KR20180108998A - 사출 금형 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

사출 금형의 제어 방법이 제공된다. 이는 용융 재료의 온도인 제1온도를 명목 설정 범위의 중간값으로 고정하고 캐비티 표면 온도인 제2온도를 일정한 간격으로 온도값을 변화시키면서 각 온도마다 시제품을 제조하는 단계와, 시제품마다 품질 평가값을 부여하는 단계와, 시제품 중 불량으로 판정되는 시제품에 적용된 온도의 상한값과 하한값을 결정하는 단계와, 상한값과 하한값 간의 범위를 보정된 설정 범위로 결정하는 단계를 포함한다.

Description

사출 금형 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING INJECTION MOLDING}
본 발명은 사출 금형 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사출 공정의 설정범위의 보정을 포함하는 사출 금형 제어 방법에 관한 것이다.
사출 성형은 수지와 같은 재료를 용융 상태로 금형의 캐비티 내에 충전시켜서 캐비티의 형상과 같은 시제품을 제조하는 방식을 말한다. 용융 수지를 금형 내에 충전하여 캐비티의 형상을 가지는 균일한 성형품을 얻어내기 위해서는 미리 셋팅된 성형 조건에 맞도록 성형조건이 유지되어야 한다. 이를테면, 사출 성형에서 상대적으로 중요한 성형 조건은 수지온도, 충전 압력, 및 금형 캐비티의 표면 온도 등이 있다.
성형 재료의 종류에 따라 적정한 온도와 압력 조건이 있으며, 그러한 적정 성형 조건 내에서 균일하고 우량한 성형품이 지속적으로 얻어질 수 있다. 온도가 너무 높으면 기포 등의 결함이 생길 수 있고, 온도가 너무 낮으면 낮은 점도로 인해 유동성이 떨어진다. 또한 금형 온도(캐비티의 표면 온도)가 너무 낮으면 점도 낮아 충전 불량 등의 문제가 야기되고, 금형 온도가 너무 높으면 성형품의 수축이 상대적으로 커지게 되는 문제가 발생한다.
충전 압력이 적정 압력 보다 낮으면 충전 불량이 발생할 가능성이 높고, 적정 압력 보다 높으면 버어가 발생한다.
이러한 용융 수지 온도, 금형 온도, 충전 압력 등을 검출하기 위한 센서들을 금형에 설치하고 해당 값을 검출하고, 생산품의 상태를 판단하여 온도 및 압력을 제어(또는 보정)하고 있다.
이를 위해, 기존에는 생산되는 각 제품에 대하여 작업자가 육안으로 품질 검사를 실시하고, 작업자의 축적된 노하우에 근거하여 온도와 충전 압력을 제어하는 방식이 일반적으로 채용되어 왔다. 결과적으로 과거의 방식은 작업자의 숙련도에 따라 성형품의 품질에 차이가 발생할 수밖에 없고 생산 수율이 작업자에 따라 차이가 크다.
더구나, 고온의 용융물 및 캐비티의 표면의 온도를 정확하게 검출하는 것이 용이하지 않고, 금형 장치 마다 실제 측정값들이 균일하게 나타나지 않는다.
따라서, 상술한 바와 같이 센서들을 이용하여 성형 조건을 검출하더라도 숙련된 작업자의 매뉴얼 보정에 매우 의존적일 수밖에 없다는 문제가 있다.
한국특허공개 10-2000-0033500
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 감안한 것으로서, 온도와 같은 공정의 설정 범위의 보정을 포함하는 사출 금형 제어 방법을 제공한다.
본 발명은 사출 금형의 제어 방법을 제공하며, 이는: 용융 재료의 온도인 제1온도를 명목 설정 범위의 중간값으로 고정하고, 캐비티 표면 온도인 제2온도를 일정한 간격으로 온도값을 변화시키면서 각 온도마다 시제품을 제조하는 단계; 상기 시제품마다 품질 평가값을 부여하는 단계; 상기 시제품 중 불량으로 판정되는 시제품에 적용된 온도의 상한값과 하한값을 결정하는 단계; 및 상기 상한값과 하한값 간의 범위를 보정된 설정 범위로 결정하는 단계;를 포함한다.
상기 일정한 간격은 1 내지 10℃일 수 있다.
상기 보정된 설정 범위를 적용한 제조 공정에 의해 생산되는 성형품에 품질 평가값을 부여하고, 부여된 품질 평가값에 근거하여 상기 보정된 설정 범위 내에서 상기 제2온도를 변경할 수 있다.
상기 시제품을 제조하는 단계에서의 상기 제2온도의 개시온도는 제2온도에 대한 명목 설정 범위 내일 수 있다.
본 발명에 따르면, 성형 조건의 설정 범위를 보정하는 방법을 포함하는 사출 금형 제어 방법이 제공된다. 성형품의 품질에 크게 영향을 끼지는 캐비티 표면온도를 정확하게 제어하기 위한 보정된 캐비티 온도 설정 범위를 도출한다. 또한, 성형품에 대한 품질 평가값을 부여하고, 그 품질 평가값에 따라 캐비티 온도를 자동으로 조절할 수 있다. 따라서 숙련된 작업자에 의존하던 캐비티 표면 온도 제어를 자동으로 행할 수 있게 되고, 그에 따라 생산성과 품질이 대폭 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 사출 금형 제어 방법 중 캐비티 표면 온도 설정범위를 보정하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 사출 금형 제어 방법이 적용되는 사출 금형 시스템의 예를 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 사출 금형 제어 방법 중 용융재료 온도 설정범위를 보정하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 사출 금형 제어 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 사출 금형 제어 방법이 적용되는 사출 금형 시스템의 예를 도시한 블럭도이다.
본 발명은 사출 금형의 제어 방법은 용융 재료의 온도인 제1온도를 명목 설정 범위의 중간값으로 고정하고, 캐비티 표면 온도인 제2온도를 일정한 간격으로 온도값을 변화시키면서 각 온도마다 시제품을 제조하는 단계와, 시제품마다 품질 평가값을 부여하는 단계와, 시제품 중 불량으로 판정되는 시제품에 적용된 온도의 상한값과 하한값을 결정하는 단계와, 상한값과 하한값 간의 범위를 보정된 설정 범위로 결정하는 단계를 포함한다. 온도값의 변화에 있어서 일정한 간격은 1 내지 10℃일 수 있다.
보정된 설정 범위를 적용한 제조 공정에 의해 생산되는 성형품에 품질 평가값을 부여하고, 부여된 품질 평가값에 근거하여 상기 보정된 설정 범위 내에서 제2온도를 변경할 수 있다. 시제품을 제조하는 단계에서의 상기 제2온도의 개시온도는 제2온도에 대한 명목 설정 범위 내일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 사출 금형 제어 방법이 적용되는 사출 금형 시스템에 대하여 설명한다.
본 발명의 사출 금형 제어 방법이 적용되는 사출 금형 시스템은 제1금형(11)과 제2금형(13)을 포함하는 사출금형부(10)와, 캐비티(15) 내로 공급되는 용융 재료의 온도인 제1온도를 검출하도록 설치되는 하나 이상의 제1온도센서(20)와, 캐비티(15) 표면의 온도인 제2온도를 검출하도록 설치되는 하나 이상의 제2온도센서(30)와, 용융 재료의 충전 압력을 검출하는 압력센서(40)와, 동작을 제어하는 금형제어부(50)를 포함한다. 또한, 금형제어부(50)에는 데이터베이스(60)가 연결 설치될 수 있다.
사출금형부(10)는 결합될 때 또는 닫힌 자세에서 캐비티(15)를 형성하는 제1금형(11)과 제2금형(13)을 포함한다.
사출금형부(10)는 캐비티(15) 내로 용융 재료(예를 들어 용융 수지)를 공급하기 위한 공급부와 제1 및 제2금형을 가열하기 위한 가열 구성(예를 들어 증기 또는 액체의 공급경로)를 포함할 수 있다.
사출금형부(10)는 용융 재료 및 캐비티(15) 표면의 온도를 조절하고 용융 재료의 충전 압력의 조절이 가능한 온도 및 압력 조절부 구성을 포함한다.
하나 이상의 제1온도센서(20)는 예를 들어 상술한 용융 재료의 공급부에 설치되어 용융 재료의 온도를 검출할 수 있다.
하나 이상의 제2온도센서(30)는 캐비티(15) 표면의 온도(금형 온도라고도 칭함)을 검출하도록 설치된다. 캐비티(15)의 표면 온도를 직접적으로 검출하는 것이 용이하지 않기 때문에, 통상적으로 제2온도센서(30)는 캐비티(15)의 표면에 근접한 부위에 배치되어 온도를 검출한다.
캐비티(15)의 표면 온도는 사출성형에 있어서 성형품의 품질에 큰 영향을 주는 요소이지만, 이와 같이 정밀한 온도의 검출이 용이하지 않고 나아가 장치마다 실제 측정 온도값이 다르기 때문에 문제가 발생하였을 때 숙련된 작업자가 아니라면 매뉴얼로 온도 조절을 하는 것이 어렵다. 아래에서 자세하게 설명되는 바와 같이 본 발명의 시스템에서는 온도 제어, 특히 캐비티(15) 표면의 온도 제어에 있어서 보정값을 적용시켜서 보다 정밀한 온도 제어가 가능하도록 한다.
금형 제어부(50)는 사출금형부(10)의 전반적인 동작을 제어한다. 이를테면, 제1 및 제2금형의 열림과 닫힘, 용융 재료의 충전, 금형의 가열 및 냉각 등의 동작을 제어한다.
이를 테면 금형 제어부(50)는 제1온도센서(20), 제2온도센서(30), 및 압력센서(40)로부터 측정한 데이터를 전달받아 온도 및 압력 조절부를 통해 설정된 범위 내에서 온도와 압력을 제어한다.
금형 제어부(50)는 명목 설정범위 내에서 상기 제1온도 및 상기 제2온도를 제어하지만, 제1온도센서(20) 및 제2온도센서로부터의 검출값 마다의 성형품의 품질 평가값을 바탕으로 보정한 캘리브레이션 설정범위 내에서 적용한다.
설정범위의 캘리브레이션은 바람직하게는 생산 과정의 첫 단계에서 진행할 수 있다. 특히, 캐비티(15) 표면의 온도의 검출값이 정확하지 않기 때문에, 이에 대한 캘리브레이션이 필요하다. 통상적으로는 작업자가 생산된 성형품을 검사하고, 경험을 바탕으로 매뉴얼로 온도를 제어하고 있지만 그가 숙련된 작업자가 아니라면 어려울 수 있다. 특히, 검출된 캐비티(15) 표면의 온도가 명목 설정범위를 벗어나거나 상한 또는 하한 부근일 경우가 발생되는 때에는 온도의 제어가 가능하지 않을 수 있다. 이러한 경우의 어려움은 작업자의 매뉴얼 제어나 자동 제어가 모두 마찬가지이며, 특히 자동 제어를 적용한 경우 제어 불능이 발생하게 된다.
본 발명의 사출 금형 시스템은 온도 설정 범위에 대한 캘리브레이션 과정을 초기에 진행한다.
예를 들어, 도 1에 나타낸 바와 같이, 캐비티(15) 표면 온도인 제2온도에 대한 캘리브레이션은 제1온도를 명목 설정범위의 중간값에 고정하고, 제2온도를 몇 단계로 변화시키면서 각 온도에 대한 성형품의 품질 평가값을 도출한다. 불량에 해당하는 품질 평가값이 나올 때까지 진행하여 설정범위의 상한과 하한을 구할 수 있고, 그러한 범위가 보정된 설정범위라고 할 수 있다.
마찬가지로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 용융 재료의 온도인 제1온도에 대한 캘리브레이션은 제2온도를 명목 설정범위의 중간값에 고정하고, 상기 제1온도를 변화시켜서 성형품의 품질 평가값을 도출하여 제1온도에 대한 캘리브레이션 설정범위를 구할 수 있다. 성형품의 품질 평가값은 예를 들어 작업자가 입력할 수 있다.
예를 들어 캐비티(15) 표면 온도 설정범위에 대한 보정은 캐비티(15) 표면 온도에 대한 명목 설정범위가 40 ~ 80℃라면, 제1온도는 명목 설정범위의 중간값으로 유지한 후 제2온도센서(30)의 검출값이 60℃가 되도록 설정한 후 성형 공정을 진행하여 얻어진 성형품에 대하여 품질 평가값을 입력한다.
이어, 일정한 간격으로 온도를 상승시켜서 불량 성형품이 나올 때까지 진행한다. 마찬가지로 일정한 간격으로 온도를 하강시켜서 불량 성형품이 나올 때까지 진행한다.
이렇게 얻어진 상한과 하한은 캘리브레이션 설정범위로 정할 수 있고, 실제 생산 공정에서는 입력되는 성형품의 품질 평가값에 따라 보정된 설정 범위 내에서 자동으로 캐비티(15) 표면 온도를 제어할 수 있게 된다.
이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
10: 사출금형부 11: 제1금형
13: 제2금형 15: 캐비티
20: 제1온도센서 30: 제2온도센서
40: 압력센서 50: 금형제어부
60: 데이터베이스 70: 용융 재료 공급부

Claims (4)

  1. 사출 금형의 제어 방법으로서:
    용융 재료의 온도인 제1온도를 명목 설정 범위의 중간값으로 고정하고, 캐비티 표면 온도인 제2온도를 일정한 간격으로 온도값을 변화시키면서 각 온도마다 시제품을 제조하는 단계;
    상기 시제품마다 품질 평가값을 부여하는 단계;
    상기 시제품 중 불량으로 판정되는 시제품에 적용된 온도의 상한값과 하한값을 결정하는 단계; 및
    상기 상한값과 하한값 간의 범위를 보정된 설정 범위로 결정하는 단계;를 포함하는, 사출 금형 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 일정한 간격은 1 내지 10℃인 것인, 사출 금형 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 보정된 설정 범위를 적용한 제조 공정에 의해 생산되는 성형품에 품질 평가값을 부여하고,
    부여된 품질 평가값에 근거하여 상기 보정된 설정 범위 내에서 상기 제2온도를 변경하는 것인, 사출 금형 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 시제품을 제조하는 단계에서의 상기 제2온도의 개시온도는 제2온도에 대한 명목 설정 범위 내인 것인, 사출 금형 제어 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109483842A (zh) * 2018-11-01 2019-03-19 海天塑机集团有限公司 一种注塑机阶梯式升温与保温的控制方法及系统

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