KR101849821B1 - 성형툴의 온도제어방법 - Google Patents

성형툴의 온도제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공급라인(5)에 연결된 적어도 하나의 온도제어분기라인(2, 2') 및 공급라인(5)에 온도제어매체의 토출을 위한 적어도 하나의 펌프(13)를 포함하는 펌프 시스템을 포함하는 성형가공기의 성형툴(3) 또는 구성요소용 온도제어장치(14)에 관한 것으로, 온도, 관류량 및 압력의 그룹으로부터 적어도 하나의 파라메타를 검출할 수 있는 적어도 하나의 센서가 제공되고, 펌프 시스템의 토출을 조절 또는 제어하기 위한 제어 또는 조절장치(1)가 제공되며 이에 적어도 하나의 센서로부터의 신호가 공급될 수 있음을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 이러한 장치의 작동방법을 기술한다.

Description

성형툴의 온도제어방법 {METHOD FOR TEMPERATURE CONTROL OF A SHAPING TOOL}
본 발명은 성형가공기(shaping working machine)의 성형툴(shaping tool) 또는 구성요소의 온도를 제어하기 위한 온도제어장치(temperature control device)와 성형가공기의 성형툴 또는 구성요소의 온도제어방법에 관한 것이다.
종래기술에 대한 다음의 설명은 성형가공기의 특별한 경우로서 사출성형기에 기초하고 일반적인 성형가공기의 성형툴의 예와 같은 사출성형기의 사출성형툴에 기초하여 구현된 모범예이다. 그러나, 다음의 설명이 이러한 특별한 경우에 한정되는 것은 아니다.
본문에서 온도제어라는 용어는 냉각 또는 가열을 의미한다.
종래기술에 있어서는 적어도 하나의 펌프가 정량토출방식으로 작동되었다. 요구된 낮은 관류량(through-flow amount)을 얻기 위하여 토출(delivery)(토출량 또는 압력 등)에 의하여 결정되는 관류량과 적어도 하나의 분기라인의 유압저항(hydraulic resistance)이 이용되거나 스로틀(throttle)이 이용된다.
이러한 종래기술은 여러 가지 결점을 갖는다:
- 끊임없이 높아지는 에너지 소비,
- 펌프 시스템의 짧은 사용수명,
- 지나치게 높은 체적유량에 의한 온도제어매체의 역온도제어의 비용,
- 고도의 누출가능성, 및
- 온도제어시스템의 불필요한 고압.
[선행기술문헌]
[특허문헌] 한국공개특허공보 제10-2008-0059874호
본 발명의 목적은 상기 언급된 결점을 적어도 부분적으로 극복하는데 있다.
이러한 본 발명의 목적은 하기에 설명되는 온도제어장치와 온도제어방법에 의하여 달성된다.
본 발명에 있어서는 종래기술에서 절대적으로 요구되었던 상기 언급된 스로틀링(throttling)이 감소되거나 제거될 수 있도록 한다. 에너지 소비가 관류량과 압력강하의 곱에 비례하므로 스로틀링을 없앤다면 에너지 소비의 긍정적인 효과를 볼 수 있다.
삭제
온도제어매체로서는 물(기체 또는 액체형태의 물) 또는 오일이 제공되는 것이 좋다. 그러나, 예를 들어 이산화탄소나 질소와 같은 다른 유체가 사용될 수도 있다. 온도제어매체는 연속적으로 또는 단속적인 방식(pulsed fashion)으로 공급될 수 있다.
특히 온도제어장치는 성형가공기의 부속장치의 형태이고 하나 이상의 온도제어분기라인을 갖는 것이 좋다. 부속장치는 성형가공기의 옆에 독립적으로 배치되거나 성형가공기에 설치될 수 있다.
특히 바람직하기로는 병렬로 연결되는 적어도 두개의 온도제어분기라인이 제공되는 것이 좋다.
가능한 한 양호하게 조절 또는 제어작용이 이루어질 수 있도록 하기 위하여 적어도 각 온도제어분기라인에는 적어도 하나의 센서가 제공되고, 이러한 센서에 의하여 온도, 관류량, 압력, 열량 및 온도차이로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나의 파라메타가 검출될 수 있고, 센서로부터의 신호가 제어 또는 조절장치로 보내질 수 있다.
가장 간단한 경우에 있어서, 펌프의 조절 또는 제어는 그 회전속도에 의하여 조절되거나 제어되는 펌프에 의하여 실현될 수 있다.
펌프 시스템이 하나 이상의 펌프를 포함하는 경우에 펌프 시스템의 각 펌프는 펌프 또는 펌프들의 조절 또는 제어에 대하여 교대로 또는 부가적으로 정지 및/또는 작동되는 것이 유리할 수 있다. 이로써 단계적인 제어 또는 조절이 이루어질 수 있다.
온도제어분기라인에서 관류량의 개별적인 조절을 위하여, 각 분기라인에 각각 적어도 하나의 스로틀장치가 제공될 수 있다. 스로틀장치는 예를 들어 수동으로 또는 제어장치 또는 조절장치에 의하여 조절될 수 있다. 스로틀장치는 예를 들어 관류용량(through-flow capacity)이 단계적으로 조절될 수 있는 관류밸브일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 온도제어장치를 갖는 성형가공기, 특히 사출성형기, 다이 캐스팅 머신(die casting machine) 또는 프레싱 머신(pressing machine)도 본 발명의 보호대상이다.
부가적으로 적어도 두개의 성형가공기와 본 발명에 따른 온도제어장치를 포함하는 장치(arrangement)도 본 발명의 보호대상인 바, 여기에서 적어도 두개의 성형가공기의 성형툴이 직렬 또는 병렬로 배치된 온도제어장치에 의하여 온도제어될 수 있다.
특별한 에너지효율 때문에 각 온도제어분기라인은 각각 스로틀링될 수 있으며, 적어도 하나의 온도제어분기라인은 적어도 실질적으로 스로틀링되지 않는다. 펌프는 스로틀링되지 않는 온도제어분기라인의 관류조건에 토출(토출량 또는 압력 등)을 적응시킴으로서 가능한 에너지 소비가 최저가 되도록 운전될 수 있다.
제어 또는 조절장치는 사출성형기 제어장치, 외부제어장치, 부속구성요소 또는 중앙관리컴퓨터시스템의 한 구성부분일 수 있다.
펌프 시스템은 사출성형기, 부속장치 또는 중앙매체공급장치의 한 구성부분일 수 있다.
본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 온도제어장치의 개략구성도.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 특별히 유리한 실시형태를 설명하기 위한 흐름도.
도 3은 단 하나의 온도제어분기라인을 갖는 본 발명에 따른 온도제어장치의 개략구성도.
도 1은 본 발명에 따른 온도제어장치(14)의 개략적인 구성을 보인 것이다. 이 온도제어장치는 성형툴(shaping or mould tool)(3)을 관통하는 두개의 온도제어분기라인(2)을 갖는다. 또한 관류센서(7), 온도센서(4) 및 관류밸브(15)가 온도제어분기라인(2)에 존재한다. 관류센서(7)는 관류밸브(15)와 함께 하나의 구성요소의 형태인 것으로 이해될 수 있을 것이다. 아울러 조절 또는 제어장치(1), 이 실시형태에서는 조절장치가 제공된다. 이는 관류센서(7), 온도센서(4) 및 관류밸브(15)에 연결된다. 온도센서(4)는 관류측정을 대신할 수 있다.
두개의 온도제어분기라인(2)는 각각 공급라인(5)과 회수라인(6)에 연결된다. 펌프(13)는 온도제어매체를 회수라인(6)으로부터 공급라인(5)으로 토출한다. 부가적으로 선택적인 열교환기(16)가 회수라인(6)에 배치된다. 또한 펌프(13)는 조절을 위한 조절장치(1)에 연결된다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 특별히 유리한 실시형태를 설명하기 위한 흐름도를 보인 것이다.
여기에서,
i 는 온도제어분기라인(2)의 일련번호를 나타내고,
n 은 사용된 온도제어분기라인(2)의 수를 나타내며,
Xi 는 온도제어분기라인 i 에서 관류밸브(15)의 설정율 [%] 을 나타내고,
Vi 는 온도제어회로 i 의 체적유량을 나타내며,
F 는 펌프 시스템의 토출량을 나타낸다.
적어도 거의 100%가 개방된 상태를 유지하는 온도제어분기라인 i* 은 사용자에게 전체 시스템에 대하여 결정된 분기라인인 것으로 표시될 수 있다("병목현상"). 이와 같이 함으로써 사용자는 예를 들어 신속작동 커플링(quick-action coupling)을 제거하거나 호스 길이를 줄여 이러한 온도제어분기라인(2)의 유압저항을 특별히 목표로 하는 방식으로 줄이도록 선택할 수 있다. 이로써 펌프(13)의 토출유량은 다른 온도제어분기라인(2)의 관류밸브(15)를 동시에 개방하여 추가로 줄일 수 있다.
도 1과는 다르게, 도 3은 단 하나의 온도제어분기라인(2)을 갖는다. 온도제어장치(14)는 부속장치의 형태이다. 공통의 하우징(20)내에는 다음의 구성요소들이 배치된다:
- 펌프(13),
- 관류센서(7),
- 온도제어매체용 탱크(17),
- 탱크(17)내의 온도제어매체를 가열하기 위한 가열수단(18),
- 탱크(17)내의 온도제어매체를 냉각하기 위한 냉각수단(19),
- 선택적으로 온도센서(4), 및
- 조절 또는 제어장치(1).
1: 조절 또는 제어장치, 2: 온도제어분기라인, 3: 성형툴, 4: 온도센서, 5: 공급라인, 6: 회수라인, 7: 관류센서, 13: 펌프, 14: 온도제어장치, 15: 관류밸브, 16: 열교환기, 17: 온도제어매체용 탱크, 18: 가열수단, 19: 냉각수단, 20: 하우징.

Claims (19)

  1. 공급라인(5)에 연결된 적어도 두 개의 온도제어분기라인(2, 2') 및 공급라인(5)에 온도제어매체의 토출을 위한 적어도 하나의 펌프(13)를 포함하는 펌프 시스템을 포함하고, 상기 온도제어분기라인(2, 2')이 성형툴(3)을 통과하는 성형가공기의 성형툴(3)용 온도제어장치(14)에 있어서, 온도, 관류량 및 압력의 그룹으로부터 적어도 하나의 파라메타를 검출할 수 있는 적어도 하나의 센서가 적어도 두 개의 온도제어분기라인(2, 2') 각각에서 제공되고, 적어도 두 개의 온도제어분기라인 중 적어도 하나에서 적어도 하나의 스로틀장치가 제공되며, 펌프 시스템의 토출을 조절 또는 제어하기 위한 제어 또는 조절장치(1)가 제공되고, 이에 적어도 하나의 센서로부터의 신호가 공급될 수 있으며, 적어도 두 개의 온도제어분기라인(2, 2') 각각은 개별적으로 스로틀링되고, 적어도 하나의 온도제어분기라인은 스로틀링되지 않음을 특징으로 하는 온도제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 두 개의 온도제어분기라인(2, 2')이 병렬로 연결됨을 특징으로 하는 온도제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 펌프를 조절 또는 제어하기 위하여 적어도 하나의 펌프의 회전속도가 조절 또는 제어될 수 있음을 특징으로 하는 온도제어장치.
  4. 제1항에 있어서, 펌프 시스템을 제어 또는 조절하기 위하여 펌프 시스템의 펌프가 정지 및/또는 작동될 수 있음을 특징으로 하는 온도제어장치.
  5. 제1항에 있어서, 온도제어장치(14)가 성형가공기용 부속장치의 형태이고 하나 이상의 온도제어분기라인(2, 2')을 가짐을 특징으로 하는 온도제어장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 온도제어장치를 갖는 것을 특징으로 하는 성형가공기.
  7. 적어도 두 개의 성형가공기의 성형툴이 직렬 또는 병렬로 배치된 온도제어장치에 의하여 온도 제어될 수 있는, 상기 적어도 두 개의 성형가공기 및 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 온도제어장치를 포함함을 특징으로 하는 장치(arrangement).
  8. 온도제어매체가 적어도 하나의 펌프를 포함하는 펌프 시스템에 의하여 적어도 두 개의 온도제어분기라인(2, 2')을 통해 이송되고, 상기 온도제어분기라인(2, 2')이 성형툴(3)을 통과하는 성형가공기의 성형툴(3)의 온도제어방법에 있어서, 온도, 관류량 및 압력의 그룹으로부터 적어도 하나의 파라메타가 적어도 두 개의 온도제어분기라인(2, 2') 각각에서 검출되고, 온도제어매체가 적어도 두 개의 온도제어분기라인(2, 2') 중 적어도 하나에서 스로틀장치에 의해 스로틀링되며, 적어도 하나의 파라메타가 펌프 시스템의 조절 또는 제어를 위하여 제어 또는 조절장치(1)에 공급되고, 각 온도제어분기라인(2, 2')은 개별적으로 스로틀링되며, 적어도 하나의 온도제어분기라인(2, 2')은 스로틀링되지 않음을 특징으로 하는 성형가공기의 성형툴(3) 또는 구성요소의 온도제어방법.
  9. 제8항에 있어서, 온도제어가 병렬로 연결된 적어도 두 개의 온도제어분기라인(2, 2')에 의하여 이루어짐을 특징으로 하는 온도제어방법.
  10. 제8항에 있어서, 적어도 하나의 펌프(13)의 조절 또는 제어를 위하여 적어도 하나의 펌프(13)의 회전속도가 조절되거나 제어됨을 특징으로 하는 온도제어방법.
  11. 제8항에 있어서, 펌프 시스템을 제어 또는 조절하기 위하여 펌프 시스템의 펌프(13)가 정지 및/또는 작동됨을 특징으로 하는 온도제어방법.
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 온도제어장치를 갖는 것을 특징으로 하는 사출성형기.
  13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 온도제어장치를 갖는 것을 특징으로 하는 다이 캐스팅 머신.
  14. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 온도제어장치를 갖는 것을 특징으로 하는 프레싱 머신.
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