KR20230163619A - 회전 가능한 금형 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금형 장치에 관한 것으로서, 성형 제품의 디자인 및 형상, 스킨에 따라 요구되는 신율 등에 상관 없이 성형 불량이 없는 다양한 형상의 제품을 제조할 수 있는 금형 장치를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 제1 베이스 구조물에 설치되어 상기 제1 베이스 구조물과 일체로 이송되는 제1 금형; 제2 베이스 구조물에 설치되어 상기 제1 금형과 분리되거나 결합되기 위해 상기 제2 베이스 구조물과 일체로 이송되는 제2 금형; 상기 제1 금형과 제2 금형을 두 금형의 결합 상태에서 함께 회전시키도록 구비되는 구동장치; 및 상기 제1 베이스 구조물과 제2 베이스 구조물에서 상기 제1 금형과 제2 금형을 각각 회전 가능하게 지지하는 지지장치를 포함하는 회전 가능한 금형 장치가 개시된다.

Description

회전 가능한 금형 장치{Rotatable mold apparatus}

본 발명은 금형 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디자인 및 형상, 스킨에 따라 요구되는 신율 등에 상관 없이 다양한 형상의 제품을 성형할 수 있는 금형 장치에 관한 것이다.

차량에는 수지로 성형된 다수의 내장재가 사용되고 있으며, 그 예로는 크래쉬 패드(crash pad), 인스트루먼트 패널(instrument panel), 도어 트림(door trim), 필러 트림(pillar trim), 헤드라이너(headliner) 등을 들 수 있다.

이러한 내장재는 차량의 실내 외관을 좌우하는 마감재로 사용되는 것이므로 미감이나 촉감 등에 있어 고급감을 줄 수 있는 외관 표면을 나타내도록 제조되어야 하고, 필요에 따라 쿠션 성능이나 충격 흡수 성능과 같은 기능적인 측면도 고려해서 제조되어야 한다.

예를 들면, 차량 실내 전방에 장착되는 크래쉬 패드의 경우 탄성적인 쿠션 성능과 충격을 흡수할 수 있는 성질을 가지면서도 외관상으로 아름다운 표면 상태를 나타내도록 제작될 필요가 있다. 이를 위해 크래쉬 패드는 골격 구조물인 경질의 코어(core), 탄성의 쿠션 성능 및 충격 흡수 성능을 제공하기 위한 폼층(foam layer), 및 외관 향상을 위한 스킨(skin)이 적층된 구조로 제조될 수 있다.

이러한 내장재의 구성 중 스킨의 표면이 최종 완성된 내장재 제품의 표면이 되며, 스킨의 표면에는 외관 품질을 높이고 고급감을 나타내도록 하기 위해 양각 무늬인 엠보를 형성하기도 한다.

도 1을 참조로 제조 공정에 대해 설명하면, 먼저 스킨(1)을 가열장치(11)에서 고온으로 가열하고, 코어(3)가 사출 성형되어 있는 하형(13)과 상형(12) 사이에 스킨(1)과 폼층(2)을 합지된 상태로 투입하여 배치한다.

이어 하형(13)을 상승시키고, 상형(12)을 하강시킨 뒤, 상형(12)과 하형(13)의 합형(금형 닫힘) 상태에서 상형(12)과 하형(13) 사이의 코어(3)와 폼층(2), 스킨(1)을 가열 및 가압한다.

이때, 스킨(1)의 표면에 금형(상형) 표면의 엠보 형상이 전사되도록 진공 성형을 하며, 이후 성형이 완료되면 성형 제품(4)을 탈형한다. 이로써, 스킨(1)과 폼층(2), 코어(3)가 일체로 적층 및 결합된 원하는 형상의 성형 제품(4)이 완성될 수 있게 된다.

이때, 제품(4)을 성형하기 위한 금형에서 성형 공간(cavity)을 형성하는 금형(상형)(12) 내부 표면에 엠보 전사를 위한 요철 구조를 형성한 뒤, 진공 성형 과정에서 상기 금형 내부 표면의 요철 구조에 의해 스킨(1)의 표면에 엠보가 성형되도록 한다.

한편, 종래에는 제품의 성형을 위한 금형, 즉 상형(12)과 하형(13)이, 도 2에 예시된 바와 같이, 미리 설정된 금형 세팅 각도로만 상하 운동을 하여 제품을 성형하도록 되어 있다.

이때, 제품의 형상이나 설정된 금형 세팅 각도, 스킨재(섬유 원단) 등에 따라 신율이 많이 요구되는 부분에서 신율 부족으로 인한 스킨 파손 등의 제품 불량이 다수 발생하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 금형을 신규로 제작하거나 제품의 형상 및 금형의 형상을 변경하기도 하지만, 성형 불량이 발생하지 않도록 금형을 수정 내지 변경하는 과정에서 큰 비용이 발생하여 손실이 과다해지는 문제점을 가지고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 성형 제품의 디자인 및 형상, 스킨에 따라 요구되는 신율 등에 상관 없이 다양한 형상의 제품을 성형 불량이 없이 제조할 수 있는 금형 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 제품의 성형 불량을 방지하기 위한 금형의 수정이나 변경, 신규 제작 등이 불필요하고, 금형에 대한 투자 비용 미발생, 디자인 및 형상의 자유도 향상과 비용 절감이 가능하며, 각기 다른 신율을 가지고 있는 여러 스킨재(원단)를 사용한 제품 성형이 가능하여 투자 비용을 절감할 수 있는 개선된 금형 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '통상의 기술자')에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 베이스 구조물에 설치되어 상기 제1 베이스 구조물과 일체로 이송되는 제1 금형; 제2 베이스 구조물에 설치되어 상기 제1 금형과 분리되거나 결합되기 위해 상기 제2 베이스 구조물과 일체로 이송되는 제2 금형; 상기 제1 금형과 제2 금형을 두 금형의 결합 상태에서 함께 회전시키도록 구비되는 구동장치; 및 상기 제1 베이스 구조물과 제2 베이스 구조물에서 상기 제1 금형과 제2 금형을 각각 회전 가능하게 지지하는 지지장치를 포함하는 회전 가능한 금형 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 제1 금형은 상하 수직으로 이송되는 하형이고, 상기 제2 금형은 상하 수직으로 이송되는 상형이며, 상기 제1 금형과 제2 금형이 분리된 금형 열림 상태에서 하측의 제1 금형과 상측의 제2 금형 사이에 성형 대상물이 투입되도록 구성될 수 있다.

여기서, 상기 제1 베이스 구조물은 상기 제1 금형의 하측에 수평으로 배치되는 제1 베이스 플레이트이고, 상기 제2 베이스 구조물은 상기 제2 금형의 상측에 수평으로 배치되는 제2 베이스 플레이트일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서, 상기 지지장치는, 상기 제1 베이스 구조물과 제1 금형 사이에 설치되어 제1 베이스 구조물에서 제1 금형을 회전 가능하게 지지하는 제1 지지장치; 및 상기 제2 베이스 구조물과 제2 금형 사이에 설치되어 제2 베이스 구조물에서 제2 금형을 회전 가능하게 지지하는 제2 지지장치를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 지지장치는, 상기 제1 베이스 구조물에 고정된 지지블록; 상기 지지블록에 고정된 가이드 블록; 및 상기 제1 금형에 고정되고, 상기 지지블록과 가이드 블록에 베어링을 개재한 상태로 결합되어, 상기 지지블록과 가이드 블록에서 상기 베어링에 의해 슬라이딩 되면서 상기 회전되는 제1 금형을 지지하도록 구비된 회전블록을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 지지블록의 지지면이 오목한 원호 형상의 곡면으로 형성되고, 상기 지지블록에는 상기 지지면을 따라 원호상에 배열되고 적어도 일부가 상기 지지면에서 돌출된 상태로 설치되는 복수 개의 제1 베어링이 설치되며, 상기 회전블록의 슬라이딩 면이 볼록한 원호 형상의 곡면으로 형성되어 상기 복수 개의 제1 베어링에 안착된 상태로 슬라이딩 될 수 있다.

또한, 상기 회전블록에는 원호 형상으로 형성된 가이드 홈이 형성되고, 상기 가이드 블록에는 상기 회전블록을 지지하도록 상기 가이드 홈에 삽입되어 결합되는 제2 베어링이 설치될 수 있다.

또한, 상기 가이드 블록에는 인디케이터가 설치되고, 상기 제1 금형에는 눈금자가 설치되어, 상기 인디케이터의 지침이 상기 눈금자의 눈금 중 제1 금형의 현재 회전된 각도를 나타내는 눈금을 지시하도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 인디케이터에는 볼트가 통과하는 홀이 형성되고, 상기 제1 금형에는 상기 인디케이터의 홀을 통과한 볼트가 체결되는 체결홀이 형성되어, 상기 제1 금형과 제2 금형의 회전이 완료된 상태에서, 상기 인디케이터의 홀을 통과하여 상기 제1 금형의 체결홀에 체결된 볼트에 의해, 상기 제1 금형이 상기 인디케이터에 고정될 수 있다.

또한, 상기 제2 지지장치는, 상기 제2 베이스 구조물에 고정된 지지블록; 상기 지지블록에 고정된 가이드 블록; 및 상기 제2 금형에 고정되고, 상기 지지블록과 가이드 블록에 베어링을 개재한 상태로 결합되어, 상기 지지블록과 가이드 블록에서 상기 베어링에 의해 슬라이딩 되면서 상기 회전되는 제2 금형을 지지하도록 구비된 회전블록을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 지지블록의 지지면이 오목한 원호 형상의 곡면으로 형성되고, 상기 지지블록에는 상기 지지면을 따라 원호상에 배열되고 적어도 일부가 상기 지지면에서 돌출된 상태로 설치되는 복수 개의 제1 베어링이 설치되며, 상기 회전블록의 슬라이딩 면이 볼록한 원호 형상의 곡면으로 형성되어 상기 복수 개의 제1 베어링에 안착된 상태로 슬라이딩 될 수 있다.

또한, 상기 회전블록에는 원호 형상으로 형성된 가이드 홈이 형성되고, 상기 가이드 블록에는 상기 회전블록을 지지하도록 상기 가이드 홈에 삽입되어 결합되는 제2 베어링이 설치될 수 있다.

또한, 상기 가이드 블록에는 인디케이터가 설치되고, 상기 제2 금형에는 눈금자가 설치되어, 상기 인디케이터의 지침이 상기 눈금자의 눈금 중 제2 금형의 현재 회전된 각도를 나타내는 눈금을 지시하도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 인디케이터에는 볼트가 통과하는 홀이 형성되고, 상기 제2 금형에는 상기 인디케이터의 홀을 통과한 볼트가 체결되는 체결홀이 형성되어, 상기 제1 금형과 제2 금형의 회전이 완료된 상태에서, 상기 인디케이터의 홀을 통과하여 상기 제2 금형의 체결홀에 체결된 볼트에 의해, 상기 제2 금형이 상기 인디케이터에 고정될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서, 상기 구동장치는, 상기 제1 베이스 구조물에 브라켓에 의해 지지되도록 수평으로 설치되고, 회전력이 인가되는 스크류 축; 상기 스크류 축에 나사 체결된 너트부재; 상기 너트부재에 고정되어 너트부재와 일체로 이동하는 이동블록; 상기 제1 베이스 구조물에 스크류 축과 나란하게 설치되고, 상기 이동블록이 결합되어 이동블록의 이동을 안내하는 가이드 레일; 및 상기 제1 금형에 설치되고, 상기 이동블록에 결합된 상태에서 이동블록의 이동 시 제1 금형이 회전되도록 하는 피봇축을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 스크류 축에는 회전력을 인가하는 핸들이 설치되거나, 회전력을 인가하는 모터의 구동축이 연결될 수 있다.

또한, 상기 이동블록에는 상하방향으로 연장된 홈이 형성되고, 상기 피봇축이 상기 홈에 회전 가능하도록 삽입된 상태에서 상기 홈을 따라 이동 가능하도록 구비될 수 있다.

이로써, 본 발명에 따른 회전 가능한 금형 장치에 의하면, 금형의 회전 및 금형 세팅 각도의 변경을 통해 하나의 금형 장치에서 각기 다른 신율을 가지는 여러 스킨재(원단)를 사용하여 다양한 디자인 및 형상의 제품을 성형하는 것이 가능하고, 이에 금형 비용 및 투자 비용을 크게 절감할 수 있게 된다. 또한, 제품의 성형 불량을 방지하기 위한 금형의 수정이나 변경, 신규 제작 등이 불필요해지며, 금형에 대한 투자 비용 미발생, 디자인 및 형상의 자유도 향상과 비용 절감이 동시에 가능해지는 효과가 있게 된다.

도 1은 종래의 내장재 성형 공정을 도시한 개략도이다.
도 2는 종래의 내장재 성형을 위한 금형 장치의 개략도이다.
도 3은 종래의 금형 장치와 본 발명의 금형 장치를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치를 나타내는 사시도이다.
도 5a와 도 5b, 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치의 측면도이다.
도 6은 도 4의 'A-A' 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치에서 제1 지지장치의 구성을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치에서 제1 지지장치의 지지블록과 가이드 블록이 결합된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 9a와 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치에서 제1 금형의 회전 시 회전블록의 작동 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치에서 제2 금형의 틸팅 각도(회전각도)를 지시하기 위한 인디케이터와 눈금자를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치에서 구동장치를 도시한 사시도이다.
도 12a와 도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치에서 제1 금형 및 제2 금형이 회전된 상태를 예시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치의 이용에 있어서 신율의 정의를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치에서 금형의 회전에 의해 신율이 달라질 수 있음을 설명하기 위한 도면이다.

발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 또는 "직접 접촉되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.

명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

본 발명은 성형 제품의 디자인 및 형상, 스킨에 따라 요구되는 신율 등에 상관 없이 성형 불량이 없는 다양한 형상의 제품을 제조할 수 있는 금형 장치에 관한 것이다.

본 발명은 신율이 많이 요구되는 부분에서 스킨 성형의 불량 발생이 해소될 수 있는 회전 가능한 금형 장치에 관한 것으로서, 성형 제품의 디자인이나 형상, 요구되는 신율 등에 따라 하나의 금형 장치에서 금형의 회전을 통해 성형 각도를 다양하게 변경하여 제품을 성형할 수 있도록 한 것에 특징이 있는 것이다.

본 발명에 따른 회전 가능한 성형 장치에 따르면, 제품의 성형 불량을 방지하기 위한 금형의 수정이나 변경, 신규 제작 등이 불필요하고, 금형에 대한 투자 비용 미발생, 디자인 및 형상의 자유도 향상과 비용 절감이 가능하며, 하나의 금형 장치에서 금형의 회전을 통해 각기 다른 신율을 가지고 있는 여러 스킨재(원단)를 사용한 제품 성형이 가능하여 투자 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있게 된다.

도 3은 종래의 금형 장치와 본 발명의 금형 장치를 비교하여 나타낸 도면이다. 종래의 금형 장치는 도 3의 좌측 도면에 나타낸 바와 같이 기 설정된 금형 세팅 각도에 따라서만 하형(M1)과 상형(M2)의 이동이 가능하며, 금형 세팅 각도가 변경되지 못하고 고정되어 있다.

반면, 본 발명의 금형 장치는 도 3의 우측 도면에 나타낸 바와 같이 하형(M1)과 상형(M2)을 금형 닫힘 상태에서 회전시켜 금형 세팅 각도(α)를 변경하는 것이 가능하다. 여기서, 금형 세팅 각도(α)는 하형(M1)과 상형(M2)이 상하 수직으로 연장된 가상선을 기준으로 기울어진 각도, 즉 틸팅(tilting)된 각도일 수 있다. 도 3의 하측 도면을 참조하면, 하형(M1)과 상형(M2)의 회전반경을 나타내는 원이 도시되어 있다.

본 발명의 금형 장치는 합형 상태, 즉 하형(M1)과 상형(M2)이 닫힌 상태에서 제품에 열과 압력을 가하여 제품을 원하는 형상으로 성형할 수 있도록 구성된다. 또한, 본 발명의 금형 장치는 판(plate) 형상이나 시트(sheet) 형상의 제품을 성형할 때 이용될 수 있고, 성형이 가능한 제품은 차량용 내장재가 될 수 있다. 구체적으로, 성형이 가능 제품은 크래쉬 패드나 인스트루먼트 패널, 도어 트림, 필러 트림, 헤드라이너 등이 될 수 있다.

또한, 본 발명의 금형 장치에 의해 성형이 가능한 제품은, 골격 구조물인 경질의 코어, 탄성의 쿠션 성능 및 충격 흡수 성능을 제공하기 위한 폼층, 그리고 외관 향상을 위한 스킨이 적층된 구조의 성형 제품이 될 수 있다. 일반적으로 차량용 내장재들은 코어와 폼층, 스킨이 적층된 구조를 가진다.

또한, 본 발명의 금형 장치는 스킨재, 즉 성형 전 스킨 원단을 사용하여 원하는 형상의 스킨으로 성형하는 데에도 이용될 수 있다. 즉, 본 발명의 금형 장치에 의해 성형이 가능한 제품은 내장재 자체이거나 스킨일 수 있는 것이다. 여기서, 성형되는 제품이 스킨인 경우, 성형 전 상태는 성형되지 않은 평평한 원단(예, 섬유 원단일 수 있음) 상태이고, 성형 후 상태는 원하는 형상으로 성형되어 그 형상이 유지되는 스킨 상태이다.

또한, 성형되는 제품이 스킨과 폼층, 코어가 일체로 적층된 제품인 경우, 코어는 별도 금형 장치에 의해 미리 원하는 형상으로 성형한 뒤 본 발명의 금형 장치 내에 장입하고, 이어 스킨 원단과 폼층을 합지된 상태로 본 발명의 금형 장치 내에 투입하여 제품을 성형할 수 있다.

이때, 코어는 하형(후술하는 제1 금형)(M1)에 설치할 수 있다. 또한, 합지된 상태의 스킨 원단과 폼층을 상기 하형(M1)과 상형(후술하는 제2 금형)(M2) 사이에 위치시키고, 하형(M1)과 상형(M2)을 상하로 이동시켜 금형을 닫아준 뒤, 금형을 통해 열과 압력을 가하여 스킨 원단과 폼층이 코어와 동일한 형상으로 성형됨과 동시에 코어에 일체로 적층 및 결합되도록 한다. 이어 금형을 열어 성형된 제품을 금형 장치로부터 취출한다.

본 발명의 금형 장치에서 하형(M1)과 상형(M2)은 성형 전의 금형 세팅 과정에서 동일 각도로 회전되어 동일 틸팅 각도로 세팅되는데, 이후 성형 과정 및 성형 완료 후 제품 취출 과정에서 금형이 열리거나 닫힐 때에는 상기 두 금형(M1,M2)이, 상기 금형 세팅 시의 회전된 틸팅 각도를 그대로 유지하면서 추가 회전 없이, 수직의 상하 이동만을 하게 된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치를 나타내는 사시도이고, 도 5a와 도 5b, 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치의 측면도이다. 또한, 도 6은 도 4의 선 'A-A'를 따라 취한 단면도로서, 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치(100)에서 구동장치(160) 및 이 구동장치(160)에 하형인 제1 금형(110)의 피봇축(167)이 결합된 상태를 보여주고 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치(100)는 개폐 가능한 제1 금형(110)과 제2 금형(120)을 포함하며, 제1 금형(110)은 하측에 위치되는 하형일 수 있고, 제2 금형(120)은 상측에 위치되는 상형일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 금형 장치(100)에서, 금형 닫힘 상태, 즉 하형인 제1 금형(110)과 상형인 제2 금형(120)이 서로 결합된 합형 상태일 때, 제1 금형(110)과 제2 금형(120)은 금형 장치(100)의 중심점(P)을 중심으로 함께 회전될 수 있도록 구비된다. 여기서, 금형 장치(100)의 중심점(P)은 금형 닫힘 상태에서 서로 결합된 제1 금형(110)과 제2 금형(120) 전체의 중심이 되는 점이다(도 5a, 도 5b, 도 5c 참조).

도 5a는 제1 금형(110)과 제2 금형(120)이 회전되지 않은 상태를 나타내고, 도 5b와 도 5c는 닫힌 상태의 두 금형, 즉 서로 결합된 상태의 제1 금형(110)과 제2 금형(120)이 금형 장치(100)의 중심점(P)을 중심으로 회전된 상태를 예시하고 있다.

도 5b 및 도 5c에 나타낸 바와 같이, 닫힌 상태의 제1 금형(110)과 제2 금형(120)이 회전될 때 그 회전 중심이 되는 금형 장치(100)의 중심점(P)은, 회전 시 제1 금형(110)의 하부면이 그 하측의 고정 구조물(후술하는 제1 지지장치의 가이드 블록임)에서, 제2 금형(120)의 상부면이 그 상측의 고정 구조물(후술하는 제2 지지장치의 가이드 블록임)에서 슬라이드될 때, 상기 제1 금형(110)의 하부면과 제2 금형(120)의 상부면이 형성하는 가상 원(C)의 중심이 될 수 있다.

도 5a의 미회전 상태와 비교하여 도 5b의 회전 상태는 제1 금형(110)과 제2 금형(120)이 서로 결합된 상태로 반시계방향으로 회전된 상태이며, 도 5c의 회전 상태는 도 5b와는 반대방향인 시계방향으로 회전된 상태이다. 이러한 회전 상태는 제1 금형(110)과 제2 금형(120)이 도 5a의 상태와 달리 일측으로 기울어진 틸팅(tilting) 상태라 할 수 있다.

이와 같이 제1 금형(110)과 제2 금형(120)이 기울어진 틸팅 각도는 제1 금형과 제2 금형이 중심점(P)을 중심으로 회전된 각도라 할 수 있다. 이하의 설명에서 틸팅 각도(회전각도)는 미회전된 상태를 기준으로 금형이 기울어진(틸팅된) 각도이며, 상하 수직으로 연장되는 가상선을 기준으로 반시계방향 또는 시계방향으로 기울어진 각도 및 회전된 각도를 의미한다.

도 5b와 같이 제1 금형(110)과 제2 금형(120)이 반시계방향으로 회전될 수도 있으나, 도 5c와 같이 그 반대방향인 시계방향으로도 회전될 수 있고, 반시계방향과 시계방향 중 어느 하나로 기울어진 각도를 양(+)의 틸팅 각도라 할 수 있다. 예컨대, 도 5b와 같이 반시계방향으로 회전된(기울어진) 각도를 양(+)의 틸팅 각도로 정의할 수 있고, 이때 도 5c와 같이 제1 금형(110)과 제2 금형(120)이 시계방향으로 회전되었다면 그 회전된(기울어진) 각도는 음(-)의 틸팅 각도가 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치(100)는, 제1 금형(110)과 제2 금형(120)을 각각 베이스 구조물(131,132)에서 회전 가능하게 지지하는 지지장치(140,150)와, 서로 결합된 상태의 제1 금형(110)과 제2 금형(120)을 회전 구동시키는 구동장치(160)를 더 포함한다.

여기서, 베이스 구조물은 각 금형을 지지하는 구조물로서, 제1 지지장치(140)를 매개로 제1 금형(110)을 지지하는 제1 베이스 구조물(131)과, 제2 지지장치(150)를 매개로 제2 금형(120)을 지지하는 제2 베이스 구조물(132)로 구성된다. 제1 베이스 구조물(131)은 제1 금형(110)을 상하로 이동시키는 미도시된 제1 금형이송장치에 연결되고, 제2 베이스 구조물(132)은 제2 금형(120)을 상하로 이동시키는 미도시된 제2 금형이송장치에 연결된다.

또한, 제1 베이스 구조물(131)은 제1 금형이송장치에 연결된 판 형상의 구조물, 즉 제1 베이스 플레이트일 수 있고, 상기 제1 베이스 플레이트(131)는 미도시된 컨트롤러의 제어신호에 따라 구동이 제어되는 제1 금형이송장치에 의해 상하 수직 이동하도록 구비된다.

제2 베이스 구조물(132)은 제2 금형이송장치에 연결된 판 형상의 구조물, 즉 제2 베이스 플레이트일 수 있고, 상기 제2 베이스 플레이트(132)는 컨트롤러의 제어신호에 따라 구동이 제어되는 제2 금형이송장치에 의해 상하 수직으로 이동하도록 구비된다.

그리고, 도 4 내지 도 6에 예시된 바와 같이, 제1 베이스 플레이트(131)는 제1 금형(110)의 하측에서, 제2 베이스 플레이트(132)는 제2 금형(120)의 상측에서 각각 수평으로 배치되도록 설치될 수 있다. 이때, 제1 금형(110)은 제1 베이스 플레이트(131)에서 그 상측으로 제1 지지장치(140)에 의해 회전 가능하게 지지되도록 설치된다.

마찬가지로, 제2 금형(120)은 제2 베이스 플레이트(132)에서 그 하측으로 제2 지지장치(150)에 의해 회전 가능하게 지지되도록 설치된다. 이때, 제2 금형(120)은 제2 베이스 플레이트(132)로부터 중력에 의해 하측으로 분리되지 않고 결합된 상태를 유지하도록 제2 지지장치(150)를 매개로 제1 베이스 플레이트(132)에 결합 및 지지되는 구조로 구비된다.

상기 제1 베이스 플레이트(131)와 제2 베이스 플레이트(132)는 상하 수직으로 연장 배치되도록 설치된 가이드 축(101)에 결합될 수 있으며, 이때 상기 가이드 축(101)은 제1 베이스 플레이트(131)와 제2 베이스 플레이트(132)의 상하 이동을 안내하는 역할을 한다.

즉, 제1 베이스 플레이트(131)와 제2 베이스 플레이트(132)가 각각 가이드 축(101)을 따라 상하 이동되는 것이며, 제1 베이스 플레이트(131)와 제2 베이스 플레이트(132)가 가이드 축(101)에 의해 안내되는 동안 제1 금형(110) 및 제2 금형(120)의 상하 이동이 안정적으로 수행될 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치에서 제1 지지장치의 구성을 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치에서 제1 지지장치의 지지블록과 가이드 블록이 결합된 상태를 나타내는 사시도이다.

제1 지지장치(140)는 제1 베이스 플레이트(131)에 고정 설치되는 지지블록(141), 상기 지지블록(141)에 일체로 결합된 가이드 블록(143), 그리고 제1 금형(110)의 하부에 고정 설치되고 상기 지지블록(141) 및 가이드 블록(143)과 베어링(142,144)을 개재한 상태로 결합되는 회전블록(145)을 포함하여 구성된다.

상기 지지블록(141)은 제1 베이스 플레이트(131)의 상면에 고정 설치된 상태로 상기 회전블록(145)을 매개로 제1 금형(110)을 지지하는 블록이며, 이러한 지지블록(141)의 상면이 회전블록(145)을 지지하는 면이 된다. 이때, 지지블록(141)의 상면인 지지면은 오목한 원호 형상의 곡면으로 이루져 있다. 또한, 지지블록(141)의 상부에는 복수 개의 제1 베어링(142)이 설치된다.

상기 복수 개의 제1 베어링(142)은 지지블록(141)의 상부에서 원호를 따라 배열되도록 설치된다. 이때, 상기 각 베어링(142)은 원호 형상의 곡면으로 이루어진 지지블록(141)의 상면(지지면)에서 적어도 일부가 상측으로 돌출된 상태가 되도록 설치되며, 복수 개의 베어링(142)이 지지블록(141)의 상면에서 모두 동일한 높이로 돌출되도록 설치된다. 이에 상기 복수 개의 베어링(142)이 지지블록(141)의 상부에서 원호상의 배열을 이루게 된다.

상기 회전블록(145)은 지지블록(141)의 상측에 올려진 상태로 지지되며, 상세하게는 지지블록(141)의 상부에 설치된 상기 복수 개의 베어링(142) 위에 안착된 상태로 지지된다. 이때, 회전블록(145)의 하면이 베어링(142) 위에 안착된 상태로 지지 및 슬라이딩 되는 면이 된다.

또한, 회전블록(145)의 하면인 슬라이딩 면은 하방으로 볼록한 원호 형상의 곡면으로 이루어져 있고, 회전블록(145)의 측면, 특히 가이드 블록(143)의 상부 측면과 마주보는 회전블록(145)의 측면에는 가이드 홈(146)이 원호 형상으로 형성된다.

이에 하방으로 볼록한 회전블록(145)의 하면이 복수 개의 베어링(142) 위에 안착된 상태로 오목한 지지블록(141)의 상면에서 상기 복수 개의 베어링(142)에 의해 슬라이딩 가능하게 지지된다. 즉, 상기 제1 금형(110)이 회전될 때 상기 회전블록(145)의 하면이 지지블록(141)의 상면에서 상기 복수 개의 베어링(142)에 의해 슬라이딩 될 수 있게 되는 것이다.

상기 가이드 블록(143)은 지지블록(141)의 측면에 일체로 고정되도록 결합되며, 지지블록(141)에 고정된 상태에서 회전블록(145)을 상기 지지블록과는 반대방향에서 지지하게 된다. 이를 위해 가이드 블록(143)의 측면에 복수 개의 제2 베어링(144)이 설치되는데, 가이드 블록(143)의 측면에 제2 베어링(144)들 또한 원호를 따라 배열되도록 설치된다. 상기 복수 개의 제2 베어링(144)이 가이드 블록(143)의 측면에서 원호상의 배열을 이루도록 설치되는 것이다.

또한, 상기 가이드 블록(143)이 지지블록(141)의 측면에 결합된 상태에서, 상기 가이드 블록(143)의 제2 베어링(144)들은 지지블록(141) 상면 및 제1 베어링(142)으로부터 그 상측에 위치하게 된다. 이때, 가이드 블록(143)의 제2 베어링(144)들은 지지블록(141)의 상면 및 제1 베어링(142)들과 정해진 간격을 두고 이격 배치된다.

또한, 제1 금형(110)의 하부에 고정 설치된 회전블록(145)이 지지블록(141)과 가이드 블록(143)에 결합된 상태에서, 상기 회전블록(145)의 하면이 지지블록(141)의 제1 베어링(142)들 위에 안착되는데, 이때 가이드 블록(143)의 제2 베어링(144)들은 회전블록(145)의 가이드 홈(146) 내측으로 삽입되어 결합된다.

도 9a와 도 9b는 제1 금형의 회전 시 회전블록의 작동 상태를 나타내는 도면으로, 도 9a는 가이드 블록을 함께 도시한 측면도이고, 도 9b는 도 7의 'B-B' 단면도이다.

제1 금형(110)이 회전될 때, 도 9a 및 도 9b에 나타낸 바와 같이, 회전블록(145)의 하면이 지지블록(141)의 상면을 따라 제1 베어링(142)에 의해 슬라이딩 되면서 회전되고, 이때 가이드 블록(143)에 설치된 제2 베어링(144)이 회전블록(145)의 가이드 홈(146) 내측으로 삽입된 상태에서 가이드 홈 내측면을 따라 구르게 되므로, 회전블록(145)의 회전이 가이드 블록(143)에 의해 가이드 될 수 있게 된다.

이로써, 제1 금형(110)이 제1 지지장치(140)를 매개로 제1 베이스 플레이트(131)에서 회전 가능하게 지지될 수 있는 것이며, 이때 제1 금형(110)이, 일체로 결합된 회전블록(145)과 베어링(142,144)들을 매개로, 제1 베이스 플레이트(131)에 고정된 지지블록(141)과 가이드 블록(143)에서 슬라이딩 됨과 동시에 회전될 수 있게 된다.

이상으로 지지블록과 가이드 블록, 회전블록, 제1 베어링 및 제2 베어링을 포함하여 구성되는 제1 지지장치에 대해 설명하였으며, 상기 제1 지지장치(140)의 지지블록(141)과 가이드 블록(143), 회전블록(145)은 제1 금형(110)의 하측에 각각 복수 개가 설치될 수 있다. 즉, 제1 금형(110)의 하측에서 좌측과 우측에 각각 동일한 조합의 지지블록(141)과 가이드 블록(143), 회전블록(145), 베어링(142,144)들이 설치될 수 있는 것이다.

예컨대, 제1 금형(110)의 좌측 단부와 우측 단부를 각각 지지하도록 동일한 구성 및 구조, 동일한 결합 상태를 나타내는 1개씩의 지지블록(141)과 가이드 블록(143), 회전블록(145)이 상기 제1 금형(110)과 1 베이스 플레이트(131) 사이에 설치될 수 있다.

도 8에서 도면부호 147은 가이드 블록(143)에 고정되도록 설치되어 제1 금형(110)의 틸팅 각도(회전각도)를 지시하는 인디케이터를 나타낸다. 상기 인디케이터(147)는 가이드 블록(143)의 상측으로 돌출되도록 설치되며, 이때 가이드 블록(143)의 측면에 고정될 수 있다. 또한, 제1 금형(110)의 하부 측면에는 눈금자(111)가 구비된다. 이에 제1 금형(110)이 회전된 상태에서 인디케이터(147)의 지침(148)이 상기 눈금자(111) 중 제1 금형(110)의 회전량 및 틸팅 각도에 상응하는 눈금을 지시하게 된다.

본 발명의 실시예에서 인디케이터(147)는 회전된 상태의 제1 금형(110)을 더 이상 회전되지 않도록 고정하는 록킹수단의 역할도 할 수 있다. 즉, 인디케이터(147)의 지침(148)이 지시하는 눈금을 확인한 뒤, 제1 금형(110)이 원하는 틸팅 각도로 회전되었다면, 상기 인디케이터(147)에 형성된 홀(149)을 따라 복수 개의 볼트(미도시)를 삽입하여 제1 금형(110)에 형성된 체결홀(미부호)에 체결한다.

이때, 각 볼트의 헤드 부분이 인디케이터(147)의 외측면을 가압하게 되며, 이 상태에서 볼트에 의해 인디케이터(147)가 제1 금형(110)에 고정되게 된다. 결국, 제1 금형(110)이 인디케이터(147)를 매개로 가이드 블록(143)에 체결되는 것이며, 이러한 볼트 체결에 의해 제1 금형(110)은 더 이상 회전되지 않고 완전히 고정된 상태가 된다.

한편, 제2 지지장치(150)는 기본 구성에 있어 제1 지지장치(140)와 비교하여 차이가 없다. 즉, 제2 지지장치(150)는, 제2 베이스 플레이트(132)에 고정 설치되는 지지블록(151), 상기 지지블록(151)에 일체로 결합된 가이드 블록(143), 그리고 제2 금형(120)의 상부에 고정 설치되고 상기 지지블록(151) 및 가이드 블록(152)과 베어링(미도시)을 개재한 상태로 결합된 회전블록(153)을 포함하여 구성된다.

다만, 제2 지지장치(150)는, 제1 베이스 플레이트(131) 및 제1 금형(110)이 아닌, 제2 베이스 플레이트(132)의 하면에서 그 하측으로 위치되는 제2 금형(120)을 지지하기 위한 것이라는 차이가 있을 뿐이다.

상기 제2 지지장치(150)를 구성하는 지지블록(151), 가이드 블록(152), 회전블록(153), 그리고 미도시된 제1 베어링과 제2 베어링은, 제1 지지장치(140)의 구성과 비교하여 상하가 반대인 차이가 있을 뿐, 제1 지지장치(140)의 지지블록(141), 가이드 블록(143), 회전블록(145), 제1 베어링(142) 및 제2 베어링(144)과 비교하여 그 형상이나 부품 간 결합 구조 등에서 차이가 없다.

이에 제2 지지장치(150)의 구성, 그리고 제2 지지장치(150)와 제2 베이스 플레이트(132) 간 결합 상태 및 구조, 그리고 제2 지지장치(150)와 제2 금형(120) 간 결합 상태 및 구조 등에 대한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 전술한 제1 지지장치(140)의 작동 상태에 대한 설명으로부터, 통상의 기술자라면, 제2 금형(120)이 회전될 때 제2 지지장치(150)의 회전블록(153)과 지지블록(151), 가이드 블록(152)의 작동 상태를 충분히 유추하여 이해할 수 있으므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 9a와 도 9b과 유사하게, 제2 금형(120)이 회전될 때, 회전블록(153)의 상면이 지지블록(151)의 하면을 따라 제1 베어링에 의해 슬라이딩 되고, 이때 가이드 블록(152)에 설치된 제2 베어링이 회전블록(153)의 가이드 홈 내측으로 삽입된 상태에서 가이드 홈 내측면을 따라 구르게 되므로 회전블록(153)의 회전이 가이드 블록(152)에 의해 가이드 될 수 있게 된다.

이로써, 제2 금형(120)이 제2 지지장치(150)를 매개로 제2 베이스 플레이트(132)에서 회전 가능하게 지지될 수 있게 된다. 즉, 제2 금형에 고정된 회전블록(153)이 제2 베이스 플레이트(132)에 고정된 지지블록(151)과 가이드 블록(152)에 의해 지지됨으로써 상기 제2 금형(120)이 제2 베이스 플레이트(132)에서 지지될 수 있는 것이다. 이때, 회전블록(153)이 지지블록(151)과 가이드 블록(152)에서 미도시된 제1 베어링 및 제2 베어링에 의해 슬라이딩 됨으로써 제2 금형(120)의 회전이 가능한 것이다.

제2 지지장치(150)의 지지블록(151)과 가이드 블록(152), 회전블록(153) 역시, 제1 지지장치(140)에서와 마찬가지로, 제2 금형(120)의 상측에 각각 복수 개가 설치될 수 있다. 즉, 제2 금형(120)의 상측에서 좌측과 우측에 각각 동일한 조합의 지지블록(151)과 가이드 블록(152), 회전블록(153)이 설치될 수 있는 것이다.

예컨대, 제2 금형(120)의 좌측 단부와 우측 단부를 각각 지지하도록 동일한 구성 및 구조, 동일한 결합 상태를 나타내는 1개씩의 지지블록(151)과 가이드 블록(152), 회전블록(153)이 상기 제2 금형(120)과 제2 베이스 플레이트(132) 사이에 설치될 수 있다.

도 10은 제2 금형(120)의 틸팅 각도(회전각도)를 지시하기 위한 인디케이터(154)와 눈금자(121)를 도시한 도면으로서, 인디케이터(154)는 가이드 블록(152)의 하측으로 돌출되도록 설치되며, 이때 가이드 블록(152)의 측면에 고정될 수 있다. 또한, 제2 금형(120)의 상부 측면에는 눈금자(121)가 구비된다. 이에 제2 금형(120)이 회전된 상태에서 상기 인디케이터(154)의 지침(155)이 제2 금형(120)의 상부 측면에 구비된 눈금자(121) 중 제2 금형(120)의 회전량 및 틸팅 각도에 상응하는 눈금을 지시하게 된다.

제2 지지장치(150)의 인디케이터(154) 역시, 제1 지지장치(140)의 인디케이터(147)와 마찬가지로, 회전된 상태의 제2 금형(120)을 더 이상 회전되지 않도록 고정하는 록킹수단의 역할도 할 수 있다. 즉, 인디케이터(154)의 지침(155)이 지시하는 눈금을 확인한 뒤, 제2 금형(120)이 원하는 틸팅 각도로 회전된 상태라면, 상기 인디케이터(154)에 형성된 홀(156)을 따라 복수 개의 볼트(미도시)를 삽입하여 제2 금형(120)에 형성된 체결홀(122)에 각각 체결한다.

이때, 각 볼트의 헤드 부분이 인디케이터(154)의 외측면을 가압하게 되며, 이 상태에서 볼트에 의해 인디케이터(154)가 제2 금형(120)에 고정되게 된다. 결국, 제2 금형(120)이 인디케이터(154)를 매개로 가이드 블록(152)에 일체로 체결되는 것이며, 이러한 볼트 체결에 의해 제2 금형(120)은 더 이상 회전되지 않고 완전히 고정된 상태가 된다.

다음으로, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치에서 구동장치를 도시한 사시도이다. 구동장치(160)는 제1 금형(110)과 제2 금형(120)을 결합 상태에서 회전 구동시키는 장치로서, 제1 금형(110)과 제1 베이스 플레이트(131) 사이에 설치될 수 있다. 이때, 구동장치(160)는 제1 금형(110)의 하측에서 좌측과 우측에 각각 배치된 제1 지지장치(140)의 사이에 배치될 수 있고, 제1 금형(110)의 하측에서 좌우 중심 위치(좌우 두 지지장치 사이의 중간 위치)에 배치될 수 있다.

제1 금형(110)과 제2 금형(120)이 서로 결합된 합형 상태에서 제1 금형(110)을 회전시킬 경우 제2 금형(120)도 함께 회전되며, 따라서 구동장치(160)는 제1 베이스 플레이트(131)에서 제1 금형(110)을 회전시키는 것에 의해 제2 금형(120)도 함께 회전시킬 수 있다. 즉, 제1 베이스 플레이트(131)와 제1 금형(110) 사이에 배치되는 구동장치(160) 하나만으로 제1 금형(110)과 제2 금형(120)을 동시에 동일 각도만큼 회전시킬 수 있는 것이다.

도 11에 나타낸 바와 같이, 구동장치(160)는 볼 스크류(161)와 이동블록(164), 가이드 레일(166), 피봇축(167)을 포함한다. 이러한 구동장치(160)에서는, 제1 베이스 플레이트(131)에서 상기 볼 스크류(161)에 의해 회전운동이 이동블록(164)의 왕복 직선운동으로 변환되어 제1 금형(110)에 고정 설치된 피봇축(167)을 이동블록(164)과 함께 이동시킨다.

이와 같이 피봇축(167)이 이동되는 동안, 제1 금형(110)은 제1 베이스 플레이트(131)에서 제1 지지장치(140)에 의해 지지된 상태에서 피봇축(167)의 이동방향에 따라 반시계방향으로 회전되거나 시계방향으로 회전될 수 있게 된다.

구동장치(160)에서 볼 스크류(161)는, 제1 베이스 플레이트(131)의 상면에 브라켓(162a)에 의해 수평으로 지지되도록 설치되는 스크류 축(162)과, 상기 스크류 축(162)에 나사 결합된 너트부재(163)를 포함한다. 이때, 너트부재(163)에 이동블록(164)이 일체로 결합되며, 상기 이동블록(164)은 제1 베이스 플레이트(131)의 상면에 전후로 길게, 즉 이동블록(164)의 이동방향을 따라 길게 설치된 가이드 레일(166)에 슬라이드 이동 가능하게 결합된다.

또한, 볼 스크류(161)에서 스크류 축(162)은 제1 베이스 플레이트(131)의 상측 및 제1 금형(110)의 하측에 전후로 길게 수평으로 연장 배치되도록 설치되는 축이며, 가이드 레일(166)은 제1 베이스 플레이트(131)의 상면에 스크류 축(162)과 나란한 방향으로 설치된다.

이에 제1 베이스 플레이트(131)의 상측 및 제1 금형(110)의 하측에서, 상기 너트부재(163)가 스크류 축(162)에서 전후로 왕복 이동할 때, 상기 이동블록(164)이 가이드 레일(166)에 의해 안내되면서 너트부재(163)와 함께 전후로 왕복 이동할 수 있게 된다.

볼 스크류(161)에서는 스크류 축(162)과 너트부재(163) 사이에 개재되어 있는 볼(미도시)들의 구름운동에 의해 스크류 축에 적은 토크가 인가되더라도 무거운 제1 금형(110)을 원활하게 회전시킬 수 있으며, 스틱 슬립(stick-slip) 현상을 일으키지 않으므로 너트부재(163) 및 이동블록(164)의 정확한 미소 이동이 가능하다.

상기 이동블록(164)의 상부에는 피봇축(167)이 상하 이동 및 회전 가능하도록 결합되며, 본 발명의 실시예에서 이동블록(164)의 상부에 상하로 길게 홈(165)이 형성되고, 이 홈(165)에 상하 길이방향을 따라 피봇축(167)이 이동 가능하도록 삽입된다. 상기 피봇축(167)은 제1 금형(110)의 하부 위치에 좌우 수평으로 배치되도록 설치될 수 있고, 양 단부가 미도시된 브라켓을 매개로 제1 금형(110)의 하부면 중앙에 지지되도록 설치될 수 있다.

도 6 및 도 11에는 핸들이나 모터가 도시되어 있지 않으나, 구동장치(160)에서 볼 스크류(161)의 스크류 축(162) 단부에 핸들이 일체로 장착될 수 있고(수동식), 상기 핸들 대신, 컨트롤러에 의해 구동이 제어되는 모터의 구동축이 볼 스크류(161)의 스크류 축(162) 단부에 일체 결합될 수 있다(전동식). 이때, 모터는 제1 베이스 브라켓에 장착될 수 있다.

이에 따라 핸들이 설치된 수동식의 경우, 작업자가 상기 핸들을 잡고 스크류 축(162)을 회전시키면, 스크류 축(162)의 회전운동이 너트부재(163)의 왕복 직선운동으로 변환되고, 이때 스크류 축(162)을 따라 너트부재(163)가 이동되면서 이동블록(164)이 너트부재(163)와 일체로 이동될 수 있게 된다.

이와 같이 이동블록(164)이 스크류 축(162)을 따라 전후 이동되는 동안, 상기 이동블록(164)이 피봇축(167)을 밀거나 당겨주게 되고, 이때의 피봇축 이동에 의해 제1 금형(110)의 하단부가 밀리거나 당겨지게 되어, 결국 제1 금형(110)이 제1 베이스 브라켓(131)에서 제1 지지장치(140)에 의해 지지된 상태로 반시계방향 또는 시계방향으로 회전될 수 있게 된다.

모터가 설치된 전동식의 경우, 모터에 의해 스크류 축(162)이 회전되는 것에서만 차이가 있을 뿐, 스크류 축(162)에 인가되는 회전력에 의해 피봇축(167)이 밀리거나 당겨지면서 제1 금형(110)이 반시계방향 또는 시계방향으로 회전되는 작동 메커니즘은 상기 수동식과 동일하다.

상기와 같이 구동장치(160)는 제1 베이스 플레이트(131)과 제1 금형(110) 사이에 설치되고, 특히 제1 금형(110)의 하부면에 결합되도록 설치되는데, 만약 구동장치(160)를 금형의 측면에 구성할 경우 스킨 원단 투입 설비와의 간섭 문제로 공간상 제약이 발생하게 된다.

또한, 구동장치(160)를 금형의 상하 중심 위치에 구성할 경우, 하형인 제2 금형(120)과 상형인 제1 금형(110)의 매칭부로 인해 회전축(피봇축)을 편측 배치해야 하고, 이에 회전 시 상형 및 하형 매칭부가 언매칭되는 문제가 발생하게 된다. 또한, 성형 시 성형 압력으로 인해 각도 변형이나 상, 하형 간 매칭부에서의 언매칭 문제가 발생하게 된다.

따라서, 상술한 바와 같이 구동장치(160)는 제1 금형(110)의 하측으로, 특히 제1 금형(110) 하단의 좌우 중간 위치에 구성하는 것이 바람직하며, 이를 통해 공간적 제약을 최소화할 수 있고, 금형에 의해 성형 압력이 발생하더라도 성형 압력을 금형 하측에서 제1 베이스 플레이트(131) 등의 베이스 구조물을 통해 감당할 수 있게 된다.

도 12a와 도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치에서 제1 금형 및 제2 금형이 회전된 상태를 예시한 도면으로, 도 6과 같이 도 4의 선 'A-A'를 따라 취한 단면도이며, 도 12a는 양(+)의 틸팅 각도로 회전된 상태를, 도 12b는 음(-)의 틸팅 각도로 회전된 상태를 나타낸다. 양의 틸팅 각도로 회전된 상태는 제1 금형(110) 및 제2 금형(120)이 도면상 반시계방향으로 회전된 상태이고, 음의 틸팅 각도로 회전된 상태는 제1 금형(110) 및 제2 금형(120)이 도면상 시계방향으로 회전된 상태이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치(100)에서 제1 금형(110)과 제2 금형(120)은 서로 결합된 합형 상태, 즉 금형 닫힘 상태에서 지지장치와 구동장치(160)에 의해 일정 각도 범위 내에서 반시계방향 및 시계방향으로 회전될 수 있다.

또한, 금형 닫힘 상태에서 제1 금형(110)과 제2 금형(120)이 원하는 틸팅 각도로 회전되고 나면, 전술한 바와 같이 인디케이터(147,154)를 각 금형에 볼트로 체결하여 제1 금형(110)과 제2 금형(120)을 회전이 불가하도록 록킹한다. 즉, 구동장치(160)를 작동시키지 않는 한 제1 금형(110)과 제2 금형(120)이 추가적인 회전은 이루어지지 않지만, 인디케이터(147,154)를 제1 금형(110)과 제2 금형(120)에 볼트로 체결함으로써 각 금형을 지지장치(140,150)를 매개로 해당 베이스 플레이트(131,132)에 완전히 고정할 수 있는 것이다.

여기서, 원하는 틸팅 각도는 성형 대상물(예, 스킨 원단 등)의 재질이나 종류, 성형하고자 하는 제품의 디자인이나 형상, 치수 등에 따라 요구되는 신율을 고려하여 설정되는 금형 세팅 각도가 된다.

구동장치(160)의 스크류 축(162)이 핸들 또는 모터에 의해 회전될 때, 제1 금형(110)과 제2 금형(120)이 상기 구동장치(160)와 각각의 지지장치(140,150)에 의해 회전되는 작동 메커니즘에 대해서는 앞에서 설명하였으므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이 제1 금형(110) 및 제2 금형(120)의 틸팅 각도(금형 세팅 각도)가 최종 세팅되고 나면, 하형인 제1 금형(110)은 틸팅 각도를 유지한 상태로 미도시된 제1 금형이송장치에 의해 수직으로 하강하고, 상형인 제2 금형(120)은 틸팅 각도를 유지한 상태로 미도시된 제2 금형이송장치에 의해 수직으로 상승하며, 이로써 두 금형이 분리되는 금형 열림 상태가 될 수 있다.

이후 금형 열림 상태에서 성형 대상물(예, 스킨 원단)을 제1 금형(110)과 제2 금형(120) 사이에 수평으로 놓이도록 투입한 뒤, 제1 금형(110)과 제2 금형(120)이 서로 결합된 금형 닫힘 상태(합형 상태)에서 금형을 통해 열과 압력을 가하여 원하는 제품을 성형하게 된다.

금형 열림 상태에서 금형 닫힘 상태가 될 때, 반대로 금형 닫힘 상태에서 금형 열림 상태가 될 때, 제1 금형(110)과 제2 금형(120)은 지지장치(140,150) 및 구동장치(160) 등의 작동 없이 틸팅 각도를 그대로 유지한 상태로 각각의 금형이송장치에 의해 수직 상승 및 수직 하강만 하게 된다.

이와 같이 제1 금형(110)과 제2 금형(120)은 틸팅 각도가 최종 세팅되고 나면, 성형 대상물의 성형 대상물의 투입 및 성형, 성형 제품의 취출(탈형) 공정 동안 틸팅 각도를 그대로 유지한 상태로 수직 상승 및 수직 하강을 하게 된다.

상기 제1 금형(110)이 제1 금형이송장치에 의해 상하로 이동될 때, 수평으로 배치된 제1 베이스 플레이트(131)가 가이드 축(101)을 따라 상하로 이동 및 안내될 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 금형(120)이 제2 금형이송장치에 의해 상하로 이동될 때, 수평으로 배치된 제2 베이스 플레이트(132) 또한 가이드 축(101)을 따라 상하로 이동 및 안내될 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치의 이용에 있어서 신율의 정의를 설명하기 위한 도면이고, 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 금형 장치에서 금형의 회전에 의해 신율이 달라질 수 있음을 설명하기 위한 도면이다.

도 13과 도 14에서 성형 제품(S2)의 디자인 및 형상은 신율의 정의 및 신율 변경에 대한 개념적인 설명을 위해 개략적으로 나타낸 것일 뿐, 본 발명의 금형 장치에 의해 성형 가능한 성형 제품의 실제 디자인 및 형상과 다를 수 있다.

먼저, 요구 신율은 도 13에 나타낸 성형 제품(성형 후 제품)(S2)의 디자인 길이(변형 후 스킨의 단면상 길이임)에 대한 성형 대상물(예, 성형 전의 스킨 원단)(S1)의 투입 길이(변형 전 스킨 원단의 단면상 길이임)의 비율을 백분율(%)로 나타낸 값으로 정의할 수 있다.

예를 들어, 도 13에서와 같이 성형 전 스킨 원단의 투입 길이가 225mm이고, 성형 후 스킨의 디자인 길이가 370mm라면, 요구 신율은 '(370/225)×100(%) = 165%'가 된다.

그리고, 금형이 회전된 상태가 되면, 금형의 회전된 각도, 즉 틸팅 각도에 따라 신율이 다양하게 조절될 수 있는데, 도시된 바와 같이 -18°로 회전된 경우 신율(%)은 '(b/a)×100'의 값으로 계산될 수 있고, +18°로 회전된 경우 '(d/c)×100'의 값으로 계산될 수 있다. 'a'와 'c'는 투입 길이(성형 전의 길이)이고, 'b'와 'd'는 디자인 길이(성형 후의 길이)이다.

예를 들어, a = 125.156mm, b = 338.325mm, c = 303.549mm, d = 367.106mm라면, -18°로 회전된 경우 신율은 270%가 되고, +18°로 회전된 경우 신율은 120%가 된다.

이와 같이 금형이 회전된 각도, 즉 틸팅 각도(금형 세팅 각도)가 변경됨에 따라 성형 대상물(S1)의 성형 시 신율이 다양하게 조절될 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 금형 장치를 이용할 경우 종래의 금형 장치에서는 불가한 신율로 제품을 성형하는 것이 가능해진다.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 금형 장치에 의하면, 금형의 회전 및 금형 세팅 각도의 변경을 통해 하나의 금형 장치에서 각기 다른 신율을 가지는 여러 스킨재(원단)를 사용하여 다양한 디자인 및 형상의 제품을 성형하는 것이 가능하고, 이에 금형 비용 및 투자 비용을 크게 절감할 수 있게 된다.

또한, 제품의 성형 불량을 방지하기 위한 금형의 수정이나 변경, 신규 제작 등이 불필요해지며, 금형에 대한 투자 비용 미발생, 디자인 및 형상의 자유도 향상과 비용 절감이 동시에 가능해지는 효과가 있게 된다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

100 : 금형 장치 101 : 가이드 축
110 : 제1 금형 111 : 눈금자
120 : 제2 금형 121 : 눈금자
122 : 체결홀
131 : 제1 베이스 구조물(제1 베이스 플레이트)
132 : 제2 베이스 구조물(제2 베이스 플레이트)
140 : 제1 지지장치 141 : 지지블록
142 : 제1 베어링 143 : 가이드 블록
144 : 제2 베어링 145 : 회전블록
146 : 가이드 홈 147 : 인디케이터
148 : 지침 149 : 홀
150 : 제2 지지장치 151 : 지지블록
152 : 가이드 블록 153 : 회전블록
154 : 인디케이터 155 : 지침
156 : 홀 160 : 구동장치
161 : 볼 스크류 162 : 스크류 축
162a : 브라켓 163 : 너트부재
164 : 이동블록 165 : 홈
166 : 가이드 레일 167 : 피봇축
M1 : 하형 M2 : 상형
P : 중심점 C : 원
S1: 성형 대상물 S2 : 성형 제품

Claims (17)

1. 제1 베이스 구조물에 설치되어 상기 제1 베이스 구조물과 일체로 이송되는 제1 금형;
   제2 베이스 구조물에 설치되어 제1 금형과 분리되거나 결합되기 위해 상기 제2 베이스 구조물과 일체로 이송되는 제2 금형;
   상기 제1 금형과 제2 금형을 두 금형의 결합 상태에서 함께 회전시키도록 구비되는 구동장치; 및
   상기 제1 베이스 구조물과 제2 베이스 구조물에서 상기 제1 금형과 제2 금형을 각각 회전 가능하게 지지하는 지지장치를 포함하는 회전 가능한 금형 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 금형은 상하 수직으로 이송되는 하형이고,
   상기 제2 금형은 상하 수직으로 이송되는 상형이며,
   상기 제1 금형과 제2 금형이 분리된 금형 열림 상태에서 하측의 제1 금형과 상측의 제2 금형 사이에 성형 대상물이 투입되도록 구성된 것을 특징으로 하는 회전 가능한 금형 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 베이스 구조물은 상기 제1 금형의 하측에 수평으로 배치되는 제1 베이스 플레이트이고,
   상기 제2 베이스 구조물은 상기 제2 금형의 상측에 수평으로 배치되는 제2 베이스 플레이트인 것을 특징으로 하는 회전 가능한 금형 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 지지장치는,
   상기 제1 베이스 구조물과 제1 금형 사이에 설치되어 제1 베이스 구조물에서 제1 금형을 회전 가능하게 지지하는 제1 지지장치; 및
   상기 제2 베이스 구조물과 제2 금형 사이에 설치되어 제2 베이스 구조물에서 제2 금형을 회전 가능하게 지지하는 제2 지지장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 가능한 금형 장치.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제1 지지장치는,
   상기 제1 베이스 구조물에 고정된 지지블록;
   상기 지지블록에 고정된 가이드 블록; 및
   상기 제1 금형에 고정되고, 상기 지지블록과 가이드 블록에 베어링을 개재한 상태로 결합되어, 상기 지지블록과 가이드 블록에서 상기 베어링에 의해 슬라이딩 되면서 상기 회전되는 제1 금형을 지지하도록 구비된 회전블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 가능한 금형 장치.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 지지블록의 지지면이 오목한 원호 형상의 곡면으로 형성되고,
   상기 지지블록에는 상기 지지면을 따라 원호상에 배열되고 적어도 일부가 상기 지지면에서 돌출된 상태로 설치되는 복수 개의 제1 베어링이 설치되며,
   상기 회전블록의 슬라이딩 면이 볼록한 원호 형상의 곡면으로 형성되어 상기 복수 개의 제1 베어링에 안착된 상태로 슬라이딩 되는 것을 특징으로 하는 회전 가능한 금형 장치.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 회전블록에는 원호 형상으로 형성된 가이드 홈이 형성되고,
   상기 가이드 블록에는 상기 회전블록을 지지하도록 상기 가이드 홈에 삽입되어 결합되는 제2 베어링이 설치된 것을 특징으로 하는 회전 가능한 금형 장치.
   
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 가이드 블록에는 인디케이터가 설치되고,
   상기 제1 금형에는 눈금자가 설치되어,
   상기 인디케이터의 지침이 상기 눈금자의 눈금 중 제1 금형의 현재 회전된 각도를 나타내는 눈금을 지시하도록 된 것을 특징으로 하는 회전 가능한 금형 장치.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 인디케이터에는 볼트가 통과하는 홀이 형성되고,
   상기 제1 금형에는 상기 인디케이터의 홀을 통과한 볼트가 체결되는 체결홀이 형성되어,
   상기 제1 금형과 제2 금형의 회전이 완료된 상태에서, 상기 인디케이터의 홀을 통과하여 상기 제1 금형의 체결홀에 체결된 볼트에 의해, 상기 제1 금형이 상기 인디케이터에 고정될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 회전 가능한 금형 장치.
   
10. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 지지장치는,
    상기 제2 베이스 구조물에 고정된 지지블록;
    상기 지지블록에 고정된 가이드 블록; 및
    상기 제2 금형에 고정되고, 상기 지지블록과 가이드 블록에 베어링을 개재한 상태로 결합되어, 상기 지지블록과 가이드 블록에서 상기 베어링에 의해 슬라이딩 되면서 상기 회전되는 제2 금형을 지지하도록 구비된 회전블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 가능한 금형 장치.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 지지블록의 지지면이 오목한 원호 형상의 곡면으로 형성되고,
    상기 지지블록에는 상기 지지면을 따라 원호상에 배열되고 적어도 일부가 상기 지지면에서 돌출된 상태로 설치되는 복수 개의 제1 베어링이 설치되며,
    상기 회전블록의 슬라이딩 면이 볼록한 원호 형상의 곡면으로 형성되어 상기 복수 개의 제1 베어링에 안착된 상태로 슬라이딩 되는 것을 특징으로 하는 회전 가능한 금형 장치.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 회전블록에는 원호 형상으로 형성된 가이드 홈이 형성되고,
    상기 가이드 블록에는 상기 회전블록을 지지하도록 상기 가이드 홈에 삽입되어 결합되는 제2 베어링이 설치된 것을 특징으로 하는 회전 가능한 금형 장치.
    
13. 청구항 10에 있어서,
    상기 가이드 블록에는 인디케이터가 설치되고,
    상기 제2 금형에는 눈금자가 설치되어,
    상기 인디케이터의 지침이 상기 눈금자의 눈금 중 제2 금형의 현재 회전된 각도를 나타내는 눈금을 지시하도록 된 것을 특징으로 하는 회전 가능한 금형 장치.
    
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 인디케이터에는 볼트가 통과하는 홀이 형성되고,
    상기 제2 금형에는 상기 인디케이터의 홀을 통과한 볼트가 체결되는 체결홀이 형성되어,
    상기 제1 금형과 제2 금형의 회전이 완료된 상태에서, 상기 인디케이터의 홀을 통과하여 상기 제2 금형의 체결홀에 체결된 볼트에 의해, 상기 제2 금형이 상기 인디케이터에 고정될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 회전 가능한 금형 장치.
    
15. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동장치는,
    상기 제1 베이스 구조물에 브라켓에 의해 지지되도록 수평으로 설치되고, 회전력이 인가되는 스크류 축;
    상기 스크류 축에 나사 체결된 너트부재;
    상기 너트부재에 고정되어 너트부재와 일체로 이동하는 이동블록;
    상기 제1 베이스 구조물에 스크류 축과 나란하게 설치되고, 상기 이동블록이 결합되어 이동블록의 이동을 안내하는 가이드 레일; 및
    상기 제1 금형에 설치되고, 상기 이동블록에 결합된 상태에서 이동블록의 이동 시 제1 금형이 회전되도록 하는 피봇축을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 가능한 금형 장치.
    
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 스크류 축에는 회전력을 인가하는 핸들이 설치되거나, 회전력을 인가하는 모터의 구동축이 연결된 것을 특징으로 하는 회전 가능한 금형 장치.
    
17. 청구항 15에 있어서,
    상기 이동블록에는 상하방향으로 연장된 홈이 형성되고,
    상기 피봇축이 상기 홈에 회전 가능하도록 삽입된 상태에서 상기 홈을 따라 이동 가능하도록 된 것을 특징으로 하는 회전 가능한 금형 장치.

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