KR102330798B1 - 사출성형기의 센서위치 설정장치 및 설정방법 - Google Patents

사출성형기의 센서위치 설정장치 및 설정방법 Download PDF

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Abstract

본 출원은 사출성형기의 센서위치 설정장치 및 설정방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 사출성형기의 자동보압 전환을 위한 센서위치 설정방법은, 사출성형기가 금형 내에 용융된 수지를 주입하는 사출시작시점부터, 상기 수지가 상기 금형 내 기 설정된 보압전환위치까지 충진되는 시간을 측정하여 보압전환시간으로 설정하는 보압전환시간 측정단계; 상기 수지가 상기 보압전환위치에 도달할 때의 사출속도를, 기 설정된 보압사출속도로 감속하는데 소요되는 시간을 측정하여, 감속시간으로 설정하는 감속시간측정단계; 상기 보압전환시간보다 상기 감속시간만큼 앞선 시간을 기준전환시간으로 설정하는 기준전환시간 설정단계; 및 상기 기준전환시간에 상기 수지가 상기 금형 내에서 도달하는 위치를 센서위치로 설정하는 센서위치 설정단계를 포함할 수 있다.

Description

사출성형기의 센서위치 설정장치 및 설정방법{Apparatus and method for positioning sensor for injection molding machine}
본 출원은 사출성형기의 센서위치 설정장치 및 설정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동 보압전환을 위한 센서의 위치를 설정할 수 있는 사출성형기의 센서위치 설정장치 및 설정방법에 관한 것이다.
사출 성형기는 가열 실린더 내에서 가열되어 용융된 수지를 고압으로 금형 장치의 캐비티 공간에 사출한 후 상기 캐비티 공간 내에서 냉각하여 고화시키는 것에 의해 성형품을 얻을 수 있는 장치이다. 이를 위하여 사출 성형기는 형체 장치 및 사출 장치를 구비하고, 상기 형체 장치는 고정 형판 및 이동 형판을 구비하며, 형체용 실린더가 이동 형판을 전후진시키는 것에 의해 형폐, 형개 등을 수행할 수 있도록 되어 있다. 상기 사출 장치는 호퍼에서 공급된 수지를 가열하여 용융시키는 가열 실린더 및 용융된 수지를 사출하는 사출 노즐을 구비하고, 상기 가열 실린더 내에 스크루가 회전이 자유롭게 되도록, 또한 전후진이 자유롭게 되도록 설치된다. 그리고 상기 스크루를 전진시켜서 사출 노즐에 의해 수지를 사출함과 동시에 스크루를 후퇴시킴으로써 수지를 계량할 수 있다.
본 출원은, 자동 보압전환을 위한 센서의 위치를 설정할 수 있는 사출성형기의 센서위치 설정장치 및 설정방법를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 사출성형기의 자동보압 전환을 위한 센서위치 설정방법에 있어서, 사출성형기가 금형 내에 용융된 수지를 주입하는 사출시작시점부터, 상기 수지가 상기 금형 내 기 설정된 보압전환위치까지 충진되는 시간을 측정하여 보압전환시간으로 설정하는 보압전환시간 측정단계; 상기 수지가 상기 보압전환위치에 도달할 때의 사출속도를, 기 설정된 보압사출속도로 감속하는데 소요되는 시간을 측정하여, 감속시간으로 설정하는 감속시간측정단계; 상기 보압전환시간보다 상기 감속시간만큼 앞선 시간을 기준전환시간으로 설정하는 기준전환시간 설정단계; 및 상기 기준전환시간에 상기 수지가 상기 금형 내에서 도달하는 위치를 센서위치로 설정하는 센서위치 설정단계를 포함할 수 있다.
여기서 상기 보압전환위치는, 상기 수지가 상기 금형 내에 충진된 충진율이 기 설정된 목표충진율일 때, 상기 수지가 상기 금형 내에 도달한 위치일 수 있다. 여기서, 상기 목표충진율은 97-98%일 수 있다.
여기서 상기 감속시간측정단계는, Td = (V-Vp)*A + dt을 이용하여 상기 감속시간을 측정하는 것으로, Td는 감속시간(s), V는 사출속도(m/s), Vp는 보압사출속도(m/s), A는 사출성형기의 감속성능(s^2/m), dt는 사출성형기의 지연시간일 수 있다. 여기서 상기 보압사출속도 Vp는 0일 수 있다.
여기서 상기 기준전환시간 설정단계는, Rt = Tv-Td를 이용하여 상기 기준전환시간을 설정하는 것으로, Rt는 기준전환시간, Tv는 보압전환시간, Td는 감속시간일 수 있다.
여기서 상기 센서위치설정단계는, 상기 기준전환시간에 상기 수지가 상기 금형 내 도달하는 위치를 기준영역으로 설정하고, 상기 기준영역 중에서 상기 센서위치를 설정할 수 있다.
여기서 상기 기준영역은, 상기 기준전환시간에 상기 수지와 상기 금형 내의 캐비티(cavity) 사이에 형성되는 경계면일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 센서위치설정장치는, 사출성형기의 자동보압 전환을 위한 것으로, 금형 내에 용융된 수지를 주입하는 사출시작시점부터 상기 수지가 기 설정된 보압전환위치까지 충진될 때 소요되는 보압전환시간과, 상기 수지가 상기 보압전환위치에 도달할 때의 사출속도가 기 설정된 보압사출속도로 감속하는데 소요되는 감속시간을 측정하는 측정부; 및 상기 보압전환시간보다 상기 감속시간만큼 앞선 시간을 기준전환시간으로 설정하고, 상기 기준전환시간에 상기 수지가 상기 금형 내 도달하는 위치를 센서위치로 설정하는 연산부를 포함할 수 있다.
여기서 상기 보압전환위치는, 상기 수지가 상기 금형 내에 충진된 충진율이 기 설정된 목표충진율일 때, 상기 수지가 상기 금형 내에 도달한 위치일 수 있다. 여기서, 상기 목표충진율은 97-98%일 수 있다.
여기서 상기 측정부는, Td = (V-Vp)*A + dt을 이용하여 상기 감속시간을 측정하는 것으로, Td는 감속시간(s), V는 사출속도(m/s), Vp는 보압사출속도(m/s), A는 사출성형기의 감속성능(s^2/m), dt는 사출성형기의 지연시간일 수 있으며, 상기 보압사출속도 Vp는 0일 수 있다.
여기서 상기 연산부는, Rt = Tv-Td를 이용하여 상기 기준전환시간을 설정하는 것으로, Rt는 기준전환시간, Tv는 보압전환시간, Td는 감속시간일 수 있다.
여기서 상기 연산부는, 상기 기준전환시간에 상기 수지가 상기 금형 내 도달하는 위치를 기준영역으로 설정하고, 상기 기준영역 중에서 상기 센서위치를 설정할 수 있다.
여기서 상기 기준영역은, 상기 기준전환시간에 상기 수지와 상기 금형 내의 캐비티(cavity) 사이에 형성되는 경계면일 수 있다.
여기서, 사출성형기는, 이동형판을 전진시켜 고정형판과의 사이에 금형을 체결하고, 금형 내에 주입된 수지가 냉각 및 고체화되면 이동형판을 후퇴시켜 금형 내에 형성된 제품을 취출하는 형체부; 상기 수지를 용융시키고, 용융된 수지를 상기 금형 내에 주입하는 사출부; 형폐, 사출, 보압, 냉각, 형개, 취출 공정을 순차적으로 수행하도록 상기 형체부 및 사출부의 동작을 제어하는 제어부; 및 상기 금형 내에 설정되는 상기 센서위치 상에 설치하며, 상기 수지가 상기 센서위치까지 충진되면, 상기 사출공정을 중단하고 보압공정으로 진행하도록 보압전환신호를 출력하는 센서부를 포함할 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 사출성형기의 센서위치 설정장치 및 설정방법에 의하면, 자동보압 전환을 위한 센서 위치를 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 사출성형기의 센서위치 설정장치 및 설정방법에 의하면, 정확한 타이밍에 자동보압 전환이 가능하므로, 금형 내 수지가 과충전되는 것을 방지할 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 사출성형기를 나타내는 개략도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 사출성형기를 나타내는 블록도이다.
도3 및 도4는 본 발명의 일 실시예에 의한 보압전환위치 및 센서위치를 나타내는 개략도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 의한 센서위치 설정장치를 나타내는 블록도이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 의한 센서위치 설정방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 사출성형기를 나타내는 개략도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 사출성형기(1)는 형체부(10), 사출부(20) 및 유압회로(30)를 포함할 수 있다.
이하, 도1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 사출성형기(1)를 설명한다.
형체부(10)는 고정형판(11), 이동형판(12), 타이 바(tie bar, 13) 및 형체용 실린더(14) 등을 포함할 수 있다. 고정형판(11)은 고정된 플레이트(plate)이며, 삽입 홀(11a)을 포함할 수 있다. 삽입 홀(11a)에는 상부 금형(17)의 볼록부가 삽입되어, 상부 금형(17)이 고정형판(11)에 부착될 수 있다. 고정형판(11)는 복수의 타이 바(13) 상에 설치될 수 있으며, 고정형판(11)은 타이 바(13)의 우측 단부에 고정될 수 있다.
타이 바(13)의 좌측 단부에는, 형체용 실린더(14)가 설치될 수 있다. 형체용 실린더(14)의 로드(rod)는 링크(link)부(15)를 사이에 두고 이동 형판(12)에 접속될 수 있다. 이동형판(12)은 하부 금형(16)이 부착되는 플레이트(plate)이며, 타이 바(13)에 의해 가이드될 수 있다. 즉, 형체용 실린더(14)의 로드(rod)가 신장되면, 이동형판(12)은 타이 바(13)에 가이드되어 고정형판(11) 측으로 이동할 수 있다.
사출부(20)는 사출 실린더(21), 가열부(22), 호퍼(hopper, 23), 스크루(24), 노즐부(25) 및 삽입 실린더(26) 등을 포함할 수 있다. 사출 실린더(21)의 로드(rod)에는 스크루(24)가 설치될 수 있으며, 사출 실린더(21)의 프레임에는 스크루(24)를 덮도록 가열부(22)가 일체로 형성될 수 있다. 가열부(22)의 선단부에는 노즐부(25)가 형성될 수 있다. 사출 실린더(21)의 로드는 유압 모터(46)와 접속될 수 있으며, 유압 모터(46)의 회전에 따라 스크루(24)를 회전시킬 수 있다.
가열부(22)에는 사출용 수지를 공급하기 위한 호퍼(23)가 설치될 수 있다. 호퍼(23) 내의 수지는 스크루(24)의 회전에 의하여, 노즐부(25)의 방향으로 이동할 수 있다. 이때 수지는 가열부(22)에서 가열되어 가소화(可塑化)될 수 있다.
사출 실린더(21), 가열부(22), 호퍼(23), 스크루(24) 및 노즐부(25)는, 삽입 실린더(26)에 의해 좌우 방향으로 이동할 수 있다. 즉, 삽입 실린더(26)의 로드(rod)가 신장되면, 노즐부(25)가 고정형판(11)의 금형(17)에 삽입될 수 있다. 이후 사출 실린더(21)의 로드가 신장되면, 노즐부(25)는 고정 형판(11)의 상부 금형(17)을 통하여 내부에 가소화된 수지를 주입할 수 있다.
형체용 실린더(14), 사출 실린더(21), 삽입 실린더(26) 및 유압 모터(46) 등의 유압 액추에이터(actuator)는, 유압 회로(30)에 의해 작동유가 공급되어 작동할 수 있다. 유압 회로(30)는 유압 펌프(31)와 제어밸브(32, 34, 35, 41, 42, 44)들로 구성될 수 있다. 유압 펌프(31)는 각각의 유압 액추에이터에 공급하는 작동유를 유압 회로(30) 내에 압송할 수 있다. 유압 펌프(31)는, 형체용 실린더(14), 사출 실린더(21), 삽입 실린더(26) 및 유압 모터(46) 등의 유압 액추에이터를 동시에 작동시킬 수 있는 용량을 가질 수 있다. 다만, 실제로는 유압 액추에이터들이 모두 동시에 작동하지는 않으므로, 유압 모터(46)의 용량은, 유압사출성형기(1)가 실제로 필요로 하는 용량보다도 크게 설정될 수 있다.
여기서, 제1 제어밸브(32)는, 언로더 밸브(33)의 파일럿 압력을 제어해서 유압 펌프(31)의 토출 압력을 언로드(unload)시킬 수 있다. 이를 통하여, 동력 소비량을 가능한 적게 하는 동시에 유온(油溫) 상승을 방지하고, 펌프수명을 길게 할 수 있다. 즉, 제1 제어밸브(32)에 의해, 유압 펌프(31)를 부하 상태 또는 무부하 상태로 변환할 수 있다. 제2 제어밸브(34)는 형체용 실린더(14)에 공급되는 작동유를, 캡(cap) 측 압력실(14a) 또는 헤드(head) 측 압력실(14b)로 공급하도록 전환할 수 있다. 제3 제어밸브(35)는 헤드 측 압력실(14b)에 대한 작동유의 공급을 시작 또는 정지시킬 수 있다. 제4 제어밸브(41)는 삽입 실린더(26)에 대한 작동유의 공급방향을, 캡 측 압력실(26a) 또는 헤드 측 압력실(26b)로 전환할 수 있다. 제5 제어밸브(42)는, 사출 실린더(21)에 대한 작동유의 공급방향을 캡 측 압력실(21a) 또는 헤드 측 압력실(21b)로 전환할 수 있다. 제6 제어밸브(44)는 유압 모터(46)에 대한 작동유의 공급을 시작 또는 정지시킬 수 있다. 제7 제어밸브(47)와 릴리프 밸브(48, 49, 50)들은 사출 실린더(21) 및 삽입 실린더(26)의 배압(背壓) 조정 등에 이용될 수 있다.
이어서, 사출 성형기(1)의 동작을 설명한다. 사출 성형기(1)는, 형폐공정, 사출공정, 보압공정, 계량공정, 냉각공정 및 형개 공정을 순차로 진행하여 제품을 생산할 수 있다. 여기서, 제어밸브는 입력되는 제어신호들에 따라 동작할 수 있으며, 제어신호는 각각의 솔레노이드(32a, 34a, 34b, 35a, 41a, 41b, 42a, 42b, 44a, 47a, 47b)에 인가되는 전기신호일 수 있다.
먼저, 제1 제어밸브(32)는 입력되는 제어신호에 따라 유압 펌프(31)를 부하상태로 전환할 수 있다. 이후, 형폐공정에서는 제어신호에 따라 제1 제어밸브(32)의 솔레노이드(32a), 제2 제어밸브(34)의 솔레노이드(34a) 및 제3 제어밸브(35)의 솔레노이드(35a)에 전기신호가 인가될 수 있다. 이 경우, 이동형판(12)이 전진하여 하부 금형(16)의 볼록부(16a)가 상부 금형(17)의 오목부(17a)에 삽입될 수 있다. 또한, 제1 제어밸브(32)의 솔레노이드(32a) 및 제2 제어밸브(34)의 솔레노이드(34a)에 전기신호를 인가하여, 상부 금형(17) 및 하부 금형(16)을 고정시킬 수 있다. 즉, 형체용 실린더(14)는, 사출 공정시 하부 금형(16)이 받는 압력을 견딜 수 있는 압력을 공급할 수 있다. 이 때, 하부 금형(16)의 볼록부(16a)와 상부 금형(17)의 오목부(17a)의 사이에는, 공극(空隙)이 형성될 수 있다.
이후 사출공정에서는, 제1 제어밸브(32)의 솔레노이드(32a), 제2 제어밸브(34)의 솔레노이드(34a) 및 제4 제어밸브(41)의 솔레노이드(41b)에 전기신호를 인가하여, 사출 실린더(21), 가열부(22), 호퍼(23), 스크루(24) 및 노즐부(25)를 전진시킬 수 있다. 이 경우, 상부 금형(17)에 노즐부(25)가 삽입될 수 있다. 노즐부(25)가 삽입된 후, 제1 제어밸브(32)의 솔레노이드(32a), 제2 제어밸브(34)의 솔레노이드(34a) 및 제5 제어밸브(42)의 솔레노이드(42b)에 전기신호를 인가할 수 있다. 이 경우, 사출실린더(21)의 로드가 전진할 수 있으며, 가열부(22)의 선단부에 저류되어 있는 가소화된 수지가, 노즐부(25)및 금형(17)의 주입홀(17b)을 통해서, 하부 금형(16)의 볼록부(16a)와 상부 금형(17)의 오목부(17a)의 사이에 형성된 공극에 주입될 수 있다.
사출공정이 완료되면 보압 공정이 수행될 수 있다. 보압 공정에서는 제1 제어밸브(32)의 솔레노이드(32a), 제5 제어밸브(42)의 솔레노이드(42b) 및 제7 제어밸브(47)의 솔레노이드(47a)에 전기신호가 인가될 수 있다. 이에 따라, 가열부(22)의 선단부에 저류되어 있는 가소화된 수지는, 사출 실린더(21)에 의하여 소정의 압력을 인가받을 수 있다. 하부 금형(16)의 볼록부(16a)와 상부 금형(17)의 오목부(17a) 사이에 형성된 공극에 주입된 수지는, 냉각에 의해 서서히 수축할 수 있다. 따라서, 가열부(22)의 선단부에 위치하는 가소화된 수지에 소정의 압력을 인가하여, 수축된 부분에 가소화된 수지를 보충할 수 있다.
계량공정에서는, 유압 모터(46)를 구동하여 스크루(24)를 회전시킬 수 있으며, 스크루(24)의 회전에 따라 호퍼(23) 내의 수지가 가열부(22) 내에 공급될 수 있다. 또한, 가열부(22) 내에 공급된 수지는, 가열부(22)에서 가열되어서 용융될 수 있다.
한편, 제1 제어밸브(32)의 솔레노이드(32a) 및 제4 제어밸브(41)의 솔레노이드(41a)에 전기신호를 인가하여, 사출 실린더(21), 가열 통(22), 호퍼(23), 스크루(24) 및 노즐부(25)를 후퇴시키고, 제1 제어밸브(32)의 솔레노이드(32a), 제7 제어밸브(47)의 솔레노이드(47b) 및 제6 제어밸브(44)의 솔레노이드(44a)에 전기신호를 인가하여 사출 실린더(21)의 로드를 후퇴시킬 수 있다. 이후, 금형(16)의 볼록부(16a)와 금형(17)의 오목부(17a)의 사이에 형성된 공극에 주입된 수지는 기 설정된 시간동안 냉각되는 냉각공정이 수행될 수 있다.
냉각 공정 후에는, 형개 공정이 수행될 수 있다. 형개 공정에서는, 제1 제어밸브(32)의 솔레노이드(32a) 및 제2 제어밸브(34)의 솔레노이드(34b)에 전기신호를 인가하여 이동 형판(12)을 후퇴시킴으로써, 금형을 개방할 수 있다. 또한, 형성된 수지 제품은, 하부 금형(16)의 관통홀(16b)에서 돌출하는 실린더(도시하지 않음)에 밀려, 하부 금형(16)으로부터 제거될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 사출성형기는, 사출공정에서 보압공정으로 자동으로 전환할 수 있다. 사출공정에서 보압공정으로의 전환이 늦는 경우에는 금형 내 수지가 과충전될 수 있으며, 보압공정으로의 전환이 빠른 경우에는 금형 내 수지가 과소충전되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 실시예에 따라서는 사출성형기의 운전자가 직접 보압공정으로 전환할 수 있으나, 기 설정된 조건 등에 따라 자동으로 보압공정으로 전환하도록 하는 것이 보다 안정적이고 효율적일 수 있다. 이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 사출성형기는, 형체부(10), 사출부(20), 센서부(40) 및 제어부(50)를 포함할 수 있다.
형체부(10) 및 사출부(20)는 앞서 도1을 참조하여 구체적으로 설명하였으므로, 여기서는 상세한 설명을 생략한다. 도2에는 유압회로의 구성이 생략되어 있으나, 도1의 유압회로가 적용되어 있을 수 있다.
제어부(40)는 형체부(10) 및 사출부(20)의 동작을 제어하여 형폐, 사출, 보압, 냉각, 형개, 취출 공정을 순차적으로 수행하도록 할 수 있다. 제어부(40)의 동작도 앞서 도1을 참조하여 설명하였으므로, 그 구체적인 설명은 생략한다.
센서부(50)는 금형 내에 기 설정된 센서위치 상에 설치될 수 있으며, 수지가 센서위치까지 충진되는 경우, 이를 감지하여 보압전환신호를 출력할 수 있다. 즉, 센서부(50)는 사출공정을 중단하고 보압공정을 전환하도록 제어부(40)로 보압전환신호를 전송할 수 있다.
센서부(50)가 위치하는 센서위치는 기준전환시간에 수지가 금형 내 도달하는 위치일 수 있다. 기준전환시간은 보압전환시간보다 감속시간만큼 앞선 시간으로, 보압전환시간은 사출공정에서 보압공정으로 전환되어야 하는 시점에 대응하고, 감속시간은 사출공정에서 보압공정으로 전환되는데 소요되는 시간일 수 있다. 따라서, 실제 보압공정으로 전환해야하는 보압전환시간보다 감속시간만큼 먼저 보압공정으로 전환하도록 함으로써, 보압전환시간부터는 보압공정이 실제로 수행되도록 할 수 있다.
여기서, 보압전환시간은 사출시작시점부터 기 설정된 보압전환위치까지 수지가 금형 내에 충진되는데 소요되는 시간이고, 감속시간은 수지가 보압전환위치에 도달했을 때의 사출속도를 기 설정된 보압사출속도로 감속하는데 소요되는 시간일 수 있다. 감속시간은 사출성형기의 감속성능에 따라 달라지는 것으로, 사출성형기의 감속성능을 이용하여 실제 사출성형기의 사출속도로부터 보압전환속도로 소요되는 시간을 계산할 수 있다. 또한, 감속시간에는 감속에 소요되는 시간 이외에, 보압전환신호를 전송한 후 실제 보압 공정으로 전환되는 제어동작시 발생하는 지연시간을 더 포함할 수 있다.
따라서, 기준전환시간을 계산하면, 실제 보압공정으로 전환해야하는 시점을 알 수 있으며, 기준전환시점을 감지하기 위하여, 기준전환시간에 수지가 금형 내에 도달한 지점을 센서위치로 설정할 수 있다. 여기서, 센서는 온도센서 등일 수 있으며, 고온의 수지가 센서에 접하는 경우에는 이를 감지하여 보압전환신호 등을 생성할 수 있다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 의한 센서위치 설정장치를 나타내는 블록도이다.
도5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 센서위치 설정장치는 측정부(110) 및 연산부(120)를 포함할 수 있다.
이하, 도5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 센서위치 설정장치를 설명한다.
측정부(110)는 사출성형기의 금형 내에 용융된 수지를 주입하는 사출시작시점부터 수지가 기 설정된 보압전환위치까지 충진될 때 소요되는 보압전환시간을 측정할 수 있다. 사출성형기는 사출공정 이후 자동으로 보압공정으로 진행하기 위하여, 금형 내에 보압전환위치를 미리 설정해둘 수 있다. 따라서, 사출공정에 의하여 주입된 수지가 보압전환위치까지 충진된 경우에는, 사출공정을 중지하고 보압공정으로 전환할 수 있다. 여기서, 도3에 도시한 바와 같이, 보압전환위치(A)는 미리 설정되어 있을 수 있으며, 보압전환위치(A) 상에 센서 등을 구비하는 경우에는 수지가 보압전환위치(A)까지 충진되는 시점을 확인할 수 있다. 따라서, 측정부(110)는 금형 내에 수지의 주입이 시작된 이후 보압전환위치까지 수지가 충진되는데 소요되는 시간인 보압전환시간을 측정할 수 있다.
여기서, 보압전환위치는 수지가 금형내에 충진되는 충진율을 이용하여 설정할 수 있으며, 실시예에 따라서는 도3에 도시한 바와 같이, 금형 내 수지의 충진율이 97~98%에 해당하는 경우을 보압전환위치로 설정할 수 있다.
사출공정에서 보압공정으로 전환하게 되면, 사출성형기는 더 이상 사출실린더(21)를 구동하지 않으며, 보압공정에서 인가되는 압력에 의하여 가열부(22)의 선단부에 저류된 수지들이 일부 금형 내부로 유입될 수 있다. 따라서, 사출공정에서 보압공정으로의 전환은 도3에 도시한 바와 같이, 금형 내부의 충진이 거의 완료된 시점에 진행될 수 있다.
한편, 사출공정에 의하여 금형 내에 수지를 충진하는 경우, 금형 내의 주입구로부터 순차적으로 수지가 유입될 수 있다. 여기서, 금형은 동일하고, 사출속도도 매번의 사출공정마다 일정하게 유지하므로, 각각의 충진율에 대응하는 수지의 위치는 일정하게 유지될 수 있다.
이후, 측정부(110)는 수지가 보압전환위치에 도달할 때의 사출속도가 기 설정된 보압사출속도로 감속하는데 소요되는 감속시간을 측정할 수 있다. 사출공정에서는 일정한 사출속도로 수지를 금형으로 주입할 수 있으나, 실시예에 따라서는 사출속도를 가변하는 경우도 있을 수 있다. 따라서, 측정부(110)는 수지가 보압전환위치에 도달하였을 때의 사출속도를 기준으로, 상기 사출속도가 보압사출속도로 감속되는데 소요되는 시간을 측정할 수 있다.
구체적으로, 측정부(110)는 Td = (V-Vp)*A + dt을 이용하여 감속시간을 측정할 수 있다. 여기서, Td는 감속시간(s), V는 사출속도(m/s), Vp는 보압사출속도(m/s), A는 사출성형기의 감속성능(s^2/m), dt는 사출성형기의 지연시간일 수 있다. 즉, 사출속도를 보압사출속도까지 감속시키는데 소요되는 시간에 사출성형기의 지연시간을 더하는 방식으로 감속시간을 측정할 수 있다. 여기서, dt는 사출성형기의 지연시간으로, 보압공정으로 전환하는 제어신호를 입력한 후, 실제 보압공정으로 전환할 때까지 소요되는 시간일 수 있다. 한편, 보압사출속도는 보압공정에서 금형 내에 수지를 사출하는 사출속도로, 일반적으로는 0일 수 있다.
여기서, 측정부(110)는 실제 사출성형기 내에 센서 등을 구비하여, 보압전환시간과 감속시간을 측정할 수 있다. 다만, 실시예에 따라서는 사출성형기에 대한 해석을 통하여 모델을 생성하고, 모델을 이용하여 사출성형기의 공정들을 시뮬레이션 하는 방식으로 각각의 보압전환시간과 감속시간을 측정하는 것도 가능하다.
연산부(120)는 보압전환시간보다 감속시간만큼 앞선 시간을 기준전환시간으로 설정할 수 있으며, 기준전환시간에 수지가 금형 내 도달하는 위치를 센서위치로 설정할 수 있다. 구체적으로, Rt = Tv-Td를 이용하여 기준전환시간을 설정할 수 있으며, 이때 Rt는 기준전환시간, Tv는 보압전환시간, Td는 감속시간일 수 있다. 즉, 보압전환시간에 도달한 이후에 보압공정으로 전환하는 경우에는, 보압공정으로의 전환이 늦어지게 되어 금형 내 수지가 과충전되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 실제 보압공정으로 전환되어야 하는 시점인 보압전환시간 이전에 미리 보압공정으로 전환하도록 하여, 과충전 등의 문제를 해결할 수 있다. 측정부(110)에서 측정한 바와 같이, 사출공정에서 보압공정으로 전환하는데에는 감속시간 Td가 소요될 수 있다. 따라서, 감속시간 Td를 고려하여, 보압전환시간보다 감속시간만큼 일찍 보압공정으로 전환하도록, 기준전환시점을 설정할 수 있다.
이후, 연산부(120)는 실험이나 시뮬레이션 등을 통하여, 기준전환시간에 해당할 때 금형 내에 충진된 수지가 도달한 위치를 확인할 수 있으며, 이를 이용하여 센서위치를 설정할 수 있다. 여기서, 기준전환시간에 수지가 금형 내 도달하는 위치를 기준영역으로 설정할 수 있으며, 실시예에 따라서는, 기준전환시간에 수지와 금형 내의 캐비티(cavity) 사이에 형성되는 경계면을 기준영역으로 설정할 수 있다. 이때, 센서위치는 기준영역 내에 포함되도록 설정할 수 있다. 즉, 도4에 도시한 바와 같이, 기준영역(s)이 설정될 수 있으며 기준영역(s) 상에 센서위치(B)를 설정하여 센서위치(B)에 센서들이 설치되도록 할 수 있다. 여기서, 연산부(120)는 센서위치(B)를 랜덤함수 등을 이용하여 기준영역(s) 상에 임의로 설정할 수 있으며, 실시예에 따라서는 복수의 센서위치에 대한 머신러닝 등을 수행하여 최적의 결과를 나타내는 지점을 센서위치(B)로 설정할 수 있다. 또한, 금형 내의 수지의 움직임 등에 대한 유체해석 등을 수행하여 최적의 센서위치(B)를 설정하는 것도 가능하다.
한편, 센서는 센서위치(B)에 구비될 수 있으며, 센서는 고온인 수지의 온도를 감지하는 방식으로, 수지가 센서위치에 도달하였음을 확인할 수 있다. 따라서, 센서는 수지를 감지하여 제어신호를 사출성형기의 제어부 등으로 전송할 수 있으며, 제어부는 사출성형기가 사출공정에서 보압공정으로 진행하도록 제어할 수 있다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 의한 센서위치 설정방법을 나타내는 순서도이다.
도6을 참조하면, 본 발명의 일 실시에에 의한 센서위치 설정방법은, 보압전환시간 측정단계(S10), 감속시간측정단계(S20), 기준전환시간 설정단계(S30) 및 센서위치 설정단계(S40)를 포함할 수 있다.
이하, 도6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 센서위치 설정방법을 설명한다.
보압전환시간 측정단계(S10)에서는, 사출성형기가 금형 내에 용융된 수지를 주입하는 사출시작시점부터, 수지가 금형 내 기 설정된 보압전환위치까지 충진되는 시간을 측정하여 보압전환시간으로 설정할 수 있다. 사출공정 이후 자동으로 보압공정으로 진행하기 위하여, 금형 내에 보압전환위치를 미리 설정해둘 수 있다. 이후, 사출공정에 의하여 주입된 수지가 보압전환위치까지 충진되면, 사출공정을 중지하고 보압공정으로 전환할 수 있다. 따라서, 보압전환시간 측정단계(S10)에서는, 수지의 주입이 시작된 이후 보압전환위치까지 충진될때까지 소요되는 시간인 보압전환시간을 측정할 수 있다.
여기서, 보압전환위치는, 수지가 금형내에 충진되는 충진율을 이용하여 설정할 수 있다. 예를들어, 금형내에 수지의 충진율이 97~98%에 해당하는 경우에, 금형 내 수지가 도달한 위치를 보압전환위치로 설정할 수 있다. 즉, 도3에 도시한 바와 같이, 금형 내 수지가 대부분 충진된 경우에 보압공정으로 전환하도록 할 수 있다. 사출공정에 의하여 금형 내에 수지를 충진하는 경우, 금형 내의 주입구로부터 순차적으로 수지가 유입될 수 있다. 여기서, 금형은 동일하고, 사출속도도 매번의 사출공정마다 일정하게 유지한다면, 각각의 충진율에 대응하는 수지의 위치는 일정하게 유지될 수 있다.
다만, 보압전환위치까지 수지가 주입된 경우, 즉 보압전환시간에 도달하면, 그때부터 사출공정을 중단하고 보압공정을 진행할 필요가 있다. 그러나, 고속사출 등의 경우에는, 사출성형기의 감속성능 등에 따라 보압전환시간에 즉각적으로 보압공정으로 전환되지 않을 수 있다. 이 경우, 보압공정으로의 전환이 늦어지게 되면서 금형 내 수지가 과충전되는 등의 문제가 발생할 수 있다.
감속시간측정단계(S20)에서는, 사출속도를 기 설정된 보압사출속도로 감속하는데 소요되는 시간을 측정하여, 감속시간으로 설정할 수 있다. 사출공정에서는 일정한 사출속도로 수지를 금형으로 주입할 수 있으며, 실시예에 따라서는 사출공정의 진행에 따라 사출속도를 가변하는 것도 가능하다. 따라서, 감속시간측정단계(S20)에서는, 수지가 보압전환위치에 도달하였을 때의 사출속도를 기준으로, 보압사출속도로 감속하는데 소요되는 시간을 측정할 수 있다.
구체적으로, 감속시간측정단계(S20)에서는, Td = (V-Vp)*A + dt을 이용하여 감속시간을 측정할 수 있다. 여기서, Td는 감속시간(s), V는 사출속도(m/s), Vp는 보압사출속도(m/s), A는 사출성형기의 감속성능(s^2/m), dt는 사출성형기의 지연시간일 수 있다. 즉, 사출속도를 보압사출속도까지 감속시키는데 소요되는 시간에 사출성형기의 지연시간을 더하는 방식으로 감속시간을 측정할 수 있다. 여기서, dt는 사출성형기의 지연시간으로, 보압공정으로 전환하는 제어신호를 입력한 후, 실제 보압공정으로 전환할 때까지 소요되는 시간일 수 있다. 한편, 보압사출속도는 보압공정에서 금형 내에 수지를 사출하는 사출속도이고, 일반적으로는 보압공정에서 사출을 수행하지 않으므로, 보압사출속도는 0일 수 있다.
기준전환시간 설정단계(S30)에서는, 보압전환시간보다 상기 감속시간만큼 앞선 시간을 기준전환시간으로 설정할 수 있다. 구체적으로, Rt = Tv-Td를 이용하여 기준전환시간을 설정할 수 있으며, 이때 Rt는 기준전환시간, Tv는 보압전환시간, Td는 감속시간일 수 있다.
즉, 보압전환시간에 도달한 이후에 보압공정으로 전환하는 경우에는, 보압공정으로의 전환이 늦어지게 되어 금형 내 수지가 과충전되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 실제 보압공정으로 전환되어야 하는 시점인 보압전환시간 이전에 미리 보압공정으로 전환하도록 하여, 과충전 등의 문제를 해결하는 것이 가능하다. 감속시간측정단계(S20)에서 측정한 바와 같이, 사출공정에서 보압공정으로 전환하는데에는 감속시간 Td가 소요될 수 있다. 따라서, 감속시간 Td를 고려하여, 보압전환시간보다 감속시간만큼 일찍 보압공정으로 전환하도록, 기준전환시점을 설정할 수 있다.
센서위치 설정단계(S40)에서는, 기준전환시간에 수지가 금형 내에서 도달하는 위치를 센서위치로 설정할 수 있다. 실험이나 시뮬레이션 등을 통하여, 기준전환시간에 해당할 때, 금형 내에 충진된 수지가 도달한 위치를 확인할 수 있으며, 이를 이용하여 센서위치를 설정할 수 있다. 여기서, 기준전환시간에 수지가 금형 내 도달하는 위치를 기준영역으로 설정할 수 있으며, 실시예에 따라서는, 기준전환시간에 수지와 금형 내의 캐비티(cavity) 사이에 형성되는 경계면을 기준영역으로 설정할 수 있다. 센서위치는 기준영역 중에서 설정하도록 할 수 있다. 즉, 도4에 도시한 바와 같이, 기준영역(s)이 설정될 수 있으며 기준영역(s) 상에 센서위치(B)를 설정하여 센서위치(B) 상에 센서들이 설치되도록 할 수 있다. 여기서, 센서위치(B)는 기준영역(s) 상에 랜덤함수 등을 이용하여 임의로 설정할 수 있으며, 실시예에 따라서는 복수의 위치에 대한 머신러닝 등을 수행하여 최적의 결과를 나타내는 지점을 센서위치(B)로 설정할 수 있다. 또한, 금형 내의 수지의 움직임 등에 대한 유체해석 등을 수행하여 최적의 센서위치(B)를 설정하는 것도 가능하다.
한편, 센서는 센서위치(B)에 구비될 수 있으며, 센서는 고온인 수지의 온도를 감지하는 방식으로, 수지가 센서위치에 도달하였음을 확인할 수 있다. 따라서, 센서는 수지를 감지하여 제어신호를 사출성형기의 제어부 등으로 전송할 수 있으며, 제어부는 사출성형기가 사출공정에서 보압공정으로 진행하도록 제어할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
10: 형체부 20: 사출부
30: 유압회로 40: 센서부
50: 사출부 S10: 보압전환시간 측정단계
S20: 감속시간측정단계 S30: 기준전환시간 설정단계
S40: 센서위치 설정단계

Claims (17)

  1. 사출성형기의 자동보압 전환을 위한 센서위치 설정방법에 있어서,
    사출성형기가 금형 내에 용융된 수지를 주입하는 사출시작시점부터, 상기 수지가 상기 금형 내 기 설정된 보압전환위치까지 충진되는 시간을 측정하여 보압전환시간으로 설정하는 보압전환시간 측정단계;
    상기 수지가 상기 보압전환위치에 도달할 때의 사출속도를, 기 설정된 보압사출속도로 감속하는데 소요되는 시간을 측정하여, 감속시간으로 설정하는 감속시간측정단계;
    상기 보압전환시간보다 상기 감속시간만큼 앞선 시간을 기준전환시간으로 설정하는 기준전환시간 설정단계; 및
    상기 기준전환시간에 상기 수지가 상기 금형 내에서 도달하는 위치를 센서위치로 설정하는 센서위치 설정단계를 포함하는 센서 위치 설정방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보압전환위치는
    상기 수지가 상기 금형 내에 충진된 충진율이 기 설정된 목표충진율일 때, 상기 수지가 상기 금형 내에 도달한 위치인 것을 특징으로 하는 센서 위치 설정방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 목표충진율은 97-98%인 것을 특징으로 하는 센서 위치 설정방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 감속시간측정단계는
    Td = (V-Vp)*A + dt을 이용하여 상기 감속시간을 측정하는 것으로,
    Td는 감속시간(s), V는 사출속도(m/s), Vp는 보압사출속도(m/s), A는 사출성형기의 감속성능(s^2/m), dt는 사출성형기의 지연시간인 것을 특징으로 하는 센서 위치 설정방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보압사출속도 Vp는 0인 것을 특징으로 하는 센서 위치 설정방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기준전환시간 설정단계는
    Rt = Tv-Td를 이용하여 상기 기준전환시간을 설정하는 것으로, Rt는 기준전환시간, Tv는 보압전환시간, Td는 감속시간인 것을 특징으로 하는 센서 위치 설정방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 센서위치설정단계는
    상기 기준전환시간에 상기 수지가 상기 금형 내 도달하는 위치를 기준영역으로 설정하고, 상기 기준영역 중에서 상기 센서위치를 설정하는 것을 특징으로 하는 센서 위치 설정방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기준영역은
    상기 기준전환시간에 상기 수지와 상기 금형 내의 캐비티(cavity) 사이에 형성되는 경계면인 것을 특징으로 하는 센서 위치 설정방법.
  9. 사출성형기의 자동보압 전환을 위한 센서위치설정장치에 있어서,
    금형 내에 용융된 수지를 주입하는 사출시작시점부터 상기 수지가 기 설정된 보압전환위치까지 충진될 때 소요되는 보압전환시간과, 상기 수지가 상기 보압전환위치에 도달할 때의 사출속도가 기 설정된 보압사출속도로 감속하는데 소요되는 감속시간을 측정하는 측정부; 및
    상기 보압전환시간보다 상기 감속시간만큼 앞선 시간을 기준전환시간으로 설정하고, 상기 기준전환시간에 상기 수지가 상기 금형 내 도달하는 위치를 센서위치로 설정하는 연산부를 포함하는 센서위치설정장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 보압전환위치는
    상기 수지가 상기 금형 내에 충진된 충진율이 기 설정된 목표충진율일 때, 상기 수지가 상기 금형 내에 도달한 위치인 것을 특징으로 하는 센서위치설정장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 목표충진율은 97-98%인 것을 특징으로 하는 센서위치설정장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 측정부는
    Td = (V-Vp)*A + dt을 이용하여 상기 감속시간을 측정하는 것으로,
    Td는 감속시간(s), V는 사출속도(m/s), Vp는 보압사출속도(m/s), A는 사출성형기의 감속성능(s^2/m), dt는 사출성형기의 지연시간인 것을 특징으로 하는 센서위치설정장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 보압사출속도 Vp는 0인 것을 특징으로 하는 센서위치설정장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 연산부는
    Rt = Tv-Td를 이용하여 상기 기준전환시간을 설정하는 것으로, Rt는 기준전환시간, Tv는 보압전환시간, Td는 감속시간인 것을 특징으로 하는 센서위치설정장치.
  15. 제9항에 있어서, 상기 연산부는
    상기 기준전환시간에 상기 수지가 상기 금형 내 도달하는 위치를 기준영역으로 설정하고, 상기 기준영역 중에서 상기 센서위치를 설정하는 것을 특징으로 하는 센서위치설정장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 기준영역은
    상기 기준전환시간에 상기 수지와 상기 금형 내의 캐비티(cavity) 사이에 형성되는 경계면인 것을 특징으로 하는 센서위치설정장치.
  17. 제9항에 있어서, 상기 사출성형기는
    이동형판을 전진시켜 고정형판과의 사이에 금형을 체결하고, 금형 내에 주입된 수지가 냉각 및 고체화되면 이동형판을 후퇴시켜 금형 내에 형성된 제품을 취출하는 형체부;
    상기 수지를 용융시키고, 용융된 수지를 상기 금형 내에 주입하는 사출부;
    형폐, 사출, 보압, 냉각, 형개, 취출 공정을 순차적으로 수행하도록 상기 형체부 및 사출부의 동작을 제어하는 제어부; 및
    상기 금형 내에 설정되는 상기 센서위치 상에 설치하며, 상기 수지가 상기 센서위치까지 충진되면, 상기 사출공정을 중단하고 보압공정으로 진행하도록 보압전환신호를 출력하는 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서위치설정장치.
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