KR20220147087A - 사출 성형 동안에 누출 감지를 위해 구성된 방법 및 사출 성형 매니폴드 - Google Patents

사출 성형 동안에 누출 감지를 위해 구성된 방법 및 사출 성형 매니폴드 Download PDF

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KR20220147087A
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스캇 그렙
안톤 조에그
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Abstract

사출 성형 동안 누출 감지를 위해 구성된 사출 성형 핫 러너 시스템으로서, 핫 러너 시스템은 매니폴드 및 매니폴드를 둘러싸는 하우징을 포함하고, 매니폴드와 하우징은 이격되어 하나 이상의 포켓을 형성하고, 매니폴드는 매니폴드에 부착된 구성요소에 대한 연결을 형성하는 하나 이상의 접합 지점을 포함하고, 적어도 하나의 접합 지점 영역에서 센서는 포켓에 위치되고, 센서는 접합 지점에서 누출로 인해 용융 플라스틱과 접촉할 때 누출을 나타내도록 구성된다.

Description

사출 성형 동안에 누출 감지를 위해 구성된 방법 및 사출 성형 매니폴드
본 출원은 그 전체가 참조로 인용되는, 2020년 2월 27일자에 출원된 미국 출원 제16/802,874호를 우선권 주장한다.
본 발명은 사출 성형기에 관한 것으로, 특히 사출 성형 동안 누출 감지에 적합한 핫 러너 시스템을 통해 가압된 용융 플라스틱을 몰드 캐비티에 사출하도록 장착된 노즐을 갖는 유형의 사출 성형기의 개선에 관한 것이다.
전형적으로, 이러한 사출 성형기는 하나 이상의 노즐을 갖는 매니폴드를 사용한다. 노즐과 스프루 부싱 사이에서 용융된 플라스틱의 누출을 방지하기 위해 노즐이 밀봉되거나 단단히 끼워져 있지만, 이러한 누출이 무엇보다도 몰드 내로 부적절한 플라스틱 공급의 전달, 예를 들어 누출된 용융 플라스틱 재료의 고온으로 인한 적절한 압력 손실, 재료 낭비, 민감한 제어 장치 및 기계 부품의 손상, 수리 및 완성된 부품 스크랩에 대한 결과적인 기계 가동 중지 시간을 비롯한 결과적인 문제와 함께 발생한다는 것은 알려진 재발 문제이다. 노즐 단부 캡의 경계면에서 주로 발생하지만 노즐 누출은 예를 들어 용융 플라스틱을 노즐로 전달하는 매니폴드의 입구 노즐과 같은 노즐과 관련된 다른 위치에서 발생하는 것으로 알려져 있다. 노즐 누출이 발생한 위치와 누출 속도에 따라 누출된 용융 플라스틱이 다른 코스나 경로를 따라 흐를 수 있다. 예를 들어, 한 가지 유형의 누출에서 용융된 플라스틱 머쉬룸 또는 빌로우가 노즐 히터를 둘러싼 공기 공간으로 노즐 단부 캡 사이로부터 부풀어 나온다. 다른 누출은 실제로 노즐의 길이에 달라붙어 아래로 기어 내려가 결국 노즐을 덮거나 기계 작동과 관련된 민감한 영역의 도달을 저하시키는 유형이다.
따라서 이러한 기계의 노즐과 관련된 누출을 감지하는 수단을 제공하여 성형 기계의 고가의 부품 또는 과도하게 스크래치된 부품이 손상되기 전에 수정 조치가 시작될 수 있도록 하는 것이 매우 바람직하다.
이 문제는 청구항에 따른 사출 성형 핫 러너 시스템에 의해 해결된다.
사출 성형 중 누출 감지에 적합한 사출 성형 핫 러너 시스템은 매니폴드 및 매니폴드를 둘러싸는 하우징을 포함하며, 핫 러너 시스템의 추가 구성요소는 입구 노즐 및 출구 노즐(들)이다. 매니폴드는 다른 구조와 구성 요소를 가질 수 있다. 매니폴드는 노즐을 구동(개방 또는 폐쇄)하는 액추에이터를 위한 하나 이상의 노즐 및 인터페이스/보어를 가질 수 있다. 또한 매니폴드는 내부 조인트에서 서로 연결된 하나 이상의 서브 매니폴드로 구성될 수 있다. 매니폴드는 용융 플라스틱이 노즐로 이송되는 내부 채널을 포함한다. 노즐은 채널과 연결되어 있다. 또한 매니폴드는 하우징으로 둘러싸여 있다. 매니폴드와 하우징은 이격되어 하나 이상의 포켓을 형성한다. 포켓은 매니폴드의 외부 벽과 하우징의 내부 벽 사이의 공간으로 형성된다. 스트럿 형태의 지지부는 매니폴드와 하우징 사이의 공간을 형성한다. 하우징은 여러 플레이트로 제조될 수 있다. 매니폴드는 매니폴드에 부착된 하나 이상의 구성 요소에 대한 연결을 설정하는 하나 이상의 접합 지점을 포함한다. 이러한 구성 요소는 노즐, 입구 노즐, 플라스틱용 입구 라인, 노즐을 구동하는 액추에이터, 기타 매니폴드/서브 매니폴드일 수 있다. 적어도 하나의 센서는 각 접합 지점의 포켓에 위치할 수 있다. 센서는 접합 지점 부근에 위치하는 것이 바람직하므로 용융 플라스틱이 누출을 통해 접합 지점으로 통과하는 것을 감지할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 센서는 하우징 또는 매니폴드의 특성에 의해 영향을 받지 않는 방식으로 위치된다. 예를 들어, 센서는 하우징 또는 매니폴드의 열 또는 팽창을 방지하여 잘못된 누출 경보를 유발하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 센서는 접합 지점에서 누출로 인해 용융 플라스틱과 접촉하는 경우 누출을 표시하도록 구성된다.
가능한 실시예에서, 접합 지점은 매니폴드와 하우징을 이격시키는 지지 스트럿을 장착하기 위한 보어이다. 보어는 균열, 부품 피로 또는 품질 변동으로 인해 매니폴드로 연장되고 용융 플라스틱이 보어를 통해 포켓으로 들어갈 수 있다. 또한 지지부는 센서에 대한 지지부 역할을 하기 위해 노즐과 같은 다른 구성요소의 보어 근접하게 위치할 수 있다. 이 경우 지지부는 두 가지 기능이 있다. 하나는 간격을 형성하고 다른 하나는 센서를 지지하거나 고정하는 것이다.
또 다른 접합 지점은 사출 노즐을 장착하기 위한 매니폴드 또는 하우징의 보어이다. 사출 노즐은 매니폴드의 입구와 매니폴드 내의 채널과 연결된다. 노즐은 노즐 생크를 통해 매니폴드의 보어에 연결된다. 이 연결은 나사산과 밀봉을 사용할 수 있다. 밀봉의 오작동으로 인해 노즐 생크에서 누출이 발생하고 용융된 플라스틱이 포켓으로 주입될 수 있다. 사출 노즐은 포켓을 통해 하우징의 개구/보어를 통해 몰드로 전달된다. 노즐의 엔드 캡 또는 파팅 라인에서 몰드에 대한 엔드 캡의 경계면도 누출의 원인이 될 수 있다. 또한, 이 영역은 센서를 찾기 위한 접합 지점으로 정의될 수 있다.
또 다른 접합 지점은 유압, 전기 또는 공압 액추에이터가 연장되어 사출 노즐이 개방하고 폐쇄하는 매니폴드 또는 하우징의 보어일 수 있다. 액추에이터에 의해 구동되는 선형 밸브 핀은 노즐의 니들을 가압하여 노즐을 개방하거나 또는 폐쇄한다. 밸브 핀은 매니폴드의 보어를 통해 노즐로 연장된다. 밀봉부(밸브 핀 내부) 또는 매니폴드의 외부 측면이 오작동하여 용융 플라스틱이 포켓으로 누출될 수 있다.
위에서부터 접합 지점은 부분이 조립되고 용융 플라스틱이 빠져나갈 수 있는 누출이 발생할 수 있는 접합부, 나사산 또는 경계부가 될 수 있다.
가능한 실시예에서, 노즐 히터가 위치하는 하우징의 보어는 포켓과 연통하여 사출 노즐의 팁에서의 누출로 인해 용융 플라스틱이 포켓 내로 연장된다. 용융 플라스틱은 하우징 벽과 노즐 히터 사이에서 포켓으로 흐른다. 가능한 실시예에서, 노즐 히터 주변 또는 상의 센서는 누출로 인한 용융 플라스틱의 흐름을 감지할 수 있다.
가능한 실시예에서, 센서는 온도 센서, 기계식 스위치, 온도 코일, 접촉 센서, 광학 센서, 압력 센서, 유도 센서, 용량성 센서, 저항 센서, 압전 센서 중 하나 이상이다.
온도 센서는 정상 조건과 비교하여 온도 편차를 감지할 수 있다. 누출 시 뜨거운 플라스틱으로 인해 표준 온도에 비해 포켓 내부의 온도가 상승할 수 있다. 바람직하게는 공정의 정의된 시간에 미리 설정된 임계값이 통과된 경우 누출이 감지될 수 있다. 임계값은 시간에 따른 함수로 정의할 수 있다.
기계식 스위치는 용융 플라스틱과 물리적으로 접촉할 때 전선을 설정하거나 차단할 수 있다. 코일은 외부에서 코일을 둘러싸고 있는 용융 플라스틱으로 인해 온도가 상승하면 전기적 특성이 변할 수 있다. 예를 들어, 노즐 히터의 가열 코일은 용융 플라스틱으로 둘러싸여 있을 때 다른 저항을 가질 수 있거나 노즐을 가열하기 위해 다른 전력/전류가 필요할 수 있다. 전류의 정상 조건과의 편차를 감지하고 누출을 표시할 수 있다.
다른 센서는 접촉 센서일 수 있다. 접촉 센서는 전기/광학 센서 또는 누출된 플라스틱이 센서와 접촉할 때 활성화되는 기계식 센서일 수 있다. 기계식이란 스위치를 활성화하기 위해 기계식 요소를 누르거나 구부리는 것을 의미한다. 광학은 광선이나 센서의 창이 가려져 광선이 통과할 수 없음을 의미한다.
또한 특정 영역이나 경로가 누출 플라스틱으로 덮여 있음을 나타내는 광학 센서를 사용할 수 있다. 광학 센서는 광원과 특정 광 패턴을 감지하는 감지기로 구성되어 있는데, 이는 누출된 플라스틱이 광원과 감지기 사이의 공간으로 연장될 때 인식할 수 없다. 또한, 누출 플라스틱에 의해 차단된 레이저에 의해 측정된 특정 거리를 감지하는 레이저 센서를 사용할 수 있다.
가능한 실시예에서, 광학 센서는 용융 플라스틱과 접촉할 때 상이한 광 분포를 나타내는 섬유 센서이다. 섬유는 덮이거나 부러지거나 구부러질 수 있으며 다른 광 분포 또는 내부 반사를 유발할 수 있다.
센서의 다른 예로는 압력 센서 또는 압전 센서가 있을 수 있으며, 이는 포켓에서 누출 플라스틱에 의해 가해지는 압력을 측정한다. 누출 플라스틱을 포켓에 넣으면 압력 변화를 감지하고 신호를 생성할 수 있다. 압력 센서는 압전 센서 또는 다른 유형의 압력 센서로 구현될 수 있다. 또한 센서를 둘러싼 액체 플라스틱으로 인한 용량 변화를 측정하는 유도형 센서를 사용할 수 있다. 포켓의 두 지점/전극 사이의 저항을 측정하는 저항 센서 또는 주파수/교류 저항 센서를 사용할 수 있다. 누출 플라스틱이 두 지점 사이로 연장되면 누출이 발생했음을 나타내기 위해 다른 저항을 측정할 수 있다.
가능한 실시예에서, 온도 센서는 위에서부터 포켓 공간으로 연장되는 포켓의 상부 벽에 연결된다. 이 매달린 부착물은 하우징이나 매니폴드의 영향을 최소화하기 위해 포켓에 의해 정의된 공간의 중앙에 위치를 허용한다. 센서 전방 부분은 L자 형상을 가지며 센서 팁이 포켓 속으로 아래쪽으로 연장된다. 가능한 실시예에서, 전방 부분은 온도 센서에 영향을 미치는 매니폴드로부터의 열을 피하기 위해 단열된다.
가능한 실시예에서, 온도 센서는 하우징 및 매니폴드의 온도 영향을 줄이기 위해 단열된다. 단열재가 센서를 둘러싼다. 바람직한 실시예에서, 센서 팁만이 포켓 내로 자유롭게 연장된다. 단열재는 센서를 제자리에 고정하고 하우징과 매니폴드의 열 복사로부터 센서를 보호한다. 또한 센서가 단열재 사이에 끼워진 금속 플레이트에 위치할 수도 있다. 금속 플레이트는 센서가 위치한 보어를 포함한다. 센서의 팁은 더 큰 직경을 가진 연장된 보어에 있다.
가능한 실시예에서, 온도 센서는 세라믹 구성요소에 의해 단열된다. 예를 들어 알루미노실리케이트를 기반으로 하는 내열성인 다른 재료가 선택될 수 있다.
가능한 실시예에서, 단열재는 지지 스트럿을 둘러싸고 온도 센서는 단열재에 부착된다. 부착물은 센서가 연장되는 보어일 수 있다. 또한 스트럿은 매니폴드로 열전도율이 낮은 재료로 구성될 수 있다. 예를 들어, 지지 스트럿은 매니폴드 및/또는 하우징의 금속/스틸보다 열전도율이 낮은 금속으로 제조된다. 또한 지지 스트럿은 세라믹 화합물 자체로 제조될 수 있다.
가능한 실시예에서, 단열재는 스트럿이 위치되고 지지되는 내부 보어를 갖는 관형 형태를 갖는다. 관형 벽은 센서가 반경에 평행하게 위치한 시컨트 다음의 보어를 포함한다.
가능한 실시예에서, 여러 센서가 하나의 관형 단열재에 위치한다. 바람직하게는, 센서는 지지 스트럿의 마주보는 측면에 위치한다.
가능한 실시예에서, 온도 센서는 누출부를 통과하는 용융 플라스틱과 접촉할 때 온도 편차를 감지하도록 구성된다. 센서는 누출을 나타내는 임계값 또는 매개변수 곡선을 저장하는 컨트롤러에 연결된다. 곡선은 시간과 관련되거나 공정와 관련될 수 있다. 곡선은 특정 시점/공정 시간에서 센서 값이 특정 값 미만이어야 함을 나타낼 수 있다.
가능한 실시예에서, 노즐 조립체는 매니폴드에 고정되는 노즐 생크를 포함한다. 생크는 나사산을 사용하여 매니폴드에 나사체결될 수 있다. 생크에 연결된 관형 히터는 하우징의 보어으로 연장된다. 가능한 실시예에서, 온도 센서는 관형 히터 및 포켓 내의 노즐 생크 부근에 위치된다. 생크는 부분적으로 포켓에 있다. 이 위치를 사용하면 센서가 다른 위치에서 누출을 감지할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 사출 성형 동안 누출 감지에 적합한 사출 성형 핫 러너 시스템이 개시된다. 핫 러너 시스템은 매니폴드 및 매니폴드를 둘러싸는 하우징을 포함하고, 매니폴드와 하우징은 이격되어 하나 이상의 포켓을 형성하고, 노즐 조립체는 하우징의 보어를 통해 포켓을 통하여 매니폴드로부터 연장되고, 노즐 조립체는 보어 내에 위치된 노즐 히터를 포함하고, 센서는 보어 내에 위치되고, 상기 보어 내에서 노즐 히터가 보어를 통하여 압축된 누출 플라스틱을 감지하기 위해 연장된다.
또한 이 실시예는 위에서 언급한 센서를 사용하고, 즉, 센서는 온도 센서, 기계식 스위치, 온도 코일, 접촉 센서, 광학 센서, 압력 센서, 유도 센서, 용량성 센서, 저항 센서 및 압전 센서 중 하나 이상이다.
가능한 실시예에서, 센서는 노즐 히터 상에 또는 노즐 히터 내에 또는 노즐 히터의 상부 단부에 위치된다.
가능한 실시예에서, 센서는 노즐 히터의 요홈 또는 외부 쉘에 위치된다. 이 요홈은 원주 방향 또는 종방향일 수 있다. 요홈에서, 온도 센서는 노즐 생크를 향하여 가압되고 노즐과 하우징 내의 보어 사이에서 압축되는 누출 플라스틱을 감지하도록 배열된다.
다른 실시예에서, 센서는 노즐 조립체가 관통하여 연장되는 하우징의 보어에 근접한 포켓에 위치된다. 센서는 누출된 플라스틱이 보어를 통해 포켓으로 들어가는 순간 플라스틱이 포켓에 들어가는 순간을 감지할 수 있다.
히터에 의해 사용되는 가열 코일은 또한 누출 센서로 사용될 수 있다. 컨트롤러는 히터를 특정 온도로 구동하는 데 필요한 전류를 분석한다. 현재 요구 사항이 컨트롤러에 의해 저장되는 사전정의된 표준 값에서 벗어날 때 컨트롤러는 누출을 나타낸다. 가열 코일을 구동하는 데 사용되는 전류가 공정의 특정 시간에 미리 설정된 임계값을 통과하면 누출을 감지할 수 있다.
가능한 실시예에서, 용융 플라스틱과 접촉할 때 기계식 센서는 누출을 나타내도록 구성된다. 기계식 센서는 용융 플라스틱과 접촉할 때 폐쇄되거나 개방되도록 구성된 스위치이다. 가능한 실시예에서, 기계식 센서는 용융 플라스틱과 접촉할 때 파손되도록 구성된 와이어이다. 와이어는 노즐 히터 또는 노즐 조립체를 둘러싸는 와이어 메쉬일 수 있으며 메쉬 와이어의 변형 또는 파열로 인해 누출되는 플라스틱과 접촉할 때 저항을 변경할 수 있다. 메시는 메시에 연결된 기계식 센서를 트리거하여 메시가 변위된 경우 누출을 표시할 수도 있다.
가능한 실시예에서, 기계식 센서는 노즐 조립체 주위에 위치된 튜브의 형태를 가지며, 접촉을 확립하기 위해 용융 플라스틱에 의해 가압되도록 구성된다. 튜브는 하우징 보어의 노즐 조립체를 둘러싼다. 용융된 플라스틱이 보어 내로 연장되면 튜브가 가압되어 보어 내에서 재배치되며, 이로 인해 튜브에 연결되거나 누출을 표시하기 위해 재배치를 감지할 수 있는 센서가 발생할 수 있다.
도 1a는 노즐이 매니폴드에 연결되고 하우징을 통해 몰드로 연장되는 핫 러너 시스템의 단면도를 도시한다.
도 1b는 용융 플라스틱이 매니폴드로 유입되는 것을 제어하는 기계 노즐을 도시하는 핫 러너 시스템의 단면도를 도시한다.
도 2a 및 2b는 누출이 발생할 수 있는 도 1a 및 1b의 장치의 접합 지점을 도시한다.
도 3은 누출 가능성이 있는 영역과 함께 노즐 팁의 단면도를 도시한다.
도 4는 서로 결합되는 2개의 매니폴드로 구성되는 핫 러너 조립체의 단면도르르 도시한다.
도 5a 및 5b는 세라믹 단열 재료 사이에 단열되고 샌드위치된 지지 스트럿에 부착된 온도 센서의 배열을 도시한다.
도 6a 및 6b는 단열되고 지지 스트럿을 둘러싸고 있는 지지 스트럿에 부착된 온도 센서의 배열을 도시한다.
도 7은 포켓에 있는 온도 센서의 배열을 보여주는 단면도로, 센서는 매니폴드에 연결된 스페이서에 의해 유지되고 핫 러너 시스템 하우징의 보어 근처에 있는 매니폴드에서 포켓으로 연장된다.
도 8은 핫 러너 시스템 내 또는 몰드 내 누출 시 포켓 내의 온도 센서로 측정한 온도 편차를 나타낸 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 포켓 내의 온도 센서의 2개의 상이한 배열을 단면도로 도시한다. 하나의 배열에서 제1 센서는 하우징의 보어에 인접한 지지 스트럿에 부착되고 제2 센서는 매니폴드에 고정되고 포켓의 매니폴드와 평행하게 연장된다.
도 10a 및 도 10b는 센서가 지지 스트럿에 감겨지고 클립으로 고정되는 실시예를 도시한다.
도 11은 도 9a 및 9b의 온도 센서와 누출 시 센서(2)의 센서 정보를 참조하여 시간-온도 다이어그램을 도시한다.
도 12는 노즐의 히터를 둘러싸고 있는 노즐 히터 슬리브의 센서로, 노즐 팁이나 용융물에서 누출이 있는 경우 용융 플라스틱과 접촉한다.
도 13은 다른 기능을 가질 수 있는 히터를 둘러싸는 슬리브 형태의 기계적 센서를 도시한다.
도 14는 도 12의 온도 센서에 의한 누출 감지 시 시간-온도 관계를 나타낸 도면이다.
도 15a 및 15b는 도 13의 센서의 실시예를 도시하며, 슬리브는 누출된 플라스틱에 의해 상향 가압되고 스위치를 작동시킨다.
도 16a 및 16b는 광섬유를 통과하는 빛을 차단하거나 감소시키거나 반사를 변경하는 용융 플라스틱에 의해 덮이고 채워질 수 있는 요홈을 포함하는 광섬유를 도시한다.
도 17은 노즐의 히터를 둘러싸고 있는 메쉬가 메쉬의 저항을 변화시키는 용융 누출 플라스틱에 의해 가압될 때 구부러지거나 파손되는 것을 도시한다.
도 18a 및 18b는 플라스틱이 포켓에 가압되어 파손된 금속 접점의 예를 도시한다.
도 1a는 매니폴드에 연결되고 하우징을 통해 몰드로 연장되는 노즐을 도시하는 핫 러너 시스템의 단면도를 도시한다. 매니폴드는 여러 플레이트로 구성된 하우징으로 둘러싸인다. 플레이트는 고정 플레이트 및 상부 클램프 플레이트를 포함할 수 있고, 이들은 둘 다 매니폴드 위에 위치한다. 또한, 하우징은 매니폴드의 측면에 위치하는 하나 이상의 매니폴드 플레이트를 포함한다. 매니폴드 아래에는 A-플레이트와 B-플레이트가 있다. 두 플레이트 사이에 부품이 제조되는 몰드가 배열된다. A-플레이트와 B-플레이트는 파팅 라인으로 분리된다. B-플레이트에서 캐비티 인서트는 몰드를 정의하는 위치에 있다. 플레이트와 매니폴드 지지부 사이에는 하우징/플레이트와 매니폴드 사이의 공간을 정의하는 상부 지지부 및 하부 지지부를 포함하는 지지부가 위치한다. 이 공간을 포켓이라고도 한다. 이 포켓에서 센서가 위치될 수 있다. 또한 매니폴드의 요홈에 위치한 관형 히터는 포켓을 통해 접근할 수 있다. 도 1a 및 1b에서 A는 센서의 가능한 위치를 나타낸다.
노즐의 노즐 엔드 캡은 A-플레이트의 단부에서 몰드와 접한다. 엔드 캡은 게이트 영역이라고도 하는 몰드에 대해 A-플레이트의 노즐 팁을 밀봉한다. 노즐은 포켓 내로 연장되는 A-플레이트의 보어에 위치한 노즐 히터를 포함한다. 엔드 캡에서 누출이 있는 경우 용융 플라스틱이 보어를 통해 노즐 히터를 둘러싸고 있는 포켓으로 눌러질 수 있다.
도 1b는 매니폴드의 입구 노즐에 기계 노즐 팁을 포함하는 기계 노즐의 가능한 실시예를 도시한다. 사출 기계가 기계를 사출할 때 노즐이 개방되고 입구 노즐이 개방되며 플라스틱이 노즐을 향해 매니폴드로 연장된다. 또한 기계 노즐에는 히터, 생크 및 기계 노즐 팁을 갖는다. 몰드를 정렬하는 로케이팅 링은 정확한 몰드 위치를 관리한다. 여러 부품이 인터페이스를 통해 조립되기 때문에 두 노즐(입구 및 출구) 모두 누출의 원인이 될 수 있다. 또한 매니폴드의 고정으로 인해 누출이 발생할 수 있다. 도 1b는 용융 플라스틱이 매니폴드로 유입되는 것을 제어하는 기계 노즐을 도시하는 핫 러너 시스템의 단면도를 도시한다.
도 2a 및 2b는 누출이 발생할 수 있는 도 1a 및 1b의 장치의 접합 지점을 도시한다. 도 2a에서 유도할 수 있는 바와 같이, 매니폴드에 대한 (출구) 노즐 생크의 내부 조인트는 누출 영역일 수 있다. 결과적으로 이 영역에 위치한 센서는 누출을 신속하게 감지할 수 있다. 노즐의 생크 내부의 엔드 캡은 누출 가능성이 있는 영역이다. 또한 게이트 영역과 몰드에 대한 엔드 캡의 외부 조인트는 누출 영역이 될 수 있으며, 이로 인해 플라스틱이 몰드에서 A-플레이트의 노즐 보어로 빠져나갈 수 있다. 입구 노즐(도 2b)과 관련하여 가능한 누출 영역은 기계 노즐 팁의 외부 조인트에서 입구 노즐로 및 입구 노즐에서 매니폴드로의 내부 조인트이다. 또한 노즐 자체가 누출될 수 있다.
도 3은 생크 내부의 노즐 팁의 단면도를 도시한다. 엔드 캡과 노즐 팁은 내부 조인트와 외부 조인트로 구성된다. 내부 조인트는 노즐을 밀폐하는 생크/팁을 밀봉한다. 팁은 생크 내부에 있다. 외부 조인트는 몰드에 대해 엔드 캡을 밀봉한다. 두 조인트 모두 정확히 고정되지 않으면 누출이 발생할 수 있다.
도 4는 서로 결합되어 가능한 누출 영역을 유발하는 두 개의 매니폴드로 구성된 더 큰 핫 러너 조립체의 단면도를 도시한다. 하나의 매니폴드에서 다른 매니폴드로의 이 내부 조인트로 인해 누출이 발생할 수 있다. 또한 유압, 전기 또는 공압 액추에이터가 핀으로 (출구) 노즐을 구동하고 매니폴드를 통해 연장되어 추가 가능한 누출 영역을 제공하는 것으로 도시된다. 핀은 팁을 향해 매니폴드로 연장되거나 매니폴드에서 후퇴하는 액추에이터에 의해 이동된다. 핀의 조인트는 슬리브 밀봉부로 밀봉된다. 밀봉부는 외부에서 매니폴드와 접촉하고 내부에서 핀과 접촉한다. 두 접촉 영역 모두 누출 영역이 될 수 있다.
도 5a 및 5b는 세라믹 단열 재료 사이에 단열 및 샌드위치된 지지 스트럿에 부착된 온도 센서의 배열을 도시한다. 도 5a에는 이격되어 있는 두 개의 지지 스트럿의 단면도가 도시되어 있다. 도 5b에서 알 수 있는 것처럼 두 개의 지지부 사이에 센서가 있다. 센서는 스틸 플레이트의 보어에 위치된다. 스틸 플레이트는 매니폴드와 플레이트/하우징에서 센서를 단열하는 두 개의 세라믹 플레이트로 샌드위치된다. 도 5b는 센서의 팁(TC 프로브)이 확장된 보어에 위치하여 누출 플라스틱이 확장될 수 있는 팁 주위에 공간을 제공하여 센서 값의 더 나은 품질을 허용하는 것을 도시한다.
도 6a 및 6b는 단열된 지지 스트럿에 부착된 온도 센서의 배열을 도시하고 센서가 단열재의 지지 스트럿을 둘러싸고 있다. 지지 스트럿은 관형 세라믹 단열재로 둘러싸여 있다. 단열재는 센서(TC 프로브)가 고정되는 두 개의 보어(하나의 보어도 가능)로 구성된다. 보어는 단열재를 통해 시컨트(secant) 형태로 확장된다. 센서의 팁이 단열재 외부에 있다.
도 7은 포켓에 있는 온도 센서의 배열을 도시하는 단면도로, 센서는 매니폴드에 연결된 스페이서에 의해 유지되고 핫 러너 시스템 하우징의 보어 근처에 있는 매니폴드에서 포켓으로 연장된다. 스페이서는 센서(TC)에 영향을 미치는 매니폴드의 열을 피하기 위해 단열된다. 센서의 전방 부분은 아래로 구부러져 센서의 팁이 포켓의 중심에 위치하거나 적어도 매니폴드와 하우징에서 이격되어 노즐 생크와 하우징의 보어 부근에 위치되고 이를 통해 히터가 연장된다. 누출 플라스틱이 보어를 통해 포켓으로 눌려지면 팁이 플라스틱 표면과 접촉하여 이상적인 온도 정보를 제공한다.
도 8은 핫 러너 시스템 내 또는 포켓 내의 온도 센서에 의해 몰드 내에서 온도 편차를 나타내는 도면이다. 도면은 시간 범위에 따른 다양한 온도 곡선을 도시한다. 시간 범위는 작업 주기를 나타낸다. 작동 주기가 시작될 때 모든 구성 요소의 온도가 상승하는 가열 단계의 시작이 표시된다. 핫 러너 시스템(매니폴드)과 몰드의 온도도 상승하고 있다. 몰드의 온도는 일반적으로 핫 러너 시스템 자체보다 낮다. 점선은 누출 온도 센서가 다른 위치에서 측정한 온도를 나타낸다. 더 높은 온도를 측정하는 누출 온도 센서는 바람직하게는 도 9a 및 9b에 도시된 바와 같이 포켓에 위치한다. 더 낮은 온도를 측정하는 누출 온도 센서는 바람직하게는 몰드에 가깝게, 예를 들어 A-플레이트의 노즐 보어에 위치한다. 온도 피크의 경우 센서에 연결된 컨트롤러가 작동을 중지하고 난방 시스템을 끄거나 최소한 경보를 표시한다.
도 9a 및 도 9b는 포켓 내의 온도 센서의 2개의 상이한 배열을 단면도로 도시한다. 일 배열에서, 제2 센서(2)는 하우징의 보어에 인접한 지지 스트럿에 부착되고, 제1 센서(1)는 매니폴드에 고정되고 포켓 내의 매니폴드와 평행하게 연장된다. 제1 센서는 매니폴드에 부착된 관형 히터에 가까운 매니폴드의 온도를 측정한다. 이 센서는 핫 러너 시스템의 온도를 측정하는 도 8의 센서일 수 있다. 제2 센서는 점선으로 표시된 더 높은 온도를 측정하는 누출 감지 센서일 수 있다. 센서는 열전도율이 낮은 금속(스틸)로 제조된 스트럿에 연결된다. 도 9b와 같은 누출의 경우, 도 8 및 도 11과 같이 제2 센서에서 온도 피크를 측정할 수 있다. 일반적으로 매니폴드 온도는 노즐과 가장 높은 온도인 입구 노즐 온도 옆에 있다. 곡선은 이를 도시한다(T° 핫 러너). 누출 열전대는 매니폴드 온도와 몰드 온도 사이의 온도를 도시한다(핫 러너에서 누출 감지).
도 10a 및 도 10b는 센서가 지지 스트럿에 감겨지고 클립으로 고정되는 실시예를 도시한다. 센서 TC-프로브는 또한 팁이 노출된 지지 스트럿의 보어를 부분적으로 통과한다.
도 11은 도 9a 및 도 9b의 온도 센서와 누출 시 제2 센서(2)의 센서 정보를 참조하여 시간-온도 도면을 도시한다. 핫 러너 온도와 누출 감지 센서의 온도 차이가 미리 정의된 임계값 이하로 떨어지는 경우 제조 공정의 특정 시간에 누출이 감지되면 제조 공정이 중단된다.
도 12는 노즐의 히터를 둘러싸는 노즐 히터 슬리브의 센서(TC)를 도시하고, 이는 노즐/노즐 캡의 팁 또는 몰드 자체에서 누출이 발생한 경우 용융 플라스틱과 접촉한다. 센서는 슬리브의 요홈 또는 슬리브 자체에 위치할 수 있다. 히터 제어용 센서(TC)와 병렬로 열 감지 제어용 센서가 노즐 엔드 캡에 근접하게 설치하여 몰드 또는 엔드 캡의 용융 플라스틱 누출을 조기에 감지할 수 있다.
도 13은 히터를 둘러싸고 있는 슬리브 형태의 기계식 센서로 이는 누출 위치에 따라 위 또는 아래로 가압된다. 슬리브의 위치가 결정될 수 있다. 슬리브가 가압되어 용융 플라스틱에 의해 위치가 변경되는 경우 경보가 트리거될 수 있다.
위치 센서는 광학 센서, 전기 센서 또는 슬리브의 변위를 나타내는 기계식 센서일 수 있다. 또한 슬리브가 특정 위치에 고정되고 플라스틱 흐름의 편향에 의해 플라스틱을 특정 경로로 강제하여 플라스틱이 센서, 예를 들어, 열 센서로 다시 라우팅되도록 할 수 있다.
도 14는 히터슬리브 주변에 위치한 도 12의 온도 센서에 의한 누출 감지 시의 시간-온도를 나타낸 도이다. 누출의 경우 슬리브에서 측정된 온도가 증가하고 공정이 중지된다(i). 반전된 상황은 점선(j)으로 설명된다.
도 15a 및 15b는 도 13의 기계식 센서의 실시예를 도시하며, 여기서 슬리브가 누출된 플라스틱에 의해 위쪽으로 밀리고 스위치를 작동시킨다. 플라스틱 누출로 인해 슬리브가 상향 가압되면 기계식 스위치가 트리거하여 슬리브의 움직임을 감지하고 컨트롤러에서 처리하여 공정을 중지한다. 도 15b에서 슬리브의 플랜지와 간격이 개시되며, 슬리브는 히터와 매우 작은 부분에서만 접촉하고 슬리브의 더 큰 부분이 이격되어 단열 공기 간격을 제공한다.
도 16a 및 16b는 광섬유를 통과하는 광을 차단하거나 감소시키는 용융 플라스틱에 의해 덮이고 채워질 수 있는 요홈을 포함하는 광섬유를 도시한다. 유리 섬유는 히터를 따라 축방향으로 연장되며(방사형 배열도 가능함) 정상적인 작동에서 빛이 통과할 수 있는 여러 개의 요홈을 포함한다. 요홈이 플라스틱으로 채워진 경우 빛이 통과할 수 없거나 제한된 양의 빛이 통과할 수 있으며 이는 누출을 나타낸다.
도 17은 노즐의 히터를 둘러싸고 있는 메쉬를 도시하고 있으며, 용융 누출 플라스틱에 의해 밀리면 구부러지거나 파손되고 메쉬는 저항을 변화시킨다. 이것은 메시에 연결된 컨트롤러에 의해 감지될 수 있다.
도 18a 및 18b는 플라스틱이 포켓에 가압됨에 따라 파손된 금속 접점의 예를 도시한다. 얇은 금속 와이어가 접점 사이에 인장될 수 있다. 용융된 플라스틱이 와이어를 파손할 경우 금속 접점이 차단되고 접점 누락으로 인해 누출을 감지할 수 있다. 얇은 금속 플레이트(구리, 철 등)에도 동일한 접근 방식을 사용할 수 있다.
본 발명은 예시적인 방식으로 설명되었다. 사용된 용어는 제한이 아니라 설명의 본질로 의도된 것임을 이해해야 한다. 상기 교시에 비추어 본 발명의 많은 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명은 구체적으로 설명된 것 과 다르게 실시될 수 있다.
A 센서의 가능한 위치
1 고정 플레이트
2 상부 클램프 플레이트
3 상부 지지부
4 매니폴드
5 관형 히터
6 매니폴드 플레이트
7 노즐 생크
8 노즐 히터
9 단부 캡
10 A-플레이트
11 성형된 부분
12 파팅 라인
13 캐비티 인서트
14 B-플레이트
15 기계 노즐
16 기계 노즐 팁
17 위치설정 링
18 입구 노즐 히터
19 입구 노즐
20 하부 지지부
21 게이트 영역
22 세라믹 또는 단열 재료
23 스틸 플레이트
24 TC 프로브
25 단열재/세라믹
26 가능한 누출 영역
27 팁에 대한 내부 조인트 생크
28 몰드에 대한 외부 조인트 엔드 캡
29 스페이서
30 낮은 T°전도성 스틸(예를 들어. Ti)
31 높은 T°전도성 스틸
32 핫 러너, 예를 들어 280°C
33 몰드, 예를 들어 80° C
34 용융된 플라스틱의 누출
36 히터 제어용 TC 프로브
45 전기 회로를 개방하는 용융된 플라스틱
47 매니폴드에 대한 내부 조인트
48 매니폴드(외부 접촉 영역)와 밸브 핀(내부 측면)과 접촉하는 밸브 핀과 접촉하는 밸브 핀용 내부 조인 슬리브 밀봉부
49 유압, 전기 또는 공압 액추에이터
50 슬리브 밀봉부
51 밸브 핀
52 몰드에 대한 게이드 영역 외부 조인트 엔드 캡
53 생크 내부 조인트 내의 엔드 캡
54 내부 조인트 노즐 생크 매니폴드
55 외부 조인트 기계 노즐 팁 입구 노즐
56 내부 조인트 입구 노즐 매니폴드

Claims (25)

  1. 사출 성형 동안 누출 감지를 위해 구성된 사출 성형 핫 러너 시스템으로서,
    핫 러너 시스템은 매니폴드 및 매니폴드를 둘러싸는 하우징을 포함하고, 매니폴드와 하우징은 이격되어 하나 이상의 포켓을 형성하고,
    매니폴드는 매니폴드에 부착된 구성요소에 대한 연결을 형성하는 하나 이상의 접합 지점을 포함하고, 적어도 하나의 접합 지점 영역에서 센서는 포켓에 위치되고, 센서는 접합 지점에서 누출로 인해 용융 플라스틱과 접촉할 때 누출을 나타내도록 구성되는 사출 성형 핫 러너 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 접합 지점은 입구 또는 사출 노즐을 장착하기 위해 매니폴드의 보어 또는 나사산, 2개의 매니폴드 섹션을 연결하는 매니폴드 조인트, 사출 노즐을 구동시키기 위하여 유압, 전기 또는 공압 액추에이터가 연장되는 매니폴드의 보어 중 하나 이상인 사출 성형 핫 러너 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 사출 노즐은 매니폴드로부터 하우징의 보어를 통해 연장되며, 하우징의 보어는 포켓과 연통하여 사출 노즐에서의 누출로 인해 용융 플라스틱이 포켓 내로 연장되고 위치된 센서에 의해 감지될 수 있다. 보어의 포켓에.
    사출 성형 핫 러너 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 센서는 하우징과 매니폴드로부터 이격된 지지부에 연결되는 사출 성형 핫 러너 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 하우징은 하우징을 형성하는 복수의 플레이트를 포함하는 사출 성형 핫 러너 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 센서는 온도 센서, 기계식 스위치, 온도 코일, 접촉 센서, 광학 센서, 압력 센서, 유도 센서, 용량성 센서, 저항 센서 및 압전 센서 중 하나 이상인 사출 성형 핫 러너 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 온도 센서는 채널 내로 하향 연장되고 포켓의 상부 벽에 연결되는 사출 성형 핫 러너 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 온도 센서는 매니폴드 또는 하우징의 온도 영향을 감소시키도록 단열되는 사출 성형 핫 러너 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 온도 센서는 세라믹에 의해 단열되는 사출 성형 핫 러너 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 단열재는 지지부를 둘러싸며 온도 센서는 단열재에 부착되는 사출 성형 핫 러너 시스템.
  11. 제8항에 있어서, 온도 센서는 상부 단열재와 하부 단열재 사이에 위치되는 사출 성형 핫 러너 시스템.
  12. 제6항에 있어서, 온도 센서와 온도 판독 장치는 누출부를 통과하는 용융된 플라스틱과 접촉할 때 온도 편차를 감지하도록 구성되는 사출 성형 핫 러너 시스템.
  13. 제2항에 있어서, 노즐 조립체는 매니폴드 내로 또는 그 위에 고정되는 노즐 생크를 포함하고, 온도 센서는 노즐 생크 또는 입구 노즐에 근접한 매니폴드의 하부 단부 또는 상부 단부에 근접하게 위치되는 사출 성형 핫 러너 시스템.
  14. 사출 성형 동안 누출 감지를 위해 구성된 사출 성형 핫 러너 시스템으로서,
    핫 러너 시스템은 매니폴드 및 매니폴드를 둘러싸는 하우징을 포함하고, 매니폴드와 하우징은 이격되어 하나 이상의 포켓을 형성하고, 노즐 조립체는 하우징의 보어를 통해 포켓을 통하여 매니폴드로부터 연장되고, 노즐 조립체는 보어 내에 위치된 노즐 히터를 포함하고, 센서는 보어 내에 위치되고, 상기 보어 내에서 노즐 히터가 보어를 통하여 압축된 누출 플라스틱을 감지하기 위해 연장되는 사출 성형 핫 러너 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 센서는 온도 센서, 기계식 스위치, 온도 코일, 접촉 센서, 광학 센서, 압력 센서, 유도 센서, 용량성 센서, 저항 센서 및 압전 센서 중 하나 이상인 사출 성형 핫 러너 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 온도 센서는 누출부를 통과하는 용융된 플라스틱과 접촉할 때 온도 편차를 감지하도록 구성되는 사출 성형 핫 러너 시스템.
  17. 제13항에 있어서, 센서는 노즐 히터의 상부 단부에 또는 노즐 히터 상에/내에 위치되는 사출 성형 핫 러너 시스템.
  18. 제14항에 있어서, 센서는 노즐 히터의 외부 쉘 상의 요홈 내에 위치되는 사출 성형 핫 러너 시스템.
  19. 제14항에 있어서, 노즐 히터의 가열 코일은 가열 코일을 구동하는 데 사용되는 전류가 미리 설정된 임계값을 통과할 때 누출을 나타내는 센서로 사용되는 사출 성형 핫 러너 시스템.
  20. 제15항에 있어서, 용융 플라스틱과 접촉할 때 기계식 센서는 누출을 나타내도록 구성되는 사출 성형 핫 러너 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 기계식 센서는 용융 플라스틱과 접촉할 때 폐쇄되거나 개방되도록 구성된 스위치인 사출 성형 핫 러너 시스템.
  22. 제20항에 있어서, 기계식 센서는 용융된 플라스틱과 접촉할 때 파열되도록 구성된 와이어인 사출 성형 핫 러너 시스템.
  23. 제8항에 있어서, 기계식 센서는 노즐 조립체 주위에 위치한 튜브 형태를 가지며 용융 플라스틱에 의해 가압되도록 구성되고 재배치를 나타내도록 구성되는 사출 성형 핫 러너 시스템.
  24. 제15항에 있어서, 센서는 용융 플라스틱과 접촉할 때 전기적, 기계식 또는 광학적 거동을 변경하는 노즐 조립체 주변의 메쉬인 사출 성형 핫 러너 시스템.
  25. 제15항에 있어서, 광학 센서는 용융 플라스틱과 접촉할 때 상이한 광 분포를 나타내거나 또는 상이한 다른 광량을 통과시키는 섬유 센서인 사출 성형 핫 러너 시스템.
KR1020227029111A 2020-02-27 2021-02-23 사출 성형 동안에 누출 감지를 위해 구성된 방법 및 사출 성형 매니폴드 KR20220147087A (ko)

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