KR101252730B1 - 성형장치 및 동 성형장치에 의한 성형방법 - Google Patents
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Abstract
금형의 성형부의 내구성을 확보하면서 간단한 구성으로 성형부를 가열할 수 있는 성형장치 및 동 성형장치에 의한 성형방법을 제공한다.
성형 장치(100)는, 성형 대상이 되는 제품(PR)을 성형가공하는 제 1 금형 (110)과 제 2 금형(120)을 갖추고 있다. 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)은, 서로 대향하는 면의 중앙부에 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)가 형성되어 있다. 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)는, 제품(PR)의 표면 형상에 대응하는 3차원 형상이 각각 형성되어 있다. 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 있어서의 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)의 각 주위에는, 단열절연체(113, 124)가 설치되어 있다. 또, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)은, 입출력 전극(132, 133)을 통해서 급전장치(136)이 접속되고 있는 동시에, 연결 전극(134, 135)에 의해 전기적으로 접속 또는 절단 가능하게 연결되어 있다.
성형 장치(100)는, 성형 대상이 되는 제품(PR)을 성형가공하는 제 1 금형 (110)과 제 2 금형(120)을 갖추고 있다. 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)은, 서로 대향하는 면의 중앙부에 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)가 형성되어 있다. 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)는, 제품(PR)의 표면 형상에 대응하는 3차원 형상이 각각 형성되어 있다. 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 있어서의 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)의 각 주위에는, 단열절연체(113, 124)가 설치되어 있다. 또, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)은, 입출력 전극(132, 133)을 통해서 급전장치(136)이 접속되고 있는 동시에, 연결 전극(134, 135)에 의해 전기적으로 접속 또는 절단 가능하게 연결되어 있다.
Description
본 발명은 성형의 대상이 되는 제품의 표면형상에 대응한 3차원 형상으로 형성된 한 벌의 금형 내에, 가소성 또는 유동성이 있는 피성형 재료를 배치(사출을 포함한다)하여 제품을 성형하는 성형장치 및 동 성형장치에 의한 성형방법에 관한 것이다.
종래로부터, 가소성 또는 유동성을 갖는 피성형 재료, 예를 들면, 수지 재료나 금속 재료를 한 벌의 금형 내에 배치하여 성형 가공을 하는 성형장치가 있다. 이러한 성형장치에 있어서는, 피성형 재료를 성형하기 전에 금형에서 피성형 재료를 성형하는 성형부를 미리 가열함으로써, 피성형 재료의 가소성 또는 유동성의 저하를 억제하여 정밀도 좋게 성형가공할 수 있는 것으로 알려져 있다.
이 경우, 금형을 예비 가열하는 방법으로서는, 예를 들면, 아래 각 특허문헌 1∼5에 나타낸 것과 같이, 금형의 주위 또는 금형의 성형부에 인덕터(inductor)를 배치해서 금형 또는 성형부를 유도 가열하는 유도 가열 방식(아래 특허문헌 1, 2 참조), 금형 내부에 전열선이나 가열한 유체를 통과시키는 유로를 마련해서 금형 또는 성형부를 가열하는 열원 매설 방식(아래 특허문헌 3, 4참조), 금형의 성형부에 대하여 발열체(예를 들면, 전열선이나 적외선 램프 등)를 배치 또는 가열한 유체를 공급함으로써 금형 또는 성형부를 가열하는 외부 열원 방식(아래 특허문헌 5, 6 참조), 및 금형 표면에 절연층을 개입한 도전층을 마련하여 이 도전층에 통전함으로써 금형을 가열하는 표층 통전방식(아래 특허문헌 7) 등이 알려져 있다. 이들 중에서, 표층 통전방식은, 다른 방식에 비하여 피성형 재료를 투입해서 제품을 다 성형할 때까지의 사이클 타임(cycle time)이 짧은 동시에 금형이나 성형부를 가열하기 위한 구성이 간단하다고 하는 이점이 있다.
그렇지만, 표층 통전방식에 있어서는, 금형의 표층에 절연층 및 도전층을 각각 형성할 필요가 있고, 이들 절연층 및 도전층의 형성공정이 번잡하다고 하는 문제가 있다. 특히, 금형의 성형공정에 있어서는, 반복해서 성형부의 수정, 즉 형수정이 이루어지기 때문에, 할 때마다 절연층 및 도전층을 형성하지 않으면 안 된다. 또, 절연층 및 도전층이 형성된 금형은, 수회 내지 수십 회의 성형공정에 의해 박막인 도전층이 손상되기 때문에 금형의 내구성이 낮은 동시에 금형의 유지 보수 작업이 번잡하다고 하는 문제도 있었다.
본 발명은 상기 문제에 대처하기 위해서 이루어진 것으로서, 그 목적은, 금형에 있어서의 성형부의 내구성을 확보하면서 간단한 구성으로 성형부를 가열할 수 있는 성형장치 및 동 성형장치에 의한 성형방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 청구항 1에 따른 본 발명의 특징은, 성형 대상이 되는 제품의 표면의 일부에 대응하는 3차원 형상으로 형성된 제 1 성형부를 갖는 제 1 금형과; 제품의 표면의 다른 일부에 대응하는 3차원 형상으로 형성된 제 2 성형부를 가지며 제 1 금형에 대향 배치되는 제 2 금형을 구비하고; 제 1 성형부와 제 2 성형부의 사이에 피성형 재료를 배치하여 제품을 성형하는 성형 장치에 있어서, 상기 제 1 금형 및 제 2 금형 중의 적어도 어느 하나에 전기를 흘리기 위한 금형 통전수단을 구비하고, 제 1 금형 및/또는 제 2 금형은 상기 통전된 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부의 살두께가 그 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부의 주위에 형성되어서 그 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부를 지지하는 외주부의 살두께보다 얇게 형성되어 있되,
상기 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자의 이면측에 상기 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자를 따라 공동부(空洞部)가 형성되어, 그 공동부가 형성된 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자의 살두께를 그 제 1 성형부 또는 그 제 2 성형부 또는 그들 양자를 지지하는 외주부의 살두께보다 얇게 형성되도록 한 것에 있다.
상기 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자의 이면측에 상기 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자를 따라 공동부(空洞部)가 형성되어, 그 공동부가 형성된 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자의 살두께를 그 제 1 성형부 또는 그 제 2 성형부 또는 그들 양자를 지지하는 외주부의 살두께보다 얇게 형성되도록 한 것에 있다.
삭제
또, 청구항 3에 따른 본 발명의 다른 특징은, 상기 성형장치에 있어서, 공동부에 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부에 대하여 냉각용 유체를 공급하는 냉각 유체 공급수단을 더 설치한 것에 있다.
또, 청구항 4에 따른 본 발명의 다른 특징은, 상기 성형장치에 있어서, 공동부에 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부를 지지하는 리브를 더 설치한 것에 있다.
또, 청구항 5에 따른 본 발명의 다른 특징은, 상기 성형장치에 있어서, 공동부에 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부의 온도를 측정하기 위한 온도측정 센서를 더 설치한 것에 있다.
또, 청구항 6에 따른 본 발명의 다른 특징은, 상기 성형장치에 있어서, 금형 통전수단은, 제 1 금형과 제 2 금형을 전기적으로 접속 및 단절하는 전기접속부를 구비하는 것에 있다.
또한, 청구항 7에 따른 본 발명의 다른 특징은, 상기 성형장치에 있어서, 제 1 금형과 제 2 금형 사이의 외주부에 절연체를 설치한 것에 있다.
또한, 본 발명은 성형장치로서 실시할 수 있을 뿐만 아니라, 동 성형장치를 이용한 성형방법의 발명으로서도 실시할 수 있는 것이다.
구체적으로는, 청구항 8에 따른 본 발명의 특징은, 성형 대상이 되는 제품의 표면의 일부에 대응하는 3차원 형상으로 형성된 제 1 성형부를 갖는 제 1 금형과, 제품의 표면의 다른 일부에 대응하는 3차원 형상으로 형성된 제 2 성형부를 가지며 제 1 금형에 대향 배치되는 제 2 금형을 구비하고, 제 1 성형부와 제 2 성형부의 사이에 피성형 재료를 배치하여 제품을 성형하는 성형방법에 있어서, 제 1 성형부 및 제 2 성형부 중의 적어도 일방의 살두께를 그 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부의 주위에 형성되어서 그 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부를 지지하는 외주부의 살두께보다 얇게 형성하되, 상기 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자의 이면측에 상기 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자를 따라 공동부를 형성하여, 그 공동부가 형성된 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자의 살두께를 그 제 1 성형부 또는 그 제 2 성형부 또는 그들 양자를 지지하는 외주부의 살두께보다 얇게 형성되도록 하고, 상기 얇게 형성한 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부가 형성된 제 1 금형 및/또는 제 2 금형에 전기를 흐르게 함으로써, 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부를 가열하여, 상기 가열된 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부에 의해 피성형 소재를 제품으로 성형하는 것에 있다.
또한, 이 경우, 청구항 9에 나타낸 것처럼, 상기 성형방법에 있어서, 상기 공동부에 대향하여 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부에 대하여 냉각용 유체를 공급하는 냉각 유체 공급수단을 마련해 두고, 피성형 재료의 성형 후에, 냉각 유체 공급수단으로부터 냉각용 유체를 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부에 대하여 공급하여, 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부를 냉각하도록 하면 좋다.
청구항 1에 따른 본 발명의 특징에 의하면, 성형장치는 제품의 표면을 형성하기 위한 제 1 성형부 및 제 2 성형부의 적어도 일방의 제 1 금형 및/또는 제 2 금형에 대하여 통전하는 금형 통전수단을 구비하고 있다. 그리고, 금형 통전수단에 의해 통전된 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부의 살두께는, 이 제 1 성형부 및 제 2 성형부의 주위에 형성된 금형 외주부의 살두께보다 얇게 형성되어 있다. 다시 말해, 가열 대상부분인 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부의 단면적이 작아지는 동시에 이 부분의 저항치가 커진다. 이 때문에, 제 1 금형 및/또는 제 2 금형에 직류 또는 교류 전류를 통전한 경우에, 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부가 금형 외주부와 같은 살두께로 형성되어 있을 경우에 비해, 적은 전력량으로 빠른 시간에 가열할 수 있다. 또, 이 경우, 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부는, 종래 기술에 있어서의 도전층이나 절연층이 불필요하기 때문에 금형의 제작 및 유지보수 공수가 저감된다. 즉, 본 발명에 따른 성형장치에 있어서는, 금형에 있어서의 성형부의 내구성을 확보하면서 간단한 구성으로 가열할 수 있다.
청구항 1에 따른 본 발명의 다른 특징에 의하면, 성형장치는, 제 1 금형 및/또는 제 2 금형에 있어서의 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부의 이면측에, 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부를 따라 공동부가 형성되어 있다. 이 경우, 제 1 성형부 및 제 2 성형부의 이면측이란, 제 1 성형부 및 제 2 성형부가 피성형 재료를 성형하는 면과는 반대측을 의미한다.
이렇게 함으로써, 제 1 금형 및/또는 제 2 금형에 통전했을 때, 공급한 전기가 제 1 금형 및/또는 제 2 금형 내의 중앙부분으로 흐르는 것을 방지하여, 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부에 통전시킬 수 있다. 즉, 제 1 금형 및/또는 제 2 금형 내를 최단 경로로 흐르도록 한 전류를 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부로 유도할 수 있어, 제 1 금형 및/또는 제 2 금형 내를 효율적으로 가열할 수 있다. 또한, 제 1 금형 및/또는 제 2 금형에 형성된 공동부에 의해 성형 장치의 경량화를 도모할 수 있음과 동시에, 제 1 금형 및/또는 제 2 금형에 형성된 공동부에 성형 장치를 구성하는 다른 부재, 부품 또는 기구 등을 수용할 수 있고, 성형장치의 구성을 보다 소형화할 수 있다.
청구항 3에 따른 본 발명의 다른 특징에 의하면, 성형장치는, 공동부에 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부에 대하여 냉각용 유체를 공급하는 냉각 유체 공급수단이 설치되어 있다. 이 경우, 냉각용 유체로서는, 물, 기름, 액체 질소, 수증기 또는 공기 등의 각종 액체 및 기체를 이용할 수 있다. 이로 인해, 냉각 유체 공급수단이 마련된 제 1 금형 및/또는 제 2 금형은, 가열 상태에 있는 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부를 빠른 시간에 냉각할 수 있다. 또한, 이 경우, 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부의 살두께가 얇게 형성되어 있기 때문에, 보다 빨리 냉각할 수 있음과 동시에 빨리 재가열할 수 있다.
청구항 4에 따른 본 발명의 다른 특징에 의하면, 성형 장치는, 공동부에 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부를 지지하는 리브가 설치되어 있다. 이로 인해, 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부의 강성을 확보하면서 살두께를 얇게 할 수 있어, 보다 효율적으로 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부를 가열할 수 있다.
이렇게 구성한 청구항 5에 따른 본 발명의 다른 특징에 의하면, 성형장치는, 공동부에 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부의 온도를 측정하기 위한 온도측정 센서가 설치되어 있다. 이로 인해, 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부의 온도 상황을 파악할 수 있기 때문에, 제 1 성형부 및/또는 제 2 성형부의 온도를 적절하게 제어할 수 있고, 보다 효율적이고 고정밀도로 성형물을 성형할 수 있다.
청구항 6에 따른 본 발명의 다른 특징에 의하면, 성형장치는, 금형 통전수단이 제 1 금형과 제 2 금형을 전기적으로 접속 및 단절하는 전기접속부를 갖추고 있다. 이로 인해, 금형 통전수단은 전기접속부를 통하여 하나의 전원장치에 의해 제 1 금형과 제 2 금형과 통전할 수 있으며, 성형장치의 구성을 간단하게 할 수 있다.
청구항 7에 따른 본 발명의 다른 특징에 의하면, 성형장치는, 제 1 금형과 제 2 금형의 사이의 외주부에 절연체가 설치되어 있다. 이 때문에, 제 1 금형과 제 2 금형을 밀착시킨 닫힌 상태에서 통전시킬 수 있다. 이로 인해, 제 1 금형 및 제 2 금형 중의 어느 일방에 통전하여 가열함으로써, 타방의 제 2 금형 또는 제 1 금형을 열전도에 의해 가열할 수 있다. 또, 제 1 금형과 제 2 금형을 닫힌 상태로 가열할 수 있기 때문에, 제 1 성형부 및 제 2 성형부로부터의 열의 발산을 방지하여 효율적으로 가열할 수 있다. 더욱이, 제 1 금형과 제 2 금형을 닫힌 상태로 가열할 수 있기 때문에, 피성형 재료의 성형가공 중에도 제 1 성형부 및 제 2 성형부를 가열할 수 있어, 성형가공의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이렇게 구성한 청구항 8 및 청구항 9에 따른 본 발명의 특징에 의하면, 상기한 성형장치와 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 성형장치의 주요부의 구성의 개략을 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 성형장치의 작동을 제어하는 제어시스템의 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시한 성형장치에 있어서의 단열절연체의 구성을 모식적으로 도시한 확대 단면도다.
도 4는 도 1에 도시한 성형장치의 2개의 금형을 개방한 상태의 개략을 모식적으로 도시한 단면도다.
도 5는 본 발명의 변형예에 따른 성형장치의 주요부의 구성의 개략을 모식적으로 도시한 단면도다.
도 6은 본 발명의 다른 변형예에 따른 성형장치의 주요부의 구성의 개략을 모식적으로 도시한 단면도다.
도 7은 본 발명의 다른 변형예에 따른 성형장치의 2개의 금형을 개방한 상태의 개략을 모식적으로 도시한 단면도다.
도 2는 도 1에 도시한 성형장치의 작동을 제어하는 제어시스템의 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시한 성형장치에 있어서의 단열절연체의 구성을 모식적으로 도시한 확대 단면도다.
도 4는 도 1에 도시한 성형장치의 2개의 금형을 개방한 상태의 개략을 모식적으로 도시한 단면도다.
도 5는 본 발명의 변형예에 따른 성형장치의 주요부의 구성의 개략을 모식적으로 도시한 단면도다.
도 6은 본 발명의 다른 변형예에 따른 성형장치의 주요부의 구성의 개략을 모식적으로 도시한 단면도다.
도 7은 본 발명의 다른 변형예에 따른 성형장치의 2개의 금형을 개방한 상태의 개략을 모식적으로 도시한 단면도다.
이하, 본 발명에 따른 성형장치의 일 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 성형장치(100)의 주요부의 구성의 개략을 모식적으로 도시한 단면도다. 도 2는 성형장치(100)의 작동을 제어하는 제어시스템의 블록도이다. 또한, 본 명세서에 있어서 참조하는 각 도면은 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 일부의 구성 요소를 과장해서 나타내는 등 모식적으로 도시하고 있다. 이 때문에, 각 구성 요소간의 치수나 비율 등은 다를 수가 있다. 이 성형장치(100)는, 열가소성 수지 시트와 섬유 시트를 적층한 피성형 재료를 가열하면서 압축하여 성형함으로써 FRP(섬유 강화 플라스틱)제의 제품(PR)을 제조하는 가공기다. 이 경우, 제품(PR)으로서는, 이륜 또는 사륜의 자동차량, 선박 및 항공기를 구성하는 각종 부품이나, 이들을 구동하기 위한 구동계를 구성하는 각종 부품이 해당한다.
(성형장치(100)의 구성)
성형장치(100)는 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)을 구비하고 있다. 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)은, 서로 협동하여 피성형 재료의 성형가공을 하는 강제(鋼製)의 형으로, 서로 대향하는 면의 중앙부에 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)가 각각 형성되어 있다. 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)는, 실제로 피성형 재료에 열 및 압축력을 가해서 성형 가공을 수행하는 부분으로, 제품(PR)의 표면 형상에 대응하는 3차원 형상, 보다 구체적으로는, 제품(PR)의 표면의 3차원 형상을 반전시킨 3차원 형상으로 각각 형성되어 있다.
본 실시형태에 있어서 제 1 성형부(111)는, 제품(PR)에 있어서의 도면 하측 표면의 오목(凹) 형상에 대응해서 도면 상측을 향해 볼록(凸) 형상으로 형성된 소위 코어에 의해 구성되어 있다. 이 제 1 금형(110)에 있어서의 제 1 성형부(111)는, 제 1 금형(110)의 제 1 외주부(110a)의 살두께(도면의 상하방향의 살두께)보다 얇은 살두께(도면 상하방향의 살두께)로 형성되어 있다. 제 1 외주부(110a)는, 제 1 금형(110)에 있어서의 제 1 성형부(111)의 주위에 평면상태로 형성된 부분이며, 제 2 금형(120)에 있어서의 제 2 외주부(120a)에 대향하는 제 2 금형(120)과의 분할면이기도 한다. 즉, 제 1 성형부(111)는, 이 제 1 외주부(110a)의 내측에 형성되어 있다. 이 제 1 외주부(110a)는, 제 1 금형(110)이 제 2 금형(120)으로부터의 누르는 압력을 받을 때에, 제 1 성형부(111)의 변형을 억제할 수 있는 살두께로 형성되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 제 1 금형(110)의 제 1 외주부(110a)의 두께가 약 150mm로 형성되어 있고, 제 1 성형부(111)의 두께가 약 20mm로 형성되어 있다.
또, 제 1 금형(110)에 있어서의 제 1 성형부(111)의 반대측에는 오목하게 쑥 들어간 형상의 제 1 공동부(112)가 형성되어 있다. 제 1 공동부(112)는, 제 1 성형부(111)의 볼록(凸) 형상에 따라 오목(凹) 형상으로 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 제 1 공동부(112)는, 제 1 성형부(111)를 따라 형성됨과 동시에, 제 1 성형부(111)에 대향하는 내벽면이 이 제 1 성형부(111)의 형상에 대응하는 형상, 즉 제 1 성형부(111)의 살두께를 제 2 외주부(110a)의 살두께보다 얇은 두께로 유지하는 형상으로 형성되어 있다.
한편, 본 실시형태에 있어서 제 2 성형부(122)는, 제품(PR)에 있어서의 도면 상측 표면의 볼록(凸) 형상에 대응해서 도면 하방측을 향해 오목(凹) 형상으로 요입된 형상으로 형성된 소위 캐비티(cavity)에 의해 구성되어 있다. 이 제 2 금형(120)에 있어서의 제 2 성형부(121)는 제 2 금형(120)의 제 2 외주부(120a)의 살두께보다 얇은 살두께로 형성되어 있다. 이 경우, 제 2 외주부(120a)는, 상기 제 1 외주부(110a)와 같이, 제 2 금형(120)에 있어서의 제 2 성형부(121)의 주위에 평면상으로 형성된 부분이며, 제 1 금형(110)에 있어서의 제 1 외주부(110a)에 대향하는 제 1 금형(110)과의 분할면이다. 다시 말해, 제 2 성형부(121)는, 이 제 2 외주부(120a)의 내측에 형성되어 있다. 이 제 2 외주부(120a)는 제 2 금형(120)이 제 1 금형(110)을 누를 때, 제 1 금형(110)로부터 반력을 받을 때에, 제 2 성형부(121)의 변형을 억제할 수 있는 살두께로 형성되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 제 2 금형(120)의 제 2 외주부(120a)의 살두께가 약 150mm로 형성되어 있고, 제 2 성형부(121)의 살두께가 약 20mm로 형성되어 있다.
또한, 제 2 금형(120)에 있어서의 제 2 성형부(121)의 반대측에는 오목하게 쑥 들어간 형상의 제 2 공동부(122)가 형성되어 있다. 제 2 공동부(122)는, 제 2 성형부(121)에 있어서의 최심부에 도시된 수평부분을 따라 오목(凹) 형상으로 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 제 2 공동부(122)는 제 2 성형부(121)를 따라 형성됨과 동시에, 제 2 성형부(121) 대향하는 내벽면이 이 제 2 성형부(121)의 형상에 대응하는 형상, 즉, 제 2 성형부(121)의 살두께를 제 2 외주부( 120a)의 살두께보다 얇게 유지하는 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 이 제 2 공동부(122)에는, 최심부에 도시된 수평부분에 연통하는 상태로 배수 구멍(123)이 형성되어 있다.
배수 구멍(123)은, 제 2 공동부(122) 안에 고인 냉각수를 제 2 금형(120)의 외부로 배수하기 위한 관상으로 연장된 구멍이며, 일방 단부가 제 2 공동부(122)에 연통함과 동시에, 타방 단부는 제 2 금형(120)의 도면 좌측 측면부로 개구되어 형성되어 있다. 이 배수 구멍(123)은, 제 2 금형(120)의 도면 좌측 측면부로 개구된 타방의 단부가 도시되지 않은 배수관에 접속되어 있다.
또, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 있어서의 제 1 외주부(110a) 및 제 2 외주부(120a)에는, 단열절연체(113, 124)가 각각 설치되어 있다. 단열절연체(113, 124)는, 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)이 폐쇄된 성형영역의 외부에 대하여 단열, 기밀유지 및 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)을 전기적으로 절연하기 위한 부재이다. 이 단열절연체(113, 124)는, 도 3에 도시된 것처럼, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 있어서의 제 1 외주부(110a) 및 제 2 외주부(120a) 상에, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)의 주위를 둘러싼 환상으로 서로 대향하는 위치에 각각 고정적으로 설치되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 단열절연체(113, 124)는, 유리섬유를 인산염을 바인더로 하여 단면형상이 오목한 띠형상으로 고정한 기부(基部 113a, 124a)와, 이 기부(113a, 124a)의 오목 형상으로 요입된 부분 내에 메워 넣은 실리콘 고무로 이루어지는 씰부(113b, 124b)로 구성되어 있다. 따라서, 단열절연체(113, 124)는, 상호간의 씰부(113b)와 씰부(124b)가 서로 눌러 부합하여 탄성 변형하여 밀착됨으로써, 상기 단열, 기밀 및 절연 상태를 형성한다. 또한, 단열절연체(113, 124)는, 1개의 단열절연체(113 또는 124)를 제 1 금형 (110) 및 제 2 금형(120)의 어느 한쪽에만 설치하도록 하는 것도 가능하다.
제 1 금형(110)의 도면 하면에는, 제 1 공동부(112)를 덮은 상태로 제 1 압수판(114)이 마련되어져 있다. 제 1 압수판(114)은, 제 2 금형(120)으로부터의 누르는 압력을 받는 제 1 금형(110)을 배면에서 지지하기 위한 강제의 판부재로서, 제 1 금형(110)에 있어서의 도면 하면에 도시되지 않은 볼트를 통해서 고정적으로 취부되어 있다. 그리고, 이 경우, 제 1 압수판(114)은, 제 1 금형(110)에 형성된 제 1 공동부(112)를 액밀적(液密的)으로 막은 상태로 고정한다. 이 제 1 압수판(114)의 내부에는, 급수 구멍(115) 및 배수 구멍(117)이 각각 형성되어 있다.
급수 구멍(115)은, 제 1 금형(110)의 제 1 공동부(112)의 일부를 형성하는 제 1 성형부(111)에 냉각수를 공급하기 위한 관상으로 연장된 구멍으로, 일방 단부가 제 1 압수판(114)의 도면 우측 측면부로 개구됨과 동시에, 타방 단부가 제 1 공동부(112)의 일부를 형성하는 제 1 성형부(111)의 도면 우측 단부 부근까지 연장되어 형성되어 있다. 이 급수 구멍(115)은, 제 1 성형부(111)의 도면의 안쪽 방향에 있어서의 형성방향을 따라 복수의 급수 구멍(115)이 늘어서서 형성되어 있다. 이들 복수의 급수 구멍(115)은, 제 1 압수판(114)의 도면 우측 측면부로 개구된 일방의 단부가 급수 구멍(115)에 냉각수를 공급하는 도시되지 않은 급수 배관의 일방 단부에 접속되고 있다.
그리고, 이들 각 급수 구멍(115)에는, 제 1 공동부(112)를 형성하는 제 1 성형부(111)를 향하여 분수 파이프(116)가 제 1 성형부(111)의 도면 좌우 방향에 있어서의 형성방향을 따라 복수(본 실시형태에 있어서는 2개)로 설치되어 있다. 분수 파이프(116)는, 급수 구멍(115)으로부터 공급되는 냉각수를 제 1 성형부(111)의 안쪽 벽면을 향해서 분사하기 위한 강제의 파이프 부재로서, 제 1 공동부(112)를 형성하는 제 1 성형부(111)의 벽면 근방까지 연장되어 형성되어 있다.
한편, 배수 구멍(117)은 제 1 금형(110)의 제 1 공동부(112) 안에 고인 냉각수를 제 1 금형(110)의 외부로 배수하기 위한 관상으로 연장된 구멍이며, 일방의 단부가 제 1 공동부(112)를 막는 제 1 압수판(114)의 상면으로 개구됨과 동시에, 타방 단부가 제 1 압수판(114)의 도면 좌측 측면부로 개구되어 형성되어 있다. 이 배수 구멍(117)은, 제 1 압수판(114)의 도면 좌측 측면부로 개구된 타방의 단부가 도시되지 않은 배수관에 접속되어 있다.
상기 제 1 압수판(114)이 일체적으로 조립된 제 1 금형(110)은, 단열절연 베이스(118)를 통하여 제 1 취부판(119)에 도시되지 않은 볼트를 통해서 취부되어 있다. 단열절연 베이스(118)는, 제 1 압수판(114)과 제 1 취부판(119)의 사이에서 단열 및 전기적인 절연을 하기 위한 판상 부재이다. 본 실시형태에 있어서는, 단열절연 베이스(118)는, 유리섬유를 인산염을 바인더로 하여 굳힌 것을 제 1 압수판(114)에 대응하는 형상의 판상체로 형성하여 구성되어 있다. 제 1 취부판(119)은, 제 1 금형(110)을 성형장치(100)에 있어서의 도시되지 않은 고정반에 취부하기 위한 강제의 판상체다. 즉, 제 1 금형(110)은, 성형장치(100)에 고정적으로 설치된 고정반에 취부된 소위 하형(고정형)이다.
한편, 제 2금형(120)의 도면 상면에는, 제 2 공동부(122)를 덮는 상태로 제 2 압수판(125)이 설치되어 있다. 제 2 압수판(125)은, 제 1 금형(110)으로부터 반력을 받는 제 2 금형(120)을 배면에서 지지하기 위한 강제의 판부재로서, 제 2 금형(120)에 있어서의 도면 상면에 도시되지 않은 볼트를 통해서 고정적으로 취부되어 있다. 그리고, 이 경우, 제 2 압수판(125)은, 제 2 금형(120)에 형성된 제 2 공동부(122)를 액밀적(液密的)으로 막은 상태로 취부되어 있다. 이 제 2 압수판(125)의 내부에는, 상기 급수 구멍(115)과 마찬가지로 급수 구멍(126)이 형성되어 있다.
상기 급수 구멍(126)은, 제 2 금형(120)의 제 2 공동부(122)의 일부를 형성하는 제 2 성형부(121)에 냉각수를 공급하기 위해 관상으로 연장된 구멍으로, 일방의 단부가 제 2 압수판(125)의 도면 우측 측면부로 개구됨과 동시에, 타방의 단부는 제 2 공동부(122)의 일부를 형성하는 제 2 성형부(121)의 도면 우측 단부 부근까지 연장되어 형성되어 있다. 이 급수 구멍(126)은, 제 2 성형부(121)의 도면 안쪽 방향의 형성 방향을 따라 복수의 급수 구멍(126)이 줄지어 형성되어 있다. 이들 복수의 급수 구멍(126)은, 제 2 압수판(125)의 도면 우측 측면부로 개구된 일방의 단부가 급수 구멍(126)에 냉각수를 공급하는 도시되지 않은 상기 급수 배관의 일방 단부에 접속되어 있다.
그리고, 이들 각 급수 구멍(126)에는, 제 2 공동부(122)를 형성하는 제 2 성형부(121)를 향하여 분수 파이프(127)가 제 2 성형부(121)의 도면 좌우 방향의 형성 방향을 따라 복수(본 실시 형태에 있어서는 4개)로 설치되어 있다. 분수 파이프(127)는, 급수 구멍(126)에서 공급되는 냉각수를 제 2 성형부(121)의 내측 벽면을 향하여 분사하기 위한 강제의 파이프 부재로서, 제 2 공동부(122)를 형성하는 제 2 성형부(121)의 벽면 근방까지 연장되어 형성되어 있다.
이 제 2 압수판(125)이 일체적으로 조립된 제 2 금형(120)은, 단열절연 베이스(128)를 통하여 제 2 취부판(129)에 도시하지 않는 볼트를 통해서 취부되어 있다. 단열절연 베이스(128)는, 상기한 단열절연 베이스(118)와 마찬가지로 제 2 압수판(125)과 제 2 취부판(129)의 사이에서 단열 및 전기적인 절연을 하기 위한 판상 부재이다. 본 실시형태에 있어서는, 단열절연 베이스(128)는, 유리섬유를 인산염을 바인더로 하여 굳힌 것을 제 2 압수판(125)에 대응하는 형상의 판상체로 형성하여 구성되어 있다. 제 2 취부판(129)은, 제 2 금형(120)을 성형장치(100)에 있어서의 도시되지 않은 가동반에 취부하기 위한 강제의 판상체다. 즉, 제 2 금형(120)은, 성형장치(100)에 도면 상하방향을 따라 가동적으로 설치된 가동반상에 취부된 소위 상형(가동형)이다.
또, 제 1 압수판(114) 및 제 2 압수판(125)의 각 급수 구멍(115, 126)에 냉각수를 공급하는 급수 배관(미도시)에는, 타방의 단부가 수도관에 접속됨과 동시에, 급수 구멍(115, 126)과 수도관의 사이의 각 부분에 급수변(131)이 설치되어 있다. 급수변(131)은 후술하는 제어장치(140)에 작동이 제어되어 수도관과 급수 구멍(115, 126)을 연통 상태 또는 비연통 상태(차단)로 한다. 즉, 급수변(131)은, 수도관으로부터 공급되는 냉각수(수도수)를 급수 구멍(115, 126)로 유통 또는 차단한다.
또, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에는, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)를 통해서 서로 대향하는 측면부에 입출력 전극(132, 133) 및 연결 전극 (134, 135)이 설치되어 있다. 입출력 전극(132, 133)은, 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)에 전류를 흐르게 하기 위한 동제의 전극이다. 이 입출력 전극(132, 133)은, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)의 도면 좌측 측면부에 있어서의 도면 안쪽 방향을 따라 연장된 판상으로 형성되어 있다.
한편, 연결 전극(134, 135)은, 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)을 전기적으로 접속 또는 단절하기 위한 동제의 전극이다. 이들 연결 전극(134, 135) 중, 연결 전극 134는, 제 1 금형(110)의 도면 좌측 측면부에 있어서 도면 안쪽 방향을 따라 연장된 판상으로 형성되어 있다. 이 연결 전극 134에는, 도면 상하 방향으로 관통하는 원통형의 관통공(134a)이 도면 안쪽 방향의 형성 방향을 따라 복수 형성되어 있다. 한편, 연결 전극 135는, 제 2 금형(120)의 도면 좌측 측면부에 있어서의 도면 안쪽 방향을 따라 연장되는 판상으로 형성되어 있다. 이 연결 전극(135)에는, 상기 연결 전극 134에 형성된 관통공(134a)에 감합하는 축상의 핀잭(pin jack 135a)이 관통공(134a)에 대응하는 위치 및 형상으로 설치되어 있다. 이 핀잭(135a)의 표면에는 은도금이 되어 있다.
입출력 전극(132, 133)에는, 급전장치(136)가 접속되어 있다. 급전장치(136)는, 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)에 흐르는 전류를 공급하기 위한 전원장치다. 이 급전장치(136)는, 제어장치(140)에 의해 제어되어 입출력 전극(132, 133)을 통해 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 대하여 교류 전류를 공급한다. 본 실시형태에 있어서는, 급전장치(136)는, 전압이 약 40V, 전류가 약 5000A, 주파수가 50kHz인 교류 전류를 입출력 전극(132, 133)에 출력가능하게 구성되어 있다. 또한. 이 급전장치(136)가 출력하는 교류 전류는, 피성형 재료(WK)의 성형가공 조건에 따라서 적의 설정되는 것은 당연하다.
성형장치(100)는 제어장치(140)를 갖추고 있다. 제어장치(140)는 CPU, ROM, RAM 등으로 이루어지는 마이크로 컴퓨터에 의해 구성되어 있고, 조작 패널(141)을 통한 피시술자의 지시에 따라, ROM 등의 기억장치에 미리 기억된 제어 프로그램을 실행함으로써, 성형장치(100)의 각종 작동을 제어한다. 구체적으로는, 이 제어장치(140)는, 주로 급수변(131), 급전장치(136), 금형 구동장치(151) 및 진공(vacuum) 장치(152)의 각 작동을 각각 제어한다.
이 경우, 조작 패널(141)은 성형 장치(100)의 작동을 제어하는 제어장치( 140)에 지시를 내리는 동시에, 성형장치(100)(제어장치 140)로부터의 정보를 표시하기 위한 사용자 인터페이스이다. 또, 금형 구동장치(151)는, 상기 제 2 금형(120)을 지지하는 가동반(미도시)을 제 1 금형(110)에 대하여 근접 또는 격리시키는 방향으로 변위시키기 위한 전동식의 구동장치이다. 또한, 금형 구동장치(151)는, 전동식 이외에, 예컨대 유압식 등이라도 괜찮다는 것은 당연하다. 또, 진공(vacuum)장치(152)는, 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)을 닫았을 때에, 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120) 사이의 성형영역에서 공기를 흡인하는 기계장치이다. 또, 이 성형장치(100)에는, 성형한 제품(PR)을 제 1 금형(110)으로부터 취출하기 위한 이젝터핀(미도시) 등을 갖추고 있지만, 이들에 관해서는 본 발명에 직접 관계되지 않기 때문에 그 설명은 생략한다.
[성형 장치(100)의 작동]
다음으로, 이렇게 구성한 성형장치(100)의 작동에 대해서 설명한다. 우선, 작업자는, 도 4에 나타낸 것처럼, 제품(PR)의 원료가 되는 피성형 재료(WK)를 준비한다. 본 실시형태에 있어서는, 2장의 열가소성 수지제 시트(예를 들면, 폴리에틸렌 수지제 시트)와 1장의 섬유 시트(예를 들면, 유리섬유 시트, 탄소섬유 시트 또는 금속섬유 시트 등)을 각각 준비한다. 그 다음에, 작업자는, 성형장치(100)를 기동시킨다. 구체적으로는, 작업자는 성형장치(100)의 조작 패널(141)을 조작해서 성형장치(100)의 전원을 넣는다. 이로써, 성형장치(100)의 제어장치(140)는, 도시되지 않은 소정의 제어 프로그램을 실행하여 작업자로부터의 지령의 입력을 기다리는 대기 상태가 된다.
그 다음에, 작업자는, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)을 각각 예열한다. 구체적으로는, 작업자는 조작 패널(141)을 조작함으로써, 제어장치(140)에 대하여 금형의 형체결 및 통전 개시를 지시한다. 이 지시에 응답해서 제어장치(140)는, 금형 구동장치(151)의 작동을 제어하여, 제 2 금형(120)을 제 1 금형(110)측(도면 아래쪽 방향)으로 변위시킴으로써, 제 2 금형(120)을 제 1 금형(110)에 밀착시킨 후, 급전장치(136)의 작동을 제어하여 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 대하여 통전을 개시한다. 이 경우, 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)은 단열절연체(113, 124)를 통하여 전기적으로 절연된 상태에서 밀착되는 동시에, 연결 전극 135의 핀잭(135a)이 연결 전극(134)의 관통공(134a)에 감합함으로써 전기적으로 접속된 상태로 된다.
그리고, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)은, 급전장치(136)에 의한 급전에 의해 발열을 시작한다. 구체적으로는, 급전장치(136)로부터 출력된 전류는, 입출력 전극(132) (또는 입출력 전극 (133))을 통해서 제 1 금형(110) (또는 제 2 금형 120) 내에 공급되는 동시에, 연결 전극(134) (또는 연결 전극 (135)) 및 연결 전극(135) (또는 연결 전극 (134))을 통해서 제 2 금형(120)(또는 제 1 금형 (110))내를 유통한 후, 입출력 전극(133)(또는 입출력 전극 (132))을 통해서 급전장치(136)에 되돌아온다. 즉, 연결 전극(134, 135)이, 본 발명에 따른 전기 접속부에 상당하고, 이들 입출력 전극(132, 133), 연결 전극(134, 135) 및 급전장치(136)가, 본 발명에 따른 금형 통전수단이다.
이 경우, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)의 중앙부는 제 1 공동부(112) 및 제 2 공동부(122)에 의해 공동으로 형성되어 있기 때문에, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 흘려진 전류는 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)로 흐른다. 그리고, 이 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)는, 제 1 외주부(110a) 및 제 2 외주부(120a)의 살두께보다 얇게 형성, 즉, 단면적이 작게 형성되어 있기 때문에, 가열의 대상이 되는 부분의 체적이 작다. 또, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 교류 전류(고주파 전류)를 흘렸을 때의 표피효과에 의해, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)에 있어서의 표면부에 전류가 집중한다. 이들에 의해, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 있어서의 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)는, 빨리 그리고 효율적으로 가열된다. 또, 이 경우, 엣지 효과에 의해, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 있어서의 볼록(凸)부에 전류가 치우쳐서 흐르기 때문에, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)에 있어서의 볼록부(도 1에 있어서 파선원으로 나타낸 부분)가 다른 부분보다도 더 가열된다.
또한, 이 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)의 예비가열 공정에 있어서는, 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)을 단열절연체(113, 124)를 통해서 전기적으로 절연된 상태에서 밀착하였다. 그러나, 이 예비가열 공정은, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)으로 통전 가능하면 되기 때문에, 반드시 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)을 밀착시킬 필요는 없다. 다시 말해, 연결 전극(134)과 연결 전극(135)이 통전 가능한 정도로 접촉된 상태라면, 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)은 서로 접촉하지 않는 격리한 상태로 있어도 좋다.
그 다음에, 작업자는, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)을 소정 시간의 통전에 의해 가열한 후, 금형의 형 개방을 하여 피성형 재료(WK)를 세팅한다. 구체적으로는, 작업자는, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)의 온도가 대략 200℃에 달하는 시간의 경과 후, 조작 패널(141)을 조작하여, 제어장치(140)에 대하여 금형의 형 개방 및 통전 정지를 지시한다. 또한, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 통전하는 시간은, 피성형 재료(WK)의 종류, 크기 및 통전하는 전력량에 따라서 적의 결정되는 것은 당연하다. 이 지시에 응답하여 제어장치(140)는, 금형 구동장치(151)의 작동을 제어해서 제 2 금형(120)을 제 1 금형(110)으로부터 격리하는 방향(도면 위쪽 방향)으로 변위하여 제 2 금형(120)을 제 1 금형(110)으로부터 격리시킨 후, 급전장치(136)의 작동을 제어하여 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 대한 통전을 정지한다.
그리고, 작업자는, 도 4에 나타낸 것처럼, 형이 개방된 제 1 금형(110)에 있어서의 제 1 성형부(111) 위로 피성형 재료(WK)를 세팅한다. 본 실시형태에 있어서는, 섬유 시트의 양측면에 열가소성 수지 시트를 배치한 피성형 재료(WK)를 제 1 금형(110)의 제 1 성형부(111) 위로 배치한다.
그 다음에, 작업자는 조작 패널(141)을 조작하여 제어장치(140)에 대하여 금형의 형 체결을 지시하는 동시에 금형 내의 공기빼기 처리를 지시한다. 이 지시에 응답해서 제어장치(140)는, 상기와 마찬가지로 해서, 금형 구동장치(151)의 작동을 제어해서 제 2 금형(120)을 제 1 금형(110)측(도면 아래쪽 방향)으로 변위시켜 제 2 금형(120)을 제 1 금형(110)에 밀착시킨다. 이 경우, 제 2 금형(120)에 있어서의 제 2 성형부(121)는, 피성형 재료(WK)를 압축 변형시키면서 제 1 금형(110)측으로 변위한다. 그리고, 이 경우, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)에 있어서의 상기 볼록(凸)부(도 1에 있어서 점선원)는, 먼저 기술한 엣지 효과에 의해 다른 부분보다 고온으로 되어 있기 때문에, 피성형 소재(WK)를 효과적으로 변형시킬 수 있다.
또, 제어장치(140)는, 제 2 금형(120)을 제 1 금형(110)에 밀착시킨 후, 진공(vacuum)장치(152)의 작동을 제어하여, 형 체결한 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120) 사이의 성형 영역 내의 공기의 흡인을 시작한다. 이 경우, 피성형 재료(WK)가 배치된 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120) 사이의 성형 영역은, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)의 주위에 배치된 단열절연체(113, 124)에 의해 기밀성이 확보되어 있기 때문에, 정도 좋게 공기 빼기를 행할 수 있다.
그 다음에, 작업자는, 조작 패널(141)을 조작하여 제어장치(140)에 대하여 피성형 재료(WK)의 성형가공을 지시한다. 이 지시에 응답하여 제어장치(140)는, 다시, 급전장치(136)의 작동을 제어하여 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 대하여 통전을 개시한다. 이로 인해, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 있어서의 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)에는, 상술한 것과 마찬가지로 교류 전류가 흘러 각각 가열된다. 이 경우, 제어장치(140)는, 급전 장치(136)의 작동을 제어하여 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)의 온도를 피성형 재료(WK)의 열가소성 수지 시트가 용융하는 온도까지 가열하는 동시에 이 온도 상태를 소정시간 유지한다. 본 실시형태에 있어서는, 제어장치(140)는, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)의 온도를 대략 250℃∼300℃의 온도로 가열하여 이 온도로 유지한다. 이렇게 함으로써, 제 1 성형부(111)와 제 2 성형부(121)와의 사이에 배치되어 있는 피성형 재료(WK)의 2개의 열가소성 수지 시트가 용융하여 섬유 시트 내에 각각 함침된다.
종래, FRP(섬유강화 플라스틱)는, 열경화성 수지와 섬유 시트로 성형되는 것이 일반적이었다. 이것은, 열경화성 수지가 열가소성 수지에 비해 성형가공 공정에 있어서의 유동성을 확보하기 쉬운 것에 기인하고 있다. 그러나, 본 발명에 따른 성형장치(100)에 의하면, 피성형 재료(WK)의 성형가공 공정에 있어서 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 통전하여 피성형 재료(WK)를 가열할 수 있기 때문에, 열가소성 수지의 유동성 확보를 용이하게 하여 열가소성 수지에 의해 FRP를 쉽게, 또한 단시간(단 cycle time)에 제조할 수 있다.
그 다음에, 작업자는, 피성형 재료(WK)에 있어서의 열가소성 수지 시트가 섬유 시트에 함침하는 데에 필요한 시간의 경과 후, 조작 패널(141)을 조작하여 제어장치(140)에 대하여 냉각 처리를 지시한다. 이 지시에 응답하여, 제어장치(140)는, 급전장치(136)의 작동을 제어하여 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 대한 통전을 정지하는 동시에, 급수변(131)의 작동을 제어하여 이 급수변(131)을 열어서 급수 구멍(115, 126) 안에 냉각수를 도입한다. 이로 인해, 급수 구멍(115, 126)에 마련된 분수 파이프(116, 127)로부터 냉각수가 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)를 향하여 분사되어서, 상기 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)가 냉각된다(도 1에 있어서 점선 화살표 참조).
이 경우, 분사 파이프(116, 127)는, 제 1 공동부(112) 및 제 2 공동부(122)를 각각 형성하는 제 1 성형부(111)의 벽면 및 제 2 성형부(121)의 벽면의 각 근방까지 각각 연장되어 형성되어 있기 때문에, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)를 효과적으로 냉각할 수 있다. 즉, 급수 구멍(115, 126), 분수 파이프(116, 127) 및 급수변(131)이 본 발명에 따른 냉각 유체 공급수단에 해당한다.
이렇게 하여, 제 1 성형부(112)와 제 2 성형부(122)의 사이에 배치되어서 성형된 피성형 소재(WK)가 급속히 냉각되어서 고화된다. 또, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)를 냉각한 냉각수는, 제 1 압수판(114)에 형성된 배수 구멍(117) 및 제 2 금형(120)에 형성된 배수 구멍(123)을 통하여 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)의 외부로 배출된다(도 1에 있어서 점선 화살표 참조). 제 1 성형부(112)와 제 2 성형부(122)의 사이에 배치된 피성형 소재(WK)가 고화한 경우에는, 작업자는 고화된 피성형 소재(WK), 즉 제품(PR)을 취출한다. 구체적으로는, 작업자는 조작 패널(141)을 조작함으로써, 제어장치(140)에 대하여 냉각 처리의 중단 및 금형의 형 개방을 지시한다.
이 지시에 응답해서, 제어장치(140)는, 급수변(131)의 작동을 제어하여, 이 급수변(131)을 닫아, 급수 구멍(115, 126) 내로의 냉각수의 공급을 중단시키는 동시에, 금형 구동장치(151)의 작동을 제어하여 제 2 금형(120)을 제 1 금형(110)으로부터 격리하는 방향(도면 위쪽 방향)으로 변위시킴으로써, 제 2 금형(120)을 제 1 금형(110)으로부터 격리시킨다. 그리고, 작업자는, 조작 패널(141)을 조작하여, 제어장치(140)에 대하여 제 1 금형(110)에 설치된 도시 되지 않은 이젝터핀의 구동을 지시한다. 이 지시에 응답하여, 제어장치(140)은, 제 1 금형(110)에 설치된 이젝터핀을 구동한다. 이로 인해, 제 1 성형부(111)에 밀착한 제품(PR)이 이젝터핀에 의해 밀려나기 때문에, 작업자는 상기 밀려난 제품(PR)을 제 1 금형(110)으로부터 제거할 수 있다.
다음으로, 작업자는 제품(PR)의 제조를 계속해서 할 경우에는, 다시, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)의 예열공정부터 작업을 시작한다. 한편, 제품(PR)의 제조를 종료할 경우에는, 작업자는, 조작 패널(141)을 조작해서 성형장치(100)의 전원을 끈다. 이로써, 성형장치(100)에 의한 제품(PR)의 제조 작업이 종료한다.
상기 작동 설명으로부터도 이해할 수 있는 것과 같이, 상기 실시형태에 의하면, 성형장치(100)는 제품(PR)의 표면을 형성하기 위한 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)의 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 대하여 통전하는 급전장치 (136)를 갖추고 있다. 그리고, 급전장치(136)에 의해 통전된 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)의 살두께는, 이 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)의 주위에 형성된 제 1 외주부(110a) 및 제 2 외주부(120a)의 살두께보다 얇게 형성되어 있다. 즉, 가열 대상부분인 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)의 단면적이 작게 되어 있다. 이 때문에, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 교류 전류를 통전한 경우에 있어서는, 제 1 성형부(111) 및 제 2성형부(121)가 제 1 외주부(110a) 및 제 2 외주부(120a)와 같은 살두께로 형성되고 있을 경우에 비해서, 적은 전력량으로 빠른 시간에 가열할 수가 있다. 또, 이 경우, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부 (121)는, 종래 기술에 있어서의 도전층이나 절연층이 불필요하기 때문 금형의 제작 및 유지보수 공수가 저감된다. 다시 말해, 본 발명에 따른 성형장치(100)에 있어서는, 금형에 있어서의 성형부의 내구성을 확보하면서 간단한 구성으로 가열할 수 있다.
게다가, 본 발명의 실시에 있어서는, 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 목적을 일탈하지 않는 한에 있어서 여러 가지 변경이 가능하다. 또한, 아래 각 변형예를 제시하는 도 5∼7에 있어서는, 상기 실시형태에 있어서의 성형장치(100)의 구성 부분에 대응하는 부분에 같은 부호를 붙이고, 이들의 설명은 적당히 생략한다.
예를 들면, 상기 실시형태에 있어서는, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 대하여 통전함으로써 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)를 가열하도록 구성하였다. 그러나, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 대한 통전은, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120) 가운데의 적어도 일방이라도 좋다. 예를 들면, 제 1 금형(110)에만 전류가 통전했을 경우, 제 2 금형(120)은 통전에 의해 뜨거워져진 제 1 금형(110)에 근접 배치 또는 절연체를 통한 밀착 배치에 의해 간접적으로 가열될 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 의해 피성형 재료(WK)를 성형가공하기 전에 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)을 예비가열하였다. 그러나, 피성형 재료(WK)를 성형가공할 때에 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)을 가열하는 것을 전제로 하면, 반드시 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)의 예비가열이 필요하지는 않다. 다시 말해, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 통전하면서 피성형 재료(WK)를 압축 성형가공할 경우에는, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)의 예비가열을 생략할 수도 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 있어서의 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)의 각 이면측에 제 1 공동부(112) 및 제 2 공동부(122)를 형성하였다. 이로 인해, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 통전했을 때, 공급한 전기가 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120) 내의 중앙부분을 흐르는 것을 방지하여 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)에 통전시킬 수 있다. 즉, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120) 내를 최단경로로 흐르도록 하는 전류를 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)에 인도할 수 있고, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120) 내를 효율적으로 가열할 수 있다. 또, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 형성된 제 1 공동부(112) 및 제 2 공동부(122)에 의해 성형장치(100)의 경량화를 도모할 수 있다. 또, 제 1 공동부(112) 및 제 2 공동부(122) 안에 제 1 성형부 (111) 및 제 2 성형부(121)를 냉각하기 위한 냉각 유체 공급수단 등을 배치할 수도 있다. 그러나, 제 1 공동부(112) 및 제 2 공동부(121)는, 반드시 필요한 것은 아니고, 이들을 생략하고 제 1 금형 및 제 2 금형을 형성한 경우에도 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)에 전기를 흐르게 할 수는 있다. 또, 이 경우, 제 1 압수판(114) 및 제 2 압수판(125)에 제 1 공동부(112) 및 제 2 공동부(121)에 상당하는 형상을 형성할 수도 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 급수 구멍(115, 126), 분수 파이프(116, 127) 및 급수변(131)으로 이루어지는 냉각 유체 공급수단에 의해, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)를 물에 의해 냉각하도록 구성하였다. 그러나, 냉각 유체 공급수단은, 수류를 직접 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)에 공급하는 것 외에, 샤워상 또는 안개상으로 하여 공급하도록 하여도 좋고, 물 이외의 냉각 매체, 예를 들면, 기름이나 공기 등의 각종 액체 또는 기체로 이루어지는 유동체를 이용해서 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)를 냉각하도록 구성할 수도 있다. 또, 분수 파이프(116, 127)에 있어서도, 토출구를 좁혀서 냉각수를 보다 세게 분사시키도록 하여도 좋다. 또, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)를 급냉할 필요가 없을 경우에는, 냉각 유체 공급 수단을 생략할 수도 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)는, 살두께가 약 20mm로 형성되어 있다. 그러나, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)의 살두께는, 제 1 외주부(110a) 및 제 2 외주부(120a)의 살두께 미만의 두께의 범위에서 피성형 재료(WK)나 제품(PR)의 종류, 형상, 크기, 가공 조건에 의해 적의 결정되는 것이다. 그리고, 이 경우, 예를 들면, 도 5에 나타낸 것처럼, 제 1 공동부(112) 및 제 2 공동부(122) 내에 있어서, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)에 대하여 보강을 위한 리브(161)를 설치할 수 있다. 이로 인해, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)의 강성을 확보하면서 살두께가 얇도록 할 수 있다. 한편, 도 5에 있어서는, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)에 각 하나씩의 리브(161)를 설치했지만, 리브(161)의 형성 수나 형상은 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)를 지지 가능한 범위에서 적의 결정되는 것이다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 있어서의 제 1 공동부(112) 및 제 2 공동부(122) 내에 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)를 냉각하기 위한 냉각 유체 공급수단을 배치했다. 그러나, 제 1 공동부(112) 및 제 2 공동부(122) 내에는, 냉각 유체 공급수단을 대신하여, 또는 더하여, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)의 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 설치할 수도 있다. 이 경우, 온도 센서에 의해 검출된 온도는, 조작 패널(141)에 표시되도록 해도 좋고, 제어장치(140)에 의한 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)의 가열 제어 및 냉각 제어에 이용할 수도 있다. 이렇게 함으로써, 작업자 및 제어장치(140)는, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)의 온도 상황을 파악할 수 있기 때문에, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)의 온도를 적절하게 제어할 수 있고, 보다 효율적인 동시에 고정밀도로 성형물을 성형할 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 있어서의 제 1 외주부(110a) 및 제 2 외주부(120a)에 단열절연체(113, 124)를 각각 배치하였다. 이들 단열절연체(113, 124)는, 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)이 폐쇄한 성형 영역의 외부에 대한 단열, 기밀 유지 및 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)을 전기적으로 절연하기 위한 것이다. 그러나, 단열절연체(113, 124)는, 단열, 기밀 유지 및 전기적 절연 가운데서 적어도 하나의 기능을 발휘시킬 목적에서 설치하도록 하여도 좋다. 예를 들면, 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)을 폐쇄한 상태에서 통전, 바꾸어 말하면, 피성형 재료(WK)의 성형가공 중에 통전할 필요가 없을 경우에는, 단열 절연체(113, 124)는 전기적인 절연 기능을 가질 필요는 없다. 또, 단열 절연체(113, 124)는 수지 이외의 소재, 예를 들면, 세라믹이나 콘크리트 등으로 구성할 수도 있다. 또한, 단열절연 베이스(118, 128)에 대해서도 마찬가지이다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 연결 전극(134, 135)은, 연결 전극(134)에 형성한 관통공(134a)에 연결 전극(135)로부터 돌출된 봉상의 핀잭(pin jack 135a)이 갑합하는 구성으로 하였다. 이렇게 함으로써, 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)을 밀착시키지 않고, 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)에 통전시킬 수 있다. 그러나, 연결 전극(134, 135)은, 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)에 통전시킬 수 있는 구성이라면, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 연결 전극(134)을 제 2 금형(120)측으로 신축하는 팬터그래프(pantograph) 기구로 구성하는 동시에, 연결 전극(135)를 상기 팬터그래프(pantograph) 기구의 정부(頂部)에 접촉하는 전극으로 구성할 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 급전 장치(136)는 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 대하여 교류 전류를 공급하도록 구성하였다. 그러나, 급전 장치(136)는, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 대하여 직류 전류를 공급하도록 구성하여도 좋다. 이에 의하면, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)가 제 1 외주부(110a) 및 제 2 외주부(120a)의 살두께보다 얇게 형성, 즉, 단면적이 작게 형성되어 있기 때문에, 전기 저항이 제 1 외주부(110a) 및 제 2 외주부(120a)보다 큰 동시에 가열의 대상이 되는 부피가 작다. 이로 인해, 제 1 성형부(111) 및 제 2 성형부(121)는 조기에 효율적으로 가열된다. 또한, 급전 장치(136)가 출력하는 전기량은, 피성형 재료의 종류, 크기 또는 성형 정밀도에 따라서 적의 설정되는 것이며, 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니다.
또, 상기실시 형태에 있어서는, 1개의 급전 장치(136)와 연결 전극(134, 135)에 의해 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)에 전기가 흐르도록 구성하였다. 그러나, 1개의 급전 장치(136)로부터 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 각각 개별로 급전하도록 구성하여도 좋으며, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 각각 급전하기 위한 급전 장치(136)를 각각 개별로 준비할 수도 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 피성형 재료(WK)로서 폴리에틸렌 수지를 사용하였다. 그러나, 피성형 재료(WK)는, 제품(PR)의 사양에 따라서 적의 선정되는 것이며, 다른 열가소성 수지라도 무방한 것은 당연하다. 예를 들면, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리메타크릴산메틸 수지, 아크릴로니트릴·부타디엔·스티렌 공중합체(이른바 ABS 수지), 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리에테르살폰 수지, 폴리페닐렌살파미드 수지, 폴리술폰수지, 또는 폴리에테르에테르케톤 수지 등을 피성형 재료(WK)로서 사용할 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 피성형 재료(WK)를 열가소성 수지 시트와 섬유 시트로 구성하였다. 그러나, 피성형 재료(WK)는 제품(PR)의 사양에 따라서 적의 선정되는 것이다. 따라서, 피성형 재료(WK)는, 열가소성 수지 시트만으로 구성되어 있어도 좋고, 열가소성 수지 시트보다 두께가 두꺼운 열가소성 수지판으로 구성되어 있어도 좋다. 또, 나아가서는 피성형 재료(WK)는, 열가소성 수지를 가열한 유동체이어도 좋다. 다시 말해, 본 발명에 있어서의 성형장치(100)는, 사출성형기로서도 실시할 수 있는 것이다.
구체적으로는, 예컨대 도 6에 도시한 것과 같이, 사출성형기로서의 성형장치(100)는, 제 1 금형(110)의 중앙부에 피성형 재료(WK)의 유로를 구성하는 스풀(162)이 형성되어 있다. 이러한 사출성형기로 구성된 성형장치(100)에 의하면, 피성형 재료(WK)의 주입 전에 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)을 예열해 둠으로써, 사출 성형시의 성형 불량인 소위 웰드 불량이나 소위 수축 불량을 효과적으로 방지할 수 있는 동시에, 제품(PR)을 보다 얇게 성형할 수 있다. 또, 폴리에테르에테르케톤 수지와 같은 고융점 재료를 정밀도 좋게 사출 성형 가공할 수도 있다. 또한, 도 6에 나타낸 사출성형기로서의 성형장치(100)는, 제 1 금형(110)이 도시되지 않은 가동반 위에 취부된 가동형으로 구성됨과 동시에 제 2 금형(120)이 도시되지 않은 고정반에 취부된 고정형으로 구성되어 있고, 이 고정된 제 2 금형(120)에 대하여 제 1 금형(110)이 근접 또는 격리하는 방향으로 변위한다.
또, 이러한 사출성형기로 구성된 성형장치(100)에 있어서는, 피성형 재료(WK)로서 열가소성 수지 이외에, 열경화성 수지, 예를 들면, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아수지(urea resin), 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지 또는 불포화 폴리에스테르 수지를 사용할 수도 있다. 또, 이들 열가소성 수지나 열경화성 수지에 탄소 섬유, 유리 섬유, 금속 섬유, 금속 분말 또는 각종 광물 분말을 혼합한 것을 이용해서 사출 성형할 수 있다.
또한, 사출성형기로 구성된 성형장치(100)에 있어서는, 예컨대 이하의 공정 1∼6에 의해 제품(PR)을 성형 가공할 수 있다. 즉,
공정 1: 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)을 밀착시키는 형 체결 공정
공정 2: 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 통전하여 가열하는 예비가열공정
공정 3: 용융 수지를 스풀(162)을 통해서 금형 내로 주입하는 주입 공정(이 경우, 통전해도 통전하지 않아도 모두 가능)
공정 4: 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 냉각수를 공급하여 냉각하는 냉각공정
공정 5: 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)을 격리시키는 형 개방 공정
공정 6: 이젝터핀을 구동하여 제품(PR)을 제 1 금형(110)으로부터 꺼내는 취출공정
또, 피성형 재료(WK)로서, 수지 이외의 재료, 예를 들면, 각종 강재, 티탄재, 알루미늄재 또는 마그네슘재 등의 각종 금속재료를 이용할 수도 있다. 다시 말해, 본 발명에 있어서의 성형 장치(100)는, 금속재료에 의한 사출성형기나 프레스기로서도 실시할 수 있는 것이다. 이 경우, 금속재료의 프레스 가공에 있어서는, 종래, 피성형 재료(WK)를 소성변형시키기 쉽게 하기 위해서 피성형 재료(WK)를 프레스기에 배치하기 전에 미리 가열처리하는 것이 일반적으로 행하여지고 있었다. 그러나, 본 발명에 있어서의 성형장치(100)를 프레스기에 채용했을 경우에 있어서는, 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 배치한 피성형 재료(WK)를 가열할 수 있기 때문에, 피성형 재료(WK)를 프레스기에 배치하기 전에 미리 가열할 필요가 없고, 가공 공정에 있어서의 작업 부담을 경감할 수 있는 동시에, 소성변형시키기 어려운 강재, 구체적으로는, 고항장력강의 프레스 성형 가공을 정밀도 좋고 효율적으로 수행할 수 있다.
또, 티탄재, 알루미늄재 또는 마그네슘재 등의 비교적 소성변형하기 쉬운 재료를 프레스 가공하는 경우에 있어서는, 예를 들면, 도 7에 나타낸 것처럼, 제 1 금형( 110)과 제 2 금형(120)의 사이에, 성형 가공시에 있어서의 피성형 재료(WK)를 눌러서 클램프하기 위한 다이 페이스(163)를 설치하면 좋다. 다이 페이스(163)는, 제 1 금형(110)을 관통해서 성형 장치(100)에 있어서의 도시되지 않는 지지부에 도면의 상하 방향으로 슬라이딩 자재하게 지지된 강판부품이다. 이 다이 페이스(163)는, 제 2 금형(120)의 제 1 금형(110측)으로의 변위를 따라서 이 제 2 금형(120)의 외주부(120a)에 눌려서 제 1 금형(110) 상의 피성형 재료(WK)를 클램프 한다. 이로 인해, 티탄재, 알루미늄재 또는 마그네슘재 등의 비교적 소성변형하기 쉬운 재료에 주름을 생기게 하지 않고 소성변형시킬 수 있다.
또한, 프레스기로 구성된 성형장치(100)에 있어서는, 예를 들면, 이하의 공정 1∼6에 의해 제품(PR)을 성형 가공할 수 있다. 즉,
공정 1: 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 통전하여 가열하는 예비가열공정
공정 2: 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)을 격리시킨 형 개방 상태에서 피성형 재료(WK)를 세팅하는 재료 배치 공정
공정 3: 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)을 밀착시킨 형 체결 상태에서 가압하는 가압공정(비통전)
공정 4: 제 1 금형(110) 및 제 2 금형(120)에 냉각수를 공급해서 냉각하는 냉각 공정
공정 5: 제 1 금형(110)과 제 2 금형(120)을 격리시키는 형 개방 공정
공정 6: 이젝터핀을 구동하여 제품(PR)을 제 1 금형(110)으로부터 꺼내는 취출공정
PR…제품, WK…피성형 재료,
100…성형장치,
110…제 1 금형, 110a…제 1 외주부, 111…제 1 성형부, 112…제 1 공동부, 113…단열절연체, 113a…기부, 113b…씰부, 114…압수판, 115…급수 구멍, 116…분수 파이프, 117…배수 구멍, 118…단열절연 베이스, 119…취부판,
120…제 2 금형, 120a…제 2 외주부, 121…제 2 성형부, 122…제 2 공동부, 123…배수 구멍, 124…단열 절연체, 124a…기부, 124b…씰부, 125…압수판, 126…급수 구멍, 127…분수 파이프, 128…단열절연 베이스, 129…취부판,
131…공급변, 132, 133…입출력 전극, 134, 135…연결 전극, 134a…관통공, 135a…핀잭, 136…급전장치,
140…제어장치, 141…조작 패널,
151…금형 구동장치, 152…진공(vacuum) 장치,
161…리브, 162…스풀, 163…다이 페이스.
100…성형장치,
110…제 1 금형, 110a…제 1 외주부, 111…제 1 성형부, 112…제 1 공동부, 113…단열절연체, 113a…기부, 113b…씰부, 114…압수판, 115…급수 구멍, 116…분수 파이프, 117…배수 구멍, 118…단열절연 베이스, 119…취부판,
120…제 2 금형, 120a…제 2 외주부, 121…제 2 성형부, 122…제 2 공동부, 123…배수 구멍, 124…단열 절연체, 124a…기부, 124b…씰부, 125…압수판, 126…급수 구멍, 127…분수 파이프, 128…단열절연 베이스, 129…취부판,
131…공급변, 132, 133…입출력 전극, 134, 135…연결 전극, 134a…관통공, 135a…핀잭, 136…급전장치,
140…제어장치, 141…조작 패널,
151…금형 구동장치, 152…진공(vacuum) 장치,
161…리브, 162…스풀, 163…다이 페이스.
Claims (9)
- 성형 대상이 되는 제품의 표면의 일부에 대응하는 3차원 형상으로 형성된 제 1 성형부를 갖는 제 1 금형과,
상기 제품의 표면의 다른 일부에 대응하는 3차원 형상으로 형성된 제 2 성형부를 가지며, 상기 제 1 금형에 대향 배치된 제 2 금형을 구비하고,
상기 제 1 성형부와 상기 제 2 성형부의 사이에 피성형 재료를 배치하여 상기 제품을 성형하는 성형 장치에 있어서,
상기 제 1 금형 및 제 2 금형 중의 어느 하나, 또는 이들 양자에 전기를 흘리기 위한 금형 통전수단을 구비하고,
상기 제 1 금형 또는 상기 제 2 금형 중의 어느 하나, 또는 이들 양자는,
상기 통전된 상기 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자의 살두께가 그 제 1 성형부 또는 제 2 성형부 또는 그들 양자의 주위에 형성되어서, 그 제 1 성형부 또는 그 제 2 성형부 또는 그들 양자를 지지하는 외주부의 살두께보다 얇게 형성되어져 있되,
상기 제 1 금형 또는 상기 제 2 금형, 또는 이들 양자에는,
상기 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자의 이면측에 상기 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자를 따라 공동부가 형성되어, 그 공동부가 형성된 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자의 살두께를 그 제 1 성형부 또는 그 제 2 성형부 또는 그들 양자를 지지하는 외주부의 살두께보다 얇게 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 성형장치. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 공동부에, 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자에 대하여 냉각용 유체를 공급하는 냉각 유체 공급수단을 더 설치한 것을 특징으로 하는 성형장치. - 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 공동부에 제 1 성형부 또는 제 2 성형부, 또는 이들 양자를 지지하는 리브를 더 설치한 것을 특징으로 하는 성형장치. - 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 공동부에, 상기 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자 모두의 온도를 측정하기 위한 온도측정 센서를 더 설치한 것을 특징으로 하는 성형장치. - 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 금형 통전수단은,
상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형을 전기적으로 접속 및 단절하는 전기 접속부를 구비하는 것을 특징으로 하는 성형장치. - 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형 사이의 상기 외주부에 절연체를 설치한 것을 특징으로 하는 성형장치. - 성형 대상이 되는 제품의 표면의 일부에 대응하는 3차원 형상으로 형성된 제 1 성형부를 갖는 제 1 금형과,
상기 제품의 표면의 다른 일부에 대응하는 3차원 형상으로 형성된 제 2 성형부를 가지며, 상기 제 1 금형에 대향 배치되는 제 2 금형을 구비하고,
상기 제 1 성형부와 상기 제 2 성형부의 사이에 피성형 재료를 배치하여 상기 제품을 성형하는 성형방법에 있어서,
상기 제 1 성형부 및 상기 제 2 성형부 중의 어느 하나, 또는 이들 양자의 살두께를, 그 제 1 성형부 또는 제 2 성형부, 또는 그들 양자의 주위에 형성되어서 그 제 1 성형부 또는 제 2 성형부, 또는 그들 양자를 지지하는 외주부의 살두께보다 얇게 형성하되,
상기 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자의 이면측에 상기 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자를 따라 공동부를 형성하여, 그 공동부가 형성된 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자의 살두께를 그 제 1 성형부 또는 그 제 2 성형부 또는 그들 양자를 지지하는 외주부의 살두께보다 얇게 형성되도록 하고,
상기 살두께를 얇게 형성한 상기 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자가 형성된 상기 제 1 금형 또는 상기 제 2 금형, 또는 이들 양자에 전기를 흐르게 함으로써, 상기 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자를 가열하여,
상기 가열된 상기 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자에 의해 상기 피성형 소재를 상기 제품으로 성형하는 것을 특징으로 하는 성형방법. - 제 8항에 있어서,
상기 공동부에 대향하여 상기 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자에 대하여 냉각용 유체를 공급하는 냉각 유체 공급수단을 마련해 두고,
상기 피성형 재료의 성형 후에, 상기 냉각 유체 공급수단으로부터 상기 냉각용 유체를 상기 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자에 대하여 공급하여, 상기 제 1 성형부 또는 상기 제 2 성형부, 또는 이들 양자를 냉각하는 것을 특징으로 하는 성형방법.
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