KR100509378B1 - 실린더형 몰드 클램핑 방식 사출압축 성형기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출압축 성형장치에 관한 것으로써 특히 압축판에 이동 금형을 부착한 후 토글 및 금형 두께 조절 장치로 위치를 조정한 후 유압 실린더로 압축판을 정밀 제어하여 사출 후 보압과 함께 압축함으로써 제품의 잔류 응력을 경감하고 정밀 성형품을 생산할 수 있도록 한 것으로, 실린더의 피스톤의 작동에 따라 구동되는 토글과; 상기 토글의 전면에 설치되는 이동판과; 상기 이동판의 전면에 설치되는 이동금형작동용 실린더와; 상기 실린더의 피스톤과 연동되는 이동금형과; 상기 이동금형과 대응되는 위치에 고정판에 고정된 고정금형 및 사출장치로 구비됨을 특징으로 하는 실린더형 몰드 클램핑 방식 사출압축 성형기.

Description

실린더형 몰드 클램핑 방식 사출압축 성형기{Compressive injection molding machine of the mold clamping cylinder type}

본 발명은 사출압축 성형장치에 관한 것으로써 특히 압축판에 이동 금형을 부착한 후 토글 및 금형 두께 조절 장치로 위치를 조정한 후 유압 실린더로 압축판을 정밀 제어하여 사출 후 보압과 함께 압축함으로써 제품의 잔류 응력을 경감하고 정밀 성형품을 생산할 수 있도록 한 것이다.

통상의 사출성형장치는 가열실린더 내에 가열되어 용융된 수지를 고압으로 사출하여 금형장치의 캐버티공간에 충전하고, 이 캐버티공간 내에서 수지를 냉각하여 고화(固化)시킴으로써 성형품을 성형하도록 하고 있다.

이를 위하여, 상기 금형장치는 고정금형 및 가동금형으로 이루어지며, 형체결장치에 의하여 상기 가동금형을 진퇴시켜 상기 고정금형에 대하여 접촉 또는 분리시킴으로써 형개폐(型開閉) 즉, 형폐(型閉 ; mold closing), 형체결(型締結 ; mold clamping) 및 형개(型開 ; mold opening)를 반복적으로 행할 수 있도록되어 있다.

그리고, 상기 형 체결장치에 상기 가동금형을 진퇴시키기 위하여서는 토글기구(toggle mechanism)가 설치되며, 이 토글기구는 구동부에 설치된 전동모터, 서보모터 등의 구동수단 또는 유압실린더를 구동함으로써 작동되게 된다.

위와 같이 작동하는 사출성형장치에서는 용융된 수지를 게이트에서 고압으로 주입하여 냉각에 따르는 수축분을 보충하여 성형한다.

따라서 성형품은 게이트 부근에서 금형 내 수지 압력이 높아 게이트에서 떨어질수록 금형 내 수지 압력이 낮아지는 압력 분포를 가진 채 냉각 고화되므로 변형이 발생되게 된다.

또한, 금형의 캐비티가 성형품의 살두께와 같은 치수의 틈새이어서 박육 제품은 금형 내에서 수지 온도의 저하가 빨라지므로 고압, 고속 성형이 필요하게 된다.

따라서, 사출압축 성형기는 일정 간격의 틈새를 넓혀놓은 상태에서 저압 으로 수지를 충전한 후 낮은 형체력으로 성형작업을 실행하게 된다.

위와 같은 기능을 실행하기 위해서는 도 4에 도시한 것과 같이 금형과 압축판이 부착된 피스톤을 유압으로 컨트롤하여 일정간격을 둔 상태로 저압 충전 한다. 이 때 수지의 역류를 방지하기 위하여 사출 보압을 부가하거나, 밸브 게이트 금형, 차단밸브 등을 사용하도록 한다. 이러한 저압 사출 후, 압축 실린더의 작동에 의한 압축판의 전진 이동으로 사출압축 공정을 처리하게 된다.

이 때, 무엇보다도 정확한 위치제어 및 속도 제어가 필요하며 매회 반복되는 작업에 대한 재현성이 확보되어야 한다.

위와 같은 상태에서 용입된 수지가 냉각하게 되고 압축 실린더부를 포함한 압축판이 형개됨으로써 제품을 취출하는 이젝팅 작업이 수행되게 된다. 이때 성형품이 취출될 때 까지는 저속으로 후진 작동을 하고 완전히 가동금형이 고정금형에서 완전히 분리되면 고속으로 전환되며, 후진 완료 직전에 저속으로 속도를 줄여 작동하게 된다. 이것은 기계의 충격 방지 및 무리한 힘의 작용에 의한 에너지 과다 소비 등을 막고자 하는 것이다.

위와 같이 작동하는 사출압축 성형기에 있어서 무엇보다 중요한 것은 유압의 적절한 조절로 제품의 치수 공차를 유지하는 기술과 금형의 설치 및 제작의 어려움이 없을 것, 손실 시간의 단축으로 고속 사출 성형이 가능할 것 등의 장점을 지니고 있어야만 한다. 보통의 경우 이러한 정밀 제어는 클로우즈-루프(Closed-loop)방식에 의해 충분히 보정가능하다.

사출압축 성형 방법에는 몇 가지 방식에 따른 분류가 있다. 소정의 치수보다 크게 벌어진 금형 캐비티에 수지를 사출한 후 압축시키는 방법과 사출 충전압으로 캐비티를 벌린 다음 캐비티를 압축하는 기술이 있다. 이는 대다수의 사출압축 성형기법에 사용되는 기술이다.

위와 같은 기능으로 압축성형을 하는 종래의 기술로는 토글 또는 유압식 전면압축 방식(도 4a)과 코어 압축 방식(도 4b) 및 세미압축 성형 방법(도 5)이 있다.

토글식 압축성형장치는 고정금형(8b)측으로 이동금형(8a)을 토글(15)로 이동시켜 성형하게 되는데 성형 작업 중 형체력 조절로 성형 제품의 응력 발생을 제거한다. 하지만, 정확한 형체력 조절이 불가능하다고 할 수 있으며 형체 실린더의 압력 및 금형 두께 조정 위치에 따라 불규칙적인 모습을 나타낸다.

또한, 코어압축방식은 유압 실린더와 기계식의 관계에서 발생되는 응력에 의하여 형체력 조절의 불안정성이 나타나는 문제점이 있다.

또한 도 5에 도시한 바와 같은 토글식 세미압축 성형법은 토글 링크를 완전히 잠그지 않은 상태에서 사출 중 또는 사출 완료 후 토글을 완전히 펴지게 함으로 금형 내압의 감소현상이 발생하게 된다. 이때 임의 형체력 조절이 불가능하며 토글 위치와 금형 위치가 서로 상이함으로 위치 제어가 정확하지 않는다는 문제가 있다.

직압식 압축성형장치는 사출 압축 또는 형체력에서 사출 압력의 고저에 따라 금형이 밀림으로 과다 성형이 발생하게 되므로 사출 압력이 높은 성형품에 대응하기 곤란하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로서 기존의 토글식 전면 압축 방식과 코어 압축 방식의 혼용을 통하여 각각의 장점을 살릴 수 있도록 안출한 것이다.

본 발명은 유압 실린더와 기계식의 관계에서 발생되는 형체력 조절의 불안정성을 제거하고 금형 내압을 증가하여 형체력 조절을 가능하게하며, 위치 제어를 정확히 할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 압축판 이동용 실린더를 설치하여 유압으로 작동시킴으로써 정밀 성형이 가능하며 기존의 방식과 변함없이 금형의 탈 부착이 가능하므로 금형 교체 및 제작을 용이하게 실시할 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 금형 캐비티 내의 용적을 성형품의 실제 용적의 수배로 넓혀 놓고 용융 재료를 충전하므로 재료의 유로 저항이 작아 쉽게 사출이 가능하도록 하여 저압 충전에 의한 고속 사출로 성형압력을 줄여 에너지를 절감할 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 성형 재료의 유동 배향성을 완화 할 수 있도록 하여 수지의 유동 배향에 의해 뒤틀림, 휨 등의 변형을 방지하여 충전재가 긴 섬유질일 경우에도 원활하게 사출성형할 수 있도록함에 있다.

상기와 같은 목적을 갖는 본 토글형 실린더 방식 사출압축 성형장치는 일반적인 토글식 사출 성형 장치에 전면에 설치되는 이동판에 유압장치에 의해 작동하는 실린더를 설치하고 상기 실린더의 피스톤이 압축판에 연결되어 연동되며 압축판의 전방에 이동금형이 설치됨을 특징으로 한다.

본 발명에 대한 구성을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 구성은 도 1에 도시한 바와 같이 기존의 토글식 사출성형장치의 형개폐장치(A)의 전면에 설치되는 이동판(20)에 유압장치에 의해 작동하는 실린더(25)를 설치하고 상기 실린더(25)의 피스톤(26)이 압축판(27)에 연결되어 연동되며 압축판(27)의 전방에 이동금형(22)이 설치되고, 상기 이동금형(22)과 대응되는 위치에는 고정판(23)에 고정되는 고정금형(24)과 사출장치(A)가 설치되어 있다.

위와 같이 구성되는 본 발명의 작동과정을 상세히 설명하면 사출기를 작동하여 사출성형을 할 때에는 우선 도 3a에 도시한 바와 같이 금형이 서로 벌어진 상태에서 형개폐장치(A)를 작동하면 실린더(10)의 피스톤(12)이 전방으로 이동되면서 링크로 연결된 토글(15)이 작동하면서 이동판 (20)을 전방으로 이동시킨다.

따라서 도 3b와 같은 상태로 되어 이동판(20)의 전방에 설치된 이동 금형(22)이 고정판에 고정되도록 설치된 고정금형(24)이 서로 결합되어 지는 것이다. 이 때 압축실린더의 이동은 없으며 적절한 사출공간 만을 유지하게 된다.

이후 사출대가 고정금형의 스프루에 유입되어 용융된 수지를 금형내의 캐비티안으로 유입시키게 되며, 내부 공기는 배출구를 통하여 배출되도록 구성되어 있다. 이 때, 압축 성형에서의 성형 압력은 150~250 Kgf/㎠로 일반 성형 내압의 약 2~2.5배가 적다.

이와 같은 과정 후, 이동판(20)에 설치된 실린더(25)를 작동시키면 피스톤(26)의 전진에 의해 이동 금형(22)이 이동하여 캐비티내에 충진된 수지를 압축하도록 하는 것으로 이때 이동금형(22)의 이동거리는 유압실린더에 의해 제어되므로 위치 제어를 정확히 할 수 있게 된다.

이후 금형내의 수지를 냉각한 후 코어 및 금형의 이동과 이젝터의 동작으로 제품을 취출하게 되는 것으로, 이때에는 금형의 체결과정과 역순으로 실린더(25)의 피스톤(26)이 후진하여 이동금형(22)이 고정금형(24)에서 압력을 제거한 후 실린더(10)의 피스톤(12)이 후진하면서 토글(15)이 작동하여 이동판(20)을 이동시켜 금형을 서로 분리하게 되며, 이후 이젝터의 동작으로 제품을 취출하는 과정은 종래 기술과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

위와 같은 과정을 반복하여 1사이클을 완성하게 된다.

위와 같은 작용을 하는 본 발명에 의하면 압축 성형으로 인해 기구 부품에서 진원도가 향상되며, 두께가 두꺼운 제품에서 싱크마크에 따른 오차를 향상시킬 수 있게 되며, 또한, 광 디스크와 같은 부품을 사출할 경우에는 전사성 향상, 복굴절 레벨의 향상, 복굴절의 면내 균질성, 휨 방지의 효과가 있으며, 광학 렌즈에서 곡면 평면의 형상 정밀도 향상, 대물박육성형품의 잔류응력 경감의 효과를 상승시켰다.

또한 유압 실린더와 기계식의 관계에서 발생되는 형체력 조절의 불안정성을 제거하고 금형 내압을 증가하여 형체력 조절을 가능하게하며, 위치 제어를 정확히 할 수 있게 되는 것이며, 압축판 이동용 실린더를 설치하여 유압으로 작동시킴으로써 정밀 성형이 가능하며 기존의 방식과 변함없이 금형의 탈 부착이 가능하므로 금형 교체 및 제작을 용이하게 실시할 수 있고, 금형 캐비티 내의 용적을 성형품의 실제 용적의 수배로 넓혀 놓고 용융 재료를 충전하므로 재료의 유로 저항이 작아 쉽게 사출이 가능하도록 하여 저압 충전에 의한 고속 사출로 성형압력을 줄여 에너지를 절감할 수 있게 되는 것이다.

도 1 은 본 발명 사출압축 성형 장치의 형체부 단면도

도 2 는 본 발명 사출압축 성형 장치의 압축 실린더부 개략도

도 3 은 본 발명 사출압축 성형 장치의 작동도

도 4 는 종래의 직압식 사출압축 성형 장치의 구조도 및 작동도

도 5 는 종래의 토글식 세미압축 성형 장치의 구조도

Claims (2)

1. 사출성형장치의 금형개폐장치에 있어서

   실린더의 피스톤의 작동에 따라 구동되는 토글과;

   상기 토글의 전면에 설치되는 이동판과;

   상기 이동판의 전면에 설치되는 이동금형작동용 실린더와;

   상기 실린더의 피스톤과 연동되는 이동금형과;

   상기 이동금형과 대응되는 위치에 고정판에 고정된 고정금형 및 사출장치로 구비됨을 특징으로 하는 실린더형 몰드 클램핑 방식 사출압축 성형기.
2. 청구항 1에 있어서

   상기 이동금형작동용 실린더는 유압펌프에 의해 작동하는 유압실린더임을 특징으로 하는 실린더형 몰드 클램핑 방식 사출압축 성형기.