KR20100007934A - 삽입체를 사용하는 몰드 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 유체를 운반하기 위한 채널을 가진 노즐 조립체(54)를 포함하는 사출 성형 기계가 제공된다. 적어도 하나의 공동 삽입체(102, 200, 402)가 공동 플레이트(48, 148) 내에 제거 가능하게 장착되고, 적어도 하나의 공동 삽입체(102, 200, 402)는 몰드 공동(92, 192, 292) 및 노즐 조립체(54)와 몰드 공동(92, 192, 292) 사이에서 유체를 연통하기 위한 게이트(174)의 제1 부분을 형성한다. 게이트 삽입체(188)는 노즐 조립체(54)를 위한 리셉터클을 형성하고, 또한 게이트(174)의 제2 부분을 형성한다. 게이트 삽입체(188)는 노즐 조립체(54)와 적어도 하나의 공동 삽입체(102, 200, 402) 사이에 부유 가능하게 보유된다. 바람직하게는, 게이트 삽입체(188)는 공동 플레이트(48, 148)와 노즐 조립체(54) 사이에 배치되는 게이트 삽입체 플레이트(146)에 의해 보유된다.
사출 성형 기계, 몰드, 게이트 삽입체, 공동 플레이트, 노즐 조립체, 공동 삽입체

Description

삽입체를 사용하는 몰드 조립체 {MOLD ASSEMBLY USING INSERTS}
본 발명은 대체로 사출 성형 시스템에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 몰딩 조립체 내의 삽입체들 사이의 계면에 관한 것이다.
사출 성형은 제품을 형성하기 위해 일반적으로 채용되는 제조 기술이다. 일반적으로 사출 성형을 사용하여 형성되는 제품의 예는 플라스틱 예비성형체이다. 플라스틱 예비성형체는 플라스틱 병으로 중공 성형(blow molding)될 수 있다.
예비성형체(그리고 기타 성형 제품)를 만들기 위한 사출 몰드는 일반적으로 용융된 수지를 공급받아 예비성형체를 형성하기 위한 하나 이상의 몰딩 공동을 포함한다. 몰딩 조립체의 융통성을 증가시키기 위해, 교환 가능한 삽입체들이 공동 플레이트(cavity plate)에 있는 보어 내에 삽입될 수 있다. 도 1은 종래 기술의 사출 성형 기계(10)의 일부를 도시한다. 공동 플레이트(16)에 있는 보어 내에 배치된, 상보적인 형상을 갖는 대체로 원통형인 공동 삽입체(14)와 코어 삽입체(15) 사이에 대개 하나 이상의 몰드 공동(12)이 형성된다. 몰드 공동(12)은 몰드 클램핑 동작의 방향(즉, 몰드 클램핑 축)에 대해 대체로 평행하게 정렬된다.
나선 가공된 넥(neck) 부분을 가진 성형 제품의 경우에, 분할형 넥 링(도시되지 않음)이 코어 삽입체(15)와 협동하여 넥을 형성한다. 공동 삽입체(14)의 단 부에는 일반적으로 테이퍼(역시 도시되지 않음)가 제공되어 넥 링의 정렬을 돕는다.
핫 러너(hot runner) 조립체(18)가 하나 이상의 노즐 조립체(20)에 있는 용탕 채널(19)에 용융된 수지의 유동을 연통한다. 게이트 삽입체(22)가 몰드 공동 삽입체(14) 내에 안착된다. 게이트 삽입체(22) 상의 제1 프로파일 표면(24)이 노즐 조립체(20)의 팁을 수용하는 리셉터클을 형성한다. 게이트 삽입체(22) 상의 제2 프로파일 표면(26)이 몰드 공동(12)의 일부를 형성한다. 노즐 조립체(20)와 각각의 몰드 공동(12) 사이의 유체 연통을 제공하는 게이트(28)가 게이트 삽입체(22)에 제공된다. 게이트(28)는 피스톤 밸브(29)에 의해 개방 또는 폐쇄된다. 슬라이드 밸브 또는 열적 게이트 통제와 같은 다른 유형의 게이트 통제가 또한 사용될 수 있다.
공동 안으로 사출되는 용융된 수지는 성형된 예비성형체가 몰드로부터 제거될 수 있도록 냉각되어 고형화되어야 한다. 예비성형체가 제거될 수 있고 다음 사출 사이클이 최소의 시간 지연으로 개시될 수 있도록 예비성형체를 가능한 한 신속하게 냉각시키는 것이 바람직하다. 이를 위해, 일반적으로 공동삽입체(14)와 게이트 삽입체(22)에 냉각 채널(30)이 제공된다. 물과 같은 냉각 유체가 냉각 채널(30)을 통해 순환한다.
몰드 공동 삽입체(14) 및 게이트 삽입체(22)의 사용은 기계의 융통성을 증가시키는데, 이는 공동 플레이트(16)를 몰딩 조립체(10)로부터 제거할 필요 없이 삽입체들이 상이한 성형품을 생산하기 위해 전환될 수 있기 때문이다. 그러나, 공동 삽입체(14)와 게이트 삽입체(22)가 안전하게 제거될 수 있기 전에, 여전히 고온의 용융 수지를 담고 있는 노즐 조립체(20)가 냉각될 수 있어야 한다.
몰드 조립체를 개선하기 위한 노력이 있어 왔다. 로만스키(Romanski) 등에게 허여된 미국 특허 제6,398,542호는 게이트와 몰드 공동 안으로의 공동 용탕 채널 사이에 배치된 적어도 하나의 셔터를 포함하는 사출 성형용 밸브 게이트 통제 장치를 교시한다. 셔터는 레일 부재에 제거 가능하게 체결된다. 레일 부재가 측방향으로 이동할 때, 셔터는 노즐로부터 공동 내로의 용탕 유동이 방지되는 폐쇄 위치와 공동 내로의 용탕 유동이 셔터에 의해 방해받지 않는 개방 위치 사이에서 이동한다. 바람직한 실시예에서, 삽입체에서의 슬라이딩 게이트 밸브는 사출 노즐 둘레의 핫 러너 삽입체 및 몰드 공동의 일부를 형성하는 게이트 삽입체를 포함한다. 사출 노즐과 몰드 공동 사이의 게이트는 핫 러너 삽입체와 게이트 삽입체 사이에서 형성되어 분기된다. 핫 러너 삽입체는 핫 러너 조립체의 매니폴드 플레이트에 의해 보유되고, 게이트 삽입체는 공동 플레이트에 의해 보유된다.
엘리옷(Elliot)의 미국 특허 출원 제2006/0099295호는 몰드 공동 안으로 들어가는 열가소성 재료의 용탕이 통과하는 게이트를 갖는 사출 성형 기계에 있어서의 스택 조립체를 위한 게이트 삽입체를 교시한다. 게이트 삽입체는 게이트를 둘러싸고 게이트로부터 실질적으로 균일하게 이격된 냉각 채널을 갖는다. 냉각 채널은 게이트에 대해 실질적으로 평행한 프로파일을 갖는 내측 표면을 구비한다. 냉각 채널은 또한 상호연결 표면들을 가진 2-부재 게이트에 의해 형성된다.
니웰스(Niewels) 등의 미국 특허 출원 제2005/0236725호는 제1 표면 및 제2 표면을 가지며, 제1 표면과 제2 표면 사이에 배치되도록 구성된 능동 재료 요소를 포함하는 사출 몰드를 제어하기 위한 방법 및 장치를 교시한다. 능동 재료 요소는 제1 표면과 제2 표면 사이의 힘을 감지하고 대응하는 감지 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다. 전송 구조체가 능동 재료 요소에 결합되며, 이것은 감지 신호를 전달하도록 구성된다. 바람직하게는, 능동 재료 요소 액츄에이터가 또한 제1 표면과 제2 표면 사이에 배치되고, 이것은 감지 신호에 따라 제1 표면과 제2 표면 사이에 팽창력을 제공하도록 구성된다. 이러한 방법 및 장치는 사출 몰드에 있어서의 바람직하지 않은 왜곡 및/또는 오정렬에 대응하는데 사용될 수 있다. 능동 재료 액츄에이터는 오정렬이 발생할 때 코어 요소를 "기울이도록(tilt)" 작동할 수 있다.
라이트(Wright) 등에게 허여된 미국 특허 제5736173호는 몰드 공동을 형성하도록 암형 몰드 및 넥 링과 협동하는 긴 몰드 코어를 포함하는 예비성형체 사출 몰드를 교시한다. 암형 몰드에 있는 사출 노즐은 예비성형체 성형 제품이 형성될 수 있도록, 용융된 플라스틱이 몰드 공동 안으로 사출되는 것을 허용한다. 넥 링은 몰드 코어의 종축에 대해 측방향으로 분리될 수 있는 한 쌍의 정합하는 절반부들로 구성된다. 테이퍼 슬리브가 넥 링 아래의 몰드 코어를 둘러싼다. 넥 링 절반부는 넥 링의 측방향 분리를 용이하게 하기 위해 정반대로 대향된 슬라이드들에 고정된다. 한 쌍의 슬라이드 테이퍼 잠금부(lock)들이 각각의 슬라이드에 접촉하여 슬라이드의 측방향 이동을 방지하고, 사출 몰드가 몰드 폐쇄 위치에 있을 때 넥 링을 백업한다. 환형 형상부가 넥 링의 상부 표면에 형성되며, 이것은 암형 몰드의 바닥에 형성된 상보형 오목부에 의해 수용된다. 암형 몰드와 환형 형상부의 정합하 는 경사 표면들은 하부 테이퍼 잠금부를 구성한다. 넥 링의 일부는 하부 테이퍼 잠금부의 암형 테이퍼를 구성하기 때문에, 하부 테이퍼 잠금부는 슬라이드를 통해 슬라이드 테이퍼 잠금부에 의해 백업되어, 넥 링의 단면이 감소되는 것을 허용한다.
아민(Amine) 등에게 허여된 미국 특허 제6569370호는 성형 제품을 형성하기 위한 몰드 공동을 포함하고, 몰드 공동은 성형 제품의 내측 벽을 형성하는 몰드 코어와, 성형 제품의 적어도 외측 벽을 형성하는 제1 삽입체와, 성형 제품의 넥의 외측 벽을 형성하는 제2 삽입체에 의해 적어도 부분적으로 형성되는, 성형 제품을 성형하기 위한 사출 성형 시스템 및 성형 제품을 형성하는 방법을 교시한다. 또한, 공동 플레이트는 적어도 부분적으로 제1 삽입체를 둘러싸고, 공동 플랜지는 제1 삽입체를 공동 플레이트 내에 보유한다.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 유체를 운반하기 위한 채널을 가진 노즐 조립체를 포함하는 사출 성형 기계가 제공된다. 적어도 하나의 공동 삽입체가 공동 플레이트 내에 제거 가능하게 장착되고, 적어도 하나의 공동 삽입체는 몰드 공동 및 노즐 조립체와 몰드 공동 사이에서 유체를 연통기 위한 게이트의 제1 부분을 형성한다. 게이트 삽입체는 노즐 조립체를 위한 리셉터클을 형성하고, 또한 게이트의 제2 부분을 형성한다. 게이트 삽입체는 노즐 조립체와 적어도 하나의 공동 삽입체 사이에서 부유 가능하게 보유된다.
본 발명의 제2 태양에 따르면, 고정부, 가동부 및 유체를 운반하기 위한 노즐 조립체를 가진 사출 성형 기계용 몰드 조립체가 제공된다. 몰드 공동이 고정부 상의 적어도 하나의 공동 삽입체에 의해 형성된다. 몰드 코어가 가동부 상에 형성된다. 게이트 삽입체가 적어도 하나의 공동 삽입체와 노즐 조립체 사이에서 고정부 상에 부유 가능하게 보유되고, 노즐 조립체를 위한 리셉터클을 제공한다. 노즐 조립체와 몰드 공동 사이에서 유체를 연통하기 위한 게이트의 제1 부분이 게이트 삽입체 내에 형성되고, 게이트의 제2 부분이 적어도 하나의 공동 삽입체 내에 형성된다.
본 발명의 제3 태양에 따르면, 노즐 조립체 및 몰드 공동을 가진 사출 성형 기계를 위한 게이트 삽입체 플레이트가 제공된다. 게이트 삽입체 플레이트는 노즐 조립체와 몰드 공동 사이에 위치된다. 게이트 삽입체 플레이트는 사출 성형 기계의 노즐 조립체와 몰드 공동 사이의 유체 연통을 위한 게이트를 형성하는 게이트 삽입체를 동축으로 안착시키기 위한 보어를 포함한다.
본 발명의 제4 태양에 따르면, 사출 성형 기계의 노즐 조립체와 몰드 공동을 형성하는 적어도 하나의 공동 삽입체 사이의 유체 연통을 위한 게이트가 제공된다. 게이트는 노즐 조립체와 적어도 하나의 공동 삽입체 사이에 부유 가능하게 보유되는 게이트 삽입체에 의해 형성되는 제1 부분과 적어도 하나의 공동 삽입체에 의해 형성되는 제2 부분을 갖는다.
본 발명의 제5 태양에 따르면, 사출 성형 기계의 노즐 조립체를 위한 리셉터클을 형성하고 또한 사출 성형 기계의 노즐 조립체와 몰드 공동 사이의 유체 연통을 위한 게이트의 일부를 형성하는 게이트 삽입체가 제공된다. 게이트 삽입체는 몰드 공동과 노즐 조립체 사이에 배치된 게이트 삽입체 플레이트에 의해 보유된다.
본 발명의 제6 태양에 따르면, 사출 성형 기계가 제공된다. 사출 성형 기계는 유체를 운반하기 위한 채널을 가진 노즐 조립체를 포함한다. 적어도 하나의 공동 삽입체는 공동 플레이트 내에 제거 가능하게 장착되고, 적어도 하나의 공동 삽입체는 몰드 공동 및 노즐 조립체와 몰드 공동 사이에서 유체를 연통하기 위한 게이트의 제1 부분을 형성한다. 게이트 삽입체는 노즐 조립체를 위한 리셉터클을 형성하고, 또한 게이트의 제2 부분을 형성한다. 게이트 삽입체는 공동 플레이트와 노즐 조립체 사이에 배치되는 게이트 삽입체 플레이트에 의해 보유된다.
본 발명의 제7 태양에 따르면, 고정부와 가동부 및 유체를 운반하기 위한 노즐 조립체를 가지는 사출 성형 기계를 위한 몰드 조립체가 제공된다. 몰드 조립체는 고정부 상의 적어도 하나의 공동 삽입체에 의해 형성되는 몰드 공동 및 가동부 상에 형성된 몰드 코어를 포함한다. 게이트 삽입체는 적어도 하나의 공동 삽입체와 노즐 조립체 사이의 게이트 삽입체 플레이트에 의해 고정부 상에 보유되고, 노즐 조립체를 위한 리셉터클을 제공한다. 노즐 조립체와 몰드 공동 사이에서 유체를 연통하기 위한 게이트의 제1 부분이 게이트 삽입체 내에 형성되고, 게이트의 제2 부분이 적어도 하나의 공동 삽입체 내에 형성된다.
본 발명의 목적 및 이점은 본 발명의 비제한적인 실시예들에 대한 다음의 상세한 설명과 함께 첨부된 도면을 참고함으로써 당업자들에게 명확해 질 것이며, 도면에서 유사한 도면부호는 유사한 요소들을 표시한다.
도 1은 종래 기술의 사출 성형 기계의 고정부의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 비제한적인 제1 실시예에 다른 사출 성형 기계의 고정부의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 고정부의 제1 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 고정부의 제2 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 고정부를 위한 게이트 삽입체 플레이트의 정면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 고정부를 위한 공동 플레이트(148)의 단면도이다.
도 7은 핫 러너 조립체의 가동부를 위한 코어 삽입체 플레이트의 일부의 단면도이다.
도 8은 도 2에 도시된 고정부를 위한 테이퍼 삽입체 플레이트의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 비제한적인 제2 실시예에 따른, 도 2에 도시된 고정부를 위한 공동 플레이트(148)의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 비제한적인 제3 실시예에 따른, 도 2에 따른 고정부를 위한 게이트 삽입체의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 비제한적인 제4 실시예에 따른, 도 2에 도시된 고정부를 위한 공동 플레이트(148)의 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 비제한적인 제1 실시예에 따른, 다수의 공동을 가진 사출 성형 기계의 고정부가 도면부호 40으로 포괄적으로 도시된다. 고정부(40)는 매니폴드 받침 플레이트(42), 매니폴드 플레이트(44), 게이트 삽입체 플레이트(46), 공동 플레이트(48) 및 테이퍼 삽입체 플레이트(50)를 포함한다.
시스템을 가로질러 분포된 하나 이상의 노즐 조립체(54)에 일반적으로 용융된 수지인 유체를 제공하는 핫 러너 시스템(52)이 고정부(40) 내에 제공된다. 노즐 조립체(54)의 실시예는 특별히 한정되어 있지 않으며, 열적 게이트 통제식 노즐 조립체와 밸브 게이트 통제식 노즐 조립체를 모두 포함할 수 있다. 본 발명은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 예비성형체를 생산하는 사출 성형 기계에 특히 적합하지만, 반드시 그것에 한정되는 것은 아니다. 용융된 수지는 일반적으로 호퍼 공급 수지 팰릿인 수지 공급원으로부터 가소성화기(plasticizer)(도시되지 않음) 그리고 그 후 주 용탕 채널(56)로 진행하는 핫 러너 시스템(52)에 공급된다. 주 용탕 채널(56)은 현재의 용융된 수지를 매니폴드(57)로 운반한다. 공지된 바와 같이, 매니폴드(57)는 노즐 조립체(54)로 이동하는 용융된 수지가 통과하는 다수의 매니폴드 용탕 채널(58)을 갖는 한편, 매니폴드 가열기(60)에 의해 최적의 처리 온도로 유지된다.
각각의 노즐 조립체(54)는 매니폴드 받침 플레이트(42)와 게이트 삽입체 플레이트(46) 사이에 개재된 매니폴드 플레이트(44)에 제공된 보어(62) 내에 동축으로 배치된다. 각각의 노즐 조립체(54)는 대체로 원추형 노즐 피복(64)을 포함하고, 그 안에 노즐 팁(66)이 고정되며, 매니폴드 용탕 채널(58) 중 하나와 연통하는 노즐 채널(68)이 노즐 팁(66)을 통해 진행한다. 도시된 실시예에서, 노즐 조립체(54)는 밸브 게이트 통제식이다. 벨브 스템(70)이 개방 위치와 폐쇄 위치 사이를 피스톤(72)에 의해 왕복하도록 작동 가능하다. 개방 위치에서, 수지는 노즐 팁(66)을 통해 각각의 노즐 조립체(54)를 빠져나가 게이트(74)를 통과한다(도 6에 가장 잘 도시되어 있으며, 이하에 더 상세히 설명됨). 폐쇄 위치에서(도 3에 도시됨), 밸브 스템(70)은 게이트(74)를 차단하여, 수지가 노즐 팁(66)을 통해 빠져나오는 것을 방지한다. 노즐 가열기(76)는 사출되는 용융된 수지에 의해 결정되는 비교적 높은 온도로 노즐 팁(66)을 유지한다. 그러나, 본 발명은 벨브 게이트를 사용하는 노즐 조립체(54)에 특별히 한정되는 것은 아니며, 다른 유형의 노즐 조립체가 본 발명의 범위 내에 있다.
매니폴드 플레이트(44), 게이트 삽입체 플레이트(46) 및 공동 플레이트(48)는 3개의 플레이트 각각에 있는 동축의 구멍(80)들을 통해 연장되는 체결구(78)들에 의해 고정부(40)에 장착되고 서로 정렬된다. 게이트 삽입체 플레이트(46)는 또한 체결구(82)들에 의해 매니폴드 플레이트(44)에 직접 장착되는데, 체결구(82)들은 두 플레이트에 있는 동축의 구멍(84)들을 통해 연장된다. 따라서, 매니폴드 플레이트(44)로부터 게이트 삽입체 플레이트(46)를 제거할 필요 없이 공동 플레이트(48)가 고정부(40)로부터 제거될 수 있다는 것이 명확할 것이다.
도 3에 추가하여 도 5 및 도 6을 참조하면, 노즐 조립체(54)와 동축으로 정렬된(따라서, 몰드 클램핑의 축과 대체로 정렬된) 복수의 게이트 보어(86)가 게이트 삽입체 플레이트(46)를 가로질러 분포되어 있다. 각각의 게이트 보어(86)는 게이트 삽입체(88)를 수용하도록 되어있다. 각각의 게이트 보어(86)는 게이트 삽입체(88)가 몰드 클램핑 축에 대해 대체로 횡방향인 평면을 따라 활주할 수 있도록 "부유식(floating)" 끼움으로 게이트 삽입체를 보유하기 위해 게이트 삽입체(88) 상 의 플랜지(90)를 지지하는 게이트 안착부(89)를 제공하도록 좁아진다. 각자의 게이트 보어(86) 내에 바르게 안착되면, 게이트 삽입체(88)는 게이트 삽입체 플레이트(46)의 평면 안으로 완전히 함몰된다. 게이트 삽입체(88) 내의 프로파일 표면(91)이 노즐 피복(64)을 위한 리셉터클을 형성한다. 프로파일 표면(91)은 노즐 피복(64)에 대해 상보적이며, 따라서 각각의 노즐 조립체(54)를 각자의 게이트 삽입체(88)와 실질적으로 그리고 동축으로 정렬시킨다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 게이트 삽입체(88)는 게이트(74)의 개방 및 폐쇄에 의한 반복적인 마모 및 파열에 의해 교체될 수 있다. 원한다면, 프로파일 표면(91)은 노즐 조립체(54)로부터 게이트 삽입체 플레이트(46)로의 원하지 않는 열전달을 감소시키기 위해 절연 재료로 라이닝 처리될 수 있다.
게이트 삽입체(88)에 의해 게이트(74)의 제1 부분이 형성되어, 게이트 삽입체(88)의 프로파일 표면(91)의 팁으로부터 공동 플레이트(48) 내에 위치한 몰드 공동(92)을 향해 연장된다. 게이트(74)는 노즐 채널(68) 및 몰드 공동(92) 모두와 연통하며, 따라서 전자로부터 후자로의 용융된 수지의 유동을 허용한다. 게이트 삽입체(88)는 게이트 삽입체 플레이트(46)에 의해 보유되기 때문에, 게이트 삽입체(88)는 공동 플레이트(48)가 제거되었을 때에도 노즐 조립체(54)를 덮는다.
예비성형체(도시되지 않음)와 같은 성형품의 외부 표면을 형성하는 몰드 공동(92)은 대체로 적어도 하나의 공동 삽입체에 의해 형성되며, 구체적으로는 도시된 실시예에서 제1 공동 삽입체(100) 및 제2 공동 삽입체(102)에 의해 형성된다. 각각의 제1 공동 삽입체(100)는 공동 플레이트(48)에 있는 공동 보어(101) 내에 보 유된다. 공동 보어(101)의 삽입체 안착부(103)는 제1 공동 삽입체(100)가 바람직하지 않은 방향으로 공동 플레이트(48)로부터 빠져 나오는 것을 방지한다. 제2 공동 삽입체(102)는 제1 공동 삽입체(100)와 동축이며, 제1 공동 삽입체(100) 상의 삽입체 안착부(105) 상에 안착된다. 도면으로부터, 게이트(74)의 제1 부분이 게이트 삽입체(88)에 의해 형성되고, 게이트(74)의 제2 부분은 제1 공동 삽입체(100)에 의해 형성된다는 것이 명확할 것이다. 게이트 삽입체(88) 및 제2 공동 삽입체(100)는 몰드 클램핑 축에 대해 대체로 횡방향인 축 상에서 서로에 대해 부유함으로써, 게이트(74)의 두 절반부들 사이에 활주(sliding) 또는 "부유(floating)" 계면을 제공한다.
몰드 공동(92) 안으로 사출되는 수지를 냉각하기 위해 제1 공동 삽입체(100)에는 일반적으로 냉각 채널(104)이 제공된다. 또한, 제2 공동 삽입체(102)와 공동 플레이트(48) 사이의 간극에 냉각 채널(106)이 형성된다. 냉각 채널(106)은 2005년 10월 20일자로 출원된 "냉각 채널 삽입체를 가진 성형 삽입체(Molding Insert with a Cooling Channel Insert)"라는 제목의 미국 특허 출원 제11/254325호에 설명된 바와 같이 냉각 몰드 공동 삽입체(도시되지 않음)를 수용하도록 작동 가능하다. 이하에 더 설명되는 바와 같이, 사출 사이클의 냉각 단계 동안 물과 같은 냉각 유체가 냉각 채널(104, 106)을 통해 (몰드 공동 삽입체를 거쳐) 순환된다. 도 2를 참조하면, 냉각 유체는 입구(108)를 통해 공동 플레이트(48)에 진입하고, 공동 플레이트(48)에 있는 이송 채널(111)(도 3)을 거쳐 냉각 채널(104, 106)로 진행한다. 순환을 완료한 후에, 냉각 유체는 출구(112)를 통해 공동 플레이트(148)를 빠 져나온다. 고무를 입힌 밀봉체를 위치시키고 제1 공동 삽입체(100)와 제2 공동 삽입체(102) 사이의 누설을 방지하기 위해 밀봉체 벽감(niche)(114)이 제공된다.
도 7을 참조하면, 사출 성형 기계를 위한 가동부(116)의 일부가 도시되어 있다. 코어 부재(118)가 체결구(121)를 통해 코어 플레이트(119)에 장착된다. 코어 부재(118)는 제1 공동 삽입체(100) 및 제2 공동 삽입체(102)와 협동하여 몰드 공동(92)을 형성한다. 코어 부재(118)는 몰드 코어를 형성하여, 예비성형체의 내측 표면을 조형한다. 2개의 몰드 절반부의 폐쇄 동안 코어 부재(118)를 몰드 공동(92)과 정렬시키는 것을 돕기 위해 코어 테이퍼(120)가 코어 부재(118) 상에 제공된다. 코어 부재(118)는 예비성형체의 내부 표면을 냉각하기 위해 냉각 튜브(122)를 포함한다. 이하에 더 설명되는 바와 같이, 사출 사이클의 냉각 단계 동안 물과 같은 냉각 유체가 냉각 튜브(122)를 통해 순환된다. 냉각 유체는 코어 플레이트(119)에 있는 이송 채널(125)을 통해 냉각 튜브(122)로 진행한다. 그 후 냉각수는 환형 튜브(127)를 따라 내려가서, 코어 플레이트(119)로부터 복귀 채널(129)을 통해 제거된다.
도 6 및 도 8을 참조하면, 테이퍼 삽입체 플레이트(50)의 삽입체가 체결구(123)에 의해 공동 플레이트(48)에 장착되고, 체결구(123)는 두 플레이트에 있는 동축의 구멍(124)들을 통해 연장된다. 노즐 조립체(54)에 의해 형성되는 몰드 축과 동축으로 정렬되는 복수의 테이퍼 삽입체 보어(126)가 테이퍼 삽입체 플레이트(50)를 가로질러 분포된다. 각각의 테이퍼 삽입체 보어(126)는 테이퍼 삽입체(128)를 수용하도록 되어 있다. 테이퍼 삽입체(128)는 그 공동 보어(101) 내에 제2 공동 삽입체(102)를 보유하고, 테이퍼 삽입체 플레이트(50)에 의해 보유된다. 각각의 테이퍼 삽입체(128)는 공동 플레이트(48)와 맞닿은 공동 플레이트 안착부(130), 제2 공동 삽입체(102)와 맞닿은 공동 삽입체 안착부(132) 및 테이퍼 삽입체 플레이트(50)와 맞닿은 테이퍼 플레이트 안착부(134)를 포함함으로써, 테이퍼 삽입체(128)를 테이퍼 삽입체 플레이트(50)와 제2 공동 삽입체(102) 사이에 부유식 끼움으로 보유한다. 또한, 제1 공동 삽입체(100) 및 제2 공동 삽입체(102)는 몰드 클램핑 축에 대해 대체로 횡방향인 축을 따라 게이트 삽입체(88)와 테이퍼 삽입체(128) 사이에서 부유한다.
각자의 테이퍼 삽입체 보어(126)에 바르게 안착되면, 테이퍼 삽입체(128)는 테이퍼 삽입체 플레이트(50)의 평면 내에 완전히 함몰된다. 테이퍼 삽입체(128)는 사출 사이클시에 코어 부재(118)를 몰드 공동(92) 안으로 삽입하는 동안 넥 링(도시되지 않음)을 위치시키는 것을 돕는 테이퍼형 표면(136)을 더 포함한다. 고무를 입힌 밀봉체(139)를 위치시키고 테이퍼 삽입체(128)와 공동 플레이트(48) 사이의 누설을 방지하기 위해 밀봉체 벽감(138)이 제공된다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 비제한적인 제2 실시예에 따른, 다수의 공동을 가진 사출 성형 기계의 고정부가 도면부호 140으로 포괄적으로 도시되어 있다. 고정부(140)는 게이트 삽입체 플레이트(146), 공동 플레이트(148) 및 테이퍼 삽입체 플레이트(150)를 포함한다. 게이트 삽입체(188)가 게이트 삽입체 플레이트(146)에 있는 게이트 보어(186) 내에 안착된다. 게이트(174)의 제1 부분이 게이트 삽입체(188) 내에 형성된다. 노즐 조립체(54)(도 3)로부터 공동 삽입체(200)와 가동부 (도시되지 않음)에 장착되는 코어 부재(218) 사이에 형성되는 공동(192)으로의 열전달을 감소시키기 위해 냉각 채널(190)이 게이트 삽입체(188) 내에 형성된다. 도시된 실시예에서, 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 사출 사이클의 냉각 단계 동안 물과 같은 냉각 유체가 냉각 채널(190)을 통해 순환된다. 냉각 유체는 게이트 삽입체 플레이트(146)에 있는 이송 채널(도시되지 않음)을 통해 냉각 채널(190)로 진행한다. 추가의 냉각 채널(214)이 테이퍼 삽입체(228)와 테이퍼 삽입체 플레이트(150) 사이에 형성된다. 냉각 유체는 게이트 테이퍼 삽입체 플레이트(150)에 있는 이송 채널(215)을 통해 냉각 채널(214)로 진행한다.
공동 삽입체(200)는 공동 플레이트(148) 내에 있는 공동 보어(201) 내에 안착된다. 게이트(174)의 제2 부분이 게이트(174)의 제1 부분과 부유식 연통관계인 공동 삽입체(200) 내에 형성된다. 예비성형체의 외부 표면은 단일 공동 삽입체(200)에 의해 형성된다. 게이트 삽입체(188)는 테이퍼부(202)를 포함하고, 공동 삽입체(200)는 2개의 삽입체를 서로 실질적으로 그리고 동축으로 정렬시키기 위해 상보적인 테이퍼부(204)를 포함한다. 테이퍼부(202, 204)들 사이의 계면은 냉각 채널(190)이 공동(192)에 근접하게 위치되는 것을 허용함으로써, 냉각 채널(190)의 냉각 효율을 증가시킨다.
게이트 삽입체 플레이트(146)는 게이트 삽입체(188)를 게이트 보어(186) 안으로 삽입하는데 요구되는 힘을 감소시키기 위해 게이트 보어(186)의 측벽(208)을 따라 테이퍼형 측면부(206)를 포함한다. 또한, 게이트 삽입체(188) 상의 플랜지(212)의 에지와 측벽(208) 사이에 간극(210)이 제공된다. 테이퍼가 주어지는 경 우에, 도 6에서 설명된 실시예에서보다 몰드 클램핑 축에 대해 횡방향으로 게이트 삽입체(188)에 대해 최소의 부유가 존재한다. 더 큰 정도의 부유가 요구되는 경우에, 테이퍼부(202, 204)들 사이에 간극이 제공되는 것이 고려될 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 비제한적인 제3 실시예에 따른 게이트 삽입체가 도면부호 288로 도시되어 있다. 게이트(274)의 제1 부분이 게이트 삽입체(288)에 의해 형성되며, 게이트(74)의 제2 부분이 [공동(292)의 일부를 형성하는] 제1 공동 삽입체(300)에 의해 형성된다. 게이트 삽입체(288)와 제1 공동 삽입체(300)는 몰드 클램핑 축에 대해 대체로 횡방향인 축 상에서 서로에 대해 부유함으로써, 게이트(274)의 두 절반부들 사이에 활주 또는 "부유" 계면을 제공한다.
노즐 조립체(54)로부터 공동(192)으로의 열전달을 감소시키기 위해 게이트 삽입체(288)와 공동 삽입체(300) 사이에 냉각 채널(290)이 협동적으로 형성된다. 사출의 냉각 단계 동안 물과 같은 냉각 유체가 냉각 채널(190)을 통해 순환된다. 게이트 삽입체(288)와 공동 삽입체(300) 사이에서 냉각 채널(290)을 분기시킴으로써, 냉각 채널(290)의 기계가공이 단순해진다. 고무를 입힌 밀봉체를 위치시키고 공동(292) 내로의 누설을 방지하기 위해 밀봉체 벽감(314)이 제공된다.
도 11을 참조하면, 일체형 테이퍼를 가진 제2 공동 삽입체가 도면부호 402로 도시되어 있다. 제2 공동 삽입체(402)는 상술한 바와 같이 일단부에서 제1 공동 삽입체(100)에 의해 보유되고, 다른 단부에서 테이퍼 삽입체 플레이트(50)에 의해 보유된다. 각각의 제2 공동 삽입체(402)는 공동 플레이트(48)와 맞닿은 공동 플레이트 안착부(430) 및 테이퍼 삽입체 플레이트(50)와 맞닿은 페이퍼 플레이트 안착 부(434)를 포함함으로써, 제2 공동 삽입체(402)를 테이퍼 삽입체 플레이트(50)와 제1 공동 삽입체(400) 사이에 부유식 끼움으로 보유한다. 제2 공동 삽입체(402)는 사출 사이클시에 코어 부재(도시되지 않음)를 몰드 공동(92) 안으로 삽입하는 동안 넥 링(도시되지 않음)을 위치시키는 것을 돕는 테이퍼형 표면(436)을 더 포함한다. 고무를 입힌 밀봉체를 위치시키고 제2 공동 삽입체(402)와 공동 플레이트(48) 사이의 누설을 방지하기 위해 밀봉체 벽감(438)이 제공된다.
이제 본 발명의 작동이 도 2 및 도 3을 참조하여 사출 사이클의 과정에 걸쳐 설명될 것이다. 일반적인 사출 사이클에서, 게이트(74)를 개방하기 위해 밸브 스템(70)이 피스톤(72)에 의해 후퇴된다. 핫 러너 시스템(52)에 의해 노즐 채널(68)로 그리고 그에 따라 노즐 팁(66)으로 공급되는 용융된 수지가 압력하에서 게이트(74)를 통해 몰드 공동(92)까지 운반된다. 사이클 전체를 통해, 노즐 가열기(76)가 노즐 채널(68) 내의 수지를 최적의 처리 온도로 유지한다. 몰드가 채워지면, 밸브 스템(70)이 전진하여 게이트(74)에 안착됨으로써 수지의 유동을 차단한다. 냉각 채널(104, 106) 및 냉각 튜브(122)는 물을 순환시켜 수지로부터 열을 제거함으로써, 수지를 예비성형체의 형상으로 경화시킨다. 몰드가 개방되고 예비성형체가 방출된다(설명되지 않음). 그 후 몰드는 폐쇄되고 사이클이 반복된다.
다수의 사이클 후에, 작업자는 일반적으로 상이한 공동 형상을 제공하기 위해 제1 공동 삽입체(100)와 제2 공동 삽입체(102)를 교환하기를 원할 수 있다. 작업자는 테이퍼 삽입체 플레이트(50)를 제거할 것이다. 테이퍼 삽입체(128)는 필요하다면 교환될 수 있다. 노즐 조립체(54)가 위험한 고온 상태로 유지되더라도, 게 이트 삽입체(88)가 노즐 조립체를 완전히 덮고 있기 때문에 작업자는 제1 공동 삽입체(100)와 제2 공동 삽입체(102)를 공동 보어(101) 밖으로 활주시킬 수 있을 것이다.
본 발명의 비제한적인 실시예들은 작업자가 공동 삽입체들을 교환하기 전에 대기하는 시간을 단축시킬 수 있는데, 이는 노즐 조립체가 개장(conversion) 동안 게이트 삽입체에 의해 덮인 상태로 유지되기 때문이다. 본 발명의 비제한적인 실시예들은 게이트 삽입체 및 테이퍼 삽입체에서의 냉각 효율로 인해 사이클 시간을 단축할 수 있다. 또한, 본 발명의 비제한적인 실시예들은 삽입체들이 부유 구조로 안착되기 때문에 게이트 삽입체와 테이퍼 삽입체의 마모 및 파열을 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 비제한적인 실시예들은 시제품 스택을 위한 비용을 절감할 수 있는데, 이는 게이트 삽입체와 테이퍼 삽입체가 공동 삽입체와는 별개로 기계가공되기 때문이다.
본 발명의 실시예들에 대한 설명은 본 발명의 예를 제공하고, 이들 예는 본 발명의 범위를 한정하지 않는다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의해서만 한정된다는 것이 이해되어야 한다. 상술한 개념은 구체적인 조건 및/또는 기능을 위해 적용될 수 있고, 본 발명의 범위 내에 있는 다른 다양한 응용예로 더 확장될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 대한 상술한 설명에 의해, 설명된 개념을 벗어나지 않고 수정 및 개선이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서, 첨부된 청구범위에 의해서만 발명이 한정된다.

Claims (26)

  1. 고정부(40, 140), 가동부(116) 및 유체를 운반하기 위한 노즐 조립체(54)를 갖는 사출 성형 기계용 몰드 조립체이며,
    고정부(40, 140) 상에 형성되는 몰드 공동(92, 192, 292)과,
    가동부(116) 상에 형성되는 몰드 코어(118)와,
    몰드 코어(118)를 몰드 공동(92, 192, 292)과 실질적으로 정렬시키기 위한 테이퍼 삽입체(128, 228)를 포함하고,
    테이퍼 삽입체(128, 228)는 몰드 공동(92, 192, 292)과 보유 부재 사이에 부유 가능하게 배치되는
    몰드 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 고정부(40, 140)는 공동 플레이트(48, 148)를 포함하고, 몰드 공동(92, 192, 292)은 적어도 부분적으로 공동 플레이트 내에 형성되는
    몰드 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 공동 플레이트(48, 148)는 공동 삽입체(102, 200, 402)를 수용하도록 작동 가능한 보어(62)를 포함하고, 공동 삽입체(102, 200, 402)는 몰드 공동(92, 192, 292)의 적어도 일부를 형성하는
    몰드 조립체.
  4. 제3항에 있어서, 보유 부재는 공동 플레이트(48, 148)에 장착되는 테이퍼 플레이트(50, 150)인
    몰드 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 테이퍼 삽입체(128, 228)는 테이퍼 플레이트(50, 150)와 협동하여 보어(62) 내에 공동 삽입체(102, 200, 402)를 보유하는
    몰드 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 테이퍼 삽입체(128, 228)는 공동 삽입체(102, 200, 402)와 맞닿은 제1 안착부(132), 공동 플레이트(48, 148)와 맞닿은 제2 안착부(130) 및 테이퍼 플레이트(50, 150)와 맞닿은 제3 안착부(134)를 포함하는
    몰드 조립체.
  7. 제5항에 있어서, 테이퍼 삽입체(128, 228)는 냉각 채널(215)을 형성하는
    몰드 조립체.
  8. 테이퍼 삽입체(128, 228)이며,
    몰드 코어(118)를 몰드 공동(92, 192, 292)과 실질적으로 정렬시키고, 몰드 공동(92, 192, 292)과 보유 부재 사이에 부유 가능하게 배치되는
    테이퍼 삽입체.
  9. 고정부(40, 140), 가동부(116) 및 유체를 운반하기 위한 노즐 조립체(54)를 갖는 사출 성형 기계용 몰드 조립체이며,
    고정부(40, 140) 상의 공동 플레이트(48, 148) 내에 형성되는 몰드 공동(92, 192, 292)과,
    가동부(116) 상에 형성되는 몰드 코어(118)와,
    몰드 코어(118)를 몰드 공동(92, 192, 292)과 실질적으로 정렬시키기 위한 테이퍼 삽입체(128, 228)를 포함하고,
    테이퍼 삽입체(128, 228)는 공동 플레이트(48, 148)에 장착되는 테이퍼 플레이트(50, 150) 내에 장착되는
    몰드 조립체.
  10. 제9항에 있어서, 테이퍼 삽입체(128, 228)는 공동 플레이트(48, 148)와 테이퍼 플레이트(50, 150) 사이에 부유 가능하게 배치되는
    몰드 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 공동 플레이트(48, 148)는 공동 삽입체(102, 200, 402)를 수용하도록 작동 가능한 보어(62)를 포함하고, 공동 삽입체(102, 200, 402)는 몰드 공동(92, 192, 292)의 적어도 일부를 형성하는
    몰드 조립체.
  12. 제11항에 있어서, 테이퍼 삽입체(128, 228)는 공동 삽입체(102, 200, 402)와 맞닿은 제1 안착부(132), 공동 플레이트(48, 148)와 맞닿은 제2 안착부(130) 및 테이퍼 플레이트(50, 150)와 맞닿은 제3 안착부(134)를 포함하는
    몰드 조립체.
  13. 제11항에 있어서, 테이퍼 삽입체(128, 228)는 냉각 채널(215)을 형성하는
    몰드 조립체.
  14. 사출 성형 기계이며,
    유체를 운반하기 위한 채널을 가진 노즐 조립체(54)와,
    사출 성형 기계의 고정부(40, 140) 상에 형성되는 몰드 공동(92, 192, 292)과,
    몰드 코어(118)를 몰드 공동(92, 192, 292) 안팎으로 병진시키도록 작동 가능한 가동부(116) 상에 형성되는 몰드 코어(118)와,
    몰드 코어(118)가 몰드 공동(92, 192, 292)에 들어갈 때 몰드 코어(118)를 몰드 공동(92, 192, 292)과 실질적으로 정렬시키기 위한 테이퍼 삽입체(128, 228)를 포함하고,
    테이퍼 삽입체(128, 228)는 몰드 공동(92, 192, 292)과 보유 부재 사이에 부 유 가능하게 배치되는
    사출 성형 기계.
  15. 제14항에 있어서, 고정부(40, 140)는 공동 플레이트(48, 148)를 포함하고, 몰드 공동(92, 192, 292)은 적어도 부분적으로 공동 플레이트 내에 형성되는
    사출 성형 기계.
  16. 제15항에 있어서, 공동 플레이트(48, 148)는 공동 삽입체(102, 200, 402)를 수용하도록 작동 가능한 보어(62)를 포함하고, 공동 삽입체(102, 200, 402)는 몰드 공동(92, 192, 292)의 적어도 일부를 형성하는
    사출 성형 기계.
  17. 제16항에 있어서, 보유 부재는 공동 플레이트(48, 148)에 장착되는 테이퍼 플레이트(50, 150)인
    사출 성형 기계.
  18. 제17항에 있어서, 테이퍼 삽입체(128, 228)는 테이퍼 플레이트(50, 150)와 협동하여 보어(62) 내에 공동 삽입체(102, 200, 402)를 보유하는
    사출 성형 기계.
  19. 제18항에 있어서, 테이퍼 삽입체(128, 228)는 공동 삽입체(102, 200, 402)와 맞닿은 제1 안착부(132), 공동 플레이트(48, 148)와 맞닿은 제2 안착부(130) 및 테이퍼 플레이트(50, 150)와 맞닿은 제3 안착부(134)를 포함하는
    사출 성형 기계.
  20. 제19항에 있어서, 테이퍼 삽입체(128, 228)는 냉각 채널(215)을 형성하는
    사출 성형 기계.
  21. 고정부(40, 140), 가동부(116) 및 유체를 운반하기 위한 노즐 조립체(54)를 갖는 사출 성형 기계용 몰드 조립체이며,
    가동부(116) 상에 형성되는 몰드 코어(118)와,
    고정부(40, 140) 상에 형성되는 몰드 공동(92, 192, 292)으로서, 몰드 코어(118)를 몰드 공동(92, 192, 292)과 실질적으로 정렬하기 위한 테이퍼를 일체형으로 형성하는 몰드 공동(92, 192, 292)을 포함하고,
    몰드 공동(92, 192, 292)은 몰드 공동(92, 192, 292)과 보유 부재 사이에 부유 가능하게 배치되는
    몰드 조립체.
  22. 제21항에 있어서, 고정부(40, 140)는 공동 플레이트(48, 148)를 포함하고, 몰드 공동(92, 192, 292)은 적어도 부분적으로 공동 플레이트 내에 형성되는
    몰드 조립체.
  23. 제22항에 있어서, 공동 플레이트(48, 148)는 공동 삽입체(102, 200, 402)를 수용하도록 작동 가능한 보어(62)를 포함하고, 공동 삽입체(102, 200, 402)는 몰드 공동(92, 192, 292)의 적어도 일부를 형성하는
    몰드 조립체.
  24. 제23항에 있어서, 보유 부재는 공동 플레이트(48, 148)에 장착되는 테이퍼 플레이트(50, 150)인
    몰드 조립체.
  25. 제24항에 있어서, 테이퍼 플레이트(50, 150)는 공동 플레이트(48, 148)와 협동하여 보어(62) 내에 공동 삽입체(102, 200, 402)를 보유하는
    몰드 조립체.
  26. 제14항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 사출 성형 기계의 사용에 의해 제조되는 성형 제품.
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