KR101273164B1 - 사출성형기의 스크류 제어 방법 - Google Patents

사출성형기의 스크류 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사출성형기의 스크류 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 사출성형기의 스크류 제어 방법은, 수지가 투입되는 배럴, 상기 배럴의 내부에서 회전가능하게 설치되는 스크류, 스크류 헤드의 후방에 배치되어 용융된 수지의 역류를 방지하는 체크 링, 상기 스크류의 동작을 제어하는 제어기를 구비하는 사출성형기의 스크류 제어 방법으로서, 사출하고자 하는 수지량을 계량하고, 상기 계량된 수지량에 도달할 때까지 상기 수지를 연속적으로 상기 배럴에 투입하는 단계; 상기 스크류의 회전을 통해 상기 배럴에 투입되는 수지를 용융시키면서 계량을 완료하는 단계; 상기 수지의 계량 완료 후, 상기 스크류의 회전을 정지시키는 단계; 상기 회전이 정지된 스크류를 미리 설정된 거리만큼 후진시킨 후, 다시 미리 설정된 거리만큼 전진시키는 단계; 및 상기 스크류를 전진시켜서 용융된 수지를 사출성형하는 단계를 포함하며, 상기 스크류의 회전 및 전후진 동작은 상기 제어기의 제어 신호에 따라 이루어진다.

Description

사출성형기의 스크류 제어 방법 {CONTROL METHOD FOR SCREW OF INJECTION MOLDING MACHINE}
본 발명은 사출성형기의 스크류 제어 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 용융된 수지의 내부 압력이 균일하게 분산되도록 스크류를 전후진 제어하여 이로부터 사출되는 사출품의 중량 편차를 감소시킬 수 있는 스크류 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 사출장치는 성형하고자 하는 제품의 형상에 맞게 제작된 금형 내로 수지를 주입시키기 위한 장치로서, 고체상태의 수지 알갱이를 배럴 내에 설치된 스크류의 회전에 의한 기계적인 에너지와 배럴 외부에 장착된 히터에 의한 열에너지에 의해 용융시켜 성형하고자 하는 제품의 형상에 맞게 제작된 금형 내로 용융수지를 주입, 고화시켜 원하는 형상의 제품을 얻어내는 장치이다.
이때, 배럴 내에 설치된 스크류는 고체 수지 알갱이의 이송 및 용융을 위한 스크류 부분과, 금형 내로 용융 수지를 주입할 때 수지의 역류를 방지하기 위한 스크류 헤드부로 구성된다.
이에 따라, 호퍼(hopper)를 통해 공급된 알갱이 수지를 히터(heater)가 장착된 배럴(barrel)로 투입시키고, 배럴 내에서는 유압모터나 전기모터에 연결된 스크류가 회전하면서 스크류에 발생하는 전단열과 히터의 열로 수지가 용융된다. 그 후, 용융된 수지는 스크류 헤드를 통과하여 헤드의 전단부에 쌓이게 된다.
이때, 스크류는 그 용융수지의 압송시 후진하면서 호퍼를 통해 공급된 수지를 스크류 헤드 방향으로 이송시켜서, 연속적으로 수지가 스크류 헤드 전단부에 쌓여나가게 된다. 쌓인 용융 수지가 계속해서 스크류 헤드 전단부에 지정된 양으로 용융수지가 쌓이게 되어 계량이 완료되면, 스크류는 회전을 멈추고, 성형조건에 맞는 압력과 속도를 가지고 축방향으로 전진하여 배럴의 배출구를 통해 용융 수지를 금형 내로 밀어내게 된다.
상기와 같은 압출 장치의 스크류 헤드부 내에서 수지의 정체가 발생하면, 수지의 체류시간이 길어져 고분자 분해에 의한 수지의 산화 또는 탄화 현상이 발생할 수 있다.
여기서, 종래에는 상기 계량 완료 후, 스크류의 회전을 정지시킨 상태에서 바로 전진시키는 방식으로 용융 수지를 사출하였다. 그러나, 상기 스크류 헤드 전단부에 쌓이는 용융 수지는 스크류의 회전에 의해 고체 수지가 용융되면서 전방으로 이동하여 쌓이는 것이므로, 그 위치에 따라 용융 수지 내의 압력이 상이하였다. 즉, 스크류 헤드에서 먼 쪽에 있는 용융 수지는 스크류 헤드에 가까운 쪽에 있는 융융 수지보다 먼저 생성되고, 스크류의 회전에 의해 전진하는 용융 수지의 압력을 받고 있는 상태이므로, 다른 부분에 비해 더 큰 내부 압력을 갖는다.
상기와 같이 압력이 불균일하게 분포된 용융 수지를 사출하여 연속적으로 사출품을 만드는 경우, 제조된 사출품 간에 중량 편차가 발생하여 제품의 신뢰도를 하락시키는 원인으로 작용하였다.
따라서, 사출성형기 내부에 생성되는 용융 수지의 위치별 압력 분포가 균일해지도록 유도함으로써, 제조되는 사출품의 품질 신뢰도를 향상시킬 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명의 목적은 사출성형기 내부에서 용융 압축된 수지의 사출성형 전에, 스크류를 소정 거리 후진 및 전진시켜서 용융 수지의 위치별 압력 편차를 감소시킨 후 스크류를 전진하여 사출함으로써, 제조되는 사출품들의 중량 편차를 감소시킬 수 있는 사출성형기의 스크류 제어 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기의 스크류 제어 방법은, 수지가 투입되는 배럴, 상기 배럴의 내부에서 회전가능하게 설치되는 스크류, 스크류 헤드의 후방에 배치되어 용융된 수지의 역류를 방지하는 체크 링, 상기 스크류의 동작을 제어하는 제어기를 구비하는 사출성형기의 스크류 제어 방법으로서, 사출하고자 하는 수지량을 계량하고, 상기 계량된 수지량에 도달할 때까지 상기 수지를 연속적으로 상기 배럴에 투입하는 단계; 상기 스크류의 회전을 통해 상기 배럴에 투입되는 수지를 용융시키면서 계량을 완료하는 단계; 상기 수지의 계량 완료 후, 상기 스크류의 회전을 정지시키는 단계; 상기 회전이 정지된 스크류를 미리 설정된 거리만큼 후진시킨 후, 다시 미리 설정된 거리만큼 전진시키는 단계; 및 상기 스크류를 전진시켜서 용융된 수지를 사출성형하는 단계를 포함하며, 상기 스크류의 회전 및 전후진 동작은 상기 제어기의 제어 신호에 따라 이루어진다.
상기 스크류의 미리 설정된 후진 이동 거리와 전진 이동 거리는 상기 체크 링의 동작 스크로크(L)에 따라 설정될 수 있다.
상기 체크 링의 스트로크 거리(L)에 대해 상기 스크류의 미리 설정된 후진 이동 거리는 최소 1L 이상이며, 상기 후진 이동 거리와 상기 전진 이동 거리의 차는 0.5L 이상이 될 수 있다.
본 발명의 사출성형기의 스크류 제어 방법은 사출성형기 내부에서 용융 압축된 수지의 사출성형 전에, 스크류를 소정 거리 후진 및 전진시켜서 용융 수지의 위치별 압력 편차를 감소시킨 후 스크류를 전진하여 사출함으로써, 제조되는 사출품들의 중량 편차를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기의 스크류 제어 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 스크류 제어 방법이 적용되는 사출성형기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 스크류 헤드 조립체의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 사출성형기의 스크류 제어 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기의 스크류 제어 방법의 순서도이며, 도 2는 본 발명의 스크류 제어 방법이 적용되는 사출성형기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 또한, 도 3은 스크류 헤드 조립체의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 스크류 제어 방법은 배럴(110), 스크류(120), 체크 링(130) 및 제어기(미도시)를 구비하는 사출성형기(100)에 적용된다.
본 발명의 스크류 제어 방법은 우선, 배럴(110)의 선단에 성형하고자 하는 제품의 형상에 맞게 제작된 금형(미도시)이 배치된 상태에서, 금형 내로 사출하고자 하는 수지량을 계량하고, 상기 계량된 수지량에 도달할 때까지 수지를 연속적으로 배럴(110)로 투입한다(S10). 여기서, 수지는 호퍼(112)를 통해 배럴(110)로 투입되며, 고체 수지이다.
이어서, 스크류(120)가 회전하면서 스크류(120)와 고체 수지의 마찰에 의해 발생하는 전단열로 인해 고체 수지가 용융되면서 스크류(120)의 전방으로 이동하게 된다(S20). 고체 수지의 용융을 촉진하기 위해 사출성형기(100)는 히터(미도시)를 구비하고, 스크류(120)의 회전과 동시에 히터를 가동함으로써, 고체 수지로 전달되는 열량을 증가시킬 수 있다.
스크류(120)의 회전에 의해 스크류 헤드(122)의 선단에 용융된 수지의 지정된 양이 쌓이게 되어 계량이 완료되면, 스크류(120)의 회전 동작이 정지된다(S30).
체크 링(130)은 스크류(120)의 선단 방향으로 이동하는 용융된 수지가 역류하는 것을 방지하도록 스크류 헤드(122)의 후방에 배치되며, 스크류 헤드(122)의 선단에 쌓이는 용융 수지의 압력에 의해 소정 거리 후퇴 가능하다.
계속하여, 스크류(120)의 회전 동작이 정지된 시점에서 스크류 헤드(122)의 선단에 쌓인 융용 수지는 위치별로 내부 압력이 상이하므로, 수지의 내부 압력을 분산시키도록 스크류(120)를 미리 설정된 거리만큼 후진시킨 후 다시 미리 설정된 거리만큼 전진시킨다(S40). 여기서, 스크류(120)의 후진 및 전진 이동 거리는 체크 링의 동작 스트로크(L)에 따라 설정될 수 있다. 체크 링의 동작 스트로크(L)는 체크 링(130)과 스페이서(124) 사이의 거리를 나타낸다. 스크류(120)의 미리 설정된 후진 이동 거리는 최소 1L 이상이어야 하며, 후진 이동 거리와 전진 이동 거리의 차는 0.5L 이상이 되어야 한다. 예를 들어, 스크류(120)는 2L의 거리로 후진 이동한 후, 1.5L의 거리로 전진 이동할 수 있다.
상기 S30 단계와 S40 단계 사이에는 스크류를 강제 후퇴(suck back)시키는 과정이 더 포함될 수 있다.
상기 S40 단계에서 스크류(120)의 미리 설정된 전후진 동작이 완료되면, 스크류(120)는 지정된 위치에서 정지하여, 사출 대기 상태에 놓여진다(S50). 종래의 사출성형기의 경우, 스크류 계량 완료 동작 후에 강제 후퇴 동작만 있어서 체크링이 개방(open)되어 있는 상태로 사출 대기하였으나, 본 발명의 사출성형기(100)는 스크류(120)의 전후진 동작을 통해 체크 링(130)이 폐쇄(close) 상태로 사출 대기할 수 있다. 따라서, 본 발명은 사출성형 시, 체크 링(130)의 후퇴 동작이 이루어질 때 발생하는 수지의 역류 현상을 최소화하여 성형 제품의 중량 편차를 감소시킬 수 있다.
스크류(120)를 후진 및 전진시키면서 용융 수지의 내부 압력을 분산시킨 후, 스크류(120)를 전진시켜서 용융된 수지를 사출성형한다(S60).
상기 설명한 스크류(120)의 회전 및 전후진 동작은 제어기의 제어 신호에 따라 이루어지며, 스크류(120)의 전진 및 후진 이동 거리에 대해 미리 설정되는 값들은 제어기에 저장될 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 단지 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: 사출성형기
110: 배럴
112: 호퍼
120: 스크류
122: 스크류 헤드
124: 스페이서
130: 체크 링

Claims (3)

  1. 수지가 투입되는 배럴, 상기 배럴의 내부에서 회전가능하게 설치되는 스크류, 스크류 헤드의 후방에 배치되어 용융된 수지의 역류를 방지하는 체크 링, 상기 스크류의 동작을 제어하는 제어기를 구비하는 사출성형기의 스크류 제어 방법으로서,
    사출하고자 하는 수지량을 계량하고, 상기 계량된 수지량에 도달할 때까지 상기 수지를 연속적으로 상기 배럴에 투입하는 단계;
    상기 스크류의 회전을 통해 상기 배럴에 투입되는 수지를 용융시키면서 계량을 완료하는 단계;
    상기 수지의 계량 완료 후, 상기 스크류의 회전을 정지시키는 단계;
    상기 회전이 정지된 스크류를 미리 설정된 거리만큼 후진시킨 후, 다시 미리 설정된 거리만큼 전진 시키는 단계; 및
    상기 스크류를 전진시켜서 용융된 수지를 사출성형하는 단계를 포함하며,
    상기 스크류의 회전 및 전후진 동작은 상기 제어기의 제어 신호에 따라 이루어지고,
    상기 스크류의 미리 설정된 후진 이동 거리와 전진 이동 거리는 상기 체크 링의 동작 스크로크(L)에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 스크류 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 체크 링의 스트로크 거리(L)에 대해 상기 스크류의 미리 설정된 후진 이동 거리는 최소 1L 이상이며, 상기 후진 이동 거리와 상기 전진 이동 거리의 차는 0.5L 이상인 것을 특징으로 하는 사출성형기의 스크류 제어 방법.
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