KR101423393B1

KR101423393B1 - 밸브 개폐식 핫런너 사출금형

Info

Publication number: KR101423393B1
Application number: KR1020120114613A
Authority: KR
Inventors: 허남욱
Original assignee: 허남욱
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2014-07-24
Also published as: KR20140048540A

Abstract

본 발명은 피스톤(10)과, 피스톤(10)에 중심축방향으로 결합되는 밸브핀(20)을 구비한 밸브 개폐식 핫런너 사출금형에 관한 것으로, 밸브핀(20)의 상단에 몸체의 직경(D)보다 작은 폭(w)의 결합부(21)를 형성하고,
상기 피스톤(10)에 중심축방향으로 연결축(30)을 결합하여, 연결축(30)의 하부 나사부(32)에 어댑터(40)를 결합하되, 어댑터(40)의 내부공간(42)안에 밸브핀 결합홈(52)을 구비한 밸브핀 홀더(50)를 삽입하고, 바닥면(43)에는 중앙 구멍(44)과 중앙 구멍에서 편심된 밸브핀 조립구멍(45)을 형성하여, 어댑터(40)를 피스톤(10)에 분리하지 않고, 밸브핀(10)만을 어탭터(40)의 밸브핀 조립구멍(45)을 통하여 밸브핀 홀더(50)의 밸브핀 결합홈(52)안으로 결합 또는 분리가능하게 되어 있다.

Description

밸브 개폐식 핫런너 사출금형{ A valve-operated hot runner injection moulding apparatus}

본 발명은 밸브 개폐식 핫런너 사출금형에 관한 것으로, 특히 게이트를 개폐시키는 밸브핀과 이 밸브핀을 상하 승강작동시키는 피스톤과의 조립구조에 관한 것이다.

종래 밸브 개폐식 핫런너 사출금형장치는, 사출금형의 상부 플레이트에 설치된 실린더 내의 피스톤을 공압 또는 유압으로 작동시킴에 따라 피스톤에 동축으로 결합된 밸브핀이 승강하면서 금형의 게이트를 개폐작동시키게 되어 있다.

이러한 종래의 밸브 개폐형 노즐장치는, 통상 도 1에 도시된 바와 같이, 밸브핀(100)의 헤드(102)를 몸체(103)의 직경보다 크게 형성하고, 피스톤(105)에는 중심축방향으로 밸브핀 헤드(102)와 동일한 직경으로 된 밸브핀 헤드 설치구멍(106)과 밸브핀 몸체(103)와 동일한 직경의 밸브핀 몸체 관통 구멍(107)을 형성하여, 상기 밸브핀 헤드(102)가 밸브핀 헤드 설치구멍(106)안에 고정되고, 밸브핀 몸체(103)는 관통구멍(107)을 관통하도록 밸브핀(100)을 피스톤(105)에 설치하고, 상기 밸브핀 헤드 설치구멍(106)에 설치된 밸브핀 헤드(102), 즉 밸브핀 전체가 상하로 유동하지 않도록 상기 밸브핀 헤드 설치구멍(106)의 상부를 고정나사(108)로 체결하여 고정한다.

그리고, 밸브핀을 초기 조립할 때, 밸브핀의 길이 및 피스톤의 스트로크를 고려하여, 피스톤(105)의 하한 위치에서, 밸브핀(100)의 선단부가 게이트를 틈새나 유격없이 정확하게 밀폐하도록 밸브핀을 셋팅한다. 이렇게 밸브핀(100)을 셋팅한 상태에서 사출작업을 반복수행하면, 고온의 용융수지의 열과 전열히터의 열에 의해 핫런너 사출장치의 구성 부품들에 열변형(매니폴드의 열팽창 등)이 발생하게 되고, 이 구성 부품들의 열변형에 의해 밸브핀에 길이변화 또는 휨변형이 발생하여, 밸브핀의 선단이 게이트와 충돌하여 파손되거나 게이트와 반복적인 마찰에 의해 마모되어 교체하여야 하는 경우가 발생한다.

이와 같이, 상기 종래의 노즐장치에서는 사용하던 밸브핀을 새로운 밸브핀으로 교체하기 위하여 밸브핀이 결합된 피스톤 조립체 전체를 분해한 후, 밸브핀을 교체하여야 하고, 피스톤 조립체 전체를 재조립후 밸브핀의 선단부를 게이트에 정확하게 맞추는 밸브핀 위치 조정작업을 다시 수행하여야 하는 어려움과 번거로움이 있다.

또한, 종래 노즐장치에 사용되는 밸브핀은 몸체의 직경보다 큰 헤드부를 가지므로, 밸브핀 몸체의 직경에 맞추어 재료를 절삭하여야 하고, 이에 따라 밸브핀 가공시간이 소요되고 절삭에 따른 소재 낭비가 많은 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기 종래의 밸브 개폐형 노즐장치가 가진 단점을 해결하기 위하여, 피스톤 조립체를 분해하지 않고 노즐 핀을 분해/조립할 수 있는 구조의 핫런너 사출금형의 밸브 개폐형 노즐장치를 제공함을 목적으로 한다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 고온의 용융수지의 열과 전열히터의 열에 의해 핫런너 사출장치의 구성 부품들이 열변형하더라도 그 구성 부품들의 열변형에 의한 변형력이 밸브핀에 영향을 미치지 않도록 함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 밸브핀 몸체 가공을 위한 절삭공정이 필요없는 밸브핀을 사용하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

피스톤과, 피스톤에 중심축방향으로 결합되는 밸브핀을 구비한 핫런너 사출금형의 브 개폐형 노즐장치에 있어서,

상기 밸브핀은 몸체 상단에 몸체의 직경보다 작은 폭을 가진 결합부와,상기 결합부의 아래쪽에서 서로 대향하게 형성된 한 쌍의 걸림홈을 구비하고,

상기 피스톤은 중심축방향으로 나사구멍을 형성하여 연결축의 상부 나사부를 결합하여 연결축을 동축으로 연결하고, 상기 연결축의 하부 나사부에는, 어댑터의 상부와 나사결합식으로 결합하여 어댑터를 피스톤의 중심축방향으로 동축으로 연결고정하며, 상기 어댑터의 하측의 내부공간에는 밸브핀 홀더를 삽입하여 수용하고,

상기 어댑터에는 중앙 구멍에 대하여 일측으로 편심되게 관통형성된 밸브핀 조립구멍이 형성되어, 상기 밸브핀을 어댑터의 내부공간안으로 삽입되게 하거나 내부공간안에서 어댑터 외부로 분리되게 하며,

상기 밸브핀 홀더에는 하단에 반경방향으로 관통된 밸브핀 결합홈을 마련하여, 상기 어댑터의 밸브핀 조립구멍을 통하여 삽입된 상기 밸브핀의 결합부를 횡방향으로 슬라이드 삽입시켜 밸브핀을 결합하고, 밸브핀 결합홈의 하단에는 밸브핀의 걸림홈에 결합하여 밸브핀이 이탈하지 않게 지지하는 걸림턱이 마련된 구조에 특징이 있다.

그리고, 상기 어댑터의 내부 공간에서 서로 맞닿아 접촉하는 상기 연결축의 저면과, 밸브핀 홀더의 상면중 어느 하나는 외측으로 볼록한 볼록면으로 구성되어 서로에 대하여 미끄럼이동가능하게 된 구조에 특징이 있다.

또, 상기 밸브핀의 결합부는 중심축의 좌우측에 서로 대향하는 한쌍의 측면을 포함하고, 상기 밸브핀의 걸림홈은 상기 측면 아래쪽에서 밸브핀의 중심축방향으로 언더컷에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라 밸브핀과 피스톤의 조립구조를 개선함으로써 밸브핀이 파손되거나 마모되어 새로운 밸브핀으로 교체할 경우, 피스톤을 초기 조립시 셋팅된 상태에서 분해하지 않고, 밸브핀만을 분해하여 교체할 수 있으므로, 밸브핀의 조립후 밸브핀의 위치를 재조정하는 작업이 필요하지 않아 밸브핀 교체 작업이 편리해진다.

또한, 밸브핀을 결합하여 고정한 밸브핀 홀더가 연결축에 점접촉상태로 지지되므로, 금형의 열팽창에 의한 피스톤부가 좌우로 이동하는 변형이 있더라도 피스톤부(정확하게는 피스톤에 연결된 연결축)만이 밸브핀을 고정하고 있는 밸브핀 홀더에 대하여 미끄럼이동하면서 밸브핀의 위치에 영향을 미치지 않게 되어 밸브핀을 휨변형 또는 파손시키지 않는다.

또한, 밸브핀의 게이트에 대한 위치를 조절하고자 하는 경우에는 피스톤 축을 회전시켜 피스톤축의 높이를 조절함으로써 밸브핀의 게이트에 대한 위치를 간편하게 조절할 수 있다.

특히 본 발명에 따른 밸브핀은 몸체보다 직경이 큰 헤드부를 가지고 있지 않으므로 제작시 헤드부 가공을 위한 절삭가공공정을 줄일 수 있다.

도 1은 종래 밸브 개폐식 핫런너 사출금형의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 밸브 개폐식 핫런너 사출금형의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 밸브 개폐식 핫런너 사출금형의 주요 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 'B-B'선을 따라 절단하여, 본 발명의 밸브 개폐식 핫런너 사출금형의 밸브핀을 피스톤에 연결하기 위한 어댑터에 밸브핀을 조립하는 구조를 단계별로 보여주는 도면으로서,
(a)는 밸브핀을 어댑터에 조립하기 전 상태의 도면이고,
(b)는 밸브핀을 어댑터에 삽입한 상태의 도면이고,
(c)는 밸브핀을 어댑터 내부의 밸브핀 홀더의 결합홈안으로 슬라이드 이동시키면서, 밸브핀과 밸브핀 홀더를 어댑터의 중심축방향에 정렬한 상태의 도면이다.
도 5는 밸브핀과 밸브핀 홀더의 결합을 도시한 분리 사시도이다.
도 6은 도 2의 'A'부의 확대도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 핫런너 사출금형장치의 상부 플레이트(1)에 실린더(2)가 설치되고, 이 실린더(2)의 내부 공간안에 피스톤(10)을 삽입하고 상단 개구부를 상부 커버(4)로 밀폐한다.

상기 피스톤(10)의 저면에는 본 발명에 따라 밸브핀(20)의 상단이 결합된다. 상기 피스톤(10)의 상측 또는 하측 공간 안으로 압축유체를 공급하여 피스톤(10)을 상하 이동시키면, 피스톤(10)의 상하 이동동작에 따라 밸브핀(20)이 승강하면서 금형의 게이트(도시생략함)를 개폐한다.

상기 밸브핀(20)은 몸체 상단에 몸체의 직경(D)보다 작은 폭(w)을 가진 결합부(21)와,상기 결합부(21)의 아래쪽에서 서로 대향하게 형성된 한 쌍의 걸림홈(23)을 구비한다. 상기 밸브핀의 결합부(21)는 중심축의 좌우측에 서로 대향하는 한쌍의 측면(22)을 포함하고, 상기 밸브핀(20)의 걸림홈(23)은 상기 측면(22) 아래쪽에서 밸브핀(20)의 중심축방향으로 언더컷에 의해 형성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(10)에는 중심축방향으로 연결축(30)이 결합된다. 그리고 상기 연결축(30)의 하단에는 어댑터(40)가 연결되며, 이 어댑터(40)는 내부 공간(42) 안에 밸브핀 홀더(50)를 수용하여, 상기 밸브핀(20)을 동축으로 연결하여 고정한다.

상기 연결축(30)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상부에 상부 나사부(31)를 구비하고 하부에는 하부 나사부(32)를 구비한다. 상부 나사부(31)는 피스톤(10)의 중앙 나사구멍(10a)의 아래쪽에서 삽입하여 중앙 나사구멍(10a)의 나사부와 나사결합식으로 결합하고 상단은 피스톤(10)의 상측 외부로 돌출되어 고정너트(11)로 피스톤(10)에 고정된다. 그리고 연결축(30)의 상단면에는 연결축(30)을 회전시키기 위한 렌치홈(33)이 형성된다. 상기 고정너트(11)를 느슨하게 풀고 렌치홈(33)에 렌치를 결합하여 연결축(30)을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키면 연결축(30)은 피스톤(10)의 중심축방향을 따라 상하로 높이조절된다.

상기 어댑터(40)는 상부에 중심축방향으로 나사구멍(41)을 형성하여 상기 연결축(30)의 하부 나사부(32)와 나사결합식으로 결합된다. 또, 어댑터(40)는 나사구멍(41)의 하측에 바닥면(43)으로 구획되는 내부 공간(42)을 구비한다.바닥면(43)에는 중심축방향으로 밸브핀(20)이 관통하는 중앙 구멍(44)이 형성되고, 밸브핀 조립구멍(45)이 중앙 구멍(44)의 중심에서 한쪽으로 편심되게 관통형성되어 있다. 도 4의 도면부호 CL1, CL2는 각각 중앙 구멍(44)과 밸브핀 조립구멍(45)의 중심선을 나타낸다.

상기 어댑터(40)의 내부 공간 (42)안에는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 나사구멍(41)을 통하여 밸브핀 홀더(50)가 삽입되어 수용된다. 밸브핀 홀더(50)는 상기 어댑터(40)의 내부 공간(42)안에 수용되어 어댑터(40)의 바닥면(43)에 지지되고, 상면(51)은 어댑터(40)의 나사구멍(41)에 결합되어 연장되는 상기 연결축(30)의 하부 나사부(32)의 저면과 맞닿아 가압됨으로써 어댑터(40)의 내부 공간(42)안에서 위치고정된다.

또, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 밸브핀 홀더(50)에는 밸브핀(20)의 결합부(21)가 슬라이드 삽입되도록 밸브핀 결합홈(52)이 형성되고, 밸브핀 결합홈(52)의 하단은 결합홈 상부의 폭보다 좁게 형성하여 걸림턱(53)을 형성한다.

밸브핀(20)은 상기 어댑터(40)의 밸브핀 조립구멍(45)을 통하여 삽입되어 상단의 결합부(21)가 밸브핀 결합홈(52)을 따라 횡방향으로 슬라이드 삽입되고 밸브핀의 걸림홈(23)은 상기 걸림턱(53)과 결합하여 밸브핀(20)이 결합홈(52)에서 이탈하지 않고 지지된다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 밸브핀 홀더(50)의 상면(51)과 접촉하는 상기 연결축(30)의 저면(34)은 아래로 볼록한 볼록면으로 구성되어, 밸브핀 홀더(50)의 상면(51)과 점접촉상태로 가압고정한다. 도시하지 않았지만, 밸브핀 홀더(50)의 상면(51)을 위쪽으로 볼록한 볼록면으로 구성하고, 연결축(30)의 저면(34)은 평면으로 구성할 수도 있다.

따라서, 금형이 열팽창하면서 실린더(2)와 함께 피스톤(10)을 횡방향으로 이동시키는 변형을 일으키는 경우, 피스톤에 연결된 연결축이 밸브핀을 고정하고 있는 밸브핀 홀더에 대하여 미끄럼이동하면서 열변형에 의한 변형력을 밸브핀에 미치지 않도록 함으로써 밸브핀의 휨변형 또는 파손이 방지된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 핫런너 사출금형에 의하면, 피스톤에 조립된 밸브핀이 마모되거나 파손되어 교체하고자 할 때, 밸브핀이 조립된 피스톤 조립체를 상부 플레이트의 실린더(2)로부터 분리한 다음, 밸브핀(20)만을 어댑터(40)의 밸브핀 조립구멍(45)쪽으로 슬라이드 이동시켜 어댑터(40)로부터 분리해내고, 새로운 밸브핀(20)을 도 4의 (a) 내지 (c)에 단계별로 도시된 순서에 따라,, 어댑터(40)안의 밸브핀 홀더(50)의 결합홈안에 결합하여 설치하면, 교체작업이 완료된다. 이와 같이 새로운 밸브핀(20)으로 교체하더라도 피스톤에 대한 밸브핀의 조립위치가 변화하지 않으므로 교체후 밸브핀 조립위치 조정작업을 할 필요가 없어 밸브핀 교체작업이 편리하다.

또, 밸브핀을 결합하여 고정한 밸브핀 홀더가 연결축에 점접촉상태로 지지되므로, 금형의 열팽창에 의해 피스톤부가 좌우로 이동하는 변형이 있더라도 피스톤부, 정확하게는 피스톤에 연결된 연결축만이 밸브핀을 고정하고 있는 밸브핀 홀더에 대하여 미끄럼이동하면서 밸브핀의 위치에 영향을 주지 않으므로 밸브핀에는 열팽창에 의한 휨변형 또는 파손이 발생하지 않는다.

1: 상부 플레이트 2: 실린더
4: 상부 커버 10: 피스톤
10a: 중앙 나사구멍 20: 밸브핀
21: 결합부 22: 측면
23: 걸림홈 30: 연결축
31: 상부 나사부 32: 하부 나사부
33: 렌치홈 34: 저면
40: 어댑터
41: 나사 구멍 42: 내부 공간
43: 바닥면 44: 중앙 구멍
45: 밸브핀 조립구멍 50: 밸브핀 홀더
51: 상면 52: 밸브핀 결합홈
D: 밸브핀 직경 w: 결합부의 폭

Claims

피스톤(10)과, 피스톤(10)에 중심축방향으로 결합되는 밸브핀(20)을 구비한 밸브 개폐식 핫런너 사출금형에 있어서,
상기 밸브핀(20)은 몸체 상단에 몸체의 직경(D)보다 작은 폭(w)을 가진 결합부(21)와,상기 결합부(21)의 아래쪽에서 서로 대향하게 형성된 한 쌍의 걸림홈(23)을 구비하고,
상기 피스톤(10)은 중심축방향으로 중앙 나사구멍(10a)을 형성하여 연결축(30)의 상부 나사부(31)를 결합함으로써 연결축(30)을 동축으로 연결하고, 상기 연결축(30)의 하부 나사부(32)에는, 어댑터(40)의 상부와 나사결합식으로 결합하여 어댑터(40)를 피스톤(10)의 중심축방향으로 동축으로 연결고정하며, 상기 어댑터(40)의 하측의 내부공간(42)에는 밸브핀 홀더(50)를 삽입하여 수용하고,
상기 어댑터(40)의 내부공간(42)의 바닥면(43)에는 중심축방향으로 형성된 중앙 구멍(44)과, 이 중앙 구멍(44)에 대하여 일측으로 편심된 밸브핀 조립구멍(45)이 형성되어, 상기 밸브핀(20)이 어댑터의 내부공간안으로 출입가능하게 하며,
상기 밸브핀 홀더(50)에는 하단에 반경방향으로 관통된 밸브핀 결합홈(52)을 마련하여, 상기 어댑터(40)의 밸브핀 조립구멍(45)을 통하여 삽입된 상기 밸브핀(20)의 결합부(21)를 횡방향으로 슬라이드 삽입시켜 밸브핀(20)을 결합하고, 밸브핀 결합홈(52)의 하단에는, 밸브핀(20)의 걸림홈(23)에 결합하여 밸브핀(20)이 밸브핀 홀더(50)에 대하여 회전하지 않으면서 이탈되지 않게 지지하는 걸림턱(53)이 마련된 것을 특징으로 하는 밸브 개폐식 핫런너 사출금형.
제1항에 있어서,
상기 어댑터(40)의 내부 공간(42)안에서 서로 맞닿아 접촉하는 상기 연결축(30)의 저면(34)과, 밸브핀 홀더(50)의 상면(51)중 어느 하나는 외측으로 볼록한 볼록면으로 구성되어 서로에 대하여 미끄럼이동가능하게 된 것을 특징으로 하는 밸브 개폐식 핫런너 사출금형.
제1항에 있어서,
상기 밸브핀(20)의 결합부(21)는 중심축의 좌우측에 서로 대향하는 한쌍의 측면(22)을 포함하고, 상기 밸브핀(20)의 걸림홈(23)은 상기 측면(22) 아래쪽에서 밸브핀(20)의 중심축방향으로 언더컷에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 밸브 개폐식 핫런너 사출금형.