KR100792077B1

KR100792077B1 - 금형장치

Info

Publication number: KR100792077B1
Application number: KR1020060043746A
Authority: KR
Inventors: 전현우; 정창일; 윤형표
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-05-16
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2008-01-04
Also published as: KR20070110991A; CN101073910A; CN100560329C

Abstract

본 발명은 캐비티 금형과 코아 금형이 서로 맞물린 상태에서 성형재가 투입되어 사출성형이 이루어지도록 하는 금형장치에 관한 것으로서, 특히 전면에 성형용 캐비티의 일부를 형성하고 내부에 전기히터가 매설된 가열금형판과; 상기 가열금형판의 배면에 맞닿거나 이격될 수 있으면서 내부에 수냉채널을 갖는 수냉금형판과; 상기 캐비티 금형과 맞물려 성형용 캐비티를 형성하는 코어 금형과; 상기 캐비티를 개폐하도록 상기 캐비티 금형 및 상기 코아 금형을 상대적으로 이동시키는 이동수단과; 상기 가열금형판과 수냉금형판 사이에 설치되어 상기 가열금형판에 대해 상기 수냉금형판을 맞닿거나 이격시킬 수 있는 개폐수단을 포함하기 때문에 사출 성형시에 열손실을 줄일 뿐 아니라 원하는 시점에서 냉각이 이루어지도록 조절할 수 있는 이점이 있다.

금형장치, 캐비티 금형, 가열금형판, 수냉금형판, 코아 금형, 개폐수단

Description

금형장치 {DIE ASSEMBLY}

도 1은 종래의 금형장치가 도시된 측단면도,

도 2는 본 발명에 따른 금형장치의 제1실시예가 도시된 측단면도,

도 3은 본 발명에 따른 금형장치의 제2실시예가 도시된 측단면도,

도 4는 본 발명에 따른 금형장치의 제3실시예가 도시된 측단면도,

도 5는 본 발명에 따른 금형장치의 제4실시예가 도시된 측면도,

도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 금형장치의 각 실시예에 적용될 수 있는 전기히터 설치구조의 다양한 실시예가 도시된 측단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

110 : 가열금형판 120 : 수냉금형판

122 : 전기히터 122h : 매설홈

130 : 코아 금형 140 : 이동수단

152 : 전자석 154 : 영구자석

본 발명은 캐비티 금형과 코아 금형이 서로 맞물린 상태에서 성형재가 투입되어 사출성형이 이루어지는 금형장치에 관한 것으로서, 특히 가열금형판 및 냉각금형판으로 이루어진 캐비티 금형에서 가열금형판에 대해 냉각금형판이 상대적으로 접촉/이동시키기 때문에 사출 성형시에 열손실을 줄일 뿐 아니라 원하는 시점에서 냉각이 이루어지도록 조절할 수 있는 금형장치에 관한 것이다.

널리 알려진 바와 같이, 사출 성형은 통상적으로 플라스틱(plastic)이라고도 하는 합성 수지제의 제품을 성형하는 한 방법이다. 이러한 사출 성형은 일정한 형상으로 형성된 금형의 캐비티 내부로 용융된 수지를 사출하여 채우고, 이를 냉각하여 굳히는 것에 의해 캐비티의 형상과 동일한 형상의 제품을 성형하게 된다.

보통, 대부분의 전자제품은 그 외관이 사출 성형하더라도 그 표면이 거칠어서 별도의 도장 및 코팅, 유리 등을 입히는 공정을 거치게 되었다.

이와 같이 사출 제품의 표면을 미려하게 생산할 수 있을 뿐 아니라 공정이 복잡해지는 것을 방지하기 위하여 사출 성형을 한 다음, 금형의 외측 부분만 냉각하고, 내측 부분은 천천히 냉각되도록 하는 냉 금형이 개발되었지만, 열적 강도를 높일 수 있었으나, 초기에 고온의 성형재가 주입되더라도 이와 맞닿는 금형의 내측 부분이 저온 상태를 유지하기 때문에 사출물의 표면을 미려하게 하기는 어렵다.

따라서, 금형을 순간적으로 가열하고, 신속하게 냉각시키기 위한 성형기술의 연구가 이루어져 왔고, 그 결과 다양한 고온 금형이 개발되었다.

고온 금형은 캐비티 내에 삽입되는 비교적 작은 코아 금형에 전기히터가 매 설되도록 구성되지만, 코아 금형과 맞닿는 부분이 성형재에서 내측 부분에 해당되기 때문에 성형재의 표면을 미려하게 하기는 어렵다.

또한, 특허출원번호 1997-0062643에 개재된 고온 금형은 캐비티를 형성하는 금형을 지지해 주는 베이스 금형에 열선을 구비하도록 구성되기 때문에 고온의 성형재가 금형 내부로 주입되기 전에 캐비티를 고온으로 가열하는데 시간과 전력이 많이 소비되는 문제점이 있다.

또한, 특허출원번호 2000-55868, 2002-62528에 개재된 고온 금형은 코일에 의해 코아 금형을 가열하는 동시에 이와 맞물리는 다른 금형을 기체연료 화염을 이용하여 가열한 다음, 사출 성형이 이루어지도록 하고, 고압의 공기 및/또는 냉각수에 의해 급속 냉각이 이루어지도록 했으나, 기체연료 화염으로 금형을 주입되는 성형재 온도에 정확하게 맞추어 가열하기 어려워 사출물의 표면을 미려하게 하기 어렵고, 나아가 기체연료가 사용됨에 따라 안전상에 문제가 있다.

또한, 특허출원번호 2000-6600에 개재된 고온 금형은 성형재가 캐비티로 이동되는 중에 굳어지는 것을 방지하기 위하여 매니폴드에 히터가 내장되도록 구성하기 때문에 성형재가 직접 맞닿는 캐비티를 가열하지 않아 사출물의 표면을 미려하게 하지 못하며, 매니폴드에 히터가 매설되는 매설홈 양측면에 각각 연결되도록 확장홈을 형성한 다음, 한 쌍의 와이어를 삽입하여 히터가 탈거되지 못하도록 설치하기 때문에 히터 매설 이외에도 확장홈 형성, 와이어 삽입 등과 같은 공정의 추가되어 공정이 복잡해질 뿐 아니라 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 성형재의 외곽을 형성하는 금형에 전기히터를 매설하여 가열시키고, 이 금형과 맞닿는 금형에 냉각수 채널을 매설하여 냉각시키는 고온 금형이 많이 개발되었다.

도 1은 종래의 고온 금형이 도시된 측단면도이다.

종래의 고온 금형은 도 1에 도시된 바와 같이 고정금형(1)으로부터 캐비티 금형판(3)이 분리 가능하게 설치되고, 이동금형(2)으로부터 코어 금형판(4)이 분리 가능하게 설치되되, 상기 고정금형(1) 및 이동금형(2)에 냉각수 유로(1h,2h)이 형성되고, 상기 캐비티 금형판(3) 및 코어 금형판(4)에 히터(3a,4a) 및 온풍유로(3b,4b)가 내장된다.

물론, 상기 캐비티 금형판(3)과 코어 금형판(4)이 서로 맞물려 사출물이 형성될 수 있는 캐비티 공간이 형성되고, 상기 고정금형(1) 또는 이동금형(2) 중 하나에 성형재가 주입되는 주입유로(미도시)가 캐비티 공간과 연통되도록 형성된다.

구체적으로, 상기 캐비티 금형판(3)은 상기 고정금형(1)으로부터 분리 가능하도록 그 사이에 캐비티 지지판(5) 및 스프링(10)이 설치되되, 상기 캐비티 지지판(5)은 상기 캐비티 금형판(3)을 지지하는 동시에 상기 고정금형(1)에 스프링(10) 지지되도록 설치된다.

또한, 상기 코어 금형판(8)은 상기 이동금형(2)으로부터 분리 가능하도록 그 사이에 코어 지지판(8) 및 스프링(10)이 설치되되, 상기 코어 지지판(8)은 상기 코어 금형판(8)을 지지하는 동시에 상기 이동금형(2)에 스프링(10) 지지되도록 설치된다.

이때, 상기 이동금형(2) 및 코어 지지판(8)은 상기 고정금형(1)을 향하여 수 직하도록 가이드 핀(12)이 돌출되도록 설치되고, 상기 고정금형(1) 및 캐비티 지지판(5)은 상기 가이드 핀(12)이 삽입되는 가이드 핀 구멍(13)이 형성된다.

그 외에도, 상기 고정금형(1)에 대해 상기 이동금형(2)이 접촉/분리될 수 있도록 유압장치 등과 같은 이동장치(미도시)가 연결 설치되고, 상기 이동금형(2)이 상기 고정금형(1)에 맞물리면, 상기 캐비티 금형판(3)과 코아 금형판(4)이 서로 맞물리면서 상기 스프링(10)을 압축시키되, 상기 캐비티 금형판(3)이 상기 고정금형(1)에 맞물리는 동시에 상기 코아 금형판(4)이 상기 이동금형(2)에 맞물리게 된다.

상기와 같은 금형장치에서 사출물이 제작되는 과정을 살펴보면, 상기 히터(3a,4a)가 작동되거나, 상기 온풍유로(3b,4b)를 통하여 고온의 유체를 흘려주어 상기 캐비티 금형판(3) 및 코아 금형판(4)을 가열시키되, 상기 캐비티 금형판(3) 및 코아 금형판(4)이 상기 고정금형(1) 및 이동금형(2)으로 분리된 상태에서 신속하게 가열이 이루어진다.

이후, 상기 이동금형(2)이 상기 고정금형(1)으로 이동되면, 상기 가이드 핀(12)이 상기 가이드 구멍(13)에 끼워지면서 금형들이 맞물리는 정확한 위치를 맞춰주고, 상기 캐비티 금형판(3)과 코아 금형판(4)이 서로 맞물리면서 상기 캐비티 지지판(5) 및 코아 지지판(8)이 각각의 스프링(10)을 압축시킨다.

이와 동시에, 상기 캐비티 금형판(3)이 상기 고정금형(1)에 맞물리는 동시에 상기 코아 금형판(4) 역시 상기 이동금형(2)에 맞물리게 된 다음, 성형재가 상기 주입유로를 따라 캐비티 공간으로 유입되어 사출 성형이 이루어지고, 상기 냉각수 유로(1h,2h)을 통하여 냉각유체가 유동되면서 신속하게 냉각이 이루어진다.

그러나, 상기와 같은 종래의 금형장치는 냉각수 유로가 내부에 형성된 고정금형(1) 및 이동금형(2)에 대해 히터가 매설된 캐비티 금형판(3) 및 코아 금형판(4)이 접촉 이동되되, 캐비티 금형판(3) 및 코아 금형판(4)이 가열된 다음, 각각 고정금형(1) 및 이동금형(2)과 접촉된 상태에서 사출 성형이 이루어지기 때문에 고온으로 가열된 캐비티 금형판(3) 및 코아 금형판(4)으로부터 이와 접촉된 고정금형(1) 및 이동금형(2)으로 열손실이 발생되고, 이에 따라 캐비티 공간을 형성하는 캐비티 금형판(3)의 일면 및 코아 금형판(4)의 일면이 사출성형이 완료되기 전까지 고온으로 유지하기 어렵고, 그 결과 사출물 표면을 매끄럽게 가공하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 종래의 금형장치는 고정금형(1)으로부터 캐비티 금형판(3)이 분리 가능하도록 그 사이에 캐비티 지지판(5) 및 스프링(10)이 설치되고, 이동금형(2)으로부터 코아 금형판(4)이 역시 분리 가능하도록 그 사이에 코아 지지판(8) 및 스프링(10)이 설치되기 때문에 캐비티 금형판(3) 및 코아 금형판(4)에 매설된 히터(3a,4a) 또는 온풍유로(3b,4b)를 통하여 고온으로 가열되거나, 고온의 성형재가 주입됨에 따라 열전달로 인하여 근접하게 설치된 스프링(10)에 열적 변형이 이루어질 수 있을 뿐 아니라 내구성이 떨어지고, 그 결과 작동의 신뢰성을 확보할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 종래의 금형장치는 캐비티 금형판(3)과 코아 금형판(4)에 히터(3a,4a)가 매설되었으나, 상세한 구성이 도시되지 않았지만, 대개 금형판 배면에 그 단면 이 사각형상으로 형성된 매설홈에 그 단면이 원형인 히터(10)를 압입되도록 매설하거나, 매설홈에 히터가 삽입된 상태에서 별도로 매설홈과 같이 그 단면이 사각형상인 덮개를 끼워 고정시키기 때문에 히터가 매설홈에 안정적으로 고정되기 어려울 뿐 아니라 조립공정이 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 금형이 고온 가열되더라도 열손실을 줄일 뿐 아니라 원하는 시점에서 냉각이 이루어지도록 할 수 있는 금형장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 고온 상태에서도 내구성을 향상시킬 뿐 아니라 작동 신뢰성도 확보할 수 있는 금형장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 금형을 가열시키기 위하여 매설되는 전기히터의 설치구조를 개선하여 보다 간단할 뿐 아니라 견고하게 고정시킬 수 있는 금형장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 금형장치는 전면에 성형용 캐비티의 일부를 형성하고 내부에 전기히터가 매설된 가열금형판과; 상기 가열금형판의 배면에 맞닿거나 이격될 수 있으면서 내부에 수냉채널을 갖는 수냉금형판과; 상기 캐비티 금형과 맞물려 성형용 캐비티를 형성하는 코어 금형과; 상기 캐비티를 개폐하도록 상기 캐비티 금형 및 상기 코아 금형을 상대적으로 이동시키는 이동수단과; 상기 가열금형판과 수냉금형판 사이에 설치되어 상기 가열금형판에 대해 상기 수냉금형판을 맞닿거나 이격시킬 수 있는 개폐수단을 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 금형장치의 제1실시예가 도시된 측단면도이다.

본 발명에 따른 금형장치의 제1실시예는 도 2에 도시된 바와 같이 가열금형판(110)에 대해 접촉/이동 가능하게 수냉금형판(120)이 설치된 캐비티 금형(110,120)과 이와 맞물려 캐비티를 형성하는 코어 금형(130)으로 이루어지되, 상기 코어 금형(130)은 유압장치 또는 공압장치 등과 같은 이동수단(140)에 의해 상기 캐비티 금형(110,120)에 접촉/이동되는 반면, 상기 가열금형판(110)과 수냉금형판(120)의 분리면에 전자석(152)과 영구자석(154)이 설치되어 상기 가열금형판(110)에 대해 상기 수냉금형판(120)이 접촉/이동되도록 설치된다.

여기서, 상기 수냉금형판(120), 가열금형판(110), 코어 금형(130), 이동수단(140)이 상하방향으로 나란하게 설치된다.

보다 상세하게, 상기 가열금형판(110)은 그 중심에 상기 수냉금형판(120)이 삽입될 수 있도록 홈이 형성된 컵 형상으로 형성되되, 그 하단 내측에 일종의 가열수단인 전기히터(112)가 내부에 매설된다.

이때, 상기 가열금형판(110)은 그 양측 상단(114)이 상향 연장되어 역시 고정판(116)에 고정되도록 설치되고, 그 하단에 상기 코아 금형(130)과 맞물려 캐비 티를 형성하는 홈이 형성된다.

다음, 상기 수냉금형판(120)은 상기 가열금형판(110)의 상측으로부터 삽입되어 그 내측에서 상하방향으로 이동될 수 있도록 형성되되, 그 내부에 일종의 냉각수단인 냉각수 채널(122)이 형성되며, 상기 가열금형판(110)과 맞닿는 부분에는 열전달이 활발하게 일어나도록 하기 위하여 열전달 부재(124)가 장착된다.

물론, 상기 수냉금형판(120)은 상기 가열금형판(110)의 홈 측에 상하방향으로 이동됨에 따라 탈거되지 않는다.

그 외에도, 상기 가열금형판(110)과 수냉금형판(120)에는 성형재가 주입되는 주입유로(115)가 캐비티와 연통되도록 형성되되, 상기 캐비티 금형(110,120)에 성형재가 유입되는 주입구가 형성되도록 한다.

특히, 상기 전자석(152)과 영구자석(154)은 상기 가열금형판(110)과 수냉금형판(120)의 분리면에 서로 대향되도록 설치되되, 상기 전자석(152)과 영구자석(154)은 한 쌍이 상기 가열금형판(110)과 수냉금형판(120) 양측에 대칭되도록 설치되어 보다 인력과 척력을 강화시킨다.

물론, 상기 가열금형판(110)과 수냉금형판(120)의 분리면에 서로 대향되도록 상기 전자석(152)과 영구자석(154)이 설치될 수도 있지만, 한 쌍의 전자석이 설치되도록 구성할 수 있다.

따라서, 외부 신호에 따라 상기 전자석(152)에 전류가 공급되고, 이에 따라 상기 전자석(152)과 영구자석(154)이 동일한 극을 띄면, 척력이 작용하면서 상기 가열금형판(110)으로부터 상기 수냉금형판(120)이 상향 이동되어 분리되는 반면, 상기 전자석(152)과 영구자석(154)이 서로 다른 극을 띄면, 인력이 작용하면서 상기 수냉금형판(120)이 하향 이동되면서 상기 가열금형판(110)에 접촉되도록 작동된다.

이때, 상기 가열금형판(110)으로부터 상기 수냉금형판(120)이 분리되도록 하기 위하여 상기 전자석(152)과 영구자석(154) 사이에 척력이 필요하지만, 상기 가열금형판(110)에 상기 수냉금형판(120)이 접촉되도록 하기 위하여 상기 전자석(152)과 영구자석(154) 사이에 인력이 없더라도 중력에 의해 상기 냉각금형판(120)이 상기 가열금형판(110) 측으로 떨어지면서 서로 접촉되도록 작동시킬 수도 있다.

이와 같은, 금형장치의 제1실시예 작동을 살펴보면, 외부 신호가 척력을 발생하도록 상기 전자석(152)에 전류를 공급함에 따라 상기 가열금형판(110)으로부터 상기 수냉금형판(120)을 분리시키고, 상기 전기히터(112)에 전류가 공급되도록 하여 상기 가열금형판(120)을 가열시킨 다음, 상기 이동수단(140)을 작동시켜 상기 코아 금형(130)을 상기 캐비티 금형(110,120)에 접촉시킨다.

물론, 상기 가열금형판(110)과 수냉금형판(120)이 서로 분리된 상태를 유지하기 때문에 상기 가열금형판(110)으로부터 상기 수냉금형판(120)으로 열전달이 이루어지는 것을 방지하고, 그 결과 열효율을 보다 높일 수 있다.

이때, 상기 가열금형판(120)과 코아 금형(130) 사이에 캐비티가 형성되도록 한 다음, 그 상태를 유지하면서 상기 주입유로(115)를 통하여 성형재를 캐비티에 충진시킨다.

이후, 상기 전기히터(112)로 공급되는 전류가 중단되도록 하고, 상기 전자석(152)과 영구자석(154) 사이에 인력을 발생시켜 상기 수냉금형판(120)이 상기 가열금형판(110)에 접촉되도록 하고, 상기 냉각수 채널(122)을 통하여 냉각수가 공급되면서 상기 수냉금형판(120), 가열금형판(110) 및 사출물이 냉각되도록 하고, 상기 이동수단(140)에 의해 상기 캐비티 금형(110,120)으로부터 상기 코어 금형(130)이 분리되어 사출물이 인출될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 금형장치의 제2실시예가 도시된 측단면도이다.

본 발명에 따른 금형장치의 제2실시예는 상기 제1실시예와 동일하게 구성되되, 도 3에 도시된 바와 같이 가열금형판(110)이 고정된 고정판(116)과 수냉금형판(120) 사이에 상하방향으로 가이드(162)가 설치되고, 상기 가이드(162)를 구동시켜 상기 가열금형판(110)으로부터 수냉금형판(120)이 접촉/이동되도록 하는 서보 모터(164)가 연결 설치된다.

물론, 상기 가열금형판(120)의 상측으로부터 상기 수냉금형판(110)이 삽입되고, 상기 가열금형판(120)은 그 양단(114)이 상측의 상기 고정판(116)에 고정된 다음, 상기 가열금형판(120)의 상측 홈 내에서 상기 수냉금형판(110)이 상하방향으로 이동되도록 구성된다.

이때, 상기 가이드(162)는 양단이 상기 가열금형판(110)과 수냉금형판(120)에 회전 가능하도록 설치되되, 상기 가이드(162)의 상단이 상기 고정판(116)에 회전 가능하게 구속되는 반면, 상기 가이드(162)의 하단이 상기 수냉금형판(120)에 회전됨에 따라 상기 수냉금형판(120)이 상하방향으로 이동되도록 설치된다.

또한, 상기 서보 모터(164)는 상기 가이드(162)를 양방향으로 회전시킬 수 있도록 구성하되, 별도의 외부 신호에 의해 그 작동이 제어된다.

물론, 상기 제2실시예는 외부 신호에 따라 정확한 위치와 속도를 추종할 수 있는 서보 모터(164)가 적용됨에 따라 상기 수냉금형판(120)의 이동을 정확하게 제어할 수 있다.

이와 같은, 금형장치의 제2실시예 작동을 살펴보면, 외부 신호에 따라 상기 서보 모터(164)가 상기 가이드(162)를 일방향으로 작동시키면서 상기 가열금형판(110)으로부터 상기 수냉금형판(120)을 상향 이동시키면서 분리시키고, 상기 전기히터(112)에 전류가 공급되도록 하여 상기 가열금형판(110)을 가열시킨 다음, 상기 이동수단(140)을 작동시켜 상기 코아 금형(130)을 상기 캐비티 금형(110,120)에 접촉시킨다.

이때, 상기 가열금형판(110)과 코아 금형(130) 사이에 캐비티가 형성되도록 한 다음, 그 상태를 유지하면서 상기 주입유로(115)를 통하여 성형재를 캐비티에 충진시키되, 상기 가열금형판(110)으로부터 상기 수냉금형판(120)으로 열전달이 이루어지지 않으므로, 열손실을 방지하여 열전달 효율을 증대시킬 수 있다.

이후, 상기 전기히터(112)로 공급되는 전류가 중단되도록 하고, 외부 신호에 따라 상기 서보 모터(164)가 상기 가이드(162)를 다른 방향으로 작동시키면서 상기 가열금형판(110)에 상기 수냉금형판(120)을 접촉시킨 다음, 상기 냉각수 채널(122)을 통하여 냉각수가 공급되면서 상기 수냉금형판(120), 가열금형판(110) 및 사출물 이 냉각되도록 하고, 상기 이동수단(140)에 의해 상기 캐비티 금형(110,120)으로부터 상기 코어 금형(130)이 분리되어 사출물이 인출될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 금형장치의 제3실시예가 도시된 측단면도이다.

본 발명에 따른 금형장치의 제3실시예는 상기 제1실시예와 동일하게 구성되되, 도 4에 도시된 바와 같이 가열금형판(110)이 고정된 고정판(116)과 수냉금형판(120) 사이에 상하방향으로 가이드(172)가 설치되고, 상기 가이드(172)를 구동시켜 상기 가열금형판(110)으로부터 수냉금형판(120)이 접촉/이동되도록 하는 유압장치 또는 공압장치(174)가 연결 설치된다.

이때, 상기 가이드(172)는 양단이 상기 가열금형판(110) 측의 고정판(116)과 수냉금형판(120)에 고정되도록 설치되되, 일종의 유압 실린더 또는 공압 실린더로 구성되어 상기 유/공압장치(174)로부터 공급되는 압력에 따라 상하방향으로 그 길이가 변하고, 이에 따라 고정된 상기 가열금형판(110)에 대해 상기 수냉금형판(120)이 상하방향으로 이동되도록 설치된다.

또한, 상기 유/공압장치(174)는 상기 가이드(172)로 공급되는 유/공압을 조절할 수 있도록 구성하되, 별도의 외부 신호에 의해 그 작동이 제어된다.

물론, 상기 제3실시예도 상기 제2실시예와 마찬가지로 외부 신호에 따라 유/공압 정도를 조절할 수 있는 유/공압장치(174)가 적용됨에 따라 상기 수냉금형판(120)의 이동을 정확하게 제어할 수 있다.

이와 같은, 금형장치의 제3실시예 작동을 살펴보면, 외부 신호에 따라 상기 유/공압장치(174)가 상기 가이드(172)에 유/공압을 공급함에 따라 늘어나면서 상기 가열금형판(110)으로부터 상기 수냉금형판(120)을 분리시키고, 상기 전기히터(112)에 전류가 공급되도록 하여 상기 가열금형판(110)을 가열시킨 다음, 상기 이동수단(140)을 작동시켜 상기 코아 금형(130)을 상기 캐비티 금형(110,120)에 접촉시킨다.

이때, 상기 수냉금형판(120)과 코아 금형(130) 사이에 캐비티가 형성되도록 한 다음, 그 상태를 유지하면서 상기 주입유로(115)를 통하여 성형재를 캐비티에 충진시키되, 상기 가열금형판(110)으로부터 상기 수냉금형판(120)으로 열전달이 이루어지지 않으므로, 열손실을 방지하여 열전달 효율을 증대시킬 수 있다.

이후, 상기 전기히터(112)로 공급되는 전류가 중단되도록 하고, 외부 신호에 따라 상기 유/공압장치(174)가 상기 가이드(172)에 유/공압을 회수함에 따라 줄어들면서 상기 가열금형판(110)에 상기 수냉금형판(120)을 접촉시킨 다음, 상기 냉각수 채널(122)을 통하여 냉각수가 공급되면서 상기 수냉금형판(120), 가열금형판(110) 및 사출물이 냉각되도록 하고, 상기 이동수단(140)에 의해 상기 캐비티 금형(110,120)으로부터 상기 코어 금형(130)이 분리되어 사출물이 인출될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 금형장치의 제4실시예가 도시된 측면도이다.

본 발명에 따른 금형장치의 제4실시예는 상기 제1실시예와 동일하게 구성되되, 도 5에 도시된 바와 같이 수냉금형판(120)의 양측에 맞물리도록 다단의 원형 기어(182)가 설치되는 동시에 상기 기어(182)와 맞물리도록 길이방향으로 기어치가 형성된 가이드 기어(184)가 설치되며, 상기 수냉금형판(120)이 상기 가열금형판(110)으로부터 탄성 반발력에 의해 분리되도록 상기 가열금형판(110)과 수냉금평판(120) 사이에 상하방향으로 스프링(186)이 설치되되, 상기 기어(182)는 외부 신호에 의해 회전일 수 있도록 별도의 구동장치와 연결되도록 구성된다.

물론, 상기 가열금형판(110)의 상측으로부터 상기 수냉금형판(120)이 삽입되고, 상기 가열금형판(110)은 그 양단(114)이 상측의 상기 고정판(116)에 고정된 다음, 상기 가열금형판(110)의 상측으로부터 형성된 홈 내에서 상기 수냉금형판(120)이 상하방향으로 이동되도록 구성된다.

보다 상세하게, 상기 가열금형판(110)의 상측으로부터 형성된 홈이 전후방향으로도 개방되고, 상기 수냉금형판(120)의 선후단 양측에 상하방향으로 소정의 기어치(120a)가 형성되되, 상기 기어(182)가 상기 수냉금평판의 양측 기어치(120a)에 맞물려 상하방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 가이드 기어(184)가 상기 기어(182)와 맞물려 고정되도록 설치된다.

이때, 외부 신호에 따라 상기 기어(182)의 회전 정도를 조절할 수 있도록 연결된 구동장치가 적용됨에 따라 상기 수냉금형판(120)의 이동을 정확하게 제어할 수 있고, 상기 기어(184)를 다단으로 구성하여 그 구동력 전달을 조절할 수 있도록 한다.

물론, 상기 가이드 기어(184)는 고정되고, 상기 기어(182)가 회전됨에 따라 상기 기어(182) 및 수냉금형판(120)이 함께 상하방향으로 이동된다.

이와 같은, 금형장치의 제4실시예 작동을 살펴보면, 외부 신호에 따라 상기 구동장치가 상기 기어(182)를 회전시킴에 따라 이와 맞물린 상기 수냉금형판(120)이 상기 가이드 기어(184)를 따라 상향으로 이동되면서 상기 가열금형판(110)으로부터 상기 수냉금형판(120)을 분리시키고, 상기 전기히터(112)에 전류가 공급되도록 하여 상기 가열금형판(110)을 가열시킨 다음, 상기 이동수단(140)을 작동시켜 상기 코아 금형(130)을 상기 캐비티 금형(110,120)에 접촉시킨다.

이후, 상기 전기히터(112)로 공급되는 전류가 중단되도록 하고, 외부 신호에 따라 상기 구동장치가 상기 기어(182)로 반대방향의 회전력을 공급하면서 상기 기어(182) 및 이와 맞물린 수냉금형판(120)이 상기 가이드 기어(184)를 따라 하향 이동되며, 이에 따라 상기 수냉금형판(120)이 상기 스프링(186)을 압축시키면서 상기 가열금형판(110)에 접촉된다.

다음, 상기 냉각수 채널(122)을 통하여 냉각수가 공급되면서 상기 수냉금형판(120), 가열금형판(110) 및 사출물이 냉각되도록 하고, 상기 이동수단(140)에 의해 상기 캐비티 금형(110,120)으로부터 상기 코어 금형(130)이 분리되어 사출물이 인출될 수 있다

물론, 상기 구동장치 역시 상기 기어(182)로 회전력 공급을 중단하여 상기 기어(182) 및 이와 맞물린 수냉금형판(120)이 상기 스프링(186)의 반발력에 의해 상기 가열금형판(110)으로부터 상향 이동되면서 분리되도록 한다.

본 발명의 금형장치에 적용될 수 있는 전기히터 설치구조의 제1실시예는 도 6에 도시된 바와 같이 가열금형판(110)에 형성된 매설홈에 그 단면이 원형인 전기히터(112)가 삽입되고, 상기 전기히터(112)의 탈거를 방지하기 위하여 상기 매설홈(112h)에 상기 전기히터(112)의 설치부분 이외의 공간에 히터쉴드(118)가 설치된다.

여기서, 상기 전기히터(112)는 열선으로써, 열전달 효과를 높이기 위하여 그 외주면에 열전달 효율이 높은 열전달 유체를 코팅하여 전열막(112a)을 형성한다.

이때, 상기 매설홈(112h)은 그 깊이가 상기 전기히터(112)의 직경보다 더 깊게 형성되고, 그 폭은 상기 전기히터(112)의 직경과 동일하게 형성되도록 하되, 그 바닥면이 상기 전기히터(112)의 바닥면과 대응되도록 형성된다.

다음, 상기 히터쉴드(118)는 그 하단이 상기 매설홈(112h)에 상기 전기히터(112)가 삽입되어 생기는 전기히터(112)와 매설홈 사이의 공간에 대응하는 반구 홈 형상으로 형성되고, 그 상단이 상기 가열금형판(110)의 상면과 동일 평면을 이루도록 평평한 형상으로 형성되되, 열전달 효율이 높은 열전달 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

물론, 상기 전기히터(112)는 다양한 형상으로 형성될 수 있되, 상기 전기히터(112)의 형상에 따라 이와 맞닿는 상기 매설홈(112h) 및 히터쉴드(118)의 형상도 변경될 수 있다.

따라서, 상기 전기히터(112)는 상기 매설홈(112h)에 안착된 다음, 상기 히터쉴드(118)가 상기 전기히터(112)를 덮어주도록 상기 매설홈(112h)을 메우도록 압입되되, 상기 전기히터(112)가 상기 매설홈(112h)과 히터쉴드(118)에 감싸지도록 설치되어 손쉽게 탈거되지 않는다.

상기와 같은 전기히터 설치구조의 제1실시예는 상기 가열금형판(110) 금형에 설치되는 것으로 한정하여 설명하였으나, 상기 냉각금형판(120), 코아 금형(130) 등에도 설치될 수 있으며, 하기에서 다른 실시예 역시 동일하게 적용된다.

본 발명의 금형장치에 적용될 수 있는 전기히터 설치구조의 제2실시예는 전기히터 설치구조의 제1실시예와 동일하게 형성되되, 도 7에 도시된 바와 같이 가열금형판(110)에 형성된 매설홈(112h)에 그 단면이 원형인 전기히터(112)가 삽입되고, 상기 전기히터(112)의 탈거를 방지하기 위하여 상기 매설홈(112h)에 열전달 파 우더(119)가 삽입된 상태에서 상기 전기히터(112)의 열에 의해 그 공간을 메우도록 성형되어 실링부재를 형성한다.

마찬가지로, 상기 매설홈(112h), 전기히터(112)는 제1실시예와 동일하게 구성됨에 따라 자세한 설명은 생략한다.

이때, 상기 실링부재는 열가소성 재질의 열전달 파우더(119)에 열이 가해짐에 따라 용융 응고되도록 제작되되, 그 하단이 상기 전기히터(112)의 상단과 맞물리는 동시에 그 상단이 상기 가열금형판(110)의 상면과 동일한 평면을 이루도록 설치된다.

따라서, 상기 전기히터(112)는 상기 매설홈(112h)에 안착된 다음, 상기 열전달 파우더(118)가 상기 전기히터(112)가 매설된 상기 매설홈(112h)에 메워진 상태에서 상기 전기히터(112)가 작동되어 가열되고, 상기 열전달 파우더(118)가 용융되었다가 녹으면서 상기 전기히터(112)와 매설홈(112h) 사이에 맞춰진 형상으로 고정되어 상기 전기히터(112)가 손쉽게 탈거되지 않도록 한다.

본 발명의 금형장치에 적용될 수 있는 전기히터 설치구조의 제3실시예는 도 8에 도시된 바와 같이 가열금형판(110)이 두께 방향으로 두 개의 부재(110A,110B)로 나뉘어지고, 상기 가열금형판의 두 부재(110A,110B) 사이에 분리면에 서로 대향되도록 각각 매설홈(112h,112h')이 형성되며, 상기 매설홈(112h,112h')에 상기 전기히터(112)가 맞물리도록 상기 분리금형판의 두 부재(110A,110B)가 서로 나사 조립되거나, 용접되어 고정된다.

물론, 상기 전기히터(112)는 그 단면이 원형인 열선으로 구성되되, 그 외주면에 열전달 효율이 높은 재질로 코팅이 이루어진다.

이때, 상기 전기히터(112)의 단면이 원형으로 형성됨에 따라 상기 두 부재 측의 각 매설홈(112h,112h') 역시 상기 전기히터(112)와 맞물리도록 반원으로 형성되되, 상기 전기히터(112)의 형상에 따라 상기 두 부재 측의 각 매설홈(112h,112h') 역시 그 형상으로 결정된다.

즉, 상기 전기히터(112)는 상기 두 부재 측의 각 매설홈(112h,112h')에 끼워진 다음, 상기 분리금형판의 두 부재(110A,110B)가 서로 맞물리도록 조립 고정되면, 상기 두 부재 측의 각 매설홈(112h,112h')에 상기 전기히터(112)의 외곽이 밀착 고정됨에 따라 상기 전기히터(112)를 보다 손쉬울 뿐 아니라 견고하게 설치할 수 있다.

이상에서, 본 발명은 본 발명의 실시예 및 첨부도면에 기초하여 예로 들어 상세하게 설명하였다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 금형장치는 코아 금형과 맞물리는 캐비티 금형이 가열금형판으로부터 수냉금형판이 이동될 수 있도록 구성되기 때문에 가열금형판과 코아 금형이 맞물려 형성된 캐비티로 성형재가 주입되어 사출 성형이 이루어지더라도 고온의 가열금형판으로부터 저온의 수냉금형판으로 열전달이 이루어지는 열손실이 발생되지 않으므로, 캐비티를 형성하는 각 금형의 일면을 고온으로 유지할 수 있어 사출물의 표면을 매끄럽게 제작할 수 있고, 나아가 원하는 시점에 냉각이 이루어지도록 하여 보다 다양한 제작공정을 구현할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 금형장치는 가열금형판과 수냉금형판으로 이루어진 캐비티 금형에서, 가열금형판과 수냉금형판 사이에 전자석과 영구자석, 가이드 및 서보 모터, 가이드 및 유/공압장치, 각종 기어 등을 설치하여 외부 신호에 따라 가열금형판으로부터 수냉금형판을 접촉/이동시킬 수 있기 때문에 고압 상태에서 장기간 운전되더라도 외부 신호에 의해 가열금형판으로부터 수냉금형판을 안정적으로 접촉/이동시킬 수 있어 내구성 및 작동 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 금형장치는 전기히터의 일단이 맞물리도록 금형 측에 매설홈을 형성하고, 전기히터의 다른 일단을 감싸도록 매설홈에 히터쉴드 삽입하거나, 열전달 파우더를 메워 용융 응고되도록 하기 때문에 전기히터가 보다 안정적으로 고정될 수 있는 이점이 있으며, 나아가 금형이 두께방향으로 나뉘어지고, 그 대향되는 부분에 각 매설홈을 형성하여 금형 두 부재를 조립하는 동시에 전기히터가 안착되도록 하기 때문에 조립공정이 간단할 뿐 아니라 줄어들어 생산성을 높일 수 있다.

Claims

전면에 성형용 캐비티의 일부를 형성하고 내부에 전기히터가 매설된 가열금형판과, 상기 가열금형판의 배면에 맞닿거나 이격될 수 있으면서 내부에 수냉채널을 갖는 수냉금형판으로 이루어지는 캐비티 금형과;

상기 캐비티 금형과 맞물려 성형용 캐비티를 형성하는 코어 금형과;

상기 캐비티를 개폐하도록 상기 캐비티 금형 및 상기 코아 금형을 상대적으로 이동시키는 이동수단과;

상기 가열금형판과 수냉금형판 사이에 설치되어 상기 가열금형판에 대해 상기 수냉금형판을 맞닿거나 이격시킬 수 있는 개폐수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 금형장치.
제1항에 있어서,

상기 가열금형판은 상기 코아 금형 반대편에 위치하는 고정판에 고정되고, 상기 수냉금형판은 상기 가열금형판과 상기 고정판 사이의 공간에서 상기 개폐수단에 의해 왕복 운동하는 것을 특징으로 하는 금형장치.
제2항에 있어서,

상기 개폐수단은 상기 수냉금형판과 상기 고정판 사이에서 적어도 두 개 이상이 대칭을 이루도록 설치된 것을 특징으로 하는 금형장치.
제2항에 있어서,

상기 개폐수단은 상기 수냉금형판과 상기 고정판의 분리면 중 어느 하나에 고정되는 영구자석과, 상기 수냉금형판과 상기 고정판의 분리면 중 다른 하나에 고정되는 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 금형장치.
제2항에 있어서,

상기 개폐수단은 상기 수냉금형판과 상기 고정판의 분리면 사이에 연결 설치되는 가이드와, 상기 가이드에 회전력을 공급하는 서브 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 금형장치.
제2항에 있어서,

상기 개폐수단은 상기 수냉금형판과 상기 고정판의 분리면 사이에 연결 설치되는 가이드와, 상기 가이드에 유/공압을 공급하는 유/공압장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가열금형판 및 수냉금형판에는 성형용 캐비티로의 성형재 주입을 위한 주입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전기히터는 상기 가열금형판의 분리면에 대응되는 형상으로 형성된 매설홈에 매설되고, 상기 전기히터가 매설된 매설홈에 상기 전기히터의 탈거를 방지하는 실링부재가 설치된 것을 특징으로 하는 금형장치.
제8항에 있어서,

상기 전기히터의 외주면은 금형재질보다 열전달효율이 높은 열전달유체로 코팅된 것을 특징으로 하는 금형장치.
제8항에 있어서,

상기 실링부재는, 상기 매설홈에 상기 전기히터가 삽입되어 생기는 전기히터와 매설홈 사이의 공간에 대응하는 형상을 갖는 히터쉴드인 것을 특징으로 하는 금형장치.
제10항에 있어서,

상기 히터쉴드의 바닥면은 상기 전기히터의 일면과 대응하는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 금형장치.
제11항에 있어서,

상기 히터쉴드의 상면은 상기 가열금형판 배면과 연속된 평면을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 금형장치.
제8항에 있어서,

상기 실링부재는, 상기 매설홈에 상기 전기히터가 삽입되어 생기는 전기히터와 매설홈 사이의 공간에 채워져서 상기 전기히터의 열에 의해 상기 공간을 메우도록 성형되는 열전달 파우더인 것을 특징으로 하는 금형장치.
제13항에 있어서,

상기 성형된 열전달 파우더의 상면은 상기 가열금형판 배면과 연속된 평면을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 금형장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가열금형판은 두께 방향으로 두 개의 부재로 구분되고, 두 부재의 분리면에 서로 대향되도록 형성된 매설홈에 상기 전기히터가 매설된 것을 특징으로 하는 금형장치.
제15항에 있어서,

상기 두 부재의 매설홈은, 두 부재의 결합상태에서 상기 전기히터의 외곽에 밀착되는 것을 특징으로 하는 금형장치.