KR101919242B1 - 사출금형의 진단시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속 또는 플라스틱을 녹여 겔 상태로 만든 원재료를 제품의 형상대로 캐비티가 형성된 금형 내에 넣어 제품을 만드는 사출금형의 상태를 진단하는 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상부금형과 하부금형의 중 어느 한쪽에는 다른 쪽 금형과의 거리를 측정하기 위한 거리측정센서를 설치하여 금형의 정상합형상태과 이상합형상태를 진단하며, 진단된 데이터는 블루이노를 이용해 사용자의 단말기로 보내어 사용자가 실시간 확인할 수 있는 사출금형의 진단시스템이다.

Description

사출금형의 진단시스템{Checking system for injection mold}
본 발명은 금속 또는 플라스틱을 녹여 겔 상태로 만든 원재료를 제품의 형상대로 캐비티가 형성된 금형 내에 넣어 제품을 만드는 사출금형의 상태를 진단하는 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상부금형과 하부금형의 중 어느 한쪽에는 다른 쪽 금형과의 거리를 측정하기 위한 거리측정센서를 설치하여 금형의 정상합형상태과 이상합형상태를 진단하며, 진단된 데이터는 블루이노를 이용해 사용자의 단말기로 보내어 사용자가 실시간 확인할 수 있는 사출금형의 진단시스템이다.
일반적으로 사출은 고체 상태의 작은 알갱이인 플라스틱이나 금속분말을 녹여 용융수지 즉, 겔 형태로 만든 뒤 일정한 모양을 가지는 금형 내에 인젝션하여 냉각한 뒤 탈형하여 원하는 모양의 제품으로 만드는 것을 말하며, 금속분말을 플라스틱 원재료에 넣어 사출하는 경우도 있으며, 특히 금속분말을 녹여 사출하는 것은 다이캐스팅이라고도 한다.
이러한 사출은 상형금형 또는 하부금형을 이용할 수 있으며, 이때 주로 사용되는 방식은 하부금형의 경우 사출기에 고정되는 고정금형이고, 상형금형의 경우 하부금형 쪽으로 이동되어 합형되거나 멀어지는 쪽으로 이동되어 탈형되는 가동금형이다.
사출기의 종류에 따라서는 이러한 상부금형과 하부금형 대신 수평으로 이동하는 방식이 있으며, 이러한 경우 좌측금형과 우측금형을 이용하며, 상기 좌측금형과 우측금형 중 한쪽은 고정금형이고 다른 한쪽을 가동금형이다.
이러한 고정금형과 가동금형은 정밀한 상태로 합형 즉, 공간이 없이 완전히 밀착된 상태로 합형되어야만 원재료가 금형의 외부로 새지 않고, 만들고자 하는 제품의 모양대로 성형될 수 있는데, 투입되는 원재료의 주입압력이 상대적으로 높거나 금형의 단면에 이물질이 끼일 경우 정밀하지 못한 상태로 합형되고 이 상태에서 원재료가 투입되어 성형됨에 따라 불량품을 생산할 수 있다.
이러한 금형의 제어와 관련된 종래기술로서는 공개특허공보 제10-2016-0086446호에 제안되어 있는 센서 데이터를 활용한 금형 제어 시스템이 있다.
상기 특허에는 사출액 주입구(12)가 관통되어 형성된 이동금형(13)과; 소정간격으로 다수의 보조주입구(14a)가 형성되어 상기 이동금형(13)의 이면에 결합되는 사출액 안내부재(14)와; 상기 사출액 안내부재(14)를 사이에 두고 상기 이동금형(13)에 결합되는 소정형상의 사출액 저장홈(18)을 갖는 고정금형(15)과; 상기 고정금형(15)에 형성된 사출액 저장홈(18)의 저면에 부착되는 표피지(16)와; 상기 표피지(16)의 상부면에 접착되어 있는 포옴층(17)과; 상기 이동금형(13)의 사출액 주입구(12)에 삽입되어 유압호스(11)를 통해 유입되는 공기압에 의해 용융된 고온의 사출액을 상기 이동금형(13)의 사출액 주입구(12) 및 사출액 안내부재(14)의 보조주입구(14a)를 통해 고정금형(15)의 사출액 저장홈(18)에 주입하여 PP 또는 ABS 서브스트레이트(19)를 사출하는 러너(10)와; 상기 사출액 주입구(12)에 설치되어 유압호스를 통해 제공된 수지의 압력을 센싱하기 위한 수지 분사 압력센싱수단(20)을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 센서 데이터를 활용한 금형 제어 시스템이 제안되어 있는데, 사출액의 분사압력을 센싱하기 위한 시스템으로써 금형의 치합이 제대로 되었는지는 확인이 어렵다.
이와 관련된 또 다른 종래기술로서는 등록특허 제10-1444205호에 제안되어 있는 사출 성형기의 금형정보 추출 시스템이 있다.
상기 특허에는 사출 성형물을 생산하기 위한 제어 프로세서가 내장된 사출 성형기(100)와; 상기 사출 성형기로부터 각종 정보를 입력받아 분석하고, 외부 장치의 제어명령을 통신하여 사출 성형기를 제어할 수 있도록 하는 임베디드 사출성형기 생산자원 정보수집 통신시스템(200)과; 상기 정보수집 통신 시스템에 내장되며 각종 정보를 저장하는 정보처리 데이터 베이스(210)와, 상기 정보수집 통신 시스템과 유무선으로 연결되어 통합된 정보를 추출하고 미세 정밀 제어신호를 출력하는 실시간 통합 어플리케이션(300)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 금형정보 추출 시스템이 제안되어 있는데, 사출 성형기(100)에서 센싱된 정보를 받고 이를 활용하는 부분에 대해서만 제안이 되어 있을 뿐, 사출 성형기(100)에 장착되는 금형에서 어떠한 방식으로 어떠한 정보를 센싱할 수 있는지에 대해서는 나타나 있지 않아 이 역시 금형의 치합이 제대로 되었는지는 확인이 어렵고 금형의 내부 온도에 대한 정보를 얻기가 불가능하다.
대한민국 공개특허공보 제10-2016-0086446호 대한민국 등록특허공보 제10-1444205호
따라서 본 발명은 금속 또는 플라스틱을 녹여 겔 상태로 만든 원재료를 제품의 형상대로 캐비티가 형성된 금형 내에 넣어 제품을 만드는 사출금형의 상태를 진단하는 시스템을 제공하되, 상부금형과 하부금형의 중 어느 한쪽에는 다른 쪽 금형과의 거리를 측정하기 위한 거리측정센서를 설치하여 금형의 정상합형상태과 이상합형상태를 하나의 제품을 사출할 때마다 진단함으로써 불량품의 발생을 원천적으로 차단할 수 있는 사출금형의 진단시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 진단된 데이터는 블루이노를 이용해 사용자의 단말기로 보내어 사용자가 실시간 확인할 수 있는 사출금형의 진단시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 상기 금형의 내부에는 온도감지센서가 설치되어 금형의 현재 온도에 대해 실시간 측정하며, 측정된 정보는 제어부로 보내어 저장되며 상기 제어부는 블루이노를 통해 사용자의 단말기에서 실시간 확인하고 이를 이용해 금형의 온도를 적절히 조절할 수 있는 사출금형의 진단시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명에 의한 사출금형의 진단시스템은 금속 또는 플라스틱을 녹여 겔 상태로 만든 원재료를 제품의 형상대로 캐비티가 형성된 금형 내에 넣어 제품을 만드는 사출금형의 상태를 진단하는 시스템에 있어서, 상기 금형은 사출기에 고정되어 그 위치가 고정되는 하부금형과, 상기 하부금형과 합형 또는 탈형되면서 제품을 사출 성형하는 상부금형으로 이루어지며, 상기 하부금형의 일측에는 상부금형과의 거리를 측정하기 위한 거리측정센서가 설치되어 있으며, 상기 거리측정센서에 의해 센싱된 값을 이용해 금형의 정상합형상태과 이상합형상태를 진단하는 것이 특징이다.
본 발명에 의한 사출금형의 진단시스템은 금속 또는 플라스틱을 녹여 겔 상태로 만든 원재료를 제품의 형상대로 캐비티가 형성된 금형 내에 넣어 제품을 만드는 사출금형의 상태를 진단하는 시스템을 제공하되, 상부금형과 하부금형의 중 어느 한쪽에는 다른 쪽 금형과의 거리를 측정하기 위한 거리측정센서를 설치하여 금형의 정상합형상태과 이상합형상태를 하나의 제품을 사출할 때마다 진단함으로써 불량품의 발생을 원천적으로 차단할 수 있는 현저한 효과가 있으며, 진단된 데이터는 블루이노를 이용해 사용자의 단말기로 보내어 사용자가 실시간 확인할 수 있고, 상기 금형의 내부에는 온도감지센서가 설치되어 금형의 현재 온도에 대해 실시간 측정하며, 측정된 정보는 제어부로 보내어 저장되며 상기 제어부는 블루이노를 통해 사용자의 단말기에서 실시간 확인하고 이를 이용해 금형의 온도를 적절히 조절할 수 있는 현저한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 전체구성 예시도
도 2는 본 발명에 의한 하부금형의 구성도
도 3은 본 발명에 의한 앱의 구성예시도
본 발명은 금속 또는 플라스틱을 녹여 겔 상태로 만든 원재료를 제품의 형상대로 캐비티가 형성된 금형 내에 넣어 제품을 만드는 사출금형의 상태를 진단하는 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상부금형과 하부금형의 중 어느 한쪽에는 다른 쪽 금형과의 거리를 측정하기 위한 거리측정센서를 설치하여 금형의 정상합형상태과 이상합형상태를 진단하며, 진단된 데이터는 블루이노를 이용해 사용자의 단말기로 보내어 사용자가 실시간 확인할 수 있는 사출금형의 진단시스템이다.
이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 전체구성 예시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 하부금형의 구성도로써, 본 발명에 의한 사출금형의 진단시스템은 금속 또는 플라스틱을 녹여 겔 상태로 만든 원재료를 제품의 형상대로 캐비티(12)가 형성된 금형 내에 넣어 제품을 만드는 사출금형의 상태를 진단하는 시스템에 있어서, 상기 금형은 사출기에 고정되어 그 위치가 고정되는 하부금형(10)과, 상기 하부금형(10)과 합형 또는 탈형되면서 제품을 사출 성형하는 상부금형(20)으로 이루어지며, 상기 하부금형(10)의 일측에는 상부금형(20)과의 거리를 측정하기 위한 거리측정센서(11)가 설치되어 있으며, 상기 거리측정센서(11)가 설치되어 있으며, 상기 거리측정센서에 의해 센싱된 값을 이용해 금형의 정상합형상태과 이상합형상태를 진단하는 것이 특징이다.
먼저, 본 발명에 의한 사출금형은 금속 또는 플라스틱을 녹여 주입한 뒤 냉각수를 이용해 냉각시켜 제품을 사출 성형하는 금형이며, 상형과 하형 또는 좌형과 우형이 치합되면 만들고자 하는 제품의 형상대로 캐비티(12)가 형성되고, 상기 캐비티(12)의 일측에는 원재료가 들어가기 위한 런너(runner, 13)가 형성되어 있다.
상기 하부금형(10)은 사출기에 고정되는 고정금형이고, 상부금형(20)은 상기 하부금형(10)과 합형 또는 탈형되면서 제품을 사출 성형하게 되는데, 고정금형인 하부금형(10)의 일측에는 거리측정센서(11)가 구비되어 있어 상형과 치합될 때 벌어지지 않았는지를 감지하게 된다.
즉, 상기 거리측정센서(11)는 하형(10)에 장착되고 나면 상형(20)과 합형이 완료된 다음 상형의 단면과 센서의 감지부 사이의 거리를 측정하게 되며, 측정된 거리값이 설정된 값보다 크다면 상형과 하형의 합형상태가 불량한 것으로 감지한다.
여기서, 상기 거리측정센서(11)는 하형(10)에 매몰된 형태로 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 상형(20)과 하형(10)이 치합되면 양쪽 금형의 단면끼리 서로 맞닿게 되므로 돌출된 상태의 거리측정센서는 파손될 우려가 있고, 사출재료에 의해서 센싱오류가 생길 수도 있다.
또한, 본 발명은 상기 거리측정센서(11)에 의해 센싱된 값은 제어부로 송신되며, 송신된 값은 블루이노를 통해 사용자의 단말기에서 실시간 확인할 수 있다.
즉, 거리측정센서(11)에 의해 센싱된 값은 금형의 제어를 위한 사출기의 제어부나 별도의 제어장치 쪽으로 송신되며, 송신된 값은 블루이노를 이용한 무선통신으로 사용자의 단말기에서 실시간 확인할 수 있다.
즉, 블루이노(Blueinno)는 아두이노(Arduino)와 블루투스(Bluetooth)를 결합한 아두이노 보드의 일종으로써 블루투스 통신에 특화된 제품이므로, 이를 이용하여 거리측정센서에 의해 측정된 값은 사용자의 단말기로 실시간 송신되고 저장되며, 이를 확인할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 상기 거리측정센서(11)는 하부금형(10)의 직상부에서 보았을 때 사각형의 4변에 설치되는 것이 특징이며, 바람직하게는 하부금형(10)의 최외단면과 거리측정센서(11)의 중심점 사이의 거리가 모두 같아야 한다.
즉, 금형은 상부에서 봤을 때 대략 사각형의 단면을 가지게 되는데, 사각형의 4변에 설치하여 각 변마다의 합형 거리를 측정하게 된다.
부연하면, 한쪽의 면이 너무 밀착될 경우 상대적으로 다른 쪽의 면은 완전히 밀착되지 않고 틈이 있을 수 있으며, 이러한 틈으로 원재료가 흘러 나오거나 성형된 제품에 버어가 붙어 있을 수 있으므로, 금형의 4변에 설치된 거리측정센서에 의해 각각의 변마다 밀착거리를 측정함으로써 불량품의 발생을 원천적으로 차단할 수 있다.
특히, 사출을 위한 원재료의 주입압력이 과도하게 작용하면 상,하부 금형이 약간 떠있는 상태가 될 수 있으므로, 4변의 거리측정센서에 의해 원재료를 주입할 때의 거리변화를 확인할 수 있어 적절한 주입압력을 알아낼 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상부금형(20)과 하부금형(10)이 완전히 합형된 상태에서의 허용거리를 설정하며, 4군데 거리측정센서 중 하나라도 측정된 센싱값이 허용거리를 넘어갈 경우 금형이 비정상적으로 합형된 상태로 판단하여 사출기의 작동을 중단시키고 알람을 띄우게 된다.
즉, 상,하부금형이 완전히 합형된 상태의 허용거리를 설정하며, 설정된 범위를 넘어서는 측정값이 거리측정센서에 의해 센싱되면, 비정상적인 합형으로 판단하여 사출기에 의한 제품의 생산을 중단하게 된다.
또한, 상기 금형의 내부에는 온도감지센서가 설치되어 금형의 현재 온도에 대해 실시간 측정하며, 측정된 정보는 제어부로 보내어 저장되며 상기 제어부는 블루이노를 통해 사용자의 단말기에서 실시간 확인이 가능하다.
즉, 종래 사출금형의 경우 금형의 외부에서 금형의 온도를 측정하고 이를 이용해 금형 내부의 온도를 임의로 계산하는 방식을 주로 사용하고 있는데, 이러한 경우 계산된 온도와 금형 내부의 실제 온도가 높은 차이를 보일 수 있으므로, 금형 내부 특히 원재료가 충진되는 캐비티(12)의 주위에 온도감지센서를 설치할 수 있으며, 특히 하나의 금형에 여러 개의 캐비티가 형성될 경우 각각의 캐비티 주위에 온도감지센서를 설치하여 이를 센싱하고, 센싱된 정보를 이용해 사출작업을 용이하게 가져갈 수 있다.
이러한 제어를 위해, 상기 제어부는 온도감지센서에 의해 측정된 온도가 설정온도보다 낮을 경우 투입되는 재료의 온도를 높이거나 냉각수의 순환속도를 설정된 속도보다 느리게 가져가고, 반대로 온도감지센서에 의해 측정된 온도가 설정온도보다 높을 경우 투입되는 재료의 온도를 낮추거나 냉각수의 순환속도를 설정된 속도보다 빠르게 가져갈 수 있다.
즉, 냉각수의 순환속도를 이용해 설정온도 즉, 금형의 설정온도를 항상 일정하게 유지하고, 이로써 사출제품의 품질을 일정하게 유지할 수 있다.
상기 제어부는 사출기와 일체화되어 있는 구성일 수 있고, 사용자단말기에 설치된 앱(app)일 수도 있다.
즉, 도 3과 같이 상기 앱은 블루이노를 통해 사출기와 쌍방향 통신이 가능하며, 이를 이용해 상형의 이송속도, 냉각수 순환속도, 합형 및 탈형시간, 원재료의 온도, 주입압력 및 주입속도를 제어할 수 있다.
상기 앱은 한 사이클의 사출이 진행된 다음 사용자에 의한 명령과 실제 센싱된 값을 비교함으로써 사출작업의 문제를 확인할 수 있다.
또한, 상기 금형에는 냉각수 통로의 일측에 냉각수의 흐름상태를 파악하기 위한 유량감지센서가 설치되어 있으며, 상기 유량감지센서에 측정된 유량값은 상기 앱을 통해 텍스트 또는 그래픽화되어 사용자에게 보이는 것이 특징이다.
즉, 유량감시센서를 냉각수 통로의 일측에 설치하여 냉각수의 흐름상태 및 유량 등을 파악할 수 있고, 이를 블루이노를 이용해 사용자에게 보내어 실시간 확인할 수 있다.
미설명부호는 포스트(14)로써 상부금형의 이동경로를 안내해주기 위한 구성이다.
상술한 실시예에서 상기 앱은 기본적인 금형정보를 실시간 확인할 수 있다.
즉, 기본적인 금형정보는 금형이력, 사출조건표, 금형도면 및 냉각수 회로도를 포함하는 정보이며, 이러한 금형정보는 앱을 통해 확인할 수 있으며, 이는 금형에 설치된 센서와 블루이노를 통해 사용자의 단말기에서 확인할 수 있다.
결국, 본 발명에 의한 사출금형의 진단시스템은 금속 또는 플라스틱을 녹여 겔 상태로 만든 원재료를 제품의 형상대로 캐비티가 형성된 금형 내에 넣어 제품을 만드는 사출금형의 상태를 진단하는 시스템을 제공하되, 상부금형과 하부금형의 중 어느 한쪽에는 다른 쪽 금형과의 거리를 측정하기 위한 거리측정센서를 설치하여 금형의 정상합형상태과 이상합형상태를 하나의 제품을 사출할 때마다 진단함으로써 불량품의 발생을 원천적으로 차단할 수 있는 현저한 효과가 있으며, 진단된 데이터는 블루이노를 이용해 사용자의 단말기로 보내어 사용자가 실시간 확인할 수 있고, 상기 금형의 내부에는 온도감지센서가 설치되어 금형의 현재 온도에 대해 실시간 측정하며, 측정된 정보는 제어부로 보내어 저장되며 상기 제어부는 블루이노를 통해 사용자의 단말기에서 실시간 확인하고 이를 이용해 금형의 온도를 적절히 조절할 수 있는 현저한 효과가 있다.
10; 하부금형(하형)
11. 거리측정센서 12. 캐비티
13. 런너 14. 포스트
20. 상부금형(상형)

Claims (9)

  1. 금속 또는 플라스틱을 녹여 겔 상태로 만든 원재료를 제품의 형상대로 캐비티(12)가 형성된 금형 내에 넣어 제품을 만드는 사출금형의 상태를 진단하는 시스템에 있어서,
    상기 금형은 사출기에 고정되어 그 위치가 고정되는 하부금형(10)과, 상기 하부금형(10)과 합형 또는 탈형되면서 제품을 사출 성형하는 상부금형(20)으로 이루어지며, 상기 하부금형(10)의 일측에는 상부금형(20)과의 거리를 측정하기 위한 거리측정센서(11)가 설치되어 있으며, 상기 거리측정센서(11)에 의해 센싱된 값을 이용해 금형의 정상합형상태과 이상합형상태를 진단하며,
    상기 거리측정센서(11)에 의해 센싱된 값은 사출기의 제어부로 송신되며, 송신된 값은 블루이노를 통해 사용자의 단말기에서 실시간 확인할 수 있으며,
    상기 거리측정센서(11)는 하부금형의 직상부에서 보았을 때 사각형의 4변에 설치되고,
    상기 제어부는 상부금형(20)과 하부금형(10)이 완전히 합형된 상태에서의 허용거리를 설정하며, 4군데 거리측정센서(11) 중 하나라도 측정된 센싱값이 허용거리를 넘어갈 경우 금형이 비정상적으로 합형된 상태로 판단하여 사출기의 작동을 중단시키고 알람을 띄우는 것이 특징인 사출금형의 진단시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금형의 내부에는 온도감지센서가 설치되어 금형의 현재 온도에 대해 실시간 측정하며, 측정된 정보는 제어부로 보내어 저장되며 상기 제어부는 블루이노를 통해 사용자의 단말기에서 실시간 확인이 가능한 것이 특징인 사출금형의 진단시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 온도감지센서에 의해 측정된 온도가 설정온도보다 낮을 경우 투입되는 재료의 온도를 높이거나 냉각수의 순환속도를 설정된 속도보다 느리게 가져가고, 반대로 온도감지센서에 의해 측정된 온도가 설정온도보다 높을 경우 투입되는 재료의 온도를 낮추거나 냉각수의 순환속도를 설정된 속도보다 빠르게 가져가는 것이 특징인 사출금형의 진단시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 사출기와 일체화되어 있는 사출기의 제어부이거나 사용자단말기에 설치된 앱(app)이며, 상기 앱은 블루이노를 통해 사출기와 쌍방향 통신이 가능하며, 이를 이용해 상형의 이송속도, 냉각수 순환속도, 합형 및 탈형시간, 원재료의 온도, 주입압력 및 주입속도를 제어할 수 있는 것이 특징인 사출금형의 진단시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 금형에는 냉각수 통로의 일측에 냉각수의 흐름상태를 파악하기 위한 유량감지센서가 설치되어 있으며, 상기 유량감지센서에 측정된 유량값은 상기 앱을 통해 텍스트 또는 그래픽화되어 사용자에게 보이는 것이 특징인 사출금형의 진단시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 앱은 금형에 설치되어 있는 센서와 블루이노를 이용해 금형이력, 사출조건표, 금형도면 및 냉각수 회로도를 포함하는 금형정보를 실시간 확인할 수 있는 것이 특징인 사출금형의 진단시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114147916A (zh) * 2021-10-29 2022-03-08 浠水发祥模具材料股份有限公司 一种用于塑料模具模芯的导向定位机构及其使用方法
WO2023214612A1 (ko) * 2022-05-02 2023-11-09 이영화 성형 제품의 품질 관리를 위한 센싱장치

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