KR20200012095A - 사출 성형기의 금형잠금장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정금형과 가동금형이 형폐된 상태에서 서로 열리는 방향에 대해 반대방향으로 열리지 못하게 클램핑하는 클램핑 레버 및 구동실린더의 밀림도 방지시킨 사출 성형기의 금형잠금장치에 관한 것이다.

Description

사출 성형기의 금형잠금장치{mold locking device of injection molding machine}

본 발명은 고정금형과 가동금형이 형폐된 상태에서 서로 열리는 방향에 대해 반대방향으로 열리지 못하게 클램핑하는 클램핑 레버 및 구동실린더의 밀림도 방지시킨 사출 성형기의 금형잠금장치에 관한 것이다.

종래 사출 성형기의 형체(型締)장치로서 특허문헌 1(한국등록특허공보 제10-0931804호)에 공지된 것이 제안되어 있다.

특허문헌 1의 사출 성형기의 형체장치(2)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1금형부(11)를 가지는 고정형판(10)과, 제2금형부(21)를 가지는 가동형판(20)과, 가동형판(20)의 이동을 안내하며 형체실린더(31)에 작용하는 유압에 의해 형체력을 제공하는 안내 바(30)와, 가동형판(20)을 전후진 이송하는 이송실린더(40)를 포함하고, 가동형판(20)에 장착되어 상기 안내 바(30)에 결합하여 형합(型合) 시 가동형판(20)을 록킹하는 잠금너트(50)를 포함한다.

여기에서, 안내 바(30)는 가동형판(20)의 직선 운동을 안내하고, 안내 바(30)는 고정형판(10)에 설치된 형체실린더(31)로 출입하는 유압시스템(32)의 작동 유압에 의해 전후진 한다.

잠금너트(50)를 통해 가동형판(20)을 록킹하는 종래의 잠금 장치에 있어서, 잠금너트(50)는, 도 2에 상세히 도시된 바와 같이, 가동형판(20)에 고정되는 하우징(60)의 내부에 설치된다. 이러한 잠금너트(50)는 너트실린더(70)에 의해서 안내 바(30)의 반경 방향으로 전/후진하여, 안내 바(30)에 형성된 톱니(35)와 잠금너트(50)에 형성된 톱니(55)에 의해 체결/해제된다.

이와 같은 형체 장치는 고정형판(10)과 가동형판(20)에 구비된 제1,2금형부(11,21)를 형합(型合) 하거나 형개(型開) 하게 된다 종래에 형합이나 형개는 모두 이송실린더(40)에 의해 가동형판(20)을 전후진 시킴으로써 이루어지는데, 형합 후에는 도 2에 도시된 바와 같이, 너트실린더(70)를 작동하여 잠금너트(50)를 전진시켜 잠금너트(50)의 톱니(55)와 안내 바(30)의 톱니(35)를 맞물린다 안내 바(30)의 톱니(35)와 잠금너트(50)의 톱니(55)는 수직면(35a, 55a)과 경사면(35b, 55b)을 가지고 있으며, 체결 후에는 수직면(35a, 55a)의 한쪽 방향으로만 하중(Fc)을 전달할 수 있다.

상기와 같이 잠금너트(50)와 안내 바(30)가 체결되면 형체실린더(31)는 고압의 작동유를 공급받아 안내 바(30)를 당기게 되고, 그에 따라 안내 바(30)의 톱니(35)의 수직면(35a)이 잠금너트(50)의 톱니(55)의 수직면(55a)을 당기게 되며, 이 힘에 의해 제1, 2금형부(11, 21)가 강하게 형합 되어 금형 안으로 고압의 용융수지가 주입될 때 열리지 않게 된다. 금형 내부로 용융된 수지가 주입되어 성형품이 성형되면 제1금형부(11)와 제2금형부(21)는 성형품에 의해 접합된 상태이므로 금형을 열기 위해서는 이 접합력 이상의 하중을 가해 주어야 하며 이 과정을 고압형개라고 한다.

그러나, 잠금너트(50)와 안내 바(30)는 치형으로 맞물려 있어 미세하지만 간극이 형성되어 있기 때문에, 사출 성형시 압력에 의해 잠금너트(50)가 밀리면서 안내 바(30)도 약간 밀릴 수 있다.

이것은 안내 바(30)가 형체 실린더(31)에 의해 형체력이 가해지기 때문에, 유압이 압축되면서 안내 바(30)도 그만큼 이동해서 금형이 미세하게 열리게 될 우려가 크다.

이러한 미세한 열림은 버 등의 품질 문제, 금형/사출기의 노후도 증가, 높은 형체력 변화에 따른 전력사용량 증가 등의 문제가 있다.

한편, 특허문헌 2(일본특허공보 제37630339호)에서는 이러한 밀림을 방지하기 위해서, 도 4 및 도 5에 도시한 발포 성형용 금형 개방 규제 장치에서 있어서 금형이 열리는 방향에 대해 잡아주는 클램핑 레버(22)가 사용되고 있다.

발포 성형용 금형(60)은 상형(12)의 개방단 측의 상면에 배설한 클램프 장치(20)에 의해 상형(12)을 하형(14)에 대해서 개방 불가능하게 고정하는 것보다 캐비티(18) 안 전체에 충만하는 발포 재료의 팽창 압력에 대응하게 되어 있다. 이 클램프 장치(20)는 상형(12)의 개방단 측부에 고정한 지지편(28)에 지축(30)을 통해 요동 가능하게 배설한 클램핑 레버(22)와 상형(12)의 상면에 고정되어 클램핑 레버(22)의 상단에 클레비스 접합된 유체압 실린더(24)와 하형(14)의 개방단 측부에 정되어 클램핑 레버(22) 하단의 클램프편(23)이 계착용하는 계착부재(26)로 구성되는 요동 레버 타입으로서 구성되어 있다. 즉 하형(14)에 상형(12)를 복개한 상태에서 유체압 실린더(24)를 로드(24a)가 전진하도록 제어하면 클램핑 레버(22)가 지축(30)을 중심으로 도의 시계 방향으로 요동하고 도 5(a)에 나타내는 것과 같이, 클램프편(23)이 계착부재(26)에 계 착용해 상형(12)과 하형(14)이 밀착적으로 몰드 클램핑된다.

몰드 클램핑 상태(도 5(a) 참조)에서 유체압 실린더(24)를 로드(24a)가 적절히 후퇴(스트로크가 중간 위치)하도록 제어해 클램핑 레버(22)를 도면의 반시계방향으로 요동시키면(도 5(b) 참조) 잠금이 해제된다.

그러나, 도 5에 도시한 바와 같이 클램프편(23)이 계착부재(26)에 완전 밀착되게 걸리려면 매우 빡빡하게 끼워져야 하는 게 그렇게 될 경우 해제할 때의 문제가 생긴다.

그래서 클램프편(23)이 계착부재(26)에 닿을 정도로만 밀착하기 때문에, 사출 또는 발포 시 압력에 의해 원치않게 클램프편(23)이 밀리면 그 밀림이 유체압 실린더(24)의 유동에 따른 유체 압력의 변동으로 뒤로 밀리게 된다.

즉, 유체압 실린더(24)에는 전진 회로와 후진 회로가 각각 설치되어, 전진 회로로 유압을 제공하면 후진 회로는 유압이 배출되는 것으로, 실린더가 작동하지 않을 때라도 외력이 실린더에 가해지면 유압이 압축되어 미세하게나마 밀리게 된다.

이러한 미세 밀림 현상으로 인해 형폐된 금형이 사출 압력 또는 발포 압력에 의해 미세하게 열리면 버 등의 품질문제, 금형, 사출기의 노후도 증가, 높은 형체력 변화에 따른 전력사용량 증가 발생이 생긴다.

특허문헌 1 : 한국등록특허공보 제10-0931804호 특허문헌 2 : 일본특허공보 제3763033호

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 사출 압력에 의한 금형 미세 형개를 완전 차단한 형체력으로 사출 성형시켜 작업자의 사상 작업을 개선하여 작업 코스트를 현저히 개선한 사출 성형기의 금형잠금장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 청구항 1에 기재된 사출 성형기의 금형잠금장치는, 사출 게이트를 갖는 고정금형; 상기 고정금형과 형폐 시 금형 캐비티를 형성시키는 가동금형; 상기 고정금형과 상기 가동금형을 클램핑하는 클램핑부재;를 포함하되, 상기 클램핑부재는 상기 고정금형과 상기 가동금형의 열리는 방향에 대해 수직한 방향으로 상기 가동금형의 외측면에 형성되는 클램핑용 홈과, 일측에 클램프편을 갖는 클램핑 레버와, 상기 고정금형에 고정된 채 상기 클램핑용 홈에 상기 클램프편이 걸림 또는 해제시키는 액추에이터;를 포함하고, 상기 액추에이터는 상기 클램핑 레버의 타측에 설치되는 피스톤과 실린더, 상기 피스톤의 전후진함에 따라 상기 클램프편이 선회되게 상기 클램핑 레버를 지지하는 힌지부와, 상기 실린더의 제1,2챔버에 연결되는 제1,2유압라인과, 상기 제1,2유압라인에 설치되는 제1,2파일럿 조작 체크 밸브(Pilot Operated Check Valve)를 포함한다.

본 발명의 청구항 2에 기재된 사출 성형기의 금형잠금장치에 있어서, 상기 클램프편에는 상기 클램핑 홈의 수직면과 접촉하는 교체용 팁이 설치되어 있다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

금형 열림 방향의 힘 기준축과 클램프편 잠금 방향의 힘 기준축 간에 편차로 인해 사출 압력 작용 시 금형의 열리는 힘이 클램프편을 밀어 실린더 내 압력 작용에 따른 유압 역류 발생이 생기는 것을 파일럿 조작 체크 밸브(Pilot Operated Check Valve)가 방지시킴으로써, 금형 형폐의 잠금 형체력을 그대로 유지시켜 우수한 사출 제품을 양산한다.

특히, 클램프편의 밀림을 최대한 억제시키기 위해 상기 클램핑 홈의 일측면과 접촉하는 클램프편의 일측면을 수직면으로 하되 교체용 팁이 설치됨으로써, 금형 열림 방향과 클램프편의 힘 작용 기준축이 서로 직각으로 이루어 클램프편의 밀림을 더욱더 억제시킬 수 있다.

물론, 수직면을 서로 접촉시키기 위해서 마모가 될 수 있지만, 교체용 팁으로 접촉시켜 접촉부분의 파손을 최소화하고, 유지보수가 매우 용이하다.

도 1은 종래의 사출 성형기의 형체장치를 나타내는 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 형체장치의 잠금 너트가 잠기고 안내 바에 형체력이 가해진 상태를 나타내는 요부 확대도.
도 3은 도 2에서 안내 바를 형개 방향으로 미는 상태를 나타내는 요부 확대도.
도 4는 다른 종래의 발포 성형용 금형을 개략으로 나타내는 측면도.
도 5는 도 4의 발포 성형용 금형에 있어서 클램핑 레버의 작동 상태 나타내는 주요 종단 측면도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사출 성형기의 금형잠금장치를 도시한 개략도로서, 금형 형폐 시 및 금형 형개 시 상태도.
도 8 및 도 9는 클램핑 레버가 클램핑용 홈에 삽입(잠금) 또는 비삽입(풀림) 상태도.
도 10은 본 발명을 이용한 파일럿 조작 체크 밸브의 회로도.
도 11 및 도 12는 도 10의 파일럿 조작 체크 밸브의 전후진 작동 설명도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하되, 종래의 것과 동일한 부분에 대해서는 종래의 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사출 성형기의 금형잠금장치를 도시한 개략도로서, 금형 형폐 시 및 금형 형개 시 상태도이고, 도 8 및 도 9는 클램핑 레버가 클램핑용 홈에 삽입(잠금) 또는 비삽입(풀림) 상태도이고, 도 10은 본 발명을 이용한 파일럿 조작 체크 밸브의 회로도이고, 도 11 및 도 12는 도 6 및 도 7 상태의 파일럿 조작 체크 밸브 작동 구조이다.

도 6 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 사출 성형기의 금형잠금장치(100)는 사출 게이트(111)를 갖는 고정금형(110)과, 고정금형(110)과 형폐 시 금형 캐비티(120)를 형성시키는 가동금형(130)과, 고정금형(110)과 가동금형(130)을 클램핑하는 클램핑부재(150)를 포함한다.

고정금형(110)은 사출 게이트(111)로 사출을 하는 사출기(미도시)에 고정되어 있다.

가동금형(130)은 마주보는 고정금형(110)에 대해 직선방향으로 접근해서 형폐 또는 퇴거해서 형개된다.

이러한 고정금형(110)과 가동금형(130)의 수평 배치로 인해, 가동금형(130)은 사출되는 압력에 의해 퇴거되는 방향으로 밀림(미세 열림 또는 형개)이 생길 수 있다.

이를 방지하기 위한 클램핑부재(150)는 가동금형(130)의 외측 상하면에 형성되는 U자 형상의 클램핑용 홈(160)과, 일측에 클램프편(170a)을 갖는 클램핑 레버(170)와, 고정금형(110)에 고정된 채 클램핑용 홈(160)에 클램프편(170a)이 걸림 또는 해제시키는 액추에이터(180)를 포함한다.

클램핑 레버(170)의 일측에는 아래로 절곡된 클램프편(170a)이 형성되어, 상기 클램핑용 홈(160)에 삽입되어 잠그거나 풀리게 한다.

즉, 클램프편(170a)은 훅과 유사한 기능을 한다.

도 8과 같이, 클램프편(170a)이 클램핑용 홈(160)에 삽입되어 잠기면, 잠금방향이 ②축(경사방향)이기 때문에, 열림방향의 힘인 ①축과 편차가 생기게 된다.

이 편차 각도는 사출 압력에 의해 금형이 서로 열리려는 힘에 대해 클램프편(170a)이 위로 밀릴 우려가 있다. 이러한 밀림 우려를 막아주는 구성이 후술되는 파일럿 조작 체크 밸브(Pilot Operated Check Valve)(C1)(C2)이다.

클램핑용 홈(160)은 금형(110)(130)의 열리거나 닫히는 방향을 축방향(①)이라고 할 때 그 축방향에 대해 직각방향(②)으로 형성되어, 가동금형(130)의 열리는 방향에 대해 수직한 방향으로 배치되게 된다.

한편, 클램프편(170a)의 일측면도 클램핑용 홈(160)의 수직면(161)과 서로 마주보게 수직면(171)으로 형성시킬 수 있다.

클램프편(170a)의 수직면(171)이 일측면을 클램핑용 홈(160)의 수직면(161)에 접촉하면, 금형이 열리는 ①방향과 수직하게 배향되어, 이러한 클램프편(170a)의 수직면(171)이 ③축 방향으로 배치됨으로써, 금형 열림 방향(①축 방향)과 잠금 방향이 동일하여 클램핑 레버(170)의 선회가 없다.

그러나, 수직면(171)이 전후진되게 선회되면서 수직면(161)에 접촉되면 마모 등이 생길 수 있기 때문에, 파손을 최소화 하면서 유지보수가 용이한 교체용 팁(173)이 수직면(171)에 설치될 수 있다.

물론, 수직면(161)에 닿는 교체용 팁(173)의 면도 수직면이다.

교체용 팁(173)은 기계구조용 탄소강의 열처리 및 SUS 재질의 플레이트를 적용하는 게 바람직하다.

액추에이터(180)는 도 8 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 클램핑 레버(170)의 타측에 설치되는 피스톤(181)과 실린더(183)로 이루어진 구동실린더, 피스톤(181)의 전후진함에 따라 클램프편(170a)이 선회되게 지지하는 힌지부(174)와, 실린더(183)의 제1챔버(185)와 제2챔버(186)에 연결되는 제1,2유압라인(182)(184)과, 제1,2유압라인(182)(184)에 설치되는 제1,2파일럿 조작 체크 밸브(Pilot Operated Check Valve)(C1)(C2)를 포함한다.

힌지부(174)는 고정금형(110)에 지지되는 지지편(175)과, 이 지지편(175)에 클램핑 레버(170)가 선회 가능하게 지지하는 힌지축(176)로 구성되어 있다.

따라서, 피스톤(181)이 전진하면 힌지축(176)에 대해 클램핑 레버(170)가 선회되어 클램프편(170a)이 클램핑용 홈(160)에 삽입되어 금형의 열림이 잠기게 되고, 피스톤(181)이 후진하면 클램프편(170a)이 클램핑용 홈(160)에서 벗어나 금형 잠금이 풀리게 된다.

파일럿 조작 체크 밸브란 실린더를 동작시키는 유압이 발생할 때에만 반대편의 유압이 빠질 수 있도록 체크 밸브를 오픈한다.(자세한 사항은 미국특허 제6,871,574호 참조)

즉, 도 11과 같이 피스톤(181)이 전진하여 클램핑 레버(170)을 선회시켜 금형 열림을 잠그기 위해서는 제2유압라인(184)을 통해 오일이 제2파일럿 조작 체크밸브(C2)를 지나 제2챔버(186)로 유입된다.

이때, 제2유압라인(184)을 통해 유동되는 오일의 압력이 제1파일럿 조작 체크밸브(C1)와 연결된 통로를 따라 제공(일점쇄선)되어 제1파일럿 조작 체크밸브(C1)를 오픈시켜 제1챔버(185) 내의 오일이 제1유압라인(182)을 통해 빠지게 된다.

피스톤(181)의 전진이 멈추어 오일의 유동 압력이 없어지면, 제1,2챔버(185)(186) 내의 오일은 제1,2파일럿 조작 체크밸브(C1)(C2)에 의해 역류가 방지됨으로써, 피스톤(181)의 밀림이 완전히 방지된다.

반대로, 도 12와 같이 피스톤(181)의 후진하여 잠금을 풀기 위해서는 제1유압라인(182)을 통해 오일이 제1파일럿 조작 체크밸브(C1)를 통해 제1챔버(185)로 유입된다.

이때, 제1유압라인(182)을 통해 유동되는 오일의 압력이 제2파일럿 조작 체크밸브(C2)와 연결된 통로를 따라 제공(일점쇄선)되어 제2파일럿 조작 체크밸브(C2)를 오픈시켜 제2챔버(186) 내의 오일이 제2유압라인(184)을 통해 빠지게 된다.

피스톤(181)의 후진이 멈추어 오일의 유동 압력이 없어지면, 제1,2챔버(185)(186) 내의 오일은 제1,2파일럿 조작 체크밸브(C1)(C2)에 의해 역류가 방지된다.

이와 같은 본 실시예에 따르면 클램핑 레버와 파일럿 조작 체크 밸브를 적용함으로써, 금형 간의 미세 열림(밀림)이 전혀 없이 형폐력을 그대로 유지시킨 상태로 사출 성형하기 때문에, 금형 및 사출기의 노후도 저감, 전기료 절감 및 사출 품질 안정화에 크게 기여한다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세히 설명하고자 하지만, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

100 : 사출 성형기의 금형잠금장치
110 : 고정금형 111 : 사출 게이트
120 : 금형 캐비티 130 : 가동금형
150 : 클램핑부재 160 : 클램핑용 홈
170 : 클램핑 레버 170a : 클램프편
173 : 교체용 팁 180 : 액추에이터
181 : 피스톤 183 : 실린더
C1,C2 ; 제1,2파일럿 조작 체크 밸브(Pilot Operated Check Valve)

Claims (2)

1. 사출 게이트를 갖는 고정금형; 상기 고정금형과 형폐 시 금형 캐비티를 형성시키는 가동금형; 상기 고정금형과 상기 가동금형을 클램핑하는 클램핑부재;를 포함하되,
   상기 클램핑부재는 상기 고정금형과 상기 가동금형의 열리는 방향에 대해 수직한 방향으로 상기 가동금형의 외측면에 형성되는 클램핑용 홈과, 일측에 클램프편을 갖는 클램핑 레버와, 상기 고정금형에 고정된 채 상기 클램핑용 홈에 상기 클램프편이 걸림 또는 해제시키는 액추에이터;를 포함하고,
   상기 액추에이터는 상기 클램핑 레버의 타측에 설치되는 피스톤과 실린더, 상기 피스톤의 전후진함에 따라 상기 클램프편이 선회되게 상기 클램핑 레버를 지지하는 힌지부와, 상기 실린더의 제1,2챔버에 연결되는 제1,2유압라인과, 상기 제1,2유압라인에 설치되는 제1,2파일럿 조작 체크 밸브(Pilot Operated Check Valve)를 포함하는 사출 성형기의 금형잠금장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 클램프편에는 상기 클램핑 홈의 수직면과 접촉하는 교체용 팁이 설치되는 사출 성형기의 금형잠금장치.
   

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