KR20110139384A

KR20110139384A - 금형 온도 제어장치 및 온도 제어방법

Info

Publication number: KR20110139384A
Application number: KR1020100059434A
Authority: KR
Inventors: 김영세
Original assignee: (주) 민성정밀
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2011-12-29
Also published as: KR101265126B1

Abstract

본 발명은 금형의 캐비티 주변을 감싸도록 구비되고, 양측 종단이 각각 상기 금형의 일측에 형성된 입수부 및 출수부로 노출되는 냉열공급부; 입수부를 통해 노출된 냉열공급부의 종단과 연결되는 냉수 공급관; 냉열공급부와 연결된 냉수 공급관의 타측에 연결되어 냉열공급부에 냉수를 공급하는 냉수를 보관하는 냉수탱크; 입수부를 통해 노출된 냉열공급부의 종단과 연결되는 온수 공급관; 냉열공급부와 연결된 온수 공급관의 타측에 연결되어 냉열공급부에 온수를 공급하는 온수를 보관하는 온수탱크; 출수부를 통해 노출된 냉열공급부의 종단과 냉수탱크를 연결하는 냉수 회수관; 출수부를 통해 노출된 냉열공급부의 종단과 온수탱크를 연결하는 온수 회수관; 및 냉수 공급관, 온수 공급관, 냉수 회수관 및 온수 회수관 일측에 각각 연결되는 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형 온도 제어장치 및 제어방법을 구현한바, 냉수탱크와 온수탱크를 개별적으로 구비하고, 각각의 공급 및 회수관에 구비된 밸브에 의해 냉수와 온수가 각각의 탱크에 별도로 보관되어 냉수탱크와 온수탱크의 온도변화가 발생하지 않는 효과가 있다. 또한, 냉수를 이용하여 금형의 냉각 시간을 혁신적으로 감소하여 제품의 생산 속도를 증가하고, 이로 인해, 제품의 생산성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

Description

금형 온도 제어장치 및 온도 제어방법{Apparatus and Method for Controlling Temperature of Mold}

본 발명은 금형 온도 제어장치 및 온도 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉수와 온수를 사출금형의 제조단계에 맞추어 알맞도록 순환하여 금형을 가열 또는 냉각하여 사출 제품의 품질을 향상하고, 생산성을 향상시키기 위한 금형 온도 제어장치 및 온도 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 합성수지 사출성형용 금형에서는 성형하고자 하는 제품의 품질향상을 위해 금형의 온도를 정확하게 조절해야 한다. 금형의 온도를 조절하지 않아도 사출성형이 가능하지만, 사출물의 원료인 수지(레진)는 온도에 따라 점도가 변화하기 때문에 적당한 온도로 수지의 적당한 점도를 맞추어야 사출물의 품질이 좋아진다.

즉, 금형의 온도조절에 제품의 외관미, 전기적 특성, 수축률 내지는 치수 등에 상당한 영향을 끼치게 되므로 사출성형 작업시 금형의 온도를 성형하는 사출 성형품의 특성에 맞추어 적절하게 조절해야한다.

하지만, 종래의 금형을 이용한 사출성형은 작업 초기에는 금형의 온도가 너무 낮아 불량의 원인이 되고, 금형 온도가 적정 온도로 상승한 후에는 금형에 주입된 용융 수지에 의하여 온도가 상승하는 만큼 냉각시켜 적정온도를 유지시켜야 하므로 성형주기가 길어져 생산성이 낮아진다. 즉, 금형의 온도가 낮으면 고온의 용융물을 공급시킬 때 저온의 금형과 접촉하면서 온도차에 의해 용융물에 굳음 현상이 발생되어 점도가 높아짐에 따라 캐비티의 형상에 따른 공급이 원활하게 이루어지지 않는 문제점이 있다. 또한, 금형의 온도가 높으면 고온으로 공급되는 용융물이 성형시에 고온의 금형과 접촉되면서 용융물의 점도가 낮아져서 성형시간이 증가하고, 증가된 성형시간에 의해 성형물의 내부 조직의 변화가 발생한다. 이에 따라 제품의 강도가 저하되고, 고온으로 과열된 금형은 금형의 수명이 감소하는 문제점이 있다.

또한, 종래의 금형은 고온으로 과열된 금형을 사출물의 취출이 가능한 온도까지 자연냉각을 시키게 됨으로써 공정시간이 늘어나게되고, 그만큼 생산성이 감소되는 문제점이 있다.

통상적으로 금형의 온도를 60℃라고 하면, 금형의 온도가 낮은 경우에는 유온기 또는 온수기에 의해서 금형을 가온하고, 금형의 온도가 높은 경우에는 냉각수에 의해 금형을 냉각시키게 된다.

그러나 종래의 금형 온도를 제어하는 방식은 과학적인 방법에 의해서 온도를 제어하는 것이 아니고, 사출기계장치에서 발산되는 열기를 사람이 육감적으로 느껴서 필요에 따라 수동으로 조절하거나, 금형의 온도를 측정하지 않고 냉각수 탱크 내의 냉각수 온도 또는 온수기 탱크 내의 온수 온도를 측정하여 냉각수 또는 온수의 흐름을 개폐하는 방법을 사용하였다.

이러한 방법으로 금형의 온도를 제어하는 경우에는 작동 중에 금형의 온도가 수시로 변함에도 금형의 온도가 실제로 얼마인지 알 수가 없어 정확하게 금형의 온도를 유지할 수가 없으며 조작자가 계속해서 냉각수 또는 온수의 온도를 관찰하여야 하는 문제점이 있다.

또한, 금형의 온도를 효과적으로 조절하여 적정 온도를 유지시켜 주지 못함으로 인해서 제품의 불량이 자주 발생하는 문제점이 있다. 이와 같이 금형의 온도 조절이 원활하게 이루어지지 못하면 사출제품의 형상과 밀도에 따라 뒤틀림, 수축이 발생하거나, 사출흔적이 남아 제품의 질을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 냉수와 온수를 사출금형의 제조단계에 맞추어 알맞도록 순환하여 금형을 가열 또는 냉각하여 사출 제품의 품질을 향상하고, 생산성을 향상시키기 위한 금형 온도 제어장치 및 온도 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 금형의 캐비티 주변을 감싸도록 구비되고, 양측 종단이 각각 상기 금형의 일측에 형성된 입수부 및 출수부로 노출되는 냉열공급부; 입수부를 통해 노출된 냉열공급부의 종단과 연결되는 냉수 공급관; 냉열공급부와 연결된 냉수 공급관의 타측에 연결되어 냉열공급부에 냉수를 공급하는 냉수를 보관하는 냉수탱크; 입수부를 통해 노출된 냉열공급부의 종단과 연결되는 온수 공급관; 냉열공급부와 연결된 온수 공급관의 타측에 연결되어 냉열공급부에 온수를 공급하는 온수를 보관하는 온수탱크; 출수부를 통해 노출된 냉열공급부의 종단과 냉수탱크를 연결하는 냉수 회수관; 출수부를 통해 노출된 냉열공급부의 종단과 온수탱크를 연결하는 온수 회수관; 및 냉수 공급관, 온수 공급관, 냉수 회수관 및 온수 회수관 일측에 각각 연결되는 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형 온도 제어장치에 의해 달성될 수 있다.

이때, 금형 온도 제어장치는 금형의 상판 및 하판 중 적어도 어느 하나에 구비된다.

또한, 온수는 40℃ 내지 100℃이다.

또한, 금형 또는 냉열공급부 중 어느 하나에는 온도센서가 더 구비된다.

또한, 각각의 밸브에는 타이머가 더 구비된다.

또한, 출수부를 통해 외부로 노출된 냉열공급부의 종단 일측에 연결된 출수관; 출수관 일측에 구비된 밸브; 출수관과 연결된 저장탱크; 저장탱크와 냉수탱크를 연결하고, 일측에 밸브가 구비된 냉수 보조 회수관; 저장탱크와 온수탱크를 연결하고, 일측에 밸브가 구비된 온수 보조 회수관;이 더 구비된다.

또한, 저장탱크의 일측에는 리미트 센서가 더 구비된다.

다른 카테고리로서, 본 발명의 목적은 형폐, 사출, 보압, 계량, 냉각잔량, 형개, 이젝팅 및 취출 단계가 순차적으로 이루어지는 금형의 온도 제어방법에 있어서, 금형의 형폐 후 온수탱크와 연결된 온수 공급관의 밸브를 개방하여 냉열공급부로 온수를 공급하는 제 1 단계; 온수를 사출 후 보압 단계까지 온수를 지속적으로 순환하는 제 2 단계; 보압 단계의 후반부에 온수 공급관의 밸브를 폐쇄하고, 냉수탱크와 연결된 냉수 공급관의 밸브를 개방하여 냉열공급부로 냉수를 공급하며 금형을 냉각하는 제 3 단계; 금형의 형개 직전까지 냉수를 지속적으로 순환하는 제 4 단계; 금형의 형개, 이젝팅 및 취출 단계에서는 후속 작업의 원활한 진행을 위해 냉수 공급관의 밸브를 폐쇄하고, 온수탱크와 연결된 온수 공급관의 밸브를 개방하여 냉열공급부로 온수를 공급하여 금형을 가열하는 제 5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형 온도 제어방법에 의해 달성될 수 있다.

이때, 제 1 단계는 온수 회수관에 구비된 밸브가 동시에 개방된다.

또한, 제 3 단계는 냉수 공급관의 밸브가 개방된 후 1초 내지 2초 후 온수 회수 밸브가 폐쇄되고, 동시에 냉수 회수 밸브는 개방된다.

또한, 제 5 단계는 온수 공급관의 밸브가 개방된 후 1초 내지 2초 후 냉수 회수 밸브가 폐쇄되고, 동시에 온수 회수 밸브는 개방된다.

또한, 온수 회수 밸브 및 냉수 회수 밸브는 타이머에 의해 조작된다.

또한, 제 1 단계 및 제 2 단계는 형폐 단계 0.5초 내지 1.5초, 사출 단계 2초 내지 4초, 보압 단계 15초 내지 17초로 이루어지고, 제 3 단계 및 제 4 단계는 보압 단계 4초 내지 6초, 계량 단계 2초 내지 4초, 냉각잔량 단계 1.5초 내지 2.5초로 이루어지고, 제 5 단계는 형개 단계 0.5초 내지 1.5초, 이젝팅 단계 2초 내지 4초 및 취출 단계 2초 내지 4초로 이루어진다.

또한, 제 3 단계는, 온수 공급관의 밸브가 폐쇄되고, 동시에 냉수 공급관의 밸브가 개방되고, 냉열공급부에서 냉수와 온수가 혼합된 물이 냉수탱크로 유입되어 냉수탱크의 수온변화를 방지하기 위해 온수 회수관의 밸브가 폐쇄되고, 출수관의 밸브가 개방되어 냉열공급부로 냉수를 공급하는 제 3-1 단계; 및 냉열공급부에 주입되었던 온수가 모두 배출되는 시점에서 출수관의 밸브가 폐쇄되고, 냉수의 순환을 위해 냉수 회수관의 밸브가 개방되는 제 3-2 단계;를 포함하고, 제 4 단계는, 냉수를 순환하는 제 4-1 단계; 및 저장탱크의 물을 온수탱크에 저장된 온수 보조 회수관의 밸브를 개방하여 온수탱크로 주입하는 제 4-2 단계;를 포함한다.

또한, 제 5 단계는, 냉수 공급관의 밸브가 폐쇄되고, 동시에 온수 공급관의 밸브가 개방되고, 냉열공급부에서 냉수와 온수가 혼합된 물이 온수탱크로 유입되어 온수탱크의 수온변화를 방지하기 위해 냉수 회수관의 밸브가 폐쇄되고, 출수관의 밸브가 개방되어 냉열공급부로 온수를 공급하는 제 5-1 단계; 냉열공급부에 주입되었던 온수가 모두 배출되는 시점에서 출수관의 밸브가 폐쇄되고, 온수의 순환을 위해 온수 회수관의 밸브가 개방되는 제 5-2 단계; 온수를 순환하는 제 5-3 단계; 및 저장탱크의 물을 냉수탱크에 저장된 냉수 보조 회수관의 밸브를 개방하여 냉수탱크로 주입하는 제 5-4 단계;를 포함한다.

또한, 저장탱크에 저장된 리미트 센서에 의해 냉수 보조 회수관 및 온수 보조 회수관의 작동이 이루어진다.

또한, 금형 온도 제어방법은 시퀀스 제어에 의해 이루어진다.

본 발명에 따르면 온수의 공급을 통해 금형을 일정한 온도로 유지할 수 있는 효과가 있다. 이로 인해, 사출물의 원료인 수지는 일정한 온도 및 점도를 유지하여 사출물의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 냉수탱크와 온수탱크를 개별적으로 구비하고, 각각의 공급 및 회수관에 구비된 밸브에 의해 냉수와 온수가 각각의 탱크에 별도로 보관되어 냉수탱크와 온수탱크의 온도변화가 발생하지 않는 효과가 있다. 이로 인해, 온수와 냉수를 위한 가열 또는 냉각장치의 가동율을 감소함으로써 제조단가를 감소하고, 에너지 소비를 감소할 수 있는 효과가 있다.

또한, 저장탱크를 이용하여 냉열공급부에서 혼합된 물을 별도로 보관하여 온수탱크와 냉수탱크에 유입되는 것을 방지하여 에너지 소비를 보다 효과적으로 감소할 수 있다.

또한, 냉수를 이용하여 금형의 냉각 시간을 혁신적으로 감소하여 제품의 생산 속도를 증가하고, 이로 인해, 제품의 생산성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 냉수와 온수를 적절하게 조절하여 금형의 온도를 균일하게 유지하여 사출물의 불량률을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금형 온도 제어장치의 개략도,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 금형 온도 제어장치의 개략도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금형 온도 제어방법을 순차적으로 나타낸 순서도,
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 금형 온도 제어방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

<금형 온도 제어장치의 구성>

(제 1 실시예)

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금형 온도 제어장치의 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의제 1 실시예에 따른 금형 제어장치는 냉열공급부(100), 냉수탱크(200), 온수탱크(300), 전술한 구성들을 연결하는 복수의 관(210, 220, 310, 320) 및 밸브(211, 221, 311, 321)로 이루어진다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉열공급부(100)는 그 내부로 온수 또는 냉수가 흐르며 금형(500)의 온도를 조절하는 장치이다. 이러한 냉열공급부(100)는 금형(500)의 내부, 바람직하게는 금형(500)의 캐비티 주변을 감싸도록 구비되고, 그 내부는 중공인 관형상으로 이루어진다. 이때, 냉열공급부(100)의 양측 종단은 캐비티의 일측에 각각 형성된 입수부(510) 및 출수부(520)를 통해 외부로 양측 종단이 소정길이 노출된다. 이러한, 냉열공급부(100) 또는 금형(500)의 일측에는 온도센서가 구비되어 금형(500)의 온도를 조절할 수 있도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 냉수탱크(200)는 냉열공급부(100)에 유입되어 금형(500)을 냉각시키기 위한 냉수가 보관되는 것이다. 이러한 냉수탱크(200)의 크기는 금형(500) 및 캐비티의 크기 등을 고려하여 설계한다. 이때, 냉수탱크(200)의 일측에는 냉수를 냉각하기 위한 냉각장치 등이 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 냉수 공급관(210)은 냉수탱크(200)에 저장된 냉수를 냉열공급부(100)로 공급하기 위한 것으로서, 일측 종단이 냉수탱크(200)와 연결되고, 타측 종단은 금형(500)의 입수부(510)를 통해 노출된 냉열공급부(100)의 일측과 연결된다. 이때, 냉수 공급관(210)의 일측에는 냉수 공급관(210)의 개폐를 조절할 수 있는 밸브(211)가 구비된다. 여기서, 냉수 공급관(210)에 연결되는 밸브(211)를 설명의 편의를 위해 제 1 밸브(211)라고 명명한다.

본 발명에 따른 냉수 회수관(220)은 냉열공급부(100)로 공급되는 냉수를 원활하게 순환시키면서 지속적으로 금형(500)을 냉각하기 위하여 냉열공급부(100)로 공급된 냉수를 다시 냉수탱크(200)로 회수하기 위한 것이다. 이러한 냉수 회수관(220)의 일측 종단은 냉수탱크(200)와 연결되고, 타측 종단은 금형(500)의 출수부(520)를 통해 노출된 냉열공급부(100)의 일측과 연결된다. 이때, 냉수 회수관(220)의 일측에는 냉수 회수관(220)의 개폐를 조절할 수 있는 밸브(221)가 구비된다. 여기서, 냉수 회수관(220)에 연결되는 밸브(221)를 설명의 편의를 위해 제 3 밸브(221)라고 명명한다.

본 발명에 따른 온수탱크(300)는 냉열공급부(100)에 유입되어 금형(500)을 가열시키기 위한 온수가 보관되는 것이다. 이러한 온수탱크(300)의 크기는 금형(500) 및 캐비티의 크기 등을 고려하여 설계한다. 이때, 온수탱크(300)의 일측에는 온수를 가열하기 위한 가열장치 등을 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 온수 공급관(310)은 온수탱크(300)에 저장된 온수를 냉열공급부(100)로 공급하기 위한 것으로서, 일측 종단이 온수탱크(300)와 연결되고, 타측 종단은 금형(500)의 입수부(510)를 통해 노출된 냉열공급부(100)의 일측과 연결된다. 이때, 온수 공급관(310)의 일측에는 온수 공급관(310)의 개폐를 조절할 수 있는 밸브(311)가 구비된다. 여기서, 온수 공급관(310)에 연결되는 밸브(311)를 설명의 편의를 위해 제 2 밸브(311)라고 명명한다.

본 발명에 따른 온수 회수관(320)은 냉열공급부(100)로 공급되는 온수를 원활하게 순환시키면서 지속적으로 금형(500)을 가열하기 위하여 냉열공급부(100)로 공급된 온수를 다시 온수탱크(300)로 회수하기 위한 것이다. 이러한 온수 회수관(320)의 일측 종단은 온수탱크(300)와 연결되고, 타측 종단은 금형(500)의 출수부(520)를 통해 노출된 냉열공급부(100)의 일측과 연결된다. 이때, 온수 회수관(320)의 일측에는 온수 회수관(320)의 개폐를 조절할 수 있는 밸브(321)가 구비된다. 여기서, 온수 회수관(320)에 연결되는 밸브(321)를 설명의 편의를 위해 제 4 밸브(321)라고 명명한다.

본 발명에 따른 제 1 밸브(211) 내지 제 4 밸브(321)에는 타이머가 구비되어 기 입력된 프로그램 등을 이용한 시퀀스 제어시 자동으로 각각의 밸브(211, 221, 311, 321)들을 제어할 수 있다.

(제 2 실시예)

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 금형 온도 제어장치의 개략도이다. 본 발명의 제 2 실시예에 따른 금형 온도 제어장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 전체적으로 제 1 실시예와 유사한 구성으로 이루어진다. 하지만, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 금형온도 제어장치는 냉열공급부(100)에서 혼합된 냉수 및 온수를 임시보관하였다가 배출하는 저장탱크(400), 출수관(410), 냉수 보조 회수관(420) 및 온수 보조 회수관(430) 등이 더 구비된다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 저장탱크(400)는 금형(500)의 가열 또는 냉각 공정이 전환되는 시점에서 냉열공급부(100)에서 혼합되는 온수 또는 냉수가 온수탱크(300) 또는 냉수탱크(200)로 바로 유입되어 각각의 탱크에 보관된 온수 또는 냉수의 온도 변화를 방지하기 위하여 냉열공급부(100)에서 혼합된 물을 임시 보관한 것이다. 이러한 저장탱크(400)는 냉열공급부(100)의 직경 및 길이 등을 고려하여 냉열공급부(100)의 부피와 동일한 물이 유입되어 저장될 수 있는 크기로 이루어진다. 이와 같은, 저장탱크(400)의 내부 일측에는 냉열공급부(100)의 부피와 동일한 물의 유입을 파악할 수 있는 리미트 센서가 구비된다.

본 발명에 따른 출수관(410)은 냉수 회수관(220) 및 온수 회수관(320)이 냉열공급부(100)와 연결된 일측에 연결되어 냉열공급부(100)로부터 배출되는 냉수와 온수가 혼합된 물이 저장탱크(400)로 유입될 수 있는 통로를 제공하는 것이다. 이때, 출수관(410)의 일측에는 출수관(410)의 개폐를 조절할 수 있는 밸브(411)가 구비된다. 여기서, 출수관(410)에 연결되는 밸브(411)를 설명의 편의를 위해 제 5 밸브(411)라고 명명한다.

본 발명에 따른 저장탱크(400)의 일측에는 저장탱크(400)에 저장된 물을 냉수탱크(200) 또는 온수탱크(300)로 회수하기 위한 냉수 보조 회수관(420) 및 온수 보조 회수관(430)이 각각 구비된다. 이러한 냉수 보조 회수관(420) 및 온수 보조 회수관(430)은 각각의 일측 종단이 저장탱크(400)와 연결되고, 타측 종단은 냉수탱크(200) 및 온수탱크(300)에 저장된다. 이때, 냉수 보조 회수관(420) 및 온수 보조 회수관(430)의 일측에는 각각의 보조 회수관의 개폐를 조절할 수 있는 밸브(421, 431)가 구비된다. 여기서, 설명의 편의를 위해 냉수 보조 회수관(420)에 연결되는 밸브(421)를 제 6 밸브(421), 온수 보조 회수관(430)에 연결되는 밸브(431)를 제 7 밸브(431)라고 명명한다.

본 발명에 따른 제 6 밸브(421) 및 제 7 밸브(431)는 저장탱크(400)에 구비된 리미트 센서의 신호에 의해 각각 개방된다. 이때, 제 6 밸브(421) 및 제 7 밸브(431)는 냉수의 순환이 이루어지는 경우에는 온수탱크(300)로 유입될 수 있는 제 7 밸브(431)가 개방되고, 온수의 순환이 이루어지는 경우에는 냉수탱크(200)로 유입될 수 있는 제 6 밸브(421)가 개방된다. 이러한 제어는 미리 프로그래밍하여 시퀀스 제어에 의해 조작할 수 있다.

<금형 온도 제어방법>

(제 1 실시예)

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금형 온도 제어방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금형(500)의 온도 제어는 형폐, 사출, 보압, 계량, 냉각잔량, 형개, 이젝팅 및 취출 단계로 이루어진 금형(500)의 사출 성형 순서에 알맞게 제어된다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 금형(500)의 형폐 후 온수탱크(300)와 연결된 온수 공급관(310)에 연결된 제 1 밸브(211)를 개방하여 온수탱크(300)의 온수를 냉열공급부(100)로 공급한다(S100). 이러한 단계는 금형(500)을 예열하여 용융된 수지가 주입되는 경우에 수지의 온도와 점도를 일정하게 유지하기 위한 작업이다. 이때, 온수 주입 시간은 0.5초 내지 1.5초, 바람직하게는 약 1초의 시간 동안 진행되며 금형(500)의 온도를 플라스틱 사출이 용이한 40℃ 내지 100℃로 유지한다. 이때, 제 2 밸브(311) 및 제 4 밸브(321)는 개방되어 있는 상태이고, 제 1 밸브(211) 및 제 3 밸브(221)는 폐쇄되어 있다.

다음으로, 온수를 사출 후 보압 단계까지 지속적으로 순환하며 금형(500)의 온도를 일정하게 유지한다(S200). 이때, 온수는 온수탱크(300), 온수 공급관(310), 냉열공급부(100) 및 온수 회수관(320)을 순차적으로 돌며 지속적으로 순환한다. 이러한 단계(S200)는, 사출 단계에서 2초 내지 4초, 보압 단계에서 15초 내지 17초 동안 이루어지는 것이 좋고, 바람직하게는 사출단계 3초, 보압 단계가 16초 동안 이루어지며 금형(500)을 지속적으로 가열한다.

다음으로, 보압 단계의 후반부에 온수 공급관(310)에 구비된 제 2 밸브(311)를 폐쇄하고, 냉수탱크(200)와 연결된 냉수 공급관(210)에 구비된 제 1 밸브(211)를 개방하여 냉열공급부(100)로 냉수를 공급하며 금형(500)을 냉각한다(S300). 이때, 온수 회수관(320)에 구비된 제 4 밸브(321)는 제 1 밸브(211)가 개방된 시간으로부터 1초 내지 2초 후 타이머의 조작에 의해 폐쇄되고, 제 3 밸브(221)가 개방된다. 이때, 제 4 밸브(321)의 폐쇄와 제 3 밸브(221)의 개방 시점은 냉열공급부(100)의 내부에 주입되어 있던 온수가 모두 빠져나가는 시간을 계산하여 냉수탱크(200)와 온수탱크(300)에 냉수와 혼수가 혼합되지 않기 위한 것이다.

다음으로, 냉수를 금형(500) 형개 단계 직전까지 지속적으로 순환하여 금형(500)을 냉각시킨다(S400). 이때, 냉수는 냉수탱크(200), 냉수 공급관(210), 냉열공급부(100) 및 냉수 회수관(220)을 순차적으로 돌며 지속적으로 순환한다. 이러한 단계(S400)는, 보압 단계 후반부에서 4초 내지 6초, 계량 단계에서 2초 내지 4초, 냉각잔량 단계에서 1.5초 내지 2.5초 동안 이루어지는 것이 좋고, 바람직하게는 보압 단계 후반부 5초, 계량 단계 3초, 냉각잔량 단계가 2초 동안 이루어지며 금형(500)을 지속적으로 냉각한다.

마지막으로, 금형(500)의 형개, 이젝팅 및 취출 단계에서는 후속 작업의 원활한 진행을 위해 냉수의 유입으로 냉각된 금형(500)을 재가열하기 위하여, 제 1 밸브(211)를 폐쇄하고, 제 2 밸브(311)를 개방하여 냉열공급부(100)에 온수를 공급한다(S500). 이때, 냉수 회수관(220)에 구비된 제 3 밸브(221)는 제 2 밸브(311)가 개방된 시간으로부터 1초 내지 2초 후 타이머의 조작에 의해 폐쇄되고, 제 4 밸브(321)가 개방된다. 이때, 제 3 밸브(221)의 폐쇄와 제 4 밸브(321)의 개방 시점은 냉열공급부(100)의 내부에 주입되어 있던 냉수가 모두 빠져나가는 시간을 계산하여 냉수탱크(200)와 온수탱크(300)에 냉수와 혼수가 혼합되지 않기 위한 것이다. 이러한 단계(S500)는 형개 단계 0.5초 내지 1.5초, 이젝팅 단계 2초 내지 4초 및 취출 단계 2초 내지 4초 동안 이루어지는 것이 좋고, 바람직하게는 형개 단계 1초, 이젝팅 단계 3초, 취출 단계가 3초 동안 이루어지도록 금형(500)을 가열한다.

전술한 순서에 의해서 진행되는 방법은 반복적으로 수행이 가능하다. 또한, 이러한 전 공정은 시퀀스 제어에 의해 순차적으로 진행될 수 있다. 또한, 전술한 작업시간 외에 금형의 온도가 지나치게 높아지거나 낮아지는 경우에는 금형 또는 냉열공급부 일측에 구비된 온도센서의 제어에 의해 제 1 밸브(211) 내지 제 4 밸브(321)을 조절하여 온수 또는 냉수의 공급을 제어할 수 있다.

(제 2 실시예)

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 금형 온도 제어방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다. 본 발명의 제 2 실시예에 따른 금형(500)의 온도 제어 역시 형폐, 사출, 보압, 계량, 냉각잔량, 형개, 이젝팅 및 취출 단계로 이루어진 금형(500)의 사출 성형 순서에 알맞게 제어된다.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 금형(500)의 형폐 후 온수탱크(300)와 연결된 온수 공급관(310)에 연결된 제 1 밸브(211)를 개방하여 온수탱크(300)의 온수를 냉열공급부(100)로 공급한다(S100). 이러한 단계는 금형(500)을 예열하여 용융된 수지가 주입되는 경우에 수지의 온도와 점도를 일정하게 유지하기 위한 작업이다. 이때, 온수 주입 시간은 0.5초 내지 1.5초, 바람직하게는 약 1초의 시간 동안 진행되며 금형(500)의 온도를 플라스틱 사출이 용이한 40℃ 내지 100℃로 유지한다. 이때, 제 2 밸브(311) 및 제 4 밸브(321)는 개방되어 있는 상태이고, 제 1 밸브(211) 및 제 3 밸브(221)는 폐쇄되어 있다.

다음으로, 보압 단계의 후반부에 온수 공급관(310)에 구비된 제 2 밸브(311)를 폐쇄하고, 동시에 냉수 공급관(210)의 제 1 밸브(211)를 개방하여 냉열공급부(100)로 냉수를 공급하며 금형(500)을 냉각한다. 이때, 냉수탱크(200)로 유입된 냉수가 냉열공급부(100) 내부에 잔류한 온수와 혼합된다. 이렇게 혼합된 물이 냉수탱크(200) 또는 온수탱크(300)로 유입되어 각각의 탱크 내부에 수온변화를 방지하기 위하여 온수 회수관(320)의 제 4 밸브(321)가 폐쇄되며 출수관(410)의 제 5 밸브(411)가 개방된다(S310).

다음으로, 냉열공급부(100)에 주입되었던 온수가 모두 배출되는 시점에서 출수관(410)의 제 5 밸브(411)가 폐쇄되고, 냉수의 순환을 위해 냉수 회수관(220)에 구비된 제 3 밸브(221)가 개방된다(S320).

다음으로, 냉수를 금형(500) 형개 단계 직전까지 지속적으로 순환하여 금형(500)을 냉각시킨다(S410). 이때, 냉수는 냉수탱크(200), 냉수 공급관(210), 냉열공급부(100) 및 냉수 회수관(220)을 순차적으로 돌며 지속적으로 순환한다. 이러한 단계(S410)는, 보압 단계 후반부에서 4초 내지 6초, 계량 단계에서 2초 내지 4초, 냉각잔량 단계에서 1.5초 내지 2.5초 동안 이루어지는 것이 좋고, 바람직하게는 보압 단계 후반부 5초, 계량 단계 3초, 냉각잔량 단계가 2초 동안 이루어지며 금형(500)을 지속적으로 냉각한다.

다음으로, 냉수가 순환되는 단계(S410)와 동시적으로 저장탱크(400)의 물을 순환되고 있지 않은 온수탱크(300)에 연결된 온수 보조 회수관(430)의 제 7 밸브(431)를 개방하여 온수탱크(300)로 주입한다(S420). 이때, 제 7 밸브(431)의 개방은 저장탱크(400)에 구비된 리미트 센서의 제어에 의해 자동으로 개방된다.

다음으로, 금형(500)의 형개, 이젝팅 및 취출 단계에서는 후속 작업의 원활한 진행을 위해 냉수의 유입으로 냉각된 금형(500)을 재가열하기 위하여, 제 1 밸브(211)를 폐쇄하고, 제 2 밸브(311)를 개방하여 냉열공급부(100)에 온수를 공급하며 금형(500)을 가열한다. 이때, 온수탱크(300)로부터 유입된 온수가 냉열공급부(100) 내부에 잔류한 냉수와 혼합된다. 이렇게 혼합된 물이 냉수탱크(200) 또는 온수탱크(300)로 유입되어 각각의 탱크 내부에 수온변화를 방지하기 위하여 냉수 회수관(220)의 제 3 밸브(221)가 폐쇄되며 출수관(410)의 제 5 밸브(411)가 개방된다(S510).

다음으로, 냉열공급부(100)에 주입되었던 온수가 모두 배출되는 시점에서 출수관(410)의 제 5 밸브(411)를 폐쇄하고, 온수의 순환을 위해 온수 회수관(320)의 제 4 밸브(321)가 개방된다(S520). 이때, 온수는 온수탱크(300), 온수 공급관(310), 냉열공급부(100) 및 온수 회수관(320)을 순차적으로 돌며 지속적으로 순환한다(530). 이러한 단계(S530)는 형개 단계 0.5초 내지 1.5초, 이젝팅 단계 2초 내지 4초 및 취출 단계 2초 내지 4초 동안 이루어지는 것이 좋고, 바람직하게는 형개 단계 1초, 이젝팅 단계 3초, 취출 단계가 3초 동안 이루어지도록 금형(500)을 가열한다.

마지막으로, 온수가 순환되는 단계(S520)와 동시적으로 저장탱크(400)의 물을 순환되고 있지 않은 냉수탱크(200)에 연결된 냉수 보조 회수관(420)의 제 6 밸브(421)를 개방하여 냉수탱크(200)로 주입한다(S420). 이때, 제 6 밸브(421)제 6 밸브(421) 저장탱크(400)에 구비된 리미트 센서의 제어에 의해 자동으로 개방된다.

<종래의 장치와 비교>

공정 (60℃ 유지)	형폐	사출	보압		계량	냉각잔량	형개	이젝팅	취출
종래 장치 (초)	1	3	16	10	3	11	1	3	3
본 발명 (초)	1 (가열)	3 (가열)	16 (가열)	5 (냉각)	3 (냉각)	2 (냉각)	1 (가열)	3 (가열)	3 (가열)

[표 1]에 도시된 바와 같이, 금형(500)의 온도를 60℃로 유지하는 경우에, 온수의 온도차이 또는 자연냉각을 이용하는 종래의 장치와 본 발명을 비교하면 금형(500)을 가열하는 시간은 종래의 장치와 동일하지만, 냉각단계에서는 확연한 차이가 난다. 보압의 후반 단계에서 약 5초가 감소하고, 냉각잔량 단계에서 9초의 시간이 단축된다. 전체의 공정을 한바퀴 회전하는 시간을 비교하면 종래의 기술은 약 51초가 소요되고, 본 발명은 약 37초가 소요된다. 이와 같은 신속한 냉각을 통해 작업의 공정을 향상시킬 수 있다.

[표 1]에 제시된 자료를 기반으로 하루 22시간의 작업시간을 기준으로 계산하면 종래의 장치는 하루에 약 1553회 반복이 가능하고, 본 발명은 약 2141회의 공정을 반복할 수 있다. 이와 같은 결과를 통해 본 발명에 따른 장치 및 방법을 사용하면 사출 성형 제품의 생산성을 최소 38% 이상 향상할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 냉열공급부
200 : 냉수탱크
210 : 냉수 공급관
211 : 제 1 밸브
220 : 냉수 회수관
221 : 제 3 밸브
300 : 온수탱크
310 : 온수 공급관
311 : 제 2 밸브
320 : 온수 회수관
321 : 제 4 밸브
400 : 저장탱크
410 : 출수관
411 : 제 5 밸브
420 : 냉수 보조 회수관
421 : 제 6 밸브
430 : 온수 보조 회수관
431 : 제 7 밸브
500 : 금형
510 : 입수부
520 : 출수부

Claims

금형(500)의 캐비티 주변을 감싸도록 구비되고, 양측 종단이 각각 상기 금형(500)의 일측에 형성된 입수부(510) 및 출수부(520)로 노출되는 냉열공급부(100);
상기 입수부(510)를 통해 노출된 상기 냉열공급부(100)의 종단과 연결되는 냉수 공급관(210);
상기 냉열공급부(100)와 연결된 상기 냉수 공급관(210)의 타측에 연결되어 상기 냉열공급부(100)에 냉수를 공급하는 냉수를 보관하는 냉수탱크(200);
상기 입수부(510)를 통해 노출된 상기 냉열공급부(100)의 종단과 연결되는 온수 공급관(310);
상기 냉열공급부(100)와 연결된 상기 온수 공급관(310)의 타측에 연결되어 상기 냉열공급부(100)에 온수를 공급하는 온수를 보관하는 온수탱크(300);
상기 출수부(520)를 통해 노출된 상기 냉열공급부(100)의 종단과 상기 냉수탱크(200)를 연결하는 냉수 회수관(220);
상기 출수부(520)를 통해 노출된 상기 냉열공급부(100)의 종단과 상기 온수탱크(300)를 연결하는 온수 회수관(320); 및
상기 냉수 공급관(210), 온수 공급관(310), 냉수 회수관(220) 및 온수 회수관(320) 일측에 각각 연결되는 밸브(211, 311, 221, 321);를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형 온도 제어장치.
제 1항에 있어서,
상기 금형 온도 제어장치는 상기 금형(500)의 상판 및 하판 중 적어도 어느 하나에 구비되는 것을 특징으로 하는 금형 온도 제어장치.
제 1항에 있어서,
상기 온수는 40℃ 내지 100℃인 것을 특징으로 하는 금형 온도 제어장치.
제 1항에 있어서,
상기 금형(500) 또는 상기 냉열공급부(100) 중 어느 하나에는 온도센서가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 금형 온도 제어장치.
제 1항에 있어서,
상기 각각의 밸브(211, 311, 221, 321)에는 타이머가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 금형 온도 제어장치.
제 1항에 있어서,
상기 출수부(520)를 통해 외부로 노출된 냉열공급부(100)의 종단 일측에 연결된 출수관(410);
상기 출수관(410) 일측에 구비된 밸브(411);
상기 출수관(410)과 연결된 저장탱크(400);
상기 저장탱크(400)와 상기 냉수탱크(200)를 연결하고, 일측에 밸브(421)가 구비된 냉수 보조 회수관(420);
상기 저장탱크(400)와 상기 온수탱크(300)를 연결하고, 일측에 밸브(431)가 구비된 온수 보조 회수관(430);이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 금형 온도 제어장치.
제 6항에 있어서,
상기 저장탱크(400)의 일측에는 리미트 센서가 더 구비된 것을 특징으로 하는 금형 온도 제어장치.
형폐, 사출, 보압, 계량, 냉각잔량, 형개, 이젝팅 및 취출 단계가 순차적으로 이루어지는 금형(500)의 온도 제어방법에 있어서,
상기 금형(500)의 형폐 후 온수탱크(300)와 연결된 온수 공급관(310)의 밸브(311)를 개방하여 냉열공급부(100)로 온수를 공급하는 제 1 단계(S100);
상기 온수를 사출 후 보압 단계까지 온수를 지속적으로 순환하는 제 2 단계(S200);
상기 보압 단계의 후반부에 온수 공급관(310)의 밸브(311)를 폐쇄하고, 냉수탱크(200)와 연결된 냉수 공급관(210)의 밸브(211)를 개방하여 냉열공급부(100)로 냉수를 공급하며 상기 금형(500)을 냉각하는 제 3 단계(S300);
상기 금형(500)의 형개 직전까지 냉수를 지속적으로 순환하는 제 4 단계(S400);
상기 금형(500)의 형개, 이젝팅 및 취출 단계에서는 후속 작업의 원활한 진행을 위해 냉수 공급관(210)의 밸브(211)를 폐쇄하고, 온수탱크(300)와 연결된 온수 공급관(310)의 밸브(311)를 개방하여 냉열공급부(100)로 온수를 공급하여 상기 금형(500)을 가열하는 제 5 단계(S500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형 온도 제어방법.
제 8항에 있어서,
상기 제 1 단계(S100)는 온수 회수관(320)에 구비된 밸브(321)가 동시에 개방되는 것을 특징으로 하는 금형 온도 제어방법.
제 8항에 있어서,
상기 제 3 단계(S300)는 상기 냉수 공급관(210)의 밸브(211)가 개방된 후 1초 내지 2초 후 온수 회수 밸브(321)가 폐쇄되고, 동시에 냉수 회수 밸브(221)는 개방되는 것을 특징으로 하는 금형 온도 제어방법.
제 8항에 있어서,
상기 제 5 단계(S500)는 상기 온수 공급관(310)의 밸브(311)가 개방된 후 1초 내지 2초 후 냉수 회수 밸브(221)가 폐쇄되고, 동시에 온수 회수 밸브(321)는 개방되는 것을 특징으로 하는 금형 온도 제어방법.
제 10항 또는 제 11항에 있어서,
상기 온수 회수 밸브(321) 및 냉수 회수 밸브(221)는 타이머에 의해 조작되는 것을 특징으로 하는 금형 온도 제어방법.
제 8항에 있어서,
상기 제 1 단계(S100) 및 제 2 단계(S200)는 상기 형폐 단계 0.5초 내지 1.5초, 상기 사출 단계 2초 내지 4초, 상기 보압 단계 15초 내지 17초로 이루어지고,
상기 제 3 단계(S300) 및 제 4 단계(S400)는 상기 보압 단계 4초 내지 6초, 상기 계량 단계 2초 내지 4초, 상기 냉각잔량 단계 1.5초 내지 2.5초로 이루어지고,
상기 제 5 단계(S500)는 상기 형개 단계 0.5초 내지 1.5초, 상기 이젝팅 단계 2초 내지 4초 및 상기 취출 단계 2초 내지 4초로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금형 온도 제어 방법.
제 8항에 있어서,
상기 제 3 단계(S300)는,
상기 온수 공급관(310)의 밸브(311)가 폐쇄되고, 동시에 상기 냉수 공급관(210)의 밸브(211)가 개방되고, 상기 냉열공급부(100)에서 냉수와 온수가 혼합된 물이 상기 냉수탱크(200)로 유입되어 상기 냉수탱크(200)의 수온변화를 방지하기 위해 상기 온수 회수관(320)의 밸브(321)가 폐쇄되고, 출수관(410)의 밸브(411)가 개방되어 상기 냉열공급부(100)로 냉수를 공급하는 제 3-1 단계(S310); 및
상기 냉열공급부(100)에 주입되었던 온수가 모두 배출되는 시점에서 출수관(410)의 밸브(411)가 폐쇄되고, 상기 냉수의 순환을 위해 냉수 회수관(220)의 밸브(221)가 개방되는 제 3-2 단계(S320);를 포함하고,
상기 제 4 단계(S400)는,
상기 냉수를 순환하는 제 4-1 단계(S410); 및
상기 저장탱크(400)의 물을 상기 온수탱크(300)에 연결된 온수 보조 회수관(430)의 밸브(431)를 개방하여 온수탱크(300)로 주입하는 제 4-2 단계(S420);를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형 온도 제어방법.
제 8항에 있어서,
상기 제 5 단계(S500)는,
상기 냉수 공급관(210)의 밸브(211)가 폐쇄되고, 동시에 상기 온수 공급관(310)의 밸브(311)가 개방되고, 상기 냉열공급부(100)에서 냉수와 온수가 혼합된 물이 상기 온수탱크(300)로 유입되어 상기 온수탱크(300)의 수온변화를 방지하기 위해 상기 냉수 회수관(220)의 밸브(221)가 폐쇄되고, 출수관(410)의 밸브(411)가 개방되어 상기 냉열공급부(100)로 온수를 공급하는 제 5-1 단계(S510);
상기 냉열공급부(100)에 주입되었던 온수가 모두 배출되는 시점에서 출수관(410)의 밸브(411)가 폐쇄되고, 상기 온수의 순환을 위해 온수 회수관(320)의 밸브(321)가 개방되는 제 5-2 단계(S520);
상기 온수를 순환하는 제 5-3 단계(S530); 및
상기 저장탱크(400)의 물을 상기 냉수탱크(200)에 연결된 냉수 보조 회수관(420)의 밸브(421)를 개방하여 냉수탱크(200)로 주입하는 제 5-4 단계(S540);를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형 온도 제어방법.
제 14항 및 제 15항에 있어서,
상기 저장탱크(400)에 저장된 리미트 센서에 의해 상기 냉수 보조 회수관(420) 및 온수 보조 회수관(430)의 작동이 이루어지는 것을 특징으로 하는 금형 온도 제어방법.
제 8항에 있어서,
상기 금형 온도 제어방법은 시퀀스 제어에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 금형 온도 제어방법.