KR20140106257A - 금형용 온도분석 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금형의 온도분포를 실시간 또는 설정 시간마다 시각적으로 확인하여 파악할 수 있게 되므로 제품의 취출시간을 정확하게 예측하여 제품의 불량을 방지할 수 있으면서 금형의 냉각을 효율적으로 수행할 수 있고, 금형의 테스트 시간을 대폭단축할 수 있고 금형의 설계를 용이하게 할 수 있도록 한 금형용 온도분석 시스템에 관한 것으로서;
금형을 냉각하기 위하여 금형으로 공급된 후 배출되는 냉각수의 온도를 온도측정모듈을 통하여 측정하여 콘트롤러로 인가하고;
냉각수의 온도정보를 인가받은 콘트롤러에서는 디스플레이를 통하여 실시간 또는 설정된 시간마다 금형의 온도분포 상태를 시각적으로 파악할 수 있도록 표시하도록 하는 것이 특징이다.

Description

금형용 온도분석 시스템{A TEMPERATURE ANALYSIS SYSTEM FOR MOLD}

본 발명은 금형용 온도분석 시스템에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 금형을 통하여 제품을 사출성형할 때 적합한 온도로 분포되고 있는지 실시간으로 확인하여 금형을 사출성형에 적합한 상태로 제어할 수 있도록 한 새로운 형태의 온도분석 시스템의 제공에 관한 것이다.

용융금속을 고압으로 금형을 사출하여 주물을 주조하는 다이케스팅 금형에 있어 다이케스팅 금형의 형상이 복잡하거나 대형일 경우에는 냉각장치의 설치가 어려워 다이케스팅 금형이 냉각이 되지 않아 높은 열로 인하여 제품의 생산성 및 품질이 저하되는 문제점이 발생한다.

또한 사출성형하는 과정에서도 금형의 전체적인 온도가 균일하게 분포되어야 성형된 제품을 취출할 때 제품이 뒤틀리는 등의 현상을 방지할 수 있으며, 금형을 처음 만들어 테스트하는 과정에서도 금형 전체의 온도가 균일하게 분포하는 지 정확하게 분석하는 것이 필수적인 요소이다.

종래에는 이와 같이 금형 전체의 온도가 고르게 분포하고 있는지 파악할 수 있는 시스템이나 장치가 개발되어 사용되고 있지 않은 상황이며, 금형을 이용하여 제품을 생산할 때 발생하는 고열을 냉각하여 금형의 수명을 길게 하면서 제품을 안정화시키 위한 냉각시스템은 다수 개발되어 사용되고 있다.

상기와 같은 금형의 온도를 적절하게 제어하기 위한 온도제어 시스템이 도 5에 도시되어 있으며 이를 살펴보면 다음과 같다.

종래 기술이 적용되는 금형의 온도제어 시스템(1)은, 물 공급원(2)과 연결되는 일단부에 밸브수단인 체크밸브(3)가 설치되고 내부에는 히터(4)가 내장된 공급분배파이프(5)를 구비한다.

상기 공급분배파이프(5)와 금형(6) 사이에 각기 다른 유로를 갖도록 분기 되게 다수의 공급라인(7)을 연결하고, 상기 금형(6)에 각기 다른 유로를 갖도록 분기되게 다수의 환수라인(8)을 연결한다.

상기 환수라인(8)이 각각 연결되고 일단부에는 밸브수단인 배수밸브(9)를 갖는 환수분배파이프(10)와, 상기 환수분배파이프(10)와 공급분배파이프(5)에 연결되어 물을 순환시키는 순환라인(11)을 연결한다.

상기 순환라인(11)에 설치되어 물을 강제순환시키는 순환펌프(12)와, 압력조절밸브(13)와 배수밸브(14)가 닫힌 폐회로 상태에서 순환펌프(12)를 구동시켜 공급분배파이프(5)와 금형(6), 환수분배파이프(10) 및 순환라인(11)으로 가열된 온수를 순환되게 제어하는 콘트롤유닛(15)을 포함하여 구성하고 있다.

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상기와 같은 종래 기술이 적용되는 금형의 온도제어 시스템은, 금형을 이용하여 제품을 생산할 때 발생하는 고열을 냉각시키거나 또는 금형의 온도를 제품을 생산하는 데 적합한 온도를 유지하도록 하기 위하여 사용하는 것이기 때문에 목적한 바의 온도 또는 설정된 온도로만 유지하도록 하는 형태이다.

이러한 이유에 의하여 설정된 온도로 금형을 유지하는 것은 가능할 것이나, 금형의 현재 온도가 어느 부위에 어떠한 상태를 유지하고 있는지 파악하는 것은 현실적으로 힘들고, 다수개 장착되는 금형용 쿨러 또는 금형으로 공급되는 순환라인의 냉,온수의 온도에 의하여 적정한 상태를 유지할 것이라는 추측만 가능하게 된다.

또는 금형에 설치되는 쿨러 또는 냉각 또는 온도유지를 위한 순환라인과 별도로 금형온도를 검출하기 위한 온도센서를 필요시 장착하여 금형의 온도를 추출하여 금형의 상태를 파악하고 있는 실정이다.

이 경우에는 금형의 국부적인 곳의 온도만 표준으로 추출하는 형태이기 때문에 금형 전체에 대한 온도분포를 정확하게 파악하는 것이 어렵게 되므로 이 또한 금형 전체의 온도를 추측에 의존하여 금형의 상태를 파악할 수밖에 없기 때문에 제품을 사출성형하는 과정 또는 취출하는 과정에서 제품이 정상적인 상태를 유지하지 못하고 온도가 불균일한 방향으로 비틀린 상태에 있게 되는 불량이 발생하게 되는 것이다.

그리고, 금형을 처음 만들어 테스트하는 과정에서도 금형 전체의 온도 분포를 파악하기 위하여 시제품 생산시마다 온도센서를 금형에 장착하여 정보를 취득한 후에는 장착위치를 원상복귀시키는 작업을 수없이 반복하여 하는 원시적인 작업에 의존하기 때문에 정확한 데이터를 산출하기 어렵고 금형을 안정화시키는 데 많은 시간이 소요되는 문제점이 발생한다.

또한 제품을 성형하여 취출한 후 열화상카메라를 이용하여 제품을 스캔하여 제품의 상태를 파악한 후 역으로 금형의 상태를 파악하도록 하고 있으나, 제품 취출 후 급속하게 냉각되는 특성에 의하여 정밀도가 현저하게 떨어지게 되는 등 여러 문제점이 발생하고 있는 실정이다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 금형을 냉각하기 위하여 금형으로 공급된 후 배출되는 냉각수의 온도를 온도측정모듈을 통하여 측정하여 콘트롤러로 인가하고;

냉각수의 온도정보를 인가받은 콘트롤러에서는 디스플레이를 통하여 실시간 또는 설정된 시간마다 금형의 온도분포 상태를 시각적으로 파악할 수 있도록 표시하도록 함으로서;

금형의 온도분포를 실시간 또는 설정 시간마다 시각적으로 확인하여 파악할 수 있게 되므로 제품의 취출시간을 정확하게 예측하여 제품의 불량을 방지할 수 있으면서 금형의 냉각을 효율적으로 수행할 수 있고, 금형의 테스트 시간을 대폭단축할 수 있고 금형의 설계를 용이하게 할 수 있는 등의 목적 달성이 가능하다.

본 발명은 금형에 장착되어 금형을 냉각시키는 쿨러를 통하여 배출되는 냉각수의 온도를 검출하여 금형 전체의 온도분포를 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 함으로서 제품의 취출 시점을 용이하게 파악하여 제품의 변형을 방지하여 품질을 우수한 상태로 지속적으로 유지할 수 할 수 있고, 금형의 설계와 시험기간을 대폭단축 할 수 있어 생산성의 향상과 원가절감에 기여할 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 금형용 온도분석 시스템을 도시한 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 금형용 온도분석 시스템을 도시한 도해 예시도.
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 금형용 온도분석 시스템에 의하여 표시되는 온도분포 표시의 예시도.
도 4는 본 발명의 기술이 적용된 금형용 온도분석 시스템에 의하여 표시되는 온도분포 표시의 다른 예시도.
도 5는 종래 기술이 적용된 금형의 온도제어 시스템을 도시한 구성도.

이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 예를 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 금형용 온도분석 시스템을 도시한 블록 구성도, 도 2는 본 발명의 기술이 적용된 금형용 온도분석 시스템을 도시한 도해 예시도, 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 금형용 온도분석 시스템에 의하여 표시되는 온도분포 표시의 예시도, 도 4는 본 발명의 기술이 적용된 금형용 온도분석 시스템에 의하여 표시되는 온도분포 표시의 다른 예시도로서 함께 설명한다.

본 발명의 기술이 적용되는 금형용 온도분석 시스템(100)은, 금형(101)을 냉각하기 위하여 공급되어 배출되는 냉각수의 온도를 온도측정모듈(102)을 통하여 측정하여 콘트롤러(103)로 인가하고, 냉각수의 온도정보를 인가받은 콘트롤러(103)에서는 디스플레이(104)를 통하여 실시간 또는 설정된 시간마다 금형의 온도분포 상태를 쉽게 파악할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 온도측정모듈(102)은 금형(101)을 구성하는 상금형(107)과 하금형(108)에 장착되는 다수개의 쿨러(109,110)로 공급라인(111,112)을 통하여 냉각수가 공급되어 금형(101)과 열교환을 통하여 냉각을 수행한 후 배출라인(113,114)을 통하여 배출되는 냉각수의 온도를 측정수단(115)을 통하여 측정하도록 한다.

상기 배출라인(113,114)의 냉각수온도를 측정수단(115)을 통하여 측정한 온도측정모듈(102)은 통신수단(116)을 통하여 콘트롤러(103)로 감지정보를 인가하도록 한다.

상기 통신수단(116)은 유선 또는 무선으로도 가능하고 무선으로 할 경우에는 PLC통신 RF통신 또는 지그비(Zigbee) 등 다양한 통신수단을 이용할 수 있을 것이며, 측정수단(115)을 통하여 측정된 정보를 콘트롤러(103)로 인가할 경우에는 상금형(107) 또는 하금형(108)의 어느 위치에 장착된 쿨러(109,110)로부터 배출되는 냉각수인지에 대한 위치정보도 함께 인가함은 당연할 것이다.

상기 콘트롤러(103)에서는 수신부(117)를 통하여 그 정보를 인가받아 차후 활용할 수 있도록 데이터베이스(118)에 저장함과 아울러 표시부(119)를 통하여 디스플레이(104)에 금형(101)의 온도정보를 표시함으로써 이용자(관리자)가 시각적으로 쉽게 파악할 수 있도록 한다.

상기 디스플레이(04)는 쿨러(109,110)의 위치정보(120)와 해당 쿨러(109,110)의 온도를 그래프타입(121)으로 보여주거나 또는 상금형(107)과 하금형(108)과 같은 사각형상에 쿨러(109,110)의 위치를 X,Y좌표 상에 표시하고, 상기 X,Y좌표 상에 표시되는 쿨러(109,110)를 색상으로 표시하는 색상타입(122)으로 보여주도록 한다.

상기 색상타입(122)의 경우에는 X,Y좌표 상에 표시되는 단색으로 온도에 따라 색상을 진하게 또는 연하게 표시되도록 하거나, 온도에 따라 높은 온도는 붉은 계열의 색으로 낮은 온도는 청색 계열의 색상으로 컬러로 표시하는 등 다양한 형태로의 실시가 가능할 것이다.

또 다른 예로서는 그래프타입(121)과 색상타입(122)을 혼용하여 표시하도록 함으로서 한번에 금형(101)의 온도분포 상태를 시각적으로 용이하게 파악할 수 있도록 하여도 무방할 것이다.

상기와 같은 본 발명의 기술이 적용된 금형용 온도분석 시스템(100)의 사용상태를 살펴보면 다음과 같다.

금형(101)을 구성하는 상금형(107)과 하금형(108)에 장착되는 쿨러(109,110)로부터 인출되는 배출라인(113,114)을 온도측정모듈(102)과 연결한 상태에서 금형(101)을 이용하여 시제품 또는 완제품을 생산하면서 설정된 시간마다 배출되는 냉각수의 온도를 측정하도록 한다.

이와 같이 설정된 시간마다 금형(101)을 냉각하고 배출되는 냉각수의 온도를 온도측정모듈(102)을 구성하는 측정수단(115)이 측정하면, 이를 통신수단(116)에 의하여 콘트롤러(103)로 인가하게 된다.

물론, 통신수단(116)이 측정된 냉각수의 온도정보를 전달할 때에는 상금형(107) 또는 하금형(108)의 어느 위치에 장착된 쿨러(109,110)와 연결된 배출라인(113,114)에서 배출되는 냉각수인지에 대한 위치정보도 함께 전송하게 되고, 이를 콘트롤러(103)의 수신부(117)가 인가받는다.

콘트롤러(103)에서는 온도측정모듈(102)에 제공하는 정보를 인가받은 후 차후 활용할 수 있도록 하기 위하여 데이터베이스(118)에 그 정보를 저장함과 아울러 표시부(119)를 통하여 디스플레이(104)를 통하여 금형(101)의 온도분포상태를 시각적으로 확인할 수 있도록 표시하도록 한다.

상기와 같이 표시되는 온도정보를 통하여 금형(101)의 어느 부위의 온도가 목적하는 바의 온도에 도달하지 못하는지 또는 과도하게 높은 온도를 유지하는 지, 금형(101) 전체의 온도가 균일한 상태를 유지하고 있는지 또는 금형의 온도가 설정 또는 목적하는 바의 온도상태를 유지하고 있는지 확인하고 파악할 수 있게 되므로 금형에서 성형되는 제품의 취출시기를 용이하게 판단할 수 있고, 냉각을 어떠한 형태로 수행하여야 하는지, 쿨러(109,110)의 장착위치 결정 등에 대한 판단을 할 수 있게 된다.

그러므로 시금형을 테스트를 용이하게 할 수 있기 때문에 테스트시기를 단축하여 전체적인 생산비용을 낮출 수 있고, 금형의 설계작업을 효율적으로 수행할 수 있게 되고, 성형되는 제품이 변형되어 불량으로 처리되는 현상을 최소화할 수 있는 등의 장점을 가진다.

100; 금형용 온도분석 시스템
102; 온도측정모듈
103; 콘트롤러
104; 디스플레이
109,110; 쿨러
113,114; 배출라인
115; 측정수단
116; 통신수단

Claims (3)

1. 금형을 냉각하기 위하여 금형으로 공급된 후 배출되는 냉각수의 온도를 온도측정모듈을 통하여 측정하여 콘트롤러로 인가하고;
   냉각수의 온도정보를 인가받은 콘트롤러에서는 디스플레이를 통하여 실시간 또는 설정된 시간마다 금형의 온도분포 상태를 시각적으로 파악할 수 있도록 표시하는 것을 특징으로 하는 금형용 온도분석 시스템.
2. 제 1 항에 있어서;
   상기 온도측정모듈은, 금형을 구성하는 상금형과 하금형에 장착되는 쿨러로 공급라인을 통하여 냉각수가 공급되어 금형 냉각을 수행한 후 배출라인을 통하여 배출되는 냉각수의 온도를 측정하는 측정수단과;
   상기 측정수단을 통하여 측정한 온도정보와 위치정보를 콘트롤러로 인가하는 통신수단으로 구성하고;
   상기 콘트롤러는, 온도측정모듈의 인가정보를 받기 위한 수신부와;
   인가받은 정보를 저장하는 데이터베이스와;
   인가받은 정보를 디스플레이를 통하여 표시하여 시각적으로 파악할 수 있도록 하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형용 온도분석 시스템.
3. 제 1 항에 있어서;
   상기 디스플레이는, 쿨러의 위치정보와 해당 쿨러의 온도를 그래프타입으로 보여주거나 또는;
   상금형과 하금형의 쿨러 위치를 X,Y좌표 상에 표시하고 상기 X,Y좌표 상에 표시되는 쿨러를 색상으로 표시하는 색상타입으로 보여주거나 또는;
   그래프타입과 색상타입을 병행하여 보여주는 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 금형용 온도분석 시스템.

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