KR100753882B1 - Injection molding system - Google Patents
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Abstract
사출성형 시스템은 사출성형기, 압력밸브, 유량제어밸브, 주파수 변환기, 상기 주파수 변환기에 연결되는 모터, 상기 모터에 연결된 유압펌프, 상기 사출성형기와 주파수 변환기를 제어하는 사출성형기 컨트롤러를 구비한다. 압력밸브와 유량제어밸브의 작동을 제어하기 위해 사출성형 조건과 작동과정이 분석된다. 상기 사출성형기 컨트롤러는 주파수 변환기의 최대 출력 주파수와 유압펌프의 최대 유량을 설정함으로써, 사용자의 부적절한 작동을 방지하고 에너지 소비를 피한다. 상기 사출성형기 컨트롤러는 또한 모터의 최대 속도와 최저 속도를 설정하고, 유압펌프의 최대 속도와 최저 속도를 설정한다. The injection molding system includes an injection molding machine, a pressure valve, a flow control valve, a frequency converter, a motor connected to the frequency converter, a hydraulic pump connected to the motor, and an injection molding machine controller for controlling the injection molding machine and the frequency converter. Injection molding conditions and operating procedures are analyzed to control the operation of pressure and flow control valves. The injection molding machine controller sets the maximum output frequency of the frequency converter and the maximum flow rate of the hydraulic pump, thereby preventing improper operation of the user and avoiding energy consumption. The injection molding machine controller also sets the maximum speed and minimum speed of the motor and the maximum speed and minimum speed of the hydraulic pump.
Description
도 1은 본 발명에 따른 사출성형 시스템을 예시하는 블록도.1 is a block diagram illustrating an injection molding system according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 사출성형 시스템의 사출성형 조건과 작동과정의 분석을 예시하는 다이어그램.2 is a diagram illustrating the analysis of injection molding conditions and operation of an injection molding system according to the present invention.
도 3은 사출성형기의 작동 슬로프와 본 발명에 따른 사출성형 시스템의 주파수 변환기의 작동 슬로프의 일치를 예시하는 다이어그램.3 is a diagram illustrating the matching of an operating slope of an injection molding machine with an operating slope of a frequency converter of an injection molding system according to the present invention.
도 4는 종래의 사출성형 시스템을 예시하는 블록도.4 is a block diagram illustrating a conventional injection molding system.
도 5는 사출성형기와 종래의 사출성형 시스템의 주파수 변환기의 상이한 슬로프를 예시하는 다이어그램.5 is a diagram illustrating different slopes of an injection molding machine and a frequency converter of a conventional injection molding system.
도 6은 도 5의 주파수 변환기의 주파수가 낮을 때의 불안정한 압력을 예시하는 다이어그램.6 is a diagram illustrating unstable pressure when the frequency of the frequency converter of FIG. 5 is low.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
1: 사출성형기1: injection molding machine
11: 사출성형기 컨트롤러11: Injection Molding Machine Controller
2: 사출성형 조건/작동과정 분석수단2: Injection molding condition / operation process analysis means
3: 압력밸브3: pressure valve
4: 유량제어밸브4: flow control valve
5: 주파수 변환기(5)5: frequency converter (5)
6: 모터6: motor
7: 유압펌프7: hydraulic pump
본 발명은 사출성형 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 주파수 변환기를 갖춘 사출성형 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an injection molding system, and more particularly to an injection molding system having a frequency converter.
사출성형기는 현대의 공업분야에 널리 사용되어 상당한 전기를 소비한다. 전기비용은 전체 생산원가의 약 30%를 차지한다. 작동과정이 상이하면 필요한 에너지량도 달라지는데, 일부 작동과정에서 소비되는 에너지는 다른 작동과정의 10배 이상일 수도 있다. 따라서, 제조업자에게 에너지 소비절감은 가장 중요한 논점이다. 도 4는 주파수 변환기를 사용하는 종래의 사출성형 시스템을 예시한다. 사출성형 시스템은 사출성형기(1'), 사출성형기 컨트롤러(11'), 압력밸브(3'), 주파수 변환기(2'), 주파수 변환기 컨트롤러(21'), 모터(4') 및 유압펌프(5')를 구비한다. 주파수 변환기 컨트롤러(21')는 사출성형기 컨트롤러(11')에 연결된다. 사출성형기 컨트롤러(11')는 주파수 변환기(2')를 제어하기 위해 주파수 변환기 컨트롤러(21')를 작동시키는 명령 신호를 송신하도록 동작 가능하며, 다시 저주파수 신호를 출력하여 모터(4')와 유압펌프(5')를 제어한다. 모터(4')와 유압펌프(5')의 속도를 저하시킴으로써 에너지 소비를 낮출 수 있다. Injection molding machines are widely used in the modern industry and consume considerable electricity. Electricity costs account for about 30% of the total cost of production. Different operating processes will require different amounts of energy, and the energy consumed in some operations may be more than ten times that of other operations. Therefore, energy consumption reduction is the most important issue for manufacturers. 4 illustrates a conventional injection molding system using a frequency converter. The injection molding system includes an injection molding machine 1 ', an injection molding machine controller 11', a pressure valve 3 ', a frequency converter 2', a frequency converter controller 21 ', a motor 4' and a hydraulic pump ( 5 '). The frequency converter controller 21 'is connected to the injection molding machine controller 11'. The injection molding machine controller 11 'is operable to transmit a command signal for operating the frequency converter controller 21' to control the frequency converter 2 ', and again outputs a low frequency signal to the motor 4' and the hydraulic pressure. The pump 5 'is controlled. The energy consumption can be lowered by lowering the speed of the motor 4 'and the hydraulic pump 5'.
그러나, 상기 방법은 다음과 같은 문제점을 갖는다.However, the method has the following problems.
1. 사출성형 조건은 사용자에 의해 설정되기 때문에, 모터(4')의 속도는 유량이 적은 작동 과정에서 낮아진다. 모터(4')의 속도가 낮아지면, 장기간의 작동 후에 모터(4')의 과열을 유발하여 손상을 줄 수 있다. 즉, 사용자에 의한 모터(4')의 저속 작동은 임의적이기 때문에, 모터(4')가 쉽게 손상된다. 한편, 사용자가 주파수를 증가시키는 경우에는 에너지 절감 효과에 악영향을 준다.1. Since the injection molding condition is set by the user, the speed of the motor 4 'is lowered in the course of low flow operation. If the speed of the motor 4 'is lowered, it may cause overheating of the motor 4' after prolonged operation and damage it. That is, since the low speed operation of the motor 4 'by the user is arbitrary, the motor 4' is easily damaged. On the other hand, when the user increases the frequency adversely affects the energy saving effect.
2. 유압펌프(5')가 정상 작동할 때는 최저 속도와 최대 속도에 제한이 있다. 사용자(또는 고객)가 저속 작동을 설정한 경우에는, 작동 파라미터가 적절하지 않으면 유압펌프(5')에 고장이 생기고 수명이 단축된다.2. When the hydraulic pump 5 'is operating normally, there is a limit to the minimum speed and the maximum speed. If the user (or the customer) has set low speed operation, the hydraulic pump 5 'will fail and the service life will be shortened if the operating parameters are not appropriate.
3. 사출성형기(1')와 주파수 변환기(2')는 사출성형기 컨트롤러(11')와 주파수 변환기 컨트롤러(21')에 의해 별개로 제어된다. 도 5를 참조하면, 사출성형기 컨트롤러(11')는 먼저 주파수 변환기 컨트롤러(21')를 제어하는 명령 신호를 송신한 다음, 주파수 변환기 컨트롤러(21')가 주파수 변환기(2')를 제어하기 때문에, 시간지연(time lag)이 발생한다. 그 결과, 사출성형기(1')의 속도 증가시 사출성형기(1')의 작동 슬로프(slope)와 주파수 변환기(2')의 작동 슬로프가 상이하게 된다. 이러한 시간지연 및 상이한 작동 슬로프로 인해, 제품 결함이 초래되고, 반응 속도가 느려지며, 생산 주기가 길어진다.3. The injection molding machine 1 'and the frequency converter 2' are separately controlled by the injection molding machine controller 11 'and the frequency converter controller 21'. Referring to FIG. 5, since the injection
4. 또한, 주파수 변환기(2')의 최저 속도가 제한되어 있다는 점을 극복할 수 없다. 도 4와 6에 도시된 바와 같이, 주파수 변환기(2')의 저주파수 상태에서는, 압력 펄스가 크며, 유량 변화시 압력도 변하게 된다. 압력을 유지하여 안정화하는 것은, 생산품의 표면 질량 및 내부 압력에 직접적으로 영향을 미친다. 그러나, 주파수 변환기(2')의 출력 주파수가 너무 낮게 설정되면, 압력이 불안정해져 제품 품질에 악영향을 미친다.4. Also, it cannot be overcome that the minimum speed of the frequency converter 2 'is limited. As shown in Figs. 4 and 6, in the low frequency state of the frequency converter 2 ', the pressure pulse is large, and the pressure changes when the flow rate changes. Maintaining and stabilizing pressure directly affects the surface mass and internal pressure of the product. However, if the output frequency of the frequency converter 2 'is set too low, the pressure becomes unstable and adversely affects the product quality.
5. 작동 과정시 사출성형기(1')의 압력이 변할 때마다, 주파수 변환기(2')가 기계 종류, 압력, 및/또는 유량 요구량에 따른 주파수를 출력하도록 하는 것이 불가능하다. 즉, 저압 작동중에 모터(4')의 속도를 증가시켜 성형 주기를 감소시킬 수 없다.5. Whenever the pressure of the injection molding machine 1 'changes in the course of operation, it is impossible for the frequency converter 2' to output a frequency according to the machine type, pressure, and / or flow rate requirement. That is, it is not possible to reduce the molding cycle by increasing the speed of the motor 4 'during low pressure operation.
6. 고정밀 사출성형 프로세스에서 고압/저유량 동작시에, 주파수 변환기(21')는 사출성형기 컨트롤러(11')로부터 속도에 관한 명령 신호를 받기 때문에 모터(4')와 유압펌프(5')는 저속으로 작동하게 되며, 이는 모터(4')와 유압펌프(5')에 악영향을 미친다. 즉, 유압 시스템의 압력이 불안정해져서, 완벽한 사출성형을 제공할 수 없게 된다. 그 결과, 고정밀 사출성형시 주파수 변환기(2')를 이용할 수 없게 된다.6. In the high-precision injection molding process, during the high pressure / low flow rate operation, the frequency converter 21 'receives the command signal regarding the speed from the injection molding machine controller 11' and therefore the motor 4 'and the hydraulic pump 5'. Will operate at low speed, which adversely affects the motor 4 'and the hydraulic pump 5'. In other words, the pressure of the hydraulic system becomes unstable, which makes it impossible to provide perfect injection molding. As a result, the frequency converter 2 'cannot be used in high precision injection molding.
본 발명의 목적은 에너지를 덜 소비하는 사출성형 시스템을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide an injection molding system which consumes less energy.
본 발명의 다른 목적은 생산성을 증가시키는 사출성형 시스템을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an injection molding system that increases productivity.
본 발명의 추가 목적은 비용을 절감한 사출성형 시스템을 제공하는 것이다. It is a further object of the present invention to provide a cost saving injection molding system.
본 발명의 또 다른 목적은 사용자에 의한 부적절한 작동으로 인해 생기는 모터와 유압 모터에 대한 손상을 방지하는 사출성형 시스템을 제공하는 것이다. It is yet another object of the present invention to provide an injection molding system that prevents damage to the motor and hydraulic motor resulting from improper operation by the user.
사출성형 시스템은 사출성형기, 압력밸브, 유량제어밸브, 상기 압력밸브에 연결된 주파수 변환기, 상기 주파수 변환기에 연결되어 이 주파수 변환기에 의해 제어되는 모터, 이 모터에 연결된 유압펌프, 상기 압력밸브와 유량제어밸브의 작동을 제어하기 위한 사출성형 조건/작동과정 분석수단, 상기 사출성형기와 주파수 변환기를 제어하는 사출성형기 컨트롤러를 구비한다.The injection molding system includes an injection molding machine, a pressure valve, a flow control valve, a frequency converter connected to the pressure valve, a motor connected to the frequency converter and controlled by the frequency converter, a hydraulic pump connected to the motor, the pressure valve and flow control An injection molding condition / operation process analyzing means for controlling the operation of the valve, and an injection molding machine controller for controlling the injection molding machine and the frequency converter.
사출성형기 컨트롤러는 사출성형기의 종류와 사출성형 작동과정을 기초로 하여 주파수 변환기의 최대 출력 주파수와 유압펌프의 최대 유량을 설정하여, 사용자의 오작동을 방지하고 에너지 낭비를 방지한다. 또한 사출성형기 컨트롤러는 모터의 최대 속도와 최저 속도, 및 유압펌프의 최대 속도와 최저 속도를 설정한다.The injection molding machine controller sets the maximum output frequency of the frequency converter and the maximum flow rate of the hydraulic pump based on the type of injection molding machine and the injection molding operation process, thereby preventing a user from malfunctioning and wasting energy. The injection molding machine controller also sets the maximum and minimum speeds of the motor and the maximum and minimum speeds of the hydraulic pump.
필요한 유량이 유압펌프의 최저 속도 출력 미만인 경우에, 사출성형기 컨트롤러는 모터와 유압펌프를 제어하여 이 모터와 유압펌프가 최저 속도에서 작동하도록 주파수 변환기가 최저 주파수를 출력하게 한다. If the required flow rate is below the minimum speed output of the hydraulic pump, the injection molding machine controller controls the motor and hydraulic pump so that the frequency converter outputs the lowest frequency so that the motor and hydraulic pump operate at the lowest speed.
필요한 유량이 유압펌프의 최저 속도 출력보다 큰 경우에, 실제 유량이 모터와 유압펌프의 작동을 제어하는 주파수 변환기에 의해 제어된다. If the required flow rate is greater than the lowest speed output of the hydraulic pump, the actual flow rate is controlled by the frequency converter which controls the operation of the motor and the hydraulic pump.
작동에 필요한 압력이 낮은 경우에, 사출성형기 컨트롤러는 주파수 변환기의 주파수를 증가시키고, 모터와 유압펌프를 제어하여 유압펌프의 최대 속도 내에서 유압펌프의 출력을 증가시킴으로써, 속도를 증가시킨다.When the pressure required for operation is low, the injection molding machine controller increases the frequency by increasing the frequency of the frequency converter and controlling the motor and the hydraulic pump to increase the output of the hydraulic pump within the maximum speed of the hydraulic pump.
주파수 변환기의 주파수를 증가시켜 저압에서의 작동 속도를 증가시킴으로써 작동 주기를 단축시키는 가속 버튼이 제공될 수 있다. 상기 사출성형기는 주파수 변환기의 작동 슬로프와 동일한 작동 슬로프를 갖는다.An acceleration button may be provided that shortens the operating cycle by increasing the frequency of the frequency converter to increase the operating speed at low pressure. The injection molding machine has an operating slope equal to the operating slope of the frequency converter.
본 발명의 다른 목적, 이점 및 신규한 특징은 첨부 도면과 함께 취하면 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다. Other objects, advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 사출성형 시스템은 사출성형기(1), 사출성형기 컨트롤러(11), 압력밸브(3), 유량제어밸브(4), 사출성형 조건/작동과정 분석수단(2), 주파수 변환기(5), 모터(6) 및 유압펌프(7)를 구비한다. 사출성형기 컨트롤러(11)는 상이한 사출성형 조건 및 작동과정에 대응하여 작동하고 압력밸브(3)와 유량제어밸브(4)의 작동을 제어한다. 사출성형기 컨트롤러(11)는 또한 사출성형기와, 모터(6)와 유압펌프(7)에 연결된 주파수 변환기(5)의 작동을 제어한다. Referring to FIG. 1, the injection molding system according to the present invention includes an injection molding machine 1, an injection
도 1과 도 2를 참조하면, 상이한 종류의 사출성형기(1)들이 열거 및 분류되어 사출성형의 여러 작동과정이 분석되는데, 그러한 작동과정으로는 형폐(다단), 사출성형 시트 급송, 압력 유지(다단), 예비 성형, 냉각, 사출성형 시트 취출, 형개(3단), 금형 해제 등이 있다. 유압 실린더의 면적, 모터(6)와 유압펌프(7)에 의해 출력되는 오일은 계산에 의해 얻는다. 유압펌프(7)에 필요한 최대 오일 유량은 최대 속도 및 이 최대 속도에 대한 제한조건을 기초로 하여 계산된다. 1 and 2, different types of injection molding machines 1 are enumerated and classified to analyze the various operations of injection molding, which include mold closing (multi-stage), injection molding sheet feeding, and pressure retention ( Multi-stage), preliminary molding, cooling, injection molding sheet extraction, mold opening (three stages), mold release, and the like. The area of the hydraulic cylinder, the oil output by the
사출성형기(1)에서 각 작동과정에 대한 주파수 변환기(5)의 출력 주파수의 상한은 필요한 최대 유량에 따라 설정된다. 이 상한은 유압펌프(7)의 최저 속도에서의 출력보다 커야 한다. 따라서, 작동과정별로 서로 다른 사용자가 설정값을 너무 높게 설정하여도, 출력 주파수의 상한이 설정되어 있기 때문에 에너지의 소비를 줄일 수 있다.The upper limit of the output frequency of the
모터(6)의 속도가 유압펌프(7)의 최저 속도 작동에 필요한 최저 속도보다 항상 작지는 않도록 주파수 변환기(5)의 최저 주파수가 사출성형기 컨트롤러(11)에 의해 설정된 경우에는, 유압펌프(7)에서의 오일의 최저 유량이 파이프에서의 기본적인 유량을 만족시키기 때문에, 저속에 의한 압력 강하로 발생하는 압력 불안정이 방지된다.When the lowest frequency of the
유압펌프(7)의 최대 속도와 최저 속도는 사출성형기 컨트롤러(11)에서 설정된다. 필요 유량이 유압펌프(7)의 최저 속도보다 낮은 경우에는, 사출성형기 컨트롤러(11)는 주파수 변환기(5)가 유압펌프(7)의 최저 속도에 대응하는 주파수를 출력하게 한다. 실제 작동과정에 있어서 유량은 유량제어밸브(4)에 의해 제어되고, 이 유량제어밸브(4)는 다시 사출성형기 컨트롤러(11)에 의해 제어된다. 즉, 모터(6)와 유압펌프(7)는 최저 속도에서 안전하게 작동할 수 있다. 따라서, 과열로 인해 생기는 모터(6)와 유압펌프(7)에 대한 손상이 방지된다.The maximum speed and minimum speed of the
사출성형기(1)에 필요한 유량이 유압펌프(7)의 안전 최저 속도보다 큰 경우에는, 사출성형기 컨트롤러(11)는 주파수 변환기(5)가 모터(6) 및 유압펌프(7)에 필요한 속도를 출력하게 한다. 이 경우, 유량제어밸브(4)는 사출성형기 컨트롤러(11)의 제어 하에 완전히 개방된다.When the flow rate required for the injection molding machine 1 is greater than the safety minimum speed of the
주파수 변환기(5)의 출력 주파수에 대응하는 출력(HZ)은 다음 수학식 1로 표시된다.The output HZ corresponding to the output frequency of the
여기서, K는 계수, P는 미리 설정된 압력, Q는 미리 설정된 유량이다. 에너지를 절약하는 최적 주파수는 부하 및 유량과 관계가 있다. 사출성형기(1)를 작동시키는 데에 필요한 압력이 낮은 경우에는, 유압펌프(7)의 최대 속도 한계 내에서 주파수 변환기(5)의 제어 하에 이 유압펌프(7)의 속도를 증가시킴으로써, 유압펌프(7)의 출력이 증가하게 된다. 유압펌프(7)의 속도가 증가하면 효율이 향상된다. 또한, 사용자가 설정한 과도한 압력 및 유량으로 인한 과부하로 발생하는 모터(6) 손상이 방지된다.Here, K is a coefficient, P is a preset pressure, and Q is a preset flow rate. The optimal frequency for saving energy is related to the load and flow rate. When the pressure required to operate the injection molding machine 1 is low, the
일반적인 사출성형 조건에 필요한 압력은 70-90 kgf/㎠ 미만이며, 극히 일부 조건에서만 그 이상의 압력이 요구된다. 따라서, 가속 버튼(111)을 성형기 컨트롤러(11)에 추가할 수 있다. 성형 주기를 단축시키는 가속 버튼(111)을 누르면, 압력 상한이 80-100 kgf/㎠ 내에서 제어된다. 이 경우, 사출성형기 컨트롤러(11)는 주파수를 40%-75% 만큼 증가시키는 신호를 주파수 변환기(5)에 출력한다. 이에 따라, 유량 및 처리 속도가 40%-75% 만큼 증가되어, 생산 효율 및 생산 품질이 향상된다. 본 실시예에서 시스템의 압력은 140 kgf/㎠으로 설정되었으나, 상황에 따라 시스템의 압력은 변할 수 있다.The pressure required for typical injection molding conditions is less than 70-90 kgf /
도 1과 도 3에 도시된 바와 같이, 주파수 변환기(5)는 사출성형기 컨트롤러(11)에 의해 제어되기 때문에, 사출성형기(1)의 작동 슬로프는 주파수 변환기(5)의 작동 슬로프와 동일하게 조절된다. 즉, 주파수 변환기(5)와 사출성형기 컨트롤러(11)는 통합적으로 제어되기 때문에, 상이한 2개의 작동 슬로프가 발생하지 않는다. 따라서 생산 효율과 생산 품질이 향상되며, 이는 고정밀 사출성형에도 적합하다.As shown in Figs. 1 and 3, since the
또한, 본 발명은 주파수 변환기(5)에 최저 속도 한계를 부여했기 때문에, 안정적인 유량 하에서 시스템에 압력 불안정이 생기지 않는다.In addition, since the present invention imposes a minimum speed limit on the
이상으로 특정한 실시예를 예시 및 설명하였지만, 본 발명의 본질에서 벗어남이 없이 수많은 수정 및 변형이 가능하다. 본 발명의 범위는 첨부한 청구범위에서 의해 정해진다. While specific embodiments have been illustrated and described above, numerous modifications and variations are possible without departing from the spirit of the invention. The scope of the invention is defined by the appended claims.
전술한 바와 같이, 본 발명은 주파수 변환기를 사용할 때, 사용자의 오작동으로 인한 모터 및 압력 펌프의 손상을 피할 수 있다. 또한, 적절한 조건 하에서 주파수 변환기의 주파수를 증가시켜 생산 효율을 높일 수 있다.As described above, the present invention can avoid damage to the motor and the pressure pump due to malfunction of the user when using the frequency converter. In addition, the production efficiency can be increased by increasing the frequency of the frequency converter under appropriate conditions.
Claims (3)
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KR (1) | KR100753882B1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60131218A (en) | 1983-12-20 | 1985-07-12 | Toshiba Mach Co Ltd | Setter for screw revolution-number-torque of injection molding machine |
JPH07167106A (en) * | 1993-10-18 | 1995-07-04 | Karl Hehl | Hydraulic device |
KR20050013361A (en) | 2003-07-28 | 2005-02-04 | 주식회사 진화글로텍 | Hydraulic device of the rotation adjustment type for the injection molding machine |
-
2005
- 2005-04-13 KR KR1020050030775A patent/KR100753882B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Publication date |
---|---|
KR20060108411A (en) | 2006-10-18 |
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