KR102522069B1 - 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치를 개시한다.
본 발명에 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치는, 내부 중심으로 용융 수지가 통과하는 수지로 및 이 수지로를 확장하여 된 확장공간을 형성한 것으로 하부는 게이트를 형성한 금형모듈에 위치히는 관형상의 노즐; 상기 노즐의 하부에 연결되어 수지를 공급받아 안내하는 것으로 그 하측으로는 감소된 지름을 가지면서 수지가 토출되는 런너부가 마련된 런너실린더; 상기 런너실린더의 내부에 승강되게 구비되되 그 상부에는 수지의 유입압에 의해 하강력이 작용하도록 하는 압력작용부 및 이 압력작용부의 하측에 연결 구비되되 수지가 통과하는 통로를 형성한 연결부 및 이 연결부의 중심에서 연장되어 상기 런너부상에 배치되면서 선택적으로 게이트를 개폐시키는 것으로 런너부와의 사이에 상승챔버를 형성하여 통로를 경유한 수지압의 작용시 상승력이 작용하도록 유도하는 게이트핀을 구비한 승강피스톤; 상기 확장공간의 상부에 상단이 걸림되고 하단은 상기 런너실린더의 내부 일측에 형성된 단차턱에 걸림되되 상기 압력작용부의 상단이 접촉되는 것에 의해 승강피스톤의 상승시 하방향으로의 탄성력을 작용하는 복귀스프링;으로 구성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명은 사출기로부터 수지를 공급받는 노즐의 내부에 사출압이 작용하면 승강피스톤의 상부에 우선적으로 사출압이 작용함으로써 일시 하강하여 게이트를 일시 개방시킴과 동시에 승강피스톤의 하부로 유입된 수지압에 의해 다시 상승 이동하여 게이트에 대한 완전 개방동작을 이루어 금형의 캐비티에 대한 충전이 실시되고, 캐비티에 대한 충전이 완료되면 노즐 내부의 압력평형으로 인해 복귀스프링의 탄성지지력에 의해 승강피스톤을 하강 이동시켜 게이트를 폐쇄시키므로 결과적으로 게이트에 대한 개방동작을 사출압에 연동하여 신속하고 정확하게 이루어질 수 있는 이점이 있다.

Description

사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치{A Gate Type Hot Runner Valve System on Pressure Equilibrium}

본 발명은 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사출실린더의 사출압과 압력평형 작용에 의해 승강피스톤을 자동으로 승강 제어되도록 하여 게이트에 대한 개폐 동작을 가능하게 하고, 아울러 수지의 압력이 낮거나 저속인 경우에도 관계없이 안정적이고 정확한 게이트 개폐 동작을 보장할 수 있는 사출압 개폐 제어형 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 구성되어 며, 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 공기를 작동압으로 하여 밸브핀을 승강시키는 구조를 가진 사출성형기용 핫런너 밸브장치를 나타낸 단면도로서, 구동부(100)와 밸브장치(200)로 구성된다. 상기 종래의 핫런너 밸브장치에서 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. 이러한 구성의 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 매니폴드(300)를 통해 공급되는 수지가 출구를 통해 금형 내로 공급되거나 또는 차단되게 된다.

그러나, 상기 종래 기술에 따른 밸브장치는 밸브핀을 승강시키기 위한 작동원으로 고압의 공기를 이용함에 따라 복잡한 기밀구조를 채용해야 할 뿐만 아니라 대형의 공압펌프를 필요로 함에 따라 설치공간에 많은 제약을 받을 뿐만 아니라 정비 및 유지관리면에서도 극히 불량한 단점이 있다. 특히, 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 대한민국 등록특허 제10-1290549호를 통해 노즐의 내부로 공급되는 수지의 공급 작용압과 복귀요소를 조합하여 승강핀에 대한 승강 동작을 연동시키고 이 승강핀의 승강 동작에 의해 노즐의 게이트 개폐를 단속하는 구조이므로 종전의 복잡한 구조의 유공압 실린더나 정역모터 또는 액츄에이터 등으로 이루어진 구동수단을 필요로 하지 않음에 따라 구조가 간소하여 금형 설계의 자유도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 부피감소를 통해 금형에 대한 적용 및 설치의 자유도를 개선시킬 수 있는 사출성형기용 핫런너 밸브장치를 제안한 바 있다. 또한, 상기의 사출성형기용 핫런너 밸브장치와 유사한 기술로서 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-1154081호 및 대한민국 등록특허 제10-1588249호를 통해 개량된 핫런너 밸브장치를 제안한 바 있으며, 이들 핫런너 밸브장치는 노즐의 게이트 개폐를 위한 복잡한 구조의 구동수단을 필요로 하지 않으면서 런너핀에 의해 게이트의 개폐가 단속됨에 따라 수지의 유동 흐름성을 양호하게 유지할 수 있으므로 유동성이 불량한 성분이 함유된 수지에 대해서도 양호한 성형조건을 조성할 수 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 핫런너 밸브장치는 소형의 부품이면서 정밀성을 요구하는 성형품의 경우 예컨대, 기어의 경우 전체적인 밸런스가 상당히 중요하므로 성형공간인 캐비티에 대하여 여러 지점에서 수지를 공급하여 성형하는 것이 이상적이지만 핫런너 밸브장치가 갖는 부피로 인해 소형의 성형품에 대해서는 여러 지점에서 수지를 공급하기란 사실 불가능한 구조적인 단점이 있다.

또한 본 출원인이 선출원한 핫런너 밸브장치는 수지의 고화현상을 이용하여 캐비티에 대한수지공급을 단속하므로 소형의 성형품이나 또는 고정밀을 요하는 성형품 또는 수지가 갖는 점성이 지나치게 낮거나 혹은 높은 경우 수지공급을 차단하여야 하는 시점에서 수지가 완전히 고화되지 않아 흘러내리거나 또는 수지를 공급하는 시점에서 수지가 완전히 용융되지 않아 지연되는 등의 폐단으로 인해 성형품의 양산성이 떨어지는 폐단을 초래하는 문제점이 있었다.

등록특허공보 제10-1404071호(2014.05.29), 등록특허공보 제10-1154081호(2012.05.31), 등록특허공보 제10-1386361호(2014.04.10),

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 일시례에 따른 목적은 사출실린더에서 사출압을 발생시키면 노즐의 내부에 구비된 승강피스톤이 하강 동작을 하여 게이트를 일시적으로 국부 개방한 뒤 승강피스톤의 하부에 작용하는 사출압에 의해 복귀스프링의 탄성력을 극복하고 상승하여 게이트를 완전 개방시킴으로써 금형의 캐비티에 대한 수지공급이 이루어지도록 하고, 금형의 캐비티 내에 수지 충전이 완료되면 상기 승강피스톤의 상,하 공간에서 압력평형이 이루어짐에 따라 자연적으로 복귀스프링의 복원력에 의해 승강피스톤이 하강 이동되어 게이트가 폐쇄되도록 함으로써 안정적이고 자동화된 게이트의 개폐 동작을 보장할 수 있는 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치를 제공하는데 있다. 즉, 본 발명은 노즐의 내부에 사출압이 작용하면 승강피스톤이 초기 사출압에 의해 하강하여 게이트를 일시 개방시킨 상태에서 게이트를 통해 승강피스톤의 하부로 유입된 수지압에 의해 상승하여 게이트에 대한 완전 개방을 유지하고, 이어서 금형의 캐비티에 대한 수지의 충전이 완료되면 노즐 내부의 전체압력과 금형의 캐비티 내의 압력 평형이 이루어짐에 따라 복귀스프링의 복원력에 의해 승강피스톤이 하강 이동함으로써 게이트를 차단하는 구성이어서 게이트의 개폐동작을 위한 복잡한 부품을 필요로 하지 않고, 구조가 간소하여 유지관리의 편의성과 경제적성을 높일 수 있는 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 일 실시례는 게이트가 차단된 상태에서 승강피스톤의 선단부인 게이트핀의 일부를 절개하여 소량의 수지가 체류하여 고화될 수 있는 고화영역을 형성하고, 이 고화 영역에 체류된 고화 수지는 게이트가 차단된 상태에서 수지가 흘러내리는 것을 방지하면서 사출압의 작용시 용이하게 탈락되도록 하여 동작의 정밀성과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시례에 따른 목적은 다캐비티 금형에 적용되는 핫런너 밸브장치의 경우 각 밸브장치는 단일의 금형 캐비티에 간격을 두고 연결 설치된 상태에서 시간차를 두고 순차 개방되도록 제어되는데, 이때 사출실린더로부터 수지를 공급받는 여러 밸브장치 중 상기 일 실시례의 밸브장치가 가장 먼저 캐비티에 대한 수지공급을 시작하도록 구성하는 경우, 다음 위치의 밸브장치는 내부에 사출실린더의 수지압에 의해 일시 하강하여 게이트를 국부 개방함과 동시에 상기 일실시례의 밸브장치가 주입한 캐비티측에서 작용하는 수지압에의해 상승하여 게이트를 완전 개방하게 되며, 이후 해당 밸브장치가 설치된 캐비티 내의 수지가 충전이 끝나면 캐비티와 노즐내의 수지압이 평형됨에 따라 복귀스프링에 의해 승강피스톤이 하강하여 게이트를 차폐시킴으로써 비교적 간소한 구조이면서 다캐비티 금형에 대한 시퀀스 제어를 안정적으로 구현할 수 있는 사출압 개폐 제어형 핫런너를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 제1실시례에 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치는, 내부 중심으로 용융수지가 통과하는 수지로 및 이 수지로를 확장하여 확장공간이 연결형성된 바디와, 이 바디의 하부 내측에 구비되어 수지를 공급받아 안내하는 것으로 그 하측으로는 감소된 지름을 가지면서 수지가 토출되는 출구가 마련된 런너부를 구비한 런너실린더로 이루어진 노즐; 상기 런너실린더의 내부에 승강되게 구비되되 그 상부에는 수지의 유입압에 의해 하강력이 작용하도록 하는 압력작용부 및 이 압력작용부의 하측에 연결 구비되되 수지가 통과하는 통로를 형성한 연결부 및 이 연결부의 중심에서 연장되어 상기 런너부상에 배치되면서 선택적으로 게이트를 개폐시키는 것으로 런너부와의 사이에 상승챔버를 형성하여 통로를 경유한 수지압의 작용시 상승력이 작용하도록 유도하는 게이트핀을 구비한 승강피스톤; 상기 확장공간의 상부측에 상단이 걸림되고 하단은 상기 런너실린더의 일측에 형성된 단차턱에 걸림되되 상기 압력작용부의 상단이 접촉되는 것에 의해 승강피스톤의 상승시 하방향으로의 탄성력을 작용하는 복귀스프링;을 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 제2실시례에 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치는, 내부 중심으로 용융수지가 통과하는 수지로 및 이 수지로를 확장하여 된 확장공간이 연결 형성된 바디와, 이 바디의 하부 내측으로 상단부가 연결 조립되되, 내부 상, 하측에는 각각 지름을 감소하여 형성된 단차턱과 걸림턱이 형성되고, 하부는 수지가 토출되는 출구가 마련된 런너부로 된 런너실린더로 이루어진 노즐; 상기 런너실린더의 내부에 승강 구비되는 것으로 그 상부에는 수지의 유입압에 의해 하강력이 작용하는 압력작용부 및 이 압력작용부의 하측으로 감소된 지름을 가지면서 연장되되 측면으로 수지가 통과하여 배출되도록 토출통로를 형성하고 그 하면은 하강시 걸림턱에 걸림되는 토출부 및 이 토출부의 중심에서 감소된 지름을 가지면서 연장되어 상기 런너부상에 배치되고 그 끝단부가 승강 변위에 의해 게이트를 개폐시키는 것으로 상기 런너부와의 사이에 상승챔버를 형성하는 게이트핀을 구비한 승강피스톤; 상기 확장공간의 상부측에 상단이 걸림되고 하단은 상기 단차턱에 걸림되되 상기 압력작용부의 상단이 접촉되는 것에 의해 승강피스톤의 상승시 하방향으로의 탄성력을 작용하는 복귀스프링;을 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 승강피스톤은 내부에 하향 진행하면서 지름이 감소되는 공간인 하강챔버를 형성하여 수지압력이 작용하도록 유도하는 경사면을 갖는 압력작용부; 상기 압력작용부의 하부에서 감소된 지름으로 연결 되는 관형상의 부재로 동심원을 중심으로 방사상으로 하나 또는 복수의 통로를 형성하여 하강챔버의 수지가 이동될 수 있도록 하는 연결부; 상기 연결부의 하부 중심에서 길게 연장되어 런너부 상에 배치되는 것에 의해 그 주위로 상승챔버가 형성된 것으로 끝단부는 금형모듈의 게이트를 차폐하도록 위치된 상태에서 수지압의 작용시 승강동작에 의해 선택적으로 개방하는 게이트핀;으로 구성된 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 런너실린더는 상기 바디의 하부에 나사체결로 연결되는 것으로 내부 지름은 상기 확장공간에 대응하는 지름을 갖도록 형성되되, 내부 상측에는 상기 복귀스프링의 하단이 걸림되도록 지름을 감소하여 된 단차턱을 형성한 관 형상의 배럴부; 상기 배럴부의 하부에 일체로 연장 구비되는 것으로 상대적으로 감소된 지름을 갖는 것에 의해 상기 게이트핀과의 사이에 공간인 상승챔버를 형성하고, 상기 게이트 일측에 하단부가 접속되는 런너부;로 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 노즐은 상,하 관통된 관형상의 부재로 상부에는 수지를 공급받아 유동하는 수지로가 형성되고, 이 수지로의 하측으로는 수지로에 대해 지름을 확장하여 된 것으로 복귀스프링이 구비되는 확장공간을 형성한 바디; 상기 바디의 외면을 감싸도록 구비되어 수지로를 경유하는 수지가 고화되는 것을 방지하는 히터; 상기 히터를 외부에 노출되지 않게 수용하는 하우징;으로 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 게이트핀은 하단부에 상기 게이트를 차폐하는 크기를 갖는 것으로 측면에 수직하는 방향으로 게이트와의 사이에 통기공을 형성한 런너팁으로 구성되는 것에 있다.

본 발명은 별도의 구동원 없이도 사출실린더의 수지압과 복귀 스프링만으로 승강피스톤을 승강시켜 게이트에 대한 개폐가 이루어지므로, 구조의 간소화에 따른 경제적인 제조 및 설치와 유지관리의 편의성이 우수한 이점이 있다. 즉, 노즐의 내부에 사출압이 작용하면 승강 피스톤의 상부에 우선적으로 사출압이 작용함으로써 일시 하강하여 게이트를 일시 개방시킴과 동시에 승강피스톤의 하부로 유입된 수지압에 의해 다시 상승 이동하여 게이트에 대한 완전 개방동작을 이루어 금형의 캐비티에 대한 충전이 실시되고, 캐비티에 대한 충전이 완료되면 노즐 내부의 압력평형으로 인해 복귀스프링의 탄성지지력에 의해 승강피스톤을 하강 이동시켜 게이트를 폐쇄시키므로 결과적으로 게이트에 대한 개방동작을 사출압에 연동하여 신속하고 정확하게 이루어질 수 있는 이점이 있다.

특히, 본 발명은 다캐비티 금형에 적용되었을 때 각 캐비티에 배치된 각각의 밸브장치가 수지의 충전이 완료되면 압력평형 작용에 의해 자동으로 게이트를 개폐시키므로, 금형의 보압시간이나 사출타이밍에 대한 정밀한 관리나 기술 또는 장치 등이 없어도 금형 전체의 캐비티에 대한 안정적이고 정확한 수지공급과 차단 그리고 보압을 가능하게 하므로 사출작업의 편의성과 효율성을 대폭 높일 수 있는 유용한 효과가 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서에 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 핫런너 밸브장치를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 제1실시례의 내부 구조를 나타낸 절개 사시도,
도 3 및 도 4는 제1실시례의 분해 사시도,
도 5 내지 도 7은 제1실시례에서 동작을 설명하기 위한 단면도,
도 8은 제1실시례에 따른 승강피스톤의 발췌 사시도,
도 9 내지 도 11은 도 5 내지 도 7을 랜더링한 이미지,
도 12는 본 발명의 게이트 개폐 동작을 설명하기 위한 도면,
도 13은 본 발명의 제2실시례의 내부 구조를 나타낸 절개 사시도,
도 14는 제2실시례에 따른 분해 사시도,
도 15 내지 도 17은 제2실시례에의 동작을 설명하기 위한 단면도,
도 18 및 도 19는 제 2실시레의 동작을 설명하기 위한 도면.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략하며, 본 발명의 실시형태는 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이어서 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하 본 발명의 제1실시례 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치을 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명은 사출을 시작하여 금형에 사출압이 작용하여 충전이 완료되면, 압력평형이 발생하게 되는데, 이러한 압력평형의 발생시 탄성체의 탄성복원력에 의해 압력차 피스톤이 하강하여 금형의 게이트를 막도록 하는 것을 주요한 기술적 특징으로 한다. 이러한 구성의 본 발명은 금형의 보압타임을 정밀하게 관리하지 않아도 압력평형에 의해 자동으로 게이트가 닫히므로 결과적으로 보압타임을 조절하는데 있어 자유도가 높아짐에 따라 편의성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 보압타임의 잘못된 설정으로 성형품의 불량 발생을 방지할 수 있다.

도 2는 본 발명의 내부 구조를 나타낸 사시도이다.

도면에는 내부 중심으로 용융 상태의 수지가 통과하는 수지로(11b)를 형성한 것으로 이 수지로(11b)의 하측으로는 지름을 확장하여 된 확장공간(11a)이 형성되고 그 하단부는 게이트(g)를 형성한 금형모듈(m)의 일측에 접속되는 바디(11)를 구비한 노즐(10)과, 상기 노즐(10)의 내부에 나사체결로 조립되어 일체로 연결되는 것으로 그 내부는 상기 확장공간(11a)에 대응하는 지름의 유로(미부호)를 형성하여 된 것으로 상기 게이트(g)를 형성한 금형모듈(m)의 일측에 접속되는 런너실린더(30)와, 상기 런너실린더(30)의 내부에 구비되어 수지의 작용압에 의해 승강 연동되는 것으로 금형모듈(m)의 게이트(g)를 차폐한 상태에서 수지압의 공급에 의해 일시 하강하여 게이트(g)를 개방하여 내부 압력평형 상태를 해제함과 동시에 바로 상승하여 게이트(g)를 완전 개방하는 게이트핀(55)을 구비한 승강피스톤(50)과, 상기 노즐(10)의 확장공간(11a)에 구비되어 그 상단은 확장공간(11a)의 상부에 걸림되어 지지되고 그 하단은 상기 런너실린더(30)의 내부 상측에 제공된 단차턱(31a)에 걸림되는 것으로 상기 승강피스톤(50)의 상승 이동시 금형모듈(m)의 캐비티(c)에 대한 수지주입이 완료되어 압력평형이 발생하면 승강피스톤(50)을 가압하여 게이트(g)를 차폐하도록 탄성지지력을 작용하는 복귀스프링(20)으로 이루어진 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치(1)가 도시되어 있다.

도 3은 본 발명에 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치를 상측에서 바라본 분해 사시도이고, 도 4는 하측에서 바라본 분해사시도이다.

도면에는 외체를 형성하는 것으로 내부에 수지로(11b)와 확장공간(11a)을 형성한 관 형상의 바디(11) 및 이 바디(11)의 외면을 감싸도록 구비되어 수지가 고화되는 것을 방지하는 히터(15) 및 이 히터(15)의 외면을 감싸는 커버요소인 하우징(13)으로 이루어지 노즐(10)과, 상기 노즐(10)의 하측에 나사체결로 조립되는 것으로 수지를 공급받아 하측으로 안내하도록 내부가 비어 있는 관형상의 런너실린더(30)와, 상기 런너실린더(30)의 내부에 슬라이드 접촉되어 승강되는 것으로 수지의 공급시 상부공간과 하부공간에서 각각 하강력과 상승력을 작용받아 하부에 구비된 게이트핀(55)이 금형모듈(m)의 게이트(g)를 개폐하도록 승강 동작을 수행하는 승강피스톤(50)과, 상기 노즐(10)의 내부에 설치되어 상기 상승 이동된 승강피스톤(50)에 대해 하강 탄성 지지력을 작용하는 복귀스프링(20)으로 구성되는 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치(1)가 도시되어 있다.

도 5는 본 발명의 내부 구조를 나타낸 종단면도이다.

도면에는 상,하 관통되고 내부는 비어 있는 관형상을 갖는 것으로 내부 상측에 수지로(11b)가 형성되고, 그 하측으로는 상대적으로 지름을 확장하여 된 확장공간(11a)이 형성된 바디(11) 및 이 바디(11)의 외면을 감싸도록 구비되어 수지가 고화되는 것을 방지하도록 가열을 하는 히터(15) 및 이 히터(15)가 외부에 노출되지 않도록 감싸는 커버요소인 하우징(13)으로 이루어진 노즐(10)과, 상기 노즐(10)의 확장공간(11a)에 설치되어 하방향으로 탄성지지력을 작용하는 복귀스프링(20)과, 상기 바디(11)의 하부측에 연결 조립되는 것으로 내부 상측에 복귀스프링(20)의 하단부가 걸림되는 단차턱(31a)이 형성된 배럴부(31) 및 이 배럴부(31)의 하부에서 감소된 지름을 갖도록 연장되는 런너부(33)로 이루어진 런너실린더(30)와, 상기 런너실린더(30)의 내부에 슬라이드 접촉되면서 승강 가능하게 구비되는 것으로 상부에는 수지압에 의해 하강력을 발생시키기 위한 하강챔버(a)가 구비되고, 하부에는 수지압에 의해 상승력을 발생시키기 위한 상승챔버(b)가 마련된 것으로 상승챔버(b)가 형성된 압력작용부(51) 및 이 압력작용부(51)의 하측에 연결 구비되는 것으로 수지가 이동되는 통로(53h)를 형성한 연결부(53) 및 이 연결부(53)의 하부 중심에서 연장 구비되는 것으로 상기 런너부(33)와의 사이에 상승챔버(b)를 형성하는 것으로 그 끝단이 금형모듈(m)의 게이트(g)를 개폐하는 게이트핀(55)으로 이루어진 승강피스톤(50)으로 구성되는 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치(1)가 도시되어 있다.

도 6은 본 발명의 1차 게이트 오픈 상태를 설명하기 위한 종단면도이다.

도면에는, 사출실린더로부터 수지가 공급되는 경우 노즐(10)의 내부에 설치된 승강피스톤(50)의 압력작용부(51)에 수지압이 작용함에 따라 상기 승강피스톤(50)은 하방향으로 변위되고, 도면에서 보는 바와 같이 금형모듈(m)의 게이트(g)를 기준으로 하방향으로 돌출되는 것에 의해 게이트(g)를 일시 개방하게 된다. 즉, 사출실린더의 사출압이 작용하는 시작점에서는 상기 하강챔버(a)에 작용하는 수지압이 크기 때문에 승강피스톤(50)을 하강 이동시키는 구성이 도시되어 있다.

도 7은 본 발명의 2차 게이트 오픈 상태를 설명하기 위한 종단면도이다.

도면에는, 도 6에 이어서 하강챔버(a)에 작용하는 수지압은 승강피스톤(50)의 런너실린더(30)에 형성된 통로(53h)를 통해 상승챔버(b)에 작용하게 되는데, 이때 상기 게이트(g)가 일시 개방된 것에 의해 상승챔버(b)에 작용하는 수지압의 크기가 하강챔버(a)에 작용하는 수지압에 비해 상대적으로 커지기 때문에 상기 승강피스톤(50)은 상승 이동을 하여 게이트(g)를 완전 개방 상태를 이루게 되는 구성이 도시되어 있다.

도 8은 본 발명의 승강피스톤을 발췌하여 나타낸 사시도이다. 도면에는, 상부에 관형상으로 제공되는 압력작용부(51)와, 이 압력작용부(51)의 하측으로 감소된 지름을 갖는 것으로 하부에 동심원 중심으로 방사상으로 복수의 통로(53h)가 관통된 연결부(53)와, 상기 연결부(53)의 하부 중심에서 하측방향으로 길게 연장되는 것으로 그 끝단부에 마련된 런너팁(55a)이 게이트(g)를 개폐시키는 게이트핀(55)으로 이루어진 승강피스톤(50)이 도시되어 있다.

도 9 내지 도 11은 도 5 내지 도 7을 랜더링한 이미지이고, 도 12는 본 발명의 게이트 개폐 동작을 설명하기 위한 도면이다.

한편, 본 발명에 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치는 다캐비티 금형에 사용할 수 있도록 매니폴드에 연결 사용되는 멀티 타입의 밸브장치에 사용되거나 또는 단일의 캐비티에 사용되는 싱글 타입으로 사용될 수 있으며, 이는 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치의 구성을 살펴보면, 크게 노즐(10)과, 런너실린더(30)와, 승강피스톤(50) 그리고 복귀스프링(20)으로 구성된다.

노즐(10)은 사출실린더로부터 수지를 공급받아 금형의 캐비티측으로 안내하기 위한 요소로, 크게 외체를 형성하는 바디(11)와, 이 바디(11)의 외면에 감겨져 발열작용을 하는 히터(15) 그리고 이 히터(15)를 감싸도록 구성되는 하우징(13)으로 구성된다.

상기 바디(11)는 상,하 관통된 관형상의 부재로 제공되며, 상부는 개방되어 사출실린더로부터 용융 상태의 수지를 공급받도록 구성되고, 내부 중심은 수지로(11b)를 형성하여 공급받은 수지가 이동되는 통로를 제공하며, 이 수지로(11b)의 하측으로는 상기 수지로(11b)에 대해 지름을 확장하여 된 것으로 복귀스프링(20)과 런너실린더(30)가 설치되는 공간인 확장공간(11a)이 형성되는 구성이다.

상기 히터(15)는 상기 바디(11)의 외면을 감싸도록 구비되어 외부로부터 전원을 공급받아 발열을 하는 요소로서, 상기 바디(11)의 내부를 유동하는 수지가 용융상태를 유지하도록 가열시킴으로써 수지의 고화를 방지하는 역할을 한다.

상기 하우징(13)은 상기 히터(15)를 외부에 노출되지 않도록 감싸는 금속 관형상의 수용부재이다. 이러한 구성의 노즐(10)은 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하며, 그 소재나 형태는 적절하게 변형되어 실시될 수 있을 것이다.

런너실린더(30)는 상기 바디(11)의 하부에 일체로 연결 구비되어 수지로(11b)를 통과한 수지를 공급받기 위한 연결관로요소로, 상기 바디(11)의 확장공간(11a)에 대응되는 내부 지름을 가지면서 상기 바디(11)에 나사체결로 조립 연결되는 밸럴부(31)와, 이 밸럴부(31)의 하부를 형성하는 것으로 금형모듈(m)의 게이트(g)로 수지를 토출하도록 상기 금형모듈(m)에 접속하는 런너부(33)로 구성된다.

상기 밸럴부(31)는 상기 노즐(10)을 구성하는 바디(11)의 하부에 그 상부 외면이 나사체결로 연결 구비되며, 내부에는 상기 바디(11)의 확장공간(11a)에 대응하는 공간을 형성하되 내부 상측에는 상기 복귀스프링(20)의 하단이 걸림되도록 지름을 감소하여된 단차턱(31a)을 형성한 관 형상의 부재이다.

상기 런너부(33)는 상기 배럴부(31)의 하부에 일체로 구비되는 것으로 상대적으로 감소된 지름을 갖는 것에 의해 상기 게이트핀(55)과의 사이의 공간에 상승챔버(b)를 형성하고, 상기 금형모듈(m)의 게이트(g) 일측에 하단부가 접속되는 부재이다. 이러한 런너부(33)는 상기 밸럴부(31)에서 지름을 감소시킨 부분에 걸림턱(미부호)을 형성하며, 이 걸림턱은 후술할 승강피스톤(50)이 더 이상 하강하지 않도록 이동을 제한하는 역할을 수행한다.

승강피스톤(50)은 상기 런너실린더(30)의 내부에 승강 가능하게 구비되는 것에 의해 금형모듈(m)의 게이트(g)를 선택적으로 차폐하는 요소로서, 이러한 승강피스톤(50)은 크게 압력작용부(51)와, 연결부(53) 그리고 게이트핀(55)으로 구성된다.

상기 압력작용부(51)는 상부에 수지로(11b)를 경유하여 공급되는 수지의 유입압에 의해 하강력이 작용하도록 하측으로 진행하면서 점차 지름이 감소되는 형상의 경사면(51a)을 형성한다. 부연 설명을 하면, 상기 압력작용부(51)는 내부에 수지가 유동되도록 속이 빈 관형상으로 제공되되, 도면을 기준으로 내부 상측에서 하향 진행하면서 지름이 감소되는 공간인 하강챔버(a)를 형성하도록 경사면(51a)을 형성하며, 상기 수지로(11b)에서 공급되는 용융수지는 상기 압력작용부(51)의 하강챔버(a) 구간에서 급격하게 유동이 저하됨에 따라 하강력을 작용하게 된다.

상기 연결부(53)는 상기 압력작용부(51)의 하측에 도면을 기준으로 하향 연장되되 하방향으로 수지가 통과하도록 수직하게 관통된 통로(53h)를 형성하는 구성이다. 부연 설명을 하면, 이러한 연결부(53)는 상기 압력작용부(51)의 하부에서 감소된 지름으로 연결되는 관 형상의 부재로, 수직하는 방향으로 동심원을 중심으로 하면서 방사상으로 하나 또는 복수의 통로(53h)를 관통 형성한 구성이며, 이 통로(53h)를 통해 상기 하강챔버(a)에 작용하는 수지가 이동하게 된다.

상기 게이트핀(55)은 상기 연결부(53)의 중심에서 연장되어 상기 런너부(33)상에 배치되어 승강동작에 의해 그 하단부가 선택적으로 상기 금형모듈(m)의 게이트(g)를 개폐시키는 것으로, 상기 런너부(33)와의 사이에 공간인 상승챔버(b)를 형성하는 구성이다. 이 상승챔버(b)에 수지압에 작용하게 되면 상승력이 발생함에 따라 상기 승강피스톤(50)이 상승 이동을 하게 된다. 부연설명을 하면, 본 발명에서의 게이트핀(55)은 상기 연결부(53)의 하부 중심에서 길게 연장되어 상기 런너부(33)의 중심에 배치되는 것에 의해 그 주위로 수지가 채워지는 공간인 상승챔버(b)가 형성되며, 그 끝단부는 금형모듈(m)의 게이트를 차폐하도록 위치된 상태에서 수지압의 작용시 승강동작에 의해 선택적으로 게이트(g)를 개폐시키는 작용을 한다.

한편, 상기 게이트핀(55)은 하단부에 상기 금형모듈(m)의 게이트(g)를 차폐하는 크기를 갖는 것으로 측면에 수직하는 방향으로 게이트(g)와의 사이에 슬릿 형태로 가공된 통기공(55s)을 형성하는 구성이다. 이때의 상기 통기공(55s)은 사출실린더로부터 공급되는 수지의 압력에 의해 승강피스톤(50)이 용이하게 하강 동작을 수행하여야 하지만, 상기 게이트핀(55)과 게이트(g) 주변의 수지가 고화되어 있는 경우 승강 변위가 곤란하므로 상기 상승챔버(b) 내의 수지가 흘러내리지 않을 정도의 틈인 통기공(55s)을 형성하여 최초 수지압의 작용시 이 부분이 쉽게 터질 수 있도록 하는 역할을 수행한다.

복귀스프링(20)은 상기 노즐(10)의 확장공간(11a) 상부에 상단이 걸림되고 하단은 상기 런너실린더(30)의 내부 일측에 형성된 단차턱(31a)에 걸림되는 구성이며, 상기 압력작용부(51)의 상단이 접촉되는 것에 의해 승강피스톤(50)의 상승시 하방향으로의 탄성력을 작용하는 역할을 한다.

즉, 복귀스프링(20)은 상기 승강피스톤(50)에 사출압이 작용하지 않을 때에는 상기 단차턱(31a)에 걸림됨과 아울러 상기 승강피스톤(50)이 상승 이동하지 않도록 탄성지지력을 작용하며, 상기 승강피스톤(50)의 압력작용부(51)에 사출실린더로부터의 수지압이 작용하면 단차턱(31a)에 걸림 상태를 유지한다. 이어서 상기 승강피스톤(50)의 연결부(53)를 통해 그 하측의 공간인 상승챔버(b)에 수지압이 작용하면 승강피스톤(50)은 상기 복귀스프링(20)의 탄성지지력을 극복하고 상승 이동하여 게이트(g)에 대한 완전 개방 상태를 유지하게 된다. 이후 금형모듈(m)의 게이트(g)를 통해 캐비티에 공급된 수지와 노즐 내부의 수지가 압력 평형을 이루게 되면 상기 승강피스톤(50)의 상승 이동에 의해 수축 상태의 복귀스프링(20)이 탄성복원력에 의해 상기 승강피스톤(50)을 하강 이동시켜 게이트(g)를 차폐한 위치로 복귀시킨다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 제1 실시례에 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치의 동작을 설명하기로 한다.

노즐(10)은 도 5에 나타내 보인 바와 같이 사출 대기 상태에서는 승강피스톤(50)의 게이트핀(55)이 금형모듈(m)의 게이트(g)를 차폐한 상태를 이룬다.

이러한 상태에서 상기 노즐(10)을 구성하는 바디(11)의 수지로(11b)로 사출실린더로부터 용융 상태의 수지가 공급되어지면, 상기 수지는 수지로(11b)를 통해 확장공간(11a)으로 유입된다. 이렇게 확장공간(11a)측으로 유입된 수지는 런너부(33)의 내부에 승강 가능하게 구비된 승강피스톤(50)의 압력작용부(51)로 유동되면서 하강 압력을 작용하게 되고, 이에 승강피스톤(50)은 도 6에 나타내 보인 바와 같이 일시 하강하여 게이트(g)의 일부를 개방한 상태를 이룬다.

이어서, 상기 압력작용부(51)에 작용하는 수지가 통로(53h)를 통해 상승챔버(b)에 작용하면, 상기 승강피스톤(50)은 상승압력에 의해 상승 변위를 하게 되어 결과적으로 도 7과 같이 상승 이동되어 게이트(g)에 대한 완전 개방을 이루게 된다. 즉, 상기 승강피스톤(50)이 게이트(g)를 완전 개방한 상승 위치에서는 압력작용부(51)에 작용하는 하강압력보다 상승챔버(b)에 착용하는 상승압력이 더욱 크며, 이때의 상승압력은 복귀스프링(20)의 탄성 지지력을 극복할 정도의 크기를 갖는다.

끝으로, 금형의 캐비티(c)에 대한 수지의 충전이 완료되면 상기 승강피스톤(50)의 상부와 하부 공간에서 압력평형이 발생함에 따라 상기 승강피스톤(50)은 복귀스프링(20)의 탄성 복귀력에 의해 하강하여 도 5와 같이 게이트(g)를 차폐한 상태로 돌아가게 된다.

이하 본 발명의 제2실시례 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치을 도 13 내지 도 17를 참조하여 설명하기로 하되, 본 실시례에 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치은 앞서 설명한 일 실시례와 동일한 작용을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하였고, 각 구성에 대한 중복설명은 생략하거나 간략하게 설명하기로 한다.

도 13은 본 발명의 제2실시례의 내부 구조를 나타낸 절개 사시도이다.

도면에는 속이 빈 관 형상으로 내부 중심의 상부에는 용융 상태의 수지가 통과하는 수지로(11b)가 형성되고, 이 수지로(11b)의 하측으로는 지름을 확장하여 된 확장공간(11a)이 형성된 바디(11) 및 이 바디(11)의 개방된 하부에 조립연결되는 것으로 상기 확장공간(11a)에 대응하는 관로를 제공하는 것으로 금형모듈(m)의 게이트(g)에 접속하는 런너실린더(30)로 이루어진 노즐(10)과, 상기 런너실린더(30)의 내부에 구비되어 사출실린더로부터 작용하는 수지의 작용압에 의해 상,하부측에서 작용하는 수지압력에 의해 승강 연동되는 승강피스톤(50)과, 상기 바디(11)의 확장공간(11a)에 구비되어 그 상단은 확장공간(11a)의 상부에 걸림되어 지지되고 그 하단은 상기 런너실린더(30)의 내부 상측에 제공된 단차턱(31a)에 걸림되는 것으로 상기 승강피스톤(50)의 상승 이동시 금형모듈(m)의 캐비티(c)에 대한 수지 충전이 완료되어 압력평형이 발생하면 승강피스톤(50)을 가압하여 게이트(g)를 차폐하도록 탄성지지력을 작용하는 복귀스프링(20)으로 이루어진 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치(1)가 도시되어 있다.

도 14는 본 발명에 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치를 상측에서 바라본 분해 사시도이다.

도면에는 외체를 형성하는 것으로 내부에 수지로(11b)와 확장공간(11a)을 형성한 관 형상의 바디(11) 및 이 바디(11)의 외면을 감싸도록 구비되어 수지가 고화되는 것을 방지하는 히터(15) 및 이 히터(15)의 외면을 감싸는 커버요소인 하우징(13)으로 이루어진 노즐(10)과, 상기 노즐(10)의 하측에 나사체결로 조립되는 것으로 수지를 공급받아 하측으로 안내하도록 내부가 비어 있는 관 형상의 런너실린더(30)와, 상기 런너실린더(30)의 내부에 슬라이드 접촉되어 승강되는 것으로 수지의 공급시 상부공간인 하강챔버(a)와 하부공간인 상승챔버(b)에서 순차적으로 하강력과 상승력을 작용받아 하부에 구비된 게이트핀(55)이 금형모듈(m)의 게이트(g)를 개폐하도록 승강 동작을 수행하는 승강피스톤(50)과, 상기 노즐(10)의 내부에 설치되어 상기 상승 이동된 승강피스톤(50)에 대해 하강 탄성 지지력을 작용하는 복귀스프링(20)으로 구성되는 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치(1)가 도시되어 있다.

도 15 내지 도 17은 제2실시례에의 동작을 설명하기 위한 단면도로서, 도 16은 금형모듈(m)의 게이트(g)가 차폐된 상태이고, 도 17은 승강피스톤(50)이 일시 하강하여 금형모듈(m)의 게이트(g)를 일시 개방한 상태를 나타낸 것이며, 도 18은 승강피스톤(50)의 하강챔버(a)에 작용하는 수지압에 의해 상승 변위되어 금형의 캐비티에 대한 수지 충전을 실시하는 상태 즉, 게이트(g)를 완전 개방한 상태를 나타낸 것이다.

그리고 도 18은 도 15 내지 도 17의 도면의 이해를 돕기 위한 랜더링된 이미지 도면이고, 도 19는 제1실시례의구성을 첫번째 사출용 밸브장치로 배치 구성하고, 제2 실시례의 구성을 상기 제1실시례의 밸브장치의 사출 작용후 연동하여 동작을 수행하는 2번째 이후의 밸브장치로 구성한 것을 예시한 도면이다.

도면에는 상,하 관통되고 내부는 비어 있는 관형상을 갖는 것으로 내부 상측에 수지로(11b)가 형성되고, 그 하측으로는 상대적으로 지름을 확장하여 된 확장공간(11a)이 형성된 바디(11) 및 이 바디(11)의 외면을 감싸도록 구비되어 수지가 고화되는 것을 방지하도록 가열을 하는 히터(15) 및 이 히터(15)가 외부에 노출되지 않도록 감싸는 커버요소인 하우징(13)으로 이루어진 노즐(10)과, 상기 노즐(10)의 확장공간(11a)에 설치되어 하방향으로 탄성지지력을 작용하는 복귀스프링(20)과, 상기 바디(11)의 하부측에 연결 조립되는 것으로 내부 상측에 복귀스프링(20)의 하단부가 걸림되는 단차턱(31a)이 형성된 배럴부(31) 및 이 배럴부(31)의 하부에서 감소된 지름을 갖도록 연장되는 런너부(33)로 이루어진 런너실린더(30)와, 상기 런너실린더(30)의 내부에 슬라이드 접촉되면서 승강 가능하게 구비되는 것으로 상부에는 수지압에 의해 하강력을 발생시키기 위한 하강챔버(a)가 구비되고, 하부에는 수지압에 의해 상승력을 발생시키기 위한 상승챔버(b)가 마련된 것으로 상승챔버(b)가 형성된 압력작용부(51) 및 이 압력작용부(51)의 하측에 연결 구비되는 것으로 수지가 이동되는 토출통로(54h)를 형성한 토출부(54) 및 이 토출부(54)의 하부 중심에서 연장 구비되는 것으로 상기 런너부(33)와의 사이에 상승챔버(b)를 형성하는 것으로 그 끝단이 금형모듈(m)의 게이트(g)를 개폐하는 게이트핀(55)으로 이루어진 승강피스톤(50)으로 구성되는 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치(1)가 도시되어 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제2실시례에 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치의 구성을 살펴보면, 크게 바디(11)와, 런너실린더(30)와, 승강피스톤(50) 그리고 복귀스프링(20)으로 구성된다.

노즐(10)은 사출실린더로부터 수지를 공급받아 금형의 캐비티측으로 안내하기 위한 요소로, 크게 속이 빈 관형상을 갖는 바디(11)와, 이 바디(11)의 외면에 감겨져 발열작용을 하는 히터(15) 그리고 이 히터(15)를 감싸도록 구성되는 하우징(13)으로 구성된다. 이러한 노즐(10)에서 상기 바디(11)는 상,하 관통된 관형상의 부재로 제공되며, 상부는 개방되어 사출실린더로부터 용융 상태의 수지를 공급받도록 구성되고, 내부 중심은 수지로(11b)를 형성하여 공급받은 수지가 이동되는 통로를 제공하도록 구비되며, 이 수지로(11b)의 하측으로는 상기 수지로(11b)에 대해 지름을 확장하여 된 것으로 복귀스프링(20)과 런너실린더(30)가 설치되는 공간인 확장공간(11a)이 형성되는 구성이다. 그리고 상기 히터(15)는 상기 바디(11)의 외면을 감싸도록 구비되어 외부로부터 전원을 공급받아 발열을 하여 그 내부를 유동하는 수지가 고화되지 않고 용융상태를 유지하도록 하는 역할을 하며, 상기 하우징(13)은 상기 히터(15)를 외부에 노출되지 않도록 보호하는 부재이다.

런너실린더(30)는 상기 바디(11)의 하부 내측으로 그 상단부가 나사체결로 연결 조립되되, 내부 상, 하측에는 각각 지름을 감소하여 형성된 단차턱(31a)과 걸림턱(33a)이 형성되고, 하부에는 수지가 토출되는 출구(33b) 마련된 런너부(33)로 이루어지는 구성이다. 이러한 런너실린더(30)는 앞서 설명한 제1실시례의 구성과 대동소이하므로 상세한 설명은 생략한다. 다만 본 발명에서의 런너실린더(30)는 가공성과 조립성을 고려하여 바디(11)의 하부에 나사체결로 조립되는 구성을 예시하였으나 일체로 가공 성형이 가능한 경우에는 일체로 제공되어도 무방하다.

승강피스톤(50)은 앞서 설명한 제1실시례와 그 기술적 구성의 일부가 상이한 특징을 갖는 것으로, 본 실시례에서의 승강피스톤(50)은 상기 런너실린더(30)의 내부에 승강 가능하게 구비되는 것에 의해 금형모듈(m)의 게이트(g)를 선택적으로 차폐하는 요소로서, 이러한 승강피스톤(50)은 크게 압력작용부(51)와, 토출부(54) 그리고 게이트핀(55)으로 구성된다.

상기 압력작용부(51)는 상부에 수지로(11b)를 경유하여 공급되는 수지의 유입압에 의해 하강력이 작용하도록 하측으로 진행하면서 점차 지름이 감소되는 형상의 경사면(51a)을 형성한다. 부연 설명을 하면, 상기 압력작용부(51)는 내부에 수지가 유동되도록 속이 빈 관형상으로 제공되되, 도면을 기준으로 내부 상측에서 하향 진행하면서 지름이 감소되는 공간인 하강챔버(a)를 형성하도록 경사면(51a)을 형성하며, 상기 수지로(11b)에서 공급되는 용융수지는 상기 압력작용부(51)의 하강챔버(a) 구간에서 급격하게 유동이 저하됨에 따라 하강력을 작용하게 된다.

상기 토출부(54)는 상기 압력작용부(51)의 하측으로 감소된 지름을 가지면서 연장되되 도면을 기준으로 수평 즉, 측면방향으로 압력작용부(51)의 수지가 통과하여 상승챔버(b)측으로 유동되도록 토출통로(54h)를 형성하고, 그 하면은 하강시 걸림턱(33a)에 걸림되는 요소이다. 이때 상기 토출통로(54h)는 측면으로 하나 또는 복수 형성될 수 있다.

상기 게이트핀(55)은 상기 토출부(54)의 중심에서 하방향으로 직선 연장되어 상기 런너부(33)상에 배치되어 승강동작에 의해 그 하측 끝단부가 선택적으로 상기 금형모듈(m)의 게이트(g)를 개폐시키는 요소이다. 이러한 게이트핀(55)은 상기 런너부(33)와의 사이에 공간인 상승챔버(b)를 형성하는 구성이며, 이 상승챔버(b)에 수지압에 작용하게 되면 상승력이 발생함에 따라 상기 승강피스톤(50)이 상승 이동을 하게 된다. 부연설명을 하면, 본 발명에서의 게이트핀(55)은 상기 연결부(53)의 하부 중심에서 길게 연장되어 상기 런너부(33)의 중심에 배치되는 것에 의해 그 주위로 수지가 채워지는 공간인 상승챔버(b)가 형성되며, 그 끝단부는 금형모듈(m)의 게이트를 차폐하도록 위치된 상태에서 수지압의 작용시 승강동작에 의해 선택적으로 게이트(g)를 개폐시키는 작용을 한다.

복귀스프링(20)은 상기 노즐(10)의 확장공간(11a) 상부에 상단이 걸림되고 하단은 상기 런너실린더(30)의 내부 일측에 형성된 단차턱(31a)에 걸림되는 구성이며, 상기 압력작용부(51)의 상단이 접촉되는 것에 의해 승강피스톤(50)의 상승시 하방향으로의 탄성력을 작용하는 역할을 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 제2실시례에 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치의 동작을 설명하기로 한다.

노즐(10)은 도 15 및 도 18의 도면 좌측에 나타내 보인 바와 같이 사출 대기 상태에서는 승강피스톤(50)의 게이트핀(55)이 금형모듈(m)의 게이트(g)를 차폐한 상태를 이루는데, 이 상태에서 사출실린더로부터 용융 상태의 수지가 상기 노즐(10)을 구성하는 바디(11)의 수지로(11b)를 경유하여 상기 승강피스톤(50)의 압력작용부(51)에 작용하면, 상기 승강피스톤(50)에는 수지압에 의한 하강압력이 작용함에 따라 도 16 및 도 18의 가운데에 위치한 도면에 나타내 보인 바와 같이 일시 하강하여 금형모듈(m)의 게이트(g)의 일부를 개방한 상태를 이룬다.

이어서, 상기 압력작용부(51)에 작용하는 수지가 토출통로(54h)를 통과하여 상승챔버(b)에 작용하면, 상기 승강피스톤(50)은 하강챔버(a)에 작용하는 압력에 비해 상승챔버(b)에 작용하는 압력이 큼에 따라 결과적으로 상승압력에 의한 상승 변위를 하게 되고, 이때 상기 복귀스프링(20)은 수축되어 탄성 변위됨에 따라 도 17 및 도 18의 우측 도면과 같이 게이트(g)에 대한 완전 개방을 이루어 금형의 캐비티(c)에 대한 수지 충전을 실시하게 된다. 끝으로, 금형의 캐비티(c)에 대한 수지의 충전이 완료되면 상기 승강피스톤(50)의 상부와 하부 공간에서 압력평형이 발생함에 따라 상기 승강피스톤(50)은 복귀스프링(20)의 탄성 복귀력에 의해 하강하여 도 15와 같이 게이트(g)를 차폐한 상태로 돌아가게 된다.

한편, 도 19는 사출 실린더와 매니폴드를 통해 제일 먼저 수지를 공급받는 메인 밸브장치(main)를 본 발명의 제1실시례로 배치 구성하고, 이후 두번째(sub1)와 세번째(sub1) 등등의 순으로는 본 발명의 제2실시례의 밸브장치를 배치 구성한 것을 나타낸 것으로, 도면을 기준으로 제일 상단에 위치한 STEP1은 제일 좌측에 위치한 제1실시례의 밸브장치인 (main)에 수지가 공급되어 금형의 캐비티에 대한 수지의 주입이 시작되는 상태를 나타낸 것이고 이때의 동작은 앞서 도 5 내지 도 7에서와 같이 이루어지며, (sub1)과 (sub2)의 밸브장치는 사출 실린더로와 매니폴드를 경유한 수지의 공급압이 내부에 작용하는 것에 의해 각각의 게이트핀은 일시 하강한 상태를 유지하게 된다.

이어서, STEP2는 상기 제1실시례의 밸브장치인 (main)을 통해 주입되는 수지가 일측에 근접 배치된 제2실시례의 밸브장치인 (sub1)이 연결된 캐비티 공간측으로 유입 유동되고, 이때의 상기 (sub1)은 일시적으로 게이트핀(55)이 일시적으로 상승 이동된 상태를 이루게 된다.

STEP3는 금형의 캐비티에 주입되는 수지가 상기 (sub1)을 경유함과 동시에 상기 (sub1)의 게이트핀(55)은 완전 상승 동작을 이루어 게이트를 개방하여 수지를 금형의 캐비티 측으로 공급하는 상태를 이루고, 이러한 (sub1)을 경유한 수지는 그 일측에 배치된 (sub2)가 접속한 캐비티측으로 유동된다.

STEP4는 (main)과 (sub1)을 경유한 수지가 (sub2)를 통과하게 되면 상기 (sub2)의 게이트핀은 캐비티의 수지압력에 의해 상승 이동을 이루어 게이트를 개방한 상태를 이루어 결과적으로 수지를 캐비티내로 공급하게 되며, 이때의 (main), (sub1), (sub1)은 모두 게이트에 대한 개방 상태를 유지한다.

STEP5는 금형의 캐비티에 대한 수지 충전이 모두 완료된 상태를 나타낸 것으로 이때의 (main)과 (sub1) 및 (sub2)는 노즐 내부의 전체 압력과 금형의 캐비티 내부와 압력 평형이 이루어짐에 따라 복귀스프링의 복원력에 의해 승강피스톤이 하강 이동함으로써 게이트를 차단한 상태를 이룬다.

STEP6은 금형의 캐비티에서 성형된 성형품의 취출시의 노즐의 상태를 나타낸 것이다.

한편, 본 발명은 기재된 실시례에 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 11 : 바디 11a : 확장공간
13 : 하우징 15 : 히터 20 : 복귀스프링
30 : 런너실린더 31 : 배럴부 31a : 단차턱
33 : 런너부 33a : 걸림턱 50 : 승강피스톤
51 : 압력작용부 51a : 경사면 53 : 연결부
53h : 통로 54 : 토출부 54h : 토출통로
55 : 게이트핀 a : 상부공간 b : 하부공간

Claims (6)

1. 내부 중심으로 용융수지가 통과하는 수지로 및 이 수지로를 확장하여 확장공간이 연결형성된 바디와, 이 바디의 하부 내측에 구비되어 수지를 공급받아 안내하는 것으로 그 하측으로는 감소된 지름을 가지면서 수지가 토출되는 출구가 마련된 런너부를 구비한 런너실린더로 이루어진 노즐;
   상기 런너실린더의 내부에 승강되게 구비되되 그 상부에는 수지의 유입압에 의해 하강력이 작용하도록 하는 압력작용부 및 이 압력작용부의 하측에 연결 구비되되 수지가 통과하는 통로를 형성한 연결부 및 이 연결부의 중심에서 연장되어 상기 런너부상에 배치되면서 선택적으로 게이트를 개폐시키는 것으로 런너부와의 사이에 상승챔버를 형성하여 통로를 경유한 수지압의 작용시 상승력이 작용하도록 유도하는 것으로, 하단부에 상기 게이트를 차폐하는 크기를 갖는 것으로 측면에 수직하는 방향으로 게이트와의 사이에 통기공을 형성한 런너팁을 형성한 게이트핀을 구비한 승강피스톤;
   상기 확장공간의 상부측에 상단이 걸림되고 하단은 상기 런너실린더의 일측에 형성된 단차턱에 걸림되되 상기 압력작용부의 상단이 접촉되는 것에 의해 승강피스톤의 상승시 하방향으로의 탄성력을 작용하는 복귀스프링;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치.
2. 내부 중심으로 용융수지가 통과하는 수지로 및 이 수지로를 확장하여 된 확장공간이 연결 형성된 바디와, 이 바디의 하부 내측으로 상단부가 연결 조립되되, 내부 상, 하측에는 각각 지름을 감소하여 형성된 단차턱과 걸림턱이 형성되고, 하부는 수지가 토출되는 출구가 마련된 런너부로 된 런너실린더로 이루어진 노즐;
   상기 런너실린더의 내부에 승강 구비되는 것으로 그 상부에는 수지의 유입압에 의해 하강력이 작용하는 압력작용부 및 이 압력작용부의 하측으로 감소된 지름을 가지면서 연장되되 측면으로 수지가 통과하여 배출되도록 토출통로를 형성하고 그 하면은 하강시 걸림턱에 걸림되는 토출부 및 이 토출부의 중심에서 감소된 지름을 가지면서 연장되어 상기 런너부상에 배치되고 그 끝단부가 승강 변위에 의해 게이트를 개폐시키는 것으로 상기 런너부와의 사이에 상승챔버를 형성하는 게이트핀을 구비한 승강피스톤;
   상기 확장공간의 상부측에 상단이 걸림되고 하단은 상기 단차턱에 걸림되되 상기 압력작용부의 상단이 접촉되는 것에 의해 승강피스톤의 상승시 하방향으로의 탄성력을 작용하는 복귀스프링;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 승강피스톤은 내부에 하향 진행하면서 지름이 감소되는 공간인 하강챔버를 형성하여 수지압력이 작용하도록 유도하는 경사면을 갖는 압력작용부; 상기 압력작용부의 하부에서 감소된 지름으로 연결 되는 관형상의 부재로 동심원을 중심으로 방사상으로 하나 또는 복수의 통로를 형성하여 하강챔버의 수지가 이동될 수 있도록 하는 연결부; 상기 연결부의 하부 중심에서 길게 연장되어 런너부 상에 배치되는 것에 의해 그 주위로 상승챔버가 형성된 것으로 끝단부는 금형모듈의 게이트를 차폐하도록 위치된 상태에서 수지압의 작용시 승강동작에 의해 선택적으로 개방하는 게이트핀;으로 구성된 것을 특징으로 하는 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치.
4. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 런너실린더는 상기 바디의 하부에 나사체결로 연결되는 것으로 내부 지름은 상기 확장공간에 대응하는 지름을 갖도록 형성되되, 내부 상측에는 상기 복귀스프링의 하단이 걸림되도록 지름을 감소하여 된 단차턱을 형성한 관 형상의 배럴부; 상기 배럴부의 하부에 일체로 연장 구비되는 것으로 상대적으로 감소된 지름을 갖는 것에 의해 상기 게이트핀과의 사이에 공간인 상승챔버를 형성하고, 상기 게이트 일측에 하단부가 접속되는 런너부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치.
5. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐은 상,하 관통된 관형상의 부재로 상부에는 수지를 공급받아 유동하는 수지로가 형성되고, 이 수지로의 하측으로는 수지로에 대해 지름을 확장하여 된 것으로 복귀스프링이 구비되는 확장공간을 형성한 바디; 상기 바디의 외면을 감싸도록 구비되어 수지로를 경유하는 수지가 고화되는 것을 방지하는 히터; 상기 히터를 외부에 노출되지 않게 수용하는 하우징;으로 구성된 것을 특징으로 하는 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치.
6. 삭제

Images