KR101759389B1 - 사출성형기 - Google Patents

Abstract

총 길이를 단축시킬 수 있는, 사출성형기를 제공한다.
가동부재와, 상기 가동부재를 이동시키는 모터와, 상기 모터의 회전운동을 상기 가동부재의 직선운동으로 변환하는 운동변환기구를 가지고, 상기 모터는, 상기 가동부재에 장착되어, 상기 가동부재와 함께 이동하며, 상기 운동변환기구는, 암나사부재와, 그 암나사부재에 대응하는 수나사부재를 가지고, 상기 암나사부재의 적어도 일부가, 상기 모터에 대하여 축방향으로 오버랩하는 위치에 배치되는 사출성형기.

Description

사출성형기{INJECTION MOLDING MACHINE}

본 출원은, 2014년 6월 25일에 출원된 일본 특허출원 제2014-130717호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.

본 발명은, 사출성형기에 관한 것이다.

사출성형기는, 금형장치의 형폐쇄, 형체결, 형개방을 행하는 형체결장치, 금형장치 내에 성형재료를 충전하는 사출장치, 금형장치로부터 성형품을 돌출시키는 이젝터장치 등을 가진다. 형체결장치나 사출장치, 이젝터장치는, 구동원으로서의 모터를 가진다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

국제 공개 제2005/068155호

사출성형기의 총 길이의 단축이 요구되고 있다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 총 길이를 단축시킬 수 있는, 사출성형기의 제공을 주된 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 의하면,

가동부재와,

상기 가동부재를 이동시키는 모터와,

상기 모터의 회전운동을 상기 가동부재의 직선운동으로 변환하는 운동변환기구를 가지고,

상기 모터는, 상기 가동부재에 장착되어, 상기 가동부재와 함께 이동하며,

상기 운동변환기구는, 암나사부재와, 상기 암나사부재에 대응하는 수나사부재를 가지고,

상기 암나사부재의 적어도 일부가, 상기 모터에 대하여 축방향으로 오버랩하는 위치에 배치되는, 사출성형기가 제공된다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 총 길이를 단축시킬 수 있는, 사출성형기가 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 사출성형기를 나타내는 도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 의한 사출장치의 주요부를 나타내는 도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 도면을 참조하여 설명하지만, 각 도면에 있어서, 동일하거나 또는 대응하는 구성에 대해서는 동일하거나 또는 대응하는 부호를 붙여 설명을 생략한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 의한 사출성형기를 나타내는 도이다. 도 1에 나타내는 사출성형기는, 프레임(Fr), 형체결장치(10), 사출장치(40), 이젝터장치(70)를 가진다.

먼저, 도 1 등을 참조하여 형체결장치(10)에 대하여 설명한다. 형체결장치(10)는, 금형장치(30)의 형폐쇄, 형체결, 형개방을 행한다. 형체결장치(10)는, 고정플래튼(12), 가동플래튼(13), 리어플래튼(15), 타이바(16), 토글기구(20), 형체결모터(21) 및 운동변환기구(25)를 가진다. 형체결장치(10)의 설명에서는, 형폐쇄 시의 가동플래튼(13)의 이동방향(도 1 중 우측 방향)을 전방으로 하고, 형개방 시의 가동플래튼(13)의 이동방향(도 1 중 좌측 방향)을 후방으로 하여 설명한다.

고정플래튼(12)은, 프레임(Fr)에 대하여 고정된다. 고정플래튼(12)에 있어서의 가동플래튼(13)과의 대향면에 고정금형(32)이 장착된다.

가동플래튼(13)은, 프레임(Fr) 상에 부설되는 가이드(예를 들면 가이드레일)(17)를 따라 이동 가능하게 되고, 고정플래튼(12)에 대하여 진퇴 가능하게 된다. 가동플래튼(13)에 있어서의 고정플래튼(12)과의 대향면에 가동금형(33)이 장착된다.

고정플래튼(12)에 대하여 가동플래튼(13)을 진퇴시킴으로써, 형폐쇄, 형체결, 형개방이 행해진다. 고정금형(32)과 가동금형(33)으로 금형장치(30)가 구성된다.

리어플래튼(15)은, 복수 개(예를 들면 4개)의 타이바(16)를 통하여 고정플래튼(12)과 연결되며, 프레임(Fr) 상에 형개폐방향으로 이동 가능하게 재치된다. 다만, 리어플래튼(15)은, 프레임(Fr) 상에 부설되는 가이드를 따라 이동 가능하게 되어도 된다. 리어플래튼(15)의 가이드는, 가동플래튼(13)의 가이드(17)와 공통의 것이어도 된다.

다만, 본 실시형태에서는, 고정플래튼(12)이 프레임(Fr)에 대하여 고정되고, 리어플래튼(15)이 프레임(Fr)에 대하여 형개폐방향으로 이동 가능하게 되지만, 리어플래튼(15)이 프레임(Fr)에 대하여 고정되고, 고정플래튼(12)이 프레임(Fr)에 대하여 형개폐방향으로 이동 가능하게 되어도 된다.

타이바(16)는, 형개폐방향으로 평행하게 되어, 형체결력에 따라 뻗는다. 적어도 1개의 타이바(16)에는 형체결력검출기가 마련된다. 형체결력검출기는, 변형 게이지식이어도 되며, 타이바의 변형을 검출함으로써 형체결력을 검출한다.

다만, 형체결력검출기는, 변형 게이지식에 한정되지 않으며, 압전식, 용량식, 유압식, 전자식 등이어도 되고, 그 장착 위치도 타이바(16)에 한정되지 않는다.

토글기구(20)는, 가동플래튼(13)과 리어플래튼(15)의 사이에 배치된다. 토글기구(20)는, 크로스헤드(20a), 복수의 링크(20b, 20c) 등으로 구성된다. 일방의 링크(20b)는 가동플래튼(13)에 요동 가능하게 장착되고, 타방의 링크(20c)는 리어플래튼(15)에 요동 가능하게 장착된다. 이들 링크(20b, 20c)는, 핀 등으로 요동 가능하게 연결된다. 크로스헤드(20a)를 진퇴시킴으로써, 복수의 링크(20b, 20c)가 굴신(屈伸)되어, 리어플래튼(15)에 대하여 가동플래튼(13)이 진퇴된다.

형체결모터(21)는, 리어플래튼(15)에 장착되며, 크로스헤드(20a)를 진퇴시킴으로써, 가동플래튼(13)을 진퇴시킨다. 형체결모터(21)와 크로스헤드(20a)의 사이에는, 형체결모터(21)의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 크로스헤드(20a)에 전달하는 운동변환기구(25)가 마련된다.

운동변환기구(25)는, 볼나사축(25a), 및 볼나사너트(25b)를 포함한다. 볼나사축(25a)은, 그 외주에 나사홈을 가지는 수나사부재이다. 한편, 볼나사너트(25b)는, 그 내주에 나사홈을 가지는 암나사부재이다.

볼나사축(25a)은, 형체결모터(21)의 출력축에 대하여 고정되어 당해 출력축과 함께 회전한다. 한편, 볼나사너트(25b)는, 크로스헤드(20a)에 대하여 고정된다. 형체결모터(21)를 구동하여 볼나사축(25a)을 회전시키면, 볼나사너트(25b) 및 크로스헤드(20a)가 진퇴된다.

다만, 본 실시형태에서는, 볼나사축(25a)이 회전운동하고, 볼나사너트(25b)가 직선운동하지만, 볼나사축(25a), 볼나사너트(25b)의 운동은 다종다양해도 된다. 예를 들면, 볼나사너트(25b)가 회전운동하고, 볼나사축(25a)이 직선운동해도 된다. 볼나사축(25a) 및 볼나사너트(25b) 중, 일방이 고정되고, 타방이 회전 직선운동해도 된다. 이 경우, 타방을 회전 가능하게 지지하는 베어링이 이용되며, 당해 베어링을 유지하는 부재(예를 들면 크로스헤드(20a))가 직선운동된다. 볼나사 대신에, 롤러나사가 이용되어도 된다. 롤러나사는, 유성 롤러나사, 순환 롤러나사 중 어느 것이어도 된다.

운동변환기구(25)의 중심선과, 형체결모터(21)의 중심선은, 도 1에서는 동일한 직선 상에 배치되지만, 동일한 직선 상에 배치되지 않아도 된다. 이 경우, 형체결모터(21)의 회전운동은, 벨트나 풀리 등을 통하여 운동변환기구(25)에 전달된다.

형체결모터(21)를 구동하여 크로스헤드(20a)를 전진시킴으로써, 가동플래튼(13)이 전진되어, 형폐쇄가 행해진다. 형폐쇄 완료 후, 형체결모터(21)에 의한 추진력에 토글 배율을 곱한 형체결력이 발생하여, 형체결력에 의하여 형체결이 행해진다. 형체결 시에 가동금형(33)과 고정금형(32)의 사이에 캐비티공간(34)이 형성되고, 캐비티공간(34)에 액상의 성형재료가 충전된다. 캐비티공간(34) 내의 성형재료는, 고화되어, 성형품이 된다. 그 후, 형체결모터(21)를 구동하여 크로스헤드(20a)를 후퇴시킴으로써, 가동플래튼(13)이 후퇴되어, 형개방이 행해진다.

다음으로, 도 1 등을 참조하여 이젝터장치(70)에 대하여 설명한다. 이젝터장치(70)는, 형개방 후의 금형장치(30)로부터 성형품을 돌출시킨다. 이젝터장치(70)는, 이젝터모터(71), 및 이젝터로드(77)를 가진다. 이젝터장치(70)의 설명에서는, 형체결장치(10)의 설명과 마찬가지로, 형폐쇄 시의 가동플래튼(13)의 이동방향(도 1 중 우측 방향)을 전방으로 하고, 형개방 시의 가동플래튼(13)의 이동방향(도 1 중 좌측 방향)을 후방으로 하여 설명한다.

이젝터로드(77)는, 가동플래튼(13)의 관통구멍에 삽통되어, 가동플래튼(13)에 대하여 진퇴 가능하게 된다. 이젝터로드(77)의 진퇴에 따라, 가동금형(33) 내에 배치되는 돌출부재(35)가 진퇴되고, 돌출부재(35)가 가동금형(33)으로부터 성형품을 돌출시킨다.

이젝터모터(71)는, 이젝터로드(77)를 진퇴시킨다. 이젝터모터(71)와 이젝터로드(77)의 사이에는, 이젝터모터(71)의 회전운동을 이젝터로드(77)의 직선운동으로 변환하는 운동변환기구(75)가 마련된다.

운동변환기구(75)는, 운동변환기구(25)와 동일하게 구성되며, 예를 들면 볼나사 또는 롤러나사 등을 포함한다. 롤러나사는, 유성 롤러나사, 순환 롤러나사 중 어느 것이어도 된다.

다음으로, 도 1 등을 참조하여 사출장치(40)에 대하여 설명한다. 사출장치(40)는, 프레임(Fr)에 대하여 진퇴 가능한 슬라이드베이스(Sb)에 설치되며, 금형장치(30)에 대하여 진퇴 가능하게 된다. 사출장치(40)는, 금형장치(30)에 터치되어, 금형장치(30) 내에 성형재료를 충전한다.

사출장치(40)는, 실린더(41), 스크루(42), 계량모터(51), 및 사출모터(61)를 가진다. 사출장치(40)의 설명에서는, 형체결장치(10)의 설명과 달리, 충전 시의 스크루(42)의 이동방향(도 1 중 좌측 방향)을 전방으로 하고, 계량 시의 스크루(42)의 이동방향(도 1 중 우측 방향)을 후방으로 하여 설명한다.

실린더(41)는, 공급구(41a)로부터 공급된 성형재료를 가열하는 가열실린더이다. 공급구(41a)는 실린더(41)의 후부에 형성된다. 실린더(41)의 외주에는, 히터 등의 가열원이 마련된다.

스크루(42)는, 실린더(41) 내의 성형재료를 송출하는 송출부재이다. 스크루(42)는, 실린더(41) 내에 있어서 회전 가능하면서 또한 진퇴 가능하게 배치된다.

계량모터(51)는, 스크루(42)를 회전시킴으로써, 스크루(42)의 나선 형상의 홈을 따라 성형재료를 전방으로 보낸다. 성형재료는, 전방으로 보내지면서, 실린더(41)로부터의 열에 의하여 서서히 용융된다. 액상의 성형재료가 스크루(42)의 전방으로 보내져 실린더(41)의 전부(前部)에 축적됨에 따라, 스크루(42)가 후퇴되게 된다.

사출모터(61)는, 스크루(42)를 전진시킴으로써, 스크루(42)의 전방에 축적된 액상의 성형재료를 금형장치(30)의 캐비티공간(34)에 충전시킨다. 그 후, 사출모터(61)는, 스크루(42)를 전방으로 가압하여, 캐비티공간(34) 내의 성형재료에 압력을 가한다. 수축에 의한 부족분의 성형재료를 보충할 수 있다. 사출모터(61)와 스크루(42)의 사이에는, 사출모터(61)의 회전운동을 스크루(42)의 직선운동으로 변환하는 운동변환기구(65)(도 2 참조)가 마련된다.

도 2는, 본 발명의 일 실시형태에 의한 사출장치의 주요부를 나타내는 도이다. 도 2에 나타내는 사출장치(40)는, 사출프레임(43), 가동플레이트(45), 계량모터(51), 사출모터(61), 운동변환기구(65), 및 베어링(66) 등을 가진다. 본 실시형태에서는 가동플레이트(45)가 가동부재에 대응하지만, 가동부재의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면 가동부재의 형상은 상자 형상이어도 된다.

사출프레임(43)은, 슬라이드베이스(Sb)에 대하여 고정된다. 사출프레임(43)은, 전방서포트(43a), 후방서포트(43b), 및 복수 개(도 2에는 1개만 도시)의 가이드로드(43c) 등으로 구성된다. 전방서포트(43a)와 후방서포트(43b)는, 간격을 두고 배치되어, 복수의 가이드로드(43c)로 연결된다. 전방서포트(43a)에는 실린더(41)(도 1 참조)가 장착된다.

가동플레이트(45)는, 전방서포트(43a)와 후방서포트(43b)의 사이에 배치되며, 가이드로드(43c)를 따라 진퇴 가능하게 된다. 가동플레이트(45)는, 복수 개(예를 들면 2개)의 가이드로드(43c)에 의하여 회동하지 않는다. 복수 개의 가이드로드(43c)는, 스크루(42)의 중심선을 중심으로 대칭으로 배치된다. 가동플레이트(45)의 진퇴에 따라 스크루(42)가 진퇴된다.

다만, 가동플레이트(45)를 안내하는 부재로서, 가이드로드(43c)가 이용되지만, 슬라이드베이스(Sb) 상에 부설되는 가이드레일이 이용되어도 되고, 가이드로드(43c)는 없어도 된다.

가동플레이트(45)에는, 계량모터(51)와 사출모터(61)가 장착된다. 사출모터(61)는, 계량모터(51)의 직경방향 외방에 배치되어도 된다. 사출모터(61)의 적어도 일부는, 계량모터(51)에 대하여 축방향(도 2 중 좌우방향)으로 오버랩하는 위치에 배치되어도 된다. 사출장치(40)의 총 길이를 단축시킬 수 있다.

사출모터(61)는, 스테이터(62), 로터(63), 및 모터프레임(64) 등을 가진다. 다만, 사출모터(61)는 프레임리스모터여도 된다.

스테이터(62)는, 예를 들면, 스테이터코어(62a), 및 스테이터코일(62b)을 가진다. 스테이터코어(62a)는, 전자강판을 적층한 것이어도 된다. 스테이터코일(62b)은, 스테이터코어(62a)의 슬롯 내에 배치된다. 다만, 스테이터코일(62b) 대신에, 영구자석이 이용되어도 된다.

로터(63)는, 예를 들면, 로터코어, 및 자석부로서의 영구자석을 가진다. 영구자석은, 로터코어의 외주에 장착된다. 다만, 자석부로서 영구자석 대신에 전자석이 이용되어도 되고, 전자석은 로터코어의 일부로서 형성되어도 된다.

모터프레임(64)은, 스테이터(62)나 로터(63)를 둘러싼다. 모터프레임(64)은, 베어링(66)을 유지한다. 베어링(66)은, 운동변환기구(65)의 볼나사너트(65b)를 회전 가능하게 지지한다. 베어링(66)은, 볼나사너트(65b)의 축방향으로 간격을 두고 복수 배치되어도 된다.

사출모터(61)의 중심선과 운동변환기구(65)의 중심선은, 동일한 직선 상에 배치된다. 사출모터(61) 및 운동변환기구(65)는, 복수여도 되고, 스크루(42)의 중심에 대하여 대칭으로 배치되어도 된다.

다만, 사출모터(61)의 중심선과 운동변환기구(65)의 중심선은, 동일한 직선 상에 배치되지 않아도 된다. 이 경우, 사출모터(61)의 회전운동은, 벨트나 풀리 등을 통하여 운동변환기구(65)로 전달된다.

운동변환기구(65)는, 볼나사축(65a), 및 볼나사너트(65b)를 포함한다. 볼나사축(65a)은, 그 외주에 나사홈을 가지는 수나사부재이다. 한편, 볼나사너트(65b)는, 그 내주에 나사홈을 가지는 암나사부재이다. 볼나사축(65a)과, 볼나사너트(65b)의 사이에는 도시하지 않은 볼이 개재된다.

볼나사축(65a)은, 전방서포트(43a)와 후방서포트(43b)에 걸쳐진다. 한편, 볼나사너트(65b)는, 로터(63)에 대하여 고정되어, 로터(63)과 함께 회전한다.

사출모터(61)를 구동시키면, 볼나사너트(65b)가 회전하면서 진퇴하여, 가동플레이트(45)가 진퇴되어, 스크루(42)가 진퇴된다. 즉, 사출모터(61)의 회전운동은, 볼나사너트(65b)의 회전 직선운동으로 변환되어, 가동플레이트(45)의 직선운동으로 변환된다.

다만, 본 실시형태에서는, 볼나사축(65a)이 고정되고, 볼나사너트(65b)가 회전 직선운동하지만, 볼나사축(65a), 볼나사너트(65b)의 운동은 다종다양해도 된다. 예를 들면, 볼나사너트(65b)가 회전운동하고, 볼나사축(65a)이 직선운동해도 된다. 또, 볼나사 대신에, 롤러나사가 이용되어도 된다.

그런데, 도 2에 나타내는 바와 같이, 볼나사너트(65b)의 적어도 일부는, 사출모터(61)에 대하여 축방향(도 2 중 좌우방향)으로 오버랩하는 위치에 배치된다. 따라서, 사출장치(40)의 총 길이를 단축시킬 수 있다.

다만, 본 실시형태의 사출장치(40)는, 인라인·스크루 방식이지만, 프리플라스티케이팅 방식이어도 된다. 프리플라스티케이팅 방식의 사출장치는, 가소화 실린더 내에서 용융된 성형재료를 사출실린더에 공급하고, 사출실린더로부터 금형장치 내에 성형재료를 사출한다. 가소화 실린더 내에는 송출부재로서의 스크루가 회전 가능하게, 또는 회전 가능하면서 또한 진퇴 가능하게 배치되고, 사출실린더 내에는 송출부재로서의 플런저가 진퇴 가능하게 배치된다. 프리플라스티케이팅 방식의 사출장치는, 스크루를 회전시키는 모터, 플런저를 진퇴시키는 모터 등을 가진다.

이상, 사출성형기의 실시형태 등에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태 등에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형, 개량이 가능하다.

예를 들면, 본 발명은, 형체결모터(21)나 이젝터모터(71), 프리플라스티케이팅 방식의 사출장치의 모터 등, 그 회전운동을 직선운동으로 변환하는 운동변환기구와 함께 이용되는 모터에도 적용할 수 있다.

형체결모터(21)에 적용하는 경우, 예를 들면 크로스헤드(20a)에 형체결모터(21)가 장착된다. 이 경우, 예를 들면, 리어플래튼(15)에 대하여 볼나사축이 고정되고, 당해 볼나사축과 나사결합하는 볼나사너트는 형체결모터(21)의 로터에 대하여 고정된다. 형체결모터(21)를 구동하여 로터를 회전시키면, 볼나사너트가 회전하면서 진퇴되어, 크로스헤드(20a)가 진퇴된다. 즉, 형체결모터(21)의 회전운동은, 볼나사너트의 회전 직선운동으로 변환되어, 크로스헤드(20a)의 직선운동으로 변환된다. 다만, 볼나사축, 볼나사너트의 운동은 다종다양해도 된다.

이젝터모터(71)에 적용하는 경우, 예를 들면 돌출부재(35)에 이젝터모터(71)가 장착된다. 이 경우, 예를 들면, 가동플래튼(13)에 대하여 볼나사축이 고정되고, 당해 볼나사축과 나사결합하는 볼나사너트는 이젝터모터(71)의 로터에 대하여 고정된다. 이젝터모터(71)를 구동하여 로터를 회전시키면, 볼나사너트가 회전하면서 진퇴되어, 돌출부재(35)가 진퇴된다. 즉, 이젝터모터(71)의 회전운동은, 볼나사너트의 회전 직선운동으로 변환되어, 돌출부재(35)의 직선운동으로 변환된다. 다만, 볼나사축, 볼나사너트의 운동은 다종다양해도 된다. 다만, 이젝터모터(71)는, 돌출부재(35)를 진퇴시키는 부재에 장착되어도 되고, 당해 부재를 통하여 돌출부재(35)를 진퇴시켜도 된다.

상기 실시형태의 형체결장치(10)는, 구동원으로서, 형체결모터(21)를 가지지만, 형체결모터(21) 대신에, 유압실린더를 가져도 된다. 또, 형체결장치(10)는, 형개폐용으로 리니어모터를 가지고, 형체결용으로 전자석을 가져도 된다.

10 형체결장치
21 형체결모터
25 운동변환기구
25a 볼나사축
25b 볼나사너트
40 사출장치
41 실린더
42 스크루
51 계량모터
61 사출모터
65 운동변환기구
65a 볼나사축
65b 볼나사너트
70 이젝터장치
71 이젝터모터
75 운동변환기구

Claims (4)

1. 금형장치 내에 충전하는 성형재료를 가열하는 가열실린더와,
   상기 가열실린더 내의 성형재료를 송출하는 송출부재와,
   상기 송출부재와 함께 이동하는 가동부재와,
   상기 가동부재를 이동시키는 사출모터와,
   상기 송출부재를 회전시키는 계량모터와,
   상기 사출모터의 회전운동을 상기 가동부재의 직선운동으로 변환하는 운동변환기구를 가지고,
   상기 사출모터는, 상기 가동부재에 장착되어, 상기 가동부재와 함께 이동하며,
   상기 운동변환기구는, 암나사부재와, 상기 암나사부재에 대응하는 수나사부재를 가지고,
   상기 암나사부재의 적어도 일부가, 상기 사출모터에 대하여 축방향으로 오버랩하는 위치에 배치되며,
   상기 가동부재에는, 상기 사출모터와 상기 계량모터가 장착되고,
   상기 사출모터는, 상기 계량모터의 직경방향 외방에 배치되는, 사출성형기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 사출모터의 회전운동은, 상기 암나사부재의 회전 직선운동으로 변환되어, 상기 가동부재의 직선운동으로 변환되는, 사출성형기.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 암나사부재는 볼나사너트이며, 상기 수나사부재는 볼나사축인, 사출성형기.
4. 삭제

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