KR100679802B1 - 사출압축 성형방법 및 그 고정제어방법 - Google Patents

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마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 사출압축 성형방법 및 그 고정제어방법에 관한 것이다. 주요 구성은 고정제어에 의해 고정력을 검출하고 그 실측값에 기초하여 행하는 고정력 피드백 속도제어와 가동금형의 위치를 검출하여 제어하는 위치제어를 더불어 행하는 사출압축성형을 특징으로 한다.
제어장치, 사출압축성형, 위치제어, 피드백, 속도제어

Description

사출압축 성형방법 및 그 고정제어방법{INJECTION MOLDING METHOD AND CLAMPING CONTROL METHOD OF THE SAME}
도 1은 사출성형기의 고정기구의 개략도
도 2의 (a)는 본 발명의 실시예의 사출압축성형에서의 사출∼압축시의 가동금형의 위치변화를 도시한 타임차트
도 2의 (b)는 상기 실시예의 사출압축성형에서의 사출∼압축시의 고정력의 변화를 도시한 타임차트
도 2의 (c)는 상기 실시예의 사출압축성형에서의 사출∼압축시의 가동금형의 속도변화를 도시한 타임차트
도 3은 상기 실시예의 고정제어방법에서의 고정력 피드백 속도제어의 블록도
도 4의 (a)는 본 발명의 다른 실시예의 사출압축성형에서의 사출∼압축시의 가동금형의 위치변화를 도시한 타임차트
도 4의 (b)는 상기 실시예의 사출압축성형에서의 사출∼압축시의 고정력의 변화를 도시한 타임차트
도 4의 (c)는 상기 실시예의 사출압축성형에서의 사출∼압축시의 가동금형의 속도변화를 도시한 타임차트
도 5는 상기 실시예의 고정제어방법에서의 고정력 피드백 속도제어의 블록도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 서보모터 2 : 타이바
3 : 변형센서 4 : 벨트
5 : 크랭크기구 6 : 토글기구
7 : 형개폐 이젝트기구 8 : 제어장치
9 : 하측플라텐 10 : 금형
11 : 상측플라텐
본 발명은 사출압축 성형방법 및 그 고정제어방법에 관한 것이다.
사출압축성형에 관한 종래의 고정제어기술은 고정력을 검출하여 그 실측값과 고정력의 목표값의 차를 모터의 토크에 피드백하여 행한다.
그러나 상술한 종래의 사출압축 성형방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
하이사이클성형이나 경화가 빠른 수지를 성형하는 경우에는 고속의 고정제어가 요구되지만, 종래의 고정력 제어방법은 사출을 시작한 후 고정력 검출장치가 고정력을 검출하여 그 실측값에 기초하여 고정력을 피드백제어하기 때문에 고속의 고정제어에 대응할 수 없고 전사율이 높은 성형품을 얻을 수 없었다.
한편 단시간의 성형에 의한 전사율이 높은 성형제품 뿐만아니라 시간을 들인 고정밀도의 다양한 성형품에 대한 사출성형도 요구된다. 또 토글기구나 크랭크기구 등의 위치에 의해 감속비가 변화하는 고정기구는 폐쇄위치 부근에서 필요한 모터토크가 작으므로 고정력을 모터토크에 피드백하는 고정제어를 행하면 제어정밀도가 저하된다.
본 발명은 금형의 개폐동작에 걸리는 시간을 단축함으로써 성형제품의 품질향상 및 성형택트를 단축하는 사출압축 성형방법 및 그 고정제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 사출압축 성형방법 및 본 발명의 고정제어방법은 고정력을 검출하고 그 실측값에 기초하여 속도지령값을 변동시키는 고정력 피드백 속도제어와 더불어 금형의 위치를 검출하여 제어하는 위치제어를 행하는 것을 특징으로 한다.
더욱 자세하게는 최초에 고속의 위치제어를 하고 가동금형이 소정의 위치에 도달한 시점에서 위치제어를 고정력 피드백 속도제어로 전환한다.
또 속도를 일정하게 정하여 고속으로 금형을 이동시키는 일정속도제어를 최초로 행하고, 고정력이 목표값보다 낮은 소정의 값에 도달한 시점에서 고정력 피드백 속도제어로 전환한다. 각각의 성형품은 수지의 상태가 다양하게 변화하고 금형의 온도도 변화하므로 고정력도 변동한다. 이러한 변동에 미묘하게 추종하여 고정밀도의 미세조정이 가능한 고정력 피드백 속도제어와, 고속의 위치제어 또는 일정속도제어를 적절히 전환하여 성형에 걸리는 시간을 단축하고 정밀도가 높은 성형을 구현한다.
(실시예)
이하 본 발명의 사출압축 성형방법 및 그 고정제어방법의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 사출성형기의 구조를 도시한 개략도이다. 사출성형기는 금형(10), 형개폐 이젝트기구(7) 및 제어장치(8)로 구성된다. 형개폐 이젝트기구(7)는 작동시스템으로서 서보모터(1)로부터 벨트(4)를 통해 전달된 회전운동을 횡왕복운동으로 바꾸는 크랭크기구(5)와, 이 횡왕복운동을 상하운동으로 바꾸는 토글기구(6)로 이루어진다. 제어장치(8)는 타이바(2)에 설치한 고정력 검출장치로서의 변형센서(3)로부터의 아날로그신호를 검출하여 서보모터(1)의 속도·토크를 제어한다. 금형(10)은 타이바(2)를 따라 슬라이드 자유로운 하측플라텐(9)에 부착된 하측금형(10a)과 타이바(2)에 상측플라텐(11)을 개재하여 부착된 상측금형(10b)으로 이루어진다. 상측금형(1Ob)에는 성형재료로서의 용융수지를 사출하는 노즐이 설치된다.
다음으로 사출의 시작부터 압축에 이르기까지의 본 발명의 고정제어방법에 대하여 설명한다.
도 1에 도시된 사출성형기의 제어장치(8)는 변형센서(3)로부터의 아날로그신호와, 서보모터(1)로부터의 속도 ·위치신호에 기초하여 서보모터(1)에 속도·토크지령을 출력한다. 본 발명의 고정제어방법은 검출된 고정력에 기초하여 속도를 지령하는 고정력 피드백 속도제어와 더불어 금형의 위치를 검출하여 제어하는 위치제어를 한다.
도 2의 (a)∼(c)는 사출압축성형에서의 사출∼압축시의 타임차트로서, 도 2의 (a)는 가동금형(10a)의 위치변화를 나타내고, 도 2의 (b)는 고정력의 변화를 나타내며, 도 2의 (c)는 가동금형(1Oa)의 속도변화를 나타낸다.
사출압축을 시작할 때에는 제어장치(8)가 위치제어를 행하고, 가동금형(10a)을 설정된 빠른 속도로 이동시킨다. 가동금형(1Oa)이 고정위치 X1점에 도달한 것이 검지되면 제어장치(8)는 위치제어로부터 고정력 피드백 속도제어로 전환시킨다. 고정력 피드백 속도제어에 있어서 출력되는 속도지령값은 검출된 고정력과 고정력의 목표값간의 차이에 비례한 값이다. 도 3은 본 실시예의 고정제어방법에서의 고정력 피드백 속도제어의 블록도이다. F는 고정력의 목표값이고, F'는 고정력 검출장치가 검출한 실측값이다. P는 비례승수, I는 적분승수, V는 서보모터에 출력되는 속도지령값이다. 속도지령값 V는 도 3에 도시된 바와 같이 F와 F'의 차에 P를 곱한 값과, F와 F'의 차의 적분값에 I를 곱한 값을 더하여 산출된다. 고정력 피드백 속도제어는 고정력의 목표값과 실측값간의 차의 비례값에 기초하여 속도지령값을 산출하기 때문에 가동금형의 이동속도가 빠르지는 않지만 고정력의 미묘한 변화에 대응하여 높은 정밀도로 제어할 수 있다.
이렇게 하여 구해진 속도지령값(V)에 따라 가동금형(1Oa)을 이동시키고 고정력이 목표값 F1에 도달하면 고정력 = F1값의 상태를 지정된 시간동안 유지한다. 그 후 가동금형(1Oa)은 고정력 피드백 속도제어에 의해 고정금형(1Ob)에서 분리되는 방향으로 이동하고, 그 결과 고정력은 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 당초의 F1값보다 낮은 F2값, 나아가서는 F2값보다 낮은 F3값에 이르도록 변화한다. 그 동안에 성형품의 성형상태의 변화에 대응한 고정력 제어가 행해져 성형제품이 압축성형된다.
고정력이 F3값에 도달하면 제어장치(8)는 고정력 피드백 속도제어로부터 위치제어로 전환한다. 가동금형(1Oa)은 설정된 빠른 속도로 이동하여 사출압축성형을 시작할 때의 위치까지 되돌아가 사출압축성형을 종료한다.
이 고정제어방법은 수지의 사출을 시작할 때 및 사출 중에는 위치제어를 하여 고속으로 가동금형(1Oa)을 이동시키고, 그 후 고정력 피드백 속도제어로 전환하여 고정밀도로 수지를 성형하고, 다시 위치제어로 바꿔 고속으로 가동금형(1Oa)을 이동시키므로 성형정밀도의 저하를 초래하지 않고 고속으로 사출압축성형이 실현된다. 따라서 하이사이클성형이나 경화가 빠른 수지의 성형에 적용하면 전사율이 높은 성형품을 얻을 수 있다.
또 냉각공정에서 고정력 피드백 속도제어를 하여 시간을 들여 금형을 열도록 하면 성형정밀도가 더욱 향상된다.
또 위치제어에 의해 가동금형(1Oa)을 이동시키고 있는 동안에 고정력의 실측값이 목표값 F1보다 약간 낮은 F1'값에 도달한 시점에서 고정력 피드백 속도제어로 전환해도 된다. 이와 같이 하면 수지의 성형상태의 변화에 수시로 대응하는 고정제어를 할 수 있다.
다음으로 본 발명의 고정제어방법의 다른 실시예에 대하여 도 4의 (a)∼(c)와 도 5를 참조하여 설명하기로 한다. 이 실시예의 고정제어방법은 상기 제어장치(8)에 의해 일정속도로 제어하여 가동금형(1Oa)을 이동시키고 있는 동안에 고정력의 실측값이 설정한 범위 내의 값에 도달한 시점에서 일정속도제어를 고정력 피드백 속도제어로 전환하는 것을 특징으로 한다.
도 4의 (a)∼(c)는 사출압축성형에서의 사출∼압축시의 타임차트로서, 도 4의 (a)는 가동금형(10a)의 위치변화를 나타내고, 도 4의 (b)는 고정력의 변화를 나타내며, 도 4의 (c)는 가동금형(1Oa)의 속도변화를 나타낸다.
사출압축을 시작할 때 제어장치(8)는 일정속도로 제어하고 가동금형(10a)을 일정한 속도 V0으로 이동시킨다. 고정력의 실측값이 설정된 목표값 F1보다 약간낮은 -△ F1에 도달하면 제어장치(8)는 일정속도제어로부터 고정력 피드백 속도제어로 전환한다. 고정력 피드백 속도제어로 전환되면 가동금형(1Oa)의 이동속도는 급속히 저하되므로 실제의 고정력이 목표값 F1을 초과하는 경우는 없다.
또 도 5의 블록도에 도시된 바와 같이 고정력 피드백 속도제어에 있어서 속도에 상한을 두면 가동금형(1Oa)의 지나친 이동이 방지된다. 속도지령값 V는 고정력의 목표값 F와 고정력의 실측값 F'의 차에 비례승수 P를 곱한 값과 F와 F'의 차의 적분값에 적분승수 I를 곱한 값을 더하여 산출되는데 이것이 미리 설정한 속도 V0을 초과하지 않도록 하면 된다.
이 고정제어방법에 의해 수지의 성형상태의 변화에 의한 고정력의 변동에 따른 금형의 이동속도가 제어되므로 성형정밀도의 저하를 초래하지 않고 고속으로 사출압축성형이 구현된다.
이상과 같이 본 발명의 사출압축 성형방법 및 고정제어방법에 의하면 금형의 개폐동작에 걸리는 시간이 단축되고 수지의 성형상태의 변화에 의한 고정력의 변동에 따른 금형의 이동속도가 제어되므로 성형정밀도의 향상과 성형택트의 단축이 모두 구현될 수 있다.

Claims (4)

  1. 수지재를 금형 내에 사출하고, 금형을 폐쇄하여 고정력(clamping force)을 발생시켜서 수지재를 가압하여 소정의 형상으로 성형한 후, 그 성형제품을 인출하는 사출압축 성형방법에 있어서,
    고정력의 목표값과 실측값에 기초하여 고정력 피드백 속도제어와 더불어 가동금형의 위치를 검출하는 위치제어를 행하고,
    상기 위치제어 중에 가동금형이 소정의 위치에 도달하면 위치제어로부터 고정력 피드백 속도제어로 전환하는 것을 특징으로 하는 고정제어방법.
  2. 수지재를 금형 내에 사출하고, 금형을 폐쇄하여 고정력을 발생시켜서 수지재를 가압하여 소정의 형상에 성형한 후, 그 성형제품을 인출하는 사출압축 성형방법에 있어서,
    고정력의 목표값과 실측값에 기초하여 고정력 피드백 속도제어와 더불어 가동금형의 위치를 검출하는 위치제어를 행하고,
    상기 위치제어 중에 고정력의 실측값이 목표값보다도 낮은 소정의 값에 도달하면 위치제어로부터 고정력 피드백 속도제어로 전환하는 것을 특징으로 하는 고정제어방법.
  3. 수지재를 금형 내에 사출하고, 금형을 폐쇄하여 고정력을 발생시켜서 수지재를 가압하여 소정의 형상으로 성형한 후, 그 성형제품을 인출하는 사출압축 성형방법에 있어서,
    고정력의 목표값과 실측값에 기초하여 고정력 피드백 속도제어와 더불어 가동금형을 일정속도로 이동하는 일정속도제어를 행하고,
    상기 일정속도제어 중에 고정력의 실측값이 설정한 범위 내의 값에 도달한 시점에서 일정속도제어를 고정력 피드백 속도제어로 전환하는 것을 특징으로 하는 고정제어방법.
  4. 토글기구, 크랭크기구 등의 위치에 의해 감속비가 변화하는 고정기구를 이용하여 고정력의 목표값과 실측값에 기초하여 고정력 피드백 속도제어와 아울러 가동금형의 위치를 검출하는 위치제어를 행하고, 고정력 피드백 속도제어에 있어서 고정력의 목표값과 실측값의 차를 모터에 출력하는 속도지령값으로 피드백하는 것을 특징으로 하는 고정제어방법.
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