KR100731715B1 - 스프루 장치 및 스프루 장치를 따라 온도를 조절하는 방법 - Google Patents

Abstract

몰딩 장치(26)의 러너 시스템에 몰딩 기계 노즐의 융해물 덕트(89)를 연결하기 위한 몰딩 장치에 사용되는 스프루 장치(51)이다. 스프루 장치는 몰딩 공정에 맞는 국부적 온도 조절의 목적을 위한 스프루 장치(51)의 길이를 분할하는 복수 개의 열구역들을 조절하는 복수 개의 열조절기들을 포함한다. 복수 개의 구역들은 기계 노즐과 몰딩 장치 사이에 실질적으로 누수가 없는 접합점을 가능토록 열적으로 조절될 수 있다. 스프루 장치는 운반힘으로부터 가열된 스프루 부싱을 실질적으로 격리시키는 격리 커플러(53)를 포함할 수도 있다. 본 발명은 틱소트로픽 상태에 있을 때 마그네슘 기본 합금과 같은 사출 금속 합금들에서 특히 유용한 것으로 밝혀졌다.

스프루 장치, 스프루 부싱, 사출 성형, 몰딩 장치, 몰딩 기계 노즐, 열구역

Description

스프루 장치 및 스프루 장치를 따라 온도를 조절하는 방법{SPRUE APPARATUS AND METHOD OF CONTROLLING TEMPERATURE ALONG THE SAME}

본 발명은 넓게는 몰딩(moding) 장치에 쓰이는 스프루(sprue) 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로는 본 발명은 사출 성형 또는 다이캐스팅 기계에 쓰이는 스프루 장치에 관한 것이며, 재료가 틱소트로픽(thixotropic) 상태에 있을 때 몰드의 캐비티(cavity) 속으로 금속재료를 사출 성형하는데 쓰이나 이에 한정되는 것은 아니다.

업계에서 몰딩 장치를 위한 스프루 부싱(busing)은 공지되어 있다. 예를 들면, 1994년 허버트 리스가 쓴 ISBN 1-56990-130-9인 “사출 성형 기술의 이해”라는 책("Understanding Injection 몰딩 Technology"by Herbert Rees, copyright 1994, ISBN 1-56990-130-9)은 61쪽에서 열간 스프루에 대해서 기재한다. 중요하게는, 스프루 부싱들은 몰드의 캐비티 속으로 적어도 부분적으로 용해된 몰딩 재료를 사출하기 위해 기계 노즐과 몰드의 러너 시스템(runner system) 사이의 연결을 제공한다. 적어도 부분적으로 용해된 재료, 때때로 융해한 금속이라고 불리기도 하는 것은 기계 노즐로부터 나와서 스프루 부싱 내부에 위치하는 덕트 속으로, 몰드의 캐비티 속으로 이동한다. 운반힘(carriage force)은 일반적으로 스프루 부싱을 통해서 종으로 방향지어지며, 이는 몰딩 프로세스 동안에 기계 노즐과 스프루 부싱 사이의 연결을 밀봉하기 위한 것이다. 일반적으로, 스프루에는 냉간과 열간이 있다.

냉간 스프루에는 열이 가해지지 않는다. 냉간 스프루 속의 용해된 재료의 저지 흐름(arrested flow)는 스프루 부싱 안의 덕트부 내에서 응고될 것이다. 응고된 재료는 다음 사출 사이클 전에 스프루 부싱으로부터 제거되어야만 한다. 응고된 재료는 쓸모없으며, 찌꺼기 재료로 되어 부품비를 상승시킨다.

열간 스프루는 일반적으로 전기적으로 열이 가해진다. 열은 내부로 또는 외부로 스프루에 가해질 수 있다.

일반적으로 열간 스프루는 단일 열구역을 통해서 스프루 부싱의 덕트 내에서 용해된 재료를 지닌다.

홋셋(Hotset)에게 1999년 3월 23일 허여된 미국 특허 제5,884,687호는 다이캐스팅 기계를 위한 가열된 챔버를 지닌 열간 스프루를 제시한다. 공급 슬리브(feed sleeve)는 재료의 융해물을 수용하기 위한 중앙 통로를 포함한다. 단일 열구역을 제공하는 히터는 공급 슬리브를 둘러싼다. 공급 슬리브의 일단부는 액체 재료의 공급물을 결합하며, 운반힘(carriage force)은 스프루 부싱부를 통해서 방향 지워진다. 고체 재료의 플러그가 게이트 가까이 생기며, 이는 몰딩 공정 동안 사출 압력을 가하여 밖으로 밀려나온다.

폴리숏 코포레이션(Polyshot Corporation)에 2000년 8월 1일 허여된 미국 특허 제6,095, 789호는 조절 가능한 열간 스프루 부싱을 제시한다. 부싱의 몸체를 둘러싸고 있는 저항성 히터들이 도시된다. 도선이 감긴 수는 부싱의 멀리 떨어진 단부에서 증가되어 먼 단부에 더 큰 열에너지를 공급하여 먼 단부의 높은 열전달 또는 열손실을 보상한다. 이는 단일 균일 열구역 안의 부싱의 전체 길이를 따라 일정한 온도를 제공하기 위한 시도이다.

핫플로 다이캐스팅(Hotflo Die Casting)에 의한 PCT 출원번호 WO 01/19552호는 분리된 전이(transition) 채널과 조합된 스프루 팁 삽입물을 제시한다. 스프루의 전체 길이에 따른 온도는 단일 균일 열구역에 따라 조절되도록 나타난다. 스프루의 전체 길이 속의 재료는 흐름 유지가 보장되도록 충분히 높은 온도에 있다. 분리된 정합 다이(mating die)는 스프루로부터 아래쪽 흐름에 있는 전이 채널을 포함한다. 전이 채널은 전이 채널 속의 재료를 동결시키기 위해서 스프루와 독립적으로 조절된다.

본 발명의 출원인에게 2002년 3월 19일 허여된 미국특허 제6,357, 511호는 사출 성형 기계의 용해물 채널 부품들 사이, 특히 금속 재료의 틱소트로픽 몰딩을 위한 기계 노즐과 다른 일반적 스프루 부싱 사이에 개선된 연결 계면을 제공하는 위한 끼움부 접합점(spigot junction)을 제시한다. 끼움부 접합점은 제2 부품의 원통형 보어(bore) 안에 수용된 제1 부품의 환형 원통부를 포함한다. 끼움부 접합점의 접합부는 원통형 보어의 상응하는 내부 표면과 환형 원통형 부분의 외부 표면 사이에 폐쇄 직경 접합부(close diametric fit)을 지니는 것을 특징으로 하며, 폐쇄 직경 접합부는 초기 융해물 침투량을 지지하기 위한 작은 환형 간극을 포함할 수도 있으며, 밀봉 손실 없이 상대적으로 제한된 축방향 움직임을 허여하기 위해 충분한 길이의 종방향 연결부를 포함할 수도 있다. 끼움부 접합점은 접합부에 의해 용해물 누수에 대한 밀봉을 제공하며, 작은 간극으로 형성되는 응고된 몰딩 재료의 침투물의 밀봉에 의해 보강될 수도 있다.
보에켈(Boekel) 등의 이름으로 1991년 9월 4일에 공개된 유럽특허공보 제0,444,748호는 몰드 스프루 부싱을 개시하며, 이는 그 것을 따라 형성된 많은 열 조절 구역들을 포함한다.
에수키(Atsuki) 등의 이름으로 공개된 일본특허공보 제2002-059456호는 내부에 차가운 플러그의 형성을 조절하기 위한 구조물을 포함하는 금속 몰딩 시스쳄에 사용되는 기계 노즐을 기재한다.

공지된 스프루 장치는 스프루 부싱을 통해 몰딩 재료 흐름의 조건을 유지하는데 단지 단일 열구역만이 존재하여 스프루 부싱의 길이에 따른 나쁜 열 조절 때문에 많은 문제점을들 지니고 있다. 예를 들면, 몰딩 공정의 지지부에서 몰딩 재료의 열 조절이 단일 열 조절구역에 의하기 때문에 정합 융해물 채널 부품들 간의 접합점을 열적으로 독립적으로 조절하게 만들 수 없으며, 몰딩 재료 누수에 대해 믿을만한 밀봉을 제공하기 위해 끼움부 접합점이 필요하다. 몰딩 재료의 누수는 상승된 공정 온도에서 빠르고 조절되지 않은 산화의 가능성 때문에, 틱소몰딩 공정에 있는 마그네슘과 같은 경합금 공정에 특히 염려스러운 일이다. 또한, 바람직하지 않은 몰딩 온도 불일치와 같은 문제점들에 대처하기 위한 스프루 장치의 길이에 따라 국부적으로 온조 조절을 제공하는 것, 스프루 플러그 형성을 조절하는 것, 일반적 공정의 유연성을 제공하는 것들이 바람직하다. 공지된 스프루 장치의 고장 발생과 관련된 또 다른 문제점들은 기계 노즐 및 스프루 장치 사이의 밀봉을 유지하기 위해 필요한 운반힘이 세로로 작용하기 때문에 생기는 영구적인 변형이며, 특히 이는 스프루 장치가 틱소몰딩(thixomolding) 마그네슘을 위해 필요한 높은 작동 온도에서 약해질 때 일어난다. 특히, 스프루 장치는 사용시 기계 노즐 및 몰딩 장치의 사이에서 길이를 따라 구속되며, 이로 인해 기계 노즐을 통해서 방향 지워져 가해진 운반힘 아래에서 압축된다. 스프루 장치는 그 가늘게 만들어진 구조 때문에 압축으로 인해 영구변형이 생길 수 있으며, 스프루 장치의 가는 구조는 짧은 열 전도 경로를 제공하고, 따라서 그 융해물 덕트 내의 몰딩 재료와 스프루 장치의 길이를 따라서 제공된 히터들 사이에 빠른 열응답을 제공한다. 그러나 스프루 플러그들의 편차, 균일하지 않은 길이의 스프루 플러그의 방출 및 형성에 기인하는 바람직하지 않은 공정 변동에 관련된 또 다른 문제점은 융해물 채널 형태 및 부적당한 열조절에 의할 수도 있다.

본 발명의 제1 태양에서는, 몰딩 장치의 러너 시스템에 몰딩 기계 노즐의 융해물 덕트를 연결하는 스프루 장치를 제공한다. 스프루 장치는 몰딩 장치에 수용되도록 형성되며, 기계 노즐 상의 보충 연결 계면을 갖는 접합점을 형성하도록 형성된 제1 단부에서의 노즐 연결 계면, 제1 단부로부터 제2 단부까지 스프루 장치를 통해 연장되는 융해물 덕트, 몰드 러너 시스템에 융해물 덕트를 연결하기 위한 몰딩 장치 상의 보충 연결 계면을 갖는 접합점을 형성하도록 형성된 제2 단부에서의 몰드 연결 계면을 포함한다. 스프루 장치는 융해물 덕트의 둘러싸인 부분들 내부의 몰딩 재료의 국부적 온도 조절을 위한 스프루 장치의 길이를 분할하는 복수 개의 열구역들을 열적으로 조절하는 스프루 장치를 따라 배치된 복수 개의 열 조절기들을 포함한다. 스프루 장치는 정합 부품들 사이의 접합점을 갖는 부품들의 조립체일 수도 있다. 또한 임의의 접합점은 몰딩 장치의 러너 시스템과 기계 노즐 사이의 실질적으로 누수가 없는 연결을 보장하도록 열적으로 조절될 수도 있다.

스프루 장치의 연결 계면은 미국특허 제6,357,511호에 기재된 끼움부 접합점을 완성하도록 형성될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 태양에서는, 몰딩 장치의 러너 시스템에 기계 노즐의 융해물 덕트를 연결하는 스프루 장치를 따라 온조를 조절하는 방법이 제공되며, i) 그 길이를 따라 스프루 장치를 분할하는 복수 개의 열 구역들을 형성하는 단계 ii) 복수 개의 열구역들의 적어도 일부에서 온도를 조절하는 하나 이상의 열 조절기들을 형성하는 단계 iii) 몰딩 공정에 따라 그 각각의 열구역들로부터 온도 피드백에 기초한 열 조절기들의 적어도 일부를 구동하기위한 하나 이상의 조절기들을 작동하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 스프루 장치를 따라 온도를 조절하는 방법은 스프루 장치의 제1 단부에서 융해물 덕트 부분 및 기계 노즐 연결 계면을 둘러 싸는 노즐 밀봉 구역으로서 복수 개의 열구역들 중의 하나를 형성하는 단계를 더 포함하며, 융해물 덕트 부분 내의 몰딩 재료를 임의의 원하는 공정 온도로 유지하는 동시에, 노즐 연결 계면에서의 온도는 몰딩 재료의 녹는점 아래에서 유지된다. 이 방법은 노즐 밀봉 구역에 인접하게 위치한 컨디셔닝 구역으로서 복수 개의 열구역들 중의 하나를 형성하는 단계를 더 포함하며, 둘러 싸여 있는 융해물 덕트 부분 내의 몰딩 재료는 임의의 원하는 공정 온도에서 유지된다. 이 방법은 둘러 싸여진 융해물 덕트 부분 안의 응고된 몰딩 재료의 국부적 플러그의 조절된 형성을 위해, 스프루 장치의 제2 단부에 위치한 사이클링 구역으로서 복수 개의 열구역들 중의 하나를 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 스프루 장치 실시예의 유리한 점은 융해물 덕트 안의 몰딩 재료를 몰딩 공정을 돕기 위한 물리적 상태 및 원하는 온도로 유지하기 위한 스프루 장치를 따라 복수 개의 구별된 열구역들의 조절 및 열 조절에 있다.

복수 개의 열구역들은 기계 노즐 및 몰딩 장치의 사이의 확실한 밀봉 연결을 위해서 끼움부 접합점들의 열 조절을 제공할 수도 있다.

본 발명의 스프루 장치 실시예의 또 다른 유리한 점은 마그네슘의 틱소트로픽 몰딩을 위해 필요한 높은 작동 온도들에서도 내구력 있는 형성이 가능하다는 점이다. 특히, 스프루 장치의 약한 부품들은 운반힘의 작용으로부터 실질적으로 격리될 수도 있다.

본 발명의 스프루 장치 실시예의 또 다른 이점은 플로우 조절에 사용되는 몰딩 재료 플러그의 형성을 조절하는 사이클링 구역을 공급하는 것이다. 사이클링 구역은 사출된 플러그의 크기가 일정하고 작은 크기로 되어 발사에서 발사사이의 공정 간격이 작게 되게끔 형성 및 조절된다.

본 발명은 사출 성형 시스템 안의 틱소트로픽 상태에 있는 마그네슘 기반의 합금과 같은 금속 합금을 갖는 몰딩에서 특히 유용하다고 밝혀졌다. 그러나 이는 몰딩 재료가 가소화되거나 몰드에 들어가기 전에 적어도 부분적으로 융해되는 임의의 몰딩 시스템에 넓게 적용될 수도 있는 개념이라는 것을 이해해야 한다.

본 발명의 예시적인 실시예들은 첨부한 도면들을 참조하여 기술될 것이다.

도1은 본 발명에 적용될 수 있는 사출 유닛 및 클램프 유닛을 포함하는 몰딩 시스템의 부분 측단면도이다.

도2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스프루 장치의 더 세부적인 단면 도이며, 스프루 장치는 도1의 몰딩 시스템 내에서 원 위치에 도시된다.

도2b는 도2a의 바람직한 실시예에 따른 스프루 장치의 더 세부적인 또 다른 단면도이다.

도3은 도2b의 바람직한 실시예에 따른 스프루 장치의 부품들을 도시한 분해도이다.

도4a 및 4b는 도3의 스프루 장치의 전방 하우징의 개략도들이다.

도4c는 도4a의 전방 하우징의 단부도이다.

도4d는 도4c의 4D-4D선을 따라 취해진 전방 하우징의 측단면도이다.

도4e는 도4a의 전방 하우징의 다른 방향의 단부도이다.

도5a는 도3의 전방 하우징의 대안적 실시예의 개략도이다.

도5b는 도5a의 하우징의 단면도이다.

도6은 도3의 6-6선을 따라 취해진 스프루 부싱의 단면도이다.

도7은 도3의 스프루 장치의 냉각 삽입부의 개략도이다.

도8은 사출 유닛을 향할 때 도7의 냉각 삽입부의 단부도이다.

도9는 몰드를 향할 때 도7의 냉각 삽입부의 또 다른 단부도이다.

도10은 도9의 10-10선을 따라 취해진 냉각 삽입부의 단면도이다.

도11은 도7의 냉각 삽입부의 하부 측면도이다.

도12는 도11로부터 12-12선을 따라 취해진 삽입부의 단면도이다.

도13은 도11로부터 13-13선을 따라 취해진 삽입부의 단면도이다.

도1에 도시된 바와 같이 일반적인 사출 성형 시스템(10)과 관련하여 본 발명의 실시예가 기재된다.

사출 성형 시스템(10)은 사출 유닛(14) 및 크램프 유닛(12)을 포함한다. 사출 유닛(14)은 사출을 위한 몰딩 재료를 몰드 속으로 처리한다. 사출 유닛(14)은 (도시되지 않은) 에너지 팩(power pack)용 하우징 뿐만 아니라 (도시되지 않은) 작동 및 기계 조절을 위한 전기 부품용 하우징을 일반적으로 지지하는 프레임(32)을 포함한다. (도시되지 않은) 운송부( carriage)는 배럴(42)을 포함하는 배럴 조립체(34)를 지지한다. 운송부는 (도시되지 않은)한 쌍의 운송부 실린더들의 구동에 의해 프레임(32)에 상대적으로 이동가능하다. 나사(40)는 배럴(42)의 보어 내부에 위치한다.

작동시에, 나사(40)는 업계에 공지된 방식으로 나사 드라이브(36)에 의해 배럴(42) 내부에 일반적으로 축방향으로 이동하며 회전한다. 나사 드라이브(36)는 나사(40)를 돌리기 위한 전기 모터 및 나사(40)를 사출을 위해 이동시키기 위한 수압 부품들의 조합으로 될 수 있다.

당업자는 수압 드라이브 시스템 또는 전기 모터 드라이브 시스템이 사출 유닛(14)에 완전히 적용될 수 있다고 이해한다. 또한, 단일 단계 왕복운동 나사 사출 유닛(14)이 설치되었지만, 당업자는 2 단계 사출 유닛이 사용될 수도 있다고 이해할 것이다.

크램프 유닛(12)은 열고 닫히며, 몰드에 폐쇄힘을 가한다. 크램프 유닛(12)은 고정 플래튼(16)에 상대적으로 이동 플래튼(20)을 타격시키기 위한 (도시되지 않은) 클램프 드라이브 및 프레임(18)에 탑재되어 있는 이동 플래튼(20) 및 고정 플래튼(16)을 포함한다. 고정 플래튼(16) 및 드라이브는 일반적으로 4개의 조임 바아(four tie bars, 38, 2개만 도시되어 있음)에 의해 상호 연결된다. 제1 몰드 반부(몰드 half, 24)는 이동 플래튼(20)에 부착되어 있으며, 제2 몰드 반주(26)는 고정 플래튼(16)에 부착되어 있다.

당업자는 클램프 유닛(12)이 수압 드라이브 유닛, 완전 전기 모터 클램프 드라이브 또는 전기 모터 및 수압 부품들의 조합에 의해 구동될 수 있다고 이해할 것이다.

예시적인 틱소트로픽 몰딩 시스템과 관련해서, 마그네슘 칩들(178) 또는 다른 적당한 재료가 호퍼(hopper, 180) 속으로 채워지고 배럴(42)의 공급 통로(132)를 통해서 계량된다. 나사(40)는 배럴(42)을 따라 공급 통로(132)로부터, 나사(40)의 단부에서 체크 밸브(46)를 지나서, 배럴의 헤드에 있는 집적 구역(82) 속으로, 노즐(48) 앞에서 몰딩 재료를 운송하기 위해 회전한다. 나사가 집적 구역(82) 및 노즐(48) 속으로 재료를 운송하면, 나사(40)는 발사 재료의 축적을 위해 배럴 내에서 후방으로 움직인다.

충분한 재료가 집적 구역(82) 속으로 운송되었을 때, 발사 재료는 스프루 장치를 통해서 몰드(24, 26) 속으로 사출된다. 사출을 완성시키기 위해서 나사 드라이브(36) 안의 수압 액츄에이터가 나사(40)를 앞으로 몰드 쪽으로 힘을 가하고, 그로 인해 집적 구역(82)으로부터 몰드 속으로 노즐(48)을 통해서 재료를 사출한다. 체크 밸브(46)는 나사(40)가 앞쪽으로 움직여지는 동안 재료가 역류하여 배럴(42) 로 들어가는 것을 방지한다. 히터들(44)은 배럴(42) 및 노즐(48, 도2a 참조)을 따라 배치되어 원하는 공정 온도 및 몰딩 재료의 물리적 상태를 유지 및 달성한다.

본 발명의 스프루 장치는 도2a 및 2b의 실시예를 참조하여 구현된다. 스프루 장치(51)는 제2 몰드 반부(36)의 (도시되지 않은) 러너 시스템과 사출 유닛(14)의 기계 노즐(48)의 융해물 덕트 사이의 연결을 제공한다. 스프루 장치(51)는 제2 몰드 반부(26) 속에 수용되게 배치되며, 기계 노즐(48)의 보충 연결 계면의 접합점을 형성하게 배열된 제1 단부에서 노즐 연결 계면(94)을 포함한다. 융해물 덕트(89)는 제1 단부로부터 제2 단부까지 스프루 장치(51)를 통해 연장된다. 제2 단부에서의 몰드 연결 계면(93)은 몰드 러너 시스템에 융해물 덕트(89)를 연결하기 위한 제2 몰드 반부(26) 상의 보충 연결 계면을 갖는 접합점을 형성하기 위해 형성된다. 스프루 장치(51)는 융해물 덕트의 둘러싸인 부분들 내의 몰딩 재료의 국부적 온도 조절을 위해서 스프루 장치(51)의 길이를 분할하는 복수개의 열구역의 열을 조절하는, 스프루 장치(51)를 따라 배치된 복수개의 열조절기들을 더 포함한다. 스프루 장치는 정합 부품들 간의 접합점을 갖는 부품들의 조립체일 수도 있다. 또한, 임의의 접합점은 기계 노즐(48)과 제2 몰드 반부(26)의 러너 시스템 사이에 실질적으로 누수가 없는 연결이 가능하게끔 열 조절될 수 있다.

기계 노즐(48)의 연결 계면(49)은 원통형 끼움부(spigot) 팁 신장부(92)의 세로 표면에 의해 제공된다. 노즐 연결 계면(94)와 기계 노즐(48)의 연결 계면(49) 사이의 접합점은 간극을 밀봉하기 위해 몰딩 재료가 스며들어 응고되게 하는 작은 간극을 포함하며, 이는 일반적인 끼움부 접합점과 유사하다. 열조절은 접합 점에서의 온도를 몰딩 재료의 응고점 아래로 유지한다. 이러한 조절을 통해, 스프루 장치(51)는 노즐(48) 또는 제2 몰드 반부(26)와의 밀봉 접촉에 실패 없이 신축될 수 있다.

바람직하게는, 스프루 장치는 격리 커플러(isolating coupler, 53) 내에 존재하는 스프루 부싱(52)을 더 포함한다. 스프루 부싱(52)은 그 제1 단부에서 노즐 연결 계면(94)를 포함하며, 제1 격리 커플러 연결 계면(72)은 노즐 연결 계면(94)에 근접해있다. 융해물 덕트(89)는 제1 단부로부터 제2 단부까지 스프루 부싱(52)을 통해 연장된다. 제2 격리 커플러 연결 계면(74)은 제2 단부에 있다. 제1 및 제2 격리 커플러 연결 계면들(72, 74)은 격리 커플러(53) 상에 제공되는 보충 제1 및 제2 스프루 부싱 연결 계면들(76, 78)로 접합점을 형성하게끔 형성된다. 격리 커플러(53)는 제2 몰드 반부(26) 내에서 적어도 부분적으로 수용되게끔 형성되며, 스프루 부싱(52)의 융해물 덕트(89)가 제2 몰드 반부(26)의 러너 시스템에 상호 연결되게끔 더 형성된다. 격리 커플러(53)는 종으로 가해지는 운반힘을 분산시키는 방식으로 스프루 부싱(52)과 연결되는 것이 바람직하며, 운반힘은 스프루 부싱(52)의 제1 단부를 통해, 제2 몰드 반부(26)까지 통해서 작용하여 스프루 부싱(52)의 실질적 부분이 운반힘으로부터 격리된다. 특히 격리 커플러(53)는 그 나머지 부분이 구속되지 않은 종방향 움직임을 허용하는 반면, 스프루 부싱의 제1 단부를 종으로 구속한다. 격리 커플러는 하나 이상의 복수 열구역의 온도를 내리거나 올리기 위한 하나 이상의 열조절기를 구비하여 스프루 장치(51)의 길이를 분할하는 적어도 하나의 복수개 열구역의 열 조절을 더 도와준다.

바람직하게는, 격리 커플러(53)는 냉각 삽입부(56)에 연결된 전방 하우징(54)를 포함하는 조립체이다.

전방 하우징(54)은 링(84)을 위치시켜 제 위치에 고정되는 냉각 삽입부(56)를 가지며. 제2 몰드 반부(26) 속에 꼭 끼워진다. 볼트들(130, 도3)은 격리 커플러(53) 내에 스프루 부싱(52)을 보유하기 위해서 나사 구멍들(136) 속으로 보유링(58)을 통해서 연장된다. 보유링(58) 상에서 연장하는 내부 립(lip)은 노즐(48)이 스프루 부싱(52)과의 연결에서 분리될 때마다 격리 커플러 내에 스프루 부싱(52)을 고정한다.

바람직하게는 전방 하우징(54)은 냉각된 제2 몰드 반부(26)와 스프루 부싱(52)의 제2 단부 사이에서 열전도를 위한 열조절기의 기능을 제공하기 위해 열 도관을 제공하며, 이로 인해 전방 하우징의 제2 단부에 근접하는 제2 스프루 부싱 연결 계면(78)과 제2 격리 커플러 연결 계면(74) 사이의 접합점의 온도를 조절한다. 바람직하게는 접합점은 끼움부 접합점이며, 열적으로 조절하는 것은 앞서 설명한 바와 같이 응고된 몰딩 재료의 밀봉을 형성하기 위해 제공된다.

냉각 삽입부(56)는 열조절기의 기능을 제공하기도 한다. 커넥터(70)를 갖고 부싱(168)을 지니는 냉각 튜브(66)는 냉각액, 바람직하게는 오일을 냉각 삽입부(56)에 제공하여 스프루 부싱(52)의 선택적 냉각을 가능하게 하며, 이에 대해서는 아래에 더 자세히 설명한다.

히터들(96a, 96b, 96c, 96d)과 같은 열조절기들은 스프루 부싱(52)의 종축을 따라 위치하기도 하며, 열 접촉을 보장 및 유지시키게끔 형태를 갖는다. 히터들은 필요하면 몰딩 재료의 온도를 조정하게 선택적으로 조절될 수 있다. 히터(96d)는 스프루 부싱(52)의 좁은 부분을 둘러싸게 될 수도 있다. 본 예시에서, 스프루 부싱(52)의 좁은 부분은 히터(96d)와 융해물 덕트부(89d) 내의 몰딩 재료 사이에서 짧은 열 전도 경로를 제공하며, 이로 인해 빠른 열 응답이 생긴다. 히터들의 개수와 위치는 변경될 수 있다는 점을 주의해야한다. 또한, 스프루 부싱(52)의 주요부는 그 길이 전체에 걸쳐 단일한 직경을 가지며, 모든 히터들은 같은 내부 원주를 갖는다.

스프루 부싱(52)의 길이를 따라 위치하는 열전쌍들(thermocouples)은 열조절기들의 적어도 부분집합의 열 세팅을 조절하는 (도시되지 않은) 적어도 하나의 조절기에 열구역에 관련된 열 피드백을 제공한다.

플래튼 위치 링(30)은 공지된 방식으로 사출 유닛(34)과 정확하게 정렬된 제2 몰드 반부(26)를 위치시키기 위해 몰드 위치 링(84)과 협력한다.

노즐(48)은 볼트들(60)에 의해 배럴 헤드(50)에 부착된다. 배럴 헤드(50)는 볼트들(188)에 의해 배럴(42)에 부착된다.

도3을 참조하면, 바람직한 실시예의 스프루 장치(51)는 부품들의 분해도에 도시된다. 전방 하우징(54)은 열전쌍들과 히터들(96b, 96c, 96d)의 전기 인입부들(electrical 인입부들, 95)의 경로설정을 허용하는 엑세스 슬롯(100)을 포함한다. 볼트들(68)은 전방 하우징(54)의 확대된 칼라(enlarged collar, 102)를 통해서 연장되어 전방 하우징(54)을 냉각 삽입부(56)에 연결한다. 냉각 삽입부(56)는 냉각 라인들(66)을 수용하기 위한 제2 슬롯(106, 도7) 및 히터(96a)를 위한 전기 인입부 들을 수용하기 위한 슬롯(104)을 포함한다.

히터 요소들(96b, 96c, 96d)은 히터 요소(96a)가 냉각 삽입부(56) 내에 끼워질 동안 하우징(54) 내부에 끼워진다. 도3에 도시된 실시예에서, 4개의 히터 요소들은 예시 목적으로 도시된 것이며, 따라서 필요에 따라 히터 요소들의 개수 및 위치는 달라질 수 있음을 이해해야한다. 또한 사용된 히터의 종류는 전적으로 선택적이며, 저항성, 유도성, 유도-저항성의 임의 조합을 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않으며, 얇거나 두꺼운 필름 히터들을 더 포함할 수도 있다.

앞서 기재된 바와 같이, 스프루 부싱(52)은 히터 요소들 내부에 끼워지며, 이는 볼트들(130)에 의해 냉각 삽입부(56)에 고정되는 보유 링(58)에 의해 전방 하우징(54)과 냉각 삽입부(56) 사이 및 내부에 고정된다. 위치 링(84)은 냉각 삽입부(56)의 숄더(shoulder, 108)부에 접하며, 볼트들(62)에 의해서 몰드 지지체 플레이트(64, 도2a)에 볼트 결합된다. 제2 몰드 반부(26)는 고정 플래튼(16)과 제2 몰드 반부(26) 사이에 열적 격리를 제공하기 위해 지지체 플레이트(64)와 위치 링(84) 사이에 절연 플레이트(도2a, 110)를 포함할 수도 있다.

전방 하우징(54)은 도4a 내지 도4e에 더 세부적으로 도시된다. 여기 도시된 바와 같이, 전방 하우징은 제2 몰드 반부(26)에 수용되도록 형성되는 외부 표면을 포함한다. 제2 단부에 인접하게 위치하는 전방 하우징(54)의 부분은 제2 몰드 반부(26)와 밀봉 연결을 확실히 하기 위해 몰드 연결 계면(93)을 제공한다.

보어(90)는 제1 단부로부터 제2 단부까지 전방 하우징을 통해서 연장된다. 보어(90)는 제1 및 제2 격리 커플러 연결 계면(72, 74) 사이의 스프루 부싱(52)의 실질적 길이를 둘러싸는 포켓을 제공한다. 스프루 부싱(52)과 격리 커플러(53) 사이의 포켓 안의 틈 공간은 열전쌍 인입부들(95) 및 히터의 경로제공을 위한 공간 및 상대적으로 차가운 제2 몰드 반부(26)로부터 스프루 부싱을 위한 절연 공기층을 제공한다.

보어(90)는 스프루 부싱(52)의 보충 제2 격리 커플러 연결 계면을 수용하기 위한 제2 스프루 부싱 연결 계면(78)을 제공하는 전방 하우징(54)의 제2 단부에 인접하는 원통형 표면을 더 포함한다. 바로 제2 단부에 바로 인접하는 외부 테이퍼(taper)는 융해물 덕트(89)를 연장하며, 외부 테이퍼는 몰딩 재료의 플러그의 형성을 허용하는 기능을 갖으며, 이에 대해서는 아래에서 더 설명한다. 전방 하우징(54)의 내부 벽의 채널(114)은 히터들(96b, 96c, 96d)을 갖는 연결부에서 사용되는 배선 클램프들을 위한 공간을 제공한다.

정렬 도웰(alignment dowel)을 갖는 연결부 안의 구멍들(118)은 냉각 삽입부(56)에 관하여 적절하게 방향 잡아진 하우징(54)을 위한 수단을 제공한다. 숄더(112)는 하우징(54)과 냉각 삽입부(56) 사이에 폐쇄 커플링을 제공하기 위해 냉각 삽입부(56) 상에서 그에 상응하는 리지(120, 도2)와 정합하게끔 제공된다. 볼트 구멍들(116)은 하우징(54)을 냉각 삽입부(56)에 연결시키기 위해 볼트들(68)을 수용한다.

도 5a 및 도5b는 전방 하우징(154)의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서는 하우징(154)이 제2 몰드 반부(26) 내부에 끼워지게끔 감소된 직경의 몰드(26)에 인접하는 단부를 가지며, 그 길이의 주요 부분을 통해서 실질적으로 균일한 환형 원통(184)이다. 절결부들(182)은 하우징(154)을 냉각 삽입부(56)에 부착되게끔 볼트 구멍들(186)로의 접근을 제공하도록 환형 원통(184)의 각 측면에 제공된다.

도6은 도3의 스프루 부싱(52)를 더욱 상세하게 도시한다. 스프루 부싱(52)의 제1 단부에 위치하는 것은 오목 원통형 보어(87)이며, 내부면은 노즐 연결 계면(94)를 제공한다. 또한 스프루 부싱(52)의 제1 단부에 위치하는 것은 원통형 플랜지(86)이며, 제1 격리 커플러 는 플랜지(86)의 외부 직경에 제공되는 계면(72)에 연결된다. 원통형 플랜지(86)의 내부 면 상의 숄더(138)는 냉각 삽입부(56)를 위한 정합 표면을 제공한다. 열 초크(heat choke 124)는 플랜지(86)의 내부면 상의 홈으로 형성된다.

열 초크(124)는 스프루 부싱의 나머지 부분들과 냉각 삽입부(56)와 접촉하는 스프루 부싱(52)의 부분 사이에 어느 정도의 열 격리를 제공하며, 이로 인하여 융해물 덕트(89)로부터 냉각 삽입부(56)까지의 전도열 전달이 감소한다.

융해물 덕트(89)는 제1 단부에서부터 제2 단부까지 스프루 부싱을 통해서 연장하며, 노즐 융해물 덕트를 스프루 부싱 융해물 덕트에 맞추기 위해서 융해물 덕트의 직경을 점진적으로 감소시키는 보어(87)에 인접하여 안쪽으로 줄어들게 테이퍼링된 부분을 포함할 수도 있다. 융해물 덕트는 스프루 부싱(52)의 제2 단부에 바로 인접하는 바깥쪽으로 확장되게 테이퍼링된 부분과 주요 융해물 부분 사이에 계단 모양의 전이부(170)를 포함할 수도 있다.

바깥쪽으로 확장되게 테이퍼링된 융해물 덕트 부분(89d)이 사출 압력을 적용 하는 각 사출 사이클의 도입부에 스크루 플러그의 방출을 형성 및 준비하는데 더 도움이 되는 반면, 계단 모양의 전이부(170)는 사출 압력이 작용하는 동안 한 사출 사이클에서 다음으로 일치하는 길이의 플러그를 잘라내도록 기능한다. 일치하는 길이의 플러그를 방출하는 능력은 제2 몰드 반부(26) 안의 (도시되지 않은) 스프루 캐쳐(catcher)의 크기를 적절히 하고, 안정된 몰딩 공정에 도움되는 융해물 플로우를 최적화하기 위한 몰딩 장치 러너 시스템의 형성을 허용한다.

스프루 부싱(52)의 제2 단부에 위치하는 것은 제2 격리 커플러 연결 계면(74)을 제공하는 외부 표면을 갖는 연장된 원형 끼움부 링 부분(88)이다. 122a, 122b 및 122c와 같은 열전쌍 마운트 포인트들은 스프루 부싱(52)의 길이를 따라 위치하며, 상세 조절 구역들에서 온도 피드백을 제공하고, 이에 대해서는 아래에서 더욱 자세히 설명한다.

도7은 냉각 삽입부(56)의 확대된 개략도이다. 열전쌍 마운트 포인트(128)는 냉각 삽입부의 기부에서 슬롯(106)을 통해 접근 가능한 냉각 삽입부의 측벽 내부에 채널로서 슬롯(106)의 기부에 위치한다.

열전쌍 마운트 포인트(128)의 위치는 도10에 가장 잘 도시되어 있다. 냉각 삽입부의 측벽을 통해서 종방향으로 방향 지워진 슬롯(104)은 (도시되지 않은) 히터(96a)에 전기적 접속을 허용한다. 종방향으로 방향 지워진 채널(114b)은 냉각 삽입부(56)의 내부 보어를 통해서 연장되며, 공지된 방식으로 스프루 부싱(52)의 주위에 히터(96a)를 보유하는 (도시되지 않은) 나사 클램프을 위한 공간을 제공한다.

도8은 위치 링(84) 및 보유 링(58)을 향하는 냉각 삽입부(56)의 단부도를 도시한다. 볼트들(130, 도3)은 스프루 부싱(52)을 보유하기 위해 냉각 삽입부(56) 안의 나사 구멍들 속으로 보유 링(58)을 통하여 연장한다. 도2b 및 도6을 참조하면, 스프루 부싱(52)의 플랜지(86)의 내부 면 상의 숄더(138)는 냉각 삽입부(56) 안에 형성된 오목 보어(91)의 내부 면 상의 면(140)에 연결되며, 보유 링(58)에 의해 고정된다. 원통형 보어(91)의 내부 직경의 표면은 스프루 부싱(52)의 제1 격리 커플러 계면을 수용하기 위한 제1 스프루 부싱 연결 계면(76)을 제공한다.

도9는 전방 하우징(54)을 향하는 냉각 삽입부(56)의 단부도를 도시한다. 볼트들(68)은 냉각 삽입부(56) 안의 나사 슬롯들(134) 속으로, 전방 하우징(54, 도3) 안의 슬롯들(116)을 통해서 연장하며, 이로 인해 냉각 삽입부(56)에 부착된 전방 하우징(54)을 보유한다. 전방 하우징(54)의 숄더(112, 도4)는 냉각 삽입부(56)의 링 부분(12)을 수용하여 하우징(54) 및 냉각 삽입부(56)의 폐쇄 커플링을 보장한다. 냉각 채널의 생성동안 잔류 슬롯들(172)이 형성되며, 냉각 채널을 폐쇄하기 위해 플러그들을 지닌다. 이에 대해서는 다음 기재를 보면 더 명확해 질 것이다.

도10은 도9에서 10-10선을 따라 취해진 냉각 삽입부(56)의 단면도이다. 냉각 채널은 냉각액, 바람직하게는 오일을 냉각 삽입부(56)를 통해 순환시킨다. 열전쌍 마운트 포인트(128)는 스프루 부싱(52, 도2b 참조)과 냉각 삽입부(56) 사이의 계면 구역에 인접하게 위치하며, 이는 후에 기술되는 바와 같이 사출 성형 공정의 적절한 수행에 이 포인트의 온도가 중요하기 때문이다. 구멍(174)은 냉각 삽입부(56)를 갖는 스프루 부싱(52)의 정렬을 보장하기 위해 스프루 부싱(52) 안의 (도시 되지 않은) 상응하는 구멍에 연결되는 도웰(176, 도3 참조)을 수용한다.

도11 내지 도13은 냉각 삽입부(56)를 위한 냉각 채널들의 특히 적절한 정렬을 도시한다. 냉각 삽입부(56)는 수직 채널 커넥터들에 의해 연결되는 2개의 분리된 평면들 상에 위치하는 냉각 채널들을 갖는다. 채널들(144, 146, 148)은 도13의 단면도에 도시되어 있으며, 채널들(150, 152)은 도12 안의 단면도에 도시된다. 수직 채널 커넥터들(154, 156, 158, 160, 162, 164)은 채널들(144, 146, 148)을 채널들(150, 152) 및 냉각 튜브(66)에 상호연결한다.

냉각 튜브들 및 채널들은 다음 방식으로 상호접속된다. 한 냉각 튜브(66)는 수직 채널 커넥터(164)에 연결된다. 수직 채널 커넥터(164)는 채널(144)에 연결된다. 냉각수는 수직 채널 커넥터(162)로 채널(144)을 통해서 흐른다. 수직 채널 커넥터(162)는 채널(150)로 냉각수를 운반한다. 냉각수는 채널(150)을 통해서 수직 채널 커넥터(160)로 흐른다. 수직 채널 커넥터(160)는 냉각수를 채널(146)로 운반한다. 냉각수는 채널(146)을 통해 수직 채널 커넥터(158)로 흐른다. 수직 채널 커넥터(158)는 냉각수를 채널(152)로 운반한다. 냉각수는 채널(152)를 통해 수직 채널 커넥터(156)로 흐른다. 수직 채널 커넥터(156)는 냉각수를 채널(148)로 운반한다. 냉각수는 채널(148)을 통해 다른 냉각 튜브(66)를 통해 운반되어온 곳으로부터 수직 채널 커넥터(154)로 흐른다. 이러한 방식으로, 냉각액은 냉각 삽입부(56)의 주위 둘레 및 그것을 통해서 종으로 흘러 좋은 효율, 냉각 삽입부의 효율적 냉각, 그리고 부착된 전방 하우징(54)을 제공한다.

격리 커플러의 열 조절기는 액체를 순환시키기 위한 관형 코일을 대안적으로 포함할 수도 있으며, 관형 코일은 노즐 연결 계면에 배치된다. 또 다른 대안은 액체 순환을 위한 노즐 연결 계면 주위에 배치된 덮개를 제공할 수도 있다. 열 조절기는 액체 순환을 위한 노즐 연결 계면 주위에 배치된 속이 빈 재킷을 포함할 수 있거나 열전달을 위한 복수개의 핀들이 제공될 수도 있다. 본 발명은 열 조절기 안의 온도를 조절하는 구체적인 수단에 한정되는 것은 아니다.

본 발명을 더 잘 이해하기 위해서, 사출 성형 유닛, 특히 스프루 장치(51)의 바람직한 작동이 마그네슘 합금을 위한 틱소트로픽 몰딩 공정을 수행는 도1 및 도2a를 특히 참조하여 기재될 것이다.

여기에 기재된 바와 같이, 몰딩 재료는 나사(40)에 의해서 수용되는 공급 통로(132)를 통해서 공급된다. 나사(40)는, 경금속 합금들의 틱소트로픽 몰딩의 경우에, 틱소트로픽 상태를 달성하기 위해 가열되는 동안 배럴(42) 안의 몰딩 재료들을 잘라낸다. 틱소트로픽 재료는 체크 밸브(46)을 지나 집적 구역(82) 속으로 앞서 서술된 바와 같이 공급된다. 틱소트로픽 융해물 재료는 스프루 부싱(52) 상의 히터들(96a, 96b, 96c, 96d) 및 배럴(42), 노즐(48) 안의 히터들(44)에 의해 틱소트로픽 상태로 유지된다. 충분한 재료가 집적 구역(82) 속으로 운송된 때, 운반힘이 가해지고, 나사가 나사 드라이브 유닛(36)에 의해서 앞쪽으로 움직여져서 스프루 장치(51)를 통해서 몰드(24, 26) 속으로 재료를 사출 발사한다. 사출되자마자, 스프루 부싱(52)의 단부에서의 작은 플러그는 몰드 플러그 캐쳐(catcher) 속으로 사출 성형의 당업자가 이해하는 방식으로 움직인다. 플러그는 링 부분(88) 근처의 융해물 덕트 안에 위치하는 융해물이 응고하고 덕트를 막는 것을 허용시켜 앞선 사 출 사이클 동안에 플러그가 형성되어 융해물 재료의 배출에 더 방해가 된다.

운반힘은 사출로부터 발생하는 분리 힘과 반작용하며, 이로 인해 스프루 장치(51)와 밀봉 연결된 사출 노즐(48)을 유지한다. 본 실시예에서, 운반힘은 냉각 삽입부(56) 및 노즐(48)의 숄더 사이에 구속되는 스프루 부싱(52)의 부분까지 기계 노즐(48)을 통해서 작용하며, 그 후 냉각 삽입부(56)를 통해서 전방 하우징(54)까지, 제2 몰드 반부(26) 속으로 작용한다. 이 정렬은 냉각 삽입부(56)와 노즐(48) 사이에 구속되는 부분에 인접한 스프루 부싱(52)의 부분을 운반힘으로부터 격리시킨다. 게다가, 스프루 부싱(52)이 보어(90) 내부에서 횡으로 움직일 수 있기 때문에, 부싱(52) 속으로 전달되는 임의의 압력도 경감된다. 스프루 부싱(52)의 부분을 격리시킨 힘은 작용된 운반힘의 효과와 관계없이 열 응답 특성에서 고려할 만한 개선들을 이룬 상대적으로 가느다란 구조를 가질 수도 있으며, 이는 마그네슘의 틱소트로픽 몰딩을 위한 높은 작동 온도에서 특히 중요하다.

도2b의 스프루 장치(51)는 예시적인 공정을 위해 복수 개의 열구역들의 한계(delimitation)를 포함한다. 본 발명은 대안적 공정들을 위해 필요할 수도 있는 복수 개의 열구역들의 구체적 개수 또는 형상에 한정되지는 않는다.

복수개의 열구역들은 노즐 연결 계면(94) 및 융해물 덕트 부분(89a)을 둘러싸는 스프루 장치(51)의 제1 단부에 위치하는 노즐 밀봉 구역(Z1)을 포함한다. 노즐 밀봉 구역(Z1) 안의 온도는 노즐 연결 계면(94)에서의 원하는 밀봉 온도를 유지하기 위해 열적으로 조절되며, 몰딩 공정을 지원하는 원하는 공정 온도에서 융해물 덕트 부분(89a) 내부의 몰딩 재료를 동시에 유지하는 동안, 스프루 부싱(52) 및 기 계 사출 노즐(48) 사이의 접합점이 유지된다. 특히, 기계노즐(48)과 스프루 부싱(52) 사이의 접합점을 형성하는 끼움부 접합점의 열 조절은 연결 계면(94)에서 온도가 접합점 속으로 스며들 수도 있는 임의의 몰딩 재료를 응고시키기에 충분히 낮게 유지되어 밀봉이 형성되도록 하는 것이 필요하다. 따라서, 노즐 밀봉 구역(Z1) 안의 열 조절 조건들을 달성하기위해서, 균형 전도 열흐름이 냉각 삽입부(56)의 열 조절기 및 열 조절기 히터들(96b, 96c)에 의해 스스로 열적으로 조절되는 인접한 스프루 부싱 컨디셔닝 구역 사이에서 달성된다. 열흐름 균형의 달성은 인접 컨디셔닝 구역(Z2)이 융해물 덕트 부분(89a) 속으로 우선적으로 향하고, 노즐 접합점으로부터의 열 흐름이 냉각 삽입부(56)로 우선적으로 향하게끔 제1 격리 커플러 연결 계면과 노즐 연결 계면 사이의 열 초크(124, 도6)를 갖는 스프루 부싱(52)을 제공하는 것에 의해 도움 받는다. 냉각 삽입부(56)는 스프루 부싱 플랜지(86) 안의 마운팅 포인트(122c) 및 냉각 삽입부(56) 안의 마운팅 포인트(128) 안에 끼워지는 열전쌍들로부터 온도 피드백을 지니는 데모레이터(thermolator)에 의해 온도 조절되는 냉각수의 흐름을 순환시키기 위한 플로우 회로를 포함한다.

앞서 언급한 바와 같이, 복수 개의 열구역들은 노즐 밀봉 구역(Z1)에 인접한 스프루 장치(51)의 중앙 부분을 따라 위치하는 컨디셔닝 구역(Z2)를 포함하며, 융해물 덕트의 둘러싸인 부분(89b) 내부의 몰딩 재료는 몰딩 공정에 알맞은 원하는 공정 온도로 유지된다. 컨디셔닝 구역 안의 열 조절은 마운트 포인트(122b, 도6) 안에 설치된 열전쌍으로부터의 피드백에 기초한 열 조절기/히터들(96a, 96b, 96c)에 의해 제공된다.

복수개의 열구역들은 컨디셔닝 구역(Z2)에 인접하는 스프루 장치(51)의 감소된 직경 부분을 따라 위치하는 또 다른 컨디셔닝 구역(Z3)을 포함하며, 융해물 덕트의 둘러싸인 부분(89c) 내부의 몰딩 재료는 몰딩 공정에 알맞은 원하는 공정 온도로 또 유지된다.

앞서 언급한 바와 같이, 감소된 직경 부분에 의해 제공되는 보다 짧은 열 전도 경로는 마운트 포인트(122a, 도6) 안에 설치된 열전쌍으로부터의 피드백에 기초한 열 조절기/히터(96d)에 의해 융해물 덕트부(89d) 내의 몰딩 재료의 온도 조절을 위한 상대적으로 빠른 열 응답을 제공한다. 빠른 열 응답은 인접한 사이클링 구역(Z4) 안의 빈번한 온도 편차를 보상한다.

복수 개의 열구역들은 융해물 덕트의 둘러싸인 부분(89d) 안의 응고된 몰딩 재료의 국부적 플러그의 조절된 형성을 위해서 스프루 장치(51)의 제2 단부에 위치하는 사이클링 구역(Z4)을 포함할 수도 있다. 플러그는 몰딩 공정 사이클의 다양한 간격 동안 몰딩 재료의 방출을 막은데 사용될 수도 있으며, 기계적 융해물 차단이 필요하지 않게 될 수도 있다. 사이클링 구역의 열 조절은 열 조절기 히터들(96d)에 의해 스스로 열적으로 조절되는 인접한 스프루 부싱 컨디셔닝 구역(Z3)과 전방 하우징(54)의 열 조절기/열 도관 사이의 전도 열 플로우로서 제공된다. 전방 하우징의 열 도관은 능동적으로 조절되는 것이 아니며, 스프루 부싱 및 냉각된 제2 몰드 반부(26) 사이의 열 전도 경로를 다시 제공한다. 대안적으로, 사이클링 구역(Z4)은 부분적으로 몰딩 재료를 다시 융해시키기 위해 열적으로 조절될 수도 있으며, 또 다른 열 조절기에 의해 도움 받을 수도 있다.

복수 개의 열구역들은 전방 하우징(54)의 제2 단부에 인접한 제2 스프루 부싱 연결 계면(78)과 제2 격리 커플러 연결 계면(74) 사이의 접합점을 통합하는 (도시되지 않은) 제2 밀봉 구역을 포함할 수도 있다. 본 실시예에서, 제2 밀봉 구역은 사이클링 구역(Z4)에 끼워진다. 접합점은 열적으로 조절된 끼움부 접합점이며, 이는 사용시 접합점 속으로 스며들 수도 있는 몰딩 재료의 응고를 일으켜서 밀봉을 형성한다.

따라서, 여기에 기재된 것은 복수 개의 구별되는 열구역들의 조절 및 열 매니지먼트가 필요한 몰딩 장치에 유용한 새로운 스프루 장치이다. 본 발명은 틱소트로픽 상태에 있을 때 마그네슘 기본 합금과 같은 금속 합금을 사출할 때 특히 유용한 것으로 밝혀졌다.

여기에서 논의되는 모든 미국 및 기타 외국 특허 문서, 서술들은 본 명세서의 발명의 상세한 설명에 참조로 통합된다.

첨부된 도면들에서 블록들로 지시되고 테두리로 도시된 개별 부품들은 사출 성형 업계에서 공지된 것이며, 그 구체적 구조 및 작동은 본 발명을 구체적으로 수행하는 작동 또는 최적 모드에서 중요한 것은 아니다.

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Claims (34)

1. 몰딩 장치(26)의 러너 시스템에 몰딩 기계 노즐(48)의 융해물 덕트(89)를 연결하기 위해 몰딩 장치(26) 안에 수용되게끔 형성된 스프루 장치(51)이며,

   상기 스프루 장치(51)는 격리 커플러(53)와 협동작용하도록 형성되는 스프루 부싱(52)과, 격리 커플러(53)를 포함하며,

   상기 스프루 부싱(52)은 제1 및 제2 단부를 갖는 관 몸체와, 노즐 연결 계면(94)과, 관 몸체의 외부 표면과, 제1 격리 커플러 연결 계면(72)과, 제2 격리 커플러 연결 계면(74)과, 융해물 덕트(89)를 포함하며,

   상기 노즐 연결 계면(94)은 상기 기계 노즐(48) 상의 보충 연결 계면과 연결하기 위해, 상기 제1 단부에서 상기 관 몸체의 내부 표면 상에 형성되며,

   상기 관 몸체의 외부 표면은 상기 스프루 장치(51)의 길이를 분할하는 복수 개의 열구역들을 열적으로 조절하고 상기 스프루 장치(51)를 따라 배치된 복수 개의 열 조절기들을 수용하도록 형성되며,

   상기 제1 격리 커플러 연결 계면(72)은 상기 노즐 연결 계면(94)에 인접하여 상기 제1 단부에서 상기 관 몸체의 외부 표면 상에 형성되며,

   상기 제2 격리 커플러 연결 계면(74)은 상기 제2 단부에서 상기 관 몸체의 외부 표면 상에 형성되며,

   상기 융해물 덕트(89)는 상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부까지, 상기 관 몸체의 내부 표면 상에서, 상기 관 몸체를 통해 형성되며,

   상기 격리 커플러(53)는 제1 및 제2 단부를 갖는 관 몸체와, 제1 스프루 부싱 연결 계면(76)과, 제2 스프루 부싱 연결 계면(78)과, 몰드 연결 계면(93)을 포함하며,

   상기 제1 스프루 부싱 연결 계면(76)은 스프루 부싱(52) 상에 제1 격리 커플러 연결 계면(72)을 수용하기 위해, 그 제1 단부에서, 관 몸체의 내부 표면 상에 형성되며,

   상기 제2 스프루 부싱 연결 계면(78)은 스프루 부싱(52) 상에 제2 격리 커플러 연결 계면(74)을 수용하기 위해, 그 제2 단부에 인접하여, 관 몸체의 내부 표면 상에 형성되며,

   상기 몰드 연결 계면(93)은 몰딩 장치(26) 상의 보충 연결 계면과의 연결을 위해 관 몸체의 제2 단부에서 형성되며,

   상기 제1 격리 커플러 연결 계면(72) 및 제1 스프루 부싱 연결 계면(76)은 스프루 부싱(52)을 기계 노즐(48)로부터 작용된 운반힘으로부터 격리시키도록 협동작용하게 형성되는 스프루 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 노즐 연결 계면(94)은 원통형 끼움부 계면으로 형성되는 스프루 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 복수 개의 열구역들 중의 적어도 하나는 기계 노즐(48)과 누수가 없는 연결을 제공하는 몰딩 재료의 액상선 온도 아래로 상기 노즐 연결 계면(94)에서의 온도를 유지하는 열적으로 조절된 밀봉 구역인 스프루 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 몰드 연결 계면(93)은 원통형 끼움부 계면으로 형성되는 스프루 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 복수 개의 열구역들 중 적어도 하나는 상기 몰딩 장치(26)와 누수가 없는 연결을 제공하는 몰딩 재료의 액상선 온도 아래로 상기 몰드 연결 계면(93)에서의 온도를 유지하는 열적으로 조절된 밀봉 구역인 스프루 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 격리 커플러(53)는 상기 몰딩 장치(26)의 러너 시스템과 스프루 부싱(52)의 융해물 덕트(89)를 상호연결하는 상기 관 몸체의 제2 단부에서 상기 관 몸체의 내부 표면을 따라 형성된 융해물 덕트 신장부를 포함하는 스프루 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 스프루 부싱(52)의 제2 격리 커플러 연결 계면(74)과 상기 격리 커플러(53)의 제2 스프루 부싱 연결 계면(78) 사이의 연결부는 끼움부 접합점인 스프루 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 복수 개의 열구역들 중의 적어도 하나는 상기 몰딩 장치(26)와 누수가 없는 연결을 제공하는 몰딩 재료의 액상선 온도 아래로 상기 몰드 연결 계면(93)에서의 온도를 유지하는 열적으로 조절된 밀봉 구역인 스프루 장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 격리 커플러(53)는 상기 노즐 연결 계면(94)에 인접하여 열 조절기의 기능을 제공하는 냉각 삽입부(56)와 연결된 전방 하우징(54)을 더 포함하는 스프루 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 냉각 삽입부(56)는 냉각액의 순환을 위해 냉각 채널(142)을 포함하는 스프루 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 냉각 삽입부(56)는 상기 냉각 삽입부(56)와 상기 스프루 부싱(52) 사이의 계면 구역에 인접하게 위치하는 마운트(128) 안에 열전쌍을 포함하는 스프루 장치.
12. 제9항에 있어서, 상기 전방 하우징(54)은 상기 냉각된 몰딩 장치(26)와 제2 밀봉 구역 내의 상기 스프루 부싱(52)의 제2 단부 사이에 열 전도를 위한 열 도관을 제공하며,

    상기 열 도관은 상기 격리 커플러(53)의 제2 스프루 부싱 연결 계면(78)과 상기 스프루 부싱(52)의 제2 격리 커플러 연결 계면(74) 사이의 연결부에 인접하는 열 조절기의 기능을 제공하는 스프루 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 전방 하우징(54)은 그 제1 단부로부터 제2 단부에까지 상기 전방 하우징(54)을 통해 연장되는 보어(90)를 포함하며, 그 길이의 일부분을 따라 상기 스프루 부싱을 둘러싸는 포켓을 제공하는 스프루 장치.
14. 제13항에 있어서, 보어(90)는 제2 스프루 부싱 연결 계면(78)을 제공하는 전방 하우징(54)의 제2 단부에 인접한 원통형 표면과, 융해물 덕트 신장부를 제공하는 제2 단부에 인접한 외부 테이퍼를 더 포함하는 스프루 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 전방 하우징(54)은 상기 몰드 연결 계면(93)을 제공하도록 형성된 외부 표면을 포함하는 스프루 장치.
16. 제1항에 있어서, 상기 노즐 연결 계면(94)은 상기 스프루 부싱(52)의 제1 단부에서 오목 원통형 보어(87)의 내부 표면에 의해 제공되는 스프루 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 제1 격리 커플러 연결 계면(72)은 상기 스프루 부싱(52)의 제1 단부에 위치하는 원통형 플랜지(86)의 외부 직경 상의 표면에 의해 제공되는 스프루 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 원통형 플랜지(86)의 내부면 상의 홈으로서 형성되는 열 초크(124)를 더 포함하는 스프루 장치.
19. 제18항에 있어서, 상기 융해물 덕트(89)는 상기 보어(87)에 인접하여 안쪽으로 줄어들게 테이퍼링된 부분과, 상기 스프루 부싱(52)의 제2 단부에 인접하는 바깥쪽으로 확장되게 테이퍼링된 부분과 주요 융해물 부분 사이의 계단 모양의 전이부(170)를 더 포함하는 스프루 장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 스프루 부싱(52)은 상기 제2 격리 커플러 연결 계면(74)을 제공하는 외부 표면을 갖는 제2 단부에서 연장된 원형 끼움부 링 부분(88)을 더 포함하는 스프루 장치.
21. 제20항에 있어서, 상기 스프루 부싱(52)은 스프루 부싱(52)의 종축을 따라 위치하는 히터들(96a, 96b, 96c, 96d)을 포함하며, 선택적으로 조절될 수도 있으며, 상기 히터들은 밀봉 구역들 사이에 적어도 하나의 컨디셔닝 구역의 선택적 가열을 위한 열 조절기의 기능을 제공하는 스프루 장치.
22. 제21항에 있어서, 상기 스프루 부싱(52)은 사용시 열 조절기들의 열 세팅을 조절하는 적어도 하나의 조절기에 상기 스프루 부싱(52)의 길이를 따라 열 조건들의 온도 피드백을 제공하는 열전쌍들을 수용하기 위해 그 길이를 따라 위치하는 마운트들(122a, 122b, 122c) 안의 열전쌍들을 더 포함하는 스프루 장치.
23. 제22항에 있어서, 상기 스프루 부싱(52)은 그 제2 단부에 인접하는 좁은 부분을 포함하여 몰딩 재료에서의 급속한 온도 변화들을 가능하게 하는 스프루 장치.
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25. 몰딩 장치(26)의 러너 시스템에 기계 노즐(48)의 융해물 덕트를 연결하는, 제1항의 스프루 장치(51)를 따라 온도를 조절하는 방법이며,

    상기 방법은,

    상기 스프루 장치(51)를 그 길이를 따라 분할하는 복수 개의 열구역들(Z1, Z2, Z3, Z4)을 형성하는 단계와;

    상기 복수 개의 열구역들 안의 온도를 조절하기 위해 하나 이상의 열 조절기들(54, 56, 96)을 형성하는 단계와;

    상기 각각의 열구역들로부터의 온도 피드백 및 원하는 온도 세팅에 기초하여 상기 열 조절기들의 적어도 일부를 구동하기 위한 컨트롤러를 작동하는 단계를 포함하며,

    상기 복수 개의 열구역들은 상기 스프루 장치(51)의 제1 단부에서 융해물 덕트부(89a)와 노즐 연결 계면(94)을 둘러싸는 노즐 밀봉 구역(Z1)을 포함하며,

    상기 컨트롤러는 상기 노즐 밀봉 구역(Z1) 안의 상기 열 조절기를 구동하여 기계 노즐(48)과의 누수가 없는 연결을 제공하는 몰딩 재료의 액상선 온도 아래로 상기 몰드 연결 계면(94)에서의 온도를 유지하는, 스프루 장치(51)를 따라 온도를 조절하는 방법.
26. 제25항에 있어서, 상기 복수 개의 열구역들 중의 적어도 하나를 상기 노즐 밀봉 구역(Z1)에 인접하게 위치하는 컨디셔닝 구역(Z2, Z3)으로 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 융해물 덕트의 둘러싸인 부분(89b, 89c) 내의 몰딩 재료는 원하는 공정 온도로 유지되는, 스프루 장치(51)를 따라 온도를 조절하는 방법.
27. 제26항에 있어서, 상기 복수 개의 열구역들 중의 하나를, 융해물 덕트의 둘러싸인 부분(89d) 안의 응고된 몰딩 재료의 국부적 플러그의 조절된 형성을 위해, 상기 스프루 장치(51)의 제2 단부에 위치하는 사이클링 구역(Z4)으로 형성하는 단계를 더 포함하는, 스프루 장치(51)를 따라 온도를 조절하는 방법.
28. 제27항에 있어서, 상기 스프루 장치(51)는 냉각 삽입부(56)와 연결되는 전방 하우징(54)을 자체에 포함하는 격리 커플러(53) 내에 수용되는 스프루 부싱(52)을 포함하며, 상기 냉각 삽입부(56)는 노즐 밀봉 구역(Z1)의 선택적 냉각을 위한 열 조절기의 기능을 제공하는, 스프루 장치(51)를 따라 온도를 조절하는 방법.
29. 제28항에 있어서, 상기 스프루 부싱(52)은 스프루 부싱(52)의 종축을 따라 위치하는 히터들(96a, 96b, 96c, 96d)을 포함하고 선택적으로 조절될 수도 있으며, 상기 히터들은 적어도 하나의 컨디셔닝 구역(Z2, Z3)의 선택적 가열을 위한 열 조절기의 기능을 제공하는, 스프루 장치(51)를 따라 온도를 조절하는 방법.
30. 제29항에 있어서, 상기 격리 커플러(53)는 상기 사이클링 구역(Z4) 안에 포함되는 제2 밀봉 구역 내의 스프루 부싱(52)의 제2 단부와 상기 냉각된 몰딩 장치(26) 사이의 열 전도를 위한 열 도관을 제공하는, 스프루 장치(51)를 따라 온도를 조절하는 방법.
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