KR101202593B1 - 적어도 하나의 공동을 채우기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용융물로부터 예비성형체를 제조하기 위한 도구의 적어도 하나의 공동, 특히 사출 성형 장치에서 도구의 공동을 채우기 위한 방법에 관한 것으로서, 용융물은 소정 압력 하에서 다수의 노즐들로부터 상기 공동으로 유입된다. 본 발명의 방법에 따르면, 적어도 하나의 노즐에 센서가 구비되고, 센서는 상기 공동 내에서 상기 용융물의 흐름을 판단하며, 상기 노즐들을 통한 충전 공정이 상기 센서의 신호들을 근거로 자동으로 조정된다.

사출성형, 공동, 다이

Description

적어도 하나의 공동을 채우기 위한 방법{Method for filling at least one cavity}

본 발명은 용융물로부터 성형물의 제조를 위한 다이의 적어도 하나의 공동, 특히 사출성형기에서 다이의 공동을 채우기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 용융물은 소정 압력하에서 다수의 노즐들로부터 상기 공동으로 유입된다.

사출 성형 또는, 예를 들어, 다이캐스팅에서, 다이 내의 공동(cavity)은 특히 플라스틱, 금속 또는 세라믹으로 구성되는 용융물로 충전된다. 이러한 유입 공정은 공동이 적어도 거의 완전히 채워질 때까지 일어나고, 이후 보압 상(holding pressure phase)으로 알려진 전환이 뒤따르는데, 여기서는 무엇보다도 공동 내에서 물질의 수축이 또한 보상된다.
DE 101 12 126 A1은 특히 다수의 사출 성형 다이들에서 공동들의 체적 충전의 자동 균형을 위한 방법을 개시하는데, 상기 공동들에서의 온도 프로파일이 판단되고 다른 공동들에 대하여 같게 만들어진다.

예를 들어, DE 101 16 998 A1은 플라스틱 용융물이 이 지점에 도달시 유로의 말단에서 공동이 다이벽 온도 센서에 의하여 자동으로 검출되는 방법을 설명한다. 이때, 속도신호가 조절된 사출 동작으로부터 압력이 조절된 보압 동작으로 전환하기 위하여, 신호가 장치 제어부로 전송된다.
이 공개는 또한, 뜨거운 덕트 노즐들이 각 사출점에서의 프로그래밍에 따라서 조절될 수 있도록, 공동 내에서 센서들의 도움으로 용융물의 흐름 선단을 체적 충전까지 조절하는, 긴 유로들을 가진 매우 큰 사출 성형물들의 제조를 위한 다수의 타이-업(tie-up)을 갖는 단일 다이에서의 문제들을 보여준다.
또한, JP 2001 179786 A로부터, 용융물이 노즐로부터 분배기를 경유하고 두 개의 사출점들을 통하여 공동으로 유입되는 방법을 추정할 수 있다. 이 공동은 용융물 경로 내에서 두 개의 압력 센서들을 할당받고, 사출점들의 업스트림에서 해당 밸브들의 열림과 닫힘은 상기 압력 센서들로부터의 신호들을 근거로 조절된다.
다시, EP 0 704 290A로부터, 플라스틱 사출 성형물들의 제조를 위한 방법을 추정할 수 있는데, 여기서 용융물은 분배기를 경유하여 다수의 사출점들로 이끌린다. 용융물이 센서에 도달할 때까지, 제1 사출점으로부터 특정한 양의 용융물이 공동으로 유입되고 상기 금형이 닫히는 결과로서 분배된다. 그 후, 제2 사출점이 개방되고, 제2 센서가 활성화될 때까지 다시 용융물의 일부가 상기 금형으로 유입되어 상기 금형이 또 닫히는 결과로서 분배된다.

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예를 들어, 범퍼들, 도어 배튼(battens), 피팅들(fittings) 등과 같은 대면적 또는 큰 체적 성형들을 위하여, 캐스케이드(cascade) 사출 성형이라는 방법이 알려진다. 여기에서, 사출 또는 충전은 종래의 사출 성형 방법에서처럼 중앙 게이트를 통하여 수행되는 것이 아니라 다수의 제어 노즐들을 통하여 순차적으로 수행된다. 말하자면, 먼저, 다이 공동의 부분만이 제1 노즐에 의하여 충전된다. 용융물이 제2 노즐의 위치에 도달하면, 상기 제2 노즐은 열려서 공동 등의 또 다른 부분을 채운다. 노즐 개방의 최적화는 대개 경험상 일어나고, 웰드 라인(weld lines), 즉 다양한 용융물들의 국부적 만남의 위치를 체크하는 가능성이 없다. 이는 생산되는 부품들의 질에 결정적인 영향을 미친다.

일반적으로, 이들 응용들에서, 긴 유로들 때문에, 공동의 충전에 있어서의 변동들은 비교적 작은 몰딩들이 관련된 곳에서보다 실질적으로 더 큰 효과를 가진다는 사실을 주목하여야 한다.

본 발명의 목적은 캐스케이딩 사출성형 공정을 상당히 개선하는데 있다.

이 목적을 달성하기 위하여, 센서들로부터의 신호들을 근거로, 노즐들에 의한 연속적인 유입 동작들이 센서들로부터 상기 신호들에서의 시간 차이에 의하여 서로 연달아 자동적으로 조정된다.

이는 현재 상기 노즐들이 더 이상 경험적으로 동작하는 것이 아니라, 용융물 흐름을 근거로 판단된다는 것을 의미한다. 본 발명에 따르면, 이 경우에, 상기 용융물에 의하여 변화되는 임의 변수가 검출될 수 있다. 그러한 변수들은 온도 또는 상기 용율물에 의하여 야기되는 온도 변화들이다. 용융물 자체가 부딪히면, 온도 센서의 온도가 즉시 상승하도록 하는데, 이는 상기 용융물이 이러한 온도 센서에 도달하였다는 것을 차례로 의미하는 신호로 해석될 수도 있다.

그러나, 오늘날, 용융물 온도 자체가 측정될 뿐만 아니라, 바람직하게는 상기한 DE 101 12 126 A1에서 설명된 것처럼 다이 벽 온도도 측정된다.

흘러들어오는 용융물은 보통 공동 내의 압력을 증가시키기 때문에, 압력 센서들의 사용이 예견될 수도 있다. 그러나, 상기 용융물의 선단은 이 수단에 의하여 매우 정확하게 판단될 수 없다.

상기 용융물의 특정 물질, 예를 들어 특정 금속과 반응하는 센서들이 생각될 수 있을 것이다. 그러나, 바람직하게는, 이전처럼 온도 센서들이 사용된다.

본 발명에 따르면, 각 노즐은 용융물이 해당 위치에 도달하는 시점을 검출하는 이러한 유형의 센서를 할당받는다. 이런 방법으로, 개별적인 노즐들은 공정의 함수, 즉 폐조절 루프로 열리거나 닫힐 수 있다. 다양한 용융물들의 만남("웰드 라인")이 더 이상 임의로 일어나는 것이 아니라 조절되기 때문에, 성형물들의 질이 이것에 의하여 상당히 향상될 수 있다.

원칙적으로, 센서들, 특히 온도 센서들을 상기 노즐들의 상방흐름 또는 하방흐름에 위치시키는 가능성이 있다. 센서들을 노즐들의 상방흐름에 위치시키는 것은 노즐들의 열림이 시간 제어를 통하여 지연되고 조절될 수 있다는 장점을 가진다. 센서들을 노즐들의 하방흐름에 위치시키는 것은 사실상 상기 용융물이 또한 실제로 센서 위로 흐를 때 열림이 일어난다. 비록 이상적인 상황에 해당하지만, 이는 이후 단계에서 더 이상 영향을 받지 않을 수 있다.

바람직하게는, 마지막 센서가 유로의 말단에 놓인다. 상기 용융물이 이 마지막 센서에 도달하면, 모든 노즐들은 개방되고 보압으로 전환된다.

반면에, 설명된 첫 번째 방법으로는, 다양한 용융물 흐름들의 만남이 두 게이트들/노즐들 사이의 상기 용융물의 속도가 조절되어 표준화되는 또 다른 방법에 의하여 조절된다. 이는 플라스틱 부분이 동일한 충전 조건들 하에서 생성되었다면 수축과 뒤틀림의 관점에서 동일한 성질들을 가지기 때문에 바람직하다.

본 발명에 따르면, 이후 이러한 노즐 근방에서 다이 벽 온도들이 측정되어 분석되고, 적절하다면, 조절되고, 그 결과, 장치 세팅이 변하지 않으면, 상기 용융물은 항상 두 개의 뜨거운 덕트 노즐들 사이 또는 동일한 시간에서 두 개의 센서 위치들 사이의 거리를 덮는다. 바람직하게는, 상기 용융물의 점성이 변하면 상기 용융물의 유속이 변한다. 바람직하게는, 이는 상기 용융물이 게이트들/노즐들에서 열적으로 다르게 조절되면 발생한다. 물론, 다른 점성을 가진 용융물의 첨가도 가능하지만, 그것은 상당한 비용을 발생시킨다.

그러므로, 두 개의 뜨거운 덕트 노즐들 사이의 각 세그먼트(segment)는 독립적인 조절의 관점을 갖고서 고려되어야만 한다.

그러나, 실제로는, 두 개의 뜨거운 덕트 노즐들 사이의 용융물의 속도를 개별적으로 표준화하는 것은 충분한 것이 아니라, 개별적인 세그먼트들 사이에 의존한다는 것을 알 수 있다.

예를 들어, 범퍼를 위한 단일-공동 다이의 가장 간단한 예에서, 개별적인 세그먼트들의 충전 상들은 초기에 최적화된다. 이는 상기한 방법의 도움으로 자동적으로나 혹은 경험적으로 밀봉 노즐들의 최적화된 열림과 닫힘에 의하여 일어난다. 최적화 후, 뜨거운 덕트 노즐들 근방에서 측정된 온도들은 기준 곡선으로서 저장된다.

이후, 용융물의 흐름 거동이 외부 영향들 때문에 제조하는 동안 변화하면, 이 거동은 유로의 말단에 관해서는 제1 게이트로부터 요동한다. 즉, 기준 곡선과 현재 온도 곡선 사이의 시간 차이는 점증적으로 더 크게 되고, 유로의 말단 방향에서 더 큰 차이가 만들어진다.

예를 들어, 동일 다이 내에서 차량의 두 개의 동일한 사이드 배턴들의 제조에서 다수의 공동을 가진 다이의 경우, 목표는 기준 신호에 대하여 각 개별 부분을 조절하는 것이 아니라, 서로간의 비교이다. 즉, 양 부분들에서 용융물 흐름은 표준화되어야만 하고, 그 결과 상기 용융물은 각 시점에서 각각의 게이트로부터 동일 거리에 있다.

이 경우, 시간 오프셋(offset)을 갖는 신호 상승의 경우, 두 측정 곡선들이 서로 비교되어 표준화되기 때문에, 상기 두 곡선들 사이의 기준점이 결정되고, 이는 조절을 위한 기준점으로서 사용된다. 기준점 대신에, 원칙적으로는, 기준 곡선이 판단될 수도 있지만, 단순화를 위하여 기준점이 선택된다.

본 발명의 추가적인 장점들, 특징들 및 상세들은 바람직한 예시적 실시예들 의 다음 설명으로부터 그리고 도면을 참조하여 수집될 수 있고, 이들 도면들에서:

도 1은 관련 공급 점들과 센서들을 가진 대면적 성형의 사시도를 보여주고;

도 2는 사출 노즐들의 조절의 그래프식 도시를 보여주고;

도 3은 본 발명에 따르는 조절 방법의 그래프식 도시를 보여주고;

도 4는 본 발명에 따르는 다른 조절 방법의 그래프식 도시를 보여준다.

도 1은 사출 성형 다이의 공동에서 제조되는 대면적 성형(1)의 사시도이다. 네 개의 게이트들(2부터 5)이 표시되어 있는데, 이들 게이트들에서 용융물이 공동으로 유입된다. 또한, 센서들(6a)이 도시되어 있는데, 이들 센서들(6a)은 화살표(7)로 표시된 용융물 방향으로 게이트들(2 내지 5)에서 해당 노즐들의 상방흐름에 배열된다. 대비적으로, 참조 부호 8a는 용융물 방향을 따라서 게이트 또는 대응하는 노즐들의 하방흐름으로 배열되는 센서들을 가리킨다.

마지막 센서(9)는 용융물의 유로의 말단 근처에 제공된다.

본 발명은 다음과 같이 동작한다.

용융물이 더 상세하게 도시되지 않은 노즐을 통하여 제1 게이트(2)까지 공급된다. 이 용융물은 흐름 방향으로 흘러서 게이트(3)에 앞서 있는 제1 온도 센서(6a)에 도달한다. 이 센서는 게이트(3)의 노즐을 통하여 사출 동작을 시작하는 신호를 장치 제어부에 보낸다. 용융물은 게이트(4)를 향하여 용융물 방향(7)으로 차례로 흘러서 다음의 앞쪽에 놓인 온도 센서(6a)에 도달한다. 이 센서는 용융물이 게이트(4)에서 노즐을 통하여 공동에 채워지도록 하는 신호를 장치 제어부에 차례 로 전송한다. 이 용융물은 또한 게이트(5)에 앞서 있는 다음 센서(6a)까지 용융물 방향(7)으로 흐른다. 이 센서(6a)는 용융물이 게이트(5)를 경유하여 공동으로 유입된다는 결과를 가진 신호를 장치 제어부에 차례로 전송한다. 이 용융물은 공동의 말단 방향으로 흐른다. 흐름 경로의 말단 앞에서 짧게, 센서(9)는 용융물의 도착을 검출하여 게이트들(2 내지 5)에서 모든 노즐들을 보압으로 전환한다.

센서(8a)에 의하여 지시되는 것처럼, 게이트들(3, 4, 5)의 하방흐름에 센서들을 위치시키는 가능성이 또한 있다. 센서들(8a)을 노즐들의 하방흐름에 위치시키는 것은 사실상 용융물이 실제로 센서 위로 흐를 때 단지 늘 일어나는 효과를 가진다. 이상적인 상황에 해당하지만, 이는 상방흐름으로 위치된 센서(6a)에 의하여 가능한 것처럼, 후속 단계에서 용융물이 더 이상 영향을 받지 않을 수 있다는 것을 의미한다. 이들은 노즐의 열림이 지연될 수 있고 시간 조절을 통하여 제어될 수 있는 장점을 가진다.

도 2에서, 측정 센서로부터의 측정 신호가 시간에 대하여 대시들과 점들로서 표시되어 있다. 실선들은 "노즐의 개방/폐쇄"의 스위칭 신호를 보여준다.

본 발명에 따르는 필수적인 특징은 용융물 공급을 조절하기 위한 방법에 관한 것이다. 도 3에서 대시들로서 표시된 기준값은 제1 온도 센서에서만 측정 신호와 일치한다는 것을 알 수 있다. 다음 온도 센서들(2, 3, 4)에서, 기준값은 측정 신호로부터 더 크거나 더 작은 정도까지 벗어난다.

본 발명에 따르면, 측정 신호의 기준값과 측정값이 일치할 때까지 해당 온도 센서 뒤에 있는 온도 센서가 조절된다. 즉, 조절은 먼저 제2 온도 센서에서 일어나 고, 이후 제3 온도 센서 그리고 이후 제4 온도 센서에서 일어난다. 이후 조절은 처음부터 다시 시작된다.

모든 기준 신호들과 측정 신호들 사이의 시간 간격이 특정 Δt보다 작으면, 더 이상의 조절은 일어나지 않는다. 임의의 시간 차이가 Δt를 초과하면, 즉시 재조절이 수행된다. 이 경우, 개별적인 세그먼트들이 동일 명령으로 다시 항상 체크된다는 것은 불가피하다. 노즐들의 수에 의존하는 임의 개수의 조절된 세그먼트들이 있을 수 있다.

도 4는 다수의 공동들을 가진 다이를 위한 조절을 보여준다. 본 발명에 따라서 다수의 공동들을 가진 다이가 관계되는 곳에서는, 동일 게이트들의 측정 곡선들은 서로 비교되어 표준화된다. 시간 오프셋을 가진 신호 상승의 경우, 대시로 표시되는 제1 부분의 측정 신호들과 실선으로 표시되는 제2 부분의 측정 신호들에 의하여 표시된 것처럼, 조절을 위한 기준점으로서 변화되는 두 곡선들 사이의 기준점(10)이 결정된다. 기준점 대신, 원칙적으로 기준 곡선이 결정될 수 있지만, 단순화를 위하여, 기준점이 사용된다.

여기에서도 또한, 두 측정 곡선들이 일치할 때까지, 제1 게이트와 제2 게이트 간의 조절이 발생된다. 그 후, 모든 측정 곡선들이 일치할 때까지, 제1 게이트와 제3 게이트 사이의 조절이 발생되고, 이후 제3 게이트와 제4 게이트 사이의 조절, 마지막으로, 제4 게이트와 유로의 말단 사이의 조절이 발생된다.

측정 곡선들 사이의 시간 간격이 특정 Δt보다 작으면, 조절은 더 이상 발생되지 않는다. 임의의 시간 차이가 이 Δt를 초과하면, 이는 즉시 재조절된다. 이 경우, 개별적인 세그먼트들이 동일 명령으로 항상 다시 체크되는 것은 필수적이다. 뜨거운 덕트 노즐들의 수에 따라서 임의 개수의 조절 게이트들이 있을 수 있다.

참조 부호들의 목록

1	성형
2	게이트들
3	게이트들
4	게이트들
5	게이트들
6	센서들
7	용융물 방향
8	센서들
9	센서들
10	기준점

Claims (11)

1. 사출 성형 장치의 다이의 공동(cavity)을 채우는 방법으로서, 용융물이 복수개의 게이트(2 내지 5)를 통하여 복수개의 노즐에서 일정한 압력으로 상기 공동안으로 유입되고, 상기 노즐에는 상기 공동안에 유동하는 용융물의 흐름을 결정하는 센서(6a, 8a)가 할당되는 성형물의 제조를 위한 다이의 공동(cavity)을 채우는 방법에 있어서,

   상기 센서들(6a, 8a)로부터의 신호들을 근거로, 상기 노즐들을 통하여 연속적인 유입 동작들은 상기 센서들(6a, 8a)로부터의 상기 신호들에서의 시간 차이에 의하여 자동적으로 서로 조정되는 것을 특징으로 하는 다이의 공동을 채우기 위한 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 센서(6a, 8a)는 다이 벽 온도, 용융물 온도, 압력 및/또는 상기 용융물의 재료를 판단하는 것을 특징으로 하는 다이의 공동을 채우기 위한 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 센서(6a, 8a)는 상기 용융물이 상기 공동 내에서 소정 지점에 도달했다는 것이 검출될 때, 자신에게 할당된 상기 노즐을 활성화하는 것을 특징으로 하는 다이의 공동을 채우기 위한 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 센서(6a, 8a)는 상기 용융물 경로의 관점에서 상기 노즐의 상방흐름에 배열되는 것을 특징으로 하는 다이의 공동을 채우기 위한 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 공동 내에서 상기 용융물의 유로의 말단은 센서(6a, 8a)에 의하여 판단되고, 상기 모든 노즐들이 보압으로 전환되는 것을 특징으로 하는 다이의 공동을 채우기 위한 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 용융물의 유속이 결정되어 균일화되는 것을 특징으로 하는 다이의 공동을 채우기 위한 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 용융물의 점성은 상기 용융물의 유속을 균일하게 하기 위하여 변화되는 것을 특징으로 하는 다이의 공동을 채우기 위한 방법.
8. 제6항에 있어서,

   상기 용융물은 그의 점성을 변화시키기 위하여 열적으로 상방흐름으로 또는 상기 노즐들 내에서 다르게 제어되는 것을 특징으로 하는 다이의 공동을 채우기 위한 방법.
9. 제1항에 있어서,

   상기 노즐들의 활성도 및/또는 상기 용융물의 점성은 상기 용융물의 흐름 방향을 따라서 서로 조절되는 것을 특징으로 하는 다이의 공동을 채우기 위한 방법.
10. 제1항에 있어서,

    다수의 공동들을 가진 다이에서, 기준 신호들이 서로 비교되어 표준화되는 것을 특징으로 하는 다이의 공동을 채우기 위한 방법.
11. 제10항에 있어서,

    적어도 하나의 기준점 또는 기준 곡선이 상기 기준 신호들 사이에서 결정되어 비교되고, 조절을 위한 기준점으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 다이의 공동을 채우기 위한 방법.

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