KR100531439B1

KR100531439B1 - 압출기의 압출 반제품 제어장치

Info

Publication number: KR100531439B1
Application number: KR10-2003-0064876A
Authority: KR
Inventors: 이용진
Original assignee: 한국타이어 주식회사
Priority date: 2003-09-18
Filing date: 2003-09-18
Publication date: 2005-11-29
Anticipated expiration: 2023-09-18
Also published as: KR20050028547A

Abstract

본 발명은 타이어 압출공정시 압출되는 반제품의 균일성을 향상시키는 압출기의 압출반제품 제어장치에 관한 것으로, 호퍼(1)로 재료가 투입되어 DC모터(2)에 의해 구동하는 스크류 축(3)의 펌핑작용으로 다이(4)를 거쳐 반제품(5)으로 토출되어 인출구동모터(6)에 의해 구동하는 인출 콘베이어(7)로 이송되는 압출기의 압출반제품 제조장치에 있어서, 상기 인출 콘베이어(7)로 운반되는 반제품(5)의 상부쪽에 폭 측정을 위한 측정부(8)와 이 측정부(8)가 접속된 제어 PC(9)가 설치되고, 이들은 PLC 계통의 제어부(10)에 공지의 통신카드를 매개로 접속되어 인출구동모터(6)와 DC 모터(2)를 각각 제어하도록 되어 있다.

Description

압출기의 압출 반제품 제어장치{Extrusion material control apparatus of extruder}

본 발명은 타이어 제조시 압출공정의 압출기에서 압출되는 반제품의 균일성 향상이 이루어지는 압출기의 압출반제품 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 타이어 제조시 압출공정은 정련공정에 생산된 배합고무(Q고무)를 분쇄 및 열입 작업을 거쳐 일정한 속도, 일정한 온도 및 가소도로 연속적으로 압출기에 공급하여 다이를 통해 일정한 형상의 반제품 재료를 압출해 내는 공정을 말한다.

여기서 압출기를 사용하여 특정한 칫수를 갖는 반제품을 제조함에 있어서 재료의 크기는 여러 가지 요인에 의해 좌우되는 바, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이 호퍼(101)로 투입된 재료는 DC모터(102)에 의해 구동하는 스크류 축(103)을 통하여 헤드부(112) 방향으로 펌핑되고 특정한 단면적을 갖는 다이(104)를 통과하여 압출되는데, 이 압출된 반제품(105)은 인출구동모터(106)에 의해 구동되는 인출 콘베이어(107)에 의해 이송되며, 상기 반제품(105)의 스웰(Swell)에 따라 변하는 단면적을 설계된 형태로 유지시키기 위해 상기 인출 콘베이어(107)의 인출속도가 조절된다.

그리고 상기 타이(104)를 통과한 후 반제품(105)의 중량과 단면적은 압출기를 통과하여 헤드부(112)로부터 다이(104)로 토출되는 재료의 단위시간당 체적 유량 비율(Volumetric Flow Rate, Q)에 비례하며 이는 다음과 같은 상관식을 갖는다.

여기서 상기 H는 스크류 나선의 높이, W는 폭, D는 직경, N은 스크류 RPM, 는 재료의 점성, △P는 압력손실, 및 L은 스크류의 길이를 나타낸다.

상기 여러 매개 중에서 각각 H, W, D, L은 스크류의 설계값에 상수이며, 변수로는 재료의 점성과 스크류의 rpm, △P 값이 된다.

종래 압출기를 통한 압출 반제품의 압출방법에 있어서 반제품(105)의 설계칫수에 따라 다이(104)를 가공하게 되고, 이에 따라 스크류 rpm의 사용은 체적유량 비율(Q)의 변동을 유발하게 되고, 따라서 압출되는 반제품의 중량 및 단면적도 변동을 일으키게 되었다.

압출에서 통상 단면적 변화는 압출되는 반제품 폭의 측정을 통해 간접적으로 정보를 얻게 되고, 상술한 바와 같이 이러한 변화를 강제적으로 조절하기 위해 작업자는 인출 콘베이어(107)의 속도를 빠르게 하거나 느리게 조작하였다.

그러나 이와 같은 인출 콘베이어의 속도 조작이 작업자의 수동으로 이루어질 뿐만 아니라, 반제품 폭의 측정도 줄자와 같은 측정수단을 사용하기 되므로 작업자의 피로도 내지는 측정 정밀도 등에서 많은 개선점이 제기 되어 왔다.

이와 더불어 압출되는 반제품의 체적유량비율의 변화가 불균일한 상태를 유지하므로 폭의 조절에도 불구하고 이 반제품의 게이지(Gauge)는 여전히 변동을 반복하게 되어 후공정인 성형공정에서 제품 균일성에 직접적인 영향 주게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 압출 공정의 압출기에서 압출되는 반제품의 균일한 획득이 이루어짐에 따라 궁극적으로 타이어의 균일성이 향상되는 압출기의 압출 반제품 제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 호퍼로 재료가 투입되어 DC모터에 의해 구동하는 스크류 축의 펌핑작용으로 다이를 거쳐 반제품으로 토출되어 인출구동모터에 의해 구동하는 인출 콘베이어로 이송되는 압출기의 압출 반제품 제조장치에 있어서, 상기 인출 콘베이어로 운반되는 반제품의 상부쪽에 폭 측정을 위한 측정부와 제어PC가 설치되고, 이들은 PLC 계통의 제어부에 통신카드를 매개로 접속되어 인출구동모터와 DC모터를 각각 제어하도록 이루어져 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 압출기의 제어장치를 나타낸 전체 도면으로서, 본 발명은 호퍼(1)로 재료가 투입되어 DC모터(2)에 의해 구동하는 스크류 축(3)의 펌핑작용으로 다이(4)를 거쳐 반제품(5)으로 토출되어 인출구동모터(6)에 의해 구동하는 인출 콘베이어(7)로 이송되는 압출기의 압출반제품 제조장치에 있어서, 상기 인출 콘베이어(7)로 운반되는 반제품(5)의 상부쪽에 폭 측정을 위한 측정부(8)와 이 측정부(8)가 접속된 제어 PC(9)가 설치되고, 이들은 PLC 계통의 제어부(10)에 공지의 통신카드를 매개로 접속되어 인출구동모터(6)와 DC 모터(2)를 각각 제어하도록 되어 있다.

여기서 상기 측정부(8)와 제어 PC(9)는 DC 모터(2)의 RPM과 모터 암페어를 측정하고 인출구동모터(6)의 RPM과 속도, 그리고 압출되는 반제품(5)의 폭 측정값을 획득한다.

한편, 도 2는 본 발명의 제어계에 대한 구성도로서, 입력량 R1(t)는 단위시간당 제어PC(9)로부터 판독되는 암페어 값, 입력량 R2(t)는 폭 측정부(8)로부터 감지되는 압출반제품(5)의 폭이 된다.

그리고 측정대상의 측정량을 검출하는 검출부는 제어부(10) 및 제어 PC(9)가 되고, 제어계 연산을 담당하는 조절부는 제어 PC(9)이며, 상기 제어부(10)는 검출부인 동시에 새로운 조작량 u1(t), u2(t)를 받아 실제 모터들을 동작시키는 조작부의 기능을 수행한다.

검출 단위시간은 1초이며, 조절 및 조작 단위 시간은 200ms 이고, 새로운 조작량 u1(t), u2(t)는 스크류 축(3)의 RPM과, 인출구동모터(6) RPM 조절에 의한 인출 콘베이어(7)의 속도이다. 이들 조작량 u1(t), u2(t)는 조작부인 제어부(10)를 통해 출력되고 이에 따른 조작 결과량 Y1(t), Y2(t)를 만들어 내는데, 이 Y1(t), Y2(t)는 기준이 되는 제어 목표 값인 암페어와 설정 폭과 비교하게 되고, 이 검출→비교→연산→조작 과정은 연속적인 루프(loop)를 형성한다.

제어 결과에 의해 체적 유량비율은 연속 계중기(11)로부터 측정되는 중량의 분포로 확인이 가능하며, 압출조작의 목표가 되는 압출 반제품(5)의 폭은 폭 측정용 측정부(8)로부터 실시간으로 확인할 수 있고, 이와 같은 일련의 과정은 압출되는 반제품의 생산초기단계부터 완료단계까지 계속적으로 지속 수행된다.

한편 도 3(a),(b),(c)는 본 발명과 종래기술의 중량과 폭을 비교한 그래프와 표이다.

상기 그래프와 표에서 나타난 바와 같이 본 발명은 압출되는 반제품의 균일성이 종래 기술보다 균일하게 이루어지는 것을 알 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 따른 압출기의 압출반제품 제어장치는 압출되는 반제품의 균일성 향상으로 궁극적으로는 타이어의 품질을 향상시키는 잇점을 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 압출기의 압출반제품 제어장치의 전체 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 제어계통의 블록도,

도 3(a),(b),(c)는 본 발명과 종래 기술을 비교한 그래프들과 표,

도 4는 종래 압출기의 상태를 도시한 것으로, 도 1에 대응되는 도면이다.

-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-

1 : 호퍼, 2 : DC 모터,

3 : 스크류 축, 4 : 다이,

5 : 반제품, 6 : 인출 구동모터,

7 : 인출 콘베이어, 8 : 측정부,

9 : 제어PC, 10 : 제어부.

Claims

호퍼(1)로 재료가 투입되어 DC모터(2)에 의해 구동하는 스크류 축(3)의 펌핑작용으로 다이(4)를 거쳐 반제품(5)으로 토출되어 인출구동모터(6)에 의해 구동하는 인출 콘베이어(7)에 의해 이송되는 압출기의 압출반제품 제조장치에 있어서,

상기 인출 콘베이어(7)로 운반되는 반제품(5)의 상부쪽에 폭 측정을 위한 측정부(8)와 이 측정부(8)가 접속된 제어 PC(9)가 설치되고, 이들은 PLC 계통의 제어부(10)에 공지의 통신카드를 매개로 접속되어 인출구동모터(6)와 DC 모터(2)를 각각 제어하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 압출기의 압출 반제품 제어장치.