KR100777378B1 - 가스 밸브 핀 기구 - Google Patents

Abstract

가스 주입식 플라스틱 사출 성형 시스템에 사용하기 위한 밸브-게이트 기구다. 이동식 핀 기구는 부싱 또는 기계 노즐에 위치되어 금형의 공동 내부로의 플라스틱 소재의 주입을 조정한다. 핀 기구는 외측 핀 부재 및 내측 핀 부재를 갖는다. 외측 핀 부재에 대한 내측 핀 부재의 이동은 가스가 금형의 공동 내의 플라스틱으로 주입될 수 있도록 한다. 접시 스프링과 같은 스프링 부재는 내측 핀 부재를 외측 핀 부재에 대하여 폐쇄 위치로 편향시킨다. 가스원으로부터의 가스 압력은 스프링 부재의 힘을 극복하여 가스가 금형의 공동 내부로 들어갈 수 있도록 한다.

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Description

가스 밸브 핀 기구 {GAS VALVE PIN MECHANISM}

본 발명은 가스 주입 사출 성형 시스템에 사용되는 핀형 밸브-게이트 부싱 및 노즐에 관한 것이다.

현재 가스 주입 사출 성형에는 많은 공정 및 기술이 이용되고 있다. 가스 주입 사출 성형 공정은 부분적으로 중공이고 경량이며 강성인 부분을 형성할 수 있는 플라스틱 부품의 설계 및 제조에 융통성을 부여하여 최소의 싱크 마크(sink mark) 및 뒤틀림이 적어지도록 한다. 이러한 공정은 필요 소재와 장치 비용의 저감 및 사이클 시간의 단축을 가능하게 하여, 많은 응용에 대하여 종래의 사출 성형 공정 및 기술보다 장점을 갖는다.

일반적으로, 가스 주입 사출 성형 시스템은 플라스틱 소재를 금형 내에서 팽창시키고 금형의 공간 구석구석에 채워지도록 하기 위해 가압된 가스를 이용한다. 기체 상태의 유체는 하나 이상의 공동 또는 하나 이상의 위치에 부싱 또는 기계 노즐과 같은 여러 방법을 통해 금형 내부에 주입된다. 종래의 플라스틱 사출 성형 공정에서, 용융된 플라스틱 소재는 가열되었거나 가열되지 않은 탕구(sprue) 부싱을 통해 중공 금형의 공동 내부에 주입된다. 흔히, 공통 매니폴드에 부착된 2개 이상의 탕구 부싱이 사용된다. 이 경우, 탕도를 통해 사출 성형기로부터 흘러나온 플라스틱 용융물은 가열된 분배기 블록(또는 매니폴드)에 의해 각 탕구 부싱에 분배된다. 용융물의 유동을 제어하기 위해 사용되는 하나의 종래 방법은 밸브-게이트 부싱으로서 공지된 하나 이상의 핀 또는 니들 밸브를 이용한다.

이러한 시스템에 의하면, 니들 밸브는 매니폴드를 통해 탕구 부싱에 삽입되고 유압식, 전기식, 또는 공압식 제어 장치 또는 기구에 의해 축 방향 이동에 대하여 제어된다. 니들 밸브는 제어 기구에 의해 축 방향으로 움직이고 탕구 부싱으로부터 금형의 공동까지의 플라스틱 용융물 통로를 개폐하기 위해 탕구 부싱의 단부에 있는 오리피스 내부에 끼워지도록 되어 있는 기다란 핀 부재를 갖는다. 제2 이동식 핀 부재는 상기 기다란 핀 부재 내부에 위치될 수 있으며, 2개의 핀 부재의 단부에 있는 밸브 기구를 통해 가스는 플라스틱을 금형의 공동 내로 들어가도록 한다.

본 발명의 목적은 가스 주입 사출 성형 공정에서 사용하기 위한 개선된 밸브-게이트 부싱 또는 기계 노즐을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 폐쇄 위치로 편향되어 있으며 가스 오리피스를 개방하기 위해 가스 압력을 이용하며 가스가 플라스틱을 금형의 공동 내로 유입될 수 있도록 하는 이동식 게이트 핀을 구비한 개선된 밸브-게이트 부싱 또는 노즐을 제공하는 것이다.

본 발명은 가스 주입 시스템에 사용하기 위한 개선된 밸브-게이트 유형의 부싱 또는 노즐을 제공하며, 상기 목적을 만족한다. 본 발명은 금형 내부로의 플라스틱 소재의 유동을 소망하는 대로 용이하고 효과적으로 개폐하고, 또한 금형 공동 내부로의 가스 통로를 용이하고 효과적으로 개폐하는 핀형 밸브-게이트 장치를 제공한다.

특히, 이동식 내측 핀 부재는 외측 핀 부재와 협동하여 금형의 공동 내에 플라스틱 소재를 유입시키기 위한 가스의 통과용 가스 통로를 개폐하도록 제공된다. 내측 핀 부재는 스프링 와셔에 의해 편향되어 있거나 밸브-폐쇄 위치로 되어 있다. 내측 핀 부재와 외측 핀 부재 사이의 환형 채널에 가스가 주입되면, 가스는 내측 핀 부재의 넓은 표면상에 스프링 와셔의 편향력을 극복하도록 작용하여 가스 통로를 개방시켜 가스가 금형의 공동 및 플라스틱 소재에 주입될 수 있도록 한다. 외측 핀 부재 및 내측 핀 부재의 단부는 서로 짝을 이루어 금형의 공동 내부에 가스의 주입을 위한 밸브 또는 "게이트"를 형성한다.

본 발명의 상기 목적, 특징, 및 이점은 첨부 도면 및 청구범위를 참조하여, 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 밸브형 부싱 기구를 나타내는 도면이다.

도 2는 도 1의 부싱 기구로부터 피스톤 및 핀 기구를 분리하여 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 핀 기구가 폐쇄된 위치로 되어 있는 확대도이다.

도 4는 핀 기구가 도 3과 같이 설정되어 있지만, 가스가 금형의 공동으로 주입될 수 있도록 가스 밸브 부재가 개방 위치로 되어 있는 것을 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명에 대한 대안적인 사용을 나타내는 도면이다.

도 6 및 도 7은 본 발명을 기계 노즐에 사용하는 것을 나타내는 도면이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내고, 도 1, 도 2, 도 5, 도 6 및 도7은 가스 주입 사출 성형 시스템에서의 본 발명의 사용을 나타낸다. 이와 관련하여, 본 발명은 특히 가스 주입 사출 성형 공정 또는 시스템에 사용되도록 적용되어 있고, 이하에서도 이러한 방식으로 언급할 것이다. 그러나 본 명세서에 용어 "가스"의 사용은 가스 대신에 다른 유체가 사용될 수도 있기 때문에 가스에만 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다.

또한, 본 발명은 특히 탕구 부싱 또는 기계 노즐과 함께 사용되도록 적용되어 있다. 이와 관련하여, 본 명세서에서 본 발명은 한 가지의 탕구 부싱(80)(도 1 참조) 및 하나의 실시예의 기계 노즐(도 6 및 도 7 참조)과 함께 사용되는 것으로 설명하였다. 물론, 다른 크기, 형상, 및 유형의 탕구, 기계 노즐 등이 본 발명과 함께 사용될 수 있으며 본 발명의 사상 및 범위를 만족한다.

밸브-게이트 핀 기구는 도면에서 대개 참조 부호 10으로 표시한다. 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 핀 기구는 기다란 통로(13)를 갖는 외측 핀 부재(12) 및 기다란 중공 통로(13) 내에 위치되는 내측 핀 부재(14)를 포함한다. 외측 중공 핀 부재(12)는 기다란 몸체부(16) 및 확대된 헤드부(17)를 갖는다. 헤드부(17)는 중앙 공동(18)을 갖는다. 내측 핀 부재(14)는 마찬가지로 기다란 몸체부(20) 및 확대된 헤드부(22)를 갖는다. 헤드부(22)는 공동(18) 내에 위치된다. 2개의 헤드부(17, 22)를 함께 밀봉하고 가스 또는 다른 유체의 통과를 방지하기 위해 헤드부(22) 내의 환형 공동 또는 그루브(25)에는 밀봉 부재(24)가 위치된다. 또는, 밀봉 부재 및 그루브는 동일한 목적으로 공동(18)의 벽에 위치할 수도 있다는 것을 이해하여야 한다.

캡 부재(30)는 헤드부(17) 위에 위치되고 공동(18) 내부에 끼워지는 삽입부(32)를 갖는다. 캡 부재(30)는 볼트 또는 다른 고정구, 또는 결합 나사 기구(34)와 같은 임의의 종래 방식에 의해 헤드부(17)에 고정될 수 있다.

삽입부(32)와 내측 핀 부재의 헤드부(22) 사이에는 스프링 부재(36)가 위치된다. 보다 구체적으로, 스프링 부재(36)는 캡 부재(30)의 저면(30A)과 헤드부(22)의 상면(22A) 사이에 위치된다. 스프링 부재는 바람직하게 접시 스프링(Belleville washer)과 같은 스프링 와셔 부재이다. 물론, 스프링 와셔 부재 대신에 소형 코일 스프링 부재 등과 같은 다른 스프링 편향 부재가 사용될 수 있고, 요구되는 편향력의 크기에 따라 둘 이상의 스프링 부재가 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

핀 기구의 하단부(10A)는 금형 부재(42)의 오리피스(40)(또는 이하에서 설명하는 탕구 부싱(80) 또는 기계 노즐(200))와 짝을 이루도록 적용되어 있다. 오리피스(40)는 금형 부재(46)와 짝을 이루어 공동(44) 내부로 개구된다. 하단부(10A)는 오리피스(40)와 짝을 이루어 플라스틱 통로(48)로부터 금형의 공동(44)으로의 플라스틱 소재의 유동을 제어하는 밸브 기구를 형성하도록 한다. 플라스틱은 도관(conduit)을 통해 플라스틱 사출 성형기("IM")(50)로부터 통로(48)에 주입된다.

가압된 가스는 가스원(52)("GAS")으로부터 도관(53)을 통해 외측 핀 부재(12) 내의 통로(13)로 주입된다. 외측 핀 부재(12)에 대한 내측 핀 부재(14)의 상대 이동을 통해 금형의 공동(44)으로의 가스 유입이 제어된다. 통로(13)의 테이퍼진(tapered) 하단부(13A)는 내측 핀 부재(14)의 테이퍼진 하단부(14A)와 함께 밸브 기구(56)를 형성한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 스프링 부재(36)는 내측 핀 부재(14)를 밸브-폐쇄 위치로 편향시킨다. 이 때, 밸브 기구(56)가 폐쇄되어, 통로(13) 내의 가스가 금형의 공동(44)으로 유입되는 것이 방지된다. 밸브 기구(56)를 도 4에 도시된 바와 같이 밸브-개방 위치로 개방하기 위해, 가스원(52)으로부터의 가압 가스가 통로(13)에 주입되어 내측 핀 부재(14)의 헤드부(22)의 표면(22B) 상에 작용한다. 도 4에서 화살표(60)로 나타낸 가스의 힘이 화살표(62)로 나타낸 스프링 부재(36)의 힘을 극복하면, 스프링 부재는 변형되고 편평하게 되어 내측 핀 부재(14)가 축 방향 상방으로 이동하여 밸브 기구(56)를 개방하도록 한다.

가스 압력이 인가되지 않는 경우, 금형의 공동 또는 탕도 시스템 내의 약간의 플라스틱의 압력이 내측 핀 부재(14)의 단부 상의 표면에 작용하게 된다. 그러나 표면(64)의 면적은 스프링 부재(36)의 힘을 극복하기에 충분한 힘을 제공하기에는 불충분하다.

요약하면, 핀 기구(10)의 내부에 가스 압력이 인가되면, 밸브 핀을 들어올리는 힘이 형성되어 스프링 와셔(36)를 가압한다. 와셔를 압축하면 내측 핀이 후퇴되어 핀의 단부에서 가스가 빠져나가는 통로를 제공하게 된다.

외측 핀 부재(12)의 단부(12A) 상에는 환형의 그루브(66)가 제공된다. 이 그루브는 플라스틱 소재가 금형의 공동(44) 내부에 사출되도록 하여 공동 내부에 주입되는 가스가 금형의 공동 내에 형성되는 플라스틱의 외표면 주위로 빠져나가는 것을 방지하는 밀봉을 형성하도록 한다. 이 밀봉은 가스가 플라스틱 매스 내에 주입되도록 하여 중공의 공동을 형성하고 금형 공동의 벽에 대하여 플라스틱이 팽창 되도록 한다. 그루브(66)의 크기는 그루브의 벽에 대하여 가스가 힘을 가할 때 플라스틱이 만족스러운 밀봉을 형성하도록 그루브의 내부에 플라스틱의 얇은 플랜지 또는 플래시(flash)가 형성될 수 있도록 충분히 작다.

본 발명의 하나의 바람직한 사용을 도 1 및 도 2에 나타냈다. 도시한 바와 같이, 핀 기구(10)는 피스톤 부재(70)와 결합되어 탕구 부싱(80)과 조합으로 이용된다.

탕구 부싱(80)은 몸체부(82), 헤드부(84), 및 환형의 히터 부재(86)를 포함한다. 히터 부재(86)는 바람직하게 환형의 코일 또는 저항식 가열 부재이며 도관(88)을 통해 전력이 공급된다. 히터 부재(86)로부터의 열은 중앙 통로(90)에서 플라스틱 소재가 용융 상태를 유지하도록 한다.

탕구 부싱(80)은 매니폴드(92)에 부착된다. 매니폴드(92)는 용융된 플라스틱 소재를 종래의 방식으로 통로에 공급하는 사출기("IM")(50)에 연결되는 하나 이상의 도관 또는 통로를 갖는다. 통로 내의 플라스틱 소재는 매니폴드(92)에 위치되는 하나 이상의 가열 부재(미도시)에 의해 용융 상태로 유지된다.

통로(94)는 탕구 부싱 내의 통로(90)와 정렬되는 개구(96)를 가져서 플라스틱 소재가 사출 성형기로부터 금형 부재(46) 내에 위치되는 금형의 공동(44) 내부로 유동될 수 있도록 한다. 탕구 부싱(80)은 금형 부재(100)의 공동(98) 내에 위치된다.

선단 부재(102)는 탕구 부싱(80)의 몸체 부재(82) 단부에 나사식으로 고정된다. 선단 부재(102)는 금형 부재(100)의 개구 내에 위치되어 짝을 이루는 외표면(104)을 갖는다. 선단 부재(102)는 또한 외측 핀 부재(12)의 하단부 또는 선단(12A)과 짝을 이루는 중앙 오리피스(40)를 갖는다.

피스톤 부재(70)는 블록 부재(112)의 공동(110) 내에 위치된다. 피스톤 부재는 공동 또는 체임버(110) 내에서 축 방향 또는 길이 방향으로 슬라이드 되도록 적용되어 있고 핀 기구(10)에 부착된다. 특히, 핀 기구(10)의 캡 부재(30)는 피스톤 부재(70)의 나사식 개구 또는 통로(120) 내에 나사식으로 위치된다. 핀 기구(10)와 피스톤 부재(70) 사이의 나사 결합은 2개의 부품 사이에서 단단한 결합을 제공하며, 동시에 오리피스(40)에 핀 기구(10)의 하단부를 원하는 대로 짝을 이루도록 하기 위해 원하는 경우에 피스톤 부재에 대하여 핀 부재의 조절이 가능하도록 한다. 이와 관련하여, 피스톤 부재(70)에 대한 핀 기구(10)의 축 방향 조절은 중앙 개구(120)를 통한 기구 또는 도구의 삽입에 의해 이루어질 수 있다. 이를 위해 종래의 렌치 소켓 또는 드라이버 슬롯(122)이 캡 부재(30)에 제공된다.

캡 부재(130)는 블록 부재(112)의 상단부에 고정되고 공동(110) 내에서 피스톤 부재(70)를 고정되게 유지시킨다. 체임버(110) 내의 피스톤 부재(70)의 이동은 유체 압력원("FPS")(132)으로부터의 유체 압력의 투입 및 배출에 의해 이루어진다. 유체 압력원(132)은 도관(134)에 의해, 공동(110)과 유체 연통되어 있고 피스톤 부재(70)의 반대쪽에 있는 각각의 개구(135, 137)와 연결되어 있다.

복수의 시일 또는 밀봉 부재는 공동(110) 내에서 유체 압력을 유지시킨다. 이들은 캡 부재(130)와 블록 부재(112) 사이의 시일(140), 캡 부재(130)와 피스톤 부재(70) 사이의 시일(142), 피스톤(170)과 체임버(110)의 벽 사이에 위치되는 한 쌍의 시일(144), 및 블록 부재(112)와 피스톤 부재(70) 사이에 위치되는 시일(146)을 포함한다. 이들 시일은 환형의 그루브 또는 공동 내에 위치되어 유체 압력원으로부터의 유압 유체 또는 공압 유체의 누출을 방지한다.

작동 중에, 피스톤 부재(70)는 개구(135, 137)를 통해 FPS로부터 유압 유체를 적절하게 인가함으로써 체임버(110) 내에서 축 방향으로 이동된다. 이와 관련하여, 도관(134) 및 개구(135)를 통해 투입되는 압력은 피스톤 부재(70)를 체임버(110)의 표면(110A) 쪽으로 압박하고 다시 핀 기구(10)를 오리피스(40)와 결합하도록 하강시킨다. 마찬가지로, 도관(134)을 통해 체임버(110)로부터 유체 압력이 해제되고 도관(136)을 통해 유체 압력이 작용되면, 피스톤 부재(70)는 체임버(110) 내에서 캡 부재(130) 상의 표면(130A)을 향해 이동되어 핀 기구(10)가 상승되고 오리피스(40)가 개방되게 된다.

가스 또는 다른 소정의 유체가 도관(53)을 통해 외측 핀 부재(12)와 내측 핀 부재(14) 사이의 환형 통로(13)에 투입된다. 이와 관련하여, 가스원(52)으로부터 금형 공동(44) 내의 플라스틱 소재(P)로의 가스 투입을 허용하게 되는 핀 기구(10)의 작동은 도 3 및 도 4를 참조하여 전술한 것과 동일하다. 그러므로, 가스원(52)으로부터 핀 부재(12, 14) 사이의 환형 통로에 가스가 공급되는 경우, 스프링 부재(36)가 압축되고, 내측 핀 부재(14)가 외측 핀 부재(12)에 대하여 축 방향 위쪽으로 이동되어 가스가 플라스틱 소재(P) 내부로 유동되도록 한다. 가스가 핀 기구(10)에 공급되지 않는 경우의 휴지 또는 폐쇄 위치에서, 스프링 부재(36)는 내측 핀 부재(14) 상에 편향력을 제공하여 가스가 환형의 통로를 통해 유동되고 플라스틱 소재 내부로 투입되는 것을 방지한다.

도 1 및 도 2에 나타낸 사출 성형 시스템의 작동 기구에서, 피스톤 부재(70)는 블록 부재(112) 내에서 종 방향으로 이동되어 오리피스(40)를 개폐함으로써 플라스틱 소재가 사출 성형기(50)로부터 금형의 공동 내부에 투입될 수 있도록 한다. 이와 관련하여, 피스톤 부재(70)가 도 1에 나타낸 위치에 있을 경우, 핀 기구(10)의 하단부(10A)는 오리피스(40) 위로 상승하여 통로(90) 내의 플라스틱이 금형의 공동(44) 내부로 유동되도록 한다. 소정량의 플라스틱 소재가 금형의 공동 내부에 주입되면, 유체원이 동작하여 피스톤 부재(70)가 도 2에 나타낸 위치로 이동된다. 이렇게 하여 핀 기구(10)의 하단부(10A)가 오리피스(40)와 맞물려 금형의 공동 내부에 플라스틱 소재가 추가로 유입되지 않도록 한다. 이와 관련하여, 핀 기구(10)의 하단부(10A) 및 오리피스(40)의 벽은 밸브 기구(56)를 형성한다.

금형의 공동 내에 있는 플라스틱 소재에 가스 또는 다른 유체를 주입할 필요가 있는 경우에는, 가스원(52)으로부터 핀 기구 내의 환형 통로로 가스가 투입됨으로써, 내측 핀 부재(14)를 외측 핀 부재(12)에 대하여 이동시켜서 도 3 및 도 4를 참조하여 전술한 바와 같이 플라스틱 소재(P)로 가스가 주입되도록 한다.

가스 압력은 성형된 부품을 배출시키도록 유지되며, 또한 내측 핀이 후퇴되어 있도록 한다. 가스 압력이 해제되거나 가스가 배출되는 경우, 내측 핀은 시스템 내의 잔류 압력이 압축된 와셔의 힘에 대하여 충분히 감소하여 가스에 의해 생성되는 힘을 극복할 때까지 후퇴된다. 내측 핀이 다시 폐쇄되면 부품 내에 있는 잔류 가스의 압력이 충분히 낮아서 부품이 금형으로부터 배출될 때 손상되지 않는다.

블록 부재(112)는 복수의 스페이서 또는 라이저(99)에 의해 매니폴드(92)로부터 분리 또는 이격된다. 블록 부재(112), 스페이서 부재(99), 매니폴드(92) 및 금형 부재(100)는 볼트, 다른 고정구, 클램프 기구 등과 같은 종래의 방식으로 서로 연결된다.

본 발명의 사용에 관한 다른 실시예를 도 5에 나타내었다. 본 실시예에서는 가스 밸브 핀이 단일 밸브-게이트 응용에 사용된다.

도 5에서, 본 발명의 핀 기구(10)는 사출 금형의 공동 내부로의 플라스틱 소재의 유동을 제어하는 시스템 또는 기구와 함께 사용된다. 이와 관련하여, 플라스틱 소재는 탕구 부싱(152)에 부착되는 어댑터 기구(150)에 사출 성형기("IM")(50)로부터 직접 주입된다. 플라스틱은 사출 성형기(50)로부터 어댑터 부재(150) 내의 통로(176)를 통해 주입되어 탕구 부싱(152) 내의 통로(162)로 들어간다. 탕구 부싱(152)은 도 1을 참조하여 전술한 탕구 부싱(80)과 유사하다. 탕구 부싱(152)은 중앙 몸체 부재(154), 헤드 부재(156), 환형 가열 부재(158) 및 선단 부재(160)를 갖는다. 몸체 부재(154)는 플라스틱 소재가 통과하여 금형의 공동 내부(174)로 들어가도록 하는 중앙 통로(162)를 갖는다. 탕구 부싱(152)은 금형 부재(166)의 공동(164)에 위치된다. 금형 부재(166)는 선단 부재(160)가 위치되는 개구(170)를 갖는다. 금형 부재(172)는 금형 부재(166)와 접촉하여 위치되고 플라스틱 소재가 주입되는 공동(174)을 포함한다.

핀 기구(10)의 축 방향 이동은 탕구 부싱의 밸브 부재(56)를 개폐하여 금형의 공동 내에 플라스틱의 주입을 허용하거나 추가의 주입을 방지하도록 한다. 핀 기구(10)의 이동은 작동 기구(180)에 의해 작동된다. 작동 부재(180)는 피벗식 암 부재(182) 및 피스톤 기구(184)를 포함한다. 피스톤 기구(184)는 하우징(190) 내의 체임버(188)에 위치되는 피스톤 부재(186)를 포함한다. 유체 압력원(132)으로부터의 유체는 공동(188) 내의 피스톤 부재(186)를 작동시키고 제어한다. 피스톤 부재(186)의 작동은 다시 로드 부재(192)를 화살표(194) 방향으로 이동시킨다. 로드 부재(192)의 이동은 암 부재(182)를 피벗 부재(183) 둘레로 피벗시킨다. 암 부재(182)의 일단부(182A)는 핀 기구(10)의 상단부(10B)에 부착되며, 암 부재(182)의 타단부(182B)는 로드 부재(192)에 연결된다.

암 부재(182)의 피벗 동작은 핀 기구(10)가 탕구 부싱(152)에 대하여 축 방향 또는 종 방향으로 이동하도록 작용한다. 이것은 다시 밸브 부재(56)를 개폐하여 금형의 공동 내부로의 플라스틱 소재의 주입을 제어하도록 한다.

작동 중에, 피스톤 부재(186) 및 로드 부재(192)의 이동은 암 부재(182)의 단부(182B)를 이동시키고, 이것은 다시 암 부재(182)의 단부(182A)를 반대 방향으로 이동시켜서 핀 기구(10)가 밸브 기구(56)를 개폐하도록 한다. 밸브 기구(56)의 형성에서 핀 기구(10)의 위치 조정은 피스톤 부재(186)에 대한 로드 부재(192)의 길이 조정에 의해 이루어진다. 이를 위해 로드 부재(192)는 나선(193)에 의해 피스톤 부재(186)와 나사식으로 고정된다.

도 6 및 도 7은 본 발명을 기계 노즐에 사용하는 것을 나타낸다. 기계 노즐은 사출 성형기의 표준 부품이다. 도 6에서, 사출 성형기는 대개 참조 부호 202로 표시한다. 사출 성형기(202)는 일반적으로 공통 기부(204) 상에, 성형된 플라스틱 부품의 형성을 위해 금형(210)을 유지하도록 하기 위해 사용되는 한 쌍의 평활 부재(platen member)(206, 208)와 함께 위치된다. 사출 성형기(202)는 일반적으로 기계 노즐(200)과 함께, 몸체(212), 호퍼(214), 및 몸통 부재(216)를 포함한다. 도시한 바와 같이, 기계 노즐(200)은 몸통(216)의 전방 단부 상에 위치된다. 이와 관련하여, 기계 노즐(200)은 일반적으로 몸통 부재(216)의 단부 상에 나사식으로 삽입되고, 도 7에 나타낸 바와 같이 복수의 나선(218)에 의해 유지된다.

사출 성형 공정에서, 사출 성형기(202) 내부에는 호퍼 부재(214)를 통해 중앙의 공동 또는 체임버(미도시)로 플라스틱 펠릿(pellet)이 투입된다. 회전식 스크루 부재(미도시)가 체임버 내에 위치되어 플라스틱 소재가 몸통 및 기계 노즐을 통해 금형의 공동(220) 내부로 이송되도록 사용된다. 복수의 가열 부재(222)는 몸통 부재(216)의 외측 및 사출 성형기(202)의 주요 부분에 위치되어, 플라스틱 소재를 용융시키고 용융 상태를 유지하여 기계 노즐을 통해 금형의 공동 내부로 주입될 수 있도록 한다. 이와 관련하여, 가열 부재(224)가 또한 도 7에 나타낸 바와 같이, 일반적으로 기계 노즐(200)의 외측 단부 둘레에 위치된다. 가열 부재(224)는 일반적으로 코일이거나 저항식 히터이고, 이 경우에는 리드 또는 커넥터(226)를 통해 에너지를 공급받는다.

평활 부재(206)는 고정식 평활 부재(208)에 대하여 이동 가능하다. 이들 2 개의 평활 부재는 연결되어 로드 부재(230)를 따라 이동 가능하다. 이와 관련하여, 일반적으로 4개의 로드 부재(230)가 제공된다.

금형(210)은 일반적으로 코어 부재(232) 및 공동 부재(234)를 포함한다. 2개의 금형 부재(232, 234)는 2개의 평활 부재(206, 208)와 각각 연결된다. 이러한 방식에서, 금형(210)은 고정식 평활 부재(208)에 대한 평활 부재(206)의 상대 이동에 따라 개폐될 수 있다.

기계 노즐(200)은 개구부(240)를 통해 평활 부재(208) 내에 삽입되고 탕구 부싱(242) 등을 향하여 압박되어 금형의 공동(220) 내부에 용융된 플라스틱 소재를 직접 주입하도록 한다. 이를 위해, 기계 노즐(200)은 외측 또는 말단부에 탕구 부싱 등과 맞물리도록 구형의 맞물림면(246)을 갖는 선단 부재(244)를 갖는다. 선단 부재(244)는 일반적으로 나사 기구(248)에 의해 기계 노즐(200)의 단부에 나사식으로 고정된다.

기계 노즐(200)로 들어가는 용융된 플라스틱 소재는 단부(252)에서 통로(250) 내부로 삽입된 후, 선단 부재(244)의 오리피스(254)를 통해 금형의 공동 내부로 주입된다. 통로(250)는 제1 부분(250A), 제2 부분(250B), 및 제3 부분(250C)을 포함한다. 통로의 제1 및 제2 부분(250A, 250B)은 도 7에 나타낸 바와 같이 각도를 이루어서 후술하는 작동을 위한 공간을 제공하도록 한다. 통로의 제3 부분(250C)은 기계 노즐의 중앙에 위치되어 플라스틱 소재가 핀 기구(10)의 둘레로 유동하고 선단 부재(244)로 유입되도록 한다.

핀 기구(10)는 실질적으로 도 1 내지 도 5를 참조하여 전술한 핀 기구(10)와 동일하다. 이와 관련하여, 핀 기구(10)는 기다란 통로(13)를 갖는 외측 핀 부재(12) 및 통로(13) 내부에 위치되는 내측 핀 부재(14)를 포함한다. 중공의 외측 핀 부재(12)는 기다란 몸체부(16) 및 확대된 헤드부(17)를 갖는다. 헤드부는 중앙 공동(18)을 갖는다. 내측 핀 부재(14)는 마찬가지로 기다란 몸체부(20), 및 공동(18) 내부에 위치되는 확대된 헤드부(22)를 갖는다.

헤드부(17) 상에는 캡 부재(30)가 위치되고, 캡 부재와 헤드부(22) 사이에는 스프링 부재(36)가 위치된다. 스프링 부재(36)는 접시 스프링과 같은 스프링 와셔 부재가 바람직하지만, 전술한 것과 같은 다른 동등한 스프링 편향 부재가 사용될 수 있다.

핀 기구의 하단부(10A)는 노즐 부재(200) 상의 선단 부재(244)의 오리피스(254)와 짝을 이루도록 적용되어 있다. 하단부(10A) 및 오리피스(254)는 밸브 기구를 형성하여 플라스틱 통로(250)로부터 금형의 공동(220) 내부로의 플라스틱 소재의 유동을 제어한다.

가스원(52)(GAS)으로부터의 가압된 가스가 도관(53)을 통해 외측 핀 부재(12) 내의 통로(13)에 투입된다. 외측 핀 부재(12)에 대한 내측 핀 부재(14)의 이동은 금형의 공동(220) 내부로의 가스 투입을 제어한다. 이와 관련하여, 통로(13)의 하단부는 테이퍼를 이루어, 대응되게 테이퍼를 이룬 내측 핀 부재(14)의 하단부와 함께 밸브 기구를 형성한다.

핀 기구(10)는 전술한 것과 동일한 방식으로 작동한다. 즉, 핀 기구(10)의 내부에 가스 압력이 인가되면, 밸브 핀을 들어올리는 힘이 생성되고 스프링 와셔(36)를 압축한다. 이로 인해 가스는 핀 기구로부터 플라스틱 소재 및 금형의 공동 내부로 유입된다. 와셔가 압축되는 경우, 내측 핀이 후퇴하여 핀의 단부에 가스가 유동할 수 있도록 통로를 허용한다.

핀 기구(10)의 이동은 작동 기구(260)에 의해 작동된다. 작동 부재(260)는 피벗식 암 부재(262) 및 피스톤 기구(264)를 포함한다. 피스톤 기구(264)는 하우징(290) 내의 체임버(264)에 위치되는 피스톤 부재(266)를 포함한다. 유체 압력원("FPS")(292)으로부터의 유체는 공동(268) 내에서 피스톤 부재(266)를 작동시키고 제어한다. 피스톤 부재(266)의 작동은 다시 로드 부재(294)를 화살표(296) 방향으로 이동시킨다. 로드 부재(294)의 이동은 암 부재(262)를 피벗 부재(263) 둘레로 피벗시킨다. 피벗식 암 부재(262)의 일 단부(262A)는 핀 기구(10)의 상단부(10B)에 부착되고, 암 부재(262)의 타 단부(262B)는 로드 부재(294)와 연결된다. 암 부재(262)의 피벗 동작은 핀 기구(10)가 기계 노즐(200)에 대하여 축 방향 또는 종 방향으로 이동되도록 작용한다. 이것은 다시 오리피스(254)를 개폐하여 금형의 공동 내부로의 플라스틱 소재의 주입을 제어한다.

피벗 부재(262)의 작동은 실질적으로 도 5를 참조하여 전술한 피벗식 암 부재(182)의 작동과 동일하다. 작동 중에서, 피스톤 부재(266) 및 로드 부재(294)의 이동은 암 부재(262)의 단부(262B)를 이동시키고, 이것은 다시 암 부재(262)의 단부(262A)를 반대 방향으로 이동시켜서, 핀 기구(10)가 오리피스(254)에서 밸브 기구를 개폐하도록 한다. 밸브 기구의 형성에서 핀 기구(10)의 위치 조정은 피스톤 부재(266)에 대한 로드 부재(294)의 길이를 조정함으로써 이루어진다. 이를 위해 로드 부재(294)는 나선(295)에 의해 피스톤 부재(266)에 나사식으로 고정된다.

본 발명을 하나 이상의 실시예를 통해 설명하였지만, 전술한 소정의 기구 및 기술은 단지 본 발명의 원리를 예시적으로 설명한 것임을 이해하여야 한다. 청구범위에 정의한 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 발명에 대하여 다양한 변경이 가해질 수 있다.

Claims (36)

1. 내부 통로 및 제1 몸체부를 가지며, 내부에 공동을 가진 제1 헤드부가 일단에 구비되고, 제1 밸브 부재가 타단에 구비되는 외측 핀 부재;

   상기 내부 통로에 위치하는 제2 몸체부를 가지며, 상기 제1 헤드부의 상기 공동 내에 위치하는 제2 헤드부가 일단에 구비되고, 상기 제1 밸브 부재와 결합하는 제2 밸브 부재가 타단에 구비되는 내측 핀 부재;

   상기 제1 헤드부에 고정되고 상기 공동을 덮는 캡 부재; 및

   상기 제2 헤드부와 상기 캡 부재 사이에 위치되고, 상기 내측 핀 부재를 상기 외측 핀 부재에 대하여 상기 캡 부재로부터 멀어지는 방향으로 편향시키는 스프링 부재; 를 포함하고,

   상기 제1 밸브 부재 및 상기 제2 밸브 부재는, 통과하는 유체의 유동을 제어하는 밸브 기구를 형성하는 것을 특징으로 하는 가스 핀 기구.
2. 제1항에 있어서,

   상기 스프링 부재는 스프링 와셔를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 핀 기구.
3. 제2항에 있어서,

   상기 스프링 와셔는 접시 스프링(Belleville washer) 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 핀 기구.
4. 제1항에 있어서,

   상기 캡 부재는 상기 제1 헤드부에 나사식으로 고정되는 것을 특징으로 하는 가스 핀 기구.
5. 제1항에 있어서,

   상기 스프링 부재는 통과하는 유체의 유동을 방지하는 폐쇄 위치로 상기 밸브 기구를 편향시키는 것을 특징으로 하는 가스 핀 기구.
6. 제1항에 있어서,

   상기 내측 핀 부재와 상기 외측 핀 부재 사이의 공간에 가스가 흐를 수 있도록 상기 핀 기구에 가스 주입 개구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 핀 기구.
7. 제1항에 있어서,

   상기 핀 기구에 가스를 주입함으로써 상기 스프링 부재의 편향력을 극복하여 상기 밸브 기구를 개방시키는 것을 특징으로 하는 가스 핀 기구.
8. 제6항에 있어서,

   상기 제2 헤드부는 상기 가스 주입 개구를 통해 투입되는 가스 압력에 노출되는 확대 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 가스 핀 기구.
9. 부싱, 및 통과하는 플라스틱 소재의 유동을 제어하기 위해 상기 부싱 내에 위치되는 가스 핀 기구를 포함하는 밸브-게이트 부싱 기구로서,

   상기 가스 핀 기구는,

   내부 통로 및 제1 몸체부를 가지며, 내부에 공동을 가진 제1 헤드부가 일단에 구비되고, 제1 밸브 부재가 타단에 구비되는 외측 핀 부재;

   상기 내부 통로에 위치하는 제2 몸체부를 가지며, 상기 제1 헤드부의 상기 공동 내에 위치하는 제2 헤드부가 일단에 구비되고, 상기 제1 밸브 부재와 결합하는 제2 밸브 부재가 타단에 구비되는 내측 핀 부재;

   상기 제1 헤드부에 고정되고 상기 공동을 덮는 캡 부재; 및

   상기 제2 헤드부와 상기 캡 부재 사이에 위치되고, 상기 내측 핀 부재를 상기 외측 핀 부재에 대하여 상기 캡 부재로부터 멀어지는 방향으로 편향시키는 스프링 부재; 를 포함하고,

   상기 제1 밸브 부재 및 상기 제2 밸브 부재는, 통과하는 유체의 유동을 제어하는 밸브 기구를 형성하는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 부싱 기구.
10. 제9항에 있어서,

    상기 부싱 기구 내에서 상기 핀 기구의 이동을 제어하기 위해 상기 핀 기구에 부착되는 이동식 피스톤 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 부싱 기구.
11. 제9항에 있어서,

    상기 스프링 부재는 스프링 와셔를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 부싱 기구.
12. 제11항에 있어서,

    상기 스프링 와셔는 접시 스프링 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 부싱 기구.
13. 제9항에 있어서,

    상기 캡 부재는 상기 제1 헤드부에 나사식으로 고정되는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 부싱 기구.
14. 제9항에 있어서,

    상기 스프링 부재는 통과하는 유체의 유동을 방지하는 폐쇄 위치로 상기 밸브 기구를 편향시키는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 부싱 기구.
15. 제9항에 있어서,

    상기 내측 핀 부재와 상기 외측 핀 부재 사이의 공간에 가스가 흐를 수 있도록 상기 핀 기구에 가스 주입 개구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 부싱 기구.
16. 제9항에 있어서,

    상기 핀 기구에 가스를 주입함으로써 상기 스프링 부재의 편향력을 극복하여 상기 밸브 기구를 개방시키는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 부싱 기구.
17. 제15항에 있어서,

    상기 제2 헤드부는 상기 가스 주입 개구를 통해 투입되는 가스 압력에 노출되는 확대 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 부싱 기구.
18. 제9항에 있어서,

    상기 부싱 기구 내에서 상기 핀 기구의 이동을 제어하기 위해 상기 가스 핀 기구와 연결되는 작동 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 부싱 기구.
19. 제18항에 있어서,

    상기 작동 기구는 피벗식 암 부재 및 피스톤 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 부싱 기구.
20. 제19항에 있어서,

    상기 피벗식 암 부재는 상기 핀 기구와 연결되는 제1 단부 및 상기 피스톤 기구와 연결되는 제2 단부를 갖는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 부싱 기구.
21. 기계 노즐, 및 통과하는 플라스틱 소재의 유동을 제어하기 위해 상기 기계 노즐 내에 위치되는 가스 핀 기구를 포함하는 밸브-게이트 기계 노즐 기구로서,

    상기 가스 핀 기구는,

    내부 통로 및 제1 몸체부를 가지며, 내부에 공동을 가진 제1 헤드부가 일단에 구비되고, 제1 밸브 부재가 타단에 구비되는 외측 핀 부재;

    상기 내부 통로에 위치하는 제2 몸체부를 가지며, 상기 제1 헤드부의 상기 공동 내에 위치하는 제2 헤드부가 일단에 구비되고, 상기 제1 밸브 부재와 결합하는 제2 밸브 부재가 타단에 구비되는 내측 핀 부재;

    상기 제1 헤드부에 고정되고 상기 공동을 덮는 캡 부재; 및

    상기 제2 헤드부와 상기 캡 부재 사이에 위치되고, 상기 내측 핀 부재를 상기 외측 핀 부재에 대하여 상기 캡 부재로부터 멀어지는 방향으로 편향시키는 스프링 부재;를 포함하고,

    상기 제1 밸브 부재 및 상기 제2 밸브 부재는, 통과하는 유체의 유동을 제어하는 밸브 기구를 형성하는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 기계 노즐 기구.
22. 제21항에 있어서,

    상기 스프링 부재는 스프링 와셔를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 기계 노즐 기구.
23. 제21항에 있어서,

    상기 스프링 와셔는 접시 스프링 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 기계 노즐 기구.
24. 제21항에 있어서,

    상기 캡 부재는 상기 제1 헤드부에 나사식으로 고정되는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 기계 노즐 기구.
25. 제21항에 있어서,

    상기 스프링 부재는 통과하는 유체의 유동을 방지하는 폐쇄 위치로 상기 밸브 기구를 편향시키는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 기계 노즐 기구.
26. 제21항에 있어서,

    상기 내측 핀 부재와 상기 외측 핀 부재 사이의 공간에 가스가 흐를 수 있도록 상기 핀 기구에 가스 주입 개구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 기계 노즐 기구.
27. 제21항에 있어서,

    상기 핀 기구에 가스를 주입함으로써 상기 스프링 부재의 편향력을 극복하여 상기 밸브 기구를 개방시키는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 기계 노즐 기구.
28. 제26항에 있어서,

    상기 제2 헤드부는 상기 가스 주입 개구를 통해 투입되는 가스 압력에 노출되는 확대 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 기계 노즐 기구.
29. 제21항에 있어서,

    상기 부싱 기구 내에서 상기 핀 기구의 이동을 제어하기 위해 상기 가스 핀 기구와 연결되는 작동 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 기계 노즐 기구.
30. 제29항에 있어서,

    상기 작동 기구는 피벗식 암 부재 및 피스톤 기구를 포함하는 것을 특징으로하는 밸브-게이트 기계 노즐 기구.
31. 제30항에 있어서,

    상기 피벗식 암 부재는 상기 핀 기구와 연결되는 제1 단부 및 상기 피스톤 기구와 연결되는 제2 단부를 갖는 것을 특징으로 하는 밸브-게이트 기계 노즐 기구.
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