KR20200054377A - 온도센싱을 할 수 있는 냉각카트리지를 갖는 3차원냉각 사출금형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출금형장치에 관한 발명으로서, 기둥모양의 사출성형품 제조 시, 사출성형품이 형성되는 금형캐비티 주변에 대한 냉각온도를 균일하게 해주기 위하여, 금형캐비티 주변에 원통형의 냉각홈부를 형성하고, 냉각유로가 형성된 원통형의 냉각카트리지를 3차원 메탈프린터로 금속분말을 적층하는 방법으로 제조하여 상기 냉각홈부 내에 삽입하여 착탈이 가능하게 함으로써, 사출성형품의 냉각을 부위별로 균일하게 하여 줄 뿐만 아니라, 온도센싱을 할 수 있는 온도센서를 상기 냉각카트리지에 삽입하고 상기 온도센서가 삽입되는 돌출부 또는 요홈부를 이용하여 상기 냉각카트리지를 냉각홈부 내에서 단단히 결합시킬 수 있는 구조로 함으로써, 냉각효율이 뛰어나고, 견고하며, 저렴한 비용으로 신속하게 제조할 수 있는, 온도센싱을 할 수 있는 냉각카트리지를 갖는 3차원냉각 사출금형장치에 관한 발명이다. 이를 위하여 본 발명은 제1금형과 제2금형을 합형하여 기둥모양의 금형캐비티를 형성하는 사출금형장치에서, 냉각홈부, 온도센서 및 상기 냉각홈부에 삽입되는 냉각카트리지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

온도센싱을 할 수 있는 냉각카트리지를 갖는 3차원냉각 사출금형장치 {Injection Mold Apparatus having 3D-type Cooling Cartridge}

본 발명은 사출금형장치에 관한 발명이다. 보다 상세하게는 사출금형장치를 이용하여 사출성형품을 제조할 때, 용융수지가 주입되어 사출성형품이 만들어지는 금형캐비티 주변에 대한 냉각온도를 균일하게 함으로써 품질 높은 사출성형품을 제조하기 위한 것으로서, 금형캐비티 주변에 원통형의 냉각홈부를 형성하고, 냉각홈부 안에 원통형의 냉각카트리지를 삽입할 수 있도록 하되, 냉각카트리지 안에는 나선형의 냉각유로가 형성되도록 한, 온도센싱을 할 수 있는 냉각카트리지를 갖는 3차원냉각 사출금형장치에 관한 발명이다.

최근 들어, 자동차 연비개선을 위한 차체 경량화 등의 목적으로 또는 각종 가전기기에서의 디자인요소를 고려하고 경량화를 추구하기 위하여, 기타 여러 분야에서 기존의 금속성분으로 제조하던 부품들을 플라스틱성분의 제품으로 대체하여 개발되고 있다. 그 결과 사출성형으로 제조되는 플라스틱재질의 부품들이 금속재질의 부품들을 대체하여 나아가는 추세이다. 그러나 사출성형으로 제조되는 플라스틱재질의 부품들은 설계상의 문제나, 금형 및 소재의 문제 또는 사출조건 등으로 인하여 외형이 쉽게 변형되는 등 생산과정에서의 품질저하 문제가 발생되고 있다. 이러한 품질문제는 특히 사출성형과정에서 사출성형품이 형성되는 부분에 대한 냉각문제로 인하여 크게 영향을 받고 있다.

일반적으로 플라스틱 사출성형품은, 사출성형을 위한 용융수지 사출 후에 사출성형품을 냉각시켜 굳힌 뒤에 사출성형품을 꺼내게 되는데, 이 냉각과정에서 사출성형품 전체에 걸쳐 온도가 균일하게 냉각되지 않으면 사출성형품의 표면에 부분별로 온도차이가 발생하고, 이러한 온도차이로 인해 성형제품 표면의 수축 정도가 달라져서 변형이 발생될 뿐만 아니라 사출성형품의 내부에서 기포가 발생되는 경우도 있어 충분한 강성을 갖는 제품을 얻는데도 애로사항이 많이 발생된다. 뿐만 아니라 사출성형품 표면의 온도차이로 인하여 표면처리 시 외관의 광택에도 편차가 발생하게 된다.

이에 따라, 금형 내부의 금형캐비티 주변 요소요소에 냉각유로를 형성하고, 냉각유로를 통하여 냉각수 또는 기타 냉매를 흘려보내는 방법으로, 사출성형품을 골고루 냉각시켜주는 기술이 사용되어 왔는데, 금형 내부에 냉각유로를 형성할 때는 비용이나 제작시간 등을 고려하여 건드릴 등을 이용하여 직선형 유로를 필요부위에 형성하는 방법을 사용해왔다. 그러나 원기둥 모양 등 곡선부를 갖는 사출성형품의 경우, 직선으로 형성된 냉각유로와 곡선으로 형성된 금형 간에 부위별 거리차이로 인하여 사출성형품의 부위별 온도차이가 발생되고, 이로 인한 제품변형 등 전술한 문제점들이 발생하는 것을 근본적으로 예방할 수는 없었다.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여 금형제작 시 금형 내부에 성형제품을 감싸는 코일형태의 곡선형 냉각유로를 형성하는 방법이 사용되기도 한다. 그러나 코일형 냉각유로 형성을 위하여는 금형을 제작할 때 금형 내부에 코일형의 냉각유로를 형성하는 주물작업을 하여야 하기 때문에 비용과 시간이 많이 소요된다는 단점이 있다. 뿐만 아니라, 금형을 장시간 계속하여 반복사용하다 보면 냉각유로 내에 냉각수 등의 흐름으로 인한 스케일 등 불순물이 냉각유로의 내벽에 형성되어 냉각효율이 저하되는데, 직선형 냉각유로라면 청소가 용이하기 때문에 청소 등을 통하여 냉각효율을 높인 후 다시 사용할 수 있으나, 코일형 냉각유로의 경우 청소가 곤란하기 때문에 새로 제작한 금형으로 교체해야 한다. 따라서 금형교체에 따른 비용이 과다하게 소요되고, 교체금형 제작을 위한 작업 중단시간이 많이 필요하다는 단점이 있어왔다.

본 발명은 전술한 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 발명으로서, 기둥모양의 사출성형품 제조 시, 사출성형품이 형성되는 금형캐비티 주변에 대한 냉각온도를 균일하게 해주기 위하여, 금형캐비티 주변에 원통형의 냉각홈부를 형성하고, 냉각유로가 형성된 원통형의 냉각카트리지를 3차원 메탈프린터로 금속분말을 적층하는 방법으로 제조하여 상기 냉각홈부 내에 삽입하여 착탈이 가능하게 함으로써, 사출성형품의 냉각을 부위별로 균일하게 하여 줄 뿐만 아니라, 온도센싱을 할 수 있는 온도센서를 상기 냉각카트리지에 삽입하고 상기 온도센서가 삽입되는 돌출부 또는 요홈부를 이용하여 상기 냉각카트리지를 냉각홈부 내에서 단단히 결합시킬 수 있는 구조로 함으로써, 냉각효율이 뛰어나고, 견고하며, 저렴한 비용으로 신속하게 제조할 수 있으며, 온도센싱을 할 수 있는 냉각카트리지를 갖는 3차원냉각 사출금형장치에 관한 발명이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 제1금형과 제2금형을 합형하여 기둥모양의 금형캐비티를 형성하는 사출금형장치에서, 냉각홈부, 온도센서 및 상기 냉각홈부에 삽입되는 냉각카트리지를 포함하며, 상기 냉각홈부는 - 상기 금형캐비티 주변을 둘러싸며 원통형의 중공부를 형성하며, - 상기 원통형의 중공부 중 일면에 길이방향을 따라 반원형의 결합홈이 형성되며, 상기 냉각카트리지는 - 상기 제1금형과 상기 제2금형이 서로 마주보는 면에 수직으로, 상기 마주보는 면의 반대쪽 면으로부터 상기 냉각홈부에 착탈 가능하게 삽입될 수 있도록, 상기 원통형의 중공부와 동일한 형상인 원통모양의 본체를 가지며, - 상기 본체의 내주면과 외주면 사이 내부에는, 나선형의 냉각유로가 형성되며, - 상기 본체의 내주면 또는 외주면에는, 상기 결합홈과 결합되어 상기 냉각카트리지가 상기 냉각홈부 내부에서 회전되지 않게 고정시킬 수 있도록, 길이방향을 따라 돌출되는 반원통모양의 돌출부가 형성되며, - 상기 본체 중 상기 돌출부가 형성된 부분에는 상기 온도센서가 상기 본체의 길이방향을 따라 삽입될 수 있도록 센서삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는, 온도센싱을 할 수 있는 냉각카트리지를 갖는 3차원냉각 사출금형장치로 하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 다른 실시예는, 제1금형과 제2금형을 합형하여 기둥모양의 금형캐비티를 형성하는 사출금형장치에서, 냉각홈부, 온도센서 및 상기 냉각홈부에 삽입되는 냉각카트리지를 포함하며, 상기 냉각홈부는 - 상기 금형캐비티 주변을 둘러싸며 원통형의 중공부를 형성하고, - 상기 원통형의 중공부 중 일면에 길이방향을 따라 반원형의 결합홈이 형성되며, 상기 냉각카트리지는, - 상기 제1금형과 상기 제2금형이 서로 마주보는 면에 수직으로, 상기 마주보는 면의 반대쪽 면으로부터 상기 냉각홈부에 착탈 가능하게 삽입될 수 있도록, 상기 원통형의 중공부와 동일한 형상인 원통모양의 본체를 가지며, - 상기 본체의 내주면과 외주면 사이 내부에는, 나선형의 냉각유로가 형성되며, - 상기 본체의 내주면 또는 외주면에는, 상기 결합홈과의 사이에 상기 온도센서가 삽입되어 상기 냉각카트리지가 상기 냉각홈부 내부에서 회전되지 않게 고정시킬 수 있도록, 길이방향을 따라 반원형의 요홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는, 온도센싱을 할 수 있는 냉각카트리지를 갖는 3차원냉각 사출금형장치로 하는 것이 바람직하다.

또한 상술한 특징들에 더하여 상기 중공부 중 상기 냉각카트리지가 삽입되는 입구에는 단턱부가 형성되며, 상기 냉각카트리지 중 상기 단턱부에 대응되는 단부에는 상기 단턱부에 걸려 고정될 수 있는 걸림턱이 형성되며, 상기 제1금형 및/또는 상기 제2금형의 내부에는 상기 제1금형 및/또는 상기 제2금형의 외부에서부터 상기 중공부까지 관통하는 유입관삽입구 및 배출관삽입구가 각각 형성되며, 상기 나선형의 냉각유로 양단에는 상기 본체의 외주면 쪽으로 유입구 및 배출구가 형성되며, 상기 유입구 및 상기 배출구는 상기 유입관삽입구 및 상기 배출관삽입구를 통하여 각각 삽입되는 유입관 및 배출관에 각각 연결되며, 상기 유입구와 상기 유입관 및 상기 배출구와 상기 배출관은 각각 나사결합 되는 특징을 더 포함하는, 온도센싱을 할 수 있는 냉각카트리지를 갖는 3차원냉각 사출금형장치로 하는 것도 가능하다.

뿐만 아니라 상술한 특징들에 더하여, 상기 냉각유로는, 상기 냉각유로의 중심축으로부터 상기 냉각카트리지의 원통모양의 안쪽 표면까지의 거리가 바깥쪽 표면까지의 거리보다 가깝게 형성되는 특징을 더 포함하는, 온도센싱을 할 수 있는 냉각카트리지를 갖는 3차원냉각 사출금형장치로 하거나, 이들에 더하여 상기 냉각카트리지는 3차원 메탈프린터를 이용하여 금속분말을 적층하는 방법으로 제조되는 특징을 더 포함하는, 온도센싱을 할 수 있는 냉각카트리지를 갖는 3차원냉각 사출금형장치로 하는 것도 가능하다.

그리고 상술한 특징들에 더하여, 상기 냉각카트리지는 두 종류의 금속분말을 적층하여 제조되며, 상기 냉각카트리지의 원통모양 중 바깥쪽은 열전도율이 낮은 금속분말로 적층되고 상기 냉각카트리지의 원통모양 중 안쪽은 열전도율이 높은 금속분말로 적층되는 것을 특징으로 하는, 온도센싱을 할 수 있는 냉각카트리지를 갖는 3차원냉각 사출금형장치로 하는 것도 가능하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한, 온도센싱을 할 수 있는 냉각카트리지를 갖는 3차원냉각 사출금형장치는, 금형내부에, 용융수지가 주입되는 금형캐비티를 둘러싸는 원통형의 냉각홈부를 형성시키고, 나선형의 냉각유로가 형성되어 있는 냉각카트리지를 삽입하는 구조이기 때문에 곡선으로 된 금형캐비티 주변을 골고루 냉각시켜 줄 수 있어 사출성형품을 균일하게 냉각시킬 수 있는 효과가 있다. 이로 인하여 생산과정에서 변형이 발생하지 않고 내구성이 뛰어 나며, 외부 표면도 균일한 광택을 가질 수 있는, 품질 좋은 사출성형제품을 제조할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 포함되는 냉각카트리지는 착탈식이기 때문에 냉각유로 내벽에 이물질 등이 부착되어 냉각효율이 떨어지게 되면 금형전체를 교체할 필요가 없이 냉각카트리지만 교체하면 되기 때문에 교체비용이 절감되며, 교체로 인한 작업 중단 시간이 짧게 소요되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 냉각카트리지에는 온도센서를 포함하고 있기 때문에 사출성형품의 제작과정에서 온도변화를 모니터링할 수 있고, 이에 따른 냉각수 공급온도 변경 또는 냉각수 공급량 조절 등 온도변화에 따른 대응을 용이하게 할 수 있는 효과가 있으며, 냉각계통에 대한 자동조절장치와 온도센서를 연동하여 구성하는 경우 온도변화에 따른 대응을 자동으로 수행하게 할 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명의 냉각카트리지에는 길이방향을 따라 센서삽입홈이 형성되고 그 안에 길다란 온도센서를 삽입하는 구조이기 때문에 냉각홈부의 깊이에 따른 각각 다른 위치에 각각의 센서를 삽입할 수 있어서 기둥모양 사출성형품의 길이방향을 따라 다점측정이 가능한 온도센서를 삽입할 수 있으며, 이에 따라 기둥모양 사출성형품의 모든 부위에서 온도를 측정할 수 있기 때문에 정밀한 온도제어를 통하여 품질 좋은 사출성형품을 제작할 수 있는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 냉각홈부의 중공부 중 일면에는 결합홈이 형성되도록 하고. 냉각카트리지의 외주면에는 돌출부를 형성하여 결합홈에 결합시킬 수 있는 구조로 하였기 때문에 상기 냉각카트리지가 상기 냉각홈부 내부에서 회전되지 않도록 견고하게 고정시킬 수 있을 뿐만 아니라, 냉각유로의 유입구 및 배출구를 유입관삽입구 및 배출관삽입구가 형성된 위치에 각각 정확하게 위치시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고 센서삽입홈은 돌출부가 형성된 위치에 삽입되도록 하기 때문에 냉각카트리지의 원통두께를 두껍게 하지 않더라도, 온도센서가 삽입될 수 있는 센서삽입홈 형성공간을 충분히 확보할 수 있는 효과가 있다.

이와 더불어 냉각카트리지에 돌출부를 형성하는 대신 요홈부를 구비하도록 하고 온도센서를 냉각카트리지의 요홈부와 냉각홈부의 결합부 사이에 넣을 수 있도록 하였기 때문에, 온도센서를 삽입하는 별도의 삽입홈이 없어도 될 뿐만 아니라 온도센서가 요홈부와 결합부 사이에 삽입됨으로서, 냉각카트리지가 온도센서로 인하여 냉각홈부 내부에서 회전되지 않고 견고하게 고정될 수 있는 효과가 있다.

뿐만 아니라 본 발명에 의한 3차원 냉각카트리지를 갖는 사출금형장치는, 냉각유로의 유입구 및 배출구를, 유입관삽입구 및 배출관삽입구를 통하여 각각 삽입되는 유입관 및 배출관과 나사결합시키기 때문에 별도의 체결부재가 없이도 냉각카트리지를 금형내부에 견고하게 고정시킬 수 있는 효과가 있고, 이로 인하여 냉각카트리지를 금형에 고정시키기 위한 부품수를 줄이고 조립공정을 단순화시킬 수 있는 장점이 있다.

한편 냉각홈부 및 냉각카트리지에 형성되는 단턱부는 유입구 및 배출구를 유입관 및 배출관과 나사결합 시키는 과정에서 냉각홈부와 냉각카트리지 사이를 밀착시킴으로서 냉각홈부에 대한 기밀성을 향상시켜 냉각효율을 높이고 냉각홈부와 냉각카트리지 사이를 유격 없이 결합시켜 결합의 견고성을 향상시킬 수 있는 역할을 하게 된다.

또한, 이와 같이 냉각유로의 유입구 및 배출구를 유입관 및 배출관과 나사결합 시키는 구조로 함에 따라, 냉각카트리지를 제1금형과 제2금형이 마주보는 면으로부터 삽입시키는 구조로 할 수도 있고, 마주보는 면의 반대쪽으로부터 삽입될 수 있는 구조로도 가능하기 때문에 사출성형품의 모양이나 금형의 배치환경 등에 따라 냉각카트리지의 삽입방향을 적절하게 선택하여 금형을 만들 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명의 냉각카트리지 내부에 형성되는 냉각유로는, 냉각유로 중심축으로부터 냉각카트리지의 원통모양 안쪽 표면까지의 거리가 바깥쪽 표면까지의 거리보다 가깝게 형성되는 특징을 더 포함하기 때문에, 냉각유로가 가급적 금형캐비티에 가깝게 접근하며, 이로 인하여 냉각효율이 높아지는 장점이 있다.

한편, 본 발명에서는 냉각카트리지를 3차원 메탈프린터로 금속분말을 적층하는 방법으로 제조될 수 있기 때문에 금형캐비티의 크기나 모양 등이 다양하더라도 이를 감안하여 맞춤형으로 신속하게 제조할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의한, 온도센싱을 할 수 있는 냉각카트리지를 갖는 3차원냉각 사출금형장치는, 금형 전체를 열전도율이 높은 금속으로 할 필요 없이 냉각카트리지 부분만 열전도율이 높은 금속으로 할 수 있기 때문에 금형부분은 비용이 저렴하고 내구성이 높은 재질로 하고, 냉각카트리지 부분만 열전도율이 높은 고가의 금속으로 하면 되므로 비용이 비교적 저렴하면서도 내구성과 열전도율이 동시에 뛰어난 금형을 얻을 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에서는 냉각카트리지 제작 시 두 종류의 금속분말을 적층하여 제조할 수 있고, 원통모양의 바깥쪽은 열전도율이 낮은 금속분말로 적층하고 상기 원통모양의 안쪽은 열전도율이 높은 금속분말로 적층하는 것이 가능하기 때문에, 사출성형품이 형성되는 금형캐비티 쪽으로는 열전도율이 높게 하고, 바깥쪽으로는 열전달을 낮게 하여 냉각수를 통하여 이루어지는 열교환 효율 즉, 냉각효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에서 기둥모양 사출성형품 주변에 직선형 냉각유로를 형성시킨 경우의 개념을 도시한 사시도 및 평면도이다.
도 2는 종래기술에서 기둥모양 사출성형품 주변에 나선형 냉각유로를 형성시킨 경우의 개념을 도시한 사시도 및 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들을 설명하기 위하여 사출금형장치의 외관에 대한 개념을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출금형장치 중 제1금형을 뒤집어 놓고 냉각카트리지 및 온도센서를 분해한 경우에 대한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출금형장치 중 제1금형을 뒤집어 놓고 위에서 바라다 본 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사출금형장치 중 제1금형을 뒤집어 놓고 냉각카트리지 및 온도센서를 분해한 경우에 대한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사출금형장치 중 제1금형을 뒤집어 놓고 위에서 바라다 본 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 사출금형장치 중 제1금형에 삽입되는 냉각카트리지를 뒤집어 놓은 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 사출금형장치 중 제1금형에 냉각카트리지가 삽입되는 상태를 도시한 절개사시도로서 도 3에서 절개선 A를 따라 절개한 것이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 사출금형장치 중 제1금형에 냉각카트리지가 삽입되는 상태를 도시한 절개사시도로서 도 3에서 절개선 B를 따라 절개한 것이다.
도 11은 본 발명에서 냉각카트리지내 냉각유로의 형성위치를 달리한 실시예로서 도 3에서 절개선 A를 절개한 단면도이다.
도 12는 본 발명에서 냉각카트리지에 대한 재질을 2종류로 구성한 실시예로서 도 3에서 절개선 A를 절개한 단면도이다.

이하에서 상술한 목적과 특징이 분명해지도록 본 발명을 상세하게 설명할 것이며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련한 공지기술 중 이미 그 기술 분야에 익히 알려져 있는 것으로서, 그 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 실시 예들에 대한 설명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시 예들을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

실시 예들은 여러 가지 형태로 변경을 가할 수 있고 다양한 부가적 실시 예들을 가질 수 있는데, 여기에서는 특정한 실시 예들이 도면에 표시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나 이는 실시 예들을 특정한 형태에 한정하려는 것이 아니며, 실시 예들의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경이나 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

다양한 실시 예들에 대한 설명 가운데 “제1”, “제2”, “첫째” 또는“둘째”등의 표현들이 실시 예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분 짓기 위해 사용될 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 먼저, 도 1 및 도 2를 이용하여 종래기술에서 사출성형품을 냉각시키는 방법에 대하여 설명한다. 도 1은 종래기술에서 기둥모양 사출성형품(10) 주변에 직선형 냉각유로(20)를 형성시킨 경우를 도시한 사시도 및 평면도이다. 도 1에서 보는 바와 같은 기둥모양 사출성형품(10) 주변에 직선형의 냉각유로(20)를 형성하여 냉각을 하게 되면 냉각유로(20)에 가까운 쪽의 거리(d1)와 먼 쪽의 거리(d2)간에 편차가 크기 때문에 상기 사출성형품(10)의 표면온도 차이가 발생하게 된다. 따라서 이와 같은 냉각방법에 의하여 생산된 사출성형품(10)은 부위별 온도차이로 인해 성형제품 표면의 수축 정도가 달라져서 변형이 발생될 뿐만 아니라 사출성형품(10)의 내부에서 기포가 발생되는 경우도 있어 충분한 강성을 갖는 제품을 얻는데도 애로사항이 많이 발생된다. 뿐만 아니라 사출성형품(10) 표면의 온도차이로 인하여 표면처리 시 외관의 광택에도 편차가 발생하게 된다.

위와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래기술로는 사출성형품(10) 주변에 나선형으로 냉각유로(30)를 형성시키는 기술이 있어왔다. 도 2는 종래기술에서 기둥모양 사출성형품(10) 주변에 나선형 냉각유로(30)를 형성시킨 경우의 개념을 도시한 사시도 및 평면도이다. 도 2에서 보는 바와 같이 사출성형품(10) 주변에 나선형으로 냉각유로(30)를 형성하여 사출성형품(10)을 냉각시키게 되면 냉각유로(30)와 사출성형품(10) 사이의 거리(d3)가 비교적 일정하기 때문에 직선형 냉각유로(20)에 의하여 냉각되는 사출성형품(10)에 비하여 표면 온도차이가 적어서 제품의 변형 등이 발생하지 않고 품질 좋은 사출성형품을 제작할 수 있게 된다.

그러나 금형내부에 이와 같은 나선형 냉각유로(30)를 형성하는 것은 건드릴 등으로는 불가능하기 때문에 금형제조를 위한 주물공정에서 형성시켜줘야 하는데, 이로 인하여 금형제작의 난이도가 높아지며 이에 따라 금형제작비용이 높아지고 제작시간이 오래 걸리게 된다. 뿐만 아니라 냉각유로(30)가 형성된 금형장치의 경우 장시간 사용하다 보면 냉각유로(30)의 내벽에 스케일 등 이물질이 부착될 수밖에 없는데, 이로 인하여 냉각효율이 떨어지게 되므로 사용과정에서 주기적으로 냉각유로(30) 내벽에서 이물질을 제거해 주어야 한다. 그러나 직선형 냉각유로(20)는 간단한 도구를 사용하여 청소를 용이하게 할 수 있기 때문에 주기적으로 냉각유로(20)를 청소하여 재사용이 가능하나, 나선형 냉각유로(30)의 경우 냉각유로(30)에서 이물질의 제거가 용이치 않기 때문에 냉각효율을 높이기 위해서는 어쩔 수 없이 금형 전체를 바꿔야 하는 경우가 있을 수 있다는 단점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 의한, 온도센싱을 할 수 있는 냉각카트리지를 갖는 3차원냉각 사출금형장치에서는, 나선형의 냉각유로를 금형 내에 직접 형성시키지 않고 나선형 냉각유로를 갖는 별도의 냉각카트리지를 제작하여 금형에 삽입하는 방법을 채택하고 있다. 상기 냉각카트리지에 나선형 냉각유로를 형성하는 방법으로는 상기 냉각카트리지를 금형으로 제작하는 것도 가능하지만, 3차원 메탈 프린터에 의하여 적층하는 방법으로 제작하는 것이 더욱 바람직하다.

도 3은 본 발명의 실시예들을 설명하기 위하여 사출금형장치의 외관에 대한 개념을 도시한 사시도이다. 도 3에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한, 온도센싱을 할 수 있는 냉각카트리지를 갖는 3차원냉각 사출금형장치는 제1금형(500)과 제2금형(600)을 포함하는 것이 바람직한데, 상기 제1금형(500) 또는 상기 제2금형(600) 중 하나에는 용융수지 사출노즐(700)을 포함하도록 하는 것이 더욱 바람직하다. 다만, 본 발명에 대한 설명에서는 상기 용융수지 사출노즐(700)이 상기 제2금형(600)에 포함되어 있는 사례를 중심으로 설명한다. 그리고 상기 제1금형(500)과 상기 제2금형(600)은 서로 합형하여 기둥모양의 금형캐비티(520)를 조성하도록 하는 것이 바람직한데, 상기 금형캐비티(520)는 상기 용융수지 사출노즐(700)로부터 주입되는 용융수지가 채워져서 사출성형품(100)이 만들어지는 공간이다. 상기 금형캐비티(520)와 이를 통하여 제작되는 상기 사출성형품(100)의 위치 및 형상 등에 대하여는 도 4 내지 도 12 및 이들을 참조하는 설명에서 파악할 수 있다.

한편 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출금형장치에 대하여 제1금형을 뒤집어 놓고 분해한 경우에 대한 사시도이며, 도 5는 이에 대한 평면도이다. 이하에서는 도 4 및 도 5를 더 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명한다. 도 3 내지 도 5에서 보는 바와 같이 본 발명은 상기 제1금형(500)과 상기 제2금형(600)을 합형하여 기둥모양의 금형캐비티(520)를 형성하는 사출금형장치에서, 냉각홈부(200), 온도센서(300) 및 냉각카트리지(400)를 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 냉각홈부(200)는 상기 금형캐비티(520)의 형상에 따라, 상기 제1금형(500) 또는 제2금형(600)에만 형성되도록 하거나, 상기 제1금형(500)과 제2금형(600) 모두에 형성될 수 있도록 하되, 상기 금형캐비티(520)로부터 일정간격을 두고, 상기 금형캐비티(520)를 둘러싸듯이 원통형으로 형성하는 것이 바람직하다. 참고로, 본 발명에서는 상기 냉각홈부(200)를 상기 제1금형(500)에만 형성되는 것을 전제로 하여 설명하고 있으나, 상술한 바와 같이, 제작하고자 하는 사출성형품(100)의 형상이나 길이 등을 감안하여 상기 제2금형(600)에 형성하도록 하는 것도 가능하며, 경우에 따라서는 상기 제1금형(500)과 상기 제2금형(600)에 동시에 형성되도록 하는 것도 가능하다. 그리고 상기 금형캐비티(520)는 제작하고자 하는 사출성형품(100)의 형상에 따라 원기둥, 다각기둥, 굴곡있는 원기둥 등 다양한 모양으로 형성되도록 하는 것도 가능하다. 상기 냉각홈부(200)의 형성은 금형 제작공정 중 주물공정에서 형성시키는 것도 가능하며, 금형제작 후 원통형 드릴 등을 이용하여 형성시키는 방법 또한 가능하다.

한편 상기 냉각홈부(200)에는 상기 금형캐비티(520)에서 일정거리 떨어진 주변에서 상기 금형캐비티(520)를 둘러싸며 형성되는 원통형의 중공부(210)와 상기 원통형의 중공부(210) 중 일면에 길이방향을 따라 반원형으로 형성되는 결합홈(220)을 포함하도록 하는 것이 바람직한데, 상기 결합홈(220)은 도 4에서 보는 바와 같이 상기 원통형의 중공부(210) 중 바깥쪽 면에 형성하는 것도 바람직하지만, 안쪽 면 즉 도 4에 도시된 위치와 반대쪽 면에 형성하는 것도 가능하다. 이 경우 후술하게 되는 상기 냉각카트리지(400)의 돌출부(420) 또한 이에 대응되는 면에 형성하도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 냉각홈부(200)에는 속이 빈 원통모양의 상기 냉각카트리지(400)가 삽입되도록 하는 것이 바람직하다. 따라서 상기 냉각카트리지(400)는 상기 제1금형(500)과 상기 제2금형(600)이 서로 마주보는 면에 수직으로, 상기 마주보는 면의 반대쪽 면으로부터 상기 냉각홈부(200)에 착탈 가능하게 삽입될 수 있도록, 상기 냉각홈부(200)와 동일한 형상인 원통모양의 본체(401)를 가지며, 상기 본체(401)의 내주면과 외주면 사이 즉 원통벽면 내부에는, 나선형의 냉각유로(402)가 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 냉각유로(402)는 상기 냉각카트리지(400)의 내부에서 나선형으로 회전하면서 균일하게 상기 금형캐비티(520) 주변을 감아 올라가듯이 배치되도록 하고, 상기 냉각카트리지(400)의 외주면 하단에 형성되는 유입구(403)를 통하여 냉각수 등의 물이나 기타 냉각용 냉매가 유입되도록 하여 상기 금형캐비티(520) 내에 주입된 용융수지를 냉각시킨 후, 상기 냉각카트리지(400)의 외주면 상단에 형성되는 배출구(405)를 통하여 열교환된 냉각수가 배출되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 냉매가 유입되는 상기 유입구(403)는 상기 냉각카트리지(400)의 하단 즉 금형들 끼리 마주보는 면에서 먼 쪽에 위치하도록 하고, 상기 배출구(405)는 상기 유입구(403)과 반대쪽에 즉, 상기 냉각카트리지(400) 중 금형들 끼리 마주보는 면과 가까운 쪽에 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 유입구(403) 및 상기 배출구(405)에 대한 상세한 내용은 다른 도면을 참조하는 설명에서 후술하기로 한다.

그리고 상기 냉각카트리지(400)의 본체(401)에는 내주면 또는 외주면에 길이방향을 따라 돌출되는 반원통모양의 돌출부(420)가 형성되도록 하는 것이 바람직한데, 상기 돌출부(420)는 상기 냉각홈부(200)에 형성된 결합홈(220)과 서로 같은 모양 및 같은 크기로 하여 서로 대응되는 위치에 형성함으로써, 상기 냉각카트리지(400)가 상기 냉각홈부(200)에 삽입될 때 상기 돌출부(420)와 상기 결합홈(220)이 서로 밀착결합되도록 하여 도 5에서 보는 바와 같이 상기 냉각카트리지(400)가 상기 냉각홈부(200) 내부에서 회전되지 않게 고정시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 상기 냉각카트리지(400)는 상기 돌출부(420) 및 상기 결합홈(220)으로 인하여 상기 냉각홈부(200)안에서 견고하게 고정될 수 있게 된다.

또한 도 5에서 보는 바와 같이 상기 돌출부(420) 및 상기 결합홈(200)이 각각 두 개씩인 경우에는, 각각의 위치는 정반대쪽에 대응되지 않고 약간 비껴서 위치하도록 하면, 외주면에 따른 상호간의 거리가 왼쪽으로의 거리와(S1)과 오른 쪽으로의 거리가(S2)가 서로 다르기 때문에 상기 냉각카트리지(400)를 상기 냉각홈부(200)에 삽입할 때 방향이 맞지 않으면 삽입이 불가능하게 된다. 따라서 상기 냉각카트리지(400)를 상기 냉각홈부(200)에 삽입할 때 상기 유입구(403) 및 상기 배출구(405)가 상기 유입관(404) 및 상기 배출관(406)이 삽입되는 방향에 정확하게 맞추어 삽입되게 할 수 있는 효과가 있다.

그리고 상기 돌출부(420)와 상기 본체(401)가 만나는 지점에는, 상기 온도센서(300)가 상기 본체(401)의 길이방향을 따라 삽입될 수 있도록 센서삽입홈(430)이 형성되도록 하는 것이 바람직한데, 상기 온도센서는 기다란 원통형으로서 길이방향을 따라 다수의 센서가 분포되어 다점 측정이 가능한 온도센서로 하는 것도 가능하다. 상기 온도센서를 다점측정이 가능하게 하면 상기 금형캐비티(520) 주변의 온도분포를 정밀하고 상세하게 측정할 수 있고, 이를 통하여 냉각수 공급계통을 제어하여 냉각수 공급온도 및 공급량을 정밀하게 제어할 수 있게 된다. 그리고 상기 돌출부(420), 상기 결합홈(220), 상기 센서삽입홈(430) 및 상기 온도센서(300)는 각각 하나씩만 포함하는 것도 가능하지만 도면에서 보는 바와 같이 각각 다른 지점에 두 개가 위치하도록 하는 것도 바람직하며, 세 개 이상으로 하는 것도 또한 가능하다.

한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사출금형장치 중 제1금형을 뒤집어 놓고 상기 냉각카트리지(400) 및 상기 온도센서(300)를 분해한 경우에 대한 사시도이며, 도 7은 이에 대하여 위에서 바라다 본 평면도이다. 도 6 및 도 7에 도시된 실시예는 상기 냉각카트리지(400)에 돌출부(420)를 형성하는 대신 요홈부(440)를 구비하도록 하고 상기 온도센서(300)를 상기 냉각카트리지(400)의 요홈부(440)와 냉각홈부(200)의 결합부(220) 사이에 넣을 수 있도록 함으로써, 상기 온도센서(300)를 삽입하는 별도의 삽입홈이 없이도 삽입이 가능하며, 상기 온도센서(300)가 상기 요홈부(440)와 상기 결합부(220) 사이에 삽입됨으로서, 상기 냉각카트리지(400)가 상기 냉각홈부(200) 내부에서 회전되지 않고 견고하게 고정될 수 있게 하는 것이다.

이를 위하여 본 실시예에서는, 도 6 및 도 7에서 보는 바와 같이 상기 제1금형(500)과 상기 제2금형(600)을 합형하여 기둥모양의 상기 금형캐비티(520)를 형성하는 사출금형장치에서, 상기 냉각홈부(200), 상기 온도센서(300) 및 상기 냉각홈부(200)에 삽입되는 상기 냉각카트리지(400)를 포함하도록 하고, 상기 냉각홈부(200)는, 상기 금형캐비티(520)의 주변을 둘러싸며 원통형의 중공부(210)와 상기 원통형의 중공부(210) 중 일면에 길이방향을 따라 반원형으로 형성되는 결합홈(220)을 포함하도록 한다는 점에서 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 실시예와 동일하며, 상기 냉각카트리지(400)는 상기 제1금형(500)과 상기 제2금형(600)이 서로 마주보는 면에 수직으로, 상기 마주보는 면의 반대쪽 면으로부터 상기 냉각홈부(200)에 착탈 가능하게 삽입될 수 있도록, 상기 원통형의 중공부(210)와 동일한 형상인 원통모양의 본체(401)를 가지며, 상기 본체(401)의 내주면과 외주면 사이 내부에는, 나선형의 냉각유로(402)가 형성된다는 점에서 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 실시예와 동일하다.

그러나 본 실시예는, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 실시예와 비교할 때, 상기 냉각카트리지(400)에 돌출부(420)를 형성하는 대신 요홈부(440)를 구비하도록 하고 상기 온도센서(300)를 상기 냉각카트리지(400)의 상기 요홈부(440)와 상기 냉각홈부(200)의 상기 결합부(220) 사이에 넣을 수 있도록 한다는 점에서 차이를 보이는데, 도 7에서 보는 바와 같이 상기 온도센서(300)가 상기 요홈부(440)와 상기 결합부(220) 사이에 삽입됨으로써 상기 냉각카트리지(400)는 상기 냉각홈부(200) 내부에서 회전되지 않고 고정될 수 있게 된다. 이 경우 상기 결합홈(220)과 상기 요홈부(440)는 그 크기 및 형상이 같도록 함은 물론 각각의 위치를 서로 대응되는 위치에 오도록 함으로써 상기 결합홈(220)과 상기 요홈부(440)의 결합부위에는 원통형의 홈이 형성되도록 하여 상기 온도센서(300)가 삽입되는 삽입홈의 역할을 하도록 하는 것이 바람직하다.

그리고 도 7에서 보는 바와 같이 상기 요홈부(440) 및 상기 결합홈(200)이 각각 두 개씩인 경우, 둘 간의 간격을 정반대쪽에 대응되지 않고 약간 비껴서 위치하도록 하면, 외주면에 따른 상호간의 거리가 왼쪽으로의 거리와(S1)과 오른 쪽으로의 거리가(S2)가 서로 다르기 때문에 상기 냉각카트리지(400)를 상기 냉각홈부(200)에 삽입한 후 상기 유입구(403) 및 상기 배출구(405)가 상기 유입관(404) 및 상기 배출관(406)이 삽입되는 방향에 정확하게 맞추어 지도록 조정하는 것이 용이해 진다. 이는 상기 유입구(403) 및 상기 배출구(405)가 상기 유입관(404) 및 상기 배출관(406)이 삽입되는 방향에 정확하게 일치하지 않는 경우 상기 온도센서(300)를 상기 요홈부(440) 및 상기 결합홈(200) 사이에 삽입하지 못하기 때문이다.

한편 도 8 내지 도10에는 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있는데, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 사출금형장치 중 제1금형에 삽입되는 상기 냉각카트리지(400)를 뒤집어 놓은 사시도이며, 도 9는 상기 제1금형(500)에 상기 냉각카트리지(400)가 삽입되는 모습에 대한 A방향(도 3 참조) 절개선의 절개사시도이며, 도 10은 B방향(도 3 참조) 절개선의 절개사시도이다. 도 8 내지 도 10에 도시된 본 실시예는, 상술한 특징들에 더하여 상기 냉각카트리지(400)의 단부에 걸림턱(410)을 형성하고, 상기 냉각홈부(200)의 입구에는 단턱부(230)를 형성함으로써 상기 냉각카트리지(400)가 상기 냉각홈부(200)에 유격없이 안정적으로 밀착 결합될 수 있도록 하고, 상기 유입관(404)과 상기 유입구(403) 및 상기 배출관(406)과 상기 배출구(405)를 각각 나사 결합되도록 함으로써 상기 냉각카트리지(400)가 상기 냉각홈부(200)에 견고하게 고정될 수 있도록 한 것이다. 이에 따라 상기 유입관(404) 및 상기 배출관(406)의 종단의 외부에는 나사산이 형성되도록 하고, 상기 유입구(403) 상기 배출구(405)의 입구 내벽에도 나사산이 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구조를 통하여 상기 냉각카트리지(400)와 상기 냉각홈부(200)는 별도의 결합수단이 없어도 견고하고 안정적인 결합상태를 유지할 수 있게 된다.

이를 위하여 본 실시예에서는 도 8 내지 도 10에서 보는 바와 같이 상기 냉각홈부(200)의 중공부(210) 중 상기 냉각카트리지가(400) 삽입되는 입구에는 상기 단턱부(230)가 형성되도록 하며, 상기 냉각카트리지(400) 중 상기 단턱부(230)에 대응되는 단부에는 상기 단턱부(230)에 걸려 고정될 수 있는 걸림턱(410)이 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 단턱부(230) 및 상기 걸림턱(410)은 도 10 및 도 11에서 보는 바와 같이 양쪽으로 형성되도록 하는 것도 바람직하지만 안쪽 또는 바깥쪽 중 한 면에만 형성하도록 하는 것도 가능하다.

그리고 상기 제1금형(500) 및/또는 상기 제2금형(600)의 내부에는 상기 제1금형(500) 및/또는 상기 제2금형(600)의 외부에서부터 상기 중공부(210)까지 관통하는 유입관삽입구(450) 및 배출관삽입구(460)가 각각 형성되도록 하여 상기 유입관(404) 및 상기 배출관(406)을 상기 냉각카트리지(400)의 외주면에 형성된 상기 유입구(403) 및 상기 배출구(405)까지 각각 삽입시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 여기서 상기 유입구(403) 및 상기 배출구(405)는 상기 나선형 냉각유로(402)의 양단에 각각 연결되어 냉각수를 유입 및 배출시키는 구성이다. 그리고 상기 유입구(403) 및 상기 배출구(405)에, 상기 유입관삽입구(450) 및 상기 배출관삽입구(460)를 통하여 각각 삽입되는 유입관(404) 및 배출관(406)을 각각 연결할 때, 상기 유입구(403)와 상기 유입관(404) 및 상기 배출구(405)와 상기 배출관(406)은 각각 나사결합 되도록 하는 것이 바람직하다.

한편 도 11은 본 발명에서 상기 냉각카트리지(400)의 내부에 형성되는 상기 냉각유로(402)의 형성위치를 달리한 실시예로서, 도 3에서 절개선 A를 절개한 단면도이다. 도 11의 실시예는 상기 냉각카트리지(400) 내부에 상기 냉각유로(402)를 형성할 때, 상기 냉각유로(402) 중심축으로부터 상기 냉각카트리지(400)의 원통모양 안쪽 표면까지의 거리가 바깥쪽 표면까지의 거리보다 가깝게 형성되는 특징을 상술한 특징들에 더하여 포함하도록 함으로써 냉각효율을 높일 수 있는 실시예이다. 이를 위하여 본 실시예에서는 도 11에서 보는 바와 같이 상기 냉각유로는, 상기 냉각유로(402)의 중심축(Y)으로부터 상기 냉각카트리지(400)의 원통모양의 안쪽 표면까지의 거리(t2)가 바깥쪽 표면까지의 거리(t1)보다 가깝게 상기 냉각유로(402)를 형성하도록 하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에서는 상기 냉각카트리지(400)를 3차원 메탈프린터를 이용하여 금속분말을 적층하는 방법으로 제조되도록 하는 것이 더욱 바람직한데, 이렇게 제조하는 경우 내부에 냉각유로를 용이하게 형성함은 물론, 금형캐비티의 크기나 모양 등이 다양하더라도 이를 감안하여 맞춤형으로 신속하게 제조할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 의한, 온도센싱을 할 수 있는 냉각카트리지를 갖는 3차원냉각 사출금형장치는, 금형 전체를 열전도율이 높은 금속으로 할 필요 없이 상기 냉각카트리지(400) 부분만 열전도율이 높은 금속으로 하고, 나머지 금형부분은 비용이 저렴하고 내구성이 높은 재질로 하는 것도 가능하다. 이렇게 하는 경우 상기 냉각카트리지(400) 부분만 열전도율이 높은 고가의 금속으로 하면 되므로 비용이 비교적 저렴하면서도 내구성과 열전도율이 동시에 뛰어난 금형을 얻을 수 있는 장점이 있다.

한편, 상술한 바와 같이 상기 냉각카트리지(400)는 3차원 메탈프린터(미도시)를 이용하여 금속분말을 적층하는 방법으로 제조되도록 하는 것이 바람직한데, 바람직한 금속분말로는 열전도율이 높은 구리분말이 바람직하다. 그러나 더욱 바람직하게는 두 종류의 금속분말로 적층시켜 제조하는 것이 좋은데, 상기 냉각카트리지(400)의 바깥쪽은 열전도율이 낮은 반면 비용이 저렴한 철 성분의 금속분말로 적층하고 상기 냉각카트리지(400)의 안쪽은 고가이지만 열전도율이 높은 구리분말 등으로 적층하는 것이 좋다. 이렇게 하면 상기 냉각유로(402)로 유입된 냉매의 열교환 작용이 열전도율이 높은 상기 냉각카트리지(400)의 안쪽으로 집중되고, 열전도율이 낮은 상기 냉각카트리지(400)의 바깥쪽으로는 냉기가 잘 안빠져 나가기 때문에 냉각의 효율이 높아지는 효과를 가져 올 수 있으며, 열전도율은 높지만 고가인 구리분말 등의 사용을 줄일 수 있기 때문에 비용을 절감할 수 있는 효과도 거두게 된다.

도 12는 이에 대한 실시예 즉 상기 냉각카트리지(400)에 대한 재질을 2종류로 구성한 실시예로서 도 3에서 절개선 A를 절개한 단면도를 도시한 것이다. 즉 상기 냉각카트리지(400)에서, 상기 본체(401) 중 원통모양의 바깥쪽(401a)은 열전도율이 낮은 금속분말로 적층하고 상기 원통모양의 안쪽(401b)은 열전도율이 높은 금속분말로 적층하도록 함으로써, 사출성형품(100)이 형성되는 상기 금형캐비티(520) 쪽으로는 열전도율이 높게 하고, 바깥쪽으로는 열전달을 낮게 하여 냉각수를 통하여 이루어지는 열교환 효율 즉, 냉각효율을 높일 수 있는 효과를 제고시킬 수 있게 한 것이다.

상술한 여러 가지 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 사출성형품
200 냉각홈부
210 중공부 220 결합홈
230 단턱부
300 온도센서
400 냉각카트리지
401 본체 402 냉각유로
403 유입구 404 유입관
405 배출구 406 배출관
410 걸림턱 420 돌출부
430 센서삽입구 440 요홈부
450 유입관삽입구 460 배출관삽입구
500 제1금형
520 금형캐비티
600 제2금형
700 용융수지 사출노즐

Claims (5)

1. 제1금형과 제2금형을 합형하여 기둥모양의 금형캐비티를 형성하는 사출금형장치에서, 냉각홈부, 온도센서 및 상기 냉각홈부에 삽입되는 냉각카트리지를 포함하며,
   상기 냉각홈부는
   - 상기 금형캐비티의 주변을 둘러싸며 원통형의 중공부를 형성하며,
   - 상기 원통형의 중공부 중 일면에 길이방향을 따라 반원형의 결합홈이 형성되며,
   상기 냉각카트리지는
   - 상기 제1금형과 상기 제2금형이 서로 마주보는 면에 수직으로, 상기 마주보는 면의 반대쪽 면으로부터 상기 냉각홈부에 착탈 가능하게 삽입될 수 있도록, 상기 원통형의 중공부와 동일한 형상인 원통모양의 본체를 가지며,
   - 상기 본체의 내주면과 외주면 사이 내부에는, 나선형의 냉각유로가 형성되며,
   - 상기 본체의 내주면 또는 외주면에는, 상기 결합홈과 결합되어 상기 냉각카트리지가 상기 냉각홈부 내부에서 회전되지 않게 고정시킬 수 있도록, 길이방향을 따라 돌출되는 반원통모양의 돌출부가 형성되며,
   - 상기 본체 중 상기 돌출부가 형성된 부분에는 상기 온도센서가 상기 본체의 길이방향을 따라 삽입될 수 있도록 센서삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는, 온도센싱을 할 수 있는 냉각카트리지를 갖는 3차원냉각 사출금형장치
2. 제1금형과 제2금형을 합형하여 기둥모양의 금형캐비티를 형성하는 사출금형장치에서, 냉각홈부, 온도센서 및 상기 냉각홈부에 삽입되는 냉각카트리지를 포함하며,
   상기 냉각홈부는
   - 상기 금형캐비티의 주변을 둘러싸며 원통형의 중공부를 형성하고,
   - 상기 원통형의 중공부 중 일면에 길이방향을 따라 반원형의 결합홈이 형성되며,
   상기 냉각카트리지는
   - 상기 제1금형과 상기 제2금형이 서로 마주보는 면에 수직으로, 상기 마주보는 면의 반대쪽 면으로부터 상기 냉각홈부에 착탈 가능하게 삽입될 수 있도록, 상기 원통형의 중공부와 동일한 형상인 원통모양의 본체를 가지며,
   - 상기 본체의 내주면과 외주면 사이 내부에는, 나선형의 냉각유로가 형성되며,
   - 상기 본체의 내주면 또는 외주면에는, 상기 결합홈과의 사이에 상기 온도센서가 삽입되어 상기 냉각카트리지가 상기 냉각홈부 내부에서 회전되지 않게 고정시킬 수 있도록, 길이방향을 따라 반원형의 요홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는, 온도센싱을 할 수 있는 냉각카트리지를 갖는 3차원냉각 사출금형장치
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 중공부 중 상기 냉각카트리지가 삽입되는 입구에는 단턱부가 형성되며,
   상기 냉각카트리지 중 상기 단턱부에 대응되는 단부에는 상기 단턱부에 걸려 고정될 수 있는 걸림턱이 형성되며,
   상기 제1금형 및/또는 상기 제2금형의 내부에는 상기 제1금형 및/또는 상기 제2금형의 외부에서부터 상기 중공부까지 관통하는 유입관삽입구 및 배출관삽입구가 각각 형성되며,
   상기 나선형의 냉각유로 양단에는 상기 본체의 외주면 쪽으로 유입구 및 배출구가 형성되며,
   상기 유입구 및 상기 배출구는 상기 유입관삽입구 및 상기 배출관삽입구를 통하여 각각 삽입되는 유입관 및 배출관에 각각 연결되며,
   상기 유입구와 상기 유입관 및 상기 배출구와 상기 배출관은 각각 나사결합 되는 특징을 더 포함하는, 온도센싱을 할 수 있는 냉각카트리지를 갖는 3차원냉각 사출금형장치
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 냉각카트리지는 3차원 메탈프린터를 이용하여 금속분말을 적층하는 방법으로 제조되는 특징을 더 포함하는, 온도센싱을 할 수 있는 냉각카트리지를 갖는 3차원냉각 사출금형장치
5. 제4항에 있어서,
   상기 냉각카트리지는 두 종류의 금속분말을 적층하여 제조되며, 상기 냉각카트리지의 원통모양 중 바깥쪽은 열전도율이 낮은 금속분말로 적층되고 상기 냉각카트리지의 원통모양 중 안쪽은 열전도율이 높은 금속분말로 적층되는 것을 특징으로 하는, 온도센싱을 할 수 있는 냉각카트리지를 갖는 3차원냉각 사출금형장치
   

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