KR100592854B1 - 사출 성형기의 형체장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적은 유량으로 빠르게 작동하여 에너지 효율이 높고, 제조 비용과 유지비용을 절감하면서도 생산성을 높이며, 칼럼부를 없앰으로써 부피를 줄여 공간 활용도를 향상시키면서 형체력 작용시 형판의 변형량을 최소로 하여 정밀성형을 증대시키고, 이동형판을 직선 왕복 이동시키는 시간을 단축시켜 생산성을 증대시키기 위한 사출 성형기의 형체장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 사출 성형기의 형체장치는 이동형판에 내설된 다수 개의 형체 실린더 각각과 연결되어 선택적으로 왕복 이동되는 형체램과, 상기 지지판에 삽입되어 회전부재의 작동에 의해 일정 각도 회전되며, 형폐시 형체력을 받쳐주기 위한 회전판과, 상기 형체램의 왕복 이동시 선택적으로 각각 삽입하여 안내하며 지지하기 위해 지지판에 형성된 제 1통공과, 상기 제 1통공과 일치되도록 회전판에 형성되어 형개시 형체램을 삽입하여 지지하는 제 2통공으로 이루어짐을 특징으로 한다.

사출 성형기, 형체램, 고정형판, 이동형판, 통공, 부싱

Description

사출 성형기의 형체장치{clamping apparatus for injection molding machine}

도 1은 종래의 토글식 형체장치를 도식화한 간략도.

도 2는 종래의 복합식 형체장치의 일실시예에 따른 내부를 나타낸 내부도.

도 3a 및 도 3b는 도 2에서 스플라인 기어방식의 형체장치의 작동상태를 나타낸 단면도.

도 4 내지 도 7은 본 발명에 의한 형체장치의 형개폐를 보인 상태도.

도 8은 도 4의 A-A선 단면도.

도 9는 도 8의 B-B선 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

51: 고정형판 53: 이동형판

55: 타이바 56: 지지판　　　　　　　　

58: 고속이동 실린더 66: 베어링　　　　　　

67: 회전축　　　　　　　 70: 회전부재

72: 전동모터 　 74,76: 제 1,2치차

80: 회전판 100,200: 제 1,2통공

300: 부싱

본 발명은 사출 성형기의 형체장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적은 유량으로 빠르게 작동하여 에너지 효율이 높고, 제조 비용과 유지비용을 절감하면서도 생산성을 높이며, 칼럼부를 없앰으로써 부피를 줄여 공간 활용도를 향상시키면서 형체력 작용시 형판의 변형량을 최소로 하여 정밀성형을 증대시키고, 이동형판을 직선 왕복 이동시키는 시간을 단축시켜 생산성을 증대시키기 위한 사출 성형기의 형체장치에 관한 것이다.

일반적으로, 사출 성형기는 크게 사출장치와 형체장치로 크게 구분된다.

상기 형체장치의 주된 기능은 이동형판에 부착되어져 있는 금형을 개폐하는 것과, 금형 내에 사출 되어진 고압의 용융재료에 의해 금형이 열리지 않도록 강력하게 체결하는 것의 두 가지이다.

통상 사출 성형기의 형체장치는 그 방식에 따라 토글식(toggle type)과 직압식(direct type)으로 이루어진다.

상기 토글식 형체장치는 토글의 기구학적 원리를 이용하여 타이바의 신장량에 의한 탄성회복력으로 형체력(금형을 체결하려고 하는 힘)을 발생시켜 금형을 체결토록 된 것이며, 직압식은 형체결 실린더의 직접적인 압력에 따른 유압력에 의하여 형체력을 발생시켜 금형을 체결한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기의 토글식 형체장치(toggle type mold clamping apparatus)는 고정금형(2)이 형성된 고정형판(1)과, 고정금형(2)에 대향되는 위치에 이동금형(4)이 형성되며 일정거리 이동되는 이동형판(3)과, 상기 이동형판(3)을 안내하는 복수개의 타이바(tie bar,5)로 구성된다.

이때, 상기 타이바(5)의 일단은 고정형판(1)에 고정되고, 타단은 지지대(6)에 고정된다.

즉, 상기 이동형판(3)은 지지대(6)와 고정형판(1) 사이에서 일정 거리를 왕복 이동하게 설치된다.

그리고, 상기 이동금형(4)은 토글기구(7)에 의해 타이바(5)를 따라 직선 왕복 이동 가능하게 설치된다.

또한, 상기 토글기구(7)는 상·하 방향(도면에서 봤을 때)으로 직진 운동하면서 요동(搖動) 가능하게 지지된 토글 실린더(8)와, 이동형판(3) 및 지지대(6)의 사이에 구비되어 토글 실린더(8)의 작동으로 요동 가능하게 지지된 토글암(toggle arm,9)으로 이루어지며, 토글 실린더(8)와 토글암(9) 사이가 각각 링크(link) 결합된다.

그리고, 상기 토글기구(7)는 구동부(도시하지 않음)에 의해 요동되게 설치된다.

상기 구동부가 구동되면 토글기구(7)를 작동시켜, 이동형판(3)이 전진(도면에서의 우방향으로 이동)되어 형폐(型閉)가 행하여짐과 동시에, 형체력(型締力 ; clamping force)이 발생되며, 이 형체력에 의하여 금형장치의 형체(型締)가 행하여 진다.

이와 같이, 토글의 기본원리를 이용하여 토글의 힘의 확대율에 따라 토글 실린더의 작동유가 직압에 비해 약 20~25배정도 적어도 되므로 작동유의 용량을 적게 할 수 있으며, 그에 따른 형개폐 동작의 사이클 타임이 빠르고 에너지 소비량도 적게 할 수 있는 장점이 있으나, 금형 교체 시 금형 두께에 따라 형두께 조정을 해야 하는 별도의 형두께 조절장치가 필요하며, 정확한 형체력 설정 시 시간이 걸리는 단점이 있다.

한편, 직압식 형체장치의 경우, 개폐 실린더의 힘만으로 형체력이 발생되므로 토글식 형체장치에 비해 개폐 실린더의 크기가 커지고, 그에 따라 많은 작동유가 필요하며, 그 힘을 유지하기 위한 에너지 소비량 역시 많아지는 단점이 있다.

그리고, 상기 개폐실린더와 부스터램을 직선 방향으로 설치하기 때문에 기구가 크고 복잡한 단점이 있다.

그래서, 복합식 형체장치가 사용되어 왔다.

도 2에 도시한 바와 같이, 복합식 형체장치는 베이스(17)측에 일측으로 고정금형(12)을 갖는 고정형판(11)이 입설되어 있고, 이 고정형판(11)에는 상하 복수의 타이바(15)가 구비되어 있다.

상기 고정형판(11)의 대향측에는 고정금형(12)과 마주보는 이동금형(14)을 갖는 이동형판(13)이 왕복 이동 가능하게 설치되어 있다.

한편, 지지대(16)에는 형체 실린더(20)가 고정되어 있고, 이 형체 실린더(20)의 내부에는 일정 거리 슬라이드 이송되는 형체램(30)이 내재되어 있다.

또한, 상기 형체램(30)의 내부는 빈 공간(32)이다.

상기 형체램(30)은 샤프트(34)에 의해 이동형판(13)과 연결되어 있다.

한편, 상기 형체램(30)의 내부에는 제 1스플라인 기어(44)가 형성되어 있고, 샤프트(34)의 이동형판 대향측 끝단부에는 제 2스플라인 기어(42)가 체결되어 있다.

도 3a 내지 도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 제 1스플라인 기어(44)와 제 2스플라인 기어(42)가 서로 엇갈리게 위치되면 외부의 고속이동실린더(미도시)에 의해 샤프트(34)가 형체램(30)의 내부에서 슬라이드 되며 이동형판(13)이 고정형판(11) 방향으로 이동된다.

이때, 상기 이동형판(13)의 이동금형(14)과 고정형판(11)의 고정금형(12)이 거의 닫힌 상태에 오면 샤프트(34)에 고정된 제 2 스플라인 기어(42)가 일정 각도 회전되며 제 1스플라인 기어(44)에 삽입된다.

그러면서, 상기 제 2스플라인 기어(42)의 이(齒)와 제 1스플라인 기어(44)의 이(齒)가 맞물리면 형체실린더(20) 내부에서 형성되는 유압력에 의해 이동금형(14)과 고정금형(12)은 밀폐되게 된다.

이상과 같이, 복합식 형체장치는 형체 실린더(20)에 구비되는 형체램(30)과 그 내부에 각각 제 1,2스플라인 기어(44,42)를 구비하여, 이동형판(13)이 이송 중일 때에는 이동형판(13)을 가이드하며, 이동금형(14)과 고정금형(12)이 밀폐되고 승압이 필요할 때에는 이동형판(13)에 고정된 샤프트(34)가 제 2스플라인 기어(42)를 회전시켜 형체램(30) 내부의 제 1스플라인 기어(44)와 맞물리게 한 후, 형체 실 린더(20) 내부에 작동유를 공급하여 승압한다.

이때, 상기와 같은 복합식 형체장치는 토글식 및 직압식 형체장치가 갖고 있는 많은 문제점을 해결한다.

즉, 승압 및 이동형판 이송에 필요한 유량을 줄여 에너지 소모량이 적고, 이로 인해 유압 시스템의 크기도 작아질 수 있으며, 형개폐 속도도 빠르다.

그러나, 종래와 같은 복합식 형체장치는 스플라인 형상의 이(齒)나 원주 방향으로 가공된 볼트나 링 형상의 이(齒)가 형체램의 이와 맞물릴 수 있는 면적이 크지 않아 큰 형체력을 받아 주어야 하는 승압 시에 강도상의 문제가 생길 수 있어 대형 사출 성형기에 적용하기 힘든 문제점이 있었다.

그리고, 형체램의 내부 가공 및 스플라인 형상의 이는 정밀하고, 고도로 가공되어야 하므로 제작비용이 높은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 적은 유량으로 빠르게 작동하여 에너지 효율을 높이고, 제조 비용과 유지비용을 절감시켜 생산성을 향상시키며, 이동형판의 중앙에서 형체력을 작용하여 금형을 보호하면서 형체력 작용시 형판의 변형량을 최소로 하여 정밀성형에 유리하도록 함과 아울러 부피를 줄여 기존의 형체 장치보다 공간효율이 우수한 사출 성형기의 형체장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 발명에 따른 사출 성형기의 형 체장치는 이동형판에 내설된 다수 개의 형체 실린더 각각과 연결되어 선택적으로 왕복 이동되는 형체램과, 상기 지지판에 삽입되어 회전부재의 작동에 의해 일정 각도 회전되며, 형폐시 형체력을 받쳐주기 위한 회전판과, 상기 형체램의 왕복 이동시 선택적으로 각각 삽입하여 안내하며 지지하기 위해 지지판에 형성된 제 1통공과, 상기 제 1통공과 일치되도록 회전판에 형성되어 형개시 형체램을 삽입하여 지지하는 제 2통공으로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 4 내지 도 7은 본 발명에 의한 형체장치의 형개폐를 보인 상태도이고, 도 8은 도 4의 A-A선 단면도이며, 도 9는 도 8의 B-B선 단면도이다.

도 4 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 사출 성형기의 형체장치는 일측에 배치되며 고정금형(52)이 부착된 고정형판(51)과, 타측부에 배치되는 지지판(56)과, 상기 고정형판(51)과 지지판(56) 사이에 연결 설치되는 타이바(55)와, 상기 고정형판(51)과 지지판(56) 사이에서 고속이동 실린더(58)에 의해 전 ·후진 가능하게 설치되며 이동금형(54)을 부착한 이동형판(53)으로 이루어진 사출 성형기의 형체장치에 있어서, 이동형판(53)에 내설된 다수 개의 형체 실린더(60) 각각과 연결되어 선택적으로 소정의 거리를 왕복 이동되는 형체램(64)과, 상기 지지판(56)에 삽입되어 회전부재(70)의 작동에 의해 일정 각도 회전되며, 형폐시 형체실린더(60)에서 형성되는 형체력을 받쳐주는 회전판(80)과, 상기 형체램(64) 및 이동형판(53)의 고속이동실린더(58)에 의한 왕복 이동시 선택적으로 각각 삽입하여 안내하며 지지하기 위해 지지판(56)에 형성된 제 1통공(100)과, 상기 제 1통공(100)과 일치되도록 회전판(80)에 형성되어 형개시 형체램(64)을 삽입하여 지지하는 제 2통공(200)으로 이루어짐을 특징으로 한다.

도 4 내지 도 7은 본 발명에 따른 형체장치의 일 실시예로써 작동되는 모습을 보인 상태도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 형체장치는 고정금형(52)을 갖는 고정형판(51)과 지지판(56) 사이에 다수개의 타이바(55)를 연결 설치하고, 상기 고정형판(51)과 지지판(56) 사이에 이동금형(54)을 갖는 이동형판(53)이 전 ·후진 가능하게 설치된 것은 종래와 동일하다.

이때, 상기 이동형판(53)은 고속이동 실린더(58)를 통해 고정형판(51)에 연결 설치되고, 그 배면에 다수 개의 작은 형체 실린더(60)와 형체램(64)이 구비된다.

상기 형체 실린더(60)는 작동유의 공급으로 작동하기 위한 제 1,2포트(53a,53b)를 이동형판(53)에 형성한다.

즉, 상기 형체 실린더(60)는 제 1포트(53a)로부터 작동유를 공급받아 형폐(型閉)시 이동형판(53)을 고정형판(51) 방향으로 밀어 금형을 체결하고, 제 2포트(53b)로부터 작동유를 공급받아 형개(型開)시 이동형판(53)과 고정형판(51)을 체결상태에서 해제한다.

그리고, 상기 이동형판(53)은 고속이동 실린더(58)에 의해 신속하게 형개 또 는 형폐위치에 올 수 있도록 설치된다.

또한, 상기 형체램(64)은 이동형판(53)에 견고하게 내설 된다.

이때, 상기 형체 실린더(60)와 형체램(64)은 이동금형(54)을 고정금형(52)에 견고하게 체결되도록 승압하기 위한 것으로, 2개 이상의 작은 유압 실린더를 이용함이 바람직하다.

그리고, 상기 형체 실린더(60)와 형체램(64)은 짧은 구간의 전 ·후진과 승압만을 위한 것이므로, 짧은 행정거리를 갖도록 구성된다.

또한, 상기 지지판(56)에는 회전판(80)이 회전 가능하게 삽입되어 있다.

상기 회전판(80)은 이동형판(53)을 향하는 지지판(56)의 측면에 삽입되어 회전부재(70)에 의해 회전 가능하게 설치된다.

상기 회전부재(70)는 형체램(64)을 소정각도로 회전시키면서 회전판(80)의 선단과 대응되거나 또는 소정각도로 어긋나도록 회전시키는 것으로, 지지판(56)에 고정 설치된 전동모터(72)와, 상기 전동모터(72)에 연결되어 회전되는 제 1치차(74)와, 상기 제 1치차(74)와 치합되도록 회전판(80)의 외주연에 형성된 제 2치차(76)로 이루어진다.

상기 제 2치차(76)는 회전판(80)의 외주연 일부에 형성되어 회전판(80)의 회전각도를 제한한다.

이때, 상기 지지판(56)과 회전판(80) 사이에는 베어링(66) 또는 미끄럼면 등을 형성하여 회전하는 회전판(80)의 마찰을 극소화시킨다.

특히, 상기 회전판(80)에는 회전축(67)이 연결되어 지지판(56)에 회전 가능 하게 삽입된다.

한편, 상기 지지판(56)에는 다수 개의 제 1통공(100)이 형성된다.

상기 제 1통공(100)은 형체램(64)과 동일 개수로 이루어진다.

그리고, 상기 회전판(80)에는 제 1통공(100)과 일치되는 제 2통공(200)이 형성된다.

이때, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제 1통공(100)과 제 2통공(200)은 동일 직경의 원형 궤적을 이룬다.

그리고, 상기 회전판(80)이 지지판(56) 상에서 회전하면, 제 1통공(100)과 제 2통공(200)이 일치하거나 서로 엇갈리게 위치한다.

또한, 상기 제 1통공(100)과 제 2통공(200)이 일치된 상태에서 형체램(64)을 삽입하여 안내한다.

한편, 상기 회전판(80)의 제 2통공(200) 내부에는 부싱(300)이 삽입되어 제 2통공(200)과 형체램(64)의 마찰을 저감시킴과 동시에 형체램(64)을 지지한다.

이상의 구성에 의한 본 발명의 작동 예에 대해 설명하면 다음과 같다.

형개 시에는, 도 4 및 도 8에 도시된 바와 같이, 이동형판(53) 배면부의 형체램(64)이 지지판(56)과 회전판(80)을 관통해 삽입된다.

이때, 상기 이동형판(53)은 고속이동 실린더(58)를 통해 고정형판(51)으로부터 신속하게 벌어져서 금형을 개방하게 된다.

이어서, 형폐를 위해서는, 도 5 내지 도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 이동형판(53), 이동금형(54) 및 4개의 형체램(64)은 고정형판(51)에 고정된 고 속이동 실린더(58)의 작동에 의해서 고속으로 이송된다.

이때, 금형 보호를 위하여 고정금형(52)과 이동금형(54) 사이에 약간의 거리를 두도록 이동금형(54)이 고정금형(52) 방향으로 이동된다.

그리고, 상기 이동금형(52)에 형성된 형체램(64)이 제 1,2통공(100,200)에서 이탈됨과 아울러 회전판(80)이 회전되며 제 2통공(200)이 형체램(64)과 서로 엇갈리도록 위치한다.

그래서, 상기 회전판(80)과 이동형판(53)의 형체램(64)이 서로 맞붙게 된다.

즉, 상기 지지판(56)의 전면부에 삽입된 회전판(80)은 외주연에 제 2치차(76)를 형성하여 지지판(56)에 구비된 전동모터(72)로 인해 회전되는 제 1치차(74)와 치합되며 45°회전된다.

그리고, 상기 형체램(64)과 연결된 형체 실린더(60)의 제 1포트(53a)에 저압유를 넣어 회전판(80)과 형체램(64)을 접촉시킴과 동시에 이동형판(53)을 밀어 고정금형(52)과 이동금형(54)을 형폐시키고, 고압유를 공급하여 승압한다.

계속해서, 제품의 사출 및 냉각이 완료되면, 제 2포트(53b)에 기름을 흘려 금형을 개방한다.

이후 제품 취출을 위하여 이동 형판을 고속으로 후퇴시키는 형개 과정은 기 설명된 형폐 과정과 정반대의 단계를 밟는다.

이처럼 본 발명에 따른 형체장치는 매우 적은 양의 가압유를 사용하여 체결 및 승압 작동을 함으로써 에너지 효율이 높고, 형개폐를 위한 이송이 빠르다.

또한, 큰 힘이 필요한 형체실린더를 2개 또는 복수개의 작은 실린더로 대체 함으로써 그 제작비를 줄이며, 대형 사출 성형기에의 적용에 용이하다.

그리고, 장치 가공이 쉽기 때문에 기존의 시스템보다 적은 비용으로 제작, 설치 및 유지할 수 있으며, 형체력이 이동형판 면에서 작용하므로 금형에 평행하도록 고르게 전달될 수 있어 작동에 대한 신뢰도도 높다.

또한, 형체력을 전달하는 이동형판(53) 배면부의 형체램(64)이 형개 시에 지지판(56)과 회전판(80)을 관통하여 삽입됨으로써 고정형판(51)과 지지판(56) 사이의 거리가 짧아져 전체적인 조립길이가 짧기 때문에 형체장치가 차지하는 공간을 줄일 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 사출 성형기의 형체장치에 의하면, 매우 적은 양의 가압유를 사용하여 형체결 및 승압 작동을 함으로써 에너지 효율을 높이고, 형체결을 위한 이송과 승압을 분리함으로써 형개폐를 위한 이송속도를 증대시킨다.

그리고, 큰 힘이 필요한 형체실린더를 4개 또는 다수개의 작은 실린더로 대체함으로써 그 제작 및 가공이 용이하여 대형 사출 성형기에의 적용에 용이하다.

또한, 장치 가공이 쉽기 때문에 기존의 시스템보다 적은 비용으로 제작, 설치 및 유지할 수 있으며, 형체력이 금형에 평행하도록 고르게 전달될 수 있으므로 금형 보호에 유리하며, 작동에 대한 신뢰도도 높다.

그리고, 형체력을 전달하는 이동형판 후면의 형체램이 형개 시에 지지판과 회전판에 관통되어 이송되므로 지지판과 고정형판 사이의 거리가 짧아져 형체 장치가 차지하는 공간을 줄일 수 있다.

Claims (4)

1. 일측에 배치되며 고정금형이 부착된 고정형판과, 타측부에 배치되는 지지판과, 상기 고정형판과 지지판 사이에 연결 설치되는 타이바와, 상기 고정형판과 지지판 사이에서 고속이동 실린더에 의해 전 ·후진 가능하게 설치되며 이동금형을 부착한 이동형판으로 이루어진 사출 성형기의 형체장치에 있어서,

   상기 이동형판에 내설된 다수 개의 형체 실린더 각각과 연결되어 선택적으로 왕복이동되는 형체램과;

   상기 지지판에 삽입되어 회전부재의 작동에 의해 일정 각도 회전되며, 형폐시 형체력을 받쳐주기 위한 회전판과;

   상기 형체램의 왕복 이동시 선택적으로 각각 삽입하여 안내하며 지지하기 위해 상기 지지판에 형성된 제 1통공과;

   상기 제 1통공과 일치되도록 상기 회전판에 형성되어 형개시 상기 형체램을 삽입하여 지지하는 제 2통공을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 형체장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 회전부재는 상기 지지판에 고정 설치된 전동모터와;

   상기 전동모터에 연결되어 회전되는 제 1치차와;

   상기 제 1치차와 치합되도록 상기 회전판의 외주연에 형성된 제 2치차로 이루어지는 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 형체장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 지지판과 회전판은 사이에 베어링 또는 미끄럼면을 형성하는 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 형체장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 회전판의 제 2통공은 내부에 부싱을 개재하여 상기 형체램의 마찰을 저감하고, 상기 형체램을 가이드하는 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 형체장치.

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