KR100865182B1 - 안정한 온도 리셋을 갖는 압출기 온도 제어기 작동방법 - Google Patents

안정한 온도 리셋을 갖는 압출기 온도 제어기 작동방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100865182B1
KR100865182B1 KR1020027010252A KR20027010252A KR100865182B1 KR 100865182 B1 KR100865182 B1 KR 100865182B1 KR 1020027010252 A KR1020027010252 A KR 1020027010252A KR 20027010252 A KR20027010252 A KR 20027010252A KR 100865182 B1 KR100865182 B1 KR 100865182B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reset
temperature
extruder
speed
screw speed
Prior art date
Application number
KR1020027010252A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20020073584A (ko
Inventor
사울리우스 토마스 애바
Original Assignee
데이비스-스탠다드, 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 데이비스-스탠다드, 엘엘씨 filed Critical 데이비스-스탠다드, 엘엘씨
Publication of KR20020073584A publication Critical patent/KR20020073584A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100865182B1 publication Critical patent/KR100865182B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/82—Heating or cooling
    • B29B7/826—Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/58—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/72—Measuring, controlling or regulating
    • B29B7/726—Measuring properties of mixture, e.g. temperature or density
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/58—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/72—Measuring, controlling or regulating
    • B29B7/728—Measuring data of the driving system, e.g. torque, speed, power, vibration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/82—Heating or cooling
    • B29B7/823—Temperature control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/78—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling
    • B29C48/80—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling at the plasticising zone, e.g. by heating cylinders
    • B29C48/83—Heating or cooling the cylinders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/78—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling
    • B29C48/80—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling at the plasticising zone, e.g. by heating cylinders
    • B29C48/83—Heating or cooling the cylinders
    • B29C48/832—Heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/78—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling
    • B29C48/80—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling at the plasticising zone, e.g. by heating cylinders
    • B29C48/83—Heating or cooling the cylinders
    • B29C48/834—Cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/92—Measuring, controlling or regulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
    • B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
    • B29B7/40—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft
    • B29B7/42—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft with screw or helix
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92009—Measured parameter
    • B29C2948/92085—Velocity
    • B29C2948/92095—Angular velocity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92009—Measured parameter
    • B29C2948/92209—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92323—Location or phase of measurement
    • B29C2948/92361—Extrusion unit
    • B29C2948/9238—Feeding, melting, plasticising or pumping zones, e.g. the melt itself
    • B29C2948/9239—Screw or gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92504—Controlled parameter
    • B29C2948/9258—Velocity
    • B29C2948/9259—Angular velocity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92504—Controlled parameter
    • B29C2948/92704—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92819—Location or phase of control
    • B29C2948/92857—Extrusion unit
    • B29C2948/92876—Feeding, melting, plasticising or pumping zones, e.g. the melt itself
    • B29C2948/92885—Screw or gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92819—Location or phase of control
    • B29C2948/92857—Extrusion unit
    • B29C2948/92876—Feeding, melting, plasticising or pumping zones, e.g. the melt itself
    • B29C2948/92895—Barrel or housing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Abstract

본 발명은 압출기 온도 제어기의 작동방법이다. 상기 방법은 압출기 바렐에서 압출기 스크류를 위한 실제 스크류 속도를 감지하는 단계를 포함한다. 상기 압출기 바렐은 하나 이상의 열 교환 수단을 갖는다. 상기 방법은 이어서 복수의 스크류 속도를 인덱스화하고 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 저장된 스크류 속도의 각각은 온도 리셋값에 대응한다. 실제 스크류 속도를 각각의 저장된 스크류 속도와 비교하는 것이 이어서 수행될 수 있다. 저장된 스크류 속도들중 하나를 선택하는 것이 이어서 일어난다. 선택된 스크류 속도는 실제 스크류 속도에 대해 가장 산술적으로 동등한 값을 갖는 복수의 저장된 스크류 속도의 일원이다. 상기 선택 단계는 선택되고 저장된 스크류 속도에 대응하는 온도 리셋값을 검색한다. 열 교환 수단에 대한 제어 출력 드라이버 신호가 발생할 수 있다. 상기 제어 출력 드라이버 신호는 검색된 온도 리셋값에 대해 응답된다. 상기 발명은 열 교환기 수단에 대한 제어 출력 드라이버 신호가 발생하는 것이 최대 용량에서 또는 그 근처인 경우 예정된 시간 동안 제어 알람을 지연시키는 단계를 포함한다.
Figure R1020027010252
압출기, 공정, 제어

Description

안정한 온도 리셋을 갖는 압출기 온도 제어기 작동방법{METHOD FOR OPERATING EXTRUDER TEMPERATURE CONTROLLER WITH STABLE TEMPERATURE RESET}
본 발명은 압출장비용 안정한 온도 리셋을 갖는 압출기 온도 제어기의 작동방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 용융 압출물의 온도를 제어하는 압출기 온도 제어기의 작동하는 방법에 관한 것이고, 여기서 제어 알람은 압출기 시스템의 최대 용량에서 또는 그 근처에서 열 교환 수단에 대한 제어 출력 드라이버 신호를 발생시키는 경우 예정된 시간동안 지연된다.
압출 장비는 플라스틱 또는 다른 재료를 원하는 형태로 연속적으로 용융시키고, 블렌드시키고, 성형시키고, 및 고형화하기 위해 플라스틱 및 다른 산업분야에서 주로 사용된다. 전형적인 압출 장비는 가열된, 원통형의 바렐내에 동축으로 장착된 회전 스크류를 포함한다. 상기 스크류는 바렐내에서 회전하고, 플라스틱과 같은 압출 재료를 바렐을 통해 밀어넣는다. 압출 재료는 바렐의 말단에서 다이 또는 개구를 통해 밀려가게 된다. 압출 재료가 가열된 바렐을 떠나는 경우 발생하는 온도 강하(drop)는 다이의 단면(profile)에 의해 결정되는 성형된 형태로 재료가 고형화되게 한다.
압출기 바렐내의 압출 재료 또는 플라스틱의 온도는 가능한 요구되는 온도 근처로 유지되도록 가능한 제어되어야 한다. 압출기 바렐은 적어도 세개의 조건하에서 바렐내에 압출 재료의 온도를 제어하기 위해 작동될 수 있다. 압출기 바렐은 (1) 재료에 열을 추가할 수 있고, (2)재료로부터 열을 빼낼 수 있고, 또는 (3) 재료의 열을 유지할 수 있다. 압출 재료의 온도를 유지하는 세번째 조건은 재료가 압출기 바렐에서 처리되는 바와 같이, 생성된 압출 재료의 마찰로부터 생성된 열이 압출기 바렐로부터 손실된 열과 대략적으로 같아지는 속도에서 압출기가 작동되는 경우 발생한다. 열의 이득 또는 손실이 없는 이 조건은 "단열(adiabatic)" 조건으로서 알려져 있다.
대부분의 압출 장비는 복수의 열 교환 영역을 갖는다. 각각의 열 교환 영역의 온도는 남아있는 열 교환 영역이 단열 조건에 있는 동안 또는 압출 재료를 냉각하는 동안 하나 이상의 열 교환 영역이 처리될 재료를 가열하도록 독립적으로 제어될 수 있다. 압출기 바렐의 말단 근처에서 열 교환 영역이 재료가 다이를 통해 압출되어지기 전에 압출 재료를 냉각시키기 위해 사용되어지는 것이 일반적이다. 이 절차는 압출 재료가 존재하는 다이에서 빠르게 고형화하게 한다. 압출기 바렐은 전형적으로, 8개의 열 교환 영역을 가지지만, 영역의 갯수는 다양할 수 있다.
압출기 장치는 열 교환 부재를 갖는 그의 압출기 바렐의 온도를 제어할 수 있다. 압출기 바렐은 열교환 부재를 포함하는 쉘로 둘러싸여 있다. 열교환 부재는 (1) 압출기 바렐 온도를 증가시키는 저항식 히터와 같은 히터일 수 있고, (2) 압출기 바렐 온도를 감소시키기 위해 물 또는 또 다른 냉각재를 순환시키기 위한 냉각 튜브일 수 있다. 또 다른 열교환 부재가 사용될 수 있다. 예를 들면, 냉각 구조체는 핀을 지나 공기를 순환시키는 송풍기를 갖는 핀드쉘(finned shell)일 수 있다.
온도 센서, 예를 들면 써모커플(thermocouples)은 센서의 위치에서 온도를 신호보내기 위해 압출기 바렐에 위치된다. 바렐 영역당 두개의 써모커플이 일반적으로 제공되고 서로서로 전기적으로 고립된다. 첫번째 써모커플은 한쌍의 "A" 써모커플로서 알려져 있고, 압출기 바렐의 내부 표면에 위치된다. 두번째 써모커플은 한쌍의 "B" 써모커플로서 알려져 있고, 히터/냉각기 쉘의 내부에 위치된다. 압출기의 각각의 영역은 한쌍의 써모커플, A 및 B가, 유사한 위치에서 제공된다. 공냉식 압출기 시스템이 또한 쉘의 내부에 B 써모커플을 갖는다.
압출기 온도 제어기는 온도 센서로부터 신호를 받는다. 압출기 온도 제어기는 제공된 열교환 영역의 온도가 지나치게 차가운지 또는 지나치게 뜨거운지를 결정하고, 필요한 경우, 그 제어기에 의해 조절된 특정 영역에서 열을 증가시키거나 또는 감소시키기 위해 적절한 열교환 부재에 신호를 보낸다.
압출기 바렐 및 열교환 부재는 흡열원(heat sinked)이 되고, 이것으로 영역의 온도를 증가시키기거나 또는 감소시키기 위해 압출기 온도 제어기에 의한 지시 신호를 보내는 사이에서 지연을 일으킨다. 예를 들면, 압출기 온도 제어기가 열 적용을 중지시키도록 가열 부재를 지시하는 경우, 가열 부재에 저장된 에너지는 압출기 바렐의 그 영역을 계속적으로 따뜻하게 한다. 이 연속적인 워밍(warming)은 압출기 바렐 온도가 그 영역에서 계속적으로 상승하게 한다. 압출기 온도 제어기로부터 지시의 통보(issuance)와 열교환 부재로부터의 반응 사이에 지연(lag)은 압출기 바렐 온도가 요구된 온도에 대해 진동하게 한다.
Gardiner의 미국 특허 제3,866,669호와 Waterloo의 미국 특허 제3,751,014호에는 압출기 바렐 온도의 진동의 문제를 제기한다. Gardiner와 Waterloo 특허에서 설명된 시스템에서, 첫번째 온도 프로브 또는 써모커플은 압출 재료의 온도의 대표적인 "심부(deep)" 온도 측정을 제공한다. 두번째 써모커플은 압출기 바렐를 둘러싸는 쉘내에 위치되어 열교환 부재의 온도의 대표적인 "천부(shallow)" 온도 측정을 제공한다. 한쌍의 써모커플로부터의 전기적인 신호는 평균 값을 제공하기 위해 합쳐진다. 압출기 온도 제어기는 평균값을 모니터하고, 압출 재료를 위한 요구된 온도의 대표적인 설정값과 거의 동일한 온도에서 평균값을 유지하기 위해 가열 및 냉각 부재를 선택적으로 활성화한다.
처리되어지는 압출 재료의 실제온도보다는 온도에 대한 평균 값에 응답하는 압출기 온도 제어기에 의한 열교환 부재의 제어가 온도를 낮추거나/또는 신호 진동을 제어한다. 이런 온도 진동의 실예는 저항성 가열 부재가 압출기 바렐의 온도를 증가시키기 위해 열을 적용하는 작동 조건동안 발생한다. 가열 부재가 활성적인 경우, 천부 온도 측정은 심부 온도 측정보다 더 높다. 이 온도 차이는 천부 온도 프로브가 활성화된 가열 부재의 근처에 위치되기 때문이다. 따라서, 압출기 온도 제어기의 평균값은 심부 측정 또는 압출 재료의 실제 온도보다 크다. 평균값은 압출 재료의 실제 온도가 요구된 온도보다 여전히 낮은 경우 온도 설정값에 도달한다. 압출기 온도 제어기는 평균값이 온도 설정값에 도달한 후에 그러나 압출 재료가 요구된 온도에 도달하기 전에 가열 부재를 불활성화한다. 가열 부재에 저장된 열은 압출 재료의 온도를 요구된 온도를 향하여 계속적으로 올린다. 이런 온도 진동은 또한 압출 재료의 온도가 감소되어지는 작동 조건동안 또한 발생할 수 있다.
압출 재료가 요구되는 온도로 도달하기 전에 열교환 부재를 불활성화하는 것은 압출 재료의 온도가 바람직하지 않은 온도 진동을 일으킬 수 있는 요구되는 온도를 지나쳐가게 하는 것"overshooting"을 방지한다. 이 잇점은 압출 재료의 온도가 정확하게 제어되어 비용 감소로 성취된다. 보다 상세하게, 압출기 온도 제어기가 평균 온도값이 요구된 온도로부터 이탈하는 경우에만 온도를 수정하기 위해 작동하기 때문에, 압출기 온도 제어기는 압출 재료의 온도가 요구되는 상승 온도 이하로 또는 요구된 냉각 온도 이상으로 남아있는 경우에서 조차 온도를 적응하도록 시도하지 않는다.
Faillace의 미국 재발행 특허 Re. 31,903호에는 압출기 바렐에서 온도의 변화를 추측하는 압출기 온도 제어기를 설명한다. 이 시스템은 언제 온도가 특정 길이의 시간동안 현저하게 변화하지 않거나 또는 시스템이 "안정화"되는 지를 결정하기 위해 평균 온도값을 모니터한다. 시스템이 안정화되는 경우, 이 압출기 온도 제어기는 심부 측정에 의해 나타난 바와 같이 압출 재료의 실제 온도를 시험하고, 실제 온도를 요구된 온도와 비교한다. 실제 온도가 요구된 온도와 현저하게 다른 경우, 이 압출기 온도 제어기는 온도 설정값를 계산하고 변화시켜 평균값이 온도 조절을 요구하는 것처럼 보인다. 실제 압출 재료 온도가 예를 들어 너무 낮은 경우, Faillace 압출기 온도 제어기는 요구된 온도 이상으로 설정값를 올린다. 이어서 평균값이 설정값 이하가 되고, 이것은 압출기 온도 제어기가 평균값이 온도 설 정값과 거의 동일할 때까지 온도를 조절하게한다.
압출 라인의 가동시작과 가동정지 동안 압출기 스크류의 회전 속도 또는 "스크류 속도"에서 변화는 정상이다. 그러나, 회전 스크류 속도는 전형적으로 압출 과정에서 장애가 되는 열 부하 변동이 원인이 되어 변화한다. 이런 상황의 실예는 몰드가 존재할 때 성형된 조각이 끼이게 되는 블로우 성형 공정에서 발생한다. 끼워진 조각을 감지하는 센서는 추가적인 끼임과 몰드 시스템에 잠재적인 손상을 방지하기 위해 빠르게 압출기 시스템을 가동중단한다. 블로우 성형 공정에서 정상 작동동안 압출기 시스템은 프리셋(preset) 속도에서 가동한다.
블로우 성형 공정에서 Faillace 재발행 특허의 압출기 온도 제어기는 각각의 열교환 영역에 대한 리셋값을 분석한다. 리셋값은 그 열교환 영역에 대한 온도 오프셋(offset)에 비례적이고, 이것은 그 열교환 영역에 대한 열 부하에 비례된다. Faillace 압출기 온도 제어기는 각각의 열 교환 영역에 대한 리셋값을 개별적으로 분석한다.
Faillace 재발행 특허의 제어기를 사용하는 블로우 성형 공정동안 압출기 시스템이 끼임에 기인하여 멈추어지는 경우, 몇분안에 일반적으로 다시 시작된다. 열교환 영역이 제어에서 안정화되어야 하는 최소 시간 또는 "최소 리셋 안정화 시간"은 대략적으로 4분이다. 열교환 영역이 갑작스러운 정지상황과 같은 부하에서의 단계 변화로부터 회복되는 동안 실제 시간은 대략적으로 10 내지 12분이다. 따라서, Faillace 압출기 온도 제어기에서 리셋 수단은 10 내지 12분 미만동안 지속하는 부하에서의 단계 변화를 보상하기에 충분히 빠르게 응답할 수 없다. 이 상황의 결과는 열교환 영역이 정지시 스크류 속도와 비교되는 정상 가동 스크류 속도에서 열부하 차이와 동일한 온도에서 오프셋되는 것이다. 게다가, 압출기 시스템이 리셋을 정확하게 하는 시간 동안 정지된 상태로 남아있는 경우, 예를 들면, 끼워진 조각이 제거되고 압출기 시스템이 정상적인 작동 스크류 속도로 돌아오는 경우, 틀린 열교환 영역 온도 리셋값이 온도 오프셋을 일으킨다. 이 온도 오프셋은 리셋값이 정상 스크류 속도에서 분석될 수 있을 때까지 남아있고, 그 스크류 속도에서 열 부하를 보상한다. 블로우 성형 공정에서 이 상황은 압출기 시스템의 플라스틱 용융 산출물의 특성을 현저하게 변화시킨다. 이들 변화는 블로우 성형된 제품의 중량에서 변동을 일으킨다. 이 변동은 제품의 벽두께에서 변화에 기인하여 최종 제품의 품질을 저하할 수 있다. 품질에서의 이들 변동은 폐기물, 비효율성 및 과도한 비용을 초래한다.
Faillace에 의한 미국 특허 제5,149,193호에서는 압출기 시스템의 스크류 속도에서의 변화에 따라 열교환 영역을 위한 온도 제어 설정값을 선취하는 압출기 온도 제어기가 기재되어 있다. 이 압출기 온도 제어기는 스크류 속도의 변화에 응답하여 제어 설정값을 조정하고, 이것은 제어기가 압출기 바렐 온도와 바렐에서의 압출 재료의 온도에서 역 변화를 선취하게 한다. 다양한 스크류 속도에 대해 미리 계산된 제어 설정값 모음의 저장은 이 압출기 온도 제어기가 현재 또는 실제 스크류 속도에 대응하는 제어 설정값을 메모리로부터 검색하는 것에 의해 빠르게 적절한 제어 설정값을 결정하게 한다. 미리 계산된 제어 설정값은 압출기 시스템이 압출 재료의 온도에서 현저한 변화 또는 바람직한 바렐 온도를 제공하는 제어 설정값을 위한 서치(search)를 동반하는 바렐 온도 변동을 피하게 한다.
Faillace '193의 개선된 제어기는 열교환 영역 "리셋값 테이블"이 각각의 단면을 위해 입력되어지게 한다. 단면 넘버의 선택에 따라, 대응하는 리셋값 테이블이 또한 선택된다. 또한, 이 제어기의 적응식 리셋 능력은 온도 리셋으로 심부 또는 천부 온도 제어를 위해 연속적으로 또는 예상치 않은 근거에 따라 압출기 스크류 속도가 변화할 수 있는 플라스틱 압출 공정에 적용되게 한다. 이 제어기는 바렐 온도 제어를 전형적으로 모든 작동 스크류 속도에서 온도 안정성 1℉내에서 유지한다. 이 제어기의 상기 적응식 리셋 능력은 작동하는 스크류 속도에서 연속적인 또는 예상치 않는 변화동안 압출기 시스템의 플라스틱 용융 출력물을 개선시킨다. 이 능력은 스크류 속도에서 변화가 발생되는 후에 열교환 영역 온도 제어를 안정화하는 시간을 크게 감소시키고, 압출 공정 라인의 가동시작과 가동중지 동안 제품의 품질을 개선시키고, 스크랩(scrap)을 감소시킨다.
Faillace '193 특허의 압출기 온도 제어기는 가열 출력이 100%에 도달하는 경우 제어 알람을 트리거(trigger)한다. 제어 알람은 안정성 타이머를 리셋하고, 새로운 리셋은 3 또는 4분의 예정된 시간 동안 계산되지 않는다. 이 특성은 그의 가열 능력의 100% 또는 거의 100%에서 작동으로부터 압출기 시스템을 불필요하게 제한한다. 이 제어기는 압출기 바렐 온도가 안정화되는 경우 스크류 속도를 위해 새로운 리셋값을 "습득(learn)"할 필요가 없고, 현저한 공정 변화가 감지되는 경우 저장된 스크류 속도를 삭제하지 않는다.
이 분야 산업은 적응식 리셋 능력과 압출기 시스템이 최대 가열 능력에서 또 는 그 근처에서 작동하게 하는 이중 센서 온도 제어기를 갖는 압출기 시스템용 온도 제어기를 작동하는 방법이 부족하다. 게다가, 이 분야의 산업은 압출기 바렐 온도가 안정화 되는 경우 스크류 속도를 위한 새로운 리셋값을 습득하는 및/또는 현저한 공정 변화가 감지되는 경우 저장된 스크류 속도를 삭제하게 하는 제어기의 작동방법이 부족하다.
본 발명은 압출기 온도 제어기를 작동하기 위한 방법이다. 상기 방법은 압출기 바렐에서 압출기 스크류에 대한 실제 스크류 속도를 감지하는 단계를 포함할 수 있다. 압출기 바렐은 하나 이상의 열교환 수단을 포함한다. 이어서, 상기 방법은 복수의 스크류 속도를 인덱스화하고 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 저장된 스크류 속도의 각각은 온도 리셋값에 대응한다. 저장된 스크류 속도의 각각을 실제 스크류 속도와 비교하는 단계가 이어서 수행될 수 있다. 저장된 스크류 속도의 하나를 선택하는 단계가 이어서 일어난다. 선택된 스크류 속도는 실제 스크류 속도와 산술적으로 동일한 값을 갖는 복수의 저장된 스크류 속도의 일원이다. 선택 단계는 선택되고 저장된 스크류 속도에 대응하는 온도 리셋값을 검색한다. 이어서, 열교환 수단에 대해서 제어 출력 드라이버 신호가 발생하는 단계가 일어난다 제어 출력 드라이버 신호는 검색된 온도 리셋값에 대해 응답된다. 본 발명은 열교환 수단에 대한 제어 출력 드라이버 신호를 발생하는 것이 최대 용량에서 또는 그 근처인 경우 예정된 시간동안 제어 알람을 지연시키는 단계를 포함한다.
상기 제어 알람을 지연시키는 단계는 적응식 리셋 제어기가 이중 센서 온도 제어기에 저장된 리셋값을 적용하는 경우 새로운 리셋값을 트리거하는 것을 지연하는 것이다.
또한, 상기 제어 알람을 지연시키는 단계는 첫번째 선택 시간동안 상기 이중 센서 온도 제어기로부터 새로운 리셋값을 트리거하기 위한 기준을 지연하는 것이다. 상기 지연을 위한 선택 시간은 4분이다.
상기 제어 알람을 지연시키는 단계는 실제 온도에서 진동을 방지하는 것이다.
본 발명에 따른 압출기 온도 제어 방법은 상기 압출기 바렐에서의 온도가 예정된 시간동안 변화에 대해 안정한 경우, 논리 회로를 통해 상기 실제 스크류 속도의 리셋값을 습득하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 논리 회로를 통해 습득하는 단계는 (a) 상기 실제 스크류 속도가 변화에 대해 안정하고, (b) 안정한 속도 변화가 두번째 선택 시간동안 유지되고, (c) 적응식 리셋 제어기가 리셋 한계에 도달하지 않고 상기 리셋 한계를 세번째 선택 시간 동안 유지하고, (d) 리셋이 가능하고, (e) 적응식 리셋이 가능한 경우, 변화에 대해 안정한 적응식 리셋을 구축하는 단계를 포함한다. 상기 두번째 선택 시간과 상기 세번째 선택 시간이 각각 1분인 것이 바람직하다.
상기 압출기 시스템의 작동 동안 상기 비교하는 단계 및 선택하는 단계는 (a) 상기 각각의 실제 스크류 속도에 작동 온도 리셋값을 대응시키고, (b) 상기 대응하는 온도 리셋값과 실제 스크류 속도를 상기 인덱스화하고 저장하는 수단에 입력한다.
도 1은 본 발명의 방법에 의해 작동된 압출기 온도 제어기를 포함하는 압출기 바렐의 측면 단면도이다.
도 2는 열 부하 조건하에서 본 발명의 방법에 의해 작동된 압출기 온도 제어기의 작동의 이벤트 다이아그램이다.
도 3은 본 발명의 방법에 의해 작동된 예정된 시간 동안 제어 알람을 지연하기 위한 수단을 갖는 적응식 리셋 제어기를 포함하는 압출기 온도 제어기의 블록 다이아그램이다.
본 발명은 압출기 온도 제어기를 작동하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 압출기 바렐에서 압출기 스크류에 대한 실제 스크류 속도를 감지하는 것을 포함한다. 압출기 바렐은 하나 이상의 열교환 수단을 포함한다. 이어서 상기 방법은 복수의 스크류 속도를 인덱스화하고 저장하는 것을 포함한다. 저장된 스크류 속도의 각각은 온도 리셋값에 대응한다. 실제 스크류 속도를 각각의 저장된 스크류 속도와 비교하는 것이 수행된다. 이어서 저장된 스크류 속도의 하나를 선택하는 것이 일어난다. 선택된 스크류 속도는 실제 스크류 속도와 가장 산술적으로 동등한 값을 갖는 복수의 저장된 스크류 속도의 일원이다. 선택하는 단계는 선택되고, 저장된 스크류 속도에 대응하는 온도 리셋값을 검색한다. 열교환 수단에 대해서 제어 출력 드라이버 신호를 발생하는 것이 일어난다. 제어 출력 드라이버 신호는 검색된 온도 리셋값에 응답된다. 또한 본 발명은 열교환 수단에 대한 제어 출력 드라이버 신호를 발생하는 것이 최대 용량에서 또는 그 근처에서 인 경우 예정된 시간 동안 제어 알람을 지연시키는 것을 더 포함한다.
본 발명의 목적을 위한 "리셋값"이라는 용어는 바렐 온도가 아닌 스크류 속도에 대응한다. 리셋값은 안정한 스크류 속도에 대해 결정되고 온도 설정값과 관련하여 압출기 온도 제어기에 저장된다. 본 발명의 바람직한 구현예에서 리셋값을 수동적으로 입력하는 것은 없다. 리셋값은 0 또는 분석된 값이다. 전형적으로, 리셋값은 정상적인 작동 단계동안 압출기 시스템에 열역학적 부하에 따라 각각의 압출기 바렐 영역에 대해 분석된다.
본 발명은 실제 스크류 속도를 결정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 실제 스크류 속도를 결정하기 위한 단계는 압출기 스크류의 단위 시간당 분석을 감지하기 위한 전자적 또는 전자-기계적 수단에 의해 수행될 수 있다. 실제 스크류 속도를 결정하기 위한 적합한 수단은 압출기 온도 제어기를 위한 실제 스크류 속도 입력 신호를 제공하기에 적합한 시판되는 디지털 인코더 또는 타코미터를 포함한다.
압출기 온도 제어기는 복수의 스크류 속도를 저장하는 단계를 수행한다. 저장하기 위한 수단은 스크류 속도를 저장해야 하고, 여기서 각각의 저장된 스크류 속도는 각각의 스크류 속도에 대한 각각의 압출기 바렐 영역을 위한 특정 또는 실제 온도 리셋값에 대응한다. 대응하는 실제 온도 리셋값을 갖는 독립적인 스크류 속도는 각각의 저장된 스크류 속도에 대한 압출기 바렐 영역당 요구되는 실제 온도 리셋값의 대표적인 온도 리셋값 입력 신호를 입력하기 위한 리셋값 신호 입력 수단에 의해 입력된다. 저장하기 위한 수단은 전자적 저장 수단이 바람직하다. 적합 한 저장 수단은 이 분야에 공지되어 있으며 본 발명의 당업자에 의해 본 발명을 사용하기에 적합해야 한다.
압출기 온도 제어기는 복수의 저장된 스크류 속도로부터 비교하고 선택하는 단계를 수행한다. 비교하고 선택하기 위한 수단은 실제 스크류 속도를 복수의 저장된 스크류 속도의 각각의 일원과 비교한다. 상기 비교하고 선택하는 수단은 실제 스크류 속도와 거의 가장 동등한 저장된 스크류 속도를 선택한다. 만일 열교환 영역에 대한 실제 온도와 선택된 저장된 스크류 속도에 대한 실제 온도 리셋값 사이에 차이가 현저하다면, 압출기 온도 제어기는 선택되고 저장된 스크류 속도에 디폴트하거나 이를 선택한다. 이 디폴트 또는 선택된 스크류 속도에 대응하는 실제 온도 리셋값이 각각의 압출기 바렐 영역을 위한 새로운 온도 "개별적인 리셋값"을 유도하기 위해 압출기 온도 제어기에 의해 사용된다.
본 발명은 추가로 열교환 수단에 대한 제어 출력 드라이버 신호를 발생시키는 단계를 수행한다. 제어 출력 드라이버 신호를 발생시키기 위한 수단은 제어 출력 드라이버 신호를 압출기 시스템의 압출기 바렐에서 각각의 열 교환 영역으로 전송하기 위한 수단을 포함한다. 제어 출력 드라이버 신호를 발생하기 위한 수단은 디폴트 스크류 속도에 대응하는 저장된 온도 리셋값 출력 신호에 응답된다. 제어 출력 드라이버 신호를 발생시키기 위한 수단은 각각의 열교환 영역에 대한 수정된 리셋값에 응답하여 제어 출력 드라이버 신호를 변화시키는 수단을 포함한다. 제어 출력 드라이버 신호는 각각의 열교환 영역에 대한 열교환 수단을 제어하거나 작동한다. 제어 출력 드라이버 신호를 발생하기 위한 수단은 전형적으로 압출 재료의 온도에 영향을 받는 열교환 영역의 실제 온도가, 압출기 스크류가 속도를 변화시키는 경우, 변경되지 않도록 열교환 수단에 제어 출력 드라이버 신호를 변하도록 프로그램된다. 다양한 다른 인자, 예를 들면, 압력, 압출기 바렐내의 압출 재료의 마찰, 및 압출되어지는 재료의 유형은 압출 재료의 실제 온도에 영향을 끼친다.
본 발명의 가장 바람직한 구현예는 작동하는 압출기 시스템의 온도를 계속적으로 모니터하고, 비교하고, 조절하는 하나 이상의 다른 압출기 온도 제어기와 함께 이용되는 본 발명의 방법에 의해 작동되는 적응식 리셋 온도 제어기를 갖는 압출기 시스템을 포함한다. 작동하는 압출기 시스템 온도를 연속적으로 모니터하고, 비교하고, 조절하는 다른 압출기 온도 제어기는 압출기 스크류가 일정한 속도로 작동되는 경우 잘 기능한다. 이런 압출기 온도 제어기는 속도 변화에 따라 리셋값을 저장하고 검색하는 추가적인 능력을 갖는 압출기 시스템을 제공한다. 본 발명의 적응식 리셋 온도 제어기를 포함하는 압출기 온도 제어기의 증가된 작동상의 유연성은 스크류 속도가 작동동안 변화되는 경우 만들어지는 폐기 압출 재료의 양을 감소시켜 경제적인 잇점을 제공한다. 이런 "이중 압출기 온도 제어기"의 경제적인 잇점은 특히 연속적인 또는 예상치못한 스크류 속도 변화가 있는 공정에서 특히 실현된다. 본 발명의 방법에 의해 작동된 압출기 온도 제어기의 제어 알람을 지연시키는 단계는 압출기 시스템이 최대 용량에서 또는 그 근처에서 열교환 수단을 작동하기 위한 그의 디자인 용량를 이용하게 하여 작동상의 유연성을 또한 개선시킨다.
본 발명의 바람직한 구현예에 의해 작동된 이중 압출기 온도 제어기는 연속적인 또는 예상치 못한 스크류 속도 변화에서 조차 압출기 바렐 영역의 안정하고 정확한 온도 제어를 유지한다. 본 발명의 바람직한 구현예는 Faillace에 의한 미국 특허 제5,149,193호(참조로서 본 명세서에 포함)에 설명된 제어기의 작동 방법을 개선시킨 것이다. Faillace 문헌중에 이 분야의 표준이 되는 용어 설명, 일반적인 압출기 시스템의 설명 및 적응식 리셋을 갖는 압출기 온도 제어기의 설명이 포함된다.
본 발명의 방법에 의해 작동되는 압출기 온도 제어기를 포함하는 압출기 시스템은 축을 갖는 바렐과 축에 나란한 하나 이상의 열교환 영역을 갖는다. 압출기 시스템은 바렐내에 스크류와 바렐를 둘러싸는 쉘을 갖는다. "열교환 영역"은 바렐의 일부이고, 온도가 열교환 수단에 의해 제어될 수 있는 쉘의 대응하는 부분이다. 열교환 수단은 각각의 열교환 영역을 위해 제공된다. 열교환 수단은 각각의 열교환 영역에서 열을 교환하기 위한 열교환 부재를 포함한다. 열교환 부재는 열교환 부재 동력 수단을 갖는다.
본 발명에 의해 작동되는 압출기 시스템은 실제 스크류 속도를 결정하는 단계를 포함한다. 실제 스크류 속도를 결정하기 위한 수단은 실제 스크류 속도를 감지하는 수단과 압출기 온도 제어기를 위한 실제 스크류 속도 입력 신호를 생성하기 위한 수단을 포함한다. 압출기 시스템은 복수의 선택되고 저장된 스크류 속도의 각각의 일원을 위한 요구되는 바렐 온도 리셋값의 대표적인 온도 리셋값 신호를 입력하기 위한 온도 리셋값 신호 입력 수단을 갖는다. 압출기 시스템은 각각의 온도 리셋값 신호를 독립적으로 저장하기 위한 저장 수단을 갖는다. 압출기 시스템은 실제 스크류 속도를 복수의 저장된 스크류 속도 각각과 비교하고 복수의 저장된 스 크류 속도로부터 디폴트 스크류 속도를 선택하는 비교 및 선택 수단을 갖는다. 디폴트 스크류 속도는 비교되고 저장된 스크류 속도의 임의의 다른 일원보다 실제 스크류 속도로부터 더 작은 편차를 갖는다. 디폴트 스크류 속도의 선택은 본 발명의 압출기 온도 제어기에 의해 검색되는 온도 리셋값 신호를 결정한다.
압출기 시스템은 또한 제어 출력 드라이버 신호를 발생하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 설명된 바와 같이 발생 수단은 저장된 온도 리셋값 신호에 대해 응답된다. 상기 발생 수단은 바람직하게 "출력 드라이버"이고, 디폴트 스크류 속도에 대한 저장된 온도 리셋값에 대해 응답된다. 상기 발생 수단은 각각의 열교환 영역에 대한 제어 출력 드라이버 신호를 변화시키는 수단을 포함한다. 변화시키는 수단은 비교 및 선택 수단이 실제 스크류 속도와 선택된 스크류 속도 사이에 현저한 편차의 존재에 기인하여 가동되는 경우 가동된다. 온도 리셋값 제어 설정값은 각각의 열교환 영역에서의 온도를 제공하기 위해 각각의 열교환 영역에 대한 열교환 동력 수단을 제어한다.
도 1은 본 발명에 의해 작동되는 압출기 시스템(1)의 바렐부를 나타내며, 이것은 두개의 적응식 리셋 온도 제어기(22)를 갖는다. 압출기 시스템(1)은 압출기 바렐(12) 내에 장착된 구동 또는 압출기 스크류(10)를 포함한다. 압출기 스크류(10)의 회전은 용융 압출 재료, 예를 들면 플라스틱을 압출기 바렐(12)의 축에 나란히 밀어 넣는다. 압출기 바렐(12)는 하나 이상 및 바람직하게 복수의 열교환 영역(14)를 포함한다. 각각의 열교환 영역(14)은 압출기 바렐(12)을 가열하거나 냉각하기 위한 열교환 부재(15)을 포함한다. 열교환 부재(15)는 예를 들면 열 교환 영역(14)의 온도를 증가시키는 저항성 가열 부재(18)과 열교환 영역(14)의 온도를 감소시키기 위한 열교환 영역(14) 둘레에 물 또는 다른 냉각재를 순환시키는 튜브(20)을 포함한다. 디지털 인코더(16)은 실제 스크류 속도를 결정하고, 적응식 리셋 온도 제어기(22)에 스크류 속도 입력 신호(17)를 제공한다. 제어 신호를 입력하기 위한 키보드를 갖는 판넬과 디스플레이(도시하지 않음)는 공지되어 있으며 상기 인용된 Faillace 재발행 특허에 설명된 바와 같이 제공될 수 있다.
각각의 적응식 리셋 온도 제어기(22)는 바람직하게 하나의 열교환 부재(15)에 대해 제공된다. 단일 열교환 영역(14)의 열교환 부재(15)는 열교환 영역(14)에서 얻은 한쌍의 온도 측정에 응답하여 적응식 리셋 온도 제어기(22)에 의해 조절된다. 심부 온도 센서 또는 "A" 써모커플(24)은 압출기 바렐(12)의 내부 표면(28) 근처에 위치되고, 바람직하게 압출기 바렐(12)의 실린더내에 심부 온도를 대표하는 심부 온도 신호 Td를 제공하기 위해 라이너(3)와 접촉한다. 천부 온도 센서 또는 "B" 써모커플(26)은 열에너지 또는 냉각의 근원인 열교환 부재(15)에서 온도의 대표적인 천부 온도 신호 Ts를 제공하기 위해 열교환 부재(15)에 위치된다.
도 2는 본 발명에 의한 압출기 시스템(1)의 작동동안 존재하는 다양한 파라미터상의 도식적인 관계를 제공한다. 이 "이벤트" 다이아그램은 열부하 조건하에서 이중 센서 온도 제어기의 기능을 설명한다. 이중 센서 온도 제어기는 "적응식 리셋 기능"을 갖는다. 도 2에 표시된 압출기 시스템(1)의 작동은 열교환 영역(14)이 열부하 조건에 있거나 또는 열을 압출 재료에 추가하는 상황에 대한 것이다. 압출기 시스템(1)은 또한 냉각 부하 조건에서 사용될 수 있거나, 또는 압출기 바렐(12)을 통해 지나는 압출 재료를 냉각시키기 위해 사용될 수 있다.
도 2는 단일 x축이 시간 t0에서 시작하는 시간을 나타내는 그래프를 나타낸다. 상기 x축 위에 세개의 커브 또는 "타임 라인"은 천부 또는 "B" 써모커플의 온도, 제어 설정치 및 심부 또는 "A" 써모커플의 온도를 나타낸다. x축 또는 타임 라인 아래 12개의 커브는 다른 y축 값에 대한 기능을 동시적으로 나타낸다. 이들 다른 y축 값은 (1) 제어 합계 오차 "E"; (2) 오차 "A" 또는 설정치 온도와 심부 또는 "A" 써모커플의 온도 사이의 차이; (3) 실제 스크류 속도 "Sd"; (4) 퍼센트 히터 작동시간; (5) 리셋; (6) 가능화 리셋; (7) 실제 오차가, 예를 들어 0.1℉(0.06℃)보다 큰 실제 알람; (8) 상당한 시간동안(전형적으로 60초) (K1A+K2B)/(K1+K 2)＞ 비례 밴드(전형적으로 가열을 위한 6℉)인 제어 알람; (9) 리셋 한계; (10) 리셋 안정성 시간종료; (11) 스크류 속도 변동; (12) 스크류 속도 안정; 및 (13) 리셋 트리거 이벤트이다.
압출기 시스템(1)이 최초로 활성화되거나 또는 시간 t0에서 "파워 온(power on)인 경우, 온도 설정값 제어기는 제어 설정값 Tcp를 오퍼레이터에 의해 선택된 열교환 영역 설정값의 요구된 온도와 동일한 값으로 설정한다. 평균 오차 제어기는 열교환 영역을 가열하거나 또는 냉각하는 필요에 따라서 열교환 제어 신호 "H"와 "C"를 확정한다. 열교환 제어 신호 "H"는 열교환 부재(15)를 활성화하여 열교환 영역(14)의 온도를 증가시키거나 감소시킨다. 시간 t0 및 t4 사이의 도 2는 (1) 저항성 가열 부재(18)가 열을 공급하고, (2) 심부 온도 신호 Td와 천부 온도 신호 Ts가 빠르게 증가하는 상황을 나타낸다.
적응식 리셋 온도 제어기(22)는 제어 합계 오차 "E" 신호가 거의 0에 도달하는 시간 t2가 될때까지 열교환 제어 신호 "H"를 계속적으로 확정한다. 열교환 제어 신호 "H"는 시간 t2에서 종결되고, 천부 온도 신호 Ts는 올라가는 것이 중지되고, 저항성 가열 부재(18)가 냉각됨에 따라서 떨어지기 시작한다. 열교환 부재(15)에 저장된 잔류 열은 압출기 바렐(12)를 계속적으로 가열시킨다. 심부 및 천부 온도가 안정화되어지는 시간 t3가 될때까지 심부 온도 신호 Ts는 계속적으로 올라간다.
도 2는 시간 t4에서 안정화되어지고, 0.1℉(0.06℃) 보다 큰 실제 오차 "A" 신호를 갖는 압출기 시스템(1)을 나타낸다. 실제 오차 감도에 대한 값은 압출기 온도 제어기의 제작자 또는 프로그래머에 의해 선택될 수 있다. 실제 오차 감도는 전형적으로 0.05℉ 내지 1℉(약 0.03℃ 내지 0.6℃)이다. 도 2는 본 발명의 바람직한 구현예의 적응식 리셋 온도 제어기(22)의 작동을 나타내며, 여기서 "보통 리셋" 기능이 발생하거나 "적응식 리셋"이 스크류 속도 변화에 따라 일어날 수 있다. 실선으로 나타낸 도 2의 곡선은 보통 리셋 온도 제어기로 일어난다. 점선으로 나타낸 곡선은 적응식 리셋 온도 제어기로 일어난다.
설정값 TD는 오퍼레이터에 의해 입력될 수 있다. 설정값 TD는 압출기 바렐 영역을 위한 대표적인 바람직한 온도이다. 적응식 리셋 온도 제어기(22)에 의해 분석된 첫번째 보통 리셋은 도 2의 시간 t4에서 발생한다. 보통의 리셋 온도 제어기는 제어 설정값 Tcp에 대한 새로운 값을 분석하고, 이것은 열교환 부재(15)의 "퍼센트 히터 작동시간"를 증가시킨다.
심부 또는 "A" 써모커플에 대한 곡선은 시간 t7과 시간 t10 사이에서 스크류 속도 변화에 기인하여 감소한다. 본 발명의 바람직한 구현예는 3 또는 4분 리셋 안정성 시간의 오퍼레이터 선택에 추가적인 4분 지연을 추가한다. 스크류 속도에서의 증가는 열부하를 일으키고, 열교환 부재(15)에 의해 적용된 열을 증가시킬 필요성이 생긴다. 심부 또는 "A" 써모커플의 온도는 보통 리셋이 시간 t10에서 일어날 때까지 이 상황에서 정상적으로 감소한다.
리셋에 대한 곡선은 압출기 시스템을 제어하기 위한 보통 및 적응식 리셋 모두를 나타낸다. 첫번째 활성 "보통" 리셋은 시간 t4에서이다. 리셋값에 대한 실선은 시간 t10에서의 첫번째 발생과 시간 t15에서의 두번째 발생을 갖는 두개의 다른 보통 리셋을 나타낸다. 리셋 기능에 대한 점선은 적응식 리셋 제어기(이하에서 설명함)에 의해 제공되는 바와 같이 "적응식 리셋"의 발생을 나타낸다. 상기 곡선은 시간 t7에서의 첫번째 발생과 시간 t12에서의 두번째 발생을 갖는 두개의 적응식 리셋을 나타낸다.
본 발명의 방법에 의해 작동되는 적응식 리셋 제어기는 리셋에 대한 점선에 의해 나타낸 시간 t7에서 리셋값을 추측한다. 이 리셋값의 추측은 이 값에 대한 점선에 의해 나타낸 시간 t7에서 제어 설정값을 변화시킨다. 제어 설정값에서 상기 변화는 이 리셋값에 대한 점선에 의해 나타낸 시간 t7에서 "퍼센트 히터 작동시간"을 가동시킨다. 퍼센트 히터 작동시간의 가동은 심부 또는 "A" 써모커플을 위한 점선에 의해 나타낸 열교환 영역(14)에서 일정 온도를 유지한다. 온도 유지는 실제 오차 "A"에서의 변화를 효과적으로 제거한다. 실제 오차 "A"는 심부 온도 Td 값보다 낮은 설정치이다.
적응식 리셋은 제어 설정값을 변경하기 위한 요구조건을 예상하는 바람직하며 기대하지 않은 결과를 제공하고, 이것으로 심부 또는 "A" 써모커플에서 온도에서의 변동이 효과적으로 제거된다. 적응식 리셋 제어기는 압출기 시스템의 열교환 수단에 대한 에너지를 추측하고 변화한다. 이 변화는 그 압출기 시스템의 스크류 속도에서 안정한 변화에 기인한 열역학 부하에서 변화를 오프셋하기 위해 수행된다.
플라스틱 재료를 처리하기 위한 압출기 시스템에서 히터는 전형적으로 압출기 시스템이 작동중 또는 부하하에 있는 한 적어도 일부의 퍼센트 히터 작동시간으로 작동한다. 부하하에서 압출기 시스템내에 일정 온도의 유지는 압출기 시스템이 이론상의 "무한 이득" 또는 제로의 평균 오차를 얻을 수 없다는 것을 나타낸다. 이런 이유 때문에, 예를 들어 300℉(약 150℃)에서 압출기 시스템 작동은 300℉(약 150℃) 온도를 유지하기 위해 적어도 일부의 퍼센트 히터 작동시간을 제공하는 오프셋 온도를 갖는다. 이론적으로 완벽한 압출기 시스템은 제로 평균 오차를 갖고, 300℉(약 150℃)에서 히터는 압출기 시스템이 안정한 부하 조건에 있는 경우 제로 퍼센트 작동시간을 갖는다. 제어 합계 오차 "E"는 따라서 압출기 시스템에 대한 부하에 직접적으로 비례한다.
퍼센트 히터 작동시간은 제어 합계 오차로부터 유도된다. 제어 합계 오차 "E"는 압출기 시스템이 부하를 갖지 않는 한 압출기 시스템의 실제 작동에서 절대 제로가 아니다. 제어 합계 오차 "E"는 두개의 오차 "A" 및 "B"로부터 유도된다. 두개의 오차 "A" 및 "B"는 제어 설정값으로부터 유도된다. 오차 "A"는 심부 온도 Td 값보다 적은 제어 설정값 Tcp 값이다. 오차 "B"는 천부 온도 Ts 값보다 적은 제어 설정값 Tcp 값이다.
본 발명의 방법에 의해 작동된 적응식 리셋 제어기(38)은 시간 t7 및 t12에서 시작하는 점선의 곡선에 의해 나타낸 제어 합계 오차 "E"에 대한 새로운 값을 개시한다. 제어 합계 오차 "E"에서 이 조절은 스크류 속도에서 안정한 변화에 의해 가동된다. 제어 합계 오차 "E"에서 조절은 곡선에서의 변화 또는 이 값에 대한 점선에 의해 나타낸 실제 오차 "A"의 값을 회피한다. 실제 오차 A"의 값에서 변화의 부족은 심부 또는 "A" 써모커플에서 온도가 변하지 않는 것을 나타낸다.
본 발명의 방법에 의해 작동된 압출기 온도 제어기는 리셋 후에 압출기 시스템을 안정하게 하는 보호 논리 제어 기능(protective logic control function)을 바람직하게 제공한다. 이들 제어 기능은 압출기 시스템이 충분한 시간, 예를 들면 3분 동안, 요구된 온도 변화, 예를 들면, 0.1℉(0.06℃) 내에서 안정하게 한다. 본 발명에 의해 작동된 제어기는 적응식 리셋 온도 제어기가 저장된 리셋값을 이중 센서 온도 제어기로 보내는 경우 추가적인 4분 또는 상당한 시간 지연을 부과한다. 이들 제어 기능은 불필요한 및 바람직하지 않은 리셋이 발생하는 것을 방지한다. 이런 제어 기능의 실예는 리셋 안정성 시간에 의해 제공된다. 또 다른 제어 기능은 압출기 시스템이 작동 속도가 얻어질 때까지 새로운 리셋 값을 가동하지 않는 속도로 "등가속(ramp up)"하게 한다. 압출기 시스템은 압출기 시스템을 손상시킬 수 있는 작동 조건이 존재하는 경우 또 다른 제어 기능 또는 그의 작동을 종결하기 위한 작동 단계를 포함할 수 있다. 제어 알람 및 플래그(flag) 기능을 포함할 수 있는 이들 기능은 Faillace 재발행 특허에 설명되어있고, 도 2에 나타내었다.
도 3은 본 발명의 바람직한 구현예에 의해 작동된 적응식 리셋 온도 제어기(22)를 나타낸다. 본 발명의 방법에 의해 작동된 적응식 리셋 온도 제어기(22)는 이 분야에 공지된 및 Faillace 재발행 특허 및 Faillace '193 특허에 대해 상기에서 설명된 압출기 온도 제어기보다 개선된다. 상기 적응식 리셋 제어기(38)은 리셋값 Rn 및 제어 설정값 Tcp를 스크류 속도에서 변화에 따라 조절한다. 스크류 속도에 대한 이 조절은 스크류 속도에서 변화에 따라 바렐 온도에서 임의의 현저한 변화를 선취한다. 적응식 리셋 제어기(38)은 단일 센서 압출기 온도 제어기와 함께 사용될 수 있다.
스크류 속도 센서 또는 타코미터(16)는 압출기 스크류(10)의 현재 또는 실제 속도의 대표적인 아날로그 스크류 속도 신호 Sa를 갖는 적응식 리셋 제어기(38)를 제공한다. 이 도면의 구현예는 압출기 스크류 드라이브 수단(9)을 나타낸다. 스케일링 버퍼(110)은 아날로그 스크류 속도 신호 Sa를 수용하고, 대응하는 스크류 속도 신호 Sc를 발생시킨다. 대응하는 스크류 속도 신호 Sc는 아날로그 디지탈 변환기(A/D)(112)의 입력 범위내로 되게 스케일된다. 아날로그 디지탈 변환기(112)는 대응하는 스크류 속도 신호 Sc를 스크류 속도의 대표적인 디지탈 스크류 속도 신호 Sd로 변환한다. 타이머 카운터가 장착된 또 다른 디지탈 속도 입력 수단이 사용될 수 있다. 얻어지는 스크류 속도 신호는 클럭, 논리, 인덱싱 및 리셋 저장 수단(114)으로 보내진다.
도 3은 선택적 속도 센서 또는 디지탈 인코더(16a)를 나타낸다. 디지탈 인코더(16a)로부터 속도 입력은 타이머 카운터(116)에 의해 처리되어진다. 얻어지는 디지탈 스크류 속도 신호 Sd는 클럭, 논리, 인덱싱 및 리셋 저장 수단(114)으로 보내진다.
적응식 리셋 제어기(38)은 임의의 제공된 작동 스크류 속도를 위한 리셋값을 선택한다. 리셋값 Rn은 이것이 일단 분석되면, 디지탈 스크류 속도 신호 Sd에 의해 결정된 어드레스에서 클럭, 논리, 인덱싱 및 리셋 저장 수단(114)에 저장된다. 클럭, 논리, 인덱싱 및 리셋 저장 수단(114)은 속도 안정한 신호 및 속도 변화 신호 를 포함하는 논리 제어 신호를 첫번째 AND 게이트(39)에 제공한다. 스위치(48)은 리셋값이 저장되거나 검색되게 한다. 스위치(48)은 선택가능한 작동기이고 적응식 리셋 가능한 신호를 첫번째 AND 게이트(39)에 제공한다. 첫번째 AND 게이트(39) 신호는 OR 게이트(46)로 보내진다. OR 게이트(46)은 신호를 리셋 스위치(41a 및 b)에 제공한다.
본 발명의 바람직한 구현예를 작동하는데 필요한 클럭 인덱싱 및 리셋 저장 수단과 기타 하부부품이 시판되는 전자 부품에 의해 제공된다. 전자 부품 프로그래밍 분야에서 기술 수준은 본 발명에 의해 요구되는 바와 같이 (ⅰ) 복수의 스크류 속도를 인덱스화하고 저장하기 위한 수단 및 (ⅱ) 전자 또는 다른 논리 회로를 통해 비교, 타이밍 및 선택하기 위한 수단 모두를 제공하는 클럭, 논리, 인덱싱 및 리셋 저장 수단을 프로그램하기에 충분하다. 적합한 클럭, 논리, 인덱싱 및 리셋 저장 수단은 적절하게 프로그램되고, 시판되는 마이크로프로세서에 의해 제공된다. 논리 회로는 "속도 안정" 조건의 만족과 같은 다양한 비교 및 타이밍 파라미터의 존재 또는 비존재를 결정하기 위해 요구된다.
이 개선된 적응식 리셋 온도 제어기(22)의 클럭, 논리, 인덱싱 및 리셋 저장 수단(114)는 다중 스크류 속도 저장 위치를 갖는다. 바람직한 구현예는 11개 이상의 스크류 속도 저장 위치를 사용한다. 바람직한 구현예에 의해 사용된 논리 회로는 현저한 처리 변화가 검출될때까지 저장된 값을 삭제하기 위한 프로그래밍을 포함한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 의해 사용된 적응식 리셋 제어기(38)는 선택적 논리 회로(210)를 포함한다. 논리 회로(210)는 시판되고, 클럭, 논리, 인덱싱 및 리셋 저장 수단(114)로부터 분리될 수 있거나, 또는 클럭, 논리, 인덱싱 및 리셋 저장 수단(114)의 회로로 병합될 수 있다. 논리 회로(210)은 온도가 안정하게 되는 경우 스크류 속도의 "습득(learn)" 리셋값으로 프로그램된다. 논리 회로(210)은 따라서 이중 센서 온도 제어기에 의해 트리거되지 않는 리셋값을 추가하거나 또는 정밀하게 한다. 전자부품 프로그래밍 분야에서 기술 수준은 이 기능을 위한 논리 회로(210)를 프로그램하기에 충분하다.
본 발명의 바람직한 구현예에 의해 사용된 적응식 리셋 온도 제어기(22)는 이중 센서 온도 제어기(121), 예를 들면 Faillace'193 특허의 압출기 온도 제어기를 갖는다. 이중 센서 온도 제어기(121)은 리셋 가능한 신호, 리셋 한계 오프(limit off) 신호, 실제 알람 신호, 안정화 시간종료(time up) 신호 및 제어 알람 "낫(not)" 신호를 포함하는 논리 제어 신호를 모니터한다. 리셋 가능 시그널과 리셋 한계 "낫" 신호는 두번째 AND 게이트(47)에 제공된다. 두번째 AND 게이트(47)은 신호를 첫번째 AND 게이트(39) 및 세번째 AND 게이트(45)에 제공한다. 실제 알람 신호, 안정화 시간종료 신호, 및 제어 알람 오프 신호는 세번째 AND 게이트(45)에 제공된다. 세번째 AND 게이트(45) 신호는 또한 OR 게이트(46)에 보내진다.
본 발명에 의해 사용된 이중 센서 온도 제어기(121)는 세번째 AND 게이트에 대해 프로그램된 기준을 통해 일부분 개선된 온도 제어기를 제공한다. 본 발명의 바람직한 구현예에 대한 이 기준은 실제 알람에서 0.1℉(0.06℃)를 더하거나 뺀 것 으로 한정한다. 실제 알람에 대한 기준은 실제 온도가 보다 정확하게 열교환 영역에 대한 온도 설정값으로 일치하게 한다. 본 발명의 바람직한 구현예에 대한 기준은 제어 알람이 적응식 리셋 온도 제어기(22)가 최대 1분 동안 그의 최대 용량 또는 그 근처에서 열교환 수단에 제어 출력 드라이버 신호를 발생시키는 경우 리셋값을 트리거하도록 한다.
OR 게이트(46)은 스위치(41a 및 b)를 리셋하는 "원 샷" 다중 진동기 신호보내는 장치(50)를 통해 단일 사건 트리거 신호를 제공한다. 지연 타이머(220)은 적응식 리셋 제어기(38)가 저장된 리셋값을 이중 센서 온도 제어기(121)에 적용하는 경우 새로운 리셋값의 트리거링을 지연한다. 지연 타이머(220)는 선택된 시간 동안 이중 센서 온도 제어기(121)로부터 리셋값을 트리거하는 기준을 지연한다. 본 발명의 바람직한 구현예에서 지연을 위해 선택된 시간은 4분이다. 지연 타이머(220)은 실제 온도에서 진동을 방지한다.
리셋 스위치(41a 및 b)는 클럭, 논리, 인덱싱, 및 리셋 저장 수단(114)에 실제 오차 "A" 신호를 입력하고, 도시된 리셋값 저장 수단(52)을 갖는다. 리셋값 저장 수단(52)은 논리 회로(210)에 신호를 보낸다. 이중 센서 온도 제어기(121)는 이것이 안정화되는 경우 리셋값 Rn을 제공한다. 실제 오차 "A"는 리셋 스위치(41a 및 b)가 리셋 트리거를 수용하는 경우 적응식 리셋 제어기(38)에 제공된다.
리셋 트리거는 이들 조건의 하나에서 생성된다. 첫번째 조건은 "적응식 리셋"이고, (1) 변화된 또는 새로운 스크류 속도가 안정화되고, (2) 속도 변화가 있 고, (3) 리셋이 가능하고, 및 (4) 적응식 리셋이 가능하게되는 경우에 발생한다. 두번째 조건은 "안정한 적응식 리셋"이고, (1) 스크류 속도가 안정하고, (2) 안정한 속도 변화가 선택된 시간(바람직하게 1분) 동안 유지되고, (3) 장치가 리셋 한계에 도달하지 않고, 선택된 시간(바람직하게 1분) 동안 리셋 한계를 유지하고, (4) 리셋이 가능하고, 및 (5) 적응식 리셋이 가능한 경우 발생한다. 세번째 조건은 "보통 리셋"이고, (1) 리셋이 가능하고, (2) 장치가 리셋 한계에 도달하지 않고 선택된 시간(바람직하게 1분)동안 리셋 한계를 유지하고, (3) 실제 알람이 있고, (4) 장치가 온도 한계에 도달하지 않고, (5) 안정화 시간이 종료하고, 및 (6) 제어 알람이 없는 경우 발생한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 의해 사용된 이중 센서 온도 제어기(121)는 제 1 비교기(40), 제 2 비교기(42), 제 3 비교기(43), 제 4 비교기(44) 및 제 5 비교기(51)를 갖는다. 제 1 비교기(40)는 설정값과 심부 온도 Td값을 리셋 스위치(41a)에 제공된 실제 오차 "A"을 유도하기 위해 대수적으로 합산한다.
리셋값이 클럭, 논리, 인덱싱 및 리셋 저장 수단(114)에 의해 확정되는 경우, 제 2 비교기 또는 제어 설정값 제어기(42)가 제어 설정값 Tcp를 "리셋 트리거"의 시간에서 조절한다. "파워 온"에서 제어 설정값이 동일한 설정값으로 설정된다. 제어 설정값 제어기(42)는 제어 설정값 Tcp를 확정하고, 신호를 제 3 비교기(43) 및 제 4 비교기(44)에 제공한다. 이중 센서 온도 제어기(121)는 오차 "A" 신호를 계산하기 위한 제 3 비교기(43)에 의한 대수적 합산를 수행한다. 제 3 비교기(43)는 오차 "A" 신호를 제 5 비교기(51)에 가한다. 제 4 비교기(44)는 천부 온도 Ts를 제어 설정값 Tcp와 비교하고, 오차 "B" 신호를 유도한다. 오차 "B"는 또한 제 5 비교기(51)에 제공된다.
적응식 리셋 제어기(38)는 제어 설정값이 조절되어지는 범위를 나타낸 리셋값 Rv를 갖는 제어 설정값 제어기(42)를 제공한다. 리셋값 Rv는 다음의 식(1)에 따라 스케일된 리셋값 Rn에서 산술 모듈을 갖는 제어 설정값 제어기(42)에 의해 스케일된다.
R n = r g x R v
여기서, rg는 일정한 리셋 이득이다. 전형적으로, 리셋 이득 rg는 "1"의 값에서 설정된다. 새로운 또는 스케일 리셋 값 Rn은 제어 설정값 제어기(42)에 제공된다. 제어 설정값 제어기(42)는 이어서 스케일된 리셋값 Rn을 제어 설정값 Tcp에 대수적 합산을 수행하여 다음 식(2)에 따른 리셋 트리거의 시간에서 제어 설정값 T'cp를 업데이트한다
T' cp = R n + T cp
이중 센서 온도 제어기(121)은 적응식 리셋 온도 제어기(22)가 스케일된 리 셋값 Rn을 분석하는 경우, 0.1℉(0.06℃) 미만의 실제 오차로 안정하게 남는다. 그러나, 압출기 시스템에 대한 열 부하에서 현저한 변화는 열교환 영역 심부 온도 Td에서 변화를 일으킨다. 이중 센서 온도 제어기(121)은 이것이 열교환 영역 심부 온도 Td의 변화를 수정하려고 함에 따라 불안정화게 된다. 적응식 리셋 온도 제어기(22)는 열교환 부재(15)를 선택적으로 활성화하는 가열 및 냉각을 위한 제어 출력 드라이버 "H" 및 "C"를 발생하기 위해 이중 센서 온도 제어기(121)을 포함한다. 제 3 및 제 4 비교기(43 및 44)는 각각 제어 설정값 Tcp와 온도 신호 각각 Td와 Ts 사이에 차이를 나타내는 오차 신호 "A" 및 "B"를 발생시킨다. 제 4 비교기(51)에서 산술 모듈은 다음 식(3)에 따른 제어 합계 오차 E를 계산한다.
Figure 112002025649901-pct00001
여기서, K1 및 K2는 각각의 오차 신호 "A"와 "B"에 적절한 가중치를 제공하는 선택된 상수이다. 제어 합계 오차 "E"에 응답하여, 열교환 드라이버 또는 제어기(36)은 제어 출력 드라이버 신호 "H"와 "C"를 조절하여 제어 합계 오차 "E"가 최소화될때까지 열교환 부재(15)의 튜브(20)을 통해 냉각재 흐름을 제공하는 저항성 가열 부재(18) 또는 유체 냉각 시스템(도시하지 않음)을 선택적으로 활성화한다.
적응식 리셋 온도 제어기(22)에 대한 논리 경로(logic path)는 스크류 속도에서의 변화가 발생하는 경우 결정하는 디지탈 속도 신호 Sd을 모니터링하는 클럭, 논리, 인덱싱 및 리셋 저장 수단(114)을 갖는다. 디지탈 속도 신호 Sd가 변하는 경우, 클럭, 논리, 인덱싱 및 리셋 저장 수단(114)은 저장된 리셋값을 선택하고, 이중 센서 온도 제어기(121)에 신호를 보낸다. 이중 센서 온도 제어기(121)는 이어서 상기 수학식 2를 사용하여 제어 설정값 Tcp를 재계산한다.
AND 게이트(39)는 이중 센서 온도 제어기(121)가 새로운 리셋값에서 안정화되는 경우 결정한다. 이중 센서 온도 제어기(121)가 일단 안정화되는 경우, AND 게이트(39)는 상기 한정된 리셋 기준 신호를 수용한다. 리셋값 Rv는 디지탈 속도 신호 Sd에 의해 나타낸 현재 작동 스크류 속도에 대응하는 진입에서 클럭, 논리, 인덱싱 및 리셋 저장 수단(114)의 테이블에 저장된다.
도 3의 압출기 온도 제어기를 작동하기 위한 본 발명의 방법은 온도 리셋을 갖는 심부 및 천부 온도 제어를 연속적인 열 부하 변화 과정에 적용한다. 본 발명은 스크류 속도 변화에 기인한 열부하 변화를 추측하는 수단을 제공한다. 본 발명은 특정 압출기 작동 속도에 기초된 각각의 열교환 영역(14)에 대한 온도 리셋값 또는 열부하 변화를 실제적으로 미리 감지하는 "적응식 리셋"을 이용한다. 적응식 리셋은 정상 작동 스크류 속도의 모두에서 각각의 열교환 영역(14)에 대한 리셋 값을 분석하거나 "습득(learn)"한다. 압출기의 스크류 속도가 변경됨에 따라서, 적 응식 리셋은 그 제공된 스크류 속도에서 그 열교환 영역을 위한 이전의 리셋 계산에 의해 각각의 열교환 영역(14)을 위해 습득되어지는 마지막 온도 리셋 값을 사용하거나 "리콜"한다. 이 기능은 (i) 작동 스크류 속도의 각각에 대한 안정화된 작동 온도 리셋값을 대응하고, (ii) 저장 수단으로 대응하는 온도 리셋값을 갖는 실제 스크류 속도를 입력하는 압출기 시스템의 작동동안 비교 및 선택 수단에 의해 제공된다.
본 발명에 의해 작동된 압출기 온도 제어기는 표준 아날로그 입력을 통해 스크류 속도를 감지하고 습득된 리셋값의 테이블에 인덱스 또는 포인터로서 스크류 속도를 사용한다. 이들 저장된 리셋값은 스크류 속도가 변경된 후에 각각의 열교환 영역에 대해 리콜될 수 있고, 새로운 스크류 속도로 안정화될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 유용한 스크류 속도의 1 내지 100%에 대한 리셋값을 나타내는 100 어드레스의 테이블은 각각의 열교환 영역을 위해 사용된다. 습득된 리셋값은 이것이 Faillace'193 특허의 압출기 온도 제어기에 있는 바와 같이 분석된다. 그러나, 습득된 리셋값은 비휘발성 리셋값 저장 테이블, 예를 들면 EEPROM 메모리 저장 장치에 리셋값이 계산되는 시간에서 스크류 속도에 대한 특정 위치에 저장된다.
압출기 시스템의 새로운 스크류 속도가 변경되고 안정화되고, 온도 리셋 기준이 만족되는 경우, 새로운 온도 리셋값은 새로운 스크류 속도를 위해 계산되고, 그 스크류 속도를 나타내는 그의 각각의 어드레스에서 리셋값 테이블에 저장된다. 이 적응식 리셋 시퀀스는 이것이 완전한 스크류 속도의 1%의 분석과 조우되는 바와 같이 각각의 새로운 작동 속도에 대해 반복한다.
압출기 온도를 제어하기 위한 본 발명의 방법은 시판되는 제어기에 의해 수행될 수 있다. 상기에 설명된 적응식 리셋 온도 제어기(22)는 본 발명의 바람직한 구현예의 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 방법을 수행하는데 사용된 프로그램 언어는 오퍼레이터의 선택 및/또는 오퍼레이터에 의해 선택된 제어기에 따라 다양해질 수 있다. 본 발명의 방법을 사용하는 제어기에 의해 수행된 절차가 이하에 설명된다. 다음의 표에서 약어는 방법을 설명하기 위해 채택된다.
TC A 심부 써모커플(스크류에 가장 가까운 써모커플)
TC B 천부 써모커플(히터에 있는 써모커플)
편차 오퍼레이터 설정값과 TC A 사이의 오차 (TC A - 오퍼레이터 설정값)
델타 TC A 일정 시간 경과에서 TC A의 범위
CUM 리셋 열부하의 측정(도)
제어 설정값 오퍼레이터 설정값 및 CUM 리셋의 합계
CSE 제어 합계 오차 제어 설정값과 TC A의 편차
리셋 안정성 타이머 프로세스의 안정성을 측정하는 4분 타이머. 이것이 "타임" 아웃(시간 종료)되는 경우, CUM 리셋의 새로운 계산이 트리거된다.
제어 알람 타이머 100% 가열 또는 냉각동안 측정하는 60초 타이머
리셋 지연 타이머 새로운 CUM 리셋이 적응식 리셋 알고리즘으로부터 적용된 후에 리셋 안정성 타이머의 타이밍을 지연하는 240초 타이머
비례 밴드 온도 편차의 양이 100% 출력을 일으킨다

본 발명의 방법에 의해 수행된 프로그래밍의 이어지는 설명은 "의사코드(pseudocode)"이고, 당업자에 의해 특정 코드 언어로 번역될 수 있다. 시간 및 온도와 같은 파라미터는 오퍼레이터의 희망에 따라 변화될 수 있다. 예를 들면, 바람직한 제어기를 사용하는 경우, 모든 온도 설정은 1/10도 해상도로 설정된 화씨 단위이다. 또한, 특정 하부절차가 선택적이고, 특정 압출 방법을 실시하는 필요성에 따라서 당업자에 의해 삭제될 수 있다.
적응식 리셋 제어기 사양
본 발명의 방법은 적응식 리셋 제어기를 설명하기 위한 절차를 포함한다. 다음의 의사코드는 상기 설명된 적응식 리셋 제어기(38)에 특이적이지만, 이것은 비교가능한 제어기를 사용하기 위해 당업자에 의해 변형될 수 있다.
이 절차는 제어기를 개시하는 것으로 시작하는 것이 바람직하다. 개시화는 최대 퍼센트 속도를 제로 퍼센트로 설정하고, 최소 퍼센트 속도를 100.0 퍼센트로 설정하고, 및 "올드 속도 단계 리셋" 값을 32767로 설정하는 것에 의해 발생한다. 이 숫자로 설정하는 것은 상기 설명된 제어기의 바람직한 구현예에 대해 독단적이며 특이적이다. "리셋 습득 타이머"의 개시화. 적응식 리셋이 가능하지 않은 경우, 이어서 모든 습득된 비트를 삭제하고, 테이블중의 모든 리셋값을 삭제하고, "올드 속도 단계 리셋"값을 32767로 설정하고, 및 알고리즘의 나머지를 실행하지 않는다.
오퍼레이터 설정값에서 변화를 계산하는 것이 이어서 일어난다. 델타 설정값은 이전의 설정값에서 오퍼레이터 설정값를 뺀 것과 동일하다.
이어서, 상기 방법은 이전의 설정값를 오퍼레이터 설정값으로 설정하는 것을 포함한다. 미습득 억제가 온(on)이 아니고, 델타 설정값이 +/-15℉ 넘는 경우, 속도 단계 제로에 대한 것만 제외하고 모든 습득된 비트를 삭제하고, 속도 단계 제로에 대한 것만 제외하고 테이블중에서 모든 리셋값을 삭제하고, 및 "올드 속도 단계 리셋"값을 32767로 설정한다.
상기 프로세스는 한계에 대한 속도 입력을 검사하는 것을 포함한다. 퍼센트 속도가 제로 미만인 경우, 속도를 제로로 설정한다. 퍼센트 속도가 100.0 퍼센트 이상인 경우, 속도를 100.0 퍼센트로 설정한다. 이어서, 다음의 두개의 조건의 적절한 하나로 진행된다.
(1) 속도가 안정하게 되도록 결정되어진 경우, 최대 퍼센트 속도로 퍼센트 속도를 이동하고, 최소 퍼센트 속도로 퍼센트 속도를 이동하고, 및 현 퍼센트 속도에서 안정한 퍼센트 속도를 뺀 것 사이의 차이를 계산한다. 차이가 4퍼센트를 벗어나거나 또는 현 퍼센트 속도가 제로인 경우, 및 현 퍼센트 속도가 안정한 퍼센트 속도와 동일하지 않은 경우, 속도 안정 비트를 리셋한다. 속도 안정 비트가 여전히 설정되는 경우, 새로운 속도 단계가 현 퍼센트 속도에 4.5 퍼센트를 더한 것에 10으로 나눈 것과 동일한 새로운 속도 단계를 계산한다. 새로운 속도 단계가 제로 미만인 경우, 제로로 설정한다. 새로운 속도 단계가 10보다 크면, 10으로 설정한다. 새로운 속도 단계가 현 속도 단계와 동일한 경우, 현 퍼센트 속도를 안정한 퍼센트 속도로 이동하고, 적용된 비트를 설정한다.
(2) 속도 안정 비트가 설정되지 않는 경우, 다음의 절차를 수행한다. 현재의 퍼센트 속도가 최대 퍼센트 속도보다 큰 경우, 현 퍼센트 속도를 최대 퍼센트 속도로 이동한다. 현 퍼센트 속도가 최소 퍼센트 속도 미만인 경우, 현 퍼센트 속도를 최소 퍼센트 속도로 이동한다.
본 발명의 방법은 이어서 델타 퍼센트 속도를 계산하는 것을 포함한다. 상기 델타 퍼센트 속도는 최대 퍼센트 속도에서 최소 퍼센트 속도를 뺀 것과 동일하다. 다음의 단계가 이어서 수행된다.
(1) 델타 퍼센트 속도가 2.0 퍼센트 보다 큰 경우, 현 퍼센트 속도를 최소 퍼센트 속도로 이동하고, 이어서 현 퍼센트 속도를 최대 퍼센트 속도로 이동하고, 속도 안정한 타이머를 재초기화한다.
(2) 속도 안정 비트가 설정되지 않고, 델타 퍼센트 속도가 2.0 퍼센트 미만이거나 또는 동일한 경우, 속도 안정 타이머로 시간을 재개하고, 그밖에 속도 안정 타이머를 재초기화한다.
(3) 속도 안정 비트가 설정되는 경우, 속도 안정 타이머를 재초기화한다.
(4) 속도 안정 타이머가 실행되는 경우, 속도 안정한 비트를 설정하고, 현 속도 단계가 현 퍼센트 속도에 4.5 퍼센트를 더한 것을 10으로 나눈 것과 동일한 현 속도 단계를 재계산한다. 현 속도 단계가 제로 미만인 경우, 제로로 설정한다. 현 속도 단계가 10이상인 경우, 10으로 설정한다. 적용된 비트를 리셋하고, 현 퍼센트 속도를 안정 퍼센트 속도로 이동하고, 올드 속도 단계 리셋값을 32767로 설정하고, 및 속도 안정 타이머를 재초기화한다.
(5) 속도 안정 비트가 설정되지 않는 경우, 이어서 루틴(routine)의 나머지를 스킵(skip)한다.
(6) 습득 억제가 설정되는 경우, 또는 현 단계에 대한 습득된 비트가 설정되는 경우, 또는 델타 TC A가 4.9℉보다 크거나 또는 동등한 경우, 또는 제어 알람 타이머가 실행되는 경우, 또는 리셋 지연 타이머가 시간을 재는 경우, 리셋 습득 타이머를 재초기화한다.
(7) 습득 억제가 설정되지 않고, 현 단계에 대한 습득된 비트가 설정되지 않 고, 델타 TC A가 4.9℉ 미만이고, 제어 알람 타이머가 실행되지 않고, 리셋 지연 타이머가 시간을 재지 않고, TC A 편차가 +/-0.1℉ 또는 그 이내인 경우, 이어서 리셋 습득 타이머가 시간을 재개한다(예를 들면, 150초).
(8) 습득 억제가 설정되지 않고, 리셋 안정성 타이머가 실행되거나 또는 습득 타이머가 실행되는 경우, 현 단계가 습득되는 경우, (a) 현 단계 리셋값을 "올드 속도 단계 리셋" 값으로 이동하고, (b) CUM 리셋을 현 단계 리셋값으로 이동하고, (c) 현 단계 습득된 비트를 설정한다.
(9) 현 단계가 제로가 아니고, 습득 억제가 설정되지 않고, 비습득 억제가 설정되지 않고, 리셋 안정성 타이머가 실행되고, 현 단계 습득된 비트가 설정되고, "올드 속도 단계 리셋"값이 299.9℉인 경우, 현 속도 단계 리셋값과 "올드 속도 단계 리셋"값 사이의 차이를 계산한다. 차이가 20.0℉보다 큰 경우, 속도 단계 제로와 현 속도 단계를 제외하고 모든 습득된 비트를 삭제한다. 속도 단계 제로와 현 속도 단계를 제외하고 테이블 중의 모든 리셋값을 삭제한다.
(10) 적용된 비트가 설정되지 않고, 적용 억제가 설정되지 않고, 현 속도 단계 습득된 비트가 설정되는 경우, 현 속도 단계 리셋값을 CUM 리셋으로 이동한다. 적용된 비트를 설정한다. 리셋 안정성 타이머가 실행되지 않는 경우, 적응식 리셋 습득된 값 적용된 비트를 설정한다.
선택적인 적응식 리셋 제어기 사양
본 발명의 방법의 가장 바람직한 구현예는 하나 이상의 하부절차를 포함한 다. 이들 하부절차는 압출기 시스템의 작동을 정교하게 한다. 본 발명을 사용하기 위한 가장 바람직한 하부절차는 다음과 같다. 이들 하부절차는 글로발 상태 비트(global status bits)의 사용으로 최상으로 성취된다: (1) 속도 안정 비트, (2) 습득 억제 비트, (3) 적용 억제 비트, (4) 비습득 억제 비트, 및 (5) 적용된 비트.
적응식 리셋 테이블을 삭제하는 것은 오퍼레이터에 의해 수행될 수 있다. 이 절차는 단계 제로를 포함하는 리셋값의 테이블을 삭제하는 것에 의해 수행될 수 있다. 이 절차는 제로 속도 단계를 제외하고 모든 습득된 비트를 삭제한다.
오퍼레이터 온도 설정값에서 변화는 상당한 프로세스 변화로서 해석될 수 있다. 따라서, 만약 오퍼레이터 온도 설정값 또는 속도 단계에 대한 리셋값이 현저하게 예를 들면, 15℉(조절가능)로 변하는 경우, 제로 속도 단계를 제외한 습득된 비트가 삭제된다.
본 발명의 바람직한 구현예는 속도 단계 기준을 검사하는 것을 포함한다. 바람직한 제어기의 적응식 리셋 테이블은 10 퍼센트 속도 증분(increment)에서 11 속도 단계를 갖는다. 상기 속도 증분율은 (1) 제로 퍼센트, (2) 1 내지 10 퍼센트, (3) 11 내지 20 퍼센트, 및 (4) 91 내지 100 퍼센트이다. 적응식 리셋 테이블에서 각각의 속도 단계에서, 관련된 상태 비트가 있다. PLC 또는 제어기에서, 적응식 리셋 알고리즘의 제어에서 보조를 위해 습득된 상태 비트가 있다. 적응식 리셋 테이블에 대해, 습득된 상태 비트의 하나의 단어일 수 있다. 속도 설정값은 입력으로 사용될 것이다. 속도 설정값의 사용은 설정값 입력값이 실제 및 설정값 속도값 사이의 드라이브 상태 및 편차를 참작하는 것을 요구한다. 예를 들어, 드라 이브가 정지되는 경우, 설정값 입력값은 제로가 되어야 한다. 속도 변화가 5초(시간은 조절가능)동안 완전한 스케일 속도의 2 퍼센트 내에 있는 경우, 속도가 안정한 것으로 여겨진다. 적응식 리셋 테이블내에 속도 단계 위치는 퍼센트 속도 값을 10으로 나누는 것으로 계산된다. 새로운 안정한 속도가 4퍼센트 또는 그 이상으로 이전의 안정한 속도와 차이가 있다면, 적용된 비트를 삭제하고, 속도 단계를 "변화된"것으로 여긴다. 속도 안정성은 현 속도 단계가 변화되는 것으로 여겨질때까지 시험되지 않는다.
본 발명의 방법의 바람직한 구현예는 "습득" 기준을 검사하는 것을 포함한다. 이 절차는 속도가 안정화되고, "습득 억제" 비트가 설정되지 않는 경우, 일어난다. 새로운 누적 리셋은 온도 제어에 의해 계산되거나 또는 (1) 영역이 +/-0.2℉의 설정값 내에 있고, (2) 습득된 비트 세트를 가지지 않으며, (3) 델타 TC A가 4.9℉를 초과하지 않으며, 및 (4) 2.5분 동안 제어 알람이 아닌 경우, 누적 리셋이 적응식 리셋 테이블로 입력되고, 습득된 비트는 속도 단계를 위해 설정되는 경우에 계산된다. 습득된 비트가 아직 설정되지 않고, 이것이 습득하는 경우, 적용된 비트가 또한 설정된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구현예는 "비습득"기준을 검사하는 것을 포함한다. 이 절차는 속도가 안정화되고, "비습득 억제" 비트가 설정되지 않고, 습득된 비트가 설정되지 않는 경우 일어난다. 새로운 습득된 값이 올드 습득된 값과 20℉(조절가능) 이상으로 차이가 있고, 제로 속도 단계에서가 아닌 경우, 제로 속도를 제외한 모든 습득된 비트를 삭제하는 것이 일어난다.
본 발명의 방법의 바람직한 또 다른 구현예는 "적용" 기준을 검사하는 것을 포함한다. 이 절차는 속도가 안정화되고, 적용된 비트가 설정되지 않고, "적용 억제" 비트가 설정되지 않는 경우 일어나고, 속도 단계가 습득된 비트를 갖는 경우에 일어난다. 상기가 사실인 경우, 적응식 리셋 테이블 값으로부터 영역의 누적 리셋이 설정된다.
이중 센서 온도 제어기 사양
본 발명의 방법은 이중 센서 온도 제어기(121)를 설정하기 위한 절차를 포함할 수 있다. 이 절차는 제어기를 초기화하는 것에 의해 바람직하게 시작한다. 초기화는 CUM 리셋을 삭제하고, TC A를 -1,000℉의 최대로 설정하는 것으로 일어난다. 개시화는 TC A를 +1,000℉의 최소로 설정하고, 오퍼레이터 설정값을 제어 설정값으로 이동하고, 및 리셋 안정성 타이머, 제어 알람 타이머 및 리셋 지연 타이머의 각각을 개시하는 것으로 계속된다. Faillace'193 특허의 제어기가 사용되는 경우, 개시화는 "올드 속도 단계 리셋" 값을 3,279.7℉로 설정하는 것을 포함한다. 이 숫자로의 설정은 상기 설명된 제어기의 바람직한 구현예에 독단적이고 특이적이다.
상기 방법은 제어 합계 오차가 제어 설정값에서 [(TC A + TC B)/2]를 뺀 것과 동일한 제어 합계 오차를 계산하는 것을 포함한다. 이 계산은 바람직하게 HEAT 도메인에서의 경우, 디폴트 가열 이득이 MEDIUM이고; LOW 이득인 경우, 비례 밴드가 30.0℉이고; MEDIUM 이득인 경우, 비례 밴드가 12.0℉이고; 및 HIGH 이득 인 경우, 비례 밴드가 6.0℉가 되도록 파라미터를 포함한다. COOL 도메인에서의 경우 및 공기 냉각인 경우, 디폴트 냉각 이득은 MEDIUM이고; LOW 이득인 경우, 비례 밴드가 30.0℉이고; MEDIUM 이득인 경우, 비례 밴드가 15.0℉이고; 및 HIGH 이득인 경우, 비례 밴드가 7.5℉이다. COOL 도메인에서의 경우 및 물 냉각인 경우, 디폴트 냉각 이득이 MEDIUM이고; LOW 이득인 경우, 비례 밴드가 40.0℉이고, MEDIUM 이득인 경우, 비례 밴드가 20.0℉이고; HIGH 이득인 경우, 비례 밴드는 10.0℉이다. 추가로, 제어 합계 오차가 비례 밴드 보다 크거가 또는 동일한 경우, 100 퍼센트 가열 또는 냉각에서 영역에 대한 비트를 설정한다.
제어 변수를 위한 퍼센트 출력을 계산하는 것은 제어 변수가 비례 밴드에 의해 나누어진 값 제어 합계 오차를 100퍼센트로 곱한 것과 동일하도록 수행된다. 영역이 100% 가열 또는 냉각에서인 경우, 제어 알람 타이머를 60초동안 설정하고, 그외 제어 알람 타이머를 재초기화한다. 리셋 안정성 타이머가 가동되거나 또는 델타 TC A가 4.9℉보다 크거나 동일한 경우, 현 TC A를 TC A 최대로 이동하고, 현 TC A를 TC A 최소로 이동한다. 현 TC A가 TC A 최대보다 큰 경우, 현 TC A를 TC A 최대로 이동한다. 현 TC A가 TC A 최소보다 작은 경우, 현 TC A를 TC A 최소로 이동한다.
델타 TC A를 계산하는 것은 델타 TC A가 TC A 최대에서 TC A 최소를 뺀 것과 동일한 경우에서 일어난다. 적응식 리셋 습득된 값이 적용되거나 나머지 지연 타이머가 시간을 재고, 적응식 리셋 속도가 안정화되는 경우, 리셋 지연 타이머는 최대 240초로 시간을 잰다.
오퍼레이터 설정값에서 변화를 계산하는 것은 델타 설정값이 현 오퍼레이터 설정값에서 이전의 오퍼레이터 설정값를 뺀 것과 동일한 경우에서 수행된다. 리셋 안정성 타이머가 가동되지 않고, 및 (1) 델타 TC A가 4.9℉ 미만이고, (2) 제어 알람 타이머가 가동되지 않고, (3) 리셋 지연 타이머가 시간을 재지않고, (4) 심부 TC 편차가 +/-0.1℉ 내에 있지 않고, 및 (5) 오퍼레이터 설정값이 1.5℉ 이상으로 변화되지 않는 경우, 리셋 안정성 타이머가 시간을 재게 되며, 그외에 리셋 안정성 타이머를 재초기화한다.
상기 방법은 이전의 오퍼레이터 설정값을 현 오퍼레이터 설정값과 동일하게 설정하는 것을 포함할 수 있다. 리셋 안정성 타이머가 가동되는 경우, 이어서 심부 편차가 +/-1.5℉ 보다 큰 경우, 심부 편차를 CUM 리셋값으로부터 제하고, 딥 편차가 +/-1.5℉ 보다 작거나 동일한 경우 세번째의 딥 편차를 CUM 리셋값에서 제한다. CUM 리셋이 120.0℉보다 큰 경우, CUM 리셋을 120.0℉로 설정한다. CUM 리셋인 -120.0℉ 미만인 경우, CUM 리셋을 -120.0℉로 설정한다.
이어서, 제어 설정값을 계산하는 것이 일어난다. 제어 설정값은 오포레이터 설정값을 CUM 리셋과 더한 것과 동일하다.
상기 방법은 이어서 시간 비례 출력을 계산하는 것을 포함한다. 영역이 가열 도메인에 있는 경우, 의무 사이클(duty cycle)은 5.00초이다. 영역이 냉각 도메인에 있는 경우 및 영역이 물 냉각인 경우, 의무 사이클은 5.00초이다. 영역이 냉각 도메인에 있는 경우 및 영역이 공기 냉각되는 경우, 의무 사이클은 20.00초이다.
퍼센트 출력으로부터 ON 시간을 계산하는 것은 이어서 ON 시간이 의무 사이클로 곱해진 퍼센트 출력을 100.0 퍼센트로 나눈 것과 동일한 경우 수행된다. 영역이 가열 도메인에 있거나 영역이 물 냉각 도메인에 있는 경우 및 ON 시간이 4.9초보다 큰 경우, ON 시간을 5.0초로 설정한다. 영역이 가열 도메인에 있거나 또는 영역이 물 냉각 도메인에 있는 경우, 및 ON 시간이 0.03초 미만인 경우, ON 시간을 0.0초로 설정한다. 영역이 공기 냉각 도메인에 있는 경우 및 ON 시간이 18.5초보다 큰 경우, ON 시간을 20.0초로 설정한다. 영역이 공기 냉각 도메인인 경우 및 ON 시간이 0.5초 미만인 경우, ON 시간을 0.0초로 설정한다. 새로운 ON 시간이 남아있는 ON 시간보다 작은 경우, DUTY 및 OFF TIME 타이머를 설정한다.
OFF 타이머 프리셋(preset)을 계산하는 것은 OFF 타이머 프리셋이 의무 사이클 시간에서 ON 시간을 뺀 것과 동일한 경우 일어난다. 바람직한 제어기를 갖는 절차는 의무 사이클 타이머가 RUN에 설정되고, OFF 타이머가 RUN에 설정되는 것을 요구한다. 의무 사이클 타이머가 가동되는 경우, 의무 및 OFF 타이머를 재초기화한다. 영역이 가능하고, (1) OFF 타이머가 가동되거나 OFF 타이머 프리셋이 제로에서이고, (2) 써모커플 결함이 없고, 및 (3) 과-온도 알람이 없는 경우, 히트 도메인에서 열 출력을 키거나 또는 냉각 도메인에서 냉각 출력을 킨다.
본 발명에 따라, 새로운 작동 스크류 속도에서 최초로, 압출기 시스템의 작동은 그 초기 스크류 속도용으로 분석된 실제 리셋값을 갖지 않는다. 근사 리셋값은 분석되어지는 가장 근접한 스크류 속도 리셋값 사이에 직선 근사법에 의해 그 스크류 속도에 대해 본 발명으로 계산된다. 이런 근사 리셋값은 새로운 작동 스크 류 속도를 위한 리셋값 테이블에 저장된다. 그러나, 새로운 스크류 속도가 보통 리셋 기준에 기초되어 계산되어지는 새로운 리셋값에 대해 충분히 오래 유지되는 경우, 근사 리셋값이 새로운 스크류 속도에 대한 실제 리셋값으로 교체된다.
발명된 압출기 온도 콘트롤러는 Faillace'193 특허의 압출기 시스템과 동일한 잇점을 압출기 시스템에 제공한다. 본 발명의 압출기 온도 콘트롤러는 보다 정확한 온도 콘트롤의 추가적인 이익과 압출기 시스템의 디자인 용량의 최적화를 제공한다. 정확한 온도는 실제 알람에 대한 기준, 안정한 조건하에서 리셋값을 습득하는 능력, 리셋값 신호와 실제 온도에서 진동을 방지하는 지연 회로의 사용, 및/또는 상기 설명된 다른 특징에 의해 제공된다. 압출기 시스템의 디자인 용량의 최적화는 최대 용량에서 또는 그 근처에서 압출기 시스템의 작동동안 구축되어지는 추가적인 리셋값을 허용하는 제어 알람을 위한 기준에 의해 제공된다.

Claims (10)

  1. 하나 이상의 열 교환 수단을 갖는 압출기 바렐에서 압출기 스크류에 대한 실제 스크류 속도를 감지하는 단계;
    각각 온도 리셋값에 대응하는 복수의 스크류 속도를 인덱스화하고, 저장하는 단계;
    상기 실제 스크류 속도를 상기 저장된 각각의 스크류 속도와 비교하는 단계;
    상기 복수의 저장된 스크류 속도의 하나를 선택하되, 상기 선택된 스크류 속도가 상기 실제 스크류 속도에 가장 대수적으로 동등한 값을 갖는 복수의 저장된 스크류 속도의 일원이며, 상기 선택 단계가 선택되고 저장된 스크류 속도에 대응하는 온도 리셋값을 검색하는 단계; 및
    상기 열 교환 수단에 대해서 상기 검색된 온도 리셋값에 응답하는 제어 출력 드라이버 신호를 발생시키는 단계를 가지며,
    열 교환 수단에 대한 제어 출력 드라이버 신호를 발생시키는 단계가 최대 용량인 경우, 예정된 시간 동안 제어 알람을 지연시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압출기 온도 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제어 알람을 지연시키는 단계는 적응식 리셋 제어기가 이중 센서 온도 제어기에 저장된 리셋값을 적용하는 경우 새로운 리셋값을 트리거하는 것을 지연하는 것인 압출기 온도 제어 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제어 알람을 지연시키는 단계는 첫번째 선택 시간동안 상기 이중 센서 온도 제어기로부터 새로운 리셋값을 트리거하기 위한 기준을 지연하는 것인 압출기 온도 제어 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 지연을 위한 선택 시간은 4분인 압출기 온도 제어 방법.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 제어 알람을 지연시키는 것은 실제 온도에서 진동을 방지하는 것인 압출기 온도 제어 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 압출기 바렐에서의 온도가 예정된 시간동안 변화에 대해 안정한 경우, 논리 회로를 통해 상기 실제 스크류 속도의 리셋값을 습득하는 단계를 더 포함하는 것인 압출기 온도 제어 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 논리 회로를 통해 습득하는 단계는 (a) 상기 실제 스크류 속도가 변화에 대해 안정하고, (b) 안정한 속도 변화가 두번째 선택 시간동안 유지되고, (c) 적응식 리셋 제어기가 리셋 한계에 도달하지 않고 상기 리셋 한계를 세번째 선택 시간 동안 유지하고, (d) 리셋이 가능하고, (e) 적응식 리셋이 가능한 경우, 변화에 대해 안정한 적응식 리셋을 구축하는 단계를 포함하는 것인 압출기 온도 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 두번째 선택 시간과 상기 세번째 선택 시간이 각각 1분인 압출기 온도 제어 방법.
  9. 제 4항에 있어서, 상기 압출기 바렐에서의 온도가 예정된 시간동안 변화에 대해 안정한 경우 상기 실제 스크류 속도의 새로운 리셋값이 논리 회로를 통해 습득되는 단계를 더 포함하는 압출기 온도 제어 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 압출기 시스템의 작동 동안 상기 비교하는 단계 및 선택하는 단계는 (a) 상기 각각의 실제 스크류 속도에 작동 온도 리셋값을 대응시키고, (b) 상기 대응하는 온도 리셋값과 실제 스크류 속도를 상기 인덱스화하고 저장하는 수단에 입력하는 압출기 온도 제어 방법.
KR1020027010252A 2000-02-09 2001-02-08 안정한 온도 리셋을 갖는 압출기 온도 제어기 작동방법 KR100865182B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18120200P 2000-02-09 2000-02-09
US60/181,202 2000-02-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020073584A KR20020073584A (ko) 2002-09-27
KR100865182B1 true KR100865182B1 (ko) 2008-10-23

Family

ID=22663302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020027010252A KR100865182B1 (ko) 2000-02-09 2001-02-08 안정한 온도 리셋을 갖는 압출기 온도 제어기 작동방법

Country Status (15)

Country Link
US (1) US6852257B2 (ko)
EP (1) EP1254013B1 (ko)
JP (1) JP3799274B2 (ko)
KR (1) KR100865182B1 (ko)
CN (1) CN1226131C (ko)
AT (1) ATE267077T1 (ko)
AU (1) AU783700B2 (ko)
CA (1) CA2399118C (ko)
CZ (1) CZ20022696A3 (ko)
DE (1) DE60103367T2 (ko)
DK (1) DK1254013T3 (ko)
ES (1) ES2219509T3 (ko)
MX (1) MXPA02007772A (ko)
PT (1) PT1254013E (ko)
WO (1) WO2001058668A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012110859A1 (en) * 2011-02-17 2012-08-23 Meiban International Pte. Ltd. Micro-temperature controller

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002094916A1 (en) * 2001-05-23 2002-11-28 A San Chemicals Co., Ltd. Pellet-type foams of non-crosslinked polypropylene resin having lower melting point and process and device for producing the same and molded foams therefrom
US20040265409A1 (en) * 2003-05-21 2004-12-30 Stephen Keeley Closed loop oven control system and method
US20050213423A1 (en) * 2004-03-25 2005-09-29 Ferencz Joseph M Apparatus for manufacturing thermosetting powder coating compositions with dynamic control including low pressure injection system
ATE524861T1 (de) * 2004-04-03 2011-09-15 Krauss Maffei Tech Gmbh Wassergekühlte steuereinrichtung für eine spritzgiessmaschine
US7653460B2 (en) * 2006-08-14 2010-01-26 Husky Injection Molding Systems Ltd. Thermal management of extruder of molding system, amongst other things
JP4886648B2 (ja) * 2007-09-28 2012-02-29 富士フイルム株式会社 溶融押出装置及び熱可塑性樹脂フィルムの製造方法
EP2300212B1 (en) * 2008-07-08 2017-09-06 Pirelli Tyre S.p.A. Multiscrew extruder device for the production of elastomeric compounds
CN102202848B (zh) * 2008-10-31 2014-03-12 康宁股份有限公司 陶瓷前体挤出批料的双循环控制
CN101890792B (zh) * 2009-05-22 2013-09-11 田贵熙 塑料注塑和挤出过程中的能量分配与消耗控制方法
GB0918362D0 (en) * 2009-10-20 2009-12-02 Surface Generation Ltd Zone control of tool temperature
CN102651429A (zh) * 2011-02-24 2012-08-29 常州泰和光电科技有限公司 液态金属片的制作设备
DE102011114576A1 (de) * 2011-09-30 2013-04-04 Thermo Electron (Karlsruhe) Gmbh Extruder
ITMI20112128A1 (it) * 2011-11-23 2013-05-24 Semplice Spa Macchina per estrusione a struttura perfezionata, particolarmente per mescole termoplastiche.
US9441893B2 (en) * 2012-07-25 2016-09-13 Grifols, S.A. Thawing vessel for biological products
TWI519403B (zh) * 2013-06-24 2016-02-01 緯創資通股份有限公司 量測熔體溫度的熱澆道結構
US20160200025A1 (en) * 2013-08-29 2016-07-14 Sabic Global Technologies B.V. Thermally insulated melt processor and process for melt processing with same
CA2989935C (en) * 2015-08-12 2020-02-18 Omachron Intellectual Property Inc. Extruder
US11472065B2 (en) 2015-08-12 2022-10-18 Omachron Intellectual Property Inc. Plastic parts made from plastics having different melting points and a method of manufacturing same
US11161275B2 (en) 2019-03-27 2021-11-02 Omachron Intellectual Property Inc. Modular extruder
US11279072B2 (en) 2019-03-27 2022-03-22 Omachron Intellectual Property Inc. Extruder with feed block for promoting increased mass transport rate
US10870226B2 (en) 2019-03-27 2020-12-22 Omachron Intellectual Property Inc. Apparatus and methods using multiple extruders
US11969932B2 (en) 2019-06-25 2024-04-30 Omachron Intellectual Property Inc. Puller apparatus with movable mounting arm
CN111055467A (zh) * 2019-12-31 2020-04-24 广东金兴机械股份有限公司 一种具有熔体压力温度控制系统的片材挤出机
CN113500760B (zh) * 2021-07-23 2023-05-23 江苏亨通光电股份有限公司 一种挤塑速度补偿方法、系统、计算机设备及存储介质
DE102021130574A1 (de) * 2021-11-23 2023-05-25 REHAU Industries SE & Co. KG Verfahren zur Einhaltung eines Prozessfensters einer Kunststoff-Extrusionsanlage

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03161802A (ja) * 1989-11-21 1991-07-11 Toshiba Corp シーケンス制御における渋滞予測装置
US5149193A (en) * 1991-01-15 1992-09-22 Crompton & Knowles Corporation Extruder temperature controller and method for controlling extruder temperature
WO2001058667A1 (en) * 2000-02-09 2001-08-16 Davis-Standard Corporation Extruder temperature controller with stable temperature reset

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3751014A (en) * 1970-09-21 1973-08-07 Graham Engin Corp Apparatus for extruding synthetic plastic resins at low temperatures
US3866669A (en) * 1972-12-13 1975-02-18 Crompton & Knowles Corp Extruder and temperature control apparatus therefor
USRE31903E (en) 1979-06-15 1985-06-04 Crompton & Knowles Corporation Extruder temperature controller
US4262737A (en) * 1979-06-15 1981-04-21 Crompton & Knowles Corporation Extruder temperature controller
JPS58148740A (ja) * 1982-02-27 1983-09-03 Fujikura Ltd プラスチツク成形機の樹脂温度制御方法
US4437046A (en) * 1982-06-18 1984-03-13 Crompton & Knowles Corporation Extrusion drive control system
DE3371056D1 (en) * 1983-05-27 1987-05-27 Bbs Kraftfahrzeugtechnik Vehicle wheel
JPH0497816A (ja) * 1990-08-16 1992-03-30 Omron Corp 成形機のコントローラ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03161802A (ja) * 1989-11-21 1991-07-11 Toshiba Corp シーケンス制御における渋滞予測装置
US5149193A (en) * 1991-01-15 1992-09-22 Crompton & Knowles Corporation Extruder temperature controller and method for controlling extruder temperature
WO2001058667A1 (en) * 2000-02-09 2001-08-16 Davis-Standard Corporation Extruder temperature controller with stable temperature reset

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012110859A1 (en) * 2011-02-17 2012-08-23 Meiban International Pte. Ltd. Micro-temperature controller

Also Published As

Publication number Publication date
AU783700B2 (en) 2005-11-24
CZ20022696A3 (cs) 2003-01-15
CN1226131C (zh) 2005-11-09
CN1416389A (zh) 2003-05-07
DE60103367D1 (de) 2004-06-24
ATE267077T1 (de) 2004-06-15
DE60103367T2 (de) 2005-06-02
PT1254013E (pt) 2004-09-30
JP2003522050A (ja) 2003-07-22
EP1254013A2 (en) 2002-11-06
MXPA02007772A (es) 2002-10-11
DK1254013T3 (da) 2004-06-28
WO2001058668A3 (en) 2002-01-31
US6852257B2 (en) 2005-02-08
AU3813201A (en) 2001-08-20
CA2399118A1 (en) 2001-08-16
EP1254013B1 (en) 2004-05-19
ES2219509T3 (es) 2004-12-01
US20030030166A1 (en) 2003-02-13
JP3799274B2 (ja) 2006-07-19
WO2001058668A2 (en) 2001-08-16
CA2399118C (en) 2007-11-20
KR20020073584A (ko) 2002-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100865182B1 (ko) 안정한 온도 리셋을 갖는 압출기 온도 제어기 작동방법
JP3009222B2 (ja) 押出機温度コントローラおよび押出機温度制御方法
US6755564B2 (en) Extruder temperature controller with stable temperature reset
EP0674984B1 (en) Method of controlling plasticization in injection molding machine
US5720912A (en) Method for controlling the temperature of an injection-molding machine and mold tool units
EP2054185A1 (en) Thermal management of extruder of molding system, amongst other things
JP3028281B2 (ja) 射出成形機の温度制御方法
SU1640681A1 (ru) Устройство дл регулировани температуры в автоклаве
JPH11151747A (ja) 押出機及び温度予測方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121010

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131008

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141007

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151005

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161010

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171018

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181018

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191017

Year of fee payment: 12