KR102315869B1 - 언더컷을 갖는 제품용 압축성형 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 언더컷이 형성되는 제품을 금형에서 용이하게 취출할 수 있는 언더컷을 갖는 제품용 압축성형 금형에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 언더컷을 갖는 제품용 압축성형 금형은 상부 금형 및 하부 금형이 이격되는 경로와 다른 각도의 언더컷을 갖는 제품을 압축성형하는 금형으로서, 하부 금형과; 상기 하부 금형에 밀착 또는 이격되도록 상기 하부 금형의 상부에 배치되어 상기 하부 금형과의 계면에 제품이 성형되는 캐비티가 형성되는 상부 금형과; 상기 하부 금형에 내장되어 상기 하부 금형의 외부로 돌출되도록 승강되고, 상기 하부 금형 및 상부 금형과 함께 제품이 성형되는 캐비티를 형성하는 취출 블록과; 상기 취출 블록을 승강 동작시키는 이젝터 수단을 포함한다.

Description

언더컷을 갖는 제품용 압축성형 금형{Compression mold for product having undercut}

본 발명은 언더컷을 갖는 제품용 압축성형 금형에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 언더컷이 형성되는 제품을 금형에서 용이하게 취출할 수 있는 언더컷을 갖는 제품용 압축성형 금형에 관한 것이다.

플라스틱 소재를 성형하는 방식으로는 사출성형 방식, 압축성형 방식, 압출성형 방식 및 진공성형 방식 등이 있으며, 여러 성형 방식 중 제품의 형상 및 용도에 맞게 성형 방식을 선택하여 사용하고 있다.

여러 성형 방식 중 사출 성형(injection molding) 방식은 용융 상태의 수지를 금형의 내부에 주입 후 냉각하여 제품을 형성하는 공법으로, 압축성형(compression molding), 압출성형(extrusion molding) 등의 다른 성형 방식에 비해 제품의 형태 및 사이즈에 제한이 적으며 생산성 및 작업 능률이 우수하여 플라스틱 제품의 성형에 폭넓게 사용되고 있다.

사출 성형 분야에서 언더컷(undercut)은 제품의 외측면이나 내측면에서 단차지게 돌출된 부분이나 단차지게 파여진 부분을 의미하는 용어로 사용된다. 전형적인 사출 성형 제품은 용융 수지의 사출 및 경화 후에 서로 밀착되어 있던 상부 금형 및 하부 금형을 이격시켜 분리함으로써 사출 성형 제품을 취출할 수 있다. 그러나 언더컷을 갖는 제품은 서로 밀착된 상부 금형 및 하부 금형을 단순히 이격시키는 것만으로는 취출할 수 없으며, 보다 복잡한 메커니즘의 금형을 필요로 한다. 이에 따라 사출 성형 분야에서는 언더컷 형상에 대해 슬라이드 코어, 경사 코어 등을 이용하여 언더컷 형상을 갖는 제품을 성형하는 것이 크게 어렵지 않았다.

하지만, 압축성형 방식은 고온 및 고압에 노출되기 때문에 사출성형 방식에 사용하는 슬라이드 코어, 경사 코어를 갖는 금형 구조를 적용하여 구현하기 어려웠다. 설령 구현되더라도 금형의 구조가 매우 복잡해지는 문제가 있었다.

도 1은 종래의 언더컷을 갖는 제품용 압축성형 금형을 보여주는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 압축성형 금형은 하부 금형(10)과 상부 금형(20)을 포함하고, 하부 금형(10)과 상부 금형(20)의 계면에 제품 성형을 위한 공간이 캐비티(C)가 형성된다. 그래서 하부 금형(10)과 상부 금형(20)으로 형성되는 캐비티(C)에 SMC와 같은 열경화성 소재를 시트 또는 블록 타입으로 배치시킨 다음 상부 금형(20)을 하부 금형(10)에 밀착시키면서 압축시킨다. 이때 하부 금형(10) 및 상부 금형(20) 내에 뜨거운 증기 또는 오일을 주입하여 150℃ 정도의 고온에서 제품을 경화시킨다. 제품의 경화가 완료되면 상부 금형(20)을 상승시켜 캐비티(C)를 오픈시키고, 경화된 제품을 하부 금형으로부터 취출하면 된다.

하지만, 도 1에 도시된 바와 같이 제품에 언더컷이 형성되거나, 부쉬(B)가 인서트 되고, 특히 언더컷을 형성하기 위하여 하부 금형의 표면에 형성되는 돌기부(11)의 형성 각도 또는 부쉬(B)가 인서트된 각도가 제품을 취출하는 각도와 소정 각도(θ)만큼 차이가 있는 경우에는 언더컷에 의해 경화된 제품의 구조상 하부 금형(10)으로부터 취출하지 못하는 문제가 발생된다.

본 발명은 언더컷이 형성되는 제품을 금형에서 용이하게 취출할 수 있는 언더컷을 갖는 제품용 압축성형 금형을 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 언더컷을 갖는 제품용 압축성형 금형은 상부 금형 및 하부 금형이 이격되는 경로와 다른 각도의 언더컷을 갖는 제품을 압축성형하는 금형으로서, 하부 금형과; 상기 하부 금형에 밀착 또는 이격되도록 상기 하부 금형의 상부에 배치되어 상기 하부 금형과의 계면에 제품이 성형되는 캐비티가 형성되는 상부 금형과; 상기 하부 금형에 내장되어 상기 하부 금형의 외부로 돌출되도록 승강되고, 상기 하부 금형 및 상부 금형과 함께 제품이 성형되는 캐비티를 형성하는 취출 블록과; 상기 취출 블록을 승강 동작시키는 이젝터 수단을 포함한다.

상기 취출 블록의 표면 중 상기 캐비티를 형성하는 영역은 언더컷이 형성된 제품의 형상과 대응되는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 취출 블록의 표면 중 상기 캐비티를 형성하는 영역은 부쉬가 인서트 되어 언더컷이 형성된 제품의 형상과 대응되는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 이젝터 수단의 승강 경로는 상부 금형 및 하부 금형이 이격되는 경로와 동일하거나 평행한 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 언더컷이 형성되는 제품을 압축성형 방식으로 성형하는 경우에 하부 금형의 일부를 블록화하여 하부 금형과 별개로 동작되도록 한 취출 블록을 마련함으로써, 취출 블록의 개별적인 동작에 의해 언더컷이 형성된 제품을 손쉽게 하부 금형으로부터 취출 시킬 수 있다.

특히, 금형 구조를 단순화하여 금형 제작시 초기 투자비용을 최소화할 수 있다.

도 1은 종래의 언더컷을 갖는 제품용 압축성형 금형을 보여주는 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 언더컷을 갖는 제품용 압축성형 금형을 보여주는 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 언더컷을 갖는 제품용 압축성형 금형을 사용하는 상태를 보여주는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

먼저, 본 발명은 상부 금형 및 하부 금형이 이격되는 경로와 다른 각도의 언더컷을 갖는 제품을 압축성형하는 금형에 대한 것으로서, 언더컷을 갖는 제품을 압축성형한 다음 손쉽게 취출시킬 수 있는 금형에 대한 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 언더컷을 갖는 제품용 압축성형 금형을 보여주는 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 언더컷을 갖는 제품용 압축성형 금형은 크게, 하부 금형(100), 상부 금형(200), 취출 블록(300) 및 이젝터 수단(400)을 포함한다.

하부 금형(100)은 상부 금형(200)과 함께 캐비티를 형성하는 수단으로서, 캐비티(C)의 형상에 따라 다양한 형상으로 구현될 수 있다.

상부 금형(200)은 하부 금형(100)과 함께 캐비티(C)를 형성하는 수단으로서, 하부 금형(100)과 마찬가지로 캐비티(C)의 형상에 따라 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 이때 하부 금형(100) 및 상부 금형(200) 중 어느 하나의 금형 또는 두 금형 모두 서로 밀착 또는 이격되는 방향으로 이동할 수 있도록 구성된다.

이동되는 금형은 단순히 캐비티(C)의 형성을 위하여 이동되는 것이 아니라 압축성형을 위한 프레스 압력을 제공하면서 이동되는 것이다.

또한, 하부 금형(100)과 상부 금형(200)에는 제품의 경화시 필요한 고온의 열을 제공하기 위하여 증기 또는 오일을 캐비티(C) 또는 캐비티(C) 주변으로 제공하기 위한 수단이 마련될 수 있다.

취출 블록(300)은 언더컷을 갖는 제품을 취출하기 위한 수단으로서, 하부 금형(100)에 내장되어 하부 금형(100)의 외부로 돌출되도록 승강된다. 이때 취출 블록(300)은 하부 금형(100) 및 상부 금형(200)과 함께 제품이 성형되는 캐비티(C)를 형성한다. 바람직하게는 취출 블록(300)은 캐비티(C)의 하부 영역을 형성하는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 특히, 언더컷이 형성된 위치에 배치되는 것이 바람직하다.

그래서, 취출 블록(300)의 표면 중 캐비티(C)를 형성하는 영역은 언더컷이 형성된 제품의 형상과 대응되는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 제품에 부쉬(B)가 인서트 되어 성형되는 경우에는 취출 블록(300)의 표면 중 캐비티(C)를 형성하는 영역이 부쉬(B)가 인서트 되어 언더컷이 형성된 제품의 형상과 대응되는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

예를 들어 본 실시예는 상부 금형(200) 및 하부 금형(100)이 이격되는 경로와 다른 각도의 언더컷을 갖는 제품을 압축성형하는 금형으로서, 취출 블록(300)의 표면에는 부쉬(B)가 안착되면서 언더컷을 형성하기 위한 돌출부(310)가 형성된다.

다만, 이때 취출 블록(300)에 형성되는 언더컷 또는 부쉬(B)가 배치되는 표면에 형성된 돌출부(310)의 형성 각도는 상부 금형(200) 및 하부 금형(100)이 이격되는 경로, 즉 제품을 취출하는 각도와 소정 각도(θ)만큼 차이가 있는 것이 바람직하다.

이젝터 수단(400)은 취출 블록(300)을 승강 동작시켜 하부 금형(100)으로부터 분리시키는 수단으로서, 이젝터 수단(400)은 취출 블록(300)을 승강 동작시킬 수 있는 다양한 수단이 적용될 수 있다. 예를 들어 이젝터 수단(400)은 유압 실린더로 구현되어 압축성형시 프레스 압력에 대응하여 취출 블록(300)의 자세를 유지시키고, 압축성형 완료 후에는 취출 블록(300)을 상승시켜 취출 블록(300)에 안착되어 성형된 제품을 하부 금형(100)으로부터 취출하여 손쉽게 하부 금형(100)으로부터 분리할 수 있도록 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 언더컷을 갖는 제품용 압축성형 금형의 작동 상태를 도면을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 언더컷을 갖는 제품용 압축성형 금형을 사용하는 상태를 보여주는 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이 하부 금형(100)에 취출 블록(300)을 정위치 시키고, 상부 금형(200)을 오픈된 상태로 배치한다. 이때 하부 금형(100), 상부 금형(200) 및 취출 블록(300)은 성형하고자 하는 제품(G)의 형상에 대응되는 캐비티(C)를 제공할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.

이렇게 하부 금형(100) 및 취출 블록(300)과 상부 금형(200)이 정위치 되었다면, 취출 블록(300)의 표면에 인서트용 부쉬(B)를 배치시킨다. 물론 제품(G)에 부쉬(B)가 인서트 되지 않는 경우에는 이 공정을 생략할 수 있다.

부쉬(B)가 인서트 되어 정위치에 배치되면, 시트 또는 블록 타입 SMC와 같은 열경화성 소재(S)를 캐비티(C)로 장입시킨다. 이때 열경화성 소재(S)는 제품(G)의 형태에 맞게 시트 또는 블록 타입으로 선택되어 장입된다.

열경화성 소재(S)가 장입되었다면, 상부 금형(200)을 하강시켜 하부 금형(100)과 밀착시키면서 프레스 압력을 제공한다. 이때 프레스 압력은 제품(G) 면적에 따라 변경되면서 제공한다.

상부 금형(200)이 하부 금형(100)에 완전히 밀착되어 캐비티(C)가 밀폐되면, 상부 금형(200)을 통하여 프레스 압력을 제공하면, 캐비티(C) 또는 캐비티(C) 주변으로 고온의 증기 또는 오일을 제공하여 열경화성 소재(S)가 경화할 수 있는 환경을 조성한다.

일정 시간이 지난 후 열경화성 소재(S)의 경화가 완료되면, 상부 금형(200)을 상승시켜 캐비티(C)를 오픈한다. 이렇게 상부 금형(200)을 상승시킴으로써 성형된 제품(G)의 상부영역이 오픈된다.

이 상태에서 이젝터 수단(400)을 작동시켜 취출 블록(300)을 상승시키면, 성형된 제품(G)을 하부 금형(100)으로부터 분리시킨다.

이때 이젝터 수단(400)은 상부 금형(200) 및 하부 금형(100)이 이격되는 경로와 평행한 각도로 상승되기 때문에 성형된 제품(G)과 하부 금형(100)이 접촉되면서 제품(G)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

이렇게 취출 블록(300)이 하부 금형(100)으로부터 완전히 분리되어 성형된 제품(G)의 상부 영역 및 측부 영역이 오픈된 상태가 되면 취출 블록(300)으로부터 성형된 제품(G)을 손쉽게 분리할 수 있다.

이때 성형된 제품(G)은 취출 블록으로부터 상부 금형(200) 및 하부 금형(100)이 이격되는 경로와 다른 각도로 분리되지만, 이미 취출 블록(300)과 하부 금형(100)이 분리되어 있기 때문에 제품(G)의 취출 경로 상에서 하부 금형(100)이 간섭되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

B: 부쉬 C; 캐비티
S: 열경화성 소재 G: 제품
10: 하부 금형 20: 상부 금형
100: 하부 금형 200: 상부 금형
300: 취출 블록 400: 이젝터 수단

Claims (4)

1. 상부 금형 및 하부 금형이 이격되는 경로와 다른 각도의 언더컷을 갖는 제품을 압축성형하는 금형으로서,
   하부 금형과;
   상기 하부 금형에 밀착 또는 이격되도록 상기 하부 금형의 상부에 배치되어 상기 하부 금형과의 계면에 제품이 성형되는 캐비티가 형성되는 상부 금형과;
   상기 하부 금형에 내장되어 상기 하부 금형의 외부로 돌출되도록 승강되고, 상기 하부 금형 및 상부 금형과 함께 제품이 성형되는 캐비티를 형성하는 취출 블록과;
   상기 취출 블록을 승강 동작시키는 이젝터 수단을 포함하고,
   상기 취출 블록의 표면 중 상기 캐비티를 형성하는 영역은 부쉬가 인서트 되어 언더컷이 형성된 제품의 형상과 대응되는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 언더컷을 갖는 제품용 압축성형 금형.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 이젝터 수단의 승강 경로는 상부 금형 및 하부 금형이 이격되는 경로와 동일하거나 평행한 것을 특징으로 하는 언더컷을 갖는 제품용 압축성형 금형.
   

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