KR20060087604A - 밸브 게이트 어셈블리 - Google Patents

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KR20060087604A
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Abstract

본 발명은 용융된 물질의 흐름을 주형 내로 조절하기 위한 밸브 게이트 어셈블리에 관한 것이다. 상기 밸브 게이트 어셈블리는 완전 폐쇄 위치 및 완전 개방 위치 사이에서 이동할 수 있는 가동 밸브를 포함한다. 또한, 상기 밸브 게이트 어셈블리는 밸브를 이동시켜, 밸브를 완전 폐쇄 위치 및 완전 개방 위치 사이에 제한 없이 위치시키는, 밸브와 작동 가능하게 상호 작용하는 작동 시스템을 포함한다.
밸브 게이트 어셈블리, 가동 밸브, 핀, 컨트롤러, 작동 시스템

Description

밸브 게이트 어셈블리{Valve Gate Assembly}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 동시 계속 출원인 2003년 11월 11일에 출원된 미국 예비 특허 출원 제 60/519,312호의 우선일을 주장한다.
본 발명은 대체로 밸브 게이트에 관한 것이며, 좀 더 구체적으로, 용융된 물질의 흐름을 주형의 공동(cavity) 내로 조절하기 위한 밸브 게이트 어셈블리(valve gate assembly)에 관한 것이다.
사출 성형(injection molding)은 다양한 부품을 생산하는데 사용되는 널리 알려진 제조 공정이다. 상기 사출 성형은 용융된 물질(molten material)을 주입하는 단계를 포함하는데, 예를 들어 용융된 플라스틱 또는 수지를 공동이 채워질 때까지 주형 내로 주입한다. 상기 용융된 물질은 주형에서 공동의 내부 면의 모양대로 굳거나 경화한다. 상기 용융된 물질이 굳거나 경화한 후, 굳어지거나 경화된 물질이 상기 공동으로부터 제거된다.
사출 성형에 있어서, 용융된 물질을 중앙 주입부 또는 스프루(sprue)로부터 다수의 공동 또는 주형의 하나의 큰 공동 내의 다수의 지점으로 운송하기 위하여 집합관(manifold)이 주로 사용된다. 이러한 집합관의 예는 Tooman에게 허여된 미국 특허 제 4,964,795호에 개시되어 있다. 전기 특허문헌에서 집합관은 용융된 물질이 지나가는 통로를 갖는다. 상기 통로의 말단 끝은 게이트(gate)로 불리는데, 주조의 공동과 유체 연통(communication)되어 있다.
또한, 밸브 게이트(valve gate)는 주조의 공동 내로 용융된 물질의 흐름을 조절하기 위하여 집합관과 함께 주로 사용된다. 이러한 밸브 게이트의 예는 Rees 등에 허여된 미국 특허 제 4,173,448호에 개시되어 있다. 전기 특허문헌에서 밸브 게이트는 게이트에 인접하여 배치되고, 게이트를 폐쇄하여 게이트를 통한 용융된 물질의 흐름을 방지하도록 위치된 말단을 가진 통로 내에 부분적으로 배치된 밸브 로드(valve rod) 또는 핀(pin)을 포함한다. 그러나, 상기 핀은 게이트로부터 축 방향으로 멀어지도록 이동할 수 있으며, 게이트로부터 보다 더 멀어져 이동됨에 따라 게이트를 통한 용융된 물질의 흐름이 증가한다.
밸브 게이트의 핀을 이동시키기 위하여 작동기(actuator)를 구비하는 것은 공지의 사실이다. 통상적으로, 상기 작동기는 공기식(pneumatic) 또는 유압식(hydraulic)이다. 상기 작동기는 밸브 게이트의 핀을 완전 폐쇄 위치(fully closed position)로부터 완전 개방 위치(fully open position)로 이동시킨다. 완전 개방 위치에서, 상기 핀은 게이트로부터 떨어져 위치하며, 용융된 물질이 통로로 흘러나가 게이트를 통하여 주형의 공동으로 흐른다. 공동이 다 채워지면, 밸브 게이트의 핀은 완전 폐쇄 위치로 이동함으로써 게이트를 막아 통로로부터 주형 내로 용융된 물질이 흐르지 못하도록 한다.
상술한 밸브 게이트의 하나의 단점은 공기식 작동기는 공기의 압력이 일정치 않기 때문에 공기 밸브를 필요로 한다는 점이다. 밸브 게이트의 다른 단점은 유압식 작동기는 오일이 샐 우려가 있다는 점이며, 이는 바람직하지 않다. 밸브 게이트의 또 다른 단점은 핀은 완전 개방 위치 또는 완전 폐쇄 위치에만 위치될 수 있다는 점이며, 이들 두 위치 사이에서는 위치될 수 없다. 밸브 게이트의 또 다른 단점은 상대적으로 느리다는 것과 핀의 위치 조절이 매우 정확하지는 않다는 점이다.
그러므로, 용융된 물질의 주형 내로의 흐름을 보다 잘 제어할 수 있는, 완전 개방 및 완전 폐쇄 위치 사이에서 제한 없이 위치할 수 있는 새로운 밸브 게이트를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 공기식 또는 유압식을 사용하지 않는 작동기를 갖는 밸브 게이트를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 상대적으로 빠른 작동 및 정확한 위치조절을 갖는 밸브 게이트를 제공하는 것이 바람직하다. 따라서, 당 업계에서 이러한 요구를 만족시키는 밸브 게이트를 제공할 필요가 있다.
본 발명의 요약
따라서, 본 발명은 용융된 물질의 흐름을 주형 내로 조절하기 위한 밸브 게이트 어셈블리에 관한 것이다. 상기 밸브 게이트는 완전 폐쇄 위치 및 완전 개방 위치 사이에서 이동할 수 있는 가동 밸브를 포함한다. 또한, 상기 밸브 게이트는 밸브를 이동시켜 밸브를 완전 폐쇄 위치 및 완전 개방 위치 사이에서 제한 없이 위치할 수 있도록 한, 밸브와 상호 작용하여 작동하는 작동 시스템(actuating system)을 포함한다.
본 발명의 하나의 장점은 주조(molding) 공정에 대하여 보다 잘 제어할 수 있는, 용융된 물질의 흐름을 주형 내로 조절하기 위한 밸브 게이트 어셈블리가 구비되는 점이다. 본 발명의 다른 장점은 밸브 게이트 어셈블리가 주조 공정 동안 밸브의 위치를 제한 없이 조절할 수 있다는 점이며, 이로써 용융된 물질의 주형 내로의 유속을 조절한다. 본 발명의 또 다른 장점은 밸브 게이트 어셈블리는 밸브의 신속한 조절 및 0.001인치까지의 밸브의 정확한 조절을 가진다는 점이다. 본 발명의 또 다른 장점은 밸브 게이트 어셈블리가 유압식을 사용하지 않아, 주형 내로 오일이 새는 것을 방지한다는 점이다. 본 발명의 또 다른 장점은 밸브 게이트 어셈블리가 공기식을 사용하지 않아, 공기 밸브가 필요 없다는 점이다. 본 발명의 또 다른 장점은 밸브 게이트 어셈블리가 일정하게 작동되며 압력에 의해 조절되지 않는다는 점이다.
본 발명의 다른 특징 및 장점들은 첨부하는 도면과 연결하여 설명한 후속의 발명의 상세한 설명을 참조한 후에 보다 자세히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 집합 어셈블리와 주형과의 작동적인 관계를 도시하는 본 발명에 따른 밸브 게이트 어셈블리의 단편 사시도이다.
도 2는 도 1의 밸브 게이트 어셈블리의 본 발명에 따른 작동 시스템의 일 실시예의 정면도이다.
도 3은 도 1의 밸브 게이트 어셈블리의 본 발명에 따른 작동 시스템의 다른 실시예의 정면도이다.
바람직한 실시예의 기술
도면, 특히 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 밸브 게이트 어셈블리(10)의 일 실시예가 일반적으로 12로 표시된 집합 어셈블리 및 일반적으로 14로 표시된 주형에 대하여 예시되었다. 상기 주형(14)은 내부에 공동(16)을 규정하는 제 1 주형의 절반(15) 및 제 2 주형의 절반(미도시)을 갖는다. 또한, 상기 주형(14)은 제 1 주형의 절반(15)을 통하여 연장하고, 공동(16)과 유체 연통하는 적어도 하나의, 바람직하게는 복수의 개구부(18)를 갖는다. 용융된 물질(미도시)이 개구부(18)를 통하여 공동(16) 내로 주입될 때, 상기 주형(14)은 용융된 물질을 포함하고, 용융된 물질이 굳어지거나 경화되면 공동(16)의 모양과 유사한 형태를 가진다는 점을 인식해야 한다. 또한, 주형(14)은 통상적인 주형이며, 당 업계에 공지라는 점을 인식해야 한다.
집합 어셈블리(12)는 집합 흐름 통로(22)를 갖는 집합관(20)을 포함한다. 또한, 상기 집합 어셈블리는 집합관(20)으로부터 하방으로 연장되는 노즐 및 집합 관 흐름 통로(22)와 유체 연통하는 노즐 흐름 통로(26)를 적어도 하나, 바람직하게는 다수를 포함한다. 또한, 상기 집합 어셈블리(12)는 용융된 물질을 집합관(20) 내로 주입하기에 용이하도록 한, 집합관(20)으로부터 외부로 방사상으로 확장된 스프루(28)를 포함한다. 흐름 통로(22, 26)는 어떠한 적절한 형태를 취할 수 있다. 노즐 흐름 통로(26)는 좁아져서 게이트(30)에서 종결된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 주형(14)은 노즐 흐름 통로(26)를 공동(16)과 유체 연통하도록 하기 위하여 게이트(30)가 주형(14)의 각 개구부(18)에 인접한 위치에 놓이도록 배치된다. 밸브 게이트 어셈블리(10)는 집합 어셈블리(12)의 게이트(30)와 상호 작용하여 집합 어셈블리(12)로부터 주형(14)으로의 용융된 물질의 흐름을 제어한다. 비록 하나 이상의 밸브 게이트 어셈블리(10)가 집합 어셈블리(12)와 함께 사용될 수 있을지라도 밸브 게이트 어셈블리(10) 하나만은 집합 어셈블리(12)의 한 게이트(30)와 사용된다는 점을 인식하여야 한다. 또한, 용융된 물질은 플라스틱, 금속, 목재 섬유 및 플라스틱 등일 수 있으며, 주조 기계(미도시)로부터 집합 어셈블리(20)의 스프루(28) 내로 주입된다는 점을 인식하여야 한다. 또한, 집합 어셈블리(12)는 통상적인 집합 어셈블리이며, 당 업계에 공지인 점을 인식하여야 한다.
본 발명에 따른 밸브 게이트 어셈블리(10)는 주형(14)의 공동(16) 내로 용융된 물질의 흐름을 조절하기 위한, 일반적으로 31로 표시된 가동 밸브를 포함한다. 일 실시예에서, 밸브(31)는 용융된 물질의 흐름을 주형(14)의 공동(16) 내로 조절하기 위하여 게이트(30)와 상호 작용하는 핀 또는 막대 유사 부재(32)이다. 도시된 실시예에서, 핀(32)은 게이트(30)와 축 방향으로 배열되고, 적어도 부분적으로 노즐 흐름 통로(26) 내에 위치한다. 핀(32)의 단면은 용융된 물질이 핀(32) 주위로 흐르도록 흐름 통로(26)의 단면보다 작은 것이 바람직하다. 상기 핀(32)은 아래에 기술될 방식으로 게이트(30)를 개폐하는 말단부(34)를 포함한다. 또한, 핀(32)은 통상적인 핀이며, 당 업계에 공지라는 점을 인식하여야 한다.
상기 핀(32)은 아래에 기술될 방식으로 게이트(30)를 향한 방향 및 그 반대 방향으로, 흐름 통로(26) 내에서 축 방향으로 이동할 수 있다. 핀(32)은 완전 개방 위치(예를 들어, 스트로크의 상방 지점)에 위치될 수 있으며, 그의 말단부(34)는 게이트(30) 내에 위치한다. 바람직하게, 상기 말단부(34)의 크기는 게이트(30)의 크기에 보완적이며, 핀(32)이 완전 폐쇄 위치에 있을 때 말단부(34)로 하여금 게이트(30)를 막아 실질적으로 밀폐하도록 한다. 이와 같이, 핀(32)이 완전 폐쇄 위치에 있을 때, 핀은 게이트(30)를 밀폐시켜 용융된 물질은 게이트를 통하여 흘러가지 않는다. 핀(32)이 완전 개방 위치에 있을 때, 용융된 물질은 게이트(30)를 통하여 주형(14) 내로 흐른다. 핀(32)은 완전 폐쇄 및 완전 개방 위치 사이에서 이동할 수 있으며, 아래에 기술되는 방식으로 그 사이의 어떤 위치에서 정지될 수 있음을 인식하여야 한다. 또한, 게이트(30)를 통하여 흐르는 용융된 물질은 핀(32)이 완전 폐쇄 위치로부터 완전 개방 위치로 이동함에 따라 증가한다.
또한, 밸브 게이트 어셈블리(10)는 본 발명에 따른, 완전 폐쇄 및 완전 개방 위치 사이에서 핀(32)을 이동시키기 위한, 핀(32)과 상호 작용하여 작동하는 작동 시스템(36)을 포함한다. 도 2에 도시된 실시예에서, 작동 시스템(36)은 핀(32)에 작동 가능하게 부착된 작동기(38)를 포함한다. 상기 작동기(38)는 축 방향 또는 직선 방향으로 핀(32)을 게이트(30)를 향한 방향 및 반대 방향으로 이동시킨다. 상기 작동기(38)는 핀(32)을 완전 폐쇄 및 완전 개방 위치 사이로 제한 없이 위치시키는데, 이는 핀(32)이 완전 폐쇄 위치, 완전 개방 위치 및 그 사이의 어느 위치에라도 정지될 수 있음을 의미한다. 일 실시예에서, 완전 폐쇄 및 완전 개방 위치 사이의 핀(32)의 운동(즉, 스트로크)의 전 범위는 약 1인치이다. 상기 제한 없는 이동은 점증적으로 일어날 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 작동기(38)는 핀(32)을 약 0.001인치 증가분과 같은 미리 결정된 양만큼 점증적으로 이동시킨다. 축 방향으로 핀(32)을 이동시킴으로써 작동 시스템(36)은 아래에 보다 자세히 논의되는 바와 같이 게이트(30)를 폐쇄 및 개방할 수 있다. 상기 작동기(38)는 선형 모터, 브러쉬 없는 직류(DC) 모터, 선형 동기 모터, 선형 구동 모터, 선형 서보 모터 또는 선형 관식 모터가 될 수 있음을 인식하여야 한다. 또한, 작동기(38)는 전자기식, 지자기식 또는 전기식이 될 수 있음을 인식하여야 한다. 또한, 증가분이 보다 작아질수록 핀(32)의 위치 조절이나 이동은 제한 없게 됨을 인식해야 한다.
도 2에 도시된 실시예에서, 작동기(38)는 선형 유도 모터식이다. 상기 작동기(38)는, 핀(32) 주위에 배치되고 그의 상부에서 핀에 연결된 코어(39)를 포함한다. 또한, 작동기(38)는 축 방향으로 배치되고, 코어(39)에 대하여 원주 방향으로 배치된 적어도 하나의, 바람직하게는 다수의 영구 자석(40)을 포함한다. 상기 영구 자석(40)은 축 방향으로 배치되고, 코어(39)에 대하여 원주 방향으로 배치된 비자성 절연 부재(41)에 의하여 축 방향으로 일정 간격을 두고 떨어져 위치한다. 상기 작동기(38)는 영구 자석(40) 및 절연 부재(41) 주위에 배치된 원통형 하우 징(43)을 포함한다. 핀(32), 코어(39), 영구 자석(40), 절연 부재(41) 및 하우징(43)은 단일 유닛으로 이동됨을 인식하여야 한다.
작동기(38)는 영구 자석(40) 주위에 원주 방향으로 배치되고 축 방향으로 일정 간격을 두고 떨어져 위치하는 적어도 하나의, 바람직하게는 다수의 전자석(42)을 포함한다. 상기 작동기(38)는 또한 전자석(42)에 전기적으로 연결된 전기 커넥터(44) 및 아래에 기술될 컨트롤러(46)와 같은 전원장치를 포함한다. 작동기(38)는 전자석(42) 주위에 배치된 원통형 하우징(45a), 하우징(45a)의 일단을 밀폐하는 상부 말단 플레이트(45b) 및 하우징(45a)의 다른 말단을 밀폐하는 하부 말단 플레이트(45c)를 포함한다. 전기 커넥터(44)는 잠금장치(fastener, 44a)와 같은 적당한 수단에 의하여 상부 말단 플레이트(45b)에 연결된다. 또한, 전자석(42)은 영구자석(40)에 대하여 정확한 위치에 있을 때, 상기 전자석(42)은 컨트롤러(46)에 의하여 전압을 받고 영구 자석(40)을 반발하여 코어(39) 및 핀(32)을 직선 방향으로 이동시킨다.
작동기(38)는 집합관(20)과의 부착을 위하여 하부 말단에 플레이트(47)를 포함한다. 상기 플레이트(47)는 집합관(20)에 대하여 플레이트(47)를 위치시키기 위하여, 그곳으로부터 축 방향으로 연장된 위치기(locator, 48)를 갖는다. 상기 위치기(48)는 축 방향으로 연장되는 구멍(aperture, 49)을 가지는데, 상기 구멍을 통하여 핀(32)이 연장된다. 상기 위치기(48)는 집합관(20)의 리세스(recess, 50) 내에 위치하고, 상기 플레이트(47)는 잠금장치(51a)와 같은 적당한 수단에 의하여 집합관(20)에 부착된다. 상기 플레이트(47)는 잠금장치(51b)와 같은 적당한 수단에 의하여 하부 말단 플레이트(45c)에 부착된다. 작동기(38)는 상부 말단에 가동 플레이트(52)를 포함한다. 상기 플레이트(52)는 핀(32)의 상부 말단에 부착된다. 전자석(42) 및 플레이트(47)는 집합관(20)에 대하여 고정된 상태임을 인식하여야 한다.
또한, 작동 시스템(36)은 인코더(encoder, 54)를 포함한다. 상기 인코더(54)는 선형 및 회전형 인코더를 포함하는 어떠한 적절한 형태가 될 수 있다. 상기 인코더(54)는 어떠한 적절한 위치 검출 장치를 차용할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 인코더(54)는 광검출기와 같은 검출 장치(sensing device, 56)를 포함한다. 상기 인코더(54)는 핀과 함께 이동되도록 가동 플레이트(52)에 부착된다. 또한, 검출 장치(56)는 작동기(38)에 고정 부착되고, 핀(32)의 이동에 대하여 평행하게 배치된다. 이로 인해, 핀(32)이 이동할 때, 인코더(54)는 검출 장치(56)에 대하여 이동하고, 인코더(54)가 직선으로 이동함에 따른 위치의 변화를 검출한다. 상기 검출 장치(56)는 위치의 변화(예를 들어, 핀(32)의 위치)를 전자식 인코더 신호로 변환한다. 상기 검출 장치(56)는 아래에 기술될 컨트롤러(46)에 전기적으로 연결된다는 점을 인식하여야 한다.
또한, 작동 시스템(40)은 검출 장치(56) 및 작동기(38)에 전기적으로 연결된 컨트롤러(46)를 포함한다. 상기 컨트롤러(46)는 인코더 신호를 수신하고, 이들 인코더 신호를 제어 신호로 변환한다. 상기 컨트롤러(46)는 이들 제어 신호들을 작동기(38)에 송신하여 작동기(38)의 전자석(42)에 전압을 가하고 감하여 작동기(38)로 하여금 핀(32)을 게이트(30)를 향한 방향 또는 반대 방향으로 이동시키도록 한 다. 상기 컨트롤러(46)는 어떤 적절한 형태의 컴퓨터일 수 있는데, 예를 들어 개인용 컴퓨터(PC) 또는 프로그램을 입력할 수 있는 논리 컨트롤러(PLC)이다.
밸브 게이트 어셈블리(10)는 컨트롤러(46)와 전기적으로 연결된 키보드와 같은 입력 장치(58)를 포함한다. 입력 장치(58)를 이용하여, 사용자는 원하는 핀(32)의 위치와 같은 정보를 컨트롤러(46)에 수동으로 입력할 수 있다.
작동에서, 주조 공정은 집합 어셈블리(12) 내의 용융된 물질이 주형(14)의 공동(16)으로 흐르는 것을 방지하도록 핀(32)을 완전 폐쇄 위치에 두고 시작할 수 있다. 용융된 물질을 주형(14)의 공동(16) 내로 흘리도록 결정이 되면, 컨트롤러(46)는 제어 신호를 작동기(38)에 송신하고 전자석(42)에 전압을 가하고 감하여 영구 자석(40)을 반발하고 그들을 직선 방향으로 이동시켜 핀(32)을 작동시키며 핀(32)의 말단부(34)를 직선 방향으로 게이트(30)와 멀어지도록 이동시킨다. 검출 장치(56)는 인코더(54)를 통하여 핀(32)의 위치 변화를 검출하고, 인코더 신호를 컨트롤러(46)로 피드백한다. 핀(32)이 원하는 위치에 도달하면, 컨트롤러(46)는 작동기(38)로 제어 신호를 송신하던 것을 중단하여 작동기(38)의 작동을 멈춘다. 핀(32)이 원하는 개방 위치에 있을 때, 용융된 물질은 통로(26) 및 게이트(30)를 통하여 주형(14)의 공동(16) 내로 흐른다. 작동기(38)는 완전 폐쇄 및 완전 개방 위치 사이의 어느 위치에 핀(32)을 제한 없이 위치시킬 수 있어, 용융된 물질의 흐름을 주형(14)의 공동(16) 내로 신속하고 정확하게 조절할 수 있도록 한다.
도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 작동 시스템(36)의 다른 실시예가 예시된다. 작동 시스템(36)의 동일 부품은 100만큼 증가된 동일 참조 번호를 가진다. 이 실시예에서, 작동 시스템(136)은 핀(132)에 작동 가능하게 부착된 작동기(138)를 포함한다. 상기 작동기(138)는 선형 모터식이다. 상기 작동기(138)는, 핀(132) 주위에 배치되고, 상부 말단에서 핀(132)과 연결된 코어(139)를 포함한다. 상기 작동기(138)는 회전 가능한 너트(160)를 포함하며, 또한 코어(139)에 연결되고 너트(160)와 상호 작용하기 위한, 너트(160)에 나사식으로 결합된 공동의(hollow) 볼 스크류(162)를 포함한다. 또한, 상기 작동기(138)는 축 방향으로 일정 간격을 두어 배치되고 코어(139)의 주위에 원주 방향으로 배치된 적어도 하나의, 바람직하게는 다수의 전자석(142)을 포함한다. 또한, 상기 작동기(138)는 전자석(142)에 전기적으로 연결된 전기 커넥터(미도시) 및 컨트롤러(146)와 같은 전원장치를 포함한다. 상기 작동기(138)는 전자석(142) 주위에 배치된 원통형 하우징(145a) 및 하우징(145a)의 상부 말단을 폐쇄하는 상부 말단 플레이트(145b)를 포함한다. 상부 말단 플레이트(145b)는 잠금 장치(160)와 같은 적당한 수단에 의하여 하우징(145a)에 연결된다.
작동기(138)는 집합관(20)에 부착하기 위하여 하부 말단에 플레이트(147)를 포함한다. 상기 플레이트(147)는 집합관(20)에 대하여 플레이트(147)를 위치시키기 위하여, 그곳으로부터 축 방향으로 연장된 위치기(148)를 갖는다. 상기 위치기(148)는 축 방향으로 연장되는 구멍(149)을 가지는데, 상기 구멍을 통하여 핀(132)이 연장된다. 상기 플레이트(147)는 잠금장치(151b)와 같은 적당한 수단에 의하여 하우징(145a)에 부착된다.
또한, 작동 시스템(136)은 인코더(154)를 포함한다. 상기 인코더(154)는 회 전형 인코더이다. 상기 인코더(154)는 광검출기와 같은 검출 장치(156)를 포함한다. 상기 인코더(154)는 회전 가능한 너트(160)에 부착된다. 또한, 검출 장치(156)는 작동기(138)에 고정 부착된다. 이로 인해, 너트(160)가 회전하고, 핀(132)이 이동할 때, 인코더(154)는 검출 장치(156)에 대하여 이동하고, 인코더(154)가 회전함에 따른 위치의 변화를 검출한다. 상기 검출 장치(156)는 위치의 변화(예를 들어, 핀(132)의 위치)를 전자적 인코더 신호로 변환한다. 상기 검출 장치(156)는 컨트롤러(146)에 전기적으로 연결된다는 점을 인식하여야 한다.
작동에서, 주조 공정은 집합 어셈블리(12) 내의 용융된 물질이 주형(14)의 공동(16)으로 흐르는 것을 방지하도록 핀(132)을 완전 폐쇄 위치에 두고 시작할 수 있다. 용융된 물질을 주형(14)의 공동(16) 내로 흘리도록 결정이 되면, 컨트롤러(146)는 제어 신호를 작동기(138)에 송신하고 전자석(142)에 전압을 가하고 감하여 너트(160)를 회전시킨다. 너트(160)의 회전은 볼 스크류(162)를 직선 방향으로 이동시키고, 핀(132)을 작동하여 핀(132)의 말단부(134)를 게이트(30)로부터 직선 방향으로 멀어지도록 이동시킨다. 검출 장치(156)는 인코더(154)를 통하여 핀(132)의 위치 변화를 검출하고, 인코더 신호를 컨트롤러(146)로 피드백한다. 핀(132)이 원하는 위치에 도달하면, 컨트롤러(146)는 대응하는 인코더 신호를 수용하고, 상기 컨트롤러(146)는 작동기(138)로 제어 신호를 송신하던 것을 중단하여 작동기(138)의 작동을 멈춘다. 핀(132)이 원하는 개방 위치에 있을 때, 용융된 물질은 통로(26) 및 게이트(30)를 통하여 주형(14)의 공동(16) 내로 흐른다.
따라서, 밸브 게이트 어셈블리(10)는 주조 공정 동안 핀(32, 132)의 위치를 제한 없이 조절될 수 있도록 함으로써 사용자에게 보다 나은 제어를 제공한다. 예를 들어, 주조 공정은 효과적으로 작동될 수 있다; 그러나, 주형 내의 환경 변화 또는 마모는 공정을 덜 효과적이게 한다. 본 발명의 밸브 게이트 어셈블리(10)는 사용자로 하여금 공정에 변화를 줄 수 있도록 하여(예를 들어, 핀 위치의 변화 또는 작동 타이밍), 질 좋은 부품의 생산을 유지하도록 한다.
본 발명은 예시적 방법으로 기술되었다. 사용된 용어는 설명을 위한 목적이지 본 발명을 제한하려는 의도는 아니다.
본 발명의 많은 수정 및 변형은 상술한 설명의 관점에서 가능하다. 그러므로, 첨부된 특허청구의 범위의 범주 내에서 본 발명은 구체적으로 기술된 것 이외에도 실행될 수 있다.

Claims (29)

  1. 주형 내로 용융된 물질의 흐름을 조절하기 위한 밸브 게이트 어셈블리에 있어서,
    완전 폐쇄 위치 및 완전 개방 위치 사이에서 이동할 수 있는 가동 밸브; 및
    상기 밸브를 이동시켜 상기 밸브를 완전 폐쇄 위치 및 완전 개방 위치 사이에 제한 없이 위치시키기 위하여, 상기 밸브와 작동 가능하게 상호 작용하는 작동 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 작동 시스템은, 상기 밸브와 작동 가능하게 부착된 작동기(actuator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리. .
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 작동 시스템은, 상기 밸브와 작동 가능하게 부착된 인코더(encoder)를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 작동 시스템은, 상기 인코더의 위치를 검출하고 상기 인코더의 위치를 인코더 신호로 변환하기 위한 상기 인코더로부터 일정 간격을 두고 배치된 검출 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 작동 시스템은, 상기 작동기 및 상기 검출 장치에 전기적으로 연결된 컨트롤러 및 상기 인코더 신호를 수신하고, 인코더 신호를 제어 신호로 변환하며, 상기 제어 신호를 상기 작동기로 송신하기 위한 상기 검출장치를 포함하고, 상기 제어 신호는 상기 작동기로 하여금 상기 밸브를 이동시켜 상기 밸브를 완전 폐쇄 위치 및 완전 개방 위치 사이로 위치시키는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브는, 축 방향으로 연장되고 한쪽 말단이 상기 작동기에 부착되며 다른쪽 말단이 주형의 게이트를 향한 방향 및 반대 방향으로 이동할 수 있는 핀(pin)을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 핀은 약 1인치의 스트로크(stroke)를 가지는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 핀은 상기 작동기에 의하여 점증적으로 위치가 정해질 수 있는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 작동 시스템은, 완전 폐쇄 위치 및 완전 개방 위치 사이에서 변동하는 상기 밸브의 정지 위치를 사용자가 입력할 수 있는, 상기 컨트롤러에 연결된 입력 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  10. 제 3항에 있어서,
    상기 인코더는 선형 인코더 및 회전형 인코더 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  11. 제 3항에 있어서,
    상기 작동기는 상기 밸브에 연결된 코어(core)와, 상기 코어 주위에 배치된 하나 이상의 영구 자석 및 상기 밸브를 가동하기 위한 상기 영구 자석 주위에 배치된 하나 이상의 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 밸브에 작동 가능하게 부착된 가동 플레이트를 포함하며, 상기 인코더는 상기 플레이트에 의하여 지지 되는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  13. 제 3항에 있어서,
    상기 작동기는 상기 밸브에 부착된 코어와, 상기 코어 주위에 배치된 볼 스크류와, 상기 스크류에 나사식으로 결합된 회전 가능한 너트 및 상기 너트 주위에 배치되고, 상기 밸브를 이동시키기 위한 상기 너트를 회전시키도록 작동할 수 있는 하나 이상의 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 너트에 작동 가능하게 부착된 회전 가능한 플레이트를 포함하며, 상기 인코더는 상기 플레이트에 의하여 지지 되는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  15. 제 2항에 있어서,
    상기 작동기에 부착된 플레이트를 포함하며, 상기 플레이트는 축 방향으로 연장되고, 상기 작동기를 주형에 대하여 위치시키도록 조절된 위치기(locator)를 갖는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  16. 제 2항에 있어서,
    상기 작동기는 선형 모터, 브러쉬 없는 직류 모터, 선형 동기 모터, 선형 구동 모터, 선형 유도 모터, 선형 서보 모터, 선형 관식 모터, 전자기식 작동기, 지자기식 작동기 및 전기식 작동기를 포함하는 그룹 중의 하나인 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  17. 주형 내로 용융된 물질의 흐름을 조절하기 위한 밸브 게이트 어셈블리에 있 어서,
    완전 폐쇄 위치 및 완전 개방 위치 사이에서 이동할 수 있는 가동 핀과;
    상기 핀을 이동시켜, 완전 폐쇄 위치 및 완전 개방 위치 사이에 상기 핀을 제한 없이 위치시키기 위한 상기 핀에 작동 가능하게 부착된 작동기와;
    상기 핀에 작동 가능하게 부착된 인코더와;
    상기 인코더의 위치를 검출하고 상기 인코더의 위치를 인코더 신호로 변환하기 위한 상기 인코더로부터 일정 간격을 두고 배치된 검출 장치; 및
    상기 인코더 신호를 수신하고, 인코더 신호를 제어 신호로 변환하며, 제어 신호를 상기 작동기로 송신하기 위한 상기 검출 장치 및 상기 작동기에 전기적으로 연결된 컨트롤러를 포함하며, 상기 제어 신호는 상기 작동기로 하여금 상기 핀을 이동시켜 완전 폐쇄 위치 및 완전 개방 위치 사이에 상기 핀을 위치시키도록 하는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 핀은 약 1인치의 스트로크를 갖는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 핀은 상기 작동기에 의하여 점증적으로 위치가 정해질 수 있는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  20. 제 17항에 있어서,
    사용자가 완전 폐쇄 위치 및 완전 개방 위치 사이에서 변동하는 상기 핀의 정지 위치를 입력할 수 있는, 상기 컨트롤러에 연결된 입력 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  21. 제 17항에 있어서,
    상기 인코더는 선형 인코더 및 회전형 인코더 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  22. 제 17항에 있어서,
    상기 작동기는 상기 핀에 연결된 코어와, 상기 코어 주위에 배치된 하나 이상의 영구 자석 및 상기 핀을 가동하기 위한 상기 영구 자석 주위에 배치된 하나 이상의 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  23. 제 17항에 있어서,
    상기 핀에 작동 가능하게 부착된 가동 플레이트를 포함하며, 상기 인코더는 상기 플레이트에 의하여 지지 되는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  24. 제 17항에 있어서,
    상기 작동기는 상기 핀에 부착된 코어와, 상기 코어 주위에 배치된 볼 스크류와, 상기 스크류에 나사식으로 결합된 회전 가능한 너트 및 상기 너트 주위에 배치되고, 상기 핀을 이동시키기 위한 상기 너트가 회전하도록 작동가능한 하나 이상의 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 너트에 작동 가능하게 부착된 회전 가능한 플레이트를 포함하며, 상기 인코더는 상기 플레이트에 의하여 지지 되는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  26. 제 17항에 있어서,
    상기 작동기에 부착된 플레이트를 포함하며, 상기 플레이트는 축 방향으로 연장되고, 상기 작동기를 주형에 대하여 위치시키도록 조절된 위치기를 갖는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  27. 제 17항에 있어서,
    상기 작동기는 선형 모터, 브러쉬 없는 직류 모터, 선형 동기 모터, 선형 구동 모터, 선형 유도 모터, 선형 서보 모터, 선형 관식 모터, 전자기식 작동기, 지자기식 작동기 및 전기식 작동기를 포함하는 그룹 중의 하나인 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  28. 주형 내로 용융된 물질의 흐름을 조절하기 위한 밸브 게이트 어셈블리에 있어서,
    완전 폐쇄 위치 및 완전 개방 위치 사이에서 이동할 수 있는 가동 핀과;
    상기 핀을 이동시켜 완전 폐쇄 위치 및 완전 개방 위치 사이에 상기 핀을 제한 없이 위치시키기 위한 상기 핀에 작동 가능하게 부착되고, 상기 핀에 연결된 코어와, 상기 코어 주위에 배치된 하나 이상의 영구 자석 및 상기 핀을 이동시키기 위한 상기 영구 자석 주위에 배치된 하나 이상의 전자석을 포함하는 작동기와;
    상기 작동기에 작동 가능하게 부착된 인코더와;
    상기 인코더의 위치를 검출하고, 상기 인코더의 위치를 인코더 신호로 변환하기 위한 상기 인코더로부터 일정 간격을 두고 배치된 검출 장치; 및
    상기 인코더 신호를 수신하고, 인코더 신호를 제어 신호로 변환하며, 제어 신호를 상기 작동기로 송신하기 위한 상기 검출 장치 및 상기 작동기에 전기적으로 연결된 컨트롤러를 포함하며, 상기 제어 신호는 상기 작동기로 하여금 상기 핀을 이동시켜 완전 폐쇄 위치 및 완전 개방 위치 사이에 상기 핀을 제한 없이 위치시키도록 하는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
  29. 주형 내로 용융된 물질의 흐름을 조절하기 위한 밸브 게이트 어셈블리에 있어서,
    완전 폐쇄 위치 및 완전 개방 위치 사이에서 이동할 수 있는 가동 핀과;
    상기 핀을 이동시켜 완전 폐쇄 위치 및 완전 개방 위치 사이에 상기 핀을 제한 없이 위치시키기 위한 상기 핀에 작동 가능하게 부착되고, 상기 핀에 연결된 코어와, 상기 코어 주위에 배치된 볼 스크류와, 상기 스크류에 나사식으로 결합된 회전가능한 너트 및, 상기 너트 주위에 배치되며, 상기 핀을 이동시키기 위한 상기 너트를 회전시키도록 작동 가능한 하나 이상의 전자석을 포함하는 작동기와;
    상기 작동기에 작동 가능하게 부착된 인코더와;
    상기 인코더의 위치를 검출하고, 상기 인코더의 위치를 인코더 신호로 변환하기 위한 상기 인코더로부터 일정 간격을 두고 배치된 검출 장치; 및
    상기 인코더 신호를 수신하고, 인코더 신호를 제어 신호로 변환하며, 제어 신호를 상기 작동기로 송신하기 위한 상기 검출 장치 및 상기 작동기에 전기적으로 연결된 컨트롤러를 포함하며, 상기 제어 신호는 상기 작동기로 하여금 상기 핀을 이동시켜 완전 폐쇄 위치 및 완전 개방 위치 사이에 상기 핀을 제한 없이 위치시키도록 하는 것을 특징으로 하는 밸브 게이트 어셈블리.
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