KR20010020411A - 형체제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 형체력을 정밀도 높게 발생시킬 수 있고, 형체장치의 비용을 줄일 수 있으며, 성형품의 품질을 향상시킬 수 있는 형체제어장치(49)를 제공하는 것을 그 목적으로 하는 것으로서, 고정금형(15)이 설치된 고정플래튼(11)과, 상기 고정플래튼(11)과 마주보게 하여 전후진이 자유롭게 되도록 설치되고 가동금형(16)이 설치된 가동플래튼(34)과, 구동수단과, 상기 구동수단을 구동함으로써 이동되는 이동부재와, 상기 이동부재와 상기 가동플래튼(34)을 연결하는 전달기구와, 상기 이동부재의 위치를 검출하는 검출수단과, 상기 이동부재를 소정의 위치패턴으로 이동시켰을 때의 이동부재의 위치와 그 때 발생된 형체력이 대응되어 저장된 기억수단과, 형체력을 설정하기 위한 형체력 설정기(50)와, 설정된 형체력에 기초하여 형체력 패턴을 발생시키는 형체력 패턴발생기(51)와, 상기 형체력 패턴에 대응하는 이동부재의 위치를 상기 기억수단에서 읽어서 상기 구동수단을 구동하는 위치제어수단을 갖는다.

이 경우, 형체력 조정모드시에 소정의 위치패턴으로 이동시켰을 때의 이동부재의 위치와 그 때 발생된 형체력이 대응되어 기억수단에 저장되고, 형체력 발생모드시에 형체력 패턴에 대응하는 이동부재의 위치를 상기 기억수단에서 읽어서 상기 이동부재의 위치에 기초하여 구동수단이 구동되므로, 상기 이동부재를 형체력에 대응하는 위치로 정확하게 이동시킬 수 있어서 형체력을 정밀도 높게 발생시킬 수 있다.

Description

형체제어장치{Clamping Controller}

종래의 전동식 형체(型締,mold clamping)장치에서는 전동기, 예를 들면 서보모터의 출력축과 토글기구가 볼나사를 통하여 연결되어 상기 서보모터를 구동함으로써 발생된 회전을 상기 출력축을 통하여 상기 볼나사에 전달하고, 상기 볼나사에 의해 추진력(推力,thrust)으로 변환하고, 그 추진력을 상기 토글(toggle)기구에 의해 확대하여 형체력을 발생시키도록 하고 있다. 그리고, 상기 볼나사와 토글기구의 사이에 크로스헤드(cross head)가 설치되고, 상기 추진력은 크로스헤드를 통하여 토글기구에 전달되도록 되어 있다.

그러나, 상기 종래의 형체장치에서는 설정된 형체력을 발생시키기 위해서는 상기 크로스헤드를 형체력에 대응하는 위치로 정확하게 이동시킬 필요가 있다.

그러나, 상기 토글기구의 구조상의 제약 때문에, 상기 크로스헤드의 위치와 형체력과의 관계는 선형(線形)으로는 되지 않기 때문에 연산에 의해 크로스헤드의 위치를 구하는 것은 곤란하다. 따라서, 형체력을 높은 정밀도로 발생시킬 수가 없다. 또, 각 형체장치에는 기계오차가 존재하기 때문에, 만약 연산에 의해 크로스헤드의 위치를 구할 수 있다고 하더라도 각 형체장치마다 연산을 해야 할 필요가 있어 형체장치의 비용이 높아지게 된다.

또한, 상기 볼나사 이외에 토글기구에서 사용되는 핀(pin), 부시(bush) 등의 가동(可動)부품에 느슨함(looseness)이 생긴다거나 가동부품의 마찰특성이 변화하거나 하면 그에 따라서 형체력이 변화하므로, 성형품의 품질이 저하하게 된다.

본 발명은 상기 종래의 형체장치의 문제점을 해결하여 형체력을 높은 정밀도로 발생시킬 수 있고, 형체장치의 비용을 줄일 수 있으며, 성형품의 품질을 향상시킬 수 있는 형체제어장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

발명의 개시

이를 위하여, 본 발명의 형체제어장치는 고정금형이 설치된 고정플래튼(platen)과, 그 고정플래튼과 마주보게 하여 전후진이 자유롭게 되도록 설치되며 가동금형이 설치된 가동플래튼과, 전동기와, 그 전동기를 구동함으로써 발생된 회전운동을 직선운동으로 변환하고 그 직선운동을 이동부재에 전달하는 운동방향 변환수단과, 상기 이동부재와 상기 가동플래튼을 연결하는 전달기구와, 상기 이동부재의 위치를 검출하는 검출수단과, 상기 이동부재를 소정의 위치패턴으로 이동시켰을 때의 이동부재의 위치와 그 때 발생된 형체력이 대응되어 저장된 기억수단과, 형체력을 설정하기 위한 형체력 설정기와, 설정된 형체력에 기초하여 형체력 패턴을 발생시키는 형체력 패턴발생기와, 상기 형체력 패턴에 대응하는 이동부재의 위치를 상기 기억수단에서 읽어서 상기 전동기를 구동하는 위치제어수단을 갖는다.

이 경우, 형체력 조정모드시에 소정의 위치패턴으로 이동시켰을 때의 이동부재의 위치와 그 때 발생된 형체력이 대응되어 기억수단에 저장되고, 형체력 발생모드시에 형체력 패턴에 대응하는 이동부재의 위치를 상기 기억수단에서 읽어서 상기 이동부재의 위치에 기초하여 전동기가 구동되므로, 상기 이동부재를 형체력에 대응하는 위치로 정확하게 이동시킬 수 있어 형체력을 정밀도 높게 발생시킬 수 있다.

또, 각 형체장치에서 기계오차가 존재한다 하더라도 각 형체장치마다 상기 형체력을 이동부재의 위치와 대응시켜서 기억수단에 저장할 수 있으므로, 형체력을 정밀도 높게 발생시킬 수 있다. 따라서, 형체장치의 비용을 줄일 수 있다.

또한, 상기 운동방향 변환수단 및 전달기구에서 사용되는 핀, 부시 등의 가동부품에 느슨함이 생기거나 가동부품의 마찰특성이 변화하거나 하여도 그에 따라서 형체력을 이동부재의 위치와 대응시켜서 기억수단에 저장할 수 있으므로, 형체력을 정밀도 높게 발생시킬 수 있다. 따라서, 성형품의 품질을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 다른 형체제어장치에서는 또한, 형체력을 검출하는 형체력 검출기와, 상기 형체력 패턴 및 검출된 형체력에 기초하여 피드백제어를 하는 피드백제어수단을 갖는다.

이 경우, 피드백제어가 행해지므로 형체력을 더욱 정밀도 높게 발생시킬 수 있다.

본 발명은 형체제어장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 형체제어장치 개략도,

도 2는 본 발명의 실시형태에 있어서의 형체장치 개략도,

도 3은 본 발명의 실시형태에 있어서의 크로스헤드 특성을 나타낸 제1도,

도 4는 본 발명의 실시형태에 있어서의 크로스헤드 특성을 나타낸 제2도,

도 5는 본 발명의 실시형태에 있어서의 크로스헤드 특성을 나타낸 제3도,

도 6은 본 발명의 실시형태에 있어서의 형체제어장치 특성을 나타낸 제1도,

도 7은 본 발명의 실시형태에 있어서의 형체제어장치 특성을 나타낸 제2도,

도 8은 본 발명의 실시형태에 있어서의 형체제어장치 특성을 나타낸 제3도.

발명을 실시하기 위한 최량의 형태

이하에서는 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시형태에 있어서의 형체장치의 개략도이다. 도면에서 11은 고정플래튼, 12는 베이스플레이트(base plate)로서의 토글서포트(toggle support), 13은 상기 고정플래튼(11)과 토글서포트(12) 사이에 가설된 지지봉(tie bar), 34는 상기 고정플래튼(11)과 마주보게 설치하고 상기 지지봉(13)에 따라 전후진(도면에서의 좌우방향으로 이동)이 자유롭게 되도록 설치된 가동플래튼이고, 상기 고정플래튼(11) 및 가동플래튼(34)에 각각 서로 마주보도록 고정금형(15) 및 가동금형(16)이 설치된다.

상기 토글서포트(12)와 가동플래튼(34) 사이에는 전달기구로서의 토글기구(21)가 설치된다. 그리고, 이동부재로서의 크로스헤드(22)를 상기 토글서포트(12)측과 가동플래튼(34)측 사이에서 전후진시킴으로써 상기 가동플래튼(34)을 지지봉(13)에 따라서 전후진시키고, 가동금형(16)을 고정금형(15)에 대하여 접촉·분리시켜서 형폐(型閉), 형체(型締) 및 형개(型開)를 할 수 있도록 되어 있다.

이를 위하여 상기 토글기구(21)는 상기 크로스헤드(22)에 대하여 자유롭게 요동할 수 있도록 지지된 토글레버(toggle lever;23), 상기 토글서포트(12)에 대하여 자유롭게 요동할 수 있도록 지지된 토글레버(24) 및 상기 가동플래튼(34)에 대하여 자유롭게 요동할 수 있도록 지지된 토글암(25)으로 이루어지고, 상기 토글레버(23)(24)간 및 토글레버(24)와 토글암(25) 사이가 각각 링크결합된다. 그리고 상기 크로스헤드(22)와 토글레버(23) 사이에 핀(p1)이, 상기 토글서포트(12)와 토글레버(24) 사이에 핀(p2)이, 상기 가동플래튼(34)과 토글암(25) 사이에 핀(p3)이, 상기 토글레버(23)와 토글레버(24) 사이에 핀(p4)이, 토글레버(24)와 토글암(25) 사이에 핀(p5)이 각각 설치되고, 상기 핀(p2)∼(p5)을 부시(b2)∼(b5)가 감싼다.

또, 볼나사축(41)이 상기 토글서포트(12)에 대하여 회전이 자유롭게 되도록 지지되고, 상기 볼나사축(41)과 상기 크로스헤드(22)에 설치된 볼너트(43)가 나선결합되며, 상기 볼나사축(41) 및 볼너트(43)는 구동수단 및 전동기로서의 서보모터(18)에 의해 발생된 회전운동을 직선운동으로 변환하여 크로스헤드(22)에 전달하는 운동방향 변환수단인 볼나사(44)를 구성한다.

그리고, 상기 볼나사축(41)을 회전시키기 위하여 상기 토글서포트(12)의 측면에 상기 서보모터(18)가 설치되고, 서보모터(18)의 도시되지 않은 출력축과 상기 볼나사축(41)이 연결된다. 또한, 17은 형두께 조정장치, 19는 상기 서보모터(18)의 회전수를 검출함으로써 크로스헤드(22)의 위치를 검출하는 검출수단인 인코더(encoder)이다.

이 경우, 상기 서보모터(18)를 구동하여 상기 출력축을 회전시키면, 회전은 볼나사(44)에 의해 추진력으로 변환되어 그 추진력이 크로스헤드(22)에 전달된다. 따라서, 상기 서보모터(18)를 정방향 및 역방향으로 구동하면 볼나사축(41)이 정방향 및 역방향으로 회전되어 상기 크로스헤드(22)는 전후진된다.

그리고, 상기 크로스헤드(22)를 전진(도면에서의 우측으로 이동)시키면 토글기구(21)가 신장(伸張)되어 가동플래튼(34) 및 가동금형(16)이 전진되고 형폐 및 형체가 행해져서, 가동금형(16)과 고정금형(15) 사이에 도시되지 않은 캐버티공간이 형성된다. 또, 상기 크로스헤드(22)를 후퇴(도면에서의 좌측으로 이동)시키면 토글기구(21)가 굴곡되어 가동플래튼(34) 및 가동금형(16)이 후퇴함으로써, 형개가 행해진다.

또한, 형체시에 상기 토글기구(21)의 신장에 따라 지지봉(13)이 늘어나서 형체력이 발생된다. 이 때, 상기 지지봉(13)의 신장량이 형체력 검출기(33)에 의해 검출됨과 동시에 상기 인코더(19)에 의해 서보모터(18)의 회전각도가 검출되어, 간접적으로 크로스헤드(22)의 위치가 검출된다. 또한, 형체력에 의한 변형(strain)량을 검출하고, 형체력 검출기(33)를 지지봉(13) 이외의 형체장치의 다른 부재에 설치하여 그 부재의 변형량을 검출하도록 해도 된다.

그런데, 상기 형체력은 도시되지 않은 형체력 설정기에 의해 설정되는데, 설정된 형체력을 발생시키기 위해서는 상기 크로스헤드(22)를 형체력에 대응하는 위치로 정확하게 이동시킬 필요가 있다.

그러나, 상기 토글기구(21)의 구조상의 제약 때문에, 상기 크로스헤드(22)의 위치와 형체력의 관계는 선형으로는 되지 않기 때문에 연산에 의해 크로스헤드(22)의 위치를 구하는 것은 곤란하고, 형체력을 높은 정밀도로 발생시킬 수 없다. 또, 각 형체장치에는 기계오차가 존재하므로, 만약 연산에 의해 크로스헤드(22)의 위치를 구할 수 있다 하더라도 각 형체장치마다 연산을 할 필요가 있어서 형체장치의 비용이 높아지게 된다.

또한, 상기 볼나사(44), 핀(p1)∼(p5), 부시(b2)∼(b5) 등의 가동부품에 느슨함이 생기거나 가동부품의 마찰특성이 변화하거나 하면 그에 따라서 형체력이 변화하므로 성형품의 품질이 저하하게 된다.

그래서, 형체력을 정밀도 높게 발생시키고 형체장치의 비용을 줄이며 성형품의 품질을 향상시킬 수 있도록 형체제어장치가 설치된다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 형체제어장치 개략도, 도 3은 본 발명의 실시형태에 있어서의 크로스헤드 특성을 나타낸 제1도, 도 4는 본 발명의 실시형태에 있어서의 크로스헤드 특성을 나타낸 제2도, 도 5는 본 발명의 실시형태에 있어서의 크로스헤드 특성을 나타낸 제3도, 도 6은 본 발명의 실시형태에 있어서의 형체제어장치 특성을 나타낸 제1도, 도 7은 본 발명의 실시형태에 있어서의 형체제어장치 특성을 나타낸 제2도, 도 8은 본 발명의 실시형태에 있어서의 형체제어장치 특성을 나타낸 제3도이다. 또한, 도 3에서는 가로축에 시간을, 세로축에 크로스헤드의 위치를, 도 4 및 도 8에서는 가로축에 시간을, 세로축에 형체력을, 도 5에서는 가로축에 크로스헤드의 위치를, 세로축에 형체력을, 도 6에서는 가로축에 시간을, 세로축에 형체력 패턴을, 도 7에서는 가로축에 시간을, 세로축에 크로스헤드의 위치패턴을 표시했다.

도면에서 49는 형체제어장치, 56은 스위치이고, 그 스위치(56)는 기계적 또는 전자적인 전환구조를 가지며, 형체력 조정모드시와 형체력 발생모드시에 오퍼레이터에 의해 수동 또는 자동으로 전환된다.

그리고, 상기 형체력 조정모드시에는 도 1에 나타낸 바와 같이 단자 a, b간 및 단자 d, e간이 각각 접속되고, 크로스헤드 위치패턴 발생기(52)에 의해 미리 설정된 크로스헤드(22)(도 2)의 위치패턴이 발생되면 크로스헤드 위치 제어부(54)는 인코더(19)의 검출신호에 기초하여 속도지령을 발생시키고, 그 속도지령을 가산기(61)를 통하여 서보앰프(55)로 출력한다. 상기 서보앰프(55)는 상기 속도지령에 대응하는 전류를 발생시키고 그 전류를 서보모터(18)에 공급하여 서보모터(18)를 구동한다. 그 결과, 크로스헤드(22)가 상기 위치패턴에 따라서 이동된다.

그리고, 크로스헤드(22)가 소정의 위치까지 이동함에 따라 도 3에 나타낸 바와 같이 크로스헤드(22)의 위치값이 점차 작아지고, 그에 따라서 도 4에 나타낸 바와 같이 형체력이 발생된다. 그 사이에 형체력 검출기(33)에 의해 형체력이 검출된다.

따라서, 상기 크로스헤드 위치패턴 발생기(52)에 의해 발생된 위치패턴 및 형체력 검출기(33)에 의해 검출된 형체력에 기초하여 도 5에 나타낸 바와 같은 형체력과 크로스헤드(22)의 위치와의 관계를 나타낸 데이터를 얻을 수 있다. 그리고, 도시되지 않은 CPU는 상기 형체력과 크로스헤드(22)의 위치를 대응시켜서 기억수단인 메모리(57)에 저장한다.

다음으로, 형체력 발생모드시에 스위치(56)가 전환되어 단자 a, c간 및 단자 d, f간이 각각 접속된다. 그리고, 형체력 설정기(50)에 의해 미리 설정된 형체력이 발생된다.

이를 위하여 상기 형체력 설정기(50)에 의해 미리 설정된 형체력에 기초하여 형체력 패턴 발생기(51)는 도 6에 나타낸 바와 같은 형체력 패턴을 발생시키고, 그 형체력 패턴을 형체력/크로스헤드 위치 변환기(53)로 출력한다. 그리고, 상기 형체력/크로스헤드 위치 변환기(53)는 상기 형체력 패턴을 받으면 형체력 패턴에 대응하는 크로스헤드(22)의 위치를 메모리(57)로부터 읽어서, 도 7에 나타낸 바와 같은 위치패턴을 발생시키고 그 위치패턴을 크로스헤드 위치 제어부(54)로 출력한다.

상기 크로스헤드 위치 제어부(54)는 인코더(19)의 검출신호에 기초하여 속도지령을 발생시키고, 그 속도지령을 가산기(61)를 통하여 서보앰프(55)로 출력한다. 상기 서보앰프(55)는 상기 속도지령에 대응하는 전류를 발생시키고, 그 전류를 서보모터(18)에 공급하여 서보모터(18)를 구동한다. 그 결과, 크로스헤드(22)가 상기 위치패턴에 따라 이동된다. 또한, 상기 형체력/크로스헤드 위치 변환기(53), 크로스헤드 위치 제어부(54) 및 서보앰프(55)에 의해 위치제어수단이 구성된다.

그리고, 상기 위치패턴에 기초하여 실제로 크로스헤드(22) 위치가 제어되면, 형체력 설정기(50)에 의해 설정된 형체력이 도 8에 나타낸 바와 같이 정확하게 재현된다. 또한 필요에 따라서 스위치(56)를 전환하여 형체력 검출기(33)에 의해 형체력을 검출하고, 메모리(57) 내에 저장된 형체력 및 크로스헤드(22)의 위치데이터를 보정할 수도 있다.

이와 같이, 형체력 조정모드시에 소정의 위치패턴으로 이동시켰을 때의 크로스헤드(22)의 위치와 그 때 발생된 형체력이 대응되어 메모리(57)에 저장되고, 형체력 발생모드시에 형체력 패턴에 대응하는 크로스헤드(22)의 위치를 상기 메모리(57)에서 읽어서 상기 크로스헤드(22)의 위치에 기초하여 서보모터(18)가 구동되므로, 상기 크로스헤드(22)를 형체력에 대응하는 위치로 정확하게 이동시킬 수 있어서 형체력을 정밀도 높게 발생시킬 수 있다.

또, 각 형체장치에서 기계오차가 존재한다 하더라도 각 형체장치마다 상기 형체력을 크로스헤드(22)의 위치와 대응시켜서 메모리(57)에 저장할 수 있으므로 형체력을 정밀도 높게 발생시킬 수 있다. 따라서, 형체장치의 비용을 줄일 수 있다.

또한, 상기 볼나사(44), 핀(p1)∼(p5), 부시(b2)∼(b5) 등의 가동부품에 느슨함이 생기거나 가동부품의 마찰특성이 변화하거나 하여도 그에 따라서 형체력을 크로스헤드(22)의 위치와 대응시켜서 메모리(57)에 저장할 수 있으므로, 형체력을 정밀도 높게 발생시킬 수 있다. 따라서, 성형품의 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 형체력 패턴 발생기(51)에 의해 발생된 형체력 패턴 및 형체력 검출기(33)에 의해 검출된 형체력을 피드백 제어수단인 감산기(62)로 보내서 그 감산기(62)에서 형체력 패턴과 형체력과의 편차를 산출할 수도 있다. 그 경우, 상기 편차는 형체력 보상기(38)를 통하여 가산기(61)로 보내져서 그 가산기(61)에서 속도지령에 가산된다. 이렇게 형체력의 피드백제어를 함으로써 형체력을 더욱 정밀도 높게 발생시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 취지에 기초하여 여러가지로 변형될 수 있으며, 그것들을 본 발명의 범위에서 배제하는 것은 아니다.

본 발명은 사출성형기의 형체장치에 이용할 수 있다.

Claims (4)

1. (a) 고정금형이 설치된 고정플래튼(platen)과,

   (b) 그 고정플래튼과 마주보게 하여 전후진이 자유롭게 되도록 설치되며 가동금형이 설치된 가동플래튼과,

   (c) 구동수단과,

   (d) 그 구동수단을 구동함에 의해 이동되는 이동부재와,

   (e) 그 이동부재와 상기 가동플래튼을 연결하는 전달기구와,

   (f) 상기 이동부재의 위치를 검출하는 검출수단과,

   (g) 상기 이동부재를 소정의 위치패턴으로 이동시켰을 때의 이동부재의 위치와 그 때 발생된 형체력이 대응되어 저장된 기억수단과,

   (h) 형체력을 설정하기 위한 형체력 설정기와,

   (i) 설정된 형체력에 기초하여 형체력 패턴을 발생시키는 형체력 패턴발생기와,

   (j) 상기 형체력 패턴에 대응하는 이동부재의 위치를 상기 기억수단에서 읽어서 상기 구동수단을 구동하는 위치제어수단을 갖는 것을 특징으로 하는 형체제어장치.
2. (a) 고정금형이 설치된 고정플래튼과,

   (b) 그 고정플래튼과 마주보게 하여 전후진이 자유롭게 되도록 설치되며 가동금형이 설치된 가동플래튼과,

   (c) 전동기와,

   (d) 그 전동기를 구동하는 것에 의해 발생된 회전운동을 직선운동으로 변환하여 그 직선운동을 이동부재에 전달하는 운동방향 변환수단과,

   (e) 그 이동부재와 상기 가동플래튼을 연결하는 전달기구와,

   (f) 상기 이동부재의 위치를 검출하는 검출수단과,

   (g) 상기 이동부재를 소정의 위치패턴으로 이동시켰을 때의 이동부재의 위치와 그 때 발생된 형체력이 대응되어 저장된 기억수단과,

   (h) 형체력을 설정하기 위한 형체력 설정기와,

   (i) 설정된 형체력에 기초하여 형체력 패턴을 발생시키는 형체력 패턴발생기와,

   (j) 상기 형체력 패턴에 대응하는 이동부재의 위치를 상기 기억수단에서 읽어서 상기 구동수단을 구동하는 위치제어수단을 갖는 것을 특징으로 하는 형체제어장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 형체력을 검출하는 형체력 검출기를 갖는 것을 특징으로 하는 형체제어장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   (a) 형체력을 검출하는 형체력 검출기와,

   (b) 상기 형체력 패턴 및 검출된 형체력에 기초하여 피드백제어를 행하는 피드백 제어수단을 갖는 것을 특징으로 하는 형체제어장치.