사출성형기 구동시스템의 버추얼 디자인 및 제어

국문 초록 (Abstract)

사출성형기 구동시스템은 크게 전기, 기계 그리고 유압 시스템으로 구성되어 있다. 본 연구에서는 이들을 통합하는 멀티-도메인 시뮬레이션을 수행하였다. 그 과정에서 다물체 시스템(MBS, Multi-body system)에 의하여 구동 메카니즘을 3D – CAD로 나타내어 버추얼 디자인 모델에 임포트 하였다.
유압회로 부분에서는 단순한 구조를 가지고 있지만 압력, 방향, 유량을 제어할 수 있는 캐트리지 밸브를 사용한 유압회로의 동작과 이에 따른 유량의 흐름을 고찰하였다.
사출부의 부분에서는 다축 속도 동기제어를 고찰하였다. 3D 캐드 모델링을 통해 다축 서보메카니즘을 구축하였으며 이를 MBS 기반으로 해석하였다. 제어방식으로서 PID제어기와 크로스타입 동기제어기를 사용하였다. 이를 통하여 강한 동기화 특성을 구현할 수 있었다.
토글 메카니즘의 제어는 소프트웨어를 사용하여 각 slider의 움직임과 발생한 형체력에 대해 고찰하였다. 서보모터의 제어를 통하여 토글 메카니즘을 동작시켰으며 이때의 각 Slider들의 변위, 속도파형, 발생한 형체력을 계측할 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper presents a hydraulic circuit, a velocity synchronizing control for the multiple axis and control of toggle mechanism. The hydraulic circuit is used in every branch of industry. The hydraulic circuit consist of many hydraulic parts. Most of all, the cartridge valve has very simple structure. Nevertheless Cartridge valve can control pressure, oil flow rate and drection by only one part. This paper is the study of hydraulic circuit using cartridge valve.
In that part of injection unit, a virtual design model has been developed for the multiple axes servomechanism by using 3D CAD modeling and MBS. To synchronize the motion of multiple axes, a cross-type synchronizing controller is designed and combined with PID control to accommodate mismatches in parameters among the multiple axis.
The motion control of a toggle mechanism is studied by using the software, Labview. A toggle mechanism is controled by servo motor. From the operation of a toggle mechanism, the position, velocity and clamping force signal signal is measured using the displacement transducer and loadcell.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 1
• 제 2 장 형체부의 캐트리지 밸브 기반 유압회로 해석 4
• 제 1 절 기본 작동원리 4
• 제 2 절 모듈 회로 해석 및 시뮬레이션 8
• 2.1 유압 펌프 모듈 8
• 2.2 방향 제어 밸브 모듈 10
• 2.3 릴리프 밸브 모듈 12
• 2.4 릴리프 밸브의 병렬 연결 방식 14
• 2.5 릴리프 밸브의 직렬 연결 방식 18
• 2.6 실린더의 전진 회로 모듈 21
• 제 3 절 회로의 동작 모드 해석 25
• 3.1 형체력 형성 및 해제 26
• 3.2 실린더 후진 31
• 3.3 정지 모드 34
• 제 4 절 서보모터와 호스라인(Hose line)의 영향 36
• 제 3 장 사출부의 MBS기반 모델링버추얼 디자인 모델링 40
• 제 1 절 MBS에 의한 3D CAD 40
• 제 2 절 각 부품 모델링 파일의 임포트를 통한 어셈블리 41
• 2.1 고정 어댑터 41
• 2.2 하우징 45
• 2.3 바렐 고정 너트 49
• 2.4 바렐 52
• 2.5 바렐 헤드 55
• 2.6 중간 연결 노즐 58
• 2.7 노즐팁 60
• 2.8 선회판 61
• 2.9 사출 베드 68
• 2.10 볼 스크류 너트 71
• 제 4 장 사출 공정을 위한 AC서보모터-부하계의 다축 속도 동기제어 75
• 제 1 절 사출 메카니즘 서보시스템 75
• 1.1 기본특성 75
• 1.2 모델링 76
• 제 2 절 4축 속도 동기시스템 79
• 2.1 시스템 구성 79
• 2.2 동기 제어기 80
• 제 3 절 시뮬레이션 결과 및 고찰 81
• 3.1 시스템 구성 81
• 3.2 2축 동기제어 82
• 제 5 장 토글 메카니즘의 제어 93
• 제 1 절 장치의 구성 및 사양 93
• 1.1 토글 메카니즘 93
• 1.2 서보모터, 모터 드라이버, 모션 컨트롤러 95
• 1.3 DISPLACEMENT TRANSDUCER 98
• 1.4 로드셀(Loadcell) 101
• 1.5 DAQ 보드, SOFTWARE 103
• 제 2 절 장치의 연결 104
• 2.1 HARDWARE 104
• 2.2 SOFTWARE 106
• 제 3 절 프로그래밍 113
• 3.1 모터제어 프로그래밍 113
• 3.2 변위센서 출력의 계측 프로그래밍 116
• 3.3 로드셀 출력의 계측 프로그래밍 119
• 제 4 절 토글 메카니즘의 제어 121
• 제 6 장 결론 129