KR101678280B1 - 핫런너 밸브장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핫런너 밸브장치를 개시한다.
본 발명의 핫런너 밸브장치는 상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시례에 따른 핫런너 밸브장치는, 사출 실린더로부터 용융 수지를 공급받아 금형의 캐비티 입구를 형성하는 게이트를 통해 주입하는 취출구를 형성한 노즐과, 이 노즐의 내부에 구비되어 수지압에 의해 승강 변위되는 수지압 승강핀을 포함하는 핫런너 밸브장치에 있어서, 상기 노즐의 내부에서 승강되게 구비되어 하강시 그 끝단부가 취출구를 통과하여 금형의 게이트를 개폐 단속하는 것으로, 그 중심으로는 수지가 유동되게 관통된 기둥형상의 바디부 및 이 바디부의 일단 외면에 홈을 대칭되게 형성하여 된 걸림홈 및 상기 바디부의 일측 끝에 구비되는 것으로 하향 진행하면서 지름이 감소되면서 일측을 제거하여 수지가 취출되는 챔버홀을 형성한 챔버판부 및 이 챔버판부의 끝단부에 돌출 구비되는 것으로 상기 금형의 게이트를 개폐하는 개폐팁부로 이루어진 수지압 승강핀과; 상기 노즐의 내부에 끼움 고정되는 기둥 형상의 부재로서 그 중심으로는 상기 수지압 승강핀이 슬라이드 이동 가능하게 끼움 구비되는 관 형상의 몸체부 및 이 몸체부의 상·하단부 중 어느 한 곳 또는 두 곳 모두 형성되는 것으로 몸체부에 대해 감소된 두께를 갖는 탄성변위관부 및 이 탄성변위관부에 탄력적으로 끼움 결합되는 것으로 지름을 감소시키는 방향으로 탄성력을 작용하는 탄성가압체 및 상기 몸체부의 일단 외면을 길이 방향으로 절개하여 그 내부에 위치한 수지압 승강핀의 걸림홈을 노출되게 하는 승강레일홀 및 일단은 상기 승강레일홀을 통해 그 내측에 위치한 걸림홈에 걸림되어 승강 연동되는 클립으로 이루어진 탄성변위부싱과; 상기 클립의 상부에 하단이 지지되고 상단은 노즐의 내부 일측에 걸림되는 것에 의해 상승 이동된 수지압 승강핀이 하강되게 탄성지지력을 작용하는 복귀스프링을 포함하여 구성되다.
이와 같은 구성의 핫런너 밸브장치는, 내부 중심으로 수지가 유동되는 수지압 승강핀에 의해 게이트의 개폐가 단속됨에 따라 수지의 유동 흐름성을 양호하게 유지할 수 있어 소형의 정밀 부품이나 유동성이 불량한 성분이 함유된 수지에 대한 성형조건을 양호하게 조성할 수 있을 뿐만 아니라 런너핀의 구동을 위한 구동원의 구조를 간소화시킬 수 있으므로 결과적으로 제품의 유지보수 및 취급 관리의 편의성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 구동요소의 부피 감소를 통해 금형에 대한 적용 및 설계의 자유도를 대폭적으로 높일 수 있으므로 산업상 대단히 유용한 효과를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 수지의 누출을 방지하도록 지름방향으로 탄성 수축 변위를 갖는 부싱은 승강핀이나 밸브핀 등과 같이 가동되는 부품을 고정시킴에 있어 탄성력에 의해 부싱의 지름을 강제 수축시킴으로써 결과적으로 부싱의 내부에 끼움된 승강핀이나 밸브핀 등과 같은 가동부재와의 사이에서 발생하는 틈을 최소화하여 수지 누출을 원천적으로 차단할 수 있는 이점이 있다.

Description

핫런너 밸브장치{MANUFACTURING METHOD OF FRP CORE}

본 발명은 금형의 캐비티에 용융 상태의 수지를 주입하기 위한 사출성형기용 핫런너 밸브장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 간소한 구조에 의해 수지의 공급을 단속함과 아울러 수지의 유동 저항을 최소화하여 양호한 흐름성을 보장함으로써 소형·정밀 부품 또는 유동성이 불량한 글라스화이버나 마그네슘 성분 등을 함유한 수지를 이용한 제품의 성형조건을 양호하게 조성하고 아울러 양산성을 높임과 동시에 성형품의 불량 발생을 낮출 수 있는 핫런너 밸브장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 핫런너 밸브장치의 가열에 따른 금속재의 열팽창에도 구성부품간 결합부위에서 발생하는 수지의 누출을 안정되게 차단하도록 하여 안정된 성형환경의 유지를 보장할 수 있는 수지 누출을 방지하는 부싱이 적용된 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 구성되어지며, 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 고압의 공기를 작동압으로 하여 밸브핀을 승강시키는 사출성형기 용 핫런너 밸브장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

이에 나타내 보인 바와 같이 종래 기술의 다캐비티 금형용 사출성형기 밸브장치는 크게 구동부(100)와 밸브장치(200)로 구성되며 밸브핀(210)의 승강 동작을 위한 구동원으로 고압의 공기를 이용한다. 즉, 상기 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.

이와 같이 구성되는 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 결과적으로 매니폴드(300)를 통해 공급되는 수지가 출구를 통해 금형내로 공급되거나 또는 차단되게 된다.

요약하면, 상기 종래 기술에 따른 공기압을 작동으로 하는 사출성형기용 밸브 게이트(출구) 장치는 고압의 공기를 선택적으로 해당 에어채널(110,120)을 통해 실린더(130)내로 공급시켜 피스톤(140)을 승강시키게 되며, 이때의 피스톤(140)에 연동하여 밸브핀(210)이 노즐의 출구(게이트)를 개폐시키게 된다.

그러나, 상기와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 밸브장치는 밸브핀을 승강시키기 위한 작동원으로 고압의 공기를 이용하므로 공기유출을 방지하기 위한 기밀구조를 채용해야 하고 작동압을 공급하기 위한 대형 공압장치(콤프레셔)를 필요로 하므로 부피가 커지면서 구조가 복잡해져 설치공간에 많은 제약을 받을 뿐만 아니라 정비 및 관리성이 극히 불량한 단점이 있었다.

또한, 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 실용신안등록출원 제2002-09883호(등록번호 0280604호, 등록결정), 실용신안등록출원 제2002-09884호(등록번호 0280605호, 등록유지결정), 실용신안등록출원 제2002-09885호(등록번호 0280606호, 등록유지결정), 실용신안등록출원 제2002-19175호(등록번호 0290456호, 등록유지결정), 실용신안등록출원 제2003-0034932호(등록번호 0341515호 등록유지결정), 실용신안등록출원 제2003-0038360호(등록번호 0344137호 등록유지결정)을 통해 전원에 의해 밸브핀을 수직방향으로 가동시키는 밸브장치를 등록받은 바 있다. 이들 밸브장치의 구성을 대략적으로 살펴보면, 크게 노즐과 구동수단으로 구분되며, 상기 노즐은 내부에 수지를 공급받아 선단부에 구비된 출구를 통해 금형으로 주입하기 위한 수지유로가 형성되는 일반적인 밸브 구조를 취하고, 상기 구동수단은 전원 공급에 의해 밸브핀을 승·하강시키는 정·역모터 또는 솔레노이드 액츄에이터가 사용된다.

이와 같이 본 출원인이 선 출원한 밸브장치는 전원공급을 받아 구동하는 정·역모터 또는 액츄에이터를 구동원으로 채용하는 구조에 의해 밸브장치의 전체적인 크기의 소형화가 가능하게 되므로 금형 설계의 자유도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 밸브핀의 이동량을 신속하고 정밀하게 제어할 수 있다.

그러나, 본 출원인이 선 출원한 여러 밸브장치에서 정역·모터를 구동원으로 하는 경우 감속기를 구비시켜야 할 뿐만 아니라 모터를 냉각시키기 위한 냉각구조를 적용해야 하므로 구조적으로 복잡하여 경제적인 양산이 곤란한 단점이 있다.

반면, 솔레노이드 원리를 이용한 액츄에이터의 경우에는 비교적 구조를 간소화시킬 수 있으나, 밸브핀이 출구를 개방 또는 닫힌 상태에서 상대 위치로 이동하는 시점에서 원활한 구동이 이루어지지 않는 단점이 있다. 이는 비단 솔레노이드 액츄에이터에서만 발생하는 현상은 아니다. 거의 모든 핫런너 장치에서의 밸브핀은 출구(게이트)의 차단시 그 끝단이 출구에 끼움되고 그 타측단은 직선 이동을 가능하게 지지하는 부싱에 끼움 된 상태이다. 이러한 상태에서 출구를 개방하기 위해 밸브핀을 상승시키는 경우에는 밸브핀에 가해지는 정지저항(밸브핀을 지지하는 부싱 등의 지지요소로 인한 마찰 저항 및 출구에 끼움되었을 때의 마찰 저항)을 극복할 수 있을 정도의 동력 즉, 큰 동력을 필요로 한다. 즉, 대부분의 핫런너 시스템은 밸브핀의 승강 또는 하강된 상태에서 상대 위치로 이동시 초기에 작용하는 마찰저항을 극복하고 하강 또는 상승 동작이 실행될 수 있도록 하기 위하여 정격출력보다 높은 출력의 구동원이 적용되고 있는 실정이다.

따라서, 높은 출력의 구동원(유·공압 실린더, 정·역·모터, 액츄에이터)이 요구됨에 따라 제조비용이 상승되는 폐단이 있을 뿐만 아니라 부피가 커짐에 따라 소형이면서 정밀한 사출물을 성형하기 위한 금형에 대한 적용 자유도가 크게 제한되는 문제점이 있었다.

특히, 소형이면서 정밀한 부품을 성형하거나, 또는 유동성이 불량한 글라스화이버나 마그네슘 성분 등을 함유한 수지를 이용하여 제품을 성형하는 경우 밸브핀의 승강이 원활하지 않는 문제점이 있었다.

공개특허공보 제10-2010-0120794호, 5쪽 [0023]~[0024], 청구항 1, 도면 2

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 수지의 유동 흐름성을 개선시켜 소형·정밀의 부품 성형을 가능하게 하고, 아울러 마그네슘이나 글라스화이버 등이 혼합된 특수 수지의 경우에도 원활한 유동 흐름을 보장할 수 있는 핫런너 밸브장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시례에 따른 핫런너 밸브장치는, 사출 실린더로부터 용융 수지를 공급받아 금형의 캐비티 입구를 형성하는 게이트를 통해 주입하는 취출구를 형성한 노즐과, 이 노즐의 내부에 구비되어 수지압에 의해 승강 변위되는 수지압 승강핀을 포함하는 핫런너 밸브장치에 있어서, 상기 노즐의 내부에서 승강되게 구비되어 하강시 그 끝단부가 취출구를 통과하여 금형의 게이트를 개폐 단속하는 것으로, 그 중심으로는 수지가 유동되게 관통된 기둥형상의 바디부 및 이 바디부의 일단 외면에 홈을 대칭되게 형성하여 된 걸림홈 및 상기 바디부의 일측 끝에 구비되는 것으로 하향 진행하면서 지름이 감소되면서 일측을 제거하여 수지가 취출되는 챔버홀을 형성한 챔버판부 및 이 챔버판부의 끝단부에 돌출 구비되는 것으로 상기 금형의 게이트를 개폐하는 개폐팁부로 이루어진 수지압 승강핀과; 상기 노즐의 내부에 끼움 고정되는 기둥 형상의 부재로서 그 중심으로는 상기 수지압 승강핀이 슬라이드 이동 가능하게 끼움 구비되는 관 형상의 몸체부 및 이 몸체부의 상·하단부 중 어느 한 곳 또는 두 곳 모두 형성되는 것으로 몸체부에 대해 감소된 두께를 갖는 탄성변위관부 및 이 탄성변위관부에 탄력적으로 끼움 결합되는 것으로 지름을 감소시키는 방향으로 탄성력을 작용하는 탄성가압체 및 상기 몸체부의 일단 외면을 길이 방향으로 절개하여 그 내부에 위치한 수지압 승강핀의 걸림홈을 노출되게 하는 승강레일홀 및 일단은 상기 승강레일홀을 통해 그 내측에 위치한 걸림홈에 걸림되어 승강 연동되는 클립으로 이루어진 탄성변위부싱과; 상기 클립의 상부에 하단이 지지되고 상단은 노즐의 내부 일측에 걸림되는 것에 의해 상승 이동된 수지압 승강핀이 하강되게 탄성지지력을 작용하는 복귀스프링을 포함하여 구성되는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 수지압 승강핀은 챔버판부의 주변으로 챔버홀을 통해 취출되는 수지가 충진되는 공간이 형성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 탄성가압체는 지름을 수축시키는 방향으로 탄성력을 작용하는 고리 형상의 밴드스프링 또는 코일스프링 중 어느 하나인 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 실시례에에 따른 핫런너 밸브장치는 사출 실린더로부터 용융 수지를 공급받아 금형의 캐비티 입구를 형성하는 게이트를 통해 주입하는 취출구를 형성한 노즐 및 이 노즐의 내부 중심에 승강 가능하게 구비되는 것으로 하강시 게이트를 단속하는 밸브핀 및 상기 노즐의 일측에 고정 설치되고 그 중심으로는 상기 밸브핀이 내부에 슬라이드 끼움되게 구비하는 관형상의 가이드부싱을 구비하는 핫런너 밸브장치에 있어서, 상기 가이드부싱은 외면에 지름을 수축시키는 방향으로 탄성력을 작용하는 지름가변 탄성가압체를 더 포함하여 구성되는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따른 핫런너 밸브장치는 내부 중심으로 수지가 유동되는 수지압 승강핀에 의해 게이트의 개폐가 단속됨에 따라 수지의 유동 흐름성을 양호하게 유지할 수 있어 소형의 정밀 부품이나 유동성이 불량한 성분이 함유된 수지에 대한 성형조건을 양호하게 조성할 수 있을 뿐만 아니라 런너핀의 구동을 위한 구동원의 구조를 간소화시킬 수 있으므로 결과적으로 제품의 유지보수 및 취급 관리의 편의성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 구동요소의 부피 감소를 통해 금형에 대한 적용 및 설계의 자유도를 대폭적으로 높일 수 있으므로 산업상 대단히 유용한 효과를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 수지의 누출을 방지하도록 지름방향으로 탄성 수축 변위를 갖는 부싱은 승강핀이나 밸브핀 등과 같이 가동되는 부품을 고정시킴에 있어 탄성력에 의해 부싱의 지름을 강제 수축시킴으로써 결과적으로 부싱의 내부에 끼움된 승강핀이나 밸브핀 등과 같은 가동부재와의 사이에서 발생하는 틈을 최소화하여 수지 누출을 원천적으로 차단할 수 있는 이점이 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 사출성형기용 핫런너 밸브장치를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 핫런너 밸브장치에서 게이트를 개방하여 수지를 공급하는 상태를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 핫런너 밸브장치에서 게이트가 차단된 상태를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 핫런너 밸브장치에서 수지압 승강핀과 탄성변위부싱의 구성을 설명하기 위한 발췌 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 핫런너 밸브장치에서 수지압 승강핀과 탄성변위부싱이 조립된 상태를 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 핫런너 밸브장치에서 수지압 승강핀과 탄성변위부싱의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도,
도 7은 본 발명의 다른 실시례에 따른 핫런너 밸브장치의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 핫런너 밸브장치를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 2 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시례에 따른 핫런너 밸브장치을 나타낸 도면으로서, 도 2는 사출 실린더로부터 공급되는 수지압에 의해 수지압 승강핀(20)이 상승 이동된 상태를 나타낸 것으로 이 상태에서는 노즐(10)의 취출구(미부호)가 개방됨에 따라 노즐(10)의 내부로 공급되 수지는 금형(m)의 게이트로 이동된다.

도 3은 금형의 캐비티에 수지의 충진이 완료되면 사출 실린더로부터 공급되는 수지가 차단됨에 따라 상기 노즐(10)의 내부에 구비된 수지압 승강핀(20)은 복귀스프링(40)이 갖는 탄성복원력에 의해 하강 방향으로 탄성 지지력을 받아 하강 이동을 하므로, 결과적으로 수지압 승강핀(20)의 끝단부에 마련되는 개폐팁부(27)가 노즐(10)의 취출구를 통과하여 금형(m)의 게이트(g)에 접속하여 수지의 공급을 차단하게 된다.

도 4 내지 도 6은 수지압 승강핀(20)과 탄성변위부싱(30)의 구성을 설명하기 위한 도면으로서, 도면에는 관 형상으로 구비되며 그 내부 중심으로는 수지유로(20h)가 형성되는 바디부(21)와, 이 바디부(21)의 일단 외면에 대칭되게 홈을 형성하여 된 걸림홈부(35h)와, 상기 바디부(21)의 끝단부에 형성되는 것으로 대칭되게 일부를 제거하여 판 형상으로 제공되는 챔버판부(25) 및 이 챔버판부(25)와 바디부(21)를 연결하는 부분에 형성되어 수지가 유출되는 통로를 형성하는 챔버홀(25h) 그리고 상기 챔버판부(25)의 끝단부에 구비되어 선택적으로 금형의 게이트(g)에 접속하는 개폐팁부(27)로 이루어진 수지압 승강핀(20)이 도시되어 있다.

도면을 기준으로 좌측으로는 관형상으로 제공되어 내부 중심으로 상기 수지압 승강핀(20)이 슬라이드 끼움될 수 있도록 슬라이드홀(30h)이 형성된 몸체부(31)와, 이 몸체부(31)의 상단이나 하단 중 어느 한 곳 또는 두 곳 모두에 형성되는 것으로 두께를 감소되게 단차 형성되는 탄성변위관부(36) 그리고 이 탄성변위관부(36)에 탄력적으로 끼움 결합되는 것으로 지름이 수축되게 즉, 감소시키는 방향으로 탄성 지지력을 작용하는 탄성가압체(35) 및 상기 몸체부(31)의 일단 외면을 길이 방향으로 절개하여 그 내부에 위치한 수지압 승강핀(20)으 걸림홈(23)을 노출되게 하는 승강레일홀(33) 그리고 일단은 상기 승강레일홀(33)을 통해 그 내측에 위치한 걸림홈(23)에 걸림되어 승강 연동되는 클립(39)으로 구성되는 탄성변위부싱(30)이 도시되어 있다.

그리고 상기 탄성변위부싱(30)의 좌측으로는 내부 중심으로 사출 실린더로부터 수지를 공급받는 통로인 수지유로(10h)가 형성됨과 아울러 복귀스프링(40)과 수지압 승강핀(20) 그리고 탄성변위부싱(30)이 설치되는 공간을 제공하는 노즐(10)을 구성하는 노즐본체(11)가 도시되어 있다.

이상의 도면을 참조하여 본 발명의 핫런너 밸브장치(1)의 구성을 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명에 따른 핫런너 밸브장치는, 크게 사출 실린더(미도시)로부터 수지를 공급받아 이를 분기하여 공급하는 매니폴드(10)에 연결되거나 또는 직접 사출 실린더에 연결되어 운용될 수 있는 것으로, 기본적으로 관형상을 구비되는 노즐본체(11) 및 이 노즐본체(11)의 일측 끝단부에 조립되는 것으로 끝으로 진행하면서 지름이 감소되게 원뿔 형상을 갖는 노즐팁(13)으로 이루어진 노즐(10)과, 이 노즐(10)의 내부에 고정 설치되는 것으로 그 내부에 수지압 승강핀(20)이 승강 가능하게 슬라이드 끼움으로 구비되는 탄성변위부싱(30)과, 상기 수지압 승강핀(20)의 상승시 하강되게 탄성 지지력을 작용하는 복귀스프링(40)으로 구성된다.

노즐(10)은 중공의 원기둥 형태로 구비되면서 외주면에는 발열체인 히터(미도시)가 감겨진 노즐본체(11)와, 상기 노즐본체(11)의 일측 끝에 구비되는 것으로 도면을 기준으로 하측으로 진행하면서 지름이 감소되는 것으로 수지가 토출되는 취출구(미부호)가 형성된 노즐팁(13)으로 구성된다.

상기 노즐본체(11)는 도면을 기준으로 상측에 매니폴드와 연결되어 수지를 공급받는 유입구(미부호)가 형성되고, 그 반대쪽으로 유입된 수지를 후술할 수지압 승강핀(20)을 경유한 뒤 금형(m)의 캐비티로 취출하도록 감소된 지름을 갖는 취출구(미부호)가 형성된다.

상기 노즐팁(13)은 금형(m)의 캐비티 측으로 진행하면서 지름이 감소되게 대략 원뿔 형상으로 구비되는 것으로, 상기 노즐본체(11) 일체로 가공 형성되어도 무방하나, 본 발명에서는 가공의 편의성과 소재의 다변화를 위해 상기 노즐팁(13)과 노즐본체(11)를 각각 별도로 가공한 뒤 나사체결에 의해 조립한 구성을 개시하였으며, 이러한 구성은 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다. 이러한 구성의 노즐(20)은 사출 실린더로부터 고압의 수지를 공급받아 그 내부에 승강 가능하게 구비되는 후술할 수지압 승강핀(20)에 수지를 공급하도록 구성된다.

이와 같은 구성의 노즐(20)은 그 내부에 후술할 수지압 승강핀(20)이 슬라이드 삽입된 상태에서 승강 동작이 가능한 부분은 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.

수지압 승강핀(20)은 상기 노즐(10)의 내부에서 승강되게 구비되어 하강시 그 끝단부가 취출구를 통과하여 금형(m)의 게이트(g)를 개폐 단속하는 역할을 한다.

이러한 수지압 승강핀(20)은 관 형상으로 구비되면서 그 중심으로는 수지가 유동되게 수지로(20h)가 관통 형성된 바디부(21)와, 이 바디부(21)의 일단 외면에 홈을 대칭되게 형성하여 된 것으로 후술할 클립(39)이 끼움 걸림되는 걸림홈(23)과, 상기 바디부(21)의 일측 끝에 구비되는 것으로 하향 진행하면서 지름이 감소되면서 일측을 제거하여 수지가 취출되는 챔버홀(25h)을 형성한 판 형상을 갖는 챔버판부(25)와, 상기 챔버판부(25)의 끝단부에 돌출 구비되는 것으로 상기 금형의 게이트(g)에 선택적으로 삽입되는 것에 의해 개폐하는 개폐팁부(27)로 구성된다.

즉, 본 발명에서의 수지압 승강핀(20)은 상기 챔버홀(25h)을 통해 취출된 수지가 상기 챔버판부(25)와 노즐팁(13)의 사이에 형성되는 공간(c)에 충진되게 함으로써, 결과적으로 사출 실린더로부터 공급되는 수지의 압력이 공간(c)에 작용함에 따라 수지압 승강핀(20)이 상승 이동된다. 여기서, 상기 노즐(10)의 노즐팁(13) 부분은 열적으로 냉각(금형의 캐비티에 성형된 내용물을 꺼낸 후 식어있는 상태)된 상태이므로 취출구측에 남아 있는 수지는 고화된 상태를 유지하므로, 사출 실린더에서 공급되는 수지는 취출구를 통해 바로 취출되지 못함에 따라 수지가 충진되는 공간(c)의 압력이 커지게 되어 결과적으로 수지압 승강핀(20)이 상승 이동을 하게 된다.

이어서 상기 수지압 승강핀(20)이 상승 이동된 상태에서 용융상태의 고온의 수지 공급압이 점차 커지게 되면 취출구측에 고화 상태의 수지가 녹게 되므로 결과적으로 수지가 취출구를 통해 금형의 캐비티로 유동될 수 있게 되는 것이다.

탄성변위부싱(30)은 상기 노즐(10)의 내부에 끼움 고정되는 기둥 형상의 부재로서 그 중심으로는 상기 수지압 승강핀(20)이 슬라이드 이동 가능하게 끼움 구비되는 관 형상의 몸체부(31)와, 상기 몸체부(31)의 상·하단부 중 어느 한 곳 또는 두 곳 모두 형성되는 것으로 몸체부(31)에 대해 감소된 두께를 갖는 탄성변위관부(36)와, 상기 탄성변위관부(36)에 탄력적으로 끼움 결합되는 것으로 지름을 감소시키는 방향으로 탄성력을 작용하는 탄성가압체(35)와, 상기 몸체부(31)의 일단 외면을 길이 방향으로 절개하여 그 내부에 위치한 수지압 승강핀(20)의 걸림홈(23)을 노출되게 하는 승강레일홀(33)과, 일단은 상기 승강레일홀(33)을 통해 그 내측에 위치한 걸림홈(23)에 걸림되어 승강 연동되는 클립(39)으로 구성된다.

한편, 상기 탄성가압체(35)는 지름을 수축시키는 방향으로 탄성력을 작용하는 고리 형상의 밴드스프링 또는 코일스프링이 사용될 수 있으며, 상기 탄성변위부싱(30)과 수지압 승강핀(20)의 가공오차, 상기 탄성변위관부(36)가 갖는 수축정도 그리고 상기 수지압 승강핀(20)이 가열되어 열팽창정도를 감안하여 상기 탄성가압체(35)의 탄성력을 고려하여야 할 것이다.

복귀스프링(40)은 상기 수지압 승강핀(20)이 상승 이동된 상태에서 별도의 구동원없이 하강 이동을 유도하기 위한 요소이다.

즉, 상기 수지압 승강핀(20)은 사출 실린더로부터 공급되는 수지의 압력에 의해 상승 이동된 뒤, 상기 사출 실린더로부터 수지의 공급이 차단되면 원위치 즉, 하강 이동될 수 있도록 구비되는데, 이를 위해 본 발명에서는 상기 클립(39)의 상부에 하단이 지지되고 상단은 노즐(10)의 내부 일측에 걸림되는 것에 의해 상승 이동된 수지압 승강핀(20)이 하강되게 탄성지지력을 작용하는 복귀스프링(40)을 구비하는 것을 제안한다.

즉, 본 발명에서의 상기 복귀스프링(40)은 상기 노즐(10)을 구성하는 노즐본체(11)의 내부 일단에 상단부가 고정지지된 상태에서 상기 수지압 승강핀(20)과 연결된 클립(39)에 탄성지지력을 작용하는 것으로, 코일 스프링이 사용되는 것을 제안한다.

한편, 본 발명에서의 복귀스프링(40)은 상기 수지압 승강핀(20)의 하강시 필요한 가압력을 고려하여 선택되는 것이 바람직하다.

한편, 도 7은 본 발명의 주요한 기술적 특징부 중 하나인 탄성변위부싱(30)을 종전의 밸브핀 타입의 핫런너 밸브장치에 적용한 예를 개략적으로 나타낸 것이다.

도면을 참조하면, 사출 실린더로부터 용융 수지를 공급받아 금형의 캐비티 입구를 형성하는 게이트를 통해 주입하는 취출구를 형성한 노즐(10') 및 이 노즐(10')의 내부 중심에 승강 가능하게 구비되는 것으로 하강시 게이트를 단속하는 밸브핀(vp) 및 상기 노즐(10')의 일측에 고정 설치되고 그 중심으로는 상기 밸브핀(vp)이 내부에 슬라이드 끼움되게 구비하는 관형상의 가이드부싱(50)을 구비하는 공지의 핫런너 밸브장치에 있어서, 상기 가이드부싱(50)은 외면에 지름을 수축시키는 방향으로 탄성력을 작용하는 지름가변 탄성가압체(35′)가 더 구비된다.

이때의 상기 탄성가압체(35′)는 지름을 수축시키는 방향으로 탄성력을 작용하는 고리 형상의 밴드스프링 또는 코일스프링이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 밴드스프링이 적용되는 것을 제안한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 일 실시례에 따른 핫런너 밸브장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 2에 나타내 보인 바와 같이 사출 실린더로부터 고온, 고압의 용융 수지가 노즐(10)을 통해 그 내부에 위치한 수지압 승강핀(20)의 수지유로(20h)로 공급되면, 초기 상태의 금형은 냉각되 어 있음에 따라 노즐팁(13)의 취출구 주변의 잔류 수지는 고화 상태를 이루고 있다. 이러한 상태에서 고온, 고압의 용융 수지가 수지압 승강핀(20)으로 공급되면 일부는 챔버홀(25h)을 통과하여 공간(c)으로 가압됨에 따라 결과적으로 수지압 승강핀(20)이 상승 이동을 이루게 된다. 물론 상기 사출실린더에서 작용하는 수지의 가압력은 복귀스프링(40)에 비하여 수배 내지 수십배 크다.

이어서, 상기 수지압 승강핀(20)이 최대 상승위치까지 상승 이동을 하게 되면 공간(c)에 작용하는 수지압과, 공급되는 수지가 갖는 온도로 인해 취출구 주변의 고화 상태의 수지가 용융되어 결과적으로 수지가 취출구를 통해 금형(m)의 게이트(g)를 통과하게 된다.

한편, 상기 금형의 캐비티에 수지의 충진이 완료되면, 상기 사출실린더는 수지 공급을 차단하게 되고, 이와 동시에 상기 수지압 승강핀(20)에 가해지는 수지압이 해소됨에 따라 복귀스프링(40)의 탄성복원력에 의해 상기 수지압 승강핀(20)은 하강 이동을 이루게 되며, 이때 상기 수지압 승강핀(20)의 끝단부에 제공되는 개폐팁부(27)가 금형(m)의 게이트(g)를 차단하게 된다.

한편, 본 발명은 기재된 실시예에 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
10h : 수지유로 11 : 노즐본체
13 : 노즐팁 20 : 수지압 승강핀
21 : 바디부 23 : 걸림홈
25 : 챔버판부 27 : 개폐팁부
30 : 탄성변위부싱 31 : 몸체부
33 : 승강레일홀 39 : 클립
40 : 복귀스프링

Claims (4)

1. 사출 실린더로부터 용융 수지를 공급받아 금형의 캐비티 입구를 형성하는 게이트를 통해 주입하는 취출구를 형성한 노즐(10)과, 이 노즐(10)의 내부에 구비되어 수지압에 의해 승강 변위되는 수지압 승강핀(20)을 포함하는 핫런너 밸브장치에 있어서,
   상기 노즐(10)의 내부에서 승강되게 구비되어 하강시 그 끝단부가 취출구를 통과하여 금형의 게이트를 개폐 단속하는 것으로, 그 중심으로는 수지가 유동되게 관통된 기둥형상의 바디부(21) 및 이 바디부(21)의 일단 외면에 홈을 대칭되게 형성하여 된 걸림홈(23) 및 상기 바디부(21)의 일측 끝에 구비되는 것으로 하향 진행하면서 지름이 감소되면서 일측을 제거하여 수지가 취출되는 챔버홀(25h)을 형성한 챔버판부(25) 및 이 챔버판부(25)의 끝단부에 돌출 구비되는 것으로 상기 금형의 게이트(g)를 개폐하는 개폐팁부(27)로 이루어진 수지압 승강핀(20)과;
   상기 노즐(10)의 내부에 끼움 고정되는 기둥 형상의 부재로서 그 중심으로는 상기 수지압 승강핀(20)이 슬라이드 이동 가능하게 끼움 구비되는 관 형상의 몸체부(31) 및 이 몸체부(31)의 상·하단부 중 어느 한 곳 또는 두 곳 모두 형성되는 것으로 몸체부(31)에 대해 감소된 두께를 갖는 탄성변위관부(36) 및 이 탄성변위관부(36)에 탄력적으로 끼움 결합되는 것으로 지름을 감소시키는 방향으로 탄성력을 작용하는 탄성가압체(35) 및 상기 몸체부(31)의 일단 외면을 길이 방향으로 절개하여 그 내부에 위치한 수지압 승강핀(20)의 걸림홈(23)을 노출되게 하는 승강레일홀(33) 및 일단은 상기 승강레일홀(33)을 통해 그 내측에 위치한 걸림홈(23)에 걸림되어 승강 연동되는 클립(39)으로 이루어진 탄성변위부싱(30)과;
   상기 클립(39)의 상부에 하단이 지지되고 상단은 노즐(10)의 내부 일측에 걸림되는 것에 의해 상승 이동된 수지압 승강핀(20)이 하강되게 탄성지지력을 작용하는 복귀스프링(40);
   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핫런너 밸브장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 수지압 승강핀(20)은 챔버판부(25)의 주변으로 챔버홀(25h)을 통해 취출되는 수지가 충진되는 공간(c)이 형성되는 것을 특징으로 하는 핫런너 밸브장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 탄성가압체(35)는 지름을 수축시키는 방향으로 탄성력을 작용하는 고리 형상의 밴드스프링 또는 코일스프링 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 핫런너 밸브장치.
   
4. 삭제

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