KR200369009Y1 - 사출금형의 밸브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 사출금형의 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사출금형의 밸브작동을 유압 또는 공압으로 하여 사출시 게이트를 개방하고, 사출이 끝나면 폐쇄함으로 제품의 품질을 향상시킬수 있다. 기존방식에서는 단순히 닫고 여는 개념만 가졌으나 새로운 방식에서는 닫는것과 여는 것을 조절할수 있는방식으로 개방시 높낮이(stroke)를 원하는만큼 조절할수 있으므로 사출시 캐비티에 충진되는 사출량을 제어함으로써 사출물의 불량률을 감소시키고, 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

사출금형의 밸브{The valve structure of injection molding}

본 고안은 사출금형의 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사출금형에 유압 또는 공기압을 공급하여 게이트를 개방하거나, 폐쇄해 성형품을 제조함에 있어 사출품 성형시 밸브핀을 정밀하게 제어하여 사출량을 제어하기 위한 사출금형의 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 사출성형은 잘 건조된 수지(원재료)를 성형기의 호퍼에 넣어 가열실린더로 일정량을 보내면, 용융상태가 된 수지를 금형의 사출기의 노즐을 거쳐 스프루(sprue)를 통해서 성형기 내부로 유입되고, 상기 스프루를 통하여 런너(runner)와 게이트(gate)를 거쳐 캐비티(cavity)를 충진한 후, 냉각하여서 한 개의 제품을 생산하는 것이 지금까지의 사출성형 제춤의 생산과정이다.

종래에는 노즐의 끝부분인 게이트가 항상 열려 있어 성형이 완료된 제품을 금형과 분리할 때 게이트로부터 수지가 연속적으로 흘러나와 사출품이 울퉁불퉁하게 되거나, 게이트와 접하고 있는 부분에 수지가 길게 늘어지는 등의 문제점이 있으며, 이로 인해 사출성형품의 지속적인 생산공정에 지장을 주게 되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 셧 오프 노즐(shut-off nozzle) 또는, 밸브 게이트 노즐(valve gate nozzle) 등이 있다.

먼저, 셧 오프 노즐은 노즐의 끝단부인 게이트에 순간 가열이 가능한 전기장치를 설치하여 게이트 주위를 순간 가열하여 수지가 유동되도록 하고, 냉각은 가열장치의 전원을 차단함으로써 시간의 흐름에 따라 게이트를 교화될 수 있도록 하는 구조지만, 냉각속도의 조절이 열전원에 의존하는 자연냉각방식으로 냉각시간이 길어 생산성을 저하시키는 문제점이 있었다.

그리고, 밸브 게이트 노즐은 밸브핀(valve pin)과 실린더(cylinder)를 이용하여 기계적으로 게이트를 열고 닫는 방법으로서, 밸브핀의 기본 구조가 용융된 수지에 의하여 감싸여져 있으며, 수지가 고속으로 밸브핀 주변을 통과하면서 열 에너지를 발생하여 밸브핀을 가열함으로 쉽게 과열되는 문제가 있었으며, 현재 사용되는 밸브 게이트 노즐의 경우 밸브핀의 상단부에 피스톤과 실린더 내부의 갭(gap)이 일정하게 고정되어서 밸브핀을 선단부에 부착된 피스톤의 이동거리(stroke)를 조정할 수 없었다.

도 5는 종래의 밸브 게이트 노즐로 구성된 사출금형(100)를 도시한 확대 단면도로서, 유압 또는 공기압으로 하측 유입공(110)으로 압력을 인가하면, 밸브핀(111)의 상단에 연결된 피스톤(112)을 상승시켜 노즐(N')의 게이트(113)가 개방되어서 수지가 금형의 캐비티에 충진되고, 반대로 상측 유입공(114)에 압력을 인가하면, 밸브핀(111)의 피스톤(112)을 하강시켜 노즐(N')의 게이트가 폐쇄(113)되어서 수지공급이 중단되는 구조로 된다.

상기와 같은 구조로 구성된 밸브 게이트 노즐의 경우, 하나의 성형품을 제조하기 위해 다수개의 게이트가 설치될 경우, 중량과 크기가 다른 캐비티에 연결된 노즐은 게이트를 흐르는 수지의 사출량과 사출속도 등을 각각 제어할 수 없어서 없어서 금형상의 게이트의 크기를 조절함으로서 원하는 제품을 생산할 수밖에 없었다.

또한, 유압 또는 공기압만으로 조정되는 밸브핀은 실린더 동작의 충격 등으로 인해 정확한 제어가 힘들고, 금형의 수명을 단축시켰다.상기 노즐은 밸브에서 수지를 자유공간에 배출하기 위해 말단에 설치하는 관이고, 상기 밸브는 노즐을 수용하면서 수지의 량, 압력 등을 제어한다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 밸브 게이트노즐의 밸브핀을 개방할 때 매니폴드(manifold)에 구비된 노즐의 수지 공급량을 각각 조정하기 위해 피스톤의 상사점을 각각 조정해 금형의 캐비티에 충진되는 사출량을 제어함으로써 사출물의 불량률을 감소시키고, 생산성을 높이는데 목적이 있다.

도 1은 본 고안상으로 구성되는 사출금형을 도시한 단면도.

도 2는 본 고안상으로 구성되는 사출금형의 확대 단면도.

도 3은 본 고안상의 볼트를 조정하여서 실린더 내의 밸브핀 이동거리의 조절을 나타낸 확대 단면도.

도 4a는 볼트를 조일 때 가압블럭과 슬라이딩 블럭의 관계를 도시한 확대 단면도.

도 4b는 볼트를 풀 때 가압블럭과 슬라이딩 블럭과의 관계를 도시한 확대 단면도.

도 5는 종래의 사출금형를 도시한 확대 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

N, N'. 노즐 1, 100. 사출금형 10, 110. 하측유입공

11, 111. 밸브핀 12, 112. 밸브핀 13, 113. 게이트

14, 114. 상측유입공 15. 블럭수용부 16. 커버

17. 슬라이딩블럭 17a. 경사면 18. 간격조정나사

19. 가압블럭 19a. 역경사면 20. 육각볼트

21. 매니폴드 22. 실린더 23. 바디부

24. 밸브바디 25. 스프루 26. 스프루부싱

27. 런너 28, 29. 히터선 30, 31. 볼트삽입공

본 고안상의 사출금형(1)의 노즐(N) 장치에 있어서, 블럭수용부(15)가 형성된 커버(16)와, 슬라이딩 블럭(17)과, 간격조정나사(18)와, 가압블럭(19)과, 육각볼트(20)로 구성된 사출금형(1)의 노즐은 밸브핀(11)의 개방시 매니폴드(20)(manifold)에 구비된 노즐(N)의 수지 공급량을 각각 조정해 사출금형의 캐비티에 충진되는 사출량을 제어해 사출물의 불량률을 감소시키고, 생산성을 높히는 효과가 있다.

이하, 본 고안상의 사출금형(1)의 노즐을 이하 도면을 첨부하여 상술하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안상으로 구성되는 사출금형(1)를 도시한 단면도이다.

본 고안에 따른 사출금형(1)의 구조는 밸브핀(11)의 승ㆍ하강을 위한 피스톤(12)과 피스톤(12)을 수용하는 실린더(22)가 구비된 바디부(23)와 매니폴드(20), 그리고 밸브바디(24)로 구성된다.

상기 바디부(23)는 사출성형시 수지가 유입되는 스프루(25)(sprue)와 스프루부싱(26)(sprue bushing)과, 노즐(N)의 게이트(13)를 열고 닫는 밸브핀(11)이 삽입되는 실린더(22)와, 실린더(22) 커버(16)로 구성된다.

상기 밸브핀(11)은 밸브핀(11) 상단에 부착된 피스톤(12)이 실린더(22) 내부를 승ㆍ하강하면 노즐(N)의 게이트(13)가 열리고 닫히게 된다.

상기 피스톤(12)의 외측에는 스냅링 등의 밀봉부재가 개재되어 피스톤(12)의 상부와 하부에서 압력이 가해질때 압력이 손실되는 것을 방지한다.

상기 피스톤(12)은 바디부(23)에 형성된 유입공에 의해서 공압 또는 유압이 가해지는데, 먼저 하측 유입공(10)을 통해서 압력이 인가되면 피스톤(12)은 상부로 이동하고, 이에따라 게이트(13)가 개방되면 스프루(25)를 통해 공급된 수지는 런너(27)를 따라 게이트(13)를 통해 금형(도면 미도시)에 충진된다.

그리고, 상측 유입공(14)으로 압력이 인가될 때에는 피스톤(12)의 상면을 가압하여 밸브핀(11)이 하강하면 노즐의 게이트(13)를 닫아서 수지의 충진을 차단하게 된다.

상기 수지는 매니폴드(20)에 구비된 히터선(28)과, 밸브바디(24)에 구비되어 있는 히터선(29)에 의해서 수지가 런너(27)를 흐를 때 수지의 온도를 유지시킨다.

상기 바디부(23)는 일측면에 육각볼트(20)를 개재하기 위해 볼트 삽입공(30)을 형성하고 볼트 삽입공(30)의 중심선이 실린더(22) 커버(16)의 육각볼트(20)의 개재를 위해 형성된 볼트삽입공(31)의 중심과 일치시켜 형성한다.

상기 바디부(23)의 상부에 결합되는 실린더(22) 커버(16)는 실린더(22) 내측으로 슬라이딩 블럭(17)이 개재될 수 있도록 공간부를 형성하고 그 공간부는 슬라이딩 블럭(17)과 동일한 크기와 형태를 가진다.

상기 슬라이딩 블럭(17)과 블럭수용부(15)의 형태는 사각형, 원형, 삼각형 등 그 형태는 제약을 받지는 않고 다양하게 제작할 수 있다.

상기 슬라이드 블럭은 상부에 나사산이 형성되어 있어서 실린더(22) 커버(16)를 통해 개재된 간격조정나사(18)를 통해서 슬라이딩 블럭(17)이 하부로 낙하되는 것을 방지하며, 슬라이딩 블럭(17)의 상면은 소정의 각도로 경사면(17a)이 형성된다.

상기 슬라이딩 블럭(17)은 슬라이딩 블럭(17)과 실린더(22) 커버(16) 사이에 개재되는 가압블럭(19)에 의해서 상ㆍ하로 이동하며, 이 가압블럭(19)은 하측면에 슬라이딩 블럭(17)과 동일한 기울기를 가지는 역경사면(19a)을 형성된다.

또한 가압블럭(19)의 측면의 끝단에 형성된 육각볼트(20)를 삽입하여 준다.

육각볼트(20)의 끝단부에 고정된 가압블럭(19)은 육각볼트(20)를 렌치 등의 공구로 볼트를 조일 때는 가압블럭(19)이 전진하고, 이 가압블럭(19)은 슬라이딩 블럭(17)의 경사면을 따라 이동하면서 슬라이딩 블럭(17)을 하부로 이동한다.

상기와 같이 하부로 이동된 슬라이딩 블럭(17)은 피스톤(12)의 이동거리(stroke)를 감소시키고, 피스톤(12)의 상사점을 조정하여서 수지의 성형속도와 수지 유입량을 정밀하게 조정할 수 있다.

반대로 육각볼트(20)를 렌치등의 공구로 풀면 육각볼트(20)가 바디부(23) 외부로 후퇴하면서 가압블럭(19)도 동일하게 후퇴시켜서, 슬라이딩 블럭(17)은 실린더(22) 내의 압력에 의해서 가압블럭(19)의 경사면을 따라서 상승하여서 실린더(22) 내부의 피스톤(12) 스트록(strock;피스톤 이동거리)를 조정하는 구조로 되어 있다.

상기와 같이 구성되는 본 고안의 사출금형(1)의 노즐(N) 밸브핀(11)의 승ㆍ하강에 대한 일 실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사출금형(1) 노즐(N)의 밸브핀(11)이 정지되어 있는 상태는 도 2와 같이 상측 유입공(14)에서 일정 압력으로 피스톤(12)을 눌러 노즐의 게이트(13)를 밸브핀(11)이 막고 있다.

이와 같은 상태에서 노즐의 게이트(13)를 개방시키는 경우에는 하측 유입공(10)에서 소정의 압력을 가하게 되는데 이때 가해는 압력은 상측 유입공(14)에 가해진 압력보다 크며, 하측 유입공(10)에서 가해지는 압력은 밸브핀(11)에 연결된 피스톤(12)을 상승시키고, 피스톤(12)의 상승으로 노즐의 게이트(13)를 막고 있던밸브핀(11)이 개방된면 런너(27)를 통해서 유입된 수지는 게이트(13)를 통해 금형에 충진된다.

상기와 같은 방법으로 시험사출을 통해 바디부(23)에 개재된 육각볼트(20)를 조정하여 실린더(22) 내에 피스톤(12)의 스트록(피스톤 이동거리)을 정해주는데 이는 사출시 변화되는 것을 정확히 측정하기 어려움이 있으므로, 시험사출을 통해서 최적의 사출조건을 구한다.

반복적인 시험사출을 통해서 얻어진 스트록으로 하측 유입공(10)에서 압력이 인가되면 피스톤(12)은 슬라이딩 블럭(17)에 의해 설정되어진 스트록에 의해서 상사점이 결정되어지고 이 상사점은 게이트(13)의 밸브핀(11)의 개방을 제어하여서 사출성형시 마찰열에 의한 성형품의 트러블을 제거하고, 완전한 성형품이 제조되도록 한다.

또한 수지의 충진이 끝나면 바디부(23) 상측 유입공(14)을 통해 압력을 인가하면, 게이트(13)의 밸브핀(11)을 하강시켜 게이트(13)를 차단하여서 사출성형을 완료한다.

본 고안상의 사출금형의 밸브는 종래의 밸브 게이트 노즐의 구조에서는 외부에서 인가되는 압력에 의한 게이트의 개방과 폐쇄로 성형작업이 이루어져서 노늘 게이트의 개방량을 정확하게 제어할 수 없으며, 동일 라인에서 수지의 충진량이 다른 금형의 경우에는 수지의 량을 개별적으로 조절할 수 없었던 사출금형의 밸브구조를 사출금형의 바디부에 개재된 육각볼트와 실린더 커버 하부 내측에 구비된 슬라이딩블럭과 가압블럭을 이용하여 피스톤의 스트록을 제어함으로써, 밸브 게이트 노즐의 밸브핀을 개방할 때 매니폴드(manifold)에 구비된 노즐의 수지 공급량을 각각 조정하기 위해 피스톤의 상사점을 제어를 통해서 금형의 캐비티에 충진되는 사출량을 제어해 사출물의 불량률을 감소시키고, 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 밸브핀에 연결된 피스톤과 커버가 설치된 바디부로 구성된 사출금형에 있어서, 블럭수용부(15)가 형성된 커버(16)와, 슬라이딩 블럭(17)과, 간격조정나사(18)와, 가압블럭(19)과, 육각볼트(20)로 구성됨을 특징으로 하는 사출금형의 밸브.
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