KR100334793B1 - 광섬유 인출 설비의 진동 모니터링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광섬유 인출 설비의 진동 모니터링 장치에 관한 것으로서, 개시된 장치는 다 수의 회전체와 이동체를 포함하는 인출 타워의 광섬유 인출 설비에 있어서, 상기 광섬유 인출 설비 중, 선택된 어느 하나의 회전체나 이동체에 장착되어 발생하는 진동을 신호로서 검출하는 가속도 센서; 상기 가속도 센서에서 전달된 미약한 진동 신호를 증폭하는 증폭기; 상기 증폭기의 아나로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기; 상기 변환된 디지털 신호를 설정된 허용범위와 비교하여 이에 대한 데이터를 출력하는 중앙처리장치; 및 상기 중앙처리장치에서 출력된 데이터를 사용자가 인식가능한 상태로 알리는 경보 장치를 포함한다. 따라서, 본 발명은 광섬유의 품질이 향상되었고, 광섬유 인출 설비의 유지보수가 편리한 잇점을 구비한다.

Description

광섬유 인출 설비의 진동 모니터링 장치{VIBRATION MONITORING APPARATUS FOR OPTIC FIBER DRAWING EQUIPMENT AND METHOD THEREOF}

본 발명은 광섬유 인출장치의 인출 설비(Optical fiber drawing equipment)에 관한 것이다.

통상적으로 한가닥의 광섬유를 제조하기 위해서는 광섬유 모재 제조공정과, 제조된 모재를 광섬유로 인출하기 위한 인출공정으로 이루어 진다. 제조된 모재로부터 한가닥의 광섬유로 인출하기 위해서는 광섬유 인출 설비가 사용된다. 광섬유 인출 설비는 인출 타워(draw tower)에 공정순으로 각각의 설비들이 수직방향으로 장착되며, 인출 설비의 장착순에 따라서 인출공정이 순차적으로 이루어 진다.

통상적으로 사용되는 광섬유 인출 설비가 도 1에 도시되었다. 도 1에 도시된 바와같이, 척(8:chuck)에 의해 수직방향으로 정확히 레벨링된 광섬유 모재(1:preform)는 이송수단(6)에 의해 상하로 이동(화살표②방향)하는 용융로(10:furnace)에서 충분한 온도(약 2000℃ 이상)로 용융된다. 용융된 모재는 화살표 ①방향으로 한가닥의 광섬유(2)로 인출된다. 상기 인출된 광섬유(2)는 직경제어기(12)에 의해 직경크기가 제어되고, 냉각장치(14:cooling unit)를 통과하여 상기 광섬유(2)에 피복을 입히기 전에 적합한 온도로 냉각된다. 냉각된 광섬유(3)는 피복장치(16:coater)를 거치면서 피복(자외선 경화 폴리머)이 입혀지고, 다수개의 자외선 경화장치(18)를 통과하면서 경화된다. 상기 광섬유 피복재는 점성과 표면장력에 의해 외주면에 피복이 입혀진다.

이어서 상기 경화장치(18)를 지난 광섬유(4)는 캡스탄(20:capstan)을 통과한 후, 다수개의 롤러들(21,22)을 경유하여 권취부(24:winder)에 권선된다. 상기 캡스탄(20)은 광섬유 모재(1)로부터 소정의 인장력를 제공하여 일정한 직경크기를 갖는 광섬유를 인출할 수 있게 한다. 참조부호 23는 광섬유가 권취되는 테익업 릴(take up reel)이나 스풀(spool)을 지칭한다.

상기 용융로(10)와, 직경제어기(12)와, 냉각장치(14)와, 코팅장치(16)와, 경화장치(18) 및 캡스탄(20)은 스탠드형 인출 타워(stand-type draw tower)에 순차적으로 수직방향으로 광섬유를 중심으로 설치되어 상기한 바와같은 일련의 인출공정이 이루어진다.

상기한 일련의 과정으로 이루어 지는 광섬유 인출공정에서 인출된 광섬유의품질을 향상시키기 위하여 여러 기술이 제시되었다. 예를들어, 프랭크 브이. 디마셀로(FRANF V. DiMarcello)등에 의해 발명되어 특허허여된 미국특허번호 제5,233,200호(METHOD AND APPARATUS FOR CONTACTLESS MONITORING OF TENSION IN A MOVING FIBER)에는 인출된 광섬유의 장력을 감시하기 위한 장치가 개시되었다.

또 다른 예로, 토마스 제이. 애트우드(Thomas J. Atwood)등에 의해 발명되어 특허허여된 미국특허번호 제5,519,487호(METHOD FOR MONITORING THE POSITION OF A FIBER)에 광섬유의 위치를 감시하기 위한 장치가 개시되었다.

상기 미국특허번호 제5,233,200호, 제5,519,487호는 인출된 광섬유의 품질향상을 위하여 광섬유 인출공정중에 각각 구비된 장치들이다.

그러나, 최근의 광섬유 인출 설비들을 장착한 인출 타워는 일정이상의 품질을 유지하면서 생산성을 향상시키기 위해서 인출 속도를 높이는 방향으로 발전되어 가고 있다. 광섬유 인출속도를 높일 경우, 회전체나 이동체의 진동에 의해 광섬유가 진동을 전달받거나, 회전체나 이동체에 이상이 발생한 경우에 인출이 안되고 단선되는 현상이 종종 발생하였다. 상기한 인출 타워의 회전체나 이동체의 진동등은 직접적으로 인출 타워에 전달되어 광섬유의 품질저하에 한 원인이 되었다.

진동에 의한 광섬유 품질문제 발생시, 직접 설비를 분해하여 확인하지 않고서는 회전체나 이동체의 이상여부를 판정하는 것이 쉽지 않아 품질 문제 발생원인을 확인하는데 많은 시간이 소용되는 것이 현실이었다. 또한, 인출 설비를 직접 분해하여 파손여부를 확인하는 경우, 설비를 분해하게 되면, 그 동안의 설비의 구동이 불가능하므로, 설비의 가동율이 저하된다. 이는 광섬유 생산원가의 상승요인으로 작용하며, 특히 광섬유 품질문제의 측면에서 신뢰성을 저하시키는 요인으로 작용한다. 설비점검을 매일 일정한 시간에 인출 타워의 진동 이상유무를 검사하는 별도의 인력이 필요한 것이 현실이다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 인출 타워 설비중, 회전체나 이동체에 발생하는 진동을 실시간으로 지속적으로 측정할 수 있는 진동 모니터링 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 인출 타워 설비의 회전체나 이동체의 이상발생을 사전에 감지하여 품질문제를 예방할 수 있는 진동 모니터링 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 인출 타워 설비의 품질 문제 발생시, 설비를 직접 분해하지 않아도 진동에 의한 원인여부를 쉽게 판단할 수 있게 되어 설비유지보수로 인한 생산성 손실을 줄일 수 있는 진동 모니터링 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 회전체나 이동체의 문제점 원인을 쉽게 추적할 수 있고, 진동 데이터를 품질관리에 응용함으로서, 광섬유 품질향상에 적극적으로 기여할 수 있는 진동 모니터링 장치에 관한 것이다.

상기한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은 다 수의 회전체와 이동체를 포함하는 인출 타워의 광섬유 인출 설비에 있어서,상기 광섬유 인출 설비 중, 선택된 어느 하나의 회전체나 이동체에 장착되어 발생하는 진동을 신호로서 검출하는 가속도 센서;상기 가속도 센서에서 전달된 미약한 진동 신호를 증폭하는 증폭기;상기 증폭기의 아나로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기;상기 변환된 디지털 신호를 설정된 허용범위와 비교하여 이에 대한 데이터를 출력하는 중앙처리장치; 및상기 중앙처리장치에서 출력된 데이터를 사용자가 인식가능한 상태로 알리는 경보 장치를 포함한다.

도 1은 통상적인 광섬유 인출공정을 개략적으로 나타내는 구성도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광섬유 인출 설비의 진동 모니터링 장치를 나타내는 블록구성도.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 인출 설비(draw equipment)의 진동 모니터링 장치를 나타내는 블럭구성도이다. 도면에 도시된 인출 타워(draw tower)는 스탠드형(stand type)으로 인출 설비가 수직방향으로 공정순에 따라서 장착된 골격(frame)이다. 이때, 광섬유 인출공정은 이미 도 1을 참조하여 상세히 설명하였기 때문에 상세한 설명은 생략한다.

상기한 공정순으로 이루어지는 광섬유 인출 설비에서, 전술한 바와같이 회전체(rotating body)나 이동체(feeding body)에 진동이 발생된다. 광섬유 인출 설비중, 회전체란 모터(도면에 도시되지 않음)에 의해 회전되는 유니트(unit)로서, 용용로(6)를 상하(화살표②방향)로 이송시키는 이송 장치(feeding unit)(6)와, 인출된 광섬유를 가이드하여 스풀(spool)(23)에 권취되게 하는 다수개의 롤러(20,21,22,23)를 지칭한다. 여기서 말하는 롤러란 캡스탄 롤러(20), 가이드 롤러(21,22) 및 테익업 릴(23)등을 칭한다. 상기 이송 장치(6)는 제어부에 의해 모터의 회전속도가 제어되어 짐으로서 상기 용융로(10)의 적절한 상하이동속도가 제어된다. 또한, 상기 롤러들(20,21,22,23)도 제어부(도면에 도시되지 않음)에 의해 모터의 회전속도가 제어되어 롤러들의 회전속도가 제어된다.

한편, 광섬유 인출 설비중, 이송체란 이송 장치(6)에 의해 소정의 속도로 모재(1)를 중심으로 상하로 이동하는 용융로(10)를 지칭한다. 상기 용융로(10)는 캐리어(carrier)(10a)에 장착되고, 상기 캐리어(10a)는 이송장치(6)에 연결되어 이송장치(6)의 작동여부에 따라서 상하로 이동된다. 상기 광섬유 인출 설비중, 직경 제어기(12), 냉각장치(cooling unit)(14), 코팅장치(coating unit)(16) 및 자외선 경화장치(18)는 인출 타워에 견고히 장착되는 고정체이다. 또한, 상기 회전체와 이송체에 발생하는 진동은 인출 타워에 직접적으로 전달되기 때문에 인출 타워도 이송체에 포함될 수 있다.

본 발명에 따른 진동 모니터링 장치는 회전체나 이송체에 발생하는 진동을 감지하기 위하여 센서들(S1,S2,S31,S32,S33,S34,S4)이 각각 구비된다. 상기 다수개의 센서들(S1,S2,S31,S32,S33,S34,S4)은 진동을 감지할 수 있는 가속도 센서(accelerometer)를 의미한다. 본 발명은 광섬유 인출 설비중, 이송 장치(6), 용융로(10), 인출 타워 및 다수개의 롤러들(20,21,22,23)에 각각 가속도 센서(S1,S2,S31,S32,S33,S34,S4)가 각각 장착된다. 그러나, 본 발명에 따른 진동 모니터링 장치는 이송 장치(6), 용융로(10), 인출 타워 및 다수개의 롤러(20,21,22,23)에 장착되는 것으로 한정될 필요는 없으며, 본 발명은 광섬유 인출장치중에서 설명되지 않은 모든 회전체나 이동체를 포함하여 진동이 발생되는 모든 구성요소에 장착되는 것으로 한다.

상기 가속도 센서(S1,S2,S31,S32,S33,S34,S4)는 각각의 증폭기(A1,A2,A3,A4)에 연결되고, 상기 증폭기는 경보상태 검출부(60)에 연결된다. 상기 경보상태 검출부(60)는 A/D 변환기(52)와 데이터 처리부(54)를 포함한다. 상기 A/D 변환기(52)는 상기 데이터 처리부(54:data processing unit)에 연결된다. 상기 증폭기들(A1,A2,A3,A4)은 가속도 센서(S1,S2,S31,S32,S33,S34,S4)에서 나오는 미세한 전류신호를 증폭하여 일정한 크기의 아나로그 신호로 변환해주는 장치이며, 상기 A/D 변환기(52)는 아나로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.

상기 데이터 처리부(data processing unit)(54)는 입력된 디지털 신호를 시간 및 주파수에 대한 함수로 변화하여 저장하고, 설정된 허용범위와 실제의 데이터를 비교하여 측정값이 허용범위를 오버할 때, 경보신호를 발생하거나 설비관리자에게 자동으로 연락할 수 있게 해주는 시스템의 중앙처리장치(CPU)이다. 상기 데이터 처리부(54)와 연결된 경보 장치(56)는 처리된 데이터를 설비관리자가 시각적으로 볼 수 있도록 표시하는 장치로서, 구체적으로 화상상의 데이터나 그래프로 표시해주는 디스플레이 장치(displaying unit)를 예로 들수 있다. 상기 경보 장치(56)는 저장된 데이터와 미리 설정된 허용범위 데이터를 비교하여 저장된 데이터가 허용범위를 오버한 경우, 청각적으로 경보를 발생시키는 경보음 발생부를 독립적으로 더 구비할 수 있다.

즉, 본 발명은 인출 설비 및 이러한 인출 설비가 장착된 인출 타워의 이상여부를 확인자에게 알려주는 방법으로 시각적으로 디스플레이장치를 이용할 수 있고, 청각적으로 경보장치를 이용할 수 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 모니터링 장치의 구체적인 동작에 대해서 설명하면 다음과 같다. 상기 인출 타워 설비를 가동시키면, 설비의 가동과 동시에 모니터링 장치가 온(on)된다. 이어서 상기 인출 타워 특히, 회전체나 이송체에서 발생되는 진동신호를 상기 센서들(S1,S2,S31,S32,S33,S34,S4)이 감지하여 파악된 미약한 전류신호를 각각의 증폭기(A1,A2,A3,A4)에 전달한다. 전달된 미약한 신호는 증폭기에서 증폭되고, 일정한 크기를 갖도록 증폭된 신호는 A/D 변환기(52)로 보내진다. 상기 A/D 변환기(52)에서 보내온 아나로그 신호는 디지털 신호로 변환되여 데이터 처리부(54)로 전달된다. 상기 변환기(52)에서 전달된 신호들은 일정한 시간간격으로 체킹되어 데이터 처리부(54)에 저장된다. 상기 저장된 데이터와 미리 설정된 허용범위의 기준 데이터를 비교하여 저장된 데이터가 경계영역의 데이터를 오버한 경우, 상기 데이터 처리부(54)는 경보 장치(56)에 전달하고, 상기 경보 장치(56)를 통해 측정된 데이터가 출력된다.

달리는, 상기 데이터 처리부(54)는 수집된 데이터를 데이터 처리 프로그램의 기능에 따라서 가공하여 설비관리자가 분석하고자 하는 데이터로 변환하여 디스플레이 장치의 화면에 디스플레이될 수 있도록 출력할 수 있다. 결과적으로, 사용자는 시각적 또는 청각적으로 인출 타워 설비의 이상유무를 용이하게 확인할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 당해분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

이상으로 살펴본 바와같이, 본 발명은 인출 타워 설립의 사전관리에 의한 예방점검으로 진동에 의한 광섬유 품질의 저하를 방지하게 되었다. 또한, 품질 문제 발생시, 과학적으로 합리적으로 정확한 원인추적에 의한 신속한 대책수립이 가능하였으며, 광섬유 품질관리를 위한 충분한 데이터를 제공받게 되었다. 더욱이, 광섬유 인출 타워 설비 문제 발생시, 시각적 또는 청각적으로 설비 관리자에게 연락이 가능한 잇점을 구비하였다.

Claims (11)

1. 다 수의 회전체와 이동체를 포함하는 인출 타워의 광섬유 인출 설비에 있어서,

   상기 광섬유 인출 설비 중, 선택된 어느 하나의 회전체나 이동체에 장착되어 발생하는 진동을 신호로서 검출하는 가속도 센서;

   상기 가속도 센서에서 전달된 미약한 진동 신호를 증폭하는 증폭기;

   상기 증폭기의 아나로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기;

   상기 변환된 디지털 신호를 설정된 허용범위와 비교하여 이에 대한 데이터를 출력하는 중앙처리장치; 및

   상기 중앙처리장치에서 출력된 데이터를 사용자가 인식가능한 상태로 알리는 경보 장치를 포함하는 광섬유 인출 설비의 진동 모니터링 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 경보 장치는 설정된 허용범위와 측정된 데이터를 비교하여 비교값이 허용범위을 오버한 경우 미리 설정된 경보신호를 설비관리자에게 청각적으로 출력하는 광섬유 인출 설비의 진동 모니터링 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 중앙처리장치는 출력되는 정보를 제공받아 이를 시각적으로 표시하는 광섬유 인출 설비의 진동 모니터링 장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,

   상기 광섬유 인출 설비의 회전체가 광섬유 모재를 가열하는 용융로의 이송 장치 또는 인출된 광섬유를 가이드하는 다수개의 롤러인 광섬유 인출 설비의 진동 모니터링 장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 광섬유 인출 설비의 이송체가 광섬유 모재를 가열하는 용융로 또는 인출 타워인 광섬유 인출 설비의 진동 모니터링 장치.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제