KR20080037652A - 적어도 하나의 캐비티에서의 용융물 충전을 감시 및/또는제어하는 방법 - Google Patents

적어도 하나의 캐비티에서의 용융물 충전을 감시 및/또는제어하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사출 성형기(P), 특히 냉간 채널-도구(2)를 구비한 사출 성형기의 적어도 하나의 캐비티(5)에 있어서의 용융물 충전을 감시 및/또는 제어하는 방법에 관한 것으로서, 상기 용융물이 캐비티(5)에서 센서(10)까지 이르는 데 필요한 시간을 감시하고, 상기 시간의 변화 또는 차이에 따라 상기 용융물의 점도를 변화시키는 방법이다.
Figure P1020087000517
사출 성형기, 냉간 채널 도구, 용융물, 점도, 센서.

Description

적어도 하나의 캐비티에서의 용융물 충전을 감시 및/또는 제어하는 방법{METHOD FOR MONITORING AND/OR CONTROLLING THE MELT FILLING OF AT LEAST ONE CAVITY}
본 발명은 특히 냉간 채널 도구(cold channel tool)를 구비하는 사출 성형기(injection moulding machine)의 적어도 하나의 캐비티에 있어서 용융물(melt)의 충전을 감시 및/또는 제어하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
사출 성형기의 사출 성형 공정은 일정한 변동(fluctuation)에 의해 불가피하게 영향을 받는데, 이는 주변 환경 조건들뿐만 아니라 원료 물질(용융물)의 품질과 속성이 지속적으로 변화하기 때문이다. 이러한 영향들에 기인하여, 결국 플라스틱 용융물의 유동 특성(flow characteristic) 내지 점도가 변화하고, 이는 서로 다른 부분적 특성들을 야기한다. 이러한 이유로, 사출 성형기의 재현력(reproduction ability)이 정확할수록 공정이 더 정확해진다는 종래의 가정은 원칙적으로 잘못된 것으로 보인다.
열간 채널 도구들(hot channel tools)의 경우, 이러한 문제가, 종래에는 독일 특허 DE 101 12 126 A1에 따라 캐비티 내에서 온도의 진행을 검출하고, 온도에 의한 영향을 받아 열간 채널들에서 용융물이 균일하게 되는 것을 통해 해결되었다.
사출 성형기에 여전히 많이 설치되는 냉간 채널 도구들의 경우, 오늘날까지 실질적으로 단 두 가지의 접근법이 있다.
첫째, 유동 특성들을 분배기 시스템과 캐비티들에서 미리 검출함으로써, 그 다음에 분배기의 기계적 처리를 통해 소정의 특징들을 조정한다. 이를 통해서는 용융물 유로(flow path)에서의 변동들을 극복할 수 없기 때문에, 상기 문제는 실질적으로 해결되지 않는다.
둘째, 기계 제조업체는 용융물 내의 점도 변동들을 상기 도구에 앞서서 내지는 사출 실린더에서 조정하려고 시도하는데, 이는 그러나 개방된 제어 회로에만 해당될 뿐이다. 이 때 주입 장치들과 캐비티 사이의 영향들은 고려되지 않는다.
본 발명의 과제는, 특히 냉간 채널-도구들의 경우, 사출 성형 사이클에서의 변동들을 인식하고 용융물의 유동을 가능한 균일하게 하는 것에 있다. 상기 변동들은 특히 용융물의 변동들에 기인한 것일 수 있다.
상기 과제는 용융물이 캐비티에서 센서에 이르기까지에 필요한 시간을 감시하고, 시간의 변화(variation) 내지는 차이(differentiation)에 따라 용융물의 점도를 변화시킴으로써 해결된다.
캐비티 내에서의 점도 변동들을 제어 내지 조정하기 위하여, 캐비티에서의 상기 변동들이 측정되어야 한다. 플라스틱 용융물의 점도에 의존하여, 동일한 기계를 설치했을 때 그리고 동일한 도구일 때, 상기 변동들은 소정 시간내의 소정의 유로 길이로 달성된다. 고점도("끈적끈적한")는 유로 길이를 짧게 하고, 저점도("묽은")는 유로 길이를 더 길게 한다. 동일한 유로 길이를 순회하기 위하여, 고점도의 용융물은 더 긴 시간을 필요로 하는 반면, 저점도의 용융물은 더 짧은 시간을 필요로 한다.
원료 물질의 성능, 주변 환경 조건 및 사출 성형 어셈블리의 가열은 사출 성형 공정 중에 플라스틱 용융물의 점도 내지 유동 방법에 영향을 주고 변화시킨다. 점도의 변화는, 유로 단부에 인접한 캐비티에서 센서가 용융물의 도착을 감지하는 것을 통해 확인될 수 있다. 여기서 다루어지는 센서는, 상기 도구의 벽의 온도, 캐비티의 내벽면의 온도 및 캐비티 내의 압력 또는, 용융물도 광학적으로 탐지하는 센서를 의미할 수 있다. 후자의 경우, 예컨대 상기 용융물을 마치 "보는(see)" 것 같은 광섬유를 의미할 수도 있다. 어느 경우이든, 용융물이 센서의 위치에 도달하면 신호의 변화가 발생한다. 상기 신호 변화는 자동적으로 감지되어, 플라스틱 용융물의 점도가 물질- 또는 공정 변동에 기인하여 더 높아질지 아니면 더 낮아질지가 자동적으로 산출된다.
동일한 기계를 설치했을 때, 플라스틱 용융물이 센서 위치에 도달하는 데 더 많은 시간이 필요하다면, 용융물의 점도가 더 높아진다. 이를 조정하기 위해서는, 점도를 낮추어야 한다. 이는 용제 또는 그와 유사한 것을 1회 첨가함으로써 수행될 수 있다. 그러나 이를 통해 상기 용융물의 다른 특성들도 영향을 받게 된다. 가장 단순하게는, 용융물의 온도를 상승시킴으로써 용융물의 점도를 낮출 수 있다. 이는 사출 성형기에서 상기 용융물에 의해 발생된 임의의 지점에 인접하여 수행될 수 있다. 이는, 가장 단순하게는, 사출 어셈블리 또는 상기 사출 어셈블리의 주입 노즐에 인접하여 수행된다. 예컨대 여기서 상기 어셈블리 및/또는 노즐 주위에 배치되는 가열 밴드들(heating bands)이 제공된다. 마찬가지로, 또 다른 가열 부재들도 고려될 수 있다. 또한 상기 용융물에 열을 가하기 위해, 상기 어셈블리의 스크류(screw)의 마찰 에너지를 적용하는 것도 가능하다.
동일한 기계를 설치했을 때, 플라스틱 용융물이 센서 위치에 도달하는 데 더 적은 시간이 필요하다면, 점도는 더 낮아지게 된다. 이를 조정하기 위해 필요한 것은, 상기 사출 성형기의 사출 어셈블리에 인접하여 온도를 낮추는 일이다.
바람직한 실시예에 따르면, 전체 공정은 자동화된다. 이를 위해 측정 신호들(바람직하게는 도구 벽의 온도-신호들)은 자동적으로 탐지되고 사출 어셈블리에 인접한 실린더 온도의 표준값은 각 사이클마다, 예컨대 호스트 컴퓨터-인터페이스를 지나 기계 조정 장치에 전달된다. 이러한 방식으로, 냉간 채널-도구의 경우 폐쇄된 제어 회로를 지나며, 점도의 변화들이 완전 자동으로 그리고 영구적으로 확실히 조정된다. 이로써, 사출 성형 도구에서 항상 동일한 유동 특성으로부터 시작될 수 있다. 이는 다시 사출부의 품질 유지력을 현저하게 높여준다.
본 발명에 따른 방법, 즉 측정 신호의 시간적 증가에 대하여 측정된 점도의 변화는, 사출 성형기 및 용융물의 점도를 제어하기 위해 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 개개의 경우, 일정한 허용 한계 내에서의 점도 변화를 감시하는 데에 있어서도 필요하다. 그 외에, 사이클이 이러한 허용 한계를 초과한 경우, 제조된 사출부는 불량 부품으로 분류(sort out)된다.
본 발명의 또 다른 장점들, 특징들 및 상세 사항들은 이하에서 첨부된 도면에 따른 바람직한 실시예를 통해 명백해진다.
도 1은 본 발명에 따른 사출 성형기의 개략적 측면도를 도시한다.
가이드 바들(guide bars)(1.1 및 1.2)에 인접하여 냉간 채널-도구(2)가 구비되고, 고정 주형판(3)과 이동 주형판(4) 내에 캐비티(5)가 각각 형성된다. 캐비티(5)에는 화살표(6)로 도시된 냉간 채널이 삽입되고, 상기 채널을 통과하여 용융물이 사출 어셈블리(7)로부터 캐비티(5) 내로 유입된다. 사출 어셈블리(7)는 압출기(8)와 연결되어 있고, 압출기에 플라스틱 물질을 위한 호퍼(9)가 배치된다.
본 발명의 작동 방법은 다음과 같다:
주형판들(3 및 4)을 폐쇄한 후, 용융물이 사출 어셈블리(7)와 냉간 채널을 지나 캐비티(5) 내로 압입된다. 용융물은 캐비티(5)를 채운다. 용융물은 소정의 유로를 따라 센서(10)에 도달한다. 센서(10)는 가능한 유로의 단부에 근접하여 배치되고 예컨대 캐비티의 내벽 온도를 검출할 수 있다. 센서는 용융물의 유동을 관찰하는 내부 압력 센서 또는 광학 센서를 의미할 수 있다.
센서(10)는 평가 유닛(11)을 지나 기계 인터 페이스(12)와 연결된다. 상기 인터페이스의 상부에는 전체 기계의 조정 장치가 필요하다. 또한 용융물을 위한 조절 장치가 상기 기계 인터 페이스(12)와 결합되는데, 이 때 상기 조절 장치는 본 실시예에서 네 개의 가열 밴드들(13.1~13.4)로 구성된다.
상기 센서를 이용하여, 각 사이클마다 용융물이 센서에 도달하기 위한 시간 이 산출된다. 상기 산출값은 평가 유닛에 전달된다.
센서가 유로 시간의 변동을 확인하면, 평가 유닛은, 경우에 따라서 허용 오차 영역을 초과한 후에, 기계 인터페이스에 신호를 전달함으로써, 가열 밴드들의 온도가 변화하도록 한다. 예컨대 유로가 더 길게 지속된다면, 이는 용융물의 점도가 높아진다는 신호이다. 점도는 상기 사출 어셈블리에 인접한 온도가 상승됨으로써 다시 낮아질 수 있다. 점도가 낮아지면, 즉, 센서에 이르는 유로가 더 빨라지게 되면, 사출 어셈블리에 인접한 온도는 반대로 낮아진다.
<도면 부호 목록>
1: 가이드 바(guide bar) 2: 냉간 채널-도구
3: 고정 주형판 4: 이동 주형판
5: 캐비티 6: 화살표
7: 사출 어셈블리 8: 압출기
9: 호퍼 10: 센서
11: 평가 유닛 12: 기계 인터 페이스
13: 가열 밴드들 P: 사출 성형기

Claims (8)

  1. 사출 성형기(P), 특히 냉간 채널-도구(2)를 구비한 사출 성형기의 적어도 하나의 캐비티(5)에 있어서의 용융물 충전을 감시 및/또는 제어하는 방법으로서,
    상기 용융물이 상기 캐비티(5)에서 센서(10)까지 이르는 데 필요한 시간을 감시하는 단계; 및
    상기 시간의 변화 내지 차이에 따라 용융물의 점도를 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융물 충전을 감시 및/또는 제어하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서(10)를 이용하여 상기 도구의 벽의 온도, 상기 캐비티 내벽의 온도, 상기 캐비티 내의 압력 및/또는 용융물을 광학적으로 탐지하는 것을 특징으로 하는 용융물 충전을 감시 및/또는 제어하는 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    점도를 변화시키기 위해 용융물의 온도를 변경시키는 것을 특징으로 하는 용융물 충전을 감시 및/또는 제어하는 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    용융물의 온도는 가열 부재들(13.1-13.4)에 의해 변경되는 것을 특징으로 하 는 용융물 충전을 감시 및/또는 제어하는 방법.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    사출 어셈블리에서 이송 부재(transport element)의 마찰열을 이용하여 열을 가하는 것을 특징으로 하는 용융물 충전을 감시 및/또는 제어하는 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서(10)의 측정 신호들은 자동적으로 탐지 및 평가되고, 용융물을 위한 표준값들은 가능한 한 매 사이클마다 기계 조정 장치에 전달되는 것을 특징으로 하는 용융물 충전을 감시 및/또는 제어하는 방법.
  7. 사출 성형기(P), 특히 냉간 채널-도구(2)를 구비한 사출 성형기의 적어도 하나의 캐비티(5)에 있어서의 용융물 충전을 감시 및/또는 제어하는 장치로서,
    캐비티(5); 및 용융물의 유동 속도를 탐지하기 위해 상기 캐비티에 배치되는 센서(10)를 포함하고,
    상기 용융물의 점도를 변화시킴으로써 상기 유동 속도를 변화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 용융물 충전을 감시 및/또는 제어하는 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    점도를 변화시키기 위해, 사출 성형기(P)의 사출 어셈블리(7)에 조절 장 치(13.1-13.4)가 배치되는 것을 특징으로 하는 용융물 충전을 감시 및/또는 제어하는 장치.
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