KR20140100377A - 밸브 게이트 시스템 - Google Patents

Abstract

내부에 용융 수지의 공급구에서 토출구로의 탕도(11), (12), (13)을 형성한 매니폴드(10)의 내부에 형성된 탕도(11) ,(12), (13)의 공급구에서 토출구로 흐르는 용융 수지의 량을, 밸브 게이트(20)의 밸브 핀(22)의 개폐에 의해 제어한다. 이 때, 밸브 게이트(20)의 밸브 핀(22)의 내부에 설치되고, 밸브 핀(22)의 온도를 검출하는 온도 센서(40)에 의해 검출한 밸브 핀(22)의 온도에 의거하여, 밸브 핀(22)이 소정의 온도로 되도록, 밸브 핀(22)의 내부에 설치되며, 외부에서 공급되는 전력에 의해 밸브 핀(22)을 가열하는 히터(30)의 온도제어를 행한다. 이에 의해, 밸브 게이트(20)에 있어서의 용융 수지의 온도저하를 방지하고, 밸브 게이트(20)내에 잔류 수지가 생기기 어렵게 하고, 나아가서는, 색 교환 불량이 발생하기 어려운 밸브 게이트 시스템(1)으로 할 수가 있다.

Description

밸브 게이트 시스템{VALVE GATE SYSTEM}

본 발명은, 수지의 성형을 원활하게 행할 수 있는 밸브 게이트 시스템에 관한 것이다.

종래, 플라스틱 수지 등의 용융 재료의 사출 성형에 사용되는 밸브 게이트 시스템은, 금형내의 게이트의 개폐를 기계적으로 조작할 수 있게 되어 있다. 따라서, 용융 재료의 냉각 고화를 기다리지 않고 강제적으로 게이트를 절단하고, 금형을 개방하는 것으로 성형 사이클의 단축이 가능하거나, 다수 캐비티 금형에 있어서, 어느 하나의 게이트를 불사용(폐쇄)으로 하여, 필요한 캐비티만으로 성형이 가능하거나 하는 등의 이점이 있다.

그러나, 복수 종류의 용융 재료를 이용하여 사출 성형할 경우, 용융 재료의 교환시에, 게이트내에 잔류 수지(이른바, 색 교환 불량)가 발생한다. 이 색 교환 불량의 원인은, 게이트내의 잔류 수지에 의해 생성되는 스킨층의 배출을 할 수 없는 것이다.

그 원인이 되는 것이, 밸브 게이트의 형상, 파이프 내면의 조도(거칠기) 및 온도관리 등이나, 특히, 용융 재료의 유동성을 유지하기 위한 온도관리가 중요하다. 따라서, 종래의 밸브 게이트 시스템에서는, 매니폴드 및 노즐 부분에 히터를 설치함으로써, 매니폴드나 노즐의 온도를 높이고, 용융 재료의 유동성을 지지하고 있다 (예를 들면, 일본국 특허공개 2002-331552호 공보참조).

그러나, 상기 종래의 밸브 게이트 시스템에서는, 매니폴드 및 노즐을 히터로 가열하고 있을 뿐으로, 밸브 핀의 온도제어는 이루어져 있지 않았다. 따라서, 용융 수지의 유로(이하, 탕도(湯道)라고도 한다), 특히, 밸브 핀부분에서 온도차가 생기고, 그 부분에서 스킨층이 생기기 쉽고 잔류 수지가 생기기 쉽게 되어 있다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 잔류 수지가 생기기 어렵고 색 교환 불량이 발생하기 어려운 밸브 게이트 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하, 발명에 대한 이해를 용이하게 하기 위하여, 필요에 따라 (발명을 실시하기 위한 구체적인 내용)란에서 사용한 부호를 부여하나, 이 부호에 의해 청구 범위를 한정하는 것을 의미하는 것은 아니다.

상기 (발명의 배경이 되는 기술)에서 설명한 문제를 해결하기 위하여 이루어진 본 발명은, 매니폴드(10), 밸브 게이트(20), 가열 수단(30), 온도검출 수단(40)및 온도제어 수단(50)을 구비한 밸브 게이트 시스템(1)이다.

매니폴드(10)은, 내부에 용융 수지의 공급구에서 토출구로의 탕도(11), (12), (13)을 형성한 것으로, 밸브 게이트(20)은, 매니폴드(10)의 내부에 형성된 탕도(11), (12), (13)의 공급구에서 토출구로 흐르는 용융 수지의 량을 밸브 핀(22)의 개폐에 의해 제어하는 것이다.

가열 수단(30)은, 밸브 핀(22)의 내부에 설치되며, 외부에서 공급되는 전력에 의해 상기 밸브 핀(22)을 가열하는 것으로, 온도검출 수단(40)은, 밸브 게이트(20)의 밸브 핀(22)의 내부에 설치되며, 밸브 핀(22)의 온도를 검출하는 것이다.

온도제어 수단(50)은, 온도검출 수단(40)에 의해 검출한 밸브 핀(22)의 온도에 의거하여, 밸브 핀(22)이 소정의 온도가 되도록 가열 수단(30)의 온도제어를 행하는 것이다.

이와 같은 밸브 게이트 시스템(1)에 의하면, 밸브 게이트(20)내에 잔류 수지가 생기기 어렵고 색 교환 불량이 발생하기 어려운 밸브 게이트 시스템(1)으로 할 수 있다.

즉, 전술한 바와 같이, 매니폴드(10)의 내부의 탕도(11), (12), (13)을 공급구에서 토출구로 흐르는 용융 수지의 온도차가 발생하는 것은, 밸브 게이트(20)이다. 따라서, 밸브 게이트(20)내의 용융 수지가 소정의 온도가 되도록 제어할 수 있으면 된다.

밸브 게이트(20)내의 용융 수지의 온도를 제어하려면, 밸브 게이트(20)에 있어서의 용융 수지의 유로(탕도)를 개폐하는, 즉 용융 수지가 접촉하는 밸브 핀(22)의 온도를 제어하면 효율이 좋다.

그러면, 밸브 핀(22)의 내부에 가열 수단(30)과 온도검출 수단(40)을 배치하고, 온도검출 수단(40)에 의해 검출한 밸브 핀(22)의 온도에 의거하여, 밸브 핀(22)이 소정의 온도가 되도록 가열 수단(30)의 온도제어를 행하도록 하면, 밸브 게이트(20)에 있어서의 용융 수지의 온도차를 없앨 수 있다.

따라서, 밸브 게이트(20)내에 잔류 수지가 생기기 어려워지고, 나아가서는, 색 교환 불량이 발생하기 어려운 밸브 게이트 시스템(1)으로 할 수가 있다.

또, 밸브 핀(22)의 직경은 작기 때문에, 제 2항에 기재한 바와 같이 , 가열 수단(30)및 온도검출 수단(40)이 일체화되어 있으면 밸브 핀(22)의 내부에 수납하기 쉽고, 또, 밸브 핀(22)의 내부에서 효율 좋게 밸브 핀(22) 전체의 온도를 효율적으로 제어할 수 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 밸브 게이트 시스템의 개략의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 밸브 게이트 부분의 개략의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 밸브 게이트 시스템의 전기적 접속 관계를 나타내는 블럭도이다.

이하, 본 발명이 적용된 실시예에 대해서 도면을 이용하여 설명한다. 또한, 본발명의 실시예는, 하기의 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 여러 형태가 채용 가능하다.

(밸브 게이트 시스템(1)의 구성)

도 1은, 본 발명이 적용된 밸브 게이트 시스템(1)의 개략의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 밸브 게이트 시스템(1)은, 매니폴드(10), 밸브 게이트(20), 히터(30), 온도 센서(40) 및 온도제어장치(50)을 구비하고 있다.

매니폴드(10)은, 스틸 등의 금속 재료의 내부에 용융 수지의 공급구에서 토출구로의 탕도를 형성한 금속 블록이다.

탕도는, 공급구에서 하방으로 뚫려진 제1 탕도(11), 제1 탕도(11)의 하단에서 수평방향(도 1중 좌방향)으로 뚫려진 제2 탕도(12) 및 제2 탕도(12)의 좌단에서 하방으로 뚫려진 제3 탕도(13)로 이루어져 있다.

매니폴드(10)의 공급구 (제1 탕도(11)의 상단)에는, 플라스틱 등의 용융 수지를 사출하는 도시하지 않은 사출 성형기의 토출구(노즐)를 결합하기 위한 부시(14)(이하, 노즐터치 부시(14)라고도 한다)가 설치되어 있다.

사출 성형기의 노즐과 노즐터치 부시(14)와는, 사출 성형기의 노즐을 위치 결정하기 위한, 링상으로 형성된 금속제의 로케이트링(15)을 개재해서 접합된다.

또한, 매니폴드(10)의 토출구(제3 탕도(13)의 하단)에는, 용융 수지를 형성하기 위한 도시하지 않은 금형에 토출하기 위한 노즐(16)(이하, 핫 노즐(16)이라고도 한다)이 설치되고, 핫 노즐(16)의 선단에는, 금형을 접속하기 위한 링형의 금속제의 부시(18)(이하, 게이트 부시(18)라고도 한다)이 설치되어 있다.

노즐터치 부시(14)및 핫 노즐(16)의 측면에는, 각각 히터(60), (62)가 감겨져 있고, 또, 노즐터치 부시(14) 및 핫 노즐(16)의 선단측면에는, 온도 센서(64), (66)이 장착되어 있다.

그리고, 온도 센서(64), (66)에서 노즐터치 부시(14) 및 핫 노즐(16)의 온도를 검출하고, 검출한 온도에 의거하여, 노즐터치 부시(14) 및 핫 노즐(16)이 각각 소정의 온도로 되도록 가열함으로써, 공급구로부터 공급되는 용융 수지 및 토출구로부터 토출되는 용융 수지를 가열하여, 용융 수지의 점도를 저하시켜, 탕도내를 흐르기 쉽게 하고 있다.

밸브 게이트(20)은, 밸브 핀(22)과 밸브핀 가이드 부시(24)를 구비하고 있으며, 매니폴드(10)의 내부에 형성된 탕도의 공급구로부터 토출구로 흐르는 용융 수지의 량을, 밸브 핀(22)의 개폐에 의해 제어한다.

밸브핀 가이드 부시(24)는, 내부에, 단면이 원형의 구멍이 설치되고, 제3 탕도(13)에, 그 중심축을 따라 삽입되도록 하여 매니폴드(10)에 고정되어 있고, 밸브핀 가이드 부시(24) 내부에 설치된 구멍에는, 밸브핀 가이드 부시(24)의 상단부로부터 밸브 핀(22)이 삽입되어 있다.

밸브핀 가이드 부시(24)의 선단 부분(도 1중에서는 하단부분) 및 핫 노즐(16)의 내부공 후단부분(도 1중에서는 상단부분)에는 나사가 잘라져있고, 밸브핀 가이드 부시(24)를 매니폴드(10)에 설치된 장착공에 삽입하고, 핫 노즐(16)과 밸브핀 가이드 부시(24)로 매니폴드(10)을 끼우도록 하여, 나사 고정함으로써, 밸브핀 가이드 부시(24)가 매니폴드(10)에 장착되어 있다.

또한, 밸브핀 가이드 부시(24)의 후단(도 1중에서는 상단)에는, 종단면이 오목형상이고, 그 바닥면의 중심에 구멍이 설치된 스테인리스강 등의 금속제의 단열 링(26)이 장착되고, 단열 링(26)의 상단에는, 링형의 스틸 등의 금속제의 스페이서(28)이 장착되어 있다.

이 스페이서(28)의 두께를 조정함으로써, 매니폴드(10)이나 밸브핀 가이드 부시(24)의 열팽창을 예상하여, 밸브 게이트(20)의 장착치수의 조정을 할 수 있게 되어 있다.

밸브 핀(22)의 선단은 원추형으로 성형되어 있으며, 그 선단이 게이트 부시(18)의 내부공의 단부에 착좌하여 밀착함으로써, 밸브 게이트(20)은, 폐쇄로 되고, 용융 수지의 흐름을 정지시킨다 (도 1은 착좌상태를 나타내고 있다).

반대로, 밸브 핀(22)의 선단이 게이트 부시(18)의 내부공의 단부로부터 이격함으로써 용융 수지의 흐름의 량을 제어할 수 있다.

즉, 밸브 핀(22)이 밸브핀 가이드 부시(24)의 내부를, 그 중심축을 따라 이동(도 2중에서는 상하로 이동)함으로써, 용융 수지의 흐름의 량을 제어하게 되어 있다.

또한, 밸브 핀(22)의 상부(도 2중 「A」로 나타내는 부분)의 내부는 중공으로 되어 있으며, 그 중공부분에 후술하는 히터(30)과 온도 센서(40)을 삽입하게 되어 있다.

히터(30)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 밸브 게이트(20)의 밸브 핀(22)의 내부에 설치되고, 외부에서 공급되는 전력에 의해 밸브 핀(22)을 가열하는 것으로, 1개의 니크롬선을, 길이가 밸브 핀(22)의 중공부분의 깊이와 거의 동일하게 되도록 되접어 꺽고, 되접어 꺽은 부분의 선단이, 밸브 핀(22)내부의 중공부분의 선단까지 미치도록 하여 삽입하고 있다.

밸브 핀(22)의 상단부는, 스페이서(28)로부터 돌출되어 있고, 돌출된 부분의 단부(상단부)는, 스페이서(28)의 내경보다도 큰 직경을 가지는 플랜지(22a)로 되어 있다. 그리고, 그 플랜지(22a)부분이 연결 조인트(29)를 개재하여, 에어 실린더(70)에 연결되고, 에어 실린더(70)의 상하운동에 의해, 밸브 핀(22)이 상하로 움직이게 되어 있다.

히터(30)의, 되접어 꺽은 부분과 반대단에는, 리드 선(32)(도 3 참조)이 접속되어 있으며, 리드 선(32)이, 밸브 핀(22)의 플랜지(22a)의 측면에 설치된 개구부에서 외부로 연출되고, 온도제어장치(50)에 접속되어, 전력이 공급되도록 되어 있다.

온도 센서(40)은, 밸브 게이트(20)의 밸브 핀(22)의 내부에 설치되고, 밸브 핀(22)의 온도를 검출하는 센서이다. 구체적으로는, 제벡 효과를 이용한 크로멜(+극)-알루멜(-극) 열전대로, 단부에서 리드 선(42)이 접속되어 있다.

온도 센서(40)은, 히터(30)과 마찬가지로 밸브 핀(22)의 중공부분에 삽입되고, 밸브 핀(22)의 플랜지(22a)의 측면의 개구부로부터 리드 선(42)이 연출되고, 온도제어장치(50)에 접속되어 있다.

또한, 히터(30) 및 온도 센서(40)은, 일체화된 상태로, 밸브 핀(22)의 중공부분에 삽입되어 있다.

온도제어장치(50)은, 도시하지 않은 CPU, ROM, RAM 및 I/O를 구비하고 있으며, 도 3에 도시한 바와 같이, 히터(30)의 리드 선(32), 온도 센서(40)의 리드 선(42)에 의해 각각 히터(30)및 온도 센서(40)에 접속되어 있다.

온도제어장치(50)은, 히터(30)에 전력을 공급하는 동시에, 온도 센서(40)에 의해 검출한 밸브 핀(22)의 온도에 의거하여, 밸브 핀(22)이 소정의 온도로 되도록 히터(30)에 공급하는 전력을 제어함으로써, 밸브 핀(22)의 온도제어를 행한다.

또한, 「소정의 온도」란, 용융 수지가 탕도 내부를 흐르는데 적합한 온도로, 용융 수지의 종류에 의해 정해지는 온도이다.

(밸브 게이트 시스템(1)의 특징)

이상과 같은 밸브 게이트 시스템(1)에서는, 밸브 핀(22)의 내부에 히터(30)과 온도 센서(40)을 배치하고, 온도 센서(40)에 의해 검출한 밸브 핀(22)의 온도에 의거하여, 밸브 핀(22)이 소정의 온도로 되도록 히터(30)의 온도제어를 행하고 있으므로, 밸브 게이트(20)에 있어서의 용융 수지의 온도차를 없앨 수 있다.

즉, 매니폴드(10)의 내부의 탕도를 공급구에서 토출구로 흐르는 용융 수지의 온도차가 발생하기 쉬운 밸브 게이트(20)내의 용융 수지가 소정의 온도로 되도록 제어할 수 있다.

따라서, 밸브 게이트(20)내에 잔류 수지가 생기기 어려워지고, 나아가서는, 색 교환 불량이 발생하기 어려운 밸브 게이트 시스템(1)으로 할 수가 있다.

또한, 직경이 작은 밸브 핀(22)의 내부에 히터(30) 및 온도 센서(40)이 몰드되고 일체화되어 내장되어 있으므로, 밸브 핀(22)의 내부에서 효율적으로 밸브 핀(22) 전체의 온도를 효율좋게 제어할 수 있는 동시에, 밸브 게이트(20)을 소형으로 할 수 있다.

또, 용융 수지의 종류를 바꾸어, 수지성형을 행할 경우 (소위 색 교환의 경우), 만일 밸브 게이트(20)에 용융 수지의 스킨층이 형성된 경우라도, 밸브 핀(22)의 온도를 고온(스킨층이 용융하는 온도)으로 함으로써, 밸브 게이트(20)에 있어서의 스킨층이 박리하기 쉬워지므로, 색 교환 작업이 용이해진다.

또한, 스킨층이 형성되기 쉬운 밸브 게이트(20)에 있어서, 매니폴드(10)의 다른 부분의 온도는 설정 온도로 한 채, 매니폴드(10)에 비해 열 용량이 낮은 밸브 핀(22)만을 고온으로 함으로써 스킨층을 제거하기 쉬워진다. 또, 설정 온도로 저하시키는 시간도 짧게 할 수 있으므로, 색 교환을 위한 준비 시간을 짧게 할 수도 있게 된다.

(그 밖의 실시예)

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명했으나, 본 발명은, 본 실시예에 한정되는 것이 아니라, 각종 형태를 채택할 수 있다.

(1) 상기 실시예에서는, 온도 센서(40)을 크로멜-알루멜형 열전대로 하였으나, 다른 금속 조합의 열전대도 가능하다. 또한, 열전대에 한정되지 않고, 밸브 핀(22)의 중공부분에 삽입할 수 있는 것이라면, 다른 방식의 온도 센서라도 가능하다.

(2) 상기 실시예에서는, 히터(30)을 니크롬선으로 구성하고 있으나, 발열체로서 작동하는 것이라면, 다른 재료로 구성할 수도 있다.

1 : 밸브 게이트 시스템 10 : 매니폴드
11 : 제1 탕도 12 : 제2 탕도
13 : 제3 탕도 14 : 부시(노즐터치 부시)
15 : 로케이트링 16 : 노즐(핫 노즐)
18 : 부시(게이트 부시) 20 : 밸브 게이트
22 : 밸브 핀 22a : 플랜지
24 : 밸브핀 가이드 부시 26 : 단열 링
28 : 스페이서 29 : 연결 조인트
30 : 히터 32 : 리드 선
40 : 온도 센서 42 : 리드 선
50 : 온도제어장치 60, 62 : 히터
64, 66 : 온도 센서 70 : 에어 실린더.

Claims (2)

1. 내부에 용융 수지의 공급구에서 토출구로의 탕도를 형성한 매니폴드와,
   상기 매니폴드의 내부에 형성된 상기 탕도의 상기 공급구에서 상기 토출구로 흐르는 상기 용융 수지의 량을 밸브 핀의 개폐에 의해 제어하는 밸브 게이트와,
   상기 밸브 핀의 내부에 설치되며, 외부에서 공급되는 전력에 의해 상기 밸브 핀을 가열하는 가열 수단과,
   상기 밸브 게이트의 상기 밸브 핀의 내부에 설치되며, 상기 밸브 핀의 온도를 검출하는 온도검출 수단과,
   상기 온도검출 수단에 의해 검출한 상기 밸브 핀의 온도에 의거하여, 상기 밸브 핀이 소정의 온도가 되도록 상기 가열 수단의 온도제어를 행하는 온도제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 시스템.
2. 제 1항에 기재된 밸브 게이트 시스템에 있어서,
   상기 가열 수단 및 상기 온도검출 수단은,
   상기 밸브 핀 내부에서 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 시스템.

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