KR20070061819A

KR20070061819A - 형체력 검출방법

Info

Publication number: KR20070061819A
Application number: KR1020077006078A
Authority: KR
Inventors: 아키라 이토
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2007-06-14
Also published as: JP2007030496A; EP1894700A4; CN101031406A; JP4699221B2; TW200704496A; US20080053188A1; KR20090015145A; EP1894700B1; KR100934349B1; EP1894700A1; TWI314095B; WO2006137386A1; CN101031406B

Abstract

성형기의 형체(型締)장치에 마련된 변형(strain)검출장치(30)로부터의 출력에 근거하여 형체력을 검출한다.

형체장치가 형개(型開) 한계상태일 때에 변형검출장치(30)로부터 출력되는 제1 출력값을 검출한다. 형체장치에 의하여 형체력을 발생하고 있을 때에 변형검출장치(30)로부터 출력되는 제2 출력값을, 제1 출력값에 근거하여 보정한다. 보정한 제2 출력값에 근거하여 형체력을 구한다. 변형검출장치(30)로부터의 출력을 디지털값으로 변환하고 나서 보정을 행하든가, 혹은, 변형 게이지(50)를 이용하여 변형 게이지의 비교 증폭기에 공급하는 기준전압을 제1 출력값에 근거하여 변경한다.

Description

형체력 검출방법{Mold clamping force detection method}

본 발명은 형체력(型締力) 검출방법에 관한 것으로서, 특히 성형기의 형체장치의 타이바의 변형을 측정하는 변형 게이지를 이용하여 형체력을 검출하는 형체력 검출방법에 관한 것이다.

예컨대, 사출성형기의 금형에 있어서의 형체력을 검출하는 수단으로서, 형체장치의 타이바의 변형(strain)(신장; 늘어남)을 측정하여, 측정한 변형을 형체력으로 환산하는 방법이 제안되어 있다. 타이바에는 형체력에 비례한 인장응력이 발생한다. 이 인장응력에 의하여 발생한 타이바의 변형(신장)을 검출함으로써, 실제로 금형에 가하여지고 있는 형체력을 구할 수 있다.

타이바와 같은 봉상(棒狀)부재의 변형을 검출하는 수단으로서, 일반적으로 변형 게이지가 이용된다(예컨대, 특허문헌 1 참조.). 변형 게이지는 복수의 저항으로 이루어지는 브리지 회로로 구성된다. 그 저항 중 적어도 하나를 피(被)측정물(타이바)에 장착하여 피측정물과 함께 변형시킨다. 변형 게이지는, 그와 같은 변형에 대응하는 저항의 변화에 기인한 출력전압의 변화에 근거하여 변형을 측정하는 변형검출장치이다.

[특허문헌 1] 일본국 특허공개 2002-103402호 공보

[발명의 개시]

[발명이 해결하고자 하는 과제]

변형 게이지를 이용한 변형검출장치에서는, 피측정물에 장착하는 저항의 경시(經時; 시간에 따른)변화나, 장착수단의 경시변화에 기인하여, 변형검출장치로부터의 출력전압에 드리프트가 생긴다. 출력전압에 드리프트가 생기면, 출력전압으로부터 환산하여 구하는 체결력(clamping force)에 오차가 생겨 버린다. 종래의 사출성형기의 형체력을 검출하기 위한 변형검출장치에서는, 형체력의 검출에 그다지 정밀도가 요구되지 않았으므로, 출력전압의 드리프트에 의한 형체력의 검출오차에 관하여는, 아무런 대책이 실시되지 않았다.

그렇지만, 사출성형 기술의 진보에 수반하여, 형체력을 정확하게 검출하여 성형조건에 반영함으로써 성형품의 품질을 향상시켜야 할 요구가 높아져 있다. 형체력을 정밀도 좋게 검출하기 위하여는, 상술한 경시(經時)변화에 따른 출력전압의 드리프트에 관하여 보정할 필요가 있고, 그와 같은 보정방법의 개발이 요망되고 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명의 총괄적인 목적은, 상술한 문제를 해결한 개량된 유용한 형체력 검출방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 보다 구체적인 목적은, 경시(經時)변화에 따른 변형검출장치로부터의 출력의 드리프트를 보정하여 정밀도 좋게 형체력을 검출할 수 있는 형체력 검출방법을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 성형기의 형체장치에 마련된 적어도 하나의 변형검출장치로부터의 출력에 근거하여 형체력을 검출하는 형체력 검출방법으로서, 이 형체장치가 무(無)부하일 때에 이 변형검출장치로부터 출력되는 제1 출력값을 검출하고, 이 형체장치에 의하여 형체력을 발생하고 있을 때에 이 검출장치로부터 출력되는 제2 출력값을, 이 제1 출력값에 근거하여 보정하고, 보정한 이 제2 출력값에 근거하여 형체력을 구하는 것을 특징으로 하는 형체력 검출방법이 제공된다.

상술한 발명에 있어서, 복수의 변형검출장치가 성형기의 형체장치에 마련되고, 이 변형검출장치의 각각으로부터 출력되는 이 제1 출력으로부터 이 제2 출력값을 구하고, 이 제2 출력의 합에 근거하여 형체력을 구하는 것으로 하여도 좋다.

상술한 형체력 검출방법에 있어서, 이 제1 출력값은, 이 형체장치가 형개(型開)한계상태일 때에 검출하는 것이 바람직하다. 또한, 이 제2 출력값의 보정은, 이 변형검출장치로부터의 출력을 디지털값으로 변환한 디지털값을 이용하여 행하는 것으로 하여도 좋고, 혹은, 이 변형검출장치는 변형 게이지로 이루어지고, 이 제2 출력값의 보정은, 이 변형 게이지의 비교 증폭기회로에 공급하는 기준전압을 이 제1 출력값에 근거하여 변경함으로써 행하여지는 것으로 하여도 좋다.

또한, 상술한 형체력 검출방법에 있어서, 이 비교 증폭기회로의 출력전압을 디지털값으로 변환하여 유지하고, 이 디지털값을 아날로그값으로 변환하여 이 기준전압을 생성하는 것으로 하여도 좋다. 이 비교 증폭기회로는 직렬로 접속된 적어도 2개 이상의 비교 증폭기를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 형체력 검출방법에 있어서, 이 복수의 변형검출장치 중 적어도 2개의 변형검출장치에 근거하는 출력값을 비교하여, 비교결과가 미리 정하여진 값보다 큰 경우에는 이상(異常)이라고 판단하는 것으로 하여도 좋다.

[발명의 효과]

본 발명에 의하면, 변형검출장치의 경시(經時)변화에 기인하는 출력의 변화분을 출력에 반영하기 때문에, 변형검출장치의 경시변화에 기인하는 출력의 드리프트가 보정되어, 실제 변형을 정밀도 좋게 검출할 수 있다. 이로써, 사출성형기의 금형의 형체력을 정밀도 좋게 검출할 수 있어서, 정확한 형체력의 검출값에 근거하여 최적의 성형조건을 효율적으로 설정할 수 있다.

본 발명의 다른 목적, 특징, 이점은, 첨부한 도면을 참조하면서 이하의 상세한 설명을 읽음으로써 보다 한층 명료하여질 것이다.

도 1은, 본 발명에 의한 변형검출방법이 적용되는 사출성형기의 형체장치의 측면도이다.

도 2는, 본 발명에 의한 체결력 검출방법에 있어서의 전압 드리프트를 보정 하는 처리의 플로차트이다.

도 3은, 소프트 리셋을 행하도록 구성된 변형검출장치의 블럭회로도이다.

도 4는, 하드 리셋을 행하도록 구성된 변형검출장치의 블럭회로도이다.

도 5는, 하드 리셋을 행하도록 구성된 변형검출장치의 구체예의 회로도이다.

도 6은, 4개의 타이바 중 대각선 상의 2개의 타이바 각각에 변형검출장치를 마련한 경우를 나타낸 도면이다.

도 7은, 4개의 타이바 각각에 변형검출장치를 마련한 경우를 나타낸 도면이다.

도 8은, 4개의 타이바 각각에 마련된 변형검출장치로부터의 아날로그 출력의 합에 근거하여 형체력을 구하는 예를 나타낸 블럭회로도이다.

도 9는, 4개의 타이바 각각에 마련된 변형검출장치로부터의 디지털 출력의 합에 근거하여 형체력을 구하는 예를 나타낸 블럭회로도이다.

도 10은, 4개의 타이바 각각에 마련된 변형검출장치로부터의 아날로그 출력을 멀티플랙서를 통하여 출력하고 나서 디지털 변환하고, 그 합에 근거하여 형체력을 구하는 예를 나타낸 블럭회로도이다.

도 11은, 도 3에 나타낸 소프트 리셋의 구성을, 4개의 타이바 각각에 변형검출장치를 마련한 구성에 적용한 예의 블럭회로도이다.

도 12는, 도 5에 나타낸 하드 리셋의 구성을, 4개의 타이바 각각에 변형검출장치를 마련한 구성에 적용한 예의 블럭회로도이다.

도 13은, 대각선 상의 타이바에 장착된 2개의 변형검출장치에 의하여 검출된 검출값의 차를 제3 출력값으로서 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20 : 형체(型締)기구

21 : 고정(固定)플래튼

22 : 타이바

23 : 가동(可動)플래튼

30 : 변형(strain)검출장치

40 : 제어장치

50 : 변형 게이지

60 : 디지털 처리부

62 : 아날로그/디지털 변환회로

64 : 리셋 처리회로

70 : 보정회로

72 : 출력전압 검출회로

74 : 기준전압 생성회로

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하에 본 발명에 의한 변형검출장치가 적용 가능한 장치로서, 사출성형기의 형체장치에 대하여, 도 1을 참조하면서 간단히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 변형검출장치가 장착된 사출성형기의 형체장치의 측면도이다. 도 1에 나타낸 형체장치는, 형두께 조정장치(10)와 형체(型締)기구(20)를 가진다. 형체기구(20)는 토글식 형체기구이며, 고정(固定)플래튼(21)과, 타이바(22)와, 가동(可動)플래튼(23)과, 아암(24)과, 토글 서포트(25)와, 형체용 서보 모터(26)와, 볼 나사(27)와, 크로스헤드(28)를 가진다.

고정플래튼(21)에 고정금형(미도시)이 장착되고, 가동플래튼(23)에 가동금형(미도시)이 장착된다. 가동플래튼(23)을 타이바(22)를 따라서 이동함으로써, 가동금형을 고정금형에 대하여 이동하여 금형의 개폐동작 및 형체동작이 행하여진다.

형체기구(20)에 있어서, 서보 모터(26)의 회전운동은 볼 나사(27)에 의하여 직선운동으로 변환되어, 볼 나사(27)에 연결된 토글기구(크로스헤드(28), 토글 레버(29a, 29b), 아암(24)으로 이루어진다)에 전달된다. 토글기구는 가동플래튼(23)에 접속되어 있어, 토글기구의 직선운동에 의하여 가동플래튼(23)이 전후진된다.

가동플래튼(23)이 전진하여 가동금형이 고정금형에 접촉하고(형폐), 더욱 고정금형에 대하여 가압되면, 그 가압력에 의하여 타이바(22)가 끌어 당겨져 신장이 생기며, 타이바(22)의 신장에 비례한 형체력이 발생한다.

따라서, 형체기구(20)에서 형체력을 발생시킨 경우에, 타이바(22)에 생기는 변형(신장)을 검출함으로써, 실제로 고정금형과 가동금형에 인가되어 있는 형체력을 검출할 수 있다. 그래서, 도 1에 나타낸 형체장치에서는, 타이바(22) 하나에 형체력 검출장치로서 변형검출장치(30)가 마련되고, 변형검출장치(30)로부터의 출력 에 의하여 형체력을 검출하고 있다.

변형검출장치(30)는, 변형 게이지를 이용하여 타이바(22)의 신장을 검출한다. 변형 게이지는 타이바(22)에 부착되든가 혹은 고정지그에 의하여 타이바(22)에 밀어붙여져 타이바(22)와 함께 신축하도록 장착된다. 변형 게이지는 저항선으로 이루어지고, 변형 게이지에 전압을 인가하였을 때에, 저항선의 신축에 의한 저항값의 변화에 기인한 출력전압의 변화에 근거하여, 타이바(22)의 신축을 검출하도록 구성되어 있다.

변형검출장치(30)(변형 게이지)로부터의 출력전압은, 예컨대 사출성형기에 마련된 제어장치(40)에 공급된다. 제어장치(40)는, 변형검출장치(30)(변형 게이지)로부터 공급된 출력전압을 환산하여 형체력을 구한다. 구하여진 형체력은 성형조건의 확인이나 설정 등에 이용된다.

상술한 변형검출장치(30)에 이용되는 변형 게이지는, 주지(周知)의 브리지 회로를 이용하여 저항값의 변화를 검출하는 검출회로이다. 변형 게이지는, 복수의 저항선을 조합하여 브리지 회로를 구성하고, 브리지 회로의 소정 위치로부터의 출력전압과 기준전압의 차를 비교 증폭기에서 증폭하여 전압신호로서 출력한다. 통상, 기준전압은 접지전위(0 볼트)가 되도록 회로가 구성되어 있다. 브리지 회로는, 각 저항선에 변화가 없는(즉, 저항값에 변화가 없는) 경우에, 0 볼트를 출력하도록 구성되어 있다. 그리고, 저항선 중 하나 또는 두 개에 변화가 있는 경우(즉, 저항선이 신축하여 저항값이 변화된 경우), 브리지 회로 내의 저항값의 밸런스가 깨져서, 저항값의 변화에 비례한 전압이 출력되도록 구성되어 있다.

브리지 회로를 구성하는 저항선은, 장기 사용시에, 경시(經時)변화에 의하여 저항값이 근소하나마 서서히 변화된다. 이와 같은 경시변화에 의한 저항값의 변화가 있으면, 당초에는 출력전압이 0 볼트로 설정되어 있던 브리지 회로로부터의 출력전압은, 0 볼트가 아니게 되어, 경시변화에 의한 저항값의 변화에 비례한 전압(예컨대 10 밀리볼트)이 출력된다. 이 출력전압의 변화를 드리프트라고 칭한다. 즉, 당초, 타이바에 변형이 발생하지 않은 상태(무(無)부하시)에서는 출력전압은 0 볼트로 설정되어 있었더라도, 얼마간 시간이 지나면 무부하시이더라도 출력전압은 드리프트하여 예컨대 10 밀리볼트가 되어 버린다. 따라서, 실제 타이바의 변형(신장)으로부터 발생하는 전압에 10 밀리볼트가 항상 가산된 전압이 출력되게 된다.

타이바의 변형(신장)은, 이 출력전압을 환산하여 얻어지는 값이며, 출력전압에 드리프트가 있으면, 전압 드리프트 만큼 실제 변형(신장)과는 다른 값이 되어, 변형의 검출오차가 생겨 버린다.

그래서, 본 발명에 의한 형체력 검출방법에서는, 상술한 무부하시의 출력전압의 드리프트분을 실제 출력전압값에서 뺌(혹은 더함)으로써, 드리프트분의 전압값을 상쇄하여 보정한다. 이 보정에는, 소프트 리셋과 하드 리셋이 있다.

소프트 리셋이란, 브리지 회로로부터 증폭기(AMP)를 통하여 출력되는 출력전압을 디지털 변환하는 아날로그/디지털 변환회로를 마련하고, 디지털 변환하여 얻어진 출력전압의 디지털값에 대하여 전압 드리프트에 상당하는 디지털값을 가산 혹은 감산하여 상쇄하는 보정방법이다. 소프트 리셋은 출력전압을 나타내는 데이터를 소프트웨어에 의하여 처리하여 보정을 행하는 방법이다.

한편, 하드 리셋은, 출력전압을 생성하는 비교 증폭기에 공급하는 기준전압을, 드리프트 전압에 상당하는 만큼 변경하는 회로를 마련하여, 하드웨어(회로)에서 전압 드리프트의 상쇄를 행하는 보정방법이다.

본 발명은, 전압 드리프트의 영향을 삭제하는 것을 목적으로 하는 것으로서, 상술한 소프트 리셋 및 하드 리셋은 그를 위한 수단의 일례이며, 어느 것을 채용하는 것으로 하여도 좋고, 또한, 본 발명의 범위 내에서 변형예나 개량예를 생각할 수도 있다.

여기서, 본 발명에 의한 체결력 검출방법에 있어서의 전압 드리프트를 보정하는 방법에 대하여, 도 2를 참조하면서 설명한다. 다만, 이 보정은 도 1에 나타내는 형체장치에 대하여 행하여지는 것으로 한다.

우선, 스텝 S1에 있어서 형체장치의 작동상태를 확인하여, 가동금형이 형개(型開) 한계위치인지 여부를 판정한다. 형개 한계위치란, 가동금형이 고정금형으로부터 가장 떨어진 위치, 즉 가동플래튼(23)이 가장 후퇴하여 정지한 위치이다. 형개 한계위치에서는 형체력은 발생하지 않아서, 타이바(22)에 변형(신장)은 생기지 않는다.

가동플래튼(23)이 형개 한계위치이면, 처리는 스텝 S2로 진행하여, 변형검출장치(30)로부터의 출력전압을 검출한다. 가동금형은 형개 한계위치에서 정지하여 있으므로, 본래대로라면 변형검출장치(30)의 출력전압은 0 볼트이어서, 검출값은 제로이다. 그러나, 변형검출장치(30)에 경시변화가 생기면 드리프트가 생겨서, 출력전압은 0 볼트가 아니게 된다. 따라서 검출값도 제로가 아니게 된다. 여기서, 검 출값이란, 상술한 소프트 리셋에서는 디지털화된 출력전압값이고, 하드 리셋에서는 비교 증폭기로부터 출력되는 출력전압값을 의미한다.

다음으로, 스텝 S3에 있어서, 검출값이 소정의 값 이상인지 여부를 판정한다. 검출값이 소정값 이상인 경우는, 스텝 S4로 진행하여, 검출값을 오프셋값으로서 설정한다. 소정값이란, 드리프트에 의한 검출오차를 보정할 필요가 있는지 여부를 판단하기 위한 역치이다. 즉, 검출값이 소정값 이상인 경우는 검출오차가 무시할 수 없는 정도라고 하여, 스텝 S5에 있어서, 검출값으로부터 오프셋값을 뺀 값을, 형체력으로 환산하기 위한 값으로 하도록 설정한다. 다시 말하여, 이 보정처리의 다음에 실제로 형체력을 검출하는 처리에 있어서, 형체시의 검출값으로부터 오프셋값을 뺀 값에 근거하여 형체력을 산출한다. 다만, 오프셋값의 초기값은 0으로 설정되어 있다.

상술한 바와 같이, 소프트 리셋에서는, 형체시의 검출값은 출력전압의 디지털값이며, 오프셋값은, 형개 한계위치에 있어서의 드리프트 전압의 디지털값이다. 한편, 하드 리셋에서는, 형체시의 검출값은 변형 게이지로부터의 출력전압 그 자체이고, 오프셋값은 드리프트 전압 그 자체이다.

스텝 S5에 있어서, 검출값으로부터 오프셋값을 뺀 값을 형체력으로 환산하기 위한 값으로 하도록 설정이 완료되면, 이번 처리를 종료한다. 또한, 스텝 S1에 있어서 가동금형이 형개 한계위치가 아니라고 판단한 경우, 및 스텝 S3에 있어서 검출값이 소정의 값 이상이 아니라고 판단한 경우는, 스텝 S4에 의한 보정은 행하지 않고, 스텝 S5로 진행한 후, 처리를 종료한다.

여기서, 상술한 처리에서는, 가동플래튼(23)이 형개 한계위치인 경우에 보정을 행하도록 하고 있지만, 이에 한하지 않고, 형폐력(型閉力)이나 형체력(型締力)이 발생하고 있지 않고(즉 금형이 열린 상태), 또한 가동플래튼(23)이 이동 중이 아니고 정지하고 있는 위치이면 좋다. 즉, 타이바(22)가 무부하 상태가 되도록 하는 위치에 가동플래튼(23)이 정지하고 있으면, 전압 드리프트를 검출할 수 있다.

이상과 같이, 상술한 형체력 검출방법에서는, 변형검출장치로부터의 출력에 근거하여 형체력을 검출할 때에, 형체장치가 무부하일 때에 변형검출장치로부터의 출력전압값(제1 출력값)을 검출하고, 형체장치에 의하여 형체력을 발생하고 있을 때에 변형검출장치로부터 출력되는 출력전압값(제2 출력값)을, 제1 출력값에 근거하여 보정하고, 보정한 제2 출력값에 근거하여 형체력을 구한다.

다음으로, 상술한 소프트 리셋에 관하여 더욱 상세히 설명한다. 도 3은 소프트웨어 리셋을 행하도록 구성된 변형검출장치(30)의 블럭회로도이다.

도 3에 있어서, 변형 게이지(50)는 주지(周知)의 구성이며, 그 설명은 생략한다. 본 실시예에서는, 변형 게이지(50)로부터의 출력전압은, 디지털 처리부(60)에 공급된다. 디지털 처리부(60)는, 아날로그/디지털 변환회로(62)에 의하여, 변형 게이지(50)로부터의 아날로그 전압신호를 디지털 전압신호로 변환한다. 아날로그/디지털 변환회로(62)는, 예컨대, 변형 게이지(50)로부터의 출력전압이 0.5 볼트인 경우는 디지털값 5000으로, 1 볼트인 경우는 디지털값 10000으로 변환한다.

아날로그/디지털 변환부(60)는, 상술한 도 2에 나타낸 전압 드리프트를 보정하는 처리(이 경우, 소프트 리셋)를 행하는 리셋 처리회로(64)를 구비하고 있다. 리셋 처리회로(64)는, 리셋 신호(RESET)가 입력되면, 도 2에 있어서의 처리를 행한다. 예컨대, 스텝 S2의 처리에 있어서, 형개 한계위치에 있어서의 출력전압은 아날로그/디지털 변환부(62)에 의하여 디지털값으로 변환된다. 형개 한계위치에 있어서의 출력전압(전압 드리프트에 상당)이, 10 밀리볼트이면, 10 밀리볼트는 디지털값 100으로 변환된다. 그리고, 디지털값 100은 상술한 스텝 S4에 있어서의 오프셋값으로서 기억된다.

따라서, 다음부터 형체력을 검출할 때는, 디지털 처리부(60)는, 실제로 변형 게이지(50)로부터 출력되는 전압을 아날로그/디지털 변환회로(62)에 의하여 디지털값으로 변환한 후, 리셋 처리회로(64)에 의하여 오프셋값을 감산한 값을 출력한다. 예컨대 실제로 변형 게이지(50)로부터 출력되는 전압이 전압 드리프트분인 10 밀리볼트를 포함하는 1.01 볼트이었을 경우, 이 전압은 디지털값 10100으로 변환된 후, 오프셋값 100이 감산되어서, 디지털 처리부(60)로부터는 10000이라고 하는 디지털값이 출력된다. 다시 말하여, 전압 드리프트분 ＝ 100이 감산되어서, 실제 형체력에 가까운 값으로 보정된 값이 출력되어, 성형기 제어장치(40)는, 보정된 값에 근거하여 실제 형체력을 구할 수 있다.

다만, 상술한 디지털 처리부(60)는, 변형검출장치(30)에 마련하여도 좋고, 혹은 성형기 제어장치(40)에 마련하는 것으로 하여도 좋다.

다음으로, 상술한 하드 리셋에 관하여 더욱 상세히 설명한다. 도 4는 하드 리셋을 행하도록 구성된 변형검출장치(30)의 블럭회로도이다.

도 4에 있어서, 변형 게이지(50)는 주지의 구성이며, 그 설명은 생략한다. 본 실시예에서는, 변형 게이지(50)로부터의 출력전압은 그대로 전압신호로서 성형기의 제어장치(40)에 보내진다. 전압 드리프트의 보정은, 보정회로(70)에 의하여 행하여진다.

보정회로(70)는, 변형 게이지(50)로부터의 출력전압을 검출하는 출력전압 검출회로(72)와, 변형 게이지의 증폭기에 공급하는 기준전압(V_REF)을 생성하는 기준전압 생성회로(74)를 가진다. 출력전압 검출회로에, 리셋 신호(RESET)가 입력되면, 출력전압 검출회로(72)는 변형 게이지(50)로부터의 출력전압을 검출하고, 검출한 출력전압을 기준전압 생성회로(74)에 공급한다. 이 출력전압은 전압 드리프트에 상당한다. 기준전압 생성회로(74)는, 공급된 출력전압을 소정의 전압과 비교하여, 소정의 전압 이상이었을 경우에, 이 전압값을 오프셋값으로서 기억한다.

다음부터 형체력을 검출할 때에는, 기준전압 생성회로(74)는, 기억한 전압값과 0 볼트의 차와 같은 전압을 생성하여 변형 게이지(50)의 증폭기에 기준전압(V_REF)으로서 공급한다. 따라서, 변형 게이지(50)의 증폭기는, 미리 전압 드리프트분이 조정된 기준전압에 근거하여 전압을 출력하므로, 변형검출장치(30)로부터의 출력전압은, 전압 드리프트분이 보정된 출력전압이며, 이 출력전압을 성형기의 제어장치(40)에 그대로 공급하면, 제어장치(40)는, 전압 드리프트분을 포함하지 않는 실제 형체력을 구할 수 있다.

여기서, 상술한 하드 리셋을 행하는 회로의 구체예를 들어서 설명한다. 변형 게이지 회로에서는 상술한 바와 같이 브리지 회로(BRIDGE)의 출력전압을 비교 증폭기(차동증폭기)(AMP)에 의하여 증폭하여 변형검출신호로 하고 있다. 브리지 회 로(BRIDGE)로부터의 출력전압은 작으므로, AMP의 증폭율을 크게 예컨대, 100배로 할 필요가 있다. 그러나, 하나의 AMP에서는 100배로 하는 것은 어려워서, 예컨대 도 5에 나타낸 바와 같이 2단(段)으로 증폭하는 구성으로 할 필요가 있다.

도 5는, 변형 게이지의 증폭회로에 본 발명에 의한 하드 리셋 회로를 설치한 회로구성을 나타낸 도면이다. 도 5에 나타낸 변형 게이지의 증폭회로는, AMP1과 AMP2를 가지는 2단 증폭 구성이며, AMP2에 대하여 상술한 하드 리셋을 행하도록 구성되어 있다.

도 5에 있어서, 브리지 회로(BRIDGE)로부터의 출력전압은, 우선 AMP1에 의하여 어느 정도 증폭된다. 그리고, AMP1의 출력을 재차 AMP2에 의하여 증폭하여, 변형 게이지로부터의 출력신호(변형검출신호)(VOUT)로 하고 있다.

여기서, AMP2의 출력 라인에는 전환 스위치(SW)를 통하여 오토 제로부가 접속되어 있다. 오토 제로부는, 상술한 하드 리셋을 행하는 회로이며, 아날로그ㆍ디지털 변환기(A/D)와, 제어소자(CONTROLLER)와, 디지털·아날로그 변환기(D/A)로 이루어진다. 오토 제로부로부터는, 기준전압(V_REF)이 출력되어, AMP2에 공급된다. 이 기준전압(V_REF)이, 브리지 회로(BRIDGE)의 출력전압에 있어서의 전압 드리프트분을 AMP2에서 보정하기 위한 보정신호가 된다.

브리지 회로(BRIDGE)의 출력전압에 있어서의 전압 드리프트가 생기지 않은 초기상태에서는, 전환 스위치(SW)는 접지측에 접속되어 있어서, 오토 제로부에 접지전위가 공급되어, 접지전위가 그대로 AMP2의 기준전압(V_REF)으로 되어서 AMP2에 공급된다.

어느 정도 시간이 경과하여 하드 리셋을 행하여야 할 때가 오면, 제어소자(CONTROLLER)에 대하여 리셋 신호(RESET)가 입력된다. 그러면, 제어소자(CONTROLLER)는 전환 스위치(SW)를 VOUT측으로 스위칭한다. 이로써 오토 제로부에 AMP2의 출력전압(VOUT)이 공급된다.

오토 제로부에 공급된 출력전압(VOUT)은, 우선 아날로그ㆍ디지털 변환기(A/D)에 의하여 디지털 변환되어, 디지털값이 되어서 제어소자(CONTROLLER)에 공급된다. 제어소자(CONTROLLER)는 출력전압(VOUT)의 디지털값을 유지함과 함께, 이 디지털값을 디지털ㆍ아날로그 변환기(D/A)에 입력한다. 디지털ㆍ아날로그 변환기(D/A)는 입력된 디지털값을 아날로그값으로 변환한다. 다시 말하여, 아날로그ㆍ디지털 변환기(A/D)에 입력된 AMP2의 출력전압을 재생한다. 이 재생한 전압이 기준전압(V_REF)이며, AMP2의 기준전압 입력단자에 공급된다.

이상과 같이, 제어소자(CONTROLLER)에 리셋 신호(RESET)가 입력되면, 그 시점에서의 AMP2로부터의 출력전압이 기준전압(V_REF)이 되어서 AMP2에 공급된다. 제어소자(CONTROLLER)는 기준전압(V_REF)의 디지털값을 유지하고 있어서, 이후 연속하여 기준전압(V_REF)을 AMP2에 공급한다.

여기서, 도 1에 나타낸 형체장치에는 4개의 타이바(22)가 마련되어 있다. 형체시에 있어서 4개의 타이바(22)에 균등한 힘(형체력)이 작용한다고 가정한 경우, 어느 하나의 타이바(22)에 가하여지는 힘을 상술한 체결력 검출방법에 의하여 보정하면서 검출하고, 그 검출값을 4배로 하면, 형체력을 얻을 수 있다.

그러나, 실제 형체장치에 있어서는, 각 부품의 치수오차나 중량 밸런스 등의 영향에 의하여, 4개의 타이바(22)에 균등하게 힘이 가하여지지 않는 경우가 많다. 이 경우, 하나의 타이바(22)에서의 검출값을 4배로 하여 형체력을 산출하는 방법으로는, 정확한 형체력을 얻을 수 없을 우려가 있다.

그래서, 복수의 타이바(22) 각각에 대하여 변형검출장치(30)를 장착하고, 이들의 변형검출장치(30)의 출력의 합에 근거하여 형체력을 산출함으로써, 타이바(22) 간의 편차에 기인하는 형체력의 검출오차를 저감 혹은 제거할 수 있다.

도 6은, 4개의 타이바(22) 중 대각선 상의 2개의 타이바(22) 각각에 변형검출장치(30)를 마련한 경우를 나타낸 도면이다. 다만, 도 6은 도 1에 있어서 가동플래튼(23)측에서 고정플래튼(21)을 본 경우의 도면이고, 타이바(22)는 단면(斷面)으로서 나타내고 있다. 이와 같이, 대각선 상의 2개의 타이바(22)에 가하여지는 힘을 구하고, 그 합을 2배로 함으로써 형체력을 산출할 수 있다. 4개의 타이바(22) 중, 상측 타이바(22)와 하측 타이바(22) 사이의 편차, 및 우측 타이바(22)와 좌측 타이바(22) 사이의 편차를 고려하면, 대각선 상의 2개의 타이바(22)에 가하여지는 힘의 합을 2배로 함으로써 효율적으로 편차의 영향을 저감한 형체력을 구할 수 있다.

또한, 도 7은, 4개의 타이바(22) 각각에 변형검출장치(30)를 마련한 경우를 나타낸 도면이다. 이와 같이, 모든 타이바(22)의 각각에 가하여지는 힘을 구하고, 그 총합을 구함으로써 형체력을 산출할 수 있다. 이 경우, 각 타이바(22)에 가하여지는 힘의 편차가, 얻어진 형체력에 영향을 주지 않아, 정확한 형체력을 얻을 수 있다.

복수의 변형검출장치(30)로부터의 출력의 합을 취하기 위하여는, 도 8에 나 타낸 바와 같이, 각 변형검출장치(30)의 증폭기(AMP1∼AMP4)로부터의 출력을 가산회로에 입력하여 출력합을 취하고, 이 출력합을 아날로그ㆍ디지털 변환기(A/D)에서 변환하면 좋다. 이 경우, 복수의 변형검출장치(30)로부터의 출력은, 아날로그값인 상태로 합이 취하여지고, 그 합이 디지털 신호로 변환되는 것이 된다.

혹은, 도 9에 나타낸 바와 같이, 변형검출장치(30)의 증폭기(AMP1∼AMP4)로부터의 출력을 각각 개별적으로 아날로그ㆍ디지털 변환기(A/D)에서 디지털값(DATA1∼DATA4)으로 변환하고, 얻어진 디지털값의 총합(DATA)을 디지털 연산에 의하여 구하는 것으로 하여도 좋다(DATA ＝ DATA1＋DATA2＋DATA3＋DATA4). 이 경우, 복수의 변형검출장치(30)로부터의 출력은, 개별적으로 디지털값으로 변환되고, 디지털값에서의 합이 연산되는 것이 된다.

도 9에 나타낸 방법에서는, 각 변형검출장치(30)에 대하여 아날로그ㆍ디지털 변환기(A/D1∼A/D4)를 마련할 필요가 있어서, 변형검출장치(30)의 수와 같은 수의 아날로그ㆍ디지털 변환기가 필요하게 된다. 그래서, 도 10에 나타낸 바와 같이, 멀티플랙서(ML)를 이용하여 하나의 아날로그ㆍ디지털 변환기(A/D)만으로 모든 변형검출장치(30)로부터의 출력을 디지털 변환하는 것으로 하여도 좋다.

도 10에 있어서, 멀티플랙서(ML)는, 각 변형검출장치(30)로부터의 출력을, 예컨대 1 밀리초마다 스위칭하여 순차 출력한다. 따라서, 아날로그ㆍ디지털 변환기(A/D)로부터는, 각 변형검출장치(30)로부터의 출력이 아날로그값으로 변환된 디지털값(DATA1∼DATA4)이 1 밀리초마다 출력된다. 이 디지털값(DATA1∼DATA4)의 총합(DATA)을 디지털 연산에 의하여 구한다(DATA ＝ DATA1＋DATA2＋DATA3＋DATA4).

다만, 멀티플랙서(ML)에 의하여, 각 변형검출장치(30)로부터의 출력을 예컨대 1 밀리초마다 스위칭하고 있다고 하면, DATA1∼DATA4는 1 밀리초씩 어긋난 시점에서의 검출값이어서, 복수의 타이바의 동일 시점에서의 검출값이 아니다. 그래서, 검출시점의 어긋남을 보정할 필요가 있다. 예컨대, DATA1∼DATA4의 총합(DATA)은, DATA1∼DATA4가 얻어진 시간의 중간 시점에서 얻어진 것으로 한다.

구체적으로는, DATA1∼DATA4가 1 밀리초마다 출력되는 것이라면, DATA1이 얻어진 시점부터 DATA4가 얻어지는 시점까지는 3 밀리초가 걸리므로, 그 중간으로 하여, DATA1이 얻어진 시점으로부터 1.5 밀리초인 시점에 있어서 총합(DATA)이 얻어진 것으로 설정한다. 혹은, DATA1이 얻어진 시점에서 총합(DATA)이 얻어진 것으로 하여 설정하고, DETA2∼DETA4의 값으로부터 미리 정하여 놓은 값만큼 감산하고 나서 총합(DATA)을 구하는 것으로 하여도 좋다.

이상과 같이 복수의 타이바(22) 각각에 마련된 변형검출장치(30)로부터의 출력에 의하여 구하는 형체력에 대하여도, 도 3 또는 도 5에 나타낸 바와 같은 전압 드리프트의 보정처리를 행하는 것이 바람직하다.

도 11은, 도 3에 나타낸 소프트 리셋의 구성을, 4개의 타이바 각각에 변형검출장치(30)를 마련한 구성에 적용한 예의 블럭회로도이다. 각 변형검출장치(30)의 디지털 처리회로(60)로부터 출력되는 디지털값의 출력(VOUT)은, 제어장치(40)에 입력되고, 제어장치(40)에 있어서 그들의 총합이 연산되어서 형체력이 구하여진다. 다만, 제어장치(40)에서는, 같은 시점에서의 4개의 변형검출장치(30)로부터의 출력의 총합을 연산하는 것으로 한다.

도 11에 나타낸 구성에 있어서, 전압 드리프트의 보정은, 도 2에 나타낸 처리와 마찬가지로 행하여진다. 즉, 가동플래튼이 형개 한계위치에 있다고 판정된 경우에, 각 변형검출장치(30)에 있어서, 도 2의 스텝 S2에서 S5의 처리가 행하여져 전압 드리프트분을 상쇄하는 처리가 행하여진다. 전압 드리프트는 각 변형검출장치(30)에 있어서 개별적으로 발생하며, 모든 변형검출장치(30)에 있어서 같은 전압 드리프트가 발생하는 것은 아니다. 따라서, 전압 드리프트의 보정은 각 변형검출장치(30)에 있어서 별개로 행하여지는 것이 바람직하다.

또한, 마찬가지로 도 4에 나타낸 하드 리셋의 구성을, 4개의 타이바 각각에 변형검출장치(30)를 마련한 구성에 적용할 수도 있다. 이 구성은 도 11에 나타낸 구성과 마찬가지이며 그 설명은 생략한다.

도 12는, 도 5에 나타낸 하드 리셋의 구성을, 4개의 타이바 각각에 변형검출장치(30)를 마련한 구성에 적용한 예의 블럭회로도이다. 각 변형검출장치(30)의 증폭기(AMP2)로부터 출력되는 아날로그값의 출력(VOUT)은, 멀티플랙서(ML)에 공급된다. 멀티플랙서(ML)는, 예컨대 1 밀리초마다 순차 출력(VOUT)을 스위칭하여 아날로그ㆍ디지털 변환기(A/D)에 출력한다. 아날로그ㆍ디지털 변환기(A/D)는, 순차 공급되어 오는 출력(VOUT)을 디지털값으로 변화시켜서 제어장치(40)에 공급한다. 제어장치(40)는, 도 10에 나타낸 예와 마찬가지로, 디지털값(DATA1∼DATA4)의 총합(DATA)을 디지털 연산에 의하여 구한다(DATA ＝ DATA1＋DATA2＋DATA3＋DATA4).

도 12에 나타낸 구성에 있어서도, 전압 드리프트의 보정은, 각 변형검출장치(30)에 있어서 도 2에 나타낸 처리와 마찬가지로 행하여진다.

또한, 하드웨어의 구성에 있어서, 멀티플랙서를 이용하지 않고, 4개의 타이바 각각 마련된 변형검출장치(30)의 각각에 아날로그ㆍ디지털 변환기(A/D)를 마련하는 것으로 하여도 좋다. 이 경우, 각 아날로그ㆍ디지털 변환기(A/D)로부터 출력된 디지털값(DATA)이, 제어장치(40)에 입력되는 것이 된다.

도 13은 복수의 타이바 중, 도 6에 나타낸 바와 같이 대각선 상의 타이바에 장착된 2개의 변형검출장치(30)에 의하여 검출되는 검출값의 차를 제3의 출력값으로서 나타낸 도면이다. 도 13의 그래프에 있어서, 실선(實線)은 정상적인 상태로 형체력이 타이바에 가하여졌을 때의 2개의 변형검출장치(30)의 검출값의 차인 제3 출력값을 나타내고 있다. 이 경우, 검출값의 차는 작은 값이고, 타이바 간의 편차는 작아서, 금형에 밸런스 좋게 형체력이 가하여지고 있다고 판단된다. 한편, 도 13의 그래프에 있어서, 일점쇄선(一点鎖線)은 이상(異常) 있는 상태로 형체력이 가하여졌을 때의 제3 출력값을 나타내고 있다. 형(型) 터치 위치부터 형체력은 커지기 시작하고, 형체가 완료되면 형체력이 일정하게 되므로, 비교값으로서의 제3 출력값도 형 터치 위치로부터 상승하고, 형체 완료 이후는 일정하게 된다. 그러나, 금형에 밸런스 좋게 형체력이 가하여지지 않으면, 제3 검출값은 정상적인 상태에 비하여 현격히 큰 값이 된다. 이 경우, 금형의 장착 상태가 나쁘다, 타이바가 파손되어 있다는 등, 형체장치가 이상 상태라고 판단할 수 있다. 또한, 이상 판단의 역치를 설정함으로써, 제3 출력값이 역치를 넘은 경우에는, 이상이 발생하였다고 판단하여, 형체장치의 작동을 정지시키거나, 이상 알람을 발하여 조작자에게 이상의 발생을 통지하는 등 하여, 불량을 조기에 조작자에게 인식시킬 수도 있다.

이와 같이, 각 변형검출장치(30)의 검출값을 비교함으로써, 각 타이바에 가하여지는 형체력의 편차를 파악할 수 있어, 금형의 장착상태와 같은 형체장치의 상태감시를 행할 수 있다. 또한, 보다 정확하게 상태감시를 할 수 있도록, 변형검출장치(30)를 2개만이 아니라, 모든 타이바에 대하여 마련하는 것으로 하여도 좋다. 또한, 적분값을 이용함으로써, 보다 정확한 판단을 행할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 복수의 타이바에 별개로 마련된 변형검출장치에 의하여 얻어진 출력값의 합에 근거하여 형체력을 구함으로써, 각 타이바에 가하여지는 힘의 편차의 영향을 저감 또는 제거할 수 있어서, 정밀도가 높은 형체력 검출을 달성할 수 있다. 또한, 복수의 변형검출장치의 각각에 대하여 전압 드리프트의 보정을 행함으로써, 가일층 정밀도가 높은 형체력 검출을 달성할 수 있다.

본 발명은 구체적으로 개시된 실시예에 한하지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고 다양한 변형예, 개량예가 행하여질 것이다.

본 출원은, 2005년 6월 21일 출원인 우선권주장 일본국 특허출원 2005-180999호, 및 2006년 1월 23일 출원인 우선권주장 일본국 특허출원 2006-014312호에 근거하는 것이며, 그 전체 내용은 여기에 원용된다.

본 발명은, 형체장치의 타이바의 변형을 측정하는 변형 게이지를 이용하여 형체력을 검출하는 성형기에 적용 가능하다.

Claims

성형기의 형체(型締)장치에 마련된 적어도 하나의 변형(strain)검출장치로부터의 출력에 근거하여 형체력을 검출하는 형체력 검출방법으로서,

이 형체장치가 무(無)부하일 때에 이 변형검출장치로부터 출력되는 제1 출력값을 검출하고,

상기 형체장치에 의하여 형체력을 발생하고 있을 때에 상기 검출장치로부터 출력되는 제2 출력값을, 상기 제1 출력값에 근거하여 보정하고,

보정한 이 제2 출력값에 근거하여 형체력을 구하는 것을 특징으로 하는 형체력 검출방법.
청구항 1에 있어서,

복수의 변형검출장치가 성형기의 형체장치에 마련되고, 이 변형검출장치의 각각으로부터 출력되는 상기 제1 출력으로부터 상기 제2 출력값을 구하고,

상기 제2 출력의 합에 근거하여 형체력을 구하는 것을 특징으로 하는 형체력 검출방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 제1 출력값은, 상기 형체장치가 형개(型開) 한계상태의 때에 검출하는 것을 특징으로 하는 형체력 검출방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 제2 출력값의 보정은, 상기 변형검출장치로부터의 출력을 디지털값으로 변환한 디지털값을 이용하여 행하는 것을 특징으로 하는 형체력 검출방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 변형검출장치는 변형 게이지로 이루어지고,

상기 제2 출력값의 보정은, 이 변형 게이지의 비교 증폭기회로에 공급하는 기준전압을 상기 제1 출력값에 근거하여 변경함으로써 행하여지는 것을 특징으로 하는 형체력 검출방법.
청구항 5에 있어서,

상기 비교 증폭기회로의 출력전압을 디지털값으로 변환하여 유지하고, 이 디지털값을 아날로그값으로 변환하여 상기 기준전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 형체력 검출방법.
청구항 6에 있어서,

상기 비교 증폭기회로는 직렬로 접속된 적어도 2개 이상의 비교 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 형체력 검출방법.
청구항 2에 있어서,

상기 복수의 변형검출장치 중 적어도 2개의 변형검출장치에 근거하는 출력값을 비교하여, 비교결과가 미리 정하여진 값보다 큰 경우에는 이상(異常)이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 형체력 검출방법.