WO2018131836A1

WO2018131836A1 - 핫런너의 사이드게이트 밸브장치

Info

Publication number: WO2018131836A1
Application number: PCT/KR2018/000166
Authority: WO
Inventors: 김혁중
Original assignee: 김혁중
Priority date: 2017-01-13
Filing date: 2018-01-04
Publication date: 2018-07-19
Also published as: KR101718324B1

Abstract

본 발명은 핫런너의 사이드게이트 밸브장치를 개시한다. 본 발명의 핫런너의 사이드게이트 밸브장치는 승강 런너핀의 내부로는 메인 수지로를 형성하고 외부로는 우회수지로를 형성함에 따라 상기 승강 런너핀의 내,외부로 수지가 유동되어 배출되도록 구성되어 있으므로 종전의 승강 런너핀의 외면에 가공오차나 열팽창에 의해 형성된 간극으로 수지가 침투하여 고화되는 현상으로 인해 승강 런너핀의 승강동작이 불능 상태로 빠지는 것을 방지하여 동작의 신뢰성을 보장할 수 있도록 한 것이다..

Description

핫런너의 사이드게이트 밸브장치

본 발명은 수지압을 이용하여 노즐의 게이트 개폐를 단속하는 승강 런너핀을 구비한 핫런너의 사이드게이트 밸브장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 승강 런너핀의 내,외부로 수지가 유동될 수 있도록 구조를 개선하여 동작의 안정성을 보장함과 아울러 조립산포나 열팽창에 의한 간극으로 수지가 유입되어 고화되는 현상에 따른 동작불량을 미연에 해소하여 신뢰성을 높일 수 있는 핫런너의 사이드게이트 밸브장치에 관한 것이다.

일반적으로 플라스틱 제품을 성형하는 사출성형기는 수지를 용융한 형체 실린더로부터 수지원료를 매니폴드로 주입시키고, 주입된 수지는 매니폴드 내에 분기 형성된 수지유로를 따라 균등하게 분배되어 매니폴드의 하부에 결합된 하나 이상의 노즐로 각각 공급되어 제품 성형틀인 상·하 코어가 형성하는 성형공간 즉, 캐비티로 주입하는 장치이다. 이러한 사출성형기는 밸브핀의 승강 동작에 의해 게이트 즉, 출구를 개폐하도록 구성되어지며, 성형품의 수량에 따라 비교적 여러 개를 일시에 성형하는 경우에는 매니폴드를 통해 수지를 공급받는 매니폴드형이 사용되고, 단품 생산을 하는 경우에는 싱글형이 사용된다.

도 1은 종래 기술에 따른 고압의 공기를 작동압으로 하여 밸브핀을 승강시키는 사출성형기 용 핫런너 밸브장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

이에 나타내 보인 바와 같이 종래 기술의 다캐비티 금형용 사출성형기 밸브장치는 크게 구동부(100)와 밸브장치(200)로 구성되며 밸브핀(210)의 승강 동작을 위한 구동원으로 고압의 공기를 이용한다. 즉, 상기 구동부(100)는 외부로부터 고압의 공기(Air)를 공급 및 배출하기 위한 관로인 에어채널(air chnnel;110,120)이 복수개 형성되어 있으며, 이 복수개의 에어채널(110,120)을 통해 선택적으로 유입되는 고압의 공기에 의해 실린더(130)내의 피스톤(140)이 승강을 이루는 구조이다. 이때, 상기 피스톤(130)의 하단에는 밸브핀(210)이 연결되어 연동되는 구조이다. 그리고, 상기 밸브핀(210)은 피스톤(130)에 연동하여 승강 됨으로써 노즐(220)의 선단부를 형성하는 게이트 즉, 출구를 선택적으로 차단 또는 개방하는 구조이다.

한편, 상기 밸브장치(200)는 외체를 형성하는 것으로 수지의 고화를 방지하기 위한 히터가 권선되는 노즐(220)를 포함하며, 이 노즐(220)의 내부에는 밸브핀(210)이 수직방향으로 승강을 이루도록 설치되는 구조이다. 여기서, 상기 노즐(220)은 밸브핀(210)의 주위로 일정한 간극을 두고 수지채널(230)이 형성되며, 이 수지채널(230)의 양끝은 노즐의 출구와 매니폴드(300)의 수지채널(310)에 각각 연결되는 구조이다.

이와 같이 구성되는 다캐비티 금형용 사출성형기 밸브장치는 상기 에어채널(110,120)을 통해 선택적으로 고압의 작동압이 공급되면 피스톤(140)이 승강 또는 하강을 이루게 되고, 이와 동시에 밸브핀(210) 이 연동하여 일체로 승강 동작이 수행된다. 따라서, 상기 피스톤(140)이 승강 됨에 따라 노즐의 출구를 개방 또는 차단시키게 되므로 결과적으로 매니폴드(300)를 통해 공급되는 수지가 출구를 통해 금형내로 공급되거나 또는 차단되게 된다.

요약하면, 상기 종래 기술에 따른 공기압을 작동으로 하는 사출성형기용 밸브 게이트(출구) 장치는 고압의 공기를 선택적으로 해당 에어채널(110,120)을 통해 실린더(130)내로 공급시켜 피스톤(140)을 승강시키게 되며, 이때의 피스톤(140)에 연동하여 밸브핀(210)이 노즐의 출구(게이트)를 개폐시키게 된다.

그러나, 상기와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 밸브장치는 밸브핀을 승강시키기 위한 작동원으로 고압의 공기를 이용하므로 공기유출을 방지하기 위한 기밀구조를 채용해야 하고 작동압을 공급하기 위한 대형 공압장치(콤프레셔)를 필요로 하므로 부피가 커지면서 구조가 복잡해져 설치공간에 많은 제약을 받을 뿐만 아니라 정비 및 관리성이 극히 불량한 단점이 있었다.

또한, 노즐을 여러 개 구비하는 다 캐비티 금형에 적용되는 경우 각 노즐이 갖는 치수산포로 인해 결과적으로 각 노즐의 사출량에 편차가 발생하여 균일한 품질을 갖는 성형품의 양산이 어려운 문제점이 있었다.

이러한, 문제점을 해결하기 위한 종래기술에 따른 밸브장치로는 크게 노즐과 구동수단으로 구분되고, 상기 노즐은 내부에 수지를 공급받아 선단부에 구비된 출구를 통해 금형으로 주입하기 위한 수지유로가 형성되는 일반적인 밸브 구조를 취하고, 상기 구동수단은 전원 공급에 의해 밸브핀을 승·하강시키는 정·역모터 또는 솔레노이드 액츄에이터가 사용되는 구조가 제안된 바 있다.

이러한 구성의 출원한 밸브장치는 전원공급을 받아 구동하는 정·역모터 또는 액츄에이터를 구동원으로 채용하는 구조에 의해 밸브장치의 전체적인 크기의 소형화가 가능하게 되므로 금형 설계의 자유도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 밸브핀의 이동량을 신속하고 정밀하게 제어할 수 있으나, 정역·모터를 구동원으로 하는 경우 감속기를 구비시켜야 할 뿐만 아니라 모터를 냉각시키기 위한 냉각구조를 적용해야 하므로 구조적으로 복잡하여 경제적인 양산이 곤란한 단점이 있다.

또한, 소형이면서 정밀한 부품을 성형하거나, 또는 유동성이 불량한 글라스화이버나 마그네슘 성분 등을 함유한 수지를 이용하여 제품을 성형하는 경우 밸브핀의 승강이 원활하지 않는 문제점이 있었다.

종래 기술에 따른 유·공압 실린더 또는 정·역·모터 또는 액츄에이터 등의 구동원을 사용하는 밸브장치는 부피가 크기 때문에 소형이면서 정밀한 사출물을 성형하기 위한 금형에 대한 적용 자유도가 크게 제한되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-1290549호를 통해 노즐의 내부로 공급되는 수지의 공급 작용압과 복귀요소를 조합하여 승강핀에 대한 승강 동작을 연동시키고 이 승강핀의 승강 동작에 의해 노즐의 게이트 개폐를 단속하는 구조이므로 종전의 복잡한 구조의 유공압 실린더나 정역모터 또는 액츄에이터 등으로 이루어진 구동수단을 필요로 하지 않음에 따라 구조가 간소하여 금형 설계의 자유도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 부피감소를 통해 금형에 대한 적용 및 설치의 자유도를 개선시킬 수 있는 사출성형기용 핫런너 밸브장치를 제안한 바 있다.

그러나 종래 기술에 따른 사출성형기용 핫런너 밸브장치는, 승강핀의 내부를 통과하는 수지의 압이 대단히 높기 때문에 상기 승강핀의 외면과 노즐의 내면 사이의 틈으로 유입되어 결과적으로 승강핀의 승강 동작을 불량하게 하여 동작의 신뢰성을 저하시킬 뿐만 아니라 유입된 수지가 고화되는 경우 동작을 불가능하게 하는 심각한 문제점을 초래하였다.

또한, 상기의 사출성형기용 핫런너 밸브장치와 유사한 기술로서 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-1154081호를 통해 노즐의 게이트 개폐를 위한 복잡한 구조의 구동수단을 필요로 하지 않으면서 런너핀에 의해 게이트의 개폐가 단속됨에 따라 수지의 유동 흐름성을 양호하게 유지할 수 있으므로 유동성이 불량한 성분이 함유된 수지에 대해서도 양호한 성형조건을 조성할 수 있는 핫런너 밸브장치를 제안한 바 있다. 그러나 종래 기술에 따른 핫런너 밸브장치는 노즐을 통과하려는 수지의 압력이 대단히 높으므로 상기 노즐의 내부 선단측에 크게 작용하게 된다. 이때 대부분의 수지는 노즐의 게이트를 통해 금형으로 토출되지만 일부 수지는 런너핀의 외면과 노즐의 내면 사이의 틈으로 유입되어 결과적으로 런너핀의 가동성 즉, 승강동작을 불량하게 만들뿐만 아니라 고화되는 경우에는 런너핀의 승강동작이 불가능하게 되는 원인을 초래하는 문제점이 있었다.

또한, 종래 기술의 핫런너 밸브장치는 승강 런너핀이 원활하게 승강 동작이 이루어지도록 서로 상대하는 조립 구성부품들과 적절한 간극(3/1000mm)을 갖도록 고정밀 치수로 가공이 요구됨에 따라 제조비용이 높고 양산성이 낮은 문제점이 있었다. 일례로, 승강 런너핀과의 조립되는 부품들과의 간극이 4/1000mm 이상으로 가공되는 경우에는 이 간극을 통해 수지가 침투되어 고화됨에 따라 승강 런너핀이 동작이 불가능해지는 폐단을 초래하며, 승강 런너핀과 조립되는 부품들과의 간극이 2/1000mmk 이하로 가공되는 경우에는 금속의 열팽창에 의해 승강 런너핀이 가열되었을 때 조립되는 부품들과의 마찰로 인해 승강동작이 불가능해지는 폐단을 초래하는 문제점이 있었다.

따라서, 수지가 침투되지 않을 정도의 간극을 형성하되, 금속의 열팽창을 고려하여 승강 동작을 위한 간극이 요구됨에 따라 가공성이 극히 불량하여 경제적인 생산이 곤란할 뿐만 아니라 내구성이 낮은 심각한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 속이 빈 관 형상으로 제공되어 용융상태의 수지가 내부를 통과하는 승강 런너핀의 외면으로도 용융 수지가 유동되어 게이트로 배출될 수 있는 우회수지로를 형성하여 종전의 가공오차나 열팽창에 의해 승강 런너핀의 외면으로 유입된 수지가 체류되어 고??됨에 따라 승강동작을 저해하는 폐단을 해소할 있는 핫런너의 사이드게이트 밸브장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 핫런너의 사이드게이트 밸브장치는, 수지를 공급받아 금형의 캐비티로 안내 주입하도록 속이 빈 관 형상의 요소로 외면에는 히터가 감겨진 노즐 및 이 노즐의 내부에서 승강되게 구비되는 것으로 그 내부 중심으로 수지가 통과하도록 속이 빈 관 형상으로 형성되되 상측 테두리는 수지압의 작용시 하강되도록 하향 진행하면서 지름이 감소되는 경사면을 형성하여 된 유동저항부가 마련되는 승강 런너핀 및 이 승강 런너핀에 작용하는 수지압의 해제시 위치를 복귀시키는 복귀스프링으로 이루어진 핫런너의 사이드게이트 밸브장치에 있어서, 상기 노즐의 내부에 결합 고정되는 것으로 상·하면이 개방된 속이 빈 관 형상으로 구비되는 것으로 내부 상측에는 승강 런너핀의 상부가 슬라이드 끼움되어 승강되는 핀삽입홀부를 형성하고, 이 핀삽입홀부의 하부로는 지름이 확장되는 단차확장홀부가 형성되는 가이드부싱을 구비하고;, 상기 승강 런너핀은 상기 핀삽입홀부에 슬라이드 끼움되는 상부 외면에 형성되어 상승시에는 핀삽입홀부에 의해 차폐되고 하강시에는 단차확장홀부에 위치되어 내부의 수지가 외부로 유출되는 유출구멍 및 이 유출구멍의 하측 외면에 간격을 두고 돌출 형성되는 것으로 그 하면으로 복귀스프링의 상단이 걸림되는 걸림턱 및 하부 외면에 형성되어 상기 유출구멍을 통해 유출된 수지가 다시 내부로 유입되는 유입구멍이 형성된 것을 더 포함하여 구성되는 것을 그 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 상기 노즐은, 상·하면이 개방되고 속이 빈 관 형상으로 제공되어 그 중심으로 수지가 유동되는 수지로가 형성된 바디와; 상기 바디의 하부에 일체로 구비되는 상·하면이 개방된 속이 빈 관 형상의 요소로, 그 내부에는 상기 승강 런너핀이 승강되게 조립된 가이드부싱이 결합고정되고, 개방된 하면으로 상기 승강 런너핀의 하단부가 하강시 돌출되는 노즐팁으로 구성되는 것에 있다.

또한 본 발명에서, 상기 승강 런너핀은;, 상·하면이 개방되고 속이 빈 길이재의 관 형상으로 구비되어 그 중심으로 수지가 유동되는 메인수지로가 형성된 것으로, 상기 핀삽입홀부의 내면에 슬라이드 삽입되는 슬라이드부 및 이 슬라이드부의 하측 외면에 복수 돌출 형성된 걸림턱을 사이에 두고 길게 연장 구비되는 연장단부 및 상기 슬라이드부의 일측면에 위치되어 상기 메인수지로를 유동하는 수지가 외부로 유출되게 관통 형성된 유출구멍 및 상기 연장단부의 하부 일측면에 위치되어 유출구멍을 통해 유출된 수지가 메인수지로로 유입되게 관통 형성된 유입구멍으로 이루어진 런너바디와; 상기 런너바디의 하측에 일체로 형성되되 지름을 감소하여 된 것으로 메인수지로의 수지가 외부로 토출되는 취출구가 형성된 런너팁으로 구성되는 것에 있다.

또한 본 발명에서, 상기 가이드부싱은 상·하면이 개방된 속이 빈 관 형상의 요소로 상측 내부에는 상기 승강 런너핀의 상단부를 형성하는 슬라이드부가 슬라이드 삽입되어 상·하 가동되게 조립되는 핀삽입홀부가 형성되고, 상기 핀삽입홀부의 하부로는 상기 핀삽입홀부에 대해 확장된 지름을 갖는 단차확장홀부가 형성되며, 이 단차확장홀부의 측면에는 상기 승강 런너핀의 슬라이드부의 하부 외측면에 복수 돌출 형성된 걸림턱이 슬라이드 삽입되게 수직하는 방향으로 가이드홈을 형성하여 된 부싱바디로 구성되는 것에 있다.

또한 본 발명에서, 상기 복귀스프링은 상기 승강 런너핀의 외면에 복수 돌출 형성하여 된 걸림턱에 상단이 걸림지지되고, 그 하단은 상기 노즐의 내부 일측에 걸림되어 상기 승강 런너핀을 상승 이동시키는 탄성지지력을 작용하는 코일 스프링인 것에 있다.

또한 본 발명에서, 상기 런너팁은 하면으로 수지를 토출하도록 상기 메인수지로와 수직선상으로 연결형성되는 직선 취출구가 형성되는 것에 있다.

또한 본 발명에서, 상기 런너팁은 그 측부로 수지를 토출하도록 상기 메인수지로에서 복수 분기되는 분기 취출구를 형성한 것에 있다.

본 발명은 별도의 구동원을 필요로 하지 않고 수지압과 탄성복귀수단을 이용하여 승강 런너핀을 승강동작시키는 구조이므로 종전의 노즐의 게이트 개폐를 위한 밸브개폐 기구를 비롯하여 유공압실린더 또는 액츄에이터 등의 구동수단을 필요로 하지 않음에 따라 구조가 간소하고 제품의 유지보수 및 취급관리가 대단히 용이할 뿐만 아니라 부피 감소를 통해 금형에 대한 적용의 자유도와 설계의 자유도를 대폭 높일 수 있는 유용한 효과가 기대된다.

특히, 본 발명의 핫런너의 사이드게이트 밸브장치는, 승강 런너핀의 내부로는 메인 수지로를 형성하고 외부로는 우회수지로를 형성함에 따라 결과적으로 승강 런너핀의 내,외부로 수지가 유동되어 배출되도록 구성되어 있으므로 종전의 승강 런너핀의 외면에 가공오차나 열팽창에 의해 형성된 간극으로 수지가 침투하여 고화되는 현상으로 인해 결과적으로 승강 런너핀의 승강동작이 불능 상태로 빠지는 폐단을 해소하고 동작의 신뢰성을 보장할 수 있는 유용한 효과를 제공한다.

도 1은 종래 기술에 따른 핫런너 밸브장치를 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 핫런너의 사이드게이트 밸브장치의 내부 구성을 나타낸 단면도,

도 3은 2에서 승강 런너핀의 하강 상태를 나타낸 단면도,

도 4는 도 3에서 수지의 유동상태를 설명하기 위한 도면,

도 5는 도 2를 나타낸 사시도,

도 6은 도 2에서 주요 구성요소를 발췌한 분해 사시도,

도 7은 도 2에서 주요 구성요소를 발췌한 단면도,

도 8은 도 7에 나타낸 주요 구성요소를 분해한 상태를 나타낸 단면도,

도 9는 도 8을 90도 회전시킨 상태를 나타낸 단면도,

도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시례에 따른 핫런너의 사이드게이트 밸브장치의 동작 구성을 설명하기 위한 단면도,

도 12는 도 3에서 수지의 유동상태를 설명하기 위한 도면,

도 13은 도 10의 핫런너의 사이드게이트 밸브장치를 나타낸 사시도,

도 14는 도 10에서 주요 구성요소를 발췌한 분해 사시도,

도 15는 도 10에서 주요 구성요소를 발췌한 단면도,

도 16은 도 15를 분해한 상태를 나타낸 단면도,

도 17은 도 16을 90도 회전시킨 상태를 나타낸 단면도.

<부호의 설명>

1: 핫런너 밸브장치

20: 노즐 21: 커버 23: 바디 24: 노즐팁

30: 승강 런너핀 30a: 메인수지로 30b:우회수지로 31: 런너 팁

31a: 취출구 31b,31c: 분기 취출구 33: 런너 바디

33a: 유출구멍 33b: 유입구멍 35: 유동 저항부 37: 걸림턱

40: 가이드부싱 41: 부싱바디 41a: 핀삽입홀부 41b: 단차확장홀부

이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 핫런너의 사이드게이트 밸브장치의 내부 구성을 나타낸 단면도이고, 도 3은 승강 런너핀의 하강 상태를 나타낸 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 도 3의 핫런너의 사이드게이트 밸브장치에서 수지의 유동상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 도 2의 핫런너의 사이드게이트 밸브장치를 나타낸 사시도이다. 도면에는, 사출실린더로부터 용융 상태의 수지를 공급받아 금형의 캐비티(미도시)로 안내 주입하도록 속이 빈 관 형상의 요소로 외면에는 히터(h)가 감겨진 노즐(20)과, 이 노즐의 내부에 위치 고정되는 가이드부싱(40)과, 이 가이드부싱에 슬라이드 삽입되어 승강 가능하게 구비되는 것으로 수지압의 작용시 하강되면서 그 내부 중심으로는 수지가 통과하는 메인수지로(30a)가 형성되는 승강 런너핀(30) 그리고 이 승강 런너핀에 작용하는 수지압의 해제시 위치를 복귀시키는 복귀스프링(50)으로 이루어진 핫런너의 사이드게이트 밸브장치(1)가 도시되어 있다.

도 6은 본 발명에 따른 도 2의 핫런너의 사이드게이트 밸브장치에서 주요 구성요소를 발췌한 분해 사시도이다. 도면에는, 노즐(20)의 하단부를 구성하는 노즐팁(24)의 내부에 결합 고정되는 것으로 상·하면이 개방된 속이 빈 관 형상으로 제공되는 것으로 하부 측면으로 복수의 가이드홈(43)이 형성된 부싱바디(41)와, 상기 부싱바디(41)의 내부에 슬라이드 끼움되어 상·하 가동되는 길이재의 요소로 상·하면이 개방되고 그 중심으로는 수지가 유동되도록 관통되어 메인수지로(30a)가 형성되며 상부 측면으로는 유출구멍(33a)이 형성되고 하부 측면에는 유입구멍(33b)이 형성되어 각각 메인수지로(30a)와 연결되게 구성되고 상기 유출구멍(33a)의 하부 외측면에는 상기 부싱바디(41)의 가이드홈(43)에 슬라이드 끼움되는 걸림턱(37)이 형성된 승강 런너핀(30)과, 하강 이동된 승강 런너핀(30)을 상승 이동시켜 위치를 복귀시키는 복귀스프링(50)이 도시되어 있다.

도 7은 본 발명에 따른 도 2의 핫런너의 사이드게이트 밸브장치에서 주요 구성요소를 발췌한 단면도이다. 도면에는, 노즐(20)을 구성하는 노즐팁(24)과, 이 노즐팁(24)의 내부에 결합 고정되는 가이드부싱(40) 그리고 이 가이드부싱(40)에 슬라이드 끼움된 상태에서 수지압과 복귀 스프링의 탄성지지력에 의해 상·하 이동되는 것으로 속이 빈 관 형상으로 제공되어 그 중심으로 수지가 유동되는 수지로(20a)가 형성된 런너바디(33) 및 이 런너바디(33)의 하부를 형성하는 것으로 감소된 지름을 가지며 하면으로 수지를 토출하도록 메인수지로(30a)에 연결된 직선 취출구(31a)가 형성된 런너팁(31)으로 이루어진 승강 런너핀(30)이 도시되어 있다.

도 8은 본 발명에 따른 핫런너의 사이드게이트 밸브장치에서 도 7에 나타낸 주요 구성요소를 분해한 상태를 나타낸 단면도이고, 도 9는 도 8을 90도 회전시킨 상태를 나타낸 단면도이다. 도면에는, 노즐(20)의 하부를 형성하는 노즐팁(24)과, 이 노즐팁(24)의 내부에 결합 고정되는 것으로 내부 상측에는 승강 런너핀(30)의 상부가 슬라이드 끼움되어 승강되는 핀삽입홀부(41a) 및 이 핀삽입홀부(41a)에 대하여 상대적으로 지름이 확장된 단차확장홀부(41b) 그리고 이 단차확장홀부(41b)의 측면에는 도면을 기준으로 수직하는 방향으로 가이드홈(43)이 형성된 부싱바디(41)로 이루어진 가이드부싱(40)과, 상기 가이드부싱(40)의 내부에 슬라이드 조립되어 승강되는 가동요소로 상면 테두리는 수지압의 작용시 하강되도록 하향 진행하면서 지름이 감소되는 경사면을 형성하여 된 유동저항부(35)가 형성되고, 이 유동저항부(35)의 중심으로 노즐(20)의 수지로(20a)를 통해 유동되는 수지가 메인수지로(30a)로 이동되도록 입구를 형성하는 메인수지로 유입구(a) 및 상부 측면에 내부의 메인수지로(30a)와 연결 형성되는 것으로 상기 수지로(20a)를 통해 유입되는 수지의 일부가 배출되는 유출구멍(33a) 및 이 유출구멍(33a)의 하부 외측면에 돌출 형성되어 상기 가이드홈(43)에 슬라이드 끼움되는 걸림턱(37) 및 하부 측면에 상기 유출구멍(33a)을 통해 유출된 수지가 다시 메인수지로(30a)로 유입되도록 상기 메인수지로(30a)와 연결되는 유입구멍(33b)을 형성한 런너바디(33) 및 이 런너바디(33)의 외면에 끼움되는 것으로 상기 걸림턱(37)에 상면이 걸림되고 하면은 노즐팁(24)의 내부 하측에 걸림되어 상기 승강 런너핀(30)이 상승 이동될 수 있게 상향 탄성지지력을 작용하는 복귀스프링(50)이 도시되어 있다. 여기서, 상기 승강 런너핀(30)은 상승 이동된 상태에서 유출구멍(33a)이 형성된 상단부가 상기 가이드부싱(40)의 핀삽입홀부(41a)에 끼움된 상태이므로 상기 유출구멍(33a)을 통해 수지가 유출되지 않으나 상기 승강 런너핀(30)이 수지압의 작용으로 인해 하강된 상태에서는 상기 유출구멍(33a)이 상기 가이드부싱(40)의 단차확장홀부(41b)에 위치됨에 따라 수지가 유출되어 복귀스프링(50)측으로 유동된 뒤 다시 유입구멍(33b)을 통해 승강 런너핀(30)의 내부로 유입되어 최종적으로 런너팁(31)에 형성된 직선 취출구(31a)를 통해 토출이 이루어진다.

이상의 도면을 참조하여 본 발명에 따른 핫런너의 사이드게이트 밸브장치의 의 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 용융된 수지를 매니폴드나 기타 연결관을 통해 공급받아 금형의 성형공간인 캐비티로 안내하는 요소로, 길이재의 속이 빈 관 형상으로 제공되어 용융수지가 이동되는 수지로(20a)를 형성한 노즐(20)과, 이 노즐(20)의 내부에서 승강 가능하게 구비되는 것으로 그 내부 중심으로 상기 노즐(20)을 통해 유입된 수지가 이동되는 메인수지로(30a)를 형성하되 상면에는 하측으로 진행하면서 점진적으로 지름이 감소되는 경사면을 형성하여 수지압이 작용하도록 된 유동저항부(35)가 마련되고 상부 측부와 하부 측부에는 각각 상기 메인수지로(30a)에 연결되어 수지가 유동되는 유출구멍(33a)과 유입구멍(33b)이 각각 형성되며 상기 유출구멍(33a)의 하측 외면으로는 복귀스프링(50)의 상단이 걸림되는 복수의 걸림턱(37)이 간격을 두고 형성된 승강 런너핀(30)과, 상기 승강 런너핀(30)의 상부 일부가 슬라이드 끼움되어 승강 가능하게 지지하는 고정요소로 상기 노즐(20)의 내부에 결합 고정되는 것으로 상기 승강 런너핀(30)이 하강되었을 때 유출구멍(33a)을 통해 수지가 유출되어 승강 런너핀(30)의 외면으로 우회수지로(30b)가 형성되게 하는 가이드부싱(40)을 포함하는 구성을 그 기술적 특징으로 한다.

노즐(20)은 속이 빈 중공의 원기둥 형태로 구비되면서 외주면에 전원을 공급받아 전기저항에 의해 발열을 행하는 발열체인 히터(h)가 감겨진 바디(23)와, 이 바디(23)의 하부에 연결 구비되는 것으로 하단부의 형상이 하측으로 진행하면서 지름이 감소되게 구비되어 후술할 승강 런너핀(30)의 런너팁(31)을 안내지지하는 노즐팁(24) 그리고 상기 바디(23)의 개방된 상측에 조립 구비되는 노즐캡(25) 및 상기 바디(23)를 전체적으로 감싸도록 구비되는 것으로 히터(h)가 외부에 노출되지 않도록 구비되는 커버(21)로 구성된다. 즉, 본 발명에서의 노즐(20)은 크게 외체를 형성하는 커버(21)와, 이 커버(21)의 내부에 구비되는 것으로 상·하면이 개방되고 외면에는 히터(h)가 감겨지는 것으로 내부 중심으로는 수지가 유동되는 수지로(20a)가 형성되는 바디(23), 이 바디(23)의 하부에 연결 구비되는 것으로 그 내부에는 가이드부싱(40)이 결합 고정되는 노즐팁(24)이 구비된다.

상기 바디(23)는 도면을 기준으로 상측으로 수지를 공급받도록 유입구멍을 제공하는 노즐캡(25)이 연결 구비되고, 반대쪽으로는 유입된 수지를 후술할 가이드부싱(40)과 승강 런너핀(30)을 경유한 뒤 금형(미도시)의 성형공간인 캐비티로 취출하도록 노즐팁(24)이 연결 구비된다.

상기 노즐팁(24)은 금형의 캐비티측으로 진행하면서 외경 지름이 감소되는 형상으로 구비되며, 상기 바디(23)와 일체로 가공 형성되어도 무방하나 본 발명에서는 가공의 편의성과 소재의 다변화를 위하여 상기 노즐팁(24)과 바디(23)를 각각 별도로 가공한 뒤 나사체결에 의해 조립하는 구성을 개시하였다.

이와 같은 구성의 노즐(20)은 상기 용융상태의 수지를 공급받아 그 내부에 승강 가능하게 구비되는 승강 런너핀(30)으로 안내하는 요소이며, 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다. 다만, 본 발명에서의 노즐(20)은 특징적으로 상기 노즐팁(24)의 상측에 위치하여 승강 런너핀(30)을 지지하는 가이드부싱(40)을 포함하는 구성이다.

가이드부싱(40)은 상기 노즐(20)을 구성하는 노즐팁(24)의 내부에 나사체결로 결합 고정되거나 또는 억지끼움 구조로 결합 고정되는 것으로, 후술할 승강 런너핀(30)의 승강 동작이 안정되고 원활하게 이루어지도록 지지함과 아울러 후술할 승강 런너핀(30)의 하강 동작시 그 외면으로 수지가 유출되어 우회수지로(30b)를 형성시키는 역할을 한다. 이러한 가이드부싱은 상·하면이 개방된 속이 빈 관 형상으로 구비되어 후술할 승강 런너핀(30)을 승강 지지하는 요소로, 상측 내부는 상기 승강 런너핀의 상단부를 형성하는 슬라이드부가 슬라이드 삽입되어 상·하 가동되게 조립되는 핀삽입홀부가 형성되고, 상기 핀삽입홀부의 하부로는 상기 핀삽입홀부에 대해 확장된 지름을 갖는 단차확장홀부가 형성되며, 이 단차확장홀부의 측면에는 상기 승강 런너핀의 슬라이드부의 하부 외측면에 복수 돌출 형성된 걸림턱이 슬라이드 삽입되게 수직하는 방향으로 가이드홈을 형성하여 된 부싱바디로 구성된다.

승강 런너핀(30)은 크게 슬라이드부(33-1)와 연장단부(33-2)로 이루어진 런너바디(33)와, 이 런너바디(33)의 하부에 구비되어 상기 노즐팁(24)의 하부를 통해 출몰되는 부분인 런너팁(31)으로 구성된다.

상기 런너바디(33)는 상·하면이 속이 빈 길이재의 관 형상으로 구비되어 그 중심으로 수지가 유동되는 메인수지로(30a)가 형성된 것으로, 상기 핀삽입홀부(41a)에 슬라이드 삽입되는 슬라이드부(33-1) 및 이 슬라이드부(33-1)의 하측 외면에 복수 돌출 형성된 걸림턱(37)을 사이에 두고 길게 연장 구비되는 연장단부(33-2) 및 상기 슬라이드부(33-1)의 일측면에 위치되어 상기 메인수지로(30a)를 유동하는 수지가 외부로 유출되게 관통 형성된 유출구멍(33a) 및 상기 연장단부(33-2)의 하부 일측면에 위치되어 상기 유출구멍(33a)을 통해 유출된 수지가 메인수지로(30a)로 재유입되게 관통 형성된 유입구멍(33b)이 형성되는 구성이다.

여기서, 상기 슬라이드부(33-1)의 상면에는 수지의 압력이 크게 작용할 수 있도록 하방향으로 진행하면서 지름을 감소시킨 경사면을 형성하여된 유동저항부(35)가 제공되며, 이러한 유동저항부(35)는 상기 노즐(20)을 경유한 수지가 승강 런너핀(30)으로 공급되면 상기 유동저항부(35) 부분에서 수지압이 크게 작용하도록 유도하여 저항력을 발생시킴에 따라 결과적으로 승강 런너핀(30)이 수지의 공급압력에 의해 하강 이동이 이루어지도록 한다.

상기 런너팁(31)은 상기 런너바디(33)의 하측에 일체로 형성되되 지름을 감소하여 된 것으로 상기 노즐(20)을 구성하는 노즐팁(24)의 외부로 돌출되어 금형의 캐비티에 수지를 충전하는 요소이다. 이러한 런너팁(31)은 상기 메인수지로(30a)의 수지가 외부로 토출되는 직선 취출구(31a)가 형성된다. 여기서 상기 직선 취출구(31a)는 상기 런너팁(31)의 하면으로 수지를 토출하도록 상기 메인수지로(30a)와 수직선상으로 연결 형성된다.

이러한 구성의 승강 런너핀(30)은 상기 핀삽입홀부(41a)에 슬라이드 끼움되는 슬라이드부(33-1)의 외면에 유출구멍(33a)이 형성되고, 이 유출구멍(33a)은 상기 승강 런너핀(30)이 상승 이동된 상태에서는 가이드부싱(40)의 핀삽입홀부(41a) 내에 위치됨에 따라 내부의 수지 즉, 메인수지로(30a) 내의 수지가 유출되지 않으며, 상기 승강 런너핀(30)이 하강 이동을 하게 되면 이 유출구멍(33a) 부분은 상기 가이드부싱(40)의 단차확장홀부(41b)측에 위치됨에 따라 내부의 수지 즉, 메인수지로(30a) 내의 수지가 흘러나와 유출되며, 이렇게 유출된 수지는 복귀스프링(50)이 설치되는 상기 승강 런너핀(30)의 외부와 노즐팁(24)의 내부 사이의 공간에 채워지면서 우회수지로(30b)를 형성하게 된다. 이러한 우회수지로(30b) 상의 수지는 승강 런너핀(30)을 구성하는 연장단부(33-2)의 측부에 관통 형성된 유입구멍(33b)을 통해 메인수지로(30a)로 유입되어 합류된 뒤 직선 취출구(31a)를 통해 토출된다.

복귀 스프링(50)은 상기 런너 바디(33)의 일단을 돌출시켜 형성한 걸림턱에 상단 부분이 걸림되고, 그 하단 부분은 상기 노즐팁(24)의 내부 일측에 걸림 구비된다. 즉, 상기 노즐(20)은 나사체결로 결합된 노즐팁(24)의 내주면에 복귀 스프링(50)을 설치할 수 있는 공간이 제공되고, 이 공간에 설치된 복귀 스프링(50)은 그 상단이 상기 노즐팁(24)의 외면에 권회되되 일측에 돌출 형성된 걸림턱에 걸림되어 상승 방향으로의 이동이 제한되고, 하단부는 상기 노즐팁(24)의 내부 일단에 걸림되어 위치 이동이 규제된다. 이러한 구성의 복귀 스프링(50)은 상기 노즐(20)을 통해 승강 런너핀(30)에 작용하는 수지의 공급 압력 보다 작은 탄성 반발력을 갖도록 구비되며, 이는 상기 노즐(20)을 통해 승강 런너핀(30)의 내부로 수지가 공급되면 상기 승강 런너핀(30)은 수지의 공급압력에 연동하여 하강 동작을 실시하고, 반대로 상기 승강 런너핀(30)에 작용하는 수지 공급압력이 제거되면 상기 승강 런너핀(30)을 상승 이동시켜야 하기 때문이다

한편, 본 발명에서의 복귀 스프링(50)은 상기 승강 런너핀(30)을 복귀시킬 수 있는 구조적인 특징을 갖는다면 다양한 구동원이나 구조물로 대체되어도 무방하며, 일례로 공지의 유공압을 이용한 실린더 타입이 적용되거나 또는 모터나 액츄에이터 등이 적용되는 것도 가능할 것이다.

본 발명의 도 10 내지 도 17은 앞서 설명한 본 발명의 일 실시례의 구성과 대동소이하므로 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명은 생략한다. 다만, 본 실시례의 특징은 승강 런너핀(30)을 구성하는 요소중 하나인 런너팁(31)에 복수의 취출구를 형성한 것을 특징으로 한다. 즉, 승강 런너핀(30)을 구성하는 요소 중 하나인 런너바디(33)의 중심으로는 메인수지로(30a)가 형성되고, 이 메인수지로를 따라 유동되는 수지를 런너팁(31) 부분에서 분기시켜 토출되게 한 것이다.

이를 위하여 본 실시례에서는 런너팁(31)의 측부로 수지가 토출되도록 한 쌍의 분기 취출구(31b,31c)를 형성하였으며, 이 분기 취출구(31b,31c)는 각각 메인수지로(30a)에 연결되게 형성된다. 한편, 본 실시례에서는 한 쌍의 분기 취출구(31b,31c)가 런너팁(31)의 측부를 통해 수지가 토출되도록 형성한 것을 제안하였으나, 상기 런너팁(31)의 크기를 고려하여 3개 이상 형성되는 것도 가능할 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 실시례에 따른 핫런너 밸브장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

노즐(20)의 수지로(20a)를 따라 용융된 수지가 유입되면, 이 용융 수지는 상기 노즐(20)의 노즐팁(24)에 결합 고정된 가이드부싱(40)에 슬라이드 끼움된 승강 런너핀(30)의 메인수지로 유입구(a)를 통해 메인수지로(30a)의 내부로 유입된다.

이때, 상기 승강 런너핀(30)의 상면 내측 부분은 하향 진행하면서 지름을 감소시켜 형성한 유동저항부(35)가 형성되어 있으므로, 이 유동저항부(35)에 수지의 압력이 높게 작용하게 되므로 결과적으로 승강 런너핀(30)은 하강 이동을 이루어 상기 노즐(20)을 구성하는 노즐팁(24)의 외부로 노출되고, 이와 동시에 메인수지로(30a)를 따라 유동되는 수지가 직선 취출구(31a)를 통해 금형의 캐비에 수지 주입을 실시하게 된다.

한편, 상기 승강 런너핀(30)이 하강된 상태에서는 런너바디(33)의 상측 부분을 구성하는 슬라이드부(33-1)가 가이드부싱(40)의 핀삽입홀부(41a)에 위치된 상태에서 그 하측의 상대적으로 확장된 지름을 형성한 단차확장홀부(41b)측으로 위치 이동됨에 따라 상기 슬라이드부(33-1)의 측부에 형성된 유출구멍(33a)을 통해 수지가 흘러나와 복귀스프링(50)이 설치된 공간으로 유입되며, 이렇게 유입된 수지는 다시 상기 런너바디(33)의 하측 부분을 구성하는 연장단부(33-2)의 측부에 형성된 유입구멍(33b)을 통해 상기 메인수지로(30a)로 유입되어 상기 런너팁(31)의 직선 취출구(31a)를 통해 토출된다.

즉, 승강 런너핀(30)이 하강된 상태에서는, 이 승강 런너핀(30)에 공급된 수지는 런너바디(33)의 메인수지로(30a)를 따라 런너팁(31)의 직선 취출구(31a)를 통해 토출됨과 아울러 런너바디(33)에 형성된 유출구멍(33a)과 유입구멍(33b)이 형성하는 우회수지로(30b)를 통해 상기 런너팁(31)의 직선 취출구(31a)를 통해 토출따라 결과적으로 승강 런너핀(30)이 하강 이동된 상태에서는 내,외측 모두 수지가 유동된다. 이어서, 금형의 캐비티에 대한 수지 충진이 완료되면, 사출실린더에서 사출동작이 정지됨에 따라 상기 승강 런너핀(30)에 작용하는 수지 공급압이 제거된다. 따라서 상기 승강 런너핀(30)의 외면과 노즐팁(24) 사이에 구비된 복귀 스프링(50)의 탄성 복원력에 의해 상기 승강 런너핀(30)이 상승 이동되어 위치 복귀를 이루게 된다. 따라서, 상기 승강 런너핀(30)의 유출구멍(33a)은 가이드부싱(40)의 핀삽입홀부(41a)에 위치됨에 따라 잔류수지가 유동되는 현상이 방지된다.

한편, 본 발명은 기재된 실시례에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하므로, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims

수지를 공급받아 금형의 캐비티로 안내 주입하도록 속이 빈 관 형상의 요소로 외면에는 히터가 감겨진 노즐 및 이 노즐의 내부에서 승강되게 구비되는 것으로 그 내부 중심으로 수지가 통과하도록 속이 빈 관 형상으로 형성되되 상측 테두리는 수지압의 작용시 하강되도록 하향 진행하면서 지름이 감소되는 경사면을 형성하여 된 유동저항부가 마련되는 승강 런너핀 및 이 승강 런너핀에 작용하는 수지압의 해제시 위치를 복귀시키는 복귀스프링으로 이루어진 핫런너의 사이드게이트 밸브장치에 있어서,

상기 노즐의 내부에 결합 고정되는 것으로 상·하면이 개방된 속이 빈 관 형상으로 구비되는 것으로 내부 상측에는 승강 런너핀의 상부가 슬라이드 끼움되어 승강되는 핀삽입홀부를 형성하고, 이 핀삽입홀부의 하부로는 지름이 확장되는 단차확장홀부가 형성되는 가이드부싱을 구비하고;,

상기 승강 런너핀은 상기 핀삽입홀부에 슬라이드 끼움되는 상부 외면에 형성되어 상승시에는 핀삽입홀부에 의해 차폐되고 하강시에는 단차확장홀부에 위치되어 내부의 수지가 외부로 유출되는 유출구멍 및 이 유출구멍의 하측 외면에 간격을 두고 돌출 형성되는 것으로 그 하면으로 복귀스프링의 상단이 걸림되는 걸림턱 및 하부 외면에 형성되어 상기 유출구멍을 통해 유출된 수지가 다시 내부로 유입되는 유입구멍이 형성된 것을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 핫런너의 사이드게이트 밸브장치.
제 1항에 있어서, 상기 노즐은;,

상·하면이 개방되고 속이 빈 관 형상으로 제공되어 그 중심으로 수지가 유동되는 수지로가 형성된 바디와;

상기 바디의 하부에 일체로 구비되는 상·하면이 개방된 속이 빈 관 형상의 요소로, 그 내부에는 상기 승강 런너핀이 승강되게 조립된 가이드부싱이 결합고정되고, 개방된 하면으로 상기 승강 런너핀의 하단부가 하강시 돌출되는 노즐팁;

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핫런너의 사이드게이트 밸브장치.
제 1항에 있어서, 상기 승강 런너핀은,

상·하면이 개방되고 속이 빈 길이재의 관 형상으로 구비되어 그 중심으로 수지가 유동되는 메인수지로가 형성된 것으로, 상기 핀삽입홀부의 내면에 슬라이드 삽입되는 슬라이드부 및 이 슬라이드부의 하측 외면에 복수 돌출 형성된 걸림턱을 사이에 두고 길게 연장 구비되는 연장단부 및 상기 슬라이드부의 일측면에 위치되어 상기 메인수지로를 유동하는 수지가 외부로 유출되게 관통 형성된 유출구멍 및 상기 연장단부의 하부 일측면에 위치되어 유출구멍을 통해 유출된 수지가 메인수지로로 유입되게 관통 형성된 유입구멍으로 이루어진 런너바디와;

상기 런너바디의 하측에 일체로 형성되되 지름을 감소하여 된 것으로 메인수지로의 수지가 외부로 토출되는 취출구가 형성된 런너팁;

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핫런너의 사이드게이트 밸브장치.
제 1항에 있어서, 상기 가이드부싱은 상·하면이 개방된 속이 빈 관 형상의 요소로 상측 내부에는 상기 승강 런너핀의 상단부를 형성하는 슬라이드부가 슬라이드 삽입되어 상·하 가동되게 조립되는 핀삽입홀부가 형성되고, 상기 핀삽입홀부의 하부로는 상기 핀삽입홀부에 대해 확장된 지름을 갖는 단차확장홀부가 형성되며, 이 단차확장홀부의 측면에는 상기 승강 런너핀의 슬라이드부의 하부 외측면에 복수 돌출 형성된 걸림턱이 슬라이드 삽입되게 수직하는 방향으로 가이드홈을 형성하여 된 부싱바디로 구성되는 것을 특징으로 하는 핫런너의 사이드게이트 밸브장치.
제 1항에 있어서, 상기 복귀스프링은, 상기 승강 런너핀의 외면에 복수 돌출 형성하여 된 걸림턱에 상단이 걸림지지되고, 그 하단은 상기 노즐의 내부 일측에 걸림되어 상기 승강 런너핀을 상승 이동시키는 탄성지지력을 작용하는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 핫런너의 사이드게이트 밸브장치.
제 3항에 있어서, 상기 런너팁은 하면으로 수지를 토출하도록 상기 메인수지로와 수직선상으로 연결 형성되는 직선 취출구를 형성한 것을 특징으로 하는 핫런너의 사이드게이트 밸브장치.
제 3항에 있어서, 상기 런너팁은 그 측부로 수지를 토출하도록 상기 메인수지로에서 복수 분기되는 분기 취출구를 형성한 것을 특징으로 하는 핫런너의 사이드게이트 밸브장치.