KR102602713B1 - 작동불량 방지 및 단열효과를 갖는 핫 런너 노즐 장치 - Google Patents

Abstract

핫런너블럭을 통해 유입된 수지를 노즐부를 통해 토출하며, 밸브핀을 통해 노즐부를 개폐하는 핫 런너 노즐 장치에 있어서, 노즐부는 단부는 내외측 팁의 이중구조를 갖되 내측의 팁이 이동할 수 있는 공간을 갖고, 밸브핀 또한 휨현상이 발생할 수 있는 구간에 일정구간 휘어지는 것을 허용하는 공간을 갖도록 하여, 작동불량을 방지하며, 노즐부의 단부에는 인슈레이더, 선단팁 및 메탈링이 형성되되, 상기 인슈레이더와 선단팁은 서로 일정구조로 결합되어 단열효과가 증대되도록 한 작동불량 방지 및 단열효과를 갖는 핫 런너 노즐 장치에 관한 것이다.

Description

작동불량 방지 및 단열효과를 갖는 핫 런너 노즐 장치 {Hot runner nozzle device with malfunction prevention and insulation effect}

본 발명은 작동불량 방지 및 단열효과를 갖는 핫 런너 노즐 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게, 노즐팁을 내측노즐팁과 외측노즐팁의 이중구조로 유격되게 구성하고, 밸브핀과 피스톤로드 사이를 유격되게 구성하여 밸브핀의 휘어짐에도 원활하게 작동하도록 하며, 노즐부의 단부를 제1선단팁과 제2선단팁의 이중구조로 하여 단열효과가 증대되도록 한 작동불량 방지 및 단열효과를 갖는 핫 런너 노즐 장치에 관한 것이다.

일반적으로 사출금형은 사출기에서 가열 연화되어 탄성을 잃고 가소성을 갖는 용융화된 수지를 제품(사출물)으로 성형하기 위한 일정 공간인 주형공간(Cavity)를 갖는 금형에 사출하여 냉각, 고화시키는 장치이다.

사출 성형이란 합성수지를 가공 성형하는 방법의 하나로서, 가열한 실린더 속에 열가소성수지(熱可塑性樹脂)를 가열, 유동화하여 이것을 사출 램으로 금형 속에 넣고 플런저로 압입하여 사출하는 성형법을 말한다.

이러한 사출 성형을 위한 사출성형기는 종래에는 금형과 노즐이 단순 연결되어 있는 단순한 구조를 가진 것이 대부분이었으나, 이러한 종래의 사출기는 고온의 용융된 수지가 공급되면 열에 의한 각 부품이 팽창되어 부속이 손상되거나 연결부분이 벌어져 노즐이 아닌 다른 경로로 수지가 누출되는 등의 여러 가지 문제점이 발생하여 부품의 내구성이 급격히 저하되고 또한 생산되는 제품의 불량이 발생하는 경우가 많았다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 최근에 사용되는 사출성형기에는 사출성형기에는 수지가 공급되는 수지공급통로를 구비하는 상기 매니폴드를 가열하기 위한 구조로 핫런너(Hot runner) 장치가 구비되는 경우가 증가하고 있다.

일반적으로, 금형장치에서 핫런너 장치는 금형의 캐비티로 용융수지를 주입시키기 위한 장치로, 고온의 용융수지가 이동하는 런너를 구비하고 런너의 용융수지의 주입을 개폐하는 밸브를 구비하고 있으며, 밸브는 노즐을 통해 용융수지를 금형으로 주입시킨다.

즉, 핫런너 장치는, 융융된 수지를 사출 금형 내부로 주입 시 수지의 온도를 고온으로 유지하면서 금형 내부에 고압으로 분사시키기 위한 장치로서, 용융수지를 여러 위치로 분할 공급하기 위한 매니폴드와, 매니폴드에 연결 설치되는 노즐, 그리고 노즐을 개폐시키는 실린더를 포함하는 형태로 구성된다.

이와 관련된 종래의 특허로, 대한민국 공개특허공보 제10-2020-0140598호(2020.12.16.공개)에는 사출금형을 위한 핫 런너 장치가 개시된 바 있는데, 이는 사출금형을 위한 핫 런너 장치는 내부에 수지가 이동되는 수지공급통로가 형성되는 매니폴드; 상기 매니폴드의 저면에는 나사산이 형성되어 수지공급통로가 하향절곡되는 경로를 형성되는 결합홀을 구비하고; 내부에 수지주입공이 형성되고, 상기 매니폴드의 저면에서 용융되어 유입되는 수지를 사출금형에 공급하는 노즐; 상기 노즐의 상단은 상기 결합홀의 내경보다 작게 외경이 단턱지게 확장되어 결합홀의 내경 사이에 제1 유격공간을 형성하는 걸림단턱부를 구비하며; 상부 외경에는 나사산이 형성된 결합홀과 체결되고, 내경은 상기 걸림단턱부의 외경보다 작고 노즐의 결림단턱부와 인접한 외경보다 크게 형성되어 노즐의 외경과의 사이에 제2 유격공간을 형성하며, 하단 외경은 단턱지게 확장되는 안착단턱부를 구비하고, 하단 내경이 단턱지게 확장되는 블럭 삽입단턱이 형성되는 고정링; 상기 매니폴드의 하부로 노즐이 삽입 관통하도록 하고 상단에는 고정링의 안착단턱부의 외경보다 크게 형성되어 제3 유격공간을 형성하도록 외경이 단턱지게 확장되는 고정단턱부를 구비하는 백플레이트; 내경은 노즐의 외경에 상응하되 중간은 내경이 확장되었다가 축소되는 제1 함몰홈이 형성되고, 상단 외경은 상기 블럭 삽입단턱의 내경보다 작도록 단턱지게 축소되어 블럭 삽입단턱의 내경과의 사이에 제4 유격공간을 형성하며, 중간 외경면은 백플레이트의 내측에 밀착하였다가 하부로 갈수록 외경이 테이퍼지게 축소되고, 하단은 노즐의 외경면에 장착된 스냅링에 의하여 하강하지 못하게 고정되는 고정 가이드블럭 및 내경이 상기 노즐의 외경에 상응하되 중간은 내경이 확장되었다가 축소되는 제2 함몰홈이 형성되고, 외경은 걸림단턱부보다 작게 형성되되 상단 외경은 걸림단턱부 보다 크고 결합홀보다 작도록 단턱지게 확장되는 확장 단턱부가 형성되는 고정부시를 포함하여 구성된 것이다.

그러나, 상기 종래의 사출금형을 위한 핫 런너 장치는 일부 구성이 열팽창되면 작동불량이 일어나는 일이 빈번하였으며, 노즐단부에 별도의 단열구조가 형성되지 않아 수지가 굳어버리거나 실이 발생하는 등의 문제가 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2020-0140598호(2020.12.16.공개), "사출금형을 위한 핫 런너 장치"

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 노즐팁을 내측노즐팁과 외측노즐팁의 이중구조로 유격되게 구성하고, 밸브핀과 피스톤로드 사이를 유격되게 구성하여 밸브핀의 휘어짐에도 원활하게 작동하도록 하며, 노즐부의 단부를 제1선단팁과 제2선단팁의 이중구조로 하여 단열효과가 증대되도록 한 작동불량 방지 및 단열효과를 갖는 핫 런너 노즐 장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 핫런너블럭으로 유입된 수지를 노즐부를 통해 금형으로 주입하고, 베이스블럭에 설치되는 밸브부를 통해 밸브핀을 왕복이동시켜 노즐부의 개폐를 제어하는 핫 런너 노즐 장치에 있어서, 상기 노즐부는 수지가 유입되는 노즐바디, 유입된 수지를 이송하는 노즐캡, 상기 노즐캡의 단부에 형성되는 내측노즐팁과, 상기 내측노즐팁의 외측에 형성되는 외측노즐팁을 포함하되, 상기 내측노즐팁은 노즐캡 및 외측노즐팁에 대해 유격되고, 상기 밸브부는 밸브핀과, 상기 밸브핀을 왕복이동시키는 실린더로드 및 피스톤로드를 포함하며, 상기 밸브핀과 피스톤로드를 유격되도록 하고, 상기 내측노즐팁 및 외측노즐팁의 단부에는 제1선단팁과 제2선단팁의 이중구조로 형성된 선단팁 및 메탈링이 형성되는 것을 특징으로 하는 작동불량 방지 및 단열효과를 갖는 핫 런너 노즐 장치를 제공한다.

또한, 상기 내측노즐팁은 수평면 중 일부가 노즐캡 및 외측노즐팁에 대해 유격되어 수평이동 가능하며, 외측노즐팁에 의해 수직이동은 제한되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 피스톤로드에는 상기 밸브핀이 위치할 수 있도록 피스톤로드관통공간이 형성되며, 상기 밸브핀은 피스톤로드관통공간 내에서 유격되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2선단팁에는 제2선단팁돌출부가 형성되며, 제2선단팁돌출부가 제1선단팁의 내측 중공으로 인입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메탈링은 외측노즐팁과 제2선단팁의 사이에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 작동불량 방지 및 단열효과를 갖는 핫 런너 노즐 장치는 노즐팁을 내측노즐팁과 외측노즐팁의 이중구조로 유격되게 구성하고, 밸브핀과 피스톤로드 사이를 유격되게 구성하여 밸브핀의 휘어짐에도 원활하게 작동하도록 하며, 노즐부의 단부를 제1선단팁과 제2선단팁의 이중구조로 하여 단열효과가 증대되도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 핫 런너 노즐 장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 핫 런너 노즐 장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 핫 런너 노즐 장치의 노즐부 및 밸브부에 대한 분해사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 핫 런너 노즐 장치의 노즐부 확대도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 핫 런너 노즐 장치의 밸브부 확대도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 핫 런너 노즐 장치의 선단팁과 메탈리에 대한 결합예시도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 핫 런너 노즐 장치의 선단팁과 메탈리에 대한 결합단면도.

이하의 본 발명에 관한 상세한 설명들은 본 발명이 실시될 수 있는 실시 예이고 해당 실시 예의 예시로써 도시된 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당 업자가 본 발명의 실시에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다.

또한, 각각의 기재된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.

따라서 후술되는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.

도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다.

또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다.

따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

본 발명에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 작동불량 방지 및 단열효과를 갖는 핫 런너 노즐 장치(H)에 대하여 자세히 설명한다.

이하 설명에서의 '수지'는, 고온으로 가열되어 용융된 수지를 금형으로 주입하는 핫 런너 노즐 장치(H)의 특성상, '용융된 수지'를 지칭한다.

본 발명의 실시예에 따른 작동불량 방지 및 단열효과를 갖는 핫 런너 노즐 장치(H)는, 핫런너블럭(100)으로 유입된 수지를 노즐부(300)를 통해 금형으로 주입하고, 베이스블럭(200)에 설치되는 밸브부(400)를 통해 밸브핀(410)을 왕복이동시켜 노즐부(300)의 개폐를 제어하는 핫 런너 노즐 장치에 있어서, 상기 노즐부(300)는 수지가 유입되는 노즐바디(310), 유입된 수지를 이송하는 노즐캡(320), 상기 노즐캡의 단부에 형성되는 내측노즐팁(330)과, 상기 내측노즐팁(330)의 외측에 형성되는 외측노즐팁(340)을 포함하되, 상기 내측노즐팁(330)은 노즐캡(320) 및 외측노즐팁(340)에 대해 유격되고, 상기 밸브부(400)는 밸브핀(410)과, 상기 밸브핀(410)을 왕복이동시키는 실린더로드(420) 및 피스톤로드(430)를 포함하며, 상기 밸브핀(410)과 피스톤로드(430)를 유격되도록 하고, 상기 내측노즐팁(330) 및 외측노즐팁(340)의 단부에는 제1선단팁(351)과 제2선단팁(352)의 이중구조로 형성된 선단팁(350) 및 메탈링(360)이 형성된다.

우선, 본 발명에 따른 핫 런너 노즐 장치(H)는 핫런너블럭(100)으로 유입되는 용융된 수지를 노즐부(300)를 통해 금형으로 주입하고, 베이스블럭(200)에 설치되는 밸브부(400)를 통해 밸브핀(410)을 왕복이동시켜 노즐부(300)의 개폐를 제어한다.

상기 핫런너블럭(100)에는 다수의 노즐부(300)가 결합된다.

상기 핫런너블럭(100)의 일측에는 수지주입구(110)가 형성되고, 상기 핫런너블럭(100)의 내부에는 수지주입구(110)와 연결되는 수지유로(120)가 형성된다. 상기 수지유로(120)는 수지주입구(110)로부터 이송되는 용융된 수지를 분배하여 각 노즐부(300)로 전달하는 역할을 한다. 상기 수지유로(120)는, 수지주입구(110)로부터 이송되는 수지를 노즐부(300)로 이송하는 역할을 수행하는 한에서, 다양한 위치, 구조 및 형상으로 설계될 수 있을 것이다.

또한, 핫런너블럭(100)에는 노즐부(300)가 위치되는 노즐부결합공간(130)이 형성될 수 있다. 해당 노즐부결합공간(130)은 수지유로(120)에 연장되어, 용융된 수지가 노즐부(300)로 이송될 수 있도록 형성되는 것이 적절할 것이다.

또한, 상기 핫런너블럭(100)은 핫런너블럭(100)의 외측을 감싸며 용융된 수지가 식지 않도록 핫런너블럭(100)에 열을 가하는 핫런너블럭가열수단(미도시)을 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 수지유로(120)는 핫런너블럭(100)의 일측에서 타측까지 관통된 형상을 가질 수도 있는데, 이는 핫런너블럭(100)을 쭉 관통하여, 수지유로(120)를 용이하게 형성하기 위함이다. 다만, 노즐부결합공간(130) 중 단부에 위치하는 노즐부(300)는, 일측만 개방되는 노즐부(300)를 설치하여 수지가 빠져나가지 않도록 한다.

한편, 상기 핫런너블럭(100)의 일측에는 베이스블럭(200)이 형성된다.

상기 베이스블럭(200)에는 밸브부(400)가 결합된다.

구체적으로, 상기 베이스블럭(200)은 핫런너블럭(100)의 하부에 설치되는 것이 바람직한데, 상기 베이스블럭(200)은 핫런너블럭(100)을 지지하는 역할을 함은 물론, 밸브부(400)가 설치되는 공간을 제공하는 역할을 할 수 있다.

상기 베이스블럭(200)에는 베이스블럭관통공(210, 220)이 형성될 수 있는데, 이는 베이스블럭관통공(210, 220)을 통해 가해지는 공압 또는 유압을 통해 밸브부(400)의 구성들을 작동시키기 위해 형성되는 것이다.

또한, 상기 베이스블럭(200)에는 밸브부결합공간(230)이 형성될 수 있다. 상기 밸브부결합공간(230)은 베이스블럭관통공(210, 220)과 연장되어, 공압 또는 유압을 전달받을 수 있도록 하는 것이 적절하다.

한편, 밸브부결합공간(230)은 노즐부결합공간(130)과 직선상의 위치에 형성되는 것이 바람직할 것이다.

한편, 상기 핫런너블럭(100) 및 베이스블럭(200)에는 컨트롤러(C, 미도시)가 연결될 수 있을 것이다. 보다 구체적으로, 상기 컨트롤러(C, 미도시)는 핫런너블럭(100)의 수지주입구(110)와 베이스블럭관통공(210)으로 연결되어 수지주입구(110)로 이송되는 수지의 양을 제어하며, 베이스블럭관통공(210)으로 공압 또는 유압을 가하여 밸브부(400)의 작동을 제어할 수 있다.

상기 노즐부(300)는 핫런너블럭(100)에 결합되며, 핫런너블럭(100)으로부터 전달된 용융된 수지를, 외부의 금형으로 주입하는 노즐에 해당하는 구성이다.

상기 노즐부(300)는, 생산성을 향상시키기 위하여, 핫런너블럭(100)에 복수로 결합되는 것이 바람직하다.

상기 노즐부(300)는 노즐바디(310), 노즐캡(320), 내측노즐팁(330), 외측노즐팁(340), 선단팁(350), 메탈링(360) 및 누수방지캡(370)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 노즐부(300)는, 노즐부(300)의 외측을 감싸며 용융된 수지가 식지 않도록 노즐부(300)에 열을 가하는 노즐가열수단(미도시)을 더 포함할 수 있다.

상기 노즐바디(310)는 핫런너블럭(100)의 노즐부결합공간(130)에 위치하며, 핫런너블럭(100)의 수지유로(120)를 통해 전달되는 수지의 이송방향을 꺾는 역할을 한다.

이에 상기 노즐바디(310)의 내부에는 노즐바디수평유로(311) 및 노즐바디수직유로(312)가 형성될 수 있다. 상기 노즐바디수평유로(311) 및 노즐바디수직유로(312)는 서로 직각을 이루며 연장된다.

한편, 노즐바디수평유로(311)는 양측으로 개방되거나, 일측만 개방되는 것일 수 있다. 이는 핫런너블럭(100)을 관통하여 형성되는 수지유로(120)에 의해 기인하는 것으로, 관통개방된 수지유로(120)를 통해 수지가 빠져나가는 것을 방지할 수 있도록, 핫런너블럭(100)에 형성되는 다수의 노즐부결합공간(130) 중, 양단의 노즐부결합공간(130)에 결합되는 노즐바디(310)는 노즐바디수평유로(311)가 일측만 개방되는 것이 바람직하다. 이 외의 노즐부결합공간(130)에 결합되는 노즐바디(310)들은 노즐바디수평유로(311)가 양측으로 개방되던, 일측만 개방되던 상관없을 것이다.

상기 노즐바디(310)는 핫런너블럭(100)의 노즐부결합공간(130)에 삽입되어, 핫런너블럭(100)에 고정결합되는 것이 적절하다.

상기 노즐캡(320)은 상기 노즐바디(310)에 결합된다.

상기 노즐캡(320)은 노즐바디(310)를 통해 전달되는 수지를 핫런너블럭(100)의 외부로 이송하는 구성으로, 노즐캡(320)의 적어도 일부는 핫런너블럭(100)의 외측으로 노출되는 것이 바람직하다.

상기 노즐캡(320)에는 수지를 이송하기 위하여 노즐캡유로(320-1)가 형성된다.

상기 노즐캡(320)의 외부로 노출된 외주연에는 노즐가열수단(미도시)이 노즐캡(320)을 감싸면서 형성될 수 있다.

상기 노즐캡(320) 중 일단부, 즉, 수지가 사출되는 방향으로는, 내측노즐팁(330) 및 외측노즐팁(340)이 결합된다. 이에, 상기 노즐캡(320)에는 내측노즐팁결합공간(321) 및 외측노즐팁결합공간(322)이 형성될 수 있다.

상기 내측노즐팁결합공간(321) 및 외측노즐팁결합공간(322)은 노즐캡(320)에 형성된 원통형의 공간일 수 있다.

상기 내측노즐팁결합공간(321)은 노즐캡유로(320-1)와 연결되며, 상기 외측노즐팁결합공간(322)은 내측노즐팁결합공간(321)과 연결된다. 이를 쉽게 설명하면, 노즐캡유로가 일단부로 가면서 단계적으로 넓어져, 내측노즐팁결합공간(321)과 외측노즐팁결합공간(322)을 형성하는 것으로도 볼 수 있을 것이다. 따라서, 상기 내측노즐팁결합공간(321)은 외측노즐팁결합공간(322)에 대해 상대적으로 작은 직경을 갖는 것이 바람직하다.

한편, 상기 외측노즐팁결합공간(322)은 측벽에 외측노즐팁결합공간-단턱부(3222) 및 외측노즐팁결합공간-돌출부(3224)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 외측노즐팁결합공간-돌출부(3222)는 외측노즐팁결합공간(322)의 단부, 즉, 수지가 이송되는 방향의 단부에 형성되는 것이 바람직하며, 외측노즐팁결합공간-단턱부(3224)는 수지가 이송되는 반대방향에 형성되는 것이 바람직할 것이다.

상기 외측노즐팁결합공간(322)은 외측노즐팁결합공간-단턱부(3222)를 기준으로 외측노즐팁결합공간-제1측벽(3221) 및 외측노즐팁결합공간-제2측벽(3223)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 외측노즐팁결합공간-제2측벽(3223)은 외측노즐팁결합공간-단턱부(3222)와 외측노즐팁결합공간-돌출부(3224)의 사이에 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 외측노즐팁결합공간-제1측벽(3221)은, 외측노즐팁결합공간-단턱부(3222)를 기준으로, 상기 외측노즐팁결합공간-제2측벽(3223)의 반대편에 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 외측노즐팁결합공간(322) 중 외측노즐팁결합공간-제1측벽(3221)에 의 해 형성되는 원통형 내부공간은, 외측노즐팁결합공간-제2측벽(3223)에 의해 형성되는 원통형 내부공간에 비해, 상대적으로 큰 직경을 갖는다. 이는 외측노즐팁(340)을 외측노즐팁결합공간(322)에 결합고정하기 위함이다.

정리하여, 외측노즐팁결합공간(322)의 측벽에는 수지가 이송되는 방향을 따라, 외측노즐팁결합공간-제1측벽(3221), 외측노즐팁결합공간-단턱부(3222), 외측노즐팁결합공간-제2측벽(3223), 외측노즐팁결합공간-돌출부(3224)가 순차적으로 형성되는 것일 수 있다.

상기 노즐캡(320)의 일단부, 즉, 수지가 이송되는 방향의 단부에는, 내측노즐팁(330) 및 외측노즐팁(340)이 결합된다.

상기 내측노즐팁(330)은 내측노즐팁결합공간(321)에 결합되며, 외측노즐팁결합공간(322)으로 연장되어, 노즐캡(320)의 외측으로 돌출된다.

상기 내측노즐팁(330)의 내측에는 내측노즐팁유로(331)가 관통되어 형성되며, 상기 내측노즐팁유로(330-1)는 노즐캡유로(320-1)와 연결된다.

상기 내측노즐팁유로(330-1)는 수지가 이송되는 방향을 따라 단계적으로 직경이 줄어든다. 상기 내측노즐팁유로(330-1)의 직경이 줄어드는 구간마다 경사면이 형성될 수 있다. 상기 내측노즐팁유로(330-1)는 두 번에 걸쳐 직경이 줄어드는 것일 수 있으며, 따라서, 경사면이 둘 형성되는 것일 수 있다. 내측노즐팁유로(330-1)의 직경이 줄어드는 것은, 노즐의 내경을 줄여, 사출 정확도를 높이기 위함이다.

상기 내측노즐팁(330)의 외측면에는, 수지가 이송되는 방향을 따라, 내측노즐팁-제1외측면(331), 내측노즐팁-제1단턱(332), 내측노즐팁-제2외측면(333), 내측노즐팁-제2단턱(334), 내측노즐팁-제3외측면(335), 내측노즐팁-외경사면(336), 내측노즐팁-제4외측면(337), 내측노즐팁-제1단부면(338), 내측노즐팁제2단부면(339)이 순차적으로 형성될 수 있다.

상기 외측노즐팁(340)은 외측노즐팁결합공간(322)에 결합되어, 노즐캡(320)의 외측으로 돌출되며, 내측노즐팁(330)을 외측에서 감싼다.

상기 외측노즐팁(340)의 외주면에는 외측노즐팁-제1걸림부(341) 및 외측노즐팁-제2걸림부(342)가 형성된다. 상기 외측노즐팁-제1걸림부(341)는 상기 노즐캡(320)의 외측노즐팁결합공간-단턱부(3222)에 결합되고, 상기 외측노즐팁-제2걸림부(342)는 상기 노즐캡(320)의 외측노즐팁결합공간-돌출부(3224)에 결합되어, 고정된다.

상기 외측노즐팁(340)의 내주면에는 수지가 이송되는 방향을 따라, 외측노즐팁-제1내측면(3431), 외측노즐팁-제2내측면(3432), 외측노즐팁-내경사면(3433), 외측노즐팁-제3내측면(3434), 외측노즐팁-오링수평면(3435), 외측노즐팁-오링수직면(3436) 및 외측노즐팁-단부면(3437)이 순차적으로 형성될 수 있다.

이하, 노즐캡(320), 내측노즐팁(330) 및 외측노즐팁(340)의 상세 결합구조에 대하여 설명한다.

우선, 상기 노즐캡(320)은 노즐바디(310)에 결합된다.

또한, 상기 노즐캡(320)에 형성된 내측노즐팁결합공간(321) 및 외측노즐팁결합공간(322)에 내측노즐팁(330) 및 외측노즐팁(340)이 결합된다.

이때, 상기 노즐캡(320)의 내측노즐팁결합공간(321)에 내측노즐팁(330)이 위치한다. 상기 내측노즐팁(330)은 노즐캡(320)의 내측노즐팁결합공간(321)에 대하여 어떠한 결합구조도 유지하지 않은 채 그대로 위치한다.

한편, 내측노즐팁결합공간(321)의 직경은 내측노즐팁(330)의 내측노즐팁-제1외측면(331) 직경보다 상대적으로 크게 형성된다. 즉, 상기 내측노즐팁(330)은 내측노즐팁결합공간(321)에 유격되게 설치되며, 내측노즐팁(330)은 내측노즐팁결합공간(321) 내에서 임의로 움직일 수 있는 공간이 확보된다.

한편, 외측노즐팁(340)은 내측노즐팁(330)의 외측을 감싸면서, 노즐캡(320)의 외측노즐팁결합공간(322)에 결합, 고정된다.

상기 외측노즐팁(340)의 외측노즐팁-제1걸림부(341)는 외측노즐팁결합공간-단턱부(3222)에 결합되며, 상기 외측노즐팁-제2걸림부(342)가 외측노즐팁결합공간-돌출부(3224)에 맞닿도록 결합된다. 상기 외측노즐팁-제1걸림부(341)와 외측노즐팁결합공간-단턱부(3222)의 결합과, 외측노즐팁-제2걸림부(342)와 외측노즐팁결합공간-돌출부(3224)의 결합을 통해 용융된 수지가 노즐캡(320)과 외측노즐팁(340)의 사이공간으로 유츨되는 것은 방지된다.

이에, 외측노즐팁(340)은 내측노즐팁(330)의 외측을 감싸면서, 노즐캡(320)의 외측노즐팁결합공간(322)에 결합됨에 따라, 내측노즐팁(330)은 내측노즐팁결합공간(321)에서 수평방향으로 유동될 수 있으나, 외측노즐팁(340)에 의해 수직방향으로는 움직임이 제한된다. 이에, 내측노즐팁(330)의 노즐캡(320)과 접하는 면은 완벽하게 수직이동이 제한되며 수지의 유출이 방지된다.

한편, 외측노즐팁(340)과 내측노즐팁(330) 사이에도 이격된 공간이 형성될 수 있다.

상기 내측노즐팁(330)의 내측노즐팁-제1단턱(332) 및 내측노즐팁-제2외측면(333)은 외측노즐팁(340)에 접한다. 그러나, 내측노즐팁-제2단턱(334)을 기점으로, 내측노즐팁-제3외측면(335), 그리고, 내측노즐팁-외경사면(336)은, 외측노즐팁-제2내측면(3432) 및 외측노즐팁-내경사면(3433)과 각각 이격되어, 이격된 공간을 형성한다.

다만, 외측노즐팁(340)과 내측노즐팁(330)이 완전히 이격되는 것은 아니며, 접하는 구간이 있는데, 내측노즐팁(330)의 내측노즐팁-제1단턱(332)과 내측노즐팁-제2외측면(333)이 외측노즐팁(340)에 접한다. 그 중, 내측노즐팁-제2외측면(333)은 외측노즐팁-제1내측면(3431)에 접한다. 또한, 내측노즐팁-제4외측면(337) 역시 일부구간이 외측노즐팁-제3내측면(3434)에 접한다.

한편, 외측노즐팁(340) 역시 노즐캡(320)에 대해서는 일부 구간이 휘어질 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 외측노즐팁-제1걸림부(341)는 외측노즐팁결합공간-단턱부(3222)에 대하여 접하나, 외측노즐팁결합공간-제1측벽(3221)에는 접하지 않는 것을 확인할 수 있는데, 이를 통해, 수평방향으로는 미세하게 움직임이 가능하다. 즉, 외측노즐팁-제1걸림부(341)에서는 수평 이동이 제한되나, 외측노즐팁-제2걸림부(342)는 수평 이동이 완벽히 제한되지는 않기에, 외력을 받으면 외측노즐팁(340)이 휘어지면서 외측노즐팁-제2걸림부(342)의 수평 이동이 가능하다.

따라서, 본 발명 핫 런너 노즐 장치(H)에 따른 노즐캡(320)과 내측노즐팁(330) 및 외측노즐팁(340)의 결합구조는, 노즐캡(320)에 대한 내측노즐팁(330) 및 외측노즐팁(340)의 수직이동은 엄격히 제한하나, 내측노즐팁(330) 및 외측노즐팁(340)의 수평이동에 대해서는 어느 정도 제한을 두지 않아, 미세하게 움직일 수 있는 상태가 된다. 즉, 상기 내측노즐팁(330)은 수평면 중 일부가 노즐캡(320) 및 외측노즐팁(340)에 대해 유격되어 수평이동 가능하며, 외측노즐팁(340)에 의해 수직이동은 제한된다.

종래의 핫 런너 노즐 장치는 밸브핀이 열팽창에 의해 휘어짐에 따라, 제대로 된 삽입방향을 찾지 못하는 현상이 나타났으며, 밸브핀이 노즐을 막지 못하여 수지가 계속하여 누출되는 현상이 일어나곤 하였다.

그러나 본 발명에 따른 핫 런너 노즐 장치(H)는, 밸브핀(410)이 열팽창에 의해 휘어지더라도, 밸브핀(410)이 내측노즐팁(330)으로의 삽입됨과 동시에 내측노즐팁(330)을 수평방향으로 어느 정도 밀어낼 수 있고, 내측노즐팁(330)은 수평방향으로 이동하여서도 노즐캡유로(320-1)는 수직방향을 유지하기 때문에, 장치 고장 문제가 줄어들어 금형으로의 수지 사출 안정성이 높아지게 된다.

이를 위하여, 내측노즐팁(330)은 중공의 직경이 줄어드는 구간마다 경사면이 형성되는 것이며, 그 값은 50 ~ 70°다. 또한, 밸브핀(410) 역시 단부의 외주연이 50 ~ 70°의 각도를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 내측노즐팁(330) 및 외측노즐팁(340)의 단부에는, 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 이중구조의 선단팁(350)이 위치한다. 또한, 상기 선단팁(350)과 인접하게 메탈링(360)이 위치한다.

상기 선단팁(350)은 단열을 위한 구성이며, 상기 메탈링(360)은 금형과의 결합력 증가를 위한 구성이다.

상기 선단팁(350)은 제1선단팁(351)과 제2선단팁(352)을 구성으로 포함한다.

상기 제1선단팁(351)은 중공형의 도넛링 형태를 갖는다. 상기 제1선단팁(351)의 일면을 제1선단팁-거치면(3511)으로 칭한다. 제1선단팁-거치면(3511)의 반대면을 제1선단팁-결합면(3512)으로 칭한다. 또한, 상기 제1선단팁-거치면(3511)과, 제1선단팁-결합면(3512)을 잇는 외측벽을 제1선단팁-외측면(3513)으로 칭한다.

한편, 상기 제1선단팁(351)의 내측벽은 제1선단팁-내측수직면(3514)과, 제1선단팁-내측경사면(3515)으로 구분될 수 있다. 상기 제1선단팁-내측수직면(3514)은 수지의 사출방향과 동일한 방향 이루는게 바람직하며, 상기 제1선단팁-내측경사면(3515)은 각 경사면을 이은 꼭지점의 각도가 50 ~ 70°를 이루는 것이 적절할 것이다.

이에, 상기 제1선단팁(351)은 내측노즐팁(330)의 내측노즐팁-제1단부면(338)에 제1선단팁-거치면(3511)이 맞닿도록 거치된다.

상기 제2선단팁(352)은 중공형의 도넛링 형태를 갖는다. 상기 제2선단팁(352)의 일면을 제2선단팁-거치면(3521)으로 칭한다. 제2선단팁-거치면(3521)의 반대면을 제2선단팁-노출면(3522)으로 칭한다. 또한, 상기 제2선단팁-거치면(3521)과, 제2선단팁-노출면(3522)을 잇는 외측벽을 제2선단팁-외측면(3523)으로 칭한다.

상기 제2선단팁(352)의 내측벽은 제2선단팁-내측수직면(3524)으로 지칭한다.

한편, 상기 제2선단팁(352)에는 제2선단팁돌출부(3525)가 더 형성된다.

상기 제2선단팁돌출부(3525)에는 제2선단팁(352)의 제2선단팁-내측수직면(3524)과 연장되도록, 제2선단팁돌출부-내측수직면(3525-a)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2선단팁돌출부(3525)에는 제2선단팁-거치면(3521)과 평행을 이루도록 돌출된 제2선단팁돌출부-돌출면(3525-b)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2선단팁돌출부(3525)에는 제2선단팁돌출부-돌출면(3525-b)과 제2선단팁-거치면(3521)을 잇는 제2선단팁돌출부-경사면(3525-c)이 형성될 수 있다. 상기 제2선단팁-내측경사면(3525-c)은 각 경사면을 이은 꼭지점의 각도가 50 ~ 70°를 이루는 것이 적절할 것이다.

상기 제1선단팁(351)과 제2선단팁(352)은 각각 상이한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 서로 결합된다.

우선, 제1선단팁(351)은 내측노즐팁-제1단부면(338)에 제1선단팁-거치면(3511)이 맞닿도록 거치되며, 상기 제1선단팁(351)의 제1선단팁-결합면(3512)에 제2선단팁-거치면(3521)이 맞닿도록 거치된다.

상기 선단팁(350)은 제2선단팁돌출부(3525)가 제1선단팁(351)의 내측 중공에 인입되어 수평이동이 방지될 수 있다. 이 때, 상기 제2선단팁돌출부-돌출면(3525-b)은 내측노즐팁제2단부면(339)에 접한다. 또한, 제1선단팁-내측경사면(3515)과 제2선단팁돌출부-경사면(3525-c)은 동일한 각도로 형성되어 두 면이 접하는 것일 수 있다.

또한, 이와 같은 제1선단팁(351)과 제2선단팁(352)의 상이한 재질과 결합구조로 인하여, 외부로의 열전달률이 더욱 낮아지는 효과를 가져올 수 있을 것이다.

한편, 제2선단팁(352)의 수평방향 외측에는, 제2선단팁-외측면(3523)과, 외측노즐팁-오링수평면(3435)과 외측노즐팁-오링수직면(3436)으로 형성되는 링형 공간이 생기는데, 이곳에 메탈링(360)이 위치한다.

정리하자면, 상기 메탈링(360)은 제2선단팁-외측면(3523)과, 외측노즐팁-오링수평면(3435)과 외측노즐팁-오링수직면(3436)에 접하도록 외측노즐팁(340)의 단부에 위치된다. 즉, 상기 메탈링(360)은 외측노즐팁(340)과 제2선단팁(352) 사이에 형성되는 공간에 거치된다.

상기 메탈링(360)은 노즐부(300)의 금형 접합력을 증대시키는 역할을 한다. 금형에는 수지가 굳어져 주입부의 형태가 일정하지 않을 수 있으며, 이에 따라 다수의 요철 등이 형성되어 있을 가능성이 있는데, 메탈링(360)은 단면이 원형으로 형성되어 노즐부(300)와 금형사이의 이격된 공간을 최소화할 수 있음을 물론, 다양한 사이즈 및 형상을 갖는 금형의 주입부에 대해 적응성이 뛰어나다. 또한, 이러한 메탈링(360)이 노즐부(300)와 금형 사이의 접합안정성을 극대화할 수 있는 위치는 바로 제2선단팁-외측면(3523)과, 외측노즐팁-오링수평면(3435)과 외측노즐팁-오링수직면(3436) 사이에 형성되는 링형 공간이다. 상기 링형 공간을 통해 메탈링(360)은 수평방향으로 유동되지 않고, 노즐부(300)와 금형 사이를 연결할 수 있을 것이다.

상기 밸브부(400)는 베이스블럭(200)에 결합되며, 밸브핀(410)을 왕복이동시켜 노즐부(300)의 개폐를 제어할 수 있도록 하는 구성이다.

이를 위하여, 상기 밸브부(400)는 베이스블럭(200)의 밸브부결합공간(230)을 실린더상부캡(440) 및 실린더하부캡(450)으로 막아 폐쇄된 공간을 형성하며, 실린더상부캡(440) 및 실린더하부캡(450)으로 형성된 밸브부결합공간(230) 내에서 공압 또는 유압에 의해 왕복운동하는 실린더로드(420), 그리고, 상기 실린더로드(420)와 결합되며, 밸브핀(410)을 가이드하고 밸브핀(410)의 하강운동을 돕는 피스톤로드(430)를 구성으로 포함한다.

상기 밸브핀(410)은 밸브부(400)에 결합되되, 노즐부(300)로 연장되어, 내측노즐팁(330) 내지는 선단팁(350)까지 연장되는 구성이다. 상기 밸브핀(410)은 내측노즐팁(330) 내지는 선단팁(350)을 향하는 방향의 단부가 50 ~ 70°로 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 상기 밸브핀(410)을 절단한 단면은 원형인 것이 바람직하다.

상기 밸브핀(410)은 상승 및 하강을 위한 구성으로 밸브핀돌출부(411)가 돌출형성된다. 상기 밸브핀돌출부(411)는 밸브핀(410)의 나머지 구간에 비해 직경이 상대적으로 크게 형성되는 것이 바람직하며, 노즐부(300)에 대해 반대쪽 단부에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 밸브핀돌출부(411)는 실린더로드(420)와 피스톤로드(430)의 사이에 위치한다. 상기 밸브핀돌출부(411)는 실린더로드(420)의 상승에 의해 같이 상승하며, 하강할 때에는 피스톤로드(430)의 하강에 의해 같이 하강한다.

상기 실린더로드(420)와 피스톤로드(430)는 서로 견고히 결합되어 일체로 왕복이동한다.

한편, 상기 실린더로드(420)의 상 하부에는 각각 상부압력조절공간(421), 하부압력조절공간(422)이 형성된다.

상기 상부압력조절공간(421)은 실린더로드(420)가 상부로 이동하였을 때, 상부베이스블럭관통공(210)으로부터 공압 또는 유압을 전달받기 위한, 최초 주입공간이 된다.

상기 하부압력조절공간(422)은 실린더로드(420)가 하부로 이동하였을 때, 하부베이스블럭관통공(220)으로부터 공압 또는 유압을 전달받기 위한, 최초 주입공간이 된다.

한편, 상기 상부압력조절공간(421)과 하부압력조절공간(422)으로 공압 또는 유압을 전달하기 위하여, 베이스블럭(200)의 상부베이스블럭관통공(210)과 하부베이스블럭관통공(220)은 실린더로드(420)가 각각 상부 또는 하부로 위치하였을 때의 상부압력조절공간(421)과 하부압력조절공간(422)에 대응되도록 형성되는 것이 적절할 것이다.

상기 상부압력조절공간(421)과 하부압력조절공간(422)에 공압 또는 유압을 조절하여 실린더로드(420)를 상하로 왕복이동시킬 수 있을 것이다.

또한, 실린더로드(420)와 결합된 피스톤로드(430) 역시 상하로 함께 왕복이동된다.

상기 피스톤로드(430)는 중공형의 소재로, 내측에 밸브핀(410)이 관통하여 위치할 수 있도록 피스톤로드관통공간(431)이 형성되어 있다.

상기 피스톤로드(430)의 피스톤로드관통공간(431)은 돌출부수용공간(4311) 및, 밸브핀수용공간(4312)으로 구분될 수 있다.

상기 돌출부수용공간(4311)은 실린더로드(420)와 접하며, 밸브핀수용공간(4312)은 그 반대방향에 위치한다.

상기 피스톤로드(430)의 관통공간에는 밸브핀(410)이 위치하되, 밸브핀(410)은 밸브핀수용공간(4312)에 대하여 유격되도록 위치한다. 또한, 밸브핀돌출부(411)는 돌출부수용공간(4311)에 대하여 유격되도록 위치한다.

종래의 핫 런너 노즐 장치는 밸브핀이 열팽창에 의해 휘어짐에 따라, 피스톤에 마찰이 걸려 피스톤이 제대로 작동하지 못하는 문제점이 있었다. 특히, 밸브핀이 서로 상이한 열 전달을 받는 핫런너블록과 피스톤의 사이에서 주로 나타나는 문제점이었다.

그러나, 본 발명에 따른 한 런너(H)는 밸브핀(410)이 열팽창에 의해 휘어지더라도, 밸브핀(410)이 피스톤로드(430)와 이격된 공간으로 휘어지게 되고, 피스톤로드(430)와 연결되는 실린더로드(420)는 부하가 걸리지 않고 원활히 작동될 수 있는 것이다. 밸브핀(410) 역시 어느정도 선까지는 휘어지더라도 피스톤로드(430)의 가이드에 의해 수직방향으로 왕복이동을 하게 되면서 작동불량에 대한 문제가 줄어들게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 노즐팁을 내측노즐팁과 외측노즐팁의 이중구조로 유격되게 구성하고, 밸브핀과 피스톤로드 사이를 유격되게 구성하여 밸브핀의 휘어짐에도 원활하게 작동하도록 하며, 노즐부의 단부를 제1선단팁과 제2선단팁의 이중구조로 하여 단열효과가 증대되도록 한 작동불량 방지 및 단열효과를 갖는 핫 런너 노즐 장치(H)를 개발하였음을 명시한다.

본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시 예에 불과하며, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공되는 것임을 명확히 한다.

100: 핫런너블럭
200: 베이스블럭
300: 노즐부
400: 밸브부

Claims (5)

1. 핫런너블럭으로 유입된 수지를 노즐부를 통해 금형으로 주입하고, 베이스블럭에 설치되는 밸브부를 통해 밸브핀을 왕복이동시켜 노즐부의 개폐를 제어하는 핫 런너 노즐 장치에 있어서,
   상기 노즐부는 수지가 유입되는 노즐바디, 유입된 수지를 이송하는 노즐캡, 상기 노즐캡에 형성되는 내측노즐팁과, 상기 내측노즐팁의 외측에 형성되는 외측노즐팁을 포함하되, 상기 내측노즐팁은 노즐캡 및 외측노즐팁에 대해 유격되고,
   상기 밸브부는 밸브핀과, 상기 밸브핀을 왕복이동시키는 실린더로드 및 피스톤로드를 포함하며, 상기 밸브핀과 피스톤로드를 유격되도록 하고,
   상기 내측노즐팁 및 외측노즐팁의 단부에는 제1선단팁과 제2선단팁의 이중구조로 형성된 선단팁 및 메탈링이 형성되며,
   상기 내측노즐팁은 수평면 중 일부가 노즐캡 및 외측노즐팁에 대해 유격되어 수평이동 가능하며, 외측노즐팁에 의해 수직이동은 제한되는 것을 특징으로 하는 작동불량 방지 및 단열효과를 갖는 핫 런너 노즐 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 피스톤로드에는 상기 밸브핀이 위치할 수 있도록 피스톤로드관통공간이 형성되며, 상기 밸브핀은 피스톤로드관통공간 내에서 유격되는 것을 특징으로 하는 작동불량 방지 및 단열효과를 갖는 핫 런너 노즐 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2선단팁에는 제2선단팁돌출부가 형성되며, 제2선단팁돌출부가 제1선단팁의 내측 중공으로 인입되는 것을 특징으로 하는 작동불량 방지 및 단열효과를 갖는 핫 런너 노즐 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 메탈링은 외측노즐팁과 제2선단팁의 사이에 형성되는 공간에 거치되는 것을 특징으로 하는 작동불량 방지 및 단열효과를 갖는 핫 런너 노즐 장치.
   

Images