KR102301394B1

KR102301394B1 - 멀티 게이트 핫러너 사출금형의 게이트 밸브장치 및 게이트 밸브 작동 제어방법

Info

Publication number: KR102301394B1
Application number: KR1020200055711A
Authority: KR
Inventors: 허남욱
Original assignee: 허남욱
Priority date: 2020-05-11
Filing date: 2020-05-11
Publication date: 2021-09-10
Also published as: JP7186202B2; JP2021178502A

Abstract

본 발명은 멀티 게이트 핫러너 사출금형의 게이트 밸브 작동장치에 관한 것으로, 특히 선행 게이트(3)를 통하여 캐비티(2) 내로 주입되어 캐비티(2)를 충전하는 용융수지(M)가 후속 게이트(3)의 위치(G)에 도달하였을 때 해당 후속 게이트(3)에 위치한 밸브 핀(20)에 직접 작용하는 용융수지(M)의 압력에 의해 노즐 핀(20)이 감지 위치(P1)로 후진하고, 이 노즐 핀(20)이 감지 위치(P1)로 후진하여 센서 부재(70)가 감지신호를 출력하게 한다. 센서 부재(70)의 감지신호에 의해 제어부가 밸브 핀(20)이 게이트(3)를 개방하도록 피스톤을 작동시킨다.

Description

멀티 게이트 핫러너 사출금형의 게이트 밸브장치 및 게이트 밸브 작동 제어방법{ GATE VALVE SYSTEM OF MULTI GATE HOT RUNNER INJECTION MOLD AND METHOD OF CONTROLLING GATE VALVE OPERATION}

본 발명은 멀티 게이트 핫러너 사출금형의 게이트 밸브장치에 관한 것으로, 특히 멀티 게이트 캐비티 내부에 층전되는 용융수지 흐름에 따라 복수의 게이트를 적시에 개폐하는 게이트 밸브장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 멀티 게이트 핫러너 사출금형에서 적시에 게이트를 개폐하도록 게이트 밸브의 작동을 제어하는 방법에 관한 것이다.

핫러너 사출금형에서 일의 캐비티에 충전되는 용융수지의 유동성을 고려하여 용융수지가 캐비티 내부에 적절히 분배될 수 있도록, 하나의 캐비티에 복수의 게이트를 형성한 소위 '멀티 게이트'(multi gate) 핫러너 사출금형이 사용된다. 이러한 멀티 게이트 핫러너 사출금형에서, 적시에 공급되는 압축공기로 전/후진하는 피스톤기구에 의해 밸브핀을 전후진시켜 게이트를 개폐하는, 소위 '피스톤 작동식(piston-operated)' 게이트 밸브 장치가 사용된다(특허문헌 1 참조).

상기 종래의 멀티 게이트 핫러너 사출금형의 밸브작동식 게이트 밸브장치는 제어부에 미리 설정된 시퀀스 제어신호에 따라 게이트 밸브를 순차적으로 개폐시키는 '시퀀스'(sequence) 제어방식에 의해 게이트를 개폐하도록 되어 있다.

즉, 특허문헌 1에 개시된 게이트 밸브의 시퀀스 제어방식에 의하면, 선행 게이트(제1게이트)를 개방한 후 제어부에 미리 설정된 일정한 시간 이후에(타임 딜레이) 용융수지의 유동 경로상 제1게이트에 가장 인접한 후속 게이트(제2게이트)를 개방하도록 제어한다. 이러한 시퀀스 제어에 있어서는, 후속 게이트(제2게이트)를 개방하는 타이밍은 캐비티 내부에서의 수지의 유동속도를 고려하여 수지가 캐비티 내부에 균등하게 배분되어 충전되도록 미리 사전에 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 정한다.

그런데, 이러한 컴퓨터 시물레이션에 기초한 게이트 밸브의 개폐 제어는 캐비티 내부의 용융수지의 실제 흐름 거동과는 차이가 발생하여, 각 게이트를 통하여 주입된 용융수지가 캐비티 내부에서 합류할 때 웰드라인(weldline) 등과 같은 사출성형불량을 야기하는 문제점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 캐비티 실제 내부 온도와 압력을 검출하여 특정 위치에 용융수지가 도달하였음을 판단하고, 그 검출결과에 따라 게이트를 개폐하는 것이 특허문헌 2에 개시되어 알려져 있다.

그러나, 특허문헌 2에 개시된 바와 같이, 압력센서와 온도 센서를 이용한 게이트 개폐 제어방식은 센서들이 고가이어서 필요한 위치마다 설치할 수 없으므로 센서가 필요한 최소한의 부분이나 위치에만 설치하게 된다. 이와 같이 센서와 위치가 부정확하고 개수가 충분하지 않은 경우, 오히려 게이트의 개방 시기가 실제 융융수지의 실제 거동과 일치하지 않아 사출성형시 '웰드라인'과 같은 성형불량의 원인이 된다. 뿐만 아니라, 센서를 금형에 설치하기가 까다로워 센서 설치에 제약이 따르는 단점이 있다.

KR

10-0448373

B

KR

10-1285371

B

이에 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 멀티 게이트 핫러너 사출금형에서 선행 게이트를 통하여 캐비티 내부로 유입된 용융수지가 후속 게이트의 위치에 실제로 도달한 시점에, 후속 게이트를 개방하도록 작동하는 게이트 밸브장치를 제공함에 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 하나의 캐비티에 적어도 하나 이상의 게이트를 구비한 멀티 게이트 핫러너 사출금형에서 선행 게이트를 통하여 캐비티에 주입된 용융수지가 캐비티 내에서 후속 게이트의 위치에 실제로 도달한 정확한 시점에 후속 게이트를 개방하여 이 후속 게이트를 통하여 주입되는 용융수지가 선행 용융수지에 합류될 수 있도록 게이트 밸브 장치의 작동을 제어하는 방법을 제공함에 있다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 하나의 캐비티에 구비된 복수의 각 게이트에 대응하게 설치되고, 길이방향으로 관통하게 형성된 핀 안내 구멍을 가진 노즐;

상기 각 게이트에 공급하도록 상기 매니폴더의 러너와 각 게이트를 연통시켜 매니폴더의 러너의 용융수지를 각 게이트에 공급하는 수지공급통로;

상기 핀 안내 구멍 안에서, 하단의 핀 선단부가 게이트를 완전히 폐쇄하는 최대 전진 위치와, 게이트를 완전히 개방하는 최대 후진 위치 사이를 이동가능하게 설치된 밸브 핀;

상기 밸브 핀이 게이트를 개방하도록 게이트 개방신호를 출력하거나 상기 밸브 핀이 게이트를 폐쇄하도록 게이트 폐쇄신호를 출력하는 제어부; 및

상기 제어부의 게이트 개방신호/폐쇄신호에 따라 피스톤이 전진/후진하면서 피스톤에 결합된 상기 밸브 핀을 최대 전진 위치/최대 후진 위치로 이동시키는 피스톤기구;를 포함한 멀티 게이트 핫러너 사출금형의 게이트 밸브 장치에 있어서,

상기 밸브 핀은, 캐비티 내부의 용융수지가 게이트 위치에 도달하여, 용융수지의 압력에 의해, 상기 핀 선단부가 게이트를 폐쇄하는 상태로 최대 후진한 위치인 감지 위치로 후진하고,

상기 감지 위치로 후진한 밸브 핀의 상단을 감지하여, 게이트 내부의 융융수지의 게이트 도달 신호를 출력하는 센서 부재를 더 포함하고,

상기 제어부는 상기 센서 부재로부터 용융수지의 게이트 도달 신호를 수신하면, 게이트 개방신호를 출력하며,

상기 제어부의 게이트 개방신호에 의해 상기 피스톤 기구의 피스톤이 후진하여 상기 밸브 핀을 최대 후진 위치로 후진시켜 상기 게이트를 개방하는 것을 특징으로 한다.

상기 밸브 핀은, 전단에 게이트를 개폐하는 상기 핀 선단부를 구비하고 후단에는 헤드부를 구비한 밸브 핀 몸체와, 전단에 상기 밸브 핀 몸체의 헤드부가 결합되는 연결부를 구비하고 후단에는 상기 센서 부재를 감지작동시키는 감지부를 구비한 연장 핀으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 피스톤은, 상기 실린더 내부공간에서 전진 또는 후진 작동시 상기 밸브 핀을 최대 전진 위치 또는 최대 후진 위치로 이동시킬 수 있도록, 중앙 축에 상기 밸브 핀의 상기 연결부를 수용하는 연결부 수용홈을 구비하고,

상기 연결부 수용홈은 상기 밸브 핀이 상기 최대 전진 위치에서 상기 감지위치로 이동할 때, 상기 피스톤의 후진 없이 상기 밸브 핀만 감지위치로 이동할 수 있도록, 상기 연결부 수용홈의 후방 내측 벽면과 상기 연결부의 플랜지 사이에, 상기 감지위치와 최대 전진 위치 사이의 거리에 상응하는 간극을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 실린더는 내측벽에서 반경방향 내측으로 연장된 내부 격벽을 구비하여 실린더의 내부공간을 상부 피스톤실과 하부 피스톤실로 구획하고, 상기 내부 격벽은 중심축방향으로 형성된 중앙 관통구멍을 가지며,

상기 상부 피스톤실에 상기 피스톤이 이동가능하게 설치되고, 상기 하부 피스톤실에는 보조 피스톤이 설치되며, 상기 보조 피스톤은 하측 공간으로 유입되는 압축공기에 의해 후진하면서 상기 피스톤을 밀어서 후진시켜 상기 연결부 수용홈에 상기 간극을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 수지공급통로는 노즐의 외측면을 따라 나선형으로 형성된 나선 홈으로 이루어지고, 상기 나선 홈의 입구는 상기 매니폴더의 러너에 연통되고, 출구는 상기 노즐의 핀 안내 구멍의 전방 선단에 구비된 연결 통로에 연통되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 수지공급통로는 상기 노즐에 상기 핀 구멍과는 별도로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 센서 부재는 상기 감지 위치로 후진한 밸브 핀의 연장핀에 의해 작동하여 게이트 도달 신호를 출력하는 리미트 스위치인 것을 특징으로 한다.

상기 센서 부재는 상기 감지 위치로 후진한 밸브 핀의 연장핀을 감지하여 게이트 도달신호를 출력하는 근접스위치로 구성될 수도 있다.

또, 본 발명은 하나의 캐비티에 제1게이트와 제2게이트를 구비한 멀티 게이트 핫러너 사출금형에서 각 게이트를 개폐하는 게이트 밸브장치의 작동 제어방법이고,

제1피스톤 기구의 피스톤과 제2피스톤 기구의 피스톤을 전진시켜 제1밸브 핀과 제2밸브핀을 최대 전진 위치로 전진시킴으로써 제1게이트와 제2게이트를 폐쇄하는 단계;

제1피스톤 기구의 하부 피스톤실에 압축공기를 공급하여 제1피스톤 기구의 피스톤을 후진시킴으로써 제1밸브 핀을 최대 후진 위치로 후진시켜 제1게이트를 개방하고 캐비티 안으로 용융수지를 주입하여 충전을 개시하는 충전 개시단계;

제1게이트를 통하여 캐비티 안으로 주입된 용융수지가 제2게이트 위치에 도달하기 전에 제2피스톤 기구의 보조 피스톤의 하측 공간으로 압축공기를 주입하여 제2밸브 핀이 감지작동을 할 수 있도록 준비하는 제2밸브 핀의 감지작동 준비단계;

캐비티 안의 용융수지가 제2게이트 위치에 도달하여 제2피스톤 기구의 밸브 핀에 압력을 작용하여, 밸브 핀을 감지위치로 후진시키는 단계;

센서 부재가 상기 감지 위치로 후진한 밸브 핀을 감지하여 용융수지의 제2게이트 도달 신호를 제어부에 출력하는 단계;

제어부가 제2게이트 도달 신호를 수신하면 제2피스톤 기구의 피스톤의 하부 피스톤실에 압축공기를 주입하여 제2피스톤 기구의 피스톤을 후진시킴으로써 제2밸브 핀을 최대 후진 위치로 이동시켜 제2게이트를 개방하고 제2게이트를 통하여 용융수지를 캐비티 안으로 충전하여 제2게이트를 통하여 주입하는 용융수지를 제1게이트를 통하여 주입된 용융수지에 합류시키는 단계; 및

캐비티 내에 용융수지를 충전완료한 후, 제1피스톤 기구의 피스톤을 전진시켜 제1밸브 핀으로 제1게이트를 폐쇄하고, 이어서 제2피스톤 기구의 피스톤을 전진시켜 제2밸브 핀으로 제2게이트를 폐쇄하여 사출완료하는 단계;를 포함한다.

상기한 본 발명에 의하면, 하나의 캐비티에 적어도 하나 이상의 게이트를 구비한 멀티 게이트 핫러너 사출금형에서 선행 게이트를 통하여 캐비티에 주입되어 유동하는 용융수지가 캐비티 내에서 후속 게이트의 위치에 실제로 도달한 정확한 시점에 후속 게이트를 개방하여 이 후속 게이트를 통하여 주입되는 용융수지를 선행 용융수지에 합류시키므로, 멀티 게이트를 통하여 순차적으로 주입되는 용융수지들이 서로 부정확한 시점에 합류함으로써 웰드라인과 같은 사출성형 불량이 없는 사출성형을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 게이트 밸브장치의 일실시예가 적용된 멀티 게이트 핫러너 사출금형의 결합단면도이다.
도 2는 도 1의 'X'부의 확대도로서, 본 발명의 게이트 밸브장치의 일실시예에 대한 결합단면도이다.
도 3은 본 발명의 게이트 밸브장치에서 밸브 핀을 분리하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 게이트 밸브장치의 피스톤 기구를 확대하여 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 게이트 밸브장치의 노즐의 바람직한 실시예를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 게이트 밸브장치의 노즐의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 게이트 밸브 작동 제어방법에 따라 선행 캐비티 안으로 주입된 용융수지가 후속 게이트 위치에 도달하기 전에 피스톤 기구의 보조 피스톤의 하측 공간으로 압축공기를 주입하여 밸브 핀이 감지작동을 할 수 있도록 준비하는 단계를 도시한 도면이다.
도 8은 캐비티 안의 용융수지가 후속 게이트 위치에 도달하여 밸브 핀에 압력을 작용하여, 밸브 핀을 감지위치로 후진시키고, 감지 위치로 후진한 밸브 핀을 센서 부재가 감지하여 용융수지의 게이트 도달 신호를 출력하는 단계를 도시한 도면이다.
도 9는 제어부가 센서부재로부터 용융수지의 게이트 도달 신호를 수신할 때, 피스톤 기구의 피스톤의 하부 피스톤실에 압축공기를 주입하여 피스톤을 후진시킴으로써 밸브 핀을 최대 후진 위치로 이동시켜 후속 게이트를 개방하고 게이트를 통하여 용융수지를 캐비티 안으로 충전하여 후속 게이트를 통하여 주입하는 용융수지를 선행 게이트를 통하여 주입된 용융수지에 합류시키는 단계를 도시한 도면이다.
도 10은 캐비티 내에 용융수지를 충전완료하고나서 게이트를 밸브 핀으로 폐쇄한 상태를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 멀티 게이트 핫러너 사출금형의 게이트 밸브장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명의 게이트 밸브장치가 설치된 멀티 케이트 핫러너 사출금형이 도시되어 있다. 도 1에서 도면부호 '1A'와 '1B'는 각각 금형의 고정 블록과 가동 블록을 지칭하고, '2'는 캐비티를 지칭하며, '3'은 게이트를 지칭하고,'4'는 매니폴더이며, '5'는 매니폴더의 러너를 지칭하고, '6'은 상부 플레이트를 지칭하며, '7'은 실린더 커버를 지칭한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 멀티 게이트 핫러너 사출금형은 하나의 캐비티(2)에 연통하는 복수개의 게이트(3)를 구비한다. 본 실시예에서는 설명의 편의상 하나의 캐비티(2)에 2개의 게이트(3)가 구비된 것에 대하여 설명하지만 본 발명은 이에 한정하지 않고 2개 이상 복수개의 게이트를 구비한 것도 포함한다. 그리고, 상기 2개의 게이트(3)중 구별하여 지칭할 경우, 순서상 먼저 개방되는 선행 게이트를 '제1게이트'(3A)라 지칭하고, 후속하여 개방되는 게이트를 '제2게이트'(3B)라 지칭한다.

사출금형의 고정 블록(1A)에는 각 게이트(3)를 개폐하는 게이트 밸브장치(100)가 설치된다. 상기 게이트 밸브장치(100)들을 구별하여 지칭할 필요가 있는 경우에, 제1게이트(3A)를 개폐하는 게이트 밸브장치를 제1게이트 밸브장치(100A)로 지칭하고, 상기 제2게이트(3B)를 개폐하는 게이트 밸브장치를 제2게이트 밸브장치(100B)로 지칭한다. 상기 제1게이트 밸브장치(100A)와 제2게이트 밸브장치(100B)는 실질적으로 동일한 구성으로 되어 있다. 2개의 게이트 밸브장치(100A, 100B)에서 동일한 기능을 하는 구성 부재에 대하여는 동일한 명칭과 부호를 사용하고, 제1게이트 밸브장치(100A)의 구성 부재와 제2게이트 밸브장치(100B)의 구성 부재를 구별하여 지칭하는 경우에 제1게이트 밸브장치(100A)의 구성 부재에는 부호의 끝에 첨자 "A"를 붙이고, 제2게이트 밸브장치(100B)의 구성 부재에는 부호의 끝에 첨자 'B'를 붙인다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 게이트 밸브장치(100)(100A)는, 노즐(10), 상기 게이트(3)를 개폐하는 밸브 핀(20), 상기 게이트(3)를 개폐하기 위하여 상기 밸브 핀(20)을 후진 또는 전진시키는 피스톤 기구(30)를 포함한다. 그리고, 본 발명의 게이트 밸브장치(100)는 용융수지가 상기 캐비티(2)에 주입되어 충전되는 중에 게이트(3)가 형성된 위치(이하, '게이트 위치'(G)라 한다)에 도달하였을 때 용융수지의 게이트 위치에 도달을 감지하는 센서 부재(70)를 포함한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 노즐(10)은, 길이방향으로 관통구멍(11a)이 형성된 케이싱(11)과, 상기 케이싱(11)의 관통구멍(11a)에 삽입되고, 길이방향으로 핀 안내 구멍(12a)이 관통하게 형성된 노즐 몸체(12)와, 상기 노즐 몸체(12)가 상기 케이싱(11)의 관통구멍(11a)안에서 이탈하지 않고 고정되도록 상기 케이싱(11)의 관통구멍(11a)의 하단에 결합되는 노즐 팁(14)을 포함한다.

상기 노즐 몸체(12)의 외주면에는 수지공급통로(13)가 구비된다. 상기 수지공급통로(13)는 상기 매니폴더(4)의 러너(5)와 각 게이트(3)를 연통시켜 상기 매니폴더(4)의 러너(5)의 용융수지를 게이트(3)로 안내한다.

본 실시예에서는 상기 수지공급통로(13)가 노즐 몸체(12)의 외주면에 나선형으로 형성된 홈으로 이루어져 있다. 상기 수지공급통로(13)의 출구는 상기 노즐 팁(14)의 내부에 형성된 연결 통로(15)에 연결된다. 상기 노즐 팁(14)의 연결 통로(15)는 상기 노즐 몸체(12)에 형성된 수지공급통로(13)를 상기 게이트(3)에 연통시켜 매니폴더(4)의 러너(5)를 통하여 공급되는 용융수지를 상기 노즐 몸체(12)의 핀 안내구멍(12a)를 통하지 않고 게이트(3)쪽으로 안내한다.

상기 연결 통로(15)는 노즐(20)의 노즐 팁(14)에 구비되므로 연결 통로(15)에 저류되는 용융수지의 양이 적고 그에 따라 압력이 크지 않아, 밸브 핀(20)의 후진방향의 감지 작동을 방해하지 않는다(이에 대하여는 뒤에서 상세히 설명한다).

즉, 본 실시예에서는 게이트(3)로 공급되는 용융수지의 압력에 영향을 받지 않고 밸브 핀(20)이 감지작동을 할 수 있도록 수지공급통로(13)가 노즐 몸체(12)의 외주면에 형성된다.

상기 수지공급통로(13)는 본 실시예와는 달리 도 6에 도시된 바와 같이, 노즐 몸체(12)에 핀 안내구멍(12a)과는 별개의 통로로 형성될 수도 있다.

이와 같이 수지공급통로(13)를 핀 안내 구멍(12a)과는 별개의 통로로 구성하면, 핀 안내 구멍(12a)을 수지공급통로로 사용하는 종래 기술에서, 핀 안내 구멍(12a) 내부에 채워진 용융수지의 압력이 밸브 핀의 게이트 개방을 방해하는 방향(전진방향)으로 작용함으로써, 캐비티(2) 내부에서 게이트 위치에 도달한 용융수지의 압력이 밸브 핀(20)의 감지 작동을 위한 후진을 방해하는 문제를 해소할 수 있다.

상기 노즐 몸체(12)의 핀 안내 구멍(12a)에는 밸브 핀(20)이 슬라이드 이동가능하게 설치된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 밸브 핀(20)은, 전단에 게이트(3)를 개폐하는 핀 선단부(21)를 구비하고 후단에는 헤드부(22)를 구비한 밸브 핀 몸체(24)와, 전단에 상기 밸브 핀 몸체(24)의 헤드부(22)가 결합되는 연결부(25)를 구비하고 후단에는 감지부(26)를 구비한 연장 핀(27)으로 이루어진다.

상기 밸브 핀 몸체(24)는 매니폴더(4)의 노즐 어탭터(16)의 중앙 관통구멍 (16a)을 통과하여 노즐 몸체(12)의 핀 안내구멍(12a)에 삽입되게 설치된다. 노즐 어댑터(16)는 매니폴더(4)의 러너(5)와 노즐 몸체(12)의 수지공급통로(13)를 수지통로(17)로 서로 연통시켜, 매니폴더(4)의 러너(5)에서 제공하는 용융수지를 노즐 몸체(12)의 수지공급통로(13)로 안내한다.

상기 밸브 핀 몸체(24)의 헤드부(22)는 상부 플레이트(7)에 설치된 피스톤 기구(30)에 결합되어 연장된 밸브 핀(20)의 연장 핀(27)에 동축방향으로 연결된다. 상기 연장 핀(27)은 하단에 상기 밸브 핀 몸체(24)의 헤드부(22)를 결합하기 위한 연결부(25)를 구비한다.

도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤 기구(30)는, 금형의 상부 플레이트(6)에 설치된 실린더(31)를 구비하고, 상기 실린더(31)는 내측벽에서 반경방향 내측으로 연장된 내부 격벽(32)을 구비하여 실린더(31)의 내부공간을 상부 피스톤실(33U)과 하부 피스톤실(33L)로 구획하고, 상기 내부 격벽(32)의 중앙에는 중심축방향으로 중앙 관통구멍(32a)이 형성된다.

상기 상부 피스톤실(33U)에는 피스톤(40)이 설치되고, 상기 하부 피스톤실(33L)에는 보조 피스톤(50)이 설치된다.

상기 피스톤(40)은, 상기 실린더 상부 피스톤실(33U)에서 전진 또는 후진 작동시 상기 밸브 핀(20)을 최대 전진 위치 또는 최대 후진 위치로 이동시킬 수 있도록, 중앙 축(41)에 연결부 수용홈(42)을 구비하여 상기 밸브 핀(20)의 상기 연결부(25)가 연결된다.

상기 연결부 수용홈(42)의 내측 후방 벽면(42a)과 상기 연결부(25)의 플랜지(25a) 사이에, 감지 이동거리(밸브 핀이 게이트 위치에 도달한 용융수지의 압력에 의해 감지위치로 이동하는 거리)에 대응하는 일정한 간극(H)이 형성된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 보조 피스톤(50)의 하측 공간(50L)에 압축공기가 유입되면, 이 압축공기에 의해 상기 보조 피스톤(50)이 후진하면서 상기 피스톤(40)을 후진시켜 상기 연결부 수용홈(42)내부에 상기 간극(H)을 형성한다. 이와 같이 상기 연결부 수용홈(42)내부에서 피스톤(40)과 밸브 핀(20) 사이에 상기한 간극(H)이 형성되므로, 밸브 핀(20)이 감지 작동시 피스톤(40)을 이동시키지 않고 감지 위치(P1)로 이동할 수 있게 된다.

피스톤(40)이 전진하여 상기 밸브 핀(20)을 최대 전진 위치로 이동시키면, 밸브 핀(20)의 전단에 구비된 핀 선단부(21)가 게이트(3)를 완전히 폐쇄하고, 피스톤(40)이 후진하여 상기 밸브 핀(20)을 최대 후진 위치로 이동시키면, 상기 핀 선단부(21)는 게이트(3)를 최대로 개방하여 용융수지를 게이트(3)를 통하여 캐비티(2)안에 충전한다.

상기한 바와 같이, 밸브 핀(20)이 피스톤(40)의 후진 작동에 의해 최대 후진 위치로 후진하여 게이트(3)를 최대로 개방하기 전에, 선행 게이트를 통하여 캐비티 내부로 먼저 주입된 용용수지가 해당 후속 게이트 위치에 도달하였을 때, 용융수지가 해당 후속 게이트 위치에 도달하였음을 감지하는 용융수지 게이트 도달 감지작동을 하도록 되어 있다.

상기 밸브 핀(20)의 핀 선단부(21)가 게이트(3)를 완전히 폐쇄한 상태에서 캐비티(2) 내부에 충전된 용융수지가 '캐비티 내의 게이트가 형성된 위치'(이하, '게이트 위치'(G)라 한다)에 도달하여 캐비티(2) 내부에서 상기 밸브 핀(20)의 핀 선단부(21)의 저면에 압력을 가하면, 상기 밸브 핀(20)은 용융수지의 압력에 의해 용융수지가 '게이트 위치'에 도달하였음을 지시하는 '감지 위치'(P1)로 이동한다.

상기 밸브 핀(20)이 '감지 위치'(P1)로 이동할 때, 상기 연결부 수용홈(42)의 내측 후방 벽면(42a)과 상기 연결부(25)의 플랜지(25a) 사이에 형성된 일정한 간극(H)만큼 밸브 핀(20)이 후진하므로, 피스톤(40)을 후진시키지 않고 상기 밸브 핀(20)의 핀 선단부(21)가 게이트(3)를 폐쇄한 상태로 게이트를 개방하기 직전 상태까지 후진한다. 이에 따라, 상기 밸브 핀(20)의 연장 핀(27)의 감지부(26)는 감지 위치로 이동한다.

상기 연장 핀(27)의 감지부(26)가 감지 위치(P1)로 후진하면, 상기 실린더 커버(7)에 설치된 센서 부재(70)는 연장 핀(27)의 감지부(26)를 감지하고, 캐비티(2) 내부의 용융수지의 게이트 도달 신호를 제어부(도시생략함)로 출력한다.

상기 센서 부재(70)는 연장 핀(27)의 감지부(26)의 접촉에 의해 용융수지의 게이트 도달 신호를 출력하는 리미트 센서로 이루어질 수 있다. 상기 센서 부재(70)는 감지부(26)가 비접촉 상태로 근접하면 감지신호를 출력하는 '근접 센서'로 구성될 수도 있다.

상기 제어부가 상기 센서 부재(70)에서 출력되는 '용융수지의 게이트 도달 신호'를 수신하면, 제어부는, 유로A 개폐용 솔레노이드 밸브(도시생략함)에 개방신호를 인가하고, 이에 따라 유로A를 통하여 압축공기가 상기 피스톤 기구(30)의 피스톤(40)의 하측 공간 안으로 유입된다. 이에 따라, 피스톤(40)은 후진하여, 감지위치(P1)로 후진한 밸브 핀(20)을 최대 후진 위치로 후진시켜 게이트(3)를 최대로 개방하고, 이에 따라 연결 통로(15)에 채워져 있던 용융수지가 게이트(3)를 통하여 캐비티(2)안으로 주입되어 캐비티 내부에 앞서 충전되어 유동하는 용융수지에 합류한다.

이하, 상기 본 발명에 따라 멀티 게이트 핫러너 사출금형에서 게이트 밸브의 작동을 제어하는 방법에 대하여 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 피스톤 기구(30)의 피스톤(40)을 전진시켜 밸브 핀(20)으로 게이트(3)를 폐쇄한 상태에서, 유로 E를 통하여 보조 피스톤(50)의 하측 공간에 압축공기를 주입하여 보조 피스톤(50)을 후진시키고, 이 보조 피스톤(50)의 후진에 의해 피스톤(40)이 후진하여 밸브 핀의 연결부의 플랜지(25a)와 밸브 핀 수용홈(42)의 내벽 사이에 일정한 간극(H)을 형성한다.

그리고나서, 캐비티(2)에 충전되는 용융수지(M)가 캐비티(2) 내의 게이트 위치(G)에 도달하면 밸브 핀(20)의 핀 선단부(21)에 압력을 가하여(화살표 방향) 밸브 핀(20)의 핀 선단부(21)와 연장 핀(26)의 감지부(26)를 감지위치(P1)로 후진시킨다. 이에 따라 센서 부재(70)는 감지위치(P1)로 이동한 밸브 핀의 감지부(26)에 의해 작동하여 캐비티(2) 내부의 용융수지의 게이트 위치(G) 도달 신호를 제어부로 출력한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 제어부는 센서 부재(70)로부터 '용융수지의 게이트 위치 도달 신호'를 수신하면, 유로A의 개폐용 솔레노이드밸브에 개방신호를 인가하여 유로A를 통하여 피스톤(40)의 하부 피스톤실(33L)에 압축공기를 주입한다. 이에 따라 피스톤(40)은 후진하여 밸브 핀(20)을 최대 후진 위치로 이동시켜 게이트(3)를 개방시킴으로써, 수지공급통로를 통하여 공급되는 용융수지를

노즐 팁의 연결 통로(15)를 거쳐 게이트(3)를 통하여 캐비티(2)안으로 충전한다.

이 때, 게이트(3)를 통하여 캐비티(2)안으로 충전되는 용융수지는 먼저 캐비티(2)안에 충전되어 유동하는 선행의 용융수지(M)에 합류하여 캐비티(2)를 충전한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 캐비티(2) 내에 용융수지(M)가 충전완료되면, 제어부는 유로B 개폐용 솔레노이드 밸브에 개방신호를 인가하여 유로B를 개방하고 압축공기를 상부 피스톤실(33U)로 공급하여 피스톤(40)을 전진시킨다. 이에 따라 밸브 핀(20)은 최대 전진 위치로 이동하여 게이트(3)를 폐쇄한다.

1A: 고정 금형블록 1B: 가동 금형블록
2: 캐비티 3: 게이트
4: 매니폴더 5: 러너
6: 상부 플레이트 7: 실린더 커버
10: 노즐 11: 케이싱
11a: 관통구멍 12: 노즐 몸체
12a: 핀 안내구멍 13: 수지공급통로
14; 노즐 팁 15: 연결 통로
16: 노즐 어댑터 16a: 관통구멍
17: 수지 통로
20: 밸브 핀 21: 핀 선단부
22: 헤드부 24: 밸브 핀 몸체
25: 연결부 25a: 플랜지
26: 감지부 27: 연장 핀
30; 피스톤 기구 31: 실린더
32: 내부 격벽 32a: 관통구멍
33U: 상부 피스톤실 33L: 하부 피스톤실
40: 피스톤
41: 중앙 축 42: 연결부 수용홈
42a: 내측 후방 벽면 50: 보조 피스톤
50L: 보조 피스톤의 하측 공간 70: 센서 부재
H: 수용홈의 내측 후방 벽면과 연결부의 플랜지 사이의 간극
P1: 감지 위치 G: 게이트 위치
A, B, E: 압축공기 유로 M: 용융수지

Claims

하나의 캐비티(2)에 구비된 복수의 게이트(3)에 각각 대응하게 설치되고, 길이방향으로 관통하게 형성된 핀 안내 구멍(12a)을 가진 노즐(10);
상기 각 게이트(3)에 공급하도록 매니폴더의 러너와 각 게이트(3)를 연통시켜 상기 매니폴더(4)의 러너(5)의 용융수지를 각 게이트(3)에 공급하는 수지공급통로(13);
상기 핀 안내 구멍(12a) 안에서, 하단의 핀 선단부(21)가 게이트(3)를 완전히 폐쇄하는 최대 전진 위치와, 게이트(3)를 완전히 개방하는 최대 후진 위치 사이를 이동가능하게 설치된 밸브 핀(20);
상기 밸브 핀(20)이 게이트(3)를 개방하도록 게이트(3) 개방신호를 출력하거나 상기 밸브 핀(20)이 게이트(3)를 폐쇄하도록 게이트 폐쇄신호를 출력하는 제어부; 및
상기 제어부의 게이트 개방신호/폐쇄신호에 따라 피스톤(40)이 전진/후진하면서 피스톤(40)에 결합된 상기 밸브 핀(20)을 최대 전진 위치/최대 후진 위치로 이동시키는 피스톤 기구(30);를 포함하고,
상기 밸브 핀(20)은, 캐비티(2) 내부에서 게이트 위치(G)에 도달한 용융수지(M)의 압력에 의해, 상기 핀 선단부(21)가 게이트(3)를 폐쇄하는 상태로 최대 후진한 감지 위치(P1)로 후진하고,
상기 감지 위치(P1)로 후진한 밸브 핀(20)의 상단 감지부(26)를 감지하여, 게이트(3) 내부의 융융수지의 게이트 도달 신호를 출력하는 센서 부재(70)를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 센서 부재(70)로부터 용융수지의 게이트 도달 신호를 수신하면, 게이트 개방신호를 출력하며, 상기 제어부의 게이트 개방신호에 의해 상기 피스톤 기구(30)의 피스톤(40)이 후진하여 상기 밸브 핀(20)을 최대 후진 위치로 후진시킴으로써 게이트(3)를 개방하고,
상기 밸브 핀은(20), 전단에 게이트(3)를 개폐하는 핀 선단부(21)를 구비하고 후단에는 헤드부(22)를 구비한 밸브 핀 몸체(24)와, 전단에 상기 밸브 핀 몸체(24)의 헤드부(22)를 연결하는 연결부(25)를 구비하고 후단에는 상기 센서 부재(70)를 감지 작동시키는 감지부(26)를 구비한 연장 핀(27)을 구비한 멀티 게이트 핫러너 사출금형의 게이트 밸브 장치에 있어서,
상기 피스톤(40)은, 실린더(31)의 내부공간에서 전진 또는 후진 작동시 상기 밸브 핀(20)을 최대 전진 위치 또는 최대 후진 위치로 이동시킬 수 있도록, 중앙 축(41)에 상기 밸브 핀(20)의 상기 연결부(25)를 수용하는 연결부 수용홈(42)을 구비하고,
상기 연결부 수용홈(42)은 상기 밸브 핀(20)이 최대 전진 위치에서 상기 감지위치(P1)로 이동할 때, 상기 피스톤(40)의 후진 없이 상기 밸브 핀(20)만 감지위치로 이동할 수 있도록, 상기 연결부 수용홈(42)의 후방 내측 벽면(42a)과 상기 연결부(25)의 플랜지(25a) 사이에, 상기 감지위치(P1)와 최대 전진 위치 사이의 거리에 상응하는 간극(H)을 형성하는 것을 특징으로 하는 멀티 게이트 핫러너 사출금형의 게이트 밸브장치.
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제1항에 있어서,
상기 실린더(31)는 내측벽에서 반경방향 내측으로 연장된 내부 격벽(32)을 구비하여 실린더(31)의 내부공간을 상부 피스톤실(33U)과 하부 피스톤실(33L)로 구획하고,
상기 상부 피스톤실(33U)에는 상기 피스톤(40)이 이동가능하게 설치되고, 상기 하부 피스톤실(33L)에는 보조 피스톤(50)이 설치되며, 상기 보조 피스톤(50)은 하측 공간으로 유입되는 압축공기에 의해 후진하면서 상기 피스톤(40)을 후진시켜 상기 연결부 수용홈(42)에 상기 간극(H)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 멀티 게이트 핫러너 사출금형의 게이트 밸브장치.
제1항에 있어서,
상기 수지공급통로(13)는 노즐(10)의 외측면에 나선형으로 형성된 나선 홈으로 이루어지고, 상기 나선 홈의 입구는 상기 매니폴더(4)의 러너(5)에 연통되고, 출구는 상기 노즐(10)의 핀 안내 구멍(12a)의 전방 선단에 구비된 연결 통로(15)에 연통되는 것을 특징으로 하는 멀티 게이트 핫러너 사출금형의 게이트 밸브장치.
제1항에 있어서,
상기 수지공급통로(13)는 상기 노즐(10)에 상기 핀 구멍(12a)과는 별개로 형성된 것을 특징으로 하는 멀티 게이트 핫러너 사출금형의 게이트 밸브장치.
제1항에 있어서,
상기 센서 부재(70)는 상기 감지 위치(P1)로 후진한 밸브 핀(20)의 연장 핀(27)에 의해 작동하여 게이트 도달 신호를 출력하는 리미트 스위치 또는 근접 스위치인 것을 특징으로 하는 멀티 게이트 핫러너 사출금형의 게이트 밸브장치.
멀티 게이트 핫러너 사출금형의 게이트 밸브의 작동을 제어하는 방법으로서, 선행 게이트를 통하여 캐비티(2) 내부로 주입된 용융수지(M)가 후속 게이트 위치(G)에 도달하면, 후속 게이트를 폐쇄하고 있는 밸브 핀(20)이 게이트 위치(G)에 도달한 용융수지(M)의 압력에 의해 상기 후속 게이트를 폐쇄한 상태로 감지위치(P1)까지 후진하는 단계;
센서 부재가 감지 위치(P1)으로 후진한 밸브 핀(20)에 의해 용융수지의 게이트 위치 도달 신호를 출력하는 단계; 및
제어부가 센서 부재로부터 용융수지의 게이트 위치 도달신호를 수신하면 피스톤이 최대 후진 위치로 후진하도록 피스톤실에 압축공기를 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 멀티 게이트 핫러너 사출금형의 게이트 밸브 작동 제어하는 방법.