KR20060085957A - 사출장치 및 사출장치의 가열방법 - Google Patents

사출장치 및 사출장치의 가열방법 Download PDF

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Abstract

가열실린더의 외주(外周)에 있어서의 냉각장치에 인접한 영역에 유도가열식 가열장치를 장착함으로써, 가열실린더의 온도를 한결같이, 또한, 적절한 값으로 할 수 있고, 또한, 가열실린더의 온도를 신속하게 변화시킬 수 있도록 한다.
사출성형의 사이클에 대응하여, 가열실린더(11) 내의 수지를 스크루(12)에 의해서 간헐적으로 전방(前方)으로 이송하는 사출장치로서, 상기 가열실린더(11)의 후방(後方)부분에 장착된 냉각장치(23)와, 상기 가열실린더(11)에 있어서의 상기 냉각장치(23)보다도 전방으로서 이 냉각장치(23)에 인접하여 장착된 유도가열장치(21)를 가진다.

Description

사출장치 및 사출장치의 가열방법{Injection device and method of heating injection device}
본 발명은, 사출장치 및 사출장치의 가열방법에 관한 것이다.
종래, 사출성형기 등의 성형기에 있어서는, 가열실린더 내에 있어서 가열되어 용융된 성형재료로서의 수지를, 고압으로 사출하여 금형장치의 캐비티 공간에 충전하고, 이 캐비티 공간 내에 있어서 냉각하여 고화시킴으로써 성형품이 성형되도록 되어 있다. 이 경우, 상기 사출성형기는 금형장치, 형체(型締)장치 및 사출장치를 가지며, 상기 형체장치는, 고정플래튼 및 가동플래튼을 구비하고, 형체용 실린더가 가동플래튼을 진퇴시킴으로써 금형장치의 형폐(型閉), 형체(型締) 및 형개(型開)를 행한다.
한편, 상기 사출장치는, 수지를 가열하여 용융시키는 가열실린더, 및, 이 가열실린더의 전단(前端)에 장착되어, 용융된 수지를 사출하는 사출노즐을 구비하고, 상기 가열실린더 내에 스크루가 회전 가능하게, 또한, 진퇴 가능하게 설치된다. 그리고, 이 스크루를 후단(後端)에 설치된 구동부에 의해서 회전시켜서, 수지를 스크루의 전방(前方)에 축적함으로써, 이 스크루가 소정의 위치까지 후퇴함으로써 수지의 계량이 행하여진다. 이 때, 수지는, 가열실린더 내에 있어서 가열되고, 용융되 어서 상기 스크루의 전방에 축적된 수지의 압력에 의해서, 스크루는 후퇴된다. 그리고, 상기 구동부에 의해서 전진시킴으로써 사출노즐로부터 수지가 사출된다. 또한, 상기 가열실린더의 주위에는 가열장치가 장착되어, 가열실린더를 소정의 온도까지 가열하도록 되어 있다. 그리고, 높은 열량을 가열실린더에 부여하여, 급속하게 소정의 온도까지 가열실린더를 가열하기 위해서, 가열실린더 자체에 유도전류를 발생시키는 유도가열장치를 채용하는 사출장치가 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
도 2는 종래의 사출장치를 나타낸 도면이다. 여기서, 도 2(a)는 사출장치의 측면도이고, 도 2(b)는 가열실린더의 온도분포를 나타낸 도면이다.
도 2(a)에 있어서, 101은 사출장치의 가열실린더, 102는 이 가열실린더(101)의 전단(前端)에 장착된 사출노즐, 103은 상기 가열실린더(101)의 도시되지 않은 수지공급구 근방에 장착된 냉각장치, 104는 상기 수지공급구에 접속된 수지공급호퍼이고, 105는 상기 가열실린더(101)의 주위에 장착된 유도가열식 가열장치이다.
여기서, 상기 냉각장치(103)는, 내부를 냉각수가 유통(流通)하는 워터 재킷(water jacket)이고, 가열실린더(101)의 수지공급구 근방 및 수지공급호퍼(104)의 하단부를 냉각한다. 일반적으로, 수지공급호퍼(104)로부터 가열실린더(101) 내에 공급되는 원료수지는, 입자 형상의 수지 펠릿으로서 공급된다. 그리고, 이 수지 펠릿은, 상기 가열실린더(101) 내에 있어서 회전하는 도시되지 않은 스크루에 의해서 가열실린더(101) 내를 전방(도 2(a)에 있어서의 좌방)으로 보내어져서, 가열되어 용융된다. 그런데, 상기 수지공급구 근방이나 수지공급호퍼(104)의 하단부 온도 가 상승하면, 상기 수지공급구나 수지공급호퍼(104) 내에 있어서, 수지 펠릿의 표면 등이 용융되어 버린다. 그리고, 수지 펠릿끼리 결합하여 덩어리를 형성하거나, 수지공급호퍼(104)의 내면, 가열실린더(101)의 내주면, 스크루의 플라이트(flight)면(面) 등에 수지 펠릿이 부착되거나 하여 버린다. 이 경우, 수지 펠릿이 적절하게 유동하지 않게 되어, 가열실린더(101)의 전방으로 보내어지지 않게 되어 버린다. 그래서, 상기 냉각장치(103)가 가열실린더(101)의 수지공급구 근방 및 수지공급호퍼(104)의 하단부를 냉각함으로써, 수지 펠릿이 가열실린더(101)의 전방으로 충분하게 보내어지도록 되어 있다.
또한, 상기 가열장치(105)는, 가열실린더(101)의 축방향에 관하여 복수, 예컨대, 3개로 분할되어 장착되고, 각각이 전자유도코일을 내장하고 있다. 다만, 이 전자유도코일 자체를 가열실린더(101)의 열로부터 보호하기 위해서, 상기 가열장치(105)와 가열실린더(101) 사이에 도시되지 않은 단열재가 설치되어 있다. 그리고, 상기 가열실린더(101)는, 축방향의 거의 전역에 걸쳐서 상기 가열장치(105)에 의해서 가열되도록 되어 있다.
[특허문헌 1] 일본국 특허공개 2003-071893호 공보
[발명의 개시]
[발명이 해결하고자 하는 과제]
하지만, 상기 종래의 사출장치에 있어서는, 가열실린더(101)의 온도를 적절하게 조절하는 것이 곤란하여, 수지 교체의 절차에 장시간 걸리거나, 수지의 버닝(burn)이 발생하거나 하여 버린다. 사출장치에 있어서, 성형재료로서의 수지를 다른 종류의 것으로 교환하는, 이른바, 수지 교체를 행할 경우, 용융온도가 낮은 수지로 바꿀 때, 가열실린더(101)의 온도를 미리 저하시켜 놓을 필요가 있다. 그러나, 가열장치(105)와 가열실린더(101) 사이에 단열재가 설치되어 있으므로, 가열실린더(101)가 단열재로 덮인 상태가 되어서 방열(放熱)이 저해되어, 가열실린더(101)의 온도가 저하되는데 시간이 걸려 버린다. 이로 인해, 용융온도가 낮은 수지로 바꿀 때까지 장시간 대기할 필요가 있어, 수지 교체의 절차에 장시간 걸려 버린다.
또한, 성형공정 중이더라도, 성형을 일시적으로 중단하게 되는 경우에는, 용융수지가 일시적으로 가열실린더(101) 내에 체류하게 된다. 이 경우, 용융수지가 열에 의해서 변질되어, 이른바, 수지의 버닝이 발생하여 버리는 경우가 있다. 이로 인해, 성형을 일시적으로 중단하게 되는 경우에는, 가열실린더(101)의 온도를 급속하게 저하시킬 필요가 있지만, 가열장치(105)와 가열실린더(101) 사이에 단열재가 설치되어 있으므로, 가열실린더(101)의 온도를 급속하게 저하시킬 수 없어, 수지 버닝의 발생을 방지할 수 없게 되어 버린다.
다만, 유도가열식 가열장치(105)는, 높은 열량을 가열실린더(101)에 부여할 수 있으므로, 가열실린더(101)를 급속하게 소정의 온도까지 가열할 수 있다. 그러나, 가열실린더(101)가 소정의 온도까지 가열된 후의, 정상(定常)적인 성형공정에 있어서는, 높은 열량을 가열실린더(101)에 부여하는 것은 필요로 하지 않는다. 도 2(b)에는, 도 2(a)에 도시되는 사출장치에 있어서, 각 가열장치(105)의 출력을 같게 한 경우의 가열실린더의 온도분포가 도시되어 있다. 도 2(b)로부터 알 수 있는 바와 같이, 냉각장치(103)로부터 떨어진 부분에 있어서는, 가열실린더(101)의 온도가 저하되기 어렵게 되어 있다. 이로 인해, 냉각장치(103)로부터 떨어진 부분에 있어서는, 유도가열식 가열장치(105)에 의해서 높은 열량을 가열실린더(101)에 부여하는 것은 필요하지 않다.
또한, 복수의 유도가열식 가열장치(105)를 서로 근접한 상태로 장착하면, 자기(磁氣)간섭이 발생하여, 전자유도코일에 전류를 공급하는 전원장치가 파손되어 버린다. 이로 인해, 가열장치(105)끼리 어느 정도 이격시켜서 가열실린더(101)에 장착할 필요가 있는데, 이 경우, 도 2(b)에 나타낸 바와 같이, 가열장치(105)끼리의 사이에 상당하는 가열실린더(101)의 온도가 저하되어 버린다.
본 발명은, 상기 종래의 사출장치의 문제점을 해결하여, 가열실린더의 외주(外周)에 있어서의 냉각장치에 인접한 영역에 유도가열식 가열장치를 장착함으로써, 가열실린더의 온도를 한결같이, 또한, 적절한 값으로 할 수 있고, 또한, 가열실린더의 온도를 신속하게 변화시킬 수 있는 사출장치 및 사출장치의 가열방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
이를 위하여, 본 발명의 사출장치에 있어서는, 사출성형의 사이클에 대응하여, 가열실린더 내의 수지를 스크루에 의해서 간헐적으로 전방(前方)으로 이송하는 사출장치로서, 상기 가열실린더의 후방(後方)부분에 장착된 냉각장치와, 상기 가열실린더에 있어서의 상기 냉각장치보다도 전방으로서 이 냉각장치에 인접하여 장착된 유도가열장치를 가진다.
본 발명의 다른 사출장치에 있어서는, 더욱이, 상기 스크루는 가열실린더 내를 전후진하고, 상기 유도가열장치는, 상기 스크루가 후퇴한 상태에 있어서, 적어도 상기 냉각장치보다도 전방에 있는 상기 스크루의 피드 존(feed zone)에 대응하는 부분에 장착되어 있다.
본 발명의 또 다른 사출장치에 있어서는, 더욱이, 상기 유도가열장치는, 상기 스크루가 전진한 상태에 있어서, 상기 냉각장치보다도 전방에 있는 상기 스크루의 피드 존에 대응하는 부분에 장착되어 있다.
본 발명의 또 다른 사출장치에 있어서는, 더욱이, 상기 유도가열장치는, 적어도 상기 스크루가 전후진하는 스트로크에 상당하는 길이 부분을 커버하도록 장착되어 있다.
본 발명의 또 다른 사출장치에 있어서는, 더욱이, 상기 유도가열장치는, 상기 냉각장치와 상기 가열실린더에 장착된 저항가열장치의 사이에 장착되어 있다.
본 발명의 또 다른 사출장치에 있어서는, 더욱이, 사출실린더와, 이 사출실린더 내를 전후진하는 플런저를 가지고, 상기 스크루는 플런저가 후퇴한 위치에 있을 때에 회전하고, 상기 유도가열장치는, 상기 가열실린더에 있어서의 상기 냉각장치보다도 전방으로서, 상기 스크루의 피드 존에 대응하는 부분에 장착되어 있다.
본 발명의 사출장치의 가열방법에 있어서는, 사출성형의 사이클에 대응하여, 가열실린더 내의 수지를 스크루에 의해서 간헐적으로 전방으로 이송하는 사출장치의 가열방법으로서, 후방부분에 냉각장치가 장착된 상기 가열실린더에 있어서의 상기 냉각장치보다 전방으로서 이 냉각장치에 인접하여 장착되어 있는 유도가열장치에 의해서, 상기 스크루의 피드 존을 가열한다.
본 발명의 다른 사출장치의 가열방법에 있어서는, 더욱이, 상기 스크루는 가열실린더 내를 전후진한다.
본 발명의 또 다른 사출장치의 가열방법에 있어서는, 더욱이, 상기 유도가열장치는, 상기 냉각장치와 상기 가열실린더에 장착된 저항가열장치의 사이에 장착되어 있다.
본 발명의 또 다른 사출장치의 가열방법에 있어서는, 더욱이, 상기 스크루는, 사출실린더와, 이 사출실린더 내를 전후진하는 플런저를 가지고, 상기 스크루는 플런저가 후퇴할 때에 회전한다.
본 발명의 또 다른 사출장치의 가열방법에 있어서는, 가열실린더 내를 스크루가 전후진하는 사출장치의 가열방법으로서, 후방부분에 냉각장치가 장착된 상기 가열실린더에 있어서의 상기 냉각장치보다도 전방으로서 이 냉각장치에 인접하여 장착되어 있는 유도가열장치에 의해서, 적어도 스크루가 전후진하는 스트로크에 상당하는 길이를 가열한다.
본 발명의 또 다른 사출장치의 가열방법에 있어서는, 더욱이, 상기 유도가열장치는, 상기 냉각장치와 상기 가열실린더에 장착된 저항가열장치의 사이에 장착되어 있다.
[발명의 효과]
본 발명에 의하면, 사출장치는, 사출성형의 사이클에 대응하여, 가열실린더 내의 수지를 스크루에 의해서 간헐적으로 전방으로 이송하는 사출장치로서, 상기 가열실린더의 후방부분에 장착된 냉각장치와, 상기 가열실린더에 있어서의 상기 냉각장치보다도 전방으로서 이 냉각장치에 인접하여 장착된 유도가열장치를 가진다.
이 경우, 가열실린더의 온도를 한결같이, 또한, 적절한 값으로 할 수 있고, 또한, 가열실린더의 온도를 신속하게 변화시킬 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 사출장치의 요부의 구성을 나타낸 단면도로서 스크루가 전진한 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는, 종래의 사출장치를 나타낸 도면이다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 사출장치의 구성을 나타낸 개략 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 사출장치의 제어장치의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 사출장치의 요부의 구성을 나타낸 단면도로서 스크루가 후퇴한 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은, 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 사출장치의 구성을 나타낸 개략 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 사출장치
11 : 가열실린더
12 : 스크루
21 : 유도가열장치
23 : 냉각장치
91 : 사출실린더
92 : 플런저
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사출장치는 어떠한 종류의 성형기에도 적용할 수 있는 것이지만, 여기서는, 사출성형기에 적용한 경우에 대해서 설명한다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 사출장치의 구성을 나타낸 개략 단면도이다.
도면에 있어서, 10은 본 실시형태에 있어서의 사출장치로서, 성형기로서의 사출성형기에 사용되고 있다. 이 경우, 이 사출성형기는, 도시되지 않은 형체장치를 가지며, 가동금형을 고정금형에 대하여 이동시켜서, 형폐(型閉), 형체(型締) 및 형개(型開)를 행하도록 되어 있다. 상기 형체장치는, 어떠한 형식의 것이어도 좋지만, 예컨대, 도시되지 않은 프레임에 고정된 고정플래튼, 및, 이 고정플래튼과 대향하여 설치되어, 도시되지 않은 타이 바를 따라서 진퇴 가능하게 설치된 가동플래튼을 가지며, 이 가동플래튼을 진퇴시킴으로써, 상기 고정플래튼에 장착된 고정금형에 대하여 가동플래튼에 장착된 가동금형을 이동시켜서, 형폐, 형체 및 형개를 행한다.
그리고, 상기 가동플래튼의 후방, 즉, 고정플래튼과 반대측에 있어서는 토글 서포트가 상기 프레임에 설치되어, 상기 토글 서포트에 장착된 토글 구동장치에 의해서 토글기구를 구동시킴으로써, 상기 가동플래튼을 진퇴시키도록 되어 있다. 다만, 상기 타이 바는, 상기 고정플래튼과 토글 서포트 사이에 걸쳐서 설치되어 있다. 그리고, 통상, 상기 토글 구동장치는, 구동원으로서 후술되는 형개폐 모터(67)를 구비하고, 이 형개폐 모터(67)의 회전운동을 왕복운동으로 변환하는 볼 나사 기구 등으로 이루어지는 도시되지 않은 운동방향 변환장치에 의해서 구동축을 진퇴시킴으로써, 토글기구를 작동시킨다.
또한, 상기 가동플래튼에는, 통상, 이젝터장치가 장착되어, 형개가 행하여진 후에 가동금형의 캐비티로부터 이젝터 핀을 돌출시켜서, 캐비티에 부착되어 있는 성형품을 이젝트하도록 되어 있다. 상기 이젝터장치는, 구동원으로서 후술되는 이젝터 모터(66)를 구비하고, 이 이젝터 모터(66)의 회전운동을 왕복운동으로 변환하는 볼 나사 기구 등으로 이루어지는 도시되지 않은 운동방향 변환장치에 의해서 이젝터 핀을 진퇴시킨다.
그리고, 상기 고정플래튼의 후방, 즉, 가동플래튼과 반대측에는, 사출장치(10)가 상기 프레임에 이동 가능하게 장착되어 있다. 여기서, 상기 사출장치(10)는, 도시되지 않은 사출장치 이동기구에 의해서 상기 고정플래튼에 대하여 진퇴되어, 전진(도면에 있어서 좌측으로 이동)하여, 노즐 터치를 행할 수 있도록 되어 있다. 또한, 상기 사출장치(10)는, 선단(先端)(도면에 있어서의 좌단)에 사출노 즐(13)을 구비하는 가열실린더(11)를 가진다. 다만, 상기 사출장치(10)는, 사출성형의 사이클에 대응하여, 가열실린더(11) 내의 수지를 스크루(12)에 의해서 간헐적으로 전방으로 이송하도록 되어 있다. 더욱이, 상기 가열실린더(11)에는, 입자 형상, 펠릿 형상, 가루 형상 등의 고형(固形)의 원료수지(17)를 가열실린더(11) 내에 공급하기 위한 수지공급호퍼(16)가 장착되어 있다. 또한, 상기 가열실린더(11) 내에는, 스크루(12)가 회전 가능하게, 또한, 진퇴 가능하게, 즉, 전후진하도록 설치되어 있다.
여기서, 상기 가열실린더(11)의 후단(도면에 있어서의 우측단)에는, 상기 스크루(12)를 가열실린더(11) 내에서 회전시킴과 함께 전진 또는 후퇴(도면에 있어서의 좌측방향 또는 우측방향으로 이동)시키기 위한 사출장치의 전방 사출 서포트(31)가 장착되어 있다. 또한, 상기 사출장치는, 전방 사출 서포트(31)와 소정의 거리를 두고 설치된 후방 사출 서포트(32)를 가진다. 그리고, 상기 전방 사출 서포트(31)와 후방 사출 서포트(32) 사이에 가이드 바(33)가 걸쳐 설치되고, 이 가이드 바(33)를 따라서 프레셔 플레이트(pressure plate; 34)가 진퇴 가능하게 설치된다. 여기서, 상기 전방 사출 서포트(31) 및 후방 사출 서포트(32)는, 도시되지 않은 슬라이드장치에 의해서 상기 프레임에 대하여 슬라이드 가능하게 장착된다.
또한, 상기 스크루(12)의 후단에 드라이브 샤프트(35)가 연결되고, 이 드라이브 샤프트(35)는, 베어링(36) 및 베어링(37)에 의해서 프레셔 플레이트(34)에 대하여 회전 가능하게 지지된다. 그리고, 스크루(12)를 회전시키기 위해서, 제1 구동수단으로서 전동(電動)의 계량모터(41)가 설치되고, 이 계량모터(41)와 드라이브 샤프트(35) 사이에, 풀리(42) 및 풀리(43), 그리고, 타이밍 벨트(44)로 이루어지는 제1 회전전동(傳動)수단이 설치된다. 따라서, 상기 계량모터(41)를 구동함으로써, 스크루(12)를 정방향 또는 역방향으로 회전시킬 수 있다. 다만, 본 실시형태에 있어서, 상기 제1 구동수단으로서 전동의 계량모터(41)를 사용하고 있지만, 이 전동의 계량모터(41)를 대신해서 유압의 모터를 사용할 수도 있다.
또한, 상기 프레셔 플레이트(34)보다 후방(도면에 있어서의 우측방)에, 서로 나사결합된 볼 나사 축(45) 및 볼 너트(46)로 이루어지는 볼 나사(47)가 설치되고, 이 볼 나사(47)에 의해서 회전운동을 왕복운동으로 변환하는 운동방향 변환장치가 구성된다. 그리고, 상기 볼 나사 축(45)은 베어링(48)에 의해서 후방 사출 서포트(32)에 대하여 회전 가능하게 지지되고, 상기 볼 너트(46)는 플레이트(51) 및 로드 셀(52)을 통하여 프레셔 플레이트(34)에 고정된다. 더욱이, 스크루(12)를 진퇴시키기 위해서, 제2 구동수단으로서의 사출모터(53)가 설치되고, 이 사출모터(53)와 볼 나사 축(45) 사이에, 풀리(54) 및 풀리(55), 그리고 타이밍 벨트(56)로 이루어지는 제2 회전전동수단이 설치된다. 따라서, 상기 사출모터(53)를 구동하여, 볼 나사 축(45)을 회전시킴으로써 볼 너트(46) 및 프레셔 플레이트(34)를 이동시켜서, 스크루(12)를 전진 또는 후퇴시킬 수 있다. 다만, 본 실시형태에 있어서, 상기 제2 구동수단으로서 사출모터(53)을 사용하고 있지만, 이 사출모터(53)를 대신해서 사출실린더를 사용할 수도 있다.
다음으로, 상기 사출장치(10)의 요부의 구성에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 사출장치의 요부의 구성을 나타 낸 단면도로서 스크루가 전진한 상태를 나타낸 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 스크루(12)는, 본체부(12a) 및 이 본체부(12a)의 후단에 접속된 대경부(大徑部)(12b)를 가지고, 이 대경부(12b)의 후단에 상기 드라이브 샤프트(35)가 연결되어 있다. 여기서, 상기 본체부(12a)는, 나선 형상으로 형성된 플라이트(14)를 외주(外周)에 구비하고, 이 플라이트(14)에 의해서 나선 형상의 홈(15)이 형성된다. 또한, 상기 본체부(12a)의 전방(도면에 있어서의 좌측방)에는, 스크루헤드(12c)가 형성되어 있다. 다만, 이 스크루헤드(12c)는, 소경(小徑)의 연결부(12d)를 통하여 본체부(12a)에 접속되어 있다. 또한, 가열실린더(11)는, 후방부분에 형성된 개구(開口)인 성형재료 공급구로서의 수지공급구(11a)를 가지며, 이 수지공급구(11a)에 수지공급호퍼(16)의 하단이 접속되어, 원료수지(17)가 수지공급호퍼(16)로부터 수지공급구(11a)를 통해 가열실린더(11) 내에 공급되도록 되어 있다.
그리고, 이 가열실린더(11)의 후방부분, 즉, 수지공급구(11a) 근방의 부분에 있어서는, 외주에 냉각장치(23)가 장착되어 있다. 이 냉각장치(23)는, 예컨대, 내부에 냉각수 등의 냉매가 유통(流通)하는 유로(流路)(23a)를 구비한 워터 재킷으로서, 가열실린더(11)의 수지공급구(11a) 근방 및 수지공급호퍼(16)의 하단부를 냉각한다. 이로써, 수지공급호퍼(16)로부터 수지공급구(11a)를 통해 가열실린더(11) 내에 공급되는 원료수지(17)의 온도가 필요 이상으로 상승하지 않는다. 이로 인해, 상기 수지공급구(11a)나 수지공급호퍼(16) 내에 있어서, 고형(固形)의 원료수지(17)의 표면 등이 용융되어 덩어리를 형성하거나, 수지공급호퍼(16)의 내면, 가 열실린더(11)의 내주면, 스크루(12)의 면(面) 등에 부착되거나 하여 버리는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 가열실린더(11)의 외주에는, 제1 가열장치로서의 유도가열장치(21), 및, 제2 가열장치로서의 저항가열장치(22)가 장착되어 있다. 여기서, 이 저항가열장치(22)는, 가열실린더(11)의 축방향에 관하여 복수로 분할되어, 제1 밴드히터(22a), 제2 밴드히터(22b), 제3 밴드히터(22c) 및 제4 밴드히터(22d)로 이루어진다. 구체적으로는, 상기 제1 밴드히터(22a) 및 제2 밴드히터(22b)는 가열실린더(11)에 장착되어 있지만, 상기 제3 밴드히터(22c) 및 제4 밴드히터(22d)는, 가열실린더(11) 선단의 사출노즐(13)의 대경부(13a) 및 소경부(13b)에 장착되어 있다. 여기서, 상기 저항가열장치(22)는, 몇 개로 분할되어 있어도 좋고, 어느 부분에 장착되어 있어도 좋으며, 또한, 분할되어 있지 않아도 좋다. 예컨대, 상기 제3 밴드히터(22c) 및 제4 밴드히터(22d)를 일체적으로 구성하여도 좋고, 상기 제3 밴드히터(22c) 또는 제4 밴드히터(22d)를 생략할 수도 있다. 다만, 상기 제1 밴드히터(22a), 제2 밴드히터(22b), 제3 밴드히터(22c) 및 제4 밴드히터(22d)를 통합적으로 설명하는 경우에는, 저항가열장치(22)로서 설명한다.
여기서, 상기 유도가열장치(21)는, 상기 가열실린더(11)에 있어서의 상기 냉각장치(23)보다도 전방으로서 이 냉각장치(23)에 인접하여 있는 부분에 장착되어 있다. 여기서, 상기 냉각장치(23)는 유도가열장치(21)와 근접하여 장착되어 있다. 또한, 이 유도가열장치(21)는, 전자유도코일을 내장하고, 이 전자유도코일에 고주파전류를 통전(通電)함으로써 가열실린더(11) 자체에 유도전류를 발생시켜서, 이 유도전류에 의해서 가열실린더(11)를 가열한다. 그리고, 상기 전자유도코일 자체를 가열실린더(11)의 열로부터 보호하기 위해서, 상기 유도가열장치(21)와 가열실린더(11) 사이에 도시되지 않은 단열재가 설치되어 있다. 여기서, 상기 유도가열장치(21) 자체가 가열실린더(11)의 외주와 접촉하는 부분에 단열재를 구비하고 있어도 좋다. 한편, 상기 저항가열장치(22)는, 선(線) 형상 또는 면(面) 형상의 저항가열선, 즉, 리드(lead)를 구비하고, 이 리드에 전류를 통전함으로써 리드를 발열시켜서 가열실린더(11)를 가열한다. 이와 같이, 상기 유도가열장치(21) 및 저항가열장치(22)에 통전함으로써, 상기 가열실린더(11)를 소정의 온도까지 가열할 수 있다.
또한, 상기 유도가열장치(21)는, 가열실린더(11)의 축방향에 관하여 복수로 분할되어 있어도 좋다. 복수로 분할된 유도가열장치(21)를 이용할 경우에는, 각각 의 유도가열장치(21) 사이에 보호부재로서의 도체(導體)를 마련함으로써, 서로 근접하여 장착할 수 있다. 이 경우, 상기 도체는 단열재의 외주에 장착되어 있고, 또한, 유도가열장치(21)가 가열실린더(11)에 장착된 상태인 채로도 유지보수를 할 수 있도록, 스플릿 플랜지 형상으로 되어 있다. 따라서, 서로의 전자유도코일을 내장하는 유도가열장치(21) 사이에 보호부재를 마련함으로써, 자기 실드로서의 기능을 다할 수 있으므로, 유도가열장치(21)를 서로 근접하여 장착하여도, 자기간섭이 발생하지 않는다.
그런데, 도 1은, 상기 스크루(12)가 가장 전진한 위치에 있는 상태를 나타내고 있다. 그리고, 상기 스크루(12)의 본체부(12a)는, 대경부(12b)에 인접한 위치로 부터 전방(前方)을 향하여, 순서대로 수지공급구(11a)로부터 원료수지(17)가 공급되는 피드 존(공급부)(Z1), 공급된 원료수지(17)를 압축하면서 용융시키는 압축 존(압축부)(Z2), 및, 용융된 수지, 즉, 용융수지(17a)를 일정량씩 계량하는 계량 존(계량부)(Z3)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 홈(15)의 바닥, 즉, 본체부(12a)의 외경은, 피드 존(Z1)에 있어서 비교적 작게 되고, 압축 존(Z2)에 있어서 후방으로부터 전방에 걸쳐서 서서히 크게 되며, 계량 존(Z3)에 있어서 비교적 크게 된다. 따라서, 가열실린더(11)의 내주면과 본체부(12a)의 외주면의 간극은, 상기 피드 존(Z1)에 있어서 비교적 크게 되고, 압축 존(Z2)에 있어서 후방으로부터 전방에 걸쳐서 서서히 작게 되며, 계량 존(Z3)에 있어서 비교적 작게 된다.
그리고, 계량공정시에, 상기 스크루(12)를 정방향으로 회전시키면, 상기 수지공급호퍼(16) 내의 원료수지(17)가, 수지공급구(11a)로부터 피드 존(Z1)에 공급되어, 홈(15) 내를 전진(도 1에 있어서의 좌측방향으로 이동)된다. 그에 수반하여, 스크루(12)가 후퇴(도 1에 있어서의 우측방향으로 이동)되어, 용융수지(17a)가 스크루헤드(12c)의 전방에 축적된다. 여기서, 상기 홈(15) 내의 수지는, 상기 피드 존(Z1)에 있어서 입자 형상, 펠릿 형상, 가루 형상 등의 고형(固形)이고, 압축 존(Z2)에 있어서 반용융상태가 되며, 계량 존(Z3)에 있어서 완전히 용융되어서 용융수지(17a)가 된다.
여기서, 상기 본체부(12a)의 외주면 및 가열실린더(11)의 내주면의 거칠기(roughness)가 서로 같으면, 계량공정시에, 스크루(12)를 회전시켜도, 홈(15) 내의 원료수지(17)는, 스크루(12)와 일체적으로 회전되어 버려서, 전진하지 않는다. 이로 인해, 통상은, 가열실린더(11)의 내주면이 본체부(12a)의 외주면보다 거칠게 되도록 가공된다. 또한, 사출공정시에, 상기 스크루(12)를 전진시키면, 스크루헤드(12c)의 전방에 축적된 용융수지(17a)는, 사출노즐(13)의 노즐구멍(13c)으로부터 사출된다. 이 때, 스크루헤드(12c)의 전방에 축적된 용융수지(17a)가 역류하지 않도록, 연결부(12d)의 주위에 역류방지링(12e) 및 실(seal) 링(12f)으로 이루어지는 역류방지장치가 장착되어 있다.
다음으로, 상기 사출장치(10)의 제어장치의 구성에 대해서 상세하게 설명한다.
도 4는, 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 사출장치의 제어장치의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 4에 있어서, 61은, 저항가열장치(22)에 전류를 공급하기 위한 단상(單相)의 교류전원으로서, 전원라인(61a)을 통하여, 제1 밴드히터(22a), 제2 밴드히터(22b), 제3 밴드히터(22c) 및 제4 밴드히터(22d)에 전류를 공급한다. 여기서, 상기 전원라인(61a)에는 메인 스위치(6lb)가 설치되고, 또한, 분기(分岐) 후의 전원라인(61a)에는, 제1 밴드히터(22a)에 공급되는 전류를 제어하기 위한 제1 온오프 스위치(63a), 제2 밴드히터(22b)에 공급되는 전류를 제어하기 위한 제2 온오프 스위치(63b), 그리고, 제3 밴드히터(22c) 및 제4 밴드히터(22d)에 공급되는 전류를 제어하기 위한 제3 온오프 스위치(63c)가 설치된다. 여기서, 도 4에 나타낸 예에 있어서는 상기 제3 밴드히터(22c) 및 제4 밴드히터(22d)가 일체적으로 구성되어 있지만, 상기 제3 밴드히터(22c) 및 제4 밴드히터(22d)를 별개로 구성하고, 독립한 온오프 스위치를 설치함으로써, 각각에 공급되는 전류를 개별로 제어할 수도 있다. 다만, 상기 제1 온오프 스위치(63a), 제2 온오프 스위치(63b) 및 제3 온오프 스위치(63c)는, 사이리스터(thyristor) 등으로 이루어지는 반도체 스위치이며, 후술되는 가열제어부(74)에 의해서, 각각 독립적으로 동작이 제어된다.
또한, 62는, 각종 모터 등에 전류를 공급하기 위한 3상의 교류전원으로서, 3상 전원라인(62a)을 통하여 전류를 공급한다. 그리고, 이 전류는, 변환기(64)에 의해서 직류전류로 변환되어, 전원라인(64a)을 통하여, 모터 인버터로서의 제1 모터 인버터(65a), 제2 모터 인버터(65b), 제3 모터 인버터(65c) 및 제4 모터 인버터(65d)에 공급된다. 여기서, 상기 3상 전원라인(62a) 및 전원라인(64a)에는 스위치(62b) 및 스위치(64b)가 각각 설치되어 있다. 그리고, 제1 모터 인버터(65a)는 이젝터 모터(66)에 공급되는 전류를 제어하고, 제2 모터 인버터(65b)는 형개폐 모터(67)에 공급되는 전류를 제어하며, 제3 모터 인버터(65c)는 계량모터(41)에 공급되는 전류를 제어하고, 제4 모터 인버터(65d)는 사출모터(53)에 공급되는 전류를 제어한다. 여기서, 상기 이젝터 모터(66), 형개폐 모터(67), 계량모터(41) 및 사출모터(53)는, 모두 서보 모터인 것으로 한다. 다만, 상기 제1 모터 인버터(65a), 제2 모터 인버터(65b), 제3 모터 인버터(65c) 및 제4 모터 인버터(65d)는, 직류전류를 임의의 주파수의 교류전류로 변환하는 인버터이며, 후술되는 모터 컨트롤부(73)에 의해서, 각각 독립적으로 동작을 제어받는다.
더욱이, 상기 변환기(64)로부터의 직류전류는, 인버터로서의 IH인버터(68)에 의해 제어되어, 유도가열장치(21)의 전자유도코일에 공급된다. 상기 IH인버터(68) 의 동작은, 가열제어부(74)에 의해서 제어된다.
그리고, 71은 시퀀스 컨트롤부(sequence control section)로서, 사출장치(10)의 모든 동작을 제어한다. 또한, 72는 상기 시퀀스 컨트롤부(71)에 접속된 표시설정기로서, 각종 미터, 램프, CRT, 액정 디스플레이, LED(Light Emitting Diode) 디스플레이 등의 표시장치나, 각종 버튼, 키보드, 조이스틱, 마우스, 터치 패널 등의 입력장치를 구비하여, 사출장치(10)의 오퍼레이터가 표시장치의 표시를 보면서 입력장치를 조작하여, 각종 설정을 행하도록 되어 있다. 더욱이, 상기 시퀀스 컨트롤부(71)에는, 모터 컨트롤부(73) 및 가열제어부(74)가 접속되어 있다. 상기 모터 컨트롤부(73)는, 시퀀스 컨트롤부(71)의 지령에 따라, 상기 제1 모터 인버터(65a), 제2 모터 인버터(65b), 제3 모터 인버터(65c) 및 제4 모터 인버터(65d)의 동작을 제어함으로써, 상기 이젝터 모터(66), 형개폐 모터(67), 계량모터(41) 및 사출모터(53)의 동작을 제어한다.
또한, 가열제어부(74)는, 온도입력부(74a), 제어연산부(74b) 및 출력제어부(74c)를 구비하며, 시퀀스 컨트롤부(71)의 지령에 따라, 상기 제1 온오프 스위치(63a), 제2 온오프 스위치(63b) 및 제3 온오프 스위치(63c) 그리고 IH인버터(68)의 동작을 제어함으로써, 제1 밴드히터(22a), 제2 밴드히터(22b), 제3 밴드히터(22c) 및 제4 밴드히터(22d) 그리고 유도가열장치(21)의 동작을 제어한다.
여기서, 상기 가열실린더(11)의 냉각장치(23)가 장착된 부분에는 제1 온도검출기(75a)가 설치되고, 유도가열장치(21)가 장착된 부분에는 제2 온도검출기(75b)가 설치되며, 제1 밴드히터(22a)가 장착된 부분에는 제3 온도검출기(75c)가 설치되 고, 제2 밴드히터(22b)가 장착된 부분에는 제4 온도검출기(75d)가 설치되며, 제3 밴드히터(22c) 및 제4 밴드히터(22d)가 장착된 부분에는 제5 온도검출기(75e)가 설치되어 있다. 상기 제1∼제5 온도검출기(75a∼75e)는, 서미스터, 열전대 등으로 이루어지는 온도센서로서, 가열실린더(11)의 온도를 검출하여, 검출온도를 상기 온도입력부(74a)에 입력한다. 그리고, 상기 제어연산부(74b)는, 온도입력부(74a)에 입력된 가열실린더(11) 각 부(部)의 검출온도와, 시퀀스 컨트롤부(71)로부터 수신한 가열실린더(11) 각 부(部)의 목표온도의 차이에 근거하여, 가열실린더(11) 각 부(部)의 온도를 목표온도와 일치시키기 위한 제어값을 산출한다. 그리고, 상기 출력제어부(74c)는, 제어연산부(74b)가 산출한 제어값에 근거하여, 상기 제1 온오프 스위치(63a), 제2 온오프 스위치(63b) 및 제3 온오프 스위치(63c) 그리고 IH인버터(68)의 동작을 제어함으로써, 가열실린더(11) 각 부(部)의 온도를 목표온도와 일치시키도록, 제1 밴드히터(22a), 제2 밴드히터(22b), 제3 밴드히터(22c) 및 제4 밴드히터(22d) 그리고 유도가열장치(21)의 발열량을 제어한다.
다만, 상기 시퀀스 컨트롤부(71), 모터 컨트롤부(73) 및 가열제어부(74)는, CPU, MPU 등의 연산수단, 자기 디스크, 반도체 메모리 등의 기억수단, 입출력 인터페이스 등을 구비하는 일종의 컴퓨터이다. 또한, 상기 시퀀스 컨트롤부(71), 모터 컨트롤부(73) 및 가열제어부(74)는, 각각 독립하여 구성된 것이어도 좋고, 일체적으로 구성된 단일(單一)의 제어장치이어도 좋으며, 더욱이, 다른 제어장치와 일체적으로 구성된 것이어도 좋다. 예컨대, 대형(大型) 컴퓨터 내에 구축된 복수의 제어시스템 중 하나이어도 좋다.
다음으로, 상기 구성의 사출장치(10)의 동작에 대해서 설명한다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 사출장치의 요부의 구성을 나타낸 단면도로서 스크루가 후퇴한 상태를 나타낸 도면이다.
우선, 계량공정에 있어서는, 계량모터(41)가 회전하여 풀리(42)가 회전한다. 그리고, 이 풀리(42)의 회전이, 타이밍 벨트(44) 및 풀리(43)를 통하여, 드라이브 샤프트(35)에 전달된다. 이로써, 이 드라이브 샤프트(35)에 연결된 스크루(12)가 정방향으로 회전한다. 그리고, 이 스크루(12)가 정방향으로 회전함으로써, 수지공급호퍼(16) 내의 원료수지(17)가, 수지공급구(11a)로부터 피드 존(Z1)에 공급되어, 홈(15) 내를 전진하게 된다. 상기 원료수지(17)는, 홈(15) 내를 전진하게 되면서, 소정의 온도까지 가열된 가열실린더(11)로부터의 열을 받고, 또한, 전단(剪斷) 에너지를 받으므로, 가열되어, 용융된다. 그리고, 상기 원료수지(17)는, 압축 존(Z2)에 있어서 반용융상태가 되고, 계량 존(Z3)에 있어서 완전히 용융되어 용융수지(17a)가 된다. 그리고, 이 용융수지(17a)가 스크루헤드(12c)의 전방(前方)에 축적되므로, 축적된 상기 용융수지(17a)의 압력에 의해서, 스크루(12)가 도 5에 도시된 바와 같은 위치까지 후퇴된다.
계속해서, 사출공정에 있어서는, 가열실린더(11) 선단(先端)의 사출노즐(13)이 도시되지 않은 고정플래튼의 노즐삽입구멍 내에 삽입되어 고정금형에 밀어 붙여져, 노즐 터치가 행하여진다. 그리고, 사출모터(53)가 회전하여 풀리(54)가 회전한다. 그리고, 이 풀리(54)의 회전이, 타이밍 벨트(56) 및 풀리(55)를 통하여, 볼 나사 축(45)에 전달된다. 이와 같이, 이 볼 나사 축(45)을 회전시킴으로써, 볼 너 트(46) 및 프레셔 플레이트(34)가 전진하여, 스크루(12)가 전진된다. 여기서, 사출공정 전에 형개폐 모터(67)가 회전하여 토글기구가 작동하여, 가동플래튼 및 가동금형이 전진되어 형폐가 행하여져서, 고정금형의 금형면에 가동금형의 금형면이 접촉한 상태로 되어 있다. 그로 인해, 고정금형의 캐비티와 가동금형의 캐비티에 의해서 성형품의 형상에 대응하는 형상의 캐비티 공간이 형성된다. 이 상태에 있어서, 상기 스크루(12)가 전진함으로써, 스크루헤드(12c)의 전방에 축적된 용융수지(17a)는, 사출노즐(13)의 노즐구멍(13c)으로부터 사출되어, 고정금형 내에 형성된 스프루를 통해서 상기 캐비티 공간 내에 충전된다.
그리고, 형체가 행하여진 후, 상기 캐비티 내의 수지가 어느 정도 냉각하여 고화되어, 성형품이 성형되면, 형개폐 모터(67)가 역방향으로 회전하여 토글기구가 작동하여, 가동플래튼 및 가동금형이 후퇴되어, 형개가 행하여진다. 계속해서, 이젝터 모터(66)가 회전하여 가동금형의 캐비티로부터 이젝터 핀을 돌출시켜서, 캐비티에 부착되어 있는 성형품을 이젝트하여 이형(離型)시키도록 되어 있다. 다만, 상기 캐비티는, 단수이어도 좋고, 복수이어도 좋다. 복수인 경우에는, 1샷의 성형공정으로 복수의 성형품을 형성할 수 있다.
이와 같이 하여, 1샷의 성형공정이 종료하면, 이어서, 상술한 동작이 반복되어, 소정 샷 수의 성형공정이 연속하여 행하여진다. 이로써, 소정 개수의 성형품을 형성할 수 있다.
그런데, 수지공급구(11a)로부터 노즐구멍(13c)까지의 가열실린더(11) 및 사출노즐(13)의 온도조건은, 수지의 성형성 등에 중대한 영향을 준다. 예컨대, 가열 실린더(11)의 온도가 지나치게 낮으면 용융수지(17a)가 충분히 용융되어 있지 않은 수지를 포함하게 되고, 또한, 가열실린더(11)의 온도가 지나치게 높으면 용융수지(17a)가 열분해를 일으키거나, 가스를 발생시키거나 하여 버린다. 또한, 가열실린더(11) 및 사출노즐(13)의 적절한 온도는, 수지의 종류, 성형품의 형상, 성형 사이클(성형속도) 등에 의해서도 변화한다. 그로 인해, 본 실시형태에 있어서는, 제1∼제5 온도검출기(75a∼75e)가 가열실린더(11)의 온도를 검출하여, 가열제어부(74)가 검출된 상기 가열실린더(11)의 온도와, 시퀀스 컨트롤부(71)로부터 수신한 가열실린더(11)의 목표온도의 차이에 근거하여, 제1∼제4 밴드히터(22a∼22d) 및 유도가열장치(21)의 발열량을 제어하도록 되어 있다. 이로써, 상기 가열실린더(11)의 온도를 적절한 값이 되도록 제어할 수 있다.
더욱이, 가열실린더(11)의 각 부에 있어서 요구되는 온도조건은 변화된다. 즉, 가열실린더(11)의 전반(全般)적 부분은, 원료수지(17)를 충분히 가열할 수 있도록, 어느 정도 고온으로 유지할 필요가 있다. 이에 반하여, 수지공급구(11a)나 수지공급호퍼(16) 내에 있어서의 고형의 원료수지(17) 표면 등이 용융하여 덩어리를 형성하거나, 수지공급호퍼(16)의 내면, 가열실린더(11)의 내주면, 스크루(12)의 면 등에 부착되거나 하여 버리는 것을 방지하기 위해서, 가열실린더(11)의 수지공급구(11a) 근방 부분은 비교적 저온으로 유지할 필요가 있다. 그러나, 가열실린더(11)의 다른 부분이 고온이므로, 수지공급구(11a) 근방 부분에 다른 부분으로부터 열이 전달되어, 수지공급구(11a) 근방 부분도 고온으로 되어 버린다. 그래서, 상기 가열실린더(11)의 수지공급구(11a) 근방 부분에 있어서는, 외주에 냉각장 치(23)가 장착되어, 가열실린더(11)의 수지공급구(11a) 근방 및 수지공급호퍼(16)의 하단부를 냉각하도록 되어 있다.
그런데, 가열실린더(11)에 있어서 냉각장치(23)보다도 전방의 부분도, 상기 냉각장치(23)에 의해서 냉각되어 버리므로, 온도가 저하되어 버린다. 특히, 냉각장치(23)보다도 전방으로서 이 냉각장치(23)에 인접하여 있는 부분은, 상기 냉각장치(23)에 의해서 다량의 열이 빼앗겨, 온도가 크게 저하되어 버린다. 그러나, 상기 부분은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 스크루(12)의 피드 존(Z1)에 대응하는 부분으로서 압축 존(Z2)에 가까운 부분이므로, 원료수지(17)가 충분히 가열되지 않으면 안되는 부분이다.
그래서, 본 실시형태에 있어서는, 냉각장치(23)보다도 전방으로서 이 냉각장치(23)에 인접하여 있는 부분의 가열실린더(11)의 외주에 유도가열장치(21)가 장착되어 있다. 이 유도가열장치(21)는, 내장하는 전자유도코일에 고주파전류를 통전함으로써 가열실린더(11) 자체에 유도전류를 발생시켜서 가열실린더(11)를 가열하므로, 원리상, 높은 열량을 가열실린더(11)에 부여할 수 있다. 또한, 상기 유도가열장치(21)는, 상기 냉각장치(23)에 극히 근접하여 장착되어 있다. 그로 인해, 냉각장치(23)보다도 전방으로서 이 냉각장치(23)에 인접하여 있는 부분을 소정의 온도로 유지할 수 있다.
또한, 냉각장치(23)보다도 전방으로서 이 냉각장치(23)에 인접하여 있는 부분 이외의 부분, 즉, 냉각장치(23)로부터 떨어진 부분에는, 제1∼제4 밴드히터(22a∼22d), 즉, 저항가열장치(22)가 장착되어 있다. 냉각장치(23)로부터 떨어진 부분 은, 이 냉각장치(23)에 의해서 다량의 열이 빼앗기지 않으므로, 온도가 크게 저하되어 버리지 않는다. 따라서, 유도가열장치(21)과 비교해서, 높은 열량을 단시간에 가열실린더(11)에 부여할 수 없는 저항가열장치(22)이더라도, 냉각장치(23)로부터 떨어진 부분을 소정의 온도로 유지할 수 있다.
더욱이, 복수개의 저항가열장치(22)를 서로 근접하여 장착하여도, 유도가열장치(21)와 같이 자기간섭이 발생하지 않는다. 또한, 저항가열장치(22)를 유도가열장치(21)에 근접하여 설치해도 자기간섭이 발생하지 않는다. 그로 인해, 복수개의 저항가열장치(22) 및 유도가열장치(21)를 가열실린더(11)의 축방향에 관하여 서로 근접하여, 간극이 생기지 않도록 장착할 수 있으므로, 가열실린더(11)를 축방향에 관하여 제어하는 그대로 가열할 수 있다. 이로써, 가열실린더(11)의 온도를 축방향에 관하여 제어하는 그대로 할 수 있어서, 저항가열장치(22)끼리의 사이 및 유도가열장치(21)와의 사이에서 가열실린더(11)의 온도의 하강부(dip)가 생겨 버리는 일이 발생하지 않는다.
더욱이, 가열실린더(11)의 온도가 소정의 온도보다도 상승해 버린 경우, 수지교체에 있어서 용융온도가 낮은 수지로 바꿀 경우, 성형의 일시적인 중단 등에 의해서 용융수지(17a)가 일시적으로 가열실린더(11) 내에 체류하는 경우 등에는, 가열실린더(11)의 온도를 저하시킬 필요가 있다. 이 경우, 저항가열장치(22)의 방열성이 높으므로, 저항가열장치(22)의 통전을 차단하기만 하면, 냉각장치(23)로부터 떨어진 부분의 온도는 빠르게 저하한다. 즉, 유도가열장치(21)는, 내장하는 전자유도코일을 가열실린더(11)의 열로부터 보호하기 위해서 단열재를 구비하거나, 가열실린더(11)와의 사이에 단열재를 설치하거나 할 필요가 있으므로 방열성이 낮은 것에 반하여, 저항가열장치(22)는, 단열재를 구비하거나, 가열실린더(11)와의 사이에 단열재를 설치하거나 할 필요가 없으므로, 방열성이 높게 되어 있다. 다만, 냉각장치(23)보다도 전방으로서 이 냉각장치(23)에 인접하여 있는 부분은, 상기 냉각장치(23)에 의해서 열이 빼앗기므로, 방열성이 낮은 유도가열장치(21)가 장착되어 있어도, 온도가 빠르게 저하한다.
이와 같이, 냉각장치(23)에서 먼 위치인 압축 존(Z2) 및 계량 존(Z3)에 있어서는, 냉각 속도가 높은 저항가열장치(22)을 이용함으로써, 온도를 빠르게 저하시킬 수 있다. 특히, 스크루가 회전하여 수지가 용융할 때에, 전단(剪斷) 발열을 행하는 압축 존(Z2)에 대응하는 부분에서는, 특히 저항가열장치(22)를 이용하는 편이 바람직하다. 그 결과, 압축 존(Z2) 및 계량 존(Z3)의 온도를 빠르게 저하시킬 수 있다.
따라서, 가열실린더(11)의 온도를 적절하게 제어할 수 있다. 또한, 수지 교체를 위한 작업시간을 단축할 수 있다. 더욱이, 용융수지(17a)가 일시적으로 가열실린더(11) 내에 체류하는 경우이더라도, 용융수지(17a)의 변질이나 버닝을 방지할 수 있다. 다만, 상기 유도가열장치(21)는, 도 5에 도시된 바와 같은 스크루(12)가 후퇴한 상태에 있어서 적어도 냉각장치(23)보다도 전방에 있는 스크루(12)의 피드 존(Z1)에 대응하는 부분에 설치되어 있다. 이로써, 이 부분에 있어서, 높은 열량을 가열실린더(11)에 부여할 수 있으므로, 수지공급구(11a)로부터 피드 존(Z1)에 공급된 원료수지(17)를 충분히 가열할 수 있다.
또한, 상기 유도가열장치(21)는, 도 1에 도시된 바와 같은 스크루(12)가 전진한 상태에 있어서, 냉각장치(23)보다도 전방에 있는 스크루(12)의 피드 존(Z1)에 대응하는 부분을 커버하는 정도의 크기를 가지는 것이 바람직하다. 이로써, 상기 피드 존(Z1)에 대응하는 부분 전역에 있어서, 높은 열량을 가열실린더(11)에 부여할 수 있으므로, 냉각장치(23)보다도 전방에 있는 스크루(12)의 피드 존(Z1) 전역에 있어서 원료수지(17)를 충분히 가열할 수 있다. 요컨대, 도 5에 도시된 바와 같은 스크루(12)가 후퇴한 상태(계량완료상태)로부터 도 1에 도시된 바와 같은 스크루(12)가 전진한 상태(사출완료상태)로 이행했을 때, 원료수지(17)가 순시(瞬時)에 피드 존(Z1)에 공급되게 되어, 공급된 원료수지(17)에 의해서 그 영역의 가열실린더(11)의 온도가 빼앗긴다. 하지만, 상기 유도가열장치(21)에 의해서 높은 열량을 가열실린더(11)에 부여할 수 있으므로, 피드 존(Z1)의 원료수지(17)를 충분히 가열할 수 있다. 또한, 스크루(12)가 후퇴한 상태에 있어서, 수지공급구(11a)로부터 압축 존(Z2)까지의 거리, 즉, 피드 존(Z1)의 실질적인 길이가 짧아지는 만큼, 압축 존(Z2)의 후부(後部) 영역도 가열할 수 있어서, 원료수지(17)를 충분히 가열할 수 있다. 특히, 하이사이클 성형과 같이 1샷의 성형시간이 짧아서(예컨대, 10[초] 미만), 단시간에 다량의 원료수지(17)가 공급되는 경우이더라도, 원료수지(17)를 충분히 가열할 수 있어서, 원료수지(17)의 온도가 저하되어 버리지 않는다. 그로 인해, 하이사이클 성형이 가능해져서, 사출성형기의 성형효율이 향상한다.
더욱이, 상기 유도가열장치(21)는, 적어도 스크루(12)가 전후진하는 스트로크에 상당하는 길이의 부분을 커버할 정도의 크기를 가지는 것이 바람직하다. 통 상, 사출공정에 있어서 스크루(12)가 전진하는 동안에도, 원료수지(17)가 수지공급구(11a)로부터 피드 존(Z1)에 공급되므로, 상기 스트로크에 상당하는 길이의 부분에서 원료수지(17)의 온도가 저하되어 버릴 가능성이 있지만, 상기 유도가열장치(21)가 상기 스트로크에 상당하는 길이의 부분을 커버하므로, 원료수지(17)를 충분히 가열할 수 있다. 그로 인해, 상기 스트로크에 상당하는 길이의 부분에 있어서도, 원료수지(17)의 온도가 저하되어 버리지 않는다. 따라서, 하이사이클 성형이 가능해져서, 사출성형기의 성형효율이 향상한다.
더욱이, 가열실린더(11)의 선단에 장착된 사출노즐(13)에는, 유도가열장치(21)보다 콤팩트한 저항가열장치(22)를 구비한다. 이 경우, 사출노즐(13)에서는 이미 수지는 용융되고 있고, 또한, 사출노즐(13)의 열용량도 가열실린더(11)보다 작으므로, 저항가열장치(22)를 이용하는 편이 바람직하다. 이로써, 사출노즐(13)을 가열하는 장치를 구비하기 위해서 사출노즐(13)의 외주에 큰 스페이스를 마련할 필요가 없어진다. 그 결과, 도시되지 않은 고정플래튼의 노즐삽입구멍을 작게 할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 가열실린더(11)의 내부를 스크루(12)가 전후진하는 사출장치(10)에 있어서, 가열실린더(11)의 냉각장치(23)보다도 전방으로서 이 냉각장치(23)에 인접하여 있는 부분의 가열실린더(11)의 외주에 유도가열장치(21)가 장착되어 있다. 따라서, 가열실린더(11)에 있어서의 냉각장치(23)보다도 전방으로서 이 냉각장치(23)에 인접하여 있는 부분을, 높은 열량을 가열실린더(11)에 부여할 수 있는 유도가열장치(21)에 의해 가열하여, 소정의 온도로 유지 할 수 있다. 따라서, 가열실린더(11)의 온도를 한결같이, 또한, 적절한 값으로 할 수 있다.
또한, 상기 부분에 방열성이 낮은 유도가열장치(21)가 장착되어 있더라도, 냉각장치(23)에 의해서 열이 빼앗기므로, 온도가 빠르게 저하한다. 그로 인해, 가열실린더(11)의 온도를 신속하게 변화시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 다만, 제1 실시형태와 같은 구성을 가지는 것에 대해서는, 같은 부호를 부여함으로써, 그 설명을 생략한다. 또한, 상기 제1 실시형태와 같은 동작 및 같은 효과에 대해서도, 그 설명을 생략한다.
도 6은, 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 사출장치의 구성을 나타낸 개략 단면도이다.
본 실시형태에 있어서, 사출장치(10)는, 소위 프리플라식(preplasticating) 사출장치로서, 사출실린더(91), 이 사출실린더(91) 내에 있어서 진퇴(도 6에 있어서 좌우방향으로 이동) 가능하게 설치된 사출부재로서의 플런저(92), 및, 이 플런저(92)를 진퇴시키는 계량 및 사출용 구동부로서의 플런저 구동장치(93)를 가진다. 그리고, 상기 사출장치(10)는, 성형의 사이클에 대응하여, 가열실린더(11) 내의 수지를 스크루(12)에 의해서 간헐적으로 전방으로 이송하도록 되어 있다.
이 경우, 가열실린더(11)는, 내부에 연결통로(84)가 형성된 연결통로관(83)을 통하여, 상기 사출실린더(91)의 소정 개소에 연결되고, 연결위치로부터 비스듬하게 위쪽을 향해서 뻗어 있다. 그리고, 상기 가열실린더(11)는, 용융수지(17a)를 상기 연결통로(84)를 통하여, 사출실린더(91) 내에 공급하도록 되어 있다. 여기서, 상기 가열실린더(11)의 외주에는, 냉각장치(23)보다도 전방으로서, 스크루(12)의 피드 존(Z1)에 대응하는 부분에 유도가열장치(21)가 장착되어 있다.
또한, 상기 연결통로(84)의 도중에는, 개폐밸브로서의 밸브부재(85)가 설치되어, 가열실린더(11)로의 용융수지(17a)의 공급을 제어한다. 상기 밸브부재(85)는, 상기 제어장치에 의해서 도시되지 않은 액츄에이터를 구동함으로써 개폐되어, 가열실린더(11)와 사출실린더(91) 사이의 연결통로(84)를 선택적으로 연결되어 통하게 하거나, 차단하거나, 개구도(開口度)를 조정하거나 해서, 연결통로(84)를 통과하는 용융수지(17a)의 유량을 제어하거나 할 수 있다. 도 6에 도시되는 예에 있어서는, 밸브부재(85)로서 볼 밸브가 사용되도록 되어 있지만, 이 볼 밸브를 대신하여, 니들밸브, 슬라이드 기구 등을 사용할 수도 있다.
다만, 본 실시형태에 있어서, 스크루(12)는, 가열실린더(11) 내를 전후진하지 않도록 되어 있다. 즉, 스크루(12)는, 회전 가능하게, 또한, 진퇴 불가능하게 가열실린더(11) 내에 설치되어 있다. 그리고, 이 가열실린더(11)의 후단(도 6에 있어서의 우단(右端))에는, 상기 스크루(12)를 가열실린더(11) 내에서 회전시키는 스크루 구동장치로서의 스크루 구동모터(81)가 장착되어 있다. 이 스크루 구동모터(81)의 동작은, 상기 제어장치에 의해서 제어된다. 여기서, 상기 스크루(12)는, 커플러(82)를 통하여, 상기 스크루 구동모터(81)의 출력축과 연결되어 있다.
그리고, 사출실린더(91)의 전단(前端)(도 6에 있어서 좌단(左端))에는 사출노즐(13)이 장착되어 있다. 도 6에 도시되는 예에 있어서는, 제4 밴드히터(22d)가 생략되어 있지만, 상기 제1 실시형태와 마찬가지로, 제4 밴드히터(22d)를 사출노즐(13)에 장착할 수도 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 저항가열장치(22)는 더욱 제5 밴드히터(22e) 및 제6 밴드히터(22f)를 포함하고 있고, 상기 사출실린더(91)의 외주에 제5 밴드히터(22e) 및 제6 밴드히터(22f)가 장착되어 있다. 그리고, 제5 밴드히터(22e) 및 제6 밴드히터(22f)로의 통전은, 상기 제어장치에 의해서 제어되고, 상기 제5 밴드히터(22e) 및 제6 밴드히터(22f)에 통전함으로써, 사출실린더(91)를 소정의 온도까지 가열할 수 있다. 다만, 제5 밴드히터(22e) 및 제6 밴드히터(22f)는, 일체적으로 구성되어 있어도 좋고, 제5 밴드히터(22e) 또는 제6 밴드히터(22f)를 생략할 수도 있다.
또한, 상기 플런저(92)의 후단(後端)(도 6에 있어서의 우단(右端))은, 사출실린더(91)의 후방(도 6에 있어서 오른쪽)에 설치된 플런저 구동장치(93)의 출력축에, 커플러(94)를 통하여 연결되어 있다. 여기서, 플런저 구동장치(93)의 동작은, 상기 제어장치에 의해서 제어된다.
본 실시형태의 사출장치(10)에 있어서는, 계량공정이 개시되기 전에, 상기 플런저(92)는, 사출실린더(91)의 후방으로 후퇴한 위치로서의 계량시작위치에 놓인다. 또한, 상기 제어장치는, 상기 액츄에이터를 구동하여, 연결통로(84) 내를 소정 유량의 용융수지(17a)가 흐르도록, 밸브부재(85)에 소정의 개구도(開口度)를 설정한다. 그리고, 계량공정이 개시되면, 상기 플런저(92)가 계량시작위치에 놓인 상태에서 스크루 구동모터(81)가 작동하여 스크루(12)를 회전시킨다. 그에 수반하여, 수지공급호퍼(16) 내의 원료수지(17)는, 가열실린더(11) 내에 공급된다. 공급된 원 료수지(17)는, 스크루(12)의 회전에 수반하여 홈(15) 내를 전진하여, 피드 존(Z1)으로부터 압축 존(Z2)을 지나서 계량 존(Z3)에 도달한다. 그리고, 상기 원료수지(17)는 압축 존(Z2)에 있어서 반용융상태가 되고, 계량 존(Z3)에 있어서 완전히 용융되어서 용융수지(17a)가 되어, 연결통로(84)를 지나서 사출실린더(91) 내에 공급되어, 플런저(92)보다 전방에 축적된다.
다만, 이 동안, 가열실린더(11) 내에 있어서는, 스크루(12)가 회전되는 것에 수반하여, 원료수지(17)는 전방으로 이동하려고 하지만, 연결통로(84)에 있어서의 용융수지(17a)의 유량이 밸브부재(85)에 의해서 제한되고, 조절된다. 그로 인해, 가열실린더(11) 내의 용융수지(17a)에, 상기 개구도(開口度)에 응한 배압을 가할 수 있으므로, 가소화된 수지, 즉, 용융수지(17a)의 밀도를 균일하게 할 수 있다. 그 결과, 성형품의 품질을 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 가열실린더(11) 내의 플런저(92)보다 전방에 충분한 용융수지(17a)가 축적되면, 상기 제어장치는, 상기 액츄에이터를 구동하여, 밸브부재(85)을 닫아서 연결통로(84)를 차단함과 함께, 스크루 구동모터(81)의 작동을 정지시켜서 스크루(12)의 회전을 정지시킨다.
계속해서, 사출공정에 있어서는, 가열실린더(11) 선단의 사출노즐(13)이 도시되지 않은 고정플래튼의 노즐삽입구멍 내에 삽입되어서 고정금형에 밀어 붙여져, 노즐 터치가 행하여진다. 그리고, 상기 제어장치가 플런저 구동장치(93)를 작동시켜서, 플런저(92)를 전진한계위치를 향해서 전진시킨다. 그에 수반하여, 가열실린더(11) 내의 플런저(92)보다 전방에 축적된 수지는, 사출노즐(13)의 노즐구멍(13c) 으로부터 사출되어, 고정금형 내에 형성된 스프루를 통해서 캐비티 공간 내에 충전된다.
그리고, 상기 플런저(92)가 전진한계위치에 도달하면, 상기 제어장치가 플런저 구동장치(93)의 작동을 정지시켜서, 플런저(92)를 정지시켜서 사출공정을 완료한다. 그리고, 상기 제어장치가 플런저 구동장치(93)를 작동시켜서, 다음 샷을 위해서 상기 플런저(92)를 후퇴시켜서 계량시작위치에 놓는다.
이와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 사출실린더(91)와, 이 사출실린더(91) 내를 전후진하는 플런저(92)를 가지는 프리플라식 사출장치(10)의 가열실린더(11)의 냉각장치(23)보다도 전방으로서, 스크루(12)의 피드 존(Z1)에 대응하는 부분에 유도가열장치(21)가 장착되어 있다. 이로써, 가열실린더(11)에 있어서의 스크루(12)의 피드 존(Z1)에 대응하는 부분을, 높은 열량을 가열실린더(11)에 부여할 수 있는 유도가열장치(21)에 의해서 가열하여, 소정의 온도로 유지할 수 있다. 따라서, 가열실린더(11)의 온도를 한결같이, 또한, 적절한 값으로 할 수 있다.
다만, 본 실시형태에 있어서는, 가동플래튼이 가로방향(수평방향)으로 이동하는 횡치형(橫置型)의 사출성형기에 대해서 설명했지만, 본 발명에 있어서의 사출장치 및 사출장치의 가열방법은, 가동플래튼이 세로방향(수직방향)으로 이동하는 종치형(縱置型)의 사출성형기에도 적용할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 있어서의 사출장치 및 사출장치의 가열방법은, 사출성형기 이외에, 다이캐스트 머신, IJ 밀봉 프레스 등의 성형기에도 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지에 근거해서 다양하게 변형시키는 것이 가능하며, 이들을 본 발명의 범위에서 배제하는 것이 아니다.
이 발명은, 사출장치 및 사출장치의 가열방법에 적용할 수 있다.

Claims (12)

  1. ⒜ 사출성형의 사이클에 대응하여, 가열실린더 내의 수지를 스크루에 의해서 간헐적으로 전방(前方)으로 이송하는 사출장치로서,
    ⒝ 상기 가열실린더의 후방(後方)부분에 장착된 냉각장치와,
    ⒞ 상기 가열실린더에 있어서의 상기 냉각장치보다도 전방으로서 이 냉각장치에 인접하여 장착된 유도가열장치를 가지는 것을 특징으로 하는 사출장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    ⒜ 상기 스크루는 가열실린더 내를 전후진하고,
    ⒝ 상기 유도가열장치는, 상기 스크루가 후퇴한 상태에 있어서, 적어도 상기 냉각장치보다도 전방에 있는 상기 스크루의 피드 존(feed zone)에 대응하는 부분에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 사출장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 유도가열장치는, 상기 스크루가 전진한 상태에 있어서, 상기 냉각장치보다도 전방에 있는 상기 스크루의 피드 존에 대응하는 부분에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 사출장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 유도가열장치는, 적어도 상기 스크루가 전후진하는 스트로크에 상당하는 길이 부분을 커버하도록 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 사출장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유도가열장치는, 상기 냉각장치와 상기 가열실린더에 장착된 저항가열장치의 사이에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 사출장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    ⒜ 사출실린더와, 이 사출실린더 내를 전후진하는 플런저를 가지고,
    ⒝ 상기 스크루는 플런저가 후퇴한 위치에 있을 때에 회전하고,
    ⒞ 상기 유도가열장치는, 상기 가열실린더에 있어서의 상기 냉각장치보다도 전방으로서, 상기 스크루의 피드 존에 대응하는 부분에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 사출장치.
  7. ⒜ 사출성형의 사이클에 대응하여, 가열실린더 내의 수지를 스크루에 의해서 간헐적으로 전방으로 이송하는 사출장치의 가열방법으로서,
    ⒝ 후방부분에 냉각장치가 장착된 상기 가열실린더에 있어서의 상기 냉각장치보다 전방으로서 이 냉각장치에 인접하여 장착되어 있는 유도가열장치에 의해서, 상기 스크루의 피드 존을 가열하는 것을 특징으로 하는 사출장치의 가열방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 스크루는 가열실린더 내를 전후진하는 것을 특징으로 하는 사출장치의 가열방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 유도가열장치는, 상기 냉각장치와 상기 가열실린더에 장착된 저항가열장치의 사이에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 사출장치의 가열방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    ⒜ 상기 스크루는, 사출실린더와, 이 사출실린더 내를 전후진하는 플런저를 가지고,
    ⒝ 상기 스크루는 플런저가 후퇴할 때에 회전하는 것을 특징으로 하는 사출장치의 가열방법.
  11. ⒜ 가열실린더 내를 스크루가 전후진하는 사출장치의 가열방법으로서,
    ⒝ 후방부분에 냉각장치가 장착된 상기 가열실린더에 있어서의 상기 냉각장치보다도 전방으로서 이 냉각장치에 인접하여 장착되어 있는 유도가열장치에 의해서, 적어도 스크루가 전후진하는 스트로크에 상당하는 길이를 가열하는 것을 특징으로 하는 사출장치의 가열방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 유도가열장치는, 상기 냉각장치와 상기 가열실린더에 장착된 저항가열장치의 사이에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 사출장치의 가열방법.
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