KR100621511B1

KR100621511B1 - 금형의 온도제어장치

Info

Publication number: KR100621511B1
Application number: KR1020050108575A
Authority: KR
Inventors: 김동학; 신상식
Original assignee: 부여템프콘(주); 주식회사 세화
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2006-09-14
Also published as: CN201009412Y

Abstract

본 발명은 금형의 온도제어장치에 관한 것으로서, 금형의 온도를 제어하는 장치에 있어서, 상기 금형에 연결되어 금형으로 스팀을 공급하는 스팀공급라인과; 상기 금형에 연결되어 펌프로서 금형으로 냉각수를 공급하는 입수라인과; 상기 금형에 연결되어 금형으로부터 배출되는 스팀이나 냉각수를 배출시키는 배출라인과; 상기 배출라인상에 설치되고 내부에 냉각수가 충전되어 있는 혼합탱크;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하여, 사출하고자 하는 사출 성형품의 특성에 따라 금형의 온도를 신속하게 급상승시키고 급냉시켜 줌으로써 제품의 품질이 향상되고, 사출 성형물의 성형시간이 단축되어 생산성이 향상된다.

금형, 온도, 제어, 스팀, 냉각수, 에어, 혼합탱크, 전자비례제어밸브

Description

금형의 온도제어장치{Thermal Control Apparatus of Mold}

도 1은, 본 발명에 따른 금형의 온도제어장치를 나타낸 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 금형 100 : 인입라인

110 : 수동밸브 120 : 온도센서

200 : 배출라인 210 : 수동밸브

220 : 온도센서 230 : 스트레이너(Strainer)

240 : 혼합탱크 250 : 사일렌서(Silencer)

260 : 바이패스라인 262 : 솔레노이드밸브

300 : 흡기라인 310 : 압력조정기

320 : 솔레노이드밸브 330 : 체크밸브

340 : 수동밸브 400 : 입수라인

410 : 펌프 420 : 압력센서

430 : 3방향 솔레노이드밸브 440 : 조인트(Joint)

450 : 수동밸브 460 : 순환라인

500 : 스팀공급라인 510 : 전자비례제어밸브

520 : 수동밸브

본 발명은 금형의 온도제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사출하고자 하는 사출 성형품의 특성에 따라 금형의 온도를 신속하게 급상승 및 급냉시키도록 한 금형의 온도제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 합성수지 사출성형용 금형에서는 성형하고자 하는 제품의 품질향상을 위해 금형의 온도를 정확하게 조절해 주도록 되어 있는 바, 이는 금형의 온도를 조절하지 않고서도 사출성형이 가능하지만, 금형의 정확한 온도조절이 제품의 외관미, 전기적 특성, 수축율 내지는 치수 등에 상당한 영향을 끼치게 되므로써 사출성형 작업시 금형의 온도를 성형하는 사출 성형품의 특성에 맞추어 적절하게 조절해주도록 되어 있다.

그러나, 종래에는 이와 같은 금형의 온도 조절이 물에 의해 이루어진 바, 금형의 온도 상승시는 히터에 의해 가열된 물을 금형 내부로 공급하여 금형의 온도를 상승시키고, 금형의 온도 하강시는 팬에 의한 공냉식으로 금형의 열기를 식혀왔는데, 이는 금형의 온도를 상승시키기 위한 물의 가열과정과, 금형의 냉각시키는데 너무 많은 시간이 소요되므로 인해 제품의 품질은 물론 생산성이 현저하게 떨어지는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 사출하고자 하는 사출 성형품의 특성에 따라 금형의 온도를 신속하게 급상승시키고 급냉시켜 줌으로써 제품의 품질을 향상시키고, 사출 성형물의 성형시간이 단축되어 생산성을 향상시킬 수 있는 금형의 온도제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금형의 온도제어장치는, 금형의 온도를 제어하는 장치에 있어서, 상기 금형에 연결되어 금형으로 스팀을 공급하는 스팀공급라인과; 상기 금형에 연결되어 펌프에 의해 금형으로 냉각수를 공급하도록 냉각수의 흐름을 제어하는 3방향 솔레노이드밸브가 설치되고, 상기 3방향 솔레노이드밸브에는 3방향 솔레노이드밸브와 혼합탱크를 연결하여 혼합탱크에 냉각수를 충전시키는 순환라인이 설치된 입수라인과; 상기 금형에 연결되어 금형으로부터 배출되는 스팀이나 냉각수를 배출시키는 배출라인과; 상기 배출라인상에 설치되고 내부에 냉각수가 충전되어 있는 혼합탱크;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 스팀공급라인에는 공급되는 스팀의 양을 조절하는 전자비례제어밸브가 설치되고, 상기 전자비례제어밸브와 금형 사이에는 온도센서가 설 치된다.

그리고, 상기 입수라인에는 냉각수의 흐름을 제어하는 3방향 솔레노이드밸브가 설치되고, 상기 3방향 솔레노이드밸브에는 3방향 솔레노이드밸브와 혼합탱크를 연결하여 혼합탱크에 냉각수를 충전시키는 순환라인이 설치되며, 상기 입수라인과 순환라인에는 관의 진동을 흡수하여 완충시키는 조인트가 설치된다.

또한, 상기 금형에는 금형으로 에어를 공급하여 금형내에 잔류된 스팀이나 냉각수를 제거하는 흡기라인이 연결되게 설치되며, 상기 흡기라인에는 에어를 공급 및 차단시키는 솔레노이드밸브가 설치되고, 상기 솔레노이드밸브와 금형 사이에는 체크밸브가 설치된다.

그리고, 상기 배출라인에는 스트레이너가 설치되고, 상기 스트레이너와 금형 사이에는 온도센서가 설치되며, 상기 배출라인에는 혼합탱크를 우회하는 바이패스라인이 설치되고, 상기 바이패스라인에는 솔레노이드밸브가 설치된다.

또한, 상기 혼합탱크에는 스팀과 냉각수의 혼합시 온도차로 인해 발생되는 소음을 감소시키는 사일렌서가 설치된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 1은 본 발명에 따른 금형의 온도제어장치를 나타낸 구성도이다.

본 발명의 금형 온도제어장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 금형(10) 및 스팀공급라인(500), 냉각수 입수라인(400), 에어 흡기라인(300), 배출라인(200) 등으로 대별되어 구성된다.

상기 금형(10)에는 인입라인(100)과 배출라인(200)이 서로 연통되게 설치된다.

상기 인입라인(100)에는 금형(10)으로 공급되는 스팀 및 냉각수의 온도를 감지하는 온도센서(120)가 설치되고, 상기 온도센서(120)와 금형(10) 사이에는 인입라인(100)의 관로를 개폐시키는 수동밸브(110)가 설치된다.

상기 스팀공급라인(500)은, 스팀 공급원(미도시)으로부터의 고온의 스팀을 금형(10)에 공급하도록 금형(10)의 인입라인(100)에 연통되게 연결된다.

그리고, 상기 스팀공급라인(500)의 단부에는 스팀공급라인(500)의 관로를 개폐시키는 수동밸브(520)가 설치되고, 상기 수동밸브(520)와 금형(10) 사이에는 금형(10)으로 공급되는 스팀의 양을 조절하여 금형(10)의 온도를 일정하게 유지하는 전자비례제어밸브(510)가 설치된다.

또한, 상기 입수라인(400)은, 냉각수 공급원(수조)(미도시)으로부터의 냉각수를 금형(10)에 공급하도록 금형(10)의 인입라인(100)에 연통되게 연결되어, 몰드(사출물)의 성형시간을 단축시키게 된다.

상기 입수라인(400)의 단부에는 입수라인(400)의 관로를 개폐시키는 수동밸브(450)가 설치되고, 상기 수동밸브(450)와 이격된 입수라인(400)에는 냉각수 공급 원의 냉각수를 금형(10)으로 압송하여 공급하는 펌프(410)가 설치된다.

상기 펌프(410)와 금형(10) 사이의 입수라인(400)에는 공급되는 냉각수의 공급압을 감지하는 압력센서(420)가 설치되고, 상기 압력센서(420)와 금형(10) 사이의 입수라인(400)에는 입수라인(400)의 유로를 전환시키는 3방향 솔레노이드밸브(이하부터는 "3방향 밸브"라 한다)(430)가 설치된다.

한편, 상기 3방향 밸브(430)에는 후술하는 혼합탱크(240)에 연통되게 설치되는 순환라인(460)이 설치되고, 상기 순환라인(460)과 입수라인(400)상에는 다수의 플렉시블한 조인트(440)가 설치되어, 스팀과 냉각수가 섞일 때 발생하는 관의 진동을 흡수하여 완충시킨다.

상기 순환라인(460)에 의해서 냉각수는, 냉각수 공급원, 입수라인(400), 혼합탱크(240), 배출라인(200)을 순환하면서 혼합탱크(240)에 냉각수를 지속적으로 공급함으로써 혼합탱크(240)에는 항상 냉각수가 충전된 상태로 유지된다.

그리고, 상기 입수라인(400)상의 펌프(410)가 일정하게 작동되고 있기 때문에, 금형(10)으로 냉각수의 공급시 펌프(410)의 급작스런 초기작동(정지상태에서 작동될 때)으로 인한 부하가 미연에 방지된다.

그리고, 상기 흡기라인(300)은, 에어 공급원(컴프레서)(미도시)으로부터의 에어(압축공기)를 금형(10)에 공급하도록 금형(10)의 인입라인(100)에 연통되게 연결되고, 이와 같이 공급된 에어는 금형(10)내에 잔류된 스팀이나 냉각수를 깨끗하게 제거하게 된다.

상기 흡기라인(300)의 단부에는 흡기라인(300)의 관로를 개폐시키는 수동밸브(340)가 설치되고, 상기 수동밸브(340)와 이격된 흡기라인(300)에는 금형(10)으로 공급되는 에어의 공급압을 조정하는 압력조정기(310)가 설치된다.

상기 압력조정기(310)와 금형(10) 사이의 흡기라인(300)에는 이의 유로를 전자적으로 개폐시키는 에어 솔레노이드밸브(320)가 설치되고, 상기 솔레노이드밸브(320)와 금형(10) 사이의 흡기라인(300)에는 흡기라인(300)의 관로를 개폐시키는 수동밸브(340)와, 체크밸브(330), 수동밸브(340)가 순차적으로 설치된다.

상기 체크밸브(330)에 의해서 금형(10)으로 공급된 에어와 스팀 및 냉각수는 역류되지 않는다.

상기 배출라인(200)은, 금형(10)에 연통되게 설치되어 금형(10)으로 공급된 스팀 및 냉각수, 에어가 배출되고, 그 일측에는 상기 순환라인(460)이 연결되며 항상 내부에 냉각수가 충전되어 있는 혼합탱크(240)가 설치된다.

상기 금형(10)에 인접한 배출라인(200)에는 배출라인(200)의 관로를 개폐시키는 수동밸브(210)가 설치되고, 상기 수동밸브(210)와 혼합탱크(240) 사이의 배출라인(200)에는 배출되는 스팀이나 냉각수의 온도를 감지하는 온도센서(220)가 설치된다.

그리고, 상기 온도센서(220)와 혼합탱크(240) 사이의 배출라인(200)에는 이물질을 걸러내는 스트레이너(230)가 설치되고, 상기 스트레이너(230)와 혼합탱크(240) 사이의 배출라인(200)에는 배출라인(200)의 관로를 개폐시키는 수동밸브 (210)가 설치된다.

상기 수동밸브(210)는 항상 개방된 상태로 설치되고, 장치의 압력조절 및 고장시에만 닫는다.

또한, 상기 혼합탱크(240)에는 내부로 유입된 스팀과 냉각수의 온도차로 인해 혼합탱크(240)내에서 물 끊는 듯한 소음(騷音)이 발생되는데, 이 소음을 감소시키기 위한 사일렌서(250)가 설치된다.

한편, 상기 배출라인(200)에는 혼합탱크(240)를 우회하는 바이패스라인(260)이 설치되고, 상기 바이패스라인(260)에는 이의 유로를 전자적으로 개폐시키는 솔레노이드밸브(262)가 설치된다.

상기 바이패스라인(260)에는 스팀은 유입되지 않고, 냉각수와 에어만이 유입되는데, 이는 스팀은 뜨겁기 때문에 반드시 혼합탱크(240)를 경유시켜 열교환을 통해 온도를 떨어뜨린 상태로 배기시키기 위한 것이고, 냉각수는 혼합탱크(240)만을 경유하여 배수되면 배출라인(200) 및 혼합탱크(240)에 많은 부하가 걸리기 때문에 부하방지를 위해 일부의 냉각수를 혼합탱크(240)를 경유시키지 않고 바이패스시켜 배출시키기 위한 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 금형의 온도제어장치의 작동을 설명한다.

먼저, 본 발명의 온도제어장치는 금형(10)으로 1차 에어공급, 스팀공급, 2차 에어공급, 냉각수공급의 과정이 1사이클의 작동이다.

① 1차 에어공급

흡기라인(300)상의 모든 수동밸브(340)와 솔레노이드밸브(320)를 개방시킨 후, 에어 공급원(컴프레서)으로부터의 에어를 흡기라인(300)을 통해 금형(10)으로 공급한다.

그러면, 흡기라인(300)으로 유입된 에어는 압력조정기(310)를 통해 소정의 압력으로 공급되고, 개방된 솔레노이드밸브(320)와 수동밸브(340) 및 체크밸브(330)를 지나 금형(10)의 인입라인(100)으로 유입된다.

인입라인(100)으로 유입된 에어는 개방된 수동밸브(110)를 지나 금형(10)으로 유입되어, 금형(10)내에 잔류된 냉각수를 깨끗이 제거한다.

금형(10)을 통한 일부의 에어는 금형(10)의 배출라인(200)을 통해 혼합탱크(240)를 지나면서 외부로 배기되고, 나머지는 배출라인(200)을 통해 바이패스라인(260)으로 유입되어 혼합탱크(240)를 경유하지 않고 바로 외부로 배기된다.

② 스팀공급

한편, 상기와 같은 1차 에어공급이 완료되면, 스팀공급라인(500)상의 수동밸브(520)와 전자비례제어밸브(510)를 개방시킨 상태에서 스팀 공급원으로부터의 고온의 스팀(대략 180℃)을 스팀공급라인(500)과 인입라인(100)을 통해 금형(10)으로 공급한다.

이때, 스팀공급라인(500)을 유동하는 스팀은 그 온도가 인입라인(100)의 온 도센서(120)에서 지속적으로 감지되며, 전자비례제어밸브(510)를 통해서 그 유량이 조절되어 금형(10)으로 공급된다.

여기서, 전자비례제어밸브(510)는, 인입라인(100)의 온도센서(120)와 배출라인(200)의 온도센서(220)에서 감지된 스팀의 온도 차에 따라 즉, 배출되는 스팀의 온도가 공급되는 스팀의 온도보다 현저하게 낮을 때에는 전자비례제어밸브(510)가 완전히 개방되어 공급되는 스팀의 양을 최대한 늘리고, 양자의 온도가 비슷하게 유지되면 전자비례제어밸브(510)가 닫혀 공급되는 스팀의 양을 줄이게 된다.

한편, 이와 같이 금형(10)으로 공급된 고온의 스팀은 금형(10)의 온도를 급상승시키면서 배출라인(200)으로 배기된다.

그리고, 배출라인(200)을 유동하는 스팀은 배출라인(200)상의 온도센서(220)에 의해 그 온도가 재차 감지되고, 스트레이너(230)를 지나면서 이물질이 걸러진 상태로 모두 혼합탱크(240)로 유입된다. 이때, 바이패스라인(260)은 솔레노이드밸브(262)에 의해서 관로가 차단된 상태이다.

한편, 혼합탱크(240)로 유입된 스팀은 혼합탱크(240)내에 충전되어 있고, 순환라인(460)을 통해 순환되고 있는 냉각수와 혼합되면서 열교환되어 저온상태로 배출라인(200)을 통해 외부로 배기된다.

이때, 고온의 스팀과 저온의 냉각수가 혼합되면서 발생되는 물 끊는 듯한 소음은 혼합탱크(240)내의 사일렌서(250)에 의해 감소되고, 관의 진동은 플렉시블한 조인트(440)가 진동을 모두 흡수하여 완충시킨다.

그리고, 이와 같은 스팀공급작동은, 사출하고자 하는 사출 성형품에서 요구 되는 온도까지 금형(10)의 온도를 상승시킨 후, 금형(10)의 온도가 설정온도에 도달되면 스팀공급작동은 정지된다.

따라서, 사출하고자 하는 사출 성형품의 특성에 맞게 온도 상승된 금형(10)을 통해 사출함으로써, 양질의 제품을 얻을 수 있게 되어 제품의 품질 및 신뢰성이 향상된다.

③ 2차 에어공급

한편, 전술한 바와 같은 사출작업이 완료되면, 흡기라인(300)상의 모든 수동밸브(340)와 솔레노이드밸브(320)를 개방시킨 상태에서 에어 공급원(컴프레서)으로부터의 에어를 재차 흡기라인(300)을 통해 금형(10)으로 공급한다.

이후, 흡기라인(300)을 통해 공급되는 에어는 배출라인(200)을 통해 외부로 배기될 때까지의 흐름이 전술한 1차 에어공급과 동일하기 때문에, 중복되는 설명은 생락하고, 이와 같은 2차 에어공급과정을 통해서 금형(10)내에 잔류된 스팀이 깨끗이 제거된다.

④ 냉각수공급

먼저, 냉각수공급과정을 설명하기에 앞서, 초기의 입수라인(400)은 3방향 밸브(430)에 의해 그 유로가 순환라인(460)과 연통된 폐유로를 형성하고, 펌프(410)에 의해서 냉각수 공급원으로부터의 냉각수가 상기의 폐유로를 순환하면서 혼합탱크(240)내에 지속적으로 새로운 냉각수를 충전하게 된다.

한편, 이와 같은 상태에서 2차 에어공급과정이 완료되면, 입수라인(400)상의 3방향 밸브(430)가 그 방향을 전환하여 입수라인(400)의 유로를 순환라인(460)이 아닌 금형(10)의 인입라인(100)측으로 확보하게 된다.

따라서, 상기와 같이 유로가 확보됨과 아울러 펌프(410)에 의해 펌핑된 냉각수가 입수라인(400)과 인입라인(100)을 통해 금형(10)으로 공급되고, 공급된 냉각수에 의해 금형(10)은 몰드(사출물) 성형에 필요한 온도까지 급냉(40∼60℃)되어 몰드의 성형시간을 단축시켜 줌으로써 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

이와 같이 금형(10)으로 공급된 냉각수는 금형(10)을 급냉시키면서 배출라인(200)으로 배수된다.

그리고, 배출라인(200)을 유동하는 일부의 냉각수는 스트레이너(230)를 지나면서 이물질이 걸러진 상태로 혼합탱크(240)로 유입되어 외부로 배수되고, 나머지 냉각수는 바이패스라인(260)을 통해 직접 외부로 배수된다.

따라서, 상기와 같이 급냉되는 금형(10)에 의해서 몰드 즉 사출 성형물의 성형시간이 단축됨으로써 사출성형작업이 신속하게 이루어져 생산성 및 작업성이 향상된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 금형의 온도제어장치에 의하면, 사출하고자 하는 사출 성형품의 특성에 따라 금형의 온도를 신속하게 급상승시키고 급냉시켜 줌으로써 제품의 품질이 향상되고, 사출 성형물의 성형시간이 단축되어 생 산성이 향상되는 효과가 있다.

Claims

금형의 온도를 제어하는 장치에 있어서,

상기 금형에 연결되어 금형으로 스팀을 공급하는 스팀공급라인과;

상기 금형에 연결되어 펌프에 의해 금형으로 냉각수를 공급하도록 냉각수의 흐름을 제어하는 3방향 솔레노이드밸브가 설치되고, 상기 3방향 솔레노이드밸브에는 3방향 솔레노이드밸브와 혼합탱크를 연결하여 혼합탱크에 냉각수를 충전시키는 순환라인이 설치된 입수라인과;

상기 금형에 연결되어 금형으로부터 배출되는 스팀이나 냉각수를 배출시키는 배출라인과;

상기 배출라인상에 설치되고 내부에 냉각수가 충전되어 있는 혼합탱크;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 금형의 온도제어장치.
제1항에 있어서,

상기 스팀공급라인에는 공급되는 스팀의 양을 조절하는 전자비례제어밸브가 설치되고, 상기 전자비례제어밸브와 금형 사이에는 온도센서가 설치된 것을 특징으로 한는 금형의 온도제어장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 입수라인과 순환라인에는 관의 진동을 흡수하여 완충시키는 조인트가 설치된 것을 특징으로 하는 금형의 온도제어장치.
제 1 항에 있어서,

상기 금형에는 금형으로 에어를 공급하여 금형내에 잔류된 스팀이나 냉각수를 제거하는 흡기라인이 연결되게 설치된 것을 특징으로 하는 금형의 온도제어장치.
제 5 항에 있어서,

상기 흡기라인에는 에어를 공급 및 차단시키는 솔레노이드밸브가 설치되고, 상기 솔레노이드밸브와 금형 사이에는 체크밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 금형의 온도제어장치.
제 5 항에 있어서,

상기 배출라인에는 스트레이너가 설치되고, 상기 스트레이너와 금형 사이에는 온도센서가 설치된 것을 특징으로 하는 금형의 온도제어장치.
제 7 항에 있어서,

상기 배출라인에는 혼합탱크를 우회하는 바이패스라인이 설치되고, 상기 바이패스라인에는 솔레노이드밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 금형의 온도제어장치.
제 8 항에 있어서,

상기 혼합탱크에는 스팀과 냉각수의 혼합시 온도차로 인해 발생되는 소음을 감소시키는 사일렌서가 설치된 것을 특징으로 하는 금형의 온도제어장치.