KR19990001609A - 더 큰 체결력을 제공할 수 있는 모터 구동식 사출 조형기용 제어 장치 - Google Patents

Abstract

서어보 모터와 볼 스크류 기구를 포함하는 주형 체결 시스템으로 이루어지는 모터 구동식 사출 조형기용 제어 장치에 있어서, 볼 스크류 기구는 서어보 모터의 회전을 직선 운동으로 전환하는데 사용되는 스크류 샤프트와 너트를 포함한다. 제어 장치는 체결력에 대한 설정 패턴을 발생하기 위한 패턴 발생기를 포함한다. 주형 체결 시스템은 설정 패턴에 따른 체결력과 상기 일정한 패턴이 소정의 범위내에서 서어보 모터에 의해 발생되어진 체결력보다 더 크게 결정되는 경우에 있어서 최대 체결력을 발생한다.

Description

더 큰 체결력을 제공할 수 있는 모터 구동식 사출 조형기용 제어 장치

본 발명은 모터 구동식 사출 조형기용 주형 체결 시스템(mold clamping system)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 서어보 모터에 의해 구동되는 토글 기구(toggle mechanism)에 의해 체결 공정을 수행하는데 사용되는 주형 체결 시스템용 제어 장치에 관한 것이다.

사출 조형기내의 주형 체결 시스템은 서어보 모터, 볼 스크류, 및 토글 기구로 이루어진다. 서어보 모터는 소정의 관련 토오크를 갖는다. 볼 스크류는 서어보 모터의 회전을 직선 운동으로 전환하는 스크류 샤프트와 너트를 갖는다. 서어보 모터의 회전은 스크류 샤프트로 전달된다. 이에 대응하여, 토글 기어가 체결되도록 스크류 샤프트는 회전하고 너트는 전방으로 이동한다.

수지의 주형은 여러 가지 단계 즉, 수지의 분배, 충전, 드웰링(dwelling), 냉각등의 단계를 수반한다. 상기 단계 이외에도, 주형 체결 시스템은 체결 단계를 수행한다. 주형 체결 시스템에서, 서어보 모터의 토오크는 어떠한 프로파일이 소정의 패턴을 나타내는 체결력을 제공하기 위해 체결 단계시에 제어된다.

체결 단계시 요구되는 시간은 몰딩되어질 제품에 따라 달라진다. 예를 들어, 렌즈를 몰딩하기 위한 체결 단계는 1시간이 걸린다. 이러한 상황에서, 종래의 주형 체결 시스템은 주형 제품에 요구되는 최대 체결력에 기초하여 서어보 모터의 관련 토오크를 결정한다. 이는 주형 체결 시스템에 사용되는 서어보 모터는 정규범위 내에서 최대 체결력을 발생시킬 수 있음을 의미한다. 그러나, 최대 체결력을 요구하는 이러한 상황은 전술한 특정 목적에 맞게 설계되어지는 것을 제외하고 일반적인 주형 체결 시스템내에 장기간동안 지속되지 않는다. 즉, 최대 체결력이 유지되는 시간은 전체 체결 단계 시간의 일부분을 고려할 것이 요구된다.

따라서, 본 발명의 목적은 모터 구동식 사출 조형기용 제어 장치를 제공하는 것으로, 상기 제어 장치는 보다 낮은 등급을 갖는 서어보 모터에 의해 구동되는 주형 체결 시스템으로 상기 등급 이상의 체결력을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 적용된 주형 체결 시스템의 주요 요소의 구성을 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 주형 체결 시스템용 제어 장치의 구성를 도시한 블록선도.

도 3은 도 2에 도시된 설정 패턴 발생기에 의해 발생된 설정 패턴의 예를 도시한 도면.

도 4는 도 3에 도시된 설정 패턴에 따른 체결력을 계산하기 위하여 메모리 내에 제공된 도표의 예를 도시한 도면.

본 발명은 서어보 모터를 갖는 주형 체결 시스템과, 서어보 모터의 회전을 선형 운동으로 전환시키는데 이용되는 스크류 샤프트와 너트를 포함하는 볼 스크류 기구를 포함하는 모터 구동식 사출 조형기용 제어 장치에 관한 것이다.

본 발명의 한 실시 양태에 따라, 제어 장치는 체결력으로 설정된 패턴을 발생시키기 위한 패턴 발생기를 포함한다. 상기 주형 체결 시스템은 설정된 패턴에 따라 체결력을 발생한다. 설정된 패턴을 갖는 최대 체결력은 소정의 등급내에서 서어보 모터에 의해 발생된 체결력보다 더 크게 결정된다.

도 1을 참조하면, 모터 구동식 사출 조형기 내의 주형 체결 시스템이 기술되어 있다. 도 1에서, 주형 체결 시스템(10)은 체결 가압판(11), 4개의 지지봉(12), 이동가능한 가압판(13), 2개의 아암(14), 토글 지지대(15), 서어보 모터(16), 스크류 샤프트(17), 교차 헤드부(18), 제 1 토글 레버(19-1), 및 제 2 토글 레버(19-2)를 포함한다. 2개의 지지봉(12)만이 도 1에 도시되어 있다. 토글 기구는 2개의 아암(14), 토글 지지대(15), 교차 헤드부(18), 제 1 및 제 2 토글 레버(19-1, 19-2)를 포함한다. 도시되어 있지 않으나, 체결 가압판(11) 및 이동가능한 가압판(13)은 서로 대향하도록 각각 체결된 주형 및 이동가능한 주형에 부착된다. 체결 가압판(11)은 기저판(20)에 단단하게 체결되어 있다. 이동가능한 가압판(13)은 2개의 아암(14)의 위치에 따라 4개의 지지봉(12) 상에서 미끄럼이동한다.

서어보 모터(16)의 회전은 스크류 샤프트(17)에 전달된다. 너트(21)는 스크류 샤프트(17)와 치형 결합한다. 스크류 샤프트(17)의 회전은 토글 기구가 체결 작용을 이루도록 너트(21)의 전방 운동을 초래한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주형 체결 시스템의 제어 장치가 도시되어 있다. 제어 장치는 패턴 발생기(31)를 포함한다. 설정된 체결력(F0) 에 대해, 상기 패턴 발생기(31)는 설정된 체결력 (F0) 에 따라 도 3에 도시되어진 것과 같이 설정된 패턴 (Pr)을 발생시킨다. 설정된 체결력 (F0)은 모터 구동식 사출 조형기용 (도시되지 않은) 주 제어 유닛으로부터 설정된 고정력 (F0)가 공급된다. 상기 패턴 발생기(31)는 발생된 설정 패턴(Pr)에 따라 지시값의 표시로 지시 신호를 발생한다. 상기 제어 장치는 주형 체결 시스템에 의해 발생된 체결력을 감지하는데 사용되는 센서(32)를 더 포함한다. 상기 센서(32)는 감지된 체결력을 나타내는 감지된 체결력을 발생시킨다. 감산기(33)는 패턴 발생기(31)로부터 공급된 명령 신호와 센서(32)에 의해 얻어진 감지된 체결력 신호 사이의 차잇값을 계산한다. 이 때, 감산기(33)는 차이값으로 나타난 계산된 신호를 증폭기(34)에 공급한다. 증폭기(34)는 PID 보정을 포함한 기능들을 갖는다. 증폭기(34)는 계산된 차이 신호를 증대하고 서어보 모터(16)용 지시 토오크 치를 나타내는 토오크 지시 신호를 발생한다. 모터 구동기(35)는 증폭기(34)에 의해 지시된 토오크에 따라 서어보 모터(16)를 구동시킨다.

본 발명에 적용된 주형 체결 시스템은 도 1에 도시되어 있는 것과 동일한 형태이다. 그러나, 본 발명이 50 톤보다 더 큰 최대 체결력의 제공이 가능한 것처럼 50 톤의 최대 체결력을 발생시키기 위한 서어보 모터로 종래의 주형 체결 시스템을 사용하는 것이 가능하다. 이에 대한 이유는 하단에 기술되어져 있다.

도 3으로부터 더 명백한 것처럼, 체결력은 사출 단계의 초기로부터 임의의 시간 이후에 적용되며 급격히 증가된다. 이 때 체결력은 사출 단계에서 드웰링 단계에까지 작동된 이후에 즉시 설정된 최고치인 체결력 (F0)에 달한다. 체결력의 위치로부터 점차 감소된다. 최대 체결력이 유지되는 시간 간격(Tp)는 전체 체결 단계의 일부 시간을 고려한다.

주형 체결 시스템(10)용 서어보 모터(16)는 50 톤의 최대 체결력의 등급을 갖는다. 상기 서어보 모터(16)를 포함하는 주형 체결 시스템(10)으로, 최대 체결력이 유지되는 시간 간격(Tp)이 도 3에 도시되어진 것처럼 전 체결 단계동안 일부 시간을 고려할 때, 서어보 모터(16)에 의해 약 70 톤의 최대 체결력의 발생에는 문제가 없다.

이에 근거하여, 본 발명은 낮은 등급의 서어보 모터를 갖는 주형 체결 시스템내에 상기 등급 이상의 최대 체결력을 제공하는 것이 가능하다.

패턴 발생기(31)는 (도시되지 않은) 메모리를 갖는다. 상기 메모리는 도 4에 도시되어진 것처럼 도표의 형태로 도 3에 도시되어진 지정된 패턴(Pr)을 저장한다. 도 4에서, 부호 x는 0,..., k,..., 및 n의 도표 기입 수를 나타낸다. 각각의 도표 기입은 사출 단계 개시 이후에 시간이 경과됨을 나타낸다. k 및 n은 각각 자연수이며 100 내지 1000 사이의 수치는 n으로 주어진다. 즉, 도표의 수는 n이 1000일 때 Tw/1000 으로 설정되고 시간 간격은 사출 단계의 개시부터 체결 단계가 완료되고 체결력이 0이 될 때의 위치까지 Tw 초이다. 부호 y는 0과 1 사이의 수치에 의해 주어진 형상치이다. 상기 형상치는 설정된 체결력(F0)이 최대 체결력을 제한하기 위해 기준치 1 임을 가정하면, 각 도표 수 x 에 대응하는 체결력의 전환으로 인해 얻어진다.

사출 단계 시간이 Ti 이며, 사출 단계 개시부터 경과된 시간은 t 로 가정되어졌다. 도 4의 도표에 형상치 y를 찾기 위해 사용되는 도표 수 x는 식 x = k * t/Ti에 의해 주어지며, k는 t = Ti일 때 도표의 수이다. 상기 식으로 얻어지는 도표 수 x는 소수 범위를 갖는 수치이다. 이러한 경우에 있어, 소수 범위는 기재되어야 한다. 사출 단계 개시부터 임의의 위치에서 얻어진 지정된 체결력(Fr)은 다음 식에 의해 주어진다.

Fr = { [ y(x) - y(x-1) ] * (x -x) + y(x -1) } * F0

여기서, X는 1 이하의 X 수치를 버림으로써 얻어진다.

패턴 발생기(31)는 메모리 이외의 지정된 패턴에 의해 제한된 체결력을 차레로 판독한다. 패턴 발생기(31)는 명령치로 판독된 체결력을 발생시킨다. 모터 구동기(35)는 명령치에 따라 서어보 모터의 토오크를 제어한다. 이는 체결력의 제어를 초래한다. 서어보 모터(16)는 단시간 간격(Tp)동안 최대 체결력 등급 이상의 체결력을 발생시킨다. 단시간 간격(Tp)동안 과부하에 대한 설계를 고려하여, 문제점은 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명의 주형 체결 시스템에 따라, 서어보 모터(16)의 등급에 따라 결정되는 체결력보다 더 많은 1.5 내지 2.0 시간에서 최대 체결력을 제공하는 것이 가능하다.

상기 실시예는 메모리가 내부에 저장된 단일의 설정된 패턴을 갖는 경우와 관련하여 기술되어졌다. 그러나, 실제로 여러 종류의 설정 패턴이 다수의 설정 체결력에 대해 메모리 내에 저장된다. 설정된 체결력에 대응하는 상기 설정 패턴은 주어진 설정된 체결력(FO)에 반응하여 찾을 수 있다. 게다가, 도표 내의 형상치 y는 사출 단계시의 시간 간격 Ti와 상기 전술한 실시예의 지정된 체결력 FO 로 계산된다. 그러나, 사출 단계용 시간 간격 Ti 이외의 시간 간격이 사용된다. 한편, 설정된 체결력 FO는 최대 체결력을 사용할 필요가 없다. 더욱이, 체결력은 도 4에 도시되어진 것과 같은 도표 보다는 함수치를 사용함으로써 얻어진다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 주형 체결 시스템은 서어보 모터의 등급에 따라 결정되는 체결력 이상의 최대 체결력을 제공할 수 있다. 이는 동일한 등급을 갖는 종래의 주형 체결 시스템과 비교하여 보다 큰 주형 제품을 생산할 수 있게 한다.

Claims (2)

1. 서어보 모터를 갖는 주형 체결 시스템과, 서어보 모터의 회전을 선형 운동으로 전환시키는데 사용되는 스크류 샤프트와 너트를 포함하는 볼 스크류 기구를 포함하는 더 큰 체결력을 제공할 수 있는 모터 구동식 사출 조형기용 제어 장치로서,

   상기 제어 장치는 체결력에 대해 설정 패턴을 발생시키기 위한 패턴 발생기를 더 포함하며, 상기 주형 체결 시스템은 설정된 패턴에 따른 체결력과 상기 일정한 패턴이 소정의 범위내에서 서어보 모터에 의해 발생된 체결력보다 더 크게 결정되는 경우에 있어서 최대 체결력을 발생하는 모터 구동식 사출 조형기용 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴 발생기는 메모리를 포함하며, 상기 메모리는 사출 단계 개시 이후에 경과된 시간 간격이 수치 0과 1에 대해 1 : 1 관계에 있는 도표 형태로 상기 설정 패턴을 저장하며, 상기 수치는 최대 체결력이 기준치 1로 사용되기 시작하는 소정의 체결력에 따라 결정되는 모터 구동식 사출 조형기용 제어 장치.