KR102546341B1 - 디스크스프링 게이트 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 핫런너 시스템의 노즐 게이트에 관한 것으로, 핫 런너 시스템의 매니폴드를 따라 주입되는 용융수지를 캐비티에 충진하는 노즐에 적용되는 게이트 시스템에 있어서, 중앙에 길이 방향을 따라 용융수지가 유동되는 노즐관로를 갖는 노즐바디와; 노즐바디의 단부에 구비되며 중앙에 주입관로를 갖는 인팁과; 인팁의 바깥쪽과 노즐바디의 안쪽에 구비되어 노즐바디에 체결 고정하는 아웃팁과; 노즐관로 및 주입관로를 순차적으로 관통 구비되며, 매니폴드에 구비되는 실린더에 의해 승강 작동을 통해 게이트를 개폐하여 용융수지의 충진을 단속하는 밸브핀과; 노즐바디와 인팁의 사이에 탄성 구비되어 노즐의 단부가 캐비티의 게이트에 접촉시 간격을 탄력적으로 조절하는 디스크스프링을 포함하는 것을 특징으로 분해 조립이 간편하고 유지보수가 용이하여 생산성이 향상되며, 이 용이하여 유지보수 및 부품의 재사용이 원활하고, 열팽창에 따른 가공 오차를 최소화하여 응력에 의한 변형 및 파손을 방지할 수 있으며, 게이트와 노즐의 접촉을 유지할 수 있어 제품의 불량이 감소되는 디스크스프링 게이트 시스템에 관한 것이다.

Description

디스크스프링 게이트 시스템{Disk Spring gate System}
본 발명은 핫런너 시스템의 노즐 게이트에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 분해 조립이 간편하고 유지보수가 용이하여 생산성이 향상되며, 이 용이하여 유지보수 및 부품의 재사용이 원활하고, 열팽창에 따른 가공 오차를 최소화하여 응력에 의한 변형 및 파손을 방지할 수 있으며, 게이트와 노즐의 접촉을 유지할 수 있어 제품의 불량이 감소되는 디스크스프링 게이트 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 사출금형은 내부에 구성된 캐비티(Cavity)에 용융된 수지(이하 '용융 수지')를 주입하여 충진하는 방법으로 플라스틱 제품을 양산하는 장치를 지칭하고 있다.
핫 런너 시스템(Hot Runner System)은 사출성형시 사출금형에 용융 수지를 공급하는 인젝션(Injection)의 하나로써, 사출금형의 캐비티에 용융 수지를 주입시 용융 수지의 온도를 고온으로 유지하면서 금형 내부에 고압으로 분사시키기 위한 시스템을 지칭하고 있다.
예컨대, 이러한 핫 런너 시스템은 사출성형시 용용 수지가 용융된 상태로 여러 지점을 통해 사출금형 측에 안정적으로 공급될 수 있어 용융 수지의 온도가 낮거나 사출압력이 낮아도 정밀 성형이 가능한 장점이 있다.
여기서 핫 런너 시스템은 용융 수지가 흐르는 유로(Flow Channel)가 내부에 형성되어 유로를 통해 용융 수지를 금형의 캐비티 측에 균일하게 공급하는 매니폴드(Manifold), 용융 수지를 토출하는 노즐(Nozzle)과 밸브 핀(Valve pin) 및 밸브 핀을 구동하는 실린더(Cylinder)를 포함하고 있다.
이러한, 사출 성형 핫 런너 시스템에 사용되는 노즐은 매니폴드에서 게이트까지 길이 방향으로 용융된 레진을 전달하는 역할을 수행함에 있어서 조립 시 금형 보강판에 플랜지 부시 조립, 노즐본체 조립 순으로로 조립 구성되어 매지폴드에 직접 체결 타입과 보강판에 조립하는 타입으로 크게 두가지로 구성됨으로 노즐본체와 게이트의 간격이 열팽창에 따른 가공 오차에 의해 맞닿지 않는 구조의 개선하는 밸브 게이트 시스템이 적용된다.
종래 밸브 게이트 시스템의 노즐은 금형부의 접촉 값을 보정하기 위해 구리링을 적용하여 눌림이 발생된 구리링은 복원력이 없으므로 노즐본체의 온도에 따른 냉간 시, 노즐본체의 길이가 줄어듦에 따라 게이트와 노즐 간에 열팽창에 의해 간극이 발생하였다.
즉, 분해 조립 시 취급이 어렵고 이로 인한 구리링(Cu Ring), 실캡(Seal Cap) 등의 부품 파손과 재사용이 불가능하며, 가공의 오차나 길이 오류가 발생될 시에 노즐바디(Nozzle Body)의 열팽창에 따라 금형부에 가해지는 응력에 의해 변형 또는 파손이 발생하고, 핫런너 시스템의 열간/냉간 시의 열팽창에 의해 발생하는 간극(Gap)에 의해 접촉부가 온도에 따라 접촉 여부가 불분명하며, 이를 유지보수하기 위한 코스트가 발생하므로 생산성이 저하되고, 간극 사이에 레진 끼임 현상에 탁화, 흑줄 등의 색상 변형에 따른 제품 불량 및 게이트 사이에 고화된 레진 유입으로 인해 주름 및 줄무늬 등의 제품 불량이 발생하는 문제점이 있다.
KR 10-1208692 B1
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 핫런너 시스템에 사용되는 노즐에 적용 되는 구조로 노즐바디(Nozzle Body), 인팁(In Tip), 아웃팁(Out Tip), 디스크스프링(Disc Spring)을 포함하는 노즐의 온도 상승에 따른 부피 팽창의 가공 오차 범위를 보정할 수 있어 분해 조립이 간편하고 유지보수가 용이하여 생산성이 향상되며, 이 용이하여 유지보수 및 부품의 재사용이 원활하고, 열팽창에 따른 가공 오차를 최소화하여 응력에 의한 변형 및 파손을 방지할 수 있으며, 게이트와 노즐의 접촉을 유지할 수 있어 제품의 불량이 감소되는 디스크스프링 게이트 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 핫 런너 시스템의 매니폴드를 따라 주입되는 용융수지를 캐비티에 충진하는 노즐에 적용되는 게이트 시스템에 있어서, 중앙에 길이 방향을 따라 용융수지가 유동되는 노즐관로를 갖는 노즐바디와; 노즐바디의 단부에 구비되며 중앙에 주입관로를 갖는 인팁과; 인팁의 바깥쪽과 노즐바디의 안쪽에 구비되어 노즐바디에 체결 고정하는 아웃팁과; 노즐관로 및 주입관로를 순차적으로 관통 구비되며, 매니폴드에 구비되는 실린더에 의해 승강 작동을 통해 게이트를 개폐하여 용융수지의 충진을 단속하는 밸브핀과; 노즐바디와 인팁의 사이에 탄성 구비되어 노즐의 단부가 캐비티의 게이트에 접촉시 간격을 탄력적으로 조절하는 디스크스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크스프링 게이트 시스템을 제공한다.
여기서, 디스크스프링은 링 형상의 원판으로 노즐관로를 중심으로 방사 방향을 따라 내향으로 경사 형성된 제1경사링과; 링 형상의 원판으로 노즐관로를 중심으로 방사 방향을 따라 외향으로 경사 형성된 제2경사링을 포함하여 제1경사링 및 제2경사링이 번갈아 중첩 구비되어 탄성력을 제공하는 것을 특징으로 한다.
이때, 디스크스프링은 제1경사링 및 제2경사링이 상호 지그재그 접촉으로 개별 혹은 다중 중첩으로 용접되어 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 노즐바디의 내측에는 인팁이 출몰 가능한 넓이의 단차부가 형성되고, 단차부에 대응하여 인팁의 바깥쪽 단부에는 돌출부가 돌출 형성되어 단차부와 돌출부의 상호 대응으로 형성되는 유격공간(200a)에 디스크스프링이 수용 구비되는 것을 특징으로 한다.
한편, 아웃팁의 바깥쪽 둘레에는 수나사가 형성되고, 노즐바디의 안쪽 둘레에는 암나사가 형성되어 수나사와 암나사의 상호 체결을 통해 아웃팁이 노즐바디의 단부에 소켓 방식으로 고정 결합되면서 인팁을 노즐바디의 내부에 수용 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 분해 조립이 간편하고 유지보수가 용이하여 생산성이 향상되며, 유지보수 및 부품의 재사용이 원활하고, 열팽창에 따른 가공 오차를 최소화하여 응력에 의한 변형 및 파손을 방지할 수 있으며, 게이트와 노즐의 접촉을 유지할 수 있어 제품의 불량이 감소되는 효과가 있다.
도 1은 기존에 게이트 시스템을 나타내는 구성 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 디스크스프링 게이트 시스템을 나타내는 전체 구성 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 디스크스프링 게이트 시스템을 나타내는 일부 확대 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 디스크스프링 게이트 시스템에 적용되는 디스크스프링의 조립 상태를 나타내는 분해 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 디스크스프링 게이트 시스템의 다른 실시예를 나타내는 일부 확대 단면도.
이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 디스크스프링 게이트 시스템은 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 핫 런너 시스템의 매니폴드(100)를 따라 주입되는 용융수지를 캐비티(300)에 충진하는 노즐(200)에 적용될 수 있다.
본 발명에 경우 핫 런너 시스템에서 용융수지를 게이트(310)로 전달하는 노즐(200)로 내부에 디스크스프링(250)의 복원력으로 열팽창에 의한 간격을 보정 가능하게 할 수 있도록 노즐바디(210), 인팁(220) 아웃팁(230), 디스크스프링(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
이러한, 노즐(200)이 금형에 조립된 상태에서 열팽창 전/후의 값을 보정하며 높이를 조절하여 핫 런너 밸브 시스템에 적용 가능한 기술을 제공할 수 있다.
본 발명에 실시 예에 따르면, 스프링 게이트 시스템은 핫런너 시스템에 사용되는 노즐바디에 적용되는 구조로 노즐바디(210), 인팁(220), 아웃팁(230), 디스크스프링(250)을 포함하는 부품으로 이루어져 있으며 일체 조립되어 노즐(200)의 온도 상승에 따른 열팽창의 값과 가공의 오차 범위를 보정할 수 있다.
조립 과정에서 금형의 보강판에 플랜지부시 조립 및 노즐바디 조립을 순차적으로 수행하여 조립하는 것이 바람직하다.
한편, 매니폴드(100)에 직접 체결 타입과 보강판에 조립하는 타입으로 크게 두가지로 구성되며, 기본적으로 동일한 구조를 갖는다.
노즐(200)과 게이트(310)의 간격이 열팽창에 의해 가공의 오차 발생하더라도 서로 맞닿아 캐비티(300)까지 길이 방향의 간격 보정이 자유로우며 노즐(200)의 구조에 의해 유동적으로 조립 및 유지보수가 용이하다.
이러한, 노즐(200)은 노즐바디(210), 인팁(220), 아웃팁(230), 밸브핀(240), 디스크스프링(250)을 포함하여 구성될 수 있다.
특히, 디스크스프링(250)을 통해 노즐(200)이 게이트(310)에 접촉시 냉간/열간시 발생하는 열팽창 값에 따라 변형되는 간격을 유기적으로 조절하여 충진되는 용융수지가 유출되는 것을 방지할 수 있다.
노즐바디(210)는 중앙에 길이 방향을 따라 용융수지가 유동되는 노즐관로(211)를 갖는다.
그리고, 인팁(220)은 노즐바디(210)의 단부에 구비되며 중앙에 주입관로(221)를 갖는다.
여기서, 아웃팁(230)은 인팁(220)의 바깥쪽과 노즐바디(210)의 안쪽에 구비되어 노즐바디(210)에 체결 고정하여 단부에 노출된 인팁(220)이 아웃팁(230)의 고정을 통해 외부로 탈락되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 밸브핀(240)은 노즐관로(211) 및 주입관로(221)를 순차적으로 관통 구비되며, 매니폴드(100)에 구비되는 실린더(110)에 의해 승강 작동을 통해 게이트(310)를 개폐하여 용융수지의 충진을 단속할 수 있다.
한편, 디스크스프링(250)은 노즐바디(210)와 인팁(220)의 사이에 탄성 구비되어 노즐(200)의 단부가 캐비티(300)의 게이트(310)에 접촉시 간격을 탄력적으로 조절하는 포함할 수 있다.
여기서, 디스크스프링(250)은 제1경사링(251)과 제2경사링(253)을 포함하여 탄성력을 제공할 수 있다.
즉, 디스크스프링(250)이 인팁(220)과 노즐바디(210)의 사이에 탄성력을 제공하여 인팁(220)이 캐비티(300)의 게이트(310)에 접촉 시 냉간/열간에 따른 변형에 상관 없이 게이트(310)에 긴밀하게 접촉할 수 있다.
이때, 제1경사링(251)은 링 형상의 원판으로 노즐관로(211)를 중심으로 방사 방향을 따라 내향으로 경사 형성되고, 제2경사링(253)은 링 형상의 원판으로 노즐관로(211)를 중심으로 방사 방향을 따라 외향으로 경사 형성될 수 있다.
제1경사링(251) 및 제2경사링(253)이 번갈아 중첩 구비되어 탄성력을 제공할 수 있다.
디스크스프링(250)은 제1경사링(251) 및 제2경사링(253)이 상호 지그재그 접촉으로 개별 혹은 다중 중첩으로 용접되어 일체로 형성될 수 있다.
한편, 노즐바디(210)의 내측에는 인팁(220)이 출몰 가능한 넓이의 단차부(213)가 형성되고, 단차부(213)에 대응하여 인팁(220)의 바깥쪽 단부에는 돌출부(223)가 돌출 형성되어 단차부(213)와 돌출부(223)의 상호 대응으로 형성되는 유격공간(200a)에 디스크스프링(250)이 수용 구비될 수 있다.
이와 같이, 아웃팁(230)의 바깥쪽 둘레에는 수나사(231)가 형성되고, 노즐바디(210)의 안쪽 둘레에는 암나사(215)가 형성되어 수나사(231)와 암나사(215)의 상호 체결을 통해 아웃팁(230)이 노즐바디(210)의 단부에 소켓 방식으로 고정 결합되면서 인팁(220)을 노즐바디(210)의 내부에 수용 구비될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 분해 조립이 간편하고 유지보수가 용이하여 생산성이 향상되며, 이 용이하여 유지보수 및 부품의 재사용이 원활하고, 열팽창에 따른 가공 오차를 최소화하여 응력에 의한 변형 및 파손을 방지할 수 있으며, 게이트와 노즐의 접촉을 유지할 수 있어 제품의 불량이 감소되는 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: 매니폴드 110: 실린더
200: 노즐 200a: 유격공간
210: 노즐바디 211: 노즐관로
213: 단차부 215: 암나사
220: 인팁 221: 주입관로
223: 돌출부 230: 아웃팁
231: 수나사 240: 밸브핀
250: 디스크스프링 251: 제1경사링
253: 제2경사링 300: 캐비티
310: 게이트

Claims (5)

  1. 핫 런너 시스템의 매니폴드(100)를 따라 주입되는 용융수지를 캐비티(300)에 충진하는 노즐(200)에 적용되는 게이트 시스템에 있어서,
    중앙에 길이 방향을 따라 용융수지가 유동되는 노즐관로(211)를 갖는 노즐바디(210)와;
    상기 노즐바디(210)의 단부에 구비되며 중앙에 주입관로(221)를 갖는 인팁(220)과;
    상기 인팁(220)의 바깥쪽과 상기 노즐바디(210)의 안쪽에 구비되어 노즐바디(210)에 체결 고정하는 아웃팁(230)과;
    상기 노즐관로(211) 및 주입관로(221)를 순차적으로 관통 구비되며, 상기 매니폴드(100)에 구비되는 실린더(110)에 의해 승강 작동을 통해 게이트(310)를 개폐하여 용융수지의 충진을 단속하는 밸브핀(240)과;
    상기 노즐바디(210)와 인팁(220)의 사이에 탄성 구비되어 노즐(200)의 단부가 캐비티(300)의 게이트(310)에 접촉시 간격을 탄력적으로 조절하는 디스크스프링(250)을 포함하며,
    상기 노즐바디(210)의 내측에는 상기 인팁(220)이 출몰 가능한 넓이의 단차부(213)가 형성되고, 상기 단차부(213)에 대응하여 상기 인팁(220)의 바깥쪽 단부에는 돌출부(223)가 돌출 형성되어 상기 단차부(213)와 돌출부(223)의 상호 대응으로 형성되는 유격공간(200a)에 상기 디스크스프링(250)이 수용 구비되고,
    상기 디스크스프링(250)은,
    링 형상의 원판으로 상기 노즐관로(211)를 중심으로 방사 방향을 따라 내향으로 경사 형성된 제1경사링(251)과;
    링 형상의 원판으로 상기 노즐관로(211)를 중심으로 방사 방향을 따라 외향으로 경사 형성된 제2경사링(253)으로 이루어지되,
    상기 제1경사링(251) 및 제2경사링(253)이 번갈아 상호 지그재그로 다중 중첩으로 용접되어 탄성력을 제공하여 인팁(220)이 캐비티(300)의 게이트(310)에 접촉 시 냉간/열간에 따른 변형에 상관 없이 게이트(310)에 긴밀하게 접촉되는 것을 특징으로 하는 디스크스프링 게이트 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 아웃팁(230)의 바깥쪽 둘레에는 수나사(231)가 형성되고, 노즐바디(210)의 안쪽 둘레에는 암나사(215)가 형성되어 상기 수나사(231)와 암나사(215)의 상호 체결을 통해 상기 아웃팁(230)이 상기 노즐바디(210)의 단부에 소켓 방식으로 고정 결합되면서 상기 인팁(220)을 노즐바디(210)의 내부에 수용 구비되는 것을 특징으로 하는 디스크스프링 게이트 시스템.
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