사출 성형기 형체장치가 뭐예요?

형체 장치형체장치는 금형의 개폐동작을 행하는 것 이외 금형내에 사출된 용융수지의 높은 압력에 대항하여 금형이 열리지 않도록 충분한 힘으로 클램핑하는 것이 주 목적이다.

형체장치로는 형체력 발생방식을 중심으로 직압식, 터글식으로 크게 분류된다.

 

1. 직압식 형체장치의 종류와 특징

 

직압식 형체기구는 부스터 램식, 보조실린더식, 증압실린더식으로 나눌수 있다.

 

부스터램식

 

[ 부스터램식 ]

형체실린더 밑부분에 고정된 작은 직경의 부스터 램을 형체램(주램)의 중심에 삽입하여 금형을 닫을 때 고속화를 도모한다.

 

보조실린더식

 

[ 보조실린더식 ]

 

보조실린더식 형체기구는 형체램 양측에 2조의 보조실린더를 가지고 있으며 금형 개폐의 고속화를 도모한 것이다. 금형을 닫는 행정에 있어서는 우선 보조 실린더에 고압유를 보내 연결한 가동 형판을 고속전진시켜 금형을 닫기 시작한다.

다음에 금형이 닫히기가 완료되기 직전에 형체 실린더에도 고압유가 보내지도록 기름의 유로를 절환하면 금형은 저속으로 닫히고 형체램 및 2개의 보조램의 전면적에 고압이 걸려 금형이 고압으로 체결된다.

 

투 플레이트 다이렉트 록킹식 형체 장치

 

현재 외국이나 국내업체에서 방식을 바꾸어 적용하고 있는 형체장치로서 형폐쇄 구간에서는 보조실린더(부스터실린더)에 유압이 작용하여 가동반을 고속전진을시키고, 하프너트가 타이바를 로크시킨 뒤에 형체실린더에 유압이 작용하여 형체력을 발생시킨다. 이 방식은 주로 대형기종에 채택하여 설치면적을 적게 차지하는 이점이 있다.

 

                     (고속 형폐쇄)                                  (저속저압형폐쇄)                                (고압형체결)

[ 투 플레이트 다이렉트 록킹식 형체 장치 ]

 

유압실린더의 계산식

 

유압실린더를 이용해 금형을 열고 닫는 속도와 클램핑하는 형체력에 관해서는 다음 계산식을 알아두면 편리하다.

 

[ 유압실린더의 계산식 ]

 

 

물론 이식은 유압 실린더 전부에 통용하는 계산식이다. 형체 기구가 구비해야 할 능력으로는 충분히 금형을 조이는 힘과 빠른 개폐가 필요하다. 그러나 어느 것이나 실린더 직경에 관계가 있고, 형체력을 늘이기 위해서는 아무래도 직경이 커진다. 그러나 역으로 개폐 스피드가 떨어진다.

 

2. 터글식 형체장치

 

터글식의 원리

 

[ 터글의 형개 상태 ]

[ 터글의 형폐 상태 ]

 

터글식 형체장치는 형체유압실린더에서 발생한 힘을 위 그림과 같은 기계적인 링크기구를 사용하여 힘을 확대하여 타이바를 신장시켜(타이바 변형량) 큰 형체력을 발생시키는 장치이다.

터글기구에 있어서 구성되는 링크의 위치에 따라 힘의 확대율과 속도가 변화한다. 형체 개시의 단계에서는 속도가 빠르나 힘의 확대율은 작고, 형체완료에 가까워지면 속도가 급격하게 감소되는 반면에 힘의 확대율은 증대한다. 따라서 최종적으로는 속도가 무한히 작아 지게되나 힘의 확대율은 링크기구가 강체이고 마찰손실이 없다고 가정하면 이론상 무한대 로 된다. 이와 같이 일련의 형체 작동중에 그 속도와 얻어지는 힘이 자동적으로 변하게 되는 것이나 어떻게 변화하는가 하는 것은 터글기구의 구성 즉, 링크의 수, 길이 등에 따라 다르다.

여기서 특히 주의해야 할 것은 형체력 발생의 양상이 직압식과 전혀 다르다는 것이다. 직압식에 있어 형체실린더의 유압에 의해 금형을 닫는 것이고 타이바는 그 반력을 지탱하는 것에 불과하지만 터글식에 있어서는 터글링크가 펴지는 순간에 큰 형체력 을 발생하는 것이고, 일단 펴지고 나면 그 이상 금형을 누르는 것은 불가능하다. 거기서 금형을 일정한 힘으로 체결하기 위해서는 터글링크가 완전히 펴지는 위치보다 약간 앞에서 금형이 닫히고, 펴진 때에는 그대로 타이바를 인장하는 것처럼 하여 타이바의 신장에 의하여 발생한 탄성회복력으로 금형이 체결되는 것이다.

직압식의 경우에는 형체력은 형체실린더의 유압에 의해 유지되므로 형체기간 중 계속 압력을 가해야 한다. 한편 터글 식에서는 터글링크가 신장될 때 발생하는 힘으로 타이바를 확대하여 늘어난 타이바가 복원 하려는 탄성력으로 금형이 닫히게 되므로 그후에는 형체실린더에 압력을 가할 필요는 없다.

 

형체력과 타이바의 신장율

 

터글식의 원리에서처럼 터글식은 타이바를 신장시켜 형체력을 발생시키므로 그 크기는 유압실린더의 힘과 터글의 확대율, 실제로는 타이바의 신장량으로 결정된다. 그 관계식은 다음과 같다.

 

 

한편, 실제 형체력으로서 금형에 작용하는 힘 F는 신장량에 의하여 신장된 타이바의 신장량, 즉 타이바의 탄성회복력을 말하며 형체력 F(ton)는 다음과 같은 관계식에 의해 나타낼 수 있다.

 

 

즉 형체력은 타이바의 탄성계수, 타이바의 단면적과 길이 및 신장량으로 결정되므로 재질과 치수를 이미 알고 있는 경우는 신장량에 비례한다.

 

터글식과 직압식 장단점 비교표

 

[ 터글식과 직압식 장단점 비교표 ]