KR102426283B1 - 트랜스퍼 유닛을 갖는 핫 런너 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사출 연신 블로우 몰딩 장치(ISBM; Injection Stretch Blow Molding Machine)에 사용하는 핫 런너 운용의 효율성과 장치의 게이트 품질을 향상시키는 트랜스퍼 유닛을 갖는 핫 런너 시스템에 관한 것으로 매니폴드의 노즐 게이트에 게이트 인서트를 결합하여 매니폴드의 노즐을 통해 공급되는 용융 수지를 사출 금형에 제공하는 HRS 유닛과; 상기 HRS 유닛을 수용하는 소정의 공간을 갖는 플레이트와; 상기 플레이트의 일측에 노출 구비되며, 상기 HRS 유닛의 높낮이에 따라 스프루의 높낮이를 조절하는 트랜스퍼 유닛과; 플레이트의 하부에 위치되어 적용되는 장비의 높이에 대응하여 규격화 결합되는 HRS 서포트를 포함하여 구성되며, 상기 매니폴드의 열팽창에 따른 위치 변화에 상관 없이 상기 플레이트에 상기 노즐 게이트가 고정되는 구조로 금형 조립시 게이트 인서트와 노즐의 유니온 홀 조립을 통해 센터 유지 및 장치와 밸브 핀의 동심을 정확하게 유지하여 사출 장치의 성능이 향상되며, 핫 런너 시스템의 키트화로 인해 제품의 품질 항상성이 유지되고, 장치의 높이 조절 및 캐비티 변경시 트랜스퍼 유닛만 교체할 수 있어 호환성 및 효율성 극대화하는 트랜스퍼 유닛을 갖는 핫 런너 시스템을 제공한다.

Description

트랜스퍼 유닛을 갖는 핫 런너 시스템{Hot Runner System with Transfer Unit}
본 발명은 핫 런너 시스템(HRS; Hot Runner System)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 사출 연신 블로우 몰딩 장치(ISBM; Injection Stretch Blow Molding Machine)에 사용하는 핫 런너(Hot Runner) 운용의 효율성과 장치의 게이트(Gate) 품질을 향상시키는 트랜스퍼 유닛을 갖는 핫 런너 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 핫 런너 시스템이란 용융된 수지(이하 '용융 수지')를 금형의 캐비티로 주입시 용융 수지의 온도를 고온으로 유지하면서 금형 내부에 고압으로 분사시키기 위한 장치이다.
이러한 핫 런너 시스템은 예컨대, 사출 성형시 용용수지가 용융된 상태로 여러 지점을 통해 사출 금형 측에 안정적으로 공급할 수 있어 용융 수지의 온도가 낮거나 사출압력이 낮아도 정밀 성형이 가능한 장점이 있다.
한편, 핫 런너 시스템은 생수병, 화장품, 식기류 등 내용물을 담거나 보존하기 위해 수용 공간을 형성하도록 블로우(Blow) 성형을 이용하는 사출 장치를 생산할 수 있다.
이러한 블로우 성형에 경우 프리폼(Preform)이라고 불리는 사출 성형 방식의 중간재를 거쳐서 제작이 되는데, 프리폼 성형과 동시에 블로우 성형을 하는 것이 제1단계(1-Stage) 방식이며, 프리폼 형태의 중간재를 성형 완료 한 이후에 이를 적절한 온도로 가열하여 블로우 성형을 하는 제2단계(2-Stage)의 방식이 있다.
이때, 제1단계(1-Stage) 방식은 주로 한 성형기에서 프리폼과 병을 동시에 성형하는 방식이라서 고속 및 대량생산에 적합하지 않아 다품종 소량 생산을 하는 화장품 용기 또는 기능성 내용물을 담는 용기 생산에 적합하다.
기존에 사출기 노즐(Injection Machine Nozzle)의 위치 및 높이는 고정된 상태에서 장치 및 블로우 금형 높이 및 노즐(Nozzle) 길이를 조절하여 핫 런너 시스템을 제작하였으며, 대 부분의 부품이 나사 체결 방식으로 조립되는 구조이다.
따라서, 매니폴드(Manifold)와 노즐의 조립 구조는 나사 체결 방식으로 매니폴드 가열 시에는 노즐도 열팽창 량만큼 위치가 변경됨에 따라 성형 장치와 노즐의 중심이 틀어져 성형 불량이 발생한다.
도 1에 도시와 같이, 종래 핫 런너 시스템에 경우 게이트 수지의 실링(Sealing) 방식을 노즐과 게이트 인서트(Gate Insert) 측면의 홀(Hole) 조립공차를 통하여 진행하고 있으나, 현재 시스템(System)의 경우에는 바닥에 형성되어 있어 노즐을 고정에 어려움이 있음으로 매니폴드의 사용 온도에 따라 게이트의 위치 변화가 심각함에 따라 게이트와 밸브핀의 중심이 불일치하여 게이트 버(Gate Burr), 게이트 트러블(Gate Trouble) 등의 성형 트러블(Forming Trouble)이 발생하는 문제가 있다.
KR 10-1016863 B1
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 핫 런너 시스템은 노즐의 동심을 항상 유지하는 구조로써, 상단부는 노즐 플랜지(Nozzle Flange)를 플레이트(Plate)에 고정시켜 매니폴드의 열팽창 에 따른 위치 변화에 상관 없이 고정되어 있는 구조이며, 금형 조립시에는 게이트 인서트와 노즐의 유니온 홀(Union Hole) 조립을 통해 센터(Center) 유지 및 장치와 밸브 핀(Valve Pin)의 동심을 정확하게 유지함과 아울러, 트랜스퍼 유닛(Transfer Unit)으로 높이 조절하여 밸브 시스템(Valve System) 적용할 수 있는 구조로 핫 런너 시스템을 키트화로 인해 제품의 품질 항상성 기대와, 장치의 높이 조절 및 캐비티(Cavity) 변경시 트랜스퍼 유닛만 교체하여 호환성 및 효율성 극대화할 수 있으며, 금형 조립시 게이트 인서트와 노즐의 유니온 홀 조립을 통해 센터 유지 및 장치와 밸브 핀의 동심을 정확하게 유지하여 동일한 품질의 제품이 생산되고, 핫 런너 시스템의 키트화로 인해 제품의 항상성을 기대할 수 있으며, 장치의 높이 조절 및 캐비티 변경시 트랜스퍼 유닛만 교체할 수 있어 호환성 및 효율성 극대화하는 트랜스퍼 유닛을 갖는 핫 런너 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 매니폴드의 노즐 게이트에 게이트 인서트를 결합하여 매니폴드의 노즐을 통해 공급되는 용융 수지를 사출 금형에 제공하는 HRS 유닛과; 상기 HRS 유닛을 수용하는 소정의 공간을 갖는 플레이트와; 상기 플레이트의 일측에 노출 구비되며, 상기 HRS 유닛의 높낮이에 따라 스프루의 높낮이를 조절하는 트랜스퍼 유닛과; 플레이트의 하부에 위치되어 적용되는 장비의 높이에 대응하여 규격화 결합되는 HRS 서포트를 포함하여 구성되며, 상기 매니폴드의 열팽창에 따른 위치 변화에 상관 없이 상기 플레이트에 상기 노즐 게이트가 고정되는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 유닛을 갖는 핫 런너 시스템을 제공한다.
여기서, 상기 트랜스퍼 유닛은 사출장치의 파팅면을 기준으로 고정하고, HRS 유닛의 두께를 포함하여 사출장치의 높이에 따라 조절 가능하게 HRS 서포트 및 스프루만으로 높이를 적용하는 설계 방식으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 매니폴드의 노즐 게이트에는 게이트 인서트가 노즐에 결합되는 동안 열팽창에 의해 중심의 유동을 방지하는 냉각접합부가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫번째, 금형 조립시 게이트 인서트와 노즐의 유니온 홀 조립을 통해 센터 유지 및 장치와 밸브 핀의 동심을 정확하게 유지하여 사출 장치의 성능이 향상되는 효과가 있다.
두번째, 핫 런너 시스템의 키트화로 인해 제품의 항상성을 기대할 수 있다.
세번째, 장치의 높이 조절 및 캐비티 변경시 트랜스퍼 유닛만 교체할 수 있어 호환성 및 효율성 극대화하는 효과가 있다.
도 1은 기존에 핫 런너 시스템에 적용되는 노즐 게이트를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 트랜스퍼 유닛을 갖는 핫 런너 시스템을 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 트랜스퍼 유닛을 갖는 핫 런너 시스템의 내부 구성을 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 트랜스퍼 유닛을 갖는 핫 런너 시스템에 적용되는 트랜스퍼 유닛의 설치 및 작동 상태를 나타내는 단면 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 트랜스퍼 유닛을 갖는 핫 런너 시스템에 적용되는 노즐 게이트를 나타내는 구성도.
본 발명의 특이한 관점, 특정한 기술적 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 구체적인 내용과 일실시 예로부터 더욱 명백해 질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 일실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 사출 연신 블로우 몰딩 장치(ISBM; Injection Stretch Blow Molding Machine)에 사용하는 핫 런너 운용의 효율성과 장치의 게이트(210) 품질을 향상시키는 기술이다.
본 발명의 트랜스퍼 유닛을 갖는 핫 런너 시스템은 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, HRS 유닛(100), 플레이트(200), 매니폴드(300), HRS 서포트(400)를 포함하여 구성된다.
사출기로부터 수지가 유입되는 핫 런너의 고정된 사출기 노즐 초입부와 장치가 성형되는 게이트(210)가 서로 수직하는 방향을 가지고 있기 때문에 이를 극복하고 이상적인 유로를 구현하기 위해서는 복잡한 유로 구조가 필요하다.
따라서, 트랜스퍼 매니폴드(Transfer Manifold)를 부착하여 핫 런너를 모듈(Module)화된 구조로 향상시켜서 복잡한 유로 구조를 단순화하면서도 핫 런너 운용의 효율성을 확보할 수 있다. 우선 핫 런너는 금형의 다른 부품들과 동심의 유지가 필수적이다.
특히, 밸브 핀과 게이트(210) 위치의 동심을 유지하는 것은 장치의 게이트(210) 품질과 부품의 내구성 확보에 필수적이다.
여기서, 핫 런너와 사출기, 핫 런너와 금형 캐비티 부품의 동심을 기구적으로 보정할 수 있는 구조이다.
다시 말해, 생수병, 화장품, 식기류의 용기와 같이 내용물의 보존성과 담는 용량을 극대화하기 위해 블로우잉(Blowing) 방식으로 장치를 생산할 때 필수적으로 필요한 구조이다.
여기서, 블로우 성형은 일반적으로 프리폼이라고 불리는 사출 성형 방식의 중간재를 거쳐서 제작이 되는데 프리폼 성형과 동시에 블로우 성형을 하는 것이 제1단계(1-Stage) 방식이며, 프리폼 형태의 중간재를 성형 완료 한 이후에 이를 적절한 온도로 가열하여 블로우 성형을 하는 제2단계(2-Stage)의 방식을 채택하고 있다.
한편, 제1단계(1-Stage) 방식은 주로 한 성형기 에서 프리폼과 병을 동시에 성형하는 방식이라서 고속 및 대량생산에 적합하지 않아 다품종 소량 생산을 하는 화장품 용기 또는 기능성 내용물을 담는 용기 생산에 적합하다.
도 2 내지 도 4에 의하면, 핫 런너 시스템은 노즐의 동심을 항상 유지하는 구조로써 상단부는 노즐 게이트(210)를 플레이트(200)에 고정시켜 매니폴드(300)의 열팽창 에 따른 위치 변화가 전혀 없이 고정되어 있는 구조이며, 금형 조립 시에는 게이트 인서트(110)와 노즐의 유니온 홀 조립을 통한 센터 유지시켜 장치와 밸브 핀의 동심을 정확하게 유지할 수 있다.
상기 HRS 유닛(100)은 매니폴드(300)의 노즐 게이트(210)에 게이트 인서트(110)를 결합하여 매니폴드(300)의 노즐을 통해 공급되는 용융 수지를 사출 금형에 제공할 수 있다.
상기 플레이트(200)는 상기 HRS 유닛(100)을 수용하는 소정의 공간을 갖는다.
상기 트랜스퍼 유닛(500)은 상기 플레이트(200)의 일측에 노출 구비되며, 상기 HRS 유닛(100)의 높낮이에 대응하여 외부 승강장치의 승강에 의해 스프루(510)의 높낮이가 조절 가능하다.
여기서, 승강장치는 유압잭, 전동리프트 등 승강 방식 또는 높낮이가 조절 가능한 모든 장치를 포함하는 것으로 본 발명에 적용되는 트랜스퍼 유닛(500)이 승강 가능한 구조까지가 권리로 한정할 뿐 승강장치는 권리범위에 포함하지 않는다.
HRS 서포트(400)는 플레이트(200)의 하부에 위치되어 적용되는 장비의 높이에 대응하여 규격화 결합된다.
따라서, 상기 매니폴드(300)의 열팽창에 따른 위치 변화에 상관 없이 상기 플레이트(200)에 상기 노즐 게이트(210)가 고정될 수 있다.
한편, 상기 트랜스퍼 유닛(500)은 사출장치의 파팅면을 기준으로 고정하고, HRS 유닛(100)의 두께를 포함하여 사출장치의 높이에 따라 조절 가능하게 HRS 서포트(400) 및 스프루(510)만으로 높이를 적용하는 설계 방식으로 구성되는 것이 바람직하다.
도 2 내지 도 4에 의하면, ASB사의 사출기의 스프루(Sprue) 높이는 오픈 시스템(Open System) 맞춰 105mm 제작되어 있다. AOKI사의 사출기에는 175mm 밸브 시스템에 적용이 어려운 부분을 트랜스퍼 유닛(500)으로 높이 조절하여 밸브 시스템을 적용할 수 있다.
핫 런너 시스템은 키트화로 인해 간편 결합 가능하여 성능 향상될 수 있다.
즉, 장치의 높이 조절, 캐비티 변경 시 트랜스퍼 유닛(500)만 교체하여 호환성, 효율성 극대화할 수 있다.
ASB사의 사출기의 스프루(510) 높이는 오픈 시스템에 맞춰 105mm로 제작되어 있다.
한편, 밸브 시스템에 적용이 어려운 부분을 트랜스퍼 유닛(500)으로 높이 조절하여 밸브 시스템에 적용한 핫 런너 시스템을 키트화로 인해 제품의 품질 항상성을 유지할 수 있다.
기존에 트랜스퍼 유닛(500)의 설계 방식은 금형 바닥 기준으로 고정하고 장치의 높이에 따라서 노즐 길이를 조절하는 방식이다.
반면에, 변경 설계 방식은 장치의 파팅면을 기준으로 고정하고 핫 런너 시스템을 표준 두께로 구성하여 장치의 높이에 따라 변경되는 부분은 2가지의 부품으로만 변경하여 다양한 장치에 사용이 가능하다.
장치의 높이는 핫 런너 시스템 서포트(400), 스프루(510)의 높이를 포함한 트랜스퍼 유닛(500)이 제공된다.
즉, 다양한 장치의 핫 런너 시스템의 표준화가 가능하다.
한편, ASB사의 경우에는 스프루(510)의 높이가 105mm로 낮아 오픈 시스템으로 밸브 시스템의 적용이 어려운 반면에 부분 또한 측면의 트랜스퍼를 통해 높이 조절이 가능하다.
한편, 동일한 게이트(210) 배열의 3가지 장치가 있으며 장치의 높이는 금형 바닥부터 높이는 L357.72, 347.50, 334.80는 모두 다르다.
도 5에 의하면, 핫 런너 시스템의 높이는 247.00으로 고정하고 서포트(400) 두께와 측면의 트랜스퍼 유닛(500)의 높이 조절로 3가지의 장치에 호환이 가능한 부분을 아래의 그림을 통해 확인 할 수 있다.
상기 매니폴드(300)의 노즐 게이트(210)에는 게이트 인서트가 노즐에 결합되는 동안 열팽창에 의해 중심의 유동을 방지하는 냉각접합부(220)가 더 형성될 수 있다.
여기서, 상기 냉각접합부(220)는 상기 노즐 게이트(210)의 둘레를 따라 매니폴드(300)의 저면에 소정의 깊이로 형성된다.
노즐과 게이트 인서트(110)가 항상 동심의 유지가 가능하다.
트랜스퍼 유닛(500)의 구조에 따른 핫 런너 시스템을 모듈화 또는 키트화 시스템을 전환할 수 있다.
한편, 장치 및 사출기 노즐, 블로우의 금형 높이로 인한 부분으로 다수의 핫 런너 시스템을 보유하고 있는 부분을 트랜스 블럭(Trans Block)(520) + 핫 런너 시스템 서포트(HOT RUNNER SYSTEM Support)(400)를 교체하여 금형 호환 및 효율성 극대화할 수 있다.
한편, 핫 런너 시스템을 모듈화를 통한 핫 런너 시스템의 성능 향상 및 표준화할 수 있다.
ASB사 사출기의 금형은 오픈 시스템에서 밸브 시스템으로 변경 가능하고, 닛세이 ASB사 사출기에 제공 사출 연신 취입 성형기(ASB사-50HT형)는 (트랜스 블럭(520) + 핫 런너 시스템 서포트(400))를 포함한다.
상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫번째, 금형 조립시 게이트 인서트와 노즐의 유니온 홀 조립을 통해 센터 유지 및 장치와 밸브 핀의 동심을 정확하게 유지하여 사출 장치의 성능이 향상되는 효과가 있다.
두번째, 핫 런너 시스템의 키트화로 인해 제품의 항상성을 기대할 수 있다.
세번째, 장치의 높이 조절 및 캐비티 변경시 트랜스퍼 유닛만 교체할 수 있어 호환성 및 효율성 극대화하는 효과가 있다.
이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
100: HRS 유닛 110: 게이트 인서트
200: 플레이트 210: 노즐 게이트
220: 냉각접합부 300: 매니폴드
400: HRS 서포트 500: 트랜스퍼 유닛
510: 스프루

Claims (7)

  1. 매니폴드(300)의 노즐 게이트(210)에 게이트 인서트(110)를 결합하여 매니폴드(300)의 노즐을 통해 공급되는 용융 수지를 블로우 성형하는 사출 금형에 제공하는 HRS 유닛(100)과;
    상기 HRS 유닛(100)을 수용하는 소정의 공간을 갖는 플레이트(200)와;
    상기 플레이트(200)의 일측에 노출 구비되며, 상기 HRS 유닛(100)의 높낮이에 대응하여 외부 승강장치의 승강에 의해 스프루(510)의 높낮이가 조절되는 트랜스퍼 유닛(500)과;
    플레이트(200)의 하부에 위치되어 적용되는 장비의 높이에 대응하여 규격화 결합되는 HRS 서포트(400)를 포함하며,
    상기 매니폴드(300)의 열팽창에 따른 위치 변화에 상관 없이 상기 플레이트(200)에 상기 노즐 게이트(210)가 고정되고,
    상기 트랜스퍼 유닛(500)은 사출장치의 파팅면을 기준으로 고정하고, HRS 유닛(100)의 두께를 포함하여 사출장치의 높이에 따라 조절 가능하게 HRS 서포트(400) 및 스프루(510)만으로 높이를 적용하는 설계 방식으로 구성되며,
    상기 매니폴드(300)의 노즐 게이트(210)에는 게이트 인서트가 노즐에 결합되는 동안 열팽창에 의해 중심의 유동을 방지하는 냉각접합부(220)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 유닛을 갖는 핫 런너 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각접합부(220)는 상기 노즐 게이트(210)의 둘레를 따라 매니폴드(300)의 저면에 소정의 깊이로 형성된 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 유닛을 갖는 핫 런너 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 매니폴드(300)에는 밸브 핀과 게이트(210) 위치의 동심도를 유지하는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 유닛을 갖는 핫 런너 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 블로우 성형은 사출 성형 방식으로 중간재인 프리폼을 제작하고, 프리폼 성형과 동시에 블로우 성형을 하는 것이 제1단계(1-Stage) 방식으로 구성되며,
    프리폼 형태의 중간재를 성형 완료 한 이후에 이를 적절한 온도로 가열하여 블로우 성형을 하는 제2단계(2-Stage)의 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 유닛을 갖는 핫 런너 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1단계(1-Stage) 방식은 단일의 성형기에서 프리폼과 성형제품을 동시에 성형하는 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 유닛을 갖는 핫 런너 시스템.
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