KR20020016643A - 사출 성형기용 안전 슈팅 포트 작동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출 성형기의 슈팅 포트 작동기를 위한 안전 장치 또는 압력 해제 기구에 관한 것이다. 슈팅 포트 작동기는 하나 이상의 플레이트(224) 상에 장착되는 다수개의 푸셔 로드(228)를 갖는다. 푸셔 로드(228)를 보유하는 플레이트(224)를 이동시키면, 슈팅 포트 주입 피스톤이 감압되고, 다수개의 주형 공동 내로 용융된 재료가 주입된다. 주입 피스톤이 융착되는 경우의 푸셔 로드(228)로부터의 사출 성형기에 대한 손상을 회피하기 위해, 안전 장치(250)는 플레이트(224)에 푸셔 로드(228)를 장착하는 데 사용된다. 전단 부재(254)는 제1 및 제2 개구(258, 260, 262) 사이에 개재되거나 끼워진다. 일반적으로, 전단 부재(254)는 정상 작동 상태에서 푸셔 로드(228)의 후방 이동을 차단하는 플레이트이다. 그러나, 소정의 전단력이 전단 플레이트(254)에 인가될 때, 전단 부재는 전단되고, 푸셔 로드는 채널 내에서 후퇴되어, 압력을 완화시킨다. 안전 장치는 피스톤 및 밸브 게이트 융착을 검출하여 적절한 통지 또는 제어 신호를 제공하는 레이저 비임을 사용하는 융착 검출 시스템과 쌍을 이룰 수 있다.

Description

사출 성형기용 안전 슈팅 포트 작동기{FAILSAFE SHOOTING POT ACTUATOR FOR AN INJECTION MOLDING MACHINE}

사출 성형기의 주형 공동 내로 열가소성 수지 또는 다른 재료를 도입시키기 위한 슈팅 포트와 같은 제어 유닛을 채용하는 것은 공지되어 있다. 일반적으로, 주요 수지 공급원은 주형 공동 내로 측정 또는 계량된 양의 재료를 공급하는 슈팅 포트 저장조(Shooting Pot Reservoir)로 재료를 공급하도록 작동된다. 랭(Lang)에게 특허 특허 허여된 발명의 명칭이 "사출 성형기(Injection Molding Machine)"인 미국 특허 제3,516,123호와, 닌네만(Ninneman)에게 특허 특허 허여된 발명의 명칭이 "소성 성형 장치 및 방법(Apparatus and Method of Plastic Molding)"인 미국 특허 제3,231,656호는 모두 정확하게 계량된 1회분(shot)의 수지를 주형 공동에 제공하기 위한 슈팅 포트의 사용을 개시하고 있다. 계량은 적절하게 성형된 부품이 제조되는 것을 보증하고 과도하게 충전된 주형으로 인한 "플래시(flash)" 등의 형태의 재료 낭비를 방지하도록 정확한 양의 재료가 주형 내로 주입되는 것을 가능하게 한다. 계량은 일반적으로 슈팅 포트 내의 주입 플런저가 각각의 주입 단계마다 후퇴 및 전진되는 거리를 제어함으로써 달성된다.

다른 계량 기술들도 공지되어 있다. 예컨대, 브라운(Brown)에게 특허 허여된 발명의 명칭이 "사출 성형용 단계식 슈팅 포트(Staged Shooting Pot for Injection Molding)"인 미국 특허 제4,966,545호는 단일 슈팅 포트가 동일한 주형 공동 내로의 동일한 수지의 2회에 걸친 순차적인 계량 주입을 수행하도록 작동될 수 있는 방법을 개시하고 있다. 반 애플돈(Van Appledorn)에게 특허 허여된 발명의 명칭이 "다이캐스팅 장치 등을 위한 샷 실린더 제어기(Shot Cylinder Controller for Die Casting Machines and the Like)"인 미국 특허 제4,460,324호는 슈팅 포트의 피스톤의 주입 속도를 제어하여 주형 공동 내로의 수지의 주입 속도를 제어하는 방법을 개시하고 있다. 고온 런너 시스템(hot runner system)을 통해 다수개의 공동 주형(multicavity mold)에 열가소성 재료를 공급하는 것도 공지되어 있다. 이 고온 런너 시스템은 적어도 하나의 슈팅 포트가 각각의 주형 공동과 결합된 복수개의 슈팅 포트를 포함할 수 있다.

또한, 이 고온 런너 시스템은 다수 재료 사출 성형 또는 공동 사출 성형(multimaterial injection or coinjection molding)에 사용될 수 있다. 일반적으로, 2개 이상의 수지들이 다층형 성형 구조물을 제조하기 위해 동시에 또는 순차적으로 각각의 주형 공동 내로 주입된다. 예컨대, 다수 재료 성형을 위한 일반적인 적용 분야는 재생 플라스틱으로부터 음식 품질 관리 용기(food qualitycontainer)를 제조하는 분야이다. 정부 규격에 따르면, 음식에 접촉되는 임의의 표면은 새로운 미사용 플라스틱으로 제조되어야 한다. 저가의 재생 플라스틱을 이용하기 위해, 제조업자들은 새로운 플라스틱의 외피로 재생 재료를 캡슐화하는 공동 주입 기술을 사용한다. 크리시나쿠마(Krishnakumar)에게 특허 허여된 발명의 명칭이 "다층 예비 성형품의 사출 성형 장치(Apparatus for Injection Molding of Multilayer Preforms)"인 미국 특허 제5,098,274호와, 섀드(Schad)에게 특허 허여된 발명의 명칭이 "중공품 및 예비 성형품의 공동 주입(Coinjection of Hollow Article and Preforms)"인 미국 특허 제4,717,324호는 모두 다수 재료 주입을 위한 사출 성형기를 개시하고 있다.

일반적으로, 슈팅 포트 행정의 개별 제어가 이들 종래의 사출 성형기에 제공된다. 각각의 슈팅 포트 주입 플런저를 위한 분리형 유압 작동 실린더는 사출 성형기의 고정 플래튼 내부에 장착된다. 이들 유압 실린더는 주형 공동 내로의 수지의 개별 계량을 제어하도록 행정마다 개별적으로 설정되어야 한다. 수작업으로 수행되고 담당자가 고온 표면 및 가열된 주입 재료에 근접한 가열된 주입 노즐들 사이의 사출 성형기에 접근하여야 하는 실린더의 설정은 위험한 작업일 수 있다. 또한, 성형 공정은 이러한 조정을 위해 중단되어야 하는데, 이는 특히 최대 96개의 주입 플런저를 갖는 대형 사출 성형기에서 제조 시간의 상당한 손실을 일으킬 수 있다.

플로처(Plocher)에게 특허 허여된 발명의 명칭이 "복수개의 주입 플런저를 구비한 프레스(Press with a Plurality of Injection Plungers)"인 미국 특허제4,632,653호는 이송 성형기(transfer molding machine)의 주입 플런저를 위한 공동 작동기를 기재하고 있다. 이 주입 플런저는 단일 가로대(crosspiece) 상에 작용하는 유압 구동에 의해 작동된다. 그러나, 플로처의 특허에 개시된 슈팅 포트 작동기는 계량 사출 성형기에 적용할 수 없게 하는 여러 제한 사항 및 단점을 갖는다. 우선, 압축 성형기의 슈팅 포트는 계량된 주입을 제공하지 않는다. 대신에, 각각의 슈팅 포트에는 대략적인 양의 수지가 충전되고, 주입 피스톤은 주형 공동 내로 수지를 압축시키기 위해 가로대에 의해 작동된다. 플로처의 특허는 불균일한 제품 및 플래싱 현상(flashing)을 일으키는 과도한 충전의 경우에 주형 공동의 압력을 해제시키는 압력 보상 피스톤 및 오버플로우 채널(overflow channel)을 개시하고 있다. 또한, 주형 내로 주입되는 수지의 양의 정밀한 제어는 이러한 이송 성형 공정에서 중요하지 않으므로, 주입 피스톤의 행정을 조정하도록 제공되는 기구가 없다. 둘째로, 플로처의 특허에서 가로대 작동기는 주형 내에 위치되는데, 이는 주형의 설계 및 제조 비용을 증가시킨다. 또한, 이러한 설계는 가로대에 의해 점유되는 체적이 가로대가 위치된 주형 요소의 강도를 감소시켜 조일 때 주형 요소의 변형 가능성을 증가시키기 때문에, 높은 조임력(clamp force)을 갖는 기계에서 비실용적이다. 또한, 주형은 유지 보수, 조정 또는 교체를 위한 접근을 위해 완전히 분해되어야 한다.

계량된 다수 재료 주입을 위한 다수개의 슈팅 포트를 작동시킬 수 있는 장치는 공동 양도된 미국 특허 제09/050,095호에 개시되어 있다. 이 특허에 기재된 슈팅 포트는 주형의 외부에서 구동되는 플레이트에 부착된 다수개의 푸셔로드(pusher rod)를 갖는다. 푸셔 로드는 고정 플래튼 내의 개구를 통해 연장되고, 각각의 푸셔 로드는 주형 내로 재료를 주입시키기 위해 각각의 주입 피스톤에 인접한다. 최초에 착상된 장치의 하나의 문제점은 주입 피스톤이 융착될 때 일어날 수 있다. 단일의 피스톤이 융착되면, 작동기는 융착된 피스톤의 저항을 극복하려고 시도하여, 피스톤 및 실린더를 손상시키거나, 결합된 푸셔 로드를 가압하여 휘어지게 할 가능성이 있다. 이는 비용이 많이 드는 고장 시간 및 수리가 필요한 상황을 일으킬 수 있다. 피스톤 융착은 비교적 일반적이고, 다양한 이유로 인해 일어날 수 있다. 일반적으로, 피스톤 융착은 어떠한 영구적인 손상도 사출 성형기에 가해지지 않는다면 용이하게 수리될 수 있다.

따라서, 주입 피스톤의 융착으로 인한 손상을 제한하는 슈팅 포트 작동기를 위한 안전 장치를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 사출 성형기의 융착 상태를 사출 성형기의 작업자에게 경보하는 안전 장치를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명은 사출 성형기에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 사출 성형기의 다수개의 슈팅 포트의 공통 제어와, 주입 피스톤 또는 밸브 게이트의 융착 현상(seizure)과 같은 기계 고장으로 인한 손상을 방지하는 안전 기구에 관한 것이다.

이제는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시적인 의미로 설명하기로 한다.

도1은 4개의 공동 주형을 위한 종래의 다수 재료 고온 런너 시스템의 개략도이다.

도2는 하나의 노즐 조립체 근방에 있는 종래의 다수 재료 고온 런너 시스템의 단면도이다.

도3은 모든 푸셔가 후퇴 위치에 있는 일반적인 슈팅 포트 작동 조립체를 포함하는 종래의 다수 재료 사출 성형기의 부분 단면도이다.

도4는 선 D의 방향에서의 도3의 사출 성형기의 배면도이다.

도5는 선 A-A를 따른 도3의 사출 성형기의 단면도이다.

도6은 선 B-B를 따른 도3의 사출 성형기의 단면도이다.

도7은 선 C-C를 따른 도3의 사출 성형기의 단면도이다.

도8은 제1 세트의 푸셔가 전진된, 도3의 사출 성형기를 도시한 도면이다.

도9는 제1 및 제2 세트의 푸셔가 모두 전진된, 도3의 사출 성형기를 도시한 도면이다.

도10은 본 발명에 따른 다수 재료 사출 성형기의 부분 단면도이다.

도11은 도10의 슈팅 포트 작동 조립체를 위한 안전 기구의 제1 실시예의 측면도이다.

도12는 도11의 안전 기구의 단면도이다.

도13은 도10의 슈팅 포트 작동 조립체를 위한 안전 기구의 제2 실시예의 측면도이다.

도14는 도13의 안전 기구의 단면도이다.

도15는 선 E-E를 따른 도10의 사출 성형기의 단면도이다.

도16은 선 F-F를 따른 도10의 사출 성형기의 단면도이다.

본 발명의 제1 실시예에서, 사출 성형기의 슈팅 포트 작동기용 안전 장치 또는 압력 해제 기구가 제공된다. 슈팅 포트 작동기는 하나 이상의 플레이트 상에 장착되는 다수개의 푸셔 로드를 갖는다. 푸셔 로드를 보유하는 플레이트를 이동시키면, 슈팅 포트 주입 피스톤이 감압되고, 다수개의 주형 공동 내로 용융된 재료가 주입된다. 주입 피스톤이 융착되는 경우의 푸셔 로드로부터의 사출 성형기에 대한 손상을 회피하기 위해, 안전 장치가 플레이트에 푸셔 로드를 장착하는 데 사용된다. 제1 개구가 제공되는 안내 블럭은 푸셔 로드의 단부를 수용한다. 이 제1 개구는 푸셔 로드를 수용하는 채널을 형성하도록 플레이트 내의 제2 개구와 정렬된다. 바람직한 실시예에서, 정렬된 개구가 제공되는 다이 플레이트는 플레이트에 안내 블럭을 고정한다. 전단 부재는 제1 및 제2 개구 사이에 개재되거나 끼워진다. 일반적으로, 전단 부재는 정상 작동 상태에서 푸셔 로드의 후방 이동을 차단하는 플레이트이다. 그러나, 소정의 전단력이 전단 플레이트에 인가될 때, 전단 부재는 전단되고, 푸셔 로드는 채널 내에서 후퇴되어, 압력을 완화시킨다. 48개의 공동을 갖는 다수 재료 사출 성형기에 대해, 적절한 전단력은 슈팅 포트 실린더 내의 대략 45,000psi의 소성 압력과 동등하다.

본 발명의 다른 태양에서, 안전 장치는 피스톤 및 밸브 게이트 융착을 검출하여 적절한 통지 또는 제어 신호를 제공하는 융착 검출 시스템과 쌍을 이룬다. 검출 시스템은 일렬의 푸셔 로드와 정렬된 레이저 송신기 및 레이저 수신기를 포함한다. 안내 블럭과 일치하는 원주 방향 홈과 같은 관찰 수단은 푸셔 로드 상에 제공되는데, 이를 통해 송신기에 의해 전달된 레이저 비임이 정상 작동 상태 하에서 즉 압력 해제 기구가 작동되지 않았을 때 수신기로 지나간다. 적절한 회로가 레이저 비임의 차단 여부를 검출하여 사출 성형기 작업자에게 통지 신호 또는 자동 중단 신호와 같은 제어 신호를 보내도록 수신기에 부착된다.

본 발명의 다른 태양에서, 안전 장치 및 검출 시스템을 합체한 다수 재료 사출 성형기가 제공된다. 이 사출 성형기는 주형 공동과, 이 주형 공동에 재료를 공급하는 적어도 2개의 슈팅 포트를 포함한다. 각각의 슈팅 포트는 주형 공동 내로 재료를 가압하는 주입 피스톤을 갖는다. 슈팅 포트 작동기는 사출 성형기에 부착된다. 슈팅 포트 작동기는 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 갖고, 각각의 플레이트는 각각의 주입 피스톤에 인접한 푸셔 로드를 보유한다. 제1 및 제2 플레이트는 주입 피스톤에 대해 각각의 푸셔 로드를 전진시키도록 순차적으로 구동된다. 압력 해제 기구 또는 안전 기구는 각각의 플레이트에 각각의 푸셔 로드를 장착하는 데 사용된다. 제1 개구가 제공되는 안내 블럭은 푸셔 로드의 단부를 수용한다. 이 제1 개구는 푸셔 로드를 수용하는 채널을 형성하도록 플레이트 내의 제2 개구와 정렬된다. 바람직한 실시예에 있어서, 정렬된 개구가 제공된 다이 플레이트는 플레이트에 안내 블럭을 고정한다. 전단 부재는 제1 및 제2 개구 사이에 개재되거나 이 사이에 끼워진다. 일반적으로, 전단 부재는 정상 작동 상태에서 푸셔 로드의 후방 이동을 차단하는 플레이트이다. 그러나, 소정의 전단력이 전단 플레이트에 인가될 때, 이 전단 부재는 전단되고, 푸셔 로드는 채널 내에서 후퇴되어, 압력을 완화시킨다. 48개의 공동을 갖는 다수 재료 사출 성형기에 대해, 적절한 전단력은 슈팅 포트 실린더 내의 대략 45,000psi의 소성 압력과 동등하다.

도면에 도시된 바와 같은 이중 고온 런너 사출 성형기를 참조하여 본 발명을설명하기로 한다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 본 발명은 일반적으로 공통 제어가 바람직한 다수개의 슈팅 포트를 갖는 임의의 사출 성형기에 채용될 수 있다.

종래의 슈팅 포트 작동기가 도1 및 도2에 도시되어 있으며, 여기에서 도1 및 도2는 각각 2개의 열가소성 수지 또는 성형될 다른 재료를 수용하는 사출 성형기를 위한 고온 런너 시스템(20)의 부분 개략도 및 단면도이다. 하나의 수지는 압출기(A)로 나타낸 공급원으로부터 제공되며, 다른 수지는 압출기(B)로 나타낸 공급원으로부터 제공된다. 도시된 실시예는 2개의 수지 공급원(A, B)을 보여주고 있지만, 1개 또는 2개 이상의 공급원을 활용하는 것도 전적으로 본 발명의 범주 내에 있다. 압출기(A)로부터 안내되는 고온 런너 시스템(20) 중 일부분은 실선으로 도시되어 있고, 압출기(B)로부터 안내되는 고온 런너 시스템 중 일부분은 점선으로 도시되어 있다.

도1에 도시된 바와 같이, 압출기(A, B)에 의해 공급된 재료는 대응하는 개별 공동 주입 노즐(32, 34, 36, 38)을 통해 주형 공동(22, 24, 26, 28)으로 공급된다. 압출기(A)는 각각 고온 런너 또는 채널(42, 44, 46, 48)을 경유하여 각각의 노즐(32, 34, 36, 38)과 연통되는 가열된 매니폴드(M_a)를 제공한다. 로터리 밸브(52, 54, 56, 58)는 슈팅 포트 또는 주입 실린더(62, 64, 66, 68)의 충전을 제어하도록 작동한다.

따라서, 가열된 매니폴드(M_b)는 압출기(B)로부터 고온 런너(72, 74, 76, 78)를 경유하여 각각의 노즐(32, 34, 36, 38)로 안내된다. 로터리 밸브(82, 84, 86,88)는 슈팅 포트(92, 94, 96, 98)의 충전을 제어한다.

도1의 개략도는 적절한(conditioned) 열가소성 수지를 4개의 공동 주형으로 전달하는 2개의 공급원, 즉 압출기(A, B)로부터 안내하는 고온 런너 시스템(20)을 도시하고 있으며, 1개 또는 2개 이상의 공급원으로부터 시작되는 48개 이상의 주형 공동을 활용하는 것도 전적으로 본 발명의 범주 내에 있다.

도2에 도시된 바와 같이, 중앙 매니폴드 블럭(102)은 가열 요소(104)에 의해 적절한 온도 범위로 유지된다. 예컨대, 수지가 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)라면, 중앙 매니폴드 블럭은 대략 500 내지 550℉의 온도 범위로 유지될 수 있다. 채널(106, 108)은 압출기(A)로부터 가소화된 수지를 수용한다. 채널(108)과 회로를 형성하고 링크 기구(114)에 의해 작동되는 로터리 밸브(112)는 주입 피스톤(122)을 각각 갖춘 슈팅 포트 또는 주입 실린더(118)의 저장조(116)의 충전을 제어한다. 로터리 밸브(112)에는 횡단 관통 보어(124)가 형성되며, 폐쇄 위치의 로터리 밸브가 도2에 도시되어 있다. 저장조(116)는 노즐 조립체(32)로 안내하는 채널(126)과 연통된다. 노즐 조립체(32)는 주형 공동(도시되지 않음) 내로 수지를 주입하는 기능을 한다.

마찬가지로, 압출기(B)로부터 안내되는 경로에 대해, 매니폴드(102) 또는 그 일부로부터 분리된 세그먼트일 수 있는 매니폴드 블럭(130)은 가열 요소(132)에 의해 적절한 온도 범위로 유지된다. 예컨대, 수지가 에틸렌 비닐 알코올 공중합체(EVOH)라면, 중앙 매니폴드 블럭은 히터(132)에 의해 대략 400°내지 440℉의 온도 범위로 유지될 수 있다. 채널(134)은 압출기(B)로부터 가소화된 수지를수용한다. 채널(134)과 회로를 형성하고 링크 기구(133)에 의해 작동되는 로터리 밸브(144)는 주입 피스톤(142)을 각각 갖춘 슈팅 포트 또는 주입 실린더(138)의 저장조(136)의 충전을 제어한다. 로터리 밸브(144)에는 횡단 관통 보어(146)가 형성되며, 폐쇄 위치의 로터리 밸브가 도2에 도시되어 있다. 저장조(136)는 노즐 조립체(32)로 안내하는 채널(140)과 연통된다.

노즐 조립체(32)는 매니폴드 블럭(102)과 열접촉되는 중앙 스피곳(spigot; 146)을 포함한다. 스피곳(146)에는 수지가 노즐 게이트(152)로 유동할 수 있는 관통 채널(148)이 형성된다. 도시된 바와 같이, 피스톤(168)에 의해 이동되는 밸브 스템(166)은 게이트(152)의 개폐를 제어한다.

당업자에게 공지된 다른 게이트 개폐(gating) 시스템이 노즐 조립체(32)를 통한 수지의 주입을 제어하는 데 사용될 수 있다.

스피곳(146)은 채널(160)을 통해 게이트(152)로 진행됨에 따라 압출기(B)로부터의 수지를 최적 처리 온도로 유지하도록 단열 공극(162)에 의해 실질적으로 그 길이를 통해 스피곳(146)으로부터 이격되는 하우징(158) 내에 지지된다.

일반적으로, 각각의 주형 공동 내로 압출기(A, B)로부터 2개의 수지를 주입시키기 위해, 압출기(A)에 의해 공급되는 수지를 위한 주입 피스톤(122)의 세트가 주형 공동 내로 계량된 양의 제1 수지를 변위시키기 위해 우선 전진되어 주형 공동을 부분적으로 충전시킨다. 이어서, 압출기(B)에 의해 공급되는 계량된 양의 제2 수지를 변위시키기 위해 주입 피스톤(142)을 전진시킴으로써, 주형 공동을 부분적으로만 충전시킨다. 마지막으로, 슈팅 포트(116)를 우회하는 채널(126)을 통한 직접적인 제1 수지의 2차 공급이 주형 공동을 충전시키고, 성형될 물품을 채운다. 공지된 바와 같이, 성형될 물품을 제조하기 위해 선택된 특정한 순서는 바람직한 최종 구조물에 좌우될 것이며, 주형 공동 내로의 순차적뿐만 아니라 동시적 주입을 포함할 수 있다.

도3 내지 도9는 본 발명의 실시예를 합체한 사출 성형기의 측면도 및 배면도이다. 도3에서, 고온 런너 시스템(20)을 포함하는 주형(180)은 클램프 유닛(184) 사이에 장착된다. 클램프 유닛(184)은 일반적으로 고정 플래튼(190) 및 가동 플래튼(192)을 포함한다. 공동 슈팅 포트 작동 조립체(196)는 고정 플래튼(190)의 외부에 장착된다. 도시된 실시예 및 본 발명의 다음 설명에서, 슈팅 포트 작동 조립체(196)는 고정 플래튼(190)에 장착되지만, 조립체(196)가 플래튼이 고온 런너(20)에 인접하기만 하면 어떠한 플래튼에도 장착될 수 있다는 것은 완전히 본 발명자의 의도 내에 있다.

슈팅 포트 작동 조립체(196)는 일반적으로 프레임(198), 슈팅 포트 작동기(200) 및 구동 수단(202)을 포함한다. 프레임(198)은 도4에 가장 잘 도시된 바와 같이 볼트에 의해 대체로 직선 패턴으로 고정 플래튼(190)에 고정되는 4개의 칼럼(204, 206, 208, 210)을 갖는다. 칼럼(204, 206, 208, 210)의 노출 길이만큼 고정 플래튼(190)의 후방으로부터 이격된 구동 지지부(214)는 칼럼의 단부에 장착되어 볼트(216)에 의해 고정된다. 제1 및 제2 구동부(218, 220)는 구동 지지부(214)에 부착되는데, 아래에서는 그 작동을 추가로 설명하기로 한다. 구동부(218, 220)는 유압 램(ram), 선형 전기 모터 또는 다른 적절한 구동 수단일 수있다.

슈팅 포트 작동기(200)는 구동 지지부(214)와 고정 플래튼(190)의 후방 사이에서 활주 운동을 위해 칼럼(204, 206, 208, 210) 상에 장착된다. 도시된 실시예에서, 작동기(200)는 2개의 평행플레이트 및 별도 가동플레이트(222 및 224)을 갖는다. 제1 그룹의 푸셔(226)는 제1 플레이트(222)에 고정된다. 푸셔(226)는 주형(180) 내의 각각의 세트 내에 각각의 주입 피스톤(142)의 위치에 대응하도록 배열된다. 마찬가지로, 제2 그룹의 푸셔(228)는 제2 플레이트(224)에 고정되며, 각각의 세트 내에 주입 피스톤(122)의 위치에 대응하도록 배열된다. 푸셔(226, 228)는 플레이트(222, 224) 내로 나사 결합되거나, 또는 "베요넷(bayonet)" 장착부에 의해 또는 다른 적절한 방식으로 체결될 수 있다. 이상적으로, 장착 방법은 각각의 장착된 푸셔(226, 228)가 각각의 플레이트(222, 224)로부터 실질적으로 동일한 정도로 연장되는 것을 보증한다.

푸셔(226, 228)는 각각 고정 플래튼(190) 내의 보어(230 및 232)를 통해 연장되고, 주입 피스톤(142, 122)에 인접한다. 푸셔(226, 228)의 배열은 고온 런너 시스템(20)에서 슈팅 포트(138, 118) 및 각각의 주입 피스톤(142, 122)의 배치에 좌우된다. 도7은 예비 성형품을 제조하기 위한 48개의 주형 공동을 갖는 공동 주입 성형기에 적절한 배열을 도시하고 있다. 다수의 상이한 슈팅 포트 배열을 수용하기 위해, 푸셔(226, 228)는 플레이트(222, 224) 상에 원하는 바에 따라 분리 및 재배열될 수 있거나, 별도의 플레이트-푸셔 조립체가 상이한 주형(180)에 제공될 수 있다. 표준화된 주입 피스톤 간격은 아래에 상세하게 설명된 바와 같이 주형이상호 교환 가능하게 채용될 수 있도록 고려되어야 한다.

플레이트(222)는 대응하는 구동부(218)에 의해 칼럼(204, 206, 208, 210)을 따라 왕복 구동될 수 있다. 도5 및 도6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 구동부(218)는 2개의 유압 실린더 피스톤(236)을 포함한다. 플레이트(224)는 2개의 유압 실린더 피스톤(234)을 포함하는 구동부(220)에 의해 유사하게 구동된다. 플레이트(222)는 플레이트(224)의 전방에 배치되기 때문에, 피스톤 보어(238)는 피스톤(236)의 통로를 수용하고 플레이트(224)에 대한 플레이트(222)의 자유로운 운동을 가능하게 하기 위해 플레이트(224) 내에 제공된다. 마찬가지로, 보어(239)는 푸셔(228)의 자유로운 통과를 허용하기 위해 플레이트(222) 내에 제공된다. 피스톤(236)의 배치에 따라, 보어(238, 239)는 절결부에 의해 대체될 수 있거나, 푸셔가 방해받지 않는 경우에는 모두 생략될 수 있다.

플레이트(222, 224)의 위치 및 선속도는 선형 위치 센서 수단(240)에 의해 감지될 수 있다. 센서(240)는 자기, 광전자 또는 템포소닉 인크.(Temposonic Inc.)사에 의해 제조된 것과 같은 다른 적절한 센서일 수 있다. 센서(240)는 프레임(198)에 고정되거나, 플레이트(222, 224)에 대해 고정될 수 있다. 센서(240)는 당업자에게 공지된 바와 같이 작동기(200)의 종래의 전기 및/또는 프로그램 가능한 제어를 위한 적절한 제어 시스템(도시되지 않음)에 부착될 수 있다.

도3, 도8 및 도9를 참조하여 다수 재료 주입 순서에 대해 작동기(200)의 동작을 설명하기로 한다. 아래에 설명된 주입 순서에 앞서, 클램프 유닛(184)은 당업자에 의해 양호하게 이해되는 방식으로 주형(180)과 함께 클램핑하도록 작동된다. 주입 순서는 푸셔(226, 228) 및 플레이트(222, 224)가 도3에 도시된 바와 같은 후퇴 위치에 있는 상태에서 시작된다. 후퇴 위치에서, 고온 런너 시스템(20) 내의 주입 피스톤(142, 122)에 인접한 푸셔(226, 228)의 자유단은 주입 피스톤(142, 122)의 후방 이동을 제한하여, 슈팅 포트 저장조(136, 116) 내에 수용될 수 있는 재료의 체적을 제한한다. 각각의 실린더 피스톤(234, 236)의 후진 행정을 조정함으로써, 플레이트(222, 224)의 후퇴 위치를 조절하면, 재료의 양의 효과적인 계량이 압출기(B, A)로부터 각각의 슈팅 포트(136, 116)에 의해 수용될 수 있다.

슈팅 포트(136, 116)에 상기 방법으로 바람직한 양의 재료가 충전되면, 플레이트(224) 및 푸셔(228)는 주입 피스톤(122)의 세트를 작동시키도록 전진되어, 각각의 저장조(116)로부터의 계량된 양의 재료가 각각의 주형 공동 내로 주입된다. 푸셔(228)는 도8에 도시된 바와 같이 화살표(F)의 방향으로 플레이트(224) 상에 작용하는 실린더 피스톤(236)의 전진 행정만큼 전진된다. 보어(238, 239)는 플레이트(222)의 위치에 영향을 주지 않고 플레이트(222)가 전방으로 이동할 수 있게 한다. 전진 행정 동안의 플레이트(224)의 위치 및 속도는 센서(240)에 의해 감지된다. 센서(240)는 푸셔(228)에 의해 이동되는 속도 및 거리를 제어하는 제어 시스템으로 정보를 중계한다.

다음에, 도9에 도시된 바와 같이, 플레이트(222) 및 푸셔(226)는 주입 피스톤(142)을 작동시키도록 전진되어, 각각의 저장조(136)로부터의 계량된 양의 재료가 각각의 주형 공동 내로 주입된다. 푸셔(226)는 화살표(G)의 방향으로플레이트(222) 상에 작용하는 실린더 피스톤(234)의 전진 행정만큼 전진된다. 플레이트(222)의 위치 및 속도는 상기된 바와 같이 푸셔(226)에 의해 이동되는 속도 및 거리를 제어하도록 센서(240)에 의해 감지된다. 다음에, 압출기(A)로부터의 재료의 주입은 주형을 채우기 위해 노즐(32)로 직접 공급되며, 게이트(152)는 폐쇄된다.

다음에, 공동 주입 성형 동작은 종래의 사출 성형기에서와 같이 진행된다. 주형 공동 내로 주입된 재료가 냉각되고, 클램프 유닛(184)이 해제되어, 완제품이 주형으로부터 방출된다.

당업자에게 명백한 바와 같이, 이러한 슈팅 포트 작동기는 2개의 플레이트로 제한되는 것이 아니라, 원하는 바에 따라 3개 또는 그 이상의 플레이트-푸셔 및 대응하는 슈팅 포트의 세트까지 확장될 수 있다. 작동기는 다수개의 수지의 순차 주입으로 제한되지 않는다. 푸셔 로드의 순차 및/또는 동시적인 이동의 조합은 각각의 수지의 동일한 주입을 일으킬 수 있다.

작동기 조립체(196)는 1998년 3월 19일자로 출원된 동시 계류 중인 미국 가출원 제60/078,587호에 기재된 바와 같이 이송 성형 시스템 내로 합체될 수 있다. 이 미국 가출원에 기재된 바와 같이, 주입 피스톤은 슈팅 포트가 완제품의 아세트알데히드 함량을 감소시키도록 충전됨에 따라 동일한 속도로 전진 행정 위치로부터 후방으로 견인된다. 이 경우에, 작동기 조립체(196)를 합체하기 위해, 푸셔(226, 228)는 주입 피스톤의 후퇴를 제어할 수 있도록 주입 피스톤에 고정되며, 제어 시스템은 피스톤이 후방으로 견인되는 속도를 감시 및 제어한다.

본 발명은 도10에 도시된 바와 같이 종래의 슈팅 포트 작동기(200) 내로 안전 기구를 합체한다. 어떤 상황에서, 하나 이상의 피스톤(122, 142)이 융착될 수 있다. 작동기(200)가 다수개의 피스톤 상에서 작동되기 때문에, 단지 하나의 피스톤(122, 142)의 융착으로도 치명적인 영향을 줄 수 있다. 작동기는 융착된 피스톤(들)의 저항을 극복하려고 시도하여 푸셔 로드(226, 228)의 휨 및/또는 피스톤 및 결합된 실린더의 손상과 같은 손상을 일으킬 것이다. 이는 밸브 게이트 융착에도 동등하게 적용된다. 이러한 상황을 회피하기 위해, 플레이트(222, 224)는 일반적으로 플레이트에 부착된 푸셔 로드 당 하나인 다수개의 안전 장치(250, 252)가 제공된다.

도11 내지 도14에는 안전 장치(250, 252)가 상세하게 도시되어 있다. 도11 및 도12는 푸셔 로드(228)에 부착되도록 플레이트(224) 상에 전개된 안전 장치(250)를 도시하고 있다. 도13 및 도14는 푸셔 로드(226)에 부착되도록 플레이트(222) 상에 전개된 안전 장치(250)를 도시하고 있다.

우선, 플레이트(224)에 부착되는 안전 장치(250)의 측면도 및 단면도인 도11 및 12를 참조하면, 각각의 안전 장치(250)는 안내 블럭(252)과, 전단 플레이트(254)와 같은 전단 부재와, 다이 플레이트(256)를 포함한다. 안내 블럭(252) 및 다이 플레이트(256)에는 각각 개구(258, 260)가 제공된다. 개구(258, 260)는 서로 그리고 플레이트(224) 내에 형성된 개구(262)와 정렬된다. 정렬된 개구(258, 260, 262)는 푸셔 로드(228)가 채널(264) 내에서 활주 끼워맞춤되도록 푸셔 로드(228)의 외경보다 약간 큰 직경을 갖는 채널(264)을 형성한다.전단 플레이트(254)는 채널(264)을 차단하도록 안내 블럭(252)과 다이 플레이트(256) 사이에 위치된다. 안내 블럭(252), 전단 플레이트(254) 및 다이 플레이트(256)는 당업자에게 명백한 바와 같이 기계 가공된 강철 또는 알루미늄과 같은 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다.

작동시에, 안전 장치(250)는 주입 피스톤 또는 밸브 게이트의 융착에 의해 발생되는 손상으로부터 사출 성형기를 보호한다. 일반적으로, 이러한 과도한 압력 상황이 일어날 때, 푸셔 로드는 플레이트(224)가 전진됨에 따라 증가하는 길이 방향 압력을 받을 수 있다. 전단 플레이트(254)는 인가되는 과도한 압력을 해제시키기 위해 결합된 푸셔 로드(228)가 채널(264) 내에서 후퇴할 수 있도록 소정 압력으로 전단되거나 펀칭된다. 예컨대, 48개의 공동을 갖는 사출 성형기에서, 슈팅 포트 내의 소성 압력이 대략 60,000psi를 초과할 때 주형 요소 및 푸셔 로드에 대한 손상이 일어난다는 것이 알려져 있다. 따라서, 안전 계수를 고려하여, 전단 플레이트(254)은 대략 45,000psi의 소성 압력으로 전단되도록 설계된다. 본원에 사용된 바와 같이, "소성 압력"은 슈팅 포트 내의 압력, 즉 동등한 저항력으로 정의되고, "전단 압력"은 전단 부재가 전단되도록 설계된 소성 압력, 즉 동등한 저항력으로 정의된다. 플레이트(224)와 결합된 전단 플레이트(254)에 대해, 이는 슈팅 포트 영역에 의해 전단 압력을 나눔으로써 계산된 대략 5400lbs의 힘으로 변환되는데, 이는 플레이트(224)에 인가되는 221psi의 유압과 동일하다. 플레이트(222)와 결합된 전단 플레이트(272)에 대해, 이는 슈팅 포트 영역에 의해 전단 압력을 나눔으로써 계산된 대략 31500lbs의 힘으로 변환되는데, 이는 플레이트(222)에 인가되는 224psi의 유압과 동일하다. 모든 경우에서, 이는 작동력과 전단력 사이에서 대략 4의 안전 계수를 허용한다. 전단 플레이트(254, 272)의 설계는 표준 공학 설계의 문제이고, 그리고 원하는 분야에 따라 크거나 작은 안전 계수 및 전단력을 이용하는 것이 바람직한 경우에 변형될 수 있다.

플레이트(222)에 푸셔 로드(226)를 부착시키는 안전 장치(252)의 측면도 및 단면도를 각각 도시하는 도13 및 14를 참조하기로 한다. 안전 장치(252)는 안전 장치(250)에 대해 구조에 있어서 유사하다. 또한, 이들은 안내 블럭(270)과, 전단 플레이트(272)와 같은 전단 부재와, 다이 플레이트(274)를 포함한다. 그러나, 푸셔 로드(226)에는 푸셔 로드(228)보다 큰 압력이 인가되기 때문에, 45,000psi의 소정의 전단 압력으로 휘는 것을 회피하기 위해 직경이 증가하여야 한다. 동일한 전단 특성을 유지하기 위해, 로드(226)는 주형 요소에 대한 손상을 방지하기 위해 전단 플레이트(272)를 전단시킬 수 있도록 적절한 직경까지 가공된 단부(276)를 갖는다. 따라서, 다이 플레이트(274) 및 플레이트(222) 내에 형성된 개구(278, 280)는 가공된 단부(276)와 실질적으로 동일한 직경이며, 한편 안내 블럭(270) 내에 형성된 개구(282)는 푸셔 로드(226)의 두꺼운 부분과 일치하는 직경을 갖는다. 정렬된 개구(278, 280, 282)는 채널(284)을 형성한다.

작동시, 안전 장치(252)는 상기된 바와 같이 작동한다. 계산된 전단 압력을 초과하는 압력이 임의의 푸셔 로드(226)에 인가되면, 푸셔 로드(226)의 단부(276)는 전단 플레이트(272)를 전단 또는 펀칭한다. 다음에, 푸셔 로드(226)는 채널(284) 내에서 후퇴되어, 과도한 압력을 해제시키고 주형 요소 및 푸셔 로드에대한 손상을 방지한다.

안전 장치(250, 252)가 과도한 압력 상황에서 전단되는 전단 플레이트를 갖는 것으로 기재되었지만, 전단 부재는 종래 기술에서와 같이 전단 핀 또는 다른 유사한 요소일 수 있다.

본 발명의 다른 특징은 피스톤 또는 밸브 게이트 융착과 같은 과도한 압력 상황을 검출하는 시스템이다. 도15 및 도16을 참조하면, 검출 시스템은 일반적으로 플레이트(222, 224)의 대향 모서리에 놓인 일련의 쌍을 이루는 송신기(290) 및 수신기(292)를 포함한다. 원주 방향 홈(294) 또는 다른 관찰 수단은 (도11 내지 도14에 도시된 바와 같은) 각각의 푸셔 로드(226, 228) 상에 제공된다. 송신기(290) 및 수신기(292)는 쌍을 이루며 각각의 플레이트 상의 안내 블럭(252, 270)을 넘어 연장되는 홈(294)의 상부면과 정렬된다. 각각의 송신기/수신기(290/292)의 쌍은 수평 열의 푸셔 로드에 대해 유용하다. 바람직한 실시예에서, 송신기(290) 및 수신기(292)는 레이저 송신기 및 수신기이다.

작동시, 푸셔 로드에 인가된 압력이 소정의 전단력을 초과할 때, 결합된 전단 플레이트는 전단되고, 푸셔 로드는 채널(264, 284) 내에서 후퇴된다. 이는 푸셔 로드 상의 홈(294)이 열에 있어서 홈(294)의 나머지와 정렬되지 않게 한다. 이는 송신기(290)와 수신기(292) 사이에서 이동하는 레이저 비임을 차단한다. 당업자에게 공지된 바와 같은 적절한 회로와 처리 하드웨어 및 소프트웨어는 이러한 차단된 레이저 비임을 검출하도록 그리고 사출 성형기의 적절한 자동 중단 또는 사출 성형기 작업자에게 경고 및 경보 신호를 제공하여 작업자가 사출 성형기를 중단시키고 적절한 수리를 수행할 수 있도록 송신기/수신기 쌍에 부착된다.

본 발명의 안전 장치 및 융착 검출 시스템은 종래 기술 이상의 어떤 장점을 제공한다. 이들 중 주요한 것이 과도한 힘이 푸셔 로드에 의해 인가될 때 일어날 수 있는 주형 요소 및 푸셔 로드에 대한 손상의 감소이다. 이는 수리 비용의 절약 및 사출 성형기의 고장 시간 감소라는 결과를 나타낸다. 또한, 검출 시스템은 문제가 발생할 때 사출 성형기를 중단시켜 수리할 수 있도록 융착된 피스톤 또는 밸브 게이트의 신속한 검출을 가능하게 한다.

본 발명의 상기 실시예는 본 발명의 예를 위한 뿐이며, 첨부된 청구항에 의해서만 한정되는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 변경 및 변형이 당업자에 의해 수행될 수도 있다.

Claims (20)

1. 사출 성형기 내의 슈팅 포트 작동기용 안전 장치로서, 상기 슈팅 포트 작동기는 플레이트 상에 장착되는 복수개의 푸셔 로드를 갖고, 상기 푸셔 로드는 각각 주형 내로 용융된 재료를 주입하는 복수개의 주입 피스톤에 인접되며, 상기 플레이트는 주입 피스톤에 대해 동시에 푸셔 로드를 전진시키도록 구동되는 슈팅 포트 작동기용 안전 장치에 있어서,

   플레이트에 각각의 푸셔 로드를 장착하기 위한 것으로서, 푸셔 로드를 수용하는 채널을 형성하도록 플레이트 내의 제2 개구와 정렬되는 푸셔 로드의 일단부를 수용하기 위한 제1 개구를 구비하는 장착 수단과,

   제1 및 제2 개구 사이에 개재되고 소정의 전단력을 가지며 그 전단력 초과시에는 전단되어 푸셔 로드가 채널 내에서 후퇴할 수 있도록 해주는 전단 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전단 부재는 전단 플레이트인 것을 특징으로 하는 안전 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 전단 부재는 전단 핀인 것을 특징으로 하는 안전 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 장착 수단은 플레이트에 고정되는 안내 블럭 및 다이 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 장치.
5. 제1항에 있어서, 소정의 전단력은 대략 45,000psi의 소성 압력과 동등한 것을 특징으로 하는 안전 장치.
6. 제1항에 있어서, 융착 검출 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 장치.
7. 제6항에 있어서, 융착 검출 시스템은 각각의 일렬의 푸셔 로드 상에 제공되는 관찰 수단과, 레이저 비임이 통과할 수 있도록 관찰 수단과 정렬되는 레이저 송신기 및 레이저 수신기와, 안전 장치의 작동을 표시하기 위해 레이저 비임의 차단 여부를 결정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 장치.
8. 제7항에 있어서, 관찰 수단은 푸셔 로드 상에 제공되는 원주 방향 홈인 것을 특징으로 하는 안전 장치.
9. 슈팅 포트 작동기를 갖는 사출 성형기의 피스톤 및 밸브 게이트 융착을 검출하는 융착 검출 시스템으로서, 상기 슈팅 포트 작동기는 플레이트 상에 장착되는 복수개의 푸셔 로드 및 피스톤 또는 밸브 게이트 융착이 일어날 때 작동되는 압력해제 기구를 갖고, 상기 푸셔 로드는 각각 주형 내로 용융된 재료를 주입하는 복수개의 주입 피스톤에 인접하며, 상기 플레이트는 주입 피스톤에 대해 동시에 푸셔 로드를 전진시키도록 구동되는 융착 검출 시스템에 있어서,

   일렬의 푸셔 로드와 정렬된 레이저 송신기 및 레이저 수신기와,

   압력 해제 기구가 작동되지 않았을 때 송신기에 의해 전달된 비임이 수신기로 지나가는 푸셔 로드 상에 제공되는 관찰 수단과,

   비임의 차단 여부를 검출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 융착 검출 시스템.
10. 제9항에 있어서, 상기 검출 수단은 각각의 푸셔 로드 상에 제공되는 원주 방향 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 융착 검출 시스템.
11. 제9항에 있어서, 검출 수단에 응답하여 사출 성형기를 제어하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 융착 검출 시스템.
12. 제11항에 있어서, 상기 제어 수단은 중단 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 융착 검출 시스템.
13. 주형 공동과,

    주형 공동에 재료를 제공하고, 주형 공동 내로 재료를 급송하기 위한 주입피스톤을 각각 갖는 적어도 2개의 슈팅 포트와,

    주입 피스톤에 대해 각각의 푸셔 로드를 전진시키도록 순차적으로 구동되며, 각각의 개별 주입 피스톤에 인접하도록 푸셔 로드를 각각 보유하는 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 갖는 슈팅 포트 작동기와,

    각각의 플레이트에 각각의 푸셔 로드를 장착하기 위한 것으로서, 푸셔 로드를 수용하는 채널을 형성하도록 플레이트 내의 제2 개구와 정렬되는 푸셔 로드의 일단부를 수용하기 위한 제1 개구를 포함하는 압력 해제 기구와,

    제1 및 제2 개구 사이에 개재되고 소정의 전단력을 가지며 그 전단력 초과시에는 전단되어 푸셔 로드가 채널 내에서 후퇴할 수 있도록 해주는 전단 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수 재료 사출 성형기.
14. 제13항에 있어서, 상기 전단 부재는 전단 플레이트인 것을 특징으로 하는 다수 재료 사출 성형기.
15. 제13항에 있어서, 상기 전단 부재는 전단 핀인 것을 특징으로 하는 다수 재료 사출 성형기.
16. 제14항에 있어서, 상기 장착 수단은 플레이트에 고정되는 안내 블럭 및 다이 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수 재료 사출 성형기.
17. 제13항에 있어서, 소정의 전단력은 대략 45,000psi의 소성 압력과 동등한 것을 특징으로 하는 다수 재료 사출 성형기.
18. 제13항에 있어서, 융착 검출 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수 재료 사출 성형기.
19. 제18항에 있어서, 융착 검출 시스템은 각각의 일렬의 푸셔 로드 상에 제공되는 관찰 수단과, 레이저 비임이 통과할 수 있도록 관찰 수단과 정렬되는 레이저 송신기 및 레이저 수신기와, 안전 장치의 작동을 표시하기 위해 레이저 비임의 차단 여부를 결정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다수 재료 사출 성형기.
20. 제19항에 있어서, 관찰 수단은 푸셔 로드 상에 제공되는 원주 방향 홈인 것을 특징으로 하는 다수 재료 사출 성형기.