KR100333194B1 - 연속조 트래버스 권취 시스템 - Google Patents

Abstract

과잉 감김 부분의 수동 수정을 자동화함과 동시에, 에지 꺾임 등의 감김 불량을 없애고, 단위 보빈당 권취할 수 있는 연속조의 권취량을 늘린다.

본 발명은, 복수의 연속조14 및 보빈10에 대하여 각각, 각 연속조14를 보빈10에 일정 속도로 공급하는 고정 가이드 롤12와, 보빈10을 회전 구동하는 권취용 모터20과, 보빈10을 왕복 슬라이드시키는 정역회전 가능한 서보 모터26장착 슬라이드기구22와, 권취용 모터20의 회전수를 모니터하고, 권취된 연속조14의 외직경의 증가에 따라 변화하는 연속조14의 반전 위치를 보정하도록 설정된 제어식에 의하여 발하는 정회전 또는 역회전 신호를 서보 모터26에 공급하는 권취기용 시퀀서34를 구비하여 구성되어 이루어진다.

Description

연속조 트래버스 권취 시스템

[발명이 속하는 기술분야]

본 발명은, 얇은 테이프상의 연속조를 균일 피치로 나선상으로 둘러 감으면서 보빈을 왕복시켜 권취하는 연속조 트래버스 권취 시스템에 관한 것으로, 특히, 연속조가 보빈의 축방향 외측으로 불룩하게 감겨져 버리는 과잉 감김 부분을 보정하면서 연속조를 권취하는 연속조 트래버스 권취 시스템에 관한 것이다.

[종래기술]

종래, 연속조 트래버스 권취 시스템에서는, 도8에 나타내는 바와 같이, 회전 운동하면서 축방향으로 왕복 운동 가능한 권취축21의 끝단부에, 원통상의 축10a와그 양끝단에 고정된 한쌍의 원반상의 칼라부10b, 10b를 가지고 있는 보빈10을 장착하고 있다. 고정 가이드 롤12는, 연속조14를 이 보빈10에 연속적으로 일정 속도로 공급하도록 보빈10에 인접하여 설치되어 있다. 권취축21의 도중에는, 브래킷18a를 개재하여 근접체18이 고정되고, 이 근접체18을 한쌍의 근접 스위치16, 16이 사이에 두도록 하여 설치된다. 이들 근접 스위치16, 16은 근접체18의 접근을 감지하고, 이 감지신호는 도시되어 있지 않은 제어장치에 송신된다. 그리고, 이 제어장치가 권취축21의 왕복운동의 구동원에 반전명령신호를 송신하고 있다.

또한, 종래의 다른 일례에서는, 도9에 나타내는 바와 같이, 상기한 슬라이드 구동기구의 왕복운동의 반전위치를 볼 나사 기구의 회전수에 따라 위치제어하고 있다. 도9에 있어서, 보빈10은, 권취축21의 끝단부에 장착된다. 이 권취축21은, 권취용 모터20에 의해 회전 구동됨과 동시에, 슬라이드 지지체23에 의해 회전 및 슬라이드가 자유롭게 지지되어 있다. 슬라이드 지지체23은, 고정 베드24상에 리니어 가이드를 개재하여 권취축21의 축방향으로 직선운동이 자유롭게 설치됨과 동시에, 서보 모터26이 구동하는 볼 나사 기구22에 의해, 이 직선운동을 위치제어 및 속도 제어 받고 있다. 마스터 시퀀서30은, 서보 모터26의 회전수를 모니터하여 권취축21의 왕복운동의 반전위치를 판단하고, 정회전 또는 역회전 신호를 릴레이32를 개재하여 권취 제어 시퀀서34에 송신하고 있다. 권취 제어 시퀀서34는, 권취용 모터20의 회전수를 모니터하여 보빈10의 회전속도에 권취축21의 왕복운동속도를 동기시키도록 계산된 제어신호와 상기 정회전 또는 역회전 신호 등을 릴레이36을 개재하여 서보 앰프38에 송신하고 있다. 서보 앰프38은, 릴레이36으로부터 받은 신호로 제어되어,서보 모터26에 증폭된 구동출력을 보내고 있다. 또한, 권취축21의 반전위치는, 마스터 시퀀서30에 접속된 반전위치 조정버튼39에 의해 수동 조정할 수 있도록 하고 있다.

또한, 상기 종래의 연속조 트래버스 권취 시스템은, 통상, 복수의 권취장치를 동시에 조업시키기 때문에, 제어장치는 도10에 나타내는 바와 같이, 마스터 시퀀서30의 출력처에 동장치가 복수기 병렬되어 이루어진다. 또한, 복수기 병렬된 각 장치의 구성은, 상기 설명한 도9의 것과 마찬가지이다.

[발명이 해결하려고 하는 과제]

상기한 종래의 연속조 트래버스 권취 시스템에서는, 도11에 나타내는 바와 같이, 연속조14가 보빈10의 외축방향으로 A크기로 불룩하게 감겨버리는 과잉 감김 부분이 발생한다. 이에 따라, 목표로 하는 보빈10의 칼라부10b와 권취된 연속조14와의 틈B는, 권취된 연속조14의 외주에 있어서 B-A만큼 좁아져 버리게 된다. 이 때문에, 감김 직경이 커지면 연속조14와 칼라부10b가 접촉하여 연속조14의 에지(edge)가 꺾이거나, 틈B로 연속조14가 무너져 내려 버리는 등의 감김 불량이 발생하고 있었다.

상기한 문제점을 해소하기 위해, 상술한 종래의 시스템에서는 틈B를 넓게 설정하고 있었다. 이에 따라, 연속조14와 칼라부10b가 접촉하지 않도록 하고, 또한, 작업자가 왕복 운동하는 보빈10의 반전위치를 눈으로 보고 확인하여 상기 반전위치 조정버튼39를 조작하고 있었다. 그러나, 틈B의 여유 때문에 연속조14의 감김 폭이 좁아져, 보빈 한 개당 감을 수 있는 연속조의 권취량이 적어져 버린다고 하는 결점이 되고 있었다, 또한, 사람손에 의한 조작에서는 반전위치에 산포나 오조작이 생기기 때문에, 상기한 감김 불량의 문제는, 완전히 해소할 수 없었다.

본 발명의 목적은, 과잉 감김 부분의 발생원인을 해명함에 따라, 수동으로 행하고 있었던 과잉 감김 부분의 수정을 자동화함과 동시에, 에지 꺽임 등의 감기 불량을 없애고, 또한 단위보빈당 권취할 수 있는 연속조의 권취량을 늘릴 수 있는 연속조 트래버스 권취 시스템을 제공하는 데 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기 과제를 해결하기 위해, 제1의 발명에서는, 복수의 연속조를 원통상의 축과 그 양끝단에 고정된 한쌍의 원반상의 칼라부를 가지고 있는 복수의 보빈 각각에 트래버스로 권취하는 연속조 트래버스 권취 시스템으로서, 각 연속조 및 그것을 권취하는 각 보빈에 대하여 각각, 각 연속조를 그것을 권취하는 보빈에 일정 속도로 공급하는 고정 가이드 롤과, 고정 베드에 대하여 보빈의 축방향으로 슬라이드가 자유롭게 설치된 슬라이드 지지체와, 이 슬라이드 지지체에 고정 지지된 권취용 모터로서, 그 회전축에 보빈이 장착되는 권취용 모터와, 슬라이드 지지체를 보빈의 축방향으로 왕복 슬라이드시키는 정역회전 가능한 서보 모터 장착 슬라이드 구동기구와, 권취용 모터의 회전수를 모니터하여 서보 모터에 정회전 또는 역회전 신호를 공급하는 권취 제어 시퀀서로서, 정회전 또는 역회전 신호는, 보빈에 권취된 연속조의 외직경의 증가에 따라 변화하는 연속조의 반전위치를 보정하도록 설정된 제어식에 의하여 발하도록 구성된 권취 제어 시퀀서를 구비하고 구성되어 이루어진다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시양태인 제2발명에서는, 제어식A는, Lo를 가이드 롤과 보빈의 중심간 거리, D1을 보빈의 축 외직경, Dg를 가이드 롤의 외직경, P를 보빈에 권취된 연속조의 트래버스 피치, D를 보빈에 권취된 연속조의 임의의 외직경으로 했을 때,

A={Lo²-1/4×(D1+Dg)²}^0.5×P/(π×D1)/2-{Lo²-1/4×(D+Dg)²}^0.5×P/(π×D)/2

이고, 보빈의 왕복운동의 양측의 반전위치 각각에 대하여, 외직경D에 있어서의 반전위치를 연속조의 초기의 반전위치로부터 상기의 보정식A에 의하여 부방향으로 비켜 놓는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시양태인 제3 발명에서는, 권취 제어 시퀀서는, 서보 모터의 회전에 대해서도 모니터함과 동시에, 그 서보 모터에는 서보 앰프를 개재하여 신호를 공급하고 있는 것을 특징으로 한다.

[발명의 실시 형태]

도1은, 보빈이 연속조를 권취하는 동작을 설명하는 평면도이다. 보빈10은, 원통상의 축10a와 그 양끝단에 고정된 한 쌍의 원반상의 칼라부 10b를 가지고 있다. 그리고, 후술할 기구에 의해 회전 운동함에 따라 연속된 얇은 테이프상의 연속조14를 권취하면서 축방향으로 왕복운동하고 있다. 12는, 연속조 14를 공급하는 고정 가이드 롤이며, 도시되지 않은 공급측 장치에 회전이 자유롭게 고정되어 있다.

이어, 보빈에 권취된 연속조의 외직경에 따라 변화하는 연속조의 반전위치의 어긋남을 수학적으로 해명하여, 이하에 설명한다. 또한, 전제조건으로서, 라인 스피드를 일정하게 하고, 기계 및 전기계의 지연이 없도록 한다.

도1에 있어서, Lo는 가이드 롤과 보빈의 중심거리, D1은 축 10a의 외직경, D는 보빈에 권취된 연속조의 외직경, P는 보빈10에 권취된 연속조14의 트래버스 피치이다. 또한, 트래버스 피치P는, 후술할 제어장치에 의히 권취용 모터 20의 회전속도에 보빈10의 직선운동속도를 동기시키고 있기 때문에, 일정간격을 지키고 있다. 또, θ는, 연속조14의 감김 각도이고, 보빈10의 직선운동이 도1의 M방향에서 O방향으로 반전한 직후에 +θ에서 -θ로 변화해 간다. δ는, 연속조14가 각도 θ변화하는 사이에 진행하는 보빈10의 직선운동거리이다. 따라서, 감김 각도가 +θ에서 -θ로 변화하는 사이에, 보빈10은, O방향으로 2δ진행하게 된다.

또한, 도2는, 도1에 있어서의 측면도이다. L은, 고정 가이드 롤12의 외직경Dg와 보빈10에 권취된 연속조14의 외직경D와의 접선이다.

이하에, 2δ를 구하여 본다. 도1로부터,

δ=L×tanθ… (1)

이므로,

2δ=(L×tanθ)…(2)

가 된다.

또한, 도2로부터

L=(Lo²-(D/2+Dg/2)²)^0.5

=(Lo²-1/4×(D+Dg)²)^0.5…(3)

가 된다.

또한, 도3은, 보빈10에 권취된 연속조14의 일회전분을 보빈10의 축방향으로 절단하여 평면상에 펼쳐 놓은 전개도이다. 도3에 있어서의 상하방향의 크기는, 외직경D의 원주이므로 πD가 된다. 그리고, P는 트래버스 피치, θ는 감김 각도이고,

tanθ=P/(π×D) … (4)

가 된다.

따라서, 2δ는, (2)식에 (3)식과 (4)식을 대입함에 따라,

2δ=2×[{Lo²-1/4×(D+Dg)²}^0.5×P/(π×D)]

= {Lo²-1/4×(D+Dg)²}^0.5×P/(π×D)/2 … (5)

로 구하여진다.

또한, 이하에, 변화하는 연속조14의 반전위치를 구해본다.

도1에 있어서, 연속조14의 최초의 반전위치를 제로로 하고, 0방향을 플러스(+)로 하고, D1은 축10a의 외직경으로 하고, D를 보빈10에 권취된 연속조14의 임의의 외직경으로 하고 그리고 감기 시작할 때의 반전시에 보빈10이 O방향으로 진행하는 거리를 Y1으로 하고, 감김 외직경D일 때에 보빈10이 O방향으로 진행하는 거리를 Y(=2δ)로 하고, A를 외직경D일 때의 반전위치로 했을 때,

A=Y1-Y … (6)

가 된다. Y는, Y = 2δ이므로 (5)식으로 나타내어진다. 또, Y1은, (5)식의 우변의 B가 D1일 때의 식이 된다. 따라서,

A={Lo²-1/4×(D1+Dg)²}^0.5×P/(π×D1)/2-{Lo²-1/4×(D+Dg)²}^0.5×P/(π×D)/2… (6)

가 된다. 즉, 감김 외직경이 D일 때, 연속조14의 반전위치는, 도1의 O방향으로, 최초의 반전위치보다 위 (6)식의 A분만큼 이동한 값이 된다. 따라서, 반전위치의 어긋남은, 보빈10의 반전위치를 마이너스(-) 방향으로 A분 비켜 놓음에 따라, 제로로 할 수 있다.

이어서, 전기계의 지연을 요인으로 하는 과잉 감김 부분에 대하여 설명한다.

도9에 나타낸 종래의 연속조 트래버스 권취 시스템에 있어서, 전기계의 지연시간은, 마스터 시퀀서30 및 진취 제어 시퀀서34의 내부 처리 시간이 각각 40밀리초, 릴레이32, 36의 신호 전달 시간이 각각 약 1밀리초, 그리고, 서보 앰프38의 신호 전달 시간이 약 10밀리초이고, 합계 약 111밀리초가 된다. 이 지연시간 때문에, 반전위치를 제어받고 있는 보빈10은, 목표로 하는 반전위치보다 외측으로 밀려나 반전하게 된다. 그리고, 이것이, 과잉 감김 부분의 일요인이 되고 있다.

이어서, 본 발명의 연속조 트래버스 권취 시스템의 바람직한 실시예에 대하여, 도면에 기초하여 설명한다.

도4는, 본 실시예의 연속조 트래버스 권취 서스템을 나타내는 요부회로도이다.

도4에 있어서, 보빈10은, 원통상의 축10a와 그 양끝단에 고정된 한쌍의 원반상 칼라부10b를 구비하여, 권취측21의 끝단부에 장착되어 있다. 12는, 연속조14를 보빈10에 공급하는 고정 가이드 롤이고, 도시되지 않은 공급측 장치에 회전이 자유롭게 고정되어 있다.

권취축21은, 슬라이드 지지체23에 의해 회전 및 슬라이드 자유롭게 지지되고, 이 슬라이드 지지체23에 고정된 권취용 모터20에 의해 회전 구동된다. 권취용 모터20은, 이 회전수를 각 권취 제어 시퀀서34에 송신하고 있다. 슬라이드 지지체23은, 고정 베드24상에 리니어 가이드를 개재하여 권취축21의 축방향으로 직선운동이 자유롭게 설치됨과 동시에, 서보 모터26에 의해 구동되는 볼 나사 기구22에 의해, 서보 모터26의 회전수는, 각 권취 제어 시퀀서34에 의해 모니터되고 있다.

권취 제어 시퀀서34는, 권취용 모터20의 회전수와 서보 모터26의 회전수를 기초로 하여, 프로그램된 상기(6)식에 의하여 수정된 반전위치를 계산함과 동시에, 권취용 모터20의 회전속도에 동기하는 권취축21의 직선운동속도를 계산하고 있다. 그리고 각 권취 제어 시퀀서34는, 이들 계산 결과에 의한 제어 신호를 서보 앰프38에 송신하고 있다. 서보 앰프38은, 각 권취 제어 시퀀서34로부터 받은 신호에 제어되어, 서보 모터26에 증폭된 구동출력을 보내고 있다. 또한, 기계계 및 전기계 등에 의한 지연시간의 수정치나 그외의 제어상의 데이터등은, 각 권취 제어 시퀀서34에 접속된 터치 패널33에 의해 입력할 수 있게 하고 있다.

또, 상기한 본 실시예의 연속조 트래버스 권취 시스템은, 복수의 권취장치를 동시 작업시키기 때문에, 제어장치가 도5에 나타내는 바와 같이 복수기 병렬되어 있다. 또한, 복수기 병렬된 각 장치의 구성은, 상기 설명한 도4의 것과 마찬가지이다.

상기한 본 실시예의 연속조 트래버스 권취 시스템에 의하면, 전기계의 지연시간은, 권취제어 시퀀서34의 내부처리시간이 20밀리초, 그리고, 서보 앰프3B의 신호전달시간이 10밀리초이고, 합계 30밀리초가 된다. 상술한 종래의 연속조 트래버스 권취 시스템과 비교하면, 전기계의 지연시간은, 종래의 27 %로 단축되어 있다.

또, 도6(a)에 나타내는 바와 같이, 상기한 (6)식에 의한 제어와 전기계의 지연시간의 단축에 의해 반전위치가 수정되기 때문에, 파선으로 나타내는 과잉 감김 부분이 해소되고, 틈H가 크기 α분 넓어진다. 그리고, 이에 따라, 도6(b)에 나타내는 바와 같이, 보빈10에 연속조14를 상기 α분의 폭만큼 더 감을 수 있기 때문에, 보빈 한 개당의 연속조 권취량을 늘릴 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 보빈10을 직선 운동시키는 기구에는, 볼 나사 기구22를 구비했는데, 랙과 피니언에 의한 직선운동기구를 이용해도 된다. 또, 본 실시예에서는, 가이드 롤의 위치를 고정하고 보빈이 왕복 운동하는 기구로 하고 있는데, 보빈의 위치를 고정하고 가이드 롤이 왕복 운동하는 기구로 해도 된다.

[실시예]

상기한 본 발명의 연속조 트래버스 권취 시스템의 일실시예에 관련된 실험례를 이하에 나타낸다.

본 실험에서는, 본 발명의 연속조 트래버스 권취 시스템의 일실시예에 있어서, 상기 제어식에 의한 보정을 행할 경우와 행하지 않을 경우에 대하여, 감김 직경마다 반전위치의 측정을 행했다.

도7에 나타내는 그래프는, 횡축에 감김 직경(mm), 종축에 반전위치의 어긋남(mm)을 두고 있다. 그리고, 사각 포인트가 상기 제어식에 의한 보정을 행하지 않은 경우에서의 실측치, 원 포인트가, 상기 제어식에 의한 보정을 행한 경우에서의 실측치, 파선은 상기 제어식에 의한 보정을 행하지 않은 경우에서의 이론치, 일점쇄선은 상기 제어식에 의한 보정을 행한 경우에서의 이론치를 나타낸다.

도7의 그래프에 나타내어지는 보정을 행한 경우와 보정을 행하지 않은 경우에서의 실측치를 비교하면, 상기 제어식에 의한 보정에 의해 각 감김 직경에서의 반전위치의 어긋남이 대폭으로 감소한 것이 명확하다.

도1은 보빈이 연속조를 권취하는 동작을 설명하는 평면도이다.

도2는 도1에 대한 종단면도이다.

도3은 보빈에 권취된 연속조의 일회전분을 보빈의 축방향으로 절단하여 평면상에 펼친 전개도이다.

도4는 본 발명의 연속조 트래버스 권취 시스템에 관련된 일실시예에 있어서의 개략 회로도이다.

도5는 도4에 나타내는 본 발명의 연속조 트래버스 권취 시스템에 관련된 일실시예에 있어서 복수기 병렬 운전되는 경우의 출력측 회로를 나타내는 블록선도이다.

도6은 본 발명의 연속조 트래버스 권취 시스템에 관련된 일실시예에 있어서 연속조가 권취된 보빈을 나타내는 단면도이다.

도7은 본 발명의 연속조 트래버스 권취 시스템에 관련된 실험예를 나타내는 그래프이다.

도8은 종래의 연속조 트래버스 권취 시스템의 일부분을 나타내는 평면도이다.

도9는 종래의 연속조 트래버스 권취 시스템에 있어서의 다른 일례의 개략 회로도이다.

도10은 도9에 나타내는 종래의 연속조 트래버스 권취 시스템에 있어서 복수기 병렬 운전되는 경우의 출력측 회로를 나타내는 블록선도이다.

도11은 종래의 연속조 트래버스 권취 시스템에 있어서 연속조가 권취된 보빈을 나타내는 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 보빈 10a: 축 10b: 칼라부 12: 고정 가이드 롤

14: 연속조 20: 권취용 모터 21: 권취축 22: 볼 나사 기구

26: 서보 모터 34: 권취제어 시퀀서 38: 서보 앰프

본 발명은, 이상 설명한 바와 같이 구성되어 있으므로, 이하에 기재되는 바와 같은 효과가 있다.

제어식에 의하여 발하여진 정회전 또는 역회전 신호가 서보 모터를 제어함에 따라 연속조의 반전위치를 보정하고, 또한, 간결한 제어회로구성이 연산처리시간이나 신호전달시간을 단축하기 때문에, 종래 수동으로 행하고 있던 연속조의 과잉 감김 부분 수정을 자동화할 수 있다. 이 때문에, 종래 수동조작의 산포나 오조작에 의해 발생하고 있던 에지꺽임이나 연속조가 무너져 내리는 등의 감김 불량을 해소할 수 있다. 또, 과잉 감김 부분 때문에 종래 여유 있게 설정하고 있던 보빈의 칼라부와 권취된 연속조와의 틈을 좁힐 수 있으므로, 보빈 한 개당의 연속조 권취량을 늘릴 수 있다. 그리고, 이러한 것들에 의해, 자동화에 의한 설비가동율의 확대, 단위시간당 생산량의 증가등, 대폭적인 생산효율의 개선이 이루어진다.

Claims (3)

1. 복수의 연속조를 원통상의 축과 그 양끝단에 고정된 한 쌍의 원반상의 칼라부를 가지고 있는 복수의 보빈 각각에 트래버스로 권취하는 연속조 트래버스 권취 시스템으로서, 각 연속조 및 그것을 권취하는 각 보빈에 대하여 각각,

   각 연속조를 그것을 권취하는 보빈에 일정 속도로 공급하는 고정 가이드 롤과,

   고정 베드에 대하여 보빈의 축방향으로 슬라이드가 자유롭게 설치된 슬라이드 지지체와,

   이 슬라이드 지지체에 고정 지지된 권취용 모터로서, 그 회전축에 보빈이 장착되는 권취용 모터와,

   슬라이드 지지체를 보빈의 축방향으로 왕복 슬라이드시키는 정역회전 가능한 서보 모터 장착 슬라이드 구동기구와,

   상기 권취용 모터의 회전수를 모니터하여 서보 모터에 정회전 또는 역회전 신호를 공급하는 권취 제어 시퀀서로서, 정회전 또는 역회전 신호는, 보빈에 진취된 연속조의 외직경의 증가에 따라 변화하는 연속조의 반전위치를 보정하도록 설정된 제어식에 의하여 발하도록 구성된 권취 제어 시퀀서와, 그들을 구비하여 구성되어 이루어진 연속조 트래버스 권취 시스템.
2. 제1항에 있어서의 연속조 트래버스 권취 시스템에 있어서,

   제어식A는, Lo를 가이드 롤과 보빈의 중심간 거리, D1을 보빈의 축 외직경, Dg를 가이드 롤의 외직경, P를 보빈에 권취된 연속조의 트래버스 피치, D를 보빈에 권취된 연속조의 임의의 외직경으로 했을 때,

   A={Lo²-1/4×(D1+Dg)²}^0.5×P/(π×D1)/2-{Lo²-1/4×(D+Dg)²}^0.5×P/(π×D)/2

   이고, 보빈의 왕복운동의 양측의 반전위치 각각에 대하여, 외직경D에 있어서의 반전위치를 연속조의 초기 반전위치로부터 상기한 보정식A에 의하여 부방향으로 비켜 놓는 것을 특징으로 하는 연속조 트래버스 권취 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서의 연속조 트래버스 권치 시스템에 있어서, 상기 권치 제어 시퀀서는, 서보 모터의 회전에 대해서도 모니터함과 동시에, 그 서보 모터에는 서보 앰프를 개재하여 신호를 공급하고 있는 것을 특징으로 하는 연속조 트래버스 권취 시스템.