KR102415687B1 - Forming device with motion controller - Google Patents

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Abstract

본 발명의 성형 장치는, 피성형물이 수납된 금형을 예열하는 예열 유니트, 상기 금형을 가열 또는 가압하는 성형 유니트, 상기 금형을 냉각하는 냉각 유니트 중 적어도 하나가 마련되는 메인 챔버; 상기 메인 챔버의 내부에서 상기 금형에 접촉되는 상부 블록; 상기 상부 블록 및 모터를 연결하고, 상기 모터에 의하여 직선 이동되는 이동부; 상기 금형에 대한 상기 상부 블록의 위치를 제어하는 위치 제어부, 상기 상부 블록의 이동 속도를 제어하는 속도 제어부, 및 상기 금형을 누르는 상기 상부 블록의 가압력을 제어하는 포스 제어부 중 적어도 하나를 구비하는 모션 제어기; 를 포함할 수 있다.The molding apparatus of the present invention includes: a main chamber provided with at least one of a preheating unit for preheating a mold in which a molded object is accommodated, a molding unit for heating or pressurizing the mold, and a cooling unit for cooling the mold; an upper block in contact with the mold inside the main chamber; a moving part connecting the upper block and the motor and moving linearly by the motor; A motion controller comprising at least one of a position controller for controlling the position of the upper block with respect to the mold, a speed controller for controlling the moving speed of the upper block, and a force controller for controlling the pressing force of the upper block pressing the mold ; may include

Description

모션 제어기를 포함하는 성형 장치{FORMING DEVICE WITH MOTION CONTROLLER}FORMING DEVICE WITH MOTION CONTROLLER

본 발명은 금형에 수납된 피성형물을 성형하는 성형 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a molding apparatus for molding a to-be-molded object accommodated in a mold.

휘어진 곡면부를 갖는 유리 또는 렌즈는 스마트폰의 정면 커버, 후면 커버, 카메라용 렌즈 등으로 사용될 수 있다.Glass or a lens having a curved portion may be used as a front cover, a rear cover, a lens for a camera, etc. of a smartphone.

피성형물을 금형에 넣고 금형을 가열 및 가압하면 원하는 3D 형상의 유리 또는 렌즈를 성형할 수 있다.By putting the object to be molded into a mold and heating and pressurizing the mold, a desired 3D shape of glass or lens can be molded.

본 발명은 메인 챔버 내부에서 승강되는 상부 블록의 위치 및 가압력을 제어하는 모션 제어기를 구비한 성형 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a molding apparatus having a motion controller for controlling the position and pressing force of an upper block raised and lowered inside a main chamber.

피성형물의 물성 특성이 달라져도 서보 제어되는 성형 장치로서 모든 요구 조건에 대응할 수 있으며, 피성형물의 파손 방지를 위하여 위치 및 접촉력 제어가 가능한 성형 장치를 제공할 수 있다.It is possible to provide a molding device that can respond to all requirements as a servo-controlled molding device even when the physical properties of the molding change, and can control the position and contact force to prevent damage to the molding.

본 발명의 성형 장치는, 피성형물이 수납된 금형을 예열하는 예열 유니트, 상기 금형을 가열 또는 가압하는 성형 유니트, 상기 금형을 냉각하는 냉각 유니트 중 적어도 하나가 마련되는 메인 챔버; 상기 메인 챔버의 내부에서 상기 금형에 접촉되는 상부 블록; 상기 상부 블록 및 모터를 연결하고, 상기 모터에 의하여 직선 이동되는 이동부; 상기 금형에 대한 상기 상부 블록의 위치를 제어하는 위치 제어부, 상기 상부 블록의 이동 속도를 제어하는 속도 제어부, 및 상기 금형을 누르는 상기 상부 블록의 가압력을 제어하는 포스 제어부 중 적어도 하나를 구비하는 모션 제어기; 를 포함할 수 있다.The molding apparatus of the present invention includes: a main chamber provided with at least one of a preheating unit for preheating a mold in which a molded object is accommodated, a molding unit for heating or pressurizing the mold, and a cooling unit for cooling the mold; an upper block in contact with the mold inside the main chamber; a moving part connecting the upper block and the motor and moving linearly by the motor; A motion controller comprising at least one of a position controller for controlling the position of the upper block with respect to the mold, a speed controller for controlling the moving speed of the upper block, and a force controller for controlling the pressing force of the upper block pressing the mold ; may include

공압에 의하여 가압되는 아날로그 제어 방식에 비하여 위치 및 접촉력을 모두 제어하는 모션 제어기가 마련되면 디지털 제어가 가능하고 신속한 제어 응답을 확보할 수 있다.Compared to the analog control method pressurized by pneumatic pressure, if a motion controller that controls both position and contact force is provided, digital control is possible and a quick control response can be secured.

서보 제어에 의하면, 각 공정 위치별로 금형이 머무르는 주기를 줄일 수 있고, 피성형물의 양호한 성형 품질을 얻을 수 있으며, 단위 시간당 가장 많은 수의 금형을 처리할 수 있고, 최소의 택 타임(tact time)을 만족하는 조건에서 가공 수율을 높일 수 있다.According to the servo control, it is possible to reduce the period in which the mold stays for each process position, to obtain good molding quality of the molded object, to process the largest number of molds per unit time, and to minimize the tact time. It is possible to increase the processing yield under the condition that satisfies the

유리가 덜 가열되어 아직 연화온도에 이르지 못했을 때 상부 블록이 금형을 과다 위치까지 누르면 유리의 취성때문에 성형되기도 전에 유리가 파단될 수 있다. 만약, 상부 블록이 과다 위치까지 진입하기 전에 가압력을 제어할 수 있다면 일정한 가압력에 도달하지 않게 제어할 수 있으므로 예열 전의 유리 파손을 방지할 수 있다.When the glass is less heated and has not yet reached its softening temperature, if the upper block presses the mold to an excessive position, the glass may break even before it is formed because of the brittleness of the glass. If the pressing force can be controlled before the upper block enters the excessive position, it is possible to control the pressing force not to reach a certain pressing force, thereby preventing glass breakage before preheating.

한편, 유리가 연화온도까지 충분히 가열된 경우에도, 유리 성형에 최적인 가압력 프로파일이 있을 수 있다. 가압력 제어가 안되면 가압력 프로파일을 준수하지 못하고 임의의 가압력으로 누르게 되므로 양호한 성형 품질을 달성할 수 없다. 따라서, 위치와 가압력의 제어가 가능하면 공압 등에 의하지 않고 서보 구동에 의하여 성형을 할 수 있는 장점이 있다.On the other hand, even when the glass is sufficiently heated to its softening temperature, there may be an optimal pressing force profile for glass forming. If the pressing force is not controlled, the pressing force profile cannot be complied with, and a good molding quality cannot be achieved because it is pressed with an arbitrary pressing force. Therefore, if the position and the pressing force can be controlled, there is an advantage that the molding can be performed by servo driving without using pneumatic pressure or the like.

도 1은 본 발명의 성형 장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 성형 장치를 도시한 측면도이다.1 is a block diagram showing a molding apparatus of the present invention.
2 is a side view showing the molding apparatus of the present invention.

금형(324)은 피성형물을 휴대 단말기의 커버 글라스, 렌즈 등으로 성형할 수 있다. 금형(324)을 가열 및 가압하면 금형(324) 내부에 수납된 피성형물의 일부 또는 전부가 곡면으로 성형될 수 있다.The mold 324 may mold the object to be molded into a cover glass of a portable terminal, a lens, or the like. When the mold 324 is heated and pressurized, some or all of the molded object accommodated in the mold 324 may be molded into a curved surface.

피성형물은 카메라 렌즈, 곡면부를 갖는 글라스, 시계 커버 유리, 자동차 계기판 유리, 각종 계측기 커버 유리, 사파이어, 광투과성 플레이트, 휴대 단말기의 프론트 커버 및 백 커버를 포함할 수 있다.The object to be molded may include a camera lens, a glass having a curved portion, a watch cover glass, an automobile instrument panel glass, various instrument cover glasses, sapphire, a light-transmitting plate, and a front cover and a back cover of a portable terminal.

금형(324)은 상부 금형(324) 및 하부 금형(324)을 포함할 수 있다. 상부 금형(324) 및 하부 금형(324) 사이에 평판 형태의 피성형물이 수납되고, 금형(324)을 예열하면 평판 형태의 피성형물은 연화될 수 있다. 연화된 피성형물은 금형(324)에 의하여 가압되며 적절한 곡면으로 성형될 수 있다. 피성형물로서 곡면부 성형을 위한 글라스가 예시되지만 이에 한정되지 않는다. 금형(324)의 구조도 예시된 바에 한정되지 않는다. 피성형물은 렌즈, 반고체 또는 액체 상태의 유리로부터 렌즈가 성형되는 경우를 모두 포함하며, 피성형물의 종류는 본 발명의 한정 사항이 아니다. The mold 324 may include an upper mold 324 and a lower mold 324 . A flat object is accommodated between the upper mold 324 and the lower mold 324 , and when the mold 324 is preheated, the flat object may be softened. The softened object is pressed by the mold 324 and may be molded into an appropriate curved surface. Glass for forming a curved part is exemplified as the object to be molded, but is not limited thereto. The structure of the mold 324 is also not limited to the illustrated bar. The object to be molded includes all cases in which the lens is molded from a lens, semi-solid or liquid glass, and the type of the object is not a limitation of the present invention.

피성형물에 곡면부를 형성하는 금형(324)은 메인 챔버(320)의 내부를 통과하며, 예열, 성형 또는 냉각될 수 있다.The mold 324 for forming the curved portion on the object to be molded passes through the interior of the main chamber 320, and may be preheated, molded, or cooled.

메인 챔버(320)의 입구측으로부터 메인 챔버(320)의 출구측을 향하여 예열 유니트, 성형 유니트, 냉각 유니트가 순차적으로 배열될 수 있다.A preheating unit, a molding unit, and a cooling unit may be sequentially arranged from the inlet side of the main chamber 320 toward the outlet side of the main chamber 320 .

예열 유니트에서 금형(324)을 예열 온도로 예열할 수 있다. 성형 유니트는 성형 온도로 금형(324)을 가열할 수 있다. 성형 유니트는 금형(324)을 가열 및 가압하여 피성형물을 성형할 수 있다. 성형 유니트의 하류측에는 피성형물의 성형이 완료된 금형(324)을 서서히 냉각시키는 냉각 유니트가 마련될 수 있다. The mold 324 may be preheated to a preheating temperature in the preheating unit. The molding unit may heat the mold 324 to a molding temperature. The molding unit may mold the object by heating and pressing the mold 324 . A cooling unit may be provided on the downstream side of the molding unit to gradually cool the mold 324 on which the molding of the object is completed.

예열 유니트, 성형 유니트, 냉각 유니트는 메인 챔버(320)의 바닥에 설치된 하부 블록(326)을 포함할 수 있다. 하부 블록(326)은 금형(324)을 지지하고, 금형(324)을 가열하거나 냉각할 수 있다.The preheating unit, forming unit, and cooling unit may include a lower block 326 installed at the bottom of the main chamber 320 . The lower block 326 supports the mold 324 and may heat or cool the mold 324 .

예열 유니트에 마련되는 상부 블록(322)은 메인 챔버(320)에 대하여 승강되며 금형(324)에 접촉하여 열전도 방식으로 예열 기능을 할 수 있다. 냉각 유니트에 마련되는 상부 블록(322)은 메인 챔버(320)에 대하여 승강되며 금형(324)에 접촉하여 열전도 방식으로 냉각 기능을 할 수 있다. 예열 유니트 또는 냉각 유니트에 마련되는 상부 블록(322)은 금형(324)에 가압력을 작용할 수도 있지만, 자중 등이 제거된 무부하 상태로 금형(324)에 접촉될 수 있다. 아직 취성이 강한 예열 유니트에 설치되는 상부 블록(322)은 무부하 상태의 접촉을 위하여 금형(324)에 가압력이 작용하지 않는 위치로 정확하게 제어될 필요가 있다. The upper block 322 provided in the preheating unit may be elevated with respect to the main chamber 320 and may perform a preheating function in a heat conduction manner by contacting the mold 324 . The upper block 322 provided in the cooling unit may be elevated with respect to the main chamber 320 and may perform a cooling function in a heat conduction manner by contacting the mold 324 . The upper block 322 provided in the preheating unit or the cooling unit may apply a pressing force to the mold 324 , but may come into contact with the mold 324 in a no-load state in which its own weight is removed. The upper block 322 installed in the preheating unit, which is still brittle, needs to be precisely controlled to a position where no pressing force is applied to the mold 324 for contact in a no-load state.

성형 유니트에 마련되는 상부 블록(322)은 메인 챔버(320)에 대하여 승강되며 금형(324)을 가압할 수 있다. 성형 유니트에 설치되는 상부 블록(322)은 금형(324)을 가압력 프로파일대로 가압할 수 있는 높이까지 정확한 위치 및 포스 제어가 필요할 수 있다. 또한, 자중 제어는 물론 가압력 제어가 필요할 수 있다. The upper block 322 provided in the molding unit may be elevated with respect to the main chamber 320 and press the mold 324 . The upper block 322 installed in the molding unit may require precise position and force control to a height that can press the mold 324 according to the pressing force profile. In addition, self-weight control as well as pressing force control may be required.

본 발명의 성형 장치는, 상부 블록(322), 모터(304), 이동부, 모션 제어기를 포함할 수 있다.The molding apparatus of the present invention may include an upper block 322 , a motor 304 , a moving unit, and a motion controller.

모터(304)의 회전력을 직선 왕복 운동으로 변환하는 리드 스크류가 마련될 수 있다. 모터(304)는 감속기(306)에 연결되며, 감속기(306)가 리드 스크류를 회전시킬 수 있고, 리드 스크류의 나사산에 제1 이동부(310)가 연결되며 직선 이동될 수 있다. 이동부는 감속기(306) 및 상부 블록(322)을 연결하며 승강될 수 있다.A lead screw that converts the rotational force of the motor 304 into a linear reciprocating motion may be provided. The motor 304 is connected to the reducer 306 , and the reducer 306 may rotate the lead screw, and the first moving part 310 may be connected to the thread of the lead screw and move linearly. The moving part connects the reducer 306 and the upper block 322 and can be raised and lowered.

모션 제어기는 금형(324)에 대한 상부 블록(322)의 위치 및 상부 블록(322)이 금형(324)에 가하는 접촉력 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 모션 제어기는 위치 제어부, 속도 제어부, 포스 제어부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The motion controller may control at least one of a position of the upper block 322 with respect to the mold 324 and a contact force that the upper block 322 applies to the mold 324 . The motion controller may include at least one of a position controller, a speed controller, and a force controller.

모터(304)의 전류는 토크에 비례할 수 있다. 모터(304)의 토크가 이동부에 의하여 직선 왕복 운동으로 바뀌면 모터(304)의 전류 또는 토크는 이동부 또는 상부 블록(322)의 직선 왕복 힘, 상부 블록(322)과 금형(324)의 접촉력으로 변환될 수 있다. 따라서, 모터(304)의 전류 또는 토크는 금형(324)에 가해지는 가압력으로 환산될 수 있다. 모션 제어기에 입력되는 포스 지령은 모터(304)의 토크 지령, 모터(304)의 전류 지령, 상부 블록(322)의 가압력 지령, 상부 블록(322)의 포스 지령으로 환산되므로 동일한 물성값으로 이해해야 한다. 모션 제어기에 입력되는 포스 지령은 금형(324)에 가할 목표 접촉력으로 환산될 수 있다. 모터(304)의 전류 제어값 또는 토크 제어값은 접촉력의 제어값으로 환산될 수 있다.The current in the motor 304 may be proportional to the torque. When the torque of the motor 304 is changed to a linear reciprocating motion by the moving part, the current or torque of the motor 304 is the linear reciprocating force of the moving part or the upper block 322 , and the contact force between the upper block 322 and the mold 324 . can be converted to Accordingly, the current or torque of the motor 304 may be converted into a pressing force applied to the mold 324 . Since the force command input to the motion controller is converted into the torque command of the motor 304, the current command of the motor 304, the pressing force command of the upper block 322, and the force command of the upper block 322, it should be understood as the same physical property value. The force command input to the motion controller may be converted into a target contact force to be applied to the mold 324 . The current control value or the torque control value of the motor 304 may be converted into a control value of the contact force.

엔코더(302)는 모터(304)의 회전 각도를 측정할 수 있다. 엔코더(302)의 측정값은 모션 제어기에 피드백될 수 있다. 엔코더(302)의 측정값 또는 모터(304)의 회전 각도는 단어 자체의 뜻에 한정되지 않고 회전 각도, 각도를 미분한 회전 속도, 회전 속도를 미분한 회전 가속도 중 적어도 하나일 수 있다. 각도, 각속도, 각가속도는 모션 제어기의 미적분 연산에 의하여 쉽게 변환 가능하기 때문이다. 각도, 각속도, 각가속도는 엔코더(302)의 제1 위치 측정값으로 통칭할 수 있다.The encoder 302 may measure the rotation angle of the motor 304 . The measurements of the encoder 302 may be fed back to the motion controller. The measured value of the encoder 302 or the rotation angle of the motor 304 is not limited to the meaning of the word itself, and may be at least one of a rotation angle, a rotation speed obtained by differentiating the angle, and rotation acceleration obtained by differentiating the rotation speed. This is because the angle, angular velocity, and angular acceleration can be easily converted by the calculus operation of the motion controller. The angle, angular velocity, and angular acceleration may be collectively referred to as a first position measurement value of the encoder 302 .

모션 제어기는 모터(304)의 회전 각도, 회전 속도, 회전 가속도를 토대로 감속기(306)의 감속비와, 변환부 또는 이동부의 직선 운동 변환비를 연산하여 상부 블록(322)의 위치를 연산할 수 있다. 모터(304)의 제1 위치 측정값은 상부 블록(322)의 위치 측정값에 대응될 수 있다. The motion controller may calculate the position of the upper block 322 by calculating the reduction ratio of the reducer 306 and the linear motion conversion ratio of the conversion unit or the moving unit based on the rotation angle, rotation speed, and rotation acceleration of the motor 304 . . The first position measurement value of the motor 304 may correspond to the position measurement value of the upper block 322 .

모션 제어기는 모터(304) 또는 상부 블록(322)에 대한 위치 지령을 입력받고 엔코더(302)의 제1 위치 측정값을 피드백받으며, 위치 지령에 피드백값을 연산하여 위치 에러를 위치 제어부에 입력할 수 있다. 위치 제어부는 모터(304)의 회전 각도 제어값인 위치 출력을 생성할 수 있다. 위치 출력은 상부 블록(322)의 위치 제어값과 동일한 개념일 수 있다. 모션 제어기의 출력값에 따라 위치 제어 정밀도가 향상될 수 있고, 제어 응답으로서 위치 수렴 시간이 감소될 수 있다. The motion controller receives a position command for the motor 304 or the upper block 322, receives a feedback of the first position measurement value of the encoder 302, calculates a feedback value on the position command, and inputs a position error to the position control unit. can The position controller may generate a position output that is a rotation angle control value of the motor 304 . The position output may have the same concept as the position control value of the upper block 322 . Position control precision may be improved according to the output value of the motion controller, and position convergence time may be reduced as a control response.

로드셀은 금형(324)에 대한 상부 블록(322)의 접촉력을 측정할 수 있다. 포스 제어부는 상부 블록(322)의 힘 제어 수단일 수 있다. 로드셀의 포스 측정값은 포스 제어부에 피드백될 수 있다. 로드셀의 포스 측정값은 상부 블록(322)이 금형(324)에 가하는 실제 접촉력으로 환산될 수 있다.The load cell may measure the contact force of the upper block 322 with respect to the mold 324 . The force control unit may be a force control means of the upper block 322 . The force measurement value of the load cell may be fed back to the force control unit. The force measurement value of the load cell may be converted into an actual contact force applied by the upper block 322 to the mold 324 .

로드셀은 가장 말단에 해당하는 제2 이동부(318)의 작용력을 측정할 수 있다. 상부 블록(322)과 금형(324) 사이에 로드셀을 장착한다면, 상부 블록(322)에서 발생하는 약 1000도에 육박하는 고열 때문에 로드셀의 측정 신뢰성이 떨어질 수 있다. 따라서, 상부 블록(322)과 모터(304)의 연결 부위 중에서 가장 금형(324)에 가깝다고 볼 수 있는 제2 이동부(318)에 로드셀이 장착되는 것이 바람직하며, 이때 착탈 가능한 구조로 장착되는 것이 센서의 교체나 유지 보수에 용이할 수 있다. The load cell may measure the operating force of the second moving part 318 corresponding to the most distal end. If the load cell is mounted between the upper block 322 and the mold 324 , the measurement reliability of the load cell may be deteriorated due to the high heat of about 1000 degrees generated in the upper block 322 . Therefore, it is preferable that the load cell is mounted on the second moving part 318, which can be considered to be closest to the mold 324, among the connection parts between the upper block 322 and the motor 304, and at this time, it is preferable that the load cell is mounted in a detachable structure. It may be easy to replace or maintain the sensor.

이동부를 모터(304)에 가까운 제1 이동부(310)와 상부 블록(322)에 가까운 제2 이동부(318)로 분리하고, 제1 이동부(310) 및 제2 이동부(318) 사이에 로드셀을 장착할 수 있다. The moving unit is divided into a first moving unit 310 close to the motor 304 and a second moving unit 318 close to the upper block 322 , and between the first moving unit 310 and the second moving unit 318 . A load cell can be mounted on the

로드셀이 상부 블록(322)에 가깝게 장착되면 모터(304)의 토크는 물론, 상부 블록(322)의 자중, 상부 블록(322)에 작용하는 노이즈성의 외력, 상부 블록(322)의 틸팅 오차 때문에 발생하는 노이즈성의 외력 등이 모두 포스 측정값으로서 측정될 수 있다. 따라서, 본 발명의 로드셀의 장착 위치 선택은 모션 제어기의 응답 특성을 좌우하는 중요한 요소일 수 있다. When the load cell is mounted close to the upper block 322, the torque of the motor 304, as well as the weight of the upper block 322, noise external force acting on the upper block 322, and the tilting error of the upper block 322 occur. All noise-related external forces and the like may be measured as force measurement values. Therefore, the selection of the mounting position of the load cell of the present invention may be an important factor influencing the response characteristics of the motion controller.

포스 제어부는 모터(304)에 대한 전류 지령과 로드셀의 포스 측정값을 연산하여 모터(304)의 전류/토크 제어값을 출력할 수 있다. 따라서, 포스 제어부는 상부 블록(322)이 금형(324)에 가하는 접촉력을 목표값에 도달하도록 응답 시간내에 정확하게 수렴시킬 수 있다.The force control unit may calculate a current command for the motor 304 and a force measurement value of the load cell to output a current/torque control value of the motor 304 . Accordingly, the force control unit can accurately converge the contact force applied by the upper block 322 to the mold 324 within the response time to reach the target value.

위치 제어부 및 포스 제어부가 함께 동작되는 모드시(예를 들어 성형 유니트의 상부 블록(322) 제어의 경우), 모션 제어기는 엔코더(302)/외부 스케일부의 위치 측정값 및 로드셀의 포스 측정값을 피드백받고, 상부 블록(322)의 위치 및 접촉력을 모두 제어할 수 있다. 목표 위치 및 목표 가압력이 모두 만족되는 제어 상태를 추구할 수 있다. 피성형물의 파손 방지 및 성형 품질 만족을 위하여 위치 프로파일 및 가압력 프로파일을 모두 만족시킬 수 있다. In a mode in which the position control unit and the force control unit operate together (for example, in the case of controlling the upper block 322 of the forming unit), the motion controller feeds back the position measurement value of the encoder 302/external scale unit and the force measurement value of the load cell receiving, it is possible to control both the position and the contact force of the upper block 322 . A control state in which both the target position and the target pressing force are satisfied can be pursued. Both the position profile and the pressing force profile can be satisfied in order to prevent breakage of the molded object and satisfy the molding quality.

모션 제어기는 위치 제어부만 동작시키는 위치 제어 모드, 포스 제어부만 동작시키는 접촉력 제어 모드, 위치 제어부 및 포스 제어부를 함께 동작시키는 위치 및 접촉력 동시 제어 모드를 포함한 세 가지 제어 모드를 선택적으로 스위칭할 수 있다. 그 밖에도 속도 프로파일 만족을 위하여 속도 제어부를 함께 동작시키는 모드도 가능할 수 있다. 피성형물의 재료 특성, 성형 조건, 택 타임, 온도 등 다양한 주변 환경의 변화에 대응하여 모션 제어기는 최적의 제어 모드를 선택할 수 있다.The motion controller can selectively switch three control modes including a position control mode in which only the position control unit operates, a contact force control mode in which only the force control unit operates, and a position and contact force simultaneous control mode in which the position control unit and the force control unit operate together. In addition, a mode in which the speed controller is operated together to satisfy the speed profile may be possible. The motion controller can select the optimal control mode in response to various changes in the surrounding environment, such as material properties, molding conditions, tact time, and temperature of the part to be molded.

한편, 이물질이나 고장 발생에 의하여 상부 블록(322)의 이상 동작이 발생하는 경우, 단일 제어 변수만으로는 응답 특성 불량이 될 확률이 높을 수 있다. 본 발명의 모션 제어기는 위치와 접촉력을 포함하는 두 가지 제어 변수를 입출력할 수 있으므로 고장이나 외란에 대한 적응적 제어가 신속하게 이루어질 수 있다.On the other hand, when an abnormal operation of the upper block 322 occurs due to the occurrence of a foreign substance or a failure, there may be a high probability that the response characteristic will be defective only with a single control variable. Since the motion controller of the present invention can input and output two control variables including position and contact force, adaptive control for failure or disturbance can be performed quickly.

다음은 실시예를 더욱 자세하게 설명한다.The following describes the embodiment in more detail.

이동부는 제1 이동부(310) 및 제2 이동부(318)를 포함할 수 있다. 제1 이동부(310)와 제2 이동부(318) 사이에 로드셀이 설치될 수 있다. 제1 이동부(310)는 모터(304)에 연결되며, 제2 이동부(318)는 상부 블록(322)에 연결되고, 가압력을 측정하는 로드셀이 제1 이동부(310)와 제2 이동부(318) 사이에 배치될 수 있다. 이 위치가 상부 블록(322)에 가장 가까운 최적의 로드셀 설치 위치일 수 있다. 메인 챔버(320) 내부나 상부 블록(322)의 고열이 차단될 수 있다.The moving unit may include a first moving unit 310 and a second moving unit 318 . A load cell may be installed between the first moving unit 310 and the second moving unit 318 . The first moving unit 310 is connected to the motor 304 , the second moving unit 318 is connected to the upper block 322 , and the load cell for measuring the pressing force is connected to the first moving unit 310 and the second moving unit 310 . It may be disposed between the portions 318 . This position may be an optimal load cell installation position closest to the upper block 322 . High heat in the main chamber 320 or the upper block 322 may be blocked.

제2 이동부(318)는 예열 유니트, 성형 유니트, 냉각 유니트 중 적어도 하나에 마련되는 상부 블록(322)에 연결될 수 있다. 각각의 상부 블록(322)은 제2 이동부(318)와 함께 승강될 수 있다. 제2 이동부(318)는 예열 블록에 연결된 피스톤 또는 로드, 성형 블록에 연결된 피스톤 또는 로드, 냉각 블록에 연결된 피스톤 또는 로드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The second moving part 318 may be connected to the upper block 322 provided in at least one of a preheating unit, a forming unit, and a cooling unit. Each upper block 322 may be raised and lowered together with the second moving unit 318 . The second moving part 318 may include at least one of a piston or rod connected to the preheating block, a piston or rod connected to the forming block, and a piston or rod connected to the cooling block.

제1 이동부(310)는 제2 이동부(318)에 연결될 수 있다. 제1 이동부(310)는 감속기(306)를 거쳐 모터(304)에 연결되며 모터(304)의 회전에 따라 승강될 수 있다.The first moving unit 310 may be connected to the second moving unit 318 . The first moving unit 310 is connected to the motor 304 through the reducer 306 and may be raised or lowered according to the rotation of the motor 304 .

감속기(306)에 연결된 리드 스크류와 제1 이동부(310)가 연결되는 경우, 제1 이동부(310)의 접촉 부위에서 백래쉬나 관성 오차가 발생할 수 있다. 백래쉬 등의 비선형 오차로 말미암아, 모션 제어기의 동일 위치 지령에 대하여 상부 블록(322)의 상승시의 위치와 하강시의 위치가 다를 수 있다. 하강시 금형(324)에 대한 위치 제어를 정밀하게 한다고 하여도 접촉 순간에 백래쉬로 인한 접촉력의 급격한 변화가 있을 수 있다. 본 발명의 모션 제어기는 위치 제어와 접촉력 제어를 동시 수행할 수 있으므로, 백래쉬와 같은 급격한 외란에 응답 특성이 매우 좋을 수 있다.When the lead screw connected to the reducer 306 is connected to the first moving unit 310 , backlash or an inertia error may occur at a contact portion of the first moving unit 310 . Due to a non-linear error such as backlash, the rising position of the upper block 322 and the falling position may be different in response to the same position command from the motion controller. Even if the position control for the mold 324 is precisely controlled when descending, there may be a sudden change in the contact force due to backlash at the contact moment. Since the motion controller of the present invention can simultaneously perform position control and contact force control, response characteristics to sudden disturbances such as backlash can be very good.

각 금형(324)의 위치 및 접촉력의 독립 제어를 위하여 각각의 상부 블록(322)마다 모터(304) 및 이동부가 각각 마련될 수 있다. 모터(304) 및 이동부가 상부 블록(322)마다 마련되면, 메인 챔버(320)에 마련되는 어느 하나의 상부 블록(322)은 다른 하나의 상부 블록(322)과 독립적으로 위치 및 접촉력이 제어될 수 있다. For independent control of the position and contact force of each mold 324 , a motor 304 and a moving unit may be provided for each upper block 322 , respectively. When the motor 304 and the moving part are provided for each upper block 322 , the position and contact force of any one upper block 322 provided in the main chamber 320 are controlled independently of the other upper block 322 . can

본 발명의 모터(304) 및 이동부는 상부 블록(322)의 상측에 설치되며 상부 블록(322)의 상측 방향 및 일측 방향으로 몰아서 설치할 수 있고, 상부 블록(322)과 상부 블록(322) 사이의 일정 간격 내에 충분히 설치할 수 있도록 모듈화된 구조로 되어 있다. The motor 304 and the moving unit of the present invention are installed on the upper side of the upper block 322 and can be installed by driving in the upper direction and one side of the upper block 322 , and between the upper block 322 and the upper block 322 . It has a modular structure so that it can be sufficiently installed within a certain interval.

모터(304) 및 이동부는 각각 분리 가능하며, 로드셀와 외부 스케일부, 엔코더(302)도 각 부위의 연결 부분에 장착되므로 교환이 용이한 구조로 이루어진다. 기존의 성형 장치에도 별도의 모듈로서 착탈 가능할 수 있다. 공압 실린더로 동작하는 상부 블록(322)과 모터(304) 및 이동부에 의하여 동작하는 상부 블록(322)이 하나의 성형 장치에 공존하는 공압/서보 하이브리드 형태의 성형 장치도 가능할 수 있다.The motor 304 and the moving part are each separable, and the load cell, the external scale part, and the encoder 302 are also mounted on the connection part of each part, so that the exchange is easy. The existing molding apparatus may be detachable as a separate module. A pneumatic/servo hybrid type molding apparatus in which the upper block 322 operated as a pneumatic cylinder, the motor 304 and the upper block 322 operated by the moving part coexist in one molding apparatus may also be possible.

공압 실린더에 의하여 동작하는 제1 상부 블록(322) 및 상기 모터(304)에 의하여 구동되는 제2 상부 블록(322)이 하나의 성형 장치내에 각 위치별로 마련될 수 있다. 제2 상부 블록(322)은 모션 제어기에 의하여 제어될 수 있다. 공압 실린더는 공압을 제어하는 별도의 PLC 에 의하여 제어될 수 있고, 외부 스케일부나 로드셀없이 공압 실린더의 오픈 루프 제어로 위치 제어될 수 있다.A first upper block 322 operated by a pneumatic cylinder and a second upper block 322 driven by the motor 304 may be provided for each position in one molding apparatus. The second upper block 322 may be controlled by a motion controller. The pneumatic cylinder can be controlled by a separate PLC that controls the pneumatic pressure, and the position can be controlled by open-loop control of the pneumatic cylinder without an external scale unit or load cell.

이동부는 상부 블록(322) 및 모터(304)를 연결하고, 모터(304)에 의하여 직선 이동될 수 있다.The moving part connects the upper block 322 and the motor 304 , and may be linearly moved by the motor 304 .

모션 제어기는 위치 제어부, 속도 제어부, 포스 제어부 중 적어도 하나를 구비할 수 있다. 위치 제어부는 금형(324)에 대한 상부 블록(322)의 위치를 제어할 수 있다. 속도 제어부는 금형(324)에 대한 상부 블록(322)의 이동 속도를 제어할 수 있다. 포스 제어부는 금형(324)을 누르는 상부 블록(322)의 가압력을 제어할 수 있다.The motion controller may include at least one of a position controller, a speed controller, and a force controller. The position controller may control the position of the upper block 322 with respect to the mold 324 . The speed controller may control the moving speed of the upper block 322 with respect to the mold 324 . The force control unit may control the pressing force of the upper block 322 pressing the mold 324 .

엔코더(302)와 로드셀의 피드백을 받는 경우, 모션 제어기는 엔코더(302)의 제1 위치 측정값을 피드백받아 위치 제어부의 위치 출력을 생성하고, 상부 블록(322)의 가압력에 해당하는 로드셀의 포스 측정값을 피드백받아 포스 제어부의 포스 출력을 생성할 수 있다.When receiving feedback from the encoder 302 and the load cell, the motion controller receives the feedback of the first position measurement value of the encoder 302 to generate a position output of the position control unit, and the load cell force corresponding to the pressing force of the upper block 322 . A force output of the force control unit may be generated by receiving the measured value as feedback.

엔코더(302)는 상부 블록(322)의 위치를 간접적으로 측정하므로, 감속기(306)의 백래쉬, 감속기(306)나 이동부의 휨 변형 또는 관성 부하 등 다양한 동력 전달 오차를 포함하지 못할 수 있다. 따라서, 상부 블록(322)에 가장 인접한 위치에서 상부 블록(322)의 위치를 측정하는 수단으로서 외부 스케일부를 구비하고, 엔코더(302)의 제1 위치 측정값은 참고 자료 내지 보조 자료로 활용하며, 외부 스케일부의 제2 위치 측정값을 정확한 위치 측정값으로 활용할 수 있다.Since the encoder 302 indirectly measures the position of the upper block 322 , it may not include various power transmission errors such as backlash of the reducer 306 , bending deformation of the reducer 306 or moving part, or inertial load. Therefore, an external scale unit is provided as a means for measuring the position of the upper block 322 at the position closest to the upper block 322, and the first position measurement value of the encoder 302 is used as reference or auxiliary data, The second position measurement value of the external scale unit may be used as an accurate position measurement value.

외부 스케일부와 로드셀의 피드백을 받는 경우, 모션 제어기는 외부 스케일부의 제2 위치 측정값을 피드백받아 위치 제어부의 위치 출력을 생성하고, 상부 블록(322)의 가압력에 해당하는 로드셀의 포스 측정값을 피드백받아 포스 제어부의 포스 출력을 생성할 수 있다.When receiving feedback from the external scale unit and the load cell, the motion controller receives the second position measurement value of the external scale unit as feedback to generate a position output of the position control unit, and calculates the force measurement value of the load cell corresponding to the pressing force of the upper block 322 . A force output of the force control unit may be generated by receiving feedback.

외부 스케일부는 상부 블록(322)의 직선 이동량을 측정할 수 있다.The external scale unit may measure the linear movement amount of the upper block 322 .

이동부는 제1 이동부(310) 및 제2 이동부(318)를 포함하고, 제1 이동부(310)는 모터(304)에 연결되며, 제2 이동부(318)는 상부 블록(322)에 연결될 수 있다. 제1 이동부(310) 및 제2 이동부(318)는 메인 챔버(320) 상부의 지지대(308)에 이동 가능하게 설치될 수 있다. 리니어 베어링이 제1 이동부(310) 및 제2 이동부(318)를 지지할 수 있다. The moving unit includes a first moving unit 310 and a second moving unit 318 , the first moving unit 310 is connected to the motor 304 , and the second moving unit 318 is an upper block 322 . can be connected to The first moving part 310 and the second moving part 318 may be movably installed on the support 308 above the main chamber 320 . The linear bearing may support the first moving part 310 and the second moving part 318 .

외부 스케일부은 고정부(312)와 스케일부(314)를 구비하고, 비접촉 광학식으로 직선 이동량을 측정할 수 있다. 고정부(312)는 메인 챔버(320) 또는 지지대(308)에 고정될 수 있다. 스케일부(314)는 상부 블록(322) 또는 제2 이동부(318)에 설치될 수 있다. 고정부(312)에 스케일부(314)가 대면되고, 외부 스케일부는 고정부(312)에 대한 스케일부(314)의 이동량을 제2 위치 측정값으로서 모션 제어기에 피드백할 수 있다. 지지대(308)에 형성된 개구(316)를 통하여 스케일부(314)가 지지대(308의 간섭없이 승강될 수 있다.The external scale unit includes a fixed unit 312 and a scale unit 314 , and can measure the amount of linear movement in a non-contact optical manner. The fixing part 312 may be fixed to the main chamber 320 or the support 308 . The scale unit 314 may be installed in the upper block 322 or the second moving unit 318 . The scale unit 314 faces the fixed unit 312 , and the external scale unit may feed back an amount of movement of the scale unit 314 with respect to the fixed unit 312 to the motion controller as a second position measurement value. Through the opening 316 formed in the support 308 , the scale part 314 can be raised and lowered without interference of the support 308 .

정확한 위치 측정을 위하여 상부 블록(322)과 외부 스케일부 사이에는 탄성 압축이 없는 것이 바람직하다. 이를 위하여 외부 스케일부는 상부 블록(322)에 가장 가까운 위치에 장착될 수 있다. 외부 스케일부가 설치된 위치와 상부 블록(322) 사이는 강체로 이루어질 수 있다. 상부 블록(322)의 가압력에 의한 강체의 탄성 변형이 없도록 외부 스케일부 근처의 강체는 1000 kgf/제곱mm 이상의 탄성계수를 가질 수 있다. 탄성 계수가 클수록 탄성 변형이 적을 수 있다. 약 1000도에 육박하는 고열에 불구하고 열팽창이 적으며 성형에 필요한 고압의 작용에도 탄성 또는 소성 변형이 없어야 하므로, 다음은 강체 재료의 탄성 계수 예시이다. For accurate position measurement, it is preferable that there is no elastic compression between the upper block 322 and the external scale part. To this end, the external scale unit may be mounted at a position closest to the upper block 322 . A rigid body may be formed between the position where the external scale unit is installed and the upper block 322 . The rigid body near the external scale part may have an elastic modulus of 1000 kgf/square mm or more so that there is no elastic deformation of the rigid body due to the pressing force of the upper block 322 . The greater the elastic modulus, the less elastic deformation may be. The following is an example of the modulus of elasticity of a rigid material because it has little thermal expansion despite the high temperature approaching about 1000 degrees and there should be no elastic or plastic deformation even under the action of high pressure required for molding.

Figure 112020125255130-pat00001
Figure 112020125255130-pat00001

한편, 모터(304)에 장착된 엔코더(302)와 외부 스케일부를 모두 활용하여 위치 정확도를 높일 수 있다. 이때, 보상부가 마련될 수 있다.On the other hand, position accuracy can be improved by using both the encoder 302 and the external scale unit mounted on the motor 304 . In this case, a compensation unit may be provided.

보상부는 엔코더(302)의 제1 위치 측정값 및 외부 스케일부의 제2 위치 측정값을 연산하는 수단이다. 보상부는 제1 위치 측정값 및 제2 위치 측정값 중 어느 하나를 선택하여 위치 제어부에 피드백하는 단일 모드로 동작할 수 있다. 예를 들어, 연산의 속도 향상을 위하여 냉각 유니트에서는 엔코더(302) 신호만 피드백할 수 있다. 마찬가지로 처리 시간을 단축하기 위하여 성형 유니트에서는 외부 스케일부의 신호만 피드백할 수 있다.The compensating unit is a means for calculating the first position measurement value of the encoder 302 and the second position measurement value of the external scale unit. The compensator may operate in a single mode in which any one of the first position measurement value and the second position measurement value is selected and fed back to the position controller. For example, in order to improve operation speed, only the encoder 302 signal may be fed back from the cooling unit. Similarly, in order to shorten the processing time, only the signal of the external scale unit can be fed back from the molding unit.

보상부는 제1 위치 측정값 및 제2 위치 측정값을 연산하여 위치 제어부에 피드백하는 연산 모드로 동작할 수 있다. 예를 들어 성형 유니트에서는 엔코더(302) 신호와 외부 스케일부 신호의 평균값을 피드백하거나, 외부 스케일부의 신호를 주로 피드백하고 엔코더(302) 신호는 모터(304) 폭주 등을 감지하기 위한 일정치 비교 수단으로 사용할 수 있다. The compensator may operate in an operation mode in which the first position measurement value and the second position measurement value are calculated and fed back to the position controller. For example, in the molding unit, the average value of the encoder 302 signal and the external scale unit signal is fed back, or the external scale unit signal is mainly fed back and the encoder 302 signal is a constant value comparison means for detecting the motor 304 runaway, etc. can be used as

보상부는 엔코더(302) 신호와 외부 스케일부 신호를 비교하여 모터(304)로부터 상부 블록(322)에 이르는 구동력 전달 경로의 비선형 오차인 백래쉬를 측정할 수 있다. 위치 제어부는 측정된 백래쉬를 상승 방향 또는 하강 방향 별로 테이블에 저장하고 위치 지령을 보정하는 비선형 오차 보정값으로 활용할 수 있다. The compensator may compare the encoder 302 signal and the external scale signal to measure backlash, which is a non-linear error in the driving force transmission path from the motor 304 to the upper block 322 . The position control unit may store the measured backlash in a table for each upward or downward direction and use it as a nonlinear error correction value for correcting the position command.

모션 제어기에 설치된 위치 제어부의 위치 출력, 속도 제어부의 속도 출력, 포스 제어부의 포스 출력 중 적어도 하나가 파워 앰프에 입력될 수 있다. 모터(304)는 파워 앰프에 연결되며, 파워 앰프는 모션 제어기의 입력값에 따라 계산된 PWM 출력을 모터(304)에 입력할 수 있다. 파워 앰프는 모션 제어기에서 출력된 제어 신호대로 모터(304)의 구동 전원인 PWM 출력을 생성할 수 있다.At least one of a position output of a position controller installed in the motion controller, a speed output of the speed controller, and a force output of the force controller may be input to the power amplifier. The motor 304 is connected to the power amplifier, and the power amplifier may input a PWM output calculated according to an input value of the motion controller to the motor 304 . The power amplifier may generate a PWM output that is the driving power of the motor 304 according to the control signal output from the motion controller.

종래의 공압 제어에 비하여 본 발명의 서보 제어로 상부 블록(322)을 구동하면, 장치 소형화를 달성할 수 있다. 공압 호스류의 연결이 불필요하여 호스류의 걸림에 의한 작업 안전을 확보할 수 있다. 가압력에 따라 공압 실린더를 직렬로 다단 설치할 필요없이 공통 모듈로서 전기 액츄에이터만 설치하면 임의의 가압력을 획득할 수 있으므로 장치의 높이가 낮아지고 조립이 간편한 장점이 있다. When the upper block 322 is driven by the servo control of the present invention compared to the conventional pneumatic control, the device can be miniaturized. Since the connection of pneumatic hoses is unnecessary, work safety can be secured due to the jamming of hoses. According to the pressing force, there is no need to install the pneumatic cylinders in series in multiple stages, and if only the electric actuator is installed as a common module, an arbitrary pressing force can be obtained, so the height of the device is lowered and assembly is easy.

공압 실린더, 위치 센서, 밸브, PLC 로 이루어진 종래의 구성을 본 발명의 모터(304), 모션 제어기, 동력 전달 기구, 센서로 변경하면, 부품 표준화 및 AS가 간편한 장점이 있다.If the conventional configuration consisting of a pneumatic cylinder, a position sensor, a valve, and PLC is changed to the motor 304, motion controller, power transmission mechanism, and sensor of the present invention, parts standardization and AS are easy.

한편, 원격지에서 SW로 성형 장치를 구동할 수 있다. 원격에서 신호 입출력 가능하므로 원격 또는 무인 가동이 가능할 수 있다. 이를 위하여, 모션 제어기에 입력될 위치 지령, 속도 지령, 포스 지령 중 적어도 하나가 입력되는 지령 입력기가 마련될 수 있다. 지령 입력기는 메인 챔버(320) 또는 모션 제어기에 대하여 원격으로 배치될 수 있다. 지령 입력기는 EtherNet 또는 Modbus-TCP를 포함하는 통신망에 의하여 모션 제어기에 연결될 수 있다.On the other hand, the molding device can be driven by SW from a remote location. Since it is possible to input and output signals remotely, remote or unattended operation may be possible. To this end, a command input device to which at least one of a position command, a speed command, and a force command to be input to the motion controller is input may be provided. The command input may be located remotely to the main chamber 320 or the motion controller. The command input can be connected to the motion controller by a communication network including EtherNet or Modbus-TCP.

예열 유니트만 모터(304)로 구동하거나, 예열 유니트는 공압 구동하고, 성형/냉각 유니트는 모터(304)로 구동할 수 있다. 피성형물 파손 방지를 위하여 모터(304) 구동을 기본으로 하되 피성형물 파손 방지를 위하여 공압을 보조적으로 활용할 수 있다. 그 밖에 모터(304) 구동 및 공압 구동을 섞어서 각 공정 위치별로 조합하면 특수 목적 하이브리드 성형 장치를 구현할 수 있다.Only the preheating unit may be driven by the motor 304 , the preheating unit may be pneumatically driven, and the forming/cooling unit may be driven by the motor 304 . In order to prevent damage to the molded object, the motor 304 is driven as a basis, but pneumatic pressure may be used as an auxiliary to prevent damage to the molded object. In addition, if the motor 304 drive and the pneumatic drive are mixed and combined for each process position, a special purpose hybrid molding apparatus can be implemented.

따라서, 정밀 성형, 원격 성형이 가능할 수 있다. 한편, 서로 다른 설치 장소, 사용 계절, 환경 조건에 무관하게 균일한 성형 품질 확보가 가능하며, 모션 제어기는 변형 상태에 따라 복잡한 특성을 갖는 피성형물의 가공이 가능하고, 온도나 압력에 비선형 특성을 갖는 피가공물 성형이 가능할 수 있다.Therefore, precision molding and remote molding may be possible. On the other hand, it is possible to ensure uniform molding quality regardless of different installation locations, seasons of use, and environmental conditions. It may be possible to mold a workpiece having

302...엔코더 304...모터
306...감속기 308...지지대
310...제1 이동부 312...외부 스케일부의 고정부
314...외부 스케일부의 스케일부 316...지지대의 개구
318...제2 이동부 320...메인 챔버
322...상부 블록 324...금형
326...하부 블록302...encoder 304...motor
306...Reducer 308...Support
310...First moving part 312...Fixing part of external scale part
314...scale part of external scale part 316...opening of support
318...Second moving part 320...Main chamber
322...Upper block 324...Mold
326...lower block

Claims (11)

피성형물이 수납된 금형을 예열하는 예열 유니트, 상기 금형을 가열 또는 가압하는 성형 유니트, 상기 금형을 냉각하는 냉각 유니트 중 적어도 하나가 마련되는 메인 챔버;
상기 메인 챔버의 내부에서 상기 금형에 접촉되는 상부 블록;
상기 상부 블록 및 모터를 연결하고, 상기 모터에 의하여 직선 이동되는 이동부;
상기 금형에 대한 상기 상부 블록의 위치를 제어하는 위치 제어부, 상기 상부 블록의 이동 속도를 제어하는 속도 제어부, 및 상기 금형을 누르는 상기 상부 블록의 가압력을 제어하는 포스 제어부 중 적어도 하나를 구비하는 모션 제어기; 를 포함하며,
상기 이동부는 제1 이동부 및 제2 이동부를 포함하고,
상기 제1 이동부는 상기 모터에 연결되며,
상기 제2 이동부는 상기 상부 블록에 연결되고,
상기 가압력을 측정하는 로드셀이 상기 제1 이동부와 상기 제2 이동부 사이에 배치되며,
상기 모션 제어기는 상기 로드셀의 포스 측정값을 상기 포스 제어부에 피드백받아 상기 상부 블록의 가압력을 제어하는 성형 장치.
a main chamber provided with at least one of a preheating unit for preheating the mold in which the object is accommodated, a molding unit for heating or pressurizing the mold, and a cooling unit for cooling the mold;
an upper block in contact with the mold inside the main chamber;
a moving part connecting the upper block and the motor and moving linearly by the motor;
A motion controller comprising at least one of a position controller for controlling the position of the upper block with respect to the mold, a speed controller for controlling the moving speed of the upper block, and a force controller for controlling the pressing force of the upper block pressing the mold ; includes,
The moving unit includes a first moving unit and a second moving unit,
The first moving part is connected to the motor,
The second moving part is connected to the upper block,
A load cell for measuring the pressing force is disposed between the first moving part and the second moving part,
The motion controller receives the force measurement value of the load cell as feedback to the force controller to control the pressing force of the upper block.
 제1항에 있어서,
상기 모터의 회전각을 측정하는 엔코더;
상기 상부 블록의 가압력을 측정하는 로드셀; 을 포함하고,
상기 모션 제어기는 상기 엔코더의 제1 위치 측정값을 피드백받아 상기 위치 제어부의 위치 출력을 생성하고, 상기 상부 블록의 가압력에 해당하는 상기 로드셀의 포스 측정값을 피드백받아 상기 포스 제어부의 포스 출력을 생성하는 성형 장치.
According to claim 1,
an encoder for measuring the rotation angle of the motor;
a load cell for measuring the pressing force of the upper block; including,
The motion controller receives the first position measurement value of the encoder as a feedback to generate a position output of the position control unit, and receives a feedback force measurement value of the load cell corresponding to the pressing force of the upper block to generate a force output of the force control unit forming device.
 제1항에 있어서,
상기 상부 블록의 직선 이동량을 측정하는 외부 스케일부;
상기 상부 블록의 가압력을 측정하는 로드셀; 을 포함하고,
상기 모션 제어기는 상기 외부 스케일부의 제2 위치 측정값을 피드백받아 상기 위치 제어부의 위치 출력을 생성하고, 상기 상부 블록의 가압력에 해당하는 상기 로드셀의 포스 측정값을 피드백받아 상기 포스 제어부의 포스 출력을 생성하는 성형 장치.
According to claim 1,
an external scale unit for measuring the linear movement amount of the upper block;
a load cell for measuring the pressing force of the upper block; including,
The motion controller receives the second position measurement value of the external scale unit as a feedback to generate a position output of the position control unit, and receives the force measurement value of the load cell corresponding to the pressing force of the upper block as a feedback to increase the force output of the force control unit forming device to produce.
 제1항에 있어서,
상기 모터의 회전각을 측정하는 엔코더;
상기 상부 블록의 직선 이동량을 측정하는 외부 스케일부; 을 포함하고,
상기 엔코더의 제1 위치 측정값 및 상기 외부 스케일부의 제2 위치 측정값을 연산하는 보상부가 마련되며,
상기 보상부는 상기 제1 위치 측정값 및 상기 제2 위치 측정값 중 어느 하나를 선택하여 상기 위치 제어부에 피드백하는 단일 모드, 상기 제1 위치 측정값 및 상기 제2 위치 측정값을 연산하여 상기 위치 제어부에 피드백하는 연산 모드 중 어느 하나로 동작하는 성형 장치.
According to claim 1,
an encoder for measuring the rotation angle of the motor;
an external scale unit for measuring the linear movement amount of the upper block; including,
A compensation unit for calculating the first position measurement value of the encoder and the second position measurement value of the external scale unit is provided,
The compensator selects any one of the first position measurement value and the second position measurement value and feeds it back to the position control unit in a single mode, and calculates the first position measurement value and the second position measurement value to determine the position control unit A molding device that operates in any one of the operation modes that feed back to the .
 삭제delete 피성형물이 수납된 금형을 예열하는 예열 유니트, 상기 금형을 가열 또는 가압하는 성형 유니트, 상기 금형을 냉각하는 냉각 유니트 중 적어도 하나가 마련되는 메인 챔버;
상기 메인 챔버의 내부에서 상기 금형에 접촉되는 상부 블록;
상기 상부 블록 및 모터를 연결하고, 상기 모터에 의하여 직선 이동되는 이동부;
상기 금형에 대한 상기 상부 블록의 위치를 제어하는 위치 제어부, 상기 상부 블록의 이동 속도를 제어하는 속도 제어부, 및 상기 금형을 누르는 상기 상부 블록의 가압력을 제어하는 포스 제어부 중 적어도 하나를 구비하는 모션 제어기; 를 포함하며,
상기 이동부는 제1 이동부 및 제2 이동부를 포함하고,
상기 제1 이동부는 상기 모터에 연결되며,
상기 제2 이동부는 상기 상부 블록에 연결되고,
상기 제1 이동부 및 제2 이동부는 상기 메인 챔버 외부의 지지대에 이동 가능하게 설치되며,
상기 상부 블록의 직선 이동량을 측정하는 외부 스케일부가 마련되고,
상기 외부 스케일부은 고정부와 스케일부를 구비하며,
상기 고정부는 상기 메인 챔버 또는 지지대에 고정되고, 상기 스케일부는 상기 상부 블록 또는 상기 제2 이동부에 설치되며,
상기 고정부에 상기 스케일부가 대면되고,
상기 외부 스케일부은 상기 고정부에 대한 상기 스케일부의 이동량을 제2 위치 측정값으로서 상기 모션 제어기에 피드백하는 성형 장치.
a main chamber provided with at least one of a preheating unit for preheating the mold in which the object is accommodated, a molding unit for heating or pressurizing the mold, and a cooling unit for cooling the mold;
an upper block in contact with the mold inside the main chamber;
a moving part connecting the upper block and the motor and moving linearly by the motor;
A motion controller comprising at least one of a position controller for controlling the position of the upper block with respect to the mold, a speed controller for controlling the moving speed of the upper block, and a force controller for controlling the pressing force of the upper block pressing the mold ; includes,
The moving unit includes a first moving unit and a second moving unit,
The first moving part is connected to the motor,
The second moving part is connected to the upper block,
The first moving part and the second moving part are movably installed on a support outside the main chamber,
An external scale unit for measuring the amount of linear movement of the upper block is provided,
The external scale part has a fixed part and a scale part,
The fixing part is fixed to the main chamber or the support, and the scale part is installed in the upper block or the second moving part,
The scale part faces the fixing part,
The external scale unit feeds back the movement amount of the scale unit relative to the fixed unit to the motion controller as a second position measurement value.
 제1항에 있어서,
상기 상부 블록의 직선 이동량을 측정하는 외부 스케일부가 마련되고,
상기 외부 스케일부가 설치된 위치와 상기 상부 블록 사이는 강체로 이루어지며,
상기 상부 블록의 가압력에 의한 상기 강체의 탄성 변형이 없도록 상기 강체는 1000 kgf/제곱mm 이상의 탄성계수를 갖는 성형 장치.
According to claim 1,
An external scale unit for measuring the amount of linear movement of the upper block is provided,
Between the position where the external scale part is installed and the upper block is made of a rigid body,
The rigid body has an elastic modulus of 1000 kgf/square mm or more so that there is no elastic deformation of the rigid body due to the pressing force of the upper block.
 제1항에 있어서,
상기 위치 제어부의 위치 출력, 상기 속도 제어부의 속도 출력, 상기 포스 제어부의 포스 출력 중 적어도 하나가 파워 앰프에 입력되고,
상기 모터는 상기 파워 앰프에 연결되며,
상기 파워 앰프는 상기 모션 제어기의 입력값에 따라 계산된 PWM 출력을 상기 모터에 입력하는 성형 장치.
According to claim 1,
At least one of the position output of the position controller, the speed output of the speed controller, and the force output of the force controller is input to the power amplifier,
the motor is connected to the power amplifier,
The power amplifier is a molding device for inputting a PWM output calculated according to the input value of the motion controller to the motor.
 제1항에 있어서,
상기 모션 제어기에 입력될 위치 지령, 속도 지령, 포스 지령 중 적어도 하나가 입력되는 지령 입력기를 포함하고,
상기 지령 입력기는 상기 메인 챔버 또는 상기 모션 제어기에 대하여 원격으로 배치되며,
상기 지령 입력기는 EtherNet 또는 Modbus-TCP를 포함하는 통신망에 의하여 상기 모션 제어기에 연결되는 성형 장치.
According to claim 1,
and a command input device to which at least one of a position command, a speed command, and a force command to be input to the motion controller is input;
the command input device is remotely located with respect to the main chamber or the motion controller;
The command input device is connected to the motion controller by a communication network including EtherNet or Modbus-TCP.
 피성형물이 수납된 금형을 예열하는 예열 유니트, 상기 금형을 가열 또는 가압하는 성형 유니트, 상기 금형을 냉각하는 냉각 유니트 중 적어도 하나가 마련되는 메인 챔버;
상기 메인 챔버의 내부에서 상기 금형에 접촉되는 상부 블록;
상기 상부 블록 및 모터를 연결하고, 상기 모터에 의하여 직선 이동되는 이동부;
상기 금형에 대한 상기 상부 블록의 위치를 제어하는 위치 제어부, 상기 상부 블록의 이동 속도를 제어하는 속도 제어부, 및 상기 금형을 누르는 상기 상부 블록의 가압력을 제어하는 포스 제어부 중 적어도 하나를 구비하는 모션 제어기; 를 포함하며,
상기 모터의 일측 및 타측에 엔코더 및 감속기가 연결되고,
상기 감속기의 회전시 직선 이동되는 제1 이동부가 상기 감속기에 연결되며,
상기 제1 이동부와 제2 이동부 사이에 로드셀이 설치되고,
상기 제2 이동부에 상기 메인 챔버 내부의 상부 블록이 연결되며,
상기 제1 이동부와 상기 제2 이동부를 이동 가능하게 지지하는 지지대가 상기 메인 챔버의 상부에 설치되는 성형 장치.
a main chamber provided with at least one of a preheating unit for preheating the mold in which the object is accommodated, a molding unit for heating or pressurizing the mold, and a cooling unit for cooling the mold;
an upper block in contact with the mold inside the main chamber;
a moving part connecting the upper block and the motor and moving linearly by the motor;
A motion controller comprising at least one of a position controller for controlling the position of the upper block with respect to the mold, a speed controller for controlling the moving speed of the upper block, and a force controller for controlling the pressing force of the upper block pressing the mold ; includes,
An encoder and a reducer are connected to one side and the other side of the motor,
A first moving part that is linearly moved when the reducer is rotated is connected to the reducer,
A load cell is installed between the first moving part and the second moving part,
An upper block inside the main chamber is connected to the second moving part,
A support for movably supporting the first moving part and the second moving part is installed in an upper portion of the main chamber.
 제1항에 있어서,
공압 실린더에 의하여 동작하는 제1 상부 블록 및 상기 모터에 의하여 구동되는 제2 상부 블록이 마련되는 성형 장치.





According to claim 1,
A molding apparatus provided with a first upper block operated by a pneumatic cylinder and a second upper block driven by the motor.
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