KR20180062175A - 압출공정을 구비한 사출 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압출부와 사출부를 병행하는 성형장치에서 사출부로 공급되었던 성형재료가 사출과정에서 압출부 측으로 역류하는 것을 방지하는 체크부의 기능을 스프링없이 스크류축의 전,후진 동작의 기계방식으로 체크 기능을 수행함으로써, 체크수단의 오동작을 예방할 수 있으며, 철분말 재료가 열가소성 수지와 혼합된 대용량 성형재료가 공급되는 경우에도 사출시 과도한 부하가 발생되는 것을 예방할 수 있으면서 성형재료의 혼합 및 용융과정에서 과도한 내열이 발생하는 것을 예방할 수 있도록 그 구조가 개선된 압출공정을 구비한 사출 성형장치에 관한 것이다.
본 발명은 성형재료가 공급호퍼를 통해 공급되며 유압모터에 의해 회전되는 스크류축의 회전에 의해 압송되면서 제1히터에 의해 용융되어 하측의 사출부측으로 공급하는 압출부와; 상기 압출부로부터 공급되는 성형재료를 사출부측으로 공급하는 연결관과; 상기 연결관을 통해 상기 압출부로부터 공급된 성형재료의 유입력에 의해 후진동작되는 플런저를 가지며 사출하우징의 외주에 마련된 제2히터를 이용하여 성형재료를 액상의 상태를 유지하도록 가열하고 상기 플런저를 전진시키는 사출실린더의 압력으로 성형재료를 성형부의 금형 내부로 공급하는 사출부와; 상기 사출부의 사출 공정시 성형재료가 상기 압출부측으로 역류되는 것을 방지하는 체크수단;을 구비하는 압출공정을 구비한 사출 성형장치로서, 상기 체크수단은 상기 연결관 내에 마련되고 성형재료가 공급되는 내부 경로상에 고정되는 시트부재와, 단부가 상기 시트부재와 대응되도록 테이퍼지게 형성된 스크류축을 상기 시트부재측으로 전진 및 후진시켜 상기 연결관측으로 통하는 유로를 개폐시키는 이송부를 구비한 것이다.

Description

압출공정을 구비한 사출 성형장치{EXTRUSION AND INJECTION APPARATUS}

본 발명은 압출공정을 구비한 사출 성형장치에 관한 것으로, 특히 압출부와 사출부를 병행하는 성형장치에서 사출부로 공급되었던 성형재료가 사출과정에서 압출부 측으로 역류하는 것을 방지하는 체크부의 기능을 스프링없이 스크류축의 전,후진 동작의 기계방식으로 체크 기능을 수행함으로써, 체크수단의 오동작을 예방할 수 있으며, 철분말 재료가 열가소성 수지와 혼합될 경우에도 사출시 과도한 부하가 발생되는 것을 예방할 수 있으면서 성형재료의 혼합 및 용융과정에서 과도한 내열이 발생하는 것을 예방할 수 있도록 그 구조가 개선된 압출공정을 구비한 사출 성형장치에 관한 것이다.

일반적으로, 압출(Extrusion)성형이란, 금속 블럭을 고압 하에서 작은 홀(hole)을 통하여 밀어 냄으로 단면을 수축시켜 성형시키는 공정으로서, 주로 재료의 변형 저항이 작은 온도 조건하에서 이루어지고 있으며, 봉이나 관의 생산에 주로 이용되고 있다.

사출(Injection)성형이란, 재료를 금형 내로 밀어넣어서(사출) 성형하는 방법을 말하는 것으로서, 일반적으로 열가소성 플라스틱 원재료를 호퍼에 넣어 열을 가하여 녹인 후 적절한 압력을 가하여 금형안으로 밀어넣음으로써 재품을 생산하는 방법을 말한다. 현재 이용되고 있는 대부분의 플라스틱 제품은 이러한 사출에 의해 성형된 것들이다.

즉, 압출성형은 압력으로 재료를 밀어내어 제품을 성형시키는 방법이며, 사출성형은 사출금형이라는 틀안에 제품의 모양대로 만들어 놓고 그안에 용융된 수지를 밀어넣어 성형시키는 방법이다.

이때, 형상이 되어 있는 틀안에 재료를 밀어넣는 것은 비슷하나, 사출성형은 어떤 특정 모양의 제품을 낱개로 대량생산하기 위한 것이고, 압출은 일정한 형상을 갖는 긴 제품을 계속적으로 뽑아내기 위한 것으로서, 파이프 등의 제품에 생산에 이용되며, 상기 압출성형의 재질로는 플라스틱, 고무, 금속 등 다양한 종류가 모두 가능하다.

압출성형은 다양한 재료가 이용될 수 있으며, 일반적으로 <24> 가이드 레일, 파이프 등과 같이 긴 형태의 제품을 제작하는데 이용될 수 있다는 장점을 가지고 있으나, 파이프 또는 튜브와 같은 단순형상만 만들 수 있다는 단점을 가지고 있다.

이에 반하여, 사출성형은 복잡한 형상을 만들 수 있다는 장점을 가지고 있으나, 사용될 수 있는 재질이 열가소성 수지로 한정되어 있다는 단점을 가지고 있다.

또한, 상기 압출성형 장치는 다양한 재료가 이용될 수 있다는 특징을 가지고는 있으나, 실질적으로 제품을 생산하는 과정에서는 한가지 재질(주로 Aluminum)로 구성된 제품만을 생산할 수 있기 때문에, 주 재료 이외의 부품이 별도의 재료로 이루어진 경우에는 별도의 재료를 이용하여 부품을 제작한 후 원 부품에 부착해야 하는 작업 공정이 추가로 요구되므로, 다양한 재료로 형성된 제품을 생산하기 위하여는 많은 공정이 요구된다는 문제점이 있으며, 이러한 문제점은 사출성형 장치에서도 발생될 수 있다.

즉, 압출성형과 같은 간단한 공정에 의해 성형되어질 수 있는 제품과 사출성형에 의해서만 만들어질 수 있는 복잡한 형상의 두 제품이 결합된 완제품을 만들고자 하는 경우에는, 압출성형 장치와 사출성형 장치에서 각각 제품을 만든 후 두 개의 제품을 결합시키는 과정을 추가적으로 수행해야 하므로, 전체 공정이 지연된다는 문제점이 있다.

이를 개선하기 위한 종래 선행기술로는 한국 공개특허공보 제10-2008-0001962호 "압출 및 사출장치"(공개일자 : 2008.01.04)에 개시된 바와 같이, 압출성형을 실시하기 위한 압출부와; 상기 압출부에 의해 성형된 압출성형 제품을 사출성형이 가능한 온도로 냉각시키기 위한 냉각부; 및 사출성형 제품을 제작하여 상기 냉각부에 의해 냉각된 압출성형 제품에 결합시키기 위한 사출부를 포함하여 된 것이다.

또한, 종래 압출-사출 성형공법과 관련된 다른 선행기술로는 한국 등록특허공보 제10-1481218호 "압출-사출 일체 성형공법을 이용한 직접 유리 장섬유 강화폴리올레핀계 수지 조성물의 조성방법"(등록일자 : 2015.01.05)에 개시된 바와 같이, 용융지수가 20 - 50 g/10 min 및 용융지수가 120 - 2000g/10 min인 2 종의 폴리프로필렌 수지 85 중량부에 대하여, 폴리부텐 수지 0.1 - 10 중량부, 비닐계 아세탈 상용화제 1 - 10 중량부 및 무기 필러 1 - 20 중량부를 포함하는 기저부 원료를 압출기에 투입하고 용융 및 혼련하여 혼합 수지를 압출하는 단계; 및 (ii) 상기 압출 단계에서 용융 및 혼련된 혼합 수지를 곧바로 사출기로 이송하여 사출하는 단계;를 포함하는 것이다.

기존 압출 사출장치는 철분말 재료가 일정 비율을 초과하여 혼합될 경우에는 고품질의 부품 성형이 이루어지는 반면에, 소재의 특성상 응집력이 약하기 때문에 성형 모양이 제대로 나오지 않게 되어 성형성이 저하되는 단점이 있다.

한편, 상기 성형재료에 철분말 재료가 혼합될 경우에는 사출 스크류에 과부하가 발생하게 될 뿐만 아니라, 철분말 재료와 수지 재료의 용융점이 달라서 혼합이 불완전할 우려가 있다.

이를 해결하기 위한 종래 또 다른 선행기술은 한국 등록실용신안 제20-0330244호 "플라스틱 원료에 철분말이 혼합된 바란스 제품의 사출성형장치"(등록일자 : 2003.10.06)에 개시된 바와 같이, 사출 플런저 몸체의 앞측에 형성된 투입구에는 체크밸브를 개재한 이송관이 연결되고 이송관의 상단부는 압출 실린더의 압출부에 연결하되, 압출실린더의 기단부에는 공급량 조절구를 개재한 고온 드라이 철분말 호퍼를 설치하여 압출 실린더 내에 철분말의 투입량이 50%이상 되지 않게 하여 압출 스크류에 가해지는 부하를 최소화하고 압출 실린더의 앞측에는 공급량 조절구를 개재한 플라스틱 원료 호퍼가 설치된 것이다.

이에 투입된 플라스틱 원료는 고온 드라이상태에서 이송되는 철분말에 의해 속성 혼합 및 용융되게 하고, 사출 플런저 몸체 내에서 사출시 발생되는 이송관 내의 역압은 체크밸브에 의해 방지하도록 된 것이다.

그런데, 기존 압출 및 사출 성형장치는 대용량의 성형재료를 이용하여 대형 부품을 성형하는 과정에서 압출 및 사출 공정을 수행하기 위해 부피가 커지게 될 뿐만 아니라, 소재의 특성(예; 글래스 파이버)에 따라 급격한 내열이 발생하게 되어 성형 작업에 방해 요인으로 작용할 우려가 있다.

그리고, 기존 성형장치는 성형재료의 압출 및 사출공정을 수행하는 과정에서 성형재료가 압출공정측으로 다시 역류하게 될 우려가 있으며, 금형 측으로 공급하는 성형재료의 정량 계측이 어려워 정량 공급이 용이하지 못한 단점이 있다.

한국 공개특허공보 제10-2008-0001962호 "압출 및 사출장치"(공개일자 : 2008.01.04) 한국 등록특허공보 제10-1481218호 "압출-사출 일체 성형공법을 이용한 직접 유리 장섬유 강화폴리올레핀계 수지 조성물의 조성방법"(등록일자 : 2015.01.05)

본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 그 목적은 압출부와 사출부를 병행하는 성형장치에서 사출부로 공급되었던 성형재료가 사출과정에서 압출부 측으로 역류하는 것을 방지하는 체크부의 기능을 스프링없이 스크류축의 전,후진 동작의 기계방식으로 체크 기능을 수행함으로써, 체크수단의 오동작을 예방할 수 있으며, 철분말 재료가 열가소성 수지와 혼합된 대용량 성형재료가 공급되는 경우에도 사출시 과도한 부하가 발생되는 것을 예방할 수 있으면서 성형재료의 혼합 및 용융과정에서 과도한 내열이 발생하는 것을 예방할 수 있도록 그 구조가 개선된 압출공정을 구비한 사출 성형장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 성형기의 부피를 크게 변화시키지 않고 대용량의 성형재료를 성형할 수 있도록 그 구조가 개선된 압출공정을 구비한 사출 성형장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 성형재료가 공급호퍼를 통해 공급되며 유압모터에 의해 회전되는 스크류축의 회전에 의해 압송되면서 제1히터에 의해 용융되어 하측의 사출부측으로 공급하는 압출부와; 상기 압출부로부터 공급되는 성형재료를 사출부측으로 공급하는 연결관과; 상기 연결관을 통해 상기 압출부로부터 공급된 성형재료의 유입력에 의해 후진동작되는 플런저를 가지며 사출하우징의 외주에 마련된 제2히터를 이용하여 성형재료를 액상의 상태를 유지하도록 가열하고 상기 플런저를 전진시키는 사출실린더의 압력으로 성형재료를 성형부의 금형 내부로 공급하는 사출부와; 상기 사출부의 사출 공정시 성형재료가 상기 압출부측으로 역류되는 것을 방지하는 체크수단;을 구비하는 압출공정을 구비한 사출 성형장치로서, 상기 체크수단은 상기 연결관 내에 마련되고 성형재료가 공급되는 내부 경로상에 고정되는 시트부재와, 단부가 상기 시트부재와 대응되도록 테이퍼지게 형성된 스크류축을 상기 시트부재측으로 전진 및 후진시켜 상기 연결관측으로 통하는 유로를 개폐시키는 이송부를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 이송부는 성형재료가 공급호퍼로부터 공급되는 공급하우징의 좌,우측에 마련되고 외부로부터 공급되는 유압에 의해 피스톤을 전,후진시키는 이송실린더와, 상기 피스톤과 연결되어 상기 피스톤의 전,후진력을 유압모터측에 전달하여 상기 유압모터와 스크류축을 전,후진시키도록 상기 유압모터를 지지하는 로드와, 상기 이송실린더측에 공급되는 유압 경로 상에 마련되어 배압을 계측하고 제어부측으로 출력하는 압력센서와, 상기 압력센서로부터 인가된 신호를 근거로 상기 이송실린더 내로 공급되는 유압력을 제어하는 제어부와, 상기 스크류축의 이동 거리를 계측하여 정량 공급을 제어하는 제1포텐셜 미터를 구비한다.

상기 사출부는 상기 압출부로부터 성형재료가 공급되는 사출하우징과, 상기 사출하우징의 내부에 마련되고 성형재료의 유입력에 의해 후진 동작되는 플런저와, 상기 사출하우징의 좌,우 양측에 마련되고 외부로부터 전달되는 유압에 의해 상기 플런저를 전,후진 시키는 사출실린더와, 상기 사출하우징의 외측에 마련되고 상기 성형재료의 정량 공급을 위해 상기 플런저의 이동 거리를 계측하는 제2포텐셜 미터와, 상기 사출부를 금형 측으로 전,후진시키는 이동실린더를 구비한다.

상기 압출부는 상측에 공급호퍼가 설치된 공급하우징과, 상기 공급하우징에 연통되도록 연결되며 내부에 스크류축이 수용되는 압출하우징과, 상기 압출하우징의 외주에 결합되고 외부 전원이 인가됨에 따라 발열되어 상기 압출하우징을 가열하는 제1히터와, 상기 스크류축의 단부와 커플링 결합되고 외부로부터 전달되는 유압에 의해 구동되어 상기 스크류축을 연동 회전시키는 유압모터를 포함하여 이루어진 것이다.

상기 압출부는 압출하우징의 외주에 권회되도록 마련되고 외부의 물 공급부로부터 물을 공급받아 상기 압출하우징 및 성형재료를 냉각시키는 냉각수관이 더 구비 된 것이다.

본 발명의 압출공정을 구비한 사출 성형장치는 대용량의 성형재료에 철분말 재료가 일정 비율이상 혼합되더라도 기존 사출시 사출스크류에 발생되는 부하를 압출부에서 부담함과 아울러, 철분말 재료의 특성상 압출과정에서 과도한 내열이 발생하더라도 냉각수관을 이용하여 과열을 방지할 수 있으므로, 대용량의 성형재료를 금형 내부로 공급하여 대형 제품을 성형할 수 있는 이점을 갖는다.

또한, 기존 압출 및 사출 성형장치는 체크밸브에 스프링이 채용되어 있으므로 반복적인 체크 동작시 스프링 부품의 손상으로 인해 제기능을 발휘하지 못하는 단점이 있는 반면에, 본 발명은 연결관 내에 마련된 시트부재에 스크류축의 단부가 밀착되거나 이격됨에 따라 체크 기능을 수행하거나 해제하는 기계식 방식이므로 스프링없이 체크동작을 수행할 수 있게 되어 부품 손상으로 인한 오동작을 예방할 수 있는 이점을 갖는다.

그리고, 본 발명은 성형재료가 사출하우징 내로 유입됨에 따른 플런저의 후진 이동거리를 제2포텐셜 미터를 매개로 설정할 수 있으므로, 성형재료를 정량으로 공급할 수 있는 이점을 갖는다.

또, 본 발명은 압출실린더의 피스톤 전진 유로측에 압력센서가 구비되어 있으므로, 스크류축의 단부가 시트부재에 밀착된 상태에서 사출할 경우 스크류축에 전달되는 배압을 계측하여 제어부에서 압출실린더 내의 압력을 제어하여 스크류축이 사출 공정에서 성형재료의 압력에 의해 뒤로 밀리는 것을 예방함으로써, 사출 공정에서 정상적으로 성형재료가 금형 내부로 공급되도록 하는 이점을 갖는다.

또한, 본 발명은 압출부와 사출부가 상,하로 배치되고 연결관을 매개로 연결되도록 배치되어 있으므로, 성형기의 부피를 크게 변화시키지 않고 대용량의 성형재료를 성형할 수 있는 이점을 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 압출공정을 구비한 사출 성형장치의 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명 압출부를 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명 압출부와 이송부를 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명 사출부를 나타낸 정면도.
도 5는 본 발명 사출부의 평면도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명 체크수단의 동작 전,후 상태를 보인 사용상태도.

본 발명에 따른 압출공정을 구비한 사출 성형장치는 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 성형재료가 공급호퍼(105)를 통해 공급되며 유압모터(150)에 의해 회전되는 스크류축(130)의 회전에 의해 압송되면서 제1히터(140)에 의해 용융되어 하측의 사출부(200)측으로 공급하는 압출부(100)와; 상기 압출부(100)로부터 공급되는 성형재료를 사출부(200)측으로 공급하는 연결관(300)과; 상기 연결관(300)을 통해 상기 압출부(100)로부터 공급된 성형재료의 유입력에 의해 후진동작되는 플런저(220)를 가지며 사출하우징(210)의 외주에 마련된 제2히터(230)를 이용하여 성형재료를 액상의 상태로 유지하도록 가열하고 상기 플런저(220)를 전진시키는 사출실린더(240)의 압력으로 성형재료를 성형부(400)의 금형 내부로 공급하는 사출부(200)와; 상기 사출부(200)의 사출 공정시 성형재료가 상기 압출부(100)측으로 역류되는 것을 방지하는 체크수단(500);을 구비하는 압출공정을 구비한 사출 성형장치로서, 상기 체크수단(500)은 상기 연결관(300) 내에 마련되고 성형재료가 공급되는 내부 경로상에 고정되는 시트부재(510)와, 단부가 상기 시트부재(510)와 대응되도록 테이퍼지게 형성된 스크류축(130)을 상기 시트부재(510)측으로 전진 및 후진시키는 이송부(520)로 구성된다.

도 1을 참조하면, 본 발명은 압출부(100), 연결관(300), 사출부(200) 및, 사출부(200)로부터 공급된 성형재료가 금형 내부에 충진되고 턴테이블에 의해 로테이터 방식으로 제품을 성형하는 성형부(400)로 대별된다.

상기 성형부(400)는 금형의 하측에 턴테이블이 마련되어 로테이터 방식으로 복수의 금형을 회전시켜 순차적으로 제품을 사출하게 된다.

상기 연결관(300)은 상부가 압출하우징(120)의 단부와 연통되도록 볼트 결합되고, 상부로부터 하측으로 절곡된 하부가 상기 사출하우징(210)과 연통되도록 연결된 구조를 갖는다.

또한, 상기 연결관(300)은 중간부위의 외주면에 사출하우징(210)측으로 성형재료가 공급되는 중에 경화되는 것을 예방하도록 제3히터(310)가 마련된다.

도 2를 참조하면, 상기 압출부(100)는 상측에 공급호퍼(105)가 설치된 공급하우징(110)과, 상기 공급하우징(110)에 연통되도록 연결되며 내부에 스크류축(130)이 수용되는 압출하우징(120)과, 상기 압출하우징(120)의 외주에 결합되고 외부 전원이 인가됨에 따라 발열되어 상기 압출하우징(120)을 가열하는 제1히터(140)와, 상기 스크류축(130)의 단부와 커플링 결합되고 외부로부터 전달되는 유압에 의해 구동되어 상기 스크류축(130)을 연동 회전시키는 유압모터(150)로 구성된다.

상기 스크류축(130)은 압출하우징(120)과 공급하우징(110)의 내부에 끼워지도록 결합되며 일단부가 시트부재(510)와의 접촉시 시트부재(510)를 통과하는 유로를 밀폐하도록 테이지게 형성되고, 타단부가 유압모터(150)의 모터축과 커플링 결합되는 구조를 갖는다.

또한, 상기 압출부(100)는 압출하우징(120)의 외주면에 권회되도록 결합되고 스크류축(130)의 회전시 발생되는 내열이 과도하게 상승될 경우 외부의 물 공급부(미도시)로부터 물을 순환시켜 압출하우징(120)을 냉각시키는 냉각수관(125)이 더 구비된다.

상기 제1히터(140)는 압출하우징(120)의 외주를 감싸는 형태의 세라믹 히터를 채용할 수 있으며, 공급호퍼(105)로부터 공급된 성형재료를 용융시키는 기능을 수행하게 된다.

미설명 부호 "190"은 제1히터(140)의 외측을 감싸는 형태로 마련된 커버(190)를 나타낸 것이다.

도 3을 참조하면, 상기 이송부(520)는 상기 공급하우징(110)의 좌,우측에 마련되고 외부로부터 공급되는 유압에 의해 피스톤(524)을 전,후진시키는 이송실린더(522)와, 상기 피스톤(524)과 연결되어 상기 피스톤(524)의 전,후진력을 유압모터(150)측에 전달하여 상기 유압모터(150)와 스크류축(130)을 전,후진시키도록 상기 유압모터(150)를 지지하는 로드(525)와, 상기 이송실린더(522)측에 공급되는 유압 경로 상에 마련되어 배압을 계측하고 제어부(600)측으로 출력하는 압력센서(526)와, 상기 압력센서(526)로부터 인가된 신호를 근거로 상기 이송실린더(522) 내로 공급되는 유압력을 제어하는 제어부(600)로 구성된다.

또 상기 이송부(520)는 상기 스크류축(130)의 이동 거리를 계측하여 이를 제어부(600)측으로 출력하는 제1포텐설 미터(170)를 더 구비함으로써, 제어부(600)를 통해 성형재료의 정량 공급을 제어할 수 있다.

상기 이송실린더(522)는 유압솔레노이드밸브에 의해 유압의 공급방향이 전진측 유로(521) 또는 후진측 유로(523) 쪽으로 공급됨에 따라 피스톤(524)의 이동방향이 결정된다.

상기 압력센서(526)는 상기 이송실린더(522)의 피스톤(524) 전진 측 유로(521)에 구비되어 스크류축(130)의 후진시 발생되는 배압을 계측하고 계측된 정보를 제어부(600)측으로 출력한다.

이로 인해 제어부(600)는 계측된 배압을 근거로 압출실린더 내의 압력을 제어하여 스크류축(130)이 사출 공정에서 성형재료의 압력에 의해 뒤로 밀리는 것을 예방하게 된다.

상기 스크류축(130)은 상기 유압모터(150)의 모터축과 커플링 결합되어 유압모터(150)의 전,후진 동작과 같이 연동되면서 전,후진되며, 전진 동작시 스크류축(130)의 단부가 시트부재(510)와 밀착되면서 연결관(300)으로 통하는 유로를 밀폐시키게 된다.

이를 위해 시트부재(510)는 압출하우징(120)에서 상기 연결관(300)측으로 갈수록 중앙을 향해 경사진 각도로 유로가 좁아지는 형태로 형성된다.

상기 공급하우징(110)은 사출하우징(210)의 상측에 고정되도록 연결되어 사출부(200)의 이동시 같이 이동되는 구조를 갖는다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 사출부(200)는 상기 압출부(100)로부터 성형재료가 공급되는 사출하우징(210)과, 상기 사출하우징(210)의 내부에 마련되고 성형재료의 유입력에 의해 후진 동작되는 플런저(220)와, 상기 사출하우징(210)의 좌,우 양측에 마련되고 외부로부터 전달되는 유압에 의해 상기 플런저(220)를 전,후진 시키는 사출실린더(240)와, 상기 사출하우징(210)의 외측에 마련되고 상기 성형재료의 정량 공급을 위해 상기 플런저(220)의 이동 거리를 계측하는 제2포텐셜 미터(260)와, 상기 사출부(200)를 금형 측으로 전,후진시키는 이동실린더(250)가 구비된다.

상기 사출하우징(210)은 외주를 감싸는 형태로 결합되고 외부 전원이 인가됨에 따라 사출하우징(210)측으로 열을 전달하는 제2히터(230)가 구비된다.

상기 플런저(220)는 단부가 테이퍼진 형태로 형성된다.

상기 제2포텐셜 미터(260)는 연결관(300)을 통해 압출부(100)로부터 성형재료가 사출하우징(210) 내부로 유입되면서 플런저(220)가 후진되는 거리를 계측하게 된다.

상기 사출부(200)는 베이스 상에 마련된 가이드레일(270)에 전,후 이동 가능하게 안착되고, 이동실린더(250)에 의해 가이드레일(270)상에서 금형측으로 슬라이딩 이동되어 로테이터 방식의 금형 내로 성형재료를 용이하게 공급할 수 있는 구조를 갖는다.

이때, 이동실린더(250)에 의한 사출부(200)의 전,후진 동작시 공급하우징(110)이 사출하우징(210)의 상측에 고정되도록 결합되어 있으므로, 같이 전,후진 이동하게 된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명은 도 6a에서와 같이, 스크류축(130)을 후진시킨 후에, 공급호퍼(105)를 통해 성형재료를 공급하우징(110)의 내부로 공급한다.

이어서, 유압모터(150)측에 유압을 공급하여 모터축과 커플링 결합된 스크류축(130)을 연동 회전시키면, 스크류축(130)의 나선 회전에 의해 공급하우징(110) 내의 성형재료가 압출하우징(120)을 통과하여 연결관(300) 내부로 공급되며, 제1히터(140)에 의해 성형재료가 액상으로 용융된 상태로 스크류축(130)의 회전에 의한 압력으로 연결관(300)을 통과하여 사출하우징(210)의 내부로 유입된다.

이때, 성형재료가 둘 이상의 이종재료가 혼합된 경우에는 압출하우징(120) 내에서 제1히터(140)에 의해 가열되고 스크류축(130)에 의해 교반됨에 따라 용융 및 혼합 공정을 거치게 된다.

예를 들어 성형재료가 수지 계열과 철분말 소재가 혼합된 경우에도 위와 같이 적용된다.

상기한 용융된 성형재료가 사출하우징(210)의 내부로 유입됨에 따라 이 유입압력에 의해 플런저(220)가 후진동작되고, 플런저(220)가 후진동작되면서 제2포텐셜 미터(260)가 플런저(220)의 후진 거리를 계측하여 설정된 거리만큼 이동될 경우, 도 6b에서와 같이, 유압모터(150)의 회전을 정지시키고, 스크류축(130)을 시트부재(510)측으로 전진시켜 스크류축(130)의 단부를 시트부재(510)측에 밀착시킴으로써, 연결관(300)으로 통하는 유로를 밀폐시킨다.

이후에, 이동실린더(250)가 전진 동작되면서 사출부(200)의 사출하우징(210) 단부를 금형측으로 이동시키게 되고, 사출실린더(240)가 전진동작됨에 따라 플런저(220)가 사출하우징(210) 내에서 전진동작되면서 사출하우징(210) 내의 성형재료를 금형 내부로 공급하게 된다.

이때, 성형재료는 연결관(300)의 내부에 마련된 시트부재(510)에 스크류축(130)의 단부가 밀착된 상태로 유로가 밀폐되어 있으므로, 성형재료의 역류를 방지할 수 있다.

한편, 금형의 성형 및 재료의 냉각과정중에는 이동실린더(250)가 후진 동작됨과 아울러, 앞서 설명한 스크류축(130)의 후진→ 성형재료의 공급→ 스크류축(130)의 회전→ 성형재료의 용융 및 사출하우징(210) 내 공급→ 플런저(220) 후진→ 유압모터(150) 정지→ 스크류축(130) 전진→ 플런저(220) 전진→ 성형재료의 금형 내 투입의 순서대로 작업되면서 금형 내 공급되기 전의 상태로 반복 수행된다.

이에 따라 본 발명의 압출공정을 구비한 사출 성형장치는 대용량의 성형재료에 철분말 재료가 일정 비율이상 혼합되더라도 기존 사출시 사출스크류에 발생되는 부하를 압출부(100)에서 부담함과 아울러, 철분말 재료의 특성상 압출과정에서 과도한 내열이 발생하더라도 냉각수관(125)을 이용하여 과열을 방지할 수 있으므로, 대용량의 성형재료를 금형 내부로 공급하여 대형 제품을 성형할 수 있는 이점을 갖는다.

또한, 기존 압출 및 사출 성형장치는 체크밸브에 스프링이 채용되어 있으므로 반복적인 체크 동작시 스프링 부품의 손상으로 인해 제기능을 발휘하지 못하는 단점이 있는 반면에, 본 발명은 연결관(300) 내에 마련된 시트부재(510)에 스크류축(130)의 단부가 밀착되거나 이격됨에 따라 체크 기능을 수행하거나 해제하는 기계식 방식이므로 스프링없이 체크동작을 수행할 수 있게 되어 부품 손상으로 인한 오동작을 예방할 수 있는 이점을 갖는다.

그리고, 본 발명은 성형재료가 사출하우징(210) 내로 유입됨에 따른 플런저(220)의 후진 이동거리를 제2포텐셜 미터(260)를 매개로 설정할 수 있으므로, 성형재료를 정량으로 공급할 수 있는 이점을 갖는다.

또, 본 발명은 압출실린더의 피스톤(524) 전진측 유로(521)측에 압력센서(526)가 구비되어 있으므로, 스크류축(130)의 단부가 시트부재(510)에 밀착된 상태에서 사출할 경우 스크류축(130)에 전달되는 배압을 계측하여 제어부(600)에서 압출실린더 내의 압력을 제어하여 스크류축(130)이 사출 공정에서 성형재료의 압력에 의해 뒤로 밀리는 것을 예방함으로써, 사출 공정에서 정상적으로 성형재료가 금형 내부로 공급되도록 하는 이점을 갖는다.

또한, 본 발명은 압출부(100)와 사출부(200)가 상,하로 배치되고 연결관(300)을 매개로 연결되도록 배치되어 있으므로, 성형기의 부피를 크게 변화시키지 않고 대용량의 성형재료를 성형할 수 있는 이점을 갖는다.

100 : 압출부 105 : 공급호퍼
110 : 공급하우징 120 : 압출하우징
125 : 냉각수관 130 : 스크류축
140 : 제1히터 150 : 유압모터
170 : 제1포텐셜 미터 190 : 커버
200 : 사출부 210 : 사출하우징
220 : 플런저 230 : 제2히터
240 : 사출실린더 250 : 이동실린더
260 : 제2포텐셜 미터 270 : 가이드레일
300 : 연결관 310 : 제3히터
400 : 성형부 500 : 체크수단
510 : 시트부재 520 : 이송부
521 : 전진측 유로 522 : 이송실린더
523 : 후진측 유로 524 : 피스톤
525 : 로드 526 : 압력센서
600 : 제어부

Claims (5)

1. 성형재료가 공급호퍼(105)를 통해 공급되며 유압모터(150)에 의해 회전되는 스크류축(130)의 회전에 의해 압송되면서 제1히터(140)에 의해 용융되어 하측의 사출부(200)측으로 공급하는 압출부(100)와; 상기 압출부(100)로부터 공급되는 성형재료를 사출부(200)측으로 공급하는 연결관(300)과; 상기 연결관(300)을 통해 상기 압출부(100)로부터 공급된 성형재료의 유입력에 의해 후진동작되는 플런저(220)를 가지며 사출하우징(210)의 외주에 마련된 제2히터(230)를 이용하여 성형재료를 액상의 상태를 유지하도록 가열하고 상기 플런저(220)를 전진시키는 사출실린더(240)의 압력으로 성형재료를 성형부(400)의 금형 내부로 공급하는 사출부(200)와; 상기 사출부(200)의 사출 공정시 성형재료가 상기 압출부(100)측으로 역류되는 것을 방지하는 체크수단(500);을 구비하는 압출공정을 구비한 사출 성형장치로서,
   상기 체크수단(500)은 상기 연결관(300) 내에 마련되고 성형재료가 공급되는 내부 경로상에 고정되는 시트부재(510)와,
   단부가 상기 시트부재(510)와 대응되도록 테이퍼지게 형성된 스크류축(130)을 상기 시트부재(510)측으로 전진 및 후진시켜 상기 연결관(300)측으로 통하는 유로를 개폐시키는 이송부(520)를 구비한 것을 특징으로 하는 압출공정을 구비한 사출 성형장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 이송부(520)는 성형재료가 공급호퍼(105)로부터 공급되는 공급하우징(110)의 좌,우측에 마련되고 외부로부터 공급되는 유압에 의해 피스톤(524)을 전,후진시키는 이송실린더(522)와,
   상기 피스톤(524)과 연결되어 상기 피스톤(524)의 전,후진력을 유압모터(150)측에 전달하여 상기 유압모터(150)와 스크류축(130)을 전,후진시키도록 상기 유압모터(150)를 지지하는 로드(525)와,
   상기 이송실린더(522)측에 공급되는 유압 경로 상에 마련되어 배압을 계측하고 제어부(600)측으로 출력하는 압력센서(526)와,
   상기 압력센서(526)로부터 인가된 신호를 근거로 상기 이송실린더(522) 내로 공급되는 유압력을 제어하는 제어부(600)를 구비한 것을 특징으로 하는 압출공정을 구비한 사출 성형장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 사출부(200)는 상기 압출부(100)로부터 성형재료가 공급되는 사출하우징(210)과,
   상기 사출하우징(210)의 내부에 마련되고 성형재료의 유입력에 의해 후진 동작되는 플런저(220)와,
   상기 사출하우징(210)의 좌,우 양측에 마련되고 외부로부터 전달되는 유압에 의해 상기 플런저(220)를 전,후진 시키는 사출실린더(240)와,
   상기 사출하우징(210)의 외측에 마련되고 상기 성형재료의 정량 공급을 위해 상기 플런저(220)의 이동 거리를 계측하는 제2포텐셜 미터(260)와,
   상기 사출부(200)를 금형 측으로 전,후진시키는 이동실린더(250)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 압출공정을 구비한 사출 성형장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 압출부(100)는 상측에 공급호퍼(105)가 설치된 공급하우징(110)과,
   상기 공급하우징(110)에 연통되도록 연결되며 내부에 스크류축(130)이 수용되는 압출하우징(120)과,
   상기 압출하우징(120)의 외주에 결합되고 외부 전원이 인가됨에 따라 발열되어 상기 압출하우징(120)을 가열하는 제1히터(140)와,
   상기 스크류축(130)의 단부와 커플링 결합되고 외부로부터 전달되는 유압에 의해 구동되어 상기 스크류축(130)을 연동 회전시키는 유압모터(150)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 압출공정을 구비한 사출 성형장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 압출부(100)는 압출하우징(120)의 외주에 권회되도록 마련되고 외부의 물 공급부로부터 물을 공급받아 상기 압출하우징(120) 및 성형재료를 냉각시키는 냉각수관(125)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 압출공정을 구비한 사출 성형장치.

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