KR930007773B1 - 성형기계 제어장치등에서 다중 센서처리 제어시스템 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

성형기계 제어장치등에서 다중 센서처리 제어시스템

제1도는 종래 기술의 일예도.

제2도는 (a),(b)는 제1도에서 센서측의 검출입력과 센서회로 검출부측의 출력변화 파형도.

제3도는 본 발명의 회로 블럭도.

제4도는 제3도의 또 다른 실시예 회로 블럭도.

제5도의 (a),(b)는 제3도에서 센서측의 검출입력과 센서신호 검출부측의 출력변화 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 단일 센서 다중 처리 시스템 11 : 센서신호 검출부

12a, 12b : 제1, 2 신호제어 증폭부 13 : AD 컨버터

14 : DA 컴버터 15 : 시스템 마이크로 프로세서

2 : 다중센서 다중 처리시스템 21a, 21b : 제1, 2 센서신호 검출부

22a, 22b : 제1, 2 신호제어 증폭부 23 : AD 컨버터

24 : DA 컨버터 25 : 시스템 마이크로 프로세서

본 발명은 성형기계 제어 장치등의 간이 자동화를 위한 센서 처리 제어시스템에 관한 것으로서, 특히 이러한 센서 처리 제어시스템에서 사용되는 센서회로 기국 및 장치등이 외부적 변화(일예로, 회로부품의 주위온도 변화, 회로 부품 자체의 비정합, 부하 및 구동전압 변동등)등에 기인하여 소정 설계된 센서 처리 기능을 발휘하지 못함에 의한 하자 있는 제품의 반복생산등의 처리 조건을 개선하고 복수의 작업 공정에 의해 완성되는 제품 생산의 정밀 제어 처리가 가능토록한 다중 센서 처리 제어시스템에 관한 것이다.

성형기계등에서는 피가공물을 성형기계등의 성형작업부위에 배치고정하고, 이 피가공물에 대한 성형구동물이 접근하거나, 또는 피가공물이 이동하면서 상기 성형구동물이 상대적으로 고정되어지는 형태로 그 피가공물의 기계성형을 행하고 있다. 또, 상기 피가공물이 배치되는 부위나 또는 성형구동물 부위에는 상기 피가공물의 성형 조건을 고려한 성형물의 칫수, 크기, 성형물 갯수, 기계오동작 등을 감지하는 센서가 구비되어 있고, 상기 센서에 의해 감지된 조건에 따라 성형 구동물 또는 피가공물의 동작점위를 최적범위로 세팅한 상태에서 자동반복 성형작업을 시스템 마이크로 프로세서등의 제어로직을 이용하여 행하도록 설계되어 있다. 그리고, 상기와 같은 유형중에서 그 전형적인 종래 기술은 제1도와 같이 나타내었다. 여기서는 피측정물(51)(일예로, 성형물 또는 가공물)과 성형구동물과의 일정 이격위치, 크기, 존재유무등을 검출하는 1개의 센서가 성형구동물 또는 피측정물(51)의 주변소정 위치에 배치되어 있고, 이 1개의 센서로 부터 소정신호를 검출하는 신호검출부(52)와, 이 신호검출부(52)에서 검출된 신호를 시스템 마이크로 프로세서(55)가 판독할 수 있도록 신호증폭부(53)를 거쳐 아날로그를 디지탈로 변환하는 AD컨버터(54)에 의해 아날로그 신호를 디지탈로 변환하고, 이 디지탈 데이타를 입력받아 마이크로 프로세서(55)는 소정 프로램된 데이타와 비교하여 출력처리를 행하게 되어 있다. 또, 상기 마이크로 프로세서(55)에는 일예로 상기 피측정물(51)인 성형물의 크기, 접근위치, 칫수등의 기준데이타와 상기 센서에서 입력된 조건등을 고려하여 그 상태변화가 소정치이상으로 벗어나면 동작물의 정지제어를 행하거나 또는 상기 성형물의 갯수등을 체크하거나 또는 모니터(58)등을 통해 동작 조건을 디스플레이 하는 처리제어를 행하게 된다. 또 피제어 출력부(56)의 동작을 제어하는 상기 마이크로 프로세서(55)에는 키조작에 의해 소정 동작 프로그램을 변화시키거나 동작 조건등을 세팅하는 입력 조작부(57)가 구비되어 있다.

그러나, 이러한 종래 기술에서는 상기 센서와 피측정물과의 최적세팅 조건이 센서 회로의 온도변화나 또는 구동전압의 예기치 않는 변동, 회로부품 교체에 따른 부품 오차등의 외부적 조건에 기인하여 변동되어질 때는 소망하는 성형물의 제작된 형태가 그 정밀성에 하자가 발생하거나 또는 이러한 하자를 자동반복아여 생산하게 되므로서 문제점을 야기하였다.

특히, 상기와 같은 센서의 감지조건은 구동물이 외부적 요인으로 점차적인 오동작을 야기하거나 구동기계물의 사용에 의한 노후 또는 마모등을 검출하기가 거의 어렵고, 2회 이상 성형공정에 의해 제품이 완성되는 물품에는 1회와 2회 공정등의 감지조건이 상대적으로 변화되어야 하므로서 1개 센서 및 그 처리회로에 의한 사용이 불가능하였다. 그러므로, 이러한 시스템에서는 단순히 완성된 성형물의 횟수나, 상대위치, 피성형물이 존재하는가 없는가에 따른 성형기계의 동작 또는 구동제어등의 단순한 제어 처리 기능에 의존할 수 밖에 없는 것이어서 그 이용에 커다란 제약을 받아왔다. 일예로, 상기 제1도예의 센서에서 최적조건으로 세팅설정된 입력상태 또는 동작정지시를 제2도(가)와 같이 V₂라 하고, 그 센서측의 입력조건 변화가 소정치 범위에 이르는 소정상태를 Vc(a₁파형), 내,외부적 환경 변화에 기인된 변화 상태를 V₁(b₁파형)라 가정하면, 이 센서입력을 받아들여 소정검출 신호를 출력하는 센서신호 검출부에선 (나)와 같이 소정치 범위로 기준선 Vr₁(a₂파형)을 설정하여 이 설정된 Vr₁으로부터 +영역에서 0점으로 하향하는 검출 출력을 내보내게 되는 것이다. 이때, 상기 소정치 범위에 이르는 소정상태 V₂센서입력의 변화에는 그 상태에 따른 센서신호 검출부 출력의 발생이 +범위에 존재하므로 증폭부(53) 및 AD 컨버터(54)를 거쳐 마이크로 프로세서(55)에 소정검출 데이타를 제공할 수 있지만 상기 내,외부적 환경 또는 2이상의 공정으로 제작 완성되어지는 물품의 공정조건 변화에 기인된 최대변화 상태 V₁에 이르러선 상기 +영역에서 0점으로 향하는 출력 조건이 0점을 넘어서서 -V(b₂파형)까지 이르기 때문에 도면중 빗금친 부분 a에 해당하는 소정범위의 검출입력변화는 전혀 마이크로 프로세서(55)가 판독데이타를 얻지못하게 되어 센서에 의해 입력 처리 제어기능을 제대로 수행 할 수 없다는 문제점을 야기시킨다.

또, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 센서로부터 검출된 신호의 변화폭을 고려한 회로 세팅을 행할수도 있으나 이는 그 변화폭의 정도가 미미한 경우에는 그 해결방법을 얻을 수도 있겠지만 그 변화폭이 비교적 큰 형태에서는 공급전원과 회로 조건을 최적범위로 유지나는데의 한계가 있게되고 그 설계의 용이성도 보장키 어려운 것이었따.

일예로, 여기서는 상기 V₁와 같은 변화폭을 고려하여 입력증폭도를 큰 범위로 설계할때는 그 센서 감도가 정밀치못하게 되며, 이와 반대로 그 센서 입력증폭도를 작은 범위로 하게 될대는 상기와 같은 큰 변화치에 대한 검출응답이 존재하기 않게 되는 문제점을 야기하게 되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하고자 제안된 것으로서, 본 발명은 그 주목적이 피성형물등과 센서회로와의 외부적 요인에 의해 최적 작업 조건을 변화시키는 상대 조건을 고려한 수정된 최적작업 조건으로 자동 처리제어할 수 있는 다중 센서 제어처리 시스템에 의해 이러한 기기의 성형 처리 작업을 신뢰성 있고 정밀한 성형작업 처리가 가능토록 한 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 압조기등과 같이 2회 이상 성형작업에 의해 최종 목적물이 완성되어야 하는 처리 기계에서 그 작업조건을 자동화 할 수 있는 다중센서 제어 처리 세스템을 제공코자 한 것이다.

본 발명은 특히 성형기계등의 소정부위에 부착된 단일 센서에 의해 검출된 신호는 입력변화폭의 상대조건을 고려하여 마이크로 프로세서로부터의 가변기준 전압 출력이 DA 컨버터를 거쳐 제공되어지는 제1신호제어 증폭부와, 입력변화의 최대변화폭을 고려하여 마이크로 프로세서로 부터의 가변기준 전압 출력이 DA 컨버터를 거쳐 제공되어지는 제2신호 제어증폭부 및, 상기 제1,2신호제어 증폭부의 각 신호검출의 아날로그 출력을 디지탈로하여 마이크로 프로세서로 입력하는 AD 컨버터로 구성되는 다중센서 제어 처리 시스템을 그 특징으로 하는 것이다. 본 발명의 또 다른 특징은 성형기계등의 복수개소에 부착시킨 복수센서에는 각기 마이크로 프로세서의 센서 입력 조건에 대응된 기준전압 가변 출력이 DA 컨버터로서 제공되는 신호증폭 제어부가 각기 마련되어져 있고 이 신호증폭제어부와 마이크로 프로세서와의 사이에는 AD 컨버터가 각각 구비되어진 다중센서 제어처리 시스템을 제공코자 한 것이다.

이하에서 이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 제3도는 본 발명에 의한 일실시예의 구성으로서 단일 센서 다중 처리 시스템(1)을 나타내었다. 여기서는 피제어물등의 피측정물(51)의 위치, 거리, 크기등을 감지하는 1개의 센서 및 그 신호검출부(11)와, 이의 출력으로부터 소정 검출신호의 기준폭 편차를 검출 증폭하는 제1신호제어 증폭부(12a), 및 상기 소정 검출신호로 부터 내, 외부적 환경에 기인한 최대편차폭을 고려하여 AD 컨버터(13)측 입력을 제공하는 제2신호 제어증폭부(12b)와, 이 제1,2신호제어 증폭부(12a,12b)로부터 제공되는 아날로그 신호를 각기 디지탈로 처리하는 AD 컨버터(13) 및 이 AD 컨버터(13)의 출력을 제공받아 소정프로그램된 내용에 따른 제1,2신호제어 증폭부(12a,12b)의 비교증폭기 기준전압을 변화시키는 마이크로 프로세서(15)와, 이 마이크로 프로세서(15)의 기준전압 변환 출력과 제1,2신호제어 증폭부(12a,12b)사이에서 디지탈 신호를 아날로그 신호로 변환시켜 주는 DA 컨버터(14)로 구성되어져 있다. 또, 여기서는 미설명 부호 4는 피제어 출력부, 16은 입출력 조작부로서 이는 모니터와 키보드를 포함한 구성이다. 한편, 제4도는 본 발명에 의한 또 다른 실시예의 구성으로서 다중센서 다중처리 시스템(2)을 나타내었다. 여기서는 피측정물(51)의 0°와 도는 90°와 270° 상대 위치에 각기 부착시킨 제1,2센서신호 검출부(21a,21b)와, 이 제1,2센서신호 검출부(21a,21b)에서 각기 제공된 입력 신호를 증폭하여 AD 컨버터(23)로 보내는 제1,2신호 제어증폭부(22a,22b) 및 상기 제 1,2 신호제어 증폭부(22a,22b)에서 출력되는 아날로그 검출신호를 디지탈로 변환시키는 AD 컨버터(23)와, 이 AD 컨버터(23)의 출력을 그 입력 데이타로 제공받는 마이크로 프로세서(25) 및 이 마이크로 프로세서(25)에서 소정프로그렘에 따른 데이타 출력과 상기 제1,2신호제어 증폭부(22a,22b)와의 사이에서 그 디지탈 값을 아날로그로 변환시키는 DA 컨버터(24)로 구성되어져 있다.

또, 상기 마이크로 프로세서(25)는 상기 하나의 피측정물(51)에 대한 복수의 센서로부터 입력되는 조건과 소정 성형물의 샘플링된 표준상태와를 비교 계산하여 그 표준 상태와 상기 입력조건이 일치하면 DA 컨버터(24)의 출력값을 변환시키지 않고 상기 비교조건이 증감하면 이에 따를 DA 컨버터(24)측 출력을 변환조정하는 기능을 수행한다. 그리고, 상기 피측정물(51)의 크기 주건등에 따라 상기 제1,2센서 신호검출부(21a,21b)와 제1,2신호제어 증폭부(22a,22b)는 다단으로 증설할 수가 있다. 또, 여기서의 미설명 부호 4는 피제어 출력부, 26은 입출력 조작부로서 역시 모니터와 키보드를 포함한 구성이다.

이러한 구성의 본 발명은 그 작용 및 효과가 다음과 같다.

즉, 제3도와 같이 단일 센서 다중처리 시스템(1)에선 성형기계물등의 피성형물 또는 성형구동물인 피측정물(51)에 대한 위치, 크기 또는 상대거리등을 감지하는 센서신호 검출부(11)로부터 소정세팅된 상태에서 피측정물을 감지하게 된다. 또, 상기 센서신호 검출부(11)에선 일예로 제5도 (a)와 같이 소망하는 센서감도 및 측정조건 또는 동작 기계물 정지시동의 출력 형태가 V₂(a₂파형)라 가정하면 그 출려변화는 0에서 Vc까지의 폭변화로 그 검출 출력을 내보낸다. 그러나, 상기 센서신호 검출부(11)측 센서에서 감지되는 반응신호가 회로의 열적변화, 외부적 온도변회 부품의 변경에 따른 특성오차, 소모품인 성형구동 부품의 사용마모로 인한 상대위치, 상디거리, 크기등의 변화등에 기인하거나 또는 상기 회로 구동전압 변동에 따른 센서 구동전압의 변화 또는 성형구동물 등의 점진적 구동오차 증가에 따른 변화등에 기인하여 그 검출 출력은 최적조건 소망치 V₂(a₂파형)보다 작은 폭으로 변환된 출력(a₃파형) 이 나타나게 되는 것이다. 그러므로, 이때는 상기 센서신호 검출부(11)에서 출력된 상기 검출신호는 각기 제1,2신호제어 증폭부(12a,12b)로 가해진다.

또, 상기 제1신호제어 증폭부(12a)는 상기 센서신호 검출부(11)측의 다양한 변화성을 예측하여 최적상태로 그 센서 신호를 얻어내기 위한 프로그램이 구비된 마이크로 프로세서(15)로 부터 DA 컨버터(14)를 거쳐 제1신호 제어 증폭부(12a)의 센서구동 출력 기준 전압을 일정 레벨 세팅 또는 변화에 반응된 가변출력을 받아서 AD 컨버터(13)측으로 보내는 신호를 상대 수정하므로서 상기 센서신호 검출부(11)측에서 발생하는 내, 외적 요인에 의한 상대변환 측정을 가능케 한다. 일예로, 제5도 (b)와 같이 마이크로 프로세서(15)에선 DA 컨버터(14)를 거쳐 제1신호제어 증폭부(12a) 측의 기준 전압을 이러한 센서 회로의 최적검출 조건인 Vc(Vr₁)의 1/2인 조건에서 그 진폭변화를 검출하도록 세팅 제어하면, 상기 센서회로가 내외적 요인에 기인하여 소정치 이상의 큰폭으로 변화되더라도(일예로 제5도 (a)의 t₃-t₄범위의 파형) 그 제1신호증폭제어부(12a) 측에서 AD 컨버터(13)로 보내는 파형은 0에서 + 범위에 놓이게 되므로 그 이상 변동 조건을 마이크로 프로세서(15)가 입력 받을 수 있게 된다.

따라서, 상기 제1신호제어 증폭부(12a)에선 센서신호 검출부(11)에서 평상시 구동조건시의 입력변화를 검출하면서 그 변화분을 체크할 수 있게 된다. 또, 상기 제1신호제어 증폭부(12a)에 대응된 제2신호제어 증폭부(12b)는 일예로 상기 센서신호 검출부(11)측에서 최적조건(일예로, 기계동작 정지시등에)으로부터 상기 파형 b₃와 거의 같은 레벨의 b₄를 설정하고 변화폭을 고려한 검출 파형이 일예로 제5도 (b)와 같이 V₁폭이라 가정하였을때 이 최대 변화폭 V₁를 0에서 +레벨 사이에서 변화폭이 주어지도록 일정 레벨로 샘플링한 파형으로 유지되도록 그 기준전압을 DA 컨버터(14)로 부터 제공 받는다. 또 상기 제2신호제어 증폭부(12b)에선 소정 V₁레벨이 유지되는 상태에서 그 센서 및 그 검출회로측의 환경변화에 기인된 변화조건이 발생되면 마이크로 프로세서(15)에선 이를 계속 비교체크하고, 상기 제1신호제어 증폭부(12a)측의 출력변화를 고려하여 제2신호제어 증폭부(12b)측 기준 전압을 재차 세팅하는 등의 동작을 행한다. 또, 상기 마이크로 프로세서(15)에선 상기 상태를 입출력 조작부(16)측의 모니터등을 통해 상태 조건을 확인할 수 있고, 키보드를 통해 그 감지 입력 조건을 변화시킬수 있으며, 피제어 출력부(4)를 통해서는 성형 구동물등의 강제정지 또는 이상 상태시에 기계 정지를 시키거나 또는 그 구동제어를 행한다. 한편, 상기 성형기계등의 피측정물(51)이 2회 이상 공정으로 반복되어져서 완성되는 제품일 경우는 제5도 (가)와 같이 1차공정에 의해서 출력되는 파형이 a₁, 2차 공정으로 출력되는 파형을 a₂라 가정하면 이를 제1,2신호제어 증폭부(12a,12b)에서 시차적으로 받아들이고, 이는 마이크로 프로세서(15)에 의해 판독되어 이에 따른 동작조건등을 측정제어 가능케한다.

또, 제4도와 같은 본 발명의 또 다른 실시예인 다중센서 다중처리 시스템(2)에선 피측정물(51)의 크기나 길이등을 고려하여 제1,2센서신호 검출부(21b,21b) 측 센서를 각기 0°, 180°인 2방향 또는 90°, 270°인 2방향 또는 180°, 360°인 2방향등에 선택적으로 부착하고 이를 제1,2센서 신호검출부(21a,21b)측에서 검출되는 신호를 AD 컨버터(23)를 거쳐 마이크로 프로세서(25)에 입력시킨다. 이후 마이크로 프로세서(25)는 상기 피측정물의 측정조건을 2방향에서 입력받아 제각기의 변화상태를 복합적으로 입력 검출하고 이에 따라 다중 계산처리로 그 변화 상태를 말하게 측정제어 할 수 있다. 또, 도시된 바와같이 상기 2개 센서는 이에 국한되지 않고 그 성형상의 정밀성이나 제어처리 조건등을 고려하여 다중으로 구성하므로서 그 정밀한 성형제어와 그 측정처리를 행할 수 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 성형기계등의 센서처리 시스템이 단일 센서에 대한 다중 입력 신호제어 증폭부와 오차변동에 대한 기준치 변환의 DA 컨버터등을 포함한 다중센서 처리 시스템으로 되어 이러한 성형기계등의 센서검출에 신뢰성을 부여하면서 그 정밀 성형을 할 수가 있고, 2이상 공정으로 완성되는 성형물의 측정제어가 가능하여 압조기등과 같은 성형기계물의 자동제어가 가능케되며, 또한 복수의 선세 및 그 처리회로를 다단으로 구성하므로서 이러한 성형기계등의 작업처리 제어를 용이하게 할 수 있는 유익한 특징이 있는 것이다.

Claims (2)

1. 단일 센서와 이로부터의 센서신호 증폭작용의 센서신호 검출부와, AD 컨버터, 마이크로 프로세서, 입출력조작부, 피구동물 출력부등을 구비한 센서처리 제어시스템에 있어서, 상기 단일 센서에 대한 센서신호 검출부의 출력에는 피측정물과 센서와의 상대적인 평상조건 변화를 검출하는 제1신호제어 증폭부(12a)와 피측정물(51)과 센서와의 내외부적 요인에 의한 변화폭 또는 2차 이상성형 또는 압조로 완성되는 성형물 및 압조물의 변화에 따른 변화폭을 고려한 검출신호 출력을 발생하는 제2신호제어 증폭부(12b)를 두고, 상기 제1,2신호제어 증폭부(12a,12b)는 AD 컨버터(13)를 거쳐 상기 제1,2신호제어 증폭부(12a,12b)에서 변화된 조건을 고려한 최적조건 출력을 발생시켜 제1,2신호제어 증폭부(12a,12b)의 입력비교 기준치 레벨이 증감되도록 제어하는 마이크로 프로세서(15)를 연결구성하고, 상기 제1,2신호제어 증폭부(12a,12b)와 마이크로 프로세서(15)와의 사이에는 상기 마이크로 프로세서(15)의 디지탈 출력을 아날로그 신호로 변환하는 DA 컨버터(14)가 구비된 구성을 특징으로 하는 다중센서 처리 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 피측정물(51)의 크기 조건에 따라 복수의 센서신호 검출부(21a,21b)와 복수의 신호제어 증폭부(22a,22b)가 각각 연결구성되어져 있고, 상기 복수의 신호제어 증폭부(22a,22b)는 마이크로 프로세서로부터의 기준신호 변환 출력이 DA 컨버터(24)를 거쳐 각각 제공되어지도록 구성됨을 특징으로 하는 다중센서 처리 제어시스템.

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