KR101133676B1 - 압출기의 압출 속도 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 미리 설정된 rpm으로 실리카 합성물의 압출물(2)을 압출하는 압출기(1)와; 상기 압출기(1)로부터 압출되어 나온 실리카 합성물의 압출물(2)을 이송하는 테이크 어웨이 콘베이어 라인(5); 상기 테이크 어웨이 콘베이어 라인(5)으로 압출되어 나온 실리카 합성물의 압출물(2)의 열화상 이미지를 감지하는 열화상 센서(11) 및; 상기 열화상 센서(11)에 의해 감지된 상기 실리카 합성물의 압출물(2)의 압출 폭과 압출 온도를 인가받아 동시에 제어 파라미터로 사용해서 상기 압출기(1)의 스크류 rpm과 상기 테이크 어웨이 콘베이어 라인(5)의 속도를 제어하는 제어기 CPU(4)를 구비하여 구성된 압출기의 압출 속도 제어 장치를 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 압출기(1)로부터 미리 설정된 rpm으로 압출이 시작되면, 열화상 센서(11)가 감지된 열화상 이미지를 토대로 실리카 합성물의 압출물(2)의 압출 폭과 압출 온도를 측정하고; 측정된 실리카 합성물의 압출물(2)의 폭에 관한 정보를 토대로 제어기 CPU(4)가 미리 설정된 사양과 대비하여 상기 측정된 실리카 합성물의 압출물(2) 폭의 편차를 계산하고; 계산 결과 사양과 대비하여 실리카 합성물의 압출물(2)의 폭이 크면, 압출 라인 콘베이어의 속도가 빨라질 수 있도록 압출 라인 콘베이어 구동모터를 제어하고, 사양과 대비하여 실리카 합성물의 압출물(2)의 폭이 작으면, 압출 라인 콘베이어의 속도가 느려지도록 압출 라인 콘베이어 구동모터를 제어하고; 실리카 합성물의 압출물(2)의 폭을 토대로 콘베이어 구동모터를 제어함과 동시에 실리카 합성물의 압출물(2)의 압출 온도에 관한 정보를 토대로 제어기 CPU(4)가 허용 압출 온도를 판단하여, 허용 압출 온도 미만이면 스크류 rpm을 증가시키도록 rpm을 재설정하고, 허용 압출 온도를 초과하면 스크류 rpm을 감소시키도록 rpm을 재설정해서, 재설정된 rpm을 토대로 압출기(1)가 실리카 합성물의 압출물(2)을 압출하도록 된 압출기의 압출 속도 제어 방법을 특징으로 한다.

Description

압출기의 압출 속도 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING THE EXTRUDE SPEED OF EXTRUDING MACHINE}
본 발명은 압출기의 압출 속도 제어 방법에 관한 것으로, 특히 적외선 열화상 이미지 센싱(image sensing)을 통해 획득한 열화상 이미지를 토대로 압출물의 압출 폭과 압출 온도를 동시에 제어 파라미터로 사용해서 스크류 rpm과 테이크어웨이 콘베이어 라인 속도를 동시에 제어할 수 있도록 된 압출기의 압출 속도 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 타이어의 요구 성능이 다양해짐에 따라 기존의 카본 블랙 필러(carbon black filler)가 실리카 필러(silica filler)로 대체되고 있고, 실리카가 투입된 합성물(compound)은 카본 블랙 필러가 투입된 화합물에 비해 압출 가공성이 어렵다. 또한, 압출 시 발열이 심하고 카본 블랙 필러가 투입된 합성물에 비해 스코치(scorch)가 발생하는 온도가 낮다.
타이어 트레드(tread)용 고무의 압출 온도는 압출 속도(압출량), 합성물 군 (群), 합성물 레시피(compound recipe), 합성물 혼합 품도의 균일성, 기후(동절기/하절기) 등에 따라 영향을 받는데, 압출 속도(압출량)를 조절하면 압출 온도 제어가 어느 정도 가능하다.
도 1은 종래의 압출 장치의 개념을 설명하기 위한 압출 라인의 개념도로서, 압출기(1)로부터 압출되어 테이크 어웨이 콘베이어 라인(5; takeaway conveyor line)으로 취출되는 압출물(2)의 폭을 압출물 폭 센서(3)가 감지하고, 상기 압출물 폭 센서(3)가 감지한 압출물(2)의 폭을 제어기 CPU(4)로 인가한다. 상기 압출물 폭 센서(3)가 감지한 압출물(2)의 폭과 관련한 정보를 인가받은 상기 제어기 CPU(4)는 압출물(2)의 폭과 관련한 정보를 토대로 압출 라인의 속도를 제어하게 된다.
도 3은 종래의 압출 라인 제어 논리를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 압출기(1)로부터 미리 설정된 rpm으로 압출을 시작하면, 압출물 폭 센서(3)는 압출물(2)의 폭을 측정하고, 압출물(2)의 폭에 관한 정보를 인가받은 제어기 CPU(4)는 측정된 압출물(2)의 폭에 관한 정보를 토대로 미리 설정된 사양과 대비하여 상기 측정된 압출물(2) 폭의 편차를 계산한다.
계산 결과, 사양과 대비하여 압출물(2)의 폭이 크면, 압출 라인 콘베이어의 속도가 빨라질 수 있도록 압출 라인 콘베이어 구동모터를 제어한다.
한편, 계산 결과, 사양과 대비하여 압출물(2)의 폭이 작으면, 압출 라인 콘베이어의 속도가 느려지도록 압출 라인 콘베이어 구동모터를 제어한다.
이와 같이, 기존의 압출기는 압출 라인의 속도가 오직 압출물의 폭으로 제어 된다. 따라서, 화상 카메라 또는 레이저 스캔(laser scan)을 통해 압출물의 폭을 측정하고, 라인(line)(takeaway conveyor line)의 속도 조절을 통해 폭의 크기를 제어하게 되는데, 이 때 압출물 온도는 폭 및 라인 속도 제어에서 고려되지 않는다. 그리고, 압출기 스크류 rpm(screw rpm)은 합성물의 종류에 따라 항상 고정되어 있기 때문에, 상황에 따른 변동이 어렵다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 적외선 열화상 이미지 센싱(image sensing)을 통해 획득한 열화상 이미지를 토대로 압출물의 압출 폭과 압출 온도를 동시에 제어 파라미터로 사용해서 스크류 rpm과 테이크어웨이 콘베이어 라인 속도를 동시에 제어할 수 있는 압출기의 압출 속도 제어 장치 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
미리 설정된 rpm으로 실리카 합성물의 압출물(2)을 압출하는 압출기(1)와;
상기 압출기(1)로부터 압출되어 나온 실리카 합성물의 압출물(2)을 이송하는 테이크 어웨이 콘베이어 라인(5);
상기 테이크 어웨이 콘베이어 라인(5)으로 압출되어 나온 실리카 합성물의 압출물(2)의 열화상 이미지를 감지하는 열화상 센서(11) 및;
상기 열화상 센서(11)에 의해 감지된 상기 실리카 합성물의 압출물(2)의 압출 폭과 압출 온도를 인가받아 동시에 제어 파라미터로 사용해서 상기 압출기(1)의 스크류 rpm과 상기 테이크 어웨이 콘베이어 라인(5)의 속도를 제어하는 제어기 CPU(4)를 구비하여 구성된 압출기의 압출 속도 제어 장치를 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 압출기(1)로부터 미리 설정된 rpm으로 압출이 시작되면, 열화상 센서(11)가 감지된 열화상 이미지를 토대로 실리카 합성물의 압출물(2)의 압출 폭과 압출 온도를 측정하고;
측정된 실리카 합성물의 압출물(2)의 폭에 관한 정보를 토대로 제어기 CPU(4)가 미리 설정된 사양과 대비하여 상기 측정된 실리카 합성물의 압출물(2) 폭의 편차를 계산하고;
계산 결과 사양과 대비하여 실리카 합성물의 압출물(2)의 폭이 크면, 압출 라인 콘베이어의 속도가 빨라질 수 있도록 압출 라인 콘베이어 구동모터를 제어하고, 사양과 대비하여 실리카 합성물의 압출물(2)의 폭이 작으면, 압출 라인 콘베이어의 속도가 느려지도록 압출 라인 콘베이어 구동모터를 제어하고;
실리카 합성물의 압출물(2)의 폭을 토대로 콘베이어 구동모터를 제어함과 동시에 실리카 합성물의 압출물(2)의 압출 온도에 관한 정보를 토대로 제어기 CPU(4)가 허용 압출 온도를 판단하여, 허용 압출 온도 미만이면 스크류 rpm을 증가시키도록 rpm을 재설정하고, 허용 압출 온도를 초과하면 스크류 rpm을 감소시키도록 rpm을 재설정해서, 재설정된 rpm을 토대로 압출기(1)가 실리카 합성물의 압출물(2)을 압출하도록 된 압출기의 압출 속도 제어 방법을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 열화상 이미지로부터 획득한 압출물 부분의 폭과 온도를 동시에 감지하여 제어 파라미터로 사용함으로써, 압출물의 허용 가능한 최대 생산 속도를 자동으로 조절할 수 있을 뿐만 아니라 압출물의 폭도 동시에 제어할 수 있게 된다.
이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 한편, 본 발명에 있어서 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 붙이고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 압출 장치의 개념을 설명하기 위한 압출 라인의 개념도이다.
먼저, 열화상 센서(11)는 압출기(1)로부터 압출되어 테이크 어웨이 콘베이어 라인(5; takeaway conveyor line)으로 취출되는 압출물(2)의 열화상 이미지를 감지한다.
상기 열화상 센서(11)에 의해 감지된 압출물(2)의 압출 폭과 압출 온도를 동시에 제어 파라미터로 사용하기 위해, 상기 제어 파라미터를 제어기 CPU(4)에 인가한다.
제어 파라미터로서 압출물(2)의 압출 폭과 압출 온도를 인가받은 상기 제어기 CPU(4)는 상기 압출기(1)의 스크류 rpm과 테이크 어웨이 콘베이어 라인(5)의 속도를 제어한다.
도 4은 본 발명에 따른 압출 라인 제어 논리를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 압출기(1)로부터 미리 설정된 rpm으로 압출을 시작하면, 열화상 센서(11)는 감지된 열화상 이미지를 토대로 압출물(2)의 압출 폭과 압출 온도를 측정한다. 다음에, 측정된 압출물(2)의 폭에 관한 정보를 토대로 제어기 CPU(4)는 미 리 설정된 사양과 대비하여 상기 측정된 압출물(2) 폭의 편차를 계산한다.
계산 결과, 사양과 대비하여 압출물(2)의 폭이 크면, 압출 라인 콘베이어의 속도가 빨라질 수 있도록 압출 라인 콘베이어 구동모터를 제어한다.
한편, 계산 결과, 사양과 대비하여 압출물(2)의 폭이 작으면, 압출 라인 콘베이어의 속도가 느려지도록 압출 라인 콘베이어 구동모터를 제어한다.
이와 같이 압출물(2)의 폭을 토대로 콘베이어 구동모터를 제어함과 동시에 압출물(2)의 압출 온도에 관한 정보를 토대로 상기 제어기 CPU(4)는 허용 압출 온도를 판단하여, 허용 압출 온도 미만이면 스크류 rpm을 증가시키도록 rpm을 재설정하고, 허용 압출 온도를 초과하면 스크류 rpm을 감소시키도록 rpm을 재설정해서, 재설정된 rpm을 토대로 압출기(1)는 압출물(2)을 압출하게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 열화상 이미지로 촬영된 압출물의 모양을 나타낸 도면으로, 도 5로부터 명확히 알 수 있는 바와 같이 압출물이 적색계통으로 선명하게 보임을 알 수 있다
여기서, 열화상 이미지를 통해, 압출 폭과 압출 온도를 동시에 제어 파라미터로 사용하여 스크류 rpm과 테이크어웨이 콘베이어 라인의 속도를 제어하는 본 발명에 따른 효과를 비교예와 실시예를 통해 설명한다.
표 1에 나타낸 비율로 혼합한 고무를 16℃의 항온실에서(동절기 시뮬레이션) 압출하여 정상상태에 도달 한 후 압출 조건을 표 2에 비교하여 나타냈다.
압출기는 실험실 규모의 Lab 압출기를 사용하였고, 고무 혼합물은 최근 타이어 산업에서 압출 가공성에 가장 중요한 실리카 합성물을 사용하였다.
실시예를 실행할 때에는 압출 허용 최대 온도를 140℃로 설정하였다.
표 1
Chemical 비교예 실시예




Recipe
(PHR)		 S-SBR(1) 96.25 →
Ni-BR(3) 20 →
실리카(6) 80 →
커플링제(Si69) 6.5 →
연화제(A#2오일) 3 →
산화아연 3 →
스테아린산 2 →
산화방지제 2 →
유황 1.5 →
촉진제1 1.4 →
촉진제2(DPG) 2 →
표 2
항목 비교예 실시예
제어시스템 기존 제어시스템 ON OFF
열화상 제어시스템 OFF ON
Screw RPM 35 41
T/A Speed(m/min) 0.42 0.49
압출 온도(℃) 126 138.5
압출물 단면적/Spec(mm2) 120/120 121/120
압출물 폭/Spec(mm) 14.8/15 14.9/15
상기 표 2의 결과를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 수행된 실시예의 결과는 비교예의 결과에 비해 압출 허용 온도 내에서 압출품도는 동일 하였으며, 압출량 및 압출 속도는 증가하였다. 그 이유는 열화상 이미지를 통해 압출 폭 제어를 통한 T/A 속도뿐만 아니라 온도 제어를 통해 압출 허용 온도까지 압출량을 증가시킬 수 있었기 때문이다.
도 1은 종래의 압출 장치의 개념을 설명하기 위한 압출 라인의 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 압출 장치의 개념을 설명하기 위한 압출 라인의 개념도,
도 3은 종래의 압출 라인 제어 논리를 설명하기 위한 도면,
도 4은 본 발명에 따른 압출 라인 제어 논리를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 열화상 이미지로 촬영된 압출물의 모양을 나타낸 도면이다.

Claims (2)

  1. 미리 설정된 rpm으로 실리카 합성물의 압출물(2)을 압출하는 압출기(1)와;
    상기 압출기(1)로부터 압출되어 나온 실리카 합성물의 압출물(2)을 이송하는 테이크 어웨이 콘베이어 라인(5);
    상기 테이크 어웨이 콘베이어 라인(5)으로 압출되어 나온 실리카 합성물의 압출물(2)의 열화상 이미지를 감지하는 열화상 센서(11) 및;
    상기 열화상 센서(11)에 의해 감지된 상기 실리카 합성물의 압출물(2)의 압출 폭과 압출 온도를 인가받아 동시에 제어 파라미터로 사용해서 상기 압출기(1)의 스크류 rpm과 상기 테이크 어웨이 콘베이어 라인(5)의 속도를 제어하는 제어기 CPU(4)를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 압출기의 압출 속도 제어 장치.
  2. 압출기(1)로부터 미리 설정된 rpm으로 압출이 시작되면, 열화상 센서(11)가 감지된 열화상 이미지를 토대로 실리카 합성물의 압출물(2)의 압출 폭과 압출 온도를 측정하고;
    측정된 실리카 합성물의 압출물(2)의 폭에 관한 정보를 토대로 제어기 CPU(4)가 미리 설정된 사양과 대비하여 상기 측정된 실리카 합성물의 압출물(2) 폭의 편차를 계산하고;
    계산 결과 사양과 대비하여 실리카 합성물의 압출물(2)의 폭이 크면, 압출 라인 콘베이어의 속도가 빨라질 수 있도록 압출 라인 콘베이어 구동모터를 제어하고, 사양과 대비하여 실리카 합성물의 압출물(2)의 폭이 작으면, 압출 라인 콘베이어의 속도가 느려지도록 압출 라인 콘베이어 구동모터를 제어하고;
    실리카 합성물의 압출물(2)의 폭을 토대로 콘베이어 구동모터를 제어함과 동시에 실리카 합성물의 압출물(2)의 압출 온도에 관한 정보를 토대로 제어기 CPU(4)가 허용 압출 온도를 판단하여, 허용 압출 온도 미만이면 스크류 rpm을 증가시키도록 rpm을 재설정하고, 허용 압출 온도를 초과하면 스크류 rpm을 감소시키도록 rpm을 재설정해서, 재설정된 rpm을 토대로 압출기(1)가 실리카 합성물의 압출물(2)을 압출하도록 된 것을 특징으로 하는 압출기의 압출 속도 제어 방법.
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