KR102191191B1

KR102191191B1 - 사출 성형기

Info

Publication number: KR102191191B1
Application number: KR1020160035883A
Authority: KR
Inventors: 신정민
Original assignee: 엘에스엠트론 주식회사
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2016-03-25
Publication date: 2020-12-15
Also published as: KR20170111089A

Abstract

사출 성형기는 배럴; 배럴 내에 설치되는 스크류; 스크류를 전후진 작동시키는 구동부; 스크류의 작동에 따른 배럴 내의 수지압력을 검출하는 압력 검출부; 및 구동부를 통해 스크류를 작동시켜 사출 및 보압을 수행하되, 사출에서 보압으로 절환되는 보압절환 시점에, 압력 검출부를 통해 검출된 수지압력과 설정압력 간의 현재 압력조건을 얻고, 현재 압력조건과 기 설정된 정상 압력조건 간의 압력편차 상태를 판별한 후 각 압력편차 상태에 따라 스크류의 작동을 상이하게 제어하여 수지압력이 설정압력이 되도록 하는 제어 장치를 포함한다.
이에 따라, 수지압력에 편차가 생기는 경우 압력편차를 효과적으로 줄여 백플로우를 방지할 수 있고, 백플로우로 인해 야기될 수 있는 제품의 외관 불량이나 치수 및 중량 불균일 등의 문제를 방지하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

사출 성형기{INJECTION MOLDING MACHINE}

본 발명은 사출 성형기에 관한 것으로, 특히 수지압력의 편차 발생 시 압력편차를 효과적으로 감소시켜 백플로우를 방지할 수 있는 사출 성형기에 관한 것이다.

사출 성형기는 성형하고자 하는 제품의 형상에 맞게 제작된 금형 내로 수지를 주입시키기 위한 장치로, 원료 수지를 배럴(barrel) 내에 설치된 스크류의 회전에 의한 기계적인 에너지와 배럴 외부에 장착된 히터(heater)에 의한 열에너지에 의해 용융시키고, 용융된 수지를 스크류에 의해 이송하면서 금형 내로 주입, 고화시켜 원하는 형상의 제품을 얻어내는 장치이다.

사출 성형기의 성형 사이클은 크게 수지를 용융 및 계량하는 가소화/계량 공정, 용융된 수지를 금형 내에 적절한 속도와 압력으로 사출하는 사출 공정 및 금형 내의 수지에 정해진 시간 동안 정해진 압력을 가하는 보압 공정으로 구성된다.

배럴 내부로 공급된 수지는 스크류의 전후진 작동에 의해 금형 안으로 사출(충진)된다. 보압은 충진된 수지가 다시 역류하지 않도록 정해진 압력으로 스크류를 꾸준히 밀어주는 공정으로, 사출이 완료된 후 일정 시간 보압을 유지함으로써 수축률의 보상에 도움을 주고 충진된 수지가 다시 역류하는 것을 방지할 수 있다. 보압 공정 이후에는 가소화/계량 공정으로 되돌아가 다음 성형 사이클로 진입한다.

통상 사출 성형기는 사출 공정에서 설정속도를 추종하는 속도 제어를 수행하고, 보압 공정에서 설정압력을 추종하는 압력 제어를 수행하며, 두 가지 공정에 대해 각각 개별의 성형조건, 즉 사출조건 및 보압조건을 설정하고 그 제어를 행한다.

한편, 이러한 사출 성형기에 있어 사출 시에, 특히 사출에서 보압으로 절환되는 보압절환(V/P switchover) 시점에 배럴과 스크류 간의 조립 공차, 역류 방지용으로 스크류의 선단(screw head)에 설치되는 체크 링(check ring, 백플로우 밸브)의 마모, 수지의 종류 등에 의해 백플로우(back flow) 현상이 발생할 수 있다.

백플로우는 수지의 일부가 스크류의 홈을 따라 뒤쪽으로 역류하는 현상으로서, 백플로우가 발생하면 사출량이 감소할 뿐 아니라 수지압력에 편차가 생기게 되고 이는 싱크마크(sink mark)와 같은 제품의 외관 불량이나 치수 및 중량 불균일의 원인이 된다.

종래 백플로우 현상으로 인한 수지압력의 급격한 변화가 발생할 경우 스크류 위치나 배럴 내 수지압력 등을 검출하여 검출된 값에 기반한 속도 피드백 제어나 압력 피드백 제어로 스크류를 작동시켜 대응하고 있다.

그러나, 이 경우 보압절환 시간이 짧고 사출량도 적기 때문에 수지압력을 원하는 값으로 정확히 제어하여 빠른 시간 내에 안정화시키기가 매우 까다롭다.

또한, 사출 성형기의 전기적/기계적 특성(모터의 정밀도, 그외 기계적인 결합, 결합 오차 등)으로 인해 스크류의 작동을 제어하는 과정이 오히려 과도한 압력이나 속도 발생을 유발하는 불안정한 제어가 되어 제품의 품질을 저하시키게 되는 문제점이 있다.

한국 등록특허공보 제10-1525687호(공고일: 2015.06.03.)

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 수지압력에 편차가 생기는 경우 압력편차를 효과적으로 감소시켜 백플로우 발생을 막고, 백플로우로 인해 야기될 수 있는 제품의 외관 불량이나 치수 및 중량 불균일 등의 문제를 방지하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 사출 성형기를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사출 성형기는 배럴; 상기 배럴 내에 설치되는 스크류; 상기 스크류를 전후진 작동시키는 구동부; 상기 스크류의 작동에 따른 배럴 내의 수지압력을 검출하는 압력 검출부; 및 상기 구동부를 통해 상기 스크류를 작동시켜 사출 및 보압을 수행하되, 사출에서 보압으로 절환되는 보압절환 시점에, 상기 압력 검출부를 통해 검출된 수지압력과 설정압력 간의 현재 압력조건을 얻고, 현재 압력조건과 기 설정된 정상 압력조건 간의 압력편차 상태를 판별한 후 각 압력편차 상태에 따라 상기 스크류의 작동을 상이하게 제어하여 수지압력이 설정압력이 되도록 하는 제어 장치를 포함한다.

본 발명에 따른 사출 성형기에서, 상기 제어 장치는 정상 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 낮지만 현재 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 높은 경우 제1 압력편차 상태로 판별하고, 정상 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 높지만 현재 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 낮은 경우 제2 압력편차 상태로 판별할 수 있다.

본 발명에 따른 사출 성형기에서, 상기 제어 장치는 정상 압력조건에서의 수지압력이 설정압력과 동일하지만 현재 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 높은 경우 제1 압력편차 상태로 판별하고, 정상 압력조건에서의 수지압력이 설정압력과 동일하지만 현재 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 낮은 경우 제2 압력편차 상태로 판별할 수 있다.

본 발명에 따른 사출 성형기에서, 상기 제어 장치는 제1 압력편차 상태인 경우, 사출을 종료한 후, 제1 구간 동안 상기 스크류의 작동을 정지하여 수지압력 감소를 유도하고, 제2 구간 동안 상기 스크류 선단의 역류 방지용 체크 링을 폐쇄한 상태에서 저속으로 상기 스크류를 전진 작동한 다음, 보압을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 사출 성형기에서, 상기 제어 장치는 제1 구간의 만료 전에 수지압력이 감소되어 설정압력에 도달한 경우 제1 구간이 만료될 때까지의 대기 동작 없이 제2 구간으로 바로 진입하고, 제1 구간의 만료 시 수지압력이 설정압력에 미도달한 경우 추가 대기 동작 없이 제2 구간으로 바로 진입할 수 있다.

본 발명에 따른 사출 성형기에서, 상기 제어 장치는 제2 압력편차 상태인 경우, 사출을 종료한 후, 제1 구간 동안 상기 스크류의 작동을 정지하여 수지압력 상승을 유도하고, 제2 구간 동안 상기 스크류를 전진 작동하여 수지압력을 강제로 상승시키며, 제3 구간 동안 상기 스크류 선단의 역류 방지용 체크 링을 폐쇄한 상태에서 저속으로 상기 스크류를 전진 작동한 다음, 보압을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 사출 성형기는 제1 구간의 만료 시 수지압력이 설정압력에 미도달한 경우에만 제2 구간의 수지압력 강제 상승을 선택적으로 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 사출 성형기는 제1 구간의 만료 전에 수지압력이 상승되어 설정압력에 도달한 경우 제1 구간이 만료될 때까지의 대기 동작 및 제2 구간 없이 제3 구간으로 바로 진입할 수 있다.

본 발명에 의한 사출 성형기에 따르면, 수지압력에 편차가 생기는 경우 압력편차를 효과적으로 감소시켜 백플로우 발생을 막고, 백플로우로 인해 야기될 수 있는 제품의 외관 불량이나 치수 및 중량 불균일 등의 문제를 방지하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명이 적용되는 사출 성형기의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 장치의 개략적인 구성도.
도 3은 도 2에 나타난 제어 장치의 내부 구성을 예시한 도면.
도 4 및 도 5는 도 2에 나타난 제어 장치의 동작을 설명하기 위한 도면.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사출 성형기에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 사출 성형기의 개략적인 구성도이다.

도 1에서는 전동 토글식 사출 성형기를 도시하고 있으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명이 적용되는 사출 성형기의 종류가 전동 토글식에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 직압식, 유압식 등 다른 종류의 사출 성형기에도 적용 가능함은 물론이다.

도 1을 참조하면, 본 발명이 적용되는 사출 성형기(10)는 사출 장치(20) 및 형체 장치(30)로 구성된다.

사출 장치(20)는 배럴(21)을 구비하고, 배럴(21)에는 원료 수지의 유입 통로인 호퍼(22)가 설치된다. 배럴(21)의 내부에는 스크류(23)가 전후진 또는 회전 가능하게 설치된다. 스크류(23)는 계량 모터(24_1)에 의하여 회전력을 전달받아 용융된 수지를 스크류(23)의 선단으로 사출하도록 계량 모터(24_1)에 연결된다.

또한 사출 장치(20)는 볼 스크류(25)를 구비하는데, 볼 스크류(25)는 사출 모터(26_1)에 연결되어 회전하는 볼 너트(29)에 나사 결합되어 있다.

이와 같이 볼 너트(29)에 나사 결합되어 있는 볼 스크류(25)는 사출 모터(26_1)의 회전 운동을 직선 운동으로 변경해준다.

그리고 볼 스크류(25)의 전단은 스크류(23)의 후단과 맞물려 볼 스크류(25)의 전후진 구동에 의해 스크류(23)가 전후진 구동된다.

한편 형체 장치(30)는 고정형판(31)과, 이동 가능한 이동형판(32)을 가진다. 고정형판(31)과 이동형판(32)에는 각각 고정금형(33_1), 이동금형(33_2)이 장착된다. 여기서 고정금형(33_1)과 이동금형(33_2)은 금형(33)이라 이름할 수 있다. 또한, 이동금형(33_2)과 고정금형(33_1)이 서로 체결/조합되면서 금형(33) 내에 제품에 대응하는 성형공간(Cavity)이 형성된다.

이동형판(32)과 고정형판(31)은 타이 바(34)에 의해 연결된다. 이동형판(32)은 타이 바(34)를 따라 슬라이딩 또는 직선 왕복 운동이 가능하다.

또한, 형체 장치(30)는 이동형판(32)에 연결되는 토글기구(35)를 가진다. 토글기구(35)의 후단에는 토글기구(35)의 위치를 잡아주는 서포터부(Rear Platen)(36)가 형성된다. 토글기구(35)는 복수의 링크를 가지고, 복수의 링크 사이의 상호 이동에 따라 금형(33)의 형폐 또는 형개가 수행될 수 있다.

형체 장치(30)에 있어서, 구동부인 형체 모터(37)를 구동하면, 형체 모터(37)의 회전이 타이밍 벨트를 통하여 볼나사축으로 전달된다. 그리고, 볼나사축 및 너트에 의하여, 회전 운동이 직선 운동으로 변환되어 토글기구(35)가 작동한다. 또한, 토글기구(35)의 작동에 의해 이동형판(32)은 타이 바(34)를 따라 이동하여, 고정형판(31)과의 형폐 및 형개 동작이 행하여진다.

사출 장치(20)와 형체 장치(30) 사이에는 수지의 이동경로를 제공하는 노즐(38)이 설치된다.

구체적으로, 호퍼(22)를 통해 배럴(21) 내부로 이동된 원료 수지는 스크류(23)의 전진 이동 및 배럴(21) 내에서의 가열에 의해 용융된다. 용융된 수지는 스크류(23)의 전단에 쌓이게 되고, 배럴(21) 전방의 노즐(38)을 통해 사출되어 형체 장치(30)의 금형(33) 내로 충진된다. 이후 사출 성형기는 금형(33) 내로 충진된 융융 수지를 냉각 고화시켜 사출 성형을 완료하고 형체 모터(37)를 통해 토글기구(35)를 작동시켜 금형(33)을 열고 이젝터를 이용하여 금형에서 제품을 배출하게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 장치의 개략적인 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 사출 장치(20)는 배럴(21), 스크류(23), 구동부(26), 압력 검출부(27), 위치 검출부(28) 등을 포함한다.

배럴(21)은 성형 재료인 수지를 가열하여 용융 상태로 저장하고, 스크류(23)의 작동에 따라 용융 상태의 수지를 계량하여 전방에 구비된 노즐(38)을 통해 금형 내에 사출한다.

배럴(21) 내에 설치되는 스크류(23)는 구동부(26)의 구동에 따라 배럴(21) 내부에서 직선 이동하여 배럴(21)에 채워진 수지를 금형 내에 충진한다. 이때, 배럴(21) 내 스크류(23) 전방의 수지압력은 곧 사출압력을 의미한다.

구동부(26)는 배럴(21) 내의 스크류(23)를 전후진 작동하기 위한 것이다. 여기서는 구동부(26)가 사출 모터(26_1)인 경우를 예시적으로 설명하나, 구동부(26)의 실시 형태가 이에 한정되는 것은 아니며 사출 성형기의 종류에 따라 유압 액츄에이터 등 다른 형태로 구현될 수도 있다.

전술한 구동부(26)는 제어 장치(50)의 제어 하에 스크류(23)를 배럴(21) 내에서 노즐(38) 방향 및 그 반대 방향으로 전진 및 후진 작동시켜 배럴(21) 전방에 채워져 있는 용융 상태의 수지를 적절한 속도와 압력으로 노즐(38) 측으로 밀어내 금형 내에 사출(충진)한다.

구체적으로, 볼 스크류(25)는 스크류(23)의 축선 방향을 따라 스크류(23)의 일단에 결합되며, 구동부(26)의 회전 동력을 전달받은 볼 너트(29)에 의해 전후진 한다.

구동부(26)인 사출 모터는 벨트, 풀리 등의 연결 부재를 통하여 볼 너트(29)로 회전 동력을 전달한다. 여기서 벨트, 풀리 등의 연결 부재 구동에 의해 사출 모터의 회전 동력이 볼 너트(29)를 회전시키고, 볼 너트(29)의 회전으로 볼 너트(29)에 체결된 볼 스크류(25)와 볼 스크류(25)에 체결된 스크류(23)를 전후진시키게 된다.

이와 같이 사출 모터의 구동에 따라 배럴(21) 내부의 스크류(23)가 볼 스크류(25)의 직선 운동에 의하여 전후진으로 이동을 하게 되며, 스크류(23)의 전진 이동 시에는 배럴(21) 내에 압력이 발생하여 배럴(21) 내의 용융 수지가 노즐을 통해 사출된다.

사출조건에 따라 스크류(23)를 전후진 작동시켜 배럴(21) 내에 있는 용융 수지를 금형 내에 주입하는 사출 공정이 완료된 후에는, 구동부(26)가 보압조건에 따라 스크류(23)를 제어(예컨대, 전진 또는 정지)하여 보압을 유지하게 된다. 이 보압 공정을 통해 정해진 시간 동안 금형 내의 수지에 정해진 압력을 가해 수지 역류를 방지할 수 있다.

스크류(23)의 선단에는 역류 방지용 체크 링(23_1)이 장착된다. 체크 링(23_1)은 제어 장치(50)의 제어 하에 개폐되어 수지의 역류를 방지하는 역할을 한다.

위치 검출부(28)는 배럴(21) 내 스크류(23)의 위치를 검출하여 제어 장치(50)로 전달한다.

일례로, 전술한 위치 검출부(28)는 엔코더로 구현될 수 있다. 이 경우, 엔코더는 구동부(26)로 사용되는 사출 모터(26_1) 측에 설치되어 사출 모터(26_1)의 회전수(rpm)를 검출하며 그에 따른 스크류(23)의 현재 위치를 펄스 신호로 출력하여 제어 장치(50)로 인가한다.

혹은, 위치 검출부(28)는 근접 스위치, 리미트 스위치, 포텐션 메타 등을 이용해 스크류(23)의 이동거리를 전기적으로 검출하여 그로부터 스크류(23)의 위치를 얻어낼 수도 있다.

압력 검출부(27)는 스크류(23)의 작동에 따른 배럴(21) 내의 수지압력을 검출하여 제어 장치(50)로 전달한다.

일례로, 전술한 압력 검출부(27)는 스크류(23)의 후방에 설치되어 스크류(23)가 전진 또는 후진함에 따라 배럴(21)의 용융 수지에 가해지는 압력을 검출하는 로드 셀의 형태로 구현될 수 있다. 이때 로드 셀을 통해 얻어지는 배럴(21) 내 수지압력은 사출압력일 수 있다.

도 2에서, 제어 장치(50)는 구동부(26)를 통해 스크류(23)를 작동시켜 사출 및 보압을 수행하되, 사출에서 보압으로 절환되는 보압절환 시점에, 압력 검출부(27)를 통해 검출된 수지압력과 설정압력 간의 현재 압력조건을 얻고, 현재 압력조건과 기 설정된 정상 압력조건 간의 압력편차 상태를 판별한 후 각 압력편차 상태에 따라 스크류(23)의 작동을 상이하게 제어하여 수지압력이 설정압력에 도달할 수 있도록 조절한다.

도 3은 도 2에 나타난 제어 장치의 내부 구성을 예시한 도면이고, 도 4 및 도 5는 도 2에 나타난 제어 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 제어 장치(50)는 설정부(51), 절환부(52) 및 제어부(53)를 포함한다.

절환부(52)는 사출에서 보압으로의 보압절환 여부를 결정한다.

일례로, 절환부(52)는 사출시간 또는 스크류(23)의 위치에 의해 보압절환 여부를 결정할 수 있다. 내부 타이머를 작동시켜 정해진 사출시간이 만료되면 사출(속도 제어)에서 보압(압력 제어)으로 절환하거나 스크류(23)가 정해진 위치에 도달하면 사출에서 보압으로 절환하는 것이다.

설정부(51)는 보압절환 시점에서의 정상 압력조건을 설정하여 저장한다.

제어부(53)는 구동부(26)를 통해 스크류(23)를 전후진 작동 또는 정지시켜 사출 및 보압을 수행한다. 이때 절환부(52)의 결정에 따라 사출 공정에서 보압 공정으로의 절환이 결정된다.

사출에서 보압으로 절환되는 보압절환 시점에, 제어부(53)는 압력 검출부(27)를 통해 검출된 배럴(21) 내의 수지압력과 설정압력 간의 현재 압력조건을 얻고, 설정부(51)의 정상 압력조건을 확인한다.

그리고, 제어부(53)는 현재 압력조건과 정상 압력조건 간의 압력편차 상태를 판별한 후 각 압력편차 상태에 따라 스크류를 상이한 형태로 작동시켜 수지압력이 원하는 값으로 빠른 시간 내에 안정화될 수 있도록 제어한다.

일 실시예에서, 제어부(53)는 정상 압력조건과 현재 압력조건을 비교하여, 정상 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 낮지만 현재 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 높은 경우 제1 압력편차 상태로 판별한다.

혹은 정상 압력조건에서의 수지압력이 설정압력과 동일하지만 현재 압력상태에서의 수지압력이 설정압력보다 높은 경우에도 제1 압력편차 상태인 것으로 판별된다.

또한, 제어부(53)는 정상 압력조건과 현재 압력조건을 비교하여, 정상 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 높지만 현재 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 낮은 경우 제2 압력편차 상태로 판별한다.

혹은 정상 압력조건에서의 수지압력이 설정압력과 동일하지만 현재 압력상태에서의 수지압력이 설정압력보다 낮은 경우에도 제2 압력편차 상태로 판별된다.

도 4 및 도 5는 제1 압력편차 상태 및 제2 압력편차 상태 각각에서의 수지압력 변화를 예시한 것으로, 도 4 및 도 5를 참조로 각 압력편차 상태별 제어 장치의 동작을 구체적으로 예시하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 4에서 V/P는 보압절환 시점이고, T1은 제1 보압개시 구간, T2는 제2 보압개시 구간이다. SS는 설정압력, SA는 정상 상황에서의 수지압력 변화, SB는 이상 상황에서의 수지압력 변화를 각각 나타낸 그래프이다.

보압절환 시점의 정상 압력조건은 도시된 바와 같이 SA의 수지압력이 SS의 설정압력 이하인 상태로 정의된다.

제어부(53)는 구동부(26)를 통해 스크류(23)를 전진 또는 후진 작동시켜 사출공정을 수행하다가 보압절환 시점(V/P)이 도래하면, 압력 검출부(27)를 통해 검출된 수지압력과 설정압력을 비교하여 압력 감소가 필요한 제1 압력편차 상태임을 판별한다(V/P에서 SS를 기준으로 SA 및 SB를 비교).

제1 압력편차 상태에서는, 정상 압력조건에서의 수지압력이 설정압력 이하이지만, 도시된 바와 같이 보압절환 시점(V/P)에 실제 수지압력이 오히려 높게 나타난다(이상 상황).

이와 같이 보압절환 시점(V/P)에 제1 압력편차 상태인 경우, 제어부(53)는 사출(속도 제어)을 종료한 후, 제1 보압개시 구간(T1) 동안 스크류(23)의 작동을 정지하여 수지압력 감소를 유도하고, 정해진 시간의 제2 보압개시 구간(T2) 동안 스크류(23) 선단의 역류 방지용 체크 링(23_1)을 폐쇄한 상태에서 저속으로 스크류(23)를 전진 작동한 다음, 압력 제어로 전환하여 보압을 수행한다.

일 실시예에서, 제1 압력편차 상태인 경우, 제어부(53)는 사출을 완료한 후 제1 보압개시 구간(T1)으로 진입, 제1 보압개시 구간(T1)에서 스크류(23)의 이동을 일시 정지(1차 백플로우 영향 방지)하고 내부 타이머를 작동시킨 상태에서 압력 검출부(27)를 통해 배럴(21) 내 수지압력을 확인한다.

타이머의 만료 전에 수지압력이 감소되면 제2 보압개시 구간(T2)으로 즉시 진입한다.

제1 보압개시 구간(T1) 의 만료 전에 수지압력이 감소되어 설정압력에 도달한 경우 제1 보압개시 구간(T1)이 만료될 때까지의 대기 동작 없이 제2 보압개시 구간(T2)으로 바로(즉시) 진입하여 보압 공정으로 신속하게 전환할 수 있도록 하는 것이다.

제어부(53)는 제1 보압개시 구간(T1)의 만료 시 수지압력이 설정압력에 미도달한 경우 추가 대기 동작 없이 제2 보압개시 구간(T2)으로 바로 진입한다. 타이머의 만료 후에도 수지압력이 감소되지 않으면 제2 보압개시 구간(T2)으로 바로 진입하는 것이다.

제2 보압개시 구간(T2)에서는 압력 제어로 바로 전환하지 않고서(2차 백플로우 영향 방지), 저속으로 일정 시간 동안 체크 링(23_1) 폐쇄 동작을 수행한 후 압력 제어로 전환한다.

이에 따라, 보압절환 시에 과도한 압력이나 속도 발생 없이 수지압력이 단시간 내에 효과적으로 감소되어 설정된 보압과의 압력편차 상태가 해제됨으로써 수지압력이 설정압력을 추종하여 빠르게 안정화될 수 있고 압력편차로 인한 백플로우 현상을 방지할 수 있다.

도 5에서 V/P는 보압절환 시점이고, T1은 제1 보압개시 구간, T2는 제2 보압개시 구간, T3은 제3 보압개시 구간이다. SS는 설정압력, SA는 정상 상황에서의 수지압력 변화, SB는 이상 상황에서의 수지압력 변화를 각각 나타낸 그래프이다.

보압절환 시점의 정상 압력조건은 SA의 수지압력이 SS의 설정압력 이상인 상태로 정의된다.

제2 압력편차 상태에서는, 정상 압력조건에서의 수지압력이 설정압력 이상이지만, 보압절환 시점에 실제 수지압력이 오히려 낮게 나타난다(이상 상황).

제어부(53)는 구동부(26)를 통해 스크류(23)를 전진 또는 후진 작동시켜 사출공정을 수행하다가 보압절환 시점(V/P)이 도래하면 압력 검출부(27)를 통해 검출되는 수지압력과 SS의 설정압력을 비교하여 압력 증가가 필요한 제2 압력편차 상태임을 판별한다(V/P에서 SS를 기준으로 SA 및 SB를 비교).

보압절환 시점에 제2 압력편차 상태인 경우, 제어부(53)는 사출을 종료한 후, 제1 보압개시 구간 동안 스크류(23)의 작동을 정지하여 수지압력 상승을 유도하고, 제2 보압개시 구간 동안 스크류(23)를 전진 작동하여 수지압력을 강제로 상승시키며, 제3 보압개시 구간 동안 스크류(23) 선단의 역류 방지용 체크 링(23_1)을 폐쇄한 상태에서 저속으로 스크류(23)를 전진 작동한 다음, 보압을 수행한다.

일 실시예에서, 제어부(53)는 사출(속도 제어)을 완료한 후 제1 보압개시 구간(T1)으로 진입하여 스크류(23)의 이동을 일시 정지하고 내부 타이머를 작동시킨 상태에서 압력 검출부(27)를 통해 수지압력을 확인한다.

타이머의 만료 전에 수지압력이 상승되면 제3 보압개시 구간(T3)으로 바로 진입한다.

즉 제1 보압개시 구간(T1)의 만료 전에 수지압력이 상승되어 설정압력에 도달한 경우에는 제1 구간이 만료될 때까지의 대기 동작 및 제2 구간 없이 제3 구간으로 바로 진입하여 보압 공정으로 신속하게 전환할 수 있다.

타이머의 만료 후에도 수지압력이 상승되지 않으면 제2 보압개시 구간(T2)으로 즉시 진입하여 제2 보압개시 구간(T2)을 거친 후 제3 보압개시 구간(T3)으로 진입한다.

도 5의 (a)는 제2 보압개시 구간(T2)을 거치지 않고 제1 보압개시 구간(T1)에서 바로 제3 보압개시 구간(T3)으로 진입한 경우, (b)는 제2 보압개시 구간(T2)을 거쳐 제3 보압개시 구간(T2)으로 진입한 경우를 각각 예시하고 있다.

제1 보압개시 구간(T1)의 만료 시 수지압력이 설정압력에 미도달한 경우 제어부(50)는 제2 보압개시 구간(T2)을 거쳐 수지압력을 더 상승시킨 후 제3 보압개시 구간(T3)으로 진입할 수 있다.

제2 보압개시 구간(T2)에서는 일정한 저속(예컨대 5mm/s 속도)으로 스크류(23)를 전진 이동시켜 수지압력을 강제로 상승시킨다. 이 경우 제어부(53)가 압력 검출부(27)를 통해 배럴(21) 내부의 수지압력을 확인하면서 제2 보압개시 구간(T2)의 수지압력 강제 상승을 선택적으로 수행하여 수지압력이 설정압력에 도달하도록 조절할 수 있다.

제3 보압개시 구간(T3)에서는 압력 제어를 바로 수행하지 않고서(2차 백플로우 영향 방지), 저속으로 일정 시간 동안 체크 링(23_1) 폐쇄 동작을 수행한 후 압력 제어를 수행한다.

이에 따라, 보압절환 시에 수지압력이 증가되어 설정된 보압과의 압력편차 상황이 해제되면서 안정화될 수 있고 압력편차로 인한 백플로우 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 사출 성형기의 구성은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

10: 사출 성형기, 20: 사출 장치,
21: 배럴, 22: 호퍼,
23: 스크류, 23_1: 체크 링,
25: 볼 스크류, 24_1: 계량 모터,
26: 구동부, 26_1: 사출 모터,
27: 압력 검출부, 28: 위치 검출부,
29: 볼 너트, 30: 형체 장치,
38: 노즐, 50: 제어 장치,
51: 설정부, 52: 절환부,
53: 제어부

Claims

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배럴;
상기 배럴 내에 설치되는 스크류;
상기 스크류를 전후진 작동시키는 구동부;
상기 스크류의 작동에 따른 배럴 내의 수지압력을 검출하는 압력 검출부; 및
상기 구동부를 통해 상기 스크류를 작동시켜 사출 및 보압을 수행하되, 사출에서 보압으로 절환되는 보압절환 시점에, 상기 압력 검출부를 통해 검출된 수지압력과 설정압력 간의 현재 압력조건을 얻고, 현재 압력조건과 기 설정된 정상 압력조건 간의 압력편차 상태를 판별한 후 각 압력편차 상태에 따라 상기 스크류의 작동을 상이하게 제어하여 수지압력이 설정압력이 되도록 하는 제어 장치를 포함하며,
상기 제어 장치는,
정상 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 낮지만 현재 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 높은 경우, 또는, 정상 압력조건에서의 수지압력이 설정압력과 동일하지만 현재 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 높은 경우 제1 압력편차 상태로 판별하고,
정상 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 높지만 현재 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 낮은 경우, 또는, 정상 압력조건에서의 수지압력이 설정압력과 동일하지만 현재 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 낮은 경우 제2 압력편차 상태로 판별하며,
상기 제1 압력편차 상태인 경우,
사출을 종료한 후, 제1 구간 동안 상기 스크류의 작동을 정지하여 수지압력 감소를 유도하고, 제2 구간 동안 상기 스크류 선단의 역류 방지용 체크 링을 폐쇄한 상태에서 저속으로 상기 스크류를 전진 작동한 다음, 보압을 수행하는 사출 성형기.
제4항에 있어서,
상기 제어 장치는,
제1 구간의 만료 전에 수지압력이 감소되어 설정압력에 도달한 경우 제1 구간이 만료될 때까지의 대기 동작 없이 제2 구간으로 바로 진입하고,
제1 구간의 만료 시 수지압력이 설정압력에 미도달한 경우 추가 대기 동작 없이 제2 구간으로 바로 진입하는 사출 성형기.
배럴;
상기 배럴 내에 설치되는 스크류;
상기 스크류를 전후진 작동시키는 구동부;
상기 스크류의 작동에 따른 배럴 내의 수지압력을 검출하는 압력 검출부; 및
상기 구동부를 통해 상기 스크류를 작동시켜 사출 및 보압을 수행하되, 사출에서 보압으로 절환되는 보압절환 시점에, 상기 압력 검출부를 통해 검출된 수지압력과 설정압력 간의 현재 압력조건을 얻고, 현재 압력조건과 기 설정된 정상 압력조건 간의 압력편차 상태를 판별한 후 각 압력편차 상태에 따라 상기 스크류의 작동을 상이하게 제어하여 수지압력이 설정압력이 되도록 하는 제어 장치를 포함하며,
상기 제어 장치는,
정상 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 낮지만 현재 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 높은 경우, 또는, 정상 압력조건에서의 수지압력이 설정압력과 동일하지만 현재 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 높은 경우 제1 압력편차 상태로 판별하고,
정상 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 높지만 현재 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 낮은 경우, 또는, 정상 압력조건에서의 수지압력이 설정압력과 동일하지만 현재 압력조건에서의 수지압력이 설정압력보다 낮은 경우 제2 압력편차 상태로 판별하며,
상기 제2 압력편차 상태인 경우,
사출을 종료한 후, 제1 구간 동안 상기 스크류의 작동을 정지하여 수지압력 상승을 유도하고, 제2 구간 동안 상기 스크류를 전진 작동하여 수지압력을 강제로 상승시키며, 제3 구간 동안 상기 스크류 선단의 역류 방지용 체크 링을 폐쇄한 상태에서 저속으로 상기 스크류를 전진 작동한 다음, 보압을 수행하는 사출 성형기.
제6항에 있어서,
제1 구간의 만료 시 수지압력이 설정압력에 미도달한 경우에만 제2 구간의 수지압력 강제 상승을 선택적으로 수행하는 사출 성형기.
제6항에 있어서,
제1 구간의 만료 전에 수지압력이 상승되어 설정압력에 도달한 경우 제1 구간이 만료될 때까지의 대기 동작 및 제2 구간 없이 제3 구간으로 바로 진입하는 사출 성형기.