KR20200125832A - 펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형 - Google Patents

Abstract

펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형이 개시된다. 본 발명에 따른 펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형은, 홀이 형성된 차량패널용 성형품을 제조하기 위해 상기 홀 형상에 대응한 영역을 용융수지가 충진되는 제거캐비티로 구성한 제1 금형 및 제2 금형을 포함하고, 상기 제2 금형과 형폐된 상태의 상기 제1 금형에서 돌출작동하여 상기 제거캐비티에 채워진 용융수지를 절단하는 펀칭부; 및 상기 제1 금형과 형폐된 상태의 상기 제2 금형에서 상기 펀칭블록의 돌출작동에 연동하여 함몰작동하는 가이드부를 포함하여, 금형 내 사출성형과 홀형성이 연이어 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 차량패널용 성형품에 형성된 홀과 같이 용융수지의 충진을 허용하지 않아 용융수지의 우회 후 합류를 유도하는 일반적인 금형구조와 달리 홀 형상에 대응한 제거캐비티을 제1,2 금형의 캐비티로 구성하여 용융수지의 충진을 허용함에 따라 캐비티 내에서 용융수지의 우회 후 합류로 인한 홀 주변의 웰드라인이나 용융수지에서 발산되어 포위된 가스로 인한 가스자국 등의 표면 불량이 근본적으로 방지 내지 회피될 수 있는 효과가 있다.

Description

펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형{INJECTION MOLD FOR VEHICLE PANEL THAT CAN PUNCH OPERATION}

본 발명은 펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 차량패널용 성형품에 형성된 홀을 용융수지의 사출 후 형폐상태에서 펀칭작동을 통해 형성할 수 있는 사출금형에 관한 것이다.

최근 사출성형 산업은, 단순히 저비용으로 우수한 성형성과 양산성만을 강조하던 것에서 탈피하여 제품의 고급화를 위해 치수 정밀도는 물론이고, 감성과 기능 만족시키는 고품질화에 초점을 맞추면서, 이에 대한 연구 개발에 집중하고 있다.

즉, 최근 사출성형 산업은, 제품 외관을 미려하게 하기 위해 제품의 표면에 소정의 패턴을 새기거나 무광택의 고급스런 질감과 촉감, 미끄럼방지 등의 기능성을 구체적으로 구현하여 종래에 비해 사출 성형품에 대한 부가가치를 높이고 있다.

다만, 이러한 고급화와 고품질화에 따라 점점 사출 성형품의 구조나 형상 등이 복잡해지면서 발생하는 언더컷이나, 성형품에 구비된 크고 작은 다수의 홀 등은, 사출 성형품을 제작하는데 사용되는 금형의 설계를 어렵게 할 뿐만 아니라 오히려 성형품의 품질을 저해하는 문제를 초래하고 있다.

특히, 성형품에 형성된 홀은, 형폐된 금형의 게이트로부터 토출된 용융수지가 침투되지 못하는 밀폐영역에 비로소 형성되는 것이어서 게이트와 홀 영역의 상대적 위치에 따라 다음과 같은 문제가 발생하게 된다.

일례로, 도 7에 도시된 바와 같은 홀 위치는, 게이트(G)와 마주하게 되는 위치인 관계상 토출된 용융수지는, 구조적으로 홀에 대응한 영역(HM)을 기준으로 게이트 쪽에 인접한 캐비티(CG)에 충진된 후 우회하여 그 반대쪽 캐비티(COG)에 시차를 두고 합쳐지며 충진될 수밖에 없다.

이러한 용융수지의 금형 내 충진과정에서 발생된 시차문제는, 홀 형성 위치를 기준으로 게이트의 반대쪽 캐비티(COG)에서 용융수지가 합류되면서 웰드라인(WL)이나 용융수지에서 발산된 가스의 포위로 인한 가스자국과 같은 외관 품질 문제를 발생시키게 된다.

따라서 사출 성형품의 고급화 및 고품질화에 대한 지속적인 요구에 부응하여 이를 근본적으로 해결할 수 있는 새롭고 효율적인 금형 기술 내지 공정 기술에 대한 제시가 절실히 필요한 실정이다.

본 발명의 목적은, 용융수지의 충진을 허용하는 홀 형상에 대응한 제거캐비티와 성형품 캐비티로 구성된 금형구조에서 성형품인 차량패널의 사출성형과 펀칭작동에 의한 홀형성이 형폐상태에서 함께 이루어지도록 하는 새로운 금형구조의 제시를 통해 홀 주변의 표면에 웰드라인이나 가스자국 등의 발생이 근본적으로 방지 내지 회피될 수 있는 펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 홀이 형성된 차량패널용 성형품을 제조하기 위해 상기 홀 형상에 대응한 영역을 용융수지가 충진되는 제거캐비티로 구성한 제1 금형 및 제2 금형을 포함하고, 상기 제2 금형과 형폐된 상태의 상기 제1 금형에서 돌출작동하여 상기 제거캐비티에 채워진 용융수지를 절단하는 펀칭부; 및 상기 제1 금형과 형폐된 상태의 상기 제2 금형에서 상기 펀칭블록의 돌출작동에 연동하여 함몰작동하는 가이드부를 포함하여, 금형 내 사출성형과 홀형성이 연이어 이루어지는 것을 특징으로 하는 펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형에 의해 달성된다.

상기 펀칭부는, 상기 홀의 관통방향과 나란한 방향으로 상기 제1 금형에 형성된 제1 실린더; 상기 제1 실린더에 삽입되어 슬라이딩 작동하고, 상기 홀에 대응한 형상으로 상기 제거캐비티의 일면을 이루는 커팅부가 일측에 구비된 펀칭블록; 및 상기 펀칭블록의 타측에 구비되어 소정의 구동력으로 상기 펀칭블록을 작동시키는 제1 구동부를 포함할 수 있다.

상기 가이드부는, 상기 홀의 관통방향에 교차되는 방향 또는 나란한 방향으로 상기 제2 금형에 형성된 제2 실린더; 상기 제2 실린더에 삽입되어 슬라이딩 작동하고, 상기 펀칭블록과 마주한 상태로 상기 홀에 대응한 형상으로 상기 제거캐비티의 타면을 이루는 지지블록; 및 상기 지지블록의 타측에 구비되어 소정의 구동력으로 상기 펀칭블록의 작동과 반대방향으로 상기 지지블록을 작동시킬 수 있다.

상기 커팅부는, 그 가장자리에서 상기 지지블록을 향해 돌출된 커팅돌기를 포함하고, 상기 커팅돌기에는, 상기 제거캐비티 내로 용융수지의 원활한 유입을 허용하기 위해, 상기 커팅돌기를 따라 이격배치되며 함몰형성된 복수의 수지유입홈이 형성될 수 있다.

상기 펀칭블록 및 지지블록의 서로 마주보는 면 중 적어도 어느 한 면에는, 상기 제거캐비티 내로 투입되는 용융수지와 유사한 성질의 금속 소재를 증착 소스로 한 물리적 기상 증착법(PVD)에 의해 코팅층이 형성될 수 있다.

상기 성형품은, PC, ABS, PP, PE 및 PS 수지 중 적어도 어느 하나를 포함한 수지를 소재로 사출성형되는 방식 및 오버몰딩에 의해 탄소섬유강화 플라스틱으로 사출성형되는 방식 중 어느 하나의 방식에 의해 형성될 수 있다.

상기 제1 금형 및 제2 금형 중 적어도 어느 하나에는, 상기 홀에 대응한 영역을 중심으로 상기 게이트의 반대쪽 캐비티에서 부압을 발생시켜 상기 차량패널의 홀 주변에 대한 용융수지의 흐름성을 향상시키는 부압형성부가 구비될 수 있다.

상기 부압형성부는, 외기와 연통되도록 상기 게이트의 반대쪽 캐비티에 관통형성되어 캐비티 내의 가스 배출을 유도하는 배기홀; 슬라이딩 작동하며 상기 배기홀의 일측을 선택적으로 개폐하는 밸브코어; 및 상기 밸브코어에 결합되어 캐비티 내의 압력상태에 따라 상기 밸브코어의 개폐 작동을 가변적으로 제어하는 개폐제어부를 포함할 수 있다.

상기 개폐제어부는, 상기 밸브코어의 차폐단부가 상기 배기홀을 폐쇄하도록 상기 밸브코어의 지지단부에 소정의 탄성력을 제공하는 스프링; 및 상기 스프링의 타측에 구비되어 정역회전에 따라 전후로 이동하며 상기 스프링을 가변적으로 압축시켜 탄성력을 조절하는 회전지지나사를 포함할 수 있다.

상기 부압형성부는, 외기와 연통되도록 상기 게이트의 반대쪽 캐비티에 관통형성된 배기홀; 및 상기 배기홀의 일측에 구비되어 캐비티 내의 압력 또는 온도상태에 따라 형상변형되며 상기 배기홀을 개폐하는 밸브코어를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 차량패널용 성형품에 형성된 홀과 같이 용융수지의 충진을 허용하지 않아 용융수지의 우회 후 합류를 유도하는 일반적인 금형구조와 달리 홀 형상에 대응한 제거캐비티를 제1,2 금형의 캐비티로 구성하여 용융수지의 충진을 허용함에 따라 캐비티 내에서 용융수지의 우회 후 합류로 인한 홀 주변의 웰드라인이나 용융수지에서 발산되어 포위된 가스로 인한 가스자국 등의 표면 불량이 근본적으로 방지 내지 회피될 수 있는 효과가 있다.

그리고 형폐상태에서 홀 형상에 대응한 제거캐비티를 향해 돌출작동하는 펀칭부와, 이에 대응한 함몰작동을 하는 가이드부가 차량패널의 사출성형 후 홀형성을 연이어 수행하도록 제1,2 금형에 설치됨에 따라, 완제품 제조공정의 통합화와 효율화가 도모될 수 있고, 자동화되고 정확한 작동에 의한 홀형성으로 인해 불량률의 저감, 성형품의 일관된 고급화 및 고품질화가 이루어질 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형의 형개된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 형개상태와 형폐상태를 각각 촬영한 시제품 사진이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 실시예 및 변형예에 따른 펀칭부와 가이드부의 구조를 보여주기 위한 도 1의 A-A 및 B-B 절단선에 따른 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 3b의 C영역에 기초하여 본 발명의 실시예에 따른 펀칭부와 가이드부의 구체적인 작동과정을 보여주기 위한 단계별 작동상태도이다.
도 5는 제1,2 금형에 PDV 코팅이 이루어지기 전과 후의 성형품 표면 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예 및 변형예에 따른 부압형성부의 구조와 배치를 보여주기 위한 제2 금형과 C-C 절단선에 따른 단면도이다.
도 7은 홀이 형성된 차량패널용 성형품을 종래의 방식으로 사출성형할 때, 차량패널의 홀 주변에서 발생하는 용융수지의 흐름성 저하를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형의 형개된 상태를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 형개상태와 형폐상태를 각각 촬영한 시제품 사진이고, 도 3a 및 3b는 본 발명의 실시예 및 변형예에 따른 펀칭부와 가이드부의 구조를 보여주기 위한 도 1의 A-A 및 B-B 절단선에 따른 단면도이고, 도 4a 내지 도 4d는 도 3b의 C영역에 기초하여 본 발명의 실시예에 따른 펀칭부와 가이드부의 구체적인 작동과정을 보여주기 위한 단계별 작동상태도이고, 도 5는 제1,2 금형에 PDV 코팅이 이루어지기 전과 후의 성형품 표면 사진이고, 도 6은 본 발명의 실시예 및 변형예에 따른 부압형성부의 구조와 배치를 보여주기 위한 제2 금형과 C-C 절단선에 따른 단면도이고, 도 7은 홀이 형성된 차량패널용 성형품을 종래의 방식으로 사출성형할 때, 차량패널의 홀 주변에서 발생하는 용융수지의 흐름성 저하를 나타낸 도면이다.

발명의 설명 및 청구범위 등에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 좌우(옆쪽 또는 측방), 전(정,앞쪽), 후(배,뒤쪽) 등은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 및 구성 간의 상대적 위치를 기준으로 정한 것으로, 특별히 다르게 한정하는 경우 외에는 이에 따른다.

종래 사출성형시 차량패널의 홀(H) 주변 표면에서 발생하는 웰드라인(WL)이나 가스자국 등의 표면불량은, 도 7에 도시된 바와 같이 용융수지를 토출하는 게이트(G)에 직접 마주하도록 배치된 홀에 대응한 영역(HM)이 용융수지의 흐름이나 충진을 막고, 용융수지가 게이트의 반대쪽 캐비티(COG)에서 합류되도록 우회를 구조적으로 강제하는 과정에서 발생하게 된다.

이때, 우회 후 합류 과정에서 발생된 성형품 표면의 웰드라인(WL)이나 가스자국과 같은 표면불량은, 용융수지로부터 발산된 후 외부로 적절히 배출되지 못하고 합류지점에 점점 누적되며 갇혀(포위) 캐비티의 내부 압력을 상승시키는 가스로 인한 흐름성 저하와, 우회에 따른 열발산에 의한 온도 하강으로 인해 그 정도가 더욱 심해지게 된다.

이렇게 게이트 쪽 캐비티(CG)에서 용융수지가 우회한 후 게이트의 반대쪽 캐비티(COG)에서 합류되면서 발생된 홀(H) 주변의 웰드라인(WL)이나 용융수지에서 발산되어 포위된 가스로 인한 가스자국과 같은 표면 불량을 근본적으로 회피하기 위해, 본 발명에 따른 펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형(100)은, 홀 형상에 대응한 영역을 우회시키는 방식이 아니라 용융수지가 충진될 수 있는 캐비티(제거캐비티(RC))를 포함하는 구조로 이루어지게 된다.

여기서 홀 형상에 대응한 영역이란, 형폐된 금형 내에서 차량패널용 성형품(P)의 홀(H) 위치와 형상에 대응하는 영역으로 정의될 수 있는데, 본 발명에 따른 사출금형(100)은, 홀 형상에 대응한 영역에 용융수지가 충진되도록 금형을 이격시켜 제거캐비티(RC)를 구성한 점에서 용융수지의 충진을 허용하지 않고 용융수지의 우회 후 합류를 유도하던 종래 밀착된 금형 구조와 구별된다.

이때, 캐비티(Cavity)는, 한 쌍으로 된 금형의 서로 마주보는 면이 밀착 즉, 형폐될 때 차량패널용 성형품(P)의 체적에 대응한 형상을 이루게 되는 금형 내부의 빈공간을 통칭하는 용어로서, 이하에서 언급되는 바와 같이 특별하게 위치나 영역을 한정하는 명칭을 부가하여 사용될 수 있다.

그리고 게이트(G)는 상술한 캐비티와 사출성형기가 서로 연통되도록 금형 상에 러너(R)와 함께 다양한 형태와 규격으로 제작되는 유로로서, 사출성형기에서 압출되어 스프루(S) 및 러너(R)를 통해 제공된 용융수지가 적절한 토출압으로 확산되며 캐비티에 균일하게 공급되도록 하는 기능을 수행하게 된다.

상술한 바와 같은 제거캐비티(RC)와 함께, 본 발명에 따른 펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형(100)은, 차량패널용 성형품(P)의 홀에 대응한 영역에 채워진 용융수지를 형폐상태에서 절단하여 홀(H)을 후형성하는 수단이 특별히 부가되어 이루어지게 된다.

이로 인해 사출성형 후 별도의 절단 내지 펀칭공정에 의하지 않고도 금형 내에서 자동화되고 정확한 홀(H)형성 작동이 연이어 이루어질 수 있어 완제품 제조공정의 통합과 효율화, 불량률의 저감, 성형품의 고급화 및 고품질화 등이 도모될 수 있게 된다.

위와 같은 기능 내지 작용을 구체적으로 구현하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형(100)은, 홀(H)이 형성된 차량패널용 성형품(P)을 제조하는데 사용되는 제1 금형(110) 및 제2 금형(120)과, 펀칭부(140) 및 가이드부(150) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 차량패널용 성형품(P)은, 도 4c에 도시된 바와 같이, 차량용 에어덕트와 연결된 송풍구와 같이 사출방식으로 성형될 수 있는 홀(H)이 형성된 차량용 내장재일 수 있고, 넓게는 홀(H)이 형성된 가전제품 등의 커버패널일 수도 있다.

이때, 홀(H)과 게이트(G) 간의 위치관계는 서로 마주한 곳에 배치되더라도 상술한 제거캐비티(RC)를 통해 게이트(G) 반대쪽 캐비티에 용융수지가 우회 없이 직접 도달하게 되므로, 게이트(G)의 반대쪽에서 합류로 인하 웰드라인(WL) 등의 발생이 근본적으로 회피될 수 있게 된다.

제1 금형(110)과 제2 금형(120)은 서로 형폐되어 상술한 차량패널용 성형품(P)의 체적에 대응한 캐비티를 형성하게 되는 한 쌍의 금속판으로, 사출성형기로부터 압출되어 캐비티에 충진된 용융수지의 냉각 및 고화를 통해 차량패널용 성형품(P)을 반복 제작하게 된다.

이때, 제1 금형(110)과 제2 금형(120)은 한 쌍으로 이루어지는 금형을 서로 구분하기 위하여 다른 용어를 사용한 것일 뿐이므로, 필요에 따라서는 제1 금형(110) 또는 제2 금형(120)이 가동측 금형이 될 수 있고, 반대로 제1 금형(110) 또는 제2 금형(120)이 고정측 금형이 될 수 있다.

이렇게 위와 같이 사출성형기로부터 압출된 용융수지를 제1,2 금형(110,120)에 투입하여 차량패널용 성형품(P)을 양산하는 사출성형법은, 이미 널리 알려져 상용화된 제조기술이므로, 본 발명의 설명을 위해 특별히 언급되는 내용 이외에 기본적인 기술 내용에 대하여는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

펀칭부(140)는, 제1,2 금형(110,120) 중 어느 하나인 금형의 일부를 이루며 돌출작동하여 상술한 제거캐비티(RC)에 고화된 용융수지를 절단함으로써 차량패널용 성형품(P)에 홀(H)이 후형성되도록 하는 판상의 구성요소이다.

본 발명의 실시예에 따른 펀칭부(140)는, 도 3a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 제2 금형(120)과 형폐상태를 이루는 제1 금형(110)에서 돌출작동하여 제거캐비티(RC)에 채워진 용융수지를 절단하게 되는데, 구체적으로 제1 실린더(142), 펀칭블록(144) 및 제1 구동부(146) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 제1 실린더(142)는, 홀(H)의 관통방향과 나란한 방향으로 제1 금형(110)에 관통형성되어 후술할 펀칭블록(144)의 돌출작동을 안내하는 구성요소로서, 돌출작동 후 펀칭블록(144)이 제1 금형(110) 내부로 복귀되어 수납될 수 있는 형상으로 관통형성된다.

펀칭블록(144)은, 상술한 제1 실린더(142)에 삽입된 상태로 슬라이딩 작동을 하며 제거캐비티(RC)에 고화된 용융수지를 직접 절단하는 구성요소로서, 홀(H)에 대응한 형상으로 제거캐비티(RC)의 일면을 이루는 커팅부(145)가 일측에 구비되고 타측에 후술할 제1 구동부(146)가 결합되는 구조로 이루어질 수 있다.

이때, 커팅부(145)는, 형폐된 제1,2 금형(110,120)에 내측에서 후술할 지지블록(154)과 서로 소정의 이격거리를 두고 배치되어 홀(H) 형상에 대응하는 영역에 용융수지의 충진을 허용하는 제거캐비티(RC)를 형성하게 된다.

여기서 커팅부(145)는, 도 1(펀칭블록(144) 참조) 및 도 3a에 도시된 바와 같이 홀(H) 형상에 대응하는 평평한 판상의 부재로 이루어지거나 또는 도면의 확대부분과 같이 커팅부(145)의 가장자리에서 지지블록(154)을 향해 돌출된 커팅돌기(145a)를 포함하는 구조로 이루어질 수도 있다.

이러한 커팅톨기(145a)는, 커팅부(145)의 돌출작동시 제거캐비티(RC)에 충진되어 고화된 홀(H) 형상의 용융수지를 성형품으로부터 보다 원활하고 깔끔하게 절단하기 위해 마련된 구성요소로서, 커팅부(145)의 가장자리를 따라 돌출형성되어 이루어지되, 끝단으로 갈수록 뾰족해지는 형상일 수 있다.

이때, 커팅톨기(145a)는 제거캐비티(RC)에 충진된 용융수지의 두께가 상대적으로 얇아지는 절단라인을 후술할 지지블록(154)과의 관계에서 형성하게 된다.

한편, 커팅톨기(145a)에는, 커팅톨기(145a)를 따라 이격배치되며 함몰형성된 복수의 수지유입홈(145b)이 형성될 수 있다.

이러한 수지유입홈(145b)은, 제거캐비티(RC) 내로 용융수지의 원활한 유입을 허용하기 위한 것으로, 수지유입홈(145b)의 형성으로 인해 톱니형상을 이루게 된 커팅톨기(145a)는 더욱 적은 돌출작동력으로 제거캐비티(RC)에 충진되어 고화된 홀(H) 형상의 용융수지를 깔끔하게 절단할 수 있게 된다.

또한, 수지유입홈(145b)의 형성으로 인해 용융수지의 흐름성이 개선되어 홀(H) 주변의 표면불량이 저감될 수 있으며, 선명성이 요구되는 엠보형상 등이 성형품의 표면에 고품질로 각인될 수 있게 된다.

제1 구동부(146)는, 펀칭블록(144)의 타측에 구비되어 소정의 구동력으로 펀칭블록(144)을 작동시키는 구성요소로서, 홀(H)의 관통방향으로 펀칭블록(144)을 돌출시키고 복귀시키는 선형의 왕복운동을 가능케 하는 수단이라면, 어떠한 것이라도 무방하다.

따라서 제1 구동부(146)는, 펀칭블록(144)의 타측에 피스톤 로드(146b,156b)가 직결된 유압 또는 공압실린더일 수 있고, 모터의 회전축을 따라 회전하는 캠구조에 의해 선행운동하는 피스톤, 리드스크류와 나사체결되어 그 회전에 따라 선형운동하는 리드너트와 같은 기계적 구동장치 또는 전자기력에 의해 인력과 척력을 발생시키는 전자기적 구동장치 등일 수 있다.

다만, 본 발명의 실시예에 따른 제1 구동부(146)는, 소정 두께를 갖는 판형상으로 이루어져 설치공간의 확보가 어려운 제1,2 금형(110,120) 내에 용이하게 설치될 수 있도록, 도 1 및 도 3a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이 유압실린더(146a) 및 테이퍼블록(146c) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 유압실린더(146a)는, 유압의 제공에 따라 피스톤 로드(146b)를 신장 또는 수축시키며 왕복운동하는 상용화된 구성요소로서, 제1,2 금형(110,120)의 배면(캐비티의 반대면)이 아니라 측면에서 펀칭블록(144)의 돌출작동에 대하여 교차되는 방향으로 피스톤 로드(146b)를 작동시키게 된다.

이때, 유압실린더(146a)의 피스톤 로드(146b)는, 후술할 테이퍼블록(146c)과 결합되어 이를 매개로 펀칭블록(144)의 타측에 유압실린더(146a)의 구동력을 전달하게 된다.

테이퍼블록(146c)은, 펀칭블록(144)의 돌출 및 복귀작동이 이루어지도록, 제1,2 금형(110,120) 내에서 피스톤 로드(146b)의 신축작동에 따라 슬라이딩되며 유압실린더(146a)의 구동력을 펀칭블록(144)에 전달하는 구성요소이다.

이러한 테이퍼블록(146c)의 일단부는 상술한 피스톤 로드(146b)와 결합되고, 타단부는 펀칭블록(144)의 복귀방향을 마주한 면에 테이퍼면이 경사형성되어 펀칭블록(144)의 타측과 접촉하게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 펀칭부(140)로 인해, 펀칭블록(144)은 유압실린더(146a)에 의한 피스톤 로드(146b)의 신장에 따라 슬라이딩되며 두께가 증가하는 테이퍼블록(146c)으로 인해 돌출작동하게 되는 한편, 피스톤 로드(146b)의 수축에 따라 반대로 슬라이딩되는 테이퍼블록(146c)의 두께 감소로 인해 복귀작동을 하게 된다.(도 4a 내지 도 4d 참조)

가이드부(150)는, 제1,2 금형(110,120) 중 나머지 하나인 금형의 일부를 이루며 상술한 펀칭블록(144)의 돌출작동에 연동 또는 대응한 함몰작동으로 제거캐비티(RC)에 고화된 용융수지의 절단을 안내함으로써 펀칭부(140)와 함께 차량패널용 성형품(P)에 홀(H)이 후형성되도록 하는 판상의 구성요소이다.

본 발명의 실시예에 따른 가이드부(150)는, 도 3a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 펀칭부(140)가 구비된 제1 금형(110)과 형폐상태를 이루는 제2 금형(120)에서 함몰작동하여 제거캐비티(RC)에 채워진 용융수지를 정확하고 안정적으로 절단하게 되는데, 구체적으로 제2 실린더(152), 지지블록(154) 및 제2 구동부(156) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

제2 실린더(152)는, 홀(H)의 관통방향에 교차되는 방향 또는 나란한 방향으로 제2 금형(120)에 관통형성되어 후술할 지지블록(154)의 함몰작동을 안내하는 구성요소로서, 제2 금형(120)의 내부로 함몰작동 후 지지블록(154)이 복귀될 수 있는 형상으로 관통형성된다.

이때, 도시하지 않았지만, 금형의 구조 등으로 인해 제2 실린더(152)가 홀(H)의 관통방향에 교차되는 방향 즉, 펀칭블록(144)의 돌출방향과 나란하지 않게 경사형성하게 되면, 제거캐비티(RC)에 채워진 용융수지는 성형품으로부터 더욱 깔끔하고 원활하게 절단될 수 있고, 금형으로부터 용이하게 취출될 수 있다.

지지블록(154)은, 상술한 제2 실린더(152)에 삽입된 상태로 슬라이딩 작동을 하며 상술한 펀칭블록(144)의 돌출작동에 의해 절단된 제거캐비티(RC)의 고화된 용융수지를 지지하고 용융수지의 이탈을 안내하는 구성요소로서, 펀칭블록(144)과 마주한 상태로 홀(H)에 대응한 형상으로 제거캐비티(RC)의 타면을 이루는 한편, 타측에 후술할 제2 구동부(156)가 결합되는 구조로 이루어질 수 있다.

제2 구동부(156)는, 지지블록(154)에 결합되어 소정의 구동력으로 펀칭블록(144)의 작동과 반대방향으로 지지블록(154)을 작동시키는 구성요소로서, 홀(H)의 관통방향으로 돌출 또는 복귀하는 펀칭블록(144)에 대응 또는 연동하여 지지블록(154)을 함몰 또는 복귀시키는 선형의 왕복운동을 가능케 하는 수단이라면, 어떠한 것이라도 무방하다.

따라서 제2 구동부(156)는, 상술한 제1 구동부(146)와 마찬가지로, 지지블록(154)의 타측에 피스톤 로드(156b)가 직결된 유압 또는 공압실린더일 수 있고, 모터의 회전축을 따라 회전하는 캠구조에 의해 선행운동하는 피스톤, 리드스크류와 나사체결되어 그 회전에 따라 선형운동하는 리드너트와 같은 기계적 구동장치 또는 전자기력에 의해 인력과 척력을 발생시키는 전자기적 구동장치 등일 수 있다.

다만, 본 발명의 실시예에 따른 제2 구동부(156)도, 제1 구동부(146)처럼 소정 두께를 갖는 판형상으로 이루어져 설치공간의 확보가 어려운 제1,2 금형(110,120) 내에 용이하게 설치될 수 있도록, 도 3a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이 유압실린더(156a) 및 테이퍼블록(156c) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 유압실린더(156a)는, 유압의 제공에 따라 피스톤 로드(156b)를 신장 또는 수축시키며 왕복운동하는 상용화된 구성요소로서, 제1,2 금형(110,120)의 배면(캐비티의 반대면)이 아니라 측면에서 지지블록(154)의 함몰작동에 대하여 교차되는 방향으로 피스톤 로드(156b)를 작동시키게 된다.

이때, 유압실린더(156a)의 피스톤 로드(156b)는, 후술할 테이퍼블록(156c)과 결합되어 이를 매개로 지지블록(154)의 타측에 유압실린더(156a)의 구동력을 전달하게 된다.

테이퍼블록(156c)은, 지지블록(154)의 함몰 및 복귀작동이 이루어지도록, 제1,2 금형(110,120) 내에서 피스톤 로드(156b)의 신축작동에 따라 슬라이딩되며 유압실린더(156a)의 구동력을 지지블록(154)에 전달하는 구성요소이다.

이러한 테이퍼블록(156c)의 일단부는 상술한 피스톤 로드(156b)와 결합되고, 타단부는 지지블록(154)의 함몰방향을 마주한 면에 테이퍼면이 경사형성되어 지지블록(154)의 타측과 접촉하게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 가이드부(150)로 인해, 지지블록(154)은 펀칭블록(144)의 돌출작동에 대응 또는 연동하여 수축하는 유압실린더(156a)의 피스톤 로드(156b)에 의해 슬라이딩되며 두께가 감소하는 테이퍼블록(156c)으로 인해 함몰작동하게 된다.

위와 반대로 지지블록(154)은, 펀칭블록(144)의 복귀작동에 대응 또는 연동하여 신장되는 유압실린더(156a)의 피스톤 로드(156b)에 의해 슬라이딩되며 두께가 증가하는 테이퍼블록(156c)으로 인해 복귀작동을 하게 된다.(도 4a 내지 도 4d 참조)

상술한 실시예에 따른 제2 구동부(156)와 달리, 본 발명의 변형예에 따른 제2 구동부(156)는, 도 3b의 확대도에 도시된 바와 같이, 지지블록(154)을 지지하도록 금형 내에 내설되어 펀칭블록(144)의 작동에 따라 탄성변형되는 탄성체(157)로 이루어질 수 있다.

위와 같이 탄성체(157)로 이루어진 제2 구동부(156)는, 별도의 외부 동력원 없이 펀칭블록(144)의 돌출작동에 대응하여 함몰작동하는 지지블록(154)에 의해 탄성수축되며 절단된 제거캐비티(RC)의 고화된 용융수지를 지지블록(154)을 매개로 견고히 지지하게 된다.

반대로 탄성체(157)로 이루어진 제2 구동부(156)는, 펀칭블록(144)의 복귀작동에 대응하여 탄성복원됨에 따라 지지블록(154)은 펀칭블록(144)과 함께 제거캐비티(RC)를 구성하게 되는 원위치로 복귀될 수 있다.

위와 같이 제1 금형(110), 제2 금형(120), 펀칭부(140) 및 가이드부(150)로 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 사출금형(100)을 이용하여 홀(H)이 형성된 차량패널용 성형품(P)이 제조되는 단계별 작동과정을 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 차량패널용 성형품(P)에 대응한 캐비티를 구성하도록, 펀칭부(140)가 구비된 제1 금형(110)과, 가이드부(150)가 구비된 제2 금형(120)을 서로 맞춤핀의 안내에 따라 결합하여 양 금형을 형폐하게 된다.

이로 인해 차량패널용 성형품(P)에 대응한 형상의 캐비티와 홀에 대응한 영역에 제거캐비티(RC)가 각각 서로 구분된 형태로 배치되어 금형 내 빈공간을 형성하게 된다.

다음으로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 사출성형기로부터 압출된 용융수지를 형폐된 상태의 제1,2 금형(110,120)에 내로 충진시키게 되면, 용융수지는 차량패널용 성형품(P)의 형상에 대응한 캐비티는 물론이고, 홀(H)에 대응하는 영역에 구비된 제거캐비티(RC)에도 우회 없이 충진된다.

이로 인해 차량패널용 성형품(P)에 대응하는 영역에 충진된 용융수지와 홀에 대응한 영역 즉, 제거캐비티(RC)에 충진된 용융수지는 함께 고화되어 홀(H)이 채워진 차량패널용 성형품(Pf)이 1차적으로 사출성형된다.

다음으로, 도 4c에 도시된 바와 같이, 형폐된 상태의 제1,2 금형(110,120) 내에서 제거캐비티(RC)에 충진되어 고화된 용융수지를 사후적으로 차량패널용 성형품(P)으로부터 절단하기 위해 이하의 일련의 작동이 서로 연동하여 이루어지게 된다.

우선, 형폐된 상태의 제1,2 금형(110,120) 내에서 펀칭블록(144)은, 제1 구동부(146) 유압실린더(146a) 피스톤 로드(146b)의 신장에 따라 슬라이딩되며 두께가 증가하는 테이퍼블록(146c)으로 인해 돌출작동하게 된다.

이와 함께 지지블록(154)은, 펀칭블록(144)의 돌출작동에 대응 또는 연동하는 제2 구동부(156) 유압실린더(156a) 피스톤 로드(156b)의 수축작동에 따라 슬라이딩되며 두께가 감소하는 테이퍼블록(156c)으로 인해 함몰작동하게 된다.

이러한 펀칭블록(144)과 지지블록(154) 간의 연동된 작동을 통해 홀에 대응한 영역 즉, 제거캐비티(RC)에 충진되어 고화된 용융수지는, 형폐된 상태의 제1,2 금형(110,120) 내에서 차량패널용 성형품(P)으로부터 절단되어 이탈되는 것이다.

위와 같은 펀칭블록(144)과 지지블록(154) 간의 연동된 작동을 통해 홀(H)형성 가공이 이루어진 후, 펀칭블록(144)은 제1 구동부(146) 유압실린더(146a) 피스톤 로드(146b)의 수축에 따라 반대로 슬라이딩되는 테이퍼블록(146c)의 두께 감소로 인해 복귀작동하는 한편, 지지블록(154)은 펀칭블록(144)의 복귀작동에 대응 또는 연동하여 신장되는 제2 구동부(156) 유압실린더(156a) 피스톤 로드(156b)에 의해 슬라이딩되며 두께가 증가하는 테이퍼블록(156c)으로 인해 복귀작동하게 된다.

이러한 일련의 작동을 통해 형폐된 제1,2 금형(110,120) 내에서 설계상의 홀(H)이 차량패널용 성형품(P)에 사후적으로 절단형성됨으로써, 최종 차량패널용 성형품(P)이 완성된다.

마지막으로, 도 4d에 도시된 바와 같이, 펀칭부(140)가 구비된 제1 금형(110)과, 가이드부(150)가 구비된 제2 금형(120)을 서로 맞춤핀의 안내에 따라 분리하여 양 금형을 형개하고 밀핀(미도시) 등의 작동을 통해 최종 완성된 차량패널용 성형품(P)을 금형으로부터 취출하게 된다.

이상에서 살펴본 펀칭블록(144) 및 지지블록(154)의 서로 마주보는 면 중 적어도 어느 한 면에는, 금속 소재를 증착 소스로 한 물리적 기상 증착법(PVD)에 의해 소정의 코팅층(CL)이 형성될 수 있다.

여기서 PVD 코팅이란, 열증발 진공증착, 스퍼터링 증착, 이온빔 보조증착 등으로 세분되는 물리적 기상 증착법(Physical Vapour Deposition)을 이용한 코팅법으로, 본 발명에서는 대략 400℃ 내지 500℃의 진공 챔버 내에서 기화된 소스원을 피증착대상물(제1,2 금형(110,120)의 마주보는 면)의 표면에 얇은 층으로 고화시키는 코팅방법일 수 있다.

이때, 소스원으로는 고순도, 고체 코팅 재료(티타늄, 크롬, 알루미늄과 같은 금속)가 주로 사용되고, 필요한 증착 품질을 위해 활성 가스 (질소 또는 탄소 함유 가스)가 추가 투입될 수 있다.

다만, 본 발명에서 사용되는 소스원은, 캐비티 내로 투입되는 용융수지와 유사한 성질 내지 특성의 금속 소재를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 용융수지와 캐비티 간의 밀착도를 높여 용융수지가 제거캐비티(RC) 주변에 위치한 캐비티로 더욱 용이하게 침투 및 확산되도록 하기 위한 것이다.

결국, 이러한 유사한 성질의 금속 소재로 증착된 코팅층(CL)으로 인해 제거캐비티(RC) 주변에 대한 용융수지의 침투성이 개선됨에 따라 용융수지의 흐름성 또한 상대적으로 개선될 수 있게 된다.

이로 인해, 도 5에 도시된 바와 같이, 홀(H) 주변의 웰드라인(WL)이나 가스자국 등의 표면불량이 근본적으로 회피 내지 저감될 수 있고, 선명성이 요구되는 엠보형상 등이 성형품의 표면에 고품질로 각인될 수 있게 된다.

본 발명에 따른 사출금형(100)에 의해 제조되는 차량패널용 성형품(P)은, 고강도, 내약품성, 내스크래치성, 내열성, 내진성 및 성형성 등을 두루 고려하고, 수축에 따른 변형을 저감시켜 정확한 규격의 제품으로 제작될 수 있도록 하기 위해, PC(Polycarbonate), ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene) PP(Polypropylene), PE(Polyethylene), PS(Polystyrene) 등의 수지 중 적어도 어느 하나를 포함한 수지를 소재로 하여 사출성형될 수 있다.

여기서 PC(Polycarbonate) 계열의 수지는, 비결정성의 열가소성 수지로서, 기계적 강도가 높고 내열성과 절연성이 뛰어나고, 열가소성 수지 중 가장 충격에 강하며, 수분이나 온도변화에 안정적인 물리특성이 있는 엔지니어링 플라스틱이다.

ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene) 계열의 수지는, 가공성 내지 성형성, 내충격성, 내열성, 내약품성 및 착색과 같은 2차 가공성이 우수하고, 다른 수지와의 상용성이 좋아 PC(폴리카보네이트) 등과의 혼합 사용될 수 있으며, 이를 통해 수지 특유의 결점이 보완될 수 있다.

PP(Polypropylene) 계열의 수지는, 내약품성, 치수 안정성, 내열성, 절연성, 내마모성 등 뛰어나고 절곡에 대한 피로도가 작은 엔지니어링 플라스틱으로, 역시 다른 수지와 혼합사용되어 합성수지 간 결점을 보완하는데 사용될 수 있다.

PE(Polyethylene) 계열의 수지는, 물과 수증기에 대한 차단성, 열접착력, 내한성이 우수하고, 급격한 온도변화에도 점도에 큰 변화가 없어 가공이나 성형이 용이한 물리특성이 있는 엔지니어링 플라스틱이다.

이상에서 언급된 합성수지 계열과 이들이 조합된 수지는, 이에 대응하는 유사한 성질의 금속 소재로 증착된 코팅층(CL)이 구비된 제거캐비티(RC)를 포함하는 제1,2 금형(110,120)에 의해 사출성형된다.

상술한 바와 같은 수지들의 조합으로 이루어진 차량패널용 성형품(P)은, 각각의 수지가 갖는 특유의 물성이 상호 보완적으로 적용됨에 따라 용도에 부합하는 필요한 물성을 갖게 되고, 사출성형과정의 급속 가열 및 급속 냉각을 통해 별도의 도장처리 없이도 깔끔한 외관의 제품으로 사출될 수 있게 된다.

또한, 차량패널용 성형품(P)은, 내충격성과 탄성 강화를 통한 내진성과 흡음성 등의 물성 향상을 위해, 오버몰딩방식의 사출성형에 의해 탄소섬유강화 플라스틱으로 제작될 수 있다. 여기서 오버몰딩방식이란 2 이상의 이종 재료가 하나의 금형에서 일체화되는 사출성형방식을 말한다.

본 발명에서는 상술한 바와 같은 PC, ABS 및 PP 등과 같은 합성수지를 형폐된 사출금형(100)의 캐비티로 1차 사출한 다음 사출금형(100)이나 코어를 이동시켜 두 번째 캐비티를 형성한 후 소정 크기로 절단된 탄소섬유가 함침된 수지를 2차 사출하는 방식으로 차량패널용 성형품(P)을 일체로 제작하게 된다.

위와 달리 차량패널용 성형품(P)은, 이에 대응하는 형태로 절단된 탄소직물을 가열한 다음 사출금형(100) 내에 인서트한 후 PC, ABS 및 PP 등과 같은 합성수지를 형폐된 사출금형(100)의 캐비티로 사출하는 방식으로도 제작될 수 있다. 이때, 탄소직물의 가열은 캐비티 내로 사출되는 수지와 인서트된 탄소직물 간의 결합 내지 함침이 보다 원활하게 이루어지도록 하기 위함이다.

위에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 따른 제1 금형(110) 및 제2 금형(120) 중 적어도 어느 하나에는, 도 6에 도시된 바와 같이 홀에 대응한 영역 즉, 제거캐비티(RC)를 중심으로 게이트의 반대쪽 캐비티(COG)에서 부압을 발생시켜 차량패널의 홀(H) 주변에 대한 용융수지의 흐름성을 보다 향상시키는 부압형성부(130)가 더 구비될 수 있다.

이러한 부압형성부(130)로 인해 게이트 쪽 캐비티(CG)에서 토출된 용융수지는 토출압을 유지하며 제거캐비티(RC)를 거쳐 게이트의 반대쪽 캐비티(COG)로 신속하게 유동(흐름성 향상)할 수 있게 되어 웰드라인(WL)이나 가스흔적 등의 표면불량이 회피 내지 저감될 수 있다.

부압형성부(130)는, 제거캐비티(RC)를 중심으로 게이트의 반대쪽 캐비티(COG)에 부압(negative pressure) 즉, 용융수지가 토출되는 게이트 쪽 캐비티(CG)에 비해 상대적으로 낮은 내부 압력(흡인력 발생)이 형성되도록 하는 수단이라면, 그 구체적인 작동이나 구성 등은 특별하게 제한되지 않는다.

다만, 본 발명의 실시예에 따른 부압형성부(130)는, 게이트 쪽 캐비티(CG) 대비 게이트의 반대쪽 캐비티(COG)에 부압이 형성되도록 하기 위해 마련된 것으로, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 배기홀(132), 슬라이딩형 밸브코어(133), 개폐제어부(135) 및 흡인장치(136) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

배기홀(132)은, 게이트의 반대쪽 캐비티(COG)가 외기 즉, 제1,2 금형(110,120)의 바깥 측 대기압과 서로 연통되도록 게이트의 반대쪽 캐비티(COG) 쪽에 적어도 하나 이상이 관통형성되어 이루어지는 구성요소로서, 제1,2 금형(110,120)에 대한 드릴링 가공 등을 통해 형성될 수 있다.

이러한 배기홀(132)의 형성으로 인해 용융수지가 토출되는 지점인 게이트 쪽 캐비티(CG) 대비 게이트의 반대쪽 캐비티(COG)에는 자연스럽게 부압이 형성될 수 있고, 용용수지로부터 발산된 가스의 배출이 원활히 유도될 수 있게 된다.

이때, 배기홀(132)의 개수와 배치는, 도 6에 도시된 바와 같은 용융수지 흐름성 및 온도분포 시뮬레이션 분석, 웰드라인(WL)과 가스자국의 형태나 분포 등을 고려하여 결정될 수 있다.

슬라이딩형 밸브코어(133)는, 상술한 배기홀(132) 자체를 통해 기본적으로 형성되는 부압의 정도를 후술할 개폐제어부(135) 등과 함께 제어하기 위해 마련된 구성요소로서, 배기홀(132) 내에서 슬라이딩 작동되며 배기홀(132)의 일측을 선택적으로 개폐하는 막대형상으로 이루어질 수 있다.

이러한 슬라이딩형 밸브코어(133)의 일단부에는, 도시된 바와 같이 배기홀(132)의 내경에 밀착되어 배기홀(132)의 일측을 폐쇄할 수 있는 차폐단부(133a)가 형성되고, 타단부에는 후술할 개폐제어부(135)에 연결되어 개폐제어부(135)의 가변된 제어력을 전달받는 지지단부(133b)가 형성될 수 있다.

개폐제어부(135)는, 밸브코어(133)에 결합되어 캐비티 내의 압력상태에 따라 밸브코어(133)의 개폐 작동을 가변적으로 제어하는 구성요소로서, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 스프링(135a) 및 회전지지나사(135b) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 스프링(135a)은, 상술한 차폐단부(133a)가 배기홀(132)을 폐쇄하도록 상술한 지지단부(133b)에 소정의 탄성력을 제공하는 구성요소이고, 회전지지나사(135b)는, 스프링(135a)의 타측에 구비되어 정역회전에 따라 전후로 이동하며 스프링(135a)을 가변적으로 압축시켜 탄성력을 조절하는 구성요소이다.

이러한 단순 기계식 제어구조에 따르면, 기본적으로 캐비티 내의 가스 압력이 상술한 스프링(135a)의 탄성력보다 작게 되면, 밸브코어(133)의 슬라이딩 후퇴 즉, 차폐단부(133a)에 의한 배기홀(132)의 개방이 허용되지 않도록 제어된다.

반대로 캐비티 내의 압력이 상술한 스프링(135a)의 탄성력보다 크게 되면, 그 압력 크기에 비례하여 밸브코어(133)의 슬라이딩 후퇴작동이 강제되고, 이로 인해 캐비티 내의 가스는 개방된 배기홀(132)을 통해 외부로 배출될 수 있게 된다.

이때, 스프링(135a)의 탄성력을 상술한 바와 같은 회전지지나사(135b)의 정역 회전을 통해 다양하게 가변조절하며 밸브코어(133)의 개방시점을 캐비티 내의 가스 압력 조건에 따라 적절하게 최적화하게 되면, 차량패널의 홀(H) 주변의 웰드라인(WL)과 가스자국은 최소화 또는 회피될 수 있다.

흡인장치(136)는, 배기홀(132) 내부에 조절된 흡인력이 강제로 작용하도록 배기홀(132)의 외측과 연통되게 설치되는 구성요소로서, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 소정의 전원을 제공받아 부압을 생성하는 상용화된 공지의 제품일 수 있다.

이러한 흡인장치(136)로 인해 발생된 흡입력에 따라 배기홀(132) 내부의 밸브코어(133)는 전후로 자유롭게 슬라이딩 또는 가변적으로 형상변형되며 배기홀(132) 일측의 개폐 정도를 조절할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 변형예에 따른 부압형성부(130) 또한, 게이트 쪽 캐비티(CG) 대비 게이트의 반대쪽 캐비티(COG)에 부압이 형성되도록 하기 위해 마련된 것으로, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 배기홀(132), 체크밸브형 밸브코어(134) 및 흡인장치(136) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 변형예에 따른 부압형성부(130)는, 상술한 바와 같은 실시예와 같이 배기홀(132) 및 흡인장치(136) 등을 동일하게 포함하고 있으므로, 이에 대한 설명은 상술한 내용으로 대체하고 구별되는 구성인 체크밸브형 밸브코어(134)에 대하여만 구체적으로 설명하기로 한다.

체크밸브형 밸브코어(134)는, 별도의 전원공급에 의한 조절작동 없이 사출금형(100)의 캐비티 내 상태조건 중 압력 또는 온도에 기초하여 배기홀(132)의 개폐량을 기계적 형상변형을 통해 조절하게 되는 구성요소로서, 압력 또는 온도에 비례하여 기계적 형상변형률이 커지도록 구성될 수 있다.

이러한 체크밸브형 밸브코어(134)는, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 판형상으로 이루어져 배기홀(132)의 일측에 삽입설치되고, 캐비티 내의 압력 또는 온도에 비례하여 형상변형을 가능케 하는 절개라인이 중앙부에 형성될 수 있다. 이때, 절개라인의 형상은 가운데를 기준으로 방사형 또는 C, T, H 자형 등의 다양한 형태일 수 있다.

구체적으로, 체크밸브형 밸브코어(134)는, 캐비티 내의 가스 압력이 성형품의 주요한 품질 요인이 되는 경우, 캐비티 내의 압력 증대에 따라 탄성변형되며 개방되어 캐비티 내의 가스를 외부로 배출하는 탄성소재의 체크밸브일 수 있다.

또는, 체크밸브형 밸브코어(134)는, 캐비티 내의 온도가 성형품의 주요한 품질 요인이 되는 경우, 캐비티 내의 온도에 따라 형상변형되며 개방되어 캐비티 내의 가스를 외부로 배출하는 형상기억합금의 체크밸브일 수 있다.

위와 같은 2가지 소재로 제작되는 체크밸브형 밸브코어(134)의 개방시점이나 개폐량은, 판상 구조의 두께, 소재의 종류 등과 같이 압력 또는 온도와 상관관계를 갖는 변형인자를 캐비티 내의 조건에 따라 다양하게 변경함으로써 최적화될 수 있고, 이러한 최적화를 통해 성형품인 차량패널의 홀(H) 주변 웰드라인(WL)과 가스자국은 최소화될 수 있다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

P: 차량패널용 성형품 RC: 제거캐비티
R: 러너 S: 스프루
H: 홀 HM: 홀에 대응한 영역
G: 게이트 CG: 게이트 쪽 캐비티
COG: 게이트의 반대쪽 캐비티 CL: 코팅층
WL: 웰드라인
100: 펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형
110: 제1 금형 120: 제2 금형
130: 부압형성부 132: 배기홀
133: 슬라이딩형 밸브코어 134: 체크밸브형 밸브코어
135: 개폐제어부 135a: 스프링
135b: 회전지지나사 136: 흡인장치
140: 펀칭부 142: 제1 실린더
144: 펀칭블록 145: 커팅부
145a: 커팅돌기 145b: 수지유입홈
146: 제1 구동부 146a,156a: 유압실린더
146b,156b: 피스톤 로드 146c,156c: 테이퍼블록
150: 가이드부 152: 제2 실린더
154: 지지블록 156: 제2 구동부
157: 탄성체

Claims (10)

1. 홀이 형성된 차량패널용 성형품을 제조하기 위해 상기 홀 형상에 대응한 영역을 용융수지가 충진되는 제거캐비티로 구성한 제1 금형 및 제2 금형을 포함하고,
   상기 제2 금형과 형폐된 상태의 상기 제1 금형에서 돌출작동하여 상기 제거캐비티에 채워진 용융수지를 절단하는 펀칭부; 및
   상기 제1 금형과 형폐된 상태의 상기 제2 금형에서 상기 펀칭블록의 돌출작동에 연동하여 함몰작동하는 가이드부를 포함하여,
   금형 내 사출성형과 홀형성이 연이어 이루어지는 것을 특징으로 하는 펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형.
2. 제1항에 있어서,
   상기 펀칭부는,
   상기 홀의 관통방향과 나란한 방향으로 상기 제1 금형에 형성된 제1 실린더;
   상기 제1 실린더에 삽입되어 슬라이딩 작동하고, 상기 홀에 대응한 형상으로 상기 제거캐비티의 일면을 이루는 커팅부가 일측에 구비된 펀칭블록; 및
   상기 펀칭블록의 타측에 구비되어 소정의 구동력으로 상기 펀칭블록을 작동시키는 제1 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형.
3. 제2항에 있어서,
   상기 가이드부는,
   상기 홀의 관통방향에 교차되는 방향 또는 나란한 방향으로 상기 제2 금형에 형성된 제2 실린더;
   상기 제2 실린더에 삽입되어 슬라이딩 작동하고, 상기 펀칭블록과 마주한 상태로 상기 홀에 대응한 형상으로 상기 제거캐비티의 타면을 이루는 지지블록; 및
   상기 지지블록의 타측에 구비되어 소정의 구동력으로 상기 펀칭블록의 작동과 반대방향으로 상기 지지블록을 작동시키는 제2 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형.
4. 제2항에 있어서,
   상기 커팅부는,
   그 가장자리에서 상기 지지블록을 향해 돌출된 커팅돌기를 포함하고,
   상기 커팅돌기에는,
   상기 제거캐비티 내로 용융수지의 원활한 유입을 허용하기 위해, 상기 커팅돌기를 따라 이격배치되며 함몰형성된 복수의 수지유입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형.
5. 제1항에 있어서,
   상기 펀칭블록 및 지지블록의 서로 마주보는 면 중 적어도 어느 한 면에는,
   상기 제거캐비티 내로 투입되는 용융수지와 유사한 성질의 금속 소재를 증착 소스로 한 물리적 기상 증착법(PVD)에 의해 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형.
6. 제3항에 있어서,
   상기 성형품은,
   PC, ABS, PP, PE 및 PS 수지 중 적어도 어느 하나를 포함한 수지를 소재로 사출성형되는 방식 및 오버몰딩에 의해 탄소섬유강화 플라스틱으로 사출성형되는 방식 중 어느 하나의 방식에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 금형 및 제2 금형 중 적어도 어느 하나에는,
   상기 홀에 대응한 영역을 중심으로 상기 게이트의 반대쪽 캐비티에서 부압을 발생시켜 상기 차량패널의 홀 주변에 대한 용융수지의 흐름성을 향상시키는 부압형성부가 구비되는 것을 특징으로 하는 펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형.
8. 제7항에 있어서,
   상기 부압형성부는,
   외기와 연통되도록 상기 게이트의 반대쪽 캐비티에 관통형성되어 캐비티 내의 가스 배출을 유도하는 배기홀;
   슬라이딩 작동하며 상기 배기홀의 일측을 선택적으로 개폐하는 밸브코어; 및
   상기 밸브코어에 결합되어 캐비티 내의 압력상태에 따라 상기 밸브코어의 개폐 작동을 가변적으로 제어하는 개폐제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형.
9. 제8항에 있어서,
   상기 개폐제어부는,
   상기 밸브코어의 차폐단부가 상기 배기홀을 폐쇄하도록 상기 밸브코어의 지지단부에 소정의 탄성력을 제공하는 스프링; 및
   상기 스프링의 타측에 구비되어 정역회전에 따라 전후로 이동하며 상기 스프링을 가변적으로 압축시켜 탄성력을 조절하는 회전지지나사를 포함하는 것을 특징으로 하는 펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형.
10. 제7항에 있어서,
    상기 부압형성부는,
    외기와 연통되도록 상기 게이트의 반대쪽 캐비티에 관통형성된 배기홀; 및
    상기 배기홀의 일측에 구비되어 캐비티 내의 압력 또는 온도상태에 따라 형상변형되며 상기 배기홀을 개폐하는 밸브코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 펀칭작동이 가능한 차량패널용 사출금형.

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