복합 성분의 마이크로 칭량

복합 재료의 미세 계량 고무 배합을 위해 설치된 최초의 원격 제어 자동 계량 시스템은 다이얼 스핀들에 장착된 전위차계 어셈블리가 있는 다이얼 표시기에 연결된 기계식 저울 레버로 구성된 계량 장비와 전기를 활성화하는 간단한 Wheatstone Bridge 회로로 이루어졌습니다. 재료 공급 제어를 위한 기계식 릴레이. 첫 번째 시스템과 그 뒤를 잇는 여러 시스템에는 기계식/다이얼 스케일에 장착된 벨트 컨베이어에 폴리머 스톡을 수동으로 로드하면서 카본 블랙과 오일의 공급 및 계량 자동화가 포함되었습니다. 계량 및 혼합기 충전 주기의 순서를 제어하기 위한 제어는 시스템의 가변 매개변수를 제어하기 위해 조정 가능한 와이퍼 접점이 있는 모터 구동 실린더를 통해 수행되었습니다.

처음에는 미량 성분을 자동화하려는 시도가 없었습니다. 이 기사는 미량 성분 자동화(학습 경험으로 간주되어야 함) 영역에서 이루어진 많은 시도에서 직면한 문제를 다루고 이러한 문제에 대한 최적의 솔루션을 제공하는 사용 가능한 최신 장비에 대한 설명으로 결론을 맺습니다. 용어 정의 자동 계량에 대해 논의할 때마다 정의되지 않으면 혼동될 수 있는 용어가 사용됩니다.

* 정확도. 이 프레젠테이션에서 정확도는 프로세스에 도입된 실제 재료의 양을 의미합니다. 전체 배치의 무결성은 배치에 있는 각 성분의 실제 양에 달려 있기 때문에 칭량 시스템의 다른 모든 변수는 실제 양이 가능한 한 실험실에서 공식화한 양에 가깝도록 조절되거나 제어되어야 합니다.

* 해상도. 이 용어는 시스템의 중량 센서/변환기 요소와 관련하여 사용되며 표시 및 제어에 사용하기 위해 중량 신호가 생성할 수 있는 사용 가능한 최소 증분을 정의합니다. * 반복성.

일정 시간 동안 정확도 요소를 제어하는 ​​자동화된 시스템을 제공할 수 있는 것은 한 가지이지만, 성공적인 시스템은 거의 항상 정확도가 존재할 때만 허용됩니다. 정확도 목표를 일관되게 맞추는 시스템의 능력을 반복성이라고 합니다. * 그물 무게.

이는 하나 이상의 재료가 개별 재료 계량 사이에 시스템의 자동 재영점 조정과 함께 부하 센서/변환기 어셈블리에 장착된 호퍼에 공급될 때 배치 계량에 사용됩니다. 이 기술은 나중에 더 자세히 설명할 뺄셈에 의한 체중 감량 또는 체중 감량과 대조됩니다. 미량 성분 자동화의 독창적 시도 여러 종류의 카본 블랙이 스크류 피더에 의해 공급되었고 다운 스파우트를 통해 믹서 후면에 연결된 공통 계량 호퍼에서 성공적으로 자동 칭량되었으므로 미량 성분 칭량의 원래 시도는 더 작은 버전을 사용했습니다. 같은 개념.

유일한 차이점은 물리적 레이아웃 제약으로 인해 다운 스파우트가 믹서 측면으로 들어왔다는 것입니다. 이 순 칭량 기술을 사용하면 처리할 수 있는 제한된 수의 재료, 황 및 산화아연과 같은 일부 재료가 계량 호퍼 및 다운 스파우트의 측면에 달라붙는 사실, 한 부품의 해상도 제한: 최소 정확도를 초래하는 1,000, 기계 판매 장비에 대한 진동의 영향, 믹서당 이러한 시스템 중 하나를 갖는 비용으로 인해 이것이 마이크로 자동화의 실행 가능한 방법이 아니라는 명백한 결론을 이끌어 냈습니다. 성분 계량. 이러한 초기 자동화 시도에서 문제는 정확성, 자재 취급 및 비용 범주에 초점을 맞추기 시작했습니다.

로드 셀 기술 도입 기계식 레버와 다이얼 대신 전자식 스트레인 게이지 로드 셀을 도입함으로써 시스템의 계측 측면에서 한 가지 중요한 개선이 이루어졌습니다. 그 결과 더 나은 진동 제어를 위해 전자식 댐핑 및 필터링을 제공하는 기능과 함께 5,000개 부품의 분해능이 생성되었습니다. 이 새로운 기술은 해결해야 할 초점 대상 문제 영역 중 하나인 정확도 영역에서 일부 "양자 점프"를 제공했습니다.

로드 셀 계측은 또한 아날로그에서 디지털로 및 디지털에서 아날로그로 장치를 사용하여 공식 입력 제어 영역에서 새로운 가능성을 열어주었습니다. 디지털 썸휠과 펀칭 카드는 공식 제어에 적합한 모드가 되었고 데이터 기록이 현실이 되었습니다. 그러나 미량 성분 자동화의 다른 두 가지 문제 영역, 즉 자재 처리 측면과 총 시스템 비용은 이 계측 업그레이드에 도움이 되지 않았습니다.

자재 취급 문제 해결을 위한 시도 봉지를 만드는 데 사용할 수 있는 저용융 지수 시트 소재의 개발로 이러한 유형의 봉지에 미량 재료를 넣고 봉지 전체를 믹서에 떨어뜨리면 많은 양의 폐기물을 제거할 수 있다는 아이디어가 떠올랐습니다. 원래 일반적인 계량 호퍼 개념에서 경험했던 고착 문제가 처음에 시도되었습니다. 이는 중앙 위치에서 백을 채우면 하나의 시스템이 여러 믹서 라인에 서비스를 제공할 수 있게 하여 자동화 시스템의 비용 정당화에 도움이 된다는 것을 깨닫게 되었습니다. 그러나 이것은 가방을 채우는 가장 좋은 방법에 대한 도전을 남겼습니다.

단일 충전 스파우트를 통해 백을 채우는 데 사용되는 단일 스케일로 운송되는 사전 혼합 배치를 사용하여 마스터 배치 사전 혼합의 준비를 시도했습니다. 주입구 앞에 서서 빈 백을 놓고 채워진 백을 밀봉하는 작업자가 원래 사용되었습니다. 다음 단계는 작업자를 자동 백 처리 시스템으로 교체하려는 시도였습니다.

하나는 탭으로 연결되어 상자에서 꺼내어 접는 형태의 백을 사용하는 방식이었고, 다음 시도는 롤에서 튜브 스톡을 꺼내 백을 성형한 형태/채움/밀봉 방식이었다. 사전 혼합으로 채워지고 밀봉되어 다음 백의 바닥을 형성합니다. 가방 취급의 관점에서 이 기계는 매우 잘 작동했습니다. 그러나 자재 취급의 오래된 문제는 다시 추악한 머리를 일으켰습니다.

사전 블렌딩된 배치는 프리블렌더에서 나올 때 완전히 균질하지 않았고, 블렌더에서 주유소로 배치를 운반하는 동안 편석이 발생하여 결과적으로 재료 비율의 정확성을 보장할 방법이 없었습니다. 가방에 넣은 것입니다. 이러한 자동 백 처리 기계의 충전 주둥이 위에 순 중량 저울을 사용하더라도 혼합 재료가 계량 호퍼와 백 주둥이에 들러붙는 재료 취급 문제를 제거하지 못했습니다. 체중 감량 제어 저용융 백의 도입 및 자동 백 처리와 거의 동시에, 감량이라는 새로운 계량 개념이 개발되었습니다.

이 용어에 익숙할 수도 있지만 간략하게는 계량 호퍼와 피더 어셈블리가 저울 플랫폼에 장착되고 계량 호퍼가 오버헤드 공급 상자에서 채워지고 용기 무게를 뺀 후(총 부하의 영점 조정)을 의미합니다. ), 피더는 필요한 배치 양을 칭량(또는 빼기로 칭량)하기 위해 실행됩니다. 이러한 유형의 중량 제어의 주요 이점은 중량 측정 후 재료가 달라붙을 수 있는 중량 호퍼 또는 접촉면이 없기 때문에 처리되는 재료의 계량 정확도가 훨씬 더 높다는 것입니다. 그러나 자동 백 처리 시스템이 있는 하나의 충전 주둥이를 갖는 문제는 이미 언급한 분리 및 비균질 혼합 문제를 제거하지 못했습니다.

이 솔루션은 알 수 없는 양의 블렌드를 가방에 더 정확한 양만큼 넣었습니다. 이 시점에서 감량 급이의 개발에는 여전히 몇 가지 단점이 있었습니다. 하나는 칭량할 실제 재료의 양과 관련된 호퍼 및 피더 장비의 활하중 대 활하중 비율이 매우 크다는 것입니다. 이것은 주어진 배치에 필요한 최대 중량에 가까운 용량의 로드 셀을 사용할 수 있도록 기계적 장치를 통해 이 고정 하중을 상쇄하는 몇 가지 방법을 개발해야 했습니다.

그러나 이때까지 로드셀 기술과 계측이 1:10,000의 분해능을 사용할 수 있을 정도로 향상되어 기술 추세는 더 나은 정확도를 제공하는 방향으로 진행되었습니다. 체중 감량 제어를 사용할 때의 또 다른 단점은 각 재료에 자체 공급 빈, 리필 피더 및 스케일 시스템이 필요하다는 사실이었습니다. 이로 인해 여러 재료 시스템의 가격 책정이 비용을 정당화하기 어려운 지경에 이르렀습니다. 자동화 시스템의 정확도 요소가 올바른 방향으로 가고 있었지만 사용 가능한 피더/스케일 조합에 사용되는 일부 화학 물질의 요구 사항은 이러한 시스템이 여전히 모든 요구 사항을 충족할 수 있는 수준에 미치지 못하는 것과 같았습니다. 만족하다.

사용되는 대부분의 재료의 자재 취급 특성으로 인해 오거형 피더가 필요합니다. 2단 구동 제어를 사용하는 기존 유형의 피더는 약 50:1의 턴다운 비율(빠른 이송 속도 대 느린 이송 속도)을 제공합니다. 피더가 드리블 속도로 더 느리게 작동했지만 체적 처리량은 변경되지 않아 칭량 종료 시 많은 양의 재료를 고려해야 합니다. 물론, 이 요소는 순 계량에서만큼 체중 감량 제어에 중요하지 않지만 공급 중 계량 시스템의 관성과 계량 완료 시 재료 흐름 차단을 고려하면 여전히 중요한 요소입니다.

"현재" 세대의 변환기 및 피더 지금까지 논의된 모든 내용은 현재 사용 가능한 장비에 대한 배경 정보였습니다. 이 장비는 지금까지 완전한 솔루션을 제공하지 못했던 정확성, 자재 취급 및 비용을 포함한 모든 문제를 해결할 수 있는 기능을 갖추고 있습니다. . 먼저 사용 중인 변환기를 살펴보겠습니다. 진동 와이어 또는 스트레인 게이지 유형은 1:10,000 부품 분해능 범위에서 여전히 한계가 있으며 훨씬 더 높은 분해능 기능을 가진 자이로 기반 변환기가 있지만 동적 계량 애플리케이션에서 구현하기가 매우 어렵습니다.

이것은 우리를 자기력 복원 유형이라고 하는 현재 사용 가능한 변환기로 이끕니다. 이 장치는 영점 균형점에서 시작하고 부하가 가해지면 변환기 코일을 영점점으로 되돌리는 데 필요한 전류를 매우 정확하게 측정할 수 있어 1:120,000의 사용 가능한 분해능과 표시 능력을 가진 중량 센서를 만들 수 있습니다. 이 유형의 변환기는 현재 600 x 750mm(23.5mm) 크기의 저울 플랫폼에 내장되어 사용할 수 있습니다.

예를 들어, 6" x 29.5"), 호퍼/피더 어셈블리를 장착하기에 충분히 큰 크기로 240kg(529.2파운드) 용량의 중량 감량 스케일을 2g 단위로 읽을 수 있습니다. (.

004 파운드 또는. 064 온스). 또한 이 저울 플랫폼에 포함된 굴곡 설계로 인해 활하중을 침식하지 않고 호퍼 및 피더 어셈블리의 "고정 하중"을 상쇄하기 위해 이 저울에 최대 65kg(143파운드)을 사전 로드할 수 있습니다. 앞서 언급한 바와 같이 용량 및 가독성.

이 새로운 기술을 사용하면 이 저울 플랫폼의 중량 신호를 거의 모든 마이크로프로세서 또는 마이크로 컴퓨터 유형 장치와 인터페이스하기 위해 RS232 형식으로 쉽게 변환할 수 있습니다. 그러나 이 새로운 수준의 중량 센서/트랜스듀서 기능을 활용하려면 이전에 사용 가능한 것보다 훨씬 더 높은 턴다운 비율을 가진 새로운 피더 설계를 사용해야 합니다. 오거 유형 공급이 여전히 필요하기 때문에(처리되는 재료의 처리 특성 때문에) 두 개의 다른 직경 오거를 사용하는 2단 속도 구동 제어를 사용하는 것이 답입니다.

공급 주기의 대부분에 대해 높은 이송 속도로 두 오거를 모두 실행한 다음 드리블 공급 주기에 대해 훨씬 더 낮은 속도로 작은 직경의 오거만 실행하면 턴다운 비율이 500:1에 근접하여 이전에 설명된 것을 제거합니다. 절단 지점으로서의 이송 속도 문제. 경험적으로 적절한 크기와 유형의 피더가 적절한 크기의 저울 플랫폼에 장착된 경우 계량의 정확도는 분해능의 + 또는 - 3눈금 이하일 것입니다. 이 입력에서 최대 10kg 범위의 정확도를 기대할 수 없음을 알 수 있습니다.

(22.05lbs.)에서 플러스 또는 마이너스 6gms.

(.01 lb.).

자재 취급 문제가 해결됨에 따라 오늘날의 컴파운딩 요구 사항을 충족하고 올바른 양의 올바른 재료가 컴파운드에 들어가도록 하는 최선의 방법으로 저용융 백을 사용하는 것을 기반으로 하는 정확도 기능을 사용할 수 있습니다. 가방을 채우는 가장 좋은 방법입니다. 그림 1은 현재의 모든 기술을 통합한 최적의 시스템을 보여줍니다. 비록 3개의 감량 스테이션만 보여지지만, 스테이션은 필요한 만큼 길어질 수 있는 컨테이너 컨베이어의 양쪽을 따라 일렬로 위치하기 때문에 무제한 스테이션이 가능합니다.

각 저울 플랫폼은 휴대용 스탠드에 장착되어 필요에 따라 배치할 수 있으며, 필요한 경우 공식이 다양함에 따라 다른 용량 장치를 제 위치로 이동할 수 있습니다. 또한 각 저울 플랫폼에는 역 V 트랙이 있으며 각 호퍼/피더 어셈블리 아래에는 V 홈이 있는 휠이 있어 모든 호퍼/피더를 모든 저울 스테이션에 배치할 수 있습니다. 이러한 배열을 통해 최소 수의 저울을 사용할 수 있고(여기서 비용 절감이 발생함) 많은 수의 호퍼/피더 어셈블리를 편리한 위치에 보관하고 필요에 따라 제자리에 배치할 수 있습니다.

특정 재료 전용 호퍼/피더를 유지하면 청소 시간이 절약되고 하나 이상의 호퍼/피더 장치가 두 개 이상의 재료에 사용되는 경우 오염 가능성이 제거됩니다. 바퀴가 제자리에 고정된 피더의 배출 노즐 아래에는 빈 백이 놓이는 동일한 간격의 컨테이너로 구성된 컨베이어 어셈블리가 있습니다. 중량 감량 공급기 어셈블리의 간격은 이러한 컨테이너의 중심선과 일치합니다. 컨베이어는 한 번에 하나씩 자동으로 인덱싱되는 방식으로 제어됩니다.

인덱싱 주기가 완료되면 각 저울은 필요한 양을 백에 직접 계량하고 공식은 전체 시스템을 실행하는 마이크로 컴퓨터의 메모리에 유지됩니다. 스케일 플랫폼의 수는 화합물에 투입된 최대 성분 수와 동일하고 휴대용 호퍼/피더 장치는 사용된 총 성분 수와 동일하므로 이러한 어셈블리를 적절한 위치로 이동하면 무한한 유연성과 성분 조합이 가능합니다. 이러한 유형의 미량 성분 계량 시스템은 한 명의 작업자가 이 컨테이너 이송 어셈블리의 끝에 서서 자신의 앞에 있는 빈 백을 컨테이너에 넣고 도착과 동시에 채워진 백도 꺼내어 히트 실링합니다. 믹서 스테이션으로 배달하기 위해 팔레트 또는 토트 유형 컨테이너에 넣습니다.

참조 도면에는 표시되지 않았지만 각 스케일 스테이션의 피더 배출 위치에 먼지 "수집" 지점을 배치하여 먼지 제어가 시스템에 내장되어 있습니다. 물론 오늘날의 디지털 기술을 사용하면 백 충전 라인에서 발생하는 모든 것을 기록할 수 있으며 추가 안전 보호 장치로 견고한 산업용 근접 스위치 식별이 ​​제공되어 시스템에서 요구하는 재료가 없으면 시스템이 실행되지 않을 수 있습니다. 공식은 실제로 규모 플랫폼에 있습니다. 각 믹서 배치에 적절한 양의 재료가 도입되었는지 최종 확인하기 위해 채워진 백을 믹서 입구 호퍼 측면에 있는 자동 백 인덱싱 컨베이어에 배치할 수 있으며 배출구에 스케일 플랫폼을 배치할 수 있습니다. 믹서 호퍼로 배출되기 직전에 백 중량을 잡고 중량을 확인하기 위해 해당 컨베이어의 끝을 이동합니다.

이러한 유형의 인덱싱 컨베이어 배열은 작업자가 믹서 사이클의 정확한 시간에 믹서에 있을 필요가 없으며 믹서 컨트롤러는 정교한 화합물에 필요한 경우 사이클의 여러 지점에서 백 컨베이어를 인덱싱할 수 있습니다. 결론 오늘날 현재의 자재 취급, 중량 감지 및 백 취급 기술의 적절한 적용으로 고무 배합을 위한 미량 성분 계량의 까다로운 요구 사항을 충족할 수 있습니다.