KR101329555B1 - 압출성형장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면, 램 피스톤의 전진에 의해 빌렛이 장입되는 컨테이너; 상기 컨테이너 내에 설치되며, 상기 빌렛이 압출재로 성형되는 압출금형; 및 상기 컨테이너의 출구측 내측면에 설치되며, 상기 압출재를 가열하는 히터;를 포함하는 압출성형장치와 그 제어방법이 제공된다.
이에 따라, 냉각용 수조 투입시 압출재의 온도를 정상 온도범위로 유지시킬 수 있고, 압출재의 형상에 따라 특정 부위를 집중 냉각할 수 있으며, 압출재의 온도와 압출속도에 따라 히터의 작동과 냉각노즐의 분사량 제어가 가능하여 균일한 품질관리로 인한 생산성 향상의 효과가 있다.

Description

압출성형장치 및 그 제어방법{EXTRUSION MOLDING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 압출성형장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컨테이너의 출구 내측면에 히터가 장착되고 전방에 이격하여 복수의 냉각노즐이 설치되는 압출성형장치와, 압출재의 온도와 압출속도를 측정하여 히터의 작동과 냉각노즐의 분사량을 제어하는 제어방법에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 압출기(10)는 압출금형(20)이 설치되는 컨테이너(30)와, 컨테이너(30)의 후방에 설치되는 유압프레스(40)와, 유압프레스(40)에 의해 전후 이동하는 램 피스톤(50)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 컨테이너(30)에는 반용융 상태로 가열된 빌렛(60)이 삽입 장착되고, 유압프레스(40)의 작동에 의해 램 피스톤(50)이 컨테이너(30)의 후방으로부터 압출금형(20) 방향으로 전진하며, 이때 컨테이너(30)에 장착된 빌렛(60)은 압출금형(20)을 통해 컨테이너(30)의 전방으로 압출 성형되어 압출재(70)가 생산된다.
그런데, 특히 알루미늄 압출재(70)의 생산시에는 원재료의 특성과 압출재(70)에서 필요로 하는 특성에 따라, 압출기(10) 통과 후에 다양한 열처리 공정이 이루어지게 되며 이때, 열처리 시간과 온도가 중요하게 작용한다.
그 중에서도 압출기(10)에서 압출 후 냉각용 수조(80)에서 급냉(quenching)시키는 경우, 컨테이너(30)의 압출출구(31)와 급냉을 위한 냉각용 수조(80) 사이에는 작업 공간으로 활용하기 위한 약간의 공간(90)이 불가피하게 형성된다.
이때, 이 작업공간(90)은 생산되는 압출재(70)의 소재 또는 규격을 변경할 필요가 있어서 컨테이너(30)에 투입되는 빌렛(60)을 다른 조성비의 빌렛으로 교체하거나 압출금형(20)을 교체할 때의 절단 작업, 또는 압출재(70)의 유도 및 견인 등의 작업 공간으로 활용하기 위한 것이다.
이에 따라, 압출기(10)에서 생산된 압출재(70)는 상기 공간(90)을 통과하는 과정에서 공냉이 이루어진 후, 냉각용 수조(80)로 이동하게 되어 열처리 효과가 반감되고, 열처리에 의해 얻고자 하는 특성을 얻지 못하게 되어 불량품 발생의 한 원인이 되는 문제가 있다.
또한, 생산품의 균일한 품질유지를 위해서는, 냉각용 수조(80)로 투입되는 압출재의 온도가 일정 범위를 계속 유지하게끔 해야 할 필요가 있는데, 빌렛(60)의 예열과정 또는 램 피스톤(50)의 작동과정에서 예기치 못한 오작동이 발생되어, 압출금형(20)을 통과한 압출재(70)의 온도가 정상 온도범위를 벗어난 경우, 종래에는 이를 보정할 수단이 없어 불량품 발생을 감수할 수 밖에 없었다.
아울러, 압출금형(20)으로부터 압출 성형된 압출재(70)의 형상이나 용도 등 필요에 따라, 압출재(70)의 특정 부위를 집중 냉각시킬 필요가 있는데, 종래의 냉각용 수조(80)에서는 단순히 압출재(70)의 외측 표면에 골고루 냉각수를 뿌려서 냉각시킬 뿐, 이러한 국부 집중 냉각은 불가능하였다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예는, 컨테이너의 출구 내측면에 히터가 장착되어 냉각용 수조 투입시 압출재의 온도를 정상 온도범위로 유지시킬 수 있고, 냉각용 수조에는 상호 독립적으로 분사량 제어가 가능한 복수의 냉각노즐이 구비되며, 압출재의 온도와 압출속도에 따라 히터의 작동과 냉각노즐의 분사량 제어가 가능한 압출성형장치 및 그 제어방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면, 램 피스톤의 전진에 의해 빌렛이 장입되는 컨테이너; 상기 컨테이너 내에 설치되며, 상기 빌렛이 압출재로 성형되는 압출금형; 및 상기 컨테이너의 출구측 내측면에 설치되며, 상기 압출재를 가열하는 히터;를 포함하는 압출성형장치가 제공된다.
여기서, 상기 히터는, 일단이 상기 컨테이너의 출구측 내측면에 결합되고, 타단이 상기 컨테이너의 출구 외측 방향으로 연장되며, 코일부가 상기 압출재의 반경방향 외측을 감싸도록 배치되는 고주파 유도 가열기로 구성된다.
또한, 상기 압출재가 관통하여 지나가도록 상기 컨테이너의 출구측 전방에 이격하여 설치되고, 상기 압출재에 냉각유체를 분사하는 복수의 냉각노즐이 내측면에 구비되는 냉각용 수조를 더 포함하되, 상기 복수의 냉각노즐에는 서로 독립적으로 작동 가능한 전자식 제어 밸브가 각각 구비되는 것이 바람직하다.
이때, 냉각용 수조의 입구측과 출구측에는 복수의 에어노즐이 압출재의 외측을 둘러싸도록 배치되어, 에어노즐에서 분사되는 고압의 에어에 의해 냉각용 수조의 입구측과 출구측에 각각 에어커튼이 형성된다.
아울러, 상기 컨테이너의 일측에 설치되어 상기 압출재의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 온도센서에 의해 측정된 온도값에 따라 상기 냉각노즐의 전자식 제어 밸브와 상기 히터의 작동을 제어하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 압출재의 압출속도 제어를 위해, 상기 컨트롤러에 의해 상기 램 피스톤의 유량 또는 유압을 단속하는 밸브가 제어된다.
한편, 전술한 압출성형장치의 제어방법에 있어서, 상기 압출금형으로부터 압출된 압출재의 온도를 측정하는 온도 측정단계; 상기 온도 측정단계에서 측정된 온도값을 기설정된 기준 온도범위와 비교하여 압출속도를 조정하는 압출속도 조정단계; 상기 온도 측정단계에서 측정된 온도값에 따라 상기 컨테이너의 출구측 내측면에 설치된 히터의 작동을 제어하는 히터 제어단계; 및 상기 온도 측정단계에서 측정된 온도값에 따라 상기 냉각노즐의 분사량을 제어하는 분사량 제어단계;를 포함하는 압출성형장치의 제어방법이 제공된다.
여기서, 상기 압출속도 조정단계에서 측정된 온도값이 기준 온도범위를 만족하면, 상기 압출재의 압출속도를 측정하는 압출속도 측정단계; 및 상기 압출속도 측정단계에서 측정된 속도값을 기설정된 기준 속도범위와 비교하여 압출속도를 재조정하는 압출속도 재조정단계;가 수행된다.
이때, 상기 온도 측정단계에서 측정된 온도값과 기준 온도범위의 편차, 또는 상기 압출속도 측정단계에서 측정된 속도값과 기준 속도범위의 편차가 설정값 이상인 경우, 상기 압출속도 재조정단계 이후에 비상벨 작동과 함께 기설정된 표준 압출속도를 유지하면서 작동 정지하되, 비상정지 버튼의 조작이 감지되면 즉시 작동 정지하는 비상 정지단계;를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 압출속도 조정단계는, 상기 컨테이너의 후방에 설치되는 램 피스톤의 유량 또는 유압을 단속하는 밸브가 컨트롤러에 의해 제어됨으로써 이루어질 수 있다.
또한, 상기 히터 제어단계는, 상기 고주파 유도 가열기의 고주파 출력이 컨트롤러에 의해 제어됨으로써 이루어질 수 있다.
아울러, 상기 분사량 제어단계는 컨트롤러에 의해 각각의 전자식 제어 밸브가 개별적으로 제어됨으로써 이루어지게 된다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면, 컨테이너의 출구측 내측면에 히터가 장착됨으로써, 냉각용 수조로 투입되는 압출재의 온도를 균일하게 유지시켜, 원하는 열처리 특성을 가진 제품을 생산할 수 있다.
또한, 열처리 수조에 구비되는 복수의 냉각노즐은 각각 개별적으로 그 분사량을 제어할 수 있어, 압출재의 특정 부위를 집중적으로 냉각시킬 수 있다.
아울러, 압출재의 온도와 압출속도에 따라, 히터의 작동과 냉각노즐의 분사량을 제어할 수 있으므로, 불량품 발생 방지와 함께 생산성 향상의 효과가 있다.
도 1은 종래의 압출 후 열처리 공정 시설을 도시한 개략도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압출성형장치의 개략도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각용 수조의 단면도.
도 4와 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 압출성형장치의 제어방법 순서도.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 압출성형장치 및 그 제어방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
실시예
이하의 실시예에서는 특히, 알루미늄 소재의 압출 성형을 예로 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 알루미늄 등 금속 소재뿐만 아니라, 비금속 소재의 압출 성형에도 적용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압출성형장치의 개략도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각용 수조의 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 압출성형장치(100)는 알루미늄 소재의 빌렛(B)이 장입되는 컨테이너(200)와, 컨테이너(200) 내에 설치되며 빌렛(B)이 압출재(P)로 성형되는 압출금형(300)과, 컨테이너(200)의 출구측 내측면에 설치되며 압출재(P)를 가열하는 히터(400)를 포함한다.
여기서, 빌렛(B)은 소정 온도로 가열된 상태로 컨테이너(200)의 후방 투입구를 통해 컨테이너(200)의 내부로 장입되며, 컨테이너(200)의 출구측에는 압출금형(300)이 설치되는데, 이때 압출금형(300)은 생산하고자 하는 압출재(P)의 형상 및 특성에 대응하여 적절히 교체될 수 있다.
컨테이너(200)의 후방에 설치되는 프레스(610)에 의해 램 피스톤(620)이 전진하여 빌렛(B)을 압출금형(300) 방향으로 밀면, 압출금형(300)의 압출구를 통해 빌렛(B)이 압출 성형되어 나오며, 컨테이너(200)의 출구를 통해 압출재(P)가 전방으로 이송된다.
이때, 압출금형(300)이 설치된 컨테이너(200)의 전방 출구측에는 폭이 확장되는 확경부(210)가 형성되며, 본 발명의 일실시예에 따른 히터(400)는 이 확경부(210)에 착탈 가능하게 설치된다.
여기서, 히터(400)는 고주파 유도 가열기(410)로 구성되는 것이 바람직하며, 일단이 컨테이너(200)의 확경부(210) 일측에 결합되고, 타단이 컨테이너(200)의 출구 외측 방향으로 연장되는데, 고주파 유도 가열기(410)의 코일부(411)가 압출재(P)의 반경방향 외측을 감싸도록 배치된다. 즉, 압출재(P)는 고주파 유도 가열기(410)의 코일부(411)를 통과하는 과정에서 가열된다.
이때, 고주파 유도 가열기(410)는 컨테이너(200)의 일측에 설치되는 전원공급장치(630)로부터 고주파 전원을 공급받아 작동하며, 컨트롤러(640)에 의해 고주파 전류의 출력이 제어된다.
이에 따라, 압출금형(300)을 통과한 압출재(P)가 후술하는 냉각용 수조(500)까지 이송되는 동안 공냉에 의해 저하되는 온도만큼 미리 압출재(P)를 예열할 수 있으며 특히, 압출재(P)의 온도가 미리 설정된 기준 온도범위보다 낮아서 불량품 생산이 예상되는 경우, 히터(400)로 가열함으로써 이에 적절히 대응할 수 있게 된다.
한편, 히터(400)로부터 발생되는 열에 의해 압출금형(300)이나 컨테이너(200) 내부의 온도가 변화하지 않도록, 히터(400)와 컨테이너(200)의 결합부위에는 세라믹 등 열전도율이 낮은 소재의 브라켓(220)이 개재되는 것이 바람직하다.
또한, 컨테이너(200)의 일측에는 온도센서(230)가 설치되어 압출재(P)의 온도를 측정하게 되는데, 이때 온도센서(230)는 히터(400)의 입구측에서 압출금형(300)을 통과한 압출재(P)의 온도를 측정할 수도 있고, 혹은 히터(400)의 출구측에서 히터(400)를 통과한 압출재(P)의 온도를 측정할 수도 있다.
아울러, 압출재(P)의 압출속도를 측정하기 위해 컨테이너(200)의 다른 일측에 속도센서(240)를 설치할 수 있으며, 램 피스톤(620)의 속도로부터 압출재(P)의 속도를 연산하여 압출속도를 구하는 것도 가능하다.
컨테이너(200)의 출구측 전방에 이격하여 냉각용 수조(500)가 설치된다. 이 냉각용 수조(500)는 압출재(P)의 냉각을 위한 것으로, 냉각용 수조(500)의 내부에는 복수의 냉각노즐(510)이 설치되어 압출재(P)에 냉각수 등 냉각유체를 분사하게 된다.
이때, 본 발명의 실시예에서는 냉각용 수조(500)가 육면체 형상으로 형성되는 예를 들어 설명하고 있으나, 압출재(P)가 통과할 수 있고, 압출재(P)의 외측을 둘러싸도록 그 내부에 복수의 냉각노즐(510)이 배치될 수 있으면 족하다. 따라서, 예를 들어 냉각용 수조는 원통 형상으로도 형성될 수 있다.
복수의 냉각노즐(510)은 각각 독립적으로 작동 가능하며, 따라서 냉각노즐(510)의 분사량은 각각 개별적으로 제어될 수 있다.
즉, 각각의 냉각노즐(510)에 구비되는 전자식 제어 밸브(511)가 컨트롤러(640)에 의해 개별적으로 제어됨으로써, 냉각노즐(510)마다 밸브 개도량이 서로 다르게 조정될 수 있는 것이다. 일 예로서, 솔레노이드 밸브인 경우 듀티(duty) 제어에 의해 분사량의 조절이 가능하다.
이는, 최종 생산품인 압출재(P)의 형상이나 특성 등에 따라, 압출재(P)의 특정 부위를 집중적으로 냉각시킬 필요가 있을 때, 그 부위에 대응되는 냉각노즐(510)에서 더 많은 냉각유체가 분사되도록 하기 위함이다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 압출재(P)의 폭 단면방향 일측은 두께가 얇고 타측은 두께가 두꺼울 때, 냉각유체에 의해 양측이 냉각되는 속도를 동일 수준으로 맞추기 위해, 두께가 두꺼운 쪽에 배치되는 냉각노즐(510)에서 더 많은 냉각유체가 분사되도록 할 수 있다. 이때, 각 냉각노즐(510)의 분사량은 압출재(P)의 형상이나 특성에 따라 미리 설정되어 컨트롤러(640)에 입력되는 것이 바람직하다.
한편, 냉각용 수조(500)의 입구측과 출구측에는 복수의 에어노즐(520)이 압출재(P)의 외측을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
이는, 냉각용 수조(500)의 외부로 냉각유체가 유출되거나, 냉각노즐(510)에서 분사되는 냉각유체가 냉각용 수조(500)로 진입하는 압출재(P) 방향으로 비산되어 냉각용 수조(500)로 진입할 때의 압출재(P) 온도가 저하되는 것을 방지하기 위한 것으로, 복수의 에어노즐(520)은 냉각용 수조(500)의 입구측과 출구측에 각각 고압의 에어를 분사함으로써 에어커튼을 형성시키게 된다.
이때, 냉각유체는 냉각용 수조(500)의 일측에 설치되는 냉각유체 공급장치(650)로부터 공급되는데, 컨트롤러(640)에 의해 작동 제어되는 펌프(651)에 의해, 냉각유체 공급관(652)을 거쳐 냉각용 수조(500)의 냉각유체 유로(653)로 유입되며, 각각의 전자식 제어 밸브(511)를 지나서 냉각노즐(510)을 통해 압출재(P) 방향으로 분사된다.
또한, 고압의 에어는 냉각유체 공급장치(650)의 일측에 설치되는 에어 공급장치(660)로부터 공급되며, 컨트롤러(640)에 의해 작동 제어되는 블로워(661)에 의해, 에어 공급관(662)을 거쳐 냉각용 수조(500)의 입구측과 출구측에 각각 형성되는 에어 유로(663)로 유입되며, 에어노즐(520)을 통해 분사된다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 압출성형장치(100)는, 압출금형(300)으로부터 압출 성형되는 압출재(P)의 온도에 따라, 압출속도와, 히터(400)의 발열량 및/또는 냉각노즐(510)의 분사량을 제어할 수 있다.
이를 위해, 컨트롤러(640)는 온도센서(230)로부터 측정된 온도값을 미리 설정된 기준 온도범위와 비교하여, 측정된 온도값이 기준 온도범위보다 낮으면, 히터(400)의 발열량을 늘리게 된다.
아울러, 온도값이 기준 온도범위보다 낮게 측정된 압출재(P)가 적정 온도범위 미만에서 냉각용 수조(500)로 진입하지 않도록, 램 피스톤(620)의 유량 또는 유압을 조정하는 밸브를 제어하여 압출속도를 상승시키고 압출재(P)가 냉각용 수조(500)로 빠르게 진입하게끔 한다.
이때, '기준 온도범위'라 함은 압출재(P)가 컨테이너(200)를 나와서 냉각용 수조(500)로 진입하기까지 공냉에 의한 온도 저하를 고려한 온도범위이며, '적정 온도범위'는 냉각용 수조(500)에서 원하는 특성의 압출재(P)를 얻을 수 있는 급냉 시작 온도범위를 가리킨다.
한편, 측정된 온도값이 기준 온도범위보다 높으면, 히터(400)의 발열량을 줄이는 한편 압출속도를 감소시켜, 압출재(P)가 냉각용 수조(500)로 진입하는 동안 충분히 공냉되도록 함과 동시에, 냉각노즐(510)의 분사량을 증가시킨다.
도 4와 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 압출성형장치의 제어방법 순서도이다.
이하, 도 4와 도 5를 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 압출성형장치의 제어방법을 설명하기로 한다.
압출 전처리 단계(S10):
원재료인 알루미늄 빌렛(B)이 가열로(미도시)에서 가열되어 배출되고, 컨테이너(200) 후방으로 이송되어 투입 대기한다.
이때, 빌렛(B)의 투입 대기 상태를 위치센서(미도시) 등으로 감지하여, 빌렛(B)의 온도를 측정한 후, 빌렛(B)의 온도가 미리 설정된 온도범위보다 낮으면 빌렛(B)을 가열로에 재투입하고, 빌렛(B)의 온도가 미리 설정된 온도범위보다 높으면 에어팬(air fan)(미도시)을 작동시켜 온도를 낮추게 된다.
압출단계(S20):
빌렛(B)의 온도가 적정 온도범위이면, 프레스(610)에 의해 램 피스톤(620)이 전진하여 빌렛(B)을 컨테이너(200)의 후방 투입구를 통해 컨테이너(200) 내부로 장입하고, 압출금형(300) 방향으로 밀어서 압출 성형을 시작한다.
온도 측정단계(S30):
압출금형(300)을 통해 압출 성형되는 압출재(P)의 온도를 측정한다. 이때, 압출재(P)의 온도는 컨테이너(200)의 출구측에 설치되는 온도센서(230)에 의해 측정 가능하며, 히터(400) 통과 전 및/또는 히터(400) 통과 후의 온도를 측정한다.
압출속도 조정단계(S40):
온도센서(230)로부터 측정된 온도값을 미리 설정된 기준 온도범위와 비교하고 온도편차(ΔT)를 산출한다.
이때, 측정된 온도값이 기준 온도범위보다 낮으면, 컨트롤러(640)에 의해 램 피스톤(620)의 유량 또는 유압 조절 밸브가 제어됨으로써 압출속도를 상승시켜, 압출재(P)가 냉각용 수조(500)로 진입하는 시간을 단축시키게 되며 반대로, 측정된 온도값이 기준 온도범위보다 높으면 압출속도를 저하시켜 냉각용 수조(500)로 진입하기 전 충분히 공냉되도록 한다.
히터 제어단계(S50):
이어서, 측정된 온도값이 기준 온도범위보다 낮으면 히터(400)의 발열량을 증가시키게 되는데, 컨트롤러(640)에 의해 고주파 유도 가열기(410)에 인가되는 고주파 출력을 증가시켜, 고주파 유도 가열기(410)의 코일부(411)를 통과하는 압출재(P)를 가열시키게 되며 반대로, 측정된 온도값이 기준 온도범위보다 높으면 인가되는 고주파 출력을 감소시키거나 차단하게 된다.
분사량 제어단계(S60):
또한, 측정된 온도값이 기준 온도범위보다 낮으면, 컨트롤러(640)에 의해 각각의 냉각노즐(510)에 구비되는 전자식 제어 밸브(511)를 제어하여 냉각유체의 분사량을 감소시키며 반대로, 측정된 온도값이 기준 온도범위보다 높으면 냉각노즐(510)에서 분사되는 냉각유체의 분사량을 증가시킨다.
이때, 압출속도와 히터(400) 및 냉각노즐(510)의 분사량 제어는 서로 연동하여 이루어지며, 바람직하게는 압출재(P)의 온도에 따른 램 피스톤(620)의 전진속도와 고주파 출력양, 그리고 각각의 전자식 제어 밸브(511)의 개도량이 컨트롤러(640)에 맵테이블로 미리 저장되어 있는 것이 바람직하다. 일 예로서, 램 피스톤(640)의 밸브에 공급되는 유량 또는 유압값, 고주파 유도 가열기(410)에 공급되는 전압 또는 전류값, 그리고 솔레노이드 밸브의 듀티값 등이 맵테이블에 미리 저장될 수 있다.
또한, 전술한 온도 측정단계부터 분사량 제어단계까지의 과정은 측정된 온도값이 기준 온도범위를 만족할 때까지 반복하여 계속되며 이때, 압출속도 조정과 히터(400) 제어 및 냉각노즐(510)의 분사량 제어는 서로 순서를 바꿔서 수행될 수도 있고, 동시에 수행되는 것도 가능하다.
압출속도 측정단계(S70):
온도 측정단계에서 측정된 온도값이 기준 온도범위를 만족하면, 압출속도를 측정한다. 이때, 압출속도는 컨테이너(200)의 일측에 설치되는 속도센서(240)로부터 측정되거나, 램 피스톤(620)의 속도로부터 압출금형(300)의 압출구 형상 등 종류에 따라 맵테이블에 저장된 압출속도를 읽어들여 산출할 수 있다.
압출속도 재조정단계(S80):
압출속도 측정단계(S30)에서 측정된 속도값을 기설정된 기준 속도범위와 비교하여 속도편차(Δv)를 산출하고, 측정된 속도값이 기설정된 기준 속도범위를 만족할 때까지 압출속도를 아래와 같이 반복하여 재조정한다.
즉, 압출속도가 기준 속도범위보다 낮으면, 컨트롤러(640)에 의해 램 피스톤(620)의 유량 또는 유압 조절 밸브가 제어됨으로써 압출속도를 증가시키게 되고, 고주파 유도 가열기(410)에 인가되는 고주파 출력을 증가시키며, 냉각노즐(510)의 분사량을 감소시킨다.
반대로, 압출속도가 기준 속도범위보다 높으면, 램 피스톤(620)의 전진 속도를 감소시키고, 고주파 유도 가열기(410)의 발열량을 감소시키며, 냉각노즐(510)의 분사량을 증가시킨다.
비상 정지단계(S90):
전술한 압출속도 재조정단계(S80)에서 측정된 속도값이 기설정된 기준 속도범위를 만족하면, 측정된 온도값 또는 측정된 속도값이 기준 온도범위 또는 기준 속도범위를 얼마나 벗어났는지 그 편차(ΔT,Δv)를 확인한다.
이때, 편차가 설정값(ΔTref,Δvref) 이하인 경우에는 전술한 압출 전처리 단계(S10)로 돌아가서 전체 공정을 다시 반복하고, 편차가 설정값 이상인 경우에는 압출성형장치(100)의 작동을 정지시킨다.
이는, 압출재(P)의 온도 또는 압출속도가 비정상적인 상태에서 무리하게 계속하여 압출성형장치(100)를 운전함으로써, 고장이나 불량품이 발생될 가능성을 방지하기 위함이다.
여기서, 편차(ΔT,Δv)가 설정값(ΔTref,Δvref) 이상인 경우, 비상벨(미도시)을 작동시켜 작업자에게 비정상 운전상태임을 인지시키고, 작업자에 의해 비상정지 버튼(미도시)이 조작되면 이를 감지하여 압출성형장치(100)의 작동을 정지하며, 비상정지 버튼의 조작이 감지되지 않는 경우에는 표준 압출속도를 유지하면서 전체 공정을 수행한 후, 자동으로 작동 정지한다.
이때, 작업자에 의해 재시작 버튼(미도시)이 조작되면, 이를 감지하여 압출 전처리 단계(S10)로 돌아가서 전체 공정을 다시 반복한다.
B : 빌렛 P : 압출재
100 : 압출성형장치 200 : 컨테이너
230 : 온도센서 300 : 압출금형
400 : 히터 500 : 냉각용 수조
510 : 냉각노즐 511 : 전자식 제어 밸브
520 : 에어노즐 610 : 프레스
620 : 램 피스톤 630 : 전원공급장치
640 : 컨트롤러 650 : 냉각유체 공급장치
660 : 에어 공급장치

Claims (11)

  1. 램 피스톤(620)의 전진에 의해 빌렛(B)이 장입되는 컨테이너(200);
    상기 컨테이너(200) 내에 설치되며, 상기 빌렛(B)이 압출재(P)로 성형되는 압출금형(300);
    상기 컨테이너(200)의 출구측 내측면에 설치되며, 상기 압출재(P)를 가열하는 히터(400); 및
    상기 압출재(P)가 관통하여 지나가도록 상기 컨테이너(200)의 출구측 전방에 이격하여 설치되고, 상기 압출재(P)에 냉각유체를 분사하는 복수의 냉각노즐(510)이 내측면에 구비되는 냉각용 수조(500)를 포함하며,
    상기 히터(400)는,
    일단이 상기 컨테이너(200)의 출구측 내측면에 결합되고, 타단이 상기 컨테이너(200)의 출구 외측 방향으로 연장되며, 코일부(411)가 상기 압출재(P)의 반경방향 외측을 감싸도록 배치되는 고주파 유도 가열기(410)로 구성되고,
    상기 복수의 냉각노즐(510)에는 서로 독립적으로 작동 가능한 전자식 제어 밸브(511)가 각각 구비되며,
    상기 냉각용 수조(500)의 입구측과 출구측에는 복수의 에어노즐(520)이 압출재(P)의 외측을 둘러싸도록 배치되어, 상기 에어노즐(520)에서 분사되는 고압의 에어에 의해 상기 냉각용 수조(500)의 입구측과 출구측에 각각 에어커튼이 형성되는 것을 특징으로 하는 압출성형장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨테이너(200)의 일측에 설치되어 상기 압출재(P)의 온도를 측정하는 온도센서(230)와, 상기 온도센서(230)에 의해 측정된 온도값에 따라 상기 냉각노즐(510)의 전자식 제어 밸브(511)와 상기 히터(400)의 작동을 제어하는 컨트롤러(640)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압출성형장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 압출재(P)의 압출속도 제어를 위해, 상기 컨트롤러(640)에 의해 상기 램 피스톤(620)의 유량 또는 유압을 단속하는 밸브가 제어되는 것을 특징으로 하는 압출성형장치.
  6. 청구항 1에 기재된 압출성형장치(100)의 제어방법에 있어서,
    상기 압출금형(300)으로부터 압출된 압출재(P)의 온도를 측정하는 온도 측정단계(S30);
    상기 온도 측정단계(S30)에서 측정된 온도값을 기설정된 기준 온도범위와 비교하여 압출속도를 조정하는 압출속도 조정단계(S40);
    상기 온도 측정단계(S30)에서 측정된 온도값에 따라 상기 컨테이너(200)의 출구측 내측면에 설치된 히터(400)의 작동을 제어하는 히터 제어단계(S50); 및
    상기 온도 측정단계(S30)에서 측정된 온도값에 따라 상기 냉각노즐(510)의 분사량을 제어하는 분사량 제어단계(S60);를 포함하며,
    상기 압출속도 조정단계(S40)에서, 측정된 온도값이 기설정된 기준 온도범위를 만족하면, 상기 압출재(P)의 압출속도를 측정하는 압출속도 측정단계(S70) 및 상기 압출속도 측정단계(S70)에서 측정된 속도값을 기설정된 기준 속도범위와 비교하여 압출속도를 재조정하는 압출속도 재조정단계(S80)가 수행되고,
    상기 온도 측정단계(S30)에서 측정된 온도값과 기준 온도범위의 편차, 또는 상기 압출속도 측정단계(S70)에서 측정된 속도값과 기준 속도범위의 편차가 설정값 이상인 경우, 상기 압출속도 재조정단계(S80) 이후에, 비상벨 작동과 함께 기설정된 표준 압출속도를 유지하면서 작동 정지하되, 비상정지 버튼의 조작이 감지되면 즉시 작동 정지하는 비상 정지단계(S90)를 수행하는 것을 특징으로 하는 압출성형장치의 제어방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 압출속도 조정단계(S40)는,
    상기 컨테이너(200)의 후방에 설치되는 램 피스톤(620)의 유량 또는 유압을 단속하는 밸브가 컨트롤러(640)에 의해 제어됨으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 압출성형장치의 제어방법.
  10. 청구항 6에 있어서, 상기 히터 제어단계(S50)는,
    상기 고주파 유도 가열기(410)의 고주파 출력이 컨트롤러(640)에 의해 제어됨으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 압출성형장치의 제어방법.
  11. 청구항 6에 있어서, 상기 분사량 제어단계(S60)는,
    컨트롤러(640)에 의해 각각의 전자식 제어 밸브(511)가 개별적으로 제어됨으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 압출성형장치의 제어방법.
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