KR101006805B1 - 전자석을 이용한 핫 런너 밸브 게이트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자석을 이용하여 밸브핀의 개폐를 유도함으로써 유·공압 라인 및 그 부속장치의 제거로 금형이 단순해져 제작 납기 및 원가를 절감할 수 있고, 금형의 문제 발생시 보수 유지가 간편하도록 한 전자석을 이용한 핫 런너 밸브 게이트 장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 구체적인 수단은, 금형에 사출되는 용융수지의 핫 런너를 개폐하는 핫 런너 밸브 게이트 시스템에 있어서, 용융 수지의 통로를 제공하는 핫 런너를 갖는 매니폴드 블록과; 상기 매니폴드 블록측에 설치되어 상기 핫 런너와 연통된 수지 유입구 및 수지 주입구를 갖는 노즐과; 상기 노즐에 삽입되어 상기 수지 주입구를 개폐시키는 밸브핀과; 상기 밸브핀의 상단부에 장착된 영구자석과; 상기 매니폴드 블록의 상방에 고정 장착된 상판에 설치되어 전류의 인가 방향에 따라 상기 영구자석을 흡착/반발시켜 상기 밸브핀을 개폐작동시키는 전자석을 포함한 것을 특징으로 한다.

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Description

전자석을 이용한 핫 런너 밸브 게이트 장치{Hot runner valve gate device using electromagnet}

본 발명은 사출금형의 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치에 관한 것으로, 특히 유·공압장치를 제거하고 전자석을 이용하여 밸브핀의 개폐를 유도함으로써 유·공압 라인이 삭제되고 금형이 단순해져 제작 납기 및 원가를 절감할 수 있고, 금형의 문제 발생시 보수 유지가 간편하도록 한 전자석을 이용한 핫 런너 밸브 게이트 장치에 관한 것이다.

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

종래의 핫 런너 밸브 게이트 개폐장치는 사출기에서 사출된 고열의 용융 수지가 매니폴드 블록을 통해 분배되어 노즐로 공급되도록 하고, 해당 노즐내에 위치 된 밸브핀을 유·공압실린더 장치로 동작시켜 노즐의 주입구를 개폐시키게 되어 있다.

이럴 경우 유·공압실린더에 연결되는 유공압 라인을 구성하기 위해 매니폴드 블록에 건 드릴링 가공이 필요하여 금형의 전체 납기가 지연되고, 제작 원가를 상승시키는 원인이 되었다.

또한 유압펌프가 필요하고, 실린더 구조가 복잡해져 고장 발생시 수리가 불편한 문제를 야기시켰다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 창출된 것으로, 전자석을 이용하여 밸브핀의 개폐를 유도함으로써 유·공압 라인 및 그 부속장치의 제거로 금형이 단순해져 제작 납기 및 원가를 절감할 수 있고, 금형의 문제 발생시 보수 유지가 간편하도록 한 전자석을 이용한 핫 런너 밸브 게이트 장치를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

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

용융 수지의 통로를 제공하는 핫 런너를 갖는 매니폴드 블록과;

상기 매니폴드 블록측에 설치되어 상기 핫 런너와 연통된 수지 유입구 및 수지 주입구를 갖는 노즐과;

상기 노즐에 삽입되어 상기 수지 주입구를 개폐시키는 밸브핀과;

상기 밸브핀의 상단부에 장착된 영구자석과;

상기 매니폴드 블록의 상방에 고정 장착된 상판에 설치되어 전류의 인가 방향에 따라 상기 영구자석을 흡착/반발시켜 상기 밸브핀을 개폐작동시키는 전자석을 포함한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면,

상기 영구자석은, 상기 밸브핀의 상단부에 삽입 걸림된 밸브핀 어댑터와 상기 밸브핀 어댑터에 나사 결합된 자석 어댑터의 내부에 안착되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면,

상기 자석 어댑터의 상단에는 상기 밸브핀의 상승 작동 완료시 충격을 완화시켜 주기 위해 고무 또는 우레탄으로 제작된 상부스톱퍼가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면,

상기 매니폴드 블록에는 상기 밸브핀의 작동 행정을 조절하기 위해 내통부를 갖는 스페이서 링이 설치되고,

상기 스페이서 링의 내통부 상단면에는 상기 밸브핀의 하강 작동 완료시 충격을 완화시켜 주기 위해 고무 또는 우레탄으로 제작된 하부스톱퍼가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면,

상기 전자석은 상판의 상측에 볼트 체결된 전자석 커버에 의해 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전자석을 이용한 핫 런너 밸브 게이트 장치에 따르면, 전자석을 이용하여 밸브핀의 개폐를 유도함으로써 유·공압 라인의 제거로 금형이 단순해져 제작 납기 및 원가를 절감할 수 있고, 금형의 문제 발생시 보수 유지가 간편하다.

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

도 1 내지 도 4에서와 같이 핫 런너(11)를 갖는 매니폴드 블록(10)이 구비된다. 이때 핫 런너(11)는 사출기에서 출사되는 고온의 용융 수지가 사출 금형으로 흘러들어가는 통로를 제공한다.

매니폴드 블록(10)에는 일단에 핫 런너(11)와 연통된 수지 유입구(21)를 갖고 타단에 수지 주입구(22)를 갖는 노즐(20)이 설치된다.

노즐(20)에는 수지 주입구(22)를 개폐시키는 밸브핀(30)이 설치되고, 밸브핀(30)은 노즐(20)내에 위치하여 그 상단이 매니폴드 블록(10)을 삽통하여 상판(1) 의 하단면에서 약간 안쪽까지 위치하고 있다.

밸브핀(30)의 상단부에는 도 3 및 도 4와 같이 영구자석(40)이 장착되어 있다. 이때 영구자석(40)은 밸브핀(30)의 상단부에 삽입 걸림된 밸브핀 어댑터(42)에 나사 결합된 자석 어댑터(44)의 내부에 안착되어 있다.

바람직하게 영구자석(40)과 밸브핀(30)의 최상측 머리부(30a) 상단면과의 사이에는 SUS재질의 완충판(43)을 다수개 개재시켜 충격과 열전달방지를 할 수 있도록 함이 좋다. 또한 밸브핀 어댑터(44)와 밸브핀(30)의 머리부(30a)의 사이에도 링형으로 SUS재질인 완충판(45)을 설치하여도 좋다.

매니폴드 블록(10)의 상방에는 상판(1)에 설치되어 전류의 인가 방향에 따라 상기 영구자석(40)을 흡착하거나 반발시킴으로써 밸브핀(30)의 개폐를 위한 운동방향 및 운동력을 제공하는 전자석(50)이 구비되어 있다.

전자석(50)은 자기장을 형성하기 위해 전류를 흘려보내는 코일과, 코일을 감싸거나 코일에 감김되어 자기력이 유도되는 철편으로 구성되어 있다. 따라서 전자석(50)은 코일에 인가되는 전류의 방향에 따라 중앙 부분에 N극 또는 S극을 발생시키게 되어 있다. 이때 전자석(50)의 힘은 코일의 감은 횟수와 전류의 세기에 따라 조절될 수 있다. 바람직하게 전자석(50)의 힘은 노즐 주입구(22)의 단면적에 사출압을 곱한 힘보다 배 이상으로 크게 나타나도록 설정함이 좋다.

전자석(50)은 상판(1)측에 다수의 볼트로 장착된 전자석 커버(2)에 의해 상판(1)에 조립 고정되어 있다. 따라서 볼트를 풀어 전자석 커버(2)를 제거하면 전자석(50)의 고장 수리를 위한 분해를 간단히 수행할 수 있다.

한편, 자석 어댑터(44)의 상단에는 밸브핀(30)의 상승 작동 완료시 충격을 완화시켜 주기 위해 고무 또는 우레탄으로 제작된 상부스톱퍼(46)가 설치됨이 바람직하다.

또한 매니폴드 블록(10)에는 밸브핀(30)의 작동 행정(S)을 조절하기 위해 내통부(61)를 갖는 스페이서 링(60)이 설치되고, 스페이서 링(60)의 내통부(61) 상단면에는 상기 밸브핀(30)의 하강 작동 완료시 충격을 완화시켜 주기 위해 고무 또는 우레탄으로 제작된 하부스톱퍼(64)가 설치되어 있다.

따라서 내통부(61)의 높이(H)를 증가시키면 밸브핀(30)의 행정(S)이 짧아지고, 내통부(61)의 높이(H)가 감소되면 밸브핀(30)의 행정(S)이 길어진다.

여기서 상부스톱퍼(46)와 하부스톱퍼(64)는 짧은 원통형으로 구성하였으나 이러한 형태에 반드시 한정되는 것은 아니다.

한편, 밸브핀(30)이 삽입되어 있는 상기 매니폴드 블록(10)에는 열팽창으로 인한 밸브핀(30)의 센터 이동을 방지하기 위해 밸브핀(30)의 직경(d)보다 적어도 큰 직경(D)을 갖는 열팽창방지용 홀(12)이 형성되어 있다.

즉, 열팽창방지용 홀(12)은 매니폴드 블록(10)의 최대 열팽창율을 고려하여 매니폴드 블록(10)이 최대로 열팽창하더라도 열팽창방지용 홀(12)과 밸브핀(30)과의 사이에 충분한 여유틈새(G)가 생기도록 직경(D)이 결정된다.(도 6참조)

열팽창방지용 홀(12)에는 도 3과 같이 노즐(20)측에서 올라오는 수지 가스를 배출하기 위한 가스배기공(13)이 더 연통되어 매니폴드 블록(10)에 형성되어 있다. 가스배기공(13)은 열팽창방지용 홀(12)의 통로에 대해 직각 방향으로 형성되어 있 다.

다른 한편, 밸브핀(30)에는 도 6 및 도 7과 같이 노즐(20)에 장착되어 수지 가스 및 수지 누액을 방지하는 부싱(70)이 슬라이딩 이동가능하게 삽입되어 있다. 이때 부싱(70)은 그 내경부에 밸브핀(30)과의 슬라이딩 마찰을 줄이고 밸브핀(30)의 작동 안정성을 위해 2개소에 원형의 슬라이딩 접촉부(70a,70b)를 두고 있다. 부싱(70)은 금속 예로 황동으로 제작될 수 있다.

또한 매니폴드 블록(10)측으로 위치되는 부싱(70)의 외경은 열팽창방지용 홀(12)의 내경보다 충분히 작도록 구성된다.

이때 부싱(70)은 노즐(20)로 유입되는 수지의 흐름 와류를 방지하기 위해 수지 주입구(22)를 향하여 와류방지용 테이퍼(72)가 형성됨이 바람직하다.

여기서 와류방지용 테이퍼(72)는 밸브핀(30)을 감싸는 노즐(20)측 수지 통로에 대해 기울기(72a)를 갖거나 라운드(72b) 형태로 단일 또는 복합적으로 면처리된 것을 의미한다.

이때 부싱(70)은 매니폴드 블록(10)과 중간판(3) 사이에 개재되어 노즐(20)에 장착된 부싱고정판(80)에 핀(82)으로 결합되어 있다. 이때 부싱고정판(80)의 양면은 연마처리되어 있고, 동시에 핫 런너가 연결되는 부위에 도 3과 같이 수지누출을 방지하기 위해 오링(84)이 설치되어 있다.

미설명 부호 '100'은 '열선'이다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 작용을 설명한다.

<밸브핀의 전진(게이트 닫힘)>

도 3에서 전자석(50)의 코일에 전류 방향을 +,-로 통전하게 되면, 그의 중앙 부분에 N극을 발생시키게 되고, 이 전자석(50) N극의 자력이 영구자석(40)의 N극과 반발하게 되고, 이로 인해 영구자석(50)이 연결되어 있는 밸브핀(30)이 아래 방향으로 전진한다. 이때 밸브핀(30)의 하강 이동 후 하부 스톱퍼(64)에 의해 정지가 일어나고 동시에 정지시 멈춤 충격은 완화된다.

따라서 밸브핀(30)이 행정(S)만큼 전진 이동하여 노즐(20)의 수지주입구(22)를 폐쇄시켜 게이트를 닫음으로서 더 이상의 수지가 금형내로 유입되는 것을 완전히 차단하게 된다.

이때 행정(S)의 조정은 스페이서 링(60) 내통부(61)의 단면 높이(H)의 결정에 의해 이루어진다. 즉, 내통부(61)의 단면 높이(H)가 커질 경우 행정(S)은 단축되고 그의 단면 높이(H)가 작아질 경우 행정(S)은 증가된다.

<밸브핀의 후진(게이트 열림)>

게이트를 열기 위해 전자석(50)의 코일에 반대 방향의 전류가 흐르도록 -,+로 통전하게 되면, 그의 중앙 부분에 S극을 발생시키게 되고, 이 전자석(50) S극의 자력이 영구자석(40)의 N극 자력과 흡인력을 발생시키게 된다. 이로 인해 영구자석(50)이 연결되어 있는 밸브핀(30)이 윗 방향으로 후퇴한다. 이때 자석 어댑터(44)측 상부스톱퍼(46)에 의해 밸브핀(30)의 상승 이동 후 정지가 일어나고, 정지시 멈춤 충격은 완화된다.

따라서 밸브핀(30)이 행정(S)만큼 후진 이동하여 노즐(20)의 수지주입구(22)를 개방시켜 게이트를 열어 놓음으로서 금형내로 수지가 유입되어 사출이 가능하게 이루어진다.

이와 같이 본 발명은 전자석(50)의 전류 흐름 방향을 제어하는 것 만으로 밸브핀(30)의 이동 및 방향이 선택되어 수지주입구(22)의 개폐를 간단하게 제어하게 된다. 따라서 종래와 같이 유·공압 실린더를 사용하기 위해 각종 유공압 라인을 구성할 필요가 없어져 전체 제작 납기가 단축되고, 건 드릴 가공이 필요없어져 제작 원가를 절감할 수 있다. 또한 전자석(50)에 이상이 생기게 되면 전자석 커버(2)를 제거한 후 전자석(50)을 쉽게 분리해 낼 수 있어 애프터 서비스(A/S)가 간편해진다.

한편, 고열의 용융 수지의 공급 통로를 제공하게 되는 매니폴드 블록(10)은 열팽창이 일어나 열팽창방지용 홀(12)의 센터가 이동하게 되더라도 밸브핀(30)과 열팽창방지용 홀(12)간의 여유틈새에 의해 밸브핀(30)의 센터 이동은 없게 된다. 따라서 밸브핀(30)이 휘어지는 변형의 발생이 없어지고 정확하고 원활하게 개폐 동작하게 된다.

또한 노즐(20)을 통하여 열팽창방지용 홀(12)로 유입되는 가스는 가스배기공(13)을 통하여 배출되므로 영구자석(40)과 전자석(50)측으로 악영향을 주는 일은 없다.

다른 한편, 매니폴드 블록(10)의 핫 런너(11)에서 노즐(20)로 흐르는 용융 수지는 밸브핀(30)과 접촉하는 부위에서 부싱(70)의 와류방지용 테이퍼(72)에 의해 층류가 유도되어 와류가 억제된다. 따라서 사출 수지의 칼라를 변경하더라도 변경 전의 칼라 영향을 받지 않게 되어 사출 제품의 칼라 품질이 좋아진다.

또한, 노즐(20)에는 밸브핀(30)의 이동을 안내하는 부싱(70)이 설치되고, 부싱(70)의 내면에 형성된 슬라이딩 접촉부(70a,70b)에 의해 밸브핀(30)의 작동 안정성이 향상된다.

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.

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 1은 본 발명에 따른 전자석을 이용한 핫 런너 밸브 게이트 장치의 구성도.

도 2는 도 1의 A-A선에서 본 단면도.

도 3은 도 1의 요부 확대도.

도 4는 본 발명에 따른 전자석을 이용한 핫 런너 밸브 게이트 장치에 적용되는 밸브핀 상부의 결합구조의 구성도.

도 5는 본 발명에 적용되는 밸브핀 어댑터, 영구자석 및 자석 어댑터의 분리사시도.

도 6은 본 발명에 적용되는 부싱의 결합 구조도.

도 7은 본 발명에 적용되는 부싱의 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 매니폴드 블록

13: 가스배기공

20: 노즐

30: 밸브핀

40: 영구자석

42: 밸브핀 어댑터

44: 자석 어댑터

46: 상부스톱퍼

50: 전자석

60: 스페이서 링

64: 하부스톱퍼

70: 부싱

72: 와류방지용 테이퍼

Claims (5)

1. 삭제
2. 금형에 사출되는 용융수지의 핫 런너를 개폐하는 핫 런너 밸브 게이트 시스템에 있어서,

   용융 수지의 통로를 제공하는 핫 런너(11)를 갖는 매니폴드 블록(10)과;

   상기 매니폴드 블록(10)측에 설치되어 상기 핫 런너(11)와 연통된 수지 유입구(21) 및 수지 주입구(22)를 갖는 노즐(20)과;

   상기 노즐(20)에 삽입되어 상기 수지 주입구(22)를 개폐시키는 밸브핀(30)과;

   상기 밸브핀(30)의 상단부에 장착된 영구자석(40)과;

   상기 매니폴드 블록(10)의 상방에 고정 장착된 상판(1)에 설치되어 전류의 인가 방향에 따라 상기 영구자석(40)을 흡착/반발시켜 상기 밸브핀(30)을 개폐작동시키는 전자석(50)을 포함하고;

   상기 영구자석(40)은,

   상기 밸브핀(30)의 상단부에 삽입 걸림된 밸브핀 어댑터(42)와 상기 밸브핀 어댑터(42)에 나사 결합된 자석 어댑터(44)의 내부에 안착되어 있는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 핫 런너 밸브 게이트 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 자석 어댑터(44)의 상단에는 상기 밸브핀(30)의 상승 작동 완료시 충격을 완화시켜 주기 위해 고무 또는 우레탄으로 제작된 상부스톱퍼(46)가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 핫 런너 밸브 게이트 장치.
4. 금형에 사출되는 용융수지의 핫 런너를 개폐하는 핫 런너 밸브 게이트 시스템에 있어서,

   용융 수지의 통로를 제공하는 핫 런너(11)를 갖는 매니폴드 블록(10)과;

   상기 매니폴드 블록(10)측에 설치되어 상기 핫 런너(11)와 연통된 수지 유입구(21) 및 수지 주입구(22)를 갖는 노즐(20)과;

   상기 노즐(20)에 삽입되어 상기 수지 주입구(22)를 개폐시키는 밸브핀(30)과;

   상기 밸브핀(30)의 상단부에 장착된 영구자석(40)과;

   상기 매니폴드 블록(10)의 상방에 고정 장착된 상판(1)에 설치되어 전류의 인가 방향에 따라 상기 영구자석(40)을 흡착/반발시켜 상기 밸브핀(30)을 개폐작동시키는 전자석(50)을 포함하고;

   상기 매니폴드 블록(10)에는 상기 밸브핀(30)의 작동 행정(S)을 조절하기 위해 내통부(61)를 갖는 스페이서 링(60)이 설치되고,

   상기 스페이서 링(60)의 내통부(61) 상단면에는 상기 밸브핀(30)의 하강 작동 완료시 충격을 완화시켜 주기 위해 고무 또는 우레탄으로 제작된 하부스톱퍼(64)가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 핫 런너 밸브 게이트 장치.
5. 삭제

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