KR20120084157A - 사출성형기용 핫런너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노즐의 출구를 개방할 때에도 밸브핀을 안정되게 유지하여 변형과 손상을 방지하여 공전 없이 연속적인 사출성형 작업이 가능하고, 성형되는 제품의 품질을 높일 수 있도록 한 것으로서, 구동부와 밸브로 구성되고, 상기 구동부는 고압의 공기를 공급 및 배출하기 위한 에어채널을 가지는 실린더의 내부에 개재되어 승,강하는 피스톤을 포함하고, 상기 밸브는 피스톤에 연결되어 승강하면서 노즐 하단에 형성되는 출구를 선택적으로 개,폐하여 용융수지를 공급 및 차단할 수 있도록 하는 밸브핀을 포함하는 사출성형기용 핫런너에 있어서;
상기 노즐 또는 노즐캡에 구비되는 출구의 내경에 밸브핀이 개방시에도 밸브핀의 하단부가 연접될 수 있도록 형성하는 후육부와, 상기 후육부에 밸브핀이 개방시에도 용융수지가 출구를 통하여 금형으로 공급될 수 있도록 출구와 연결되게 형성하는 수지가이드와, 상기 수지가이드가 형성된 이외의 후육부로 밸브핀의 유동을 잡아주도록 형성하는 핀가이드를 포함하는 것이 특징이다.

Description

사출성형기용 핫런너{HOT RUNNERS FOR INJESTION MOLDING MACHINE}

본 발명은 사출성형기용 핫런너에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 사출용율물을 금형으로 공급 및 차단하는 역할을 수행하는 밸브핀의 손상을 방지할 수 있도록 개선한 핫런너의 제공에 관한 것이다.

통상적으로 플라스틱 제품을 성형하는 사출성형기는 용융수지를 매니폴드로 주입시키고, 주입된 용융수지는 매니폴드 내에 분기 형성된 수지유로를 따라 균등하게 분배되어 매니폴드의 하부에 결합 된 노즐로 공급되어 금형의 성형공간으로 주입하는 장치이다.

이러한 사출성형기는 밸브핀의 승,하강 동작에 의해 출구를 개폐하도록 구성되어 지며, 성형품의 수량에 따라 비교적 여러 개를 일시에 성형하는 경우에는 매니폴드를 통해 수지를 공급받는 매니폴드형이 사용되고, 단품 생산을 하는 경우에는 싱글 형이 사용된다.

종래 기술이 적용되는 사출성형기용 핫런너를 도 5에 도시되어 있으며 이를 살펴보면 다음과 같다.

종래 기술이 적용되는 사출성형기용 핫런너(1)는 구동부(2)와 밸브(3)로 구성되며, 상기 구동부(2)는 외부로부터 고압의 공기(Air)를 공급 및 배출하기 위한 관로인 에어채널(4,5)을 가지고, 에어채널(4,5)을 통해 선택적으로 유입되는 고압의 공기에 의해 실린더(6)내의 피스톤(7)이 승강하도록 구성된다.

상기 피스톤(7)에는 밸브핀(8)이 연결되어 피스톤(7)에 의하여 상,하 방향으로 승강하도록 구성되고, 상기 밸브핀(8)은 하방에 연결되는 노즐(9) 하단의 출구(10)를 선택적으로 개,폐할 수 있도록 한다.

상기 노즐(9)의 내부에는 밸브핀(8)의 주위로 일정한 간극을 두고 용융수지를 공급할 있는 수지채널(11)이 형성되며, 상기 수지채널(11)은 노즐(9)의 출구(10)와 매니폴드(12)의 수지채널(13)과 각각 연결되는 구성이다.

이와 같이 구성되는 사출성형기용 핫런너는 에어채널을 통해 선택적으로 고압의 공기가 공급되면 피스톤이 상승 또는 하강을 이루게 되고, 피스톤과 연결된 밸브핀이 승강하게 된다.

그러므로, 피스톤이 상승하면 밸브핀이 상승하여 노즐의 출구를 개방하여 용융수지가 금형으로 공급되고, 피스톤이 하강하면 밸브핀이 하강하여 밸브의 출구를 폐쇄하여 용융수지의 공급을 차단하게 되는 것이다.

상기와 같은 작동을 수행하는 과정에서, 융융수지가 고압 및 고속으로 밸브의 출구로 이동하기 때문에 밸브핀이 하강한 상태에서는 출구와 연접되어 있으므로 융융수지의 영향을 받지않게 된다.

그러나, 밸브핀이 상승한 상태에서는 밸브핀을 잡아주는 기능이 없기 때문에 고압 및 고속으로 용융수지가 금형으로 공급될 때에는 밸브핀이 그 힘을 전달받아 밸브 내에서 용융수지의 압력편자에 의하여 어느 한 방향으로 치우치는 현상이 발생하게 된다.

이러한 상태에서 용융수지를 차단하기 위하여 하강할 때 밸브핀의 변형으로 하단부와 밸브에 형성되는 출구가 일치하지 않은 상태를 이루게 되는 경우가 많고,결국에는 밸브핀이 하강하여 출구를 차단하는 과정에서 출구와 정확하게 일치하지 못하고 출구의 측벽과 부딪치는 현상이 일어난다.

상기와 같이 밸브핀이 밸브 또는 밸브의 출구와 부딪치면서 밸브를 손상시키고 심할 경우에는 밸브핀이 파손되는 현상이 발생하고, 이러한 파손이 있을 경우에는 핫런너의 작동을 중지시키고 밸브핀 또는 전체 어셈블리를 새로운 것으로 교환하여야 하는 번거로움이 따른다.

상기 밸브핀의 파손이 자주 일어나기 때문에 유지보수를 위한 공전상태가 빈번하게 발생하고, 공전된 상태에서 재가동시킬 경우에는 밸브와 매니폴더 내에 잔존하여 고착된 용융수지를 제거하는 데에도 상당한 시간이 소요되어 전체적인 생산성을 저하시키는 원인이 된다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 밸브핀의 하단부를 라운드로 처리하여 출구근처의 밸브 벽면과 부딪치더라도 자연스럽게 출구로 진입할 수 있도록 유도하고 있으나, 제품성형시 밸브핀의 라운드부분이 자국 또는 버(Burr)로 남게 되므로 생산되는 제품의 질이 저하되는 또 다른 원인이 되는 등 여러 문제점이 발생하고 있는 실정이다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서 구동부와 밸브로 구성되고, 상기 구동부는 고압의 공기를 공급 및 배출하기 위한 에어채널을 가지는 실린더의 내부에 개재되어 승,강하는 피스톤을 포함하고, 상기 밸브는 피스톤에 연결되어 승강하면서 노즐 하단에 형성되는 출구를 선택적으로 개,폐하여 용융수지를 공급 및 차단할 수 있도록 하는 밸브핀을 포함하는 사출성형기용 핫런너에 있어서;

상기 노즐 또는 노즐캡에 구비되는 출구의 내경에 밸브핀이 개방시에도 밸브핀의 하단부가 연접될 수 있도록 형성하는 후육부와, 상기 후육부에 밸브핀이 개방시에도 용융수지가 출구를 통하여 금형으로 공급될 수 있도록 출구와 연결되게 형성하는 수지가이드와, 상기 수지가이드가 형성된 이외의 후육부로 밸브핀의 유동을 잡아주도록 형성하는 핀가이드를 포함하여, 노즐의 출구를 개방할 때에도 밸브핀을 안정되게 유지하여 변형과 손상을 방지하여 공전 없이 연속적인 사출성형 작업이 가능하고, 성형되는 제품의 품질을 높일 수 있는 목적 달성이 가능하다.

본 발명은 핫런너를 구성하는 밸브의 출구 또는 밸브의 출구에 결합 되는 캡을 개선하여 밸브핀이 상승한 상태에서도 항상 중심을 유지할 수 있도록 잡아주면서 용융수지의 흐름에 지장이 없도록 함으로서 밸브핀 파손을 예방하여 공전 없이 연속적인 작업을 통하여 생산성을 높이도록 하면서 핫런너의 품질과 내구성을 향상시킬 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 사출성형기용 핫런너를 도시한 개략적인 구성 단면도.
도 2은 본 발명의 기술이 적용된 사출성형기용 핫런너의 밸브를 발췌하여 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 사출성형기용 핫런너의 밸브를 도시한 A - A선 단면도.
도 4는 본 발명의 기술이 적용된 사출성형기용 핫런너의 밸브를 도시한 다른 예의 단면도.
도 5는 종래 기술이 적용된 사출성형기용 핫런너의 밸브를 도시한 구성도.

이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 사출성형기용 핫런너를 도시한 개략적인 구성 단면도, 도 2은 본 발명의 기술이 적용된 사출성형기용 핫런너의 밸브를 발췌하여 도시한 단면도, 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 사출성형기용 핫런너의 밸브를 도시한 A - A선 단면도, 도 4는 본 발명의 기술이 적용된 사출성형기용 핫런너의 밸브를 도시한 다른 예의 단면도로서 함께 설명한다.

통상적인 사출성형기용 핫런너(100)는 구동부(101)와 밸브(102)로 구성되며, 상기 구동부(101)는 작동에 필요한 고압의 공기를 공급 및 배출하기 위한 에어채널(103,104)을 가지는 실린더(105)의 내부에 피스톤(106)을 개재하여 하강 또는 상승작동하도록 한다.

상기 피스톤(106)에는 밸브핀(107)을 연결하여 피스톤(106)에 의하여 상,하 방향으로 승강하도록 하고, 상기 밸브핀(107)은 하방에 연결되는 노즐(108)의 중앙을 통하여 노즐(108) 하단에 형성되는 출구(109)를 선택적으로 개,폐하여 용융수지를 공급 및 차단할 수 있도록 한다.

상기 노즐(108)은 금형으로 공급할 용융수지를 공급받을 수 있도록 수지채널(110)을 형성하여 매니폴더(111)와 연결되는 구성이다.

본 발명에서는 상기 노즐(108)의 출구(109)를 개선하여 상,하 방향으로 승강작동하는 밸브핀(107)이 고압 및 고속으로 유동하는 용융수지에 의하여 변형을 일으키거나 어느 한 방향으로 편중되게 이동하는 것을 방지하여 공전 없이 연속적인 사출성형작업을 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.

이를 위하여, 노즐(108)의 하단에 구비되는 출구(109)의 내경에 밸브핀(107)이 개방상태를 유지하는 상승시에도 밸브핀(107)의 하단부(112)가 연접될 수 있을 정도의 높이로 후육부(113)를 출구(109) 상측으로 일체로 형성한다.

상기 후육부(113)에는 밸브핀(107)이 개방상태를 유지하는 상승시에도 용융수지가 출구(109)를 통하여 금형으로 공급될 수 있도록 수지가이드(114)를 요입된 형상으로 출구(109)와 연결되게 형성한다.

상기 수지가이드(114)가 형성된 이외의 후육부(113)는 자연스럽게 밸브핀(107)을 유동하거나 어느 한 방향으로 편중되는 것을 방지하도록 잡아주는 핀가이드(115) 역할을 수행하게 됨은 당연할 것이다.

상기 수지가이드(114)는 후육부(113)에 하나 이상을 형성하고, 수지가이드(114) 전체의 단면적은 출구(109)의 단면적과 동일하게 하는 것이 용융수지의 공급에 지장을 주지 않으면서 밸브핀(107)을 가이드 하는 데 지장이 없게 된다.

예를 들어, 수지가이드(114) 전체 단면적이 출구(109)의 단면적 보다 작은 경우에는 용융수지의 공급이 원활하지 못하고 압력손실이 발생하고, 수지가이드(114) 전체 단면적이 출구(109)의 단면적 보다 큰 경우에는 용융수지의 공급은 용이하게 이루어질 수 있으나 밸브핀(107)을 잡아주기 위한 면적이 작아 불안한 형상이 된다.

상기 수지가이드(114)의 형상은 삼각형 사각형 등 다양한 형상으로 할 수 있으나, 용융수지의 저항을 최소화하면서 흐름성이 양호하도록 본 발명의 도면에 예시한 바와 같은 반원형상이 바람직하다.

본 발명의 다른 예로서는, 도 4에서와 같이 상기 후육부(113)와 수지가이드(114) 및 핀가이드(115)를 노즐(108)의 출구(109)에 형성하지 않고, 즐(108)의 하단에 더 결합 되는 노즐캡(120)에 형성하여도 무방하다.

또한, 상기 수지가이드(114)를 헬리컬(나선형)로 형성하여 수지가 금형으로 공급될 때 회전하는 형태로 공급됨으로써 보다 원활한 성형을 가능하게 하면서 특히 젯팅 현상을 배제할 수 있도록 하여도 된다.

상기와 같은 본 발명의 기술이 적용된 본 발명의 사출성형기용 핫런너(100)의 작동관계를 살펴보면 다음과 같다.

구동부(101)를 구성하는 피스톤(106)이 상승하면 피스톤(106)과 연결된 밸브핀(107)이 상승하여 밸브핀(107)의 하단부(112)가 노즐(108)의 출구(109)를 벗어나게 되므로 용융수지를 금형으로 공급할 수 있게 된다.

또한, 피스톤(106)이 하강하면 밸브핀(107)이 하강하여 밸브핀(107)의 하단부(112)가 노즐(108)의 출구(109)를 차단하게 되므로 용융수지가 금형으로 공급되는 것이 차단하게 되며, 이러한 동작을 지속적으로 반복하게 된다.

본 발명에서는, 출구(109) 또는 노즐(108)의 하단에 더 결합 되는 노즐캡(120)의 내부에 더 형성하는 후육부(113)와 수지가이드(114) 및 핀가이드(115)에 의하여 밸브핀(107)이 유동하거나 변형되는 현상을 방지하면서 용융수지의 공급에 지장을 주지 않고, 성형 된 제품의 표면에 밸브핀(107)의 흔적을 남기지 않게 된다.

이는, 밸브핀(107)이 상승하였을 때에도 밸브핀(107)의 하단부(112)가 연접될 수 있을 정도로 후육부(113)를 형성하고, 상기 후육부(113)에는 요입된 형상의 수지가이드(114)를 하나 이상 형성하여 수지가이드(114) 이외의 후육부(113)는 핀가이드(115)역할을 하도록 하고 있기 때문이다.

즉, 밸브핀(107)이 상승하더라도 하단부(112)가 핀가이드(115)에 의하여 안정된 상태를 유지할 수 있게 되고, 용융수지는 핀가이드(115) 사이 사이에 형성된 수지가이드(114)를 통하여 출구(109)로 이동할 수 있기 때문이다.

또한, 밸브핀(107)을 개방시에도 안정되게 유지할 수 있으므로 하단면을 라운드로 처리하지 않고 평면으로 처리함으로써 성형 되는 제품의 표면에 밸브핀의 흔적을 남기지 않아 제품의 품질을 한층 높일 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 본 발명은, 노즐의 출구를 개방할 때에도 밸브핀을 안정되게 유지하여 변형과 손상을 방지하여 공전 없이 연속적인 사출성형 작업이 가능하고, 성형되는 제품의 품질을 높일 수 있는 등의 장점을 가진다.

100; 핫런너
102; 밸브
107; 밸브핀
108; 노즐
109; 출구
113; 후육부
114; 수지가이드
115; 핀가이드

Claims (1)

1. 구동부(101)와 밸브(102)로 구성되고;
   상기 구동부(101)는 고압의 공기를 공급 및 배출하기 위한 에어채널(103,104)을 가지는 실린더(105)의 내부에 개재되어 승,강하는 피스톤(106)을 포함하고;
   상기 밸브(102)는 피스톤(106)에 연결되어 승강하면서 노즐(108) 하단에 형성되는 출구(109)를 선택적으로 개,폐하여 용융수지를 공급 및 차단할 수 있도록 하는 밸브핀(107)을 포함하는 사출성형기용 핫런너(100)에 있어서;
   상기 노즐(108) 또는 노즐캡(120)에 구비되는 출구(109)의 내경에 밸브핀(107)이 개방시에도 밸브핀(107)의 하단부(112)가 연접될 수 있을 높이로 형성하는 후육부(113)와;
   상기 후육부(113)에 밸브핀(107)이 개방시에도 용융수지가 출구(109)를 통하여 금형으로 공급될 수 있도록 출구(109)와 연결되게 형성하는 수지가이드(114)와;
   상기 수지가이드(114)가 형성된 이외의 후육부(113)로 밸브핀(107)의 유동을 잡아주도록 형성하는 핀가이드(115)를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형기용 핫런너.

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