KR20230114695A

KR20230114695A - 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치

Info

Publication number: KR20230114695A
Application number: KR1020220172556A
Authority: KR
Inventors: 김혁중
Original assignee: 김혁중
Priority date: 2022-01-25
Filing date: 2022-12-12
Publication date: 2023-08-01
Also published as: WO2023146223A1

Abstract

본 발명은 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치를 개시한다. 본 발명은 일측으로부터 수지를 공급받아 타측에 구비된 노즐블럭의 노즐게이트에 접한 금형의 캐비티로 주입 안내하는 유로가 내부 중심에 형성된 노즐; 상기 노즐 내부에 유로의 일단을 차폐하도록 고정되면서 수지가 통과하도록 중심으로부터 방사상으로 배치된 복수의 수지통로홀이 형성된 부싱부 및 이의 하측 중심에 감소된 지름을 가지면서 수직하게 연장된 게이트핀부로 된 고정핀; 상기 고정핀의 하측에 배치되어 수지압의 작용에 따라 선택적으로 하강하는 승강요소로, 상기 수지통로홀을 차폐하는 지름을 갖는 압력작용부 및 이의 하측으로 감소된 지름을 가지면서 수직하게 연장되되 그 중심으로 게이트핀부가 슬라이드 끼움되는 핀가이드홀이 형성되면서 외부와 연결되게 길이 방향으로 슬릿이 형성된 배럴부 및 이의 하측에 감소된 지름으로 돌출되고 중심에는 핀가이드홀에 연결된 지름이 감소되는 형상의 사출게이트가 형성되어 승강시 게이트핀부에 대한 상대 위치 변위를 통해 사출게이트가 개페되는 게이트팁부로 된 승강실린더; 상기 승강실린더의 일측에 설치되어 상승 변위를 갖도록 탄성지지하는 복귀 스프링으로 구성된다.

Description

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

본 발명은 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 별도의 구동원 없이도 노즐의 내부에 작용하는 사출압에 의해 승강 실린더가 수직 방향으로 위치 이동을 하여 게이트에 대한 개폐 동작이 수행되도록 하고, 수지의 압력이 낮거나 저속인 경우에도 안정적이고 정밀한 게이트 개폐 동작을 보장할 수 있는 사출압을 이용한 게이트 자동 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 내부에 작용하면 복귀스프링의 탄성지지력을 작용받는 승강 실린더가 하강하여 사출게이트를 개방함으로써 금형의 캐비티에 대한 수지공급이 이루어지고, 금형의 캐비티 내에 수지 충전이 완료되면 상기 승강 실린더의 상하 공간에서 압력평형이 발생함에 따라 자연적으로 복귀스프링의 복원력에 의해 승강 실린더가 상승 이동되어 게이트가 폐쇄되도록 함으로써 안정적이고 자동화된 게이트의 개폐 동작을 보장할 수 있는 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치을 제공하는데 있다.

즉, 본 발명은 노즐의 내부에 사출압이 작용하면 승강 실린더가 복귀 스프링의 탄성력을 극복하고 하강 이동하여 게이트를 개방하게 되고, 금형의 캐비티에 대한 수지의 충전이 완료되면 노즐의 내부 압력과 금형의 캐비티 내의 압력 평형이 이루어지게 되어 복귀스프링의 복원력에 의해 승강 실린더가 상승 이동하는 것에 의해 고정핀에 의해 사출게이트가 폐쇄되는 구성이어서 결과적으로 사출게이트의 개폐동작을 위한 복잡한 부품과 유공압을 작동압으로 하는 구동원을 필요로 하지 않고, 구조가 간소하므로 유지관리의 편의성과 경제적성을 높일 수 있는 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시례에 따른 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치는, 일측으로부터 수지를 공급받아 타측에 구비된 노즐블럭의 노즐게이트에 접한 금형의 캐비티로 주입 안내하는 유로가 내부 중심에 형성된 노즐; 상기 노즐 내부에 유로의 일단을 차폐하도록 고정되면서 수지가 통과하도록 중심으로부터 방사상으로 배치된 복수의 수지통로홀이 형성된 부싱부 및 이의 하측 중심에 감소된 지름을 가지면서 수직하게 연장된 게이트핀부로 된 고정핀; 상기 고정핀의 하측에 배치되어 수지압의 작용에 따라 선택적으로 하강하는 승강요소로, 상기 수지통로홀을 차폐하는 지름을 갖는 압력작용부 및 이의 하측으로 감소된 지름을 가지면서 수직하게 연장되되 그 중심으로 게이트핀부가 슬라이드 끼움되는 핀가이드홀이 형성되면서 외부와 연결되게 길이 방향으로 슬릿이 형성된 배럴부 및 이의 하측에 감소된 지름으로 돌출되고 중심에는 핀가이드홀에 연결된 지름이 감소되는 형상의 사출게이트가 형성되어 승강시 게이트핀부에 대한 상대 위치 변위를 통해 사출게이트가 개페되는 게이트팁부로 된 승강실린더; 상기 승강실린더의 일측에 설치되어 상승 변위를 갖도록 탄성지지하는 복귀 스프링으로 구성된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 노즐은 외면에 히터가 권선되고, 외부로부터 수지를 공급받아 안내하도록 상부측 중심에 형성된 수지로 및 이의 하측으로 확장된 지름을 가지면서 연결된 확장공간을 형성한 노즐바디; 상기 노즐바디의 확장공간에 끼움조립되는 관 형상의 요소로, 하부측에 지름이 감소된 단차부가 구비되고, 내부 중심으로는 상기 수지로에 연결된 설치공간이 수직하게 형성된 노즐팁; 상기 단차부와 끼워 맞춤으로 구비되어 금형의 캐비티 입구측에 접하는 것으로, 중심부로는 상기 게이트팁부가 진출입되는 블럭게이트가 관통 형성된 노즐블럭으로 구성된 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 고정핀의 부싱부는, 상부 중심에 수지가 유입되어 일시 체류되도록 단차진 홈 형상의 단차챔버가 형성되고, 이 단차챔버의 바닥측에는 중심으로부터 방사상으로 배치된 두 개 이상의 수지통로홀이 수직하게 관통 형성되고;, 상기 게이트핀부는 상기 수지통로홀들과 위치 간섭되지 않도록 중심부에서 수직하게 연장되되, 그 하면은 상기 승강실린더의 상승 위치에서 노즐블럭의 하면과 일직선상에 위치되는 길이를 갖는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 압력작용부는 상기 부싱부의 하측에 위치되어 상기 수지통로홀 통과한 수지압이 작용하되, 상측면으로 유입된 수지는 외면을 따라 하방향으로 유동되게 하향 진행하면서 지름이 감소되는 형상으로 구비되고, 그 내부 중심으로는 상기 게이트핀부의 일단이 슬라이드 끼움으로 조립되고;, 상기 배럴부는 상기 압력작용부의 외면을 따라 유동되는 수지가 슬릿을 통해 내부 중심에 형성된 핀가이드홀로 유입되는 것으로, 하강시 상기 핀가이드홀에 슬라이드 끼움된 게이트핀부를 따라 하강 이동하도록 구비되며;, 상기 게이트팁부는 하강 변위시 상기 게이트핀부의 하단과 간극을 형성하여 수지가 외부로 토출되게 구비된 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 부싱부는 상기 노즐팁의 설치공간 내부 상측에 끼움 결합되고;, 상기 압력작용부는 상기 부싱부의 외경 지름에 대하여 감소된 외경 지름 크기를 가지며, 그 하면으로 상기 복귀 스프링의 상단이 지지되고;, 상기 복귀 스프링의 하단은 상기 노즐팁의 단차부에 걸림 지지되어 상기 승강 실린더에 수지압의 작용시 탄성 수축되고, 상기 승강 실린더에 작용하는 수지압의 해제시 탄성 복원력에 의해 승강 실린더를 상승 변위시키는 것에 있다.

본 발명은 노즐의 내부에 사출압이 작용하면 승강실린더에 작용하여 하강 이동을 시킴에 따라 고정 피스톤에 의해 차폐된 상태의 게이트가 개방을 이루어 금형의 캐비티에 대한 충전이 실시되고, 캐비티에 대한 충전이 완료되면 노즐 내부의 압력평형으로 인해 복귀스프링의 탄성지지력이 작용하여 승강실린더를 상승 이동시켜 게이트를 폐쇄시키므로 게이트의 개방이 사출압에 연동하여 신속하고 정확하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 상기 승강실린더의 압력작용부에 작용하는 수지의 유동량 조절을 통해 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.

또한, 본 발명은 별도의 구동원이 없어도 수지압과 복귀 스프링만으로 승강 실린더를 승강 이동시켜 게이트에 대한 개폐가 이루어지도록 하므로 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 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치에서 금형의 캐비티에 대한 수지 주입을 위한 대기 상태를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치에서 금형의 캐비티에 대한 수지 주입이 진행중인 상태를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치에서 금형의 캐비티에 대한 수지 주입이 완료되어 압력 평형이 일어난 상태를 나타낸 단면도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치의 주요 구성을 설명하기 위한 분해도,
도 7은 본 발명에 따른 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치에서 게이트의 개폐 동작을 설명하기 위한 도면
도 8은 본 발명에 따른 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치에서 게이트의 동작 사이클을 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 사출실린더로부터 용융된 수지를 공급받는 노즐의 내부에 사출압 작용시 사출게이트를 형성한 승강실린더가 금형에 접하고 있는 노즐블럭의 외부로 출몰하여 금형의 캐비티 내부로 수지가 주입될 수 있도록 하고, 상기 캐비티에 대한 수지의 충전이 완료되면 노즐의 내부와 캐비티 사이에 압력 평형 작용에 의해 승강실린더가 일부 후퇴하여 사출게이트를 차단한 상태를 이루며, 이러한 상태에서 상기 노즐의 내부에 작용하는 사출실린더의 사출압이 해제되면 승강실린더가 복귀 스프링의 탄성 지지력을 받아 최초 위치로 복귀되는 동작이 연속적으로 일어나도록 하는 것을 주요한 기술적 특징으로 한다.

이러한 구성의 본 발명은 금형의 보압 타임을 정밀하게 관리하지 않아도 압력평형에 의해 자동으로 승강실린더에 마련된 사출게이트가 닫히므로 결과적으로 보압 타임을 조절하는데 있어 자유도가 높아짐에 따라 사출의 편의성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 보압타임의 잘못된 설정으로 성형품의 불량 발생을 방지할 수 있으며, 사출실린더로부터 공급받는 사출압에 의해 사출게이트가 개폐 단속되므로 구조가 간소하여 동작의 신뢰성과 유지보수의 편의성을 보장할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치의 구성을 설명하기 위한 단면도로서, 사출실린더로부터 수지압이 작용하지 않아 금형의 캐비티(미도시)에 대한 사출이 종료되거나 또는 시작 전의 상태를 나타낸 것이다.

도면에는, 사출실린더(미도시)로부터 용융된 수지를 공급받아 그 내부 중심에 형성된 수지로(11)를 경유하는 노즐바디(10a)와, 이 노즐바디(10a)의 개방된 하면측에 수지로(11)에 대해 확장된 공간을 형성하여 된 확장공간(13)에 결합되는 것으로 상,하면이 개방되고 내부에는 구성품이 설치됨과 아울러 수지가 유동되는 공간인 설치공간(15)을 형성한 관형상의 노즐팁(10b)과, 상기 노즐팁(10b)의 하부에 감소된 지름을 갖도록 단차지게 돌출된 단차부(10ba)에 끼워 맞춤으로 조립되는 것으로 중심에는 노즐게이트(10g)가 형성되고 하면은 금형(미도시)의 일측에 접하는 노즐블럭(10c)으로 이루어진 노즐(10)이 도시되어 있다.

또한, 상기 노즐팁(10b)의 내부 공간인 설치공간(15)에는 고정핀(30)과 승강실린더(50)가 조립되어 설치되되, 상기 고정핀(30)은 그 상단부가 상기 노즐팁(10b)의 설치공간(15) 내부 상측에 결합 고정되면서 수지로(11)로 유입된 수지가 설치공간(15)측으로 유동될 수 있도록 복수의 수지통로홀(31h)이 형성된 부싱부(31)를 형성하며, 이 부싱부(31)의 하측에는 상대적으로 감소된 지름을 가지면서 그 하면이 상기 노즐블럭(10c)의 노즐게이트(10g)의 하면과 일직 선상으로 구비되는 게이트핀부(33)가 형성된 구성이 도시되어 있다.

상기 승강실린더(50)는 도면을 기준으로 맨 위에 위치하는 것으로 상기 수지통로홀(31h)을 차폐하는 크기를 가지면서 그 외측으로 유입된 수지가 유동될 수 있는 지름을 갖는 압력작용부(51)와, 이 압력작용부(51)의 하측 중심에 수직하게 연장되되 상기 압력작용부(51)에 대해 감소된 지름을 갖는 관 형상의 배럴부(53) 그리고 이 배럴부(53)의 하단부에 일체로 연결 형성되되 감소된 지름을 갖는 게이트팁부(55)로 구성되고, 상기 승강실린더(50)는 그 중심부로 상기 게이트핀부(33)가 슬라이드 끼움될 수 있도록 핀가이드홀(51h)이 관통 형성되고, 상기 배럴부(53)는 수직하는 방향으로 하나 이상의 슬릿(53s)을 형성하여 상기 핀가이드홀(51h)과 연결되도록 한 구성이 도시되어 있다.

이러한 승강실린더(50)는 도 1에서 사출실린더로부터 수지 공급이 중단된 상태이므로 승강실린더(50)는 복귀스프링(70)의 탄성 지지력에 의해 상승 이동된 위치를 유지하게 되고, 이 위치에서는 상기 고정핀(30)의 게이트핀부(33)에 의해 사출게이트(g)가 차폐됨에 따라 결과적으로 상기 노즐(10)의 내부에 잔류 수지가 있는 경우라도 사출게이트(g)를 통해 외부로 배출되는 것이 차단된다.

도 3은 본 발명에 따른 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치의 구성을 설명하기 위한 단면도로서, 수지를 용융상태로 하여 공급하기 위한 사출실린더(미도시)로부터 수지압을 공급받아 금형의 캐비티(미도시)에 대한 수지 공급이 이루어지고 있는 상태를 나타낸 것이다.

도면에는 사출실린더(미도시)로부터 용융된 수지가 노즐(10)에 공급이 시작되면, 상기 노즐(10)의 수지로(11)로 유입된 수지가 상기 고정핀(30)의 부싱부(31)에 일시 체류되면서 좁은 구멍인 수지통로홀(31h)을 빠르게 통과하여 상기 부싱부(31)의 하측에 위치한 승강실린더(50)의 압력작용부(51) 상측에 도달하여 사출압을 작용하게 되고, 상기 승강실린더(50)는 상기 사출압에 의해 하강력을 받아 하강 이동을 하게 된다. 이어서, 상기 부싱부(31)의 상측으로 유입된 수지는 부싱부(31)의 외면과 노즐(10)의 노즐팁(10b)의 설치공간(15) 사이의 공간으로 유입되고, 이렇게 유입된 수지는 배럴부(53)의 슬릿(53s)을 통해 핀가이드홀(51h)로 유동되면서 게이트팁부(55)의 사출게이트(g)를 통해 금형의 캐비티(미도시)측으로 수지를 토출하는 구성이 도시되어 있다.

즉, 상기 승강실린더(50)는 사출실린더에서 공급되는 수지의 압력에 의해 하강 동작이 일어나게 되는데, 이때에 작용하는 수지압은 복귀스프링(70)의 탄성 지지력을 상회하는 압력이므로 복귀스프링(70)을 수축 방향으로 탄성 변위시킨다.

또한, 상기 승강실린더(50)가 하강하게 되면 그 끝단부에 마련된 게이트팁부(55)는 상기 노즐블럭(10c)의 노즐게이트(10g)의 외부로 돌출되고, 상기 승강실린더(50)의 내부 중심을 따라 슬라이드 끼움되어 있던 고정핀(30)의 게이트핀부(33)는 상대 위치 변위로 인해 상기 사출게이트(g)를 개방하게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치에서 금형의 캐비티에 대한 수지 주입이 완료된 상태를 나타낸 단면도로서, 금형의 캐비티(미도시)에 대한 수지의 충전이 완료되면 노즐(10) 내부와 금형의 캐비티(미도시) 사이에 압력 평형이 이루어짐에 따라 수지가 더 이상 유동되지 않게 되고, 이러한 상태에서는 사출실린더로부터 수지압이 작용하고 있으므로 승강실린더(50)의 게이트팁부(55)는 일시 후퇴하여 상승 변위를 하여 중립 위치로 이동하게 된다.

즉, 승강실린더(50)는 사출 실린더로부터 작용하는 수지압이 유지되고 있는 상태에서 금형의 캐비티(미도시)에 대한 수지 충전이 완료됨에 따라 노즐(10)과 캐비티 간의 압력 평형이 일어나고, 이에 따라 승강실린더(50)는 노즐블럭(10c)에서 돌출된 높이만큼 후퇴 이동하여 그 하단이 도면에서와 같이 노즐블럭(10c)의 노즐게이트(10g)의 하단과 일치되는 위치로 변위된다. 이 위치에서는 고정핀(30)의 게이트핀부(33)의 하단이 위치됨에 따라 결과적으로 상기 게이트핀부(33)의 사출게이트(g)는 차폐된 상태를 이루게 된다.

이러한 상태에서 상기 사출실린더의 사출압을 해제하면, 상기 노즐(10) 내부에 작용하는 수지의 압력이 제거됨에 따라 상기 복귀스프링(70)의 탄성 복원력에 의해 상기 승강실린더(50)는 도 2와 같은 대기 상태로 복귀된다.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치의 주요 구성을 설명하기 위한 분해도로서, 도 5는 노즐바디(10a) 및 노즐팁(10b) 및 노즐블럭(10c)으로 된 노즐(10)과, 이의 내부에 설치되는 고정핀(30) 과 승강실린더(50) 그리고 복귀스프링(70)의 구성을 분해하여 나타낸 것이고, 도 6은 사출압에 의해 승강되는 주요 구성품인 고정핀(30)과 승강실린더(50)와 복귀스프링(70) 그리고 노즐팁(10b)의 구성을 설명하기 위한 도면을 나타낸 것이다.

도면에는 내부 상,하로 수지로(11)와 확장공간(13)이 연결 형성된 노즐바디(10a)와, 이 노즐바디(10a)의 확장공간(13)에 조립 결합되는 관 형상의 요소로 수직하는 방향으로 내부 중심에는 설치공간(15)이 형성되고 하단부에는 단차부(10ba)가 감소된 지름을 가지면서 돌출 형성된 노즐팁(10b)과, 상기 노즐팁(10b)의 단차부(10ba)를 감싸도록 끼움 결합되는 것으로 금형의 캐비티(미도시)에 수지를 공급하도록 금형에 접하는 것으로 노즐게이트(10g)가 형성된 노즐블럭(10c)으로 이루어진 노즐(10)이 도시되어 있다.

그리고, 상기 설치공간(15)에 설치되어 고정되는 요소로 부싱부(31)와 게이트핀부(33)로 구성된 고정핀(30)과, 이 고정핀(30)의 게이트핀부(33)가 슬라이드 끼움되도록 중심에 관통된 핀가이드홀(51h)이 형성된 압력작용부(51)와 배럴부(53) 그리고 게이트팁부(55)로 이루어진 승강실린더(50)와, 이 승강실린더(50)가 상승 변위를 갖도록 탄성 지지하는 것으로 일단은 상기 승강실린더(50)의 일측에 지지되고 타단은 노즐(10)의 일측에 지지되는 것에 의해 승강실린더(50)의 하강시 선택적으로 수축 작용을 하는 복귀스프링(70)의 구성이 도시되어 있다.

도 7은 본 발명에 따른 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치에서 게이트의 개폐 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 설명의 이해를 돕고자 부호는 부여하지 않았으나 도 2 내지 도 6의 도면과 부호를 참조하여 설명한다.

도면의 (a)는 노즐(10)의 내부로 사출압이 작용하지 않은 상태이고, 승강실린더(50)는 복귀스프링(70)의 탄성 지지력에 의해 상승 위치인 시작위치로 이동된 상태이며, 상기 승강실린더(50)의 게이트팁부(55)는 노즐(10)을 구성하는 노즐블럭(10c)의 내부에서 상승된 위치를 유지하고, 상기 고정핀(30)의 게이트핀부(33) 하면은 노즐블럭(10c)의 노즐게이트(10g)와 동일한 하면에 위치되어 사출게이트(g)를 차폐한 상태를 이루는 구성이 도시되어 있다.

도면의 (b)는 노즐(10)의 내부로 수지가 공급되어 승강실린더(50)가 수지압에 의해 하강 변위를 가진 상태를 나타낸 것으로, 이때의 승강실린더(50)는 게이트팁부(55)가 노즐블럭(10c)의 노즐게이트(10g)의 외부로 출몰됨에 따라 고정핀(30)과 상대 변위를 갖는 것에 의해 게이트팁부(55)의 사출게이트(g)가 개방되어 수지가 외부로 토출되는 구성이 도시되어 있다.

도면의 (c)는 금형의 캐비티(미도시)에 대한 수지 충전이 완료되어 노즐(10)과 캐비티 간의 압력 평형이 일어난 상태를 나타낸 것으로, 이대의 승강실린더(50)는 압력평형에 의해 금형에 채워진 수지압에 의해 일시 상승함에 따라 상기 게이트팁부(55)의 하면의 위치가 노즐블럭(10c)의 노즐게이트(10g)의 하면 위치와 일직선상을 이루게 되고, 이때의 게이트팁부(55)의 사출게이트(g)는 고정핀(30)에 의해 차폐 상태를 이루는 구성이 도시되어 있다.

이러한 상태에서 상기 노즐(10)에 작용하는 사출실린더의 사출압을 해제하게 되면, 상기 노즐(10) 내에 설치된 복귀스프링(70)의 탄성 복원력에 의해 상기 승강실린더(50)는 상승 위치로 변위됨에 따라 도면의 (a) 상태로 복귀되어 대기 상태를 유지하게 된다.

도 8은 본 발명에 따른 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치에서 게이트의 동작 사이클을 설명하기 위한 도면이다.

도면에서 (a)는 사출 대기 중인 상태를 나타낸 것으로, 용융 수지를 공급하는 사출실린더(미도시)가 미동작 상태이어서 노즐(10)의 내부에는 수지가 공급되지 않은 상태이며, 승강실린더(50)는 복귀스프링(70)의 탄성 지지력에 의해 초기 위치인 상승 변위된 상태로서, 이 위치에서 상기 승강실린더(50)의 게이트팁부(55)는 노즐블럭(10c)의 노즐게이트(10g)를 기준으로 내측으로 들어간 상태이고, 고정핀(30)의 게이트핀부(33)는 상기 노즐게이트(10g)의 하면과 그 하면이 일치되는 선상에 위치되어 상기 게이트팁부(55)의 사출게이트(g)를 차폐한 상태를 이루는 구성이 도시되어 있다.

도면에서 (b)는 사출실린더(미도시)로부터 용융 수지가 일정압 합력으로 노즐(10)내에 공급된 상태를 나타낸 것으로, 상기 노즐(10)의 수지로(11)로 공급된 수지는 고정핀(30)의 부싱부(31)에 마련된 복수의 수지통로홀(31h)을 빠르게 통과하여 그 하측에 위치한 승강실린더(50)의 압력작용부(51)에 작용하게 되고, 이에 상기 승강실린더(50)는 하강 동작이 일어나면서 그 끝단부에 위치한 게이트팁부(55)가 노즐블럭(10c)의 노즐게이트(10g) 외부로 돌출됨에 따라 고정핀(30)의 게이트핀부(33)와 이격되어 사출게이트(g)가 개방되는 것에 의해 금형(m)의 캐비티(c)에 대한 수지 공급을 실시하게 된다.

도면에서 (c)는 상기 금형(m)의 캐비티(c)에 대한 수지 충전이 완료된 상태를 나타낸 것으로, 이때의 상기 노즐(10)에는 여전히 사출실린더(미도시)로부터 수지압이 작용되고 있는 상태이다. 이러한 상태에서 상기 노즐(10)과 캐비티(c)는 압력 평형이 일어나게 되고, 이에 따라 상기 승강실린더(50)는 일부 상승변위를 갖는 것에 의해 상기 게이트팁부(55)의 하면이 노즐블럭(10c)의 노즐게이트(10g)의 하면과 일치되는 위치로 변위를 갖게 되고, 이에 따라 고정핀(30)에 의해 게이트팁부(55)의 사출게이트(g)가 폐쇄된 상태를 이루게 된다.

도면에서 (d)는 금형(m)의 캐비티(c)에 대한 수지 충전이 완료되어 사출실린더에서의 사출 공급이 중단된 상태 즉, 금형(m)의 캐비티(c)에 대한 사출이 완료되어 노즐(10) 내에 더 이상 수지를 공급하지 않는 상태를 나타낸 것으로, 이러한 상태에서 상기 노즐(10)의 내부에는 수지압이 작용하지 않음에 따라 복귀스프링(70)의 탄성 복원력에 의해 상기 승강실린더(50)가 상승 위치로 복귀되어 다음 사출을 대기하게 된다. 이러한 도면 (d)는 앞서 설명한 도면 (a)의 상태와 동일하다.

이상의 도면을 참조하여 본 발명에 따른 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 따른 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치는, 크게 다캐비티 금형에 사용할 수 있도록 매니폴드에 연결 사용되는 멀티 타입의 밸브장치에 사용되거나 또는 단일의 캐비티에 사용되는 싱글 타입으로 사용될 수 있으며, 수지를 용융 상태로 하여 공급하는 사출실린더로부터 선택적으로 수지를 공급받아 사출 동작을 수행하는 것으로, 캐비티(c)를 형성한 금형(m)과. 사출실린더(미도시)와, 매니폴드(미도시)는 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

먼저 도면을 참조하여 본 발명에 따른 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치의 구성을 살펴보면, 크게 노즐(10)과, 고정핀(30)과 승강실린더(50) 그리고 복귀스프링(70)으로 구성된다.

노즐(10)은 사출실린더로부터 용융 상태의 수지를 일정압력으로 공급받아 이를 금형의 캐비티(c)에 선택적으로 주입하기 위한 구성요소로서, 크게 노즐바디(10a)와, 노즐팁(10b) 그리고 노즐블럭(10c)으로 구성된다.

상기 노즐바디(10a)는 사출실린더로부터 공급받은 수지가 고화되지 않도록 유동 상태를 유지하도록 외면에 전원을 공급받아 발열을 하는 히터(h)가 권선되며, 도면을 기준으로 상측으로부터 수지를 공급받아 안내하도록 상부측 중심부에 수직하게 수지로(11)가 형성되고, 이 수지로(11)의 하측으로는 상대적으로 확장된 지름을 가지면서 상기 수지로(11)에 연결되는 확장공간(13)이 형성된 구성이다.

상기 노즐팁(10b)은 상기 확장공간(13)에 조립 결합되되, 그 하단부 일부가 노즐바디(10a)에서 돌출되는 형태로 구비되는 관 형상을 가진 요소로, 내부 중심에서는 수직하게 설치공간(15)이 형성되고, 하부에는 상대적으로 감소된 지름을 갖도록 단차를 갖는 단차부(10ba)가 형성되는 구성이다. 이러한 노즐팁(10b)에서 설치공간(15)은 상기 수지로(11)에 연결되어 수지가 유동될 수 있고, 이외에도 고정핀(30)과 승강실린더(50) 그리고 복귀스프링(70)이 설치되는 공간을 제공하는 역할을 한다.

상기 노즐블럭(10c)은 상기 노즐팁(10b)의 단차부(10ba)와 상대 끼움되는 형태로 구비되며, 도면에서 보는 바와같이 그 내부는 하향 진행하면서 경사지게 지름이 감소되는 형상을 갖는 노즐게이트(10g)가 형성되는 구성이다. 이러한 노즐블럭(10c)은 금형(m)의 캐비티(c)에 수지를 주입할 수 있도록 캐비티(c)의 입구측에 접하도록 구성되는 요소로서, 열전달율이 낮은 금속재 또는 코팅되는 것이 바람직하다.

고정핀(30)은 상기 노즐팁(10b)의 설치공간(15)에 상부를 이루는 부싱부(31)가 끼움 조립되고, 하부의 게이트핀부(33)는 수직하게 연장되어 후술할 승강실린더(50)의 게이트팁부(55)를 차폐하는 요소이다.

상기 부싱부(31)는 상기 수지로(11)의 아래측 설치공간(15)에 끼움 설치되는 것으로, 그 상부 중심에는 상기 수지로(11)와 대응되는 지름을 갖는 홈인 단차챔버(31a)가 형성되는데, 이때의 상기 단차챔버(31a)는 상기 수지로(11)를 경유한 수지가 일시 체류되도록 단차진 홈 형태로 마련된다. 이러한 단차챔버(31a)의 바닥측에는 중심으로부터 방사상으로 배치된 두 개 이상의 수지통로홀(31h)이 수직하게 관통 형성되고, 상기 단차챔버(31a)로 유입된 수지는 상기 수지통로홀(31h)을 경유하면서 유속이 증가하게 된다.

상기 게이트핀부(33)는 상기 복수의 수지통로홀(31h)들과 위치 간섭되지 않도록 상기 부싱부(31)의 하측 중심부에서 수직하게 연장되고, 그 하면은 상기 노즐블럭(10c)의 노즐게이트(10g)의 하면과 일치되는 위치를 갖도록 구비되는 것으로, 상기 승강실린더(50)가 상승 위치에서 게이트팁부(55)의 사출게이트(g)를 폐쇄시키고, 승강실린더(50)가 하강 변위된 위치에서는 사출게이트(g)를 개방시켜 수지가 토출되도록 하는 상대 역할을 하는 요소이다.

승강실린더(50)는 상기 고정핀(30)의 하측에 위치되어 상기 수지로(11)와 수지통로홀(31h)을 통과한 수지의 작용압에 의해 선택적으로 하강하는 승강요소로서, 상기 수지통로홀(31h)을 차폐하는 지름 크기를 갖는 압력작용부(51)와, 이 압력작용부(51)의 하측으로 감소된 지름을 가지면서 수직하게 연장되고 그 중심으로 상기 고정핀(30)의 게이트핀부(33)가 슬라이드 끼움되는 핀가이드홀(51h)이 형성되면서 외부와 연결되게 길이 방향으로 슬릿(53s) 형성된 관 형상의 배럴부(53)와, 상기 배럴부(53)의 하측에 감소된 지름을 가지면서 돌출되고 중심에는 핀가이드홀(51h)에 연결된 지름이 감소되는 형상의 통로인 사출게이트(g)가 형성되어 승강시 상기 게이트핀부(33)에 대한 상대 위치 변위를 통해 사출게이트(g)가 개폐되는 게이트팁부(55)로 구성된다.

상기 압력작용부(51)는 상기 부싱부(31)의 하측에 위치되어 상기 수지통로홀(31h)을 통과한 수지압이 작용하는 부분으로, 상부면이 평탄하고 하부로 진행하면서 지름이 감소되는 원뿔 형상으로 구비되며, 수직하는 방향으로 핀가이드홀(51h)이 관통 형성되어 상기 고정핀(30)의 게이트핀부(33) 일단이 슬라이드 끼움으로 조립된다. 이러한 압력작용부(51)의 상측면에는 상기 부싱부(31)의 하면과 밀착되지 않도록 간격을 두도록 하기 위한 단턱(51a)이 형성된다.

상기 배럴부(53)는 상기 압력작용부(51)의 하측에 수직하게 연장된 관 형상의 부재로, 내부 중심으로는 핀가이드홀(51h)이 형성되어 상기 고정핀(30)의 게이트핀부(33)가 슬라이드 끼움으로 조립되며, 외면에는 수직하는 방향으로 슬릿(53s)을 형성하여 상기 압력작용부(51)의 외면을 따라 유동되는 수지가 슬릿(53s)을 통해 내부 중심에 형성된 핀가이드홀(51h)을 경유하여 게이트팁부(55)의 사출게이트(g)를 통해 토출되도록 구성된다.

상기 게이트팁부(55)는 상기 승강실린더(50)가 하강 변위를 가지게 되면, 상기 게이트팁부(55)가 상기 노즐블럭(10c)의 노즐게이트(10g)의 외부로 출몰되는데, 이때 상기 게이트핀부(33)에 의해 폐쇄 상태의 사출게이트(g)가 개방됨에 따라 수지가 금형(m)의 캐비티(c) 내로 토출되는 구성이다.

복귀스프링(70)은 상기 승강실린더(50)의 압력작용부(51) 하면에 상단이 지지되고, 하단은 상기 노즐팁(10b)의 단차부(10ba)에 걸림 지지되는 것에 의해 상기 승강실린더(50)에 수지압의 작용하여 하강시ㅔ는 탄성 수축되고, 이와 반대로 상기 승강실린더(50)에 작용하던 수지압이 해제되면 탄성 복원력에 의해 신장되면서 상기 승강실린더(50)를 최초 위치로 상승될 수 있도록 복귀시키는 역할을 한다.

이러한 복귀스프링(70)은 상기 승강실린더(50)에 작용하는 수지압에 비해 낮은 탄성 계수를 가져야 하며, 상기 승강실린더(50)에 작용하던 수지압의 해제시 승강실린더(50)를 원래 위치로 복귀될 수 있을 정도의 탄성계수를 가져야 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치는 도 8을 참조하여 동작을 설명하기로 한다.

먼저, 사출 준비 상태를 설명하면, 도면의 (a)에 나타내 보인 바와 같이, 노즐(10)의 내부에는 수지가 공급되지 않은 상태이므로, 승강실린더(50)는 복귀스프링(70)의 탄성 복원력에 의해 상승 위치를 유지하게 되고, 이 위치에서는 승강실린더(50)의 게이트팁부(55)는 그 내부에 게이트핀부(33)가 슬라이드 끼움되어 사출게이트(g)가 폐쇄된 상태를 이루게 된다.

한편, 상기 게이트핀부(33)는 그 하단이 노즐블럭(10c)의 노즐게이트(10g)의 하면과 일치되는 위치를 가지며, 상기 승강실린더(50)는 상기 노즐블럭(10c)의 노즐게이트(10g)의 내부로 들어간 상태이다.

이어서, 상기 노즐(10)에 용융 수지가 공급되면, 도면의 (b)에 나타내 보인 바와 같이, 노즐(10)의 수지로(11)로 공급된 수지가 고정핀(30)의 부싱부(31)에 형성된 복수의 수지통로홀(31h)을 통과한 후 승강실린더(50)의 압력작용부(51)에 작용함에 따라 상기 승강실린더(50)는 전체적으로 하강 변위를 갖게 된다. 이때, 상기 압력작용부(51)의 상측으로 공급된 수지는 압력작용부(51)의 외면을 따라 하측으로 유동된 후 배럴부(53)의 슬릿(53s)을 경유하여 핀가이드홀(51h)로 유입되고, 이렇게 유입된 수지는 게이트팁부(55)에 형성된 사출게이트(g)를 통과하여 금형(m)의 캐비티(c)로 토출되어진다. 한편, 상기 승강실린더(50)가 수지의 압력에 의해 하강 변위시 상기 복귀스프링(70)은 탄성 수축변위를 갖는다.

이어서, 상기 금형(m)의 캐비티(c)에 대한 수지 충전이 완료되면, 도면의 (c)에 나타내 보인 바와 같이, 노즐(10)의 내부와 금형(m)의 캐비티(c)간에 압력 평형이 일어난다. 이러한 상태에서는 더 이상 노즐(10) 내의 수지가 금형측으로 유동되지 못하게 되고, 금형(m)의 캐비티(c)에 충전된 수지의 압력에 의해 상기 캐비티(c)측으로 돌출된 승강실린더(50)의 게이트팁부(55)가 탄성 지지력을 받아 일부 후퇴하여 그 하면이 상기 노즐블럭(10c)의 노즐게이트(10g)의 하면과 일치되는 위치로 상승된 상태를 이룬다. 이러한 상태에서는 상기 승강실린더(50)의 게이트팁부(55)에 형성된 사출게이트(g)는 고정핀(30)의 게이트핀부(33)에 의해 차폐 상태를 이루게 된다.

끝으로, 상기 금형(m)의 캐비티(c)에 대한 수지 충전이 완료된 후 사출실린더에서 상기 노즐(10)에 작용하던 사출압을 해제하면, 상기 승강실린더(50)는 복귀스프링(70)의 탄성 복원력에 의해 최초 위치로 상승 변위를 갖게 되며, 상기 고정핀(30)에 의해 게이트팁부(55)의 사출게이트(g)는 폐쇄 상태가 유지된다.

따라서, 사출실린더로부터 공급되는 수지의 압력에 의해 승강실린더(50)가 고정핀(30)에 대한 상대 승강 변위를 하여 선택적으로 사출게이트(g)가 개폐되는 구성이어서 복잡한 구동원이나 구성요소 없이도 정확하고 정밀한 사출 동작을 자동으로 제어할 수 있다.

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 : 노즐
10a : 노즐바디 10b : 노즐팁
10ba : 단차부 10c : 노즐블럭
10g : 노즐게이트 11 : 수지로
13 : 확장공간 15 : 설치공간
30 : 고정핀 31 : 부싱부
31h : 수지통로홀 33 : 게이트핀부
50 : 승강실린더 51 : 압력작용부
51h : 핀가이드홀 53 : 배럴부
55 : 게이트팁부 c : 캐비티
h : 히터 m : 금형

Claims

일측으로부터 수지를 공급받아 타측에 구비된 노즐블럭의 노즐게이트에 접한 금형의 캐비티로 주입 안내하는 유로가 내부 중심에 형성된 노즐;
상기 노즐 내부에 유로의 일단을 차폐하도록 고정되면서 수지가 통과하도록 중심으로부터 방사상으로 배치된 복수의 수지통로홀이 형성된 부싱부 및 이의 하측 중심에 감소된 지름을 가지면서 수직하게 연장된 게이트핀부로 된 고정핀;
상기 고정핀의 하측에 배치되어 수지압의 작용에 따라 선택적으로 하강하는 승강요소로, 상기 수지통로홀을 차폐하는 지름을 갖는 압력작용부 및 이의 하측으로 감소된 지름을 가지면서 수직하게 연장되되 그 중심으로 게이트핀부가 슬라이드 끼움되는 핀가이드홀이 형성되면서 외부와 연결되게 길이 방향으로 슬릿이 형성된 배럴부 및 이의 하측에 감소된 지름으로 돌출되고 중심에는 핀가이드홀에 연결된 지름이 감소되는 형상의 사출게이트가 형성되어 승강시 게이트핀부에 대한 상대 위치 변위를 통해 사출게이트가 개페되는 게이트팁부로 된 승강실린더;
상기 승강실린더의 일측에 설치되어 상승 변위를 갖도록 탄성지지하는 복귀 스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치.
제 1항에 있어서,
상기 노즐은 외면에 히터가 권선되고, 외부로부터 수지를 공급받아 안내하도록 상부측 중심에 형성된 수지로 및 이의 하측으로 확장된 지름을 가지면서 연결된 확장공간을 형성한 노즐바디;
상기 노즐바디의 확장공간에 끼움조립되는 관 형상의 요소로, 하부측에 지름이 감소된 단차부가 구비되고, 내부 중심으로는 상기 수지로에 연결된 설치공간이 수직하게 형성된 노즐팁;
상기 단차부와 끼워 맞춤으로 구비되어 금형의 캐비티 입구측에 접하는 것으로, 중심부로는 상기 게이트팁부가 진출입되는 블럭게이트가 관통 형성된 노즐블럭으로 구성된 것을 특징으로 하는 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치.
제 1항에 있어서, 상기 고정핀의 부싱부는, 상부 중심에 수지가 유입되어 일시 체류되도록 단차진 홈 형상의 단차챔버가 형성되고, 이 단차챔버의 바닥측에는 중심으로부터 방사상으로 배치된 두 개 이상의 수지통로홀이 수직하게 관통 형성되고;,
상기 게이트핀부는 상기 수지통로홀들과 위치 간섭되지 않도록 중심부에서 수직하게 연장되되, 그 하면은 상기 승강실린더의 상승 위치에서 노즐블럭의 하면과 일직선상에 위치되는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치.
제 1항에 있어서, 상기 압력작용부는 상기 부싱부의 하측에 위치되어 상기 수지통로홀 통과한 수지압이 작용하되, 상측면으로 유입된 수지는 외면을 따라 하방향으로 유동되게 하향 진행하면서 지름이 감소되는 형상으로 구비되고, 그 내부 중심으로는 상기 게이트핀부의 일단이 슬라이드 끼움으로 조립되고;,
상기 배럴부는 상기 압력작용부의 외면을 따라 유동되는 수지가 슬릿을 통해 내부 중심에 형성된 핀가이드홀로 유입되는 것으로, 하강시 상기 핀가이드홀에 슬라이드 끼움된 게이트핀부를 따라 하강 이동하도록 구비되며;,
상기 게이트팁부는 하강 변위시 상기 게이트핀부의 하단과 간극을 형성하여 수지가 외부로 토출되게 구비된 것을 특징으로 하는 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치.
제 1항에 있어서, 상기 부싱부는 상기 노즐팁의 설치공간 내부 상측에 끼움 결합되고;,
상기 압력작용부는 상기 부싱부의 외경 지름에 대하여 감소된 외경 지름 크기를 가지며, 그 하면으로 상기 복귀 스프링의 상단이 지지되고;,
상기 복귀 스프링의 하단은 상기 노즐팁의 단차부에 걸림 지지되어 상기 승강 실린더에 수지압의 작용시 탄성 수축되고, 상기 승강 실린더에 작용하는 수지압의 해제시 탄성 복원력에 의해 승강 실린더를 상승 변위시키는 것을 특징으로 하는 사출압을 이용한 게이트 자동 개폐형 핫런너 밸브장치.