KR102292530B1

KR102292530B1 - 사출성형기 및 사출 제어 데이터 생성 방법

Info

Publication number: KR102292530B1
Application number: KR1020170165384A
Authority: KR
Inventors: 현창훈
Original assignee: 엘에스엠트론 주식회사
Priority date: 2017-12-04
Filing date: 2017-12-04
Publication date: 2021-08-24
Also published as: KR20190065834A

Abstract

본 발명은 사출성형기 및 사출 제어 데이터 생성 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 주어진 금형에 대한 사출 제어 데이터를 자동으로 산출할 수 있으며, 나아가 산출된 사출 제어 데이터를 이용하여 상기 금형에 대한 사출을 진행함으로써, 작업자에 따른 사출물의 품질 편차를 최소화할 수 있는 사출성형기 및 사출 제어 데이터 생성 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는, 주어진 금형(20)에 대한 사출성형기(1)에서의 사출 제어 데이터를 생성하는 방법에 있어서, 사출 제어 데이터 생성 시스템(100)이, 스크류(12)를 등속 전진하여 사출 재료를 상기 금형(20)으로 주입하는 경우의 상기 사출 재료의 상기 금형(20) 내 제1 유동 속도 데이터를 복수의 구간으로 나누는 유동 속도 데이터 분할 단계; 및 상기 복수의 구간으로 나누어진 상기 제1 유동 속도 데이터로부터, 상기 복수의 구간별로 나누어 상기 스크류(12)를 등속으로 제어하는 경우에 대해 상기 각 복수의 구간별로 스크류(12) 진행 속도를 산출하는 구간별 스크류(12) 진행 속도 산출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출성형기(1)에서의 사출 제어 데이터 생성 방법을 제공한다.

Description

사출성형기 및 사출 제어 데이터 생성 방법{INJECTION MOLDING MACHINE AND INJECTION CONTROL DATA GENERATING METHOD}

본 발명은 사출성형기 및 사출 제어 데이터 생성 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 주어진 금형에 대한 사출 제어 데이터를 자동으로 산출할 수 있으며, 나아가 산출된 사출 제어 데이터를 이용하여 상기 금형에 대한 사출을 진행함으로써, 작업자에 따른 사출물의 품질 편차를 최소화할 수 있는 사출성형기 및 사출 제어 데이터 생성 방법에 관한 것이다.

일반적으로 사출성형기는 사출물의 재료인 플라스틱 등의 사출 재료를 용융시킨 후 사출하여 금형에 주입함으로써 사출물을 제작하게 된다.

보다 구체적으로, 사출성형기는 사출 재료를 계량하고 금형을 닫은 후(mold closing), 충진(Filling), 보압(Packing), 냉각(Cooling) 및 금형 개방(Mold opening) 공정을 거쳐 사출물을 취출하게 된다.

이때, 상기 충진 공정에서는 사출장치의 스크류의 구동 속도를 제어하는 방식으로 동작하게 되는데, 상기 스크류의 구동 속도를 등속으로 제어하는 경우 사출물 및 그에 따른 금형의 형상에 따라 금형 내에서 수지 등 사출 재료의 유동 속도(flow rate)가 달라지면서 수지의 배향성, 밀도, 냉각 속도 등에서 편차가 발생하여 제품의 후변형 또는 표면 불량을 야기할 수 있다.

이를 방지하기 위하여, 종래에는 통상적으로 작업자가 자신의 경험치에 근거하여 상기 충진 공정을 복수의 구간으로 나누어 각 구간에 대한 사출 속도를 다단계로 설정하여 금형내 수지의 유동 속도를 대체적으로 유사하게 제어하도록 하였다.

그러나, 이러한 경우 작업자의 주관적 판단에 따라 일부 구간에 대한 사출 속도가 적절하게 설정되지 못하면서 상기 사출물의 제품 품질에 문제가 발생할 위험성이 있었고, 또한 각 작업자 별로 상기 충진 공정의 구간별 속도를 서로 다르게 설정하면서 작업자에 따라서 사출 품질에 편차가 발생할 수 있었으며, 나아가 작업자가 사출량 대비 충진량을 확인하는 과정 등을 거쳐야 하여 사출 조건 설정에 상당한 시간이 소요되는 문제도 따랐다.

대한민국 공개특허공보 제10-2005-0120783호(2005.12.23)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 작업자의 주관적 판단에 따라 사출물의 제품 품질에 문제가 발생할 가능성을 방지할 수 있고, 또한 작업자 별로 사출 조건 설정이 달라지는데 따른 사출물의 품질 편차를 최소화할 수 있으며, 나아가 사출 조건 설정에 상당한 시간이 소요되는 문제를 해결할 수 있는 사출성형기 및 사출 제어 데이터 생성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술 분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1)에서의 사출 제어 데이터 생성 방법은, 주어진 금형(20)에 대한 사출성형기(1)에서의 사출 제어 데이터를 생성하는 방법으로서, 사출 제어 데이터 생성 시스템(100)이, 스크류(12)를 등속 전진하여 사출 재료를 상기 금형(20)으로 주입하는 경우의 상기 사출 재료의 상기 금형(20) 내 제1 유동 속도 데이터를 복수의 구간으로 나누는 유동 속도 데이터 분할 단계; 및 상기 복수의 구간으로 나누어진 상기 제1 유동 속도 데이터로부터, 상기 복수의 구간별로 나누어 상기 스크류(12)를 등속으로 제어하는 경우에 대해 상기 각 복수의 구간별로 스크류(12) 진행 속도를 산출하는 구간별 스크류(12) 진행 속도 산출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 구간별 스크류(12) 진행 속도 산출 단계에서는, 상기 복수의 구간별 스크류(12) 진행 속도에 따른 상기 사출 재료의 상기 금형(20) 내 유동 속도인 제2 유동 속도가 미리 정해진 범위 내에서 유지되도록 할 수 있다.

또한, 상기 구간별 스크류(12) 진행 속도 산출 단계에서는, 상기 사출 재료가 상기 금형(20) 내에서 등속 유동하는 경우의 유동 속도인 기준 유동 속도와 상기 제1 유동 속도 데이터의 차이를 고려하여 상기 복수의 구간별로 스크류(12) 진행 속도를 산출할 수 있다.

여기서, 상기 기준 유동 속도는 상기 사출 재료의 상기 금형(20) 내 제1 유동 속도 데이터의 평균 속도일 수 있다.

또한, 상기 구간별 스크류(12) 진행 속도 산출 단계에서는, 상기 복수의 구간의 시점 및 종점에서의 상기 제1 유동 속도 데이터와 상기 기준 유동 속도를 고려하여 상기 복수의 구간별로 등속 제어되는 스크류(12) 진행 속도를 산출할 수 있다.

이때, 상기 구간별 스크류(12) 진행 속도 산출 단계에서, 상기 각 복수의 구간에서의 각 스크류(12) 진행 속도는 상기 각 복수의 구간의 시점에서의 스크류(12) 진행 속도 및 종점에서의 스크류(12) 진행 속도의 평균치와 상기 기준 유동 속도의 차이로부터 산출될 수 있다.

또한, 상기 제1 유동 속도 데이터는 사출 유동 해석 시뮬레이션을 통해 산출될 수 있다.

또한, 상기 복수의 구간은 상기 금형(20)의 전체 구간을 균분하여 산출되며, 이때 상기 복수의 구간의 시점 및 종점에 대응하는 상기 스크류(12)의 위치도 산출될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 사출성형기(1)는, 주어진 금형(20)에 대하여 스크류(12)를 등속 전진하여 사출 재료를 상기 금형(20)으로 주입하는 경우의 상기 사출 재료의 상기 금형(20) 내 제1 유동 속도 데이터를 입력받는 입력부(30); 상기 제1 유동 속도 데이터를 복수의 구간으로 나누고, 상기 복수의 구간으로 나누어진 상기 제1 유동 속도 데이터로부터, 상기 복수의 구간별로 나누어 상기 스크류(12)를 등속으로 제어하는 경우에 대해 상기 각 복수의 구간별로 스크류(12) 진행 속도를 산출하는 사출제어데이터생성부(40); 및 산출된 상기 복수의 구간에 대한 스크류(12) 진행 속도에 따라 상기 스크류(12)를 제어하여 상기 금형(20)에 대한 사출을 수행하는 제어부(50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1) 및 사출 제어 데이터 생성 방법은, 스크류(12)를 등속 전진하여 사출하는 경우에 대한 금형(20)에서의 사출 재료의 유동 속도 데이터를 바탕으로 상기 금형(20)에서의 등속 유동을 달성하기 위한 사출 제어 데이터를 자동으로 생성하고, 나아가 이를 이용하여 사출 성형을 진행함으로써, 작업자에 따른 사출물의 품질 편차를 최소화하고, 작업자 및 사출물의 종류에 따라 제품 품질에 문제가 발생할 가능성을 줄일 수 있으며, 나아가 사출 조건 설정에 상당한 시간이 소요되는 문제를 효과적으로 해결할 수 있게 된다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 통상의 사출성형기(1)의 사시도이다.
도 2는 통상의 사출성형기(1)에서 금형(20)내 수지의 유동 속도 변화를 예시하는 도면이다.
도 3은 통상의 사출성형기(1)에서의 사출 조건 설정 화면의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1)에서의 사출 제어 데이터 생성 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1)의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1)에서의 사출장치(10)의 동작을 설명하는 도면이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1) 및 사출 제어 데이터 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1) 및 사출 제어 데이터 생성 방법의 구체적인 실시예를 설명하는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 통상의 사출성형기(1)의 구조 및 사출 조건 설정 방법에 대하여 간단하게 설명한 후, 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1) 및 사출 제어 데이터 생성 방법에 대하여 보다 자세하게 설명한다.

우선, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 통상의 사출성형기(1)는 수지 등의 사출 재료를 계량하여 제작하고자 하는 사출물에 따른 금형으로 주입하는 사출부와 상기 사출 재료가 금형으로 주입되어 사출물을 형성하게 되는 형체부를 포함하여 구성될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 사출성형기(1)는 사출 재료를 계량하고 금형을 닫은 후(mold closing), 충진(Filling), 보압(Packing), 냉각(Cooling) 및 금형 개방(Mold opening) 공정을 거쳐 사출물을 취출하게 된다. 이때, 통상적으로 상기 충진 공정에서는 스크류의 구동 속도를 제어하는 방식으로 동작하게 되는데, 상기 스크류의 구동 속도를 등속으로 제어하는 경우 사출물 및 그에 따른 금형의 형상에 따라 금형 내에서 수지 등 사출 재료의 유동 속도(flow rate)가 달라질 수 있다.

즉, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 사출 성형 초기(Gate 근처) 및 말기에서는 금형에 충진되는 수지 등 사출 재료의 유동 면적이 적어 유동 속도(flow rate)가 빠른 반면(도 2(a) 및 도 2(c)), 사출 성형의 중기에는 사출 재료의 유동 면적이 커지면서 유동 속도(flow rate)가 느려지게 된다(도 2(b)).

이에 따라, 사출 성형 초기, 중기 및 말기에서 수지 등 사출 재료의 유동 속도가 달라지면서 수지의 배향성, 밀도, 냉각 속도 등에서 편차가 발생하여 제품의 후변형 또는 표면 불량을 야기할 수 있게 된다.

이와 관련하여, 종래에는 도 3의 사출 조건 설정 화면에서 볼 수 있는 바와 같이, 작업자가 자신의 경험치에 근거하여 상기 충진 공정을 복수의 구간으로 나누어 각 구간에 대한 사출 속도를 다단계로 설정하여 금형내 수지의 유동 속도를 대체적으로 유사하게 유지하도록 하였으나, 이러한 경우에도 작업자의 주관적 판단에 따라 일부 구간에 대한 사출 속도가 적절하게 설정되지 못하면서 상기 사출물의 제품 품질에 문제가 발생할 위험성이 있었고, 또한 각 작업자 별로 상기 충진 공정의 구간별 속도를 서로 다르게 설정하면서 작업자에 따라서 사출 품질에 편차가 발생할 수 있었으며, 나아가 작업자가 사출량 대비 충진량을 확인하는 과정 등을 거쳐야 하여 사출 조건 설정에 상당한 시간이 소요되는 문제도 따랐다.

이에 대하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1) 및 사출 제어 데이터 생성 방법에서는, 스크류를 등속 전진하여 사출하는 경우에 대한 금형에서의 사출 재료의 유동 속도 데이터를 바탕으로 상기 금형에서의 등속 유동을 달성하기 위한 사출 제어 데이터를 자동으로 생성하고, 나아가 이를 이용하여 사출 성형을 진행함으로써, 작업자에 따른 사출물의 품질 편차를 최소화하고, 작업자 및 사출물의 종류에 따라 제품 품질에 문제가 발생할 가능성을 줄일 수 있으며, 나아가 사출 조건 설정에 상당한 시간이 소요되는 문제를 효과적으로 해결할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1) 및 사출 제어 데이터 생성 방법의 예시적인 실시형태들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 4에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1)에서의 사출 제어 데이터 생성 방법의 순서도를 도시하고 있다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1)에서의 사출 제어 데이터 생성 방법은, 주어진 금형(20)에 대한 사출성형기(1)에서의 사출 제어 데이터를 생성하는 방법으로서, 사출제어데이터생성시스템(100)이, 스크류(12)를 등속 전진하여 사출 재료를 상기 금형(20)으로 주입하는 경우의 상기 사출 재료의 상기 금형(20) 내 제1 유동 속도 데이터를 복수의 구간으로 나누는 유동 속도 데이터 분할 단계(S110) 및 상기 복수의 구간으로 나누어진 상기 제1 유동 속도 데이터로부터, 상기 복수의 구간별로 나누어 상기 스크류(12)를 등속으로 제어하는 경우에 대해 상기 각 복수의 구간별로 스크류(12) 진행 속도를 산출하는 구간별 스크류(12) 진행 속도 산출 단계(S120)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제1 유동 속도 데이터는 주어진 금형(20)에 대하여 스크류(12)를 등속 전진하여 사출하는 경우 수지 등 사출 재료가 상기 금형(20) 내에서 진행하는 유동 속도(flow rate)를 나타내며, 상기 금형(20)에 대한 사출 유동 해석 시뮬레이션을 통해 산출될 수 있다. 그러나, 본 발명에서 상기 제1 유동 속도 데이터가 반드시 사출 유동 해석 시뮬레이션을 통해서만 산출될 수 있는 것은 아니며, 주어진 금형(20)에서의 실제 수지 등 사출 재료의 유동 속도를 측정하는 등 사출 유동 해석 시뮬레이션 외에도 상기 금형(20)에서의 유동 속도를 적절하게 산출할 수 있는 방법이라면 본 발명에 적용 가능하다.

또한, 상기 사출제어데이터생성시스템(100)은 서버나 PC(Personal Computer) 등 주어진 데이터를 전산 처리하여 사출 제어 데이터를 생성할 수 있는 다양한 장치를 포함하여 구성될 수 있다. 나아가, 상기 서버나 PC가 상기 금형(20)에 대한 상기 사출 유동 해석 시뮬레이션을 통하여 제1 유동 속도 데이터를 산출한 후, 상기 제1 유동 속도 데이터를 복수의 구간으로 나누고, 이를 이용하여 상기 복수의 구간 별로 스크류(12) 진행 속도를 산출하도록 함으로써, 상기 금형(20)에 대한 사출 유동 시뮬레이션과 사출 제어 데이터 생성을 동시에 수행할 수도 있다.

상기 서버나 PC 이외에도, 사출 제어 데이터를 생성하는 전용 장치를 이용하여 상기 사출제어데이터생성시스템(100)을 구성할 수도 있다. 나아가, 사출성형기(1)에 부가되거나 연동되는 서버나 PC, 또는 전용 장치를 포함하여 사출제어데이터생성시스템(100)을 구성할 수도 있으며, 더 나아가 상기 사출성형기(1)에 구비되는 마이크로프로세서 등의 전산 장치를 이용하여 상기 사출제어데이터생성시스템(100)을 구성할 수도 있다.

이에 따라, 상기 사출제어데이터생성시스템(100)에서 생성된 사출 제어 데이터는 상기 사출성형기(1)에 입력되어 상기 금형(20)에 대한 사출을 수행하기 위하여 적용될 수 있다. 이때, 상기 생성된 사출 제어 데이터는 작업자가 직접 상기 사출성형기(1)에 입력하는 방식으로 상기 사출성형기(1)로 전달될 수도 있겠으나, 이외에도 미리 정해진 포맷의 컴퓨터용 파일 등으로 저장되어 유선 또는 무선 전송 되거나, USB 메모리 장치 등을 이용하여 입력될 수도 있다. 나아가, 상기 사출제어데이터생성시스템(100)이 상기 사출성형기(1)에 구비되는 마이크로프로세서 등의 전산 장치를 이용하여 구성되는 경우에는, 상기 사출성형기(1)가 별도의 입력 절차 없이 직접 상기 생성된 사출 제어 데이터를 이용하여 상기 사출을 진행할 수도 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1)에서의 사출 제어 데이터 생성 방법을 각 단계별로 나누어 보다 자세하게 설명한다.

먼저, 유동 속도 데이터 분할 단계(S110)에서는, 사출제어데이터생성시스템(100)이, 스크류(12)를 등속 전진하여 사출 재료를 상기 금형(20)으로 주입하는 경우의 상기 사출 재료의 상기 금형(20) 내 제1 유동 속도 데이터를 복수의 구간으로 나누게 된다.

즉, 앞서 살핀 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 금형(20)의 형상 및 위치에 따라 복수의 구간 별로 수지 등 사출 재료의 유동 속도가 달라질 수 있는 바, 본 발명에서는 상기 제1 유동 속도 데이터를 복수의 구간으로 나누고, 상기 스크류(12)를 상기 복수의 구간별로 나누어 제어하도록 하면서, 상기 각 구간별로 스크류(12)의 진행 속도를 조절하여 줌으로써, 상기 복수의 구간별 유동 속도가 미리 정해진 범위 내에서 균일하게 유지되도록 하게 된다.

이때, 상기 복수의 구간은 상기 금형(20)의 전체 구간을 균분하여 산출될 수 있다. 여기서, 상기 금형(20)의 전체 구간을 균분하여 상기 복수의 구간을 산출함으로써, 제한된 전산 자원(computing power)을 가지는 사출성형기(1) 등에서도 효과적으로 상기 복수의 구간을 산출할 수 있게 된다. 그러나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서 상기 복수의 구간을 보다 서로 상이한 간격으로 산출하는 것도 가능하다.

이어서, 상기 금형(20)의 전체 구간을 균분하여 상기 복수의 구간을 산출하는 경우에도, 이에 대응하는 스크류(12)의 진행 위치를 나타내는 복수의 구간은 균분되지 않을 수 있으므로, 상기 복수의 구간의 시점 및 종점에 대응하여 상기 스크류(12)의 위치도 산출하여 저장하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 복수의 구간에 대한 구간별 스크류(12) 진행 속도가 산출되면, 상기 복수의 구간의 시점 및 종점에 대응하여 산출된 상기 스크류(12)의 위치에 따라 구간별로 나누어 상기 스크류(12)의 진행 속도를 제어함으로써, 상기 사출 재료의 상기 금형(20) 내 복수의 구간별 유동 속도를 미리 정해진 범위 내에서 유지할 수 있게 된다.

이어서, 상기 구간별 스크류(12) 진행 속도 산출 단계(S120)에서는, 상기 복수의 구간으로 나누어진 상기 제1 유동 속도 데이터로부터, 상기 복수의 구간별로 나누어 상기 스크류(12)를 등속으로 제어하는 경우에 대해 상기 각 복수의 구간별로 스크류(12) 진행 속도를 산출하게 된다.

나아가, 상기 구간별 스크류(12) 진행 속도 산출 단계(S120)에서는, 상기 사출 재료가 상기 금형(20) 내에서 등속 유동하는 경우의 유동 속도인 기준 유동 속도와 상기 제1 유동 속도 데이터의 차이를 고려하여 상기 복수의 구간별로 스크류(12) 진행 속도를 산출할 수 있다.

즉, 상기 금형(20) 내에서 상기 사출 재료는 특정한 속도로 등속 유동하는 것이 바람직하므로, 등속 유동하는 속도인 기준 유동 속도를 기준으로 상기 제1 유동 속도 데이터의 차이를 비교하고, 상기 기준 유동 속도에 대한 상기 제1 유동 속도 데이터의 차이를 보상할 수 있도록 상기 복수의 구간별로 스크류(12) 진행 속도를 산출하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 기준 유동 속도는 상기 사출 재료의 상기 제1 유동 속도 데이터의 평균 속도일 수 있으며, 이에 따라 상기 제1 유동 속도 데이터로부터 산출될 수 있다. 그러나, 본 발명에서 상기 기준 유동 속도가 반드시 제1 유동 속도 데이터의 평균 속도이어야 하는 것은 아니며, 이외에도 목표 사출 시간 등을 이용하여 상기 기준 유동 속도를 산출할 수도 있다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1) 및 사출 제어 데이터 생성 방법에서는, 상기 사출 재료의 유동 속도를 미리 정해진 범위 내에서 보다 효과적으로 균일하게 유지할 수 있게 된다.

다음으로, 도 5에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1)의 구성도를 도시하고 있으며, 또한 도 6에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1)에서의 사출장치(10)의 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면을 도시하고 있다.

먼저, 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1)는, 주어진 금형(20)에 대하여 스크류(12)를 등속 전진하여 사출 재료를 상기 금형(20)으로 주입하는 경우의 상기 사출 재료의 상기 금형(20) 내 제1 유동 속도 데이터를 입력받는 입력부(30), 상기 제1 유동 속도 데이터를 복수의 구간으로 나누고, 상기 복수의 구간으로 나누어진 상기 제1 유동 속도 데이터로부터, 상기 복수의 구간별로 나누어 상기 스크류(12)를 등속으로 제어하는 경우에 대해 상기 각 복수의 구간별로 스크류(12) 진행 속도를 산출하는 사출제어데이터생성부(40) 및 산출된 상기 복수의 구간에 대한 스크류(12) 진행 속도에 따라 상기 스크류(12)를 제어하여 상기 금형(20)에 대한 사출을 수행하는 제어부(50)를 포함할 수 있으며, 또한 사출물의 형상에 대응하는 금형(20) 및 상기 금형(20)에 수지 등 사출 재료를 주입하는 사출장치(10)를 포함하여 구성될 수 있다.

나아가, 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1)에서 상기 사출장치(10)는 배럴(11), 스크류(12), 노즐(13), 호퍼(14) 및 구동부(15)를 구비할 수 있다.

이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1) 및 사출 제어 방법을 보다 자세하게 설명한다.

먼저, 입력부(30)에서는 주어진 금형(20)에 대하여 스크류(12)를 등속 전진하여 사출 재료를 상기 금형(20)으로 주입하는 경우에 대한 상기 사출 재료의 상기 금형(20) 내 제1 유동 속도 데이터를 입력받게 된다. 이때, 상기 입력부(30)는 작업자가 상기 제1 유동 속도 데이터를 직접 입력할 수 있는 키보드나 터치스크린 등 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 나아가, 본 발명에서 상기 입력부(30)는 작업자가 반드시 상기 제1 유동 속도 데이터를 직접 입력하여야 하는 것은 아니며, 미리 정해진 포맷의 컴퓨터용 파일 등으로 저장되어 유선 또는 무선 전송 되거나, USB 메모리 장치 등을 이용하여 입력될 수도 있다.

다음으로, 상기 사출제어데이터생성부(40)에서는, 상기 입력부(30)를 통해 입력된 제1 유동 속도 데이터를 복수의 구간으로 나누고, 상기 복수의 구간으로 나누어진 상기 제1 유동 속도 데이터로부터, 상기 복수의 구간별로 나누어 상기 스크류(12)를 등속으로 제어하는 경우에 대해 상기 각 복수의 구간별로 스크류(12) 진행 속도를 산출하게 된다.

즉, 상기 사출성형기(1)에서는 모터 등을 구비하는 구동부(15)를 이용하여 상기 스크류(12)를 전진시켜 상기 호퍼(14)를 거쳐 상기 배럴(11)로 인입되는 수지 등의 사출 재료를 상기 노즐(13)을 통해 상기 금형(20)으로 사출하여 상기 사출물을 형성하게 되는데, 이때 상기 사출제어데이터생성부(40)에서는 상기 스크류(12)가 미리 정해진 일정한 속도로 구동되는 경우에 대한 사출 재료의 상기 금형(20) 내 제1 유동 속도(flow rate) 데이터(도 7 참조)를 복수의 구간으로 나누게 된다.

이때, 상기 금형(20) 내 제1 유동 속도 데이터는 상기 금형(20)에 대한 사출 유동 해석 시뮬레이션(simulation) 등을 통해 산출될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 상기 금형(20)에서의 유동 속도(flow rate) 실측 등 상기 금형(20) 내에서의 유동 속도(flow rate)를 적절하게 얻을 수 있는 방법이라면 본 발명에 적용 가능하다.

또한, 상기 금형(20) 내에서의 유동 속도(flow rate) 데이터를 복수의 구간으로 나눔에 있어서 서로 같은 간격으로 등분할 수도 있겠으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 복수의 구간을 서로 다른 간격으로 분할하는 것도 가능하다.

나아가, 상기 제1 유동 속도 데이터는 상기 금형(20)의 특성 등을 고려하여 최소 4개 이상의 구간으로 분할하는 것이 바람직하며, 나아가 분할된 각 구간의 유동 속도(flow rate) 데이터를 이용하여 각 구간에 대한 스크류(12)의 이동 속도 또는 사출률을 산출할 수 있게 된다.

이어서, 상기 사출제어데이터생성부(40)에서는 상기 제1 유동 속도 데이터를 이용하여 상기 스크류(12)가 상기 복수의 구간별로 나누어 등속으로 제어되는 경우에 대해 상기 복수의 구간별로 스크류(12) 진행 속도를 산출하게 된다.

예를 들어, 도 8에서는 상기 제1 유동 속도 데이터를 10개의 구간으로 등분한 후 상기 10개의 구간에 대한 상기 스크류(12)의 이동 속도(도 8의 (A))를 산출한 경우를 예시하고 있다.

나아가, 상기 복수의 구간의 개수는 상기 금형(20)의 형상 등을 고려하여 다양하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 도 9a 및 도 9b에서는 상기 도 7의 유동 속도(flow rate) 데이터를 6등분하거나(도 9a), 20등분하여(도 9b) 각 구간에 대한 스크류(12)의 이동 속도를 산출한 경우를 예시하고 있다.

마지막으로, 상기 제어부(50)에서는 상기 금형(20)에 대한 사출시 상기 산출된 상기 복수의 구간에 대한 스크류(12) 진행 속도에 따라 상기 스크류(12)를 제어하여 상기 금형(20)에 대한 사출을 수행하게 된다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1)에서는, 스크류(12)를 등속 전진하여 사출하는 경우에 대한 금형(20)에서의 사출 재료의 유동 속도 데이터를 바탕으로 상기 금형(20)에서의 등속 유동을 달성하기 위한 사출 제어 데이터를 자동으로 생성하고, 나아가 이를 이용하여 사출 성형을 진행함으로써, 작업자에 따른 사출물의 품질 편차를 최소화하고, 작업자 및 사출물의 종류에 따라 제품 품질에 문제가 발생할 가능성을 줄일 수 있으며, 나아가 사출 조건 설정에 상당한 시간이 소요되는 문제를 효과적으로 해결할 수 있게 된다.

이하, 보다 자세한 실시예를 들어, 본 발명에 따른 사출성형기(1) 및 사출 제어 데이터 생성 방법을 설명한다. 이에 대하여, 도 10a 내지 도 10d에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1) 및 사출 제어 데이터 생성 방법의 구체적인 실시예를 설명하기 위한 도면을 도시하고 있다.

보다 구체적인 예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1) 및 사출 제어 데이터 생성 방법에서는, 먼저 제1 단계로서 주어진 금형(20)에 대한 제1 유동 속도 데이터를 위치, 시간, 충진량 등을 기준으로 6등분(도 10a의 구간 1 ~ 구간 6)한다.

또한, 제2 단계로서 각 구간의 경계, 즉 시점 및 종점에서의 제1 유동 속도 값을 산출한다(도 10b에서 a1 ~ a7). 예를 들어, 제1 구간의 시점에서의 제1 유동 속도 값은 a1이 되고, 제1 구간의 종점에서의 제1 유동 속도 값은 a2가 되며, 또한 제2 구간의 시점에서의 제1 유동 속도 값은 a2가 되고, 제2 구간의 종점에서의 제1 유동 속도 값은 a3이 된다. 이어서, 상기 각 구간의 시점과 종점에서의 제1 유동 속도 값의 평균치를 산출(예를 들어, 구간 1에서 V1 = (a1 + a2) / 2)한다.

다음으로, 제3 단계로서 전체 구간에 대한 제1 유동 속도 데이터의 평균 속도(Va)를 계산하여 기준 유동 속도를 산출(도 10c의 (A))한 후, 상기 기준 유동 속도에 대한 각 구간별 제1 유동 속도 평균치의 차이(dV1 = Va - V1, dV2 = Va - V2, ... , dV7 = Va - V7)를 산출한다(도 10c). 이때, 상기 전체 구간에 대한 평균 속도(Va)는 상기 제1 유동 속도 데이터 또는 그 그래프를 이용하여 산출하거나 목표 사출 시간을 고려하여 산출할 수도 있다.

예를 들어, 제3 단계에서 상기 제1 유동 속도 데이터의 평균 속도(Va)가 5.0 mm/s로 산출되고, 상기 복수의 구간의 시점 및 종점에서의 제1 유동 속도(a1 내지 a7)가 각각 9.0, 6, 3, 3.5, 3, 4, 8 mm/s의 값을 가지는 경우, 상기 각 구간의 시점과 종점에서의 제1 유동 속도 값의 평균치(V1 ~ V6)는 각각 7.5, 4.5, 3.25, 3.25, 3.5, 6.0 mm/s 가 되며, 이어서 상기 기준 유동 속도에 대한 각 구간별 제1 유동 속도 평균치의 차이(dV1, dV2, ... , dV6)는 각각 -2.5, 0.5, 1.75, 1.75, 1.5, -1.0 mm/s가 된다.

마지막으로, 제4 단계에서는 각 구간에 대한 사출 속도를 구한다. 이때, 각 구간에 대한 속도는 상기 기준 유동 속도(본 실시예에서는 Va)와 각 구간의 경계에서의 제1 유동 속도 평균치(V1 ~ V6)의 차이(dV1 ~ dV6)를 고려하여 산출할 수 있다.

보다 구체적인 예를 들어, 상기 각 구간의 경계에서의 제1 유동 속도 평균치(V1 ~ V6)이 상기 기준 유동 속도(본 실시예에서는 Va)보다 큰 경우에는 상기 제1 유동 속도가 기준치보다 빠른 경우이므로 상기 기준 유동 속도에서 차감(예를 들어, Va - dV1)하고, 작은 경우에는 상기 제1 유동 속도가 기준치보다 느린 경우이므로 상기 기준 유동 속도에 가산(예를 들어, Va + dV2)하는 방식으로 각 구간에서의 스크류(12) 진행 속도를 계산할 수 있다. 이에 따라, 도 10d에서 볼 수 있는 바와 같이, 구간 1에서는 Va - dV1, 구간 2에서는 Va + dV2, 구간 3에서는 Va + dV3, 구간 4에서는 = Va + dV4, 구간 5에서는 Va + dV5, 구간 6에서는 = Va - dV6의 값이 산출될 수 있다. 위의 예를 들면, 구간 1에서는 2.5 mm/s, 구간 2에서는 5.5 mm/s, 구간 3에서는 6.75 mm/s, 구간 4에서는 6.75 mm/s, 구간 5에서는 6.5 mm/s, 구간 6에서는 4.0 mm/s 으로 스크류(12) 진행 속도가 산출될 수 있다.

나아가, 상기 도 10a 내지 도 10d에서는 각 구간의 시점 및 종점에서의 각 제1 유동 속도 평균치(V1 ~ V6)와 상기 기준 유동 속도의 차이를 산출(dV1 ~ dV6)하고, 이를 다시 상기 기준 유동 속도에 가감하여 상기 각 구간에서의 스크류(12) 진행 속도를 산출하고 있으나, 본 발명이 단순하게 상기 가산 및 감산 연산 만을 이용하여 상기 각 구간에서의 스크류(12) 진행 속도를 산출하여야 하는 것은 아니며, 이외에 상기 금형(20) 내 유동 속도의 편차를 줄이기 위하여 다양한 연산 또는 함수 등을 적용하여 상기 각 구간에서의 스크류(12) 진행 속도를 산출할 수도 있다.

더 나아가, 상기 스크류(12) 진행 속도를 결정하는 경우, 상기 사출성형기(1)의 가감속 성능에 규격 제한이 있을 수 있는 바, 이를 고려하여 각 구간별 스크류(12) 진행 속도를 결정할 수도 있다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 사출성형기(1) 및 사출 제어 데이터 생성 방법은, 스크류(12)를 등속 전진하여 사출하는 경우에 대한 금형(20)에서의 사출 재료의 유동 속도 데이터를 바탕으로 상기 금형(20)에서의 등속 유동을 달성하기 위한 사출 제어 데이터를 자동으로 생성하고, 나아가 이를 이용하여 사출 성형을 진행함으로써, 작업자에 따른 사출물의 품질 편차를 최소화하고, 작업자 및 사출물의 종류에 따라 제품 품질에 문제가 발생할 가능성을 줄일 수 있으며, 나아가 사출 조건 설정에 상당한 시간이 소요되는 문제를 효과적으로 해결할 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

(1) : 사출성형기 (10) : 사출장치
(11) : 배럴 (12) : 스크류
(13) : 노즐 (14) : 호퍼
(15) : 구동부 (20) : 금형
(30) : 입력부 (40) : 사출제어데이터생성부
(50) : 제어부 (100) : 사출제어데이터생성시스템

Claims

주어진 금형(20)에 대한 사출성형기(1)에서의 사출 제어 데이터를 생성하는 방법에 있어서,
사출제어데이터생성시스템(100)이, 스크류(12)를 등속 전진하여 사출 재료를 상기 금형(20)으로 주입하는 경우의 상기 사출 재료의 상기 금형(20) 내 제1 유동 속도 데이터를 복수의 구간으로 나누는 유동 속도 데이터 분할 단계; 및
상기 복수의 구간으로 나누어진 상기 제1 유동 속도 데이터로부터, 상기 복수의 구간별로 나누어 상기 스크류(12)를 등속으로 제어하는 경우에 대해 상기 각 복수의 구간별로 스크류(12) 진행 속도를 산출하는 구간별 스크류(12) 진행 속도 산출 단계;
를 포함하며,
상기 구간별 스크류(12) 진행 속도 산출 단계에서는,
상기 사출 재료의 상기 금형(20) 내 전체 구간에 대한 제1 유동 속도 데이터의 평균 속도인 기준 유동 속도보다 상기 각 복수의 구간에 대한 제1 유동 속도의 평균치가 큰 경우에는 상기 기준 유동 속도에서 상기 평균치를 감산하고, 작은 경우에는 가산하여 상기 각 복수의 구간에 대한 스크류(12) 진행 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 사출성형기(1)에서의 사출 제어 데이터 생성 방법.
제1항에 있어서,
상기 구간별 스크류(12) 진행 속도 산출 단계에서는,
상기 복수의 구간별 스크류(12) 진행 속도에 따른 상기 사출 재료의 상기 금형(20) 내 유동 속도인 제2 유동 속도가 미리 정해진 범위 내에서 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 사출성형기(1)에서의 사출 제어 데이터 생성 방법.
제1항에 있어서,
상기 구간별 스크류(12) 진행 속도 산출 단계에서는,
상기 기준 유동 속도와 상기 평균치의 차이를 고려하여 상기 복수의 구간별로 스크류(12) 진행 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 사출성형기(1)에서의 사출 제어 데이터 생성 방법.
삭제
제3항에 있어서,
상기 구간별 스크류(12) 진행 속도 산출 단계에서는,
상기 복수의 구간의 시점 및 종점에서의 상기 제1 유동 속도 데이터와 상기 기준 유동 속도를 고려하여 상기 복수의 구간별로 등속 제어되는 스크류(12) 진행 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 사출성형기(1)에서의 사출 제어 데이터 생성 방법.
제5항에 있어서,
상기 구간별 스크류(12) 진행 속도 산출 단계에서,
상기 각 복수의 구간에서의 각 스크류(12) 진행 속도는 상기 각 복수의 구간의 시점에서의 스크류(12) 진행 속도로 및 종점에서의 스크류(12) 진행 속도의 평균치와 상기 기준 유동 속도의 차이로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 사출성형기(1)에서의 사출 제어 데이터 생성 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 유동 속도 데이터는 사출 유동 해석 시뮬레이션을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 사출성형기(1)에서의 사출 제어 데이터 생성 방법.
제1항에 있어서,
상기 복수의 구간은 상기 금형(20)의 전체 구간을 균분하여 산출되며,
이때 상기 복수의 구간의 시점 및 종점에 대응하는 상기 스크류(12)의 위치도 산출되는 것을 특징으로 하는 사출성형기(1)에서의 사출 제어 데이터 생성 방법.
주어진 금형(20)에 대하여 스크류(12)를 등속 전진하여 사출 재료를 상기 금형(20)으로 주입하는 경우의 상기 사출 재료의 상기 금형(20) 내 제1 유동 속도 데이터를 입력받는 입력부(30);
상기 제1 유동 속도 데이터를 복수의 구간으로 나누고, 상기 복수의 구간으로 나누어진 상기 제1 유동 속도 데이터로부터, 상기 복수의 구간별로 나누어 상기 스크류(12)를 등속으로 제어하는 경우에 대해 상기 각 복수의 구간별로 스크류(12) 진행 속도를 산출하는 사출제어데이터생성부(40); 및
산출된 상기 복수의 구간에 대한 스크류(12) 진행 속도에 따라 상기 스크류(12)를 제어하여 상기 금형(20)에 대한 사출을 수행하는 제어부(50);를 포함하며,
상기 사출제어데이터생성부(40)에서는,
상기 사출 재료의 상기 금형(20) 내 전체 구간에 대한 제1 유동 속도 데이터의 평균 속도인 기준 유동 속도보다 상기 각 복수의 구간에 대한 제1 유동 속도의 평균치가 큰 경우에는 상기 기준 유동 속도에서 상기 평균치를 감산하고, 작은 경우에는 가산하여 상기 각 복수의 구간에 대한 스크류(12) 진행 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 사출성형기(1).