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KR100735150B1 - 중공형 성형체 성형방법 및 성형장치 - Google Patents

중공형 성형체 성형방법 및 성형장치 Download PDF

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KR100735150B1
KR100735150B1 KR1020060067571A KR20060067571A KR100735150B1 KR 100735150 B1 KR100735150 B1 KR 100735150B1 KR 1020060067571 A KR1020060067571 A KR 1020060067571A KR 20060067571 A KR20060067571 A KR 20060067571A KR 100735150 B1 KR100735150 B1 KR 100735150B1
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김길곤
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Abstract

본 발명은 중공형 성형체 형성을 위한 성형방법 및 성형장치에 관한 것으로, 이동 가능한 중간 금형을 이용하여 성형시간과 작업공수를 단축시켜 단위 시간당 성형체 생산량을 증대시킬 수 있는 중공형 성형체 성형방법 및 성형장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 중공형 성형체 성형방법은, a) 제1 내지 제3 금형이 순차적으로 결합되어, 제1 금형과 제2 금형 사이에서 중공형 성형체의 일부분을 예비성형하기 위한 제1 캐비티(cavity)와 제2 금형과 제3 금형 사이에서 상기 중공형 성형체의 타부분을 예비성형하기 위한 제2 캐비티를 동시에 형성하는 단계; b) 상기 a) 단계에 의하여 형성된 상기 제1 캐비티와 제2 캐비티 각각의 내부로 성형용 재료를 동시에 주입하는 단계; c) 상기 b) 단계에 의하여 각각 성형된 중공형 성형체의 일부분과 타부분 예비성형체가 각각 상기 제1 금형과 제3 금형에 부착된 상태에서 상기 제1 내지 제3 금형의 결합상태를 해제한 후 상기 제2 금형을 후퇴시키는 단계; d) 상기 c) 단계에 의하여 제2 금형이 후퇴된 상태에서 상기 제1 금형과 제3 금형이 서로 결합하는 단계; 및 e) 상기 d) 단계에 의하여 결합된 제1 금형과 제3 금형 내부에 성형용 재료를 주입하여 상기 중공형 성형체의 일부분과 타부분 예비성형체를 서로 접합하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

중공형 성형체 성형방법 및 성형장치{MOLDING METHOD FOR HOLLOW-SHAPED PRODUCT AND MOLDING APPARATUS THEREFOR}
도 1은 종래기술에 의한 중공형 성형체 제조방법에 관한 공정 순서도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 중공형 성형체 제조장치의 결합 및 해제상태에서의 정면도이며, 도 2c는 본 발명에 의한 중공형 성형체 제조장치 중 중간금형 설비의 평면도.
도 3은 본 발명에 의한 중공형 성형체 제조방법에 관한 공정 순서도.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 의한 중공형 성형체 제조방법에 따른 각 공정별 제조장치 정면도.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
1 : 중공형 성형체 성형장치
10 : 상금형 11 : 상금형 금형형상
20 : 중간금형 21 : 캐비티
22 : 성형용 노즐 23 : 예비성형체 탈리방지용 기구
24 : 유압 실린더
30 : 하금형 31 : 하금형 금형형상
32 : 접합용 노즐
A : 상부 예비성형체 B: 하부 예비성형체
본 발명은 중공형 성형체 제조를 위한 성형방법 및 성형장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 서로 대향하는 2 면에 소정의 금형 형상이 형성되고 이동 가능한 중간 금형을 이용하여, 성형시간과 작업공수를 단축시켜 제품 생산 효율을 증대시킬 수 있는 중공형 성형체 성형방법 및 성형장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하여 성형가능한 제품으로서, 비데 시트와 같이 내부가 중공형으로 비어있음과 동시에 중앙부위가 천공되어 있는 도우넛 형상의 성형체 뿐만 아니라, 자동차용 워셔액 탱크, 브레이크 오일 탱크, 냉각수 탱크, 밧데리 케이스, 자동차용 공기 흡입구 등의 성형품을 들 수 있다.
일반적으로 중공형 성형체를 제조하기 위한 성형방법은, 도 1에 도시된 순서도와 같이, 먼저 중공형 성형체의 상부 예비성형체를 상부용 금형 내에서 제1 사출기에 의하여 사출성형하고(S01), 이와는 별도 공정으로 중공형 성형체의 하부 예비성형체를 하부용 금형 내에서 제2 사출기에 의하여 사출성형한 후(S02), 각각 사출 성형된 중공형 성형체의 상부와 하부 예비성형체 각각을 서로 접합하기 위한 위치로 이동시킨 후(S03), 추가로 마련된 접합용 금형과 융착용 프레스 성형기를 이용하여 서로 접합하는 공정(S04)으로 이루어진다. 도 1은 종래기술에 의한 중공형 성형체 제조방법에 관한 순서도를 나타낸다.
이러한 종래기술에 의한 사출성형방법에 있어서는 중공형 성형체의 상부 및 하부 각각을 사출성형하는 공정이 별도의 공정으로 이루어지게 되며, 또한 이러한 방식으로 별도의 공정으로 성형된 중공형 성형체의 상부와 하부 예비성형체 각각은 별도의 작업자에 의하여 접합공정을 수행하는 위치로 이동되어져야만 한다.
따라서, 하나의 완성된 중공형 성형체를 제조하기 이작업공수가 증가하여 결과적으로 생산 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
아울러, 이러한 종래기술에 의한 사출성형방법에 의하면, 중공형 성형 체의 상부 예비성형체를 사출성형하기 위한 한쌍의 금형이 구비된 사출기 설비가 필요하며, 이와는 별도로 중공형 성형체의 하부 예비성형체를 사출성형하기 위한 또다른 한쌍의 금형이 구비된 사출기 설비 즉, 2대의 사출기가 필요하며, 또한 상하부 예비성형체 각각을 서로 융착하여 접합하기 위한 접합용 금형과 융착용 프레스 성형기가 추가적으로 요구된다.
따라서, 종래기술에 의한 사출성형방법을 수행하기 위해서는 금형 설비 및 프레스 설비 등의 비용이 증대될 수 밖에 없을 뿐만 아니라, 중공형 성형체 제조를 위한 전체 성형장치가 차지하는 공간이 커질 수 밖에 없어 작업공간을 효율적으로 사용할 수 없는 문제점이 있었다.
한편, 중공형 성형체를 제조하는 방법으로서 블로우 성형방법을 들 수도 있으나, 이러한 블로우 성형방법에 의할 경우 소정의 성형체 내부가 복잡한 형상으로 이루어진 것에 대해서는 적용하기가 힘든 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 비교적 내부가 복잡한 형상으로 이루어진 중공형 성형체를 제조하기 위한 총 성형시간 및 작업공수를 감소시켜 생산 효율의 향상을 도모하고, 금형 설비 및 프레스 설비 등의 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 중공형 성형체 제조를 위한 전체 성형장치를 컴팩트화하여 전체 작업공간을 효율적으로 사용할 수 있는 중공형 성형체 제조를 위한 성형방법 및 성형장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 중공형 성형체 성형방법은, a) 제1 내지 제3 금형이 순차적으로 결합되어, 제1 금형과 제2 금형 사이에서 중공형 성형체의 일부분을 예비성형하기 위한 제1 캐비티(cavity)와 제2 금형과 제3 금형 사이에서 상기 중공형 성형체의 타부분을 예비성형하기 위한 제2 캐비티를 동시에 형성하는 단계; b) 상기 a) 단계에 의하여 형성된 상기 제1 캐비티와 제2 캐비티 각각의 내부로 성형용 재료를 동시에 주입하는 단계; c) 상기 b) 단계에 의하여 각각 성형된 중공형 성형체의 일부분과 타부분 예비성형체가 각각 상기 제1 금형과 제3 금형에 부착된 상태에서 상기 제1 내지 제3 금형의 결합상태를 해제한 후 상기 제2 금형을 후퇴시키는 단계; d) 상기 c) 단계에 의하여 제2 금형이 후퇴된 상태에서 상기 제1 금형과 제3 금형이 서로 결합하는 단계; 및 e) 상기 d) 단계에 의하여 결합된 제1 금형과 제3 금형 내부에 성형용 재료를 주입하여 상기 중공형 성형체의 일부분과 타부분 예비성형체를 서로 접합하는 단계를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 a) 단계에서의 제1 내지 제3 금형은 수직방향으로 결합되는 것이며, 상기 중공형 성형체의 일부분 예비성형체는 중공형 성형체의 상부이며, 상기 중공형 성형체의 타부분 예비성형체는 중공형 성형체의 하부인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 a) 단계에서의 제1 내지 제3 금형은 수평방향으로 결합되는 것이며, 상기 중공형 성형체의 일부분 예비성형체는 중공형 성형체의 좌측부 또는 우측부이며, 상기 중공형 성형체의 타부분 예비성형체는 그 반대면인 중공형 성형체의 우측부 또는 좌측부인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 c) 단계와 d) 단계 사이에, 중공형 성형체의 내부에 삽입될 별도의 내부 게재물을 상기 제3 금형에 부착된 중공형 성형체의 타부분 예비성형체 상에 장착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 중공형 성형체 성형장치는, 중공형 성형체의 일부분 예비성형체와 동일한 형상의 금형형상이 그 내측면에 형성되고, 직선 이동이 가능한 제1 금형; 상기 중공형 성형체의 타부분 예비성 형체와 동일한 형상의 금형형상이 그 내측면에 형성되고, 상기 중공형 성형체의 일부분과 타부분 예비성형체를 서로 접합하기 위한 성형용 재료를 분출하기 위한 접합용 노즐이 그 내부에 구비된 제3 금형; 및 상기 제1 금형과 제3 금형 사이에서 상기 제1 금형의 직선 이동경로에 직교하는 방향으로 이동 가능하고, 상기 제1 금형과의 결합에 의하여 상기 중공형 성형체의 일부분 예비성형체를 성형하기 위한 제1 캐비티를 형성하고 상기 제3 금형과의 결합에 의하여 상기 중공형 성형체의 타부분 예비성형체를 성형하기 위한 제2 캐비티를 형성하는 제2 금형;을 포함하여 이루어진다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 다른 중공형 성형체 성형장치는, 중공형 성형체의 일부분 예비성형체와 동일한 형상의 금형형상이 그 내측면에 형성된 제1 금형; 상기 제1 금형을 향하는 방향으로 직선 이동이 가능하고, 상기 중공형 성형체의 타부분 예비성형체와 동일한 형상의 금형형상이 그 내측면에 형성되고, 상기 중공형 성형체의 일부분과 타부분 예비성형체를 서로 접합하기 위하여 성형용 재료를 분출하기 위한 접합용 노즐이 그 내부에 구비된 제3 금형; 및 상기 제1 금형과 제3 금형 사이에서 상기 제1 금형의 직선 이동경로에 직교하는 방향으로 이동 가능하고, 상기 제1 금형과의 결합에 의하여 상기 중공형 성형체의 일부분 예비성형체를 성형하기 위한 제1 캐비티를 형성하고 상기 제3 금형과의 결합에 의하여 상기 중공형 성형체의 타부분 예비성형체를 성형하기 위한 제2 캐비티를 형성하는 제2 금형;을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 '제1 금형과 제3 금형'은 각각 '상금형과 하금형' 또는 '하금형과 상금형'이며, 상기 제2 금형은 중간금형인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 금형은 좌측 또는 우측금형이며 상기 제3 금형은 그 반대측인 우측 또는 좌측금형이며 상기 제2 금형은 중간금형인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제2 금형은, 상기 제1 캐비티와 상기 제2 캐비티를 형성하기 위하여 서로 대향하는 면 각각에, 상기 제1 금형에 형성된 금형형상과 제2 금형에 형성된 금형형상과 동일한 형상의 금형형상을 구비한 것을 특징으로 한다.
아울러, 중공형 성형체의 내부에 삽입될 별도의 내부 게재물을 상기 제3 금형에 부착되는 중공형 성형체의 타부분 상에 장착하기 위한 로봇장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 제2 금형의 내부에, 상기 제1 캐비티와 제2 캐비티 각각의 내부로 성형용 재료를 동시에 주입하기 위한 성형용 노즐이 구비되거나, 상기 제1 금형과 제3 금형 각각의 내부에, 상기 제1 캐비티와 제2 캐비티 각각의 내부로 성형용 재료를 동시에 주입하기 위한 성형용 노즐이 구비된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 관련도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 한편, 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 설명에 있어서, 본 발명의 요지를 흐릴 염려가 있거나 당업자에게 자명한 구성 내지 주지 관용의 기술수단에 대하여는 설명을 생략하도록 한다.
중공형 성형체의 성형장치
도 2는 본 발명에 의한 중공형 성형체 제조를 위한 성형장치의 정면도와 평면도이다.
본 발명에 의한 중공형 성형체 성형장치는, 크게 제1 금형, 제2 금형, 및 제3 금형과 이들 각각을 구동 내지 지지하기 위한 부대 설비들로 이루어진다.
한편, 본 명세서에 있어서 '제1 금형, 제2 금형 및 제3 금형'이라는 용어는, 그 배열상태에 따라서, 수직배열의 경우 '상금형, 중간금형 및 하금형'또는 '하금형, 중간금형 및 상금형'에 해당하며 또한, 수평배열의 경우 '좌측금형, 중간금형 및 우측금형' 또는 '우측금형, 중간금형 및 좌측금형'에 해당함을 의미한다. 실질적으로 본 발명의 기술적 사상은 이러한 금형들의 수평 또는 수직배열에 따라서 변화되는 것은 아님을 밝혀둔다.
또한, 본 발명에 의하여 성형되는 중공형 성형체(가령, 비데 시트와 같이 내부가 중공형으로 비어있음과 동시에 중앙부위가 천공되어 있는 도우넛 형상의 성형체)는 예를들어 상하 2분할된 예비성형체이거나 좌우 2분할된 예비성형체로부터 서로 접합공정을 거쳐 하나의 완성된 성형체로 형성되게 된다. 따라서, 상하 또는 좌우로 2분할된 예비성형체 각각을 '중공형 성형체의 일부분' 및 '중공형 성형체의 타부분'이라고 칭할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의상 금형들의 수직배열에 기초하여 '제1 금형, 제2 금형 및 제3 금형'이 각각 상금형, 중간금형 및 하금형에 해당하고, '중공형 성형체의 일부분'은 상하 2분할된 예비성형체 중 상부 예비성형체를 의미하고 '중공형 성 형체의 타부분'은 상하 2분할된 예비성형체 중 하부 예비성형체를 의미하는 것으로 정의하여 이를 전제로 예시적으로 설명하도록 한다.
아울러, 앞서 설명한 전제적인 내용들은 「중공 성형체의 성형방법」에 관한 설명에서도 동일하게 적용되어 설명될 것이다.
제1 실시예
먼저, 도 2a 및 도 2b에 도시된 성형장치(1)의 최상부에 위치하는 상금형(10)은 가압 프레스(미도시)에 의한 직접적인 성형압력이 인가되는 부분으로서, 제조하고자 하는 중공형 성형체의 상부 예비성형체(A)와 동일한 형상의 금형형상(11)이 상기 상금형(10)의 내측면인 하면에 형성되어 있다.
이러한 상금형(10)은, 직선 왕복 이동이 가능하고, 상기 상금형(10)에 형성된 가이드부재 또는 가이드 홈에 의하여 중간금형(20) 내지 하금형(30)과 정확하게 서로 결합한다.
다음, 도 2a 및 도 2b에 도시된 성형장치(1)의 최하부에 위치하고 있는 하금형(30)은 앞서 설명한 상금형(10)에 가해지는 가압 프레스에 의한 직접적인 성형압력을 지지하는 기저(base plate) 부분으로서, 제조하고자 하는 중공형 성형체의 하부 예비성형체(B)와 동일한 형상의 금형형상(31)이 상기 하금형(30)의 내측면인 상면에 형성되어 있다.
이러한 하금형(30)은 지면에 고정되어 있으며, 상기 하금형(30)의 금형형상(31)에 인접한 내부에는 복수의 접합용 노즐(32)이 설치되어 있다. 이러한 접합 용 노즐(32)은, 최후 공정에 해당하는, 상기 중공형 성형체의 상부 예비성형체(A)와 하부 예비성형체(B)를 서로 접합하기 위한 성형용 재료를 분출하기 위한 것이다.
그리고, 가령 비데 시트와 같이 내부가 중공형으로 비어있음과 동시에 중앙부위가 천공되어 있는 도우넛 형상의 성형체(도 2c 참조; 도 2c는 중간금형 설비에 대한 평면도이다)를 접합하기 위하여는 상기 접합용 노즐(32)은 4개로 구성되는 것이 바람직한데, 이중 2개는 환형의 내측부 접합용(32A)이며 나머지 2개는 환형의 외측부 접합용(32B)으로 구성된다.
마지막으로, 도 2a 및 도 2b에 도시된 성형장치(1)의 중앙부에 위치하고 있는 중간금형(20)은 앞서 설명한 상금형 및 하금형과의 동시 결합에 의하여 중공형 성형체의 상하부 예비성형체(A, B)를 동시에 성형하기 위한 제1 및 제2 캐비티(cavity; 21A, 21B)를 형성하는 역할을 한다. 여기서, 제1, 2 캐비티(21A, 21B)는 각각 상부, 하부 캐비티를 의미한다.
이러한 중간금형(20)은, 상기 상금형(10)과 하금형(30) 사이에서 상기 상금형(10)의 수직 이동경로에 직교하는 방향인 수평방향으로 이동 가능할 뿐만 아니라, 수직방향으로의 이동 또한 가능하다. 중간금형(20)의 이동은 통상적으로 주지 관용기술에 해당하는 유압 실린더(23) 등에 의하여 가능하며 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
구체적으로 상기 중간금형(20)은, 상기 상금형(10)과의 결합에 의하여 상기 중공형 성형체의 상부 예비성형체(A)를 성형하기 위한 상부 캐비티(21A)를 형성함 과 동시에 상기 하금형(30)과의 결합에 의하여 상기 중공형 성형체의 하부 예비성형체(B)를 성형하기 위한 하부 캐비티(21B)를 형성하게 되는데, 상기 상부 캐비티(21A)와 하부 캐비티(21B)를 형성하기 위하여 그 중간금형(20)의 서로 대향하는 면 각각(상면, 하면)에 상기 상금형(10)에 형성된 금형형상(11)과 하금형(30)에 형성된 금형형상(31)과 동일한 형상의 금형형상을 구비할 수 있다. 물론 이는 반드시 동일한 형상에 한정되는 것은 아니며 성형품의 설계사항에 따라서 변경 가능한 것이다.
또한, 이러한 중간금형(20)은 상하부 캐비티(21A, 21B) 각각의 내부로 성형용 재료를 동시에 주입하기 위하여 성형용 노즐(22A, 22B)이 설치되어 있다. 여기서, 앞서 기재한 바와 같이 성형용 노즐(22A, 22B)에서 분출되는 성형용 재료는 단 한번의 분출에 의하여 상부 및 하부 캐비티(21A, 21B) 내부로 성형용 재료가 동시에 신속하게 주입될 필요가 있으므로 상부 및 하부 캐비티(21A, 21B)에 인접한 위치에 각각 동일한 수의 노즐이 설치되는 것이 바람직하다 할 것이다.
그리고, 상기 중간금형(20)의 상하부 면에는 도 2a에 도시된 바와 같이 예비성형체 탈리방지용 기구(23)가 설치되어 있다. 이러한 예비성형체 탈리방지용 기구(23)는, 중간금형(20)과 상하부 금형(10, 30)이 결합할 경우 상부 또는 하부 예비성형체(A, B)의 일단과 접촉하는 플레이트부(23A)와, 상기 중간금형(20) 내부에 삽입설치되어 상기 플레이트(23A)를 탄성지지하는 탄성부재(23B)로 구성된다. 따라서, 중간금형(20)과 상하부 금형(10, 30)이 결합하여 각 캐비티 내부로 성형용 재료가 주입될 경우 플레이트부(23A)가 상부 또는 하부 예비성형체(A, B)의 일단과 접촉하기 때문에 밀폐된 캐비티를 형성할 수 있으며, 또한 중간금형(20)과 상하부 금형(10, 30) 사이의 결합이 해제될 경우 상기 플레이트(23A)를 탄성지지하는 탄성부재(23B)에 의하여 상기 플레이트(23A)가 일정거리만큼 상기 예비성형체(A, B)의 일단을 밀면서 돌출하게 되므로 상하부 예비성형체(A, B)는 각각 상금형(10)과 하금형(30)에 부착되어 각 해당 금형과 함께 이동할 수 있게 된다. 한편, 본 실시예에서는 예비성형체 탈리방지용 기구(23)를 사용하여 예비성형체(A, B)를 해당 금형에 부착하는 것으로 되어 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 상하부 금형(10, 30)에 진공흡착 장치를 설치하여 부착하여도 상관없다.
한편, 앞서 설명한 중공형 성형체는, 상하 2분할된 예비성형체이거나 좌우 2분할된 예비성형체로부터 서로 접합공정을 거쳐 하나로 완성되는 성형체로서, 그 내부에 별도의 중간 부재가 삽입될 필요가 없는 경우에 해당한다.
그러나, 본 발명에 의한 중공형 성형체의 성형장치는 그 내부에 별도의 내부 게재물이 삽입되는 성형체(가령, 차량에 사용되는 냉각수용 탱크)를 형성하고자 할 경우 더욱 간편하고 신속한 공정으로 달성할 수 있는 효과를 창출하게 된다.
즉, 비록 도 2에서는 도시되어 있지 아니하지만, 상기 하금형(30)이 위치하는 높이에 대응하는 위치에 설치된 통상적인 로봇장치 등을 사용하여 상기 하금형(30)에 부착되는 중공형 성형체의 하부 예비성형체(B) 상에 별도의 내부 게재물을 장착할 수 있다.
제2 실시예와 기타 변형예
상술한 제1 실시예에 있어서는, 성형장치(1)의 최상부에 위치하는 상금형(10)이 가압 프레스에 의하여 수직 이동가능하며 성형장치(1)의 최하부에 위치하는 하금형(30)이 이러한 가압력을 지지하는 구성으로 이루어져 있다.
한편, 본 실시예에 의한 중공형 성형체 성형장치는, 중공형 성형체의 상부 예비성형체와 동일한 형상의 금형형상이 그 내측면에 형성된 상금형과, 상기 상금형을 향하는 방향으로 직선 이동이 가능하고, 상기 중공형 성형체의 하부 예비성형체와 동일한 형상의 금형형상이 그 내측면에 형성되고, 상기 중공형 성형체의 상하부 예비성형체를 서로 접합하기 위한 성형용 재료를 분출하기 위한 접합용 노즐이 그 내부에 구비된 하금형으로 구성되며, 기타 나머지 구성들은 제1 실시예의 것과 동일하다.
즉, 가압력을 인가하는 부분과 지지하는 부분에 있어서 제1 실시예와는 차이가 있음을 알 수 있다.
아울러, 본 실시예의 변형예들로서, 상기 중공형 성형체의 상하부 예비성형체를 서로 접합하기 위한 성형용 재료를 분출하기 위한 접합용 노즐이 상금형의 내부 또는 상금형과 하금형 내부 모두에 설치될 수도 있다.
그리고, 제1 실시예 및 본 실시예의 변형예로서, 상하부 캐비티(21A, 21B) 각각의 내부로 성형용 재료를 동시에 주입하기 위하여 성형용 노즐(22A, 22B)이 상금형과 하금형에 각각 설치될 수도 있다.
앞서 설명한 성형장치는 아래에서 설명되는 본 성형장치의 구체적인 작동 즉 성형방법에 의하여 보다 명확하게 이해될 것이다.
중공형 성형체의 성형방법
도 3은 본 발명에 의한 중공형 성형체 제조를 위한 성형방법의 공정 순서도이며, 도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 의한 중공형 성형체 성형방법에 따른 각 공정별 제조장치 정면도를 시계열적으로 각각 나타낸 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 중공형 성형체 성형방법은, 상금형(10), 중간금형(20) 및 하금형(30)이 순차적으로 결합되어, 상금형(10)과 중간금형(20) 사이에서 중공형 성형체의 상부 예비성형체(A)를 성형하기 위한 상부 캐비티(21)와, 중간금형(20)과 하금형(30) 사이에서 상기 중공형 성형체의 타부분 예비성형체(B)를 성형하기 위한 하부 캐비티(21B)를 동시에 형성하는 단계(S11); 상기 S11 단계에 의하여 형성된 상하부 캐비티(21A, 21B) 각각의 내부로 성형용 재료를 동시에 주입하는 단계(S12); 상기 S12 단계에 의하여 성형된 중공형 성형체의 상부 및 하부 예비성형체(A, B)가 상기 상금형(10)과 하금형(30)에 각각 부착된 상태에서 상기 상금형(10), 중간금형(20) 및 하금형(30)의 결합상태를 해제한 후 상기 중간금형(20)을 후퇴시키는 단계(S13); 상기 S13 단계에 의하여 중간금형(20)이 후퇴된 상태에서 상기 상금형(10)과 하금형(30)이 서로 결합하는 단계(S14); 및 상기 S14 단계에 의하여 결합된 상금형(10)과 하금형(30) 내부에 성형용 재료를 주입하여 상기 중공형 성형체의 상부 예비성형체(A)와 하부 예비성형체(B)를 서로 접합하는 단계(S15)를 포함하여 이루어진다.
보다 구체적으로, 본 발명에 의한 중공형 성형체 성형방법에 따른 각 공정별 제조장치 정면도를 시계열적으로 각각 나타낸 도 4a 내지 도 4e를 참조하여 설명하도록 한다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 중공형 성형체 성형방법은, 상금형(10), 중간금형(20) 및 하금형(30)이 순차적으로 결합되면서 성형공정이 시작된다.
즉, 상금형(10), 중간금형(20) 및 하금형(30)이 순차적으로 결합되면, 상금형(10)과 중간금형(20) 사이에는 중공형 성형체의 상부 예비성형체(A)를 성형하기 위한 상부 캐비티(21A)가 형성되고, 이와 동시에, 중간금형(20)과 하금형(30) 사이에는 중공형 성형체의 하부 예비성형체(B)를 성형하기 위한 하부 캐비티(21B)가 형성된다.
다음, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상금형(10)과 중간금형(20) 사이에 형성된 상부 캐비티(21A)와 중간금형(20)과 하금형(30) 사이에 형성된 하부 캐비티(21B) 각각의 내부로 성형용 재료(검정색 부분)가 동시에 주입(화살표 방향)된다. 이러한 성형용 재료의 동시 주입은, 상금형(10)과 하금형(30)을 향하는 방향으로 배치되도록 중간금형(20) 내에 설치된 성형용 노즐(22A, 22B)에 의하여 수행될 수 있다.
즉, 본 발명에서 같이 중간금형(20)을 이용하여 결합된 금형들 내부로 성형용 재료가 동시에 주입됨에 의하여, 금형 설비 및 프레스 설비 등의 비용이 증대될 수 밖에 없을 뿐만 아니라 중공형 성형체 제조를 위한 전체 성형장치가 커질 수 밖 에 없어 작업공간을 효율적으로 사용할 수 없으며 또한 하나의 완성된 중공형 성형체를 제조하기 위한 총 성형시간 및 작업공수가 증가하여 생산 효율이 저하되었던 종래기술의 문제점을 해결할 수 있게 된다.
그 후, 도 4c에 도시된 바와 같이, 동시에 성형된 중공형 성형체의 상하부 예비성형체(A, B)가 상금형(10)과 하금형(30)에 각각 부착된 상태에서 상금형(10), 중간금형(20) 및 하금형(30)의 결합상태를 해제한 후, 상기 중간금형(20)을 상기 상금형(10)의 수직이동경로로부터 후퇴시킨다. 이러한 중간금형(20)의 후퇴는 후술하는 공정에서 상금형(10)이 하금형(30)과 결합되기 위하여 수직이동할 수 있도록 하기 위함이다.
그 다음, 도 4d에 도시된 바와 같이, 중간금형(20)이 후퇴된 상태에서 상기 상금형(10)과 하금형(30)이 서로 결합하게 된다.
한편, 상금형(10)과 하금형(30)이 서로 결합하기 전에, 필요에 따라서는, 중공형 성형체의 내부에 삽입될 별도의 내부 게재물을 상기 하금형(30)에 부착된 중공형 성형체의 하부 예비성형체(B) 상에 추가로 장착할 수도 있다.
마지막으로 도 4e에 도시된 바와 같이, 결합된 상금형(10)과 하금형(30) 내부에 성형용 재료를 주입(화살표 방향)하여 미리 성형된 중공형 성형체의 상부 예비성형체(A)와 하부 예비성형체(B)를 서로 접합하여, 소정의 최종 중공형 성형체를 성형하게 된다. 여기서, 상하부 예비성형체(A, B)를 서로 접합하기 위한 성형용 재료의 주입은, 상금형(10) 또는 하금형(30) 내에 설치된 접합용 노즐(32A, 32B)에 의하여 수행될 수 있다.
즉, 본 발명에 의하면 미리 성형된 중공형 성형체의 상부 예비성형체(A)와 하부 예비성형체(B)가 하나의 상금형(10)과 하나의 하금형(30)에 부착된 상태에서 이러한 상금형(10)을 그대로 수직이동시켜 상하부 예비성형체(A, B)를 서로 접합할 수 있으므로, 별도의 공정으로 성형된 중공형 성형체의 상하부 예비성형체를 별도의 작업자에 의하여 접합공정을 수행하는 위치로 이동되어짐으로 인한 생산 효율의 저하와, 중공형 성형체의 상하부 예비성형체 제조와는 별도로 상하부 예비성형체 접착을 위한 추가 금형 설비가 필요함으로 인한 설비 비용과 작업 공간의 증대가 초래되었던 종래기술의 문제점을 해결할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니며 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 중공형 성형체 성형방법 및 성형장치에 의하면, 내부가 비교적 복잡한 중공형 성형체를 제조하기 위한 총 성형시간 및 작업공수를 감소시켜 생산 효율의 향상을 이룰 수 있으며, 또한 금형 설비 및 프레스 설비 등의 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 중공형 성형체 제조를 위한 전체 성형장치를 컴팩트화하여 전체 작업공간을 효율적으로 사용할 수 있는 효과를 창출하게 된다.

Claims (15)

  1. a) 제1 내지 제3 금형이 순차적으로 결합되어, 제1 금형과 제2 금형 사이에서 중공형 성형체의 일부분을 예비성형하기 위한 제1 캐비티(cavity)와 제2 금형과 제3 금형 사이에서 상기 중공형 성형체의 타부분을 예비성형하기 위한 제2 캐비티를 동시에 형성하는 단계;
    b) 상기 a) 단계에 의하여 형성된 상기 제1 캐비티와 제2 캐비티 각각의 내부로 성형용 재료를 동시에 주입하는 단계;
    c) 상기 b) 단계에 의하여 각각 성형된 중공형 성형체의 일부분과 타부분 예비성형체가 각각 상기 제1 금형과 제3 금형에 부착된 상태에서 상기 제1 내지 제3 금형의 결합상태를 해제한 후 상기 제2 금형을 후퇴시키는 단계;
    d) 상기 c) 단계에 의하여 제2 금형이 후퇴된 상태에서 상기 제1 금형과 제3 금형이 서로 결합하는 단계; 및
    e) 상기 d) 단계에 의하여 결합된 제1 금형과 제3 금형 내부에 성형용 재료를 주입하여 상기 중공형 성형체의 일부분과 타부분 예비성형체를 서로 접합하는 단계;
    를 포함하는 중공형 성형체 성형방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 a) 단계에서의 제1 내지 제3 금형은 수직방향으로 결합되는 것을 특징으로 하는 중공형 성형체 성형방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 중공형 성형체의 일부분 예비성형체는 중공형 성형체의 상부이며, 상기 중공형 성형체의 타부분 예비성형체는 중공형 성형체의 하부인 것을 특징으로 하는 중공형 성형체 성형방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 a) 단계에서의 제1 내지 제3 금형은 수평방향으로 결합되는 것을 특징으로 하는 중공형 성형체 성형방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 중공형 성형체의 일부분 예비성형체는 중공형 성형체의 좌측부 또는 우측부이며, 상기 중공형 성형체의 타부분 예비성형체는 그 반대면인 중공형 성형체의 우측부 또는 좌측부인 것을 특징으로 하는 중공형 성형체 성형방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 c) 단계와 d) 단계 사이에:
    중공형 성형체의 내부에 삽입될 별도의 내부 게재물을 상기 제3 금형에 부착된 중공형 성형체의 타부분 예비성형체 상에 장착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공형 성형체 성형방법.
  7. 중공형 성형체의 일부분 예비성형체와 동일한 형상의 금형형상이 그 내측면에 형성되고, 직선 이동이 가능한 제1 금형;
    상기 중공형 성형체의 타부분 예비성형체와 동일한 형상의 금형형상이 그 내측면에 형성되고, 상기 중공형 성형체의 일부분과 타부분 예비성형체를 서로 접합하기 위한 성형용 재료를 분출하기 위한 접합용 노즐이 그 내부에 구비된 제3 금형; 및
    상기 제1 금형과 제3 금형 사이에서 상기 제1 금형의 직선 이동경로에 직교하는 방향으로 이동 가능하고, 상기 제1 금형과의 결합에 의하여 상기 중공형 성형체의 일부분 예비성형체를 성형하기 위한 제1 캐비티를 형성하고 상기 제3 금형과의 결합에 의하여 상기 중공형 성형체의 타부분 예비성형체를 성형하기 위한 제2 캐비티를 형성하는 제2 금형;
    을 포함하는 중공형 성형체 성형장치.
  8. 중공형 성형체의 일부분 예비성형체와 동일한 형상의 금형형상이 그 내측면에 형성된 제1 금형;
    상기 제1 금형을 향하는 방향으로 직선 이동이 가능하고, 상기 중공형 성형체의 타부분 예비성형체와 동일한 형상의 금형형상이 그 내측면에 형성되고, 상기 중공형 성형체의 일부분과 타부분 예비성형체를 서로 접합하기 위하여 성형용 재료를 분출하기 위한 접합용 노즐이 그 내부에 구비된 제3 금형; 및
    상기 제1 금형과 제3 금형 사이에서 상기 제1 금형의 직선 이동경로에 직교하는 방향으로 이동 가능하고, 상기 제1 금형과의 결합에 의하여 상기 중공형 성형체의 일부분 예비성형체를 성형하기 위한 제1 캐비티를 형성하고 상기 제3 금형과의 결합에 의하여 상기 중공형 성형체의 타부분 예비성형체를 성형하기 위한 제2 캐비티를 형성하는 제2 금형;
    을 포함하는 중공형 성형체 성형장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 '제1 금형과 제3 금형'은 각각 '상금형과 하금형' 또는 '하금형과 상금형'이며, 상기 제2 금형은 중간금형인 것을 특징으로 하는 공형 성형체 성형장치.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제1 금형은 좌측 또는 우측금형이며 상기 제3 금형은 그 반대측인 우측 또는 좌측금형이며 상기 제2 금형은 중간금형인 것을 특징으로 하는 중공형 성형체 성형장치.
  11. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제2 금형은, 상기 제1 캐비티와 상기 제2 캐비티를 형성하기 위하여 서로 대향하는 면 각각에, 상기 제1 금형에 형성된 금형형상과 제2 금형에 형성된 금형형상과 동일한 형상의 금형형상을 구비한 것을 특징으로 하는 중공형 성형체 성형장치.
  12. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제2 금형은, 상기 제1 금형 및 제3 금형과 각각 결합하는 면에 예비성형체 탈리방지용 기구가 설치되어 있으며, 상기 예비성형체 탈리방지용 기구는, 상기 제2 금형과 제1 또는 제3 금형이 결합할 경우 예비성형체의 일단과 접촉하는 플레이트부와 상기 제2 금형 내부에 삽입설치되어 상기 플레이트부를 탄성지지하는 탄성부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 중공형 성형체 성형장치.
  13. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    중공형 성형체의 내부에 삽입될 별도의 내부 게재물을 상기 제3 금형에 부착되는 중공형 성형체의 타부분 예비성형체 상에 장착하기 위한 로봇장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공형 성형체 성형장치.
  14. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제2 금형의 내부에, 상기 제1 캐비티와 제2 캐비티 각각의 내부로 성형용 재료를 동시에 주입하기 위한 성형용 노즐이 구비된 것을 특징으로 하는 중공형 성형체 성형장치.
  15. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제1 금형과 제3 금형 각각의 내부에, 상기 제1 캐비티와 제2 캐비티 각각의 내부로 성형용 재료를 동시에 주입하기 위한 성형용 노즐이 구비된 것을 특징으로 하는 중공형 성형체 성형장치.
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