KR20060044809A - 센서가 장착된 밸브 핀을 구비하는 밸브 개폐형 노즐 - Google Patents

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몰드-마스터스 리미티드
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Abstract

본 발명은 성형 재료의 용탕 유체를 몰드캐비티에 공급하는 사출성형기에 관한 것이다. 사출성형기의 용탕 유로를 관통하여 밸브 핀이 연장되고, 그 밸브 핀은 용탕 유로 내부에서 용탕 유체의 흐름을 조절할 수 있도록, 그리고/또는 용탕 유체가 몰드캐비티로 유입되게 하는 몰드 게이트를 선택적으로 개폐할 수 있도록 축 방향 이동이 가능하다. 상기 밸브 핀에는 그 밸브 핀과 함께 축 방향 이동이 가능한 작동 센서가 결합된다. 예를 들어, 작동 센서는 용탕 유체의 작동 조건을 감지하고 그 감지된 정보를 제어기로 송출하는 압력 센서 및/또는 온도 센서로 구성될 수 있다.
밸브, 게이트, 몰드 캐비티, 센서, 압력, 온도, 밸브 핀, 노즐

Description

센서가 장착된 밸브 핀을 구비하는 밸브 개폐형 노즐{VALVE GATED NOZZLE HAVING A VALVE PIN WITH A SENSOR}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 개폐형 노즐을 포함하는 사출성형기의 부분 단면도로서, 밸브 핀이 열린 상태에서 도시한 도면.
도 2는 도 1과 유사한 부분 단면도로서, 밸브 핀이 닫힌 상태에서 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 사출성형기에 구비되는 밸브 핀의 부분 단면도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 여러 실시예에 따른 밸브 핀의 하류측 단부의 부분 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사출성형기의 부분 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브 개폐형 노즐을 포함하는 사출성형기의 부분 단면도로서, 밸브 핀이 열린 상태에서 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 게이트형 사출성형기의 부분 단면도.
도 8a, 8b 및 도8c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공동 사출성형기의 부분 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 밸브 핀 12 : 매니폴드
14 : 노즐 24 : 용탕 토출 유로
28 : 노즐몸체 30 : 용탕 노즐 유로
34 : 몰드 게이트 36 : 몰드캐비티
56 : 압력 센서 60 : 내부 유로
65 : 제어기 66 : 열전대
본 출원은 2002년 10월 11일 출원된 미국 특허 출원 제 10/268,885호의 일부계속출원(continuation-in-part)으로서, 미국 특허법 120조(U.S.C §120)에 의거 우선권을 주장한다. 미국 특허 출원 제 10/268,885호는 그 전체가 본 출원에 참고로 포함된다.
본 발명은 밸브 핀이 구비된 노즐을 적어도 하나 이상 포함하는 사출성형기에 관한 발명이다.
사출성형기에 있어서, 몰드캐비티의 성형 조건은 고품질의 성형물의 생산을 보장하기 위하여 사전에 결정된 이상적인 성형 조건에 최대한 가깝게 설정되어야 한다. 몰드캐비티의 압력 또는 온도 각각이나 그 두 가지 모두의 현저한 변화는 표준 이하의 성형물을 생산하는 결과를 초래한다.
압력 센서나 온도 센서는 사출성형기의 여러 몰드캐비티 각각의 성형 조건을 결정하기 위하여 사용된다. 일반적으로 압력 센서나 온도 센서는 사출성형기의 각 위치에서의 작동 조건을 측정하기 위해 사출성형기의 용탕 노즐 유로, 용탕 매니폴드 유로 및/또는 몰드캐비티 내부에 설치하는 것이 알려져 있다. 밸브 개폐형 사출성형 시스템에 있어서, 압력 측정장치는, 밸브 핀이 후퇴 위치에 있을 때에 밸브 핀의 후미가 압력 측정 장치와 직접 또는 간접적으로 접촉하게 되면 압력이 측정될 수 있도록 밸브 핀의 상류측에 설치된다.
본 발명의 목적은, 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 밸브 핀이 구비된 노즐을 적어도 하나 포함하는 사출성형기를 제공하고 또한 사출성형기의 적어도 하나 이상의 작동 조건을 검출하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 몰드캐비티와 유동이 연통된 하나 이상의 노즐에 성형재료의 용탕 유체를 받아서 보내는 하나 이상의 매니폴드를 구비하는 사출성형기에 관한 것이다. 또한, 상기 사출성형기는 용탕 유로 내부에서 축 방향으로 이동가능하고 각각의 몰드캐비티에 유입되는 용탕 유체의 흐름을 조절하는 하나 이상의 밸브 핀을 포함한다. 뿐만 아니라, 용탕 유체의 작동 조건을 측정하기 위하여 밸브 핀의 전방 단부에 하나 이상의 센서가 설치된다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 사출성형기의 용탕 유로를 관통하여 연장되며 하류측 단부에 장착된 하나 이상의 작동 센서를 구비하는 축 방향으로 이동가 능한 밸브 핀을 마련하는 단계와, 용탕 유로를 거쳐서 몰드캐비티 내부로 용탕 유체를 주사시키는 단계와, 상기 작동 센서로 용탕 유체의 하나 이상의 작동 조건을 감지하는 단계와, 감지된 정보를 제어기로 송출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 적어도 하나 이상의 작동 조건을 검출하는 방법이 제공된다.
이하에서는 동일한 부재에 동일한 도면 부호를 붙인 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 그 도면에는 사출성형기(10)가 일반적으로 도시되어 있다. 사출성형기(10)는 매니폴드(12)와, 복수개의 노즐(14)과, 몰드캐비티 블럭(16)을 포함하여 구성된다. 매니폴드(12)는 기계 장치의 노즐(미도시)로부터 유입되는 성형 재료의 용탕 유체를 수용하는 인입구(18)를 포함한다. 상기 용탕 유체는 상기 인입구(18)로부터 유입되어 인입관(20)과 복수개의 용탕 중간 유로(22)를 통하여 상기 용탕 중간 유로(22)의 하류측 단부에 연결되는 용탕 토출 유로(24)로 흐른다. 상기 매니폴드(12)는 히터(26)에 의해 가열되는데, 상기 히터(26)는 당해 기술분야에 공지된 적절한 형태의 매니폴드 히터로 구성될 수 있다.
상기 노즐(14)은 상기 매니폴드(12)를 구성하는 상기 용탕 토출 유로(24)의 하류측 단부에 설치되며, 각각의 노즐(14)은 상기 용탕 토출 유로(24)로부터 용탕 유체를 수용하는 용탕 노즐 유로(30)가 구비된 노즐 몸체(28)를 포함하여 구성된다. 상기 노즐(14)은 노즐 히터(32)에 의해 가열되는데, 상기 노즐 히터(32)는 상기 노즐(14)에 설치되며 당해 기술분야에 공지된 적절한 형태의 노즐 히터로 구성 될 수 있다. 예를 들면, 도 1에서 도시한 바와 같이 상기 노즐 히터(32)는 상기 노즐 몸체(28)의 외주면을 둘러싸는 형태로 구성될 수 있으며, 또는 노즐 몸체(28)의 내부에 내장될 수도 있다.
상기 용탕 노즐 유로(30)의 일단은 상기 몰드캐비티 블럭(16)에 형성된 몰드캐비티(36)로 용탕 유체가 유입되는 몰드 게이트(34)와 연결된다. 용탕 유체는 상기 용탕 노즐 유로(30)로부터 상기 몰드 게이트(34)를 지나 상기 몰드캐비티(36) 내부로 흘러 들어간다. 상기 몰드캐비티 블럭(16)은 냉각관(37)을 통하여 흐르는 냉각제에 의해 냉각된다.
상기 각각의 몰드캐비티(36)로 유입되는 용탕 유체의 흐름을 조절하는 밸브 핀(11)은 상기 각각의 용탕 노즐 유로(30) 내부에 구비된다. 상기 각각의 밸브 핀(11)은 상기 몰드 게이트(34)를 선택적으로 개폐하기 위해 상기 용탕 노즐 유로(30) 내부에서 왕복운동을 한다.
상기 밸브 핀(11)은 액츄에이터(38)에 의해 구동되는데, 상기 액츄에이터(38)는 적절한 형태의 액츄에이터로 구성될 수 있다. 예를 들어서, 액츄에이터(38)는 제 1 유로(42)가 일단에 근접하게 마련되며 제 2 유로(44)가 타단에 근접하게 마련된 챔버(40)와, 상기 챔버(40) 내부에 있는 피스톤(46)과, 상기 피스톤(46)으로부터 상기 챔버(40)의 외부까지 연장되는 피스톤암(48)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 피스톤암(48)은 상기 챔버(40) 내부의 상기 피스톤(46)과 상기 밸브 핀(11)을 연결하는데, 그 연결에는 적절한 연결수단이 사용된다. 장비 세척의 편리성과 같은 여러 가지 이유로, 상기 피스톤암(48)은 상기 용탕 중간 유로(22)와 상기 용탕 노즐 유로(30)의 외부에 있는 밸브 핀(11)에 연결하여 용탕 유체가 스며나오지 않도록 하는 것이 바람직하다. 상기 피스톤암(48)은 상기 피스톤(46)에 고정결합시킬 수 있다. 유압유나 공기와 같은 유체가 특정 압력으로 상기 챔버(40) 내부의 상기 피스톤(46)의 일단에서는 유입되고, 그리고/또는 상기 피스톤(46)의 타단에서는 그 유체가 제거되면 상기 피스톤(46)(그리고 순서대로 피스톤암(48), 밸브 핀(11))이 몰드 게이트(34) 방향으로 또는 그 반대방향으로 이동하게 된다. 결국 상기 밸브 핀(11)의 이동은 상기 몰드캐비티(36)로 유입되는 용탕 유체의 흐름을 조절하게 된다.
상기 밸브 핀(11)은 몰드 플러그(50)를 통하여 상기 용탕 토출 유로(24)와 상기 용탕 노즐 유로(30)로 연장된다. 상기 몰드 플러그(50)는 용탕 유체가 상기 용탕 토출 유로(24)의 외부로 유출되지 않도록 상기 밸브 핀(11) 주위를 밀폐시킨다. 또한, 상기 몰드 플러그(50)는 상기 밸브 핀(11)이 상기 용탕 토출 유로(24) 및 상기 용탕 노즐 유로(30) 내부에서 바람직하게 미끄러지며 왕복할 수 있도록 베어링과 같은 기능을 제공한다. 도 1에 도시된 위치는 밸브 핀(11)이 열린 위치로서, 이 상태에서 상기 몰드캐비티(36) 내부로 용탕 유체가 유입될 수 있게 된다.
한편, 상기 밸브 핀(11)은 밸브 핀 몸체(52)를 포함하여 구성되는데, 상기 밸브 핀 몸체(52)는 단면(54)이 형성된 단부(53)가 구비되어 있다. 상기 밸브 핀(11)의 단부(53)는 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이 테이퍼 형상으로 구성되거나 원통형과 같은 적절한 형상으로 구성될 수 있다. 상기 단부(53)는 일반적으로 상기 몰드 게이트(34)를 개폐시키는 목적으로 사용되므로 상기 몰드 게이트(34)와 일치되는 형상으로 구성된다. 도 2에 도시된 위치는 단부(53)가 몰드 게이트(34) 내에 위치됨으로써 밸브 핀(11)이 폐쇄된 위치로서, 이 상태에서 상기 몰드캐비티(36)로 유입되는 용탕 유체의 흐름이 차단된다.
또한, 상기 밸브 핀(11)은 헤드(55)도 포함하여 구성되는데, 상기 헤드(55)는 상기 밸브 핀(11)과 상기 피스톤(46)의 연결을 용이하게 한다. 상기 헤드(55)는 상기 밸브 핀(11)의 상류측 단부에 구비된다. 상기 헤드(55)는 일반적으로 상기 밸브 핀 몸체(52)의 직경보다 큰 직경을 가지는 디스크 형상으로 구성된다. 상기 헤드(55)는 상기 밸브 핀(11)이 상기 피스톤암(48)으로부터 착탈가능하도록 당해 기술분야에 공지된 적절한 수단으로 결합될 수 있다.
압력 센서(56)는 상기 밸브 핀(11)의 내부 유로(60)에 구비되는데, 상기 압력 센서(56)는 상기 압력 센서(56)의 감지편(62)과 상기 압력 센서(56)가 송출한 정보를 수신, 처리, 전송 및 기록하는 제어기(65)를 연결하는 커넥터(58)를 포함하여 구성된다. 상기 커넥터(58)는 상기 압력 센서(56)의 종류에 따라 단일 와이어 또는 복합 와이어로 구성될 수 있다. 이 경우, 100 내지 3000 bar의 압력을 감지할 수 있는 적절한 형태의 압력 센서를 사용할 수 있다. 예를 들어서, 미국 뉴욕 암허스트 소재의 키슬러 인스트루먼트 코포레이션(Kistler Instrument Corp.)이 생산하는 6138A 압력 센서를 사용할 수 있다.
상기 압력 센서(56)의 감지편(62)은 용탕 유체와 접촉하는 접촉면(63)이 상기 밸브 핀(11)의 하단면(54)과 동일 평면상에 위치하도록 구성된다. 그로 인해 용탕 유체와 직접 접촉하는 상기 압력 센서(56)는 상기 밸브 핀(11)이 어떠한 위치에 있더라도 용탕 유체의 압력을 측정할 수 있다.
상기 압력 센서(56)의 커넥터(58)는 상기 밸브 핀 몸체(52)에 형성된 출구(64)를 통하여 외부에 있는 상기 제어기(65)와 연결된다. 상기 출구(64)는 상기 밸브 핀(11)의 적절한 위치에 형성될 수 있는데, 예를 들면 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 상기 밸브 핀 몸체(52)의 측면에 형성될 수 있다. 다만, 상기 출구(64)의 위치는 상기 밸브 핀(11)이 상기 용탕 토출 유로(24) 및 상기 용탕 노즐 유로(30) 내부에서 이동하는 것을 방해하지 않도록 설정되어야 한다. 또한, 상기 밸브 핀(11)과 상기 제어기(65)를 연결하는 상기 커넥터(58)는 상기 밸브 핀(11)의 이동을 제한하지 않도록 충분히 길어야 한다.
상기 압력 센서(56)는 용탕 유체의 압력을 연속적으로 측정할 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이 상기 밸브 핀(11)이 후퇴 위치에 있는 경우, 상기 압력 센서(56)는 상기 용탕 노즐 유로(30)의 압력을 측정한다. 상기 밸브 핀(11)이 도 2에 도시한 바와 같이 신장된 위치에 있는 경우, 상기 밸브 핀(11)의 단부(53)가 상기 몰드 게이트(34)와 맞물리게 되므로 상기 압력 센서(56)는 상기 몰드캐비티(36)의 내부압력을 측정한다.
사출성형기(10)의 각각의 밸브 핀(11)은 각각의 용탕 노즐 유로(30)와 몰드캐비티(36)의 내부 압력을 다른 용탕 노즐 유로(30)와 몰드캐비티(36)의 내부 압력과 상호 비교할 수 있도록 모두 압력 센서(56)를 구비한다.
본 발명에 따른 일 실시예에 의하면, 상기 제어기(65)는 사출작업시 상기 밸브 핀(11)에 의해 수행되는 패킹의 정도를 조절하는 피드백을 제공할 수 있다. 즉, 상기 제어기(65)는 상기 밸브 핀(11)을 조작함으로써 상기 몰드캐비티(36)의 내부 압력에 따라 패킹되는 정도를 조절할 수 있다. 이 장치는 전기 액츄에이터를 사용하여 구성할 수 있는데, 패킹이 효율적으로 조절됨은 당해 기술분야의 통상의 기술에 비추어볼 때 자명하다고 할 수 있다.
상기 압력 센서(56)에 의해 측정되는 압력은 용탕 유체의 점성도를 나타내는 지표이므로, 상기 제어기(65)는 상기 용탕 노즐 유로(30)의 용탕 유체의 온도를 조절하기 위하여 상기 노즐 히터(32)와 피드백을 주고받을 수 있도록 구성할 수 있다. 즉, 용탕 유체의 온도를 조절함으로써 용탕 유체의 점성도를 변화시키고, 따라서 압력을 적정한 크기로 조절할 수 있다.
도 3을 참고하면 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 밸브 핀(11a)은, 상기 밸브 핀(11a)의 하류측 단부에 구비되어 외부로 노출되는 상기 압력 센서(56a)의 감지편(62a)을 포함하여 구성된다. 이 경우, 상기 밸브 핀(11a)이 부드러운 외면을 유지할 수 있도록 상기 밸브 핀(11a)과 상기 감지편(62a) 사이의 공극은 적절한 재료로 채울 수 있다.
도 4a를 참고하면, 다른 실시예의 밸브 핀(11b)이 도시되어 있다. 밸브 핀(11b)은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 밸브 핀(11)과 유사한데, 상기 밸브 핀(11b)은 압력 센서(56b)와 함께 열전대(66)를 포함하여 구성된다. 상기 열전대(66)는 내부 유로(60b)를 통하여 연장되어 상기 압력 센서(56b)와 유사한 방법으로 제어기(미도시)에 연결된다. 이 경우 전도물질(68)로 상기 압력 센서(56b)와 상기 열전대(66) 사이를 채움으로써 노즐 단면(54b)과 연속적인 면을 유지할 수 있도록 구 성할 수 있다. 또한, 상기 열전대(66)는 최소 100℃에서 400℃ 범위의 온도를 측정할 수 있는 적절한 열전대로 구성할 수 있다.
도 4b에는 다른 실시예의 밸브 핀(11c)가 도시되어 있다. 밸브 핀(11c)은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 밸브 핀(11)과 유사한데, 압력 센서(56c)의 감지편(62c)이 내부 유로(60c)의 하단 전체를 채우도록 구성된다. 따라서 열전대(66c)는 상기 밸브 핀(11c)의 하단면(54c)으로부터 소정거리 이격하여 상기 감지편(62c)의 상류측 단부에 연결된다.
도 5를 참고하면, 이 도면에는 노즐(514)에 밸브 핀(11h)을 사용하는 사출성형기(10h)가 도시되어 있다. 밸브 핀(11h)은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 밸브 핀(11)과 유사한데, 단부(53h)가 테이퍼형상을 가지지 않는 특징이 있다. 노즐(514)은 오프셋 용탕 노즐 유로(530)가 구비된 노즐 몸체(528)를 포함하는 점을 제외하면 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 노즐(14)과 유사하다. 상기 밸브 핀(11h)은 상기 매니폴드(12)를 거치고 상기 노즐 몸체(528)를 통하여 상기 오프셋 용탕 노즐 유로(530)까지 관통한다. 상기 밸브 핀(11h)은 액츄에이터(38h)에 의해 구동되어 몰드 게이트(34h)를 개폐시킨다.
도 6에는 다른 실시예의 사출성형기(10i)가 도시되어 있다. 이 실시예의 사출성형기는, 노즐 몸체(628)에 열전대(154)가 구비된 점을 제외하면 노즐(14)과 유사한 노즐(614)을 포함하여 구성된다. 상기 열전대(154)는 상기 노즐(614)의 특정부위의 온도를 측정할 수 있는데, 예를 들면 상기 노즐 몸체(628) 또는 상기 노즐 히터(32)의 온도를 측정할 수 있다.
도 7을 참고하면, 그 도면에는 다중 게이트형 사출성형기(700)가 도시되어 있다. 사출성형기(700)는, 복수개의 몰드캐비티(704)가 형성된 몰드캐비티 판(702)을 포함하여 구성된다. 각각의 상기 몰드캐비티(704)는 용탕 유체가 유입되는 복수개의 몰드 게이트(734)를 포함한다. 또한, 상기 다중 게이트형 사출성형기(700)는 매니폴드(712)와, 하나의 몰드캐비티(736)로 용탕 유체를 이송시키는 복수개의 노즐(714)과, 각각의 상기 노즐(714)로부터 얻은 용탕 유체의 압력 정보를 상기 몰드캐비티(736)에 제공하는 밸브 핀(11j)을 포함하여 구성된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 것으로서, 이 실시예에서 압력 센서(56)는 이동가능한 상기 밸브 핀(11j)에 내장되는데, 상기 밸브 핀(11j)은 상기 매니폴드(712)의 용탕 유로(722)를 통하여 흐르는 용탕 유체의 흐름을 조절한다. 도 7에서 도시한 바와 같이 2개의 상기 노즐(714)은, 용탕 유체를 동기적, 순차적 또는 동적 주입 공급 성형 방식으로 2개의 분리된 몰드 게이트(734)를 통하여 하나의 몰드캐비티(736)로 이송시킨다. 이와 같은 방법은, 분리된 노즐(714)에 의해 이송된 둘 이상의 용탕 유체가 접촉하여 발생하는 접합선의 위치를 조절하기 위하여, 몰드캐비티로 유입되는 용탕 유체의 흐름이 용탕 매니폴드 유로 내부에 구비되는 상기 밸브 핀(11j)에 의해 조절되어야 한다.
가압된 용탕 유체와 접촉함으로써 용탕 유체의 압력을 측정하는 압력 센서를 매니폴드에 내장시키기 위해 별도의 형성공을 설치해야 하는 공지된 기술과는 달리, 도 7에서 도시한 바와 같이 별도의 추가적인 제작 단계 없이도 상기 압력 센서(56)를 용탕 매니폴드 유로(722)를 통하여 흐르는 용탕 유체와 접촉시킬 수 있다. 이것은 압력 센서(56)를 이동가능한 밸브 핀(11j)에 내장시키거나 부착시킴으로써 가능하다. 따라서, 제작상의 어려움을 초래할 뿐만 아니라 용탕 유체의 누설에 취약한 형성공의 필요성은 사라진다.
뿐만 아니라, 도 7에서 도시한 바와 같이 이동이 가능한 압력 센서는 용탕 유로를 따라 다양한 위치에서 용탕 유체의 압력을 측정할 수 있다. 도 7과 관련된 다른 실시예에 의하면, 용탕 매니폴드 유로를 통하여 흐르는 용탕 유체의 온도를 측정하기 위해 추가적인 온도 센서(미도시)를 상기 밸브 핀(11j)에 부착시킬 수 있다. 상기 온도 센서는 열전대 또는 공지된 온도 측정장치로 구성할 수 있다. 이와 같은 장치는 여러 위치에서 용탕 매니폴드 유로를 통하여 흐르는 용탕 유체의 온도와 압력을 동시에 측정가능케 한다. 다른 실시예에 의하면, 상기 온도 센서와 압력 센서는 제어기(미도시)에 연결됨으로써, 상기 제어기가 온도와 압력정보를 이용하여 각각의 밸브 핀(11j)을 구동시키는 각각의 액츄에이터에 위치정보를 제공할 수 있다. 상기 액츄에이터는 유압식, 기계식 또는 전기식으로 구동될 수 있다.
또한, 도 7에서 도시한 바와 같이 압력 센서(753)와 열전대(754)는 몰드캐비티의 압력과 온도를 측정하기 위해 상기 몰드캐비티에 인접하게 설치할 수 있다.
도 8a, 도 8b 및 도 8c는 공동 사출노즐(814)이 구비된 공동 사출성형기(800)를 도시하고 있다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 상기 밸브 핀(11)과 유사한 밸브 핀(811)은 상기 공동 사출성형기(800)의 내부에 편입되어 있다. 공동 사출이란 하나의 몰드캐비티(836)에 다른 종류의 성형재료를 주사하는 것을 말하는데, 예를 들면 여러층을 가지는 성형품을 생산하는 것을 말한다. 즉, 몇개의 층은 하나의 성형재료로 구성되고 다른 몇개의 층은 다른 성형재료로 구성된다. 몇개의 층은 동시에 몰드캐비티(836)로 유입되고, 나머지 층은 순차적으로 몰드캐비티(836)로 유입된다. 이와 같은 공동 사출은 청량음료의 병과 같은 많은 제품에 사용한다.
공동 사출성형기(800)는 외부로부터 용탕 유체를 수용하는 복수개의 매니폴드(804, 806)를 포함하여 구성되는데, 상기 매니폴드(804, 806)에는 복수개의 용탕 유로(808, 810, 812)가 구비된다. 각각의 상기 용탕 유로(808, 810, 812)는 최종 성형품의 다른 층을 형성하는 용탕 유체를 운반한다.
공동 사출노즐(814)은 제 1 용탕 노즐 유로(815)와, 제 2 용탕 노즐 유로(816)와, 제3 용탕 노즐 유로(818)를 포함하여 구성되는데, 상기 용탕 노즐 유로(815, 816, 818)는 각각 상기 용탕 유로(808, 810, 812)로부터 용탕 유체를 수용한다. 이 구성은 국제공개공보 WO 00/54954(겔러트(Gellert) 등)에 상세히 설명되는데, 그 내용 전체가 본 명세서에 참고자료로써 포함된다. 상기 제 1 용탕 노즐 유로(815)는 전형적으로 그 길이방향을 따라 중심이 되며 상기 제 2 용탕 노즐 유로(816)는 전형적으로 환형이 되어 상기 제 1 용탕 노즐 유로(815)와 결합될 수 있다. 따라서 2번째 층을 형성하게될 성형재료가 상기 제 1 용탕 노즐 유로(815)로 삽입되는 것이다. 또한, 상기 제 3 용탕 노즐 유로(818) 역시 환형이며 상기 제 1 용탕 노즐 유로(815)와 결합됨으로써 3번째 층을 형성하게될 성형재료가 상기 제 1 용탕 노즐 유로(815)로 삽입될 수 있다.
본 발명에 따른 다른 실시예에 의하면, 압력 센서는 상기 밸브 핀(11)의 내 부 유로를 통하여 연장되는 대신, 상기 밸브 핀(11)의 외면에 삽설될 수 있다. 이 경우, 상기 압력 센서는 상기 밸브 핀(11)의 외면이 부드러운 형상을 유지할 수 있는 방법으로 삽설된다.
상기 액츄에이터(38)는 유압피스톤 방식, 랙크-피니언 방식으로 묘사되었는데, 상기 밸브 핀(11)에 연결되는 상기 액츄에이터(38)는 전동 회전형 액츄에이터나 전동 선형 액츄에이터로 대체될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
본 발명의 많은 특징과 장점이 발명의 상세한 설명에 기재되었으므로 그와 같은 특징과 장점들을 특허청구범위에 의해 본 발명의 진정한 기술적 사상과 범위의 범주에 속하는 것으로서 보호하고자 한다. 뿐만 아니라, 수많은 수정과 변경이 당업자에 의해 이루어질 수 있으므로 본 발명을 이상에서 예시하고 상술한 바와 같은 구성과 작용으로 엄격히 한정하는 것은 바라지 않으며, 따라서 모든 적절한 수정물 및 균등물은 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 사출성형기를 사용함으로써, 밸브 핀이 몰드캐비티로 유입되는 용탕 유체의 흐름을 조절하고자 선택적으로 몰드 게이트를 개폐시키기 위해 어떠한 지점에 있더라도 용탕 유체의 압력을 연속적으로 측정할 수 있으며, 측정된 압력정보를 전송받아 밸브 핀을 구동시키는 액츄에이터에 위치 및 이동의 정보를 송출시키는 제어기를 구비함으로써 용탕 유로 및 몰드캐비티 내부의 압력의 변화에 따라 유기적으로 용탕 유체의 흐름을 제어할 수 있다.
또한, 가압된 용탕 유체와 접촉함으로써 용탕 유체의 압력을 측정하는 압력 센서를 매니폴드에 내장시키기 위해 별도의 형성공을 설치해야 하는 종래 기술과는 달리, 압력 센서를 이동가능한 밸브 핀에 내장시키거나 부착시킴으로써 별도의 추가적인 제작단계 없이 상기 압력 센서를 용탕 유체와 접촉시킬 수 있다. 따라서, 제작상의 어려움을 초래할 뿐만 아니라 용탕 유체의 누설에 취약한 형성공의 필요성이 사라진다.
게다가 용탕 매니폴드 유로을 통하여 흐르는 용탕 유체의 온도를 측정하기 위해 추가적인 온도 센서를 상기 밸브 핀에 부착시킴으로써 여러 위치에서 용탕 유체의 온도와 압력을 동시에 측정할 수 있다.

Claims (28)

  1. 사출성형기에 있어서,
    성형 용탕 유체를 수용하는 매니폴드와;
    상기 매니폴드에 성형 용탕 유체의 유동이 가능하게 결합되는 하나 이상의 노즐과;
    사출성형기의 용탕 유로를 통하여 연장되며, 상기 용탕 유로 내부에서 용탕 유체의 흐름을 조절하기 위하여 축방향으로 이동가능한 밸브 핀과;
    상기 밸브 핀과 함께 축방향으로 이동가능하도록 상기 밸브 핀에 결합되는 하나 이상의 압력 센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 압력 센서는 상기 밸브 핀의 축상의 임의의 지점에서 용탕 유체의 압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 압력 센서와 정보를 교환하는 제어기를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  4. 제 2항에 있어서,
    각각의 몰드 게이트를 통하여 상기 노즐과 용탕 유체를 주고 받는 몰드캐비티를 더 포함하여 구성되며, 상기 밸브 핀은 상기 몰드 게이트를 선택적으로 개폐시키는 단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 밸브 핀은 용탕 노즐 유로의 내부에서 용탕 유체의 흐름을 조절하기 위해 상기 용탕 노즐 유로 내부에 위치하는 단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 밸브 핀은 용탕 매니폴드 유로의 내부에서 용탕 유체의 흐름을 조절하기 위해 상기 용탕 매니폴드 유로 내부에 위치하는 단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 압력 센서를 수용하기 위하여 내부유로가 상기 밸브 핀을 관통하여 연장되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 압력 센서는 상기 밸브 핀의 하단면과 동일평면상에 용탕 유체와 접촉 하는 접촉면을 가지는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 압력 센서는 상기 밸브 핀의 하단면의 하부에 용탕 유체와 접촉하는 접촉면을 가지는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  10. 제 2항에 있어서,
    각각의 몰드 게이트를 통하여 적어도 2개의 노즐과 용탕 유체를 주고 받는 몰드캐비티를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  11. 제 2항에 있어서,
    상기 노즐은 각각의 용탕 유로가 분리된 성형 용탕 유체를 수용하도록 복수개의 용탕 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브 핀과 함께 축방향으로 이동가능하도록 상기 밸브 핀에 결합되는 하나 이상의 열전대를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 노즐에 결합되는 하나 이상의 열전대를 더 포함하여 구성되는 것을 특 징으로 하는 사출성형기.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 노즐에 결합되는 하나 이상의 열전대를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  15. 제 5항에 있어서,
    상기 밸브 핀과 함께 축방향으로 이동가능하도록 상기 밸브 핀에 결합되는 하나 이상의 열전대를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  16. 제 5항에 있어서,
    상기 노즐에 결합되는 하나 이상의 열전대를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 노즐에 결합되는 하나 이상의 열전대를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  18. 사출성형기의 하나 이상의 작동 조건을 감지하는 방법에 있어서,
    상기 사출성형기의 용탕 유로를 통하여 연장되어 축방향으로 이동가능하며, 하나 이상의 작동 센서가 결합되어 함께 축방향으로 이동가능한 밸브 핀을 제공하는 단계와;
    용탕 유로를 통하여 몰드캐비티로 용탕 유체를 주사시키는 단계와;
    상기 작동 센서를 통하여 최소한 상기 용탕 유체의 압력을 측정하는 단계와;
    감지된 정보를 제어기로 송출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 하나 이상의 작동 조건을 감지하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 작동 센서는 압력 센서이며, 압력 정보는 상기 밸브 핀의 축상의 임의의 위치에서 측정되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 하나 이상의 작동 조건을 감지하는 방법.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 작동 센서는 압력 센서이며, 압력 정보는 상기 밸브 핀이 열린 상태와 닫힌 상태 사이를 이동할 때 연속적으로 측정되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 하나 이상의 작동 조건을 감지하는 방법.
  21. 제 18항에 있어서,
    상기 작동 센서는 압력 센서와 온도 센서이며, 각각의 센서로부터 측정된 정보는 상기 밸브 핀의 축상의 임의의 지점에서 제어기로 전송되는 것을 특징으로 하 는 사출성형기의 하나 이상의 작동 조건을 감지하는 방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 몰드캐비티와 유체를 주고 받는 용탕 노즐 유로가 구비된 노즐을 제공하는 단계와;
    상기 압력 센서와 상기 온도 센서가 상기 용탕 노즐 유로 내부의 용탕 유체의 작동 조건을 측정할 수 있도록 상기 용탕 노즐 유로 내부에 상기 밸브 핀을 설치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 하나 이상의 작동 조건을 감지하는 방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    노즐 히터의 온도를 측정하기 위해 노즐에 열전대를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 하나 이상의 작동 조건을 감지하는 방법.
  24. 사출성형 매니폴드를 통하여 사출성형 작업을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 매니폴드의 용탕 유로에 압력 센서를 설치하는 단계와;
    용탕 매니폴드 유로를 따라 적어도 2개의 지점에서 용탕 유체의 압력을 측정하기 위해 상기 용탕 매니폴드 유로의 축상을 따라 상기 압력 센서를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형 작업 제어 방법.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 압력 센서가 노즐로 유입되는 용탕 유체의 압력을 측정할 수 있도록 용탕 유체의 유동이 가능하게 상기 매니폴드에 결합되는 노즐을 제공하는 방법을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형 작업 제어 방법.
  26. 제 24항에 있어서,
    상기 압력 센서는 상기 용탕 매니폴드 유로를 통하여 흐르는 용탕 유체의 양을 조절하는 이동가능한 밸브 핀에 부착되는 것을 특징으로 하는 사출성형 작업 제어 방법.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 압력 센서로 부터 정보를 받아서 이동가능한 상기 밸브 핀에 연결된 액츄에이터의 이동 및 위치 정보를 전송하는 제어기를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형 작업 제어 방법.
  28. 제 24항에 있어서,
    이동가능한 상기 밸브 핀에 부착되는 온도 센서를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형 작업 제어 방법.
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