KR100483454B1

KR100483454B1 - 사출금형의 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치

Info

Publication number: KR100483454B1
Application number: KR1020040093581A
Authority: KR
Inventors: 조정휘
Original assignee: (주) 브이몰텍
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2005-04-15
Also published as: WO2006054818A1

Abstract

본 발명은 사출금형의 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치에 관한 것으로, 금형에 사출되는 용융수지의 핫 런너를 개폐하는 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치에 있어서, 중앙 중심축에 하방으로 개구된 슬라이더 안내공(52)과 이에 연통된 푸시로드 안내공(54)을 갖는 원통형의 바디(50)와; 상기 바디(50)와의 사이에 밸브핀 안내부시(60)를 개재하여 일축으로 연결 조립되고, 수지 주입구(72a)를 갖는 노즐(72)과; 상기 바디(50)의 푸시로드 삽입공(54)에 삽입되고, 액튜에이터(80)에 연결되어 진퇴운동하는 푸시로드(90)와; 상기 바디(50)의 슬라이더 안내공(52)에 삽입되어 축방향으로 이동가능하게 설치되고 동시에 상기 밸브핀 안내부시(60)에 지지된 스프링(100)력에 의해 항시 상방으로 상승 위치하는 힘을 받는 슬라이더(110)와; 상기 노즐(70)내에 삽입되고 밸브핀 안내부시(60)를 삽통하여 상기 슬라이더(110)에 연결되어 상기 액튜에이터(80)의 작동방향에 따라 상기 바디(50)와 밸브핀 안내부시(60)를 경유하여 노즐(70)내로 유입된 수지를 상기 수지주입구(72a)의 개폐를 통해 흐름 제어하는 밸브핀(120)을 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

사출금형의 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치{Hot runner valve gate opening and closing device of injection mold}

본 발명은 사출금형의 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치에 관한 것으로, 특히 분해 조립성, 매니폴더의 열팽창 삭제, 금형 가공의 누적 공차 제로화, 밸브핀의 길이 단축 및 금형 유지와 보수의 용이성 극대화를 꾀할 수 있도록 한 사출금형의 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치에 관한 것이다.

일반적으로 사출기는 용융된 수지를 금형에 사출시켜 원하는 형상의 몰드 제품(예로, 차량 인스트루먼트 판넬, 도어 사이드 판넬 등등)을 얻는다. 이때 수지가 흘러들어가는 핫 런너에는 수지의 투입을 결정하는 밸브 게이트 개폐장치가 설치된다. 밸브 게이트 개폐장치는 제어방식에 따라 동시에 열리거나 순차적으로 열리면서 용융수지의 투입 시기를 결정한다.

종래, 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치는 사출기에서 사출된 고열의 용융 수지가 매니폴드를 통해 분배되어 노즐로 공급되도록 하고, 해당 노즐내에 위치된 밸브핀을 상측의 클램핑 플레이트에 설치된 실린더로 승강 작동시켜가면서 노즐의 출구를 개폐시키도록 되어 있고, 이때 밸브핀은 중간측 매니폴드를 관통하여 실린더에 일직선상으로 연결된 구조를 갖고 있고, 상기 매니폴드는 상측 클램핑 플레이트와 하측 홀드플레이트의 중간에 배치되어 있는 구조를 가지고 있고, 실린더는 밸브핀과 일직선상에 배치된 구조를 가지고 있다.

이러한 구조에서는 고열의 용융수지가 매니폴드를 거쳐 작동핀을 따라 노즐로 공급되고, 이때 실린더의 동작 제어에 따른 밸브핀의 승강동작으로 노즐의 출구를 개폐시키게 된다.

이러한 종래 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치의 구조에서는 다음과 같은 문제를 갖는다.

1) 조립 부품의 분해 및 조립이 용이치 않다. 즉, 실린더와 밸브핀이 일직선상에 직결되고 밸브핀이 매니폴드를 관통하여 조립되는 구조이므로 매니폴드 분해시 밸브핀의 방해로 실린더와 밸브핀을 해체해야 하고, 이 과정에서 주변 관련 부품의 해체가 뒤따라야 하므로 분해는 물론 조립에 어려움이 따른다.

2) 고열의 용융 수지가 통과되는 매니폴드의 통로에 밸브핀이 위치되어, 매니폴드가 열팽창하게 될 경우 밸브핀을 어느 한쪽으로 밀어붙여서 변형을 일으키고 이로 인해 밸브핀의 동작불량을 초래한다.

3) 실린더가 클램핑 플레이트에 조립 설치되므로 인해, 조립 공차가 생길 경우 밸브핀의 작동 동심축이 편심되어 동작불량을 야기한다.

4) 밸브핀이 매니폴드를 거쳐 실린더에 연결되기 위해 매니폴드와 상고정판의 두께만큼 그 길이가 길게 형성될 수밖에 없으므로 장시간 사출진행시 열에 의한 변형이 쉽게 일어날뿐만 아니라 실린더에 공급되는 에어 유출을 막는 오링의 기능을 상실시킨다.

특히, 대형 금형(650톤 이상)에서는 매니폴드가 커져야 하는데 이럴 경우 매니폴드의 열팽창이 증가되어 실질적으로 밸브핀의 작동 불량을 일으킨다.

5) 상측 클램핑 플레이트에 실린더를 구성해야 하므로 제작 공정이 길어지고 제작비용을 상승시킨다.

이와 같이 종래의 사출금형에 적용되는 밸브 게이트 시스템의 경우 밸브핀의 중간에 매니폴드가 배치되므로서 밸브핀의 길이가 길어질 수밖에 없고, 밸브핀과 일직선상에 실린더가 별도의 클램핑 플레이트에 조립 배치되므로 조립공차가 매우 정밀해야 하고, 열팽창된 매니폴더가 밸브핀을 변형시키는 구조이기 때문에 밸브핀의 작동 불량을 유발하고, 이로 인해 시퀀스 제어시 게이트 개폐에 이상을 일으켜 제품의 경계면(응력이 형성되는 경계)이 형성되거나 가스 몰림현상을 제거할 수 없어 사출제품의 불량률이 증가할 수밖에 없었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 밸브핀이 매니폴드를 회피하여 설치되므로서 밸브핀의 길이를 단축시키고, 밸브핀과 일직선상을 피해 실린더가 배치되므로 조립 정밀도의 영향을 덜 받고, 매니폴더의 열팽창된 힘이 밸브핀에 작용할 수 없기 때문에 장시간 사용에도 밸브핀의 작동 정확성과 원활성을 기할 수 있는 사출금형의 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1a,1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 밸브 게이트 개폐장치의 조립단면도로서 밸브가 여닫힌 상태도이고, 도 2는 본 발명에 따른 요부 분해 사시도이고, 도 3은 도 1a의 A-A선에서 본 조립단면도이고, 도 4a는 본 발명에 적용되는 슬라이더의 정단면도이고, 도 4b는 도 4a의 일측면도이다.

먼저, 본 발명은 도 1에서와 같이 매니폴드(200)의 하방에 밸브핀(120)이 위치하도록 구성하고, 이 밸브핀(120)을 작동시키는 액튜에이터(80)를 밸브핀(120)의 수직 방향을 피해서 밸브핀(120)의 상부 측방에 배치한 것이다.

이같이 매니폴드(200)를 밸브핀(120)의 상부에 위치시킴으로서 밸브핀(120)의 길이는 매니폴드(200)와 상고정판의 높이(H)만큼 줄어들고, 클램핑 플레이트(210)에는 종래와 같이 실린더가 삭제 되므로서 제작공정이 간단해지고 조립공차가 생기더라도 밸브핀(120)의 오동작 염려가 없는 것이다.

상기 매니폴드(200)의 하방에는 원통형의 바디(50)가 설치되어 있다.

상기 바디(50)는, 중앙 중심축에 하방으로 개구된 슬라이더 안내공(52)과, 이 슬라이더 안내공(52)에 대해 직각방향에서 연통된 2개의 푸시로드 안내공(54)을 갖고 있고, 상기 슬라이더 안내공(52)의 내주면에는 원통의 길이방향으로 일정 각도마다 배치된 복수개의 가이드핀(56)이 압입되어 있다. 이때 푸시로드 안내공(54)이 관통되어 2개로 형성된 이유는 후술할 슬라이더(110)의 조립 방향을 양방향으로 하여 조립 시간을 단축하기 위한 것이다.

상기 바디(50)의 하방에는 도시안된 금형에 용융 수지를 주입시키는 노즐(70)이 배치되고, 상기 바디(50)와 노즐(70)의 사이에는 바디(50)의 수지통로(P2)를 따라 유입된 용융 수지가 노즐(70)내로 유입되도록 하는 밸브핀 안내부시(60)가 개재되어 있다. 상기 매니폴드(200)와 바디(50) 및 밸브핀 안내부시(60)는 볼트(66)로 결합 조립된다.

상기 노즐(70)은 중심축 하부에 노즐팁(72)이 설치되고, 노즐팁(72)에 구비된 수지주입구(72a)는 밸브핀(120)의 끝단부 원추형 외주면에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.

상기 바디(50)의 푸시로드 삽입공(54)에는 푸시로드(90)가 삽입되고, 상기 푸시로드(90)는 액튜에이터(80)에 연결되어 푸시로드 삽입공(54)의 안내를 받아 진퇴운동하게 되어 있다. 본 실시예에서 상기 액튜에이터(80)는 에어실린더로 구성하였으나 본 발명에 이에 한정되는 것은 아니며 서보모터, 기어드모터 중 어느 하나로 택일될 수 있다.

본 실시예서 액튜에이터(80)는 홀드 플레이트(220)에 장착되는 실린더 하우징(82)과, 상기 실린더 하우징(82)의 내부에 습동가능하게 설치되고 에어 입·출구포트(220a,220b)에 연결된 에어압의 방향에 따라 상기 푸시로드(90)를 진퇴운동시키는 피스톤(84)으로 구성되어 있다.

상기 푸시로드(90)의 진퇴운동에 연동하여 슬라이더(110)가 바디(50)내에서 승강 이동하게 되어 있다.

상기 슬라이더(110)는 상기 바디(50)의 슬라이더 안내공(52)에 삽입되어 바디(50)의 중심축방향으로 이동가능하게 설치되고 동시에 상기 밸브핀 안내부시(60)에 지지된 스프링(100)력에 의해 항시 상방으로 상승 위치하는 힘을 받게 되어 있다.

상기 푸시로드(90)와 슬라이더(110)는 직각 방향에 배치되어 상호 경사면(90a,110a)으로 접하도록 구성되어 있고, 상기 푸시로드(90)측 경사면(90a)에는 구름운동하는 다수의 롤러(92)가 구비되어 있고, 상기 슬라이더(110)에는 경사면(110a)에 평탄하게 연장된 면취부(110b)가 형성되어 있다.

여기서 면취부(90b)는 푸시로드(50)의 작동력으로 슬라이더(110)가 하강 동작하면서 슬라이더 안내공(52)의 벽면에 미치는 슬라이더(110)의 힘을 줄이기 위한 것이다.

이때 바람직하게는 상기 슬라이더(110)의 외주면에 상기 바디(50)측 슬라이더 안내공(52)에 접촉하여 구름운동하는 다수의 강구(112)가 설치될 수 있다. 이때 강구(112)는 슬라이더(110)의 외주면에 형성된 안내홈(113)에 회전 가능하게 설치되어 있다.

상기 밸브핀(120)는 상기 노즐(70)내에 삽입되고 밸브핀 안내부시(60)를 삽통하여 상기 슬라이더(110)에 연결되어 있다. 밸브핀(120)은 상기 액튜에이터(80)의 작동방향에 따라 상기 수지주입구(72a)를 개폐하게 되어 있다.

한편, 상기 바디(50)와 밸브핀 안내부시(60)를 관통하고 상기 배럴(70)내 중심축에 연통되어 상기 노즐(72)의 주입구(72a)와 연결되는 수지주입통로(P1,P2,P3)가 구비되어 있다.

또한 본 발명은 수지주입통로(P1,P2,P3)를 에워싸는 히터수단으로 상기 바디(50)와 밸브핀 안내부시(60)의 외주연에 밴드히터(120)가 장착되어 있고, 노즐(70)의 외주면에도 코일히터(130)가 설치되어 있다. 도면부호 '132'는 '히터하우징'이다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 작용을 설명한다.

먼저, 액튜에이터(80)가 도 1a와 같이 후퇴위치에 있을 경우 슬라이더(110)는 스프링(100)의 신장 복원력에 의해 상승 위치하고, 슬라이더(110)에 연결된 밸브핀(120)도 상승하여 노즐(70)의 수지주입구(72a)는 열려있게 된다.

이같은 상태에서는 사출장치(미도시)로부터 메니폴드(200)에 주입된 용융수지가 수지주입통로(P1,P2,P3)를 순차적으로 통과하여 열려진 주입구(72a)를 통해 금형(미도시)으로 주입된다.

이러한 상태에서 공압에 의해 실린더(80)내 피스톤(84)이 전진하게 되면, 피스톤로드(84a)에 연결된 푸시로드(90)가 연동하여 직선운동하고, 이와 동시에 푸시로드(90)와 경사면(90a,110a)으로 접하여 있는 슬라이더(110)와 슬라이더(110)에 연결된 밸브핀(120)이 하강하게 되고, 노즐(70)의 주입구(72a)가 폐쇄되고 수지의 주입은 차단된다.(도 1b 참조)

이때 푸시로드(90)는 구름운동하는 롤러(92)를 통해 슬라이더(110)의 경사면(110a)을 누름함으로서 작동이 원활하게 이루어진다.

이후, 액튜에이터(80)가 포트(220b)측 공압에 의해 다시 후퇴위치에 있게 되면 슬라이더(110)는 스프링(100)의 신장 복원력에 의해 상승 위치하고, 슬라이더(110)에 연결된 밸브핀(120)도 상승하여 노즐(70)의 수지주입구(72a)가 열려 용융 수지의 주입이 이루어진다.

이와 같이 액튜에이터(80)의 동작 방향에 따라 밸브핀(120)이 승강 동작하면서 수지주입구(72a)를 개폐하면서 용융 수지의 주입을 허용하거나 차단하는 동작 제어를 하게 된다.

이와 같이 구성되고 동작되는 본 발명은 밸브핀(120)과 안내부시(60)가 장착된 바디(50)에 노즐(70)이 조립되어 매니폴드(200)를 체결하는 볼트(66)에 의해 체결되어 있어 분해 및 조립이 용이하다.

또한, 고열의 용융 수지가 통과되는 매니포드(200)내를 피하여 밸브핀(120)이 위치되므로서, 매니폴드(200)가 열팽창하게 되더라도 밸브 핀(120)의 변형을 일으키는 일은 없다. 따라서 밸브핀(120)의 동작불량이 발생하지 아니한다.

또한, 액튜에이터(80)가 클램핑 플레이트(210)에 조립 설치되는 것이 아니므로 조립 공차가 생기더라도 밸브핀(120)의 작동에 영향을 주는 일은 없다.

또한, 밸브핀(120)이 매니폴드(200)를 거치지 않고 설치되므로서 매니폴드(200)의 높이(H)만큼 밸브핀(120)은 그 길이가 줄어들어 장시간 작동시에도 열에 의한 변형과 용융수지의 사출시 수지압력에 의한 변형이 쉽게 일어나지 않는다. 특히, 대형 금형(650톤 이상)에서 매니폴드가 커지더라도 매니폴드의 열팽창이 밸브핀에 미치는 것은 아니므로 밸브핀의 작동 불량을 일으키지 아니한다.

또한, 액튜에이터(80)가 클램핑 플레이트(210)에 구성되는 것이 아니므로 종래와 같이 실린더내 다수 오링에 따른 에어 유출의 염려가 없고, 제작 공정이 단축되어 제작비용을 절감시킬 수 있는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 사출금형의 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치에 따르면, 밸브핀이 매니폴드를 회피하여 설치되므로서 밸브핀의 길이가 단축되고, 밸브핀과 일직선상을 피해 액튜에이터가 배치되므로서 조립 정밀도의 영향을 덜 받고, 매니폴더의 열팽창된 힘이 밸브핀에 작용할 수 없기 때문에 장시간 사용에도 밸브핀의 작동 정확성과 원활성을 기할 수 있다. 따라서 시퀀스 제어시 수지주입구 개폐가 안정적이고도 신뢰적으로 이루어져 불량률이 현저히 줄어들고 양질의 몰드 제품을 얻을 수 있는 것이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.

도 1a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 밸브 게이트 개폐장치의 조립단면도로서 밸브가 열려진 상태도.

도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 밸브 게이트 개폐장치의 조립단면도로서 밸브가 닫아진 상태도.

도 2는 본 발명에 따른 요부 분해 사시도.

도 3은 도 1a의 A-A선에서 본 조립단면도.

도 4a는 본 발명에 적용되는 슬라이더의 정단면도.

도 4b는 도 4a의 일측면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 바디 52 : 슬라이더 안내공

54 : 푸시로드 안내공 56 : 가이드핀

60 : 밸브핀 안내부시 70 : 노즐

72a : 수지주입구 80 : 액튜에이터

90 : 푸시로드 92 : 롤러

100 : 스프링 110 : 슬라이더

110a : 경사면 110b : 면취부

112 : 강구 120 : 밸브핀

200 : 매니폴드 201 : 히터

Claims

금형에 사출되는 용융수지의 핫 런너를 개폐하는 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치에 있어서,

중앙 중심축에 하방으로 개구된 슬라이더 안내공(52)과 이에 연통된 푸시로드 안내공(54)을 갖는 원통형의 바디(50)와;

상기 바디(50)와의 사이에 밸브핀 안내부시(60)를 개재하여 일축으로 연결 조립되고, 수지주입구(72a)를 갖는 노즐(72)과;

상기 바디(50)의 푸시로드 삽입공(54)에 삽입되고, 액튜에이터(80)에 연결되어 진퇴운동하는 푸시로드(90)와;

상기 바디(50)의 슬라이더 안내공(52)에 삽입되어 축방향으로 이동가능하게 설치되고 동시에 상기 밸브핀 안내부시(60)에 지지된 스프링(100)력에 의해 항시 상방으로 상승 위치하는 힘을 받는 슬라이더(110)와;

상기 노즐(70)내에 삽입되고 밸브핀 안내부시(60)를 삽통하여 상기 슬라이더(110)에 연결되어 상기 액튜에이터(80)의 작동방향에 따라 상기 바디(50)와 밸브핀 안내부시(60)를 경유하여 노즐(70)내로 유입된 수지를 상기 수지주입구(72a)의 개폐를 통해 흐름 제어하는 밸브핀(120)을 포함한 것을 특징으로 하는 사출금형의 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치.
제 1항에 있어서,

상기 푸시로드(90)와 슬라이더(110)는 직각 방향에 배치되어 상호 경사면(90a,110a)으로 접하도록 구성되고, 상기 푸시로드(90)측 경사면(90a)에는 구름운동하는 다수의 롤러(92)가 구비된 것을 특징으로 하는 사출금형의 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치.
제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 슬라이더(110)에는 경사면(110a)에서 평탄하게 연장된 면취부(110b)가 형성된 것을 특징으로 하는 사출금형의 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치.
제 1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 슬라이더(110)는 외주면에 상기 바디(50)측 슬라이더 안내공(52)에 접촉하여 구름운동하는 다수의 강구(112)가 설치된 것을 특징으로 하는 사출금형의 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치.
제 1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 슬라이더(110)는 상기 바디측 슬라이더 안내공(52)의 내주면에 압입된 가이드핀(56)에 의해 승강 안내되도록 구성된 것을 특징으로 하는 사출금형의 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치.
제 1항에 있어서,

상기 액튜에이터(80)는 에어실린더, 서보모터, 기어드모터 중 어느 하나로 택일된 것을 특징으로 하는 사출금형의 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치.
제 1항에 있어서,

상기 바디(50)의 상면에 용융 수지를 해당 바디(50)로 분배하는 매니폴드(200)가 장착된 것을 특징으로 하는 사출금형의 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치.
제 7항에 있어서,

상기 매니폴드(200)에는 사각단면의 히터(201)가 적어도 하나 이상 매설되어 있는 것을 특징으로 하는 사출금형의 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치.