KR20070055987A - 사출기용 핫 러너 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금형 내부로 주입되는 수지량을 기계적인 조작에 의해서도 사용자가 손쉽게 조절할 수 있도록 한 사출기용 핫 러너 시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 수지가 이동되는 수지이동통로를 포함하는 매니폴드; 상기 수지이동통로와 연통되도록 매니폴더에 설치되어 수지를 금형 내부로 토출시키는 노즐; 상기 매니폴드 상측에 설치되어 상기 매니폴드의 수지이동통로와 노즐 중심을 승강하면서 노즐을 개폐하는 피스톤이 구비되며, 한쌍의 에어라인이 구비된 실린더; 그리고 상기 실린더 내부에 설치되어 피스톤의 승강거리를 제어하는 수지량조절부재; 를 포함하여 구비된 것을 특징으로 한다.
핫 러너 시스템, 수지량, 조절, 수지량조절부재

Description

사출기용 핫 러너 시스템{RESIN CONTROL DEVICE OF HOT RUNNER SYSTEM FOR INJECTION MOLDING MACHINE}
도 1은 종래 사용되고 있는 사출기용 핫 러너 시스템을 보인 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 사출기용 핫 러너 시스템의 일부분을 보인 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 사출기용 핫 러너 시스템의 구성요소 중 수지량조절부재를 보인 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 수지량조절부재가 작동되는 상태를 보인 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 수지량조절부재가 작동되어 수지량이 조절된 상태를 보인 작동상태 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
40: 매니폴더 45: 노즐로케이터
50: 노즐 60: 실린더
62: 실린더커버 63: 샤프트홈
64: 단턱 65: 피스톤
66: 샤프트홈 67: 나사부
68: 실린더캡 70: 수지량조절부재
72: 회전샤프트 74: 종동기어부
77: 피스톤승강제어구 79: 키이
본 발명은 금형 내부로 주입되는 수지량을 기계적인 조작에 의해서도 사용자가 손쉽게 조절할 수 있도록 한 사출기용 핫 러너 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 핫 러너 시스템(Hot Runner System)이란 융융된 수지를 사출 금형 내부로 주입 시 수지의 온도를 고온으로 유지하면서 금형 내부에 고압으로 분사시키기 위한 장치를 말한다.
이러한 핫 러너 시스템은 플라스틱 사출품을 제조하는데 있어 버려지는 수지를 줄이기 위해 지속적인 연구와 개발이 이루어지고 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이, 다수개의 평판형 플레이트로 적층된 몰드(MOLD) 즉, 상측부터 클램핑 플레이트(1), 스페이스 플레이트(2), 홀딩 플레이트(3), 캐비티 플레이트(4) 내부에 설치된다.
핫 러너 시스템(10)은 용융수지를 여러 위치로 분할 공급하기 위한 매니폴드(15)와 매니폴드(15)에 연결 설치되는 노즐(20)과 그리고 노즐(20)을 개폐시키는 실린더(25)로 이루어진다.
매니폴드(15)는 스페이스 플레이트(2) 내부에 설치되며, 사출기를 통해 공급되는 수지를 히터(미도시)를 통해 고온으로 유지시킨다.
매니폴드(15)의 내부에는 격자형 같은 다수의 수지이동통로(16)가 형성되어 있으며, 수지이동통로(16)와 연통된 다수개의 수지주입공(17)이 형성되어 있다.
수지주입공(17)은 사출 금형의 체적 및 사출조건에 따라 크기와 위치가 다르게 결정될 수 있다.
이러한 수지주입공(17)에는 공급된 수지를 사출 금형 내부로 주입하는 노즐(20)이 고정 설치된다.
노즐(20)은 매니폴드(15)를 통과한 수지가 고형화되지 않도록 보온시킴은 물론, 사출 금형 내부로 토출시키는 통로 역할을 하게 된다.
노즐(20)을 통해 수지가 토출될 때에는 노즐(20)의 선단이 금형 표면과 고정된 상태이며, 토출되는 수지의 양은 실린더(25) 내부에 설치된 피스톤(26)의 승강작용에 의해 조절된다.
이때, 피스톤(26)의 승강은 실린더(25)에 에어라인(27)이 형성되어 있어서, 공급되는 공압을 통해 가능하며, 승강되는 이동 거리에 따라 노즐(20)로부터 토출되는 수지량을 조절할 수 있게 된다.
한편, 최근에는 금형 내부로 주입되는 수지의 주입량을 각 노즐(20)마다 다르게 하기 위하여 각 노즐(20)에 타이머(30)를 연결 설치하고, 타이머(30)의 시간에 따라 솔레노이드밸브(미도시)가 작동되도록 하고 있다.
이와 같이 타이머(30)를 통해 노즐(20)로부터 토출되는 수지 주입량을 조절하게 되면, 금형 제조시 표면에 나타나는 웰드라인(Weld Line)의 위치를 조절할 수 있게 됨으로써 제품의 심미감을 증진시킬 수 있게 된다.
그러나, 종래 사출기용 핫 러너 시스템(10)은 비교적 고가인 타이머(30)를 구입하고 각 노즐(20)마다 연결 설치해야 하기 때문에 타이머(30) 설치에 따른 핫 러너 시스템(10)의 제조비가 상승되는 문제점이 있다.
또한 타이머(30)의 신호를 전달받은 솔레노이드는 에어라인(27)을 통해 실린더(25) 내부로 에어를 공급하여 피스톤(26)을 승강시키게 됨으로, 금형 내부로 주입되는 수지량을 정밀하게 조절하기 어렵다.
즉, 타이머(30)를 통해 솔레노이드밸브의 작동하게 되면 에어라인(27)의 에어을 통해 실린더(25) 내부로 에어가 공급되는데, 이 과정에서 피스톤(26)은 공기압에 의해 완충되면서 노즐(20) 선단 부분을 한번에 차단하지 못하여 노즐(20)을 통해 토출되는 수지를 정밀하게 제어하지 못하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 각 노즐의 수지 토출량을 수지량조절부재를 통해 조절하여 기계적인 조작에 의해서도 수지량이 편리하게 조절될 수 있도록 한 사출기용 핫 러너 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 기계적인 조작에 의해서도 정밀한 수지량 조절이 가능한 사출기용 핫 러너 시스템을 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 효과적으로 달성하기 위해 본 발명은, 수지가 이동되는 수지이동통로를 포함하는 매니폴드; 상기 수지이동통로와 연통되도록 매니폴더에 설치되어 수지를 금형 내부로 토출시키는 노즐; 상기 매니폴드 상측에 설치되어 상기 매니폴드의 수지이동통로와 노즐 중심을 승강하면서 노즐을 개폐하는 피스톤이 구비되며, 한쌍의 에어라인이 구비된 실린더; 그리고 상기 실린더 내부에 설치되어 피스톤의 승강거리를 제어하는 수지량조절부재; 를 포함하여 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 수지량조절부재는 피스톤 상측에 설치되어 피스톤의 승강거리를 제어 하게 된다.
상기 실린더는 중앙부위에 샤프트홈이 형성된 실린더커버와, 상기 실린더커버의 샤프트홈과 대응하는 샤프트홈이 형성되며 저면에 나사부가 돌출 설치된 실린더캡을 포함한다.
이때, 상기 수지량조절부재는 실린더의 샤프트홈에 설치되며 선단에 구동기어가 형성된 회전샤프트; 상기 회전샤프트와 치합되어 회전되며 내면에 키이홈이 형성된 종동기어부; 상기 종동기어부의 중앙부위를 통과하면서 실린더캡의 나사부와 결합된 나사결합부가 구성되며, 상기 나사결합부의 외주면에 키이홈이 형성된 피스톤승강제어구; 상기 종동기어와 피스톤가압체의 키이홈에 결합된 키이; 를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 회전샤프트와 종동기어부에는 스트로크 컨트롤기어 및 웜기어가 각각 구비될 수 있으며, 상기 실린더커버에는 종동기어부의 승강을 구속하는 단턱이 형성될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 사출기용 핫 러너 시스템의 일부분을 보인 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 사출기용 핫 러너 시스템의 구성요소 중 수지량조절부재를 보인 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 수지량조절부재가 작동되는 상태를 보인 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 수지량조절부재가 작동되어 수지량이 조절된 상태를 보인 작동상태 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 사출기용 핫 러너 시스템(100)은 적층된 다수개의 플레이트로 이루어진 몰드 내부에 설치되며 매니폴드(40)와 노즐(50)과 실린더(60)와 수지량조절부재(70)를 포함하여 구비될 수 있다.
몰드는 핫 러너 시스템이 설치되기 위한 금속 구조물로서, 상측에서부터 클램핑 플레이트(110), 스페이스 플레이트(120), 홀딩 플레이트(130), 캐비티 플레이트(140)로 구성될 수 있다.
이들은 별도의 가공 공정을 거친 후 각각 분리 가능한 상태로 적층 결합되며, 본 발명의 핫 러너 시스템(100)을 내부에 수용하게 된다.
본 발명의 핫 러너 시스템(100) 중 매니폴드(40)는 플레이트 블럭 중 스페이스 플레이트(120) 내부에 설치되는 것으로, 사출기로부터 공급되는 용융수지를 여러 위치로 이동시키는 통로이다.
매니폴드(40)의 중앙부위 상측에는 용융된 수지가 내부로 유입되기 위해 노즐 로케이터(45)가 구비되어 있다.
또한 매니폴드(40)의 내부에는 노즐 로케이터(45)를 통해 유입되는 수지가 여러 위치로 이동되기 위한 수지이동통로(42)가 구비되어 있다.
수지이동통로(42)는 매니폴드(40)의 내부에 사출되는 금형의 크기에 따라 직경의 크기를 결정하여 격자형으로 가공된다.
그리고, 매니폴드(40)에는 수지이동통로(42)와 연통되어 내부에 유입된 수지를 여러 위치로 유출시키는 수지주입공(44)이 형성되어 있다.
또한 매니폴드(40)의 양면에는 내부로 유입된 수지가 약 180-300℃의 온도를 유지할 수 있도록 히터(미도시)가 설치되어 있다.
매니폴드의 수지주입공(44)에는 수지를 금형으로 토출시키기 위해 노즐(50)이 연결 설치된다.
노즐(50)은 매니폴드(40)와 수직 설치되며 노즐주입공(44)을 통해 유출되는 수지를 고온 고압으로 금형 내부에 토출시키게 된다.
여기서, 노즐(50)의 외면에는 수지의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 히터(미도시)가 설치되어 있으며, 노즐(50) 내부에는 수지의 온도를 감지하기 위한 온도센서(미도시)가 설치되어 있다.
노즐(50)의 길이는 홀딩 플레이트(130)를 통과하여 플레이트 블럭 중 바닥면에 위치한 캐비티 플레이트(140)의 하단까지 연장되게 구성된다.
이러한 이유는 캐비티 플레이트(140)의 하단에 사출하고자 하는 금형의 모양대로 홈(미도시)이 형성되고, 코아(미도시)가 홈과 소정간격 이격된 상태로 결합됨에 따라 홈과 코어 사이로 수지를 토출시키기 위함이다.
노즐(50)이 매니폴드(40)의 하측에 설치된 후에는 노즐(50)을 통해 토출되는 수지량을 조절하거나 개폐시키기 위한 구조가 요구되는데, 이를 위해 몰드 중 가장 상부측에 위치한 클램핑 플레이트(120)에는 실린더(60)가 설치된다.
실린더(60)는 클램핑 플레이트(110)에 매몰되는 형태로 설치되며, 매니폴드(40)와 노즐(50) 내부에서 승강되기 위한 피스톤(65)을 구비하고 있다. 피스톤(65)은 실린더(60)에 공급되는 에어를 통해 승강하게 된다.
즉, 피스톤(65)은 실린더(60)의 상측과 하측에 각각 에어라인(62)이 설치되어 있어서 피스톤(65) 상측으로 에어가 공급되면 하강하고 하측으로 에어가 공급되면 상승하게 된다.
또한 실린더(60) 상측에는 테두리부위에서 중앙부위까지 샤프트홈(63)이 형성되고 중앙부위에 계단형 단턱(64)이 형성된 실린더커버(62)가 제공된다.
그리고, 실린더커버(62)의 중앙부위에는 실린더커버의 샤프트홈(63)과 대응하도록 샤프트홈(66)이 형성되며, 중앙부위에 나사부(67)가 돌출 설치된 실린더캡(68)이 제공된다.
한편, 실린더(60)에는 노즐(50)을 통해 토출되는 수지의 양을 미세하게 조절할 수 있도록 수지량조절부재(70)가 설치된다.
수지량조절부재(70)는 실린더(60) 내부에 설치되며 바람직하게는 피스톤(65) 상면과 밀착되도록 설치되어 피스톤(65)의 승강거리를 조절하게 된다.
수지량조절부재(70)의 구성요소는 회전샤프트(72)와 종동기어부(74)와 피스톤승강제어구(77)와 키이(79)를 포함하여 이루어질 수 있다.
수지량조절부재의 회전샤프트(72)는 실린더커버(62)와 실린더캡(68)에 형성된 샤프트홈(63)(66)에 끼워진다. 회전샤프트(72)는 선단에 구동기어(72a)인 스트 로크 컨트롤기어가 형성되어 있다.
또한 종동기어부(74)는 실린더커버의 단턱(64)과 실린더캡(68) 사이에 설치되며, 중앙부위가 관통된 관체로 이루어진다. 그리고, 종동기어부(74)의 상측에는 회전샤프트의 구동기어(72a)와 치합되어 회전되도록 웜기어(74a)가 형성되어 있다.
또한 웜기어(74a)의 하측에는 소정길이 돌출된 관부(75)가 형성되어 있다.
종동기어부(74)의 하측에는 종동기어부의 관부(75)를 내부에 수용하면서 결합되는 피스톤승강제어구(77)가 구비되어 있다. 피스톤승강제어구(77)는 중앙부위에 실린더캡의 나사부(67)와 결합되도록 돌출된 나사결합부(78)가 형성되어 있다.
이때, 종동기어부의 웜기어(74a) 내측과 피스톤승강제어구의 나사결합부(78) 외면에는 각각 동일한 규격의 키이홈(74b)(78a)이 형성되어 있다.
키이홈(74b)(78a)에는 종동기어부(74)와 피스톤승강제어구(77)를 연결하는 키이(79)가 끼워져 종동기어부(74)의 회전시 피스톤승강제어구(77) 또한 함께 회전할 수 있도록 되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 사출기용 핫 러너 시스템의 작용 상태를 설명하면 다음과 같다.
매니폴더(40)에 설치된 노즐로케이터(45)를 통하여 수지가 공급되면, 수지는 매니폴더의 수지이동통로(42)를 통하여 노즐로 이동하게 되고, 노즐(50)로 이동된 수지는 금형 내부로 주입되기 시작한다.
이 과정에서 노즐(50)이 다수개 설치된 상태이고 노즐(50)마다 토출되는 수지량을 조절하려면 먼저, 사용자가 회전샤프트(72)를 잡고 회전시킨다.
회전샤프트(72)가 회전되면, 회전샤프트(72)와 연결된 종동기어(74)가 회전하게 되면서 종동기어부(74)와 키이(79)로 결합된 피스톤승강제어구(78)도 함께 회전하게 된다.
그런데, 종동기어부(74)는 상단에 형성된 웜기어(74a) 부분이 실린더커버의 단턱(64)과 실린더캡(68) 사이에 구속되어 있어서, 설치된 자리에서 축 회전하게 되고 피스톤승강제어구(77)만 실린더캡의 나사부(67)를 따라 승강하게 된다.
즉, 종동기어부(74)와 피스톤승강제어구(77)는 키이(79)를 통해 연결되어 있어 종동기어부(74)의 슬라이드 이동은 가능하지만 웜기어(74a) 부분이 구속되어 있기 때문에 회전샤프트(72)를 통해 제공되는 회전력을 단순히 피스톤승강제어구(77)에 전달하는 역할만을 하게 된다.
이에 따라, 피스톤승강제어구(77)는 중앙부위에 형성된 나사결합부(78)가 실린더캡의 나사부(67)와 나사결합되면서 종동기어부의 관부(75)를 따라 슬라이드 이동하게 되는 것이다.
이러한 피스톤승강제어구(77)의 이동은 결국 피스톤(65)의 승강거리를 제어하게 되는 것임으로 노즐(50) 선단과 피스톤(65) 사이의 간격이 조절되어 토출되는 수지량을 조절할 수 있게 된다.
그러므로, 수지량조절부재의 회전샤프트(72) 회전수에 따라 피스톤(65)의 승강거리를 미세하게 조절할 수 있어 수지량의 정밀한 제어가 가능하게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 수지량조절부재(70)가 작동되는 과정을 회전샤프트(72)와 종동기어부(74)의 회전을 통해 이루어지도록 설명하였으나, 도면에는 도시하지 않았지만 회전샤프트(72)를 렉기어로 대체하고 웜기어(74a)를 피니언기어로 대체하여 사용할 수도 있다.
다시말해, 수지량조절부재의 회전샤프트(72)와 종동기어부의 웜기어(74a)를 반드시 회전샤프트(72)와 웜기어(74a)로 한정하지 않고 이들을 회전시킬 수 있는 다른 구성으로도 대체가 가능하다 할 것이다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 사출기용 핫 러너 시스템은 사용자가 기계적인 작동으로도 손쉽게 수지량을 조절할 수 있도록 함으로써 제조비 절감을 기대할 수 있으며, 기계적인 조작에 의해서도 수지량 조절이 정밀하게 이루어질 수 있는 효과를 제공하게 된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 따른 사출기용 핫 러너 시스템에 대해 설명하였으나 본 발명은 이에 한정하지 아니하며 당업자라면 그 응용과 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (7)

  1. 수지가 이동되는 수지이동통로를 포함하는 매니폴드;
    상기 수지이동통로와 연통되도록 매니폴더에 설치되어 수지를 금형 내부로 토출시키는 노즐;
    상기 매니폴드 상측에 설치되어 상기 매니폴드의 수지이동통로와 노즐 중심을 승강하면서 노즐을 개폐하는 피스톤이 구비되며, 한쌍의 에어라인이 구비된 실린더; 그리고
    상기 실린더 내부에 설치되어 피스톤의 승강거리를 제어하는 수지량조절부재; 를 포함하여 구비된 것을 특징으로 하는 사출기용 핫 러너 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수지량조절부재는 피스톤 상측에 설치되어 피스톤의 승강거리를 제어 하는 것을 특징으로 하는 사출기용 핫 러너 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 실린더는 중앙부위에 샤프트홈이 형성된 실린더커버와, 상기 실린더커버의 샤프트홈과 대응하는 샤프트홈이 형성되며 저면에 나사부가 돌출 설치된 실린더캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 사출기용 핫 러너 시스템.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 수지량조절부재는 실린더의 샤프트홈에 설치되며 선단에 구동기어가 형성된 회전샤프트;
    상기 회전샤프트와 치합되어 회전되며 내면에 키이홈이 형성된 종동기어부;
    상기 종동기어부의 중앙부위를 통과하면서 실린더캡의 나사부와 결합된 나사결합부가 구성되며, 상기 나사결합부의 외주면에 키이홈이 형성된 피스톤승강제어구;
    상기 종동기어부와 피스톤가압체의 키이홈에 결합된 키이; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 사출기용 핫 러너 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 회전샤프트와 종동기어부에는 스트로크 컨트롤기어 및 웜기어가 각각 구비된 것을 특징으로 하는 사출기용 핫 러너 시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 실린더커버에는 종동기어부의 승강을 구속하는 단턱이 형성된 것을 특징으로 하는 사출기용 핫 러너 시스템.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 회전샤프트와 종동기어부는 랙기어와 피니언기어가 각각 구비된 것을 특징으로 하는 사출기용 핫 러너 시스템.
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