KR101164567B1 - 로스트 왁스 주조 온도제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온도제어장치에 관한 것으로서, 로스트 왁스 주조에서 석고 주형의 가열에 있어서 생산된 제품의 품질을 결정짓는 온도의 제어를 위한 온도제어장치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 온도센서와 증폭기 그리고 AD변환기로 이루어진 온도 취득부와, 비례제어와 적분제어를 적용한 지능형 제어 알고리즘 수행부와, 무접점 릴레이로 이루어진 제어부를 포함한 온도제어장치를 제공한다. 본 발명은 로스트 왁스 주조방법을 사용함에 있어 생산된 제품의 품질을 개선하는데 효과적인 온도제어장치이다.

온도제어장치, 로스트 왁스 주조, 귀금속, 지능형 제어

Description

로스트 왁스 주조 온도제어장치{Lost Wax Casting Temperature Control Equipment}

도 1은 본 발명에 따른 온도제어장치의 개략적인 구성도이며,

도 2는 에러 변화 동향을 설명하기 위한 2차 시스템의 단위응답 곡선이며,

도 3은 지능형 제어 알고리즘의 흐름선도이다.

본 발명은 온도제어장치에 관한 것으로서, 로스트 왁스 주조에서 석고 주형의 가열에 있어서 생산된 제품의 품질을 결정짓는 온도제어장치에 관한 것이다.

종래에는 로스트 왁스 주조에서 석고 주형의 가열을 위해 전기로를 사용하고 있으나 전기로의 경우 단순한 비례제어만이 적용되고 있으며, 제품의 품질에 영향이 가장 큰 석고 주형의 가열 온도 및 가열 시간의 판단은 생산품의 형태를 고려한 작업자의 경험에 의존한다.

그러나 상기 종래기술은 석고 주형의 가열시 정밀한 온도제어 기술의 부재로 석고 주형의 온도가 낮은 경우 용융된 금속의 온도가 떨어져 미세한 부분까지 금속의 주입이 안 되어 원하는 형상을 얻지 못하고 석고 주형의 온도가 높은 경우 용융된 금속이 끓어서 표면이 거칠어지므로 제품의 품질과 경쟁력이 저하된다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서 발명한 것으로, 본 발명의 목적은 석고 주형의 가열에 있어 더욱 정밀한 온도제어가 가능한 온도제어장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 로스트 왁스 주조에서 석고 주형의 가열에 있어서, 석고 주형의 온도를 취득하기 위한 온도 취득부와, 비례제어와 적분제어를 적용한 지능형 제어 알고리즘 수행부와, 무접점 릴레이로 이루어진 제어부를 포함한 온도제어장치가 제시된다.

이하, 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 온도제어장치의 개략적인 구성도로서, 온도 취득부(10)와, 제어 알고리즘 수행부(20) 및, 제어부(30)를 포함하여 구성된다.

상기 온도 취득부(10)는 석고 주형의 온도에 따라 저항값이 변하는 온도 센서(11)와, 온도 센서 출력 신호의 증폭을 위한 증폭기(12) 및, 이를 제어 알고리즘 수행부(20)로 전달하기 위한 AD 변환기(13)로 구성된다.

그리고 상기 제어 알고리즘 수행부(20)는 온도 취득부의 표본 값을 전달받아 온도를 계산하고 이를 이용하여 비례제어와 적분제어를 적용한 지능형 제어 알고리즘을 수행한다. 이때, 정확한 온도를 계산하기 위해 가열 온도 범위를 10개의 구간으로 분리하고 각 구간에 대해 스플라인 보간법에 의해 얻어진 보간다항식을 이용하여 온도를 계산한다.

그리고 상기 제어부(30)는 제어 알고리즘 수행부(20)의 제어 신호를 입력받아 무접점 릴레이(31)를 이용하여 석고 주형을 가열하는 전기로 전원의 사이클 수를 제어한다.

이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 로스트 왁스 주조 온도제어장치의 제어 알고리즘을 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 에러 변화 동향을 설명하기 위한 2차 시스템의 단위응답 곡선(40)이다. 먼저, 시스템의 동적인 특성을 묘사하기 위한 변수를 설명한다. 에러 e는 석고 주형의 가열 온도 설정치(41)에서 현재 온도의 표본 값의 차로 정의한다. 또한, 에러 변화 Δe _n 은 현재 에러에서 이전 에러의 차로 정의하며 Δe _n =e _n -e _n-1 과 같다. 이 두 가지 정보를 이용하여 시스템의 동적인 특성을 묘사하기 위해 에러 변화 동향은 에러 e와 에러 변화 Δe의 곱으로 정의한다. 도 2를 참조하면 원점에서 A(42) 구간은 e>0, Δe<0, e?Δe<0이며 이 경우 에러 변화는 감소하는 것을 알 수 있다. 반면에 A(42)에서 B(43) 구간은 e<0, Δe<0, e?Δe>0 이며 에러가 증가하는 것을 알 수 있다. 이와 같은 방법으로 에러 변화 동향을 알 수 있으며, 도 2의 원점에서 E(46)까지 각 구간에 대하여 에러 변화 동향은 표 1에 정리하였다.

구간	e	Δe	e?Δe	에러 변화
원점에서 A(42)	>0	<0	<0	감소
A(42)에서 B(43)	<0	<0	>0	증가
B(43)에서 C(44)	<0	>0	<0	감소
C(44)에서 D(45)	>0	>0	>0	증가
D(45)에서 E(46)	>0	<0	<0	감소

상기의 시스템의 동적인 특성을 묘사하기 위해 정의한 변수들을 이용하여 지능형 제어 알고리즘이 수행된다.

이어, 상기의 로스트 왁스 주조 온도제어장치의 동작과정과 지능형 제어 알고리즘은 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.

석고 주형의 가열이 시작되면 온도제어장치는 온도 취득부(10)를 통하여 일정한 시간 간격으로 석고 주형의 온도 표본 값을 취득(110)한다. 취득한 온도 표본 값은 제어 알고리즘 수행부(20)로 전달되어 설정 값(41)과 온도 표본 값의 차로 정의되는 에러를 계산하는 과정(120)과 현재의 에러에서 이전의 마지막 에러의 차로 정의되는 에러 변화량을 계산하는 과정(130)을 수행한다. 석고 주형의 가열 시간을 줄이기 위해서 표본 값이 설정 값의 90%보다 낮은 경우(140)에는 전기로에 공급되는 전원의 60 사이클을 모두 인가(141)하며, 설정 값의 90% 이상인 경우에는 표본 값과 설정 값을 비교(150)하고 에러 변화 동향을 계산하는 과정(160, 161)을 수행한다. 표본 값이 설정 값보다 큰 경우 계산한 에러 변화 동향이 0보다 작으면 전원을 미인가(170)하고, 0보다 크면 에러 변화 동향이 0보다 큰 경우의 에러를 누적(171)하고 이전출력에서 적분 결과를 뺀 값으로 출력을 결정(180)하여 계산된 사이클의 전원을 전기로에 인가(190)한다. 표본 값이 설정 값보다 작은 경우 계산한 에러 변화 동향이 0보다 작으면 이전출력에 에러를 더한 값으로 출력을 결정(173)하고, 0보다 크면 에러 변화 동향이 0보다 큰 경우의 에러를 누적(172)하고 이전출력에 적분 결과를 더한 값으로 출력을 결정(181)하여 계산된 사이클의 전원을 전기로에 인가(190)한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 로스트 왁스 주조를 이용한 제품 생산에 있어 기존에 사용중인 전기로에 추가 설치하여 석고 주형의 가열 온도를 정밀하게 제어함으로써 생산된 제품의 품질 개선 및 경쟁력 향상의 효과가 있다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 로스트 왁스 주조의 온도 표본 값을 기반으로 전기로의 온도를 제어하기 위한 온도제어방법에 있어서,

   a) 석고 주형의 가열이 시작되면 온도제어장치는 온도 취득부(10)를 통하여 일정한 시간 간격으로 석고 주형의 온도 표본 값을 취득하는 단계;

   b) 취득한 온도 표본 값은 설정 값과 온도 표본 값의 차로 정의되는 에러를 계산하는 단계;

   c) 현재의 에러에서 이전의 마지막 에러의 차로 정의되는 에러 변화량을 계산하는 단계;

   d) 석고 주형의 가열 시간을 줄이기 위해서 표본 값이 설정 값의 90%보다 낮은 경우, 전기로에 공급되는 전원의 60 사이클을 모두 인가하며, 설정 값의 90% 이상인 경우에는 표본 값과 설정 값을 비교하는 단계;

   e) 상기 d) 단계에서 비교 판단한 결과, 표본 값이 설정 값보다 크고 상기 에러 변화량이 0보다 작으면 전원을 차단하고, 표본 값이 설정 값보다 크고 에러 변화량이 0보다 큰 경우 에러를 누적하고 이전출력에서 적분 결과를 뺀 값으로 출력을 결정하여 계산된 사이클의 전원을 전기로에 인가하는 단계; 및

   f) 상기 d) 단계에서 비교 판단한 결과, 표본 값이 설정 값보다 작은 경우 계산한 에러 변화량이 0보다 작으면 이전출력에 에러를 더한 값으로 출력을 결정하고, 표본 값이 설정 값보다 작은 경우 계산한 에러 변화량이 0보다 큰 경우의 에러를 누적하고 이전출력에 적분 결과를 더한 값으로 출력을 결정하여 계산된 사이클의 전원을 전기로에 인가하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 로스트 왁스 주조 온도제어방법.

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