KR101479420B1 - 왁스 사출기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왁스 사출기에 관한 것으로, 사출에 사용될 왁스를 수용하여 교반하되, 수용된 상기 왁스를 구간 별로 상이한 온도를 갖도록 가열하여, 상기 왁스의 점도를 가열구간(A,B,C) 별로 차별화시키는 교반부(3); 상기 교반부(3)에 수용된 상기 왁스를 상기 교반부(3) 밖으로 짜내는 사출부(5); 상기 사출부(5)로부터 공급된 상기 왁스를 금형(M)에 주입하는 노즐부(7); 상기 교반부(3)의 상기 가열구간(A,B,C) 별로 상이한 온도를 감지하는 온도감지부(9); 및 상기 사출부(5)와 상기 노즐부(7)에서 배출되는 상기 왁스의 배출량, 배출압력, 및 배출시간을 제어하는 제어부(10);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 따라서, 교반부에서 토출되는 왁스의 온도를 상대적으로 낮은 적정 성형온도로 유지할 수 있으므로, 금형 내에서 왁스가 냉각되어 성형이 완료되는 데 필요한 시간을 감소시킬 수 있고, 따라서 냉각시간 단축으로 인한 싱크마크나, 냉각시간 지연으로 인한 표면 배부름을 방지할 수 있게 된다.

Description

왁스 사출기{Wax Injection Machine}

본 발명은 왁스 사출기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정밀주조 등에 사용되는 왁스 모형을 성형하기 위해 고형 왁스를 용융시켜 왁스 금형에 주입함에 있어 금형에 주입된 왁스가 성형 과정에서 일으키는 싱크마크 또는 배부름 현상을 방지하고자 한 왁스 사출기에 관한 것이다.

일반적으로, 높은 치수정밀도를 요하는 정밀주조에는 로스트왁스법, 이산화탄소법, 쇼주조법, 셀몰드법 등이 있으며, 이들 중에서 로스트왁스법은 먼저 왁스를 이용해 모형을 만들고, 이 왁스 모형 겉에 세라믹 재료를 코팅하여 굳힌 다음, 고온 가열하여 왁스 모형을 녹여냄으로써 남게 되는 세라믹 껍질을 주형으로 사용하여 정밀한 형태의 제품을 주조하는 제조방법으로서, 도 1에 도시된 바와 같은 왁스사출기를 사용한다.

이 왁스사출기는 도 1에 도면부호 101로 도시된 바와 같이, 교반부(103), 사출부(105), 및 노즐부(107) 등을 포함하여 구성되는 바, 교반부(103)에 투입된 고형체의 왁스를 용융시켜 사출부(105)와 노즐부(107)를 통해 금형(M) 내에 주입하여 왁스 모형을 성형하도록 되어 있다.

이를 위해, 교반부(103)로 투입된 고형체의 왁스는 교반부 케이스(111)에 설치된 복수의 히터(113)에 의해 가열되어 용융된다. 이때, 왁스는 기포 형태로 내포된 수분 등 이물질을 제거하기 위해 교반날개(115)에 의해 교반되는데, 전체에 분포하는 기포를 원활하게 제거하기 위해서는 예컨대, 70℃ 이상의 온도로 가열되어 용융 상태를 유지하여야 한다.

그런데, 이와 같이, 상대적으로 높은 용융온도로 가열된 왁스는 도 1에 도시된 것처럼, 사출부(105)에서 사출라인(165) 및 노즐부(107)를 거쳐 금형(M)으로 공급되는 동안 열량을 거의 빼앗기지 않으므로, 교반부(103)에서의 용융온도를 거의 그대로 유지한 상태에서 금형(M)에 주입된다.

따라서, 종래의 왁스 사출기(101)는 금형(M)에 주입된 왁스가 상대적으로 높은 주입온도로 인해 응고에 적합한 온도 즉, 예컨대, 50℃까지 냉각되어 모형으로 성형되기까지 냉각시간이 길어지는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 왁스 사출기(101)는 위와 같이 지연되는 냉각시간을 줄이기 위해 금형의 냉각시간을 단축하면, 이형 시 잔류응력으로 인해 왁스 모형에 싱크마크 즉, 표면수축이 발생하는 문제점도 있었다.

또한, 종래의 왁스 사출기(101)는 금형(M)에 주입된 왁스가 여전히 기포 발생에 적합한 점도를 유지하므로, 왁스의 주입과 냉각 초기에 금형(M) 내에서 기포를 발생시켜 위와 반대로 왁스 모형의 표면에 배부름이나 기포자국이 발생하는 문제점도 있었다.
[선행기술 문헌]
대한민국 공개특허공보 공개번호 10-2009-0099207(왁스사출기의 왁스실린더, 공개일 2009.09.22)

본 발명은 위와 같은 종래의 왁스 사출기가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 교반부에서 용융, 교반되는 왁스의 용융온도를 기포제거에 알맞은 온도로 충분히 상승시키면서도 노즐부를 통해 금형으로 주입되는 왁스의 온도는 왁스 응고에 적합한 온도가 되도록 함으로써, 왁스 성형에 소요되는 시간을 단축하고, 그에 따라 소요시간 지연에 따른 표면 배부름 현상을 방지하며, 소요시간 단축에도 불구하고 그에 따른 싱크마크의 발생을 방지하고자 하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 사출에 사용될 왁스를 수용하여 교반하되, 수용된 상기 왁스를 구간 별로 상이한 온도를 갖도록 가열하여, 상기 왁스의 점도를 가열구간 별로 차별화시키는 교반부; 상기 교반부의 하류측에 연결되어, 상기 교반부에 수용된 상기 왁스를 상기 교반부 밖으로 짜내는 사출부; 상기 사출부의 하류측에 연결되어, 상기 사출부로부터 공급된 상기 왁스를 금형에 주입하는 노즐부; 상기 교반부 일측에 설치되어, 상기 교반부의 상기 가열구간 별로 상이한 온도를 감지하는 온도감지부; 및 상기 사출부와 상기 노즐부에서 배출되는 상기 왁스의 배출량, 배출압력, 및 배출시간을 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 왁스 사출기를 제공한다.

또한, 상기 교반부는, 상기 교반부의 외체를 이루면서 상기 왁스를 담는 용기; 상기 용기를 따라 상하로 상기 복수의 가열구간을 형성하도록 상하로 설치되어, 상기 용기 내에 수용된 상기 왁스를 상기 복수의 가열구간 별로 상이한 온도를 갖도록 가열하는 가열수단; 및 상기 용기 내에 회전 가능하게 설치되어, 상기 용기 내에서 상기 가열수단에 의해 상이한 온도로 용융된 상기 왁스를 교반하는 교반날개;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가열수단은, 상기 용기의 내주면을 둘러싸면서 상기 왁스를 수용하도록 설치되되, 내부에 열매체를 수용하여 상이한 온도로 가열할 수 있도록 적어도 2층 이상의 복층 구조로 되어 있는 물재킷; 및 상기 물재킷에 각 층별로 설치되어, 상기 열매체를 각 층별로 상이한 온도를 갖도록 가열하는 복수의 봉히터;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 온도감지부는 상기 물재킷에 각 층별로 설치되어, 상기 복수의 봉히터에 의해 각기 다른 온도로 가열되는 상기 열매체의 온도를 감지하는 복수의 온도센서를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 온도감지부는, 상기 물재킷 저면의 온도를 감지하는 보조 온도센서; 상기 사출부의 사출구 온도를 감지하는 보조 온도센서; 상기 사출부의 사출관 출구 온도를 감지하는 보조 온도센서; 및 상기 노즐부의 왁스 공급관 온도를 감지하는 보조 온도센서;로 이루어진 일군의 온도센서 중 적어도 하나의 보조 온도센서를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부(10)는 서보 비례제어밸브인 것이 바람직하다.

또한, 상기 물재킷은 상호 격리된 제1, 제2, 및 제3 층의 챔버로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 층 챔버는 50℃ 이상 60℃ 미만, 상기 제2 층 챔버(32)는 60℃ 이상 70℃ 미만, 그리고 상기 제3 층 챔버(33)는 70℃ 이상 80℃ 이하의 온도로 유지되는 것이 바람직하다.

본 발명의 왁스 사출기에 따르면, 고형의 왁스를 교반부에서 용융시켜 교반함에 있어, 왁스 교반을 원활하게 하기 위해 왁스를 용융시키는 가열수단의 가열온도가 교반부 용기의 위쪽에서 아래쪽으로 갈수록 가열구간별로 점차 감소되므로, 노즐부에서 금형으로 주입되는 왁스는 교반부에서 토출되어 사출부와 노즐부를 거치는 동안 별도의 냉각장치나 공정을 거치지 않더라도, 상대적으로 낮은 적정 성형온도를 유지할 수 있게 된다. 이에 따라, 금형 내에서 왁스가 냉각되어 성형이 완료되는 데 필요한 시간 즉, 왁스 모형의 성형시간을 대폭적으로 감소시킬 수 있게 된다.

따라서, 급격한 냉각으로 인해 발생하는 왁스 모형의 싱크 현상은 물론, 반대로 장시간 냉각으로 인해 발생하는 표면 배부름 현상 등의 제품불량을 대폭적으로 감소시킬 수 있게 된다.

아울러, 사출부나 노즐부에서 배출되는 왁스의 양, 압력, 속도 또는 배출시간 등을 서보 비례제어밸브에 의해 제어하므로, 최적의 압력 하에서 최소의 시간으로 최적량의 왁스를 금형에 주입할 수 있게 되며, 따라서 성형되는 왁스 모형의 불량률을 획기적으로 감소시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 왁스 사출기를 개략 도시한 정면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 왁스 사출기의 정면도.
도 3은 도 2의 측면도.
도 4는 본 발명의 왁스 사출기를 적용한 왁스 성형기의 정면도.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 왁스 사출기를 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 왁스 사출기는 도 2 내지 도 4에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 크게 교반부(3), 사출부(5), 노즐부(7), 온도감지부(9), 및 제어부(10)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 먼저 상기 교반부(3)는 사출에 사용되는 왁스를 용융시켜 교반하는 수단으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 기본적으로 왁스를 담을 수 있는 용기 형태로 되어 있다. 또한, 교반부(3)는 고형체 상태로 투입되는 왁스를 교반 가능하도록 일차적으로 용융시키는 바, 수용된 왁스를 구간(A,B,C) 별로 상이한 온도를 갖도록 가열한다. 이에 따라, 교반부(3)에 수용되는 왁스는 위 가열구간(A,B,C)에 따라 서로 다른 점도를 갖게 되며, 교반부(3)는 위 가열구간(A,B,C) 별로 왁스의 점도를 차별화시키게 된다.

이와 같이, 교반부(3)는 내부에 왁스를 수용하고, 용융시켜, 교반하기 위해 다시 용기(11), 가열수단(13), 그리고 교반날개(15)를 포함하여 구성된다.

여기에서, 상기 용기(11)는 교반부(3)의 외체를 이루는 부분으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 왁스를 담도록 속이 빈 원통형의 몸체를 가지며, 왁스를 투입하기 위한 왁스 투입구(17)가 상면 일측에 형성되고, 교반이 완료된 왁스를 사출부(5)로 공급하기 위한 왁스 토출구(19)가 하면 일측에 형성된다.

또한, 상기 가열수단(13)은 위 용기(11)에 수용된 왁스를 교반 가능하도록 용융시키는 수단으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 용기(11)를 따라 상하로 복수의 가열구간(A,B,C)을 형성하도록 용기(11) 내에 설치되는 바, 가열구간(A,B,C)에 따라 상이한 온도로 왁스를 가열할 수 있는 것이면, 파이프히터나 코일히터와 같은 띠모양 히터를 이용하는 직접가열 방식은 물론, 열교환기를 통한 간접가열 방식을 이용하는 어떤 형태의 가열수단도 적용이 가능하다.

그 한 예로서 본 실시예에 적용된 가열수단(13)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 물재킷(21)과 복수의 봉히터(23,24,25)로 이루어지는 바, 용기(11) 내에 수용된 왁스를 복수의 가열구간(A,B,C) 별로 상이한 온도를 갖도록 가열한다.

여기에서, 상기 물재킷(21)은 내부에 수용된 열매체에 의해 왁스를 간접적으로 가열하는 수단으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 용기(11) 내부의 공간을 많이 차지하지 않으면서 왁스를 가열구간(A,B,C) 별로 고르게 가열할 수 있도록, 용기(11) 내주면을 둘러싸면서 내주면에 밀착되도록 설치되며, 따라서 왁스를 내부에 수용하게 된다. 또한, 물재킷(21)은 위와 같이 내부에 열매체를 수용하되, 가열구간(A,B,C) 별로 상이한 온도에서 왁스를 가열할 수 있도록, 내부의 열매체 수용 공간이 적어도 2층 이상의 복층 구조로 되어 있다.

즉, 예컨대, 물재킷(21)은 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 격벽(27)에 의해 차단된 제1, 제2, 및 제3 층의 챔버(31,32,33)로 이루어진 3층 구조로 되어, 각각의 챔버(31,32,33)에 수용된 열매체를 각기 다른 봉히터(23)에 의해 가열할 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 필요에 따라서는 2층이나 4층 이상으로 구성될 수도 있다. 이때, 각각의 챔버(31,32,33)는 환형 단면을 갖는 원통체로서, 상호 격리된 상태로 즉, 별체로 되어 별도의 입수구(25)와 출수구(미도시)를 가지며, 서로 간에 온도 교환이 일어나지 않도록 되어 있다.

한편, 상기 복수의 봉히터(23)는 물재킷(21)에 수용된 열매체를 각 가열구간(A,B,C) 별로 상이한 온도를 갖도록 가열하는 수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 물재킷(21)의 가열구간(A,B,C)을 형성하는 각각의 챔버(31,32,33)마다 층별로 일대일 설치되어 각각의 챔버(31,32,33) 내에 수용된 열매체를 서로 다른 온도로 가열한다. 예컨대, 도 2에 도시된 것처럼 물재킷(21)이 3층 구조의 제1, 제2, 및 제3 층의 챔버(31,32,33)로 이루어진 경우, 하단인 제1 층(31)의 열매체는 50 내지 60 ℃로, 중단인 제2 층(32)의 열매체는 60 내지 70 ℃로, 그리고 상단인 제3 층(33)의 열매체는 70 내지 80 ℃의 온도를 갖도록 가열되는 것이 바람직하다.

이는 제1 층 챔버(31)의 열매체 온도가 50℃ 미만이면, 용융 왁스는 과냉되어 점도가 높아지며, 따라서 교반부(3)에서 사출부(5)를 거쳐 노즐부(7)로 전달되는 왁스의 이동성이 크게 저하되기 때문이고, 반대로, 제3 층(33) 열매체의 온도가 80℃를 초과하면, 교반부(3) 전체에 투입된 왁스의 용융온도가 상승하므로, 교반부(3)에서 토출되는 왁스의 온도도 높아지고, 따라서 금형(M)으로 주입되는 왁스가 과열되어 모형으로 성형되기까지 걸리는 냉각시간이 길어지기 때문이며, 냉각시간을 줄이기 위해 금형 내 왁스를 급냉시킬 경우, 이형 시 잔류응력으로 인해 왁스 모형에 싱크마크 등이 발생할 수 있기 때문이다.

끝으로, 상기 교반날개(15)는 위와 같이 가열수단(13)에 의해 가열구간(A,B,C) 별로 서로 다르게 용융된 왁스를 교반하는 수단으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 용기(11) 내에 회전 가능하게 설치된다. 이를 위해, 교반날개(15)는 도시된 것처럼, 교반축(41)을 중심으로 방사상으로 배치되어 상하로 정렬되며, 교반축(41)은 용기(11)의 축선을 따라 배치되어 용기(11) 상면에 설치된 구동모터(43)에 의해 회전 구동된다.

상기 사출부(5)는 위와 같이 교반부(3)에 의해 용융, 교반된 왁스를 노즐부(7)로 압출하는 수단으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 사출부(5)의 외부 몸체를 이루는 사출케이스(51), 이 사출케이스(51) 내부의 작동챔버(57)를 따라 왕복 운동하면서 용기(11)로부터 용융 왁스를 흡인하거나 흡인된 왁스를 노즐부(7)로 연결된 사출관(59)으로 토출하는 사출피스톤(53), 그리고 사출피스톤(53)의 왕복 구동력을 발생시키는 노즐실린더(75)로 구성된다.

이때, 사출케이스(51)는 용기(11) 내의 용융 왁스를 흡인할 수 있도록, 왁스 토출구(19)에 삽입되는 흡인관(45)을 통해 교반부(3) 하류측에 연결된다. 또한, 흡인관(45)의 관로 상에 체크밸브(61)가 설치되어 사출케이스(51) 안으로 흡인된 왁스가 용기(11)로 역류되는 것을 방지하며, 마찬가지로 사출관(59)의 관로 상에 설치된 체크밸브(63)에 의해 사출관(59)으로 사출된 왁스가 사출케이스(51)로 역류되는 것을 방지한다.

상기 노즐부(7)는 위와 같이 사출부(5)에서 사출되어 나온 용융 왁스를 금형(M) 안으로 주입하는 수단으로서, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 사출라인(65)과 사출관(59)을 통해 사출부(5)의 하류측에 연결된다. 이때, 사출라인(65)은 도시된 것처럼, 이중관으로 되어 있는 바, 내부관(67)을 통해 용융 왁스를 유동시키도록 되어 있으며, 외부관(69)을 통해서는 열매체를 유동시켜, 내부관(67)의 왁스 유동을 제어하도록 되어 있다. 이를 위해, 외부관(69)은 도 2에 도시된 바와 같이, 용기(11)의 상측단에 설치된 라인제어부(66)와 유체 연결되며, 라인제어부(66)에 설치된 히터(68)에 의해 내부의 열매체 온도가 제어되는 바, 이를 통해 내부관(67)을 유동하는 왁스의 온도를 제어하도록 되어 있다.

한편, 노즐부(7)는 도 4에 도시된 것처럼, 사출부(5)와 유사하게 노즐케이스(71), 노즐플런저(73), 그리고 노즐실린더(75)로 구성된다. 여기에서, 상기 노즐케이스(71)는 노즐부(7)의 외부 몸체를 이루며, 외벽 일측에 왁스 공급관(77)이 돌출되어, 사출라인(65)을 연결하도록 되어 있으며, 따라서 사출부(5)에서 사출되는 왁스를 사출라인(65)을 통해 공급 받는다. 또한, 상기 노즐플런저(73)는 노즐케이스(71) 내부에 왕복 운동하도록 설치되는 바, 사출라인(65)을 통해 공급되는 용융 왁스를 노즐케이스(71) 밖으로 밀어내 금형(M) 안으로 주입한다. 또한, 상기 노즐실린더(75)는 사출실린더(55)와 마찬가지로 노즐플런저(73) 일측에 연결되는 구동수단으로서, 도 4에 도시되는 바, 노즐케이스(71) 내에서 노즐플런저(73)를 왕복 운동시켜 노즐케이스(71) 내의 왁스를 외부로 즉, 금형(M) 안으로 밀어내는 역할을 한다.

특히, 노즐부(7)는 왁스를 주입하는 과정에서 평균 3 내지 4℃로 온도가 상대적으로 매우 낮은 금형과 선단면이 접촉하는 바, 이로 인해 급속한 온도 저하가 발생하지 않도록, 밴드히터(79)에 의해 노즐팁(81) 부분을 가열하도록 되어 있다. 아울러, 도 4에 도시된 것처럼 노즐부(7)에 연결된 상하가동수단(83)과 좌우가동수단(85)은 금형(M)의 주입구 위치에 따라 노즐부(7)를 상하좌우로 이동시키는 역할을 한다.

상기 온도감지부(9)는 서로 다른 온도로 가열되는 교반부(3) 각 가열구간(A,B,C)의 온도를 감지하는 수단으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 교반부(3) 즉, 교반부(3)의 각 가열구간(A,B,C) 일측에 각각 일대일로 설치되는 수온센서(91,92,93)로 이루어진다. 즉, 예컨대, 본 실시예의 경우 온도감지부(9)는 도 3에 도시된 것처럼, 3층으로 되어 있는 물재킷(21)의 각 층별 챔버 즉, 제1, 제2, 및 제3 챔버(31,32,33)의 측벽마다 하나씩 설치되어, 봉히터(23)에 의해 각기 다른 온도로 가열되는 각 챔버(31,32,33) 내 열매체의 온도를 감지한다.

한편, 온도감지부(9)는 필요에 따라 또는 반드시 다음과 같은 보조 온도센서를 구비하는 바, 보조 온도센서(95-1)는 물재킷(21) 저면 일측에 장착되어 물재킷(21) 하단의 열매체 온도를 감지한다. 또한, 보조 온도센서(95-2)는 사출부(5) 사출케이스(51)의 사출구(52)에, 보조 온도센서(95-3)는 사출부(5)의 사출관 출구(58)에, 보조 온도센서(95-4)는 노즐부(7)의 왁스 공급관(77)에 각각 충전된 용융 왁스의 온도를 감지한다. 아울러, 보조 온도센서(95-5)는 밴드히터(79)에 의해 가열되어 적정 온도를 유지하는 노즐팁(81) 내 용융 왁스의 온도를 감지한다.

상기 제어부(10)는 왁스가 교반부(3)에서 용융, 교반되어 사출부(5)와 노즐부(7)를 거쳐 금형(M)에 주입될 때까지 관여하는 모든 과정을 제어하는 수단으로서, 예컨대 도 4에 도시된 바와 같이, 왁스 사출기(1)가 적용되는 왁스 성형기(100)의 상단에 설치되는 바, 가열수단(13)의 왁스 가열온도는 물론, 사출부(5)나 노즐부(7)에서 배출되는 왁스의 양이나 이를 결정하는 배출압력 또는 배출시간 등을 제어한다.

이제, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 왁스 사출기(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 왁스 사출기(1)를 통해 왁스 성형기(100)의 금형(M)에 용융 왁스를 주입하여 왁스 모형을 제작하기 위해서는 먼저, 왁스 투입구(17)를 통해 교반부(3)의 용기(11) 안으로 적정량의 고형 왁스를 투입한다.

그리고 나서, 가열수단(13)을 통해 용기(11) 내의 왁스를 용융시키는 바, 초기에는 용기(11) 내 왁스가 상하 위치에 상관없이 모두 교반에 적합한 점도를 갖도록, 가열수단(13)의 각 가열구간 별 온도를 모두 동일한 온도 예컨대, 50 내지 60 ℃, 바람직하게는 70℃로 설정한다. 따라서, 봉히터(23)의 발열량은 모두 동일하게 설정되며, 봉히터(23)에 의해 가열되는 각 챔버(31,32,33) 내의 열매체도 모두 동일한 온도로 가열된다. 이에 따라 용기(11) 전체에서 동일한 온도로 가열된 왁스는 동일한 점도를 갖도록 서서히 용융된다. 이때, 구동모터(43)를 동작시켜 교반날개(15)를 가동함으로써, 용융이 시작된 왁스를 서서히 교반하며. 이에 따라 왁스 내부에 포함된 수분 등 불순물이 기포 형태로 제거된다.

곧이어, 용기(11) 내에 투입된 왁스가 전반적으로 교반에 적합한 점도로 용융되면, 가열수단(13)의 온도를 서서히 가열구간(A,B,C) 별로 차별화시킨다. 이를 위해, 하단의 가열구간(C)을 형성하는 제1 챔버(33)에 장착된 봉히터(23)는 발열량이 상대적으로 가장 적게 설정되어, 제1 챔버(33) 내 열매체의 온도가 예컨대, 50 내지 60 ℃, 바람직하게는 54℃가 되도록 한다. 반면, 중단의 가열구간(B)을 형성하는 제2 챔버(32)에 장착된 봉히터(23)는 발열량이 상대적으로 중간에 설정되어, 제2 챔버(32) 내 열매체의 온도가 예컨대, 60 내지 70 ℃, 바람직하게는 60℃가 되도록 한다. 그러나 상단의 가열구간(A)을 형성하는 제3 챔버(31)에 장착된 봉히터(23)는 종전과 동일한 발열량을 유지함으로써, 제3 챔버(31) 내 열매체의 온도가 위와 같이, 예컨대, 70 내지 80 ℃, 바람직하게는 70℃로 유지되도록 한다.

이에 따라, 초기 단계에서 용융이 시작된 왁스는 상단의 가열구간(A)에서 가장 높은 점도를 유지하면서 원활하게 교반되어 충분한 기포 제거가 이루어진다. 이와 동시에, 용기(11) 내 용융 왁스는 대류 현상에 의해 상대적으로 온도가 높은 상단부분이 아래로 내려가고, 반대로 상대적으로 온도가 낮은 하단 부분이 위로 올라오면서 전체적으로 빠짐없이 교반에 의한 기포 제거가 이루어진다.

이와 같은 교반 동작이 그대로 유지되면서 일정 시간이 경과되면, 왁스 중에 잔류하는 기포는 교반에 의해 충분히 제거되며, 이때 사출부(5)를 동작시켜 왁스를 사출한다. 즉, 사출실린더(55)가 동작하면, 사출피스톤(53)이 후퇴하면서 용기(11) 아래쪽의 왁스를 작동챔버(57) 안으로 흡인한다. 이때, 흡인되는 왁스는 위에서 언급한 바와 같이, 예컨대, 50 내지 60 ℃, 바람직하게는 54℃로 유지되며, 보조 온도센서(95-1)에 의해 온도가 확인된다. 그리고 나서, 사출피스톤(53)이 전진함에 따라 작동챔버(57) 내의 왁스는 사출관(59)으로 밀려나가는데, 사출 전에 다시 한 번 보조 온도센서(95-2)에 의해 온도가 확인된다. 계속해서, 사출실린더(55)에 의해 가압된 왁스는 사출관(59)에서 사출라인(65)으로 배출되어 노즐부(7)로 공급되는데, 사출라인(65)으로 배출되기 직전에 보조 온도센서(95-3)에 의해 배출온도가 확인된다. 사출라인(65)을 통과하는 동안, 왁스는 외부관(69)을 흐르는 열매체에 의해 사출 최적온도 즉, 예컨대, 50 내지 60 ℃, 바람직하게는 54℃의 사출온도를 유지하게 된다. 이때, 외부관(69)의 열매체는 라인제어부(66)와 히터(68)에 의해 제어된다.

이렇게 해서 사출라인(65)을 통과한 왁스는 왁스 공급관(77)을 통해 노즐부(7)로 공급된다. 이를 위해, 노즐실린더(75)가 동작하여 노즐플런저(73)를 후퇴시키며, 이때 노즐케이스(71) 내에 발생하는 부압으로 인해 사출라인(65)의 왁스가 쉽게 노즐부(7)로 흡인된다. 흡인 시 왁스는 보조 온도센서(95-4)에 의해 공급온도가 다시 한 번 확인된다. 한편, 왁스 공급 전후에 또는 동시에 상하가동수단(83)과 좌우가동수단(85)이 동작하여 노즐부(7)의 노즐팁(81)과 금형(M)의 왁스 주입구를 정렬시킨다.

뒤이어, 노즐실린더(75)에 의해 노즐플런저(73)가 전진하면, 노즐케이스(71) 내에 충전된 왁스는 노즐팁(81)을 통해 금형(M)으로 주입된다. 이때, 왁스는 보조 온도센서(95-5)에 의해 주입온도가 확인되며, 금형(M)에의 열전도로 인해 노즐팁(81)의 온도가 위에서 언급한 최적온도 이하로 냉각된 경우에는 밴드히터(79)를 동작시켜 최적온도를 유지한다.

이와 같이, 사출부(5) 또는 노즐부(7)에서 배출되는 왁스는 제어부(10)에 의해 왁스의 배출량, 배출압력, 및 배출시간 또는 속도 등이 여러 단계로 나뉘어 임의로 제어되는 바, 성형되는 왁스 모형의 특성에 따라 금형(M)에 주입되어야 하는 왁스의 양, 금형(M) 내부에 존재하는 공기의 배출속도 등을 제어하고, 왁스의 응고속도를 측정해서 사출되는 왁스의 유동속도 등을 제어하도록 되어 있다. 이를 위해 제어부(10)는 서보 비례제어밸브를 사용하는 것이 바람직하다.

최종적으로, 금형(M) 내의 왁스 주입이 완료되면, 최종적으로 성형실린더(20)가 동작함으로써, 왁스에 의한 모형의 성형이 완료된다.

1 : 왁스 사출기 3 : 교반부
5 : 사출부 7 : 노즐부
9 : 온도감지부 10 : 제어부
11 : 용기 13 : 가열수단
15 : 교반날개 20 : 성형실린더
21 : 물재킷 23 : 봉히터
25 : 입수구 27 : 격벽
31, 32, 33 : 챔버 45 : 흡인관
61, 63 : 체크밸브 65 : 사출라인
77 : 왁스 공급관 79 : 밴드히터
81 : 노즐팁 83 : 상하가동수단
85 : 좌우가동수단 91, 92, 93 : 온도센서
95-1, -2, -3, -4 : 보조 온도센서 M : 금형

Claims (8)

1. 사출에 사용될 왁스를 수용하여 교반하되, 수용된 상기 왁스를 구간 별로 상이한 온도를 갖도록 가열하여, 상기 왁스의 점도를 가열구간(A,B,C) 별로 차별화시키는 교반부(3);
   상기 교반부(3)의 하류측에 연결되어, 상기 교반부(3)에 수용된 상기 왁스를 상기 교반부(3) 밖으로 짜내는 사출부(5);
   상기 사출부(5)의 하류측에 연결되어, 상기 사출부(5)로부터 공급된 상기 왁스를 금형(M)에 주입하는 노즐부(7);
   상기 교반부(3) 일측에 설치되어, 상기 교반부(3)의 상기 가열구간(A,B,C) 별로 상이한 온도를 감지하는 온도감지부(9); 및
   상기 사출부(5)와 상기 노즐부(7)에서 배출되는 상기 왁스의 배출량, 배출압력, 및 배출시간을 제어하는 제어부(10);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 왁스 사출기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 교반부(3)는,
   상기 교반부(3)의 외체를 이루면서 상기 왁스를 담는 용기(11);
   상기 용기(11)를 따라 상하로 상기 복수의 가열구간(A,B,C)을 형성하도록 상하로 설치되어, 상기 용기(11) 내에 수용된 상기 왁스를 상기 복수의 가열구간(A,B,C) 별로 상이한 온도를 갖도록 가열하는 가열수단(13); 및
   상기 용기(11) 내에 회전 가능하게 설치되어, 상기 용기(11) 내에서 상기 가열수단(13)에 의해 상이한 온도로 용융된 상기 왁스를 교반하는 교반날개(15);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 왁스 사출기.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 가열수단(13)은,
   상기 용기(11)의 내주면을 둘러싸면서 상기 왁스를 수용하도록 설치되되, 내부에 열매체를 수용하여 상이한 온도로 가열할 수 있도록 적어도 2층 이상의 복층 구조로 되어 있는 물재킷(21); 및
   상기 물재킷(21)에 각 층별로 설치되어, 상기 열매체를 각 층별로 상이한 온도를 갖도록 가열하는 복수의 봉히터(23);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 왁스 사출기.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 온도감지부(9)는 상기 물재킷(21)에 각 층별로 설치되어, 상기 복수의 봉히터(23)에 의해 각기 다른 온도로 가열되는 상기 열매체의 온도를 감지하는 복수의 온도센서(91,92,93)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 왁스 사출기.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 온도감지부(9)는,
   상기 물재킷(21) 저면의 온도를 감지하는 보조 온도센서(95-1);
   상기 사출부(5)의 사출구(52) 온도를 감지하는 보조 온도센서(95-2);
   상기 사출부(5)의 사출관 출구(58) 온도를 감지하는 보조 온도센서(95-3); 및
   상기 노즐부(7)의 왁스 공급관(77) 온도를 감지하는 보조 온도센서(95-4);로 이루어진 일군의 온도센서 중 적어도 하나의 보조 온도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 왁스 사출기.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제어부(10)는 서보 비례제어밸브인 것을 특징으로 하는 왁스 사출기.
7. 청구항 3 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 물재킷(21)은 상호 격리된 제1, 제2, 및 제3 층의 챔버(31,32,33)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왁스 사출기.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제1 층 챔버(31)는 50℃ 이상 60℃ 미만,
   상기 제2 층 챔버(32)는 60℃ 이상 70℃ 미만, 그리고
   상기 제3 층 챔버(33)는 70℃ 이상 80℃ 이하의 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 왁스 사출기.

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