KR20170126134A

KR20170126134A - 냉,온조기를 이용한 비연속 금형 온도조절시스템

Info

Publication number: KR20170126134A
Application number: KR1020160056137A
Authority: KR
Inventors: 유기철
Original assignee: (주)청수메이드
Priority date: 2016-05-09
Filing date: 2016-05-09
Publication date: 2017-11-17
Also published as: KR101817161B1

Abstract

본 발명은 냉,온조기에서 금형측으로 냉각수가 공급/순환되는 구조에서, 사출성형 후 일정구간에서만 냉각수가 순환되도록 하여 금형의 냉각시간을 단축함과 아울러 냉,온조기의 수명을 연장할 수 있으며, 특히 용융수지 주입시 유동성이 용이한 냉,온조기를 이용한 비연속 금형 온도조절시스템에 관한 것이다.

Description

냉,온조기를 이용한 비연속 금형 온도조절시스템{Temperature control system for molds using cooling and heating device}

본 발명은 냉,온조기를 이용한 비연속 금형 온도조절시스템에 관한 것으로, 더 상세히는 제품의 사출 성형후, 냉,온조기에서 공급되는 냉각수를 일정구간에서만 순환되도록 하여 전체적인 금형의 냉각시간을 단축함과 아울러 냉,온조기의 수명을 연장할 수 있는 냉,온조기를 이용한 비연속 금형 온도조절시스템에 관한 것이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 금형온도 제어 시스템은 금형에서 유입되는 순환수에 의한 배압을 완화하고 순환수 중에서 공기를 분리해내는 보조탱크와, 순환펌프와, 히터와, 금형의 내부를 통과하는 폐루프를 형성하고, 금형에서 보조탱크로 연결되는 라인에서 분기되어 냉각기를 거쳐 상기 보조탱크로 연결되는 또 하나의 폐루프를 형성하여, 금형을 가열할 때에는 온수가 보조탱크, 순환펌프, 히터, 팽창고압호스, 금형의 순으로 이어지는 폐루프를 순환하고, 금형을 냉각시킬 때에는 냉수가 냉각기, 보조탱크, 순환펌프, (작동되지 않는) 히터, 팽창고압호스, 금형의 순으로 이어지는 폐루프를 순환하는 구조로 열교환이 신속히 이루어져 성형주기가 짧고, 에너지 사용량이 적으며 정밀한 온도제어가 가능하여 불량률이 낮은 효과가 있다.

그러나 종래의 금형온도 제어 시스템은 도 2에 보는 바와 같이, 냉각수를 사출시점부터 제품취출점까지 순환시키고 제품취출점부터 다음 사출시점까지 순환을 중지하는 것으로, 사출을 시작하면서 동시에 냉각수를 순환시키기 시작하는데 용융 플라스틱이 주입되는 동안(A 구간) 금형온도는 급격히 상승하였다가 사출이 완료되면 서서히 낮아지게 된다(B-A 구간). 금형온도가 계속 낮아져 제품취출 온도(플라스틱의 연화점 이하)에 도달하면 냉각수의 순환을 멈추고 성형된 제품을 꺼내는데 제품을 꺼내고 나면 금형 내의 관로에 남아있는 냉각수와 대기에 의하여 급격히 온도가 떨어지게 된다. 이때 냉각수의 순환을 중지하는 것은 금형이 과냉각되는 것을 피하기 위함이다. 금형온도가 다시 금형온도 관리점인 50℃까지 떨어지면 또 다른사출공정을 시작하는데 한 싸이클의 생산시간은 C로 표시된다.

이처럼 금형의 사출시점부터 제품취출점까지 냉각수가 지속적으로 순환되도록 하여 금형의 온도를 제어하는 구조로, 냉각수가 순환되는 냉각시간이 길어 전체적인 생산시간(Cycle time)이 길어질 수 밖에 없으며, 사정이 이러다보니 금형측으로 냉각수를 공급하는 냉,온조기가 빈번하게 동작되어 수명이 단축되는 문제점이 있었다.

특허공개번호 10-2003-0064484호

상기의 문제점을 해소하기 위한 본 발명은 냉,온조기에서 금형측으로 냉각수가 공급/순환되는 구조에서, 사출성형 후 일정구간에서만 냉각수가 순환되도록 하여 금형의 냉각시간을 단축함과 아울러 냉,온조기의 수명을 연장할 수 있으며, 특히 용융수지 주입시 유동성이 용이한 냉,온조기를 이용한 비연속 금형 온도조절시스템을 제공한다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 냉,온조기를 이용한 비연속 금형 온도조절시스템은 냉,온조기와, 제2온도센서가 구비된 금형과, 공급 및 회수 분배기와, 상기 냉,온조기와 공급 및 회수 분배기 사이에 연결되는 공급라인과 회수라인과, 상기 금형과 공급 및 회수 분배기 사이에 연결되는 복수의 공급관과 회수관과, 상기 공급라인에는 냉,온조기에서 공급되는 냉각, 승온된 냉각수를 감지하는 제1온도센서와, 제1유량센서와, 압력센서와, 제1 ON/OFF 솔밸브가 순차적으로 설치되며, 상기 회수라인에는 금형측에서 회수된 냉각수의 유량을 회수 및 차단하는 제2 ON/OFF 솔밸브와, 제2유량센서와, 제3온도센서가 순차적으로 설치되며, 공급/회수되는 냉각수의 온도, 유량, 압력 및 금형의 온도를 인지하여 상기 제1,2 ON/OFF 솔밸브의 온(ON) 동작에 의해 사출성형시 냉각구간 중, 일부구간에서만 비연속적으로 냉각수가 공급되도록 유도하는 제어부와, 상기 공급라인의 제1온도센서와 제1유량센서 및 상기 회수라인의 제3온도센서와 제2유량센서 사이에 자동밸브가 설치된 바이패스관과, 상기 바이패스관에 의해 상기 제1,2 ON/OFF 솔밸브의 오프(OFF)시 상기 냉,온조기의 냉각수 순환을 유도하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 냉,온조기를 이용한 비연속 금형 온도조절시스템은 냉,온조기에서 금형측으로 냉각수가 공급/순환되는 구조에서, 사출성형 후 일정구간에서만 냉각수가 순환되도록 하여 금형의 냉각시간을 단축함과 아울러 냉,온조기의 수명을 연장할 수 있으며, 특히 용융수지 주입시 유동성이 용이한 효과가 있다.

도 1,2는 종래의 금형온도 제어 시스템을 보인 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 비연속 금형 온도조절시스템을 보인 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 비연속 금형 온도조절시스템의 다른실시예를 보인 개략도,
도 5은 본 발명에 따른 비연속 금형 온도조절시스템을 보인 그래프를 보인 개략도.

본 발명에 따른 냉,온조기를 이용한 비연속 금형 온도조절시스템을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예들에 의해 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

한편, 기술을 설명함에 있어서 본 발명이 속하거나 속하지 아니한 기술분야에서 광범위하게 널리 알려져 사용되고 있는 구성요소에 대해서는 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 하며, 이는 불필요한 설명을 생략함과 더불어 이에 따른 본 발명의 요지를 더욱 명확하게 전달하기 위함이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 냉,온조기를 이용한 비연속 금형 온도조절시스템은 냉,온조기(100)와, 금형(110)과, 공급 및 회수 분배기(120,130)와, 상기 냉,온조기(100)와 공급 및 회수 분배기(120,130) 사이에 연결되는 공급라인(140)과 회수라인(150)과, 상기 금형(110)과 공급 및 회수 분배기(120,130) 사이에 연결되는 복수의 공급관(121)과 회수관(131)과, 상기 공급라인(140)과 회수라인(150)에 설치되는 바이패스관(160)과, 제어부(170)로 구성된다.

상기 금형(110)은 금형(110) 각각에 온도를 감지하는 하나 또는 그 이상의 제2온도센서(111)가 설치될 수 있는 것이다.

상기 공급 및 회수 분배기(120,130)는 냉각수를 금형(110)측으로 공급하는 복수의 공급관(121)과, 금형(110)을 통과하여 회수는 복수의 회수관(131)으로 이루어진다.

상기 공급라인(140)에는 냉,온조기(100)에서 공급되는 냉각수를 감지하는 제1온도센서(141)와, 제1유량센서(142)와, 압력센서(143)와, 제1 ON/OFF 솔밸브(144)가 설치된다.

상기 제1온도센서(141)와 제1유량센서(142), 압력센서(143)는 공급라인(140)을 통과하는 냉각수의 온도, 유량, 압력을 감지하여 제어부(170)로 전달하게 된다.

상기 제1 ON/OFF 솔밸브(144)는 제어부(170)의 신호를 전달받아 오픈(OPEN) 및 클로스(CLOSE) 동작에 의해 냉각수 유량의 시간제어, 온도제어 등이 가능한 것이다.

상기 회수라인(150)에는 금형(110)측에서 회수된 냉각수를 회수 및 차단하는 제2 ON/OFF 솔밸브(151)와, 제2유량센서(152)와, 제3온도센서(153)가 설치된다.

상기 제3온도센서(153)와 제2유량센서(152)는 회수라인(150)을 통과하는 냉각수의 온도, 유량을 감지하여 제어부(170)로 전달하게 된다.

상기 제2 ON/OFF 솔밸브(151)는 제어부(170)의 신호를 전달받아 오픈(OPEN) 및 클로스(CLOSE) 동작에 의해 냉각수 유량의 시간제어, 온도제어 등이 가능한 것이다.

상기 바이패스관(160)은 공급라인(140)의 제1온도센서(141)와 제1유량센서(142) 및 상기 회수라인(150)의 제3온도센서(153)와 제2유량센서(152) 사이에 자동밸브(161)가 설치된다.

그리고 상기 바이패스관(160)은 제어부(170)에서 제1,2 ON/OFF 솔밸브(144,151)가 클로스되면 상기 금형(110)측으로 냉각수가 공급되지 않은 상태에서 상기 자동밸브(161)를 오픈시키면 상기 냉,온조기(100)와, 공급라인(140) 및 회수라인(150)을 따라 냉각수의 순환을 유도하게 된다.

이처럼 상기 금형(110)측으로 냉각수를 공급하지 않은 상태에서도 상기 냉,온조기(100)는 동작하지만 상기 금형(110)측으로 보내지는 냉각수의 온도를 단시간내 보상받아 냉각구간에서 일정한 온도를 공급할 수 있으며, 상기 냉,온조기(100)의 동작을 최소화할 수 있는 것이다.

상기 제어부(170)는 냉각수가 순환되는 구조에서 냉각수의 온도, 유량, 압력 및 금형(110)의 온도를 인지하여 상기 제1,2 ON/OFF 솔밸브(144,151)의 오픈(OPEN) 및 클로스(CLOSE) 동작에 의해 사출성형시 냉각단계 중, 일부구간에서만 비연속적으로 냉각수가 공급되도록 유도한다. 도 4와 같이 자세히 살펴보면, 상기 제어부(170)는 상기 온도센서(110)에서 측정되는 냉각수의 측정온도가 설정최고온도(Th)에 도달하면 설정시간(Tpulse) 동안 상기 제1,2 ON/OFF 솔밸브(144,151)에 펄스신호를 인가하여 동시에 개방하

고, 상기 설정시간이 경과하면 상기 제1,2 ON/OFF 솔밸브(144,151)를 차단하여 냉각수가 일부 구간에서만 공급된다. 이어 상기 온도센서에서 측정되는 냉각수의 측정온도가 설정최저온도(Tl)에 도달하면 냉각을 위한 '1' 사이클 시간(1 cycle time)으로 판단한다. 이 경우 상기 제1,2 ON/OFF 솔밸브(144,151)를 개방하기 위해 펄스신호를 인가하는 설정시간(Tpulse)은 '1' 사이클 시간(1 cycle time)의 15 ~ 20%의 시간으로 설정하여 제어함이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명은 '1' 사이클 시간(1 cycle time)이 진행되는 과정에서, 냉각단계의 실제냉각 구간을 제외한 주입, 보합, 냉각단계 중 나머지 구간, 형개, 취출,형폐에서는 상기 제1,2 ON/OFF 솔밸브(144,151)에 의해 냉각수의 흐름이 차단하여 금형(110)의 냉각을 비연속 냉각 방식으로 진행된다.

한편, 상기 공급라인(140)과 회수라인(150)에 설치되며, 냉각수에 함유된 이물질이나 스케일 성분을 필터링하거나 포집하는 필터수단(180)이 구비된다.

상기와 같이, 본 발명은 냉,온조기(100)를 이용한 비연속 금형 온도조절시스템의 작용 및 효과를 설명하면, 상기 금형(110)의 캐비티에 용융된 수지를 주입한 후, 금형의 냉각→형개→취출→형폐로 진행되면서 상기 금형(110)의 냉각이 진행된다. 좀 더 구체적으로 보면, 상기 금형(110)이 사출완료하여 수지가 충진되면 소정온도로 상승되고 보압을 거쳐 성형물이 종류에 따라 순차적으로 성형되고 있거나 성형이 완전하게 되는 시점에서 상기 금형(110)의 냉각이 요구되는데, 본 발명은 냉각단계에서 상기 제어부(170)에서 펄스(Pulse) 구간에서만 제1,2 ON/OFF 솔밸브(144,151)의 오픈/클로스에 의해 금형(110)측으로 냉각수 공급/회수되면서 금형(110)의 냉각이 이루어진다.

이처럼 상기 금형(110)측으로 필요 이상 냉각되지 않아 상기 금형(110)의 캐비티 벽 온도를 일정온도로 유지할 수 있어, 종래 금형을 연속적으로 냉각함에 있어 금형(110)이 적정온도 이하로 떨어지면 냉,온조기(100)를 이용하여 금형(110)을 적정온도로 올려야 하기 때문에 냉,온조기(100)의 빈번한 동작이 이루어져 수명이 단축되는 문제점을 해결할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 제어부(170)에서 펄스(Pulse) 구간에서만 금형(110)의 냉각이 이루어져, 캐비티 내벽과 성형물 사이의 공기층이 적게 형성되어 성형물의 수축률을 줄일 수 있어 변형이나 뒤틀림 등의 문제점을 해결할 수 있는 것이다.

또, 상기 금형(110)의 캐비티 벽 온도를 적정온도로 유지할 수 있어, 주입시 성형물의 두께가 얇아 부분에 미성형 또는 웰드(weld) 등을 최소화할 수 있는 것이다. 이처럼 용융수지 주입시 유동성이 용이하여 보압 과정에서 시간을 단축시킬 수 있는 것이다.

도 5는 본 발명은 냉,온조기를 이용한 비연속 금형 온도조절시스템의 다른실시예를 보인 것으로, 도 3에서 발명의 중복된 내용은 생략하기로 한다.

상기 금형(110)에는 금형(110)에서 냉각수가 통과하는 일예로 제1,2,3구간을 구분할 수 있으며, 이 제1,2,3 구간 각각에 제2온도센서(111)가 구비된다.

상기 공급라인(140)과 회수라인(150)에는 복수개의 공급 및 회수 분배기(120,130)가 연결되며, 상기 금형(110)의 제1,2,3 구간과 공급 및 회수 분배기(120,130) 사이에 공급관(121)과 회수관(131)이 연결되어 성형물에 따라 냉각시간의 단축할 수 있는 것이다.

이상에서는 본 발명의 특징을 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 목적, 구성, 효과를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims

냉,온조기(100)와, 제2온도센서(111)가 구비된 금형(110)과, 공급 및 회수 분배기(120,130)와,
상기 냉,온조기(100)와 공급 및 회수 분배기(120,130) 사이에 연결되는 공급라인(140)과 회수라인(150)과,
상기 금형(110)과 공급 및 회수 분배기(120,130) 사이에 연결되는 복수의 공급관(121)과 회수관(131)과,
상기 공급라인(140)에는 냉,온조기(100)에서 공급되는 냉각, 승온된 냉각수를 감지하는 제1온도센서(141)와, 제1유량센서(142)와, 압력센서(143)와, 제1 ON/OFF 솔밸브(144)가 순차적으로 설치되며,
상기 회수라인(150)에는 금형(110)측에서 회수된 냉각수의 유량을 회수 및 차단하는 제2 ON/OFF 솔밸브(151)와, 제2유량센서(152)와, 제3온도센서(153)가 순차적으로 설치되며,
공급/회수되는 냉각수의 온도, 유량, 압력 및 금형(110)의 온도를 인지하여 상기 제1,2 ON/OFF 솔밸브(144,151)의 온(ON) 동작에 의해 사출성형시 냉각구간 중, 일부구간에서만 비연속적으로 냉각수가 공급되도록 유도하는 제어부(170)와,
상기 공급라인(140)의 제1온도센서(141)와 제1유량센서(142) 및 상기 회수라인(150)의 제3온도센서(153)와 제2유량센서(152) 사이에 자동밸브(161)가 설치된 바이패스관(160)과, 상기 바이패스관(160)에 의해 상기 제1,2 ON/OFF 솔밸브(144,151)의 오프(OFF)시 상기 냉,온조기(100)의 냉각수 순환을 유도하는 것을 특징으로 하는 냉,온조기를 이용한 냉각수의 비연속 제어 금형 온도조절시스템.
제1항에 있어서,
상기 공급라인(140)과 회수라인(150)에 설치되며, 냉각수에 함유된 이물질이나 스케일 성분을 필터링하거나 포집하는 필터수단(180)이 더 포함된 것을 특징으로 하는 냉각수의 비연속 제어 금형 온도조절시스템.