KR101516183B1 - 적외선 온도 센서를 이용한 사출 성형 공정 관리 시스템 - Google Patents
적외선 온도 센서를 이용한 사출 성형 공정 관리 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 적외선 온도 센서를 이용하여 실제 금형의 온도를 직접 측정해 정확한 사출 공정이 가능하도록 하며 원격에서 사출 성형 공정 관리의 모니터링 및 제어가 가능한 사출 성형 공정 관리 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 사출 성형 공정 관리 시스템에 관한 것으로서, 특히, 적외선 온도 센서를 이용하여 실제 금형의 온도를 직접 측정해 정확한 사출 공정이 가능하도록 하며 원격에서 사출 성형 공정 관리의 모니터링 및 제어가 가능한 사출 성형 공정 관리 시스템에 관한 것이다.
사출 성형 공정은 사출기에서 성형 재료를 가소화 상태로 가열하고 금형으로 고압 사출하며 금형으로부터 성형된 것을 분리하는 과정을 통해 필요한 성형품을 획득하는 일련의 작업으로 이루어진다. 이러한 사출 성형 공정을 위해 가소화된 성형 재료가 일정 온도로 유지되어야 할 뿐만 아니라 금형도 필요한 일정 온도로 유지되어야 불량 없이 성형품을 획득할 수 있다.
기존 사출기의 금형 온도를 제어하기 위하여 온도조절기를 통해 금형에 물과 같은 매체를 흘려주고 금형을 통과해 나온 매체의 온도를 측정하여 셋팅한 온도에 맞춰 가열 및 냉각함으로써 금형으로 보내는 매체의 온도가 일정하게 유지되도록 하고 있다. 그러나, 온도조절기와 금형을 연결하는 매체 흐름을 위한 배관에서 냉각될 수 있고 그 길이에 따라서도, 온도조절기에서 측정하는 매체의 온도가 금형의 실제 온도와는 차이가 발생하므로, 금형을 이용한 사출 성형 공정이 필요한 일정 온도의 금형 상태에서 이루어지지 않아 정확한 사출 성형 공정이 어려워지고 불량의 원인이 될 수 있다. 금형에 직접 써모커플(thermocouple)을 정착시켜 온도를 측정하거나 성형된 제품을 금형으로부터 배출시키기 위한 로보트 팔에 적외선 센서를 장착하여 온도를 측정할 수도 있지만, 이와 같은 경우에 제작상의 어려움과 정확한 온도의 확보가 어렵고 고가인 단점이 있다.
또한, 기존 사출기를 이용한 사출 성형 공정은 작업자가 일일이 사출기의 작업 상태를 관찰 확인하여야 하며, 콘트롤러를 통해 설정된 공정 조건과 사출기 현재 상태가 측정된 결과들을 작업자가 항상 주의 깊게 살펴야 하는 번거로움이 있고, 작업 상의 문제 발생시 즉각적인 대처도 어려워 제품 불량이나 장비 고장 등의 원인이 될 수 있다.
관련 문헌으로서 대한민국공개특허번호 2001-0079426(2001.08.22. 공개), 10-2010-0107584(2010.10.06. 공개) 등이 참조될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 적외선 온도 센서를 이용하여 실제 금형의 온도를 직접 측정해 정확한 사출 공정에 반영함으로써 제품 불량을 줄일 수 있는 사출 성형 공정 관리 시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 통신망을 통한 사출 성형 공정 관리의 원격 모니터링과 제어를 통해 작업 효율을 향상시키고 제품 불량이나 장비 고장 등에 즉각 적인 대처가 가능한 성형 공정 관리 시스템을 제공하는 데 있다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 사출 성형 공정 관리 시스템은, 매체 유로가 형성된 금형과 공정 제어 명령을 수신하는 사출제어용 제어기를 포함하고, 상기 사출제어용 제어기의 해당 제어에 따라 상기 금형을 이용해 성형 재료를 사출하고 성형 제품을 생산하는 사출기; 상기 매체 유로와 연결된 배관을 통해 매체를 흘려 보내고 회수하며, 설정 온도에 따라 상기 배관으로 흘려 보내는 매체의 온도를 유지시켜 상기 금형을 소정의 온도로 유지시키기 위한 온도 조절기; 상기 금형의 표면 온도를 측정하는 적외선 센서; 및 입력된 사출 성형 공정 조건 데이터에 따라 상기 공정 제어 명령을 생성하는 통합제어용 콘트롤러를 포함하며, 상기 사출제어용 제어기가 상기 금형 중 고정 금형으로부터 상기 금형 중 이동 금형이 분리되도록 제어하는 동안, 상기 통합제어용 콘트롤러는 상기 사출제어용 제어기로부터 해당 타이밍 정보를 수신한 후 각 금형의 표면 온도를 측정한 정보를 통신망을 통해 인터넷 상의 서버로 전송하여 해당 정보의 모니터링을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 적외선 센서는, 상기 고정 금형의 표면의 온도를 측정하는 제1 센서 및 이동 금형의 표면의 온도를 측정하는 제2 센서를 포함하고, 상기 통합제어용 콘트롤러는 상기 사출제어용 제어기로부터 해당 타이밍 정보를 수신한 후 상기 제1 센서와 상기 제2 센서를 제어하여 각각이 분리된 상기 고정 금형과 상기 이동 금형의 표면 온도를 각각 측정한다.
상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 각각 사출시 상기 고정 금형과 상기 이동 금형이 밀착되는 부분 중 소정의 부분에 대한 온도를 측정한다.
상기 통합제어용 콘트롤러는 입력된 금형 온도와 상기 적외선 센서가 측정한 온도를 기초로 계산한 상기 설정 온도에 대한 정보를 상기 온도 조절기로 전송할 수 있다.
상기 통합제어용 콘트롤러는, 입력된 상기 금형 온도와 상기 적외선 센서가 측정한 온도와의 차이만큼 이전에 전송한 설정 온도를 변경하여 변경된 설정 온도에 대한 정보를 상기 온도 조절기로 전송하여 상기 각 금형이 소정의 온도로 유지되도록 제어할 수 있다.
상기 적외선 센서는, 상기 고정 금형의 표면의 온도를 측정하는 제1 센서 및 상기 이동 금형의 표면의 온도를 측정하는 제2 센서를 포함하고, 상기 통합제어용 콘트롤러는, 상기 제1 센서가 측정한 온도에 따라 상기 고정 금형의 매체 유로와 연결된 제1배관으로 흘려 보내는 매체의 온도에 대한 제1설정 온도와 상기 제2 센서가 측정한 온도에 따라 상기 이동 금형의 매체 유로와 연결된 제2배관으로 흘려 보내는 매체의 온도에 대한 제2설정 온도에 대한 정보를 상기 온도 조절기로 전송할 수 있다.
상기 통합제어용 콘트롤러는 상기 적외선 센서가 측정한 온도에 대한 정보 이외에, 입력된 금형 온도를 포함한 상기 사출 성형 공정 조건 데이터, 상기 설정 온도, 또는 상기 온도 조절기가 상기 배관을 통해 상기 금형으로부터 회수되는 매체에 대해 측정한 온도를 포함한 모니터링 정보를 통신망을 통해 인터넷 상의 서버로 전송하고, 상기 서버는 수신한 해당 정보를 데이터베이스에 관리하고, 사용자 인터페이스를 통한 접속 또는 사용자 단말의 통신망을 통한 접속에 따라 상기 데이터베이스에 관리되는 정보를 기초로 조회 서비스를 제공할 수 있다.
상기 통합제어용 콘트롤러는 상기 사출기를 포함한 복수의 사출기에 대하여 각각의 사출기 ID와 함께 해당 모니터링 정보를 상기 서버로 전송하고 상기 서버는 수신한 해당 정보에 따라 사출기 ID에 대응된 모니터링 정보를 데이터베이스에 관리할 수 있다.
상기 통합제어용 콘트롤러는 상기 통합제어용 콘트롤러와 유선 통신 또는 근거리 통신 방식으로 통신하는, 인터넷에 연결된 게이트웨이를 거쳐 상기 서버로 상기 해당 정보를 전송할 수 있다.
상기 조회 서비스를 위한 화면을 통하여 해당 사출 성형 공정 동안의 상기 적외선 센서가 측정한 온도에 대한 정보의 변화 추이를 시간에 대한 그래프 형태로 제공받을 수 있다.
상기 통합제어용 콘트롤러는 상기 적외선 센서가 측정한 온도가 일정 범위를 벗어나는 경우에 알람 정보를 통신망을 통해 인터넷 상의 서버 또는 상기 서버를 통해 소정의 사용자 단말로 통보할 수도 있다.
상기 통합제어용 콘트롤러는 통신망을 통해 인터넷 상의 서버 또는 상기 서버를 통해 소정의 사용자 단말과 연결되며, 상기 서버의 운영자 또는 상기 사용자 단말의 사용자가 해당 사출 성형 공정 동안의 조회 서비스 화면을 통하여 상기 금형 온도를 변경하여 입력하면, 상기 통합제어용 콘트롤러는 상기 적외선 센서가 다시 측정한 온도를 기초로 계산한 상기 설정 온도에 대한 정보를 변경하여 전송할 수도 있다.
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른, 금형을 이용해 성형 재료를 사출하여 성형 제품을 생산하는 사출 성형 공정 방법에 있어서, 통합제어용 콘트롤러에서 입력된 사출 성형 공정 조건 데이터에 따라 공정 제어 명령을 생성하는 단계; 사출기에서 상기 공정 제어 명령을 수신하여 매체 유로가 형성된 금형을 이용해 상기 성형 제품의 생산 과정을 수행하는 단계; 온도 조절기에서 상기 매체 유로와 연결된 배관을 통해 매체를 흘려 보내고 회수하되, 상기 배관으로 흘려 보내는 매체의 온도를 유지시켜 상기 금형을 소정의 온도로 유지시키기 단계; 적외선 센서를 이용해 상기 금형의 표면 온도를 측정하는 단계; 및 상기 사출기에서 상기 금형 중 고정 금형으로부터 상기 금형 중 이동 금형이 분리되도록 제어하는 동안, 상기 통합제어용 콘트롤러는 상기 사출제어용 제어기로부터 해당 타이밍 정보를 수신한 후 각 금형의 표면 온도를 측정한 정보를 통신망을 통해 인터넷 상의 서버로 전송하여 해당 정보의 모니터링을 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 사출 성형 공정 관리 시스템에 따르면, 적외선 온도 센서를 이용하여 실제 금형의 온도를 직접 측정해 정확한 사출 공정에 반영함으로써 제품 불량을 줄일 수 있으며, 통신망을 통한 사출 성형 공정 관리의 원격 모니터링과 제어를 통해 작업 효율을 향상시키고 제품 불량이나 장비 고장 등에 즉각적인 대처가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 사출 성형 공정 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 사출 성형 공정 관리 시스템을 이용한 사출 성형 공정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 적외선 센서의 대상체와의 거리에 따른 측정 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 사출 성형 공정 관리 시스템을 이용한 사출 성형 공정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 적외선 센서의 대상체와의 거리에 따른 측정 범위를 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 사출 성형 공정 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 사출 성형 공정 관리 시스템은, (통합 제어용) 콘트롤러(100), (사출 제어용) 제어기(210)와 금형(221, 222)을 포함하는 사출기(200), 온도 조절기(300), 적외선 센서(411, 412), 게이트웨이(400), 통합관리서버(500), 및 사용자 단말(600)을 포함한다.
콘트롤러(100)(통합 제어용 콘트롤러로서 이하 콘트롤러로 약칭함)는 사출기(200), 온도 조절기(300), 적외선 센서(411, 412) 등 위와 같은 시스템 구성 요소들의 전반적인 제어를 담당하며, 사용자 또는 작업자가 입력한 사출 성형 공정 조건 데이터(예, 금형 온도, 사출 시간, 사출압력 등 해당 사출 성형 공정에 필요한 데이터)에 따라 해당 공정 제어 명령을 생성할 수 있다.
사출기(200)의 제어기(210)(사출 제어용 제어기로서 이하 제어기로 약칭함)는 시리얼 통신 방식 등으로 콘트롤러(100)로부터 해당 공정 제어 명령을 수신하며, 제어기(210)는 해당 공정 제어 명령에 따른 제어 신호를 발생하여 금형(221, 222)을 이용해 성형 재료를 가소화시키고 사출하여 성형 제품을 생산할 수 있다.
여기서, 금형(221, 222)은 고정금형(221)과 이동금형(222)을 포함하는 2단 사출 금형인 것으로 예를 들어 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 본 발명의 사상은 3단 사출 금형 등 모든 사출 금형에 적용될 수 있음을 밝혀 둔다.
이러한 사출 성형 공정 동안에, 사출기(200)는 고정금형(221)에 이동금형(222)을 밀착시키고 고정금형(221)의 노즐을 통해 가소화된 성형 재료를 가압 사출한 후, 다시 이동금형(222)을 고정금형(221)으로부터 분리시키고 냉각하여 이동금형(222)에 붙어있는 성형 제품을 떼어내는 압출 과정을 수행한다. 사출기(200)는 이러한 과정을 반복하여 성형 제품을 대량 생산할 수 있다.
이때 금형(221, 222)은 사출을 위한 서로의 밀착 전부터 소정 온도로 가열되어 밀착되어 사출되는 동안까지 해당 온도를 유지하여야 하고, 압출 과정에서 냉각되어야 하며, 이를 위하여 고정금형(221)과 이동금형(222)에는 매체(예, 물, 오일 등)가 흐르도록 매체 유로(내부 순환 유로)가 형성되어 있다. 고정금형(221)과 이동금형(222)의 매체 유로(내부 순환 유로)는 온도 조절기(300)와 각각의 배관(311, 312/321, 323)을 통해 연결되어 있으며, 온도 조절기(300)는 배관(311, 312/321, 323)을 통해 매체를 흘려 보내고 회수하며, 설정 온도(온도 조절기(300)에서 수동으로 설정 또는 콘트롤러(100)에서 자동으로 온도 조절기(300)로 명령하여 설정 가능)에 따라 배관(311, 312/321, 323)으로 흘려 보내는 매체의 온도를 유지시켜 금형(221, 222)을 공정에 맞는 소정의 온도로 가열 또는 냉각된 상태로 유지시킬 수 있다.
그러나, 온도 조절기(300)와 금형(221, 222)을 연결하는 매체 흐름을 위한 이와 같은 배관(311, 312/321, 323)을 거치면서 온도 조절기(300)에서의 매체의 온도와 금형(221, 222)에서의 매체의 온도가 달라질 수 있으며, 배관(311, 312/321, 323)의 길이에 따라서 온도 조절기(300)에서 측정하는 매체의 온도가 금형(221, 222)의 실제 온도와는 차이가 발생하여 금형(221, 222)의 온도 조건이 맞지 않아 성형 제품의 불량의 원인이 될 수 있으므로, 본 발명에서는 적외선 센서(411, 412)를 이용하여 금형(221, 222) 표면의 온도를 측정하고 콘트롤러(100)에서 해당 표면 온도 정보를 통신망을 통해 인터넷 상의 서버로 전송하여 해당 정보의 모니터링을 제공함으로써 불량 파악이 용이하도록 하였다. 이외에도 콘트롤러(100)에서는 이와 같은 온도 차이를 보정하여 금형(221, 222)의 실제 온도가 모니터링되고 그에 가깝게 유지되도록 할 수도 있다.
예를 들어, 콘트롤러(100)에 사출 성형 공정 조건 데이터로 입력된 금형 온도와 적외선 센서(411, 412)가 측정한 온도를 기초로, 콘트롤러(100)는 온도 조절기(300)가 배관(311, 312/321, 323)으로 흘려 보내는 매체의 온도, 즉, 매체에 대한 해당 설정 온도를 계산할 수도 있다. 예를 들어, 콘트롤러(100)는 사출 성형 공정 조건 데이터로 입력된 금형 온도와 적외선 센서(411, 412)가 측정한 온도와의 차이만큼 이전에 전송한(또는 기 설정된) 매체에 대한 해당 설정 온도를 변경하여 변경된 설정 온도에 대한 정보를 온도 조절기(300)로 전송하여 금형(221, 222)이 해당 필요한 온도로 유지되도록 제어할 수 있다. 이와 같은 과정에 대하여 하기하는 바와 같이 도 2를 참조하여 좀 더 설명하기로 한다.
한편, 콘트롤러(100)는 유선 통신(예, 시리얼 통신 등), 또는 근거리 무선 통신(예, 블루투스, 지그비, NFC(Near Field Communiation) 등) 등의 통신 방식에 따라 게이트웨이(400)와 통신할 수 있으며, 콘트롤러(100)는 게이트웨이(400)와 연결된 통신망(예, 3G(WCDMA)/4G(LTE) 등 이동통신 네트워크, 유무선 인터넷 등)을 통하여 인터넷 상에 설치된 통합 관리 서버(500)로 콘트롤러(100)에 입력된 사출 성형 공정 조건 데이터(예, 금형 온도, 사출 시간, 사출압력 등 해당 사출 성형 공정에 필요한 데이터), 배관(311, 312/321, 323)으로 흘려 보내는 매체의 온도에 대하여 설정한 해당 설정 온도, 적외선 센서(411, 412)가 측정한 온도 등에 대한 정보를 전송할 수 있다. 이에 따라 통합 관리 서버(500)는 수신한 해당 정보를 데이터베이스에 관리하고, 사용자 단말(600)의 통신망을 통한 접속에 따라 데이터베이스에 관리되는 정보를 기초로 사출 성형이 진행되는 공정에 대한 모니터링을 위해 조회 서비스 등을 제공할 수 있으며, 이외에도 통합 관리 서버(500)의 운영자 또는 사용자 단말(600)의 사용자는 해당 사출 성형 공정 동안 해당 디스플레이 장치에 표시되는 조회 서비스 화면을 통하여 금형 온도 등 사출 성형 공정 조건 데이터를 변경하여 입력할 수 있고, 이에 따라 사출 성형 공정이 수행되도록 설정할 수도 있다.
사용자 단말(600)은 3G(WCDMA)/4G(LTE) 등 이동통신 네트워크, 유무선 인터넷 등의 통신망을 통해 인터넷에 접속할 수 있는 노트북 PC, 데스크탑 PC 등일 수 있고, 이외에도 스마트폰, 아이폰, PDA, PMP 등 통신망을 통해 인터넷에 접속할 수 있는 모든 종류의 전자 장치를 의미한다.
이하 도 2의 흐름도를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 사출 성형 공정 관리 시스템을 이용한 사출 성형 공정 방법에 대하여 좀 더 자세히 설명한다.
먼저, 사용자 또는 작업자는 해당 사출 성형 제품을 생산하기 위하여, 콘트롤러(100)에 직접 사출 성형 공정 조건 데이터(예, 금형 온도, 사출 시간, 사출압력 등 해당 사출 성형 공정에 필요한 데이터)를 입력할 있다. 또는 사용자 또는 작업자는 통합 관리 서버(500)의 디스플레이 장치에 제공되거나 통합 관리 서버(500)에 접속한 사용자 단말(600)의 디스플레이 장치에 제공되는 조회 서비스 화면을 통하여, 해당 사출 성형 제품의 생산을 위한 사출 성형 공정 조건 데이터를 입력할 수도 있으며, 이때 통합 관리 서버(500)는 해당 사출 성형 공정 조건 데이터를 통신망과 게이트웨이(400)를 통하여 콘트롤러(100)에 입력할 수 있다.
이에 따라 콘트롤러(100)는 사용자 또는 작업자가 입력한 해당 사출 성형 공정 조건 데이터(예, 금형 온도, 사출 시간, 사출압력 등 해당 사출 성형 공정에 필요한 데이터)에 따라 사출기(200) 제어를 위한 해당 공정 제어 명령을 생성할 수 있다(S10).
콘트롤러(100)는 생성한 공정 제어 명령을 시리얼 통신 방식 등에 의해 사출기(200)로 전송하며(S20), 사출기(200)의 제어기(210)는 해당 공정 제어 명령을 수신하고 제어기(210)는 해당 공정 제어 명령에 따른 제어 신호를 발생하여 매체 유로가 형성된 금형(221, 222)을 이용해 소정의 성형 재료(예, 플라스틱류, 금속류 등)를 사출 가능한 정도로 가소화시키거나 일정 온도까지 용융시켜 사출하여 성형 제품을 생산할 수 있다(S30).
도 1과 같이, 금형(221, 222)은 고정금형(221)과 이동금형(222)을 포함하는 2단 사출 금형일 수 있으며, 온도 조절기(300)에서 고정금형(221)과 이동금형(222)의 각 매체 유로와 연결된 각각의 배관(입력배관311, 출력배관 312/ 입력배관 321, 출력배관 323)을 통해 매체(예, 물)를 흘려 보내고 회수하되, 배관(311, 312/321, 323)으로 흘려 보내는 매체의 온도를 유지시켜 고정금형(221)과 이동금형(222)을 필요한 소정의 온도로 유지시킬 수 있고, 이때, 적외선 센서(411, 412)를 이용해 고정금형(221)과 이동금형(222) 표면의 온도를 측정하고 이를 이용하여 콘트롤러(100)는 온도 조절기(300)에서 흘려 보내는 매체의 온도와 각 금형(221, 222)의 실제 온도와의 차이를 보정한다(S40).
사출기(200)가 고정금형(221)에 이동금형(222)을 밀착시키고 성형 재료를 가압 사출하며 이동금형(222)을 고정금형(221)으로부터 분리시켜 성형 제품을 압출하는 과정을 반복하면서 성형 제품을 반복적으로 생산하는 해당 사출 성형 공정 동안, 온도 조절기(300)는 매체의 설정 온도에 따라 사출 과정을 위하여 고정금형(221)에 이동금형(222)이 밀착 전부터 소정 온도로 가열하고 서로 밀착되어 사출이 완료되는 동안까지 해당 온도를 유지시키며, 성형 제품을 떼어내는 압출 과정을 위하여 고정금형(221)에서 이동금형(222)이 분리되는 일정 시간 동안 냉각하여 압출이 완료되는 동안까지 해당 온도를 유지시키는 과정을 반복할 수 있다. 위와 같은 사출 과정에서는 온도 조절기(300)가 고정금형(221)과 이동금형(222)에 동일 온도가 되도록 매체를 흘려 보낼 수 있고, 압출 과정에서는 온도 조절기(300)가 고정금형(221)에 대하여 사출 과정과 동일하게 매체가 흐르도록 유지시키고 이동금형(222)에 대해서만 냉각되도록 해당 온도의 매체가 흐르도록 제어할 수도 있다. 온도 조절기(300)는 각 배관을 통해 금형(221, 222)으로부터 회수되는 매체에 대해 측정한 각각 온도를 주기적으로(예, 1분 간격) 콘트롤러(100)에 통보할 수 있으며, 이와 같이 측정한 온도를 기초로 회수된 매체를 가열하거나 냉각시켜 고정금형(221)과 이동금형(222)으로 흘려 보내는 매체의 온도가 해당 설정 온도를 유지하도록 제어할 수 있다.
그런데, 사출 과정 또는 압출 과정에서, 온도 조절기(300)에서 흘려 보내는 매체의 온도와 각 금형(221, 222)의 실제 온도와의 차이를 보정하기 위하여, 제어기(210)가 고정 금형(221)으로부터 이동 금형(222)이 분리되도록 제어하는 동안, 콘트롤러(100)는 제어기(210)로부터 해당 타이밍 정보를 수신할 수 있으며, 이 후 제1 센서(411)와 제2 센서(412)를 제어하여 각각이 분리된 고정 금형(221)과 이동 금형(222)의 표면 온도를 각각 측정한다. 예를 들어, 제1 센서(411)는 사출시 고정 금형(221)과 이동 금형(222)이 밀착되는 부분 중 고정 금형(221)쪽의 소정의 부분(예, 사출 성형을 위한 구멍 등 일정 모양의 해당 금형의 패턴 부분이나 그 주위 등) 표면에 대한 온도를 측정할 수 있으며, 제2 센서(412)는 사출시 고정 금형(221)과 이동 금형(222)이 밀착되는 부분 중 이동 금형(222)쪽의 소정의 부분(예, 사출 성형을 위한 구멍 등 일정 모양의 해당 금형의 패턴 부분이나 그 주위 등) 표면에 대한 온도를 측정할 수 있다.
적외선 센서(411, 412)는 외계의 적외선을 검지하는 수동식이나 도 3과 같이 적외선을 측정 대상, 즉, 금형에 조사해 반사되어 나오는 적외선을 검지하는 능동식 등 다양한 방식으로 온도를 측정할 수 있다. 능동식의 경우에 도 3과 같이 적외선 센서(411, 412)를 스팟(spot) 사이즈 규격에 맞게 해당 측정 대상 금형으로부터 측정가능한 일정 거리만큼 이격시켜 설치하고, 해당 타이밍에 적외선을 조사하고 측정해 온도를 검출할 수 있다.
이와 같이 제1 센서(411)와 제2 센서(412)가 측정한 온도는 시리얼 통신 등의 방식으로 콘트롤러(100)로 통보되며, 콘트롤러(100)는 입력된 금형 온도와 제1 센서(411)와 제2 센서(412)가 측정한 온도를 기초로 계산한 설정 온도에 따라 온도 조절기(300)에서 각 금형으로 흘려 보내는 매체의 온도를 유지시켜 배관(311, 312/321, 323)으로 해당 매체를 흘려 보냄으로써 각 금형이 공정 조건에 맞는 정확한 온도가 되도록 할 수 있다. 이때, 콘트롤러(100)는 제1 센서(411)와 제2 센서(412)가 각각 일정 시간(예, 1분) 동안 측정한 온도를 평균한 값을 사용할 수도 있다.
예를 들어, 콘트롤러(100)는 사출 성형 공정 조건 데이터로 입력된 금형 온도(예, 350℃)와 적외선 센서(411, 412)가 측정한 온도(예, 330℃)와의 차이(예, 20℃)만큼 이전에 전송한(또는 기 설정된) 매체에 대한 해당 설정 온도(예, 360℃)를 변경하여 변경된 설정 온도(예, 380℃)에 대한 정보를 온도 조절기(300)로 전송하여 금형(221, 222)이 해당 필요한 온도(예, 350℃)로 유지되도록 제어할 수 있다.
이와 같은 콘트롤러(100)에서의 온도 조절기(300)의 매체에 대한 해당 설정 온도, 즉, 제1 센서(411)에 의해 측정된 온도를 기초로 고정 금형(221)의 매체 유로에 연결된 입출력 배관(311, 312)으로 흘려 보내고 회수하는 매체에 대한 설정 온도와, 제2 센서(412)에 의해 측정된 온도를 기초로 이동 금형(222)의 매체 유로에 연결된 입출력 배관(321, 322)으로 흘려 보내고 회수하는 매체에 대한 설정 온도, 각각에 대하여 계산될 수 있으며, 이들은 온도 조절기(300)로 통보되어 각 금형에 대해 필요한 온도(예, 350℃)로 유지되도록 제어되도록 할 수 있다.
한편, 위와 같은 사출기(200)가 사출 과정, 압출 과정 등을 통해 성형 제품을 생산하는 동안, 전 과정에 대해 콘트롤러(100)는 유선 통신(예, 시리얼 통신 등), 또는 근거리 무선 통신(예, 블루투스, 지그비, NFC(Near Field Communiation) 등) 등의 통신 방식에 따라 게이트웨이(400)를 거쳐, 게이트웨이(400)와 연결된 통신망(예, 3G(WCDMA)/4G(LTE) 등 이동통신 네트워크, 유무선 인터넷 등)을 통하여 인터넷 상에 설치된 통합 관리 서버(500)로 적외선 센서(411, 412)가 측정한 온도에 대한 정보를 전송하여 모니터링될 수 있도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 이외에도 콘트롤러(100)에 입력된 사출 성형 공정 조건 데이터(예, 금형 온도, 사출 시간, 사출압력 등 해당 사출 성형 공정에 필요한 데이터), 배관(311, 312/321, 323)으로 흘려 보내는 매체의 온도에 대하여 설정한 해당 설정 온도, 온도 조절기(300)가 각 배관을 통해 금형(221, 222)으로부터 회수되는 매체에 대해 측정한 각각의 온도 등의 모니터링 정보를 주기적으로 전송할 수 있다.
이에 따라 통합 관리 서버(500)는 수신한 해당 정보를 데이터베이스에 관리한다. 예를 들어, 사출기(200)에서 사출 성형 제품 압출 후 적외선 센서(411, 412)의 온도 측정 시마다 위와 같은 정보를 통합 관리 서버(500)로 전송할 수 있으며, 통합 관리 서버(500)는 수신한 시간에 대응시켜 해당 정보를 데이터베이스에 저장하고 관리할 수 있다. 통합 관리 서버(500)에서 복수의 사출기에 대한 관리를 하는 경우를 위하여, 콘트롤러(예, 100)가(또는 각각의 사출기에 대응된 콘트롤러일 수도 있음) 사출기 ID(Identification)와 함께 위와 같은 정보를 전송할 수 있으며, 통합 관리 서버(500)는 수신한 해당 정보를 사출기 ID와 수신 시간에 대응시켜 데이터베이스에 저장하고 관리할 수 있다.
통합 관리 서버(500)의 사용자 인터페이스를 통한 직접 접속 또는 사용자 단말(600)의 통신망을 통한 접속에 따라 데이터베이스에 관리되는 정보를 기초로 사출 성형이 진행되는 공정에 대한 모니터링을 위해 조회 서비스 등을 제공할 수 있으며, 이외에도 통합 관리 서버(500)의 운영자 또는 사용자 단말(600)의 사용자는 해당 사출 성형 공정 동안 해당 디스플레이 장치에 표시되는 조회 서비스 화면을 통하여 금형 온도 등 사출 성형 공정 조건 데이터를 변경하여 입력할 수 있고, 이에 따라 사출 성형 공정이 수행되도록 설정할 수도 있다.
예를 들어, 사용자 인터페이스 또는 사용자 단말(600)은 통합 관리 서버(500)에 접속으로 디스플레이 장치에 제공받는 조회 서비스 화면을 통하여 해당 사출 성형 공정 동안 적외선 센서(411, 412)가 측정한 온도에 대한 정보의 변화 추이를 시간에 대한 그래프 형태로 제공받을 수도 있다. 이때 사용자 또는 작업자 등은 온도의 변화 추이에 따라 일정 온도 이하로 떨어질 때 생산되는 해당 금형 제품을 불량으로 처리하여 폐기할 수 있다.
또한, 콘트롤러(100)는 적외선 센서(411, 412)가 측정한 온도가 일정 범위를 벗어나는 경우에 알람 정보를 통신망을 통해 인터넷 상의 통합 관리 서버(500) 또는 통합 관리 서버(500)를 통해 서비스를 제공받는 사용자 단말(600)로 통보할 수도 있다.
그리고, 통합 관리 서버(500)의 운영자 또는 사용자 단말(600)의 사용자가 해당 사출 성형 공정 동안의 위와 같은 조회 서비스 화면을 통하여 금형 온도 등 설정값을 변경하여 입력할 수 있으며, 이에 따라 콘트롤러(100)는 적외선 센서(411, 412)가 다시 측정한 온도를 기초로 위와 같은 방법으로 계산한 매체의 설정 온도에 대한 정보를 변경하여 온도 조절기(300)로 전송함으로써, 새로운 사출 성형 공정이 이루어지도록 하거나 또는 수행되고 있는 사출 성형 공정 조건을 변경하여 사출 성형 공정이 이루어지도록 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
콘트롤러(100)(통합제어용 콘트롤러)
제어기(210)(사출제어용 제어기)
금형(221, 222)
사출기(200)
온도 조절기(300)
적외선 센서(411, 412)
게이트웨이(400)
통합관리서버(500)
사용자 단말(600)
제어기(210)(사출제어용 제어기)
금형(221, 222)
사출기(200)
온도 조절기(300)
적외선 센서(411, 412)
게이트웨이(400)
통합관리서버(500)
사용자 단말(600)
Claims (13)
- 매체 유로가 형성된 금형과 공정 제어 명령을 수신하는 사출제어용 제어기를 포함하고, 상기 사출제어용 제어기의 해당 제어에 따라 상기 금형을 이용해 성형 재료를 사출하고 성형 제품을 생산하는 사출기;
상기 매체 유로와 연결된 배관을 통해 매체를 흘려 보내고 회수하며, 설정 온도에 따라 상기 배관으로 흘려 보내는 매체의 온도를 유지시켜 상기 금형을 소정의 온도로 유지시키기 위한 온도 조절기;
상기 금형의 표면 온도를 측정하는 적외선 센서; 및
입력된 사출 성형 공정 조건 데이터에 따라 상기 공정 제어 명령을 생성하는 통합제어용 콘트롤러를 포함하며,
상기 사출제어용 제어기가 상기 금형 중 고정 금형으로부터 상기 금형 중 이동 금형이 분리되도록 제어하는 동안, 상기 통합제어용 콘트롤러는 상기 사출제어용 제어기로부터 해당 타이밍 정보를 수신한 후 각 금형의 표면 온도를 측정한 정보를 통신망을 통해 인터넷 상의 서버로 전송하여 해당 정보의 모니터링을 제공하고,
상기 통합제어용 콘트롤러는 입력된 금형 온도와 상기 적외선 센서가 측정한 온도를 기초로 계산한 상기 설정 온도에 대한 정보를 상기 온도 조절기로 전송하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공정 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적외선 센서는, 상기 고정 금형의 표면의 온도를 측정하는 제1 센서 및 이동 금형의 표면의 온도를 측정하는 제2 센서를 포함하고,
상기 통합제어용 콘트롤러는 상기 사출제어용 제어기로부터 해당 타이밍 정보를 수신한 후 상기 제1 센서와 상기 제2 센서를 제어하여 각각이 분리된 상기 고정 금형과 상기 이동 금형의 표면 온도를 각각 측정하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공정 관리 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 각각 사출시 상기 고정 금형과 상기 이동 금형이 밀착되는 부분 중 소정의 부분에 대한 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공정 관리 시스템. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 통합제어용 콘트롤러는,
입력된 상기 금형 온도와 상기 적외선 센서가 측정한 온도와의 차이만큼 이전에 전송한 설정 온도를 변경하여 변경된 설정 온도에 대한 정보를 상기 온도 조절기로 전송하여 상기 각 금형이 소정의 온도로 유지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공정 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적외선 센서는, 상기 고정 금형의 표면의 온도를 측정하는 제1 센서 및 상기 이동 금형의 표면의 온도를 측정하는 제2 센서를 포함하고,
상기 통합제어용 콘트롤러는,
상기 제1 센서가 측정한 온도에 따라 상기 고정 금형의 매체 유로와 연결된 제1배관으로 흘려 보내는 매체의 온도에 대한 제1설정 온도와
상기 제2 센서가 측정한 온도에 따라 상기 이동 금형의 매체 유로와 연결된 제2배관으로 흘려 보내는 매체의 온도에 대한 제2설정 온도에 대한 정보를 상기 온도 조절기로 전송하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공정 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 통합제어용 콘트롤러는 입력된 금형 온도를 포함한 상기 사출 성형 공정 조건 데이터, 상기 설정 온도, 또는 상기 온도 조절기가 상기 배관을 통해 상기 금형으로부터 회수되는 매체에 대해 측정한 온도를 포함한 모니터링 정보를 통신망을 통해 인터넷 상의 서버로 전송하고, 상기 서버는 수신한 해당 정보를 데이터베이스에 관리하고, 사용자 인터페이스를 통한 접속 또는 사용자 단말의 통신망을 통한 접속에 따라 상기 데이터베이스에 관리되는 정보를 기초로 조회 서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공정 관리 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 통합제어용 콘트롤러는
상기 사출기를 포함한 복수의 사출기에 대하여 각각의 사출기 ID와 함께 해당 모니터링 정보를 상기 서버로 전송하고 상기 서버는 수신한 해당 정보에 따라 사출기 ID에 대응된 모니터링 정보를 데이터베이스에 관리하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공정 관리 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 통합제어용 콘트롤러는 상기 통합제어용 콘트롤러와 유선 통신 또는 근거리 통신 방식으로 통신하는, 인터넷에 연결된 게이트웨이를 거쳐 상기 서버로 상기 해당 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공정 관리 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 조회 서비스를 위한 화면을 통하여 해당 사출 성형 공정 동안의 상기 적외선 센서가 측정한 온도에 대한 정보의 변화 추이를 시간에 대한 그래프 형태로 제공받는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공정 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 통합제어용 콘트롤러는 상기 적외선 센서가 측정한 온도가 일정 범위를 벗어나는 경우에 알람 정보를 통신망을 통해 인터넷 상의 서버 또는 상기 서버를 통해 소정의 사용자 단말로 통보하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공정 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 통합제어용 콘트롤러는 통신망을 통해 인터넷 상의 서버 또는 상기 서버를 통해 소정의 사용자 단말과 연결되며, 상기 서버의 운영자 또는 상기 사용자 단말의 사용자가 해당 사출 성형 공정 동안의 조회 서비스 화면을 통하여 상기 금형 온도를 변경하여 입력하면,
상기 통합제어용 콘트롤러는 상기 적외선 센서가 다시 측정한 온도를 기초로 계산한 상기 설정 온도에 대한 정보를 변경하여 전송하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공정 관리 시스템. - 금형을 이용해 성형 재료를 사출하여 성형 제품을 생산하는 사출 성형 공정 방법에 있어서,
통합제어용 콘트롤러에서 입력된 사출 성형 공정 조건 데이터에 따라 공정 제어 명령을 생성하는 단계;
사출기에서 상기 공정 제어 명령을 수신하여 매체 유로가 형성된 금형을 이용해 상기 성형 제품의 생산 과정을 수행하는 단계;
온도 조절기에서 상기 매체 유로와 연결된 배관을 통해 매체를 흘려 보내고 회수하되, 상기 배관으로 흘려 보내는 매체의 온도를 유지시켜 상기 금형을 소정의 온도로 유지시키기 단계;
적외선 센서를 이용해 상기 금형의 표면 온도를 측정하는 단계; 및
상기 사출기에서 상기 금형 중 고정 금형으로부터 상기 금형 중 이동 금형이 분리되도록 제어하는 동안, 상기 통합제어용 콘트롤러는 사출제어용 제어기로부터 해당 타이밍 정보를 수신한 후 각 금형의 표면 온도를 측정한 정보를 통신망을 통해 인터넷 상의 서버로 전송하여 해당 정보의 모니터링을 제공하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공정 방법.
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- 2013-07-04 KR KR1020130078242A patent/KR101516183B1/ko not_active IP Right Cessation
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