KR101154081B1 - 핫런너 밸브장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핫런너 밸브장치를 개시한다.
본 발명의 핫런너 밸브장치는 일측의 유입구를 통해 수지를 공급받아 타측의 감소된 지름을 형성하는 취출구를 통해 금형의 캐비티로 안내하는 것으로 외주면에 히터가 권선된 노즐을 포함하는 핫런너 밸브장치에 있어서, 상기 노즐의 내부에 승강되게 구비되는 것으로 내부 중심을 따라 수지가 유동되는 수지유로가 형성된 원기둥 형상의 몸체 및 상기 취출구 측을 향하는 몸체의 일측에 구비되는 것으로 승강시 취출구를 선택적으로 삽입 통과하여 폐쇄시키는 런너팁 및 상기 몸체와 런너팁을 연결하는 것으로 상기 몸체의 일측을 제거하여 노즐의 내벽면과의 사이에 수지가 충진되는 공간을 형성하는 연결부로 이루어지는 런너핀을 포함하여 구성된다.
이와 같은 구성의 핫런너 밸브장치는 내부 중심으로 수지가 유동되는 런너핀에 의해 게이트의 개폐가 단속됨에 따라 수지의 유동 흐름성을 양호하게 유지할 수 있어 소형의 정밀 부품이나 유동성이 불량한 성분이 함유된 수지에 대한 성형조건을 양호하게 조성할 수 있을 뿐만 아니라 런너핀의 구동을 위한 구동원의 구조를 간소화시킬 수 있으므로 결과적으로 제품의 유지보수 및 취급 관리의 편의성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 구동요소의 부피 감소를 통해 금형에 대한 적용 및 설계의 자유도를 대폭적으로 높일 수 있으므로 산업상 대단히 유용한 효과를 제공한다.

Description

핫런너 밸브장치{MANUFACTURING METHOD OF FRP CORE}

본 발명은 금형의 캐비티에 용융 상태의 수지를 주입하기 위한 사출성형기용 핫런너 밸브장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수지의 유동 저항을 최소화하여 양호한 흐름성을 보장함으로써 소형?정밀 부품 또는 유동성이 불량한 글라스화이버나 마그네슘 성분 등을 함유한 수지를 이용한 제품의 성형을 가능하게 하는 핫런너 밸브장치에 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 코어가 형성하는 성형공간 즉, 캐비티로 주입하는 장치이다.

이러한 사출성형기는 밸브핀의 승강 동작에 의해 게이트 즉, 출구를 개폐하도록 구성되어지며, 성형품의 수량에 따라 비교적 여러 개를 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 밸브장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

이에 나타내 보인 바와 같이 종래 기술의 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 기밀구조를 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 다 캐비티 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 등록받은 바 있다. 이들 밸브장치의 구성을 대략적으로 살펴보면, 크게 노즐과 구동수단으로 구분되며, 상기 노즐은 내부에 수지를 공급받아 선단부에 구비된 출구를 통해 금형으로 주입하기 위한 수지유로가 형성되는 일반적인 밸브 구조를 취하고, 상기 구동수단은 전원 공급에 의해 밸브핀을 승?하강시키는 정?역모터 또는 솔레노이드 액츄에이터가 사용된다.

이와 같이 본 출원인이 선 출원한 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 선 출원한 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 장치에서의 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.

특히, 소형이면서 정밀한 부품을 성형하거나, 또는 유동성이 불량한 글라스화이버나 마그네슘 성분 등을 함유한 수지를 이용하여 제품을 성형하는 경우 밸브핀의 승강이 원활하지 않는 문제점이 있었다.

공개특허공보 제10-2010-0120794호, 5쪽 [0023]~[0024], 청구항 1, 도면 2 상기 특허문헌 1은 핫런너 플라스틱 사출금형의 노츨장치에 관한 것으로, 폐형시 제품 캐비티를 형성하는 금형 블록을 관통하여 설치되고 중심축방향을 따라 상부 수지통로가 형성된 노즐 몸체와, 상기 노즐 몸체의 하부에 동축으로 결합되고 중심축 방향으로 하부 수지통로가 형성되되 상기 하부 수지통로의 상측 선단은 상기 상부 수지통로에 연결되고 하측 선단에는 상기 캐비티와 하부 수지통로를 서로 연통시키는 게이트를 구비한 노즐 팁과, 상기 노즐 몸체의 주위에 수회 권취되어 노즐 몸체를 가열함으로써 수지통로를 통과하는 용융수지를 적정한 온도로 가열하는 히터와, 상기 히터에 의해 가열되는 노즐 몸체의 온도를 검출하는 온도센서를 구비하는 구성이 개시되어 있다. 상기 종래 기술에 따른 특허문헌1은 노즐 팁의 내부로 수지가 통과하여 금형의 캐비티로 주입되는 구성이므로, 도 1의 종래 기술에 따른 핫런너 장치의 밸브핀을 구비하고 있지 않아 상기 밸브핀에 의한 수지의 흐름 불량을 해소할 수는 있으나 상기 밸브핀에 의한 게이트의 개폐가 곤란한 문제점이 있었다. 따라서, 수지의 유동 흐름을 저해하지 않으면서 게이트에 대한 정확하고 신속한 개폐 동작을 수행할 수 있는 핫런너 밸브장치의 개발이 시급한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 수지의 유동 흐름성을 개선시켜 소형?정밀의 부품 성형을 가능하게 하고, 아울러 마그네슘이나 글라스화이버 등이 혼합된 특수 수지의 경우에도 원활한 유동 흐름을 보장할 수 있는 핫런너 밸브장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 핫런너 밸브장치는, 일측의 유입구를 통해 수지를 공급받아 타측의 감소된 지름을 형성하는 취출구를 통해 금형의 캐비티로 안내하는 것으로 외주면에 히터가 권선된 노즐을 포함하는 핫런너 밸브장치에 있어서,

상기 노즐의 내부에 승강되게 구비되는 것으로 내부 중심을 따라 수지가 유동되는 수지유로가 형성된 원기둥 형상의 몸체 및 상기 취출구 측을 향하는 몸체의 일측에 구비되는 것으로 승강시 취출구를 선택적으로 삽입 통과하여 폐쇄시키는 런너팁 및 상기 몸체와 런너팁을 연결하는 것으로 상기 몸체의 일측을 제거하여 노즐의 내벽면과의 사이에 수지가 충진되는 공간을 형성하는 연결부로 이루어지는 런너핀을 더 포함하여 구성되는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 연결부는, 상기 몸체의 일부를 제거하여 형성되는 것으로 상기 몸체를 통과한 수지가 흘러나오는 긴구멍을 형성하도록 좌?우 대칭으로 구비되는 한 쌍의 리브와, 상기 한 쌍의 리브의 끝단을 연결하는 판 형상의 부분으로, 평탄한 양면에는 상기 취출구를 향하면서 지름은 감소되고 두께는 증대되는 형태의 오목홈이 형성된 말단판부를 포함하여 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 노즐의 상부 일측에 구비되어 유?공압을 작동압으로 하여 승강 구동력을 생성하는 구동수단을 더 포함하되, 상기 구동수단은, 외부로부터 작동압을 공급 및 배출하기 위한 복수의 에어채널이 형성된 실린더 및 상기 실린더의 내부에 구비되어 상기 에어채널을 통해 작용하는 작용압에 의해 상승 또는 하강 이동을 하는 것으로 상기 런너핀의 일단에 연결되어 연동시키는 피스톤으로 이루어지는 구동수단으로 포함하는 것에 있다.

본 발명이 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 노즐은 내부 일측에 단차부를 형성하고, 상기 런너핀은 상기 단차부에 대해 아래측으로 위치 간섭되지 않는 위치에 걸림부를 형성하며, 상기 단차부와 걸림부 사이에는 상기 런너핀의 상승 이동된 상태에서 그 내부에 수지의 흐름이 없을 때 런너핀이 하강하여 취출구를 폐쇄하도록 하강 방향으로의 탄성지지력을 작용하는 복귀스프링이 구비되는 것에 있다.

본 발명에 따른 핫런너 밸브장치는 내부 중심으로 수지가 유동되는 런너핀에 의해 게이트의 개폐가 단속됨에 따라 수지의 유동 흐름성을 양호하게 유지할 수 있어 소형의 정밀 부품이나 유동성이 불량한 성분이 함유된 수지에 대한 성형조건을 양호하게 조성할 수 있을 뿐만 아니라 런너핀의 구동을 위한 구동원의 구조를 간소화시킬 수 있으므로 결과적으로 제품의 유지보수 및 취급 관리의 편의성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 구동요소의 부피 감소를 통해 금형에 대한 적용 및 설계의 자유도를 대폭적으로 높일 수 있으므로 산업상 대단히 유용한 효과를 제공한다.

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.

도 1은 종래 기술에 따른 사출성형기용 핫런너 밸브장치를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 핫런너 밸브장치를 나타낸 절개 사시도,
도 3은 도 2의 핫런너 밸브장치를 나타낸 분해 사시도,
도 4는 도 2의 사출성형기용 핫런너 밸브장치를 나타낸 단면도,
도 5 및 도 6은 도 2의 핫런너 밸브장치의 동작을 설명하기 위한 단면도,
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시례에 따른 핫런너 밸브장치의 동작 구성을 설명하기 위한 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 핫런너 밸브장치를 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 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 핫런너 밸브장치를 나타낸 도면으로서, 본 실시례에서의 핫런너 밸브장치(1)는 외부로부터 유압 또는 공압으로 이루어진 작동압을 공급받아 승강 구동력을 제공하는 구동수단(40)을 포함하는 구성으로서, 도 2는 본 발명의 실시례에 따른 핫런너 밸브장치의 내부 구성을 설명하기 위한 절개 사시도이고, 도 3은 도 2의 각 구성요소를 분해하여 나타낸 분해 사시도이며, 도 4는 도 2의 핫런너 밸브장치의 내부 구조를 보인 단면도이다. 그리고 도 5는 본 실시례에서의 런너핀이 상승 이동을 하여 노즐을 개방시킨 상태를 나타낸 단면도고, 도 6은 런너핀이 하강 이동을 하여 노즐을 차폐시킨 상태를 나타낸 단면도이다.

이상의 도면을 참조하여 본 발명의 핫런너 밸브장치(1)의 구성을 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 핫런너 밸브장치(1)은, 크게 사출실린더(미도시)로부터 수지를 공급받아 이를 분기하여 공급하도록 내부에 여러 갈래의 수지로(10a)가 형성된 매니폴드(10)와, 상기 매니폴드(10)의 일측에 연결되어 수지를 공급받아 상?하 코어(m1,m2) 이루어진 금형(m)의 캐비티(c) 내부로 수지를 주입하기 위한 노즐(20)과, 이 노즐(20)의 내부에 승강 가능하게 설치되어 선택적으로 금형(m)의 캐비티(c) 입구를 형성하는 게이트(g)에 접속하여 개폐를 실시하는 것으로 그 내부 중심으로 수지가 유동되는 런너핀(30)으로 구성된다.

매니폴드(10)는 열전도성이 우수한 금속재로 이루어진 판재형상으로 제작되며, 그 내부에는 용융된 상태의 액상의 수지가 이동되는 수지로(10a)가 분기된 형태로 형성된다. 그리고 그 상?하면으로는 상기 수지로(10a)를 따라 유동되는 수지가 고화되는 것을 방지하도록 히터(미도시)가 매립된다. 이러한 매니폴드(10)는 도면을 기준으로 살펴보면, 하측으로는 후술할 노즐(20) 및 이 노즐(20)의 내부에 구비되어 승강되는 런너핀(30)을 승강시키기 위한 구동수단(40)이 구비된다.

이와 같은 구성의 매니폴드(10)는 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

노즐(20)은 중공의 원기둥 형태로 구비되면서 외주면에 발열체인 히터(h)가 감겨진 바디(21)와, 상기 바디(21)의 일측 끝에 구비되는 것으로 도면을 기준으로 하측으로 진행하면서 지름이 감소되는 것으로 수지가 토출되는 취출구(23a)가 형성된 노즐팁(23)으로 구성된다.

상기 바디(21)는 도면을 기준으로 상측에 매니폴드(10)와 연결되어 수지를 공급받는 유입구(미부호)가 형성되고, 그 반대쪽으로 유입된 수지를 후술할 런너핀(30)을 경유한 뒤 금형(m)의 캐비티(c)로 취출하도록 취출구(23a)가 형성된다.

상기 노즐팁(23)은 금형(m)의 캐비티(c) 측으로 진행하면서 지름이 감소되는 형상으로 구비되는 것으로, 상기 바디(21)와 일체로 가공 형성되어도 무방하나, 본 발명에서는 가공의 편의성과 소재의 다변화를 위해 상기 노즐팁(23)과 바디(21)를 각각 별도로 가공한 뒤 나사체결에 의해 조립한 구성을 개시하였으며, 이러한 구성은 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

이러한 구성의 노즐(20)은 상기 매니폴드(10)를 경유한 수지를 공급받아 그 내부에 승강 가능하게 구비되는 후술할 런너핀(30)에 수지를 공급하도록 구성된다.

이와 같은 구성의 노즐(20)은 그 내부에 후술할 런너핀(30)이 슬라이드 삽입된 상태에서 승강 동작이 가능한 구조적인 특징을 제외한 나머지 부분은 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 미설명 부호 (24)는 노즐팁(23)과 금형(m) 사이에 구비되는 열전도성이 낮은 열차단링을 지시한 것으로, 이때의 상기 열차단링(24)은 상기 노즐(20)을 비롯한 런너핀(30)으로 된 수지 공급요소가 금형(m)에 비해 높은 온도를 유지함에 따라 상기 금형(m)과 인접한 노즐팁(23)에서 발생되는 열손실을 최소화하기 위한 것이다.

즉, 상기 노즐(20)은 수지를 용융 상태로 유지시켜야 하므로 대략 250~350℃의 온도로 가열되지만 금형의 경우에는 성형품의 성형을 위해 상대적으로 낮은 온도인 60~90℃의 온도를 유지함에 따라 상기 노즐(20)의 하부요소인 노즐팁(23)이 상기 금형(m)과 직접적으로 접촉하는 경우 급격한 열 손실로 인해 결과적으로 상기 노즐(20)의 노즐팁(23) 부분에서의 수지 유동성이 악화되기 때문에 본 발명에서는 이를 완화하기 위한 대안으로 상기 노즐(20)의 노즐팁(23) 하부면과 금형(m) 사이에 간극을 두고 이 간극 사이에 열전도성이 낮은 열차단링(24)을 구비시키도록 하였다. 물론, 상기 열차단링(24)을 사용하지 않고 상기 노즐팁(23)의 하면과 금형(m)의 사이에 공극을 형성하는 것도 가능할 것이다.

런너핀(30)은 상기 노즐(20)의 내부에 슬라이드 끼움되는 관 형상의 부재로서, 그 내부로는 수지가 유동될 수 있도록 도면에서 보는 바와 같이 직선의 유로인 수지유로(31h)가 형성되는 몸체(31)와. 이 몸체(31)의 일측에 구비되는 것으로 승강시 상기 노즐팁(23)의 취출구(23a)를 선택적으로 삽입 통과하여 금형(m)의 게이트(g)를 개폐시키는 런너팁(33)과, 상기 몸체(31)와 런너팁(33)을 연결하는 부분으로 상기 몸체(31)의 일측을 제거하여 상기 노즐(20)의 내벽면과의 사이에 수지가 충진되는 공간인 수지챔버(33h)를 형성하는 연결부(32)로 이루어진다.

상기 몸체(31)는 상기 노즐(20)의 내부에 슬라이드 삽입으로 구비되어 선택적으로 승강될 수 있게 원기둥 형상으로 구비되고, 상?하면이 개방되어 수지가 유입 및 유출될 수 있도록 구비된다. 즉, 상기 몸체(31)의 상측으로 유입된 수지는 그 내부의 수지유로(31h)를 따라 유동되어 하측에 구비되는 한 쌍의 리브(32a,32b)에 의해 형성되는 긴구멍(32c)을 통해 수지챔버(33h)로 유동된다.

상기 런너팁(33)은 하강 이동시 상기 노즐(20)의 취출구(23a)를 삽입 통과하여 그 끝단이 금형(m)의 캐비티(c) 입구인 게이트(g)를 차폐하고, 상승 이동시에는 노즐(20)의 내부에 위치하여 상기 취출구(23a) 및 게이트(g)를 개방시키는 개폐요소이다. 즉, 상기 런너팁(33)은 상기 몸체(31)에 대해 감소된 지름을 갖도록 구비되는 것으로 상기 노즐팁(23)의 취출구(23a)를 통과하여 금형(m)의 캐비티(c) 입구인 게이트(g)에 접속될 수 있을 정도의 지름을 갖도록 구비된다.

상기 연결부(32)는 상기 몸체(31)와 런너팁(33) 사이에 위치하여 상기 몸체(31)를 경유한 수지가 원활하게 수지챔버(33h)측으로 안내될 수 있도록 유도함과 아울러 상기 런너팁(33)을 지지하는 역할을 하는 요소이다. 이러한 연결부(32)는 복수의 리브(32a,32b)와, 이 리브(32a,32b)와 런너팁(33)의 사이에 위치하는 말단판부(32d)로 구성된다.

즉, 상기 연결부(32)는 몸체(31)의 길이 방향을 기준으로 양측에서 일부를 제거하여 리브(32a,32b)를 형성하며, 이때의 상기 리브(32a,32b)는 상기 몸체(31)를 통과한 수지가 흘러나오는 긴구멍(32c)을 형성하게 된다. 한편, 본 발명에서의 리브(32a,32b)는 좌?우 대칭 배치되게 한 쌍으로 구비되는 것을 제안하였으나 등 간격으로 3~5개로 형성할 수도 있을 것이다.

또한, 상기 말단판부(32d)는 상기 한 쌍의 리브(32a,32b)의 끝단을 연결하는 판 형상의 부분으로, 상기 리브(32a,32b)가 동일한 두께를 갖도록 구비된다. 이러한 말단판부(32d)는 상기 리브(32a,32b)가 좌?우로 배치된 상태를 기준으로 전?후면으로 평탄한 면이 배치되며, 이 평탄한 전면과 후면으로는 상기 노즐팁(23)의 취출구(23a)를 향하면서 지름을 감소되고 두께는 점진적으로 증대되는 형태로 구비되어 상기 몸체(31)를 통과한 수지의 유동 저항을 최소화하는 오목홈(32d′)이 형성된다.

이러한 구성의 런너핀(30)은 후술할 구동수단(40)에 의해 승강력을 전달받아 선택적으로 승강동작이 수행되며, 상기 몸체(31)를 통과한 수지는 상기 연결부(32)와 상기 노즐(20)의 내벽면 사이에 형성되는 수지챔버(33h)로 유동된 뒤 최종적으로 취출구(23a)를 통해 금형(m)의 캐비티(c)에 주입된다.

구동수단(40)은 사기 노즐(20)의 상부 일측에 구비되어 유?공압을 작동압으로 하여 승강 구동력을 생성하는 구동요소로서, 이러한 구동수단(40)은 크게 외부로부터 작동압을 공급받도록 복수의 에어채널(41a,41b)이 형성된 실린더(41)와, 이 실린더(41)의 내부에 구비되어 상기 에어채널(41a,41b)을 통해 작용하는 작동압에 의해 상승 또는 하강 이동을 하는 피스톤(42)으로 구성되며, 상기 피스톤(42)은 런너핀(30)의 일단에 연결되어 일체로 연동되는 구성이다. 미설명 부호 (43)은 상기 실린더(41)의 개방된 상부면을 차폐하기 위한 차폐판을 지시한 것이다.

이러한 구성의 구동수단(40)은 도면을 기준으로 상측에 위치한 에어채널(41a)을 통해 작동압이 실린더(41)의 내부로 공급되면 상기 피스톤(42)은 하강 이동을 하고, 이와 반대로 상기 하측에 위치한 에어채널(41b)을 통해 작동압이 실린더(41)의 내부로 공급되면 상기 피스톤(42)은 상승 이동을 하며, 상기 피스톤(42)에 연동하여 상기 런너핀(30) 역시 승강된다.

한편, 상기 피스톤(42)과 런너핀(30)의 연결 구조는 공지의 다양한 구조에 의해 실시되어도 무방하며, 본 발명에서는 상기 런너핀(30)의 몸체(31)의 일단에 확장된 지름을 갖는 플랜지(34)를 형성하고, 상기 피스톤(42)의 내주면에 상기 플랜지(21)가 끼움될 수 있는 끼움구조를 형성하는 것에 의해 상기 피스톤(42)과 런너핀(30)이 일체로 연동되게 구성하였다.

상기와 같이 구성되는 본 실시례에 따른 핫런너 밸브장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 5에 나타내 보인 바와 같이, 구동수단(40)의 실린더(41)에 상승 이동을 위한 작동압이 해당 에어채널이 공급되면, 상기 실린더(41)의 내부에 위치한 피스톤(42)이 런너핀(30)과 일체로 상승 이동을 이룬다.

이와 동시에 사출실린더에서 수지를 사출시키면, 이때의 수지(r)는 매니폴드(10)의 수지로(10a)를 경유하여 노즐(20)의 내부에 위치한 런너핀(30)의 내부로 유동되며, 상기 런너핀(30)으로 유동된 수지(r)는 다시 몸체(31)를 통과하여 연결부(32)가 형성하는 수지챔버(33h)로 유동된 뒤 상기 노즐(20)의 취출구(23a)를 통과하여 금형(m)의 캐비티(c)로 주입된다.

이어서, 상기 금형(m)의 캐비티(c)에 대한 수지의 충진이 완료되면, 사출실린더에서의 사출 동작이 정지됨에 따라 런너핀(30)에 작용하는 수지 공급압이 제거되고, 이와 동시에 상기 구동수단(40)을 구성하는 실린더(41)로는 하강 이동을 위한 작동압이 공급된다.

따라서, 상기 실린더(41)의 내부에 위치한 피스톤(42)이 런너핀(30)과 함께 일체로 하강 이동을 이룸에 따라 도 6에 나타내 보인 바와 같이, 런너핀(30)을 구성하는 런너팁(33)이 상기 노즐(20)의 취출구(23a)를 통과하여 금형(m)의 게이트(g)에 접속함에 따라 금형(m)의 게이트(g)를 차폐시킴과 동시에 런너핀(30)에 잔류하는 수지가 취출구(23a)를 통과하는 것이 차단된다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시례에 따른 핫런너 밸브장치을 나타낸 단면도로서, 본 실시례에서의 핫런너 밸브장치는 유?공압을 작동압으로 하는 구동수단(40)을 구성하지 않은 싱글 밸브 타입으로서, 상기 런너핀(30)은 상기 런너핀(30)에 공급되는 수지의 공급압에 의해 하강되고, 수지의 공급압이 제거되면 복귀스프링(45)의 탄성력에 의해 상승되는 구성을 기술적 특징으로 한다.

도면을 참조하여 설명하면, 상기 노즐(20)은 내부 일측에 단차부(25)가 형성되고, 상기 런너핀(30)은 상기 단차부(25)에 대해 도면을 기준으로 아래측으로 위치 간섭되지 않는 위치에 걸림부(35)가 형성된다.

그리고, 상기 단차부(25)와 걸림부(35) 사이에는 상기 런너핀(30)이 상승 이동된 상태에서 그 내부에 수지의 흐름이 없을 때 하강하여 취출구(23a)를 폐쇄하도록 하향 방향으로 탄성 지지력을 작용하는 복귀스프링(45)이 구비된다.

본 실시례에 따른 핫런너 밸브장치(1)는 도 7에 나타내 바와 같이 수지압이 매니폴드(10)의 수지로(10a)를 통해 노즐(20)의 내부에 설치된 런너핀(30)의 내부로 공급된다.

이때, 상기 수지(r)는 상기 런너핀(30)을 구성하는 몸체(31)를 통과하여 수지챔버(33h)로 유동되고, 상기 수지챔버(33h)로 공급되는 수지압이 커짐에 따라 상기 런너핀(30)이 상승 이동을 하여 결과적으로 취출구(23a)를 개방시키게 된다. 따라서, 상기 수지챔버(33h)로 공급되는 수지(r)는 노즐(20)의 취출구(23a)를 통과하여 금형(m)의 캐비티(c)로 주입된다.

이어서, 상기 금형(m)의 캐비티(c)에 대한 수지의 충진이 완료되면, 사출실린더에서의 사출 동작이 정지됨에 따라 상기 런너핀(30)에 작용하는 수지 공급압이 제거된다. 따라서, 상기 런너핀(30)의 수지챔버(33h)에 작용하는 압력이 제거됨에 따라 상기 노즐(20)의 일단과 런너핀(30)의 일단 사이에 탄성 개재된 복귀스프링(45)의 탄성 복원력에 의해 상기 런너핀(30)이 하강 동작을 이루어 결과적으로 런너핀(30)을 구성하는 런너팁(33)이 상기 노즐(20)의 취출구(23a)를 통과하여 금형(m)의 게이트(g)에 접속함에 따라 금형(m)의 게이트(g)를 차폐시킴과 동시에 상기 런너핀(30)에 잔류하는 수지가 취출구(23a)를 통과하는 것이 차단된다.

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

1 : 핫런너 밸브장치 10 : 매니폴드 10a : 수지로
20 : 노즐 21 : 바디 23 : 노즐팁
24 : 열차단링 23a : 취출구 30 : 런너핀
31 : 몸체 32 : 연결부 33 : 런너팁
40 : 구동수단 41 : 실린더 42 : 피스톤
45 : 복귀스프링 c : 캐비티 m : 금형
r : 수지 h : 히터

Claims (4)

1. 일측의 유입구를 통해 수지를 공급받아 타측의 감소된 지름을 형성하는 취출구를 통해 금형의 캐비티로 안내하는 것으로 외주면에 히터가 권선된 노즐을 포함하는 핫런너 밸브장치에 있어서,
   상기 노즐(20)의 내부에 승강되게 구비되는 것으로 내부 중심을 따라 수지가 유동되는 수지유로(31h)가 형성된 원기둥 형상의 몸체(31) 및 상기 취출구 측을 향하는 몸체(31)의 일측에 구비되는 것으로 승강시 취출구를 선택적으로 삽입 통과하여 폐쇄시키는 런너팁(33) 및 상기 몸체(31)와 런너팁(33)을 연결하는 것으로 상기 몸체(31)의 일측을 제거하여 노즐의 내벽면과의 사이에 수지가 충진되는 공간을 형성하는 연결부(32)로 이루어지는 런너핀(30);
   을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 핫런너 밸브장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 연결부(32)는,
   상기 몸체(31)의 일부를 제거하여 형성되는 것으로 상기 몸체(31)를 통과한 수지가 흘러나오는 긴구멍(32c)을 형성하도록 좌?우 대칭으로 구비되는 한 쌍의 리브(32a,32b)와;
   상기 한 쌍의 리브(32a,32b)의 끝단을 연결하는 판 형상의 부분으로, 평탄한 양면에는 상기 취출구를 향하면서 지름은 감소되고 두께는 증대되는 형태의 오목홈(32d′)이 형성된 말단판부(32d);
   를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핫런너 밸브장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 노즐(20)의 상부 일측에 구비되어 유?공압을 작동압으로 하여 승강 구동력을 생성하는 구동수단(40)을 더 포함하되,
   상기 구동수단은, 외부로부터 작동압을 공급 및 배출하기 위한 복수의 에어채널(41a,41b)이 형성된 실린더(41) 및 상기 실린더(41)의 내부에 구비되어 상기 에어채널을 통해 작용하는 작용압에 의해 상승 또는 하강 이동을 하는 것으로 상기 런너핀(30)의 일단에 연결되어 연동시키는 피스톤(42);
   으로 이루어진 구동수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핫런너 밸브장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 노즐(20)은 내부 일측에 단차부(25)를 형성하고,
   상기 런너핀(30)은 상기 단차부(25)에 대해 아래측으로 위치 간섭되지 않는 위치에 걸림부(35)를 형성하며,
   상기 단차부(25)와 걸림부(35) 사이에는 상기 런너핀(30)이 상승 이동된 상태에서 그 내부에 수지의 흐름이 없을 때 런너핀(30)을 하강시켜 취출구를 폐쇄하도록 탄성지지력을 작용하는 복귀스프링(45)이 구비되는 것을 특징으로 하는 핫런너 밸브장치.

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