KR20000069819A - 동심 핀 부재를 갖는 유체 보조식 밸브-게이트 부싱 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체 보조식 주입 몰딩 시스템 또는 공동 주입 몰딩 시스템에 대한 장치 및 방법에 관한 것이다. 한 쌍의 동심 핀 부재가 몰드 부싱에 위치되어 용해된 플라스틱 재료의 통과 및 몰드 공동으로 유체의 통과를 용이하게 하거나 방지하도록 선택적으로 제어한다. 중공 핀 부재 내에는 내부 핀 부재가 위치되고, 핀 부재에 의해 양쪽 핀 부재가 제어되어 유압식 또는 공기 압축식 소스로부터 선택적 가압화에 의해 블록 부재에서 선택적으로 이동하게 된다. 피스톤 부재의 이동은 핀 부재의 동작을 선택적으로 제어하며, 따라서 유체 보조식 주입 몰딩 시스템의 동작을 선택적으로 제어한다.

Description

동심 핀 부재를 갖는 유체 보조식 밸브-게이트 부싱 {FLUID ASSIST VALVE-GATE BUSHING WITH CONCENTRIC PIN MEMBERS}

현재, 유체 보조식(가스 또는 유체) 주입 몰딩을 위한 다양한 공정 및 기술이 사용되고 있다. 유체 보조식 주입 몰딩 처리는 부분적 중공화(hollow), 경량화, 최소 싱크 마크(minimal sink mark) 및 적은 뒤틀림성을 갖는 강성부의 생성 능력을 갖는 플라스틱부의 설계 및 제조상에 추가적인 융통성을 갖는다. 이들 처리는 비용 및 사이클 시간은 물론 재료상의 요구를 줄일 수 있으며, 많은 응용에 있어서 종래 주입 몰딩 처리 및 기술을 통한 장점을 가지고 있다.

통상적으로, 유체 보조 주입 몰딩 시스템은 몰드 내의 플라스틱 재료를 확장시키고, 몰드 공동화 세부 항목에 따른 압력하에서 액체 상태 또는 가스 상태 중 어느 하나의 상태에서 상이한 물질을 활용한다. 액체 또는 기체 상태의 유체는 부싱, 노즐 또는 하나 이상의 공동 내 또는 하나 이상의 위치 내에서 기계 노즐과 같은 다양한 방식으로 몰드로 도입될 수 있다. 기존의 플라스틱 주입 몰딩 처리에 있어서, 몰드된 플라스틱 재료는 탕구 부싱(sprue bushing) 또는 노즐(가열 또는 비가열된)을 통해서 중공 몰드의 공동으로 주입된다. 경우에 따라서는, 공통 매니폴드(manifold)에 부착된 2 이상의 탕구 부싱이 사용되기도 한다. 이러한 예에 있어서, 러너(runner)를 통해서 주입 몰딩 기계로부터 도래하는 플라스틱 용해물이 가열된 분배기 블록(a/k/a 매니폴드)에 의해 각각의 탕구 부싱으로 분배된다. 한가지 종래의 방법은 밸브-게이트 부싱으로도 알려져 있는 하나 이상의 핀 또는 니들 밸브를 활용해서 용해물 흐름을 제어하는 것이다.

이들 시스템에 있어서, 매니폴드를 통해서 탕구 부싱으로 니들 밸브가 삽입되고, 유압식(hydraulic), 전기식 제어 장치, 또는 공기 압축식 제어 장치 또는 메카니즘에 의해 축방향 운동을 제어한다. 니들 밸브는 제어 메카니즘에 의해 축방향으로 이동하게 되는 돌출된 핀을 갖고, 탕구 부싱으로부터 몰드 공동으로 플라스틱 용해물의 통로를 개폐하기 위하여 탕구 부싱의 단부에서 오리피스(orifice) 내에서 적절하게 적용된다. 이들 시스템의 일례가 예컨대, 미국 특허 제4,279,582호에 개시되어 있다.

다른 형태의 플라스틱 주입 몰딩 방법 및 시스템은 공동 주입(co-injection) 장치를 활용하는 것이다. 이 장치는 두 가지 서로 다른 플라스틱 재료를 주입하는 것으로, 전형적으로 내부 코어 재료 및 외부 쉘(shell) 재료를 단일 몰드 공동에 주입한다. 공동 주입 매니폴드는 두 가지 서로 다른 주입 기계로부터 재료를 받아서 몰드 또는 다이(die)로 흐르는 단일 스트림 내의 2가지 재료를 결합한다.

공동 주입 처리는 생성물을 저가로 만들어낸다. 최종부에 대해 더 고가인 외부 플라스틱 재료와 동일한 량이 사용되는데, 이는 외부 표면 또는 생성물의 쉘에 대해서만 사용되기 때문이다. 공동 압출된 두 번째 재료는 전형적으로 저가인 플라스틱 재료이며, 생성물의 내부에 보이지 않는 코어를 형성한다. 공동 주입 매니폴드 및 그 처리는 예컨대 미국 특허 제4,376,625호에 개시되어 있다.

본 발명은 몰드된 유체 보조식 주입 시스템(fluid-assisted injection molded system)에 사용하기 위한 핀형 밸드-게이트 부싱 장치(pin-type valve-gate bushing device)에 관한 것이다.

도 1 내지 도 3 및 도 3a는 본 발명의 우선적 실시예와 더불어 그 동작을 나타낸 도면.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 대안적 실시예와 더불어 그 동작을 나타낸 도면.

본 발명의 목적은 유체 보조식 주입 몰딩 처리에 사용하기 위한 개선된 밸브-게이트 부싱을 제공하기 위한 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 공동 장치 및 시스템에 대안적으로 사용될 수 있는 개선된 밸브-게이트 부싱을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 몰드에 플라스틱 재료의 엔트리(entry)를 막고, 몰드에 플라스틱 재료의 엔트리(entry) 막으면서, 동시에 가압 유체(액체 또는 가스)의 엔트리가 존재하도록 하는 가동 게이트 핀을 갖는 개선된 노즐 또는 밸브-게이트 부싱을 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 몰드 내에 플라스틱 재료의 엔트리를 막거나 또는 허용하거나, 또는 동일하게 몰드에 유체 보조식 재료의 엔트리를 막거나 허용하도록 선택적으로 동작하게 될 수 있는 이중 핀 메카니즘(dual pin mechanism)을 갖는 밸브-게이트 부싱을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 유체 보조 시스템에 사용하는 밸브-게이트형 부싱 또는 노즐이 갖는 기존의 문제점을 해결하여, 상기 명시한 목적 및 의도를 달성한다. 본 발명은 몰드에 플라스틱 재료의 흐름을 원하는 만큼 쉽고 효과적으로 개폐하고, 또한 몰드 공동에 유체(가스 또는 액체)의 엔트리를 쉽고 효과적으로 개폐하는 핀형 밸브-게이트 장치를 제공한다.

특히, 부싱은 핀 부재의 단부에 형성된 오리피스는 물론 부싱 오리피스를 선택적으로 개폐하도록 이중 핀 메카니즘을 동작시키는 이동 가능한 차단 메카니즘을 갖는다. 제 1 이동 가능한 돌출된 핀 부재는 제 2 이동 가능한 돌출된 핀 부재 안쪽에 위치된다. 유압식, 전기식, 또는 공기 압축식 등 중 어느 한가지 방식으로 동작되는 피스톤형 제어 메카니즘은 2개의 핀 부재를 양쪽 모두, 또는 관련된 다른 하나를 길이 방향으로 이동시켜서 선택적으로 2개의 밸브 부재(오리피스)를 개폐한다. 외부 핀 부재의 단부는 부싱 또는 노즐 부재의 단부 내에서 플라스틱 재료의 엔트리를 위한 밸브 또는 "게이트"를 몰드 공동에 안출하는 오리피스와 정합시킨다. 내부 핀 부재의 단부는 외부 핀 부재의 내부 단부를 갖는 제 2 밸브 메카니즘을 안출한다. 이 밸브 메카니즘은 몰드 공동에서 액체 또는 가스와 같은 제 2 유체 제료의 흐름을 조절하는데 사용된다.

바람직한 실시예에서, 각각의 핀 부재는 제어 메카니즘에 위치되어 있는 분리적으로 적층된 이동 가능한 피스톤 부재가 고정된다. 2개의 피스톤이 함께 또는 독립적으로 이동하게 됨에 따라 서로 관계를 갖고 탕구 부싱에 관계되어 있는 2개의 핀의 원하는 이동이 발생한다.

제 2 실시예에 있어서, 하나의 피스톤 부재는 다른 피스톤 부재 안쪽에 위치되며, 2개의 피스톤 부재는 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 이동하도록 다시 적용되어, 탕구 부싱에서의 게이트에 밸브 메카니즘과 더불어 2개의 핀 부재의 단부에서 밸브 메카니즘을 단속한다.

본 발명의 이러한 목적 및 다른 목적, 특징 및 장점은 부가한 도면 및 첨부한 청구 범위를 모두 합쳐서 보면 이후 본 발명의 실시예로부터 명료하게 될 것이다.

도 1 내지 도 3 및 도 3a는 본 발명의 우선적 실시예를 설명하며, 유체 보조식 주입 몰딩 시스템에 사용하는 것을 나타내고 있다. 이 점에 있어서, 본 발명은 특히 가스 보조 주입 몰딩 처리 또는 시스템에 이용된다. 그러나, 본 발명은 액체 상태(예컨대, 액체 질소)에 있는 가스와 같은 가스 이외의 유체가 이용되도록 적용될 수 있다. 더욱이, 본 발명은 둘 이상의 서로 다른 플라스틱 재료를 내부 코어에 대해서 하나, 및 외부 쉘에 대해서 나머지 하나를 단일 몰드 공동에 주입하는 공동 주입 몰딩 시스템에 사용할 수도 있다.

본 발명의 우선적 예는 가스 보조식 주입 몰딩 시스템에 관한 것으로, 상기한 방법으로 여기에서 언급될 것이다. 그러나, 위에서 설명한 전제에 대해서, 용어 "가스"는 상대적으로 본 발명을 제한하기 위한 의미는 아닌 것으로 이해되어야 하는 것이다.

또한, 본 발명은 탕구 부싱 또는 노즐에 대해 바람직하게 적용된다. 이러한 관점에서, 본 발명은 탕구 부싱(12)의 한 형태를 이용하는 이러한 응용에 나타나 있다. 물론, 탕구 부싱의 상이한 크기, 형상 및 형태, 기계 노즐 등이 본 발명에 이용될 수 있으며, 그 정신 및 요지 내에서 이루어진다. 추가로, 본 발명은 탕구 부싱 없이도 이용될 수 있다.

밸브-게이트 시스템은 통상적으로 도면의 참조 번호 10으로 언급된다. 이 시스템(10)은 부싱 또는 노즐(12), 매니폴드(14), 및 실린더 부재 또는 블록 부재(16)를 포함한다. 공통적으로 "노즐"로도 언급되는 몰드 부싱(12)은 몰드(20) 내에서 공동(18) 내에 설치된다. 몰드(20)는 특정한 종래의 형태일 수 있으며, 내부에 몰드 공동(26)을 갖는 제 2 플레이트 부재(24)와 더불어 부싱(12)을 수용하는 제 1 플레이트 부재(22)를 갖는다. 몰드 공동(26)은 종래에 공지되어 있는 바와 같이 최종부의 형상 및 크기로 형성 또는 맞추어지게 된다.

탕구 부싱 또는 노즐(12)은 미시건주 트로이에 위치한 인코 코포레이션으로부터 이용 가능한 것과 같은 특정한 종래 형태일 수 있다. 이러한 관점에서, 탕구 부싱(12)은 금속 몸체 또는 생크 부재(30; shank member), 내부 돌출된 통로(32), 스크류-온 팁 부재(screw-on tip member; 34), 및 환상 저항 히터 부재(annular resistance heater member; 36)를 갖는다. 팁 부재(34)는 리세스(18)의 단부 내에서 피트에 적합한 순방향 단부(40)를 갖는다. 팁(34)은 플라스틱 재료가 몰드 공동(26)에 선택적으로 흐르게 하는 개구단(42)을 갖는다.

이동 가능한 중앙 핀 메카니즘(50)은 탕구 부싱(12)에 위치된다. 핀 메카니즘(50)은 바람직하게는 고형체가 아니며, 도관 형태일 수 있는 중앙 핀 부재(54)와 외부 중공 핀 부재(outer hollow pin member; 52)를 갖는다. 핀 부재(54)는 외부 핀 부재(52) 내에 돌출된 통로(53) 안쪽에 이동 가능하게 위치된다. 이하, 더 상세하게 설명된 바와 같이, 2개의 핀 부재(52, 54)는 모두 또는 상대적으로 서로 분리적 및 길이 방향(축방향)으로 이동하게 되도록 적용된다. 핀 부재는 도면에서 화살표(55)로 나타낸 방향으로 이동이 가능하다.

외부 핀(52)은 제 1 피스톤 부재(60)에 고정되면서, 내부 핀 부재(52)는 제 2 피스톤 부재(62)에 연결된다. 바람직하게, 핀 부재는 나선형으로 이완 가능하게 피스톤 부재에 연결되어, 피스톤 부재에 고정적으로 고정될 수 있지만, 필요시에는 조정될 수도 있다.

피스톤 부재(60, 62)는 블록 부재(16)에 위치되며, 커버 플레이트(17)에 의한 위치에 유지된다. 2개의 피스톤 부재(60, 62)는 블록(16) 내, 또한 화살표(55) 방향에서 모두 또는 분리적으로 이동하게 되도록 적용된다. 피스톤 부재(60, 62)는 특정 기존 수단, 바람직하게는 유압식 또는 공기 압축식으로 실린더 블록(16) 내에서 이동하게 되도록 적용된다. 또한, 본 발명에 따라, 원하는 방식 및 순서로 2개의 피스톤 부재(60, 62)를 이동시키기 위한 전기적 시스템을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 피스톤은 에크미 나사(Acme thread)에 장착될 수 있고, 또한 피스톤이 회전되거나 또는 둘러싸인 하우징이 전기적 모터로 회전될 수 있다.

용해된 플라스틱 재료는 매니폴드(14) 내의 통로(64)를 통해서 시스템에 도입된다. 플라스틱 재료는 종래 주입 몰딩 기계(개략적으로 박스 "IM"으로 나타낸)에 의해 통로로 도입된다. 매니폴드(14)는 카트리지 또는 도관형 히터(도시하지 않은)와 같은 특정 기존 수단으로 가열된다. 통로(64)는 주입 몰딩 기계(IM)로부터 플라스틱 재료가 부싱 내의 통로(32)와 몰드 공동(26)으로 도입되도록 한다. 이 점에 있어서, 플라스틱 재료의 흐름 방향은 화살표(65)로 지시된다. 기둥(pillar) 또는 스페이서(spacer; 66)(a/k/a "라이져(riser)")는 매니폴드(14)와 블록 부재(16) 사이에 위치된다. 블록 부재, 매니폴드 및 몰드는 종래 공지되어 있는 클램프(clamp), 기계 볼트(machine) 등과 같은 특정 수단에 의해 전형적으로 모두 고정되거나 또는 장착되어 있다.

부싱 또는 노즐(12)은 원하는 만큼 하나 이상의 피스(piece)로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 부싱(12)은 몸체 또는 생크 부재(30)가 필수 구성 요소로서 만들어지거나, 또는 몸체 또는 생그 부재(30)에 나선으로 부착되는 헤드부(31)를 가질 수 있다. 히터(36)는 생크(30)의 외부 표면상에 위치된다. 코일 히터 또는 특정 기존 형태의 밴드 히터와 같은 바람직하게는 저항기형 히터인 히터 부재가 적절한 전원(도시하지 않은)에 접속된 도선(38)을 통해서 대전된다. 히터 부재는 특정 종래의 형태인 것이 가능하다. 특정 상황에서는 히터 없이 부싱을 제공하는 것도 가능하다.

지시한 바와 같이, 부싱은 원피스 또는 멀티피스 구성 요소 장치가 될 수 있다. 또한, 히터 부재는 몸체 또는 생크 부재(30)에 관해서 내부적 또는 외부적으로 위치될 수 있다. 또한, 부싱은 특정 기존 또는 종래 형태 또는 단면(cross-section)을 가질 수 있으며, 헤드부 없이 제공될 수도 있다. 또한, 부싱은 몰드 또는 매니폴드에 나선으로 부착되는 형태일 수 있다. 부싱 및 히터 부재의 모든 이들 형태는 종래 기술로서 공지되어 있다.

플라스틱 재료는 가열되어 초기에 주입 몰딩 기계(IM)의 몸체 내에서 용해 상태로 변환된다. 다음, 플라스틱 재료는 부싱으로 밀려들어가거나, 또는 매니폴드가 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 활용되면, 매니폴드로 밀려들어가서 통과한 후에 하나 이상의 부싱으로 밀려들어간다. 이점에 있어서, 매니폴드(14) 내의 히터는 용해 조건에서 매니폴드 통로(64) 내에서 플라스틱 재료를 보유하고, 부싱 내의 히터 부재(또는, 부재들)는 용해 조건에서 부싱 통로(32) 내에서 플라스틱 재료를 유지한다. 이점에 있어서, 다량의 플라스틱 재료를 몰드 공동에 주입하는 주입 사이클 후에, 부싱 및 매니폴드 내에 남아 있는 플라스틱 재료는 굳어지거나 고형화되지 않고, 다음 주입 사이클에 대비하여 액체 또는 용해 조건으로 유지된다.

유체(가스)는 핀 메카니즘(50) 내에서 통로(53)를 통해서 몰드 공동(26)으로 도입된다. 가스는 기존의 압력 소스 "가스"에서 커플링(72)으로부터 시스템(10)으로 도입된다. 압력 소스(압력원)로부터 커플링(72)으로 가스를 공급하기 위해서 적절한 도관이 사용된다. 시스템(10)에서 가스의 엔트리 방향은 화살표(75)로 도시되어 있다. 가스는 커플링(72)으로 도입되고, 다시 핀 메카니즘(50)으로 도입되어 몰드 공동(26)으로 도입된다.

도 1 및 도 2의 비교로 나타낸 바와 같이, 내부 핀 부재(54)는 길이 방향으로 이동되거나, 또는 외부 핀 부재(52)에 관련해서 축방향으로 이동될 수 있다. 내부 핀 부재(54)의 저부 또는 원심단(56)은 핀 부재(52) 내의 통로(53)의 내부 저부단(58)과 정합하도록 적용된다. 저부단(56, 58)은 통로(53)에서 몰드 공동(26)으로 가스의 흐름을 제어하는 밸브 또는 게이트를 형성한다.

내부 핀 부재(54)는 피스톤 부재(62)에 고정적으로 부착된다. 이 점에 있어서, 핀 부재(54)는 나선 결합 또는 커넥터 메카니즘(68)에 의해 피스톤 부재(62)에 바람직하게 나선형으로 고정된다. 마찬가지로, 외부 핀 부재(52)는 적절한 커플링(70)에 의해 피스톤 부재(60)로 연결된다.

피스톤 부재(60, 62)는 블록 부재(16) 내의 챔버 공동(80)에 미끄러질 수 있게 위치된다. 액체 또는 가스와 같은 유체는 원하는 만큼 채널(82, 84)에 의해 공동(80)으로 도입되어 피스톤(60, 62) 운동을 제공한다.

피스톤 부재(60, 62)와 블록 부재(16) 사이에는 통로(82, 84, 86)에 의해 공동(80)으로 도입되는 유체 또는 가스를 분리 및 분리하도록 복수의 밀봉 장치가 제공된다. 이들 밀봉 장치는 고무 또는 탄성 오링(O-ring)과 같은 특정 기존 형태일 수 있다. 이 점에 있어서, 피스톤 부재(62)는 밀봉 장치(88, 89)에 의해 밀봉된다. 밀봉 장치(88)는 커버 플레이트(17) 상에 위치되면서, 밀봉 장치(89)는 피스톤 부재(62)에서 환상 공동(90) 내에 위치된다. 피스톤 부재(60)는 부재(92, 93)를 밀봉함으로써 밀봉된다. 밀봉 부재(92)는 블록 부재(16) 내에 위치되며, 밀봉 장치(93)는 피스톤 부재(60) 내의 공동(94)에 위치된다.

유압식 또는 공기 압축식 유체, 또는 가스는 하나 이상의 기존 유압식 또는 동력 소스 "FPS"로부터 각각의 도관(83, 85, 87)에 의해 통로(82, 84, 86)로 공급된다. 통로는 동일한 압력 소스에 모두 연결되어 적절한 밸빙(valving) 및 제어 시스템에 의해 선택적으로 활용될 수 있다. 도관은 절절한 특정 커넥터 또는 파스너(fastener)에 의해 커버 플레이트(17) 및 블록 부재(16)에 연결된다. 통로(82, 84, 86)는 도 1 내지 도 3에 도시한 피스톤 내의 커버 플레이트 및 실린더 블록에 제공 또는 기계 가공되는데, 이는 공지 기술의 당업자에 의해서 다른 위치에 제공될 수도 있는 것으로 이해되는 것이다.

외부 핀 부재(52)의 저부단(57)은 부싱(12)의 개구단(오리피스; 42)과 정합에 적합하게 적용되어 밸브 메카니즘을 형성한다. 부재(57, 42)는 통로(32)로부터 몰드 공동(26)으로 플라스틱 재료의 흐름을 조절하는 밸브를 형성하기 위해 함께 정합시킨다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같은 시스템이 사용되는 경우, 부재(42, 57)에 의해 형성된 밸브 또는 게이트는 도 1에서 도시한 바와 같이 최초 오픈된다. 이러한 조건에서, 매니폴드(14) 및 부싱(12) 내에 존재하는 플라스틱 재료가 몰드 공동(26)으로 들어가도록 한다. 이러한 단계의 공정 동안, 2개의 핀 부재(52, 54)는 도 1에 도시한 방식으로 위치되어 플라스틱 재료가 통로(53)로 도입되는 것을 방지한다. 이 부분의 공정 동안에, 2개의 핀 부재(60, 62)는 통로(86)를 통해서 챔버(80)로 흐르는 가압 가스 또는 유체의 엔트리에 의해 챔버(80)의 상부에 힘을 받는다. 이는 2개의 피스톤 모두가 도 1에 도시한 위치로 밀려나게 되는 것이다.

플라스틱 재료(100)의 필요량이 일단 몰드 공동(26)에 도입되면, 통로(86)로부터 챔버(80) 내의 가압 가스가 제거되거나 또는 경감되고, 액체 또는 가스가 낮은 압력으로 통로(84)를 통해서 공동(80)으로 도입된다. 가압된 유체가 통로(84)를 통해서 공동(80)으로 도입되는 경우에는 피스톤 부재(60, 62)가 분할 또는 분리되어 도 2에 도시한 공동(80) 내의 위치로 밀려나게 된다. 이것은 외부 핀(52)의 단부(57)가 단부(42) 내의 개구에 밀봉되도록 함으로써, 부싱(12)에서 몰드 공동(26)으로 플라스틱 재료의 엔트리를 닫는다. 동시에, 이 처리는 핀(52)의 내부 저부단(58)과 단부(56) 사이의 게이트 또는 밸브를 오픈하여, 커넥터(72)를 통해서 환상 통로(53)로, 다음 몰드 공동(26)으로 낮은 압력의 가스가 도입되도록 한다. 몰드 공동(26)으로 도입된 가스 또는 유체는 도 2에 도시한 바와 같이 플라스틱 재료(100)를 몰드 공동의 모든 영역으로 밀어 넣어 완전히 채운다.

구체적인 처리는 종래 기술에서 잘 알려져 있는 가스 보조식 주입 몰딩 처리 절차로 활용 및 처리하며, 특정 기존 처리 절차가 활용될 수도 있다. 본 발명은 특정 형태의 가스 보조식 주입 몰딩 처리가 활용되도록 적용된다. 이 점에 있어서, 플라스틱 재료(100)가 공동 내에, 또는 그 특정 조합 내에 용착된 후에, 가스 또는 유체는 공동 또는 그 특정 조합으로 플라스틱 재료(100)가 융착된 후에, 공동으로 플라스틱의 흐름 동안 몰드 공동으로 도입될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 플라스틱 재료(100)의 초기량이 몰드 공동으로 도입될 수 있고, 그 후 제 1 압력으로 가스 또는 유체가 공동으로 도입될 수 있으며, 원한다면 동일한 또는 상이한 가스 또는 유체가 동일한 또는 상이한 압력으로 도입될 수 있고, 또한 커넥터(72)를 통해서도 도입될 수 있다. 플라스틱 재료와 함께 또는 플라스틱 재료에 이어서 몰드 공동으로 가스 또는 유체의 도입은 몰드의 모든 영역으로 플라스틱 재료를 밀어 넣어서 공동을 완전히 채운다.

본 발명은 우선 모든 플라스틱 재료가 몰드 공동으로 주입되고, 가스 또는 유체가 그 후에 도입되는 도 1 및 도 2에 도시한 특정 시스템에 대해서 설명한 것으로, 피스톤(60, 62)의 동작이 조절되어 가스 또는 유체가 플라스틱 재료의 일부에 따라 몰드 공동으로 주입될 수 있도록 조절될 수 있는 것으로 이해되는 것이다. 도 3a는 이러한 방식으로 본 발명의 동작에 있어서의 한 단계를 도시한 것이다. 이 목적을 위해 고안될 수 있었던 제어 시스템은 피스톤 부재(60, 62)의 위치 결정을 조절하여 그 처리 파라미터를 만족하도록 한다.

플라스틱 재료(100) 및 가스의 요구량이 일단 몰드 공동(26)으로 도입되면, 밸브 부재 모두는 몰드 공동으로의 진입이 차단된다. 이것은 도 3에 도시되어 있다. 이 단계에 대해서, 가압 유체 또는 가스는 도관(84)을 통해서 공동(80)으로부터 제거 또는 경감되고, 가압 유체 또는 가스는 통로(82)를 통해서 공동(80)으로 도입된다. 이것은, 피스톤 부재(60)와의 접촉으로 피스톤 부재(62)를 이동시키고, 동시에 핀 부재(54)의 내부 단부(58)와의 맞물림으로 핀 부재(54)의 단부(56)를 이동시켜서 밸브 또는 게이트를 닫는다.

표준 가스 보조식 주입 몰딩 기술에 따라, 가스 및 플라스틱의 필요량이 몰드에 도입된 후에, 가스의 압력이 유지되어, 냉각 및 고형화와 같은 플라스틱의 특정 용적 축소를 보상한다. 도 3에 도시한 바와 같은 시스템(10)의 부재의 위치는 이 단계를 만족하도록 활용될 수 있다. 또한, 냉각을 위해서 플라스틱의 고형화를 보조하는 통로(도시하지 않은) 또는 적절한 채널을 통한 냉각제의 순환으로 몰드 부재(22, 24)가 전형적으로 냉각된다.

몰드(26) 내의 플라스틱 부분(26)이 일단 충분히 고형화되면, 몰드된 부분 내의 가스가 특정 기존 방식에서의 대기로 배기되고, 그 부분은 몰드 공동으로부터 배출된다. 본 발명에 따라, 도 2에 도시한 처리 단계를 반전함으로써 가스가 몰드된 부분으로부터 배기되어, 부재(56, 58) 사이의 밸브를 오픈할 수 있게 된다. 그러나, 몰드 부분내의 가스를 배기시키는 데에는 몰드 내의 배기 핀 메카니즘과 같은 상이한 종래 방법이 사용될 수 있다.

본 발명에서 바람직하게 활용되는 가스는 질소이지만, 기존 가스 보조식 주입 몰딩 처리에 활용하는 상이한 특정 가스 또는 유체가 활용될 수도 있다. 또한, 원한다면 몰딩 사이클 후에 몰드로부터 제거 또는 방출되는 가스가 수집, 재이용, 재생될 수 있다. 이 점에 대해서, 가스 반송 또는 배출 통로에서 특정 이물질 또는 플라스틱 입자를 제거하기 위한 필터 메카니즘을 바람직하게 제공하게 된다.

실질적으로 밀봉을 제외하고는 시스템(10)의 모든 부재가 강철과 같은 금속 제로로 이루어져 있다. 물론, 본 발명의 요구와 부합한다면 주입 몰딩 시스템 또는 가스 보조식 주입 몰딩 시스템에 사용하는 특정 다른 기존 재료가 활용될 수 있다.

비록, 상기 기술된 처리 단계의 특정 순서가 도 1, 도 2 및 도 3을 참조해서 기술되어 있지만, 본 발명은 상이한 순서의 처리 절차 또는 방법 단계가 활용될 수 있다. 하나의 양호한 처리 절차에 있어서, 시스템(10)은 상기한 방식, 즉 도 1, 도 2 및 도 3의 순서로 나타낸 동작으로 동작하게 된다. 그러나, 다른 양호한 실시예에 있어서, 시스템(10)은 도 1, 도 3, 도2, 및 다시 도 3에 나타낸 동작의 순서가 활용될 수 있다. 더욱이, 가스가 플라스틱 재료의 일부분과 함께 몰드 공동으로 도입되도록 하는 시스템이 이용되는 경우, 그 후 적절한 순서의 처리 단계는: 도 1, 도 2, 도 3a, 다음 도 3의 순서가 될 수 있다. 다른 방식의 순서는 도 1, 도 2, 도 3, 도 3a, 도 2, 그 후 다시 도 3의 순서가 될 수 있다.

본 발명의 다른 방식의 실시예(101) 및 장치가 도 4 내지 도 6에 도시되어 있다. 도 1 내지 도 3에 도시한 실시예(10)와 도 4 내지 도 6에 도시한 실시예(101)간의 주요 차이점은 핀 부재를 동작시키는 피스톤 부재의 구조에 있다. 부싱, 매니폴드, 몰드 및 유압식 및/또는 공기 압축식 시스템의 모든 다른 특징은 물론, 몰드 공동에서 플라스틱 및 가스 재료의 제어에 있어서 핀 부재의 동작이 모든 실시예에 대해서 동일하기 때문에 동일한 참조 번호로서 지칭된다. 또한, 실시예들간의 작은 차이를 갖는 일부 특징은 "액센트"가 붙는 일부 참조 번호로서 언급되기도 한다. 예를 들면, 도 4 내지 도 6에서 블록 부재(16'), 및 커버 플레이트(17')가 있다.

도 4 내지 도 6에 도시한 실시예에 있어서, 외부 핀 부재(52)는 기존(양호하게 나선형) 커넥터 메카니즘(110)에 의해 피스톤 부재(112)에 연결된다. 공동(120)은 피스톤 부재(112) 내에 제공된다. 피스톤 부재(112)는 실린더 블록(16') 내의 공동(80')에 밀봉 방식으로 미끄러지게 위치된다. 밀봉 부재(113, 114)는 공동 및 블록 부재 내에 피스톤 부재(112)의 밀봉 위치에 사용된다. 밀봉 장치(118)는 플레이트(115)를 피스톤 부재(112)에 밀봉 방식으로 고정하는데 사용한다.

고형 내부 핀 부재(54)는 피스톤 부재(130)와 합체로서 제공되거나, 또는 고정적으로 부착된다. 피스톤 부재(130)는 피스톤 부재(112) 내의 공동(120)에 미끄러질 수 있게 위치된다. 이러한 목적을 위해, 밀봉 장치(132)가 피스톤 부재(130) 상에 제공된다.

통로(140)는 피스톤 부재(112) 및 커버 부재(115) 내에 위치된다. 통로(140)는 챔버(120) 내의 압력과 챔버(80') 내의 압력을 원하는 만큼 동일하게 하기 위해 사용된다.

통로(142, 144)는 실린던 부재(16') 내에 분리 또는 공통 가압 유체 소스(FPS)으로부터 가압 유체(액체 또는 가스)를 공동(80')으로 공급하기 위해 사용된다. 유체는 각각의 도관(143, 145)에 의해 통로(142, 144)로 수송된다.

압력이 통로(144)를 통해서 공동(80')으로 도입되는 경우, 피스톤 부재(112)는 공동(80')의 최상부로 밀려들어간다. 이것은 도 4에 도시되어 있다. 또한, 동시에 가압 유체는 통로(140)를 통해서 챔버(120)로 도입되며, 다음 다시 피스톤 부재(130)가 공동(120') 내의 최하부로 밀려들어간다. 도 4에 도시한 조건은 결과적으로 단부(42)에서 밸브의 오프닝이 일어나면서, 단부(56)와 내부 표면 부재(58) 사이에 형성된 밸브 또는 게이트는 닫혀진 채로 있게 된다. 그 후, 통로(144) 내의 가압 유체가 방출 또는 제거되는 경우에는 압력이 통로(142)를 통해서 챔버(80')로 도입되고, 피스톤 부재(112)가 공동(80') 내의 최하부로 이동하여, 도 5에 도시한 바와 같이 단부(42)의 개구를 닫는다. 통로(144)를 통해서 압력이 방출 또는 제거됨과 동시에 챔버(120) 내의 압력도 방출되어 피스톤(130)이 챔버(120) 내의 최상부로 이동하도록 한다. 이것은 핀들(52, 54) 사이의 가스 통로(53)를 열어서 가스가 몰드 공동(26)으로 도입되도록 한다. 커넥터(72)를 통해서 가스가 돌출된 통로(53)로 도입하는 것은 통로(125)를 통해서 가스가 챔버(120)로 밀려들어가게 한다. 이것은 도 5에 도시한 바와 같이, 챔버(120)의 상부쪽 방향으로 피스톤(130)이 이동하는 것을 돕는다.

단부(56)를 갖는 닫힌 부분으로 핀(54)을 이동시켜서 밸브 시트(58)와의 정합을 원하게 되는 경우에는, 커넥터(72)를 통해서 압력이 감소 또는 경감되면서, 동시에 압력이 통로(140)를 통해서 통로(144)를 통해서 도입되어 챔버(120)로 도입된다. 이것은 피스톤(130)을 도 6에 도시한 부분으로 이동시킨다. 동시에, 충분한 압력이 통로(142) 및 챔버(80')의 상부에 유지되어, 피스톤(112)을 최하부에 유지시킨다.

가스 보조식 시스템을 갖는 도 4 내지 도 6에 도시한 시스템(10')의 동작은 도 1 내지 도 3 및 도 3a에서의 동작과 동일하다. 처리 단계의 순서는 양호하게 활용되는 특정 가스 보조식 주입 몰딩 시스템의 요구 및 상세한 설명에 부합하도록 동일한 방식으로 변경될 수도 있다. 이점에 대해서, 통로(142, 144) 내의 가압 유체 조절은 통로(53)를 통한 플라스틱 재료의 엔트리와, 커넥터(72)를 통한 가스 보조식 유체 또는 재료의 통로가 함께 연동하여 원하는 요구량에 맞도록 조정 및 조절된다.

상기한 설명은 본 발명의 양호한 실시예를 설명한 것으로, 공지 기술의 당업자라면 본 발명의 정신 및 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형을 실현할 수 있을 것이다. 본 발명은 다음의 청구 범위에 의해 정의 및 포함되는 본 발명의 범위 내에 속하는 이러한 모든 변경 및 변형을 청구하기 위한 것이다.

Claims (11)

1. 유체 보조식 주입 몰딩 처리에 사용하는 밸브-게이트 메카니즘에 있어서,

   제 1 통로 및 제 1 밸브 시트를 갖는 부싱 부재;

   상기 제 1 통로에 이동 가능하게 위치되고, 상기 제 1 통로를 통해서 플라스틱 재료의 통과를 차단하기 위한 제 1 밸브 수단을 형성하기 위하여 상기 제 1 밸브 시트와 정합하는 제 1 밸브 부재를 가지며, 제 2 통로 및 상기 제 2 통로에 위치된 제 2 밸브 시트를 갖는 중공 핀 부재;

   상기 제 2 통로에 이동 가능하게 위치되고, 상기 제 2 통로를 통해서 유체의 통과를 차단하기 위한 제 2 밸브 수단을 형성하기 위하여 상기 제 2 밸브 시트와 정합하는 제 2 밸브 부재를 갖는 내부 핀 부재;

   상기 중공 핀 부재와 동작 관계를 갖는 제 1 피스톤 부재; 및

   상기 내부 핀 부재와 동작 관계를 갖는 제 2 피스톤 부재

   를 포함하고,

   상기 제 1 및 제 2 피스톤 부재는 상기 제 1 및 제 2 밸브 수단을 선택적으로 개폐하도록 함께 또는 서로 독립적으로 이동하기에 적합한 밸브-게이트 메카니즘.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 통로에 유체를 공급하기 위한 커넥터 메카니즘을 추가로 포함하는 밸브-게이트 메카니즘.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 피스톤 부재가 상기 중공 핀 부재 및 상기 내부 핀 부재에 각각 조절 가능하게 연결되는 밸브-게이트 메카니즘.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 부싱 부재가 가열된 탕구 부싱인 밸브-게이트 메카니즘.
5. 유체 보조식 주입 몰딩용 시스템에 있어서,

   몰드 공동(mold cavity)을 갖는 몰드;

   상기 몰드 공동으로 공급되는 용해된 플라스틱 재료의 소스;

   상기 몰드 내에 위치하며, 상기 플라스틱 재료를 상기 몰드 공동으로 공급하기 위한 제 1 밸브 시트와 제 1 통로를 갖는 부싱 부재;

   내부 유체 공동 및 상기 유체 공동과 유체 연통하는 복수의 통로를 갖는 블록 부재;

   상기 제 1 통로에 이동 가능하게 위치되고, 제 1 밸브 수단을 형성하도록 상기 제 1 밸브 시트와 정합하는 제 1 밸브 부재를 가지며, 내부에는 연장된 제 2 통로를 가지며 상부에는 제 2 밸브 시트를 갖는 제 1 핀 부재;

   상기 제 2 통로에 이동 가능하게 위치되며, 제 2 밸브 수단을 형성하도록 상기 제 2 밸브 시트와 정합하는 제 2 밸브 부재를 갖는 제 2 핀 부재;

   상기 제 1 핀 부재에 연결되며, 상기 블록 부재 내의 상기 공동에 이동 가능하게 위치되는 제 1 피스톤 부재;

   상기 제 2 핀 부재에 연결되며, 상기 블록 부재 내의 상기 공동에 이동 가능하게 위치되는 제 2 피스톤 부재; 및

   상기 제 1 핀 부재 내의 상기 제 2 통로로 가압 유체를 공급하기 위한 제 2 가압 유체 소스

   를 포함하고,

   상기 제 1 및 제 2 피스톤 부재는 상기 제 1 가압 유체 소스에 의해 상기 유체 공동 내로 이동하기에 적합하여, 상기 제 2 통로 내에서 상기 몰드 공동으로의 가압 유체 흐름과 상기 제 1 통로로부터 상기 몰드 공동으로의 상기 플라스틱 재료 흐름을 조절하도록 제 1 및 제 2 핀 부재를 이동시키는

   유체 보조식 주입 몰딩용 시스템.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 부싱 부재 및 상기 블록 부재 사이에 위치되며, 상기 부싱 부재로 플라스틱 재료의 도입을 위한 제 3 통로를 갖는 매니폴드 부재를 추가로 포함하는 유체 보조식 주입 몰딩용 시스템.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 유체 공동 내에 상기 제 1 및 제 2 피스톤 부재를 밀봉 방식으로 위치시키기 위한 밀봉 부재를 추가로 포함하는 유체 보조식 주입 몰딩용 시스템.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 피스톤 부재는 내부 피스톤 공동을 가지며, 상기 제 2 피스톤 부재는 상기 피스톤 공동 내에 위치되는 유체 보조식 주입 몰딩용 시스템.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 피스톤 부재에 작용하는 상기 제 1 가압 유체 소스로부터 가압된 유체를 공급하기 위하여 상기 제 1 피스톤 부재 내에 유체 통로를 추가로 포함하는 유체 보조식 주입 몰딩용 시스템.
10. 유체 보조식 주입 몰딩 방법에 있어서,

    제 1 통로로부터 몰드 공동으로 플라스틱 재료의 흐름을 조절하기 위한 제 1 밸브 수단을 갖는 부싱 부재 내의 제 1 통로로 플라스틱 재료를 도입하는 단계;

    제 1 핀 부재-여기서 제 1 핀 부재는 중공으로 되어 있으면서 상기 제 1 통로에 위치되고, 또한 상기 제 2 통로로부터 몰드 공동으로 상기 제 1 유체 재료의 흐름을 조절하기 위한 제 2 밸브 수단과 내부에 위치되는 제 2 핀 부재를 가짐- 내의 제 2 통로로 제 1 유체 재료를 도입하는 단계; 및

    플라스틱 제품을 생산하기 위해 상기 제 1 밸브 수단 및 제 2 밸브 수단을 통해 상기 몰드 공동 내로 제 1 유체 재료와 플라스틱 재료를 각각 선택적으로 도입하는 단계

    를 포함하는 유체 보조식 주입 몰딩 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 핀 부재는 각각 제 1 및 제 2 피스톤 부재에 의해 동작되며, 상기 제 1 및 제 2 핀 부재는 가압된 유체 소스 수단에 의해 동작되는 유체 보조식 주입 몰딩 방법.