KR19990078464A - 금형내 가스빼기 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금형내의 캐비티, 스풀, 런너에서 잔류 에어를 탈기시킨 뒤에 사출 성형하는 가스빼기 기술에 관한 것으로서, 특히 금형닫힘, 금형조임, 노즐터치, 사출, 보압, 냉각, 가소화, 노즐후퇴, 금형열림, 이젝션으로 이루어지는 사출성형에 있어서, 금형(10)과 내부로 진공상태인 진공탱크(11)와 파이프(14)를 통해 연결되며 그 파이프(14) 중간에 금형닫힘시 개방되는 밸브(12)가 설치되는 한편, 배기를 가속시키는 진공펌프(13)가 구비된 탈기수단(1)과 ; 상기 금형닫힘을 감지할때 이를 진공 흡인 개시 타이밍으로 판단하여 상기 탈기수단(1)에 마련된 진공펌프(13) 구동과 함께, 상용 진공도 표시, 동작 표시램프가 구동 제어되는 탈기제어수단(2)으로 구성된 것임을 그 특징으로 한 것으로서, 기압의 압력차를 이용하여 금형내 스풀, 런너, 캐비티내의 잔류에어를 배출시킴과 아울러, 수지에서 발생되는 가스를 적극적으로 흡인 배출시킴으로서, 금형내 가스로 인한 불량원인을 피할 수 있고, 또 성형시간을 30%∼40%정도 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 콤팩트한 제어수단의 마련으로 사용자의 조작 편의성 향상 등의 여러 효과가 있다.

Description

금형내 가스빼기 제어 시스템

본 발명은 금형내의 캐비티, 스풀, 런너에서 잔류 에어를 탈기시킨 뒤에 사출 성형하는 가스빼기 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금형안이 진공상태로 수지 충전이 이루어지도록 탈기수단, 그리고 사출전 금형닫힘이 이루어질 때 이를 감지하여 순간 진공 제어와 함께 진공도 표시 등을 적절히 제어하는 탈기제어수단이 구비됨으로써 금형내의 잔류 에어가 적절히 배출됨과 아울러, 수지에서 발생되는 가스를 적극적으로 흡인 배출된 상태로 이후 성형 사이클이 진행될 수 있도록 된 금형내 가스빼기 제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 성형기술에 있어서 양질의 제품을 만들어 내는데 가스빼기는 주 핵심중 하나인 바, 특히 이상적인 성형을 이루기 위해서는 우선 금형내(스풀, 런너, 캐비티)에 성형재료의 사출 충전을 방해하는 에어가 남아 있지 않을 것, 그 다음으로 재료에서 발생되는 가스가 적절하게 금형 밖으로 배출될 것 이 두가지로써 전술한 사항이 실현되면 가스문제의 대표적인 예라고 할 수 있는 가스탐은 발생하지 않으며 결국, 성형조건이 보다 폭 넓게 선택될 수 있음과 아울러, 성형기의 다단 사출기능도 향상됨은 공지의 사실이다.

그런데, 소형 정밀부품의 실제 사출성형에 있어 금형제조상 스풀, 런너가 제품보다 훨씬 큰 경우가 있으며 이 경우 금형닫힘, 금형조임, 노즐터치, 사출, 보압, 냉각, 가소화, 노즐후퇴, 금형열림, 이젝션으로 진행되는 실제 사출성형 사이클중 금형닫힘에 이어 수지가 사출되었을 때 캐비티보다도 부피가 훨씬 큰 잔류 에어가 캐비티 안으로 밀려 들어와 성형재료의 사출 충전을 방해하는 문제점이 있어 왔다.

이러한 문제점은 금형에 에어를 금형 밖으로 빠져 나가게 하는 공기통로를 설치함으로써 에젝터 핀이나 Z핀의 클리어런스, 코아와 코아사이의 틈새, 퍼팅라인에 설치된 밴트 등의 틈새로 잔류 에어를 적절하게 배출시켜 상기한 성형은 공기와 수지의 단순 치환작업으로써 양품을 생산 가능케 할 수 있다.

그러나 실제의 사출성형에 있어서는 사출시간이 매우 짧을 뿐만 아니라 수지가 노즐에서 금형으로 사출되었을 때 수지에서 방출된 고온의 가스도 함께 캐비티 안으로 들어가며, 이때 금형구조가 핀 포인트 게이트나 서브마린 게이트의 경우는 수지가 통과할 때 수지온도가 25-30 ℃ 높아지기 때문에 가스도 더 많이 발생된다.

이는 결국, 가스 탐, 미성형, 진사불량, 웰드라인, 기포 등의 불량이 발생되며 불필요한 응력이 가해지기 때문에 뒤틀림 등의 원인이 되기도 한다. 또, 신소재의 개발과 함께 박육성형이나 봉지(封止) 성형의 실용화가 진전되고 그 결과 상기와 같이 공기통로를 설치하는 방법으로는 능동적으로 대처할 수 없는 문제점이 노출된다.

따라서 이를 해결하기 위해서는 금형내 스풀, 런너, 캐비티에서 잔류 에어를 탈기시킨 뒤에 사출하는 즉, 금형내를 진공상태로 만들어 저항이 없는 상태에서 수지를 충전할 수 있는 방법이 최선인 바, 이를 시행하기 위해서는 탈기수단으로 고진공(高眞空)이 필요함과 동시에 순간적으로 탈기시킬수 있는 제어 시스템이 필요 불가결한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 사항을 감안하여 안출된 것으로서, 그 목적은 금형안이 진공상태로 수지 충전이 이루어지도록 탈기수단과 그에따른 탈기제어수단을 마련하되, 특히 사출성형하기 전 금형닫힘이 이루어질때 이를 감지하여 탈기수단을 이용하여 순간적으로 금형내부가 고진공 상태를 유지케 함으로서 금형내(캐비티, 스풀, 런너)의 가스가 빠진 상태로 이후 성형 사이클이 진행되도록 하여 기존의 가스로 인한 여러 문제점을 개선하여 양품의 제품 생산을 이룩할 수 있음은 물론 성형시간을 30%∼40%정도 단축시킬 수 있는 금형내 가스빼기 제어 시스템을 제공함에 있다.

또, 본 발명의 다른 목적으로는 탈기제어수단을 소형화된 컨트롤 소자들로 제작될 수 있도록 그 구성을 콤팩트하게 함으로서 조작의 편의성 향상 및 그에따른 정확한 컨트롤 제어도 가능한 금형내 가스빼기 제어 시스템을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명 가스빼기 시스템의 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명 가스빼기 시스템의 제어 블록도,

도 3은 본 발명 가스빼기 개시 타임을 설명하기 위한 일 예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 - 탈기수단, 2 - 탈기제어수단,

3 - 고정측형판, 4 - 가동측형판,

10 - 금형, 11 - 진공탱크,

12 - 밸브, 13 - 진공펌프,

14 - 파이프, 21 - 중앙처리장치,

22 - 키입력부, 23 - 센서입력부,

24 - BCD출력부, 25 - 램프표시부,

26 - 진공펌프구동부.

상기와 같은 목적을 달성하기 의하여 본 발명은 금형닫힘, 금형조임, 노즐터치, 사출, 보압, 냉각, 가소화, 노즐후퇴, 금형열림, 이젝션으로 이루어지는 사출 성형에 있어서, 금형과 내부로 진공상태인 진공탱크와 파이프를 통해 연결되며 그 파이프 중간에 금형닫힘시 개방되는 밸브가 설치되는 한편, 배기를 가속시키는 진공펌프가 구비된 탈기수단과 ; 상기 금형담힘을 감지할때 이를 진공 흡인 개시 타이밍으로 판단하여 탈기수단에 마련된 진공펌프 구동과 함께, 각종의 진공도 표시, 동작 표시램프가 구동 제어되는 탈기제어수단으로 구성된 특징이 있다.

또, 본 발명의 상기 탈기제어수단은 탈기수단 제어 및 각종의 동작조건 등을 입력하여 활성화시키는 키입력부와, 고정축 및 가동축형판이 접촉되어 금형닫힘이 이루어질 때 이를 감지하여 전기적인 신호로 인가하는 센서입력부와, 제어수단을 총괄 제어하되, 상기 키입력부의 입력조건에 따라 내장된 프로그램이 활성화되며 센서입력부의 감지신호를 판단하여 탈기수단의 진공펌프 구동신호, 동작상태를 표시하는 램프 및 진공도 표시신호를 인가 제어하는 중앙처리장치와, 상기 중앙처리장치의 제어신호로 진공펌프를 온/오프 구동하는 진공펌프구동부와, 중앙처리장치의 제어신호로 동작상태를 램프 점등으로 확인케 하는 램프구동부와, 중앙처리장치의 제어신호로 진공탱크의 상용 진공도를 육안으로 확인토록 한 BCD출력부로 구성된 특징이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 가스빼기 시스템의 개략적인 구성도이며, 도 2는 본 발명 가스빼기 제어 블럭도이고, 도 3은 본 발명 가스빼기 개시 타임을 설명하기 위한 일 예시도이다.

금형 닫힘, 금형 조임, 노즐터치, 사출, 보압, 냉각, 가소화, 노즐후퇴, 금형 열림, 이젝션의 성형 사이클로 이루어지는 사출 성형기의 동작은 통상의 수순과 동일하나, 본 발명은 다만 금형닫힘시 금형내 스풀, 런너, 캐비티에서 잔류 에어를 탈기시킨 뒤에 사출하는 가스빼기 제어 시스템을 부가한 것으로서, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 탈기수단(1)과 그에따른 탈기제어수단(2)으로 구성된다.

즉, 부호 (1)은 탈기수단으로서, (10)은 가동측형판과 고정측형판에 부착되고 가동측형판은 형체 실린더의 작동에 의해 전진 후진에 의하며 열고 닫히는 금형이며, (11)은 내부가 진공상태로 이루어진 진공탱크로서 파이프(14)를 통해 연결되며 상기 파이프(14) 중간에 금형닫힘시 개방되는 밸브(12)가 설치되고, 후술하는 탈기제어수단(2)에 의해 제어되어 배기작업을 가속시키는 진공펌프(13)가 별도로 설치된다.

여기서, 상기 밸브(12)를 개방하면 공기는 같은 기압이 되려고 파이프(14)를 통해 이동되며 진공탱크(11)로 배기되면 공기가 들어 있는 금형(10)은 급속도로 압축되어 진공탱크(11)와 같은 진공상태가 되는데, 이때의 진공탱크용량과 진공펌프의 배기속도 선정을 위한 수식은로 나타낼 수 있다.(:금형내의 진공도,:탱크내의 진공도,:금형내의 용량,:탱크내의 용량, :A, B의 평형진공도) 이는 예로써, 진공탱크 100ι, 진공도2Torr, 금형내 캐비티 2ι, 대기압 760Torr 일 경우=l6.8Torr 즉, -743.2 mmHg를 나타내며 이 수치는 캐비티 및 관로와 진공탱크의 평형진공도로서 진공펌프에 의한 배기는 계산에 포함되지 않았기 때문에 실제 배기작업시에는 진공도가 더욱 높아진다.

(2)는 상기 금형(10) 담힘을 감지하며 금형 닫힘이 감지되어 밸브(12)개방 즉시, 진공 흡인 개시 타이밍으로 판단하여 상기 탈기수단(1)에 마련된 진공펌프(11)구동과 함께, 각종의 진공도 표시, 동작 표시램프가 총괄제어되는 탈기제어 수단이다.

도 2를 근거로 상기 탈기제어수단(2)을 좀 더 부연하면, (22)는 탈기수단 제어 및 각종의 동작조건 등을 사용자가 직접적인 조작으로 입력.활성화시키는 키입력부이며, (23)은 상기 금형(10) 닫힘이 이루어질 때 전기적인 신호로 인가하여 후술하는 중앙처리장치(21)에 입력하여 주는 센서입력부이고, (21)은 탈기제어수단을 총괄 제어하되, 상기 키입력부(22)의 입력조건에 따라 내장된 프로그램이 활성화되며 센서입력부(21)의 감지신호를 판단하여 탈기수단(1)의 진공펌프(13) 구동신호, 동작상태를 표시하는 램프 및 진공도 표시신호를 인가 제어하는 중앙처리장치이다.

또, (26)은 상기 중앙처리장치(21)의 제어신호로 진공펌프(13)를 온/오프 구동하는 진공펌프구동부이며, (25)는 상기 중앙처리장치(21)의 제어신호로 동작상태를 램프 점등으로 확인케 하는 램프구동부이고, (24)는 수개의 7-세그멘트로 구성되어 상기 중앙처리장치(21)의 제어신호로 진공탱크(11)의 진공도를 육안으로 확인토록 표시출력하는 BCD출력부(24)이다.

한편, 도 3은 가스빼기 개시 타임을 설명하기 위한 것으로서, 터널게이트나 사이드 게이트 금형의 경우에 적용되는 것으로 이에 도시된 바와 같이 고정측형판(3)의 퍼팅라인(PL)에 신축성이 좋고 내열성이 우수한 고무씰(32)이 설치되며, 그 내측으로 진공탱크와 연결된 흡인구(31)가 마련되는 한편, 상기 고무씰(32)의 윗면으로 가동측형판(4)이 접근하여 접촉된 순간에 전기적인 신호가 발생되는 마이크로 스위치 혹은 근접스위치(미도시)가 설치된다. 이때, 마이크로 스위치 혹은 근접스위치의 전기신호는 탈기제어수단(2)의 중앙처리장치(21)에 인가되도록 접속됨은 당연하다.

이와같이 구성된 본 발명 가스빼기 제어 시스템의 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 각종의 명령을 직접 조작하는 키입력부(22)의 키신호가 중앙처리장치(21)에 입력되면 이어 중앙처리장치(21)에 내장된 제어 수순으로 제어신호를 인가하는데, 이때 통상의 사출성형기로써 동작 즉, 금형닫힘, 금형조임, 노즐터치, 사출, 보압, 냉각, 가소화, 노즐후퇴, 금형열림, 이젝션으로 이루어지는 성형 사이클 중 특히, 사출전의 금형담힘시 우선적으로 내부 상태를 진공한다.

여기서, 내부 진공을 시행함에 있어 참고로 진공에너지를 이용해서 미세한 틈새로 가스를 흡인할때 진공도는 높으면 높을수록 좋지만 이 부분은 에어벤트의 치수와 수지의 재질과도 관계가 있으므로 성형의 경우 제품에 생기는 바리가 성형불량이 되는 경우도 있다. 예컨데, 나일론의 경우 틈새는 0.005mm가 한계이며, 폴리카보네이이트의 경우 틈새는 O.O1mm이다. 따라서 밴트의 틈새가 작아질수록 흡인에너지가 필요하므로 금형조건에 따른 적절한 내부진공이 이루어지도록 진공도를 높여줌은 당연하다.

한편, 내부진공 동작 제어는 도 3에 도시된 바와 같이 고정측형판(3)으로 가동측형판(4)이 서서히 접근하여 접속할 때 이를 감지하는 마이크로 스위치 혹은 근접스위치로 구성된 센서입력부(23)로부터 신호가 중앙처리장치(21)에 인가되고 중앙처리장치(21)는 진공명령으로 판단하여 밸브(12) 개방과 동시에 진공펌프구동부(26)에 구동신호를 인가함으로써 고무씰(32)로 둘러쌓인 공간은 흡인구(31)를 통해 에어가 같은 기압이 되기 위해 파이프(14)를 통해 이동되며 진공탱크(11)로 배기될 때 강한 펌프배기속도에 의해 배가되어 공기가 들어 있던 금형(10)내는 급속도로 압축되어 그 결과 순간적으로 공기탱크(11)와 같은 진공상태가 된다.

이어 가동측형판(4)이 계속 이동하여 금형닫힘이 완료되면 캐비티, 런너, 스풀안은 진공이 되고 이 상태에서 사출이 진행되며, 이후 보압, 냉각, 가소화, 노즐후퇴, 금형열림, 이젝션의 성형 사이클 수순이 완료되어 소망하는 양품 생산이 이루어지는 것이다.

아울러, 상기 중앙처리장치(21)는 진공펌프구동부(26)에 구동신호와 함께 램프표시부(25)도 제어하여 램프가 점등 되도록 함은 물론이고, BCD출력부(21)를 통해 진공도 표시가 이루어질 수 있도록 제어함으로써, 상용 진공도표시, 램프 점등 표시로 사용자가 현 동작상황을 육안으로 쉽게 확인할 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 금형안이 진공상태로 수지 충전이 이루어지도록 탈기수단과 그에따른 탈기제어수단을 마련하되, 특히 사출성형하기 전 금형닫힘이 이루어질때 이를 감지하여 탈기수단을 이용하여 순간적으로 금형내부가 고진공 상태를 유지케 함으로서 금형내(캐비티, 스풀, 런너)의 가스가 빠진 상태로 이후 성형 사이클이 진행되도록 하여 기존의 가스로 인한 여러 문제점을 개선함으로써 양품의 제품 생산이 가능하며, 또 성형시간을 30%∼40%정도 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 소형화 된 컨트롤 소자들로 구성된 탈기제어수단으로 그 구성이 콤팩트하게 함으로서 조작의 편의성 향상 및 그에따른 정확한 컨트롤 제어도 획득할 수 있는 다양한 효과가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 일실시예에 불과하며 본 발명의 그 구성요지 범위 내에서 얼마든지 변경 및 개조가 가능하다.

Claims (2)

1. 금형닫힘, 금형조임, 노즐터치, 사출, 보압, 냉각, 가소화, 노즐후퇴, 금형열림, 이젝션으로 이루어지는 사출성형에 있어서, 금형(10)과 내부로 진공상태인 진공탱크(11)와 파이프(14)를 통해 연결되며 그 파이프(14) 중간에 금형닫힘시 개방되는 밸브(12)가 설치되는 한편, 배기를 가속시키는 진공펌프(13)가 구비된 탈기수단(1)과 ; 상기 금형담힘을 감지할때 이를 진공 흡인 개시 타이밍으로 판단하여 상기 탈기수단(1)에 마련된 진공펌프(13) 구동과 함께, 각종의 진공도 표시, 동작 표시램프가 구동 제어되는 탈기제어수단(2)으로 구성된 것임을 특징으로 한 금형내 가스빼기 제어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 탈기제어수단(2)은 탈기수단 제어 및 각종의 동작조건 등을 입력하여 활성화시키는 키입력부(22)와, 고정측 및 가동측형판이 접촉되어 금형닫힘이 이루어질 때 이를 감지하여 전기적인 신호로 인가하는 센서입력부(23)와, 제어수단을 총괄 제어하되, 상기 키입력부(1)의 입력조건에 따라 내장된 프로그램이 활성화되며 상기 센서입력부(2)의 감지신호를 판단하여 탈기수단(2)의 진공펌프 구동신호, 동작상태를 표시하는 램프 및 진공도 표시신호를 인가 제어하는 중앙처리장치(21)와, 상기 중앙처리장치(21)의 제어신호로 진공펌프를 온/오프 구동하는 진공펌프구동부(26)와, 상기 중앙처리장치(21)의 제어신호로 동작상태를 램프 점등으로 확인케 하는 램프구동부(25)와, 상기 중앙처리장치(21)의 제어신호로 진공탱크의 진공도를 육안으로 확인토록 한 BCD출력부(24)로 구성된 것임을 특징으로 한 금형내 가스빼기 제어 시스템.