KR960015299B1 - 사출성형기의 온도 제어방법 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

사출성형기의 온도 제어방법

제 1 도는 본 발명 방법에 적용되는 사출성형 온도 제어장치의 회로도.

제 2 도는 본 발명 방법의 플로우챠트.

제 3 도는 제 2 도중 자동 튜닝의 플로우챠트.

제 4 도는 본 발명 방법의 동작 설명을 위한 타임챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 마이크로프로세서 20 : 스위칭 회로부

30 : 발진 회로부 30a : 전류-전압 변환기

30b : 전압 증폭기 30c : 전압-주파수 변환기

40 : 주장치 VR : 가변소자

Q₁, Q₂: 트랜지스터 LED : 발광소자

본 발명은 사출성형기에서의 온도 제어 기술에 관한 것으로, 특히 원칩 마이크로프로세서의 채용으로 사출성형기에 설치된 다수 존의 각 온도 센싱신호 처리가 용이함과 동시 선택적으로 모니터링 가능하도록 제어하므로서 사출성형의 제반 공정시 마다 설정타임에 의한 온도제어를 정확하게 유도할 수 있고, 사출성형 온도의 고속화 내지는 정확성을 기할 수 있도록 하는데 기여할 수 있도록 한 사출성형기의 온도 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 사출성형기에 있어서, 사출성형에 필요한 온도제어 범위는 0°~400℃이고 이 온도범위 내에서의 정밀 온도제어를 위해서는 그 분해능을 0.1[℃]로 한다.

그리고 사출성형기의 각 온도 존은 최초 상온 상태에서 수지를 용융하기 위한 온도값으로 도달하기 위해서는 온도가 상승하는 속도가 서로 다르며, 특히 온도를 측정하기 위해 구성된 센서의 다른측 히터밴드(수지가 공급되는 호퍼)의 열효과에 의해 현재 온도값의 영향을 받는 경우가 많다.

따라서 통상 처음 노즐측의 온도가 최초 상온으로부터 설정온도값으로 도달하기 위한 상승속도가 가장 빠르고 마지막 히터밴드 부위가 온도의 상승 속도가 가장 느리다.

그러므로 처음 히터밴드의 전원이 투입되면 일정시간 만큼 전원을 가한후, 실린더내 열평형을 유지하기 위해 어느 시간만큼 전원을 가함에 있어 전원의 60~80% 정도로 가할 필요가 있다.

특히 히터밴드에 의해 가해진 온도의 열량이 실린더의 내부(수지 및 스크류)까지 동등한 온도값을 갖게 하기 위해서는 일정시간이 필요하게 되며, 그 제어 방법에 있어서 적어도 10분 내지 15분간의 도달 지연 시간이 필요하게 된다.

이에 따른 종래의 온도 제어방법은 사출성형의 필요에 따라 설정된 다수의 온도 존마다 각각의 검출온도를 개별적으로 제어하는 동일한 회로구성의 온도 제어장치를 두고, 이들의 각 온도 제어장치에는 공통적으로 12비트의 분해능을 갖는 D/A 변환기와 존의 온도검출값과 온도설정값을 비교하는 비교수단을 두어 설정온도의 대, 소에 따라 온도 존의 발열량을 각각 제어하도록 한 범용적인 아날로그 형태의 조합회로로 실시하였다.

그러나 이와같은 종래의 온도 제어장치는 온도 존마다 하나의 범용적인 아날로그 형태의 온도 제어회로를 적용하여 조합되도록 구성하므로서 회로조합의 구성 및 결선이 복잡하게 될뿐만 아니라, 설치공간을 많이 차지하게 되어 제반적으로 제작단가를 상승시키고, 특히 사출기 전용으로 적용할 경우 용도의 제한과 특수 기능의 요구에 적용이 어려운 문제점을 가지고 있었다.

또한 상기한 아날로그 형태의 온도 제어회로의 조합사용에 따른 온도 존의 발열이 설정온도에 도달될때까지 또는 설정온도 이상의 과열에서 적정온도로 내려올때까지 온도 조절시간이 오래 걸리게 되어 사출성형의 생산성을 저하시키는 단점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 종래 기술의 제반적인 문제점을 해소코자 다수의 온도 존의 온도센서를 주기적으로 감시하여 한 주기 동안 히터의 스위칭 실시로서 일정한 온도값을 유지할 수 있도록 한 새로운 사출성형의 온도 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 방법에는 다수 존에서 입력되는 온도검출 증폭신호를 순차 선택하고 발진회로부의 출력펄스에 의해 인터럽트되어 소정의 다수 존의 현재온도값을 주장치에 통신 제어하는 마이크로프로세서와, 이 마이크로프로세서에 의해 스위칭되어 다수 존에서 각기 입력되는 온도검출 증폭신호를 선택적으로 단일의 검출온도의 증폭값을 출력시키는 스위칭 회로부와, 상기 스위칭 회로부에서 선택적으로 출력되는 온도검출 증폭신호를 입력받아 주파수로 변환하고 변환의 주파수에 비례한 구형파 발진펄스를 생성하여 마이크로프로세서의 계수개시를 위한 인터럽트를 제공하는 발진회로부가 구비된다.

상기한 장치에 의한 본 발명의 방법은 구형파 발진펄스에 의해 인터럽트되어 각 존의 일정시간 만큼 계수한 시간 누적의 모드를 초기화시키는 제 1 과정과, 온도 존의 수만큼 메모리 영역을 확보한 상태에서 각 해당 온도 존의 데이타값을 상호 교환 및 입, 출력의 판독 대기함에 필요한 전송속도 및 데이타 처리의 실행순서를 셋팅하는 제 2 과정과, 제 2 과정에서 셋팅된 실행순서에 의해 다수 존의 온도 설정값 입력을 주기적으로 판독하여 사출성형의 주장치와 상호 통신하는 제 3 과정과, 제 3 과정에서 접수된 주장치의 신호에 의해 선택된 해당 존의 현재 온도값을 계수하고 구형파 발진펄스를 인터럽트 시키는 제 4 과정과, 제 4 과정의 인터럽트 접수와 동시 해당 존의 단위 시간당 누적계수에 관한 변환 주파수의 계수 시간 도달을 판별하여 시간 계수가 업되는 상태에서만 해당 존의 현재 온도값을 판독하여 환산값으로 기억시키는 제 5 과정과, 제 5 과정에서 기억처리된 현재 온도값을 주장치에 전송하여 모니터링 가능한 디스플레이화하고 현재 온도값에 대응하게 해당 존의 발열량을 자동 튜닝하는 제 6 과정으로 이루어져 달성된다(제 2 도 참조).

여기서 상기한 제 6 과정의 자동 튜닝은 제 3 도에 나타낸 바와 같이 실행 순서에 의해 각 존의 온도검출부에서 검출된 현재의 온도값과 이전의 기억된 온도값을 비교하여 해당 존의 히터 동작여부를 결정하는 비교과정과, 상기 비교과정에서 현재 읽은 온도값이 크면 해당 존의 히터를 오프하고 이전의 온도값이 크면 해당 히터를 온하여 최종 결정된 온도값을 먼저값으로 기억하는 저장과정을 포함하여서 이루어짐을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면과 관련하여 상술하면 다음과 같다.

즉 제 1 도에서와 같이 도시 생략된 다수 존의 온도센서로부터 검출된 온도의 증폭신호(HNOP~H4OP)가 스위칭 회로부(20)에 인가되도록 연결되고, 스위칭 회로부(20)의 제어 선택단자는 마이크로프로세서(10)의 출력포트(PA₀~PA₅)와 연결된 상태에서 마이크로프로세서(10)의 초기화 실시에서는 제 2 도에서와 같이 사용할 모드를 설정하게 되는데, 이는 제 2 도에서와 같이 온도제어를 하기 위한 인터럽트 모드로서 구형파 펄스를 계수하기 위해 초기화 시킴과 동시 일정 단위시간 만큼 계수하기 위해 내부 타임실행의 입력 발진 주파수로서 시간 누적의 모드를 초기화 시킨다.

또한 온도 존의 설정갯수 만큼 데이타를 확보할 수 있는 데이타 메모리(마이크로프로세서 내장 램)의 값을 초기 실행시에 동작시키는 값으로서 설정하는데, 여기서 확보하여야 할 기억 내용은 비교의 설정값과 각 존에서 검출된 현재 온도값 그리고 일정한 시간만큼 구형파 펄스를 읽기위한 각 온도 존에 해당하는 시간 데이타이다.

이와같이 초기화 동작이 실행완료된 상태에서 마이크로프로세서(10)에는 각 해당 온도 존의 실행순서를 정하되, 실행할 내용으로 사출성형기의 주장치(40)에서 데이타를 상호 교환할 수 있는 값으로 변환하여 마이크로프로세서(10)의 입, 출력포트(PB₀~PB₇)(PD₀~PD₇)로 읽거나, 또는 대기시키는데 이에 필요한 전송속도와 데이타값 역시 순번을 정하여 일정하게 실행하도록 정한다.

그런다음 온도제어를 위한 공정순서를 정하고 설정순서에 따라 비교의 온도 설정값을 주장치(40)를 통해 마이크로프로세서(10)에 입력하면 마이크로프로세서(10)에서는 각 존의 온도 설정값을 받아들여 내부의 도시생략된 메모리에 저장시켜 놓는다.

이에따라 마이크로프로세서(10)와 주장치(40)간에는 상호 데이타 통신이 가능한 속도를 정하고 각 데이타가 가지고 있는 값의 종류(몇번째 존의 온도값)를 상호 약속된 신호에 의해 주고 받을수 있다.

이와같은 상태에서 다수 존의 온도센서로부터 검출된 온도의 증폭신호(HNOP~H4OP)가 스위칭 회로부(20)에 인가되도록 연결되고, 스위칭 회로부(20)의 제어 선택단자는 마이크로프로세서(10)의 출력포트(PA₀~PA₅)와 연결된 상태에서의 마이크로프로세서(10)는 제 1 도에서와 같이 다수 존의 온도검출 증폭신호(HNOP~H4OP)가 다수로 입력되므로 스위칭 회로부(20)를 통해 순서적으로 선택되도록 제어신호를 출력 시킨다.

이때 마이크로프로세서(10)의 선택은 제 3 도에서와 같은 주기로 다수 존의 온도검출신호를 선택하는데 한개의 존을 선택하여 현재 온도값을 알아내기 위해서는 1초가 필요하고, 나머지 4개를 읽고서 다시 처음의 존을 읽는데 걸리는 시간은 적어도 5초가 소요된다.

여기서 1초 동안 현재 온도값을 읽는다는 것은 후술하는 전압-주파수 변환기(30c)에서 주파수로 변환된 펄스값을 계수하는데 걸리는 시간으로 이용된다.

그런다음 상기 마이크로프로세서(10)의 온도 존 선택 제어신호에 따라 스위칭 회로부(20)는 다수 존의 온도검출 증폭신호(HNOP~H4OP)중 선택된 해당 온도검출 증폭신호를 출력측에 연결하여 발진회로부(30)에 입력시킨다.

이와 동시에 발진회로부(30)에서는 스위칭 회로부(20)로부터 출력된 온도검출 증폭신호를 전류-전압 변환기(30a)와 전압증폭기(30b)를 통해 증폭된 전압을 전압-주파수 변환기(30c)에 입력시키면 전압-주파수 변환기(30c)는 입력 전압에 비례한 구형파 발진 주파수를 생성하여 발진 주파수의 주기로 출력단의 트랜지스터(Q₁)를 구동시킨다.

이때 스위칭 회로부(20)에서 출력되는 온도검출 출력신호는 아날로그성으로 발진회로부(30)의 전압-주파수 변환기(30C)를 통해 주파수값으로 환산할때 전류-전압 변환기(30a)의 부궤한 출력단에 연결된 가변소자(VR)에 의해 0.1℃의 정밀도를 위한 온도값의 판독시간과 전압에 의한 주파수를 조정할 수가 있다.

이에 따라 트랜지스터(Q₁)의 구동에 의한 출력신호는 일정한 파형 형태로서 마이크로프로세서(10)의 인터럽트 단자(INT)에 인가되고, 이의 입력에 따른 마이크로프로세서(10)는 발진회로부(30)의 출력값을 일정한 단위 시간동안 계수하여 그 값을 선택된 존의 검출온도의 값으로 결정한다.

이와 동시에 마이크로프로세서(10)는 결정된 검출온도에 대한 온도값으로 환산하여 자체 메모리(도시생략)에 기억시키고 이 기억값을 사출성형기의 주장치(40)에 전송하기 위해서는 전압-주파수 변환기(30c)의 정밀성과 이 신호가 마이크로프로세서(10)의 인터럽트 단자(INT)에 가해져서 오차의 누적없이 펄스계수가 이루어지는 조건을 만족하기 위하여 마이크로프로세서(10)내의 타이머(도시생략)에 의해 일정 단위시간 만큼 각 존의 온도검출값인 구형파 펄스를 순차적으로 판독하도록 시간이 설정되어 있다.

즉 제 4 도에서와 같이 각 존의 온도검출값을 읽기 위한 시간 5초에다 각 온도센서 존으로 전환시 과도기 간격 시간을 0.5초로 하면 총 걸리는 주기시간이 설정된다.

이러한 설정시간에 의해 마이크로프로세서(10)는 다수로 설정된 각 존에서 입력되는 온도검출값을 순차적으로 읽어들이고, 읽어들인 각 존의 온도검출값을 환산하여 기억시킴과 동시 주장치(40)측에 디스플레이 데이타로 전송되며, 전송 실행에 따른 마이크로프로세서(10)의 출력포트(PB₀)를 통해서는 '하이'레벨을 출력시켜 트랜지스터(Q₂)의 출력단에 연결된 발광소자(LED)를 점등시켜 사용자로부터 현재 검출된 온도값의 데이타 전송 상태의 모니터링이 가능하게 된다.

이때 상기한 상호간의 통신 과정에서 상호 데이타 통신이 가능한 속도를 정하고 각 데이타가 가지고 있는 선택된 존의 온도검출값을 상호 약속된 신호에 의해 주고받을 수 있도록 주기적으로 반복 실행하면서 각 존의 현재 온도값을 알기 위해 마이크로프로세서(10)는 스위칭 회로부(20)에 선택신호를 설정된 소정의 시간 단위로 보내 전압-주파수 변환기(30c)의 출력을 인터럽트 단자(INT)를 통해 받아들여 전압-주파수 변환기(30c)의 변환된 주파수를 계수하는 시간의 도달여부를 판별한다.

상기에서 판별된 계수 업 상태이면 마이크로프로세서(10)는 그동안 읽어낸 발진회로부(30)의 주파수 값만큼의 양을 현재 온도값을 읽어낸 값으로 환산하게 된다.

이때 현재 온도값의 환산에 따른 전압-주파수 변환기(30a)의 분해능으로 0.1℃로 가능하도록 펄스마다 0.1℃ 값으로 환산하고, 온도 최대 감지값인 400℃일 경우 주파수의 값을 4000P/초로 한다.

이에 따라 전술한 주기시간마다 읽은 현재의 온도값과 먼저 읽어낸 기억된 온도값과 비교하여 그 차에 따라 마이크로프로세서(10)는 제 4 도에서와 같이 자동 튜닝 과정을 실행한다.

따라서 상기한 자동 튜닝 과정에서 현재의 읽은 온도값보다 먼저 읽어낸 기억된 온도값이 크면 해당 존의 히터를 오프시킴과 동시 새로운 현재의 온도값을 저장시키고, 이와는 반대 조건이면 해당 존의 히터를 온시킨후 다음 존의 온도값을 읽기 위한 모드로 리턴되어 반복하게 된다.

또한 시간 계수 업되어 환산된 현재 온도값을 마이크로프로세서(10)의 메모리의 지정된 번지에 기억시킴과 동시 상기한 실행순서로 진행되어 전송된 현재의 온도값을 주장치(40)에 의해 디스플레이 가능한 프로그램에 의해 모니터링되고, 기 설정된 설정값과 읽어들인 현재의 온도값을 비교하여 검출온도값의 대, 소에 따라 비례, 미적분 벡터에 의해 각 존의 히터발열 동작을 제어하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 주장치와 상호 통신하는 마이크로프로세서에 의해 스위칭회로를 제어하여 다수 존의 검출온도를 순차적으로 선택하고 선택된 검출온도값은 주파수 변환과정을 통해 비례하는 일정주기의 발진 구형파 펄스화하여 마이크로프로세서의 계수펄스로 인터럽트 제공하고 일정한 값만큼 계수한 값을 현재의 검출온도값으로 하여 주장치에 전송하고 전송된 값은 주장치에 의해 기 설정된 각 온도 존의 설정값과 비교하여 각 존의 히터 발열을 제어하도록 한 일련의 동작을 프로그램에 의해 실행되도록 구성 하므로서 다수로 설정된 온도 존의 히터 발열 제어의 회로 구성을 간소화 할 수가 있고, 각 존의 온도를 주기적으로 감시하여 개별적으로 히터 구동을 반복 스위칭케 하므로서 일정한 온도값을 유지할 수가 있는 동시 사출성형 온도의 정밀 제어가 가능하게 한다.

Claims (2)

1. 구형파 발진펄스에 의해 인터럽트되어 각 존의 일정시간 만큼 계수한 시간 누적의 모드를 초기화시키는 제 1 과정과, 온도 존의 수만큼 메모리 영역을 확보한 상태에서 각 해당 온도 존의 데이타값을 상호 교환 및 입, 출력의 판독 대기함에 필요한 전송속도 및 데이타 처리의 실행순서를 셋팅하는 제 2 과정과, 상기 제 2 과정에서 셋팅된 실행순서에 의해 다수 존의 온도 설정값 입력을 주기적으로 판독하여 사출성형의 주장치와 상호 통신하는 제 3 과정과, 상기 제 3 과정에서 접수된 주장치의 신호에 의해 선택된 해당 존의 현재 온도값을 계수하고 구형파 발진펄스를 인터럽트 시키는 제 4 과정과, 상기 제 4 과정의 인터럽트 접수와 동시 해당 존의 단위 시간당 누적계수에 관한 변환 주파수의 계수 시간 도달을 판별하여 시간 계수가 업되는 상태에서만 해당 존의 현재 온도값을 판독하여 환산값으로 기억시키는 제 5 과정과, 상기 제 5 과정에서 기억처리된 현재 온도값을 주장치에 전송하여 모니터링 가능한 디스플레이화하고 현재 온도값에 대응하게 해당 존의 발열량을 자동 튜닝하는 제 6 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 사출성형기의 온도 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서, 현재 온도값에 대응하게 해당 존의 발열량을 자동 튜닝하는 수단으로 실행 순서에 의해 각 존의 온도검출부에서 검출된 현재의 온도값과 이전의 기억된 온도값을 비교하여 해당 존의 히터 동작여부를 결정하는 비교 과정과, 상기 비교 과정에서 현재 읽은 온도값이 크면 해당 존의 히터를 오프하고 이전의 온도값이 크면 해당 히터를 온하여 최종 결정된 온도값을 먼저값으로 기억하는 저장 과정을 포함하여서 이루어짐을 특징으로 하는 사출성형기의 온도 제어방법.