KR100819983B1 - 능동 재료 요소를 사용하여 사출 금형 내의 용탕을진동시키는 방법 및 장치 - Google Patents

능동 재료 요소를 사용하여 사출 금형 내의 용탕을진동시키는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 사출 금형 내의 용탕에 진동을 가하는 방법 및 장치는 적어도 하나의 제1 고정 표면(701), 적어도 하나의 고정 표면(701) 상에 장착되는 적어도 하나의 능동 재료 요소(708) 그리고 적어도 하나의 능동 재료 요소(708)에 인접한 적어도 하나의 제2 가동 표면(703)을 포함한다. 이 방법에서, 적어도 하나의 능동 재료 요소(708)는 적어도 하나의 고정 표면(701)에 대해 적어도 하나의 제2 가동 표면(703)을 이동시키기 위해 단속적으로 작동된다. 이 장치에서, 배선 연결부(709)가 능동 재료 요소(708)에 커플링되고, 적어도 하나의 능동 재료 요소(708)로 진동 신호를 운반하도록 구성된다.
진동 발생 방법, 사출 금형, 용탕, 고정 표면, 가동 표면, 능동 재료 요소

Description

능동 재료 요소를 사용하여 사출 금형 내의 용탕을 진동시키는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR VIBRATING MELT WITHIN AN INJECTION MOLD USING ACTIVE MATERIAL ELEMENTS}
본 발명은 능동 재료 요소가 사출 성형 기계의 금형 공동 또는 다른 영역 내에 담겨진 용탕을 진동시키고 그에 의해 성형 물품의 품질을 개선시키기 위해 사출 성형 기계 장비에서 사용되는 방법 및 장치에 관한 것이다. "능동 재료 요소"는 압전-세라믹(piezoceramic), 전기-변형-소자(electrostrictor), 자기-변형-소자(magnetostrictor), 형상 기억 합금(shape memory alloy) 등의 형상 변화 재료(shape altering material)의 계열이다. 능동 재료 요소는 또한 센서로서 사용될 수 있다.
능동 재료는 하나의 형태의 에너지를 또 다른 형태의 에너지로 변환시킬 수 있는 변환기로서 특징화된다. 예컨대, 압전 액츄에이터(piezo actuator)(또는 모터)는 입력된 전기 에너지를 기계 에너지로 변환시켜 요소 내에서의 치수 변화를 유발시키며, 반면에 압전 센서(piezo sensor)(또는 발전기)는 기계 에너지 즉 요소의 치수 형상의 변화를 전기 에너지로 변환시킨다. 압전-세라믹 변환기의 하나의 예가 베르가우스에게 허여된 미국 특허 제5,237,238호에 예시되어 있다. 압전 액 츄에이터의 하나의 공급자가 독일 D-85221 다하우 한스-뵈클러-스트라세 2에 소재한 마르코 시스테마날리제 운트 엔트비클룽 게엠베하이며, 그 광고 책자 및 웹사이트가 이러한 장치를 설명하고 있다. 전형적으로, 압전-세라믹 삽입체로의 1,000 V 전위의 인가가 압전-세라믹 삽입체가 그 두께가 대략 0.0381 ㎜(0.0015"/인치)(0.15%)만큼 "성장(grow)"하게 할 것이다. 또 다른 공급자 즉 미국 메인주 메드포드에 소재한 미데 테크놀로지 코포레이션이 자기-변형-소자 및 형상 기억 합금을 포함하는 다양한 능동 재료를 가지며, 그 광고 책자 및 웹사이트가 이러한 장치를 설명하고 있고, 재료 상세 사항 및 다른 공개 세부 사항을 포함한다.
사출 성형 공정에서의 그 충전 및 경화 시간 동안의 용해된 플라스틱 수지의 진동은 완성된 성형 물품의 성질을 개선시키는 것으로 알려져 있다. 웨이에게 허여된 미국 특허 제6,629,831호는 그 내에서 유동하는 재료의 점도를 감소시키기 위해 노즐에서 압전 재료를 사용하는 단계를 개시하고 있다. 그루니츠에게 허여된 미국 특허 제6,203,747호는 사출 성형 실린더와 재료 운반 유닛 사이의 이동을 생성시켜 용탕 내로 진동을 유도시키기 위해 주파수 발생기에 부착되는 진동 요소를 개시하고 있다. 이바에게 허여된 미국 특허 제4,469,649호는 성형 기계의 사출 유닛 내의 용탕에 이러한 진동을 가하는 단계를 개시하고 있다. 아르노트에게 허여된 미국 특허 제5,192,555호는 금형의 핫 러너 매니폴드(hot runner manifold) 내의 용탕에 이러한 진동을 가하는 단계를 개시하고 있다. 사와야에게 허여된 미국 특허 제5,439,371호는 성형 물품의 특정 부분에 금형 공동의 내부측에서 국부적으로 이러한 진동을 가하는 단계를 개시하고 있다. 전형적으로, 유압 작동식 실린더 가 이들 예에서 진동을 유도시키는 데 사용된다.
이와 같이, 조정 가능한 수준의 진동으로써, 그리고 바람직하게는 매몰된 센서 그리고 진동의 폐쇄형 루프 제어로써 금형 공동 내의 용탕을 진동시킬 수 있는 새로운 기술이 요구된다.
본 발명의 장점은 전술된 문제점을 극복하기 위해 사출 성형 기계 장치 및 방법을 제공하고 금형 공동 그리고 사출 성형 기계 내의 다른 위치 내의 용탕을 진동시키는 효과적이고 효율적인 수단을 유리하게 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 사출 성형 기계 내의 용탕 내에 진동을 발생시키는 방법에 있어서, 적어도 하나의 제1 고정 표면을 제공하는 단계와; 적어도 하나의 제1 고정 표면 상에 적어도 하나의 능동 재료 요소를 장착하는 단계와; 적어도 하나의 능동 재료 요소에 인접한 적어도 하나의 제2 가동 표면을 제공하는 단계와; 적어도 하나의 제1 고정 표면에 대해 적어도 하나의 제2 가동 표면을 이동시키기 위해 단속적으로 적어도 하나의 능동 재료 요소를 작동시키는 단계를 포함하는 방법을 위한 구조 및/또는 단계가 제공된다.
본 발명의 제2 태양에 따르면, 사출 성형 기계 내의 용탕을 진동시키는 장치에 있어서, 사출 성형 기계 내의 적어도 하나의 고정 표면과; 사출 성형 기계 내의 적어도 하나의 가동 표면과; 각각의 고정 표면에 부착되고, 각각의 가동 표면에 인접한 적어도 하나의 능동 재료 요소와; 적어도 하나의 능동 재료 요소에 반복적으로 에너지를 공급하는 제어기를 포함하며, 적어도 하나의 능동 재료 요소로의 반복된 에너지 공급은 용탕 내에 진동을 발생시키는 장치를 위한 구조 및/또는 단계가 제공된다.
본 발명의 제3 태양에 따르면, 금형 공동 내의 용해된 플라스틱을 진동시키는 장치에 있어서, 공동 판에 인접한 공동 금형 부분과; 코어 판에 인접한 코어 금형 부분과; 공동 금형 부분과 코어 금형 부분 사이에 형성되는 금형 공동과; (ⅰ) 코어 판 및 코어 금형 부분 그리고 (ⅱ) 공동 판 및 공동 금형 부분 중 하나 또는 양쪽 모두 사이에 배치되는 적어도 하나의 압전-세라믹 액츄에이터와; 적어도 하나의 압전-세라믹 액츄에이터에 연결되는 제어기를 포함하는 장치를 위한 구조 및/또는 단계가 제공된다.
이제, 본 발명의 양호한 특징의 전형적인 실시예가 첨부 도면을 참조하여 기술될 것이다.
도1은 본 발명을 실시하는 금형 적층체를 도시하고 있다.
도2는 후방 위치에서의 본 발명을 실시하는 코어 로크 형태의 예비-성형체 성형 적층체를 도시하고 있다.
도3은 전방 냉각 위치에서의 본 발명을 실시하는 코어 로크 형태의 예비-성형체 성형 적층체를 도시하고 있다.
1. 서론
이제, 본 발명은 금형 코어를 작동시키고 그에 의해 사출 성형 기계 금형 공동의 내부측의 용탕의 교반 또는 진동을 유발시키는 역할을 하는 1개 이상의 능동 재료 요소가 플라스틱 사출-성형 기계에 제공되는 여러 개의 실시예에 대해 기술될 것이다. 그러나, 능동 재료 센서 및/또는 액츄에이터는 용탕 교반이 바람직할 수 있는 사출 성형 장치 내의 임의의 위치에 위치될 수 있다. 이러한 능동 재료 요소에 대한 다른 분야는 발명의 명칭이 (1) "능동 재료 요소를 사용하여 금형 편향 및 오정렬을 집계하는 방법 및 장치" (PCT/CA2005/000415), (2) "능동 재료 요소를 사용하여 핫 러너 조립체 밀봉부 및 팁 높이를 조정 가능한 방법 및 장치" (PCT/CA2005/000416), (3) "능동 재료 요소를 사용하여 사출 성형 기계로부터의 방출을 돕는 방법 및 장치" (PCT/CA2005/000346), (4) "능동 재료 요소로 배출구 간극을 제어하는 방법 및 장치" (PCT/CA2005/000348), (5) "능동 재료 요소를 사용하여 금형 부품을 로킹하는 방법 및 장치" (PCT/CA2005/000377), (6) "능동 재료 요소를 사용하여 사출 압축 성형하는 방법 및 장치" (PCT/CA2005/000418) 그리고 (7) "성형 시스템에서 능동 재료 요소를 이용하는 제어 시스템" (PCT/CA2005/000492)인 관련된 출원에서 논의되며, 이들의 모두는 본원과 동시에 출원 중이다.
위에서 논의된 바와 같이, 금형 공동, 핫 러너 또는 기계의 사출 유닛의 내부측의 용탕에 진동을 부여하여 완성된 성형 제품의 품질을 개선시키기 위해 능동 재료 요소를 사용하여 코어 등의 금형 또는 기계 부분을 작동시키는 방법 및 장치에 대한 당업계에서의 필요성이 있다. 다음의 설명에서, 압전-세라믹 삽입체가 양호한 능동 재료로서 기술된다. 그러나, 자기-변형-소자 및 형상 기억 합금 등의 능동 재료 계열로부터의 다른 재료가 또한 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 가능한 대체 능동 재료 및 이들의 특성의 목록이 아래의 표1에 기재되어 있으며, 이들 능동 재료 중 임의의 능동 재료가 본 발명에 따라 사용될 수 있다:
능동 재료의 비교
재료 온도 범위 (℃) 비선형성 (이력) 구조적 일체성 비용/체적 ($/㎤) 기술적 성숙도
압전-세라믹 PZT-5A -50-250 10% 취성 세라믹 200 상용
압전-단결정 TRS-A -- <10% 취성 세라믹 32000 연구
전기-변형-소자 PMN 0-40 정방형<1% 취성 세라믹 800 상용
자기-변형-소자 테르페놀-D -20-100 2% 취성 400 연구
형상 기억 합금 니티놀 온도 제어 높음 통과 2 상용
자기 활성 SMA NiMnGa <40 높음 통과 200 예비 연구
압전-중합체 PVDF -70-135 >10% 양호 15* 상용
(www.mide.com으로부터 추출된 정보)
2. 제1 실시예의 구조
본 발명의 제1의 양호한 실시예는 공동 블록(701) 및 코어 블록(702) 그리고 가동 공동 삽입체(703) 및 가동 코어 삽입체(704)를 포함하는 콜드 러너 모서리 게이트형 금형 적층체(cold runner edge gated mold stack)를 도시하는 도1에 도시되어 있다. 가동 삽입체는 와셔(washer)(706)가 끼워진 볼트(705) 그리고 그 각각의 블록 내의 그 각각의 리세스형 절결부를 향해 삽입체를 일정하게 압박하도록 된 스프링 와셔(707)에 의해 보유된다.
가동 공동 삽입체(703) 및 가동 코어 삽입체(704)에는 삽입체(703, 704) 중 어느 하나 또는 양쪽 모두가 금형 공동 내의 용탕의 진동을 유발시키도록 작동될 수 있도록 된, 예를 들어 압전-세라믹 장치와 같은 능동 재료 요소(708)가 제공될 수 있다. 능동 재료 요소(708)는 배선 연결부(709)에 의해 제어기(도시되지 않음)에 연결된다.
플라스틱은 탕구(sprue)(710), 러너(711) 및 게이트(712)를 거쳐 공동 내로 사출된다. 블록 및 삽입체 내의 냉각 채널(713)이 성형 형상으로 신속하게 응고되도록 플라스틱을 냉각시킨다. 성형 부품이 종래의 방식으로 코어로부터 떨어져 방출되게 하도록 금형이 개방된 후 방출기 핀(714)이 작동된다. 대체 실시예는 성형 적층체의 하나의 절반부에서 단지 하나의 가동 삽입체를 사용하는 것이다. 단일의 삽입체가 더 얇은 벽 섹션을 갖는 부품 내의 용탕 내에서의 만족스러운 진동을 유도시킬 정도로 충분할 수 있다. 단일의 삽입체 시스템의 사용은 금형 내의 용탕을 진동시키는 수단의 설치 비용을 감소시킨다.
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 능동 재료(예컨대, 압전-세라믹) 요소(708)가 공동 블록(701)과 가동 공동 삽입체(703) 사이에 그리고 코어 블록(702)과 가동 코어 삽입체(704) 사이에 위치된다. 능동 재료 요소(708)는 바람직하게는 배선 연결부(709)를 통해 제어기(도시되지 않음)에 의해 구동되는 액츄에이터이지만, 무선 제어 방법이 또한 가능하다. 능동 재료 요소(708)는 요소의 작동이 금형 내에 담겨진 용탕 내에 진동을 유도시키는 방식으로 사출 금형 부품이 이동되게 하는 결과를 가져오게 하기만 하면 금형 조립체 내의 다른 위치에 위치될 수 있다고 또한 생각된다. 예컨대, 도1에 도시된 구성의 대체예 또는 추가예로서, 액츄에이터들이 또한 공동 블록(701)과 코어 블록(702) 사이의 계면에 위치될 수 있거나, 단일의 액츄에이터가 여러 개의 액츄에이터 대신에 사용될 수 있다.
능동 재료 요소(708)는 바람직하게는 형상이 환형 및/또는 튜브형인 단일의 액츄에이터이다. 양호한 실시예에 따르면, 액츄에이터는 약 30.0 ㎜의 길이 그리고 25.0 ㎜의 직경이고, 1000 V의 전압이 배선 연결부(709)를 거쳐 인가될 때 대략 50 ㎛ 만큼의 길이가 증가한다. 그러나, 다수개의 액츄에이터 및/또는 다른 형상을 갖는 액츄에이터들의 사용은 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 생각되므로, 본 발명은 임의의 특정한 구성의 능동 재료 요소(708)에 제한되지 않아야 한다.
바람직하게는, 1개 이상의 별개의 압전-세라믹 센서가 가동 공동 삽입체(703)와 가동 코어 삽입체(704) 사이의 용탕의 존재에 의해 유발되는 압력을 검출하기 위해 및/또는 능동 재료 요소(708)의 작동에 의해 용탕에 부여되는 진동의 정도를 검출하기 위해 능동 재료 요소(708)에 인접하게(또는 전술된 관련 표면 중 임의의 표면들 사이에) 제공될 수 있다. 바람직하게는, 센서는 제어기(도시되지 않음)에 감지 신호를 제공한다. 본 발명의 양호한 실시예에 따라 사용되는 압전 요소(즉, 압전 센서 및/또는 압전 액츄에이터)는 마르코 시스테마날리제 운트 엔트비클룽 게엠베하에 의해 제조된 장치 중 임의의 장치를 포함할 수 있다. 압전 센서는 능동 재료 요소(708)를 사용하여 용탕에 가해지는 압력 및/또는 진동을 검출하고 배선 연결부(709)를 통해 대응하는 감지 신호를 전송하고, 그에 의해 제어기가 폐쇄형 루프 피드백 제어를 수행하게 한다. 능동 재료 요소(708)는 배선 연결부(709)를 통해 작동 신호를 수용할 것이고, 작동 신호에 따라 치수를 변화시키고, 공동 블록(701)과 가동 공동 삽입체(703) 사이에 그리고 코어 블록(702)과 가동 코어 삽입체(704) 사이에 대응하는 힘을 가하고, 그에 의해 가동 공동 삽입체(703)와 가동 코어 삽입체(704) 사이에 배치된 용탕에 부여되는 진동을 조정 가능하게 제어한다.
압전 센서는 임의의 요구된 위치에서 압력을 감지하도록 제공될 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 마찬가지로, 1개 초과의 압전 액츄에이터가 확장된 운동, 각 운동 등을 수행하기 위해 직렬로 또는 앞뒤로 장착되는 능동 재료 요소(708)를 형성하도록 제공될 수 있다. 나아가, 각각의 압전 액츄에이터는 1개 이상의 아치형, 사다리꼴, 직사각형 등으로 분할될 수 있으며, 그 형상은 표면들 사이의 다양한 위치에서 가변 진동력을 제공하도록 개별적으로 제어될 수 있다. 추가예에서, 압전 액츄에이터 및/또는 액츄에이터 세그먼트가 요구될 수 있는 바와 같이 정교한 진동 제어를 수행하도록 2개 이상의 층으로 적층될 수 있다.
배선 연결부(709)는 압전 센서 신호를 읽어들이는 및/또는 압전 액츄에이터에 작동 신호를 제공하는 임의의 바람직한 형태의 제어기 또는 처리 회로에 커플링된다. 예컨대, 1개 이상의 범용 컴퓨터, 주문형 반도체(ASIC: Application Specific Integrated Circuit), 디지털 신호 프로세서(DSP: Digital Signal Processor), 게이트 어레이, 아날로그 회로, 전용 디지털 및/또는 아날로그 프로세서, 배선-접속 회로(hard-wired circuit) 등이 여기에 기술된 능동 재료 요소(708)를 제어 또는 감지할 수 있다. 1개 이상의 프로세서를 제어하는 지시가 플로피 디스켓, 하드 드라이브, CD-ROM, RAM, EEPROM, 자성 매체, 광학 매체, 자성-광학 매체 등의 임의의 바람직한 컴퓨터-판독 가능한 매체 및/또는 데이터 구조 내에 저장될 수 있다.
본 실시예에 따른 능동 재료 요소(708)의 사용은 또한 더 효율적으로 금형 내의 용탕의 진동을 조정하고 그에 의해 제조될 성형 물품의 품질을 개선시킬 수 있는 능력을 포함하는 이익을 부여한다.
3. 제1 실시예의 공정
본 발명의 제1의 양호한 실시예에 따르면, 동작 중, 가동 공동 및 코어 삽입체(703, 704)는 삽입체가 능동 재료 요소(708)로부터 떨어져 그리고 금형 공동을 향해 이동하게 하고 그에 의해 이동될 공동 및/또는 코어 삽입체에 인접한 성형될 부품의 벽 두께를 감소시키기 위해 능동 재료 요소(708) 등에 에너지를 공급함으로써 이동된다. 능동 재료 요소(708)는 배선 연결부(709)를 거쳐 도시되지 않은 제어기에 연결되고, 용해된 수지 내에 진동을 유발시키도록 단속적으로 그리고 대체예에서 가변 주파수로 에너지가 공급될 수 있다. 공동 내로의 수지의 사출 동안 및/또는 그 사출 직후의 이러한 유도된 진동은 완성된 성형 부품이 개선된 기계적 성질을 갖게 한다.
능동 재료 요소(708)가 폐쇄형 루프 제어 구성과 사용될 때, 센서 요소는 가동 공동 판(703)과 가동 코어 판(704) 사이의 압력 및/또는 진동에 대응하여 신호를 발생시키고, 배선 연결부(709)를 거쳐 제어기(도시되지 않음)로 신호를 전송하다. 센서로부터 수용된 신호를 기초로 하여, 제어기는 그 다음에 배선 연결부(709)를 거쳐 능동 재료 요소(708)로 전송되는 적절한 작동 신호를 발생시키고, 그에 의해 가동 공동 판(703)과 가동 코어 판(704) 사이에 담겨진 용탕의 적절한 진동을 성취하기 위해 센서로부터 수용된 데이터에 따라 능동 재료 요소(708)에 에너지를 공급한다. 예컨대, 제어기는 진동이 일정하게 유지되도록 또는 시간, 온도 및/또는 사이클의 횟수를 기초로 하여 소정의 일정에 따라 진동을 증가 및/또는 감소시키도록 프로그래밍될 수 있다.
4. 제2 실시예의 구조
도2 및 도3은 본 발명의 제2의 양호한 실시예를 도시하고 있다. 예비-성형체 성형 적층체(601)는 한 쌍의 네크 링(622a, 622b), 로크 링(624), 코어(623), 코어 냉각 튜브(660), 코어 밀봉부(640), 코어 압전-세라믹 작동 슬리브(631), 전원 연결부(633), 코어 스프링 세트(661) 및 로크 링 볼트(662)를 포함하는 코어 절반부를 포함한다. 로크 링(624)은 볼트(662)가 코어 판(629)에 로크 링을 체결하는 플랜지(625)를 갖는다. 코어(623)는 스피곳(spigot)(664)에 의해 코어 판(629) 내에 위치되고, 1개 이상의 접시형 스프링 와셔(Belleville type spring washer)를 포함할 수 있는 스프링 세트(661)에 의해 코어 판(629)에 대해 압박된다.
압전-세라믹 작동 슬리브(631)는 코어 판(629) 내에 위치되고 작동될 때 코어(623)의 기부에 대해 힘을 가하고, 그에 의해 코어 판(629)으로부터 떨어지게 코어(623)를 압박하고, 그에 의해 스프링 세트(661)를 압축시킨다. 코어(623)는 작동될 때 코어(623)가 도3에 도시된 바와 같이 테이퍼에 대해 전방으로 유지되도록 로크 링(624)의 내부 표면 상의 상보 표면(663)과 접촉하는 테이퍼형 정렬 표면(639)을 갖는다. 압전-세라믹 작동 슬리브(631)는 성형 사이클의 경화 단계 동안에 코어 안정성 및 정렬을 보증하기 위해 이러한 위치에서 코어(623)를 유지시키는 충분한 힘을 제공한다.
코어(623)는 또한 활주 밀봉을 수행하고 그에 의해 2개의 표면(666, 667)들 사이의 상대적인 축-방향 운동을 허용하면서 성형 재료가 표면(666, 667)들 사이의 이러한 원통형 계면을 통해 누출되는 것을 방지하기 위해 로크 링(623) 상의 상보 원통형 부분(667)과 접촉하는 원통형 부분(666)을 갖는다.
선택적으로, 1개 이상의 별개의 압전-세라믹 센서가 코어(623)와 공동(665) 사이의 용탕에 의해 유발되는 압력 및/또는 진동을 검출하도록 제공될 수 있다. 이들 센서는 또한 제어기에 도관(633)에 의해 연결될 수 있다. 본 발명에 따라 사용되는 압전 요소(즉, 압전 센서 및/또는 압전 액츄에이터)는 마르코 시스테마날리제 운트 엔트비클룽 게엠베하에 의해 제조된 장치 중 임의의 장치를 포함할 수 있다. 압전 센서는 코어(623)와 공동(665) 사이에 담겨 있는 용탕 내의 압력/진동을 검출할 수 있고 도관(633)을 통해 대응하는 감지 신호를 전송하고, 그에 의해 폐쇄형 루프 피드백 제어를 수행한다. 압전 액츄에이터는 그 다음에 도관(633)을 통해 작동 신호를 수용하고, 대응하는 힘을 가한다. 압전 센서는 임의의 요구된 위치로부터 압력 및/또는 진동을 감지하도록 제공될 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 마찬가지로, 1개 초과의 압전 액츄에이터가 여기에 기술된 임의의 단일의 액츄에이터 대신에 제공될 수 있으며, 액츄에이터는 확장된 운동, 각 운동 등을 수행하기 위해 직렬로 또는 앞뒤로 장착될 수 있다.
전술된 바와 같이, 전술된 능동 재료 요소를 사용하는 중요한 장점 중 하나는 능동 재료 요소가 용탕에 개선된 진동을 제공하고 그에 의해 크거나 비싼 진동 장치를 요구하지 않고 더 높은 품질의 성형 물품을 가져온다는 것이다.
5. 제2 실시예의 공정
제1 실시예의 공정과 유사하게, 동작 중, 성형 사이클의 사출 및/또는 유지 단계 동안에, 압전-세라믹 작동 슬리브(631)는 용탕이 공동(665)을 충전할 때 용탕 내에 진동 효과를 유발시키도록 선택되는 주파수로 코어(623)가 주기적으로 전후로 이동하게 하도록 주기적으로 작동된다. 용탕이 응고되기 전의 용탕의 진동은 완성된 성형 물품의 물리적 성질을 개선시키고 완성된 성형 물품의 외관에 결함을 유발시킬 수 있는 용접 라인 및 다른 유동 유도 결함의 형성을 최소화시키는 것으로 알려져 있다. 압전-세라믹 작동 슬리브(631)는 용탕이 요구된 최종의 형상으로 응고되도록 코어(623)가 그 중심-설정되고 정렬된 위치에서 전방으로 유지되는 것을 보증하기 위해 진동 운동이 용탕 내에 유도되는 기간 후에 그리고 용탕이 응고되기 전에 연속적으로 작동된다. 부품이 충분히 냉각된 후, 금형은 개방되며, 부품은 종래와 같이 방출된다.
대체 실시예에서, 센서(도시되지 않음)로서 작용하는 압전-세라믹 요소가 전술된 바와 같이 폐쇄형 루프 피드백 구성을 제공하기 위해 작동 요소와 조합으로 사용된다. 센서 요소는 코어(623)와 공동(665) 사이에 존재하는 용탕의 압력 및/또는 진동에 대응하여 신호를 발생시키고, 전원 연결부(633)를 거쳐 제어기로 신호를 전송한다. 센서로부터 수용된 신호를 기초로 하여, 제어기는 그 다음에 연결부(633)를 거쳐 액츄에이터로 전송되는 다른 신호를 발생시키고, 그에 의해 금형 내에 담겨진 용탕의 효과적인 진동을 성취하기 위해 센서로부터 수용된 데이터에 따라 액츄에이터에 에너지를 공급한다.
6. 결론
이와 같이, 사출 성형 장치에서 바람직하게는 금형 공동, 핫 러너 시스템 또는 사출 성형 장치의 사출 유닛 내의 용탕을 진동시키는 데 있어서 유용한 개선을 수행하기 위해 개별적으로 또는 조합으로 사출 성형 장치에서 능동 재료 요소를 사용하는 방법 및 장치가 기술되었다.
본 발명에 따른 유리한 특징은 1. 사출 금형의 금형 공동, 핫 러너 시스템 또는 사출 성형 기계의 사출 유닛 내의 용탕 내에 진동을 발생시키기 위해 단독으로 또는 조합으로 사용되는 능동 재료 요소; 2. 금형 공동, 핫 러너 시스템 또는 사출 유닛 상에 작용하는 폐쇄형 루프 제어 힘 발생 유닛을 사용하는 용탕 진동 장치; 3. 국부적인 힘 발생 유닛을 사용하는 용탕 진동의 동적 조정을 포함한다.
본 발명은 대체로 예비-성형체 축에 직각인 원형 단면 형상을 갖는 사출-성형 PET 플라스틱 예비-성형체에 대해 분명한 장점을 제공하지만, 당업자라면 본 발명이 페일(pail), 페인트 캔(paint can), 운반 박스(tote box) 등의 비-원형 단면 형상을 가질 수 있는 다른 성형 제품 그리고 다른 유사한 제품에 균등하게 적용 가능하다는 것을 이해할 것이다. 모든 이러한 성형 제품은 첨부된 청구의 범위의 범주 내에 속한다.
첨부 도면에서 개략적으로 도시되거나 블록에 의해 나타낸 개별 구성 요소는 모두 사출 성형 업계에 주지되어 있으며, 그 특정한 구성 및 동작은 본 발명을 수행하는 동작 또는 가장 우수한 모드에 있어서 중요하지 않다.
본 발명은 양호한 실시예라고 현재까지 생각되는 것에 대해 기술되었지만, 본 발명은 개시된 실시예에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 반대로, 본 발명은 첨부된 청구의 범위 내에 포함되는 다양한 수정 및 등가 배열을 포함하도록 해석되어야 한다. 다음의 청구의 범위의 범주는 모든 이러한 수정 그리고 등가 구조 및 기능을 포함하도록 된 가장 넓은 해석과 일치되어야 한다.

Claims (22)

  1. 사출 금형 내의 용탕에 진동을 발생시키는 방법이며,
    금형 내의 고정 표면에 대해 금형 내의 가동 표면을 이동시키기 위해 단속적으로 능동 재료 요소를 작동시키는 단계를 포함하는 진동 발생 방법.
  2. 제1항에 있어서, 진동은 금형의 사출 금형 공동 내의 용탕으로 전달되는 진동 발생 방법.
  3. 제2항에 있어서, 고정 표면은 금형 내의 코어 판이며, 가동 표면은 금형 내의 금형 코어 삽입체인 진동 발생 방법.
  4. 제2항에 있어서, 고정 표면은 금형 내의 매니폴드 판이며, 가동 표면은 금형 내의 금형 공동 삽입체인 진동 발생 방법.
  5. 제2항에 있어서, 고정 표면은 코어 판 및 매니폴드 판을 포함하며, 가동 표면은 금형 코어 삽입체 및 금형 공동 삽입체를 포함하는 진동 발생 방법.
  6. 제1항에 있어서, 진동은 금형의 핫 러너 노즐 시스템 내의 용탕으로 전달되는 진동 발생 방법.
  7. 제6항에 있어서, 고정 표면은 매니폴드이며, 가동 표면은 핫 러너 노즐 본체인 진동 발생 방법.
  8. 제1항에 있어서, 진동은 러너 내의 용탕으로 전달되는 진동 발생 방법.
  9. 제1항에 있어서, 단속적으로 작동시키는 단계는 가변 주파수로 수행되는 진동 발생 방법.
  10. 사출 금형 내의 용탕을 진동시키는 장치이며,
    사출 금형 내의 고정 표면과;
    사출 금형 내의 가동 표면과;
    각각의 고정 표면에 부착되고, 각각의 가동 표면에 인접한 능동 재료 요소와;
    사용 중, 능동 재료 요소에 반복적으로 에너지를 공급하는 제어 수단을 포함하며,
    능동 재료 요소로의 반복된 에너지 공급은 용탕에 진동을 발생시키는 진동 장치.
  11. 제10항에 있어서, 진동은 사출 금형 공동 내의 용탕으로 전달되는 진동 장치.
  12. 제11항에 있어서, 고정 표면은 코어 판이며, 가동 표면은 금형 코어 삽입체인 진동 장치.
  13. 제11항에 있어서, 고정 표면은 매니폴드 판이며, 가동 표면은 금형 공동 삽입체인 진동 장치.
  14. 제11항에 있어서, 고정 표면은 코어 판 및 매니폴드 판을 포함하며, 가동 표면은 금형 코어 삽입체 및 금형 공동 삽입체를 포함하는 진동 장치.
  15. 제10항에 있어서, 진동은 핫 러너 노즐 시스템 내의 용탕으로 전달되는 진동 장치.
  16. 제15항에 있어서, 고정 표면은 매니폴드이며, 가동 표면은 핫 러너 노즐 본체인 진동 장치.
  17. 제10항에 있어서, 제어 수단은 용탕이 사출 성형 기계 내에 존재하는지를 검출하는 센서를 추가로 포함하는 진동 장치.
  18. 금형 공동 내의 용해된 플라스틱을 진동시키는 장치이며,
    공동 판에 인접한 공동 금형 부분과;
    코어 판에 인접한 코어 금형 부분과;
    공동 금형 부분과 코어 금형 부분 사이에 형성되는 금형 공동과;
    (ⅰ) 코어 판 및 코어 금형 부분 그리고 (ⅱ) 공동 판 및 공동 금형 부분 중 하나 또는 양쪽 모두 사이에 배치되는 압전-세라믹 액츄에이터와;
    사용 중, 압전-세라믹 액츄에이터에 연결되는 제어기를 포함하는 진동 장치.
  19. 제18항에 있어서, 압전-세라믹 액츄에이터는 코어 판과 코어 금형 부분 사이에 배치되며, 제어기는 사용 중 코어 삽입체를 진동시키기 위해 압전-세라믹 액츄에이터를 작동시키는 진동 장치.
  20. 제18항에 있어서, 압전-세라믹 액츄에이터는 공동 판과 공동 금형 부분 사이에 배치되며, 제어기는 공동 삽입체를 진동시키기 위해 압전-세라믹 액츄에이터를 작동시키는 진동 장치.
  21. 제18항에 있어서, 압전-세라믹 액츄에이터가 코어 판과 코어 금형 부분 사이에 배치되며, 압전-세라믹 액츄에이터가 공동 판과 공동 금형 부분 사이에 배치되며, 제어기는 코어 삽입체 및 공동 삽입체의 양쪽 모두를 진동시키기 위해 압전-세라믹 액츄에이터를 작동시키는 진동 장치.
  22. 삭제
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