KR100842639B1 - 컴퓨터 제어 성형 환경 및 적용 클램프 총톤수 제어 방법 - Google Patents

컴퓨터 제어 성형 환경 및 적용 클램프 총톤수 제어 방법 Download PDF

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스테파노 엠. 사게세
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허스키 인젝션 몰딩 시스템즈 리미티드
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Abstract

사출 사이클 기간 중 대부분에 대한 전체 폐쇄 총톤수를 전개하기보다, (유압 피스톤의 제어를 통한) 클램프 압력의 폐루프 제어는 클램프 압력이 순간 사출 압력과 균형을 이루고 양호하게는 약간 초과하는 것을 허용한다. 제1 접근은 시간에 대해 사출 압력 프로파일을 따라감으로써, 적용 총톤수는 감지된 압력 측정에 따라 시간에 따라 변화된다. 제2 접근은 총톤수를 변화시키는 것 대신에 미리 저장되거나 이력식으로 축적된 사출 압력 정보를 관찰하여 주형에 적용되는 최대 기록 또는 가장 유사한 사출 압력을 반영한 (특정 주형 구성과 관련한 검색 테이블에 기록 및 저장된 데로) 일정 총톤수를 적용한다. 기계 제어기(80, 82)는 사출 성형 기계(10)의 플래튼(16, 17) 및 타이-바아(19, 20)를 통한 적용 총톤수의 적용을 유도한다. 스택 부품(58-64) 및/또는 힘 폐쇄 경로에 대해 주형 표면(50) 상에 위치되는 압력 센서(66, 74)는 마이크로프로세서(82)가 적용된 클램프 폐쇄 총톤수를 제어하는 것을 허용한다. 이러한 방식으로, 시스템은 적은 전력을 소모하고 부품 마모가 감소된다.
사출 성형, 총톤수, 마이크로프로세서, 압력 센서, 폐루프 제어

Description

컴퓨터 제어 성형 환경 및 적용 클램프 총톤수 제어 방법 {INTELLIGENT MOLDING ENVIRONMENT AND METHOD OF CONTROLLING APPLIED CLAMP TONNAGE}
본 발명은 일반적으로 단기 및 장기 성형 공정의 모든 태양 및 기계 공정/협동을 향상시키기 위한 데이터의 축적 및 사용 그리고 성형 공정의 관리에 관한 것이다. 좀 더 상세하게는, 본 발명은 폐루프 제어를 통한 클램프 총톤수의 제어 및 감지되거나 이력에 따라(historically) 저장된 클램프 총톤수 정보의 사용에 관한 것이지만, 이에 제한되지는 않는다.
성형 공정에 있어서, 성형 공정이 사출 성형 환경 또는 플래튼 및 주형을 사용하는 임의의 유사한 시스템인가에 관계없이, 성형된 부품의 품질은 물리적인 조건, 시스템 설비의 구성 및 성형 부품이 형성되는 프로세스 조건을 포함하는 다수의 인자에 의해 영향을 받는다.
기본적으로 일년에 걸쳐 연속하여 가혹한 공정 조건(넓은 온도 범위 및 높은 폐쇄 압력으로부터 발생) 하에서 작동되는 것이 요구되는 주형에 있어서, 주형의 인수 또는 인도 이전에, 일반적으로 고객들은 각각의 새로운 또는 수리된 주형이 생산과 같은 환경에서 작동이 증명되는 것을 요구한다. 이러한 증명 과정 동안에, 시험 장비(효과적인 벤치마킹을 보장하기 위해 제조업자에 의해 정의됨)는 명목상으로 최적인 주형 성능을 위해, 즉 성형되는 부품의 품질 및 생산성을 최적화시키는 방식으로 설정된다. 최적화는 캐비티 충전 및 유지 시간의 설정을 포함하는 프로세스 변수 제어를 통해 이루어지며, 이는 (숙련된 실험 기술자의 경우에도) 상당한 시간을 필요로 한다. 특정 성형 부품의 생산을 위한 (적절한 사출 프로파일의 관점에서) 초기 인지 경계 조건을 설립하는 것은 상당한 경험을 필요로 한다.
불행하게도, 시험 장비는 고객이 궁극적으로 주형을 위치시키게 되는 성형 기계에 따라 시스템 구성이 매우 쉽게 변한다. 결과적으로, 시험 장비 상에서 이루어진 최적화 및 설정이 고객의 장소 및 고객의 기계 상에서도 적절한 설정 및 생산 최적화로 좀처럼 전환되지 않는다. 사출 성형 기계를 예시로 들면, 시험 장비는 작업량, 프로세스 속도 또는 스크류 직경이 상이한 다양한 플라스틱 가공 유닛을 작동시킬 수도 있다. 추가적으로, 사출 성형 기계는 노즐 혼합기를 포함하거나 포함하지 않을 수도 있으며, 또는 노즐 혼합기는 시험 장비와 고객의 기계 사이에서 차이가 있을 수 있다. 또한, 축적과 관련하여서는, 슈팅 포트 내(또는 왕복 스크류 시스템의 전방)에 용융된 플라스틱의 사출 이전에, 시험 장비와 고객 기계 간의 슈팅 포트(shooting pot)의 체적은 변화할 수도 있다. 이러한 모든 다양한 구성이 프로세스 제어 및 최적화에 영향을 끼친다.
설정 및 품질에 영향을 주는 다른 인자(이는 시스템 종속 정보라기보다는 선택과 관련됨)는 수지 밀도, 착색제 또는 첨가제의 사용 및 기계의 환기 시스템이 명세서에 따라 작동하는지 여부를 포함한다. 이후 알 수 있는 바와 같이, 착색제 및 첨가제는 고객의 선택이며 연화(plastification) 및 그에 따른 스크류 처리 용량에 영향을 준다. 환기와 관련하여서는, 각각의 캐비티는 재료의 사출 동안에 캐비티로부터 제거되어야만 하는 공기를 초기에 포함한다. 보수 유지가 잘 되고 깨끗한 기계에 대해서는, 캐비티로부터의 공기 환기구가 막힘을 유발하는 미립자 물질, 특히 PET 먼지 등으로부터 처음에는 깨끗하기 때문에 더 높은 충전률이 달성된다. 환기 시스템의 부분 또는 전체 차단에 의해, 캐비티 압력은 연속의 캐비티를 기초로 하여 증가하여, 극단적인 경우, 캐비티로부터 제거되지 않은 공기가 성형된 제품 내 빈틈이 생기며 무게가 모자란 성형 제품을 만들게 된다.
다중 캐비티 환경에서 생산을 행하는 것과 관련하여 좀 더 구체적인 측면으로 전환하면, 캐비티 및 사출 설비의 충전률은 모재 품질에 있어 결정적이다. 이와 관련하여, 캐비티 충전은 속도 충전 제어(슈팅 포트 내 플런저의 속도 및 위치가 중요)로부터 압력 제어(모재 수축이 추가의 용융 재료의 제어된 사출을 통해 대처됨)로의 전환 등의 구체적인 예시에서와 같은 수많은 프로세스 전환 지점에서 적용됨을 알 수 있을 것이다. 더 구체적으로는, 비록 얇은 벽으로 비교적 경량인 모재(약 50 그램 미만)가 특히 모재의 네크와 긴 벽부 사이에서의 형상 및 두께 전환과 관련된 특정 충전 제어 관련 쟁점을 가지는 점에 주목할 수도 있지만, 전환 지점은 모재 형상에 있어서 수축이 더 현저한 무거운 모재에서 특히 중요하다. 실제, 사이클 중 압력 유지 부분에서는, 통상 특정 모재 형상용으로 규정된 유지 시간 동안 감소하는 압력에 대한 다중 전환점이 존재한다. 따라서, 충전 프로파일은 사이클 시간에 대해 전체적인 효과를 가진다.
충전 프로파일의 적절한 설정 실패로 인하여, 시각적으로 명백한 결함이 성형 제품에 발생할 수 있다. 최종 성형 제품, 특히 병 또는 용기용 모재에 있어서, 일반적으로 모재를 팔 수 없을 정도로 충분한 기능을 못하는 품질을 가지게 된다. 추가적으로, 최적화되지 못한 시스템은 전체적인 생산성에 직접적으로 영향을 미치므로, 고객이 재정적인 회수를 최적화시키는 역량을 제한하게 된다.
또한, 사출 성형 분야에 있어서, 특히 모재 제조와 관련하여, 고객은 다양한 부품을 생산하기 위해 항상 주형을 변형하게 된다. 스택 부품의 관점에서, 이러한 변형은 단순하게 넥크 피니쉬(neck finish)(넥크 링에 의해 형성됨)이 변화되지 않고 남아 있는 상태에서 캐비티 및 게이트 인서트의 교체를 필요로 할 수도 있다. 따라서, 이러한 형태의 주형 변화는 모재의 형상이 캐비티의 길이 또는 모재의 벽부의 두께 변동(주로 캐비티에 의해 정의됨)에 의해 변화되기 때문에, 모재의 중량을 간단하게 변화시킬 수 있다. 다시, 이러한 변화는 기계 설정이 재구성되는 것을 요구할 수 있고, 이러한 재구성은 시간 및 전문적 기술을 요구한다.
분명히, 기계의 작업 중단 또는 최적 미달의 성능은 생산자에 비용 부담을 주게 되므로 반듯이 최소화되어야 한다.
다중 캐비티인 모재 주형 환경에 있어서, 성형 시스템을 통상적으로 약 600톤까지 변화하지만, 용량이 큰 적용에 대해서 폐쇄 압력이 수천 톤에 이르는 클램프 총톤수를 요구하고 이러한 총톤수를 발생시킬 수 있다. 이들 폐쇄력은 전체 주형 및 주형 내부의 스택 부품에 걸쳐 관찰되고, 용용액이 캐비티 내부로 주입됨에 따라 주형 내부에서 관찰되는 사출 압력과 균형을 이루기 위해 발생된다. 부품 내에 임의의 오정렬이 존재하는 경우, 가해진 압력은 주형의 조기 마모를 야기하기에 충분하며, 이러한 마모는 부품 손상 또는 더 일반적으로는 초기에 "플래쉬(flash)"라는 결과를 낳을 수 있다. 이후 알 수 있는 바와 같이, "플래쉬"는 (대게, 비평행 및 오정렬에 의한) 성형 시스템으로부터의 플라스틱 용융액의 원하지 않는 누설이다. 플래쉬는 부품 마모 영향을 가속화시켜, 변함없이 바로 쓸모없는 성형 부품을 생산하게 만든다.
현재까지, 성형 기계 작동은 (유럽 특허 A-0990966호에 기술된 바와 같이) 프로세스 제어되지만, 전체 시스템은 중앙 집중 제어가 (시스템 와이드 제어기에서) 기계로부터의 실시간 감지 신호를 사용하는 한정된 폐루프 제어 환경에서 작동되어 왔다. 예를 들면, 주형 내부에 위치되는 열전쌍은 주형의 핫 러너(hot runner) 내부에서 가열기 출력을 조정 또는 보상함으로써 응답하는 시스템 제어기에 온도 표시를 제공한다. 이러한 시스템은 원하는 예열 곡선을 나타내도록 전력이 각각의 가열기에 적용되는 증가 단계 속도를 제공하기 위해 검색 테이블의 사용을 기술하고 있는 미국 특허 제6,529,769호에 개시된다. 또한, 미국 특허 제6,529,796호는 주형에 고정되는 하우징 내에 위치되는 쌍방향 프로세스 관리자(또는 IPM)의 사용을 개시하고, 여기서 IPM은 단일 연결부를 통해 중앙 집중 통신부 및 전력 유닛(컴퓨터 단자 포함)에 연결된다. 주형 내부의 센서는 감지된 스택 오결합으로부터 발생하는 경보 신호를 포함하는, 전체적인 시스템 관리 제어를 위해 신호들을 통신부 및 전력 유닛에 계전시킬 수 있는 IPM에 결합된다.
핫 러너 제어는 프로세서가 정션 박스를 통해 주형의 일측면에 결합되는 단열 외피 내부에 위치되는 미국 특허 제6,421,577호에 개시된다. 프로세서는 주형 내부의 센서로부터 신호를 수신하고, 온도, 압력 및 유동의 감지를 통해 주형 부품(예를 들면, 가열기 및 밸브 부품)의 작동을 제어한다.
미국 특허 제5,792,511호는 사출 성형 시스템을 제어하기 위한 방법 및 장치를 개시한다. 주형의 고온 반부는 고온 반부 및 그 열적 제어에 대한 특정 정보를 저장하는 비휘발성 메모리가 위치되는 관련 정션 박스를 포함한다. 더 구체적으로, 메모리는 고온 반부에 대한 가장 최근 온도 설정을 보존하고, 이 정보는 이후의 주형과의 사용을 위해 추후에 회수될 수 있다. 그러나, 그럼에도 전체적인 시스템 제어기는 (메모리 오작동인 경우) 비휘발성 메모리와 별개로 작동할 수 있다.
미국 특허 제5,222,026호는 이를 통해 조작자가 주형 분류를 입력할 수 있는 키보드를 포함하는 다이-캐스팅 기계를 개시한다. 따라서, 주형 분류는 제어기가 관련된 미리 저장된 작동 정보에 접근하는 것을 허용한다. 자동 주형 식별은 또한 리미트 스위치 및 주형의 후방과 다이-캐스팅 기계 상의 인터페이스에 개별적으로 위치되는 관련 접촉부 어레이를 통해서도 고찰된다. 리미티드 스위치가 인터페이스와 접촉하게 되는 특정한 경우에만, 삽입된 주형에 대응하는 디지털 기호가 발생된다. 이어서 기호는 시스템 제어기에 의해 해석된다. 물론, 접촉부가 절곡 또는 파손된 경우, 그릇된 신호가 시스템 제어기에서 해석될 것이고 잘못된 주형 설정이 설치될 것이다.
로센해머(Lausenhammer) 등에게 허여된 미국 특허 제6,048,476호는 주형 내에서 플래쉬를 방지하기 위한 방법 및 시스템을 개시한다. 압력 센서가 클램핑력 적용 기구 내부에서의 실제 압력을 측정하는데 사용되고, 제어기에는 용융된 재료가 주형 내로 사출됨에 따라 주형이 완전히 개방된 상태에 근접하는지 여부를 결정하는 논리 회로가 제공된다.
일본 특허 제11192651호는 적용 클램프력에 대한 피드백 환경에서 "사출 압력 및 스크류에 적용되는 정량 수지 압력"의 직접적인 검출이 이루어지는 시스템을 개시한다.
일본 특허 제11192651호와 유사한 방식으로, 미국 특허 제5,756,019호는 적용 클램프 총톤수가 위치 및 압력 측정에 기초하여 변화되는 시스템을 개시한다. 따라서, 미국 특허 제5,756,019호의 시스템은 일단 한번은 측정된 부품의 품질 및 시각적인 평가/검사에 어느 정도 기초하여 설정된다. 따라서, 시스템은 숙련 기술자에 의해 조정될 필요가 있고 (적용 클램프 총톤수에 대해 입수 가능한 부품 품질을 감지하여) 조정이 매번의 주형 변화에 대해 반듯이 발생하게 된다.
일본 특허 제6031787호는 기계 환경으로부터의 데이터 수집 및 그에 이어지는 디스플레이 상으로의 시각적인 구현을 통해 사출 프로세스의 시각화를 제공하는 시스템을 개시한다.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 기계 제어기가 사출 압력과 균형을 이루고 양호하게는 사출 압력을 약간 초과하도록 적용 클램프 압력을 조정하기 위해 동적으로 배열되며, 사용시 클램프 폐쇄 총톤수를 표시하는 감지된 데이터에 응답하는 성형 기계 제어기에 있어서, 기계 제어기는, 주형 내의 측정 캐비티 압력에 응답하여 주형을 포함하는 성형 기계의 사용시 작동 환경 내에서 사출 압력 프로파일을 실질적으로 따라가도록 적용 클램프 압력을 변화시키는 것을 특징으로 하는 성형 기계 제어기가 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 사출 압력을 감지하는 단계와, 감지된 사출 압력과 균형을 이루고 양호하게는 감지된 사출 압력을 약간 초과하도록 적용 클램프 총톤수를 동적으로 변화시키는 단계를 포함하는 성형 기계를 작동시키는 방법에 있어서, 주형 내측 캐비티 압력을 감지하는 단계와, 캐비티 압력에 기초하여, 사출 압력 프로파일을 실질적으로 따라가도록 적용 클램프 압력을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 기계를 작동시키는 방법이 제공된다.
본 발명의 추가 태양에 따르면, 사용시 주형을 형성하기 위해 클램프 조립체의 작동에 의해 적용 클램프 압력 하에서 정기적으로 합쳐지는 주형 반부를 지지하도록 구성되는 클램프 조립체와, 클램프 조립체와 관련되며 적용 클램프 총톤수의 감지 결과 표시를 제공하도록 배열된 센서와, 센서에 응답하는 기계 제어기를 포함하고, 기계가 사출 압력과 균형을 이루고 양호하게는 사출 압력을 약간 초과하도록 적용 클램프 압력을 조정하기 위해 동적으로 배열되는 사출 성형 기계에 있어서, 주형 내에 캐비티 압력 센서를 포함하고, 캐비티 압력 센서는 기계 제어기에 결합되어, 적용 클램프 압력이 주형 내에서 측정된 캐비티 압력에 응답하여 기계 제어기에 의해 변경됨으로써, 적용 클램프 압력이 성형 기계의 작동 환경 내부의 사출 압력 프로파일을 실질적으로 따라가게 되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 기계가 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 기계 제어기가 사용시 성형 프로세스 동안에 주형에 적용되는 적용 총톤수의 양을 결정 및 제어하기 위해 사출 압력 정보에 접근하도록 구성되는 성형 기계 제어기 및 주형 내 성형 프로세스에 대한 사출 압력 정보가 저장되는 관련 메모리의 조합체에 있어서, 기계 제어기가 적용 클램프 총톤수를, 주형에 가해지는 최대 기록 사출 압력 및 주형에 가해지는 가장 유사한 사출 압력 중 하나로 한정하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 성형 기계 제어기 및 주형 내 성형 프로세스에 대한 사출 압력 정보가 저장되는 관련 메모리의 조합체가 제공된다.
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따라서 본 발명은 향상된 작동 제어가 이루어지는 성형 시스템을 제공한다. 또한, 본 발명은 시스템 내의 실제 적용 총톤수의 효과를 한정하는데 사용됨으로써, 감소된 부품 마모, 긴 수명 및 낮은 에너지 소모를 도모한다. 예를 들면, 이력 데이터의 축적을 통해, 조작자 또는 지능적인(컴퓨터 제어) 시스템은 적용 총톤수 및/또는 시스템에 대한 최대 적용 총톤수에 있어서의 제한에 대한 최적화된 프로파일을 향해 이동할 수 있다. 실제, 일실시예에 있어서, 최대로 허용되는 적용 총톤수가 온-보드 칩에 미리 로드될 수 있으므로, 기계 제어기에 의한 온-보드 칩으로부터 얻은 정보는 시스템의 최대 총톤수를 한정한다.
양호한 실시예에 있어서, 본 발명은 또한 주형/기계 보수 유지를 보조하고 그리고/또는 주형 및/또는 기계 성능에 접근 및/또는 수정하기 위해 (원격 또는 실시간 중 하나로) 분석될 수 있는 이력 데이터를 유익하게 대조 확인한다. 이러한 이력 저장된 정보는 개량된 시스템 및 시스템 작동 변수의 전개에 사용되고, 정당한 권한의 청구범위에 정당성을 부과하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예가 첨부 도면을 참조하여 이후 설명될 것이다.
도1은 본 발명의 개념을 지지하도록 구성될 수 있는 종래 기술의 사출 성형 기계를 도시한다.
도2는 본 발명의 양호한 실시예를 따른 컴퓨터 제어 성형 시스템의 개략도이다.
도3은 도2의 양호한 시스템 구조에 대한 상세한 전형적 인터페이스를 제공한다.
도4는 도2의 인간-기계 인터페이스(HMI) 상에서, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 제공 가능한 스크린 표시이다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에서 사용되는, 시간에 대한 적용되는 총톤수의 그래픽 표시이다.
도1은 본 발명의 제어 프로세스 컴퓨터 제어를 뒷받침하도록 구성될 수 있는 전형적인 사출 성형 기계(10)를 도시한다. 이후 알 수 있는 바와 같이, 각각의 사출 사이클 동안, 성형 기계(10)는 기계(10) 내부에 위치되는 상보적인 주형 반부(12, 14)에 의해 형성되는 주형 캐비티에 대응하는 다수의 플라스틱 부품을 생산한다. 성형 기계의 전체적인 작동 제어는 분산형 데이터 처리 방식의 컴퓨터 제어, 즉 성형 시스템의 개별 부분의 제어를 책임지는 다중의 상호 연결된 프로세서를 가지는 구조물에 의해 이루어질 수도 있는 기계 제어기의 사용을 통해 달성된다. 기계 제어기는 터치 스크린, 키보드, 판독 가능한 데이터 장치(예를 들면, 디스크 드라이브 또는 CD-롬) 등을 통한 정보의 입력과 함께, 기계의 현재 또는 이력 상태의 그래픽 구현을 허용하는 인간 기계 인터페이스(도2 참조)의 작동에 관여한다.
사출 성형 기계(10)는 특정 제한 없이 재료를 연화 및 사출시키기 위한 사출 유닛(18), 및 고정식 플래튼(16)과 이동식 플래튼(17) 등의 성형 구조물을 포함한다. 작동시, 이동식 플랜튼(17)은 스트로크 실린더(도시 생략) 등에 의해 고정식 플래튼(16)에 대해 상대 이동된다. 클램핑력은 이후 쉽게 알 수 있는 것처럼 타이-바아 클램핑 기구(21) 및 타이-바아(19, 20)의 사용을 통해 기계에서 발생된다. 클램핑 기구(21)는 (통상적으로) 각각의 클램핑 기구가 그 모서리에서 플래튼을 통해 연장되는 대응 보어(22) 내부로 적어도 부분적으로 연장되는 상태에서, (통상적으로 볼트의 사용을 통해) 이동하는 플래튼(17)에 고정식으로 부착된다. 타이-바아(19, 20)의 유동 단부(23)는 이동하는 플래튼에 대한 상대적으로 자유롭게 이동하고, 떨어져 있는 타단부는 이동하지 않는 플래튼에 고정되는 것이 일반적이다. 물론, 특정 시스템에 있어서는, 반대의 고정 방법이 적용될 수도 있다.
도1을 다시 참조하면, 일단 타이-바아가 그 개별의 클램프 위치에 확실하게 결합되면, 주형 클램핑력(즉, 폐쇄 총톤수)은 (통상적으로) 클램프 피스톤에 통상 직접적으로 관련되는 유압 시스템의 사용을 통해 적용될 수 있다. 클램프 총톤수는 이후 알 수 있는 바와 같이 토글-클램프 배열의 사용을 포함하여 다양한 방식으로 생성될 수 있다.
주형 반부(12, 14)는 통상적으로 하나 이상의 주형 캐비티(24)를 가지는 주형을 함께 구성하는데 주형 반부(12, 14) 각각이 이동식 플래튼(17) 및 고정식 플래튼(16) 중 하나에 위치된다. 로봇(29)은 진공 베이스 취출판(32) 등과 같은 아암 공구(EOAT, 30)의 단부를 반송하도록 고정식 플래튼(16) 및 이동식 플래튼(17)에 인접하여 제공된다. 모재를 위한 취출판(32)의 특정 구현에 있어서, 취출판(32)은 적어도 각각의 사출 사이클에서 생산되는 모재(또는 성형 제품, 36)의 개수에 대응하는 다수의 냉각 튜브(34)를 포함한다.
사용시, 주형 개방 위치(도1 참조)에 있어서, 로봇(29)은 통상적으로 주형의 코어 측과 정렬하도록 EOAT(30)를 이동시킨 다음, 성형 제품[예를 들면, 모재(36)]이 스트립퍼 판(38), 액츄에이터, 리프트 로드 또는 그 기능적인 등가물의 작동에 의해 코어로부터 EOAT(30)로 떼내어지거나 방출될 때까지 대기한다.
본 발명의 양호한 실시예가 도2에 개략적으로 도시된다. 명료성을 위해, (주형 반부가 고정되는 플래튼을 포함하여) 사출 성형 기계는 생략되었다. 주형은 고온 반부(50) 및 저온 반부(52)로부터 형성된다. 고온 반부는 적절한 스프루 부싱(sprue bushing, 56)을 통해 사출 유닛과 연계되는, 핫 러너 매니폴드(54)와 같은 용융액 분배 시스템를 포함한다. 고온 반부(50)는 사용시 저온 반부(52) 상에 위치되어 대응하도록 정렬된 코어(62-64)를 수용하는 하나 이상의 캐비티(58-60)를 포함한다.
양호하게는, 고온 반부(50) 및 저온 반부(52)가 모두 불가능한 경우, 고온 반부(50) 및 저온 반부(52) 중 적어도 하나가 센서(66, 74)를 포함한다. 센서(66, 74)는 압력, 온도 또는 작동 사이클을 대표하는 접촉부나 스택 오정렬을 포함하는 주형 작동과 관련된 다른 변수를 감시할 수도 있다. 센서(66, 74)는 주형의 특정 판의 전용 포켓 내에 위치될 수도 있다. 이와 달리, 적절하게 센서(특히 적용되는 총톤수의 측정과 관련되어)는 표면 장착될 수도 있다. 추가로, 스택 부품 및 핫 러너(54)을 포함하는 특히 주형 반부 또는 그 특정 부품 내부의 작동 온도를 측정하는데 필요한 특정 센서(66, 74)는 측정이 요구되는 부품에 근접하거나 부품에 매설되어 위치된다.
센서의 개수는 주형 내부의 적용 가능한 공간의 크기, 센서를 (즉, 와이어와 함께) 상호 연결하는 능력 및 효과적인 정보 수집 또는 부품, 주형 반부 또는 주형의 작동 제어를 달성하는데 필요하다고 여겨지는 변수 측정 형태에 대해서만 제한된다.
센서(66, 74) 및 그 물리적인 연결부는 작동 환경에 따라 탄력적이어서 성형 기계 내에서 겪는 열, 압력 및 진동 관련 요구에 대처할 수 있다. 이러한 관점에서, (엔진 관리용) 자동차 분야에서 사용되는 센서는 본 발명에 적용하기에 적절한 것으로 여겨진다. 이러한 센서는 반도체 기술 분야의 숙련자에게 널리 공지되어 있다.
추가로, 고온 반부(50) 및 저온 반부(52) 중 적어도 하나(양호하게는 둘다)는 정보를 저장하기 위한 하나 이상의 메모리 장치(76, 78)를 포함하는 것이 바람직하다. 메모리 장치는 주형 반부 내부의 포켓 또는 주형 일 측면 상의 모듈 내에 위치될 수도 있다. 센서(66, 74)와 유사하게, 메모리 장치 및 그 물리적인 연결부는 가혹한 사출 성형 환경에 견디도록 구성되고, 이러한 관점에서 숙련자들은 반도체 분야, 특히 자동차 및 엔진 관리 형태의 적용예에서 사용되는 기준으로 이루어져야 함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
각각의 주형 반부 내의 메모리 장치(76, 78)는 궁극적으로 적절한 제어 논리 회로 및 적용예에 대한 특정의 관리 기능을 포함하는 기계 제어기(80)에 반응한다. 이러한 관점에서, 기계 제어기(80)는 비록 제어 정보 처리 능력이 전체 시스템에 걸쳐 동등하게 분포될 수 있지만, 로컬 마이크로프로세서(82)를 사용할 수도 있다.
기계 제어기(80)는 추가로 [키보드, 터치-스크린 또는 CD-롬 드라이브와 같은 판독 가능한 데이터 입력 장치(86)를 통해] 조작자에게 정보를 입력하고 적절한 디스플레이(88) 상에서 정보를 재검토/수신하는 능력을 제공하는 인간 기계 인터페이스(HMI)의 작동에 관여한다. 따라서, 메모리 장치(76, 78) 내에 저장되는 정보는 기계 제어기(80)에 의해 접근될 수 있고, 메모리 장치로의 정보의 저장(즉 기록)도 시스템 내부의 전체적인 제어 정보 처리에 의해 제어된다. 따라서, 기계 제어기(80)와의 협동에 의해, 메모리 장치(76, 78)는 로컬 센서(66, 74) 또는 다른 감지 소스, 예를 들면 기계 제어기로부터 수신된 감지된 데이터의 이력 기록을 축적할 수 있다.
기계 제어기(80)로의 메모리 장치(76, 78)의 결합은 디지털 또는 아날로그 신호 도메인 중 하나를 사용하고 연속의 복합 송신 또는 대응하는 정보 전달 기구를 사용하는 필드 버스(field bus, 89) 등을 통해 이루어질 수도 있다. 동일하게, 기능 안테나 및 RF 블록(90)에 의해 대표되는, 무선 기술[예를 들면, 무선 주파수(RF) 기술]이 기계 제어기(80)로의 메모리 장치(76, 78)의 연결을 위해 채용될 수 있다.
메모리 장치는 P-TAG, 데이터키(Datakey) 및 RS-485 멀티-드랍(multi-drop) 기술을 포함하는 적절한 비휘발성 메모리 저장 기술에의 실현될 수 있다. 일 특정 실시예에 있어서, 메모리 장치(76, 78)는 센서와 독립적으로 사용 및 구현될 수 있다. 메모리 구조는 메모리 스틱과 기계 제어기 사이의 신속한 연속의 인터페이스를 뒷받침하는 USB-연장 연결부 및 USB 플래쉬 메모리에 의해 구현될 수 있다. 따라서, 메모리로의 원격 또는 인터페이스 접근은 숙련자에게 널리 알려진 임의의 적절한 기술(예를 들면, 이더넷)을 통해 달성될 수 있다.
선택적으로, 기계 제어기(80)는 데이터베이스(92)에도 네트워크 연결되며, 데이터베이스는 모뎀 연결부(94)를 통해 접근할 수도 있다. 데이터베이스(92)는 고객의 건물 및 심지어 시스템 제어기에 배치되는 메모리 내부 중 하나에 위치될 수 있고, 또는 예를 들어 기계 공급자와 같이 멀리 떨어진 곳에 위치될 수도 있다. 데이터베이스(92)는 공급되는 기계의 리스트 및 로컬 사출 성형 기계(10)의 기계 제어기(80)로 선택적으로 접근 및 다운로드될 수 있는 상기 리스트와 관련된 (양호하게는 최적화된) 작동 변수를 포함한다. 또한, 데이터베이스는 주기적으로 사출 성형 기계(10)로부터의 선택적인 정보 및 감지된 측정값으로 업데이트될 수 있어서, 사출 성형 기계(10) 또는 특정 구성 요소가 겪는 작동 조건의 오프라인 분석을 허용한다.
일 실시예에서, 온-칩 메모리는 기계 작동을 위한 기준을 (기계 제어기로의 다운로딩을 통해) 설립하는 설정 변수의 데이터베이스로의 온라인 연결을 허용하는 네트워크 어드레스 포인터(network address pointer)를 포함할 수 있다.
따라서, 양호한 실시예에서의 고온 반부(50) 및 저온 반부(52) 내의 메모리 장치(76, 78)는 서로 결합된다. 유사하게, 주형 외부의 보조 설비, 예를 들면 로봇(29) 또는 성형 후 냉각 장치와 관련하여, 이러한 보조 설비도 특정 부품의 취출을 달성하기 위한 타이밍 및 로케이션/아암 위치 설정 정보를 포함하는, 부품 설정 또는 기계 구성과 관련하여 저장된 정보를 수신하도록 메모리 장치(76, 78)에 선택적으로 결합될 수도 있다. 통상적으로, 로봇에 위치되는 독립적인 제어기(96)가 보조 설비의 작동을 제어하도록 메모리 장치(76, 78)로부터 수신되는 정보를 수신 및 해석한다. 물론, 기계 제어기(80)는 숙련자들에게 쉽게 이해되는 바와 같이, 통신 경로(예를 들면, 통상의 버스 구조)가 메모리 장치(76, 78)를 기계 제어기 및 보조 설비와 상호 연결하는 경우 보조 설비의 중앙 집중 제어를 제공할 수 있다. 따라서, 이러한 관점에서, 명확하게 하기 위해 이러한 직접적이고 선택적인 연결이 도2로부터는 생략되었지만, TCP/IP 링크(또는 그 등가물)가 메모리 장치(76)와 마이크로프로세서(102) 사이에 존재할 수도 있다.
선택적으로, 다른 실시예에서는 핫 러너(54)가 기계 제어기(80)에 결합될 수 있는 메모리 칩 또는 RF 태그를 포함하며, 이러한 메모리 칩 또는 RF 태그의 기능은 이후 설명될 것이다.
도3을 간략하게 참조하면, 복수의 센서(68-72)는 메모리 장치(76)에 통신 경로를 제공하는 데이터 (수집) 인터페이스(100)에 개별적으로 결합된다. 메모리로의 접근은 데이터 인터페이스(100)를 통해 센서에 결합되는 마이크로프로세서(102)와 같은 적절한 제어기에 의해 제어된다. 통상적으로, 마이크로프로세서(102)로의 접근은 디지털-아나로그 컨버터(104) 및 선택적으로는 멀티플렉서(106)를 통해 이루어진다. 마이크로프로세서가 분산형 데이터 처리 제어 시스템에서 사용되는 경우, 데이터 인터페이스(100)도 기계 제어기(80)와 결합하는 정보를 제공한다.
이제 본 발명의 다양한 양호한 구조적인 실시예의 기능적인 작동으로 전환하면, 도2의 시스템의 기능적인 제어 및 설정은 다수의 방법으로 달성될 수 있다.
첫번째로, 기계 제어기(80)는 HMI(84)를 통해 특정 정보의 직접적인 입력을 요구할 수 있다. 예를 들면, 주형 설정과 관련하여, 본 발명의 양호한 실시예는 생산될 주형 부품과 관련한 부품 변수를 요구하는 스크린 프롬프트(screen prompt)를 생성한다.
두 번째로, 기계 내의 제어 논리 회로는 시스템의 보조 구성 요소, 예를 들면 주형, 핫 러너 및 스택의 시스템 구성을 식별하는 주형 내 정보를 찾고, 입수할 수 있으면 주형 내 정보를 얻기 위해 작동한다. 본원에서, "주형 내(in-mold)" 정보는 부품과 관련된 선택적인 데이터가 온-보드 칩 상에 저장되는 기구의 일반적인 설명으로 이해되어야 한다. 동일하게, 용어 "주형 내"는 특정 부품, 주형 또는 기계를 식별하고 다양한 부품, 주형 및/또는 기계에 관련된 다양한 구성 파일을 포함하는 (기계 제어기와 함께 또는 기계 제어기와 이격되어 위치되는) 데이터베이스 내에 전용 구성 파일을 표시하기 위해 기계 제어기에 의해 사용되는 식별 태그에 관한 것이다.
세 번째로, 기계 제어기는 전략적으로 위치한 센서로부터의 감지 신호를 수신함으로써 기계의 작동 변수를 실시간으로 감시한다. 폐루프 구성에 있어서, 기계 작동 조건의 동적인 조정이 시스템 제어기에 의해 이루어진다.
주형 설정을 개량하기 위해, 본 발명의 양호한 실시예는 원하는 주형되는 부품의 다양한 물리적인 변수의 데이터 입력을 요구한다. 더 구체적으로는, 모재를 예로들어, HMI용 (본 발명의 양호한 실시예의) 제어 알고리즘은 기계 조작자가 모재의 특정 구역에 대한 중량 및 두께 측정을 입력하게 한다. 두께 측정은 적어도 최대 두께의 측정이다. 구역과 관련하여서는, 임의의 개수 및 입상(granularity)이 사용될 수도 있지만, 게이트 구역, 스레드(thread) 또는 네크 구역 및 게이트와 네크 사이의 중간 (일반적으로 실린더형) 본체 구역에 대한 중량 및 두께 측정값이 구해지는 것이 바람직하다. 이러한 정보는 테이블 형태로 입력될 수도 있고, 다르게는 도4에 도시된 바와 같은 디스플레이(88)에 상에 생성되는 모재의 대표 또는 단순화된 이미지 상에 직접 입력될 수 있다.
선택적으로, HMI용 제어 알고리즘은 용융액이 캐비티 내부로 사출되는 게이트 직경, 성형 부품의 전체 길이 및 모재의 다른 주요 치수, 예를 들어 스레드 외측 직경과 관련한 정보를 추가로 요구한다. 추가로, 양호하게는 슈팅 포트 피스톤의 직경 및 주형 내 캐비티의 개수를 포함하는 제한된 프로세스 관련 기계 변수를 입력하는 것이 기계 조작자에게 요구된다. 본 발명의 제어 알고리즘은 평균 밀도를 적용할 수도 있지만, 수지의 밀도도 주어진 작동 온도 및 압력에 대해 구하여 지는 것이 바람직하다. 또한, 사출 압력에 대한 양호한 작동 기준이 HMI에 선택 입력 또는 다운로드될 수도 있다. 기계의 일반적인 그리고 특정되는 설정 및 구성에 대한 많은 지식에 의해, 제어 알고리즘 및 시스템 제어기가 초기 주형 및 기계 설정 지점을 형성하는데 있어 더 좋아지므로, 시스템이 최적 또는 양호한 작동 상 태에 더 근접하는 초기 작동 상태가 된다.
저온 반부의 냉각 효율에는 그 냉각 회로와 수지 온도 사이의 온도 차이가 적용되기 때문에, 냉각 회로 온도가 일반적으로 약 5 ℃ 내지 25 ℃ 사이의 제한된 온도 범위 내에서 오게 되더라도 알고리즘은 선택적으로 저온 반부 작동 온도 변화를 보상할 수 있으므로 사출 지점에서의 용융된 수지의 온도를 고려하여 볼 때 극히 작은 영향을 미친다.
부품의 작동 변수를 특정하는 검색 테이블에 접근하기 위해 기계 제어기에 의해 부품의 식별이 사용되는 경우, 데이터 입력은 부품 식별에 의해 제한될 수 있다.
앞서 식별된 데이터가 주어지는 경우, 충전 프로파일을 산출하는데 있어 제어 알고리즘은 이들 변화하는 구역의 형상에서 발생하는 다양한 냉각 및 유동 특성을 보상하기 위해 (다양한 두께 및 형상을 가지는) 다양한 구역 사이에서 중량 인자를 적용한다. 더 구체적으로는, 본 발명의 태양은 성형되는 부품(예를 들면, 모재) 내부에서의 최소 응력을 가지는 것, 양호하게는 유도되는 응력이 없는 것이 이로운지 여부 및 추가하여 캐비티로부터 일정한 공기 환기가 이루어지는지 여부를 인지한다. 이에 기초하여, 본 발명의 태양은 (캐비티를 통해 이동하는) 용융액 전방부가 모재의 각각의 구역 형상에서 일정 속도로 유동하는 일정한 충전률을 달성한다. 그런, 초기 설정 이후에, 일정한 유동을 달성 또는 보장하기 위해서는, 시스템 불균형을 보상하도록 추가의 몇몇 처리 변수(예를 들면 용용액 온도 및 사출 피스톤 위치)를 추가 검색할 필요가 있지만, 본 발명은 반복되는 수정 프로세스를 통해 대처될 필요가 있을 수도 있는 이러한 변수의 개수 및 유사 범위를 감소기키도록 작동한다. 결과적으로, 되풀이되는 재검토 프로세스를 단순화하고 가능한 제거하기 위해 주형 제조업자에 의해 제공되는 가이던스를 사용함으로써, 본 발명은 주형이 감소된 시간 내에 최적화된 설정에 이르게 한다.
따라서, [기계 제어기(80) 내부에서 작동하는] 알고리즘은 주형에 대해서 첫 번째 접근으로도 최적 충전 프로파일에 대응하는 충전 프로파일을 산출한다. 이후 알 수 있는 바와 같이, 충전 프로파일은 i) 사출 속도 전환 시간 제어(압력 제어에 대한 속도가 기계 논리 회로에 이루어지는 경우), ii) 플런저 속도 및 iii) 압력 유지에 대한 전환이 발생되어야만 하는 시점에 대한 작동 설정 지점을 포함할 것이다.
제어 알고리즘은 양호하게는 사출 성형기 작동 및 냉각 기능(성형 중 및 성형 후 모두)을 포함하는 추가의 기계 작동에 대한 설정 지점을 산출한다.
본 발명의 대체 실시예에 있어서는, 조작자가 HMI(84)를 통해 기계 제어기(80)에 데이터를 입력하게 하기보다는, 주형 내 메모리 장치(또는, 개별 주형 반부 내 메모리 장치)가 주형 구성 정보를 기계 제어기(80)로 다운로드하도록 배열된다. 본원에서, 주형 구성 정보는 부품 형상, 특히 (전술된 바와 같은) 원하는 성형 부품의 물리적인 변수에 관한 것이다. 다운로드는 주형 설치 및 시동에 의해 자동으로 구동되거나 기계 조작자의 상호 작용에 의해 이루어질 수 있다. 양호한 실시예에 있어서, 모재 정보는 특정 모형에 따라 생산되는 모재용 전자 구성 도면으로부터 치수를 추출하는 매크로를 포함하는 기계 제어기에 의해, 메모리 내부로 로딩되는 저장된 구성 도면으로부터 직접 구해진다.
일단 다운로드가 달성되면, (기계 제어기 내의) 제어 알고리즘은 특히 기계 작동과 관련하여, 조작자가 특정 작동 조건, 예를 들면 수지 온도 설정, 피스톤 속도 등을 변형하는 것을 허용한다. 캐비티의 개수(메모리 장치 내에 보유되거나 기계 조작자에 의해 입력된 저장 데이터에 포함할 수도 있음)가 주어지면, 알고리즘은 충전 프로파일 및 구체적으로는 i) 사출 속도 전환 시간 제어(압력 제어에 대한 속도가 기계 논리 회로에 이루어지는 경우), ii) 플런저 속도 및 iii) 압력 유지에 대한 전환이 발생되어야만 하는 시점에 대한 작동 설정 지점을 산출 및 설정할 수 있다. 산출되면, 제어 알고리즘은 충전 프로파일 및 작동 설정 지점이 도표화되거나 다르게는 HMI(84)의 디스플레이(88) 상에 도시되게 한다.
메모리 장치 내에 저장되어야 하는 정보는 (메모리 장치가 직접적으로 관련되는) 부품이 제조될 때 초기에 저장된다. 저온 반부, 핫 러너 매니폴드 또는 스택 구성과 같은 부품의 교체 및 변환 시점에서, 메모리는 부품 변수를 포함하는 새로운 기술 데이터로 업데이트된다.
추가로, 저장 용량이 허용하는 경우, 메모리 장치는 HMI(84) 상에 참조 문헌의 디스플레이를 허용하기 위해 기계 제어기에 의해 선택적으로 접근될 수 있는 관련 기술 데이터 및 사용자 지시 메뉴얼을 포함할 수 있다.
기계가 작동 환경에 있는 경우, 제어 알고리즘은 메모리 내의 데이터의 백업이 기계 제어기 내부에 국부적으로 저장되는 것을 보장한다. 정지시, 양호하게는 필수적이진 않지만, 주형과 칩 사이의 데이터 동기화가 이루어지며, 이러한 동기화가 이어서 기술되는 이력 평가 목적으로 사용되는 기존 데이터를 덮어쓰지 않도록 배열되는 것이 바람직하다.
최소한, 메모리 장치는 기술적으로 관련된 구성 정보를 얻기 위해 기계 제어기가 부품 식별 번호의 데이터베이스를 상호 참조하는 것을 허용하는 부품 식별 번호를 포함할 필요가 있다. 단순히 부품에 식별 번호(또는 식별 번호의 범위)를 부가함으로써, 정보의 레벨 및 메모리의 복잡성이 부품에서 제한될 수도 있다. 그러나, 이러한 형식으로 부품에 식별 번호를 부가하는 것은 시스템 제어기가 부품 번호를 부품 변수와 상호 참조하는 검색 테이블로 주기적으로 업데이트될 것을 요구하며, 이는 (인터넷을 통한) 기계 제어기로의 정보의 선택적인 다운로딩 또는 주기적으로 고객에게 보내지는 CD-롬을 통해 이루어질 수 있다. 즉, 부품(예를 들면, 주형) 번호는 기계 제어기에 적용가능한 작동 변수의 데이터베이스로 상호 참조될 수 있는 승인 항목을 제공한다. 다르게는, 기계 제어기는 기계 조작자가 부품 및 그 작동 특성 관련 리스트를 포함하는 원격 데이터베이스에 직접 접근하여 제어 알고리즘이 설정을 산출하는 것을 허용하기 위한 관련 선택 변수를 다운로드하는 것을 허용하도록 구성될 수 있다.
이와 달리, 메모리 장치는 관련된 부품을 고유하게 식별할 수 있는, 전자 또는 RF 태그와 같은 식별용 태그로 대체될 수 있다. 메모리 장치를 사용하기 보다는, 태깅(tagging)은 기계 제어기로 스캐닝될 수 있는 정보를 포함하는 바-코드 스트립으로서도 달성될 수 있다. 대부분의 기본 형태에 있어서, 구성 부품 번호가 기계 제어기에 수동으로 입력됨으로써, 부품 번호는 기계 제어기에 의해 접근 가능한 작동 변수의 데이터베이스로 상호 참조된다.
특정 주형용의 기계 설정에 대한 임의의 변형과 관련하여, 이러한 변형은 기계 제어기와 관련된 메모리에 저장된다. 추가로, 주형 내 메모리 장치를 사용하여, 수정된 잠정적으로 수동으로 최적화된 기계 설정이 주형 부품 또는 주형 반부 상 또는 그 안의 메모리 장치(86)에 저장됨으로써, 기계 설정 구성이 다른 기계로의 주형 또는 주형 반부의 이동과 함께 전송되는 것을 허용한다.
모든 경우에 있어서, 주형 내 메모리 장치로부터의 다운로드 또는 조작자의 즉각적인 데이터 입력이든지 여부에 관계없이, 제어 알고리즘은 수신된 데이터가 성형 기계용 제어 알고리즘 및 작동 변수에 대한 정보 요구 조건을 만족하는 것을 보장하기 위해 데이터 검증 및 한계 체크를 수행한다. 불일치가 존재하거나 제어 알고리즘이 범위 초과(out-of-range) 에러를 발생하는 경우, 기계 조작자는 HMI(84)로부터의 센서 경보를 통해 통지를 받는다. 주형 내 메모리 장치로의 정보의 다운로드는 승인 암호 형태로 안전 접근을 선택적으로 요구하며, 이는 잘못된 덮어쓰기 또는 저장된 성형 정보에 대한 악의적인 변조를 방지한다.
본 발명은 또한 유사한 기계에 대한 종래의 경험에 기초하여 기계의 설정을 고찰하며, 이는 검색 테이블의 사용이나, 새로운 부품이 설치되는 로컬 성형 기계의 장비 스펙과 작동 변수의 직접적인 입력을 필요로 한다. 주형 또는 부품에 대한 변수 정보를 기계 제어기 내부에 입력할 때에, 제어 알고리즘은 추천된 기계 설정(부품에 대해 메모리 장치 내에 저장됨)과 고객의 로컬 성형 기계의 작동 용량 사이의 불일치를 식별한다. HMI(84)를 통한 수동 입력 또는 기계 제어기로부터 입수 가능한 시스템 지식의 사용을 통해, 제어 알고리즘은 작동 모순을 야기하는 구성 차이를 (특히 설정과 관련하여) 식별하고 입수 가능한 검색 테이블 또는 변환 산출 결과에 기록된 유사한 시스템의 추정 또는 고안되는 기계 처리 특징에 기초하여 설정 변화에 대한 선택을 제공한다.
더 구체적인 예를 통해, 최적화된 선택 프로세스 설정 데이터 및 기계 구성 데이터를 뒷받침하는 관련 메모리 칩(즉, 주형 내 메모리)을 가지는 새로운 주형이 고객의 기계 내에 설치된다. 고객의 기계에 따라 구성이 변화되는, 예를 들면 클램프 사이즈 및 슈팅 포트가 다른, 시험 장비 상에 구성되는 최적화된 프로세스 데이터 세트를 사용하여, 제어 알고리즘은 고객 기계 변수 및 특성에 기초하여 식 또는 검색 데이터의 설정을 사용하여 시험 장비의 최적화된 데이터를 고객 기계의 최적화된 데이터로 변환한다. 따라서, 고객의 기계 내의 새로운 주형에 대한 충전 프로파일 및 설정 지점 제어는 첫 번째 접근에서 최적화된 설정으로 변경된다. 다르게는, 제어 알고리즘은 고객의 기계와 가장 가깝게 닮은 이전의 데이터베이스를 식별하기 위해 기계 구성의 데이터베이스에 접근할 수도 있다. 일단 유사한 기계가 식별되면, 고객의 기계의 제어 알고리즘에 의한 설정은 이전의 그러나 유사한 기계의 기계 설정에 기초한다. 시험 장비 설정과 고객 기계 사이에 근본적인 부조화(시스템 부품 내의 현저한 변화에 의해 식별됨)가 존재하는 경우, 제어 알고리즘은 HMI(84)를 통해 제시되는 적절한 경보를 발생한다.
메모리 저장 용량이 가능한 경우, 주형 내 장치는 주형에 특정된 또는 주형 형태에 고유한 보수 유지 관련 메모를 포함하는, 서비스 이력으로의 접근을 선택적 으로 포함할 수도 있다.
전체적으로 감지된 시스템에 있어서, 기계 제어기(80)는 정보의 응답 확인을 통해 어떤 부품 및 어떤 작동 변수가 시스템에 연결되는지를 알기 위해 다양한 시스템 부품으로부터 정보를 얻도록 구성된다. 따라서, 기계 제어기는 저온 반부, 고온 반부 또는 스택과 같은 특정 시스템 부품과 상설하여 관련되는 메모리 장치에 선택적으로 접근하여, 그 설정 제어 알고리즘 내에서의 후속의 산출 목적용으로 필요한 구성 데이터를 얻어낸다.
다른 실시예에 있어서, 시스템 내의 각각의 주요 부품은 작동 변수를 식별하기 위해 시스템 제어기가 시스템 내부의 모든 부품으로부터 정보를 얻어내는 것을 허용하도록 전기적으로 태깅된다. 기계 제어기가 유용한 데이터 입증 또는 "응답 확인"을 설립하는데 실패하는 경우, 기계 제어기는 수동 설정 구성으로 초기 설정된다.
감지된 시스템에 있어서, 시간이 지남에 따라 추가 장점이 센서 입력의 감시 및 기록을 통해 유도될 수 있다. 성형 기계(특히 주형 또는 플래튼 내) 안 또는 그 위에 위치되는 복수의 센서(66, 74)는 후속의 통계 분석을 위해 메모리에서 통신되고 저장되는 기계 작동 데이터를 축적한다. 분석은 HMI를 통해 저장된 정보로의 기술자에 의한 접근 또는 다르게는 저장된 이력 기계 성능 정보를 떨어진 위치, 예를 들면 제조업자의 서비스 설비로 다운로딩함으로서 이루어질 수 있다. 다중 기계 또는 주형으로부터 이력 데이터를 얻어냄으로써, 기계 제조시 제품 프랫폼에 대한 성능 경향을 식별하고 적절한 디자인 변화를 취하여, 특히 개별적인 문제점으로부터 발생하는 서비스 사안에 대처할 수 있다.
추가로, 감지된 환경은 이후 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 작동 기계 프로세스의 폐루프 제어를 뒷받침한다.
추가로, 본 발명의 양호한 실시예는 다음과 같은 개별 사이클 변수에 대한 기록을 감시 및 뒷받침하기 위해 센서(66, 74)를 사용한다.
a) 주형(또는, 특정 주형 부품)에 의해 수행된 사이클 회수
b) 최대 및 평균 적용 총톤수
c) 평균 및 최대 사이클 수
d) 토출 속도
e) 용융액 분배 시스템, 예를 들면 러너 시스템을 포함하여 주형 반부 및 구성 요소의 다양한 부품에서 격게 되는 평균, 최대 및 최소 온도
f) 기타 기계 및 경보와 같은 주형 관련 이벤트
앞선 이력에 기초하여, 서비스 기술자는 기계가 스펙에 따라 작동하였는지 여부와 어떤 기간에 대해 작동하였는지를 평가할 수 있다.
감지된 사이클 정보는 시스템 제어기(80)와 관련된 메모리에 저장되고, 이러한 사이클 정보는 산출된 평균 및 절대 측정값을 가장 최근의 데이터로 연속으로 업데이트함으로써 양호하게 저장되어, 메모리의 전체 사이즈를 한정한다.
센서 감시와 관련하여, 본 발명의 양호한 실시예는 부품의 임박한 또는 실제 실패를 (HMI 및 원격 서비스 센터 모두에서) 보고하도록 구성된 기계 제어기를 가진다. 서비스 센터에서의 서비스 기술자는 유사한 문제점을 포함하는 정보가 제공된 서비스 계획을 즉시 세울 수 있으므로, 고객에 대한 서비스 뒷받침을 향상시킬 수 있다.
도2의 데이터베이스(92)와 같은, 중앙 집중식 데이터베이스는 양호하게는 완전하게 해석되는 기술 플랫폼의 개발을 지지하기 위해 모든 새로운 주형 부품 및 관련 작동 변수로 주기적으로 업데이트된다. 부품 용량 관련 지식으로서, 증가한 자체 정보 처리 능력은 축적된 이력 지식을 사용하고 (시스템 제어기의) 원격 시스템 제어 및 프로세스 재 최적화를 제공함으로써 부품 성능을 최적화하기 위해 성형 기계의 제어 논리 회로에 부가될 수도 있다.
기록 가능한 메모리 장치로서, 기계 제어기는 주형 이동의 이력 흑적을 제공하기 위해 기계 번호를 메모리 장치에 기록하도록 선택적으로 구성된다. 데이터가 업데이트되는 것을 유지하기 위해, 기계 제어기는 추가로 기계 설정 또는 플래튼으로의 주형 설치 시에 사용자에게 입력 촉진을 유도하도록 배열됨으로써, 특정 정보가 제어기 내에 입력되고 주형 부품, 예를 들면 저온 반부, 고온 반부 또는 로봇과 관련된 메모리로 다운로드된다.
(주형 설계에 있어 지적 재산권의 잠재적인 모조 및 도용과 함께) 부품 부조화 같은 잠재적인 사안에 대처하기 위해, 본 발명의 양호한 실시예는 주형의 고온 반부(50) 및 저온 반부(52) 모두에 위치되는 메모립 칩과 협동하는 기계 제어기를 가진다. 부품 호환성 및 정보 출처를 설립하는 인증 코드의 수신 없이는, 예를 들어 주형/기계 손상이 없는 것이 보장되도록, 전체적으로 주형 작동은 기본적인 기능으로 금지 또는 제한된다. 다르게는, 승인이 없는 경우, 기계 제어기는 주형이 의심되는 모조 또는 복제로서 사용되는 것을 표시하는 보고를 발생시키거나, 선택적으로 전송하도록 구성될 수도 있다. 특정예에 있어서는, 정합 쌍으로서 특정 고온 반부를 특정 저온 반부와 항상 연관시키는 것이 바람직할 수 있는 것으로 여겨지므로, 고유의 코드로 상호 보완하는 식별이 함께 작동한다.
본 발명의 다른 태양에 있어서, 압력 센서가 스택 부품 내부 및/또는 플래튼 및 타이-바아의 힘 폐쇄 경로와 관련하여 주형 표면 상에 위치하는 상태에서, 적용되는 클램프 폐쇄 총톤수의 마이크로프로세서 제어가 고찰된다. 더 구체적으로, 사출 사이클 기간 중 상당한 부분에 대한 전체 폐쇄 총톤수를 발생시키기보다는, 본 발명은 순간 사출 압력을 반영하도록, 즉 순간 사출 압력과 균형을 이루거나 양호하게는 약간 초과하도록 클램프 압력을 조정하기 위해 동적으로 클램프 압력의 폐루프 제어를 (유압 피스톤 또는 그 기능적인 등가물의 제어를 통해) 고찰한다. 양호하게는, 효과적인 주형 폐쇄가 확실하게 획득하는 것을 보장하기 위해 안전 여유도(양호하게는 약 2% 내지 10% 사이의 초과 압력으로, 그러나 적어도 약 25% 내지 50% 범위를 초과하지 않음)가 시스템에 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 양호한 실시예의 시스템은 적은 전력을 소모하고 부품 마모가 감소된다. 압력 감지는 표면 장착된 센서를 통해 그리고 유압 및/또는 캐비티 압력을 측정함으로써 이루어질 수 있다. 다르게 또는 추가로, 시스템은 또한 주형 이동(그리고 특히 주형 및 타이-바아의 위치)을 감시할 수 있다.
도5를 참조하면, 시간에 따른 적용 총톤수의 그래픽 표시가 도시된다. 본 도면에서는, 두 개의 다른 접근이 도시되고 있다. 제1 접근은 시간에 대한 사출 압력 프로파일을 따라가고, 시간에 대한 적용 총톤수는 폐루프 회로 제어(적절하게 위치하는 압력 센서에 의한 감지 및 측정을 통해 이루어짐)에 따라 변화된다.
제2 접근은 미리 저장되거나 이력식으로 축적된 사출 압력 정보를 관찰하여, 변화하는 총톤수 대신에 일정 총톤수를 적용한다. 그러나, 클램핑 조립체에 의해 발생될 수 있는 모든 입수 가능한 클램프 총톤수를 적용하기보다는, 제2 접근은 (특정 주형 구성과 관련한 검색 테이블에 저장하면서) 주형 내에서 겪게 되는 최대로 기록된/예상 사출 압력을 주시한 다음, 이러한 최대 압력을 약 2% 내지 10% 사이의 안전 여유만큼 상승시킴으로써, 최적 클램프 총톤수를 식별한다. 그런 다음, 기계 제어기는 (기본적으로는 사출 및 유지 사이클 동안만) 최적 클램프 총톤수에 대응하는 일정하게 적용되는 총톤수의 적용을 유도한다.
또한, (적용 총톤수에 대한 폐루프 제어에 추가하여) 메모리 칩의 사용으로, 시스템의 특정 구성에 대한 미리 정해진 압력 하강 모델이 주형에 대해 저장될 수 있다. 결과적으로, 메모리로부터 정보를 얻음으로써, 총톤수 적용 프로파일이 접근되어 제어 변수로서 제어 시스템에 로딩된다. 또한, 모델화된 총톤수 프로파일(다양한 주형 형태 및 캐비티에 대해 경험으로 유도된 결과에 기초할 수 있음)을 사용하는 시간 동안에, 동적인 총톤수 제어가 사출 및 유지 사이클과 관련하여 수행됨으로써, 주형 부품 상에 적용되는 평균 압력을 감소시킨다.
개략적으로, 적용되는 클램프 총톤수와 관련하여, 센서 및/또는 메모리 칩은 기계 제어기가 i) 압력 측정에 기초한 최소 폐쇄 총톤수 또는 ii) 주형 또는 성형 제품의 측정된 물리적인 변수에 기초한 시간에 따른 폐쇄 총톤수의 변화 중 하나를 적용하는 것을 허용한다.
기계 제어기가 궁극적으로 기계 제어를 책임지기 때문에, 양호하게는 모든 메모리 장치 및 보조 제어기가 기계 제어기에 응답하게 되어 단일 포인트 기록 함수가 달성되는 것을 보장한다.
물론, 전술된 설명이 단순한 예시로서 제공되었으며 세부 사항에 대한 변형이 본 발명의 범위 내에서 이루어질 수도 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 양호한 실시예는 다중 캐비티 모재 제조 환경에서 본 발명을 구현하는 것에 초점을 맞추었지만, 본 발명은 [씩소몰딩(thixomolding) 환경에서와 같은 부품과 관련된) 주형 슈(shoe)가 약간 다른 시스템 구성을 가지는 다수의 기계 사이에서 시간이 지남에 따라 교환 가능한 다른 기술 분야에서도 동일하게 적용 가능하다. 유사하게, 양호한 실시예는 PET(폴리에틸렌 테트라프타레이트)에 대한 성형 환경을 고찰하고 있지만, 본 발명은 플라스틱 및 금속, 예를 들면 폴리카보네이트 및 씩소몰딩용의 다른 성형 환경에서도 각각 적용 가능하다.
메모리 및 센서 장치를 상호 보완식 감지로서 작동시키는 것이 이롭긴 하지만, 전술된 임의의 설정 과정으로 메모리를 사용(또는 부품 식별 정보를 기계 제어기에 입력)하는 것과 관련된 본 발명의 개념은 센서계 시스템과 독립하여 실현될 수 있음을 이해할 것이다.
양호한 실시예가 주형의 고온 반부 및 저온 반부와 관련한 상세한 설명에 초점을 두었지만, 본 발명은 다른 시스템 부품, 예를 들면 로봇에서도 이용 및 적용가능함을 알 수 있다.

Claims (22)

  1. 사출 압력과 균형을 이루거나 사출 압력을 초과하도록 적용 클램프 압력을 조정하기 위해 동적으로 배열되며, 사용시 감지 소스로부터 수신되어 클램프 폐쇄 총톤수를 표시하는 감지된 데이터에 응답하는 성형 기계 제어기(80)에 있어서,
    상기 기계 제어기(80)는, 주형 반부(12, 14) 내의 측정 캐비티 압력에 응답하여 주형 반부(12, 14)를 포함하는 성형 기계(10)의 사용시 작동 환경 내에서 사출 압력 프로파일을 따라가도록 적용 클램프 압력을 변화시키는 것을 특징으로 하는 성형 기계 제어기.
  2. 제1항에 있어서, 기계 제어기(80)는 성형 기계(10)의 유압 피스톤으로 전송되는 제어 신호를 통해 이루어지는 적용 클램프 압력의 폐루프 제어를 제공하도록 배열되는 성형 기계 제어기.
  3. 제2항에 있어서, 제어 신호는 2% 내지 10% 사이의 초과 압력 안전 여유도를 포함하는 성형 기계 제어기.
  4. 감지 소스로부터 수신된 사출 압력을 감지하는 단계와,
    감지된 사출 압력과 균형을 이루거나 감지된 사출 압력을 초과하도록 적용 클램프 총톤수를 동적으로 변화시키는 단계를 포함하는 주형을 가지는 성형 기계를 작동시키는 방법에 있어서,
    주형 내부의 캐비티 압력을 감지하는 단계와,
    상기 감지된 캐비티 압력에 기초하여, 사출 압력 프로파일을 따라가도록 적용 클램프 압력을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 기계 작동 방법.
  5. 제4항에 있어서, 적용 클램프 압력이 순간 사출 압력을 50% 이하로 초과하는 것을 보장하는 초과 압력을 적용하는 단계를 더 포함하는 성형 기계 작동 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 유압, 주형 이동 및 타이-바아 위치 중 하나 이상을 감지하는 단계를 더 포함하는 성형 기계 작동 방법.
  7. 사용시, 주형을 형성하기 위해 클램프 조립체의 작동에 의해 적용 클램프 압력 하에서 정기적으로 합쳐지는 주형 반부(12, 14)를 지지하도록 구성되는 클램프 조립체(16, 17, 21)와,
    클램프 조립체(16, 17, 21)와 관련되며, 적용 클램프 총톤수의 감지 결과 표시를 제공하도록 배열된 센서(68, 70, 72)와,
    센서(68, 70, 72)에 응답하며, 사출 압력과 균형을 이루거나 사출 압력을 초과하도록 적용 클램프 압력을 조정하기 위해 동적으로 배열된 기계 제어기(80)를 포함하는 사출 성형 기계(10)에 있어서,
    주형 내에 캐비티 압력 센서를 포함하고, 캐비티 압력 센서는 기계 제어기에 결합되어 적용 클램프 압력이 주형 내에서 측정된 캐비티 압력에 응답하여 기계 제어기(80)에 의해 변경됨으로써, 적용 클램프 압력이 성형 기계의 작동 환경 내에서 사출 압력 프로파일을 따라가게 되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 기계.
  8. 제7항에 있어서, 사출 성형 기계(10)는 클램프 조립체(16, 17, 21)와 관련된 유압 피스톤을 더 포함하고, 기계 제어기(80)는 유압 피스톤의 폐루프 제어를 통해 적용 클램프 압력의 제어를 제공하도록 배열되는 사출 성형 기계.
  9. 제7항에 있어서, 추가 센서가, 압력을 감지하기 위해 주형 표면, 적용 클램프 압력의 제어를 위해 유압 회로, 압력을 감지하기 위해 스택 부품, 그리고 위치를 감지하기 위해 타이-바아 중 하나 이상에 근접하여 위치되는 사출 성형 기계.
  10. 주형 반부(12, 14) 내 성형 프로세스에 대한 사출 압력 정보가 저장되는 관련 메모리(76), 및 사용시 성형 프로세스 동안에 주형에 적용되는 적용 총톤수의 양을 결정 및 제어하기 위해 사출 압력 정보에 접근하도록 구성되는 성형 기계 제어기(80)의 조합체에 있어서,
    기계 제어기는 적용 클램프 총톤수를, 주형에 가해지는 최대 기록 사출 압력 및 주형에 가해지는 최대 예상 사출 압력 중 하나로 한정하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 관련 메모리 및 성형 기계 제어기의 조합체.
  11. 제10항에 있어서, 사출 압력 정보는 하나 이상의 주형 구성과 관련한 검색 테이블로서 메모리 내에 저장되는 관련 메모리 및 성형 기계 제어기의 조합체.
  12. 제10항에 있어서, 사출 압력 정보는 하나 이상의 성형 시스템 구성에 대한 미리 정해진 압력 하강 모델의 형태로 저장되는 관련 메모리 및 성형 기계 제어기의 조합체.
  13. 제10항에 있어서, 기계 제어기(80)는 사출 및 유지 사이클과 관련하여 동적 총톤수 제어를 수행하는 관련 메모리 및 성형 기계 제어기의 조합체.
  14. 제10항에 있어서, 기계 제어기(80)는 적용 클램프 압력이 순간 사출 압력을 50% 이하로 초과하는 것을 보장하는 초과 압력을 적용하는 관련 메모리 및 성형 기계 제어기의 조합체.
  15. 삭제
  16. 제2항에 있어서, 제어 신호는 50% 이하의 초과 압력 안전 여유도를 포함하는 성형 기계 제어기.
  17. 제2항에 있어서, 제어 신호는 25% 이하의 초과 압력 안전 여유도를 포함하는 성형 기계 제어기.
  18. 제4항에 있어서, 적용 클램프 압력이 순간 사출 압력을 20% 이하로 초과하는 것을 보장하는 초과 압력을 적용하는 단계를 더 포함하는 성형 기계 작동 방법.
  19. 제4항에 있어서, 적용 클램프 압력이 순간 사출 압력을 10% 이하로 초과하는 것을 보장하는 초과 압력을 적용하는 단계를 더 포함하는 성형 기계 작동 방법.
  20. 제4항에 있어서, 적용 클램프 압력이 순간 사출 압력을 2% 이하로 초과하는 것을 보장하는 초과 압력을 적용하는 단계를 더 포함하는 성형 기계 작동 방법.
  21. 제14항에 있어서, 기계 제어기(80)는 적용 클램프 압력이 순간 사출 압력을 10% 이하로 초과하는 것을 보장하는 초과 압력을 적용하는 관련 메모리 및 성형 기계 제어기의 조합체.
  22. 제14항에 있어서, 기계 제어기(80)는 적용 클램프 압력이 순간 사출 압력을 2% 이하로 초과하는 것을 보장하는 초과 압력을 적용하는 관련 메모리 및 성형 기계 제어기의 조합체.
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