KR101008760B1 - 사출성형기용 핫런너 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출성형기용 핫런너 시스템을 개시한다.

본 발명은 내부에 수지유로가 형성된 매니폴드와, 상기 매니폴드의 일측으로 수지유로와 연통되게 설치되고 끝단의 출구를 통해 수지를 토출하는 노즐과, 상기 매니폴드의 타측에 설치되어 전원 인가시 여자되는 관형의 유도코일 및 이 유도코일의 중심에 일단이 구비되어 자속에 의해 승강력을 받아 노즐 중심을 통과한 끝단이 출구를 개폐하는 것으로 유도코일이 위치하는 일단에는 상·하 간격을 두고 걸림요소가 마련된 슬라이드부가 구비된 밸브핀 및 이 슬라이드부의 외주면을 따라 자속에 의해 승강되는 것으로 승강시 상·하면 중 어느 한면이 걸림요소에 충돌하는 충돌 플런저로 이루어진 액츄에이터로 구성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 자속에 의해 충돌 플런저가 무부하 상태로 밸브핀의 일단을 따라 일정거리 상승 또는 하강한 뒤 밸브핀의 일측을 타격하여 결과적으로 밸브핀이 정지상태에서 받는 정지저항(밸브핀을 지지하는 부싱 등의 지지요소로 인한 마찰 저항 및 출구에 끼움되었을 때의 마찰 저항 등)을 극복하여 밸브핀의 안정된 승강 동작을 보장할 수 있능 유용한 효과가 있다.

사출, 성형, 핫런너, 수지, 솔레노이드

Description

사출성형기용 핫런너 시스템{Hotrunner system}

본 발명은 사출 성형품을 성형하기 위하여 금형의 캐비티로 수지를 공급 안내하는 사출성형기용 핫런너 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 솔레노이드 액츄에이터에 의해 밸브핀을 승강시키도록 하여 간소한 구성이면서 동작의 신뢰성을 보장할 수 있는 사출성형기용 핫런너 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 솔레노이드 액츄에이터의 동작시 무부하 상태에서의 운동에너지를 생성하여 밸브핀에 전달하는 충돌체를 부가 구성하여 밸브핀이 상승 또는 하강 상태에서 상대 위치로 이동시 초기에 작용하는 부품간 마찰력에 의한 정지저항 즉, 불기동 현상을 해소할 수 있도록 하여 동작의 신뢰성을 높이면서 보다 컴팩트화된 솔레노이드 액츄에이터의 제공을 가능하게 하여 정밀 부품의 성형을 위한 소형화된 금형에 적용할 수 있도록 한 사출성형기용 핫런너 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 플라스틱 제품을 성형하는 사출성형기는 수지를 용융한 형체 실린더로부터 수지원료를 매니폴드로 주입시키고, 주입된 수지는 매니폴드 내에 분기 형성된 수지유로를 따라 균등하게 분배되어 매니폴드의 하부에 결합된 하나 이상의 노즐로 각각 공급되어 제품 성형틀인 상·하 금형이 형성하는 성형공간 즉, 캐비티로 주입하는 장치이다.

이러한 사출성형기는 밸브핀의 승하강 동작에 의해 게이트 즉, 출구를 개폐하도록 구성되어지며, 성형품의 수량에 따라 비교적 여러개를 일시에 성형하는 경우에는 매니폴드를 통해 수지를 공급받는 매니폴드형이 사용되고, 단품 생산을 하는 경우에는 싱글형이 사용된다.

도 1은 종래 기술에 따른 고압의 공기를 작동압으로 하여 밸브핀을 승강시키는 사출성형기 용 핫런너 시스템을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

이에 나타내 보인 바와 같이 종래의 다캐비티 금형용 사출성형기 밸브장치는 크게 구동부(100)와 밸브장치(200)로 구성되며 밸브핀(210)의 승강 동작을 위한 구동원으로 고압의 공기를 이용한다.

즉, 상기 구동부(100)는 외부로부터 고압의 공기(Air)를 공급 및 배출하기 위한 관로인 에어채널(air chnnel;110,120)이 복수개 형성되어 있으며, 이 복수개의 에어채널(110,120)을 통해 선택적으로 유입되는 고압의 공기에 의해 실린더(130)내의 피스톤(140)이 승강을 이루는 구조이다. 이때, 상기 피스톤(130)의 하단에는 밸브핀(210)이 연결되어 연동되는 구조이다.

그리고, 상기 밸브핀(210)은 피스톤(130)에 연동하여 승강 됨으로써 노즐(220)의 선단부를 형성하는 게이트 즉, 출구를 선택적으로 차단 또는 개방하는 구조이다.

한편, 상기 밸브장치(200)는 외체를 형성하는 것으로 수지의 고화를 방지하기 위한 히터가 권선되는 노즐(220)를 포함하며, 이 노즐(220)의 내부에는 밸브핀(210)이 수직방향으로 승강을 이루도록 설치되는 구조이다. 여기서, 상기 노즐(220)은 밸브핀(210)의 주위로 일정한 간극을 두고 수지채널(230)이 형성되며, 이 수지채널(230)의 양끝은 노즐의 출구와 매니폴드(300)의 수지채널(310)에 각각 연결되는 구조이다.

이와 같이 구성되는 다캐비티 금형용 사출성형기 밸브장치는 상기 에어채널(110,120)을 통해 선택적으로 고압의 작동압이 공급되면 피스톤(140)이 승강 또는 하강을 이루게 되고, 이와 동시에 밸브핀(210) 이 연동하여 일체로 승강 동작이 수행된다. 따라서, 상기 피스톤(140)이 승강 됨에 따라 노즐의 출구를 개방 또는 차단시키게 되므로 결과적으로 매니폴드(300)를 통해 공급되는 수지가 출구를 통해 금형내로 공급되거나 또는 차단되게 된다.

요약하면, 상기 종래 기술에 따른 공기압을 작동으로 하는 사출성형기용 밸브 게이트(출구) 장치는 고압의 공기를 선택적으로 해당 에어채널(110,120)을 통해 실린더(130)내로 공급시켜 피스톤(140)을 승강시키게 되며, 이때의 피스톤(140)에 연동하여 밸브핀(210)이 노즐의 출구(게이트)를 개폐시키게 된다.

그러나, 상기와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 밸브장치는 밸브핀을 승강시키기 위한 작동원으로 고압의 공기를 이용하므로 공기유출을 방지하기 위한 기밀 구조를 채용해야 하고 작동압을 공급하기 위한 대형 공압장치(콤프레셔)를 필요로 하므로 부피가 커지면서 구조가 복잡해져 설치공간에 많은 제약을 받을 뿐만 아니라 정비 및 관리성이 극히 불량한 단점이 있었다.

또한, 노즐을 여러 개 구비하는 다캐비티 금형에 적용되는 경우 각 노즐이 갖는 치수산포로 인해 결과적으로 각 노즐의 사출량에 편차가 발생하여 균일한 품질을 갖는 성형품의 양산이 어려운 문제점이 있었다.

이러한, 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 실용신안등록출원 제2002-09883호(등록번호 0280604호, 등록결정), 실용신안등록출원 제2002-09884호(등록번호 0280605호, 등록유지결정), 실용신안등록출원 제2002-09885호(등록번호 0280606호, 등록유지결정), 실용신안등록출원 제2002-19175호(등록번호 0290456호, 등록유지결정), 실용신안등록출원 제2003-0034932호(등록번호 0341515호 등록유지결정), 실용신안등록출원 제2003-0038360호(등록번호 0344137호 등록유지결정)을 통해 전원에 의해 밸브핀을 수직방향으로 가동시키는 밸브장치를 제안한 바 있다.

이들 밸브장치의 구성을 대략적으로 살펴보면, 크게 노즐과 구동수단으로 구성되며, 이때의 상기 노즐은 내부에 수지를 공급받아 선단부에 구비된 출구를 통해 금형으로 주입하기 위한 수지유로가 형성되는 일반적인 밸브 구조를 취한다. 그리고, 상기 구동수단은 전원 공급에 의해 밸브핀을 승·하강시키는 정·역모터 또는 솔레노이드 액츄에이터가 사용된다.

이와 같이 본 출원인이 선출원한 밸브장치는 전원공급을 받아 구동하는 정· 역모터 또는 액츄에이터를 구동원으로 채용하는 구조에 의해 밸브장치의 전체적인 크기의 소형화가 가능하게 되므로 금형 설계의 자유도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 밸브핀의 이동량을 신속하고 정밀하게 제어할 수 있다.

그러나, 본 출원인이 선출원한 여러 밸브장치에서 정역·모터를 구동원으로 하는 경우 감속기를 구비시켜야 할 뿐만 아니라 모터를 냉각시키기 위한 냉각구조를 적용해야 하므로 구조적으로 복잡하여 경제적인 양산이 곤란한 단점이 있다.

반면, 솔레노이드 원리를 이용한 액츄에이터의 경우에는 비교적 구조를 간소화시킬 수 있으나, 밸브핀이 출구를 개방 또는 닫힌 상태에서 상대 위치로 이동하는 시점에서 원활한 구동이 이루어지지 않는 단점이 있다.

이는 비단 솔레노이드 액츄에이터에서만 발생하는 현상은 아니다. 거의 모든 핫런너 시스템에서의 밸브핀은 출구(게이트)의 차단시 그 끝단이 출구에 끼움되고 그 타측단은 직선 이동을 가능하게 지지하는 부싱에 끼움 된 상태이다. 이러한 상태에서 출구를 개방하기 위해 밸브핀을 상승시키는 경우에는 밸브핀에 가해지는 정지저항(밸브핀을 지지하는 부싱 등의 지지요소로 인한 마찰 저항 및 출구에 끼움되었을 때의 마찰 저항)을 극복할 수 있을 정도의 동력 즉, 큰 동력을 필요로 한다.

즉, 대부분의 핫런너 시스템은 밸브핀의 승강 또는 하강된 상태에서 상대 위치로 이동시 초기에 작용하는 마찰저항을 극복하고 하강 또는 상승 동작이 실행될 수 있도록 하기 위하여 정격출력보다 높은 출력의 구동원이 적용되고 있는 실정이다.

따라서, 높은 출력의 구동원(유·공압 실린더, 정·역·모터, 액츄에이터)이 요구됨에 따라 제조비용이 상승되는 폐단이 있을 뿐만 아니라 부피가 커짐에 따라 소형이면서 정밀한 사출물을 성형하기 위한 금형에 대한 적용 자유도가 크게 제한되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 구동원의 구동에 의해 충돌체가 무부하 상태에서 운동에너지를 생성하고 이를 밸브핀에 충돌에너지로 작용하도록 하여 밸브핀에 작용하는 정지저항을 극복하고 정확한 승강 동작이 이루어질 수 있도록 함으로써 구동원의 부피를 감소시키고 금형의 설계 자유도를 높일 수 있는 사출성형기용 핫런너 시스템을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기용 핫런너 시스템은, 내부에 수지유로가 형성된 매니폴드와; 상기 매니폴드의 일측으로 수지유로와 연통되게 설치되고 끝단의 출구를 통해 수지를 토출하는 노즐과; 상기 매니폴드의 타측에 설치되어 전원 인가시 여자되는 관형의 유도코일 및 이 유도코일의 중심에 일단이 구비되어 자속에 의해 승강력을 받아 노즐 중심을 통과한 끝단 이 출구를 개폐하는 것으로 유도코일이 위치하는 일단에는 상·하 간격을 두고 걸림요소가 마련된 슬라이드부가 구비된 밸브핀 및 이 슬라이드부의 외주면을 따라 자속에 의해 승강되는 것으로 승강시 상·하면 중 어느 한면이 걸림요소에 충돌하는 충돌 플런저로 이루어진 액츄에이터로 구성된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 액츄에이터는 상기 밸브핀의 상부와 상호 경사면으로 접촉 구비되는 것으로 좌·우 한 쌍으로 분할 구비되는 좌·우 가동블럭 및 상기 한 쌍의 가동체에 상호 연통되면서 서로 반대 방향으로 형성된 나사홀 및 일단이 각 좌·우 가동블럭의 나사홀에 나사체결되고 타단은 액츄에이터의 외부로 노출 구비되어 회전 조작력을 받아 좌·우 가동블럭간의 간격을 조절하는 조절포스트로 이루어진 수지량 조절수단을 더 포함하여 구성된 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 수지량 조절수단은 중심에 밸브핀의 상단이 슬라이드 끼움되고, 상부로는 상향 진행하면서 지름이 확장되는 경사면을 형성하여 상기 좌·우 가동블럭의 하부면과 접촉되는 접촉부가 형성된 승강부재를 더 포함하는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 밸브핀은 일단 외주면이 감소된 지름을 갖도록 하여 그 상·하측에 걸림요소인 걸림턱이 마련된 슬라이드부와; 상기 슬라이드부의 하부에 연결되어 일체로 승강 연동되는 것으로 일단이 상기 노 즐의 중심을 통과하도록 배치되면서 그 끝단이 출구를 개폐하는 작동로드로 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 충돌 플런저는 상·하 분할되어 상부 충돌체와 하부 충돌체로 구성되고, 이들 상부 충돌체와 하부 충돌체 사이에는 자력을 차폐하는 차폐판이 일체로 개재되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 유도코일은 수직하는 방향으로 2~6개로 개별 구비되고 각각 전원을 공급받는 것에 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따른 사출성형기용 핫런너 시스템은 자속에 의해 충돌 플런저가 무부하 상태로 밸브핀의 일단을 따라 일정거리 상승 또는 하강한 뒤 밸브핀의 일측 을 타격하여 결과적으로 밸브핀이 정지상태에서 받는 정지저항(밸브핀을 지지하는 부싱 등의 지지요소로 인한 마찰 저항 및 출구에 끼움되었을 때의 마찰 저항 등)을 극복하여 밸브핀의 안정된 승강 동작을 보장할 수 있능 유용한 효과가 있다.

또한, 솔레노이드 방식의 액츄에이터를 채용하므로 종전의 유·공압을 작동압으로 하는 실린더 방식에 비하여 구조를 대폭 간소하게 할 수 있어 경제적인 제조 및 공급이 가능할 뿐만 아니라 유지보수가 용이한 이점이 있다.

특히, 구조를 간소화시킬 수 있으므로 소형 및 정밀 부품의 성형을 위한 소형화된 금형에 적용할 수 있을 뿐만 아니라 노즐 위치 선정에 따른 금형 디자인의 자유도를 높일 수 있어 산업상 유용한 효과가 기대된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 사출성형기용 핫런너 시스템을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기용 핫런너 시스템에서 밸브핀의 상승 상태를 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2의 밸브핀의 하강에 따른 노즐 출 구의 폐쇄 상태를 나타낸 단면도이며, 도 4는 도 2의 수지량 조절수단의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.

그리고, 도 5는 도 2의 액츄에이터의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 6은 도 5의 액츄에이터의 조립 상태에서의 부분 절개 사시도이다.

이에 나타내 보인 바와 같이 본 발명에 따른 사출성형기용 핫런너 시스템(1)은, 크게 금형(미도시)의 캐비티(성형공간)로 수지를 토출하는 노즐(10)과, 이 노즐(10)이 연결 장착되는 것으로 사출실린더(미도시)로부터 수지를 공급받아 분기 안내하도록 내부에 수지유로(21)가 형성된 매니폴드(20) 그리고 상기 매니폴드(20)의 일측에 설치되어 외부로부터 전원을 공급받아 상기 노즐(10)의 중심을 통과하는 밸브핀(33)을 승강시켜 노즐(10)의 게이트 즉, 출구의 개폐를 단속하는 액츄에이터(30) 끝으로, 상기 노즐(10)의 후퇴 위치를 가변 조절하여 결과적으로 노즐(10)의 출구 개방량 조절을 통한 토출되는 수지량을 조절하는 수지량 조절수단(40)으로 구성된다.

매니폴드(20)는 금속재로 이루어진 판재형상으로 구비되며, 그 내부에는 용융된 상태의 수지원료가 이동되는 수지유로(21)가 분기된 형태로 형성되며, 그 상·하면으로는 도시하지는 않았으나 상기 수지유로(21)를 따라 유동되는 수지가 고화되는 것이 방지되도록 발열체인 히터(11h)(미도시)가 매립되는 구조이다.

이러한 구성의 매니폴드(20)는 도면을 기준으로 설명하면, 상측으로 노즐(10)내의 밸브핀(33)을 승강시키기 위한 구동수단인 액츄에이터(30)가 설치되고, 하측으로는 상기 수지유로(21)를 경유한 수지를 공급받아 금형(미도시)의 캐비티내에 주입하기 위한 노즐(10)이 설치된다.

이와 같은 구성의 매니폴드(20)는 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

노즐(10)은 중공의 원기둥 형태를 갖는 길이재의 부재로서, 그 끝단부는 원뿔 형태로 가공되면서 수지를 토출하기 위한 게이트 즉, 출구가 형성된다. 이러한 노즐(10)은 외주면에 발열체인 히터(11h)가 감겨지는 구성이다.

또한, 상기 노즐(10)은 내부 중앙으로 상술한 매니폴드(20)의 수지유로(21)와 연결되는 수지로(12)가 형성되며, 이 수지로(12)의 중심으로는 밸브핀(33)이 승강 가능하게 구비된다. 여기서, 상기 밸브핀(33)은 그 주위로 수지가 유동될 수 있도록 수지로(12)의 내경에 비하여 작은 지름을 갖는 봉재로 구비되며, 그 상단부가 상기 매니폴드(20)를 통과하여 액츄에이터(30)에 연결됨으로써 승강 동작을 하여 출구 개폐를 행하게 된다.

이러한 구성의 노즐(10) 역시 상기 매니폴드(20)와 마찬가지로 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

액츄에이터(30)는 상기 노즐(10)내에 설치되어 게이트인 출구를 선택적으로 개폐시키는 밸브핀(33)에 승강력을 제공하기 위한 구동요소로, 외체를 이루는 것으로 내부에 공간이 형성되고 상·하면이 개방된 하우징(30a) 및 이 하우징(30a)의 상·하면에 결합되어 차폐하는 상커버(30b) 및 하커버(30c) 그리고 상기 하우징(30a)의 내부 상측에 구비되어 수지량 조절수단(40)을 구성하는 요소를 지지하는 내부커버(30d)로 이루어진다.

또한, 상기 액츄에이터(30)는 상기 하우징(30a)의 내주면으로 링 형상으로 권회되는 것으로 외부로부터 전원을 인가받아 여자되는 유도코일(31)이 구성되며, 이때의 상기 유도코일(31)은 상측에 위치하는 제1코일(c1)과, 이 제1코일(c1)의 하측에 위치하는 제2코일(c2)로 구분된다.

그리고, 상기 유도코일(31)의 중심으로는 전원 인가시 생성된 자속에 의해 승강을 이루는 밸브핀(33) 및 이 밸브핀(33)에 충돌에너지를 작용하는 충돌 플런저(35)가 배치된다.

이와 같은 구성의 액츄에이터(30)는 상기 밸브핀(33)과 충돌 플런저(35)를 상승 이동시키는 경우 상기 제1코일(c1)에 순방향 전원을 인가하고 제2코일(c2)은 역방향 전원을 인가하거나 또는 전원을 인가하지 않도록 배선될 수 있고, 상기 밸브핀(33)과 충돌 플런저(35)를 하강 이동시키는 경우 상기 제1코일(c1)에 전원을 인가하지 않거나 또는 역방향 전원을 인가하고 상기 제2코일(c2)에는 순방향 전원을 인가하는 것에 의해 이루어질 수 있을 것이다.

한편, 상기 하우징(30a)과 상커버(30b) 및 하커버(30c) 그리고 내부커버(30d)는 비투자성 재질로 구비되어 상기 유도코일(31)의 자장이 외부로 누설되는 것을 차단하도록 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성의 솔레노이드 원리를 이용한 액츄에이터(30)는 공지의 기술 에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 상기 액츄에이터(30)의 내부에 구비되어 자속에 의해 승강을 이루는 밸브핀(33) 및 이 밸브핀(33)의 일단에 슬라이드 끼움 조립되어 일정 거리 승강된 후 밸브핀(33)에 충돌하여 상기 밸브핀(33)에 작용하는 정지저항을 해소하는 충돌 플런저(35)를 설치한 것을 주요한 기술적 특징으로 제안한다.

또한, 본 발명은 밸브핀(33)의 후퇴 위치 즉, 밸브핀(33)의 상승 위치를 가변적으로 조절할 수 있도록 하여 노즐(10)의 개방량 조절을 통하 수지토출량의 제어를 가능하게 한 수지량 조절수단(40)을 포함하는 것을 그 기술적 특징으로 제안한다.

먼저, 밸브핀(33)의 구성을 설명하고 이어서 충돌 플런저(35)와 수지량 조절수단(40)을 설명하기로 한다.

밸브핀(33)은 도면에서 보는 바와 같이 전원공급에 의해 여자된 유도코일(31)의 자속에 의해 상승력 또는 하강력을 받아 승강되는 길이재의 부재로, 노즐(10)의 중심인 수지로(12)를 통과한 끝단이 출구를 개폐시킨다.

이러한 밸브핀(33)은 상기 액츄에이터(30)의 유도코일(31)이 위치하는 일단에 상·하측에 간격을 두고 각각의 걸림요소가 마련된 슬라이드부(33a)와, 이 슬라이드부(33a)의 하측에 연결되어 일체로 승강 연동하는 것으로 상기 노즐(10)의 중심에 배치되어 그 끝단이 출구 개폐를 단속하는 작동로드(33b)로 이루어진다.

상기 슬라이드부(33a)는 도면에서 보는 바와 같이 상·하측에 걸림요소가 각 각 구비되며, 이들 걸림요소 사이에서 상기 충돌 플런저(35)가 승강이 이루어지도록 구성된다. 이때의 상기 충돌 플런저(35)는 최대 상승 이동된 위치에서 상측에 위치한 걸림요소에 부딪히도록 하고, 최대 하강 이동된 위치에서는 하측에 위치한 걸림요소에 부딪히도록 하여 충돌에너지를 전달받는 요소이다. 이러한 슬라이드부(33a)는 전원 공급을 받아 여자된 유도코일(31)의 자속에 의해 상승력 또는 하강력을 받는다.

한편, 본 발명에서 상기 슬라이드부(33a)는 상기 걸림요소를 구비시킴에 있어 상기 충돌 플런저(35)가 일정 거리 만큼 상승 또는 하강 한 뒤 이동이 제한되도록 하는 걸림구조에 의해 실시되는 것을 제안한다.

본 발명은 일 예로, 상기 슬라이드부(33a)의 상부 지름을 감소되게 가공하여 하측에는 자연스럽게 단턱이 형성되게 하고, 그 상부로는 충돌 플런저(35)가 일정 높이 이상 상승한 뒤 더 이상 상승되지 못하도록 승강부재(44)를 조립한 구성을 제안한다. 여기서, 상기 승강부재(44)는 그 중심을 관통하는 구멍의 내주면에 부싱(45)이 억지 끼움으로 조립되며, 이 부싱(45)의 내주면으로 슬라이드부(33a)가 슬라이드 끼움되어 승강 안내된다. 또한, 상기 슬라이드부(33a)는 상기 승강부재(44)와 걸림 구조로 조립되어 상기 승강부재(44)가 슬라이드부(33a)의 외주면을 따라 하측으로 이동되는 것이 방지되게 구성된다.

이와 같은 구성의 슬라이드부(33a)는 그 하측으로 상기 노즐(10)의 중심에 배치되는 작동로드(33b)가 연결된다.

상기 작동로드(33b)는 상기 슬라이드부(33a)의 하부에 연결되어 일체로 승강 연동되는 부재로, 도면을 기준으로 설명하면 상단은 상기 슬라이드부(33a)의 하단에 끼워맞춤 구조 또는 나사체결 또는 용접 등으로 연결되고, 하단은 노즐(10)의 출구를 개폐하도록 연장 구비된다.

이러한 작동로드(33b)는 상기 슬라이드부(33a)와 동일한 재질로 성형되어도 무방하나, 비자성체로 성형되어도 무방할 것이다. 또한, 본 발명에서는 상기 슬라이드부(33a)와 작동로드(33b)를 분할 구성하여 조립하는 구조를 제안하였으나, 일체로 구비되어도 무방할 것이다.

이와 같은 구성의 작동로드(33b)는 상기 슬라이드부(33a)에 작용하는 승강력에 의해 상승 또는 하강하여 노즐(10)의 출구 개폐를 행하게 된다.

충돌 플런저(35)는 상기 슬라이드부(33a)에 슬라이드 끼움되어 자속에 의해 일정 거리만큼 즉, 슬라이드부(33a)의 상·하 걸림요소의 거리 내에서 선택적으로 승강되는 요소로, 단면도를 기준으로 살펴보면 상기 밸브핀(33)의 슬라이드부(33a)를 중심으로 외주면으로 향하면서 두께가 증대되는 형태로 구비된다.

이러한 충돌 플런저(35)는 상기 밸브핀(33)에 작용하는 정지저항을 받지 않으므로 결과적으로 상승 또는 하강 자속이 형성되면 상기 밸브핀(33) 보다 선행하여 상승 또는 하강 동작을 하게 된다.

따라서, 상기 충돌 플런저(35)는 밸브핀(33)보다 선행하여 상승 또는 하강 동작을 실시하면서 최종적으로 상기 슬라이드부(33a)의 상측 또는 하측 걸림요소와 충돌하여 그 충돌에너지를 상기 밸브핀(33)에 전달함으로써 결과적으로 상기 밸브 핀(33)에 작용하는 정지저항을 제거하게 된다.

한편, 상기 충돌 플런저(35)는 금속재로 성형될 수 있으며, 원활한 승강 동작을 위해 도면에서 보는 바와 같이 상·하 분할되어 상부 충돌체(35a)와, 하부 충돌체(35c)로 구성될 수 있으며, 이때의 상기 상부 충돌체(35a)와 하부 충돌체(35c) 사이에는 자력을 차폐하는 차폐판(35b)이 개재 구성될 수 있다. 또한, 이들 상부 충돌체(35a)와 하부 충돌체(35c) 그리고 차폐판(35b)은 상호 용접으로 접합 구성되거나 또는 상호 끼움구조에 의해 일체로 구비될 수 있을 것이다.

즉, 상기 유도코일(31)을 구성하는 요소 중 제1코일(c1)에 선택적으로 전원이 인가되었을 때 상기 상부 충돌체(35a)에 집중적으로 자속의 영향이 작용하도록 하고, 제2코일(c2)에 전원이 인가되었을 때 하부 충돌체(35c)에 집중적으로 자속의 영향이 작용하도록 한 것이다.

수지량 조절수단(40)은 상기 액츄에이터(30)의 내부 상측에 구비되어 서로 근접 또는 이격 방향으로 수평 이동하는 좌·우 가동블럭(41,42)과, 일단이 상기 좌·우 가동블럭(41,42)에 각각 체결되고 타단은 액츄에이터(30)의 외부로 노출 구비되어 작업자의 회전 조작력을 받는 조절포스트(43) 그리고 상기 좌·우 가동블럭(41,42)의 수평 이동에 연동하여 수직 방향으로 위치 가변되는 승강부재(44)로 구성된다.

상기 좌·우 가동블럭(41,42)은 서로 반대 방향의 나사홀(미부호)이 연통되게 형성되며, 이들 나사홀에 상기 조절포스트(43)의 일단이 체결된다. 이때의 상기 조절포스트(43) 역시 상기 좌·우 가동블럭의 각 나사홀과 체결될 수 있도록 더블 나선이 형성된다. 이러한 좌·우 가동블럭(41,42)은 그 하부 모서리 부분이 면취 가공되어 경사면(미부호)이 형성되며, 이 경사면이 상기 승강부재(44)의 경사 접촉부(44b)에 접촉되는 것에 의해 좌·우 가동블럭(41,42) 간의 벌어짐 정도에 따라 상기 승강부재(44)의 높이를 조절하게 된다.

상기 조절포스트(43)는 상기 좌·우 가동블럭(41,42)간의 간격을 조절하기 위한 조절부재로, 앞서 설명한 바와 같이 일단 외주면이 더블 나선이 형성되어 각각의 좌·우 가동블럭(41,42)에 형성된 나사홀과 체결되고, 타단은 액츄에이터(30)의 외부로 노출 구비되어 작업자가 조작력을 가하도록 구비된다.

상기 승강부재(44)는 하면이 충돌 플런저(35)의 일측 상부면과 접촉하는 몸체부(44a)와, 이 몸체부(44a)의 상부에 일체로 형성되는 것으로 상기 좌·우 가동블럭(41,42)의 하부가 수용될 수 있을 정도의 홈 형태의 공간을 형성하는 경사 접촉부(44b)로 이루어지며, 상기 경사 접촉부(44b)는 상기 좌·우 가동블럭(41,42)의 경사면(미부호)과 면 접촉을 하는 경사면을 형성하며, 도면을 기준으로 살펴보면 상향 진행하면서 구멍이 확장되는 형태로 구비된다.

이러한 승강부재(44)는 그 심에 상기 밸브핀(33)의 슬라이드부(33a)의 상단부가 통과될 수 있을 정도의 지름을 갖는 구멍이 관통 형성되고, 이 구멍에는 상기 슬라이드부(33a)의 승강을 원활하게 안내하기 위한 부싱(45)이 끼움 결합된다.

미설명 부호(46)은 스냅링을 지칭한 것으로, 상기 승강부재(44)와 부싱(45) 사이에 일단이 개재되어 결합 구속력을 생성하는 부재이다.

이와 같은 구성의 수지량 조절수단(40)은 상기 조절포스트(43)를 정방향 또는 역방향 회전시키면, 이에 연동하여 상기 좌·우 가동블럭(41,42)이 상호 벌어지거나 또는 근접되는 방향으로 수평 이동된다.

따라서, 상기 좌·우 가동블럭(41,42)이 하부면과 접촉된 경사 접촉부(44b)를 형성한 승강부재(44)는 상기 좌·우 가동블럭(41,42)의 간격 정도에 따라 높이가 조절되며, 상기 밸브핀(33) 역시 승강부재(44)에 상부가 조립된 상태이므로 그 높이가 조절되어 노즐(10)의 출구 개방량을 제어하게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 사출성형기용 핫런너 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 2는 액츄에이터(30)의 유도코일(31) 중 제2코일(c2)에 전류가 인가된 경우를 나타낸 것으로, 이때의 상기 밸브핀(33)은 하강하여 상기 노즐(10)의 출구를 차단한 상태를 이루게 된다.

즉, 상기 유도코일(31)을 구성하는 요소 중, 상기 제2코일(c2)에 선택적으로 전원이 인가되고, 제1코일(c1)에는 전원이 단락된 상태에서는 상기 제2코일(c2)에 여자력이 발생하여 밸브핀(33) 및 충돌 플런저(35)에 하강력을 작용한다. 이에 따라 상기 충돌 플런저(35)는 여러 부품과 끼움 조립되어 있는 밸브핀(33)이 정지저항을 받고 있는 상태이므로, 상기 밸브핀(33)보다 선행하여 하강하여 상기 슬라이드부(33a)의 하측 걸림요소에 충돌하여 충돌에너지를 전달한다.

따라서, 상기 밸브핀(33)은 상기 충돌 플런저(35)로부터 가해지는 충돌에너 지를 전달받아 정지저항을 극복하고 하강하여 상기 노즐(10)의 출구를 차단시키므로, 결과적으로 상기 노즐(10)의 수지로(12)를 따라 이동되는 수지가 금형으로 주입되는 것이 차단된다.

도 3은 액츄에이터(30)의 제1코일(c1)에 전류가 인가된 경우를 나타낸 것으로, 이때의 상기 밸브핀(33)은 상승 이동하여 상기 노즐(10)의 출구를 개방한 상태를 유지하게 된다.

즉, 상기 유도코일(31)을 구성하는 요소 중, 상기 제1코일(c1)에 선택적으로 전원이 인가되고, 제2코일(c2)에는 전원이 단락된 상태에서는 상기 제1코일(c1)에 여자력이 발생하여 상기 밸브핀(33) 및 충돌 플런저(35)에 상승력을 작용하게 된다.

이에 따라 상기 충돌 플런저(35)는 앞서 설명한 바와 같이 정지저항을 받고 있는 밸브핀(33)에 비해 선행 상승 이동하여 상기 슬라이드부(33a)의 상측 걸림요소에 충돌하여 충돌에너지를 전달한다.

따라서, 상기 밸브핀(33)은 상기 충돌 플런저(35)로부터 가해지는 충돌에너지를 전달받아 정지저항을 극복하고 상승하여 상기 노즐(10)의 출구를 개방시키므로, 결과적으로 상기 노즐(10)의 수지로(12)를 따라 유동되는 수지가 금형의 캐비티로 주입될 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사출성형기용 핫런너 시스템에서 밸브핀의 상승 상태를 나타낸 단면도이고, 도 8은 도 7의 밸브핀 하강에 따른 노즐 출 구의 폐쇄 상태를 나타낸 단면도이다.

그리고, 도 9는 도 7의 액츄에이터의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 10은 도 9의 액츄에이터의 조립 상태에서의 부분 절개 사시도이다.

이에 나타내 보인 바와 같이, 본 실시예에서의 사출성형기용 핫런너 시스템(1)의 구성은 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예의 구성과 대동소이하다. 다만, 본 실시예에서는 유도코일(31)을 구성하는 코일이 상측에 위치하는 제1코일(c1) 및 이 제1코일(c1)의 하측에 위치하면서 전체적으로 중간부분에 위치하는 제2코일(c2) 그리고 상기 제2코일(c2)의 하측에 위치하는 제3코일(c3)로 구성된 것을 나타내었다.

도 11은 밸브핀(33)의 상승에 따른 노즐(10)의 출구 개방상태에서의 유도코일(31)의 전원 공급상태를 개략적으로 나타낸 것이다.

상기 밸브핀(33)의 상승 동작을 위해서는, 상기 제1코일(c1)과 제2코일(c2)에 전원이 공급되게 하고, 상기 제3코일(c3)은 전원 공급을 차단하거나 또는 상기 제1,2코일(c1,c2)과 반대 방향의 전압이 공급되게 한다. 그러면, 상기 제1코일(c1)과 제2코일(c2)이 여자되는 것에 의해 본 발명의 일 실시예에 비하여 상기 밸브핀(33)의 슬라이드부(33a) 및 충돌 플런저(35)에 작용하는 자속의 크기가 증대된다.

또한, 밸브핀(33)의 하강 동작을 위해 상기 제2코일(c2)과 제3코일(c3)에 전원이 공급되게 하고, 상기 제1코일(c1)에는 전원공급을 차단하거나 또는 상기 제 2,3코일(c2)과 반대 방향의 전압이 공급되게 할 수 있을 것이다.

즉, 본 실시예에서의 유도코일(31)은, 상기 밸브핀(33)의 상승동작을 위해 제1코일(c1)에 전원이 인가될 때 중간에 위치한 제2코일(c2) 역시 동일한 전압이 걸리도록 구성되고, 하강 동작시에는 제3코일(c3)에 전원이 인가될 때 중간에 위치한 제3일 역시 동일한 전압이 걸리도록 함으로써 결과적으로 한 쌍의 코일로 이루어진 본 발명의 일실시예에 비하여 향상된 자속크기를 얻을 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 유도코일(31)을 구성하는 코일을 2개 또는 3개로 구성하는 것을 실시예로 나타내었으나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 유도코일 2~6개로 분할 구성되는 것을 제안한다.

유도코일이 1개인 경우에는 자속의 범위가 커짐에 따라 밸브핀(33)의 승강을 위한 자속집중이 곤란하고, 유도코일이 7개 이상인 경우에는 현실적으로 조립 및 전원 인가에 따른 어려움이 예상된다.

한편, 상기 유도코일들은 개별적으로 전압이 공급되게 배선되며, 승강방향에 따라 순차적으로 전압이 걸리도록 배선될 수 있으며, 이외에도 밸브핀(33) 및 충돌 플런저(35)를 밀고 당길 수 있도록 코일 중 일부는 순방향 전압을 걸고, 다른 일부는 역방향 전압을 걸 수 있도록 배선될 수 있을 것이다. 이러한 유도코일의 제어는 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통 상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 공압을 작동압으로 한 사출성형기용 핫런너 시스템을 개략적으로 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기용 핫런너 시스템에서 밸브핀의 상승 상태를 나타낸 단면도,

도 3은 도 2의 밸브핀의 하강에 따른 노즐 출구의 폐쇄 상태를 나타낸 단면도,

도 4는 도 2의 수지량 조절수단의 동작을 설명하기 위한 단면도,

도 5는 도 2의 액츄에이터의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도,

도 6은 도 5의 액츄에이터의 조립 상태에서의 부분 절개 사시도,

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사출성형기용 핫런너 시스템에서 밸브핀의 상승 상태를 나타낸 단면도,

도 8은 도 7의 밸브핀 하강에 따른 노즐 출구의 폐쇄 상태를 나타낸 단면도,

도 9는 도 7의 액츄에이터의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도,

도 10은 도 9의 액츄에이터의 조립 상태에서의 부분 절개 사시도,

도 11 및 도 12는 도 7의 승강 동작에 따른 액츄에이터의 유도코일의 전류 흐름을 설명하기 위한 회로도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 사출성형기용 핫런너 시스템

10 : 노즐 11 : 노즐바디 12 : 수지로

20 : 매니폴드 21 : 수지유로 30 : 액츄에이터

30b : 상커버 30a : 하우징 30c : 하커버

31 : 유도코일 35a : 상부 충돌체 35b : 차폐판

35c : 하부 충돌체 40 : 수지량 조절수단 41,42 : 가동블럭

43 : 조절포스트 44 : 승강부재 45 : 부싱

Claims (6)

1. 내부에 수지유로(21)가 형성된 매니폴드(20)와;

   상기 매니폴드(20)의 일측으로 수지유로(21)와 연통되게 설치되고 끝단의 출구를 통해 수지를 토출하는 노즐(10)과;

   상기 매니폴드(20)의 타측에 설치되어 전원 인가시 여자되는 관형의 유도코일(31) 및 이 유도코일(31)의 중심에 일단이 구비되어 자속에 의해 승강력을 받아 노즐(10) 중심을 통과한 끝단이 출구를 개폐하는 것으로 유도코일(31)이 위치하는 일단에는 상·하 간격을 두고 걸림요소가 마련된 슬라이드부(33a)가 구비된 밸브핀(33) 및 이 슬라이드부(33a)의 외주면을 따라 자속에 의해 승강되는 것으로 승강시 상·하면 중 어느 한면이 걸림요소에 충돌하는 충돌 플런저(35)로 이루어진 액츄에이터(30);

   로 구성된 것을 특징으로 하는 사출성형기용 핫런너 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 액츄에이터(30)는, 상기 밸브핀(33)의 상부와 상호 경사면으로 접촉 구비되는 것으로 좌·우 한 쌍으로 분할 구비되는 좌·우 가동블럭 및 상기 한 쌍의 가동체에 상호 연통되면서 서로 반대 방향으로 형성된 나사홀 및 일단이 각 좌·우 가동블럭(41,42)의 나사홀에 나사체결되고 타단은 액츄에이터(30)의 외부로 노출 구비되어 회전 조작력을 받아 좌·우 가동블럭(41,42)간의 간격을 조절하는 조절포스트(43)로 이루어진 수지량 조절수단(40)을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 사출성형기용 핫런너 시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 밸브핀(33)은,

   일단 외주면이 감소된 지름을 갖도록 하여 걸림요소인 걸림턱이 마련되는 슬라이드부(33a)와;

   상기 슬라이드부(33a)의 하부에 연결되어 일체로 승강 연동되는 것으로 일단이 상기 노즐(10)의 중심을 통과하도록 배치되면서 그 끝단이 출구를 개폐하는 작동로드(33b);

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 사출성형기용 핫런너 시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 충돌 플런저(35)는 상·하 분할되어 상부 충돌체(35a)와 하부 충돌체(35c)로 구성되고, 이들 상부 충돌체(35a)와 하부 충돌체(35c) 사이에는 자력을 차폐하는 차폐판(35b)이 일체로 개재되는 것을 특징으로 하는 사출성형기용 핫런너 시스템.
5. 제 1항에 있어서, 상기 유도코일(31)은 수직하는 방향으로 2~6개로 개별 구비되고 각각 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 사출성형기용 핫런너 시스템.
6. 제 2항에 있어서, 상기 수지량 조절수단(40)은 중심에 밸브핀(33)의 상단이 슬라이드 끼움되고 상부로는 상향 진행하면서 구멍이 확장되는 경사면을 형성하여 상기 좌·우 가동블럭(41,42)의 하측이 수용 접촉되는 경사 접촉부(44b)가 형성되며, 하면이 밸브핀(33)의 상면에 접촉되어 승강 높이를 제한하는 승강부재(44)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형기용 핫런너 시스템.

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