WO2023128509A1

WO2023128509A1 - 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치

Info

Publication number: WO2023128509A1
Application number: PCT/KR2022/021296
Authority: WO
Inventors: 김혁중
Original assignee: 김혁중
Priority date: 2021-12-28
Filing date: 2022-12-26
Publication date: 2023-07-06
Also published as: KR20230100624A

Abstract

본 발명은 수지압을 이용한 게이트 개폐형 핫런너 밸브장치에 관한 것으로, 본 발명은 사출기로부터 수지를 공급받는 실린더의 내부에 사출압이 작용하면 밸브피스톤의 상부에 우선적으로 사출압이 작용함으로써 일시 하강하여 게이트를 일시 개방시킴과 동시에 밸브피스톤의 하부로 유입된 수지압에 의해 다시 상승 이동하여 게이트에 대한 완전 개방동작을 이루어 금형의 캐비티에 대한 충전이 실시되고, 캐비티에 대한 충전이 완료되면 실린더 내부의 압력평형으로 인해 복귀스프링의 탄성지지력에 의해 밸브피스톤을 하강 이동시켜 게이트를 폐쇄시키므로 결과적으로 게이트에 대한 개방동작을 사출압에 연동하여 신속하고 정확하게 이루어지도록 한다.

Description

사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치

본 발명은 사출압 개폐제어형 핫런너 밸브장치에 관한 것으로서, 사출실린더의 사출압에 의해 게이트를 개방시키고 금형 캐비티에 대한 수지주입이 완료되는 것에 의해 압력평형에 의한 게이트 차폐가 자동으로 이루어지도록 하여 구조를 간소화하면서 게이트 개폐를 위한 복잡한 설비가 없이도 안정적이고 정확한 동작을 보장할 수 있는 사출압 개폐 제어형 핫런너 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 실린더로 각각 공급되어 제품 성형틀인 상·하 코어가 형성하는 성형공간 즉, 캐비티로 주입하는 장치이다. 이러한 사출성형기는 밸브핀의 승강 동작에 의해 게이트 즉, 출구를 개폐하도록 구성되어 며, 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 공기를 작동압으로 하여 밸브핀을 승강시키는 구조를 가진 사출성형기용 핫런너 밸브장치를 나타낸 단면도로서, 구동부(100)와 밸브장치(200)로 구성된다.

상기 종래의 핫런너 밸브장치에서 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 실린더(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 실린더(220)를 포함하며, 이 실린더(220)의 내부에는 밸브핀(210)이 수직방향으로 승강을 이루도록 설치되는 구조이다. 여기서, 상기 실린더(220)은 밸브핀(210)의 주위로 일정한 간극을 두고 수지채널(230)이 형성되며, 이 수지채널(230)의 양끝은 실린더의 출구와 매니폴드(300)의 수지채널(310)에 각각 연결되는 구조이다. 이러한 구성의 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 실린더의 출구를 개방 또는 차단시키게 되므로 매니폴드(300)를 통해 공급되는 수지가 출구를 통해 금형 내로 공급되거나 또는 차단되게 된다.

그러나, 상기 종래 기술에 따른 밸브장치는 밸브핀을 승강시키기 위한 작동원으로 고압의 공기를 이용함에 따라 복잡한 기밀구조를 채용해야 할 뿐만 아니라 대형의 공압펌프를 필요로 함에 따라 설치공간에 많은 제약을 받을 뿐만 아니라 정비 및 유지관리면에서도 극히 불량한 단점이 있다. 특히, 실린더를 여러 개 구비하는 다 캐비티 금형에 적용되는 경우 각 실린더가 갖는 치수산포로 인해 결과적으로 각 실린더의 사출량에 편차가 발생하여 균일한 품질을 갖는 성형품의 양산이 어려운 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-1290549호를 통해 실린더의 내부로 공급되는 수지의 공급 작용압과 복귀요소를 조합하여 승강핀에 대한 승강 동작을 연동시키고 이 승강핀의 승강 동작에 의해 실린더의 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.

또한, 상기의 사출성형기용 핫런너 밸브장치와 유사한 기술로서 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-1154081호 및 대한민국 등록특허 제10-1588249호를 통해 개량된 핫런너 밸브장치를 제안한 바 있으며, 이들 핫런너 밸브장치는 실린더의 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 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 핫런너 밸브장치는 소형의 부품이면서 정밀성을 요구하는 성형품의 경우 예컨대, 기어의 경우 전체적인 밸런스가 상당히 중요하므로 성형공간인 캐비티에 대하여 여러 지점에서 수지를 공급하여 성형하는 것이 이상적이지만 핫런너 밸브장치가 갖는 부피로 인해 소형의 성형품에 대해서는 여러 지점에서 수지를 공급하기란 사실 불가능한 구조적인 단점이 있다.

또한 본 출원인이 선출원한 핫런너 밸브장치는 수지의 고화현상을 이용하여 캐비티에 대한수지공급을 단속하므로 소형의 성형품이나 또는 고정밀을 요하는 성형품 또는 수지가 갖는 점성이 지나치게 낮거나 혹은 높은 경우 수지공급을 차단하여야 하는 시점에서 수지가 완전히 고화되지 않아 흘러내리거나 또는 수지를 공급하는 시점에서 수지가 완전히 용융되지 않아 지연되는 등의 폐단으로 인해 성형품의 양산성이 떨어지는 폐단을 초래하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 일시례에 따른 목적은 사출실린더에서 사출압을 발생시키면 실린더의 내부에 구비된 밸브피스톤이 하강 동작을 하여 게이트를 일시적으로 국부 개방한 뒤 밸브피스톤의 하부에 작용하는 사출압에 의해 복귀스프링의 탄성력을 극복하고 상승하여 게이트를 완전 개방시킴으로써 금형의 캐비티에 대한 수지공급이 이루어지도록 하고, 금형의 캐비티 내에 수지 충전이 완료되면 상기 밸브피스톤의 상,하 공간에서 압력평형이 이루어짐에 따라 자연적으로 복귀스프링의 복원력에 의해 밸브피스톤이 하강 이동되어 게이트가 폐쇄되도록 함으로써 안정적이고 자동화된 게이트의 개폐 동작을 보장할 수 있는 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치를 제공하는데 있다.

즉, 본 발명은 실린더의 내부에 사출압이 작용하면 밸브피스톤이 초기 사출압에 의해 하강하여 게이트를 일시 개방시킨 상태에서 게이트를 통해 밸브피스톤의 하부로 유입된 수지압에 의해 상승하여 게이트에 대한 완전 개방을 유지하고, 이어서 금형의 캐비티에 대한 수지의 충전이 완료되면 실린더 내부의 전체압력과 금형의 캐비티 내의 압력 평형이 이루어짐에 따라 복귀스프링의 복원력에 의해 밸브피스톤이 하강 이동함으로써 게이트를 차단하는 구성이어서 게이트의 개폐동작을 위한 복잡한 부품을 필요로 하지 않고, 구조가 간소하여 유지관리의 편의성과 경제적성을 높일 수 있는 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 일 실시례는 게이트가 차단된 상태에서 밸브피스톤의 선단부인 게이트핀의 일부를 절개하여 소량의 수지가 체류하여 고화될 수 있는 고화영역을 형성하고, 이 고화 영역에 체류된 고화 수지는 게이트가 차단된 상태에서 수지가 흘러내리는 것을 방지하면서 사출압의 작용시 용이하게 탈락되도록 하여 동작의 정밀성과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시례에 따른 목적은 다캐비티 금형에 적용되는 핫런너 밸브장치의 경우 각 밸브장치는 단일의 금형 캐비티에 간격을 두고 연결 설치된 상태에서 시간차를 두고 순차 개방되도록 제어되는데, 이때 사출실린더로부터 수지를 공급받는 여러 밸브장치 중 상기 일 실시례의 밸브장치가 가장 먼저 캐비티에 대한 수지공급을 시작하도록 구성하는 경우, 다음 위치의 밸브장치는 내부에 사출실린더의 수지압에 의해 일시 하강하여 게이트를 국부 개방함과 동시에 상기 일실시례의 밸브장치가 주입한 캐비티측에서 작용하는 수지압에의해 상승하여 게이트를 완전 개방하게 되며, 이후 해당 밸브장치가 설치된 캐비티 내의 수지가 충전이 끝나면 캐비티와 실린더내의 수지압이 평형됨에 따라 복귀스프링에 의해 밸브피스톤이 하강하여 게이트를 차폐시킴으로써 비교적 간소한 구조이면서 다캐비티 금형에 대한 시퀀스 제어를 안정적으로 구현할 수 있는 사출압 개폐 제어형 핫런너를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치는, 내부 중심으로 수지가 이동하는 수지로가 형성되되 내부 하측에는 수지로를 확장한 챔버가 형성된 바디 및 이 바디의 하부에 연결되어 챔버를 연결 형성하고 그 하단은 금형 코어의 게이트에 접속되어 수지를 주입하도록 토출구가 마련된 실린더팁으로 이루어진 실린더; 상기 바디 내에 설치되되 상부는 수지로에 연결되고 하부는 하향 연장되는 속인 빈 관부 및 이 관부의 하측에 지름을 확장하면서 측부에 배출구가 형성된 배출부 및 이 배출부의 하측으로 지름을 확장하여 단턱을 형성하면서 하부로 진행하면서 감소된 지름을 갖는 상승압부로 된 압조절부재; 상기 압조절부재에 사출압이 작용하는 것에 의해 승강 변위를 갖는 것으로, 배출부가 내측에 수용되되 배출구가 차폐되는 지름을 갖는 내경부와, 이 내경부의 하측에 확장된 지름으로 구비되어 배출구를 통해 수지가 하측으로 유동되는 확장부로 된 부싱 및 이 부싱의 하측 테두리에서 간격을 두고 하향 연장된 복수의 연결핀의 하단을 연결하면서 중심에서 하향 연장되어 끝단이 수지압의 미작용시 게이트를 차단하고 수지압의 작용시 상승하여 개방시키는 게이트핀으로 된 밸브피스톤; 상기 챔버와 밸브피스톤에 상,하단이 각각 걸림되어 상기 밸브피스톤에 하강 탄성력을 작용하는 복귀스프링;을 포함하여 구성되는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 압조절부재의 관부는 외면에 나사선을 가공하여 상기 수지로에 나사체결로 결합되되 그 상면은 개방되어 수지가 유입되는 유입홀을 형성하고;, 상기 배출부는 상기 유입홀을 통해 유입된 수지가 상기 부싱의 내부로 배출되도록 측방향으로 복수의 배출구를 형성하고;, 상기 상승압부는 상기 배출부의 하측에서 확장된 지름을 형성하여 단턱을 형성하되, 하부로 진행하면서 지름이 점차 감소되는 원뿔 형상을 갖는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 밸브피스톤의 부싱은 상,하면이 개방되고 속이 빈 관형상으로 구비되되 상부 내측은 상기 배출부의 외면과 슬라이드 접촉되는 내경부가 위치되고, 그 하측으로는 지름을 확장하여 된 것으로 상기 상승압부의 상측 외면이 슬라이드 접촉되는 확장부가 형성되고;, 상기 연결핀은 상기 부싱의 하측으로 수직하게 연장되되 서로 간격을 두고 이격 배치되어 상기 부싱을 통과한 수지가 유동되며, 이들 연결핀의 하단은 수평 연결되고 그 중심에는 하측으로 수직하게 연장되어 승강변위에 의해 게이트를 개폐시키는 게이트핀이 구성되되, 상기 연결핀은 일측에 복귀스프링의 하단이 걸림되는 걸림턱이 돌출 형성된 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 실린더팁은 상기 바디의 하부 내측에 나사체결로 연결되는 것으로 내부에는상기 밸브피스톤의 하부 외면에 슬라이드 접촉되는 지름을 갖도록 구비되는 배럴부 및 상기 배럴부(15a)의 하부에 일체로 연장 구비되되 상대적으로 감소된 지름을 형성하여 게이트를 형성한 금형 코어에 접속되는 것으로 중심에는 상기 챔버내의 수지가 토출되는 토출구를 형성한 런너부로 구성된 것에 있다.

본 발명은 별도의 구동원 없이도 사출실린더의 수지압과 복귀 스프링만으로 밸브피스톤을 승강시켜 게이트에 대한 개폐가 이루어지므로, 구조의 간소화에 따른 경제적인 제조 및 설치와 유지관리의 편의성이 우수한 이점이 있다. 즉, 실린더의 내부에 사출압이 작용하면 밸브피스톤의 상부에 우선적으로 사출압이 작용함으로써 일시 하강하여 게이트를 일시 개방시킴과 동시에 밸브피스톤의 하부로 유입된 수지압에 의해 다시 상승 이동하여 게이트에 대한 완전 개방동작을 이루어 금형의 캐비티에 대한 충전이 실시되고, 캐비티에 대한 충전이 완료되면 실린더 내부의 압력평형으로 인해 복귀스프링의 탄성지지력에 의해 밸브피스톤을 하강 이동시켜 게이트를 폐쇄시키므로 결과적으로 게이트에 대한 개방동작을 사출압에 연동하여 신속하고 정확하게 이루어질 수 있는 이점이 있다.

특히, 본 발명은 다캐비티 금형에 적용되었을 때 각 캐비티에 배치된 각각의 밸브장치가 수지의 충전이 완료되면 압력평형 작용에 의해 자동으로 게이트를 개폐시키므로, 금형의 보압시간이나 사출타이밍에 대한 정밀한 관리나 기술 또는 장치 등이 없어도 금형 전체의 캐비티에 대한 안정적이고 정확한 수지공급과 차단 그리고 보압을 가능하게 하므로 사출작업의 편의성과 효율성을 대폭 높일 수 있는 유용한 효과가 있다.

한편, 본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 2는 본 발명에서 게이트가 차단된 상태를 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명에서 게이트가 개방된 상태를 나타낸 단면도,

도 4는 도 2의 절개 사시도,

도 5 및 도 6은 본 발명의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도,

도 7은 본 발명의 게이트 온오프 동작을 나타낸 랜더링된 이미지,

도 8은 본 발명의 동작 구성을 순차적으로 나타낸 이미지.

[부호의 설명]

1 : 핫런너 밸브장치 3 : 매니폴드 5 : 연결부싱

10 : 실린더 11 : 바디 11a : 수지로

11b : 챔버 15 : 실린더팁 30 : 밸브피스톤

31 : 부싱 32 : 연결핀 33 : 걸림턱

35 : 게이트핀 50 : 압력조절부재 51 : 관부

51h : 유입구 52 : 배출부 53 : 상승압부

53a : 배출구 g : 게이트 m : 금형 코어

rs : 복귀스프링

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, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략하며, 본 발명의 실시형태는 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이어서 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하 본 발명의 제1실시례 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명은 사출을 시작하여 금형에 사출압이 작용하여 충전이 완료되면, 압력평형이 발생하게 되는데, 이러한 압력평형의 발생시 탄성체의 탄성복원력에 의해 압력차 피스톤이 하강하여 금형의 게이트를 막도록 하는 것을 주요한 기술적 특징으로 한다. 이러한 구성의 본 발명은 금형의 보압타임을 정밀하게 관리하지 않아도 압력평형에 의해 자동으로 게이트가 닫히므로 결과적으로 보압타임을 조절하는데 있어 자유도가 높아짐에 따라 편의성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 보압타임의 잘못된 설정으로 성형품의 불량 발생을 방지할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 핫런너 밸브장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치에서 게이트가 차단된 상태를 나타낸 단면도이다.

도면에는, 사출실린더로부터 수지를 공급받아 공급하기 위한 수지유로를 형성한 매니폴드(3)와, 이 매니폴드와 연결부싱(5)으로 연결되는 것으로 속이 빈 관형상으로 제공되어 내부 중심에는 수지가 유동되는 수지로(11a)가 형성된 바디(15)로 이루어진 실린더(10)와, 이 실린더(10)의 내부 공간에 제공되는 챔버(11b)에 설치되어 승강 변위를 갖는 밸브피스톤(30)과, 사출실린더로부터 사출압을 작용받아 상기 밸브피스톤(30)에 승강변위를 유도하는 압력조절부재(50)로 구성된 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치가 도시되어 있다.

도 2는 상기 압력평형에 의해 밸브피스톤(30)이 하강하여 게이트핀(35)이 금형 코어(m)의 게이트(g)를 차단한 상태를 나타낸 것이고, 도 2는 사출실린더로부터 사출압이 작용하여 상기 압력조절부재(50)를 통해 챔버(11b)의 내부에 수지압이 작용하는 상태를 나타낸 것으로 상기 밸브피스톤(30)이 상승하여 게이트핀(35)이 게이트(g)를 개방하여 금형 코어(m)의 게이트(g)를 통해 캐비티(미도시)에 수지 주입이 가능한 상태를 나타내고 있다.

도 3은 본 발명에 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치에서 게이트가 개방된 상태를 나타낸 단면도이다.

도면에는, 사출실린더로부터 수지를 공급받아 공급하기 위한 매니폴드(3)와, 이 매니폴드와 연결부싱(5)으로 연결되어 수지를 공급받는 바디(15) 및 이 바디(15)의 하부에 결합되어 금형 코어(m)에 접속되는 실린더팁(15)으로 이루어진 실린더(10)와, 이 실린더(10)의 내부에 제공되는 챔버(11b)에 설치되는 압력조절부재(50) 및 이 압력조절부재(50)를 수용하는 것으로 승강 변위를 갖는 밸브피스톤(30)으로 구성된 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치가 도시되어 있다.

도 4는 도 2에 나타낸 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치를 나타낸 절개 사시도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도이다.

도면에는, 원기둥 형상을 갖는 바디(15) 및 이 바디(15)의 하부에 나사체결로 결합되는 것으로 하부에는 감소된 지름을 갖는 실린더팁(15)으로 이루어진 실린더(10)와, 상기 실린더(10)의 내부에 나사체결로 결합되는 것으로 상기 바디(15) 내부에 형성된 수지로(11a)에 연결되는 압력조절부재(50) 및 이 압력조절부재(50)를 통과한 수지압에 의해 선택적으로 승강 변위를 갖는 밸브피스톤(30)으로 구성된 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치가 도시되어 있다.

도 7은 본 발명에 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치의 게이트 온오프 동작을 나타낸 랜더링된 이미지이다.

도면에서 좌측은 게이트(g)가 차페된 상태를 나타낸 것이고, 도면에서 우측은 밸브피스톤(30)이 상승 변위를 갖는 것에 의해 게이트핀(35)이 게이트(g)를 개방한 상태를 나타낸 것이다.

도 8은 본 발명에 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치의 동작 구성을 순차적으로 나타낸 이미지이다.

도면에서 step1은 사출을 시작전의 초기 기동을 위한 준비 상태를 나타낸 것이고, step2는 금형 코어(미부호)의 캐비티에 수지가 충전되어 유동되는 상태를 나타낸 것이고, step3는 실린더(10)에 수지가 공급되어 밸브피스톤(30)이 상승 변위를 갖는 것에 의해 게이트(g)를 개방하여 수지가 토출되는 상태를 나타낸 것이고, step4는 금형 코어의 캐비티에 대한 수지 충전이 완료되어 실린더(10)와 금형 코어의 캐비티 간의 압력 평형이 발생한 시점의 상태를 나타낸 것이고, step5는 캐비티에서 성형품을 취출한 상태를 나타낸 것이다. 또한, step6 내지 step10은 상기 step5의 상태에 이어서 다음 사출공정을 순차적으로 나타낸 도면이다.

한편, 본 발명에 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치는 다캐비티 금형에 사용할 수 있도록 매니폴드에 연결 사용되는 멀티 타입의 밸브장치에 사용되거나 또는 단일의 캐비티에 사용되는 싱글 타입으로 사용될 수 있으며, 이는 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치의 구성을 살펴보면, 크게 외체를 형성하는 실린더(10)와, 이 실린더(10)의 내부에 설치되어 사출압을 작용하는 압력조절부재(50) 그리고 상기 압력조절부재(50)와의 상대작용에 의해 승강 변위를 갖는 밸브피스톤(30) 그리고 사출압이 해제되었을 때 밸브피스톤(30)을 위치 복귀시키는 복귀스프링(rs)로 구성된다.

실린더(10)는 내부 중심으로 수지가 이동하는 수지로가 형성되되 내부 하측에는 수지로를 확장한 챔버가 형성된 바디(15)와, 이 바디(15)의 하부에 연결되어 챔버(11b)를 연결 형성하고 그 하단은 금형 코어(m)의 게이트(g)에 접속되어 수지를 주입하도록 토출구가 마련된 실린더팁(15)으로 구성된다.

상기 실린더팁(15)은 상기 바디(15)의 하부 내측에 나사체결로 연결되는 것으로 내부에는상기 밸브피스톤(30)의 하부 외면에 슬라이드 접촉되는 지름을 갖도록 구비되며, 크게 배럴부(15a)와 런너부(15b)로 구성된다.

상기 배럴부(15a)는 상기 챔버(11b)를 연결 형성하도록 대응되는 지름을 가지며, 그 하측에는 상대적으로 감소된 지름을 갖는 런너부(15b)가 구비된다. 즉, 상기 런너부(15b)는 상기 배럴부(15a)의 하부에 일체로 연장 구비되되 상대적으로 감소된 지름을 형성하여 게이트(g)를 형성한 금형 코어(m)에 코어에 접속되는 것으로 중심에는 상기 챔버(11b)내의 수지가 토출되는 토출구를 형성한다.

압력조절부재(50)는 상기 바디(15) 내에 설치되되 상부는 수지로(11a)에 연결되고 하부는 하향 연장되는 속인 빈 관부(51)와, 이 관부(51)의 하측에 지름을 확장하면서 측부에 배출구(53a)가 형성된 배출부(52)와, 이 배출부(52)의 하측으로 지름을 확장하여 단턱(53a)을 형성하면서 하부로 진행하면서 감소된 지름을 갖는 상승압부(53)로 이루어지는 구성이다.

상기 관부(51)는 외면에 나사선을 가공하여 상기 수지로(11a)에 나사체결로 결합되되 그 상면은 개방되어 수지가 유입되는 유입홀(51h)을 형성하고;, 상기 배출부(52)는 상기 유입홀(51h)을 통해 유입된 수지가 상기 부싱(31)의 내부로 배출되도록 측방향으로 복수의 배출구(53a)를 형성하는 구성이다.

상기 상승압부(53)는 상기 배출부(52)의 하측에서 확장된 지름을 형성하여 단턱을 형성하되, 하부로 진행하면서 지름이 점차 감소되는 원뿔 형상을 갖는 구성이다.

밸브피스톤(30)은 상기 압력조절부재(50)에 사출압이 작용하는 것에 의해 승강 변위를 갖는 요소이다.

이러한 밸브피스톤(30)은 상기 압력조절부재(50)의 배출부(52)가 내측에 수용되되 배출구(53a)가 차폐되는 지름을 갖는 내경부(31a)와 이의 하측에 확장된 지름으로 구비되어 배출구(53a)를 통해 수지가 하측으로 유동되는 확장부(31b)로 된 부싱(31)을 구비한다.

또한, 상기 부싱(31)의 하측 테두리에서 간격을 두고 하향 연장된 복수의 연결핀(32)의 하단을 연결하면서 중심에서 하향 연장되어 끝단이 수지압의 미작용시 게이트(g)를 차단하고 수지압의 작용시 상승하여 개방시키는 게이트핀(35)으로 이루어지는 구성이다.

또한, 상기 부싱(31)은 상,하면이 개방되고 속이 빈 관형상으로 구비되되, 상부 내측은 상기 배출부(52)의 외면과 슬라이드 접촉되는 내경부(31a)가 위치되고, 그 하측으로는 지름을 확장하여 된 것으로 상기 상승압부(53)의 상측 외면이 슬라이드 접촉되는 확장부(31b)가 형성된다.

또한, 상기 연결핀(32)은 상기 부싱(31)의 하측으로 수직하게 연장되되 서로 간격을 두고 이격 배치되어 상기 부싱을 통과한 수지가 유동되며, 이들 연결핀(32)의 하단은 수평 연결되고 그 중심에는 하측으로 수직하게 연장되어 승강변위에 의해 게이트(g)를 개폐시키는 게이트핀(35)이 구성되되, 상기 연결핀(32)은 일측에 복귀스프링(rs)의 하단이 걸림되는 걸림턱(33)이 돌출 형성된다.

복귀스프링(rs)는 상기 챔버(11b)와 밸브피스톤(30)에 상,하단이 각각 걸림되어 상기 밸브피스톤(30)에 하강 탄성 지지력을 작용하는 요소이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시례에 따른 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치의 동작을 다캐비티 금형에 적용된 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.

사출 준비를 위한 초기 기동 상태에서는 step1에 나타낸 보인 바와 같이 밸브피스톤(30)의 게이트핀(35)은 금형 코어(m)의 게이트(g)를 차단한 상태를 이룬다.

이어서, step2에 나타내 보인 바와 같이 해당 밸브장치가 설치된 캐비티로 수지가 유입되어 게이트핀(35)의 하면으로 수지압이 작용하고, step3에 나타내 보인 바와 같이 상기 실린더(10)를 구성하는 바디(11)의 수지로(11a)의 내부로 사출실린더(미도시)로부터 용융 상태의 수지가 공급되어지면, 상기 수지는 수지로(11a)를 통해 챔버(11b)로 유입된다. 이렇게 상기 챔버(11b)측으로 유입되는 수지는 압력조절부재(50)를 통과하면서 밸브피스톤(30)과의 상대 작용을 통해 상승 변위를 발생시킨다.

따라서, 상기 밸브피스톤(30)이 상승 이동함에 따라 step3에서 보는 바와 같이 금형 코어(m)의 게이트(g)에 대한 완전 개방을 이루게 된다. 즉, 상기 밸브피스톤(30)이 게이트(g)를 완전 개방한 상승 위치에서는 밸브피스톤(30)에 작용하는 하강 압력보다 상승압력이 더욱 크며, 이때의 상승압력은 복귀스프링(rs)의 탄성 지지력을 극복할 정도의 크기를 갖는다.

이어서, 금형 코어(m)의 캐비티에 대한 수지의 충전이 완료되면, 상기 밸브피스톤(30)의 상부와 하부 공간에서 압력평형이 발생함에 따라 상기 밸브피스톤(30)은 복귀스프링(rs)의 탄성 복귀력에 의해 하강하여 step 4와 같은 상태를 이루게 된다.

끝으로. 실린더(10)와 금형 코어(m)의 캐비티와의 압력 평형된 상태에서 상기 캐비티로부터 성형품이 취출되는 것에 의해 압력 평형이 해제되면 step 5와 같이 상기 밸브피스톤(30)은 금형 코어(m)에서 일부 돌출된 상태의 변위를 갖는 상태로 다음 사출공정을 대기하게 된다.

한편, step6는 상기 step5에 이어 다음 사출 동작을 나타낸 것으로, 상기 밸브피스톤(30)을 구성하는 게이트핀(35)은 금형 코어(m)에서 일부 돌출된 상태를 이루는데, 이때 상기 게이트핀(35)과 게이트(g) 사이에는 수지가 흘러내리지 않을 정도의 미세 간극을 형성한다. 이는 사출압의 작용시 미세 간극이 형성된 경우 밸브피스톤에 대한 압력 변화를 쉽게 유도할 수 있기 때문이다.

이어서, step7에 나타내 보인 바와 같이 다른 밸브장치로부터 수지를 공급받는 캐비티로 수지가 유입되면서 상기 실린더(10)로 용융 수지가 공급되면, 상기 밸브피스톤(30)은 step8에 나타내 보인 바와 같이 상승 변위를 갖는 것에 의해 게이트(g)를 완전 개방하여 캐비티에 대한 수지 공급이 이뤄지도록 한다.

끝으로, 상기 금형 코어(m)의 캐비티에 수지 충전이 완료되면, 상기 실린더(10)와 캐비티 간의 압력 평형이 발생하게 되어 step9에 나타내 보인 바와 같은 상태를 이루고, 금형 코어(m)에서 성형품을 취출하게 되면 step10과 같은 상태를 이루게 된다.

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

Claims

내부 중심으로 수지가 이동하는 수지로가 형성되되 내부 하측에는 수지로를 확장한 챔버가 형성된 바디 및 이 바디의 하부에 연결되어 챔버를 연결 형성하고 그 하단은 금형 코어의 게이트에 접속되어 수지를 주입하도록 토출구가 마련된 실린더팁으로 이루어진 실린더;

상기 바디 내에 설치되되 상부는 수지로에 연결되고 하부는 하향 연장되는 속인 빈 관부 및 이 관부의 하측에 지름을 확장하면서 측부에 배출구가 형성된 배출부 및 이 배출부의 하측으로 지름을 확장하여 단턱을 형성하면서 하부로 진행하면서 감소된 지름을 갖는 상승압부로 된 압조절부재;

상기 압조절부재에 사출압이 작용하는 것에 의해 승강 변위를 갖는 것으로, 배출부가 내측에 수용되되 배출구가 차폐되는 지름을 갖는 내경부와 이의 하측에 확장된 지름으로 구비되어 배출구를 통해 수지가 하측으로 유동되는 확장부로 된 부싱 및 이 부싱의 하측 테두리에서 간격을 두고 하향 연장된 복수의 연결핀의 하단을 연결하면서 중심에서 하향 연장되어 끝단이 수지압의 미작용시 게이트를 차단하고 수지압의 작용시 상승하여 개방시키는 게이트핀으로 된 밸브피스톤;

상기 챔버와 밸브피스톤에 상,하단이 각각 걸림되어 상기 밸브피스톤에 하강 탄성력을 작용하는 복귀스프링;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치.
제 1항에 있어서,

상기 압조절부재의 관부는 외면에 나사선을 가공하여 상기 수지로에 나사체결로 결합되되 그 상면은 개방되어 수지가 유입되는 유입홀을 형성하고;, 상기 배출부는 상기 유입홀을 통해 유입된 수지가 상기 부싱의 내부로 배출되도록 측방향으로 복수의 배출구를 형성하고;, 상기 상승압부는 상기 배출부의 하측에서 확장된 지름을 형성하여 단턱을 형성하되, 하부로 진행하면서 지름이 점차 감소되는 원뿔 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치.
제 1항에 있어서, 상기 밸브피스톤의 부싱은 상,하면이 개방되고 속이 빈 관형상으로 구비되되 상부 내측은 상기 배출부의 외면과 슬라이드 접촉되는 내경부가 위치되고, 그 하측으로는 지름을 확장하여 된 것으로 상기 상승압부의 상측 외면이 슬라이드 접촉되는 확장부가 형성되고;,

상기 연결핀은 상기 부싱의 하측으로 수직하게 연장되되 서로 간격을 두고 이격 배치되어 상기 부싱을 통과한 수지가 유동되며, 이들 연결핀의 하단은 수평 연결되고 그 중심에는 하측으로 수직하게 연장되어 승강변위에 의해 게이트를 개폐시키는 게이트핀이 구성되되, 상기 연결핀은 일측에 복귀스프링의 하단이 걸림되는 걸림턱이 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치.
제 1항에 있어서, 실린더팁은 상기 바디의 하부 내측에 나사체결로 연결되는 것으로 내부에는상기 밸브피스톤의 하부 외면에 슬라이드 접촉되는 지름을 갖도록 구비되는 배럴부 및

상기 배럴부의 하부에 일체로 연장 구비되되 상대적으로 감소된 지름을 형성하여 게이트를 형성한 금형 코어에 접속되는 것으로 중심에는 상기 챔버내의 수지가 토출되는 토출구를 형성한 런너부로 구성된 것을 특징으로 하는 사출압 개폐 제어형 핫런너 밸브장치.