KR900007344B1

KR900007344B1 - 사출성형기의 제어방법

Info

Publication number: KR900007344B1
Application number: KR1019850005063A
Authority: KR
Inventors: 요시나리 사사끼; 에쓰지 오다; 히로스미 나가다; 나오기 구리다; 히로유끼 마에하라
Original assignee: 도시바 기까이 가부시기가이샤; 이이무라 가즈오
Priority date: 1984-07-19
Filing date: 1985-07-16
Publication date: 1990-10-08
Also published as: EP0168804B1; DE3581565D1; EP0168804A2; EP0168804A3; KR860000946A; CA1250718A; US4820464A

Abstract

내용 없음.

Description

사출성형기의 제어방법

제1도는 일반형의 사출성형기의 개략적인 종단면도.

제2도는 본 발명에 따른 사출성형기의 개략적인 종단면도.

제3도는 본 발명에 따른 사출성형기용 제어장치의 한 실시예를 나타내는 블록도.

제4도는 제3도에 관하여 사출성형기의 스크류의 배압과 회전수의 특성을 나타내는 그래프.

제5도는 본 발명에 따른 방법을 이행하는 데에 사용되는 사출성형기로써 부분적인 종단면도.

제6도는 제3도에 있어서 위치제어기에 의해 발생하는 함수의 한 예를 나타내는 그래프.

제7도는 위치제어기의 작동을 나타내는 플로우차아트.

제8도, 9도 및 1l도는 제3도에 있는 속도제어기에 의해 발생하는 함수의 한 예를 나타내는 그래프.

제10도와 12도는 속도제어기의 작동을 나타내는 플로우차아트.

제13도는 제3도에 있는 배압제어기에 의해 발생하는 함수의 한 예를 나타내는 그래프.

제14도는 배압제어기의 작동을 나타내는 플로우차아트.

제15도는 제3도에 있는 회전수 제어기에 의해 발생하는 함수의 한 예를 나타내는 그래프.

제l6도는 회전수 제어기의 작동을 나타내는 플로우차아트.

제17도는 사출성형기용 속도제어 시스템의 블록 다이어그램.

제18a도 및 18b도는 속도제어가 압력제어로 전환될때 불연속 특성을 나타내는 그래프.

제19a, 19b도, 20a도 및 20b도는 속도제어가 압력제어로 전환될때 본 발명의 방법에 의하여 얻어지는 연속 특성을 나타내는 그래프.

제21도는 본 발명에 따른 제어회로의 한 예를 나타내는 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 스크류 2 : 실린더

3 : 호퍼 4 : 수지

5 : 노즐부 6 : 용융수지

7 : 구동기구 10 : 제어장치

11 : 지령치 연산기 11A : 위치제어기

11B : 속도제어기 12 : 배압제어기

13, 16 : 전력증폭기 15 : 회전수 제어기

20, 21 : 모우터 22 : 볼스크류

23 : 볼너트 25, 26 : 센서

45,46,47,48,60,64 : 클러치기구 39 : 금형 고정부재

본 발명은 재료수지가 사출되어 성형제품을 얻는데에 있어서 성형장치의 금형 구멍에 사출장치의 사출 노즐을 부드럽고 정확하게 맞닿게 하기 위한 사출성형기의 제어방법에 관한 것이다.

사출성형기의 설계, 특히 여러단계의 자동 작동 또는 제어를 설계할 때에 제품질의 향상과 에너지 절약 및 생산성의 향상에 주의해야 하며, 재료수지의 측정과정에 특히 주의해야 한다. 제품질의 향상에 있어서 질은 주로 사출속도, 압력, 수지온도, 사출량과 그 밖의 것에 의해 영향을 받으므로 높은 정밀도로 사출되도록 수지의 양이 정확히 측정되어야 한다.

에너지 절약에 있어서 사출성형기의 가열실린더로 공급된 입자형태의 재료수지는 가열되고 스크류에 의해 전단, 혼련(混練)되어 고르게 용융된 수지를 얻을 수 있고, 수지를 측정하는 행정에 필요한 에너지는 회전율(이하 회전수라 함), 스크류의 배압, 수지의 종류나 형, 용융된 수지의 온도에 따라 스크류의 작동을 효과적으로 제어하므로써 극소화된다. 더우기 성형제품의 생산성은 측정행정에 필요한 시간 간격을 극소화하여 달성할 수 있다.

일반적으로 사출성형기에 있어서 재료수지는 호퍼를 통하여 가열실린더로 공급되고, 가열실린더로 공급된 수지는 스크류의 회전에 의해 전방으로 나아간다. 이 작동동안에 수지는 가열실린더의 외주에 있는 가열코일과 같은 히이터로 가열되고, 스크류의 회전에 의해 전단되며 혼련된다. 가열실린더의 앞끝부에 있는 공간으로 공급된 수지가 가열실린더의 전방에 있는 노즐을 통하여 금형으로 사출될때 스크류는 금형으로 사출된 수지의 압력에 의해 약간 물러나게 되어 용융된 수지가 밖으로 넘쳐 흐르지 않는다. 이때에 스크류가 연결된 구동장치에 의해 배압이 스크류에 작용하여 노즐과 호퍼를 통하여 가열실린더로 공기의 유입을 방지하고 수지의 양을 정확하게 측정한다.

따라서 스크류는 구동장치에 의해 작용하는 배압과 수지 압력 사이의 압력차로 점차 뒤로 물러나게 된다. 스크류의 배압과 회전수는 사용되는 수지의 종류와 온도에 의해 경험적으로 미리 결정되며, 사출수지의 양을 결정하는 실린더의 스크류의 위치는 리밋스위치와 같은 검출수단에 의해 결정되며, 스크류를 회전시키는 수단과 배압을 스크류에 작용시키는 수단 뿐만 아니라 검출수단도 구동장치에 마련되어 있다.

상술한 종래의 사출성형기의 구조에 있어서 스크류의 위치는 리밋스위치로 검출하며, 따라서 배압과 스크류의 회전수 사이의 상관관계에 의해 간접적으로 제어된다. 이것은 리밋스위치의 작동후에 스크류의 회전이 정지되기 때문에 스크류는 원하는 정지위치를 지난 위치에서 멈추게 된다는 문제가 생긴다.

종래 기술에서는 이 결점을 제거하기 위해 스크류가 리밋스위치에 접근할때 스크류의 회전을 점차로 줄이거나, 스크류의 과대한 역운동을 고려하여 이론적인 작동점전에 리밋스위치의 작동점을 정하는 것 이외에는 별다른 대응책이 없었다.

상술한 바와 같은 이유때문에 시운전과 실수의 반복으로 수지 측정 행정 동안에 사실상 스크류 위치를 결정할 필요가 있다.

더우기 사용되는 수지의 종류, 금형의 형태, 온도변화, 수지의 습도 및 호퍼로부터 가열실린더로 공급된 수지량의 변화와 같은 외적요인에 따라 리밋스위치의 작동점을 정밀하게 정해야 되는 어려움이 있고, 따라서 리밋스위치의 정확한 작동점을 정하는 것뿐만 아니라 사출하기 위해 정확한 수지의 양을 정하는 것도 어려운 실정이다. 그런 까닭에 수지를 금형으로 고르게 사출하는 것도 불가능하고, 성형제품의 질저하의 방지도 불가능하다. 더우기 이 종래 기술에서 정확한 위치에 스크류를 멈추도록 하는 정상 작동에서 조차도 스크류의 회전수를 불필요하게 감소시키지 않으면 안되며, 그에 따라 짧은 시간에 수지량의 측정, 높은 에너지효을 및 생산성의 향상이 필요하게 된다.

이런 문제에 더하여 종래 기술에서 노즐부를 금형 구멍에 맞닿게 해야 할때 노즐부 즉 가열실린더는 속도제어가 된 상태에서 금형측으로 움직이며, 노즐부가 거의 금형에 접근할때 압력제어로 변환된다. 그러나 어떤 위치에서 어떤 시간에 속도제어가 압력제어로 변환되는 가를 하는 것이 상당히 어렵고 더우기 변환시에 사출속도 또는 압력이 불연속적으로 역으로 바뀐다. 종래 기술에 있어서 금형 고정 작동과 수지 사출 작동에서도 사실상 같은 문제가 나타난다.

본 발명의 목적은 종래 기술에서 접하는 문제나 결점을 제거하고, 사출장치의 가열실린더의 노즐부가 금형장치의 금형과 정확하고 빠르게 접하는 사출성형기를 제어하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 속도제어와 압력제어가 노즐을 밀어 접하는 과정, 금형 고정과정, 사출과정 및 그 밖의 사출성형 작동 동안에 부드럽게 변환되도록 사출성형기를 제어하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 일반적인 면에 있어서 용융된 수지를 사출장치의 가열실린더의 전면끝에 있는 노즐부로부터 성형장치의 금형 캐비티로 사출하는 사출장치와 성형장치로 이루어진 사출성형기를 제어하는 방법이 제공되고, 그 제어방법은 노즐을 밀어 접하는 과정과 금형 고정과정과 사출과정과 그 밖의 과정에 있어서 사출성형기의 정지측에 관한 속도제어 조건하에서 사출성형기의 정지측을 향하여 이동측을 움직이고, 정지측에 영향을 미치는 이동측의 압력을 측청하고, 측정한 압력을 미리 설정한 압력과 비교하고, 측정된 압력이 미리 설정한 압력과 일치한다는 사실을 검출했을때에 속도제어를 압력제어로 변환하는 단계에 특징이 있다.

더우기 본 발명의 하나의 독특한 면에 있어서 노즐을 밀거나 접하는 과정의 사출성형기를 제어하는 방법은 속도제어 조건하에서 금형을 향해 노즐부를 이동하고, 금형에 대한 노즐부의 압력을 측정하고, 측정된 압력이 미리 설정된 압력과 일치한다는 사실을 검출할때에 속도제어를 압력제어로 변환하고 미리 설정된 압력하에서 노즐부를 금형과 접하도륵 하는 단계에 특징이 있다.

본 발명의 정확한 특성에 대해 충분히 이해하도록 하기 위해 종래의 사출성형기의 일반적인 면과 널리 알려진 것에서 접하는 문제를 제1도를 참조하여 먼저 설명한다.

제1도는 재료수지(4)가 호퍼(3)를 통하여 가열실린더(2)로 공급된 다음 가열실린더(2)에 있는 스크류(1)의 회전에 의해 앞으로 공급되는 즉 제1도에 나타낸 바와 같이 좌측으로 가는 종래의 사출성형기의 개략적인 종단면도를 나타내는 것이다.

가열실린더(2)에 있는 수지(4)는 가열실린더(2)의 외주에 있는 가열코일(도시치 않음)과 같은 히이터에 의해 가열되고 수지에 유연성(플라스틱성)이 있도록 수지를 전단하여 혼련한다. 이렇게 하여 얻어진 용융수지(6)는 가열실린더(2)의 앞에 있는 공간에 저장된 다음에 가열실린더(2)의 노즐부(5)를 통하여 금형(30)의 금형캐비티로 사출된다. 이 작동에 있어서 노즐(5)의 앞 끝부분이 금형(30)의 구멍으로부터 밀릴때 금형(30)의 구멍으로부터 밀릴때 스크류(1)는 금형 캐비티에 채워진 용융된 수지(6)의 압력에 의해 뒤로 이동, 즉 Y의 방향으로 이동하게 된다. 구동기구(7)는 호퍼(3)와 노즐부(5)로부터 실린더(2)로 공기의 유입과 용융된 수지(6)의 외부로 넘쳐 흐름을 방지하고, 수지 측정과정에서 수지의 양을 정확히 측정하기 위하여 배압이 스크류(1)에 작용하도록 스크류(1)와 연결되어 있다. 그러므로 스크류의 회전에 의한 수지압력과 구동기구(7)에 의한 배압 사이의 압력차에 의해서 스크류(1)는 점차 Y방향인 뒤로 이동하게 된다.

상술한 사출성형기에 있어서 사출된 수지의 양을 결정하기 위한 스크류의 위치는 사용된 수지의 종류와 수지의 온도와 그 밖의 것에 따라서 구동기구(7)에 있는 리밋스위치와 같은 검출수단으로 정해진다.

그러나 리밋스위치로 검출하고 측정과정 동안에 스크류 위치를 결정하는 기구시스템에서는 수지 측정과정에서 스크류의 위치를 정밀하게 검출하기 위해서 상술하는 바와 같은 여러 문제점이 있으므로, 이들 문제점을 제거하기 위해서는 개량된 기구 또는 장치와 방법이 필요하다.

제2도는 사출성형기의 개략적인 블록 다이어그램을 나타내는 것이며, 여기서 제1도와 같은 도면 번호는 제1도와 대응하는 것을 말한다.

제2도에서 모우터(21)는 구동축을 통하여 가열실린더(2)에 있는 스크류(1)에 연결되어 있다. 모우터(21)는 볼스크류(22)가 결합되어 있는 볼너트(23)에 연결된 구동테이블(24)위에 설치되어 있다. 볼스크류(22)는 볼스크류(22)의 구동축을 통하여 모우터(20)에 연결되어 있다. 제어장치(10)는 각각 센서(26), (25)를 통하여 모우터(20), (21)에 연결되어 있다. 스크류(1)의 위치에 관한 지령신호(Si)는 제어장치(10)로 입력되고 지령신호(Si)는 제어장치(10)에서 조작된다. 스크류(1)의 배압에 관한 신호(Pi)는 스크류위치를 이동시키기 위해 모우터(20)로 보내지고, 스크류(1)의 회전수에 관한 신호(Ri)는 스크류(1)를 회전시키기 위해 모우터(21)로 보내진다.

모우터(21)가 신호(Ri)에 따라 구동될때에 스크류는 회전되며 재료수지는 호퍼(3)로부터 가열실린더(2)로 공급된다. 수지는 스크류의 전진으로 전단되며 혼련되어 가소성화된다. 가열실린더(2)가 가소성화된 또는 용융된 수지(6)로 채워질때 스크류는 용융된 수지의 압력에 의해 뒤로 즉 N의 방향으로 이동된다. 이 작동 동안에 가열실린더(2)로 공기의 유입없이 수지량을 징확히 측정하도록 배압이 스크류에 작용한다. N방향인 뒤로 이동하는 테이블(24)위의 모우터(21)와 스크류(1)를 후퇴하기 위한 힘에 따라 M방향에 있는 배압만큼 토르크는 제어장치(19)에서 보내지는 신호(Pi)에 대응하여 구동회는 모우터(20)에 연결된 볼스크류(22)와 결합된 볼너트(23)에 의해 발생된다. 모우터(21)에 연결된 센서(25)는 스크류(1)의 회전수(n)를 검출하며 스크류 회전수 피이드백신호(Rf)를 제어장치(10)에 발생시키고, 모우터(20)에 연결된 센서(26)는 볼너트(23)의 위치, 즉 스크류(1)의 위치를 검출하며 배압(P)을 나타내는 스크류 위치 피이드백신호(Sf)를 제어장치(10)에 발생시킨다.

제3도는 제어장치(10)의 구조를 구체적으로 나타내는 블록다이어그램이다. 제3도에 있어서 지령발생수단(70)으로부터의 위치 지령신호(Si)와 스크류 위치 피이드백신호(Sf)사이의 편차에 대한 신호(Se)는 지령치 연산기(11)를 구성하는 위치 제어기(11A)로 입력되고, 폐루우프 제어의 특성을 보상하도록 작동되는 신호(So)는 연산기(11)를 구성하는 속도제어기로 입력된다. 스크류(1)를 제어하는 데에 필요한 배압 지령신호(Hi)와 회전수 지령신호(Ki)는 속도제어기(11B)에서 발생된다. 배압 지령신호(Hi)는 배압 제어기(12)로 입력되며, 이 배압 제어기(12)로부터 폐루우프 제어의 특성을 보상하도륵 작동되는 신호(Ho)는 전력증폭기(13)로 입력된다. 전력은 증폭기(13)로 증폭되고, 그 다음에 스크류 배압신호(Pi)는 모우터(20)로 입력되어 모우터는 구동된다.

한편 회전수 지령신호(Ki)는 감산기(14)로 입력되고, 감산기로 얻어진 회전수 피이드백 신호(Rf)와 회전수 지령신호(Ki)사이의 편차에 대한 신호(Ke)는 회전수 제어기(15)로 입력된다. 폐루우프 제어의 특성을 보상하도록 작동되는 출력(Ko)은 전력을 증폭하는 전력증폭기(16)로 입력되며, 스크류 회전신호(Ri)는 전력증폭기(16)로부터 모우터(21)로 보내진다.

제4도는 상술한 구조로 되어 있는 사출성형기의 작동을 설명하는 그래프이고, 이 그래프에서 가로축은 스크류(1)의 회전수(n)를 세로 축은 스크류(1)의 배압(P)을 나타내고, V_o내지 V₄는 스크류(1)의 속도변화를 표시한 것이다. (V_o:저속 V₄:고속)

금형이나 성형기(30)에서 수지 측정과정의 일련의 작동은 제2도를 참조하여 이하 설명한다.

측정되는 용융수지(6)의 양은 스크류(l)가 정지되는 위치에 따라 결정되므로 제어장치(10)에 입력된 위치지령(Si)은 수지(6)의 양을 나타낸다. 위치센서(26)가 위치지령(Si)에 대응하는 스크류 위치 괴이드백신호(Sf)를 발생할때까지 스크류(1)가 움직이면 측정과정은 완료된다. 측정과정을 완료하기 위한 과정은 제3도를 참조하여 설명한다. 편차(Se)가 위치제어기(11A)에 입력될때 편차(Se)는 미리 설정된 주파수 특성으로 폐루우프 특성을 보상하도록 제어되어 신호를 발생하여 속도제어기(11B)에 입력된다.

속도제어기(11B)는 배압지령(Hi)과 회전수 지령(Ki)을 발생하여 스크류의 속도가 영으로 감소하고 측정과정을 완료하도록 스크류를 제어한다. 이것도 제4도의 그래프를 참조하여 설명한다. 수지 측정과정을 시작할때 지령(Hi)과 지령(Ki)은 측정 효율을 향상시키기 위해 스크류(1)의 회전수를 가능한 높이도록 배압(P₄)과 회전수(n₄)에 명령한다. 다시 말하면 스크류(1)의 속도(V₄)는 제2도에 있는 M방향의 배압과 N방향의 스크류(1)운동 사이의 상대적인 차이로 결정되며 여기서 속도(V₄)는 비교적 고속이다. 제4도의 파선(L₁)은 측정과정에서 변하는 배압(P)과 회전수(n)사이의 결합관계를 나타내고, 이 선(L₁)의 경사는 자유로이 선택되고 정해질 수 있다. 수지 측정과정은 스크류(1)의 배압(P₄)과 회전수(n₄)의 결합으로 시작되며 그후 n₃와 P₃, n₂와 P₂, n₁과 P₁으로 변하고 결국 스크류(1)의 속도가 V₀로 되는 시간에 ns와 Ps로 변하게 되므로써 스크류(1)는 수지 측정과정을 완료하여 정제하게 된다.

즉, 회전수(ns)와 배압(Ps)은 스크류(1)의 속도가 V₀로 될때 사실상 영으로 되며, 측정과정의 완료시에 스크류(1)는 올바른 정지위치를 지나치지 않고 위치지령(Si)에 따라 미리 설정된 올바른 정지위치에 부드럽게 정지한다. 그러므로 측정되는 수지의 올바른 양이 얻어지고, 이때 배압(P)은 다음의 측정과정의 준비로 바람직한 값(Ps)으로 선택된다. 더우기 측정과정중에 회전수(n)를 비교적 높게 정하므로써 수지와 스크류의 마찰열이 증가하여 실린더(2)를 가열시키기 위해 필요한 에너지는 감소된다.

제5도는 상술한 제어원리를 기초로 하여 제어된 사출성형기의 상세한 구조를 나타낸다.

제5도에서 모우터(20), (21)는 사출성형기를 보호하는 케이싱(40)에 부착되어 있다. 기어(41), (42)는 모우터(20)의 회전축(20A)에 장착되어 있고, 기어(43),(44)는 모우터(21)의 회전축(21A)에 장착되어 있다. 이들 기어(41) 내지 (44)는 회전축(20A), (21A)의 각각의 끝부에 부착된 클러치기구(45), (46)로 구동력을 전달한다. 클러치기구(47), (48)로 구동력을 전달하는 전동축(47A), (48A)은 회전할 수 있도록 케이싱(40)에 지지되어 있고, 기어(49), (50)와 기어(51), (52)는 각각 전동축(47A), (48A)에 장착되어 있다. 기어(49), (50)는 구동축(30A)의 끝부에 부착된 클러치기구(60)에 의해 구동축(30A)에 장착된 기어(61), (62), (63)과 결합하거나 또는 분리되며, 구동축(30A)이 회전할 수 있도록 한 끝부가 케이싱(40)에 지지되어 구동력을 성형기 즉, 제5도의 금형(20)에 전달하여 금형 고정부재(39)를 움직인다.

구동축(30A)의 다른 끝부는 금형(30)의 케이싱(35)에 의해 지지된다. 케이싱(35)에 있는 구동축(30A)에 장착된 기어(36)와 기어(37)가 결합하여 축(38A), (38B)의 위에서 금형 고정부재(39)를 이동시키거나 활주시키도록 구동축(38)에 구동력을 전달한다. 구동축(1A)은 케이싱(40)에 있으며, 구동축(1A)의 한 끝은 사출성형기의 가열실린더(2)에 있는 스크류(1)에 연결되어 있고, 기어(53)는 축(1A)에 장착되어 있다. 더우기 기어(53)는 베어링으로 기어(53)의 내부에 연결된 구동축(54)에 장착되어 있다. 상술한 구조에 따라 사출성형기는 금형 고정부재(39)를 앞으로 이동하여 금형 절반(mold halves)을 고정하고, 고정하는 압력을 증가시키고, 용융된 수지를 금형(30)으로 사출하여 채우고, 수지를 가소성화하기 위해 수지를 측정하여 냉각하고, 가열실린더(2)의 노즐부(5)를 뒤로 이동하고, 금형 고정 압력을 감소시키고, 금형 절반을 꺼내기 위해 금형 고정부재를 뒤로 이동시키고, 그리고 금형 캐비터로부터 성형제품을 꺼내는 등의 여러 작동을 수행한다. 이러한 일련의 사출성형 작동온 반복되어 성형제품을 계속적으로 얻게 된다.

제5도에 관하여 설명한다. 동 도면에는 사출성형 작동 바로전의 사출성형기의 상태를 나타내고 있다. 금형 절반을 고정하고 압력을 증가시키는 것이 요구될때 모우터(20)가 먼저 구동되어 차례로 회전축(20A), 기어(41), 축(48A), 기어(52), 기어(50) 및 기어(62)를 거쳐 모우터(20)의 회전력을 구동축(30A)에 전달한다. 구동축(30A)의 회전은 기어(36), (37)를 거쳐 구동축(38)에 전달되어 구동축(38)을 회전시킴으로써 전방으로 즉, 제5도에 도시한 바와같이 오른쪽으로 금형 고정부재(39)를 이동시킨다. 금형 고정부재(39)가 사전에 정해진 정지위치에서 정지하고 고정압력이 사전에 정해진 점에 도달할때 클러치기구(64)는 기어(62) 내지 기어(36)를 거쳐 동력전달을 끊도록 스위치되고 클러치기구(45), (47)는 축(47A)만을 회전시키도륵 스위치 됨으로써 전방으로 즉, 제5도에 도시한 바와 같이 왼쪽으로 케이싱(40)을 이동시켜서 가열실린더(2)의 노즐부분(5)이 근접하고 또 금형(30)의 구멍에 접촉된다. 노즐부분(5), 즉 케이싱(40)은 모우터(20)를 역으로 구동시킴으로써 수축된다.

금형속으로 용융수지를 사출하는 것이 필요할때 모우터(20), (21)가 구동되어 각각 클러치기구(45), (46)를 스위치 시킴으로서 기어(도시안됨)를 통하여 기어(41), (42)의 회전을 기어(62), (63)에 전달함으로써 클러치기구(60)를 스위치 시킴으로써 기어(62), (63)의 회전을 기어(55)에 전달한다.

모우터(20), (21)의 회전은 기어(55)를 거쳐 구동축(54), (1A)에 전달됨으로써 스크류(1)를 전방으로 이동시킨다. 그래서 가열실린더(2) 내의 용융수지를 노즐부분(5)를 거쳐 금형속으로 사출한다. 수지의 측정을 수행할 필요가 있을때 모우터(21)의 회전기어(43), 기어(도시안됨), 기어(52), 축(48A), 기어(51), 기어(49), 기어(61) 및 기어(53)를 통하여 스크류(1)에 전달되도록 모우터(21)만이 구동된다. 이러한 모우터(21)의 운전과 동기(同期)에 있어서 모우터(20)의 회전이 역시 기어(42), 기어(도시안됨), 기어(62), 클러치기구(60), 기어(55), 축(54) 및 축(1A)을 거쳐 스크류(1)에 전달되도록 모우터(20)가 역시 구동되어 배압을 스크류(1)에 인가하고 수지량을 측청한다.

성형장치(30)의 금형절반은 금형 고정운전에 관하여 언급한 방법과 역으로 모우터(20)를 구동시켜 금형 고정부재(39)를 수축시킴으로써 개방된다.

제3도의 제어장치(10)의 상세한 구성과 운전은 제6도 내지 제16도에 관하여 이하 기술될 것이다.

위치제어기(11A)에 의해 발생된 신호(So)는 제6도에 나타나 있다. 제6도에 있어서, Gp₁, Gp₂및 Gp₃는 위치 제어루우프 이득을 나타내고 위치제어기(11A)는 제7도의 플로우차아트에 따라서 조작한다. 신호(So)는 속도제어기(11B)에 입력되고 그때 제8도에 나타낸 바와 같이 회전수 지령신호(Ki)로 변환되고 배압 지령신호(Hi)는 제9도에 나타낸 바와 같은 관계를 가진다. 이경우에 있어서 속도제어기(11B)는 제l0도의 플로우차아트에 따라서 조작한다.

제11도는 회전수 지령신호(Ki)와 배압 지령신호(Hi)사이의 다른 관계를 나타내고 속도제어기(11B)는 제12도에 나타낸 바와 같이 조작한다. 제13도는 배압제어기(12)에 의해 발생된 기능으로써 신호(Ho)의 한 실시예를 나타내는 그래프이며, 배압제어기(12)의 조작은 제14도의 플로우차아트 중에 나타내져 있다.

제13도 및 제14도에 있어서 G_B는 배압제어 이들을 나타내고, Ho max 및 Ho min은 각각 최대 배압과 최소 배압을 나타낸다. 또한 회전수 제어기(15)의 응답은 제15도중에 나타내져 있고, 회전수 제어기(15)의 조작은 제16도의 플로우차아트 중에 나타내져 있다. 제15도 및 제16도에 있어서, A, B, C 및 D는 각각 매개변수이며, 매개변수(D)는 D={A(B+C)}/(A+C)로써 주어지고, C₁및 C₂는 변수이며, Ko max 및 Ko min은 최대 및 최소 회전수와 일치하는 명령신호이다.

이들 조작에 관하여 속도에 응답하여 금형 고정조작이 모우터(20)의 구동에 의해 제어된후 노즐부분(5)을 전방으로 이동시키고 노즐부분이 금형 구멍에 접촉한후 금형 구멍에 노즐부분(5)을 가압하는 것이 필수적이다. 따라서 이 조작에 있어서 문제점은 어떻게 하여 제17도에 나타낸 속도지령(V₁)에 관하여 속도제어 시스템으로부터 압력제어 시스템으로 모우터(20)의 구동방법을 스위치하는 것이다.

제17도의 속도제어 시스템에 있어서 속도편차(Ve)는 루우프 시스템(80), (Gs)에서 토르크지령(Ti)으로 변환되고 이 토르크지령(Ti)에 응답하여 모우터(20)는 전력증폭기(81)를 거쳐 제어된다.

모우터(20)가 일정시간(t₁)에서 일정시간(t₂)까지 지령된 신호(V₁)와 각각 제18a도 및 제18b도에 도시한 바와 같이 일정시간(t₁)후 지령된 압력(P₂)에 의해 이 모우터 제어시스템에 따라서 제어될때 속도(V)와 압력(P)은 양쪽 모두 일정시간(t₁)에서 불연속적으로 되는 것이 관측되고, 상기 일정시간(t₁)에서 제어 모우드가 스위치되어서 사출조작이 원활하게 성출될 수 없는 것처럼 조작이 변화한다.

종래 기술에서 부디친 이러한 문제점이나 단점을 줄이기 위해서 본 발명에 의하면 노즐부분(5)은 속도제어에 의해 전방으로 이동되고 금형(30)과 노즐부분(5)의 충돌은 노즐부분(5)이 금형(30)과 충돌할때 노즐이동거리(X)가 일정하게 되고 노즐속도(V)가 영으로 되는 사실에 의해 검출된다. 속도제어는 실제 압력(P)이 금형(30)과 노즐부분(5)의 충돌을 검출한후 지령된 압력(P₁)에 도달할때 압력제어로 스위치된다.

제19a도 및 제19b도는 각각 이동거리(X), 속도(V) 및 시간 사이의 관계를 나타내는 그래프이며, 금형(30)과 노즐부분(5)의 충돌될 상태를 설명하기 위한 것이다.

제19A도 및 제19B도를 설명한다.

노즐(5)은 일정시간(t₂)까지 일정하게 지령된 속도(Vi)에서 이동되고 노즐부분(5)의 이동거리(X)는 직선적으로 증가한다.

노즐부분(5)이 금형(30)의 구멍과 충돌할때 이동속도(V)는 영으로 되며 이동된 거리(X)는 더이상 증가하지 않고 일정시간(t₂)후 일정한 거리(Xo)로써 유지된다. 따라서 노즐부분(5)이 금형(30)과 충돌하는 시간(t₂)은 이동거리(X)와 속도(V)가 영으로 되는 사실을 검출할 수 있다.

금형(30)과 노즐부분(5)의 충돌후 사출압력(P)은 이동속도(V)를 점차적으로 감소시킴으로써 점차적으로 증가하고, 압력(P)이 제20A도 및 제20B도(즉 시간(t₃))에 나타낸 바와 같이 사전에 정한 압력(P₁)에 도달할때, 속도제어 모우드는 압력제어 모우드에 스위치된다.

상술한 방법에 의하면, 노즐부분의 이동은 속도지령(Vi)에 기인하는 시간(t₂)까지 일정한 값으로써 속도제어에 의해 제어될 수 있고, 압력(P)이 노즐(5)이 금형(30)과 충돌하는 시간(t₂)에서부터 시간(t₃)까지 짧은 시간 간격동안 지령된 압력(Pi)에 도달한다는 것이 지연된다. 압력이 지령된 압력(Pi)(시간 t₃)에 도달할때 속도제어는 압력제어로 원활하게 스위치될 수 있다.

노즐부분(5)이 금형(30)에 충격을 주지 않기 위해 적당한 속도에서 금형과 충돌한다는 것이 물론 이해될 것이다.

제21도는 본 발명의 방법을 구현하기 위한 장치의 블륵다이어그램을 나타낸 것이고, 이하에 설명한다.

금형(30)과 노즐부분(5)의 충돌은 모우터(20)의 구동전류와 위치센서(26)로부터의 펄스수의 검출에 응답하여 충돌신호(CL)를 발생하는 충돌 검출회로(70)에 의해 검출된다. 충돌신호(CL)는 토르크 검출회로(71)에 입력되고, 상기 토르크 검출회로(7l) 내에서 루우프 시스템(80)으로부터의 토르크(T)는 설정회로(72)로 부터의 지령압력(Pi)과 비교되고 스위칭신호(SW) 비교 결과에 의거하여 토르크 검출회로(71)로부터 만들어진다.

루우프 시스템(80)과 전력증폭기(81)사이에는 토르크(T)(접점 a)를 스위치 신호(SW)에 응답하여 압력(Pi)(접점 b)에 스위치하는 스위칭회로(73)가 마련된다.

상술한 구조에 의하면, 충돌 검출회로(70)는 항상 금형(30)과 노즐부분(5)의 층돌을 검출하고 충돌신호(CL)는 충돌 사실이 검출될때 토르크 검출회로(71)에 입력되며, 상기 토르크 검출회로(71)중에서 실제 토르크(T)(압력 P)는 설정회로(72)중에 설정한 지령압력(Pi)과 비교된다.

이러한 비교에 있어서 지령압력(Pi)이 충돌하기 전의 압력보다 더 낮아질때 지령속도(Vi)는 충돌이 검출될때 영으로 되고, 토르크(T)가 설정압력(Pi)과 동등하게 될때 스위칭신호(SW)의 접점(a)은 스위칭회로(73)의 접점(b)에 스위칭 하도록 출력됨으로써 지령압력(Pi)의 압력제어를 수행하게 된다.

상술한 설명에 있어서 압력하에 노즐가압 및 접촉과정의 제어방법이 기재되어 있다하더라도, 속도제어가 노즐 접촉조작에 관하여 상술한 바와같이 거의 같은 방법에 의해 금형 고정조작, 사출조작 등에 있어서 압력제어에 원활하게 스위치될 수 있다는 점에 또한 유의하게 될 것이다. 즉, 본 발명은 다음과 같이 요약될 것이다. 가동측과 고정측으로 이루어진 사출성형기를 제어하기 위한 방법에 있어서, 가동측은 제어된 속도에 의해 이동되고, 고정측에 관하여 가동측의 압력이 그때 측정된다. 측정된 압력이 사전에 정해진 실정압력과 동등하게 되었을때 속도제어는 압력제어에 스위치된다.

실제 사출성형 조작에 있어서, 상술한 바와같이 노즐 접촉과정 중에는 노즐부분이 가동측을 구성하고, 금형이 사출성형기의 고정측을 구성한다. 금형 고정과정 중에는 가동측이 가동 가능한 금형의 캐비티이고 고정측이 고정된 금형의 캐비티이며, 사출조작이나 수지 측정과정 중에는 스크류가 가동측을 구성하고 금형 즉 성형장치가 고정측을 구성한다.

이러한 과정들에 있어서 압력의 측정은 고정축과 가동측의 충돌을 검출하는 것에 의해 행해진다.

상술한 설명에 있어서, 스크류(1)은 회전수(n)는 모우터(21)에 연결된 센서(25)에 의해 검출되지만 회전수(n)는 기어를 통하거나 모우터 전류의 검출에 의해 검출될 수도 있다. 더우기 스크류의 위치는 구동테이블(24) 및 볼너트(23)의 위치에 의해 검출될 수도 있으며, 스크류는 볼스크류 및 볼너트와 결합하여 이동되거나 모우터를 구동시켜서 안내부재상에 이동되게 함으로써 이동된다. 그리고 직류 또는 교류 모우터가 번갈아 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 제어방법에 따르면 사출성형기의 노즐부분의 속도제어는 단지 금형과 노즐부분의 충돌사실을 검출하거나 어떤 다른 수단에 의해 압력제어에 원활하게 스위치될 수 있으므로 사출성형기의 제어를 적은 비용으로 쉽게 달성할 수 있다. 또, 속도 제어에서 압력 제어로 스위칭 조작이 노즐부분을 검출하는 일 없이 실제 압력이 설정압에 도달한다는 그러한 사실이 검출될때 수행할 수 있기 때문에 스위칭 조작을 비교적 간단한 구조의 제어장치로써 원활하게 수행할 수 있다.

Claims

사출장치와 성형장치를 구비하고 상기 성형장치 중에는 용융수지가 사출장치의 가열실린더의 노즐부분으로부터 성형장치의 금형 체결에 의해 정해진 금형 캐비티 속으로 사출되고, 노즐 가압 및 접촉 과정, 금형 고정과정, 사출과정 등을 수행하는 사출성형기의 제어방법에 있어서, 고정측에 관하여 사출성형기의 속도제어하에 사출성형기의 고정측을 향하여 가동측을 이동시키고, 상기 고정측에 작용하는 상기 가동측의 압력을 측정하고, 사전에 정한 설정압력과 측정된 압력을 비교하고, 측정된 압력이 사전에 정한 설정압력에 도달한 사실이 검출될때 압력제어에 속도제어를 스위칭하는 단계를 특징으로 하는 사출성형기의 제어방법.
제1항에 있어서, 상기 압력제어에 상기 속도제어를 스위칭 하기 위한 시간이 마음대로 변화할 수 있는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 제어방법.
제1항에 있어서, 상기 고정측에 작용하는 상기 압력의 측정은 상기 가동측이 상기 고정측과 충돌하는 사실을 검출하는 것에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 제어방법.
제1항에 있어서, 노즐가압 및 접촉과정 중에서, 상기 가동측이 사출장치의 가열실린더의 노즐부분이며, 고정측이 성형장치의 금형인 것을 특징으로 하는 사출성형기의 제어방법.
제4항에 있어서, 속도제어의 조건하에서 상기 금형을 향하여 상기 노즐부분을 이동시키고, 상기 금형에 관하여 상기 노즐부분의 압력을 측정하고, 측정된 압력이 사전에 설정압력에 도달할때 노즐부분의 압력제어에 상기 노즐부분의 속도제어를 스위칭하고, 상기 설정압력하에 상기 노즐부분을 상기 금형에 접촉시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 제어방법.
제5항에 있어서, 상기 금형에 작용하는 상기 압력의 측정은 상기 노즐부분이 상기 금형과 충돌하는 사실을 검출하는 것에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 제어방법.
제4항에 있어서, 상기 속도제어에서부터 상기 압력제어까지의 스위칭 조작이 상기 금형과 상기 노즐부분의 충돌을 검출하고, 상기 충돌에 응답하여 신호를 발생시키고, 사전에 정한 지령압력과 상기 노즐부분의 전방 이동의 방향중에 사출성형기 내에서 발생된 토르크를 비교하고, 상기 비교 결과에 의거하여 압력제어에 속도제어를 스위칭하기 위한 신호를 발생시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 제어방법.
제7항에 있어서, 상기 토르크와 상기 지령압력이 상기 스위칭 신호에 응답하여 서로 스위치되고, 스위치된 결과가 사출성형기의 구동원에 인가되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 제어방법.
제1항에 있어서, 금형 고정과정 중에는 상기 가동측이 절반의 이동 가능한 금형이며, 상기 고정측이 성형장치의 금형의 절반의 고정 금형인 것을 특징으로 하는 사출성형기의 제어방법.
제9항에 있어서, 상기 절반의 고정금형에 작용하는 상기 압력의 측정은 상기 절반의 이동가능한 금형이 상기 절반의 고정금형과 충돌하는 사실을 검출하는 것에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 사출성형기의 제어방법.
제1항에 있어서, 사출과정 중에는 상기 가동측이 사출장치의 사출 스크류이며, 상기 고정측이 성형장치인 것을 특징으로 하는 사출성형기의 제어방법.