KR101972477B1

KR101972477B1 - 사출 성형기 및 형두께 제어 방법

Info

Publication number: KR101972477B1
Application number: KR1020140187779A
Authority: KR
Inventors: 이선우; 유현재
Original assignee: 엘에스엠트론 주식회사
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2019-04-25
Also published as: CN105729741B; KR20160077639A; US10000001B2; US20160185023A1; CN105729741A

Abstract

토글식 형체장치를 구비한 사출 성형기에서 정밀한 형두께 제어를 할 수 있는 형두께 제어 방법 및 이를 위한 사출 성형기가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 사출 성형기는, 고정금형이 장착되는 고정형판; 상기 고정형판에 대향하여 배치되고 상기 고정금형에 대향하여 가동금형이 장착되며 토글링크에 의해 진퇴 가능하게 설치된 가동형판; 상기 토글링크를 지지하고 진퇴 가능하게 설치된 베이스 플레이트; 상기 토글링크를 작동시키는 형체용 구동부; 상기 베이스 플레이트를 상기 고정형판에 대하여 진퇴시켜 형두께 조정을 수행하는 형두께 조정용 구동부; 및 형체 공정 전에 상기 형두께 조정용 구동부를 제어하여 상기 베이스 플레이트를 후퇴시킨 후 토글링크 중첩량에 따라 상기 베이스 플레이트를 목표 이동 위치로 전진시키며 이동 거리 오차를 산출하고, 형체력 형성시 상기 토글링크 중첩량에서 상기 이동 거리 오차를 차감한 값을 이용하여 상기 형두께 조정용 구동부를 제어하는 제어장치;를 포함한다.

Description

사출 성형기 및 형두께 제어 방법{INJECTION MOLDING MACHINE AND METHOD FOR CONTROLLING THE MOLD HEIGHT OF THE INJECTION MOLDING MACHINE}

본 발명은 사출 성형기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 토글식 사출 성형기에 관한 것이다.

사출 성형기는 용융 수지를 사출장치로부터 사출하여 금형장치의 캐비티에 충전하고 고화시킴으로써 성형품을 성형한다. 금형장치는 고정금형 및 가동금형으로 구성된다. 금형장치의 형폐 및 형개는 형체장치에 의하여 행하여진다. 토글식 사출 성형기의 형체장치는 가동형판과 고정형판 그리고 가동형판을 이동시키기 위한 모터 등의 구동원과 토글링크를 포함한다.

사출 성형기의 일반적인 사출 모드는 다음과 같다. 먼저 형개 상태인 형체장치의 가동형판을 고정형판 방향으로 고속으로 이동시킨다. 가동형판의 이동에 따라 가동형판에 설치된 가동금형이 고정형판에 설치된 고정금형에 맞닿게 되면 압력을 높여 형체력을 형성한다. 그리고 사출장치의 노즐을 금형으로 전진시켜 수지를 사출한 후 냉각을 한다. 이후 형체장치의 가동형판을 뒤로 후퇴시켜 가동금형과 고정금형을 분리시키고 마지막으로 가동형판을 고속으로 후퇴시켜 사출 성형품을 취출한다.

토글식 사출 성형기에서 금형에 형체력을 가하는 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저 토글링크를 최대로 펼쳐진 상태로 만든 후, 가동형판에 장착된 가동금형이 고정형판에 장착된 고정금형과 접촉할 때까지 토글링크를 지지하는 플레이트를 전진시킨다. 이 상태에서 가동형판을 소정 치수만큼 후퇴시킨다. 그 결과 토글링크는 일정량 꺽인 상태가 된다. 다음으로 토글링크를 지지하는 플레이트를 소정 치수만큼 전진시킨다. 이후 상기 플레이트를 정지시킨 상태에서 토글링크를 최대한 펼치게 되면 상기 플레이트와 고정형판에 고정된 타이바가 인장되면서 이때 타이바의 복원력에 의해 형체력이 발생한다.

형두께 제어는 이와 같이 사출 성형기에서 금형에 형체력을 발생시킬 때 가동형판의 위치를 조정하는 것이다. 토글식 사출 성형기는 힘을 확대하여 전달하는 링크구조인 토글링크를 이용한 사출 성형기로서, 가동형판과, 토글링크를 지지하고 이동시키는 플레이트의 위치조정에 의해서 형두께를 조정하게 된다. 그런데, 플레이트를 위치 조정할 때 사용하는 모터로서 정밀도가 낮은 모터, 예컨대 3상 유도 전동기를 사용하는 경우가 있고, 이 경우 플레이트의 위치를 정밀하게 조정하기가 어렵다. 예를 들어 플레이트를 1mm 전진시켰으나 실제로는 그 이상을 전진하는 경우가 발생한다. 또한 정밀한 모터를 사용하더라도 사출 성형기의 모델별로 서로 다른 감속비를 가지고 있어 정밀도에서 차이가 발생한다.

한국등록특허 제10-0512595호(2005.09.07. 공고)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 토글식 형체장치를 구비한 사출 성형기에서 정밀한 형두께 제어를 할 수 있는 형두께 제어 방법 및 이를 위한 사출 성형기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 사출 성형기는, 고정금형이 장착되는 고정형판; 상기 고정형판에 대향하여 배치되고 상기 고정금형에 대향하여 가동금형이 장착되며 토글링크에 의해 진퇴 가능하게 설치된 가동형판; 상기 토글링크를 지지하고 진퇴 가능하게 설치된 베이스 플레이트; 상기 토글링크를 작동시키는 형체용 구동부; 상기 베이스 플레이트를 상기 고정형판에 대하여 진퇴시켜 형두께 조정을 수행하는 형두께 조정용 구동부; 및 형체 공정 전에 상기 형두께 조정용 구동부를 제어하여 상기 베이스 플레이트를 후퇴시킨 후 토글링크 중첩량에 따라 상기 베이스 플레이트를 목표 이동 위치로 전진시키며 이동 거리 오차를 산출하고, 형체력 형성시 상기 토글링크 중첩량에서 상기 이동 거리 오차를 차감한 값을 이용하여 상기 형두께 조정용 구동부를 제어하는 제어장치;를 포함한다.

상기 제어장치는, 소정 횟수만큼 상기 이동 거리 오차를 산출하여 평균한 값을 최종 이동 거리 오차로 결정할 수 있다.

상기 제어장치는, 상기 형두께 조정용 구동부를 턴온하여 상기 베이스 플레이트를 상기 목표 이동 위치로 전진시키고, 목표 이동 위치에 도달시 상기 형두께 조정용 구동부를 턴오프한 후 상기 베이스 플레이트의 현재 위치와 상기 목표 이동 위치의 차를 상기 이동 거리 오차로 결정할 수 있다.

상기 형두께 조정용 구동부는, 3상 유도 전동기이고, 상기 제어장치는, 상기 3상 유도 전동기의 회전수를 측정하는 센서로부터 측정 정보를 수집하여 상기 베이스 플레이트의 위치를 산출할 수 있다.

상기 제어장치는, 마그네틱 컨택트를 통해 상기 3상 유도 전동기로 전원을 공급하거나 차단하여 상기 3상 유도 전동기를 제어할 수 있다.

상기 제어장치는, 상기 형체용 구동부 및 상기 형두께 조정용 구동부를 제어하여 상기 토글링크를 전부 펼쳐 상기 고정금형과 상기 가동금형을 접촉시킨 후 상기 토글링크를 일정량 꺽인 상태로 만들고, 상기 형두께 조정용 구동부를 제어하여 상기 토글링크 중첩량에서 상기 이동 거리 오차를 차감한 값만큼 상기 베이스 플레이트를 전진시켜 형체력을 형성할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른, 고정금형이 장착되는 고정형판; 상기 고정형판에 대향하여 배치되고 상기 고정금형에 대향하여 가동금형이 장착되며 토글링크에 의해 진퇴 가능하게 설치된 가동형판; 상기 토글링크를 지지하고 진퇴 가능하게 설치된 베이스 플레이트;를 포함하는 사출 성형기의 형두께 제어 방법은, 사용자로부터 토글링크 중첩량을 입력받는 단계; 형체 공정 전에 상기 베이스 플레이트를 후퇴시킨 후 상기 토글링크 중첩량에 따라 상기 베이스 플레이트를 목표 이동 위치로 전진시키며 이동 거리 오차를 산출하는 단계; 및 형체력 형성시 상기 토글링크 중첩량에서 상기 이동 거리 오차를 차감한 값을 이용하여 상기 베이스 플레이트를 전진시키는 단계;를 포함한다.

상기 산출하는 단계는, 소정 횟수만큼 상기 이동 거리 오차를 산출하여 평균한 값을 최종 이동 거리 오차로 결정할 수 있다.

상기 산출하는 단계는, 상기 베이스 플레이트를 진퇴시키는 형두께 조정용 구동부를 턴온하여 상기 베이스 플레이트를 후퇴시킨 후 상기 목표 이동 위치로 전진시키는 단계; 상기 목표 이동 위치에 도달시 상기 형두께 조정용 구동부를 턴오프하는 단계; 및 턴오프 후의 상기 베이스 플레이트의 현재 위치와 상기 목표 이동 위치의 차를 상기 이동 거리 오차로 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 산출하는 단계 및 상기 전진시키는 단계는, 3상 유도 전동기를 이용하여 상기 베이스 플레이트를 이동시키고, 상기 3상 유도 전동기의 회전수를 측정하는 센서로부터 측정 정보를 수집하여 상기 베이스 플레이트의 위치를 산출할 수 있다.

상기 전진시키는 단계는, 상기 토글링크를 전부 펼쳐 상기 고정금형과 상기 가동금형을 접촉시키는 단계; 상기 토글링크를 일정량 꺽인 상태로 만드는 단계; 및 상기 토글링크 중첩량에서 상기 이동 거리 오차를 차감한 값만큼 상기 베이스 플레이트를 전진시켜 형체력을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명은 형두께 모터로서 서보 모터를 사용하지 않고 3상 유도 전동기 등과 같이 정밀도가 낮은 구동 수단을 사용하더라도 형체 공정에서 형두께를 정밀하게 제어할 수 있다.

또한 본 발명은 형두께 모터의 모델이 달라져 다른 감속비를 갖더라도 손쉽게 형두께를 정밀하게 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 사출 성형기의 일예를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 제어장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형기의 형체장치의 이동 거리 오차를 산출하는 방법을 설명하는 흐름도이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 사출 성형기의 일예로서의 스크루식 전동 사출 성형기의 개략 구성을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 사출 성형기는, 프레임(10)과, 프레임(10) 상에 배치된 사출장치(20) 및 형체장치(50) 등으로 구성된다.

사출장치(20)는 가열 실린더(21)를 구비하며 가열 실린더(21)에는 호퍼(22)가 설치된다. 가열 실린더(21)의 외주에는 가열 실린더(21)를 가열하기 위한 히터(21a)가 설치되어 있다. 가열 실린더(21) 내에는 스크루(23)가 진퇴 가능하게 또한 회전 가능하게 설치된다. 스크루(23)의 후단은 가동지지부(24)에 의하여 회전 가능하게 지지된다.

가동지지부(24)에는 서보모터 등의 계량모터(25)가 구동부로서 장착된다. 계량모터(25)의 회전은 출력축(31)에 장착된 타이밍 벨트(26)를 통하여 스크루(23)에 전달된다. 출력축(31)의 후단에는 계량모터(25)의 회전수 또는 회전량을 검출하는 회전 검출 센서로서의 회전검출기(32)가 접속되어 있다. 회전검출기(32)는 계량모터(25)의 회전수 또는 회전량을 검출함으로써 스크루(23)의 회전속도를 검출한다.

사출장치(20)는 스크루(23)에 평행인 볼나사축(27)을 가진다. 볼나사축(27)은 볼나사너트(90)와 나사 결합되어 회전운동을 직선운동으로 변환하는 운동방향 변환기구를 구성한다. 구동부인 사출모터(29)를 구동하여 타이밍 벨트(28)를 통하여 볼나사축(27)을 회전시키면 볼나사너트(90)에 고정된 가동지지부(24) 및 서포트(30)는 전후진한다. 그 결과, 피구동부인 스크루(23)를 전후 이동시킬 수 있다.

사출모터(29) 출력축(33)의 후단에 접속된 위치 검출 센서로서의 위치검출기(34)는 사출모터(29)의 회전수 또는 회전량을 검출함으로써 스크루(23)의 구동상태를 나타내는 스크루(23)의 위치를 검출한다. 또한, 가동지지부(24)와 서포트(30) 사이에는 스크루(23)에 가해진 용융 수지의 압력(반력)을 검출하기 위한 압력검출장치로서의 수지압 검출용 로드셀(35)이 구비되어 있다.

사출장치(20)는 사출장치(20)를 구동하여 노즐터치압을 인가하는 구동기구로서 가소화 이동장치(40)를 구비하고 있다. 가소화 이동장치(40)는, 가소화 이동 구동부(91)와 사출장치 가이드부(92)로 구성되어 있다. 사출장치 가이드부(92)는, 사출장치(20)를 구성하는 가동지지부(24), 서포트(30) 및 전방부 플랜지(flange)(93)와 맞물려 있다. 따라서, 가열 실린더(21)를 포함하는 사출장치(20)는 가소화 이동 구동부(91)가 구동됨과 함께 사출장치 가이드부(92)를 따라서 사출성형기의 프레임(10) 상에서 수평으로 이동할 수 있다. 상술한 가소화 이동장치(40)를 구동함으로써, 소정의 타이밍에서 사출장치(20)를 전진시켜서 가열 실린더(21)의 노즐을 고정금형(53)에 맞닿게 하여, 노즐터치를 행한다.

가열 실린더(21)는 전방부 플랜지(93)에 지지되어 있다. 전방부 플랜지(93)의 후단에는, 스크루(23)의 전진 또는 후퇴를 제한하는 규제수단으로서 기능하는 접촉부(5)가 설치되어 있다. 접촉부(5)는 스크루(23)가 가장 전진한 상태에 있을 때 스크루(23)의 선단부가 가열 실린더(21)의 전방에 구비되는 도시하지 않은 노즐부에 접촉하여 파손되지 않도록 전진운동을 규제하기 위한 스토퍼이기도 하다. 그로 인하여, 스크루(23)의 스트로크 전진 한계에 있어서 접촉부(5)는 가동지지부(24)와 접촉한다. 사출모터(29)에 의하여 부여된 전체 축력의 반력이 수지압 검출용 로드셀(35)에 의하여 검출된다. 반드시 접촉부(5)는 전방부 플랜지(93)의 후단에 설치할 필요는 없고, 가열 실린더(21)의 후단을 접촉부(5)로 해도 된다.

계량모터(25)와, 회전검출기(32)와, 사출모터(29)와, 위치검출기(34)와, 수지압 검출용 로드셀(35)은, 제어장치(45)에 접속되어 있다. 회전검출기(32)와, 위치검출기(34), 및 로드셀(35)로부터 출력되는 검출신호는, 제어장치(45)로 보내진다. 제어장치(45)는, 검출신호에 근거하여 계량모터(25) 및 사출모터(29)의 동작을 제어한다. 다만, 제어장치(45)는 단독으로 설치되어도 좋고, 사출성형기 전체의 제어를 담당하는 제어부의 일부로서 설치될 수 있다.

형체장치(50)는 프레임(10)에 고정된 고정금형 지지장치로서의 고정형판(54)과, 고정형판(54)과의 사이에 소정의 거리를 두고 프레임(10)에 대하여 이동 가능하게 설치된 베이스 플레이트로서의 토글서포트(56)를 구비한다. 토글서포트(56)는 토글식 형체장치 지지장치로서 기능하고 특히 토글링크(57)를 지지하여 토글링크(57) 및 가동형판(52)을 진퇴시킨다. 고정형판(54)과 토글서포트(56) 사이에는 복수(예컨대, 4개)의 가이드 수단으로서의 타이바(55)가 뻗어 있다.

가동형판(52)은 고정형판(54)에 대향하여 설치되며 타이바(55)를 따라서 진퇴(도면에 있어서의 좌우 방향으로 이동) 가능하게 설치된 가동금형 지지장치로서 기능하고, 토글링크(57)의 작동에 의하여 가동형판(52)은 타이바(55)를 따라서 이동하여, 형폐, 형체 및 형개가 행하여진다.

금형장치(70)는 고정금형(53)과 가동금형(51)으로 이루어진다. 고정금형(53)은 고정형판(54)에 있어서의 가동형판(52)과 대향하는 금형 장착면에 장착된다. 한편, 가동금형(51)은 가동형판(52)에 있어서의 고정형판(54)과 대향하는 금형 장착면에 장착된다.

가동형판(52)과 토글서포트(56) 사이에는 토글식 형체장치로서의 토글링크(57)가 장착된다. 토글서포트(56)의 후단에는 토글링크(57)를 작동시키는 형체용 구동부으로서의 형체모터(46)가 설치된다. 형체모터(46)는 회전운동을 왕복운동으로 변환하는 볼나사 기구 등으로 이루어지는 도시되지 않은 운동방향 변환장치를 구비하여 볼나사축(59)을 진퇴(도면에 있어서의 좌우 방향으로 이동)시킴으로써, 토글링크(57)를 작동시킬 수 있다. 여기서, 형체모터(46)는 서보모터인 것이 바람직하며 회전수 또는 회전량을 검출하는 인코더로서의 형개폐 위치 센서(47)를 구비한다.

형체용 구동부인 형체모터(46)가 구동하여 크로스헤드(60)를 진퇴시킴으로써 토글링크(57)를 작동시킬 수 있다. 이 경우 크로스헤드(60)를 전진(도면에 있어서의 우측 방향으로 이동)시키면 피구동부인 가동형판(52)이 전진되어 형폐가 행하여진다. 그리고 형체모터(46)에 의한 추진력에 토글 배율을 곱한 형체력이 발생되고, 그 형체력에 의하여 형체가 행하여진다.

토글서포트(56)의 후단에 있어서의 상방부에는 형두께 조정용 구동부로서의 형두께 모터(41)가 설치된다. 여기서, 형두께 모터(41)는 3상 유도 전동기일 수 있다. 아울러 형두께 모터(41)는 회전수 또는 회전량을 검출하는 인코더로서의 형체위치 센서(42)를 구비한다. 즉 형체위치 센서(42)는 형두께 모터(41)의 회전수 또는 회전량을 검출하여 토글서포트(56)의 위치를 센싱한다.

또한, 본 실시예에서는, 타이바(55) 하나에 압력검출기로서 형체력 센서(48)가 설치된다. 형체력 센서(48)는 타이바(55)의 왜곡(주로, 늘어남)을 검출하는 센서이다. 타이바(55)에는 형체시에 형체력에 대응하여 인장력이 가해져 형체력에 비례하여 신장된다. 따라서 타이바(55)의 신장량을 형체력 센서(48)에 의하여 검출함으로써, 금형장치(70)에 실제로 인가되고 있는 형체력을 파악할 수 있다. 고정금형(53)과 가동금형(51)이 접촉함으로써, 구동부인 형체모터(46)에 의하여 부여된 전체 축력의 반력이 압력검출기인 형체력 센서(48)에 의하여 검출된다. 즉, 가동형판(52)의 전진운동이 고정금형(53)에 의하여 규제되기 때문에, 고정금형(53)이 규제수단으로서 기능하고 있다.

상술한 형체력 센서(48), 형체위치 센서(42), 형체모터(46) 및 형두께 모터(41)는 제어장치(45)에 접속되며, 형체력 센서(48) 및 형체위치 센서(42)로부터 출력되는 측정 신호는 제어장치(45)로 보내진다. 제어장치(45)는, 측정 신호에 근거하여 형체모터(46) 및 형두께 모터(41)의 동작을 제어한다.

다음으로, 이와 같은 구성을 구비한 사출성형기의 성형 시에 있어서의 동작에 대하여 설명한다.

(1) 이동 거리 오차 산출

형체 과정에서 형체력 설정시 제어장치(45)의 지시에 따라 형두께 모터(41)가 구동하여 베이스 플레이트로서의 토글서포트(56)를 전진 이동시킬 때 토글서포트(56)는 제어장치(45)의 정지 명령시 그 즉시 정지하지 않고 일정한 거리를 더 전진한다. 따라서 목표 형체력보다 더 많은 형체력이 발생하게 된다. 그러므로 형체력 설정시에 정밀한 형체력 설정을 위해 토글서포트(56)의 이동 거리 오차를 산출하여 반영할 필요가 있다. 이러한 이동 거리 오차를 산출하는 방법은 다음과 같다.

제어장치(45)는 사용자로부터 이동 거리 오차를 산출하기 위한 반복 횟수와 토글링크 중첩량을 입력받는다. 여기서 토글링크 중첩량은 형체력 설정시 토글서포트(56)를 이동시키는데 이 때 토글서포트(56)를 이동시키는 거리를 의미하고, 형체력에 따라 결정된다. 예를 들어 형체력이 30톤일 경우 토글링크 중첩량은 1mm일 수 있다. 형체력의 설정시 토글서포트(56)를 이동시키는 과정은 아래에서 자세히 후술한다.

제어장치(45)는 상기 토글링크 중첩량에 따라 토글서포트(56)의 이동할 위치를 계산한다. 즉 제어장치(45)는 형체위치 센서(42)를 통해 토글서포트(56)의 현재 위치를 알 수 있고, 그 현재 위치에서 상기 토글링크 중첩량을 더한 값을 목표 이동 위치로 산출한다. 고정금형(53)을 기준으로 위치를 계산할 경우, 현재 위치에서 상기 토글링크 중첩량을 뺀 값을 목표 이동 위치로 산출한다.

제어장치(45)는 형두께 모터(41)를 구동하여 토글서포트(56)를 전진 이동시키고, 형두께 모터(41)의 회전수를 검출하는 인코더로서의 형체위치 센서(42)의 측정값과 상기 목표 이동 위치를 비교하여 토글서포트(56)가 목표 이동 위치에 도달하는 경우 형두께 모터(41)의 구동을 정지시킨다. 그러나 앞서 설명한 바와 같이, 형두께 모터(41)를 정지시키더라도 토글서포트(56)는 즉지 정지하지 않고 일정한 거리를 더 전진한다. 제어장치(45)는 형체위치 센서(42)를 통해 그 더 전진한 거리, 즉 이동 거리 오차를 산출한다.

제어장치(45)는 사용자로부터 입력된 반복 횟수에 따라 상술한 과정을 반복수행하여 이동 거리 오차를 산출하여 평균값을 이동 거리 오차로 결정할 수 있다.

(2) 형체 동작

이상과 같이 이동 거리 오차를 산출한 후, 제어장치(45)는 베이스 플레이트로서의 토글서포트(56)를 형두께 모터(41)를 통해 후퇴시킨 후 형체모터(46)를 구동하여 가동형판(52)을 전진시킨다. 형체모터(46)를 정방향으로 구동시키면 볼나사축(59)은 정방향으로 회전하여 전진한다. 이에 수반하여 크로스헤드(60)가 전진하여 토글링크(57)가 작동되면 가동형판(52)이 전진한다. 가동형판(52)의 전진은 토글서포트(56)에 대하여 상대적으로 가동형판(52)을 전진시킴으로써 토글링크(57)를 펼치기 위한 것으로서 금형에 최소의 동력을 이용해 형체력을 가하기 위해서는 토글링크(57)가 펼쳐진 상태일 것이 요구되기 때문이다.

토글링크(57)가 최대로 펼쳐진 상태가 되면, 가동형판(52)에 장착된 가동금형(51)이 고정형판(54)에 장착된 고정금형(53)과 접촉할 때까지 형두께 모터(41)를 구동하여 토글서포트(56)를 전진시킨다. 이와 같이 금형 접촉이 발생하면 형체력을 설정하게 된다. 그 형체력을 설정하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

토글링크(57)가 모두 펼쳐지고 동시에 금형 접촉이 이루어진 상태에서 제어장치(45)는 사용자가 입력한 형체력에 기초하여 형체모터(46)를 조정하여 가동형판(52)을 소정 치수만큼 후퇴시킨다. 그 결과 토글링크(57)는 일정량 꺽인 상태가 된다. 다음으로 형두께 모터(41)를 구동하여 토글서포트(56)를 소정 치수만큼 전진시킨다. 이때 제어장치(45)는 사용자로부터 입력된 토글링크 중첩량에서 상기 산출된 이동 거리 오차를 차감한 값을 토글서포트(56)의 목표 이동 거리로서 결정하여 토글서포트(56)를 전진시킨다. 즉 제어장치(45)는 형두께 모터(41)를 구동하여 토글서포트(56)를 전진 이동시키고, 형두께 모터(41)의 회전수를 검출하는 인코더로서의 형체위치 센서(42)의 측정값과 상기 목표 이동 거리를 비교하여 토글서포트(56)가 목표 이동 거리만큼 전진한 경우 형두께 모터(41)의 구동을 정지시킨다. 형두께 모터(41)를 정지시키더라도 토글서포트(56)는 즉지 정지하지 않고 일정한 거리를 더 전진한다. 즉 토글링크 중첩량이 1mm이고 이동 거리 오차가 0.2mm인 경우, 제어장치(45)는 토글서포트(56)가 0.8mm 이동한 경우 형두께 모터(41)를 정지시키지만, 토글서포트(56)는 1mm를 전진하게 된다.

이후 토글서포트(56)를 정지시킨 상태에서 형체모터(46)를 조정하여 토글링크(57)를 최대한 펼치게 되면 토글서포트(56)와 고정형판(54)에 고정된 타이바(55)가 인장되면서 이때 타이바(55)의 복원력에 의해 형체력이 발생한다.

(3) 사출 동작

다음으로, 가열 실린더(21) 내에서 스크루(23)를 회전시키면, 호퍼(22)로부터 공급되는 성형재료인 수지 펠릿(pellet)은 가열 실린더(21)에 설치된 히터(21a)에 의하여 용융된다. 용융된 수지는 스크루(23)의 선단에 모이고, 가열 실린더(21) 선단의 노즐로부터 사출되어 금형장치(70) 내에 형성된 캐비티 공간에 용융수지가 충전된다. 형개를 행하는 경우는 형체모터(46)를 역방향으로 구동시켜 볼나사축(59)이 역방향으로 회전한다. 이에 수반하여 크로스헤드(60)가 후퇴하여 토글링크(57)가 작동되면 가동형판(52)이 후퇴한다.

도 2는 도 1의 제어장치의 구성을 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 제어장치(45)는 입출력 모듈(210), 전원 모듈(220), 서보 모듈(230), 센서 정보 수집 모듈(240), 형두께 조정 모듈(250), 릴레이(260), 마그네틱 컨택트(270) 및 제어 모듈(280)을 포함한다.

입출력 모듈(210)은 키보드, 마우스, 터치 패널 등을 포함하여 사용자와 제어장치(45) 간의 데이터의 입출력을 수행한다. 터치 패널의 경우 LCD(liquid crystal display) 기술 또는 LPD(light emitting polymer display) 기술을 사용할 수 있고, 이러한 터치 패널은 용량형, 저항형, 적외선형 등의 터치 디스플레이일 수 있다. 터치 디스플레이는 제어장치(45)와 사용자 사이에 출력 인터페이스 및 입력 인터페이스를 제공한다. 터치 디스플레이는 사용자에게 시각적인 출력을 표시한다. 시각적 출력은 텍스트, 그래픽, 비디오와 이들의 조합을 포함할 수 있다. 터치 디스플레이는 사용자 입력을 수용하는 터치 감지면을 형성한다. 본 실시예에서 입출력 모듈(210)은 토글서포트(56)의 이동 거리 오차를 산출하기 위한 반복 횟수와 토글링크 중첩량을 사용자로부터 입력받아 제어 모듈(280)로 전달한다.

전원 모듈(220)은 제어장치(45)에 전원을 공급하고, 서보 모듈(230)은 사출 성형기의 계량모터(25), 사출모터(29) 및 형체모터(46)에 연결되어 제어 모듈(280)의 제어에 따라 모터 구동 신호를 출력한다. 센서 정보 수집 모듈(240)은 사출 성형기의 회전검출기(32)로부터 계량모터(25)의 회전수 또는 회전량의 정보를 수집하고, 위치검출기(34)로부터 사출모터(29)의 회전수 또는 회전량의 정보를 수집하며,형체위치 센서(42)로부터 형두께 모터(41)의 회전수 또는 회전량의 정보를 수집한다.

형두께 조정 모듈(250)은 제어 모듈(280)의 제어에 따라 형두께 조정이 필요한 경우 릴레이(260)에 전류를 인가하여 턴온하고 형두께 조정이 완료된 경우 릴레이(260)를 턴오프한다. 릴레이(260)는 입력이 어떤 값에 도달하였을 때 개폐되는 스위치로서 형두께 조정 모듈(250)로부터 수신되는 전류에 따라 개폐되어 마그네틱 컨택트(270)로 전류를 전달한다. 마그네틱 컨택트(270)는 마그네틱 스위치로서 3상 유도 전동기인 형두께 모터(41)로 전원을 공급하거나 차단한다.

제어 모듈(280)은 제어장치(45)의 전체적인 동작을 제어한다. 제어 모듈(280)은 계량 공정에서 서보 모듈(230)을 통해 계량모터(25)로 구동 신호를 전송하여 가열 실린더(21) 내에서 스크루(23)를 회전시켜 가열 신린더(21) 내에 성형재료인 수지 펠릿(pellet)을 충전한다. 또한 제어 모듈(280)은 형체 동작에서 서보 모듈(230)을 통해 형체모터(46)로 구동 신호를 전송하여 크로스헤드(60)를 진퇴시킴으로써 토글링크(57)를 작동시킨다. 또한 제어 모듈(280)은 사출 공정에서 서보 모듈(230)을 통해 사출모터(29)로 구동 신호를 전송하여 가열 실린더(21) 내의 스크루(23)를 전진시켜 용융된 수지를 금형(52, 54) 내이 캐비티 공간으로 사출한다. 제어 모듈(280)은 이러한 계량, 형체, 사출 공정시 센서 정보 수집 모듈(240)에서 수집된 정보를 이용하여 각 공정을 제어한다.

제어 모듈(280)은 형체력 설정시에 정밀한 형체력 설정을 위해 토글서포트(56)의 이동 거리 오차를 산출하고, 그 산출한 이동 거리 오차를 이용하여 형체력을 설정한다.

제어 모듈(280)은 입출력 모듈(210)을 통해 사용자로부터 이동 거리 오차를 산출하기 위한 반복 횟수와 토글링크 중첩량을 입력받는다. 여기서 토글링크 중첩량은 형체력 설정시 토글링크(57)를 접었다가 펼치는 동작을 수행하는데 이때 접거나 펼치는 거리를 의미하고, 형체력에 따라 결정된다. 예를 들어 형체력이 30톤일 경우 토글링크 중첩량은 1mm일 수 있다.

제어 모듈(280)은 상기 토글링크 중첩량에 따라 토글서포트(56)의 이동할 위치를 계산한다. 즉 제어 모듈(280)은 센서 정보 수집 모듈(240)을 통해 형체위치 센서(42)로부터 토글서포트(56)의 현재 위치에 관한 정보를 수신하고, 그 현재 위치에서 상기 토글링크 중첩량을 더한 값을 목표 이동 위치로 산출한다. 고정금형(53)을 기준으로 위치를 계산할 경우, 현재 위치에서 상기 토글링크 중첩량을 뺀 값을 목표 이동 위치로 산출한다.

제어 모듈(280)은 형두께 조정 모듈(250)을 통해 3상 유도 전동기인 형두께 모터(41)로 전원을 공급하여 토글서포트(56)를 전진 이동시키고, 상기 센서 정보 수집 모듈(240)을 통해 형체위치 센서(42)로부터 토글서포트(56)의 위치에 관한 정보를 수신한다. 제어 모듈(280)은 그 수신된 위치와 상기 목표 이동 위치를 비교하여 토글서포트(56)가 목표 이동 위치에 도달하는 경우 형두께 조정 모듈(280)을 통해 형두께 모터(41)에 공급되는 전원을 차단하여 구동을 정지시킨다.

형두께 모터(41)를 정지시키더라도 토글서포트(56)는 즉지 정지하지 않고 일정한 거리를 더 전진한다. 제어 모듈(280)은 센서 정보 수집 모듈(240)을 통해 형체위치 센서(42)로부터 토글서포트(56)의 위치에 관한 정보를 수신하여 그 더 전진한 거리, 즉 이동 거리 오차를 산출한다. 제어 모듈(280)은 입출력 모듈(210)을 통해 사용자로부터 입력된 반복 횟수에 따라 상술한 과정을 반복수행하여 이동 거리 오차를 산출하여 평균값을 이동량의 오차로 결정할 수 있다.

이상과 같이 이동 거리 오차를 산출한 후, 제어 모듈(280)은 형두께 조정 모듈(250)을 통해 형두께 모터(41)를 구동하여 토글서포트(56)를 후퇴시킨 후 서보 모듈(230)을 통해 형체모터(46)를 구동하여 가동형판(52)을 전진시킨다. 토글링크(57)가 최대로 펼쳐진 상태가 되면, 제어 모듈(280)은 가동형판(52)에 장착된 가동금형(51)이 고정형판(54)에 장착된 고정금형(53)과 접촉할 때까지 형두께 모터(41)를 구동하여 토글서포트(56)를 전진시킨다. 이와 같이 금형 접촉이 발생하면 형체력을 설정하게 된다.

구체적으로, 토글링크(57)가 모두 펼쳐지고 동시에 금형 접촉이 이루어진 상태에서 제어 모듈(280)은 사용자가 입력한 형체력에 기초하여 서보 모듈(230)을 통해 형체모터(46)를 조정하여 가동형판(52)을 소정 치수만큼 후퇴시킨다. 그 결과 토글링크(57)는 일정량 꺽인 상태가 된다. 다음으로 제어 모듈(280)은 형두께 조정 모듈(250)을 통해 형두께 모터(41)를 구동하여 토글서포트(56)를 소정 치수만큼 전진시킨다. 이때 제어 모듈(280)은 사용자로부터 입력된 토글링크 중첩량에서 상기 산출된 이동 거리 오차를 차감한 값을 토글서포트(56)의 목표 이동 거리로서 결정하여 토글서포트(56)를 전진시킨다. 즉 제어 모듈(280)은 형두께 모터(41)를 구동하여 토글서포트(56)를 전진 이동시키고, 형두께 모터(41)의 회전수를 검출하는 인코더로서의 형체위치 센서(42)의 측정값과 상기 목표 이동 거리를 비교하여 토글서포트(56)가 목표 이동 거리만큼 전진한 경우 형두께 모터(41)의 구동을 정지시킨다. 형두께 모터(41)를 정지시키더라도 토글서포트(56)는 즉지 정지하지 않고 일정한 거리를 더 전진한다. 즉 토글링크 중첩량이 1mm이고 이동 거리 오차가 0.2mm인 경우, 제어 모듈(280)은 토글서포트(56)가 0.8mm 이동한 경우 형두께 모터(41)를 정지시키지만, 토글서포트(56)는 1mm를 전진하게 된다. 이후 제어 모듈(280)은 형두께 모터(41)의 전원 공급을 차단하여 토글서포트(56)를 정지시킨 상태에서 서보 모듈(230)을 통해 형체모터(46)를 조정하여 토글링크(57)를 최대한 펼친다. 따라서 토글서포트(56)와 고정형판(54)에 고정된 타이바(55)가 인장되면서 이때 타이바(55)의 복원력에 의해 형체력이 발생한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 성형기의 형체장치의 이동 거리 오차를 산출하는 방법을 설명하는 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 먼저 제어장치(45)는 터치 패널이나 키보드 또는 마우스와 같은 입력 수단을 통해 반복 측정 횟수 및 토글링크 중첩량을 입력받는다(S301). 여기서 토글링크 중첩량은 형체력 설정시 토글링크(57)를 접었다가 펼치는 동작을 수행하는데 이때 접거나 펼치는 거리를 의미하고, 형체력에 따라 결정된다. 예를 들어 형체력이 30톤일 경우 토글링크 중첩량은 1mm일 수 있다.

제어장치(45)는 형두께 모터(41)를 구동하여 토글서포트(56)를 후퇴시킨다(S302). 여기서 토글서포트(56)를 후퇴시키는 이유는, 이동 거리 오차를 산출하기 위해 토글서포트(56)를 전진시킬 때, 금형 접촉이 발생하지 않도록 여유 거리를 확보하기 위함이다.

제어장치(45)는 상기 토글링크 중첩량에 따라 토글서포트(56)의 목표 이동 위치를 산출한다(S303). 즉 제어장치(45)는 형체위치 센서(42)로부터 토글서포트(56)의 현재 위치에 관한 정보를 수신하고 그 현재 위치에서 상기 토글링크 중첩량을 더한 값을 목표 이동 위치로 산출한다. 또는 고정금형(53)을 기준으로 위치를 계산할 경우, 현재 위치에서 상기 토글링크 중첩량을 뺀 값을 목표 이동 위치로 산출한다.

제어장치(45)는 형두께 모터(41)로 전원을 공급하여 토글서포트(56)를 전진 이동시킨다(S304). 제어장치(45)는 형체위치 센서(42)로부터 토글서포트(56)의 위치에 관한 정보를 수신하여 토글서포트(56)의 위치와 상기 목표 이동 위치를 비교한다(S305).

토글서포트(56)가 목표 이동 위치에 도달하는 경우 제어장치(45)는 형두께 모터(41)에 공급되는 전원을 차단하여 구동을 정지시켜 토글서포트(56)의 이동을 정지시킨다(S306).

형두께 모터(41)를 정지시키더라도 토글서포트(56)는 즉지 정지하지 않고 일정한 거리를 더 전진한다. 제어장치(45)는 형체위치 센서(42)로부터 토글서포트(56)의 위치에 관한 정보를 수신하여 그 더 전진한 거리, 즉 이동 거리 오차를 산출한다(S307).

제어장치(45)는 상기 단계 S301에서 입력된 반복 측정 횟수만큼 이동 거리 오차를 산출하였는지 확인하고(S308), 측정 횟수가 남아있는 경우, 상술한 과정을 재수행하여 이동 거리 오차를 추가로 산출한다. 이와 같이 이동 거리 오차를 산출하고 나서, 제어장치(45)는 최종적인 이동 거리 오차를 결정한다(S309). 즉 측정 횟수가 1회인 경우 1차 측정한 이동 거리 오차를 최종적인 이동 거리 오차로 결정하고, 측정 횟수가 2회 이상인 경우 이동 거리 오차를 평균한 값을 최종적인 이동 거리 오차로 결정한다.

이상의 도 3을 참조하여 설명한 방법으로 이동 거리 오차를 결정한 후, 제어장치(45)는 형체 공정에서 형체력을 발생시킬 때, 상기 이동 거리 오차를 반영하여 토글서포트(56)를 이동시킨다.

이상과 같이 본 발명에서 형두께 모터(41)로서 서보 모터를 사용하지 않고 3상 유도 전동기를 사용하더라도 형두께를 정밀하게 제어할 수 있다.

본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절히 결합되어 구현될 수 있다.

도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로, 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 안 된다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

52 : 가동형판
54 : 고정형판
51 : 가동금형
53 : 고정금형
56 : 토글서포트(베이스 플레이트)
41 : 형두께 모터
46 : 형체모터
57 : 토글링크

Claims

고정금형이 장착되는 고정형판;
상기 고정형판에 대향하여 배치되고 상기 고정금형에 대향하여 가동금형이 장착되며 토글링크에 의해 진퇴 가능하게 설치된 가동형판;
상기 토글링크를 지지하고 진퇴 가능하게 설치된 베이스 플레이트;
상기 토글링크를 작동시키는 형체용 구동부;
상기 베이스 플레이트를 상기 고정형판에 대하여 진퇴시켜 형두께 조정을 수행하는 형두께 조정용 구동부; 및
형체 공정 전에 상기 형두께 조정용 구동부를 제어하여 상기 베이스 플레이트를 후퇴시킨 후, 형체력에 의해 결정되는 토글링크 중첩량에 따라 상기 베이스 플레이트를 목표 이동 위치로 전진시키며 이동 거리 오차를 산출하고, 형체력 형성시 상기 토글링크 중첩량에서 상기 이동 거리 오차를 차감한 값을 이용하여 상기 형두께 조정용 구동부를 제어하는 제어장치;를 포함하는 사출 성형기.
제 1 항에 있어서,
상기 제어장치는,
소정 횟수만큼 상기 이동 거리 오차를 산출하여 평균한 값을 최종 이동 거리 오차로 결정하는 것을 특징으로 하는 사출 성형기.
제 1 항에 있어서,
상기 제어장치는,
상기 형두께 조정용 구동부를 턴온하여 상기 베이스 플레이트를 상기 목표 이동 위치로 전진시키고, 목표 이동 위치에 도달시 상기 형두께 조정용 구동부를 턴오프한 후 상기 베이스 플레이트의 현재 위치와 상기 목표 이동 위치의 차를 상기 이동 거리 오차로 결정하는 것을 특징으로 하는 사출 성형기.
제 1 항에 있어서,
상기 형두께 조정용 구동부는, 3상 유도 전동기이고,
상기 제어장치는, 상기 3상 유도 전동기의 회전수를 측정하는 센서로부터 측정 정보를 수집하여 상기 베이스 플레이트의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 사출 성형기.
제 4 항에 있어서,
상기 제어장치는,
마그네틱 컨택트를 통해 상기 3상 유도 전동기로 전원을 공급하거나 차단하여 상기 3상 유도 전동기를 제어하는 것을 특징으로 하는 사출 성형기.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어장치는,
상기 형체용 구동부 및 상기 형두께 조정용 구동부를 제어하여 상기 토글링크를 전부 펼쳐 상기 고정금형과 상기 가동금형을 접촉시킨 후 상기 토글링크를 일정량 꺽인 상태로 만들고, 상기 형두께 조정용 구동부를 제어하여 상기 토글링크 중첩량에서 상기 이동 거리 오차를 차감한 값만큼 상기 베이스 플레이트를 전진시켜 형체력을 형성하는 것을 특징으로 하는 사출 성형기.
고정금형이 장착되는 고정형판; 상기 고정형판에 대향하여 배치되고 상기 고정금형에 대향하여 가동금형이 장착되며 토글링크에 의해 진퇴 가능하게 설치된 가동형판; 상기 토글링크를 지지하고 진퇴 가능하게 설치된 베이스 플레이트;를 포함하는 사출 성형기의 형두께 제어 방법에 있어서,
사용자로부터 형체력에 의해 결정되는 토글링크 중첩량을 입력받는 단계;
형체 공정 전에 상기 베이스 플레이트를 후퇴시킨 후 상기 토글링크 중첩량에 따라 상기 베이스 플레이트를 목표 이동 위치로 전진시키며 이동 거리 오차를 산출하는 단계; 및
형체력 형성시 상기 토글링크 중첩량에서 상기 이동 거리 오차를 차감한 값을 이용하여 상기 베이스 플레이트를 전진시키는 단계;를 포함하는 형두께 제어 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 산출하는 단계는,
소정 횟수만큼 상기 이동 거리 오차를 산출하여 평균한 값을 최종 이동 거리 오차로 결정하는 것을 특징으로 하는 형두께 제어 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 산출하는 단계는,
상기 베이스 플레이트를 진퇴시키는 형두께 조정용 구동부를 턴온하여 상기 베이스 플레이트를 후퇴시킨 후 상기 목표 이동 위치로 전진시키는 단계;
상기 목표 이동 위치에 도달시 상기 형두께 조정용 구동부를 턴오프하는 단계; 및
턴오프 후의 상기 베이스 플레이트의 현재 위치와 상기 목표 이동 위치의 차를 상기 이동 거리 오차로 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형두께 제어 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 산출하는 단계 및 상기 전진시키는 단계는,
3상 유도 전동기를 이용하여 상기 베이스 플레이트를 이동시키고,
상기 3상 유도 전동기의 회전수를 측정하는 센서로부터 측정 정보를 수집하여 상기 베이스 플레이트의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 형두께 제어 방법.
제 10 항에 있어서,
마그네틱 컨택트를 통해 상기 3상 유도 전동기로 전원을 공급하거나 차단하여 상기 3상 유도 전동기를 제어하는 것을 특징으로 하는 형두께 제어 방법.
제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전진시키는 단계는,
상기 토글링크를 전부 펼치고 상기 고정금형과 상기 가동금형을 접촉시키는 단계;
상기 토글링크를 일정량 꺽인 상태로 만드는 단계; 및
상기 토글링크 중첩량에서 상기 이동 거리 오차를 차감한 값만큼 상기 베이스 플레이트를 전진시켜 형체력을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형두께 제어 방법.