KR20090083251A

KR20090083251A - 사출성형을 위한 핫러너 장치

Info

Publication number: KR20090083251A
Application number: KR1020080009284A
Authority: KR
Inventors: 허남욱
Original assignee: 허남욱
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2009-08-03

Abstract

본 발명은 사출성형을 위한 핫러너 장치에 관한 것으로, 사출을 위한 용융수지가 이동하는 러너를 구비한 매니폴드와, 상기 러너의 용융수지가 금형으로 주입되는 게이트를 구비한 밸브노즐부, 매니폴드에 대하여 밸브노즐부의 돌출방향을 가로지르는 방향으로 밸브노즐부에 가변력을 가하는 노즐지지수단, 밸브노즐부를 중심으로 상기 노즐지지수단의 맞은 편에 구비되는 가변수단, 상기 게이트를 개폐하는 밸브핀, 상기 밸브핀을 개폐작동시키는 피스톤 및 실린더, 밸브핀의 위치를 조정할 수 있도록 상기 매니폴드에 대하여 실린더를 이동시키는 위치보정수단, 피스톤과 일체로 거동하는 리미트스위치를 포함하는 구성에 의해, 금형이 조립된 상태로 밸브핀의 길이를 조정하여 게이트 버어를 초기화할 수 있게 되고, 매니폴드와 노즐의 온도 상승에 따른 노즐의 게이트 피치 간의 거리변화를 보정할 수 있으며, 그로 인해 밸브핀과 노즐을 매니폴드와 조립 후 출하할 수 있게 된다.

금형, 핫러너, 밸브, 노즐, 매니폴드

Description

사출성형을 위한 핫러너 장치{A hot runner device for injection molding}

본 발명은 사출성형을 위한 금형장치에 관한 것으로, 특히 사출성형을 위한 핫러너 장치에 관한 것이다.

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

종래 노즐은 매니폴드에 외팔보 형상으로 금형의 수지주입구로 투입되는데, 매니폴드에 밸브노즐부가 조립된 상태에서 수지의 주입으로 인해 밸브노즐부가 가열되면 노즐의 센터가 변경된다. 이로 인해 설치하고자 하는 현장에서 매니폴드와 밸브노즐부를 반복하여 프리가열 후 노즐의 센터를 맞추는 작업을 해야 하므로 설치를 위한 전문 인력이 설치 현장에 투입되어야 하는 문제점이 있었다.

또한, 밸브는 노즐의 게이트를 개폐하는 밸브핀을 구비하고 있는데, 종래에는 밸브핀의 선단 위치를 조정하기 위해서는 매니폴드로부터 피스톤과 밸브핀을 분해해야만 되는 문제점이 있었다.

한편, 종래에는 밸브핀의 작동을 사출신호와 연동하여 제어할 수 없어 사출신호의 오작동시에도 밸브핀이 작동하여 용융수지가 토출되는 문제점이 있었다.

아울러, 종래의 밸브는 공압을 사용하여 피스톤을 동작시키게 되는데, 공압의 경우 반응속도가 늦은 문제점이 있으나, 이를 해소하기 위해 유압을 사용할 경우 매니폴드의 온도가 상승하게 되어 공압을 사용할 수 밖에 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 사출성형을 위한 핫러너 장치가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 금형이 조립된 상태로 밸브핀의 길이를 조정하여 게이트 버어를 초기화할 수 있는 사출성형을 위한 핫러너 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 매니폴드와 노즐의 온도 상승에 따른 노즐의 게이트 피치 간의 거리변화를 보정할 수 있으며, 그로 인해 밸브핀과 노즐을 매니폴드와 조립 후 출하할 수 있도록 하는 사출성형을 위한 핫러너 장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 사출성형을 위한 핫러너 장치는, 사출을 위한 수지가 이동하는 러너를 구비한 매니폴드; 상기 러너의 수지가 금형으로 주입되는 게이트를 구비한 밸브노즐부; 상기 게이트를 개폐하는 밸브핀; 상기 밸브핀을 개폐작동시키는 피스톤 및 실린더; 및 밸브핀의 위치를 조정할 수 있도록 상기 매니폴드에 대하여 실린더를 이동시키는 위치보정수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 위치보정수단은 실린더를 이동시킬 수 있도록 매니폴드의 일측에 나사운동가능하게 결합되는 이송나사; 및 상기 이송나사를 구동시키는 나사구동수단;을 포함한다.

상기 나사구동수단은, 이송나사와 일체로 거동하는 종동기어; 상기 종동기어와 치합되는 구동기어; 및 상기 구동기어를 구동시키는 구동수단;을 포함할 수 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 구동수단은 렌치로 구동될 수 있도록 상기 구동기어의 회전축에 일체로 구비되는 렌치볼트;를 포함한다.

또한, 본 발명에 의한 사출성형을 위한 핫러너 장치는, 사출을 위한 수지가 이동하는 러너를 구비한 매니폴드; 상기 러너의 수지가 금형으로 주입되는 게이트를 구비하고, 상기 매니폴드에 외팔보 형상으로 구비되는 밸브노즐부; 매니폴드에 대하여 밸브노즐부의 돌출방향(X축방향)을 가로지르는 방향(Y축방향)으로 밸브노즐부에 가변력을 가하는 노즐지지수단; 및 밸브노즐부를 중심으로 상기 노즐지지수단의 맞은 편에 구비되고, 길이가 가변하는 가변수단;을 포함한다.

상기 노즐지지수단은, 나사운동에 의해 밸브노즐부에 가변력을 가하는 조정볼트; 및 상기 조정볼트의 위치를 고정시키는 조정너트;를 포함하는 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게는, 상기 노즐지지수단은 상기 조정볼트의 길이방향을 따라 조정볼트를 지지하는 지지볼트;를 더 포함한다.

바람직하게는 상기 가변수단은 온도의 상승에 의해 팽창되거나 신축되면서 매니폴드에 슬라이드가능하게 결합되는 슬라이드부재;를 포함한다.

더욱 바람직하게는, 상기 슬라이드부재는 러너와 연통되는 유로를 구비하고, 유로의 내측벽과 일정간격을 두고 코어가 형성되어 있다.

본 발명은 피스톤과 일체로 거동하는 리미트스위치;를 더 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 사출성형을 위한 핫러너 장치에 의하면, 금형이 조립된 상태로 밸브핀의 길이를 조정하여 게이트 버어를 초기화할 수 있게 된다.

또한, 매니폴드와 노즐의 온도 상승에 따른 노즐의 게이트 피치 간의 거리변화를 보정할 수 있으며, 그로 인해 밸브핀과 노즐을 매니폴드와 조립 후 출하할 수 있게 된다. 따라서, 제품이 사출공장에 현장 배치된 이후에 조립과정이 불필요하게 되어 조립을 위한 인력을 절감할 수 있게 된다.

그리고, 밸브핀의 작동을 감지하여 사출신호의 오작동시에도 사출작업을 정지시킬 수 있게 된다.

아울러, 매니폴드에 냉각수단을 구비하여 피스톤의 작동을 위한 유체의 온도상승을 억제시킴으로써 공압뿐만 아니라 유압을 사용할 수 있게 되며, 유압의 사용으로 인해 피스톤의 동작을 더욱 신속하게 제어할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 사출성형을 위한 핫러너 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형을 위한 핫러너 장치는, 사출을 위한 용융수지가 이동하는 러너(15a)를 구비한 매니폴드와, 상기 러너(15a)의 용융수지가 금형으로 주입되는 게이트(22)를 구비한 밸브노즐 부(20), 매니폴드에 대하여 밸브노즐부(20)의 돌출방향(X축방향)을 가로지르는 방향(Y축방향)으로 밸브노즐부(20)에 가변력을 가하는 노즐지지수단, 밸브노즐부(20)를 중심으로 상기 노즐지지수단의 맞은 편에 구비되는 가변수단, 상기 게이트(22)를 개폐하는 밸브핀(51), 상기 밸브핀(51)을 개폐작동시키는 피스톤(52) 및 실린더(53), 밸브핀(51)의 위치를 조정할 수 있도록 상기 매니폴드에 대하여 실린더(53)를 이동시키는 위치보정수단, 피스톤(52)과 일체로 거동하는 리미트스위치(70)를 포함한다.

밸브노즐부(20)는 매니폴드에 외팔보 형상으로 구비되고, 노즐지지수단에 의해 휨모멘트가 조정된다.

노즐지지수단은 나사운동에 의해 밸브노즐부(20)에 가변력을 가하는 조정볼트(31), 상기 조정볼트(31)의 위치를 고정시키는 조정너트(32), 및 상기 조정볼트(31)의 길이방향을 따라 조정볼트(31)를 지지하는 지지볼트(34)를 포함한다.

매니폴드는 용융수지가 유입되는 스프루(sprue)부쉬(12)가 구비되는 메인 매니폴드(11)와, 메인 매니폴드(11)의 아래쪽에 결합되는 서브 매니폴드(15), 및 상기 조정볼트(31)를 지지하는 지지부재(16)를 포함한다.

서브 매니폴드(15)에는 스프루 부쉬(12)와 연통되는 러너(15a)가 형성되어 있으며, 밸브노즐부(20)가 결합되어 있다.

밸브노즐부(20)에는 서브 매니폴드(15)의 러너(15a)와 연통되는 러너(21)가 형성되어 있다.

메인 매니폴드(11)에는 피스톤(52)과 실린더(53) 및 지지부재(16)가 결합된 다.

지지부재(16)는 메인 매니폴드(11)에 결합되고, 지지부재(16)에 조정볼트(31)가 결합되며, 조정볼트(31)의 일단은 서브 매니폴드(15)를 통해 밸브노즐부(20)를 지지한다. 즉, 밸브노즐부(20)가 서브 매니폴드(15)에 고정되어 결합됨으로써 일체로 거동하게 되고, 그로 인해 조정볼트(31)가 서브 매니폴드(15)의 움직임을 조정함으로써 밸브노즐부(20)를 조정하게 된다.

조정볼트(31)는 볼트헤드부(31a)가 서브 매니폴드(15)의 일측에 축회전이 저지된 상태로 결합되고, 볼트몸체(31b)가 지지부재(16)에 볼트결합되어 있다. 볼트몸체(31b)의 외주면에 1쌍의 조정너트(32)(33)가 결합되어 있다.

도 1과 도 5에 도시된 바와 같이, 조정볼트(31)는 밸브노즐부(20)의 돌출방향(X축방향)을 가로지르는 방향(Y축방향)으로 밸브노즐부(20)에 가변력을 가하게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 지지부재(16) 외측의 조정너트(32)를 회전시키게 되면 지지부재(16)와 서브 매니폴드(15)의 거리가 가까워지게 되고, 반대로 지지부재(16) 내측의 조정너트(33)를 회전시키게 되면 지지부재(16)와 서브 매니폴드(15)의 거리가 멀어지게 된다.

이와 같이 조정너트(32)(33)를 회전시킴으로써 지지부재(16)에 대한 밸브노즐부(20)의 거리를 조정할 수 있게 되고, 그로 인해 밸브노즐부(20) 선단의 게이트(22)의 위치를 미세하게 조정할 수 있게 된다.

다시 말하면, 조정너트(32)를 통해 지지부재(16)와 밸브노즐부(20)의 거리를 조정하게 되면 밸브노즐부(20)에 휨모멘트가 작용하여 노즐의 선단(게이트) 위치가 움직이게 되는 것이다.

지지부재(16)와 서브 매니폴드(15) 사이의 거리를 좁히기 위해 지지부재(16) 외측의 조정너트(32)를 회전시킬 때에는 지지부재(16) 내측의 조정너트(33)를 풀어 조정볼트(31)가 지지부재(16)에 대하여 이동할 수 있도록 하고, 반대로 지지부재(16)와 서브 매니폴드(15) 사이의 거리를 넓히기 위해 지지부재(16) 내측의 조정너트(33)를 회전시킬 때에는 지지부재(16) 외측의 조정너트(32)를 풀어 조정볼트(31)가 지지부재(16)에 대하여 이동할 수 있도록 한다.

또한, 지지볼트(34)가 지지부재(16)나 조정볼트(31)에 나사결합되어 밸브노즐부(20)의 위치를 고정시키거나 더욱 미세하게 조정할 수 있게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 지지볼트(34)는 메인 매니폴드(11)에 지지되어 축회전에 의해 조정볼트(31)를 밀어 내는 힘을 가하게 된다. 따라서, 지지볼트(34)는 조정볼트(31)의 조정작업이 종료된 이후에 그 상태를 견고하게 유지시키기 위해 지지볼트(34)를 보충적으로 지지하는 역할을 하게 된다.

상기 가변수단은 서브 매니폴드(15)에 슬라이드가능하게 결합되는 슬라이드부재(40)이다.

슬라이드부재(40)는 서브 매니폴드(15)의 러너(15a)와 연통되는 유로(41)를 구비하고, 유로(41)의 내측벽과 일정간격을 두고 코어(42)가 형성되어 있다.

슬라이드부재(40)는 밸브노즐부(20)쪽의 서브 매니폴드(15)에 고정볼트(45)로 고정결합되고, 슬라이드부재(40)의 일측이 스프루 부쉬(12)쪽에 슬라이드이동가 능하게 끼워진다.

서브 매니폴드(15)의 러너(15a)로 이동하는 용융수지는 슬라이드부재(40)의 유로(41)를 통과하게 되고, 이때 고온의 용융수지에 의해 슬라이드부재(40)가 팽창되되면서 스프루 부쉬(12)에 대하여 슬라이드이동하게 된다. 여기서, 코어(42)에 의해 슬라이드부재(40)가 용융수지와 접촉하는 면적이 커지게 되고, 그로 인해 슬라이드부재(40)가 용융수지의 온도변화에 따라 민감하게 반응하여 팽창되거나 신축된다. 코어(42)가 유로(41)의 중심부에 구비되고 코어(42)의 직경에 따라 유로(41)의 직경도 커짐으로써 유로(41) 내측벽의 면적이 커지게 되는 것이다.

밸브핀(51)은 밸브노즐부(20)의 러너(21)에 출입하면서 게이트(22)를 개폐하고, 피스톤(52)과 일체로 결합되어 실린더(53)에 의해 왕복직선운동하게 된다.

실린더(53)는 메인 매니폴드(11)의 실린더홈(13)에 승강가능하게 안착되어 결합되고, 위치보정수단에 의해 승강하게 된다.

위치보정수단은 실린더(53)를 이동시킬 수 있도록 메인 매니폴드(11)의 일측에 나사운동가능하게 결합되는 이송나사(61), 및 상기 이송나사(61)를 구동시키는 나사구동수단을 포함한다.

이송나사(61)는 실린더(53)의 아래쪽에 구비되되 메인 매니폴드(11)의 나사수용홈(14)에 나사결합된다. 나사수용홈(14)의 내측벽에는 나사산이 형성되어 이송나사(61)가 나사결합된다. 이송나사(61)는 나사운동하면서 실린더(53)를 승강시키게 된다.

한편, 이송나사(61)는 링형상으로 형성되고 피스톤(52)과 밸브핀(51)과 이격되게 구비되어 피스톤(52)과 밸브핀(51)의 승강운동을 허용하게 된다. 즉, 이송나사(61)는 피스톤(52) 및 밸브핀(51)과 결합관계가 없어 피스톤(52) 및 밸브핀(51)의 승강운동과 무관하게 회전운동을 하게 된다.

나사구동수단은 이송나사(61)와 일체로 거동하는 종동기어(62)와, 상기 종동기어(62)와 치합되는 구동기어(63), 및 상기 구동기어(63)를 구동시키는 구동수단을 포함한다.

구동수단은 렌치로 구동될 수 있도록 상기 구동기어(63)의 회전축에 일체로 구비되는 렌치볼트(64)를 포함한다.

렌치볼트(64)가 회전되면 구동기어(63)가 회전하면서 종동기어(62)를 구동시키게 되고, 종동기어(62)의 회전에 의해 이송나사(61)가 회전하게 된다. 이송나사(61)는 나사수용홈(14)에 나사결합되어 축회전하면서 승강하게 되므로 실린더(53)를 승강시키게 되는 것이다.

메인 매니폴드(11)와 실린더(53)의 일측에는 렌치볼트(64)가 출입하는 공구출입홈(55)이 형성되어 있다. 작업자는 공구출입홈(55)을 통해 렌치를 삽입시켜 렌치볼트(64)를 구동시키게 된다.

리미트스위치(70)는 도 10과 도 11에 도시된 바와 같이, 피스톤(52) 또는 밸브핀(51)의 일측에 결합되어 일체로 이동하게 된다. 리미트스위치(70)는 밸브핀(51)의 위치에 따라 게이트(22)의 개폐작동신호를 제공함으로써 시퀀스제어를 가능하게 하고, 사출오작동을 방지한다.

도 1과 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(53)의 일측에는 냉각유체가 출입하는 냉각유로(81)가 형성되고, 냉각유로(81)로 냉각유체를 공급하는 냉각수단(82)이 구비되어 있다.

냉각수단(82)은 외부로부터 냉각유체를 냉각유로(81)로 순환시켜 실린더(53)를 냉각시키게 된다. 따라서, 피스톤을 동작시키기 위해 실린더(53)의 내부로 유입되는 고압의 유체에 의해 가열된 실린더(53)가 냉각된다. 또한, 실린더 내부로 유입된 고온고압의 유체도 함께 냉각될 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 사출성형을 위한 핫러너 장치를 나타낸 개략적 단면도,

도 2는 도 1의 "A"부분 확대도,

도 3은 도 1의 B-B선을 따라 절개한 개략적 횡단면도,

도 4는 도 3에 도시된 기어의 작동상태를 나타낸 개략적 평면도,

도 5는 도 1의 "C" 부분 확대도,

도 6은 도 1에 도시된 슬라이드부재를 나타낸 단면도,

도 7은 도 6에 도시된 슬라이드부재의 사시도,

도 8은 도 6의 우측면도,

도 9는 도 1의 "D" 부분 확대도,

도 10 및 도 11은 리미트스위치의 작동을 설명하기 위한 도,

도 12는 도 1의 "E"부분 확대도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

11 : 메인 매니폴드 12 : 스프루 부쉬

13 : 실린더홈 14 : 나사수용홈

15 : 서브 매니폴드 16 : 지지부재

20 : 밸브노즐부 21 : 러너

22 : 게이트 31 : 조정볼트

32,33 : 조정너트 34 : 지지볼트

40 : 슬라이드부재 41 : 유로

42 : 코어 45 : 고정볼트

51 : 밸브핀 52 : 피스톤

53 : 실린더 55 : 공구출입홈

61 : 이송나사 62 : 종동기어

63 : 구동기어 64 : 렌치볼트

70 : 리미트스위치 81 : 냉각유로

82 : 냉각수단

Claims

사출을 위한 수지가 이동하는 러너를 구비한 매니폴드;

상기 러너의 수지가 금형으로 주입되는 게이트를 구비한 밸브노즐부;

상기 게이트를 개폐하는 밸브핀;

상기 밸브핀을 개폐작동시키는 피스톤 및 실린더; 및

밸브핀의 위치를 조정할 수 있도록 상기 매니폴드에 대하여 실린더를 이동시키는 위치보정수단;을 포함하는 사출성형을 위한 핫러너 장치.
제1항에 있어서, 상기 위치보정수단은,

실린더를 이동시킬 수 있도록 매니폴드의 일측에 나사운동가능하게 결합되는 이송나사; 및

상기 이송나사를 구동시키는 나사구동수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형을 위한 핫러너 장치.
제2항에 있어서, 상기 나사구동수단은,

이송나사와 일체로 거동하는 종동기어;

상기 종동기어와 치합되는 구동기어; 및

상기 구동기어를 구동시키는 구동수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형을 위한 핫러너 장치.
제3항에 있어서, 상기 구동수단은,

렌치로 구동될 수 있도록 상기 구동기어의 회전축에 일체로 구비되는 렌치볼트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형을 위한 핫러너 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 실린더의 일측에 냉각유체가 출입하는 냉각유로가 형성되고, 냉각유로로 냉각유체를 공급하는 냉각수단이 구비된 것을 특징으로 하는
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

피스톤과 일체로 거동하는 리미트스위치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형을 위한 핫러너 장치.
사출을 위한 수지가 이동하는 러너를 구비한 매니폴드;

상기 러너의 수지가 금형으로 주입되는 게이트를 구비하고, 상기 매니폴드에 외팔보 형상으로 구비되는 밸브노즐부;

매니폴드에 대하여 밸브노즐부의 돌출방향(X축방향)을 가로지르는 방향(Y축방향)으로 밸브노즐부에 가변력을 가하는 노즐지지수단;을 포함하는 사출성형을 위한 핫러너 장치.
제7항에 있어서,

밸브노즐부를 중심으로 상기 노즐지지수단의 맞은 편에 구비되고, 길이가 가변하는 가변수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형을 위한 핫러너 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 노즐지지수단은,

나사운동에 의해 밸브노즐부에 가변력을 가하는 조정볼트; 및

상기 조정볼트의 위치를 고정시키는 조정너트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형을 위한 핫러너 장치.
제9항에 있어서, 상기 노즐지지수단은,

상기 조정볼트의 길이방향을 따라 조정볼트를 지지하는 지지볼트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형을 위한 핫러너 장치.
제8항에 있어서, 상기 가변수단은,

온도의 상승에 의해 팽창되거나 신축되면서 매니폴드에 슬라이드가능하게 결합되는 슬라이드부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형을 위한 핫러너 장치.
제11항에 있어서,

상기 슬라이드부재는 러너와 연통되는 유로를 구비하고, 유로의 내측벽과 일 정간격을 두고 코어가 형성된 것을 특징으로 하는 사출성형을 위한 핫러너 장치.