KR101876469B1 - 수지유동층 온도 측정장치 - Google Patents

수지유동층 온도 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수지유동층 온도 측정장치를 개시한다. 본 발명에 따른 수지유동층 온도 측정장치는, 설치공간과 상기 설치공간 및 캐비티에 연통되도록 벤트홀이 형성된 수지 사출 성형 금형의 고정형판 또는 가동형판에 설치되어 캐비티를 유동하는 수지유동층의 온도를 측정하는 수지유동층 온도 측정장치에 있어서, 상기 설치공간에 배치되고, 폐쇄된 하측면에는 케이블이 삽입될 수 있는 관통홀이 형성되며, 상측면에는 상기 벤트홀과 연통되는 인출홀 및 온도센서의 이동을 제한하는 센서지지부가 형성되는 설치브라켓; 서미스터와 센서하우징으로 형성되고, 상기 서미스터가 벤트홀 및 설치브라켓의 인출홀을 통해 캐비티 내외부로 이동 가능하도록 상기 설치 브라켓 내부에 배치되는 온도센서; 상기 설치 브라켓 내부에서 온도센서의 일측과 결합되어 상기 온도센서와 함께 이동하며, 서미스터의 일부분이 캐비티 내부에 위치 시, 캐비티를 따라 유동하는 수지유동층의 유동압력에 의해 서미스터가 파손되는 것을 방지하는 지지코어; 및 상기 지지코어와 상기 설치브라켓 사이에 배치되어 상기 지지코어에 힘을 부가하여 캐비티 내에 수지유동층이 존재하지 않을 시, 상기 온도센서의 서미스터 일부분이 캐비티 내에 위치되도록 하기 위한 탄성체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

수지유동층 온도 측정장치{Resin fluidized bed temperature measuring unit}
본 발명은 수지유동층 온도 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수지의 사출 성형에 사용하는 성형 금형 내에 설치되어 금형 캐비티를 유동하는 액상의 수지 중심부의 온도를 측정할 수 있는 수지유동층 온도 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 사출금형은 하부측에 배치되는 고정형판과, 그 상부측에 배치되어 상/하 이동하는 가동형판으로 구성되며, 상기 고정형판과 가동형판의 합판에 의해 형성되는 캐비티(cavity) 내로 고온의 액상 수지를 주입 및 상기 주입된 액상 수지를 냉각시켜 제품 즉, 사출물을 성형하도록 하는 것이다.
사출금형을 이용한 사출성형 공정에서는 사출 성형시 적정한 온도 유지가 매우 성형품의 품질에 영향을 미친다. 따라서, 사출 성형시의 캐비티를 따라 유동하는 수지의 온도를 측정하고 그에 따라 적절하게 금형 또는 캐비티 내로 공급되는 액상의 수지 온도를 조절하게 된다.
도 1 및 도 2는 사출금형의 캐비티를 유동하는 액상의 수지 온도를 측정하기 위한 종래기술의 예를 보여주는 단면도들이다.
이에 종래에는 캐비티 내를 유동하는 액상의 수지(이하 '수지유동층' 약칭함)의 온도를 측정하기 위한 온도센서가 구성되었으며, 이러한 온도센서는 캐비티와 근접한 위치의 금형 내부 또는 캐비티가 형성된 금형 표면에 온도센서의 끝단이 일치되도록 구성하여 유동하는 수지유동층의 온도를 측정하였다.
온도센서가 캐비티와 근접한 위치의 금형 내부에 구성되는 구조는 도 1로 도신 바와 같이 캐비티(C)가 형성된 고정형판(1)의 측면에 수지유동층(3)의 유동압력에 대한 강도를 유지할 수 있을 정도의 금형(t)이 잔존되도록 설치홈(1a)을 형성한 후, 그 내부에 스테인리스 보호관(4a)이 부착된 온도센서(4b)가 구성되어 수지유동층(3)의 온도를 측정하였다.
그러나, 이러한 구조는 온도센서(4b)를 통해 수지유동층(3)의 온도를 측정하는데 있어서, 온도센서(3b)가 고정형판(1)의 설치홈(1a)의 천공되지 않고 잔존되는 부분(t)과, 보호관(4a)을 통해 전달되는 열을 측정함에 따라, 온도를 측정에 걸리는 시간이 지연되며, 측정되는 온도에 있어서도 상당한 오차가 발생되는 문제점이 있었다.
한편, 도 2는 캐비티(C)가 형성된 고정형판(1) 표면에 온도센서(4)의 끝단이 일치되도록 구성되는 구조로, 수지유동층(3)에 직접적으로 온도센서(4)가 접촉함에 따라 수지유동층(3)의 온도측정 시간과 측정오차를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
그러나, 이와 같은 방법은 수지유동층(3)의 도 1의 측정구조에 비해 온도 측정 정밀도를 보다 상승시키기는 하나, 수지유동층(3)이 유동되는 과정에서 캐비티(C)를 형성하는 고정형판(1) 및 가동형판(2)과의 접촉에 의해 고형화된 고화층(수지유동층의 표면: 3a)의 온도가 측정되는 것이기 때문에 이 또한 수지유동층(3)의 정밀한 온도측정에는 한계가 있었다.
이에 최근에는 수지유동층의 실질적인 온도인 수지유동층 온도를 보다 정밀하게 측정하기 위해 온도센서가 캐비티 상에 노출(온도센서의 끝단이 캐비티 내에 돌출되도록 위치)되도록 구성하는 방법이 고려되었다. 그러나, 온도센서의 일부가 캐비티 내에 노출되는 경우, 수지유동층의 유동압력에 의해 온도센서가 파손되는 문제점이 있어 현실적으로 적용이 불가능하였다.
본 발명은 상기에서 언급한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 사출성형금형의 캐비티를 유동하는 수지유동층의 온도를 정밀하게 측정함으로써 피드백을 통한 정밀한 금형 및 수지의 온도 조절을 수행을 통한 수지 흐름성 및 사출 제품의 성형성이 개선될 수 있는 수지유동층 온도 측정장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따르면 설치공간과 상기 설치공간 및 캐비티에 연통되도록 벤트홀이 형성된 수지 사출 성형 금형의 고정형판 또는 가동형판에 설치되어 캐비티를 유동하는 수지유동층의 온도를 측정하는 수지유동층 온도 측정장치에 있어서, 상기 설치공간에 배치되고, 폐쇄된 하측면에는 케이블이 삽입될 수 있는 관통홀이 형성되며, 상측면에는 상기 벤트홀과 연통되는 인출홀 및 온도센서의 이동을 제한하는 센서지지부가 형성되는 설치브라켓; 서미스터와 센서하우징으로 형성되고, 상기 서미스터가 벤트홀 및 설치브라켓의 인출홀을 통해 캐비티 내외부로 이동 가능하도록 상기 설치 브라켓 내부에 배치되는 온도센서; 상기 설치 브라켓 내부에서 온도센서의 일측과 결합되어 상기 온도센서와 함께 이동하며, 서미스터의 일부분이 캐비티 내부에 위치 시, 캐비티를 따라 유동하는 수지유동층의 유동압력에 의해 서미스터가 파손되는 것을 방지하는 지지코어; 및 상기 지지코어와 상기 설치브라켓 사이에 배치되어 상기 지지코어에 힘을 부가하여 캐비티 내에 수지유동층이 존재하지 않을 시, 상기 온도센서의 서미스터 일부분이 캐비티 내에 위치되도록 하기 위한 탄성체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수지유동층 온도 측정장치가 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 금형의 캐비티를 유동하는 수지유동층의 중심 온도를 정확하게 측정함으로써 금형 및 액상수지 온도의 정밀한 제어를 통해 수지 흐름성 및 성형성이 개선될 수 있음에 따라 제품 불량률 저하 및 외관 품질이 우수한 제품을 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 사출성형을 통해 제조되는 자동차 내장재 부품을 제조하는데 유용하게 적용되어 차량의 내장재 부품의 품질 향상에 크게 기여할 수 있다.
도 1 및 도 2는 사출금형의 캐비티를 유동하는 액상의 수지 온도를 측정하기 위한 종래기술의 예를 보여주는 단면도들이다.
도 3은 본 발명에 따른 수지유동층 온도측정장치가 설치되는 하부 금형인 고정형판을 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 수지유동층 온도측정장치를 보여주는 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 수지유동층 온도 측정장치에 의해 수지유동층의 온도측정 과정을 보여주는 단면도이다.
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 발명에 첨부된 도면은 본 발명에 따른 기술내용을 보다 이해하기 쉽도록 과장되어 표현된 점을 고려해야할 것이다.
도 3 및 4를 참고하면, 본 발명에 따른 수지유동층 온도 측정장치(100)는 사출성형하기 위한 사출금형에 구성된다.
상기 사출금형은 하부에 위치되어 고정되는 고정형판(10)과, 고정형판(10)의 상부에 위치하여 상하로 이동되는 가동형판(20)으로 구성된다. 이러한 사출금형은, 고정형판(10)과 가동형판(20)의 합형에 의해 캐비티(C)가 형성되고, 캐비티(C)에 액상의 수지를 주입한 후 캐비티(C)에 주입된 액상의 수지가 냉각됨에 따라 제품이 제작되게 된다.
이때, 사출금형의 고정형판(10)에는 온도 측정장치(100)가 설치될 수 있는 설치공간(10a)이 가공되며, 상기 설치공간(10a)은 캐비티(C)의 내부로 관통 형성되는 벤트홀(10b)을 통해 캐비티(C)와 연통되는 구조로 형성된다.
이러한 고정형판(10)에 형성된 설치공간(10a)에는 온도 측정장치(100)가 구성되며, 이러한 온도 측정장치(100)는 설치브라켓(110), 온도센서(120), 지지코어(130), 및 탄성체(140)를 포함하여 구성된다.
설치브라켓(110)은 상기 설치공간(10a)에 배치되어 그 내부에 위치되는 온도센서(120)를 외부 진동이나 충격 및 그 밖의 외부요인으로부터 보호함으로써 온도센서(120)가 안정적으로 설치공간(10a)에 배치될 수 있도록 한다. 이러한 설치브라켓(110)의 하측면은 폐쇄된 형태로 형성되되 온도센서(120)와 전기적 연결을 위한 케이블이 삽입될 수 있는 관통홀(111)이 가공되어 있다. 그리고 상측면은 벤트홀(10b)과 연통되는 인출홀(112) 및 온도센서(120)의 일부와 접촉되어 지지하는 센서 지지부(113)가 형성된다. 이때 센서 지지부(113)는 후술될 온도센서(120)의 상방향 이동을 제한하는 기능을 한다.
온도센서(120)는 서미스터(121)와 센서하우징(122)으로 구성되어 외형이 'T' 형상을 갖으며, 앞서 설명한 바와 같이 설치브라켓(110) 내에 배치된다. 이렇게 설치브라켓(110) 내에 배치된 온도센서(120)는 서미스터(111)가 인출홀(111) 및 벤트홀(10b)을 통해 캐비티(C) 내부로 돌출되도록 이동되어 캐비티(C)를 유동하는 수지유동층의 고화되지 않은 중심부분과 접촉함으로써 온도를 측정하게 된다.
지지코어(130)는 온도센서(120)의 길이와 대응되도록 형성되고, 온도센서(120)의 일 측에 결합되어 이동에 의해 온도센서(120)의 서미스터(121)를 캐비티(C) 내/외부로 위치시킨다. 또한 지지코어(130)는 서미스터(121)가 캐비티(C) 내부에 위치 시, 지지코어(130)가 수지유동층의 공급 방향측에 위치됨에 따라 캐비티(C)를 따라 유동하는 수지유동층의 유동압력에 의해 서미스터(111)가 파손되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이러한 지지코어(130)는 센서하우징(122)을 홀딩하기 위한 홀딩부(131) 및 경사부(132)가 가공되어 있다.
홀딩부(131)는 도 4로 도시한 바와 같이 온도센서(120)의 센서하우징(122)이 삽입되어 결합될 수 있도록 지지코어(130) 일 단측에 홈 형태로 가공 형성된다.
경사부(132)는 서미스터(121) 끝단측 부근인 지지코어(130)의 타단측에 형성되는 것으로, 수지유동층의 이동방향을 따라 상향지게 경사진 형태로 형성되며, 서미스터(121)의 끝단을 벗어나지 않는 범위로 형성되며, 보다 구체적으로는 서미스터(121)의 끝단과 경사부(132)의 끝단이 일치되도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
탄성체(140)는 지지코어(130)가 상방향으로 이동되도록 힘을 부과하는 구성으로 일단은 설치브라켓(110)의 하측면과 접촉되고, 타단은 지지코어(130)에 접촉되도록 구성된다. 이때, 본 발명에서는 탄성체(140)가 코일 형태의 스프링으로 형성된 것을 일 예로 하고 있으나, 판 스프링 등 코일 스프링과 유사한 역할을 할 수 있는 다양한 구성들이 대체 적용될 수 있다.
이하에서는 상기에서와 같이 설명된 본 발명에 따른 수지유동층 온도 측정장치(100)에 의한 수지유동층의 온도측정 과정에 대해 설명하기로 한다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 수지유동층 온도 측정장치에 의해 수지유동층의 온도측정 과정을 보여주는 단면도이다.
액상의 수지가 설정된 압력으로 금형(10, 20)의 캐비티(C)에 공급되면 공급된 액상의 수지는 캐비티(C)를 따라 유동하게 된다. 이때, 액상의 수지는 캐비티(C)를 일정 압력으로 유동하게 된다.
이때, 캐비티(C)를 유동하는 수지(= 수지유동층: 30)는 캐비티(C)를 형성하는 고정형판(10)과 가동형판(20)의 표면과 접촉하기 때문에 수지유동층(30)의 표면은 온도가 저하되어 중심부보다 고화된 상태가 된다. 이러한 상태로 유동하는 수지유동층(30)은 온도 측정장치(100)가 위치된 지점을 지나게 된다.
한편, 고정형판(10)의 설치공간(10a)에 설치된 온도 측정장치(100)의 온도센서(120)는 도 5로 도시된 바와 같이, 지지코어(130)와 함께 탄성체(140)에 의해 상방향으로 이동되어 있으며, 상방향으로 이동되어 있는 온도센서(120)의 서미스터(121) 끝단과 지지코어(130)의 경사부(132)는 함께 캐비티(C) 내에 위치되도록 돌출된 상태가 된다. 이때, 서미스터(121) 끝단과 경사부(132)는 상방향으로 이동 시, 온도센서(120)의 센서하우징(122)이 설치브라켓(110)의 센서지지부(113)와 접촉되어 지지됨으로써 온도센서(120)의 이동이 일정범위로 제한됨에 따라 캐비티(C)의 내의 중심에 정확히 위치될 수 있게 된다.
다시, 이러한 상태에서 수지유동층(30)이 온도 측정장치(100)가 설치된 지점을 지나게 되면 도 6으로 도시된 바와 같이, 수지유동층이 지지코어(130)의 경사부(132)를 따라 유동하게 되고, 유동되는 수지유동층(30)의 중심이 서미스터(121)의 끝단부에 접촉됨으로써, 서미스터(121)가 수지유동층(C)의 유동압력에 파손되지 않는 상태로 수지유동층(C) 중심부의 온도를 측정되게 된다.
그리고, 수지유동층(30)이 경사부(132)를 지나는 과정에서 수지유동층(30)의 유동압력에 의해 지지코어(130)가 하방향으로 밀리게 되고, 이와 동시에 온도센서(120) 또한 하방향으로 밀리게 된다. 그리고, 캐비티(C) 내에 액상의 수지가 전부 채워지면 액상의 수지 공급이 중단되게 되고, 이에 캐비티(C) 내에는 일정 압력을 유지하게 된다. 이에 서미스터(121) 끝단과 경사부(132)는 도 7과 같이 캐비티(C) 내로 돌출되지 않는 상태가 유지되게 된다.
이후, 냉각에 의해 제품의 성형이 완료되면 가동형판(20)을 이동시킨후, 제품을 인출하는데 이때 제품의 인출과 함께 온도센서(120) 및 지지코어(130)는 탄성체(140)에 의해 자동적으로 서미스터(121) 및 경사부(132)가 캐비티(C)로 돌출되는 상태의 원래 위치로 복귀하게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 온도 측정장치(100)가 하부 금형인 고정형판(10)에 설치된 것을 예로 들어 설명하였지만 동일한 구성요소를 기반으로 가동형판(20)측에도 설치될 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명의 수지유동층 온도 측정장치(100)는 온도센서(120)의 서미스터(121)를 캐비티(C) 내부에 위치시킴으로써 캐비티(C)를 유동하는 수지유동층(30)의 중심부 온도를 정확하게 측정할 수 있게 되어 수지유동층(30)의 온도 모니터링(피드백)을 통한 제품 불량률 저하 및 외관 품질이 우수한 제품이 제조될 수 있다.
또한, 지지코어(130)에 의해 캐비티(C) 내에 돌출되어 위치되는 온도센서(120)의 서미스터(121)가 수지유동층(C)의 유동압력에 의한 파손이 방지될 수 있어 온도센서(120)의 내구성이 향상될 수 있다.
아울러, 온도센서(120)가 결합된 지지코어(130)의 끝단에 경사부(132)를 형성하여 캐비티(C)를 유동하는 수지유동층(30)의 유동압력에 의해 이동되도록 함으로써 모터와 같은 별도의 구동 부재 없이도 비교적 간소하게 온도센서(120) 및 지지코어(130)의 이동 메커니즘을 구현할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
10: 고정형판 20: 가동형판
30: 수지유동층(액상의 수지)
100: 수지유동층 온도 측정장치
110: 설치브라켓 111: 관통홀
112: 인출홀 113: 센서지지부
120: 온도센서
121: 서미스터 122: 센서하우징
130: 지지코어 131: 홀딩부
132: 경사부
C: 캐비티

Claims (4)

  1. 설치공간과 상기 설치공간 및 캐비티에 연통되도록 벤트홀이 형성된 수지 사출 성형 금형의 고정형판 또는 가동형판에 설치되어 캐비티를 유동하는 수지유동층의 온도를 측정하는 수지유동층 온도 측정장치에 있어서,
    상기 설치공간에 배치되고, 폐쇄된 하측면에는 케이블이 삽입될 수 있는 관통홀이 형성되며, 상측면에는 상기 벤트홀과 연통되는 인출홀 및 온도센서의 이동을 제한하는 센서지지부가 형성되는 설치브라켓;
    서미스터와 센서하우징으로 형성되고, 상기 서미스터가 벤트홀 및 설치브라켓의 인출홀을 통해 캐비티 내외부로 이동 가능하도록 상기 설치 브라켓 내부에 배치되는 온도센서;
    상기 설치 브라켓 내부에서 온도센서의 일측과 결합되어 상기 온도센서와 함께 이동하며, 서미스터의 일부분이 캐비티 내부에 위치 시, 캐비티를 따라 유동하는 수지유동층의 유동압력에 의해 서미스터가 파손되는 것을 방지하는 지지코어; 및
    상기 지지코어와 상기 설치브라켓 사이에 배치되어 상기 지지코어에 힘을 부가하여 캐비티 내에 수지유동층이 존재하지 않을 시, 상기 온도센서의 서미스터 일부분이 캐비티 내에 위치되도록 하기 위한 탄성체를 포함하여 구성되되,
    상기 지지코어는,
    일단에 상기 온도센서의 센서하우징과 결합되는 홀딩부가 가공되고, 타단에는 캐비티를 유동하는 수지유동층의 이동방향으로 상향지게 경사진 경사부가 형성되는 것을 특징으로 하는 수지유동층 온도 측정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도센서는
    상기 서미스터와 센서하우징에 의해 외형이 'T' 형상인 것을 특징으로 하는 수지유동층 온도 측정장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 경사부의 끝단은 서미스터의 끝단을 벗어나지 않는 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 수지유동층 온도 측정장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 지지코어 및 온도센서는,
    상기 경사부를 지나는 수지유동층의 유동압력 의해 밀려 상기 지지코어의 경사부 및 온도센서의 서미스터 끝단이 캐비티 내에 존재하지 않도록 상기 설치브라켓 내부로 이동되는 것을 특징으로 하는 수지유동층 온도 측정장치.
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