KR20220054948A - 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치를 개시한다.
본 발명에 따른 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치는, 내부 중심으로 용융수지가 통과하는 수지통로를 형성한 것으로, 내부 상측에는 확장된 공간을 갖는 제1실린더가 위치하고, 그 하측으로는 감소된 지름을 갖는 제2실린더 그리고 그 하측으로는 감소된 지름을 갖되 수지가 토출되는 게이트가 위치하는 노즐바디; 상기 노즐바디의 내부에 승강되게 구비되되, 상부에는 수지가 통과하도록 속이 빈 유입관부가 위치하고, 이 유입관부의 하면에 연결되되 하향 진행하면서 면적이 넓어지고 하면으로 수지압이 작용하는 승강부 및 이 승강부의 하측으로 감소된 지름을 가지면서 연장되어 그 하단부가 선택적으로 게이트를 개폐하는 런너핀을 구비한 압력차 피스톤; 상기 제1실린더에 구비되어 상기 압력차 피스톤이 하강되게 탄성 지지력을 작용하는 복귀스프링으로 구성된다.
이와 같은 구성의 본 발명은 사출실린더로부터 수지의 사출압이 작용하면 구조적으로 노즐 내부의 선단부측에 우선 작용하므로 게이트의 개방이 신속하고 정확하게 이루어짐에 따라 게이트의 개방이 지연되거나 또는 개방 불량으로 인한 폐단을 해소할 수 있으며, 특히 노즐의 내부 공간을 상,하 제1실린더와 제2실린더로 배치하고, 이들 제1,2실린더 사이에 컨트롤 부싱을 구성하여 수지의 유동량 제어를 통해 게이트의 개폐시간 조절을 가능하게 할 수 있으므로 수지의 종류나 사출온도 또는 사출압에 따른 게이트 개폐시간 조절을 위한 설계가 용이하므로 산업상 유용한 효과가 기대된다.

Description

수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치{A Gate Type Hot Runner Valve System on Pressure Equilibrium}

본 발명은 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 별도의 구동원 없이도 수지의 사출압력만으로 게이트의 개폐 동작이 수행되되 수지의 압력이 낮거나 저속인 경우에도 게이트의 안정적이고 정밀한 개폐 동작을 보장할 수 있는 수지압을 이용한 게이트 개폐형 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 구성되어 며, 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 공기를 작동압으로 하여 밸브핀을 승강시키는 구조를 가진 사출성형기용 핫런너 밸브장치를 나타낸 단면도로서, 구동부(100)와 밸브장치(200)로 구성된다.

상기 종래의 핫런너 밸브장치에서 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.

이러한 구성의 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 매니폴드(300)를 통해 공급되는 수지가 출구를 통해 금형 내로 공급되거나 또는 차단되게 된다.

그러나, 상기 종래 기술에 따른 밸브장치는 밸브핀을 승강시키기 위한 작동원으로 고압의 공기를 이용함에 따라 복잡한 기밀구조를 채용해야 할 뿐만 아니라 대형의 공압펌프를 필요로 함에 따라 설치공간에 많은 제약을 받을 뿐만 아니라 정비 및 유지관리면에서도 극히 불량한 단점이 있다. 특히, 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 대한민국 등록특허 제10-1290549호를 사출성형기용 핫런너 밸브장치를 제안한 바 있으며, 그 청구항에는 수지로를 형성한 매니폴드 및 그 일측에 연결되어 수지를 공급받아 금형의 캐비티 측으로 안내하는 것으로 외주면에 히터가 권선 된 노즐을 구비하는 사출성형기용 핫런너 밸브장치에 있어서, 상기 노즐은 그 중심으로 설치홀이 관통 형성되고 하측으로는 설치홀에 대해 감소된 지름을 갖는 출입홀이 형성된 바디를 구비하며, 상기 설치홀에 승강 가능하게 슬라이드 끼움으로 구비되어 수지의 공급압력에 의해 하강되고 복귀수단에 의해 상승되는 것으로, 중심으로 수지를 공급받는 수지유로가 형성되고, 공급되는 수지의 압력에 저항하도록 지름을 감소시킨 유동 저항부가 형성된 몸체 및 상기 몸체의 하단부에 감소된 지름으로 구비되어 상승 이동시에는 상기 노즐의 내측에 위치되고 하강 이동시에는 상기 출입홀을 통과하여 금형에 접촉되며 그 내부에는 수지유로와 연통되는 취출로가 형성된 유동 제어팁을 구비하는 승강핀으로 이루어진 사출성형기용 핫런너 밸브장치가 개시되어 있다.

상기 사출성형기용 핫런너 밸브장치는 노즐의 내부로 공급되는 수지의 공급 작용압과 복귀요소를 조합하여 승강핀에 대한 승강 동작을 연동시키고 이 승강핀의 승강 동작에 의해 노즐의 게이트 개폐를 단속하는 구조이므로 종전의 복잡한 구조의 유공압 실린더나 정역모터 또는 액츄에이터 등으로 이루어진 구동수단을 필요로 하지 않음에 따라 구조가 간소하여 금형 설계의 자유도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 부피감소를 통해 금형에 대한 적용 및 설치의 자유도를 개선시킬 수 있다.

또한, 상기의 사출성형기용 핫런너 밸브장치와 유사한 기술로서 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-1154081호를 통해 핫런너 밸브장치를 제안한 바 있으며, 그 청구항 1에는 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 런너 팁 및 상기 몸체와 런너 팁을 연결하는 것으로 상기 몸체의 일측을 제거하여 노즐의 내벽면과의 사이에 수지가 충전되는 공간을 형성하는 연결부로 이루어지는 런너핀을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 핫런너 밸브장치가 개시되어 있다.

또한, 상기의 핫런너 밸브장치와 유사한 기술로서 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-1588249호를 통해 개량된 핫런너 밸브장치를 제안한 바 있으며, 그 청구항 1에는 수지를 공급받아 금형의 캐비티로 안내하는 것으로 외면에는 히터가 감겨진 노즐을 구비한 핫런너밸브장치에 있어서, 상기 노즐은 수직하게 관통된 관 형상의 바디부 및 이 바디부의 일측으로 감소된 지름을 갖도록 구비되는 것으로 그 끝단이 캐비티로 수지가 취출되는 게이트를 형성한 게이트부로 구성되고, 상기 게이트부의 외면을 감싸도록 구비되어 선택적으로 승강되는 것으로, 탄성지지력에 의해 캐비티측으로 하강하여 출몰 상태를 유지하고, 캐비티 내의 수지의 성형압에 의해 상승 이동하여 하강 상태에 비하여 상대적으로 넓은 면적으로 게이트부의 일측에 접촉되어 열손실을 유도하는 승강부싱; 상기 승강부싱의 외면을 감싸도록 상기 노즐의 하단에 결합 고정되는 것으로 그 외면은 금형에 접촉되게 구비되는 가이드부싱; 상기 바디부와 게이트부는 나사체결로 연결 구비되고, 상기 승강부싱은 그 상부로 출몰스프링이 구비되어 하향 진행하도록 탄성 지지력을 받도록 구비되는 것을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핫런너 밸브장치가 개시되어 있다. `

상기 종래 기술에 따른 핫런너 밸브장치는 노즐의 게이트 개폐를 위한 복잡한 구조의 구동수단을 필요로 하지 않으면서 런너핀에 의해 게이트의 개폐가 단속됨에 따라 수지의 유동 흐름성을 양호하게 유지할 수 있으므로 유동성이 불량한 성분이 함유된 수지에 대해서도 양호한 성형조건을 조성할 수 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 핫런너 밸브장치는 소형의 부품이면서 정밀성을 요하는 성형품의 경우 예컨대, 기어의 경우 전체적인 밸런스가 상당히 중요하므로 성형공간인 캐비티에 대하여 여러 지점에서 수지를 공급하여 성형하는 것이 이상적이지만 핫런너 밸브장치가 갖는 부피로 인해 소형의 성형품에 대해서는 여러 지점에서 수지를 공급하기란 사실 불가능한 구조적인 단점이 있다.

또한 본 출원인이 선출원한 핫런너 밸브장치는 수지의 고화현상을 이용하여 캐비티에 대한수지공급을 단속하므로 소형의 성형품이나 또는 고정밀을 요하는 성형품 또는 수지가 갖는 점성이 지나치게 낮거나 혹은 높은 경우 수지공급을 차단하여야 하는 시점에서 수지가 완전히 고화되지 않아 흘러내리거나 또는 수지를 공급하는 시점에서 수지가 완전히 용융되지 않아 지연되는 등의 폐단으로 인해 성형품의 양산성이 떨어지는 폐단을 초래하는 문제점이 있었다.

등록특허공보 제10-1404071호(2014.05.29), ′사이드 밸브 게이트 노즐′ 등록특허공보 제10-1154081호(2012.05.31), ′핫런너 밸브장치′ 등록특허공보 제10-1386361호(2014.04.10), ′사이드 게이트형 핫런너 사출금형의 노즐장치′

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 사출압이 노즐의 내부로 작용하면 스프링의 탄성력을 작용받는 압력차 피스톤이 상승하여 게이트를 개방하여 금형의 캐비티에 대한 수지공급이 이루어지고, 금형의 캐비티 내에 수지 충전이 완료되면 노즐의 내부와 캐비티 와의 압력평형이 생성됨에 따라 자연스럽게 스프링의 복원력에 의해 압력차 피스톤이 하강 복귀되어 게이트가 폐쇄되도록 함으로써 안정적이고 자동화된 게이트이 개폐동작을 보장할 수 있는 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치을 제공하는데 있다.

즉, 본 발명은 금형의 캐비티로 수지의 주입이 완료되면 노즐의 내부압력과 금형의 캐비티 내의 압력이 평형이 이루어지는 현상에 의해 탄성체의 복원력에 의해 게이트가 차폐되도록 하여 게이트의 개폐를 위해 복잡한 부품을 필요로 하지 않고 구조가 간소하여 유지관리의 편의성을 높일 수 있는 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 노즐의 내부 공간을 상,하로 제1실린더와 제2실린더로 구분하고, 이들 제1,2실린더 사이에 컨트롤 부싱을 구성하여 수지의 유동량 제어를 통해 게이트의 개폐시간 조절을 가능할 수 있는 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치의 제공을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 게이트를 폐쇄한 상태에서 압력차 피스톤의 선단부가 수지의 고화 현상으로 인해 고착되는 경우 게이트의 오픈을 위한 수지압이 작용하면 노즐의 선단부와 압력차 피스톤의 선단 부측에 우선 작용하여 게이트의 개방이 원활하게 이루어질 수 있도록 함으로써 동작의 정밀성과 신뢰성을 높일 수 있는 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치의 제공을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시례에 따른 압력차 피스톤 개폐형 핫런너 밸브장치는, 내부 중심으로 용융수지가 통과하는 수지통로를 형성한 것으로, 내부 상측에는 확장된 공간을 갖는 제1실린더가 위치하고, 그 하측으로는 감소된 지름을 갖는 제2실린더 그리고 그 하측으로는 감소된 지름을 갖되 수지가 토출되는 게이트가 위치하는 노즐바디; 상기 노즐바디의 내부에 승강되게 구비되되, 상부에는 수지가 통과하도록 속이 빈 유입관부가 위치하고, 이 유입관부의 하면에 연결되되 하향 진행하면서 면적이 넓어지고 하면으로 수지압이 작용하는 승강부 및 이 승강부의 하측으로 감소된 지름을 가지면서 연장되어 그 하단부가 선택적으로 게이트를 개폐하는 런너핀을 구비한 압력차 피스톤; 상기 제1실린더에 구비되어 상기 압력차 피스톤이 하강되게 탄성 지지력을 작용하는 탄성체로 구성되는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 노즐바디는 상기 제1실린더를 통과한 용융수지가 제2실린더로 유입되는 속도를 조절하기 위한 것으로, 중심으로 수지가 통과하는 주통로홀이 형성되고 테두리에는 상대적으로 작은 지름을 갖는 복수의 보조통로홀이 형성되어, 상기 압력차 피스톤의 상승시 주통로홀과 보조통로홀을 통해 제1실린더의 수지가 제2실린더로 유동되고, 상기 압력차 피스톤의 하강시 승강부의 하면이 주통로홀을 차단하고 보조통로홀은 개통된 상태를 갖는 컨트롤부싱이 설치된 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 압력차 피스톤의 유입관부는 그 내부에 하향 진행하면서 지름이 감소되도록 형성되어 유동되는 수지의 속도를 높이는 상경사면 및 이 상경사면의 하측에 연결 형성되되 하향 진행하면서 지름이 확장되는 하경사면을 형성한 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 승강부는 단면이 삼각형상으로 구비되고 상부 양측이 상기 유입관부에 연결축으로 연결되는 것으로, 상기 유입관부를 통과한 수지가 양측 경사면을 따라 하측으로 유동되고, 그 하면으로는 수지압이 작용하는 평탄면을 형성한 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 런너핀은 하단부에 상기 게이트를 차폐하기 위한 런너팁을 구비하되, 상기 런너팁은 수직하는 방향으로 가스빼기를 위한 벤트리스홈이 형성된 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특지응로서 상기 노즐바디는 내부 상측에 외부로부터 용융수지를 공급받는 메인수지로; 상기 메인수지로의 하측에 위치되는 것으로 확장된 지름을 갖는 제1챔버 및 이 제1챔버의 하측에 상대적으로 감소된 지름을 갖는 제2챔버로 이루어진 제1실린더; 상기 제2챔버와 동일한 지름으로 연장 형성되되, 상기 제2챔버에서 유입되는 수지량을 감소시키도록 감소된 지름을 갖는 주통로홀 및 그 테두리측에 보조통로홀을 형성하여 된 컨트롤부싱에 의해 공간이 구획되는 것으로 그 하측은 점진적으로 감소된 지름을 형성하여 게이트와 연결되는 제2실린더로 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 탄성체는 코일 스프링으로 구비되되, 그 상단은 제1실린더의 내부 상측에 걸림지지되고, 그 하단은 상기 압력차 피스톤의 유입관부 내부를 통과하여 승강부 상측에 걸림되는 구성인 것에 있다.

본 발명은 사출실린더로부터 수지의 사출압이 작용하면 구조적으로 노즐 내부의 선단부측에 우선 작용하므로 게이트의 개방이 신속하고 정확하게 이루어짐에 따라 게이트의 개방이 지연되거나 또는 개방 불량으로 인한 폐단을 해소할 수 있으며, 특히 노즐의 내부 공간을 상,하 제1실린더와 제2실린더로 배치하고, 이들 제1,2실린더 사이에 컨트롤 부싱을 구성하여 수지의 유동량 제어를 통해 게이트의 개폐시간 조절을 가능하게 할 수 있으므로 수지의 종류나 사출온도 또는 사출압에 따른 게이트 개폐시간 조절을 위한 설계가 용이하므로 산업상 유용한 효과가 기대된다.

특히, 본 발명은 다캐비티 금형에 적용되었을 때 각 캐비티에 배치된 각각의 밸브장치가 수지의 충전이 완료되면 압력평형 작용에 의해 자동으로 게이트를 개폐시키므로, 금형의 보압시간이나 사출타이밍에 대한 정밀한 관리나 기술 또는 장치 등이 없어도 금형 전체의 캐비티에 대한 안정적이고 정확한 수지공급과 차단 그리고 보압을 가능하게 하므로 사출작업의 편의성과 효율성을 대폭 높일 수 있는 유용한 효과가 있다.

즉, 본 발명은 별도의 구동원이 없어도 수지압을 이용하여 압력차 피스톤을 부상시켜 게이트를 개방시키고, 금형의 캐비티에 수지충전이 완료되면 압력평형에 의해 자동으로 압력차 피스톤이 하강하여 게이트를 차폐시키므로 구조가 간소하여 유지관리의 편의성이 우수하며, 또한 노즐 내의 고화되지 않은 수지가 흘러내려 성형불량을 야기하는 현상을 미연에 방지할 수 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.

도 1은 종래 기술에 따른 핫런너 밸브장치를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치의 구성을 설명하기 위한 종단면도,
도 3은 본 발명에 따른 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치에서 게이트가 열린 상태를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치에서 게이트가 닫힌 상태를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치의 게이트 온오프 동작을 설명하기 위한 도면,
도 7 내지 10은 본 발명에 따른 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치에서 금형의 캐비티에 대한 수지 공급동작을 설명하기 위한 도면,
도 11 내지 도 15는 는 본 발명에 따른 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치에서 다캐비티 금형 구조에 대한 릴레이 수지 공급동작을 설명하기 위한 도면.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

본 발명은 사출을 시작하여 금형에 사출압이 작용하여 충전이 완료되면, 압력평형이 발생하게 되는데, 이러한 압력평형의 발생시 탄성체의 탄성복원력에 의해 압력차 피스톤이 하강하여 금형의 게이트를 막도록 하는 것을 주요한 기술적 특징으로 한다.

이러한 구성의 본 발명은 금형의 보압타임을 정밀하게 관리하지 않아도 압력평형에 의해 자동으로 게이트가 닫히므로 결과적으로 보압타임을 조절하는데 있어 자유도가 높아짐에 따라 편의성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 보압타임의 잘못된 설정으로 성형품의 불량 발생을 방지할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치의 구성을 설명하기 위한 종단면도이다.

도면에는 내부 중심으로 용융수지가 통과하는 수지통로를 형성한 것으로, 내부 상측에는 확장된 공간을 갖는 제1실린더(13)가 위치하고, 그 하측으로는 감소된 지름을 갖는 제2실린더(15) 그리고 그 하측으로는 감소된 지름을 갖되 수지가 토출되는 게이트(17)가 위치하는 노즐바디(10)와, 상기 노즐바디(10)의 내부에 구비되어 슬라이드 승강될 수 있게 구비되는 것으로 상부에는 수지가 통과하도록 속이 빈 유입관부(31)가 위치하고, 이 유입관부(31)의 하측에 일체로 연결 구비되되 하향 진행하면서 면적이 넓어지고 하면으로 수지압이 작용하는 승강부(33) 그리고 이 승강부(33)의 하측으로 감소된 지름을 가지면서 연장되어 그 하단부가 선택적으로 게이트(17)를 개폐하는 런너핀(35)을 구비한 압력차 피스톤(30)과, 상기 제1실린더(13)에 상단이 연결 지지되고 하단은 상기 압력차 피스톤(20)이 하강되게 탄성 지지력을 작용하는 복귀스프링(50)으로 이루어진 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치(1)이 도시되어 있다.

도 3은 본 발명에 따른 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도이다.

도면에는 여러 구성부품을 조립하여 된 것으로 외체를 형성하는 노즐바디(10)와, 이 노즐바디(10) 내에서 수지의 작동압에 의해 승강동작을 수행함으로써 노즐바디(10)의 게이트(17) 개폐를 단속하는 압력차 승강핀(30)과, 상기 노즐바디(10)의 내부에 고정 설치되어 제1실린더(13)와 제2실린더(15)를 공간 구획하는 컨트롤부싱(20)과, 상기 압력차 승강핀(30)이 상승 이동된 상태에서 금형의 캐비티에 대한 수지공급이 완료되어 압력평형이 발생하면 탄성지지력을 작용하여 압력차 승강핀(30)을 하강 이동시켜 게이트(17)를 차폐시키는 복귀스프링(50)으로 이루어진 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치(1)이 도시되어 있다.

도 4는 본 발명에 따른 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치에서 게이트가 열린 상태를 설명하기 위한 도면이다.

용융수지가 메인수지로(11)를 통해 제1실린더(13)와 컨트롤부싱(20)을 경유하여 제2실린더(15)에 공급되면, 상기 제2실린더(15)의 압력이 상승하면서 승강부를 구비한 압력차 피스톤(20)을 상승 이동시켜 게이트(17)를 개방시킴으로서 금형의 캐비티에 대한 수지 충전을 시작하는 상태를 도시하고 있다.

도 5는 본 발명에 따른 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치에서 게이트가 닫힌 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도면에는 금형의 캐비티에 대한 수지의 충전이 완료되면, 제1실린더와 제2실린더 그리고 금형의 캐비티와의 압력 평형이 이루어짐에 따라 복귀스프링(50)의 복원 동작으로 상기 압력차 피스톤(30)은 하강 이동되어 결과적으로 런너핀(35)이 게이트(17)를 차단하게 되고, 이때 런너핀(17) 끝단 외주면에 형성된 벤트리스홈은 고화상태를 유지한다.

도 6은 본 발명에 따른 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치의 게이트 온오프 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 상기 도 4 및 도 5의 도면을 보기 쉽게 표현한 것이다.

도 7 내지 10은 본 발명에 따른 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치에서 금형의 캐비티에 대한 수지 공급동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 노즐바디(10)의 내부에 수지가 공급되지 않은 상태이며, 이때의 압력차 피스톤(30)은 하강하여 게이트(17)를 차폐한 상태이며, 복귀 스프링(50)은 탄성지지력에 의해 신장된 상태를 이룬다.

도 8은 도 7의 상태에서 노즐바디(10)의 내부로 용융수지가 공급되면, 메인수지로(11)와 제1실린더(13) 및 제2실린더(15)에 수지가 채워지게 되는데 이때 상기 제2실린더(15)는 제1실린더(13)에 대해 감소된 공간을 가짐에 따라 수지가 더 빨리 채워지게 되어 결과적으로 상기 압력차 피스톤(30)의 승강부 하면에 부상압력을 작용하게 된다.

도 9는 도 8의 상태에서 상기 압력차 피스톤(30)이 상승 이동하여 게이트(17)를 개방함으로써 수지가 금형의 캐비티로 주입되는 상태를 나타낸 것으로, 이때 상기 복귀 스프링(50)은 상기 압력차 피스톤(30)의 상승 작용력에 비해 작은 탄성력을 가지고 있어 압축 변형된 상태를 유지하게 된다.

도 10은 도 9의 상태에서 금형의 캐비티에 대한 수지 충전이 완료된 상태를 나타낸 것으로, 금형의 캐비티에 수지의 충전이 완료되면 더 이상 수지가 유동되지 않음에 따라 상기 제1실린더(13)와 제2실린더(15)는 압력 평형 상태를 이루게 되고, 이러한 압력평형은 결과적으로 복귀 스프링(50)의 탄성 복원 작용에 의해 압력차 피스톤(30)이 하강하여 게이트(17)를 차폐하게 된다.

도 11 내지 도 15는 는 본 발명에 따른 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치에서 다캐비티 금형 구조에 대한 릴레이 수지 공급동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 11은 도면을 기준으로 가장 좌측에 위치한 첫 번째 밸브장치의 수지 충전이 시작된 상태를 나타낸 것이고, 도 11은 첫 번째와 두 번째 밸브장치의 수지 충전이 시작된 상태를 나타낸 것이고, 도 12는 첫 번째와 두 번째와 세 번째 밸브장치의 수지 충전이 시작된 상태를 나타낸 것이며, 13은 네 개 모드의 밸브장치에서의 수지 충전이 실시되는 상태를 나타낸 것이고, 도 14는 네 개 모두의 밸브장치의 수지 충전이 완료되어 각각의 게이트(17)가 차폐되어 금형의 캐비티에서 성형품 취출을 위한 상태를 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치은 크게 다캐비티 금형에 사용할 수 있도록 매니폴드에 연결 사용되는 멀티 타입의 밸브장치에 사용되거나 또는 단일의 캐비티에 사용되는 싱글 타입으로 사용될 수 있으며, 이는 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.

먼저 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치의 구성을 살펴보면, 크게 노즐바디(10)와, 컨트롤부싱(20)과 압력차 피스톤(30) 그리고 복귀 스프링(50)으로 구성된다.

노즐바디(10)는 내부 중심으로 용융수지가 통과하는 수지통로를 형성한 것으로, 내부 상측에는 확장된 공간을 갖는 제1실린더(13)가 위치한다.

그리고 상기 제1실린더(13)의 하측으로는 감소된 지름을 갖는 제2실린더(15)가 위치한다.

끝으로 상기 제2실린더(15)의 하측으로는 하향 진행하면서 점진적으로 감소된 지름을 갖되 최종적으로 용융수지가 금형의 캐비티로 토출되는 출구인 게이트(17)가 위치하는 구성이다.

이러한 노즐바디(10)의 구성을 보다 상세하게 살펴보면, 내부 상측에 외부로부터 용융수지를 공급받는 메인수지로(11)가 형성되고, 이 메인수지로(11)의 하측에 위치되는 것으로 확장된 지름을 갖는 제1챔버(13a) 및 이 제1챔버(13a)의 하측에 상대적으로 감소된 지름을 갖는 제2챔버(13b)로 이루어진 제1실린더(13)가 위치하고, 그 하측으로 상기 제2챔버와 동일한 지름으로 연장 형성되되, 상기 제2챔버에서 유입되는 수지량을 감소시키도록 감소된 지름을 갖는 주통로홀 및 그 테두리측에 보조통로홀을 형성하여 된 컨트롤부싱(20)에 의해 공간이 구획되는 것으로 그 하측은 점진적으로 감소된 지름을 형성하여 게이트(17)와 연결되는 제2실린더(15)로 구성된다.

한편, 본 발명에서의 노즐바디(10)는 내부에 여러 구성품이 위치함에 따라 여러 개의 부품을 조립하여 하나의 몸체를 형성하도록 구성될 수 있으며, 이외에도 외면에는 용융수지가 고화되지 않도록 가열하는 히터가 감겨지는 구성이며, 이러한 구성은 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.

컨트롤부싱(20)은 상기 노즐바디(10)는 상기 제1실린더(13)를 통과한 용융수지가 제2실린더(15)로 유입되는 속도를 조절하기 위하여 상기 제1실린더(13)와 제2실린더(15) 사이에 설치되는 부재이다.

이러한 컨트롤부싱(20)은 중심으로 수지가 통과하는 주통로홀이 형성되고 테두리에는 상대적으로 작은 지름을 갖는 복수의 보조통로홀이 형성되어, 상기 압력차 피스톤의 상승시 주통로홀과 보조통로홀을 통해 제1실린더의 수지가 제2실린더로 유동되고, 상기 압력차 피스톤의 하강시 승강부의 하면이 주통로홀을 차단하고 보조통로홀은 개통된 상태를 갖도록 구비된다.

압력차 피스톤(30)은 상기 노즐바디(10)의 내부에 슬라이드 접촉되어 선택적으로 승강 가능하게 구비되는 승강부재로서, 상부에는 수지가 통과하도록 속이 빈 유입관부가 위치하고, 이 유입관부의 하면에 연결되되 하향 진행하면서 면적이 넓어지고 하면으로 수지압이 작용하는 승강부가 마련된다.

그리고 상기 승강부의 하측으로는 감소된 지름을 가지면서 하향 연장되어 그 하단부가 상기 노즐바디(10)의 게이트(17)를 선택적으로 차폐하는 런너핀이 구비되는 구성이다.

한편, 상기 압력차 피스톤(30)의 유입관부는 그 내부에 하향 진행하면서 지름이 감소되도록 형성되어 유동되는 수지의 속도를 높이는 상경사면 및 이 상경사면의 하측에 연결 형성되되 하향 진행하면서 지름이 확장되는 하경사면을 형성하는 구성이다.

또한, 상기 승강부는 단면이 삼각형상으로 구비되고 상부 양측이 상기 유입관부에 연결축으로 연결되는 것으로, 상기 유입관부를 통과한 수지가 양측 경사면을 따라 하측으로 유동되고, 그 하면으로는 수지압이 작용하는 평탄면을 형성하는 구성이다.

또한, 상기 런너핀은 하단부에 상기 게이트를 차폐하기 위한 런너팁을 구비하되, 상기 런너팁은 수직하는 방향으로 가스빼기를 위한 벤트리스홈이 형성되는 것이 바람직하다.

복귀 스프링(50)은 상기 제1실린더(13)에 일단이 걸림되고 타단은 상기 압력차 피스톤(30)에 걸림되는 구조로, 통상의 코일 스프링으로 제공되며, 상기 압력차 피스톤(30)을 하향 이동하도록 즉, 런너핀이 게이트(17)를 차폐하도록 탄성 지지력을 작용한다.

한편, 본 발명에서는 바람직한 실시례로, 상기 복귀 스프링(50)은 그 상단은 제1실린더(13)의 내부 상측에 걸림지지되고, 그 하단은 상기 압력차 피스톤(30)의 유입관부 내부를 통과하여 승강부 상측에 걸림되게 구성한 것을 제안하였으나, 이외에도 상기 압력차 피스톤(30)에 대하여 탄성지지력을 작용하는 구조적인 특징을 갖는다면 그 적용 위치는 다양하게 변형 실시되어도 무방하다.

한편, 본 발명은 기재된 실시례에 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 : 노즐바디
11 : 메인수지로 13 : 제1실린더
13a : 제1챔버 13b : 제2챔버
15 : 제2실린더 17 : 게이트
20 : 컨트롤부싱 21 : 주통로홀
23 : 보조통로홀 30 : 압력차 피스톤
31 : 유입관부 33 : 승강부
35 : 런너핀 50 : 복귀스프링
c : 캐비티 h : 히터
m : 금형

Claims (7)

1. 내부 중심으로 용융수지가 통과하는 수지통로를 형성한 것으로, 내부 상측에는 확장된 공간을 갖는 제1실린더가 위치하고, 그 하측으로는 감소된 지름을 갖는 제2실린더 그리고 그 하측으로는 감소된 지름을 갖되 수지가 토출되는 게이트가 위치하는 노즐바디;
   상기 노즐바디의 내부에 승강되게 구비되되, 상부에는 수지가 통과하도록 속이 빈 유입관부가 위치하고, 이 유입관부의 하면에 연결되되 하향 진행하면서 면적이 넓어지고 하면으로 수지압이 작용하는 승강부 및 이 승강부의 하측으로 감소된 지름을 가지면서 연장되어 그 하단부가 선택적으로 게이트를 개폐하는 런너핀을 구비한 압력차 피스톤;
   상기 제1실린더에 구비되어 상기 압력차 피스톤이 하강되게 탄성 지지력을 작용하는 복귀스프링;
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 노즐바디는 상기 제1실린더를 통과한 용융수지가 제2실린더로 유입되는 속도를 조절하기 위한 것으로, 중심으로 수지가 통과하는 주통로홀이 형성되고 테두리에는 상대적으로 작은 지름을 갖는 복수의 보조통로홀이 형성되어, 상기 압력차 피스톤의 상승시 주통로홀과 보조통로홀을 통해 제1실린더의 수지가 제2실린더로 유동되고, 상기 압력차 피스톤의 하강시 승강부의 하면이 주통로홀을 차단하고 보조통로홀은 개통된 상태를 갖는 컨트롤부싱이 설치된 것을 특징으로 하는 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 압력차 피스톤의 유입관부는 그 내부에 하향 진행하면서 지름이 감소되도록 형성되어 유동되는 수지의 속도를 높이는 상경사면 및 이 상경사면의 하측에 연결 형성되되 하향 진행하면서 지름이 확장되는 하경사면을 형성한 것을 특징으로 하는 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 승강부는 단면이 삼각형상으로 구비되고 상부 양측이 상기 유입관부에 연결축으로 연결되는 것으로, 상기 유입관부를 통과한 수지가 양측 경사면을 따라 하측으로 유동되고, 그 하면으로는 수지압이 작용하는 평탄면을 형성한 것을 특징으로 하는 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 런너핀은 하단부에 상기 게이트를 차폐하기 위한 런너팁을 구비하되, 상기 런너팁은 수직하는 방향으로 가스빼기를 위한 벤트리스홈이 형성된 것을 특징으로 하는 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 노즐바디는 내부 상측에 외부로부터 용융수지를 공급받는 메인수지로;
   상기 메인수지로의 하측에 위치되는 것으로 확장된 지름을 갖는 제1챔버 및 이 제1챔버의 하측에 상대적으로 감소된 지름을 갖는 제2챔버로 이루어진 제1실린더;
   상기 제2챔버와 동일한 지름으로 연장 형성되되, 상기 제2챔버에서 유입되는 수지량을 감소시키도록 감소된 지름을 갖는 주통로홀 및 그 테두리측에 보조통로홀을 형성하여 된 컨트롤부싱에 의해 공간이 구획되는 것으로 그 하측은 점진적으로 감소된 지름을 형성하여 게이트와 연결되는 제2실린더;
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치.
   
7. 제 1항에 있어서, 상기 복귀스프링은 코일 스프링으로 구비되되, 그 상단은 제1실린더의 내부 상측에 걸림지지되고, 그 하단은 상기 압력차 피스톤의 유입관부 내부를 통과하여 승강부 상측에 걸림되는 구성인 것을 특징으로 하는 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치.
   

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