KR100855933B1 - 사출기용 핫 러너 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실린더로 전달되는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 사출기용 핫 러너 시스템에 있어서, 피스톤의 승강을 안내하며 에어라인에서 공급된 에어에 의해 상단이 공냉되어 수지의 역류를 방지하는 핀가이드 부시와, 매니폴드와 피스톤 상에 설치되어 에어라인으로 공급된 공압의 누출을 방지하는 에어누출방지부시를 구비한 것이 기술적 요지이다.
핫 러너 시스템, 수지, 누출, 에어, 사출기

Description

사출기용 핫 러너 시스템{COOLING PIN CYLINDER OF HOT RUNNER SYSTEM FOR INJECTION MOLDING MACHINE}
도 1은 종래 사용되고 있는 사출기용 핫 러너 시스템의 단면도.
도 2는 종래 사출기용 핫 러너 시스템 중 핀가이드 부시를 보인 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 사출기용 핫 러너 시스템을 부분 도시한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 사출기용 핫 러너 시스템의 구성 요소 중 에어누출방지부시를 보인 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 사출기용 핫 러너 시스템을 통해 수지의 누출과 에어의 누출이 방지되는 상태를 보인 작용상태도.
<도면 각 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 핫 러너 시스템 110: 매니폴드
112: 노즐로케이터 114: 수지이동통로
130: 노즐 150: 실린더
155: 에어라인 160: 핀가이드부시
170: 에어누출방지부시 172: 단열홈
180: 피스톤
본 발명은 실린더로 전달되는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 한 사출기용 핫 러너 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 핫 러너 시스템(Hot Runner System)이란 융융된 수지를 사출 금형 내부로 주입 시 수지의 온도를 고온으로 유지하면서 금형 내부에 고압으로 분사시키기 위한 장치를 말한다.
이러한 핫 러너 시스템은 플라스틱 사출품을 제조하는데 있어 버려지는 수지를 줄이기 위해 지속적인 연구와 개발이 이루어지고 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이, 다수개의 평판형 플레이트로 적층된 몰드(MOLD) 즉, 상측부터 클램핑 플레이트(1), 스페이스 플레이트(2), 홀딩 플레이트(3), 캐비티 플레이트(4) 내부에 설치된다.
핫 러너 시스템(10)은 용융수지를 여러 위치로 분할 공급하기 위한 매니폴드(15)와 매니폴드(15)에 연결 설치되는 노즐(20)과 그리고 노즐(20)을 개폐시키는 실린더(25)로 구성된다.
매니폴드(15)는 스페이스 플레이트(2) 내부에 설치되며, 사출기를 통해 공급되는 수지를 히터(미도시)를 통해 고온으로 유지시킨다.
매니폴드(15)의 내부에는 격자형 같은 다수의 수지이동통로(16)가 형성되어 있으며, 수지이동통로(16)와 연통된 다수개의 수지주입공(17)이 형성되어 있다.
수지주입공(17)은 사출 금형의 체적 및 사출조건에 따라 크기와 위치가 다르게 결정될 수 있다.
이러한 수지주입공(17)에는 공급된 수지를 사출 금형 내부로 주입하는 노즐(20)이 고정 설치된다.
노즐(20)은 매니폴드(15)를 통과한 수지가 고형화되지 않도록 보온시킴은 물론, 사출 금형 내부로 토출시키는 통로 역할을 하게 된다.
노즐(20)을 통해 수지가 토출될 때에는 노즐(20)의 선단이 금형 표면과 고정된 상태이며, 토출되는 수지의 양은 실린더(25) 내부에 설치된 피스톤(26)의 승강작용에 의해 조절된다.
이때, 피스톤(26)의 승강은 실린더(25)에 에어라인(27)이 형성되어 있어서, 공급되는 공압을 통해 가능하며, 승강되는 이동 거리에 따라 노즐(20)로부터 토출되는 수지량을 조절할 수 있게 된다.
한편, 실린더(25)에는 실린더(25)와 피스톤(26) 사이의 유격을 차단하기 위해 고무소재로 이루어진 오링(28)이 설치되어 있다.
그리고, 실린더(25)와 매니폴드(15) 사이에는 매니폴드(15)와 클램핑 플레이트(1)가 일정한 간격을 유지하도록 핀가이드 부시(29)가 설치된다.
핀가이드 부시(29)는 중앙부위에 통공이 형성되어 피스톤(26)이 자유롭게 승강할 수 있으며, 또한 매니폴드의 수지이동통로(16)를 통해 수지가 역류하여 매니폴드(15) 외부로 누수되지 않도록 하는 역할을 한다.
핀가이드 부시(29)의 테두리에는 매니폴드(15)와 바닥면이 밀착된 상태로 설 치됨에 따라, 냉각효과를 기대하기 위해 원주방향을 중심으로 복수개의 홈(29a)이 분할 형성되어 있다.
또한 핀가이드 부시(29)는 피스톤(26)의 승강을 가이드할 뿐만 아니라, 피스톤의 승강 작동 중 매니폴드(15) 내부의 수지가 역류하여 핀 가이드부시(29)와 피스톤(26) 사이로 누출되는 것을 방지하는 역할을 한다.
그러나, 종래의 핀가이드 부시(29)는 매니폴드(15)의 냉각이 단순히 공냉으로만 이루어지기 때문에, 핀가이드 부시(29)와 피스톤(26) 사이의 수지 유동성을 신속히 저하시키기 어려워 수지가 핀가이드부시(29)와 피스톤(26) 사이를 통해 역류하면서 누출되는 문제점이 있다.
또한 실린더(25)에 설치된 오링(28)은 매니폴드(15)로부터 열 전달된 피스톤(26)과 밀착되어 있어 시간이 경과할수록 마모되면서 점차 경화된다. 따라서, 오링(28)은 실린더(25)와 피스톤(26) 사이를 안정적으로 밀폐시키지 못하여 실린더(25)로 공급된 에어가 외부로 누출되게 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 실린더로 유입되는 공압을 이용하여 핀가이드 부시가 자연스럽게 냉각되도록 함으로써 피스톤과 핀가이드 부시 사이에 부분적인 수지경화가 발생되어 수지의 역류를 차단하도록 한 사출기용 핫 러너 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 실린더가 매설되는 몰드와 피스톤 사이로 에어가 누출되지 않도록 에어누출방지부시가 설치된 사출기용 핫 러너 시스템을 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 효과적으로 달성하기 위해 본 발명은, 내부에 수지가 이동되는 수지이동통로를 포함하는 매니폴드; 상기 매니폴드의 수지이동통로와 연통되어 수지를 금형 내부로 토출시키는 노즐; 상기 매니폴드 상측에 설치되어 상기 매니폴드의 수지이동통로와 노즐 중심을 승강하면서 노즐을 개폐하는 피스톤과, 상기 피스톤을 승강시키도록 한쌍의 에어라인이 연결된 실린더; 상기 피스톤의 승강을 안내하며, 에어라인에서 공급된 에어에 의해 상단이 공냉되어 누출된 수지가 고화됨으로써 수지의 역류를 방지하는 핀가이드 부시; 그리고 상기 매니폴드를 통과하는 피스톤 상에 설치되어 상기 에어라인으로 공급된 공압의 누출을 방지하는 에어누출방지부시; 를 포함하여 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 에어누출방지부시에는 매니폴드와의 접촉면적을 줄이기 위한 단열홈을 포함한다.
이때, 상기 에어누출방지부시는 하단이 매니폴드 상면에 매립되며, 상면이 핀가이드 부시와 실린더 저면 사이 틈새를 차단하도록 설치될 수 있으며, 상기 핀가이드 부시는 하단이 매니폴드 상측에 매립되며, 상기 에어누출방지부시의 중앙을 통과하여 피스톤 상에 설치될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 사출기용 핫 러너 시스템을 부분 도시한 단 면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 사출기용 핫 러너 시스템의 구성 요소 중 에어누출방지부시를 보인 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 사출기용 핫 러너 시스템을 통해 수지의 누출과 에어의 누출이 방지되는 상태를 보인 작용상태도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 핫 러너 시스템은 적층된 다수개의 플레이트로 이루어진 몰드 내부에 설치된다.
몰드는 핫 러너 시스템이 설치되기 위한 금속 구조물로서, 상측에서부터 클램핑 플레이트(30), 스페이스 플레이트(40), 홀딩 플레이트(50), 캐비티 플레이트(60)로 구성될 수 있다.
이들은 별도의 가공 공정을 거친 후 각각 분리 가능한 상태로 적층되며, 본 발명의 핫 러너 시스템(100)을 내부에 수용하게 된다.
본 발명의 사출기용 핫 러너 시스템(100)은 수지가 이동되는 매니폴드(110)와, 상기 매니폴드(110)와 연결 설치된 노즐(130)과, 상기 매니폴드(110) 상측에 설치되어 피스톤(180)을 통해 노즐(130)을 개폐하는 실린더(150)와, 상기 매니폴드(110)와 실린더(150) 사이에 설치되는 핀가이드 부시(160)와, 상기 매니폴드(110)와 피스톤(180) 상에 설치되는 에어누출방지부시(170)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 핫 러너 시스템(100) 중 매니폴드(110)는 플레이트 블럭 중 스페이스 플레이트(40) 내부에 설치되는 것으로, 사출기로부터 공급되는 용융수지를 여러 위치로 이동시키기 위해 구비된다.
매니폴드(110)는 용융된 수지가 내부로 유입되기 위해 중앙부위 상측에 노즐 로케이터(112)를 구비하고 있으며, 내부에는 노즐 로케이터(112)를 통해 유입되는 수지가 여러 위치로 이동되기 위한 수지이동통로(114)가 구비되어 있다.
수지이동통로(114)는 매니폴드(110)의 내부에 사출되는 금형의 크기에 따라 직경의 크기를 결정하여 격자형으로 가공된다.
또한 수지이동통로(114)는 수지이동통로(114)와 연통되어 매니폴드 내부의 수지가 외부로 유출될 수 있도록 되어 있다.
이러한 매니폴드의 수지이동통로(114)에는 매니폴드(110) 내부의 수지를 토출시킬 수 있도록 노즐(130)이 연결 설치되어 있다.
노즐(130)은 매니폴드(110)와 수직 설치되며 노즐이동통로(114)를 통해 유출되는 수지를 금형 내부로 토출시키는 역할을 하게 된다.
노즐(130)의 외면에는 수지의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 히터(미도시)가 설치되어 있으며, 노즐(130) 내부에는 수지의 온도를 감지하기 위한 온도센서(미도시)가 설치되어 있다.
매니폴드(110)와 연결 설치된 노즐(130)의 길이는 홀딩 플레이트(50)를 통과하여 플레이트 블럭 중 바닥면에 위치한 캐비티 플레이트(60)의 하단까지 연장되게 구성된다.
이러한 이유는 캐비티 플레이트(60)의 하단에 사출하고자 하는 금형의 모양대로 홈(미도시)이 형성되고, 코아(미도시)가 홈과 소정간격 이격된 상태로 결합됨에 따라 홈과 코어 사이로 수지를 토출시키기 위함이다.
노즐(130)이 매니폴드(110)의 하측에 설치된 후에는 노즐(130)을 통해 토출 되는 수지량을 조절하거나 개폐시키기 위한 구조가 요구되는데, 이를 위해 플레이트 블럭 중 가장 상부측에 위치한 클램핑 플레이트(30)에는 실린더(150)가 설치된다.
실린더(150)는 클램핑 플레이트(30)에 매몰되는 형태로 설치되며, 매니폴드(110)와 노즐(130) 내부에서 승강되기 위한 피스톤(180)을 구비하고 있다. 피스톤(180)은 실린더(150)에 공급되는 에어를 통해 승강하게 된다.
즉, 피스톤(180)은 실린더(150)의 상측과 하측에 각각 에어라인(155)이 설치되어 있어서 피스톤(180) 상측으로 에어가 공급되면 하강하고 하측으로 에어가 공급되면 상승하게 된다.
그리고, 실린더의 피스톤(180)에는 하단이 매니폴드(110)에 매립되고, 상단이 매니폴드(110)의 상면으로 노출되도록 핀가이드 부시(160)가 설치된다.
핀가이드 부시(160)는 피스톤(180)의 승강을 안내하기 위해 설치된 것으로 중앙부위에 중공부가 형성되어 피스톤(180)이 끼워지게 된다.
또한 매니폴드(110)의 상측과 클램핑 플레이트(30) 사이에는 에어누출방지부시(170)가 설치된다.
에어누출방지부시(170)는 매니폴드(110)와 클램핑 플레이트(30) 사이 간격보다 소정 높이 작게 형성되어 매니폴드(110)의 온도가 상승되면, 열 팽창되면서 매니폴드(110)와 클램핑 플레이트(30) 사이에 밀착된다.
그리고, 에어누출방지부시(170)가 매니폴드(110)와 클램핑 플레이트(30) 사이에 설치될 때에는 하단이 매니폴드 상면에 매립되는 형태로 설치되어 안정적인 설치상태를 유지할 수 있게 된다.
또한 에어누출방지부시(170)는 매니폴드(110)로부터 전도되는 열이 클램핑 플레이트(30)로 전도되는 것을 최소화시키기 위하여 단열홈(172)을 형성하고 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 사출기용 핫 러너 시스템의 작용 상태를 설명하면 다음과 같다.
수지가 노즐로케이터(112)를 통해 매니폴드의 수지이동통로(114)로 이동되기 시작하면, 매니폴드(110) 내부를 지나는 수지의 고온이 매니폴드(110)로 열 전달시키게 된다.
수지의 고온이 열 전달된 매니폴드(110)는 열 팽창하게 되면서 에어누출방지부시(170)를 클램핑 플레이트(30)와 밀착되도록 밀어올려 클램핑 플레이트(30)와 에어누출방지부시(170) 사이 공간을 차단하게 된다.
즉, 에어누출방지부시(170)는 클램핑 플레이트(30)와 매니폴더(110)가 설치된 사이 공간보다 작은 높이로 제조되어 매니폴드(110)의 열 팽창시 상측으로 이동되면서 클램핑 플레이트(30)와 매니폴드(110) 사이 공간을 차단하게 되는 것이다.
따라서, 실린더(150)로 공급되는 공기는 에어누출방지부시(170)를 통해 클램핑 플레이트(30)와 핀가이드 부시(160) 사이 공간으로 누출되지 않게 된다.
이때, 매니폴더의 수지이동통로(114)로 이동되는 수지는 노즐(130)로 토출되기 위하여 고압으로 분사되며, 수지가 분사되는 과정에서 핀가이드부시(160)와 피스톤(180) 사이 틈새를 통해 역류할 수 있다.
그러나, 본 발명의 핀가이드 부시(160)는 실린더(150)로 공급되는 에어에 의 해 그 상단이 계속적으로 냉각되고 있기 때문에, 핀가이드 부시(160)의 상측에서부터 하측 방향으로 수지가 점차 고화되어 핀가이드 부시(160)와 피스톤(180) 사이 틈새를 차단하게 된다.
이에 따라, 핀가이드 부시(160)와 피스톤(180) 사이로 이동하려는 수지는 이미 고화가 진행되는 수지에 의해 더 이상 상측으로 이동되지 못하여 수지의 누출이 효과적으로 방지될 수 있게 된다.
그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 사출기용 핫 러너 시스템은 실린더로 유입되는 공압을 통해 핀가이드 부시를 냉각시켜 피스톤과 핀가이드 부시 사이로 수지가 역류되지 않도록 함으로써, 피스톤의 작동이 안정적으로 이루어질 수 있게 된다.
또한 실린더가 매설되는 몰드와 피스톤 사이를 통해 에어가 누출되지 않도록 에어누출방지부시가 설치함에 따라, 재료비의 절감 및 조립성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 따른 사출기용 핫 러너 시스템에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 아니하며 당업자라면 그 응용과 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (4)

  1. 내부에 수지가 이동되는 수지이동통로를 포함하는 매니폴드;
    상기 매니폴드의 수지이동통로와 연통되어 수지를 금형 내부로 토출시키는 노즐;
    상기 매니폴드 상측에 설치되어 상기 매니폴드의 수지이동통로와 노즐 중심을 승강하면서 노즐을 개폐하는 피스톤과, 상기 피스톤을 승강시키도록 한쌍의 에어라인이 구비된 실린더;
    상기 피스톤의 승강을 안내하며, 에어라인에서 공급된 에어에 의해 상단이 공냉되어 누출된 수지가 고화됨으로써 수지의 역류를 방지하는 핀가이드 부시; 그리고
    상기 매니폴드를 통과하는 피스톤 상에 설치되어 상기 에어라인으로 공급된 에어의 누출을 방지하는 에어누출방지부시; 를 포함하여 구비된 것을 특징으로 하는 사출기용 핫 러너 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 에어누출방지부시에는 매니폴드와의 접촉면적을 줄이기 위한 단열홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 사출기용 핫 러너 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 에어누출방지부시는 하단이 매니폴드 상면에 매립되며, 상면이 핀가이 드 부시와 실린더 저면 사이 틈새를 차단하도록 설치된 것을 특징으로 하는 사출기용 핫 러너 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 핀가이드 부시는 하단이 매니폴드 상측에 매립되며, 상기 에어누출방지부시의 중앙을 통과하여 피스톤 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 사출기용 핫 러너 시스템.
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