1. 공압식 디스펜서 온도 조절 블록
인천대학교기계공학과
기준범 노주찬 박성열 이영록 서재덕
TemperatureControlBlockforAir Pneumatic Type DispensingSystem
제7회INUMaker경진대회
2. 제작 배경 & 장치 소개
제작 과정
최종 결과물
성능 실험 결과
문제점 & 개선 방안
개요
3. 제작 배경
※ Geo Technology, ‘Cherry’
공압식 디스펜서 예시
• 디스펜서란?
액체를 내보내기 위한 장치
공압식 디스펜서는 공압으로 액체 재료를 정량, 정밀하게 토출시켜 도포하는 장치
• 작동 과정
플라스틱 용기에
액체 재료 충전
정밀 제어된 압축 공기
용기 하부에 장착된
노즐에서 액체 재료 토
출
4. 제작 배경
• 디스펜서 사용 시 문제점
고점성, 온도에 따른 물성 변화가 심한 액체는 디스펜서로 정량, 정밀 토출 어려움
액체 재료의 점성을 낮추어 불균형한 토출량을 제어하는 장치 필요
온도 조절 블록
5. 장치 소개
• 온도 조절 블록이란?
작업 시간 동안 액체 재료의 온도를 일정하게 유지하는 장치
→ 액체의 점성을 낮춰, 디스펜서의 불균형한 토출량 제어 가능
• 구성
온조 블록부
(히터+센서 포함)
컨트롤부
온도 조절 컨트롤러
무접점 릴레이
파워 소켓
6. 장치 소개
• 작동 원리
히터 전원 공급되어 시린지 가열
측정된 온도가 컨트롤러에 표시
컨트롤러에서 설정 온도에 도달하도록 온도 제어
온도가 유지되도록 무접점 릴레이 on/off 반복
7. 설계 조건 구상
3D 모델링 & 2D 도면 제작
3D 프린터로 시제품 제작 & 수정 사항 반영
부품 가공
회로도 작성 & 부품 연결
제작 과정 – 제작 순서
8. 온조 블록 형상: 각형 (장치 탑재 용이)
제어 온도 범위: 50°C~150°C
설정 온도 단위: 0.1°C
재질: AI, STS 304, Acrylic (AI 부품 표면 Anodizing 후처리)
가열 방식: 카트리지 히터
온도 측정 방식: PT 100Ω
제어 방식: PID 제어
제작 과정 – 설계 조건 구상
14. • 온도 제어 정밀성 & 신속성 측면
PID 제어 방식의 온도 컨트롤러 사용 → P=2.9, I=28, D=5 일 때
Rise time (sec) 39
Peak time (sec) 47
Settling time (sec) 78
Maximum overshoot (°C) 3.3
2% criterion
성능 실험 결과
15. • 카트리지 히터 직경 3.1mm로 너무 작아 발열부에 연결된 리드선 간격 좁음
→ 합선 발생
문제점
• 무접점 릴레이 사용 시, 과전압 보호소자(Varistor)를 장착하지 않아 무접점
릴레이의 작동 안정성 저하
※ Omron, G3TB-O MANUAL
16. 문제점
• Flange nut 직경이 너무 작아, 히터와 온도 측정 센서 리드선 nut 통과 불가
• Syringe block cover 공차 문제로 커버를 닫을 때 센서 및 히터 리드선에 과도한 굽
힘 발생
17. • 카트리지 히터 직경 증가시켜 합선 발생 가능성 최소화하기
• 무접점 릴레이에 Varistor 장착해서 작동 안정성 확보하기
• 히터와 온도 측정 센서 리드선이 통과할 수 있도록 Flange nut 치수 변경
• 히터와 온도 측정 센서의 리드선이 최대한 굽힘을 받지 않도록 커버의 치수
및 공차 변경
개선 방향
