KR100357620B1 - 자외선 경화장치 감시 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자외선 경화장치 감시 시스템에 관한 것으로서, 자외선 경화장치내의 미리 설정된 위치에 구비되어 자외선의 강도를 검출하는 자외선 강도 검출부; 상기 자외선 경화 장치 내의 미리 설정된 위치에 설치되어 산소의 농도를 검출하는 산소 농도 검출부; 상기 자외선 강도 검출부 및 상기 산소 농도 검출부의 검출 신호를 제공받아 자외선의 강도 및 산소 농도를 파악하며 이에 대한 정보를 출력하는 콘트롤러; 및 상기 콘트롤러에서 출력되는 정보를 제공받아 사용자가 인식 가능한 상태로 알리는 경보 출력부를 포함한다. 따라서 본 발명은 광섬유의 경화품질을 안정적으로 유지할 수 있는 잇점을 구비한다.
Description
본 발명은 광섬유 제작공정중, 광섬유 인출장치에 관한 것으로서, 특히 인출된 광섬유에 자외선 경화성 코팅제로 피복된 후, 피복된 광섬유를 경화시키는 자외선 경화장치의 경화조건변화를 감시할 수 있는 시스템에 관한 것이다.
통상적으로 광섬유 제작공정은 광섬유 모재 제조공정과, 이러한 모재를 인출하여 한가닥의 광섬유로 인출하는 인출공정로 구성된다.
제조된 광섬유 모재는 용융로에서 충분한 온도로 용융되어 광섬유로 인출된다. 인출된 광섬유는 직경제어기에 의해 직경크기가 제어되고, 냉각장치를 통과하여 광섬유에 피복을 입히기 전에 적합한 온도로 냉각된다. 냉각된 광섬유는 피복장치를 거치면서 피복이 입혀지고, 다수개의 자외선 경화장치를 통과하면서 피복된 자외선 경화 폴리머가 경화된다. 이어서 피복이 경화된 광섬유는 캡스탄을 통과한 후, 다수개의 롤러를 경유하여 권취부에 권선된다.
그러나, 이와같이 이루어지는 광섬유 인출공정은 하기와 같은 문제점이 발생되었다.
최근의 광섬유 인출기술의 발달에 따라서 광섬유 인출속도가 분당 500m이상으로 고속화되면서, 자외선 경화장치의 성능도 급속히 향상되어 왔으나, 실제 인출되는 광섬유의 경화조건변화에 따른 광섬유의 경화상태는 인출이 끝난 후, 경화도 측정을 통해서만 가능했다. 이러한 경화도 측정방법은 측정되는 구간의 경화상태를 확인할 수는 있으나, 광섬유 길이방향으로의 경화상태는 확인할 수 없었다.
종래에는 인출이 완료된 광섬유의 경화상태를 확인 후, 자외선 경화장치의 기계적 이상유무 또는 경화조건의 변화가 확인될 뿐 광섬유를 인출하는 동안에는 경화조건의 변화를 확인할 수 없다. 또한, 정상 작동상태에서도 자외선 발생장치의 기계적 성능변화는 확인이 불가능하였다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명은 광섬유 인출공정에 실시간으로 광섬유에 피복된 자외선 경화재의 경화상태를 항상 동일하게 유지할 수 있도록 감시할 수 있는 자외선 경화 감시 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 경화조건의 변화를 항시 감지하여 작업자에게 알려줌으로서 작업자가 인출하는 동안에 즉각적으로 조건변화에 대응할 수 있는 자외선 경화장치 감시 시스템을 제공함에 있다.
상기한 기술적 과제들을 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 감시 시스템은 자외선 경화장치내의 미리 설정된 위치에 구비되어 자외선의 강도를 검출하는 자외선 강도 검출부; 상기 자외선 경화 장치 내의 미리 설정된 위치에 설치되어 산소의 농도를 검출하는 산소 농도 검출부; 상기 자외선 강도 검출부 및 상기 산소 농도 검출부의 검출 신호를 제공받아 자외선의 강도 및 산소 농도를 파악하며 이에 대한 정보를 출력하는 콘트롤러; 및 상기 콘트롤러에서 출력되는 정보를 제공받아 사용자가 인식 가능한 상태로 알리는 경보 출력부를 포함한다.
도 1은 일반적인 광섬유 인출공정을 개략적으로 나타내는 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자외선 경화 감시 시스템을 나타내는 사시도,
도 3은 일부 절개한 도 2의 평면도,
도 4는 일부 절개한 도 2의 측면도.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 감시 시스템을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 1은 일반적인 광섬유 인출공정을 개략적으로 나타내는 구성도이다. 도 1을 참조하면, 광섬유 모재(1:preform)는 용융로(10:furnace)에서 충분한 온도(약 2000℃ 이상)로 용융되어 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 피복이 입혀지고, 다수개의 자외선 경화장치(18)를 통과하면서 피복된 자외선 경화 폴리머(UV curable polymer)가 경화된다. 이때, 상기 광섬유 피복재는 점성과 표면장력에 의해 외주면에 피복이 입혀진다.
이어서 상기 경화장치를 지난 광섬유(4)는 캡스탄(20:capstan)을 통과한 후, 다수개의 롤러들(22a,22b)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 24a는 광섬유가 권선되는 릴(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 일련의 인출공정이 이루어진다.
이때, 상기 코팅장치(16)에 의해 피복이 입혀진 광섬유(4)가 경화장치를 지난후, 피복되어진 광섬유의 경화상태를 안정적으로 유지하기 위해서는 별도의 감시 시스템(on-line monitoring system)이 필요하다.
본 발명에 따른 감시 시스템은 자외선 발생램프의 안정된 출력, 자외선을 집중시켜주는 반사판의 변형 및 청결상태, 광섬유 인출경로를 외부환경으로부터 격리시키는 석영유리관의 청결상태, 경화효율을 증가시켜주기 위해 석영유리관 내부로 공급되어지는 질소등과 같은 가스의 순도관리상태, 외부 공기 유입에 의한 내부 분위기 변화와 같은 많은 변수들을 종합적으로 감시한다.
이러한 조건들을 충족할 수 있는 자외선 경화장치 감시 시스템이 도 2 내지 도 4에 도시되었다. 도 2 내지 도 4를 참조하여 자외선 경화장치의 구성을 살펴보면,
광섬유 인출공정에 사용되는 자외선 경화장치(180)는 통과하는 광섬유(3)를 둘러싸게 중공형(hollow) 석영관(181)이 구비되고, 상기 석영관(181) 둘레로 중공형 반사판(182)이 구비된다. 상기 반사판은 상기 자외선 발생램프로부터 방출된 빔을 통과하는 광섬유(3) 외주방향으로 조사시킨다. 그리고, 상기 반사판(182)과 석영관(181)사이에 자외선 빔을 방출하는 자외선 발생램프(183)가 설치된다. 상기 자외선 발생램프(183)에서 조사된 빔은 석영관(181)을 경유하여 통과하는 광섬유(3)에 조사되어 짐으로서, 상기 광섬유(3)에 피복된 코팅재를 경화시킨다. 코팅재는 자외선 경화 램프(183)에 의해 용이하게 경화되는 폴리머가 사용된다.
이때, 상기 석영관(181) 내부는 산소가 없는 분위기를 유지하기 위하여 가스 인입구(184)로부터 경화촉진 가스가 공급된다. 공급된 경화촉진 가스는 석영관(181)내를 청정상태로 유지시킨 후 가스 흡입구(185)로 방출된다. 이러한 구성으로 이루어진 자외선 경화장치(180)는 감시 시스템을 구비함으로서 균일하게 피복된 광섬유의 경화품질을 유지하게 된다. 이때, 상기 경화촉진 가스로는 질소가 바람직하다. 공급되는 질소는 석영관(181)내에서 산소가 없는 분위기를 유지할 수 있기 때문이다.
이러한 구성으로 이루어진 자외선 경화장치(180)의 감시 시스템은 자외선 발생램프(183)에서 방출되는 자외선 강도를 검출하는 자외선 강도 검출부(34)와, 상기 석영관(181)내의 산소농도를 검출할 수 있는 산소 농도 검출부(32)와, 상기 검출부(32,34)로부터 신호를 전달받아 제어신호를 출력하는 콘트롤러(36:controller)로 구성된다. 더욱이, 본 발명은 출력된 제어신호를 사용자가 인식가능한 상태로 알리는 경보 출력부(38)가 더 구비되며, 상기 경보 출력부(38)는 상기 콘트롤러(36)에서 출력되는 정보를 제공받아 이를 시각적으로 표시함과 아울러 경보음을 출력한다. 상기 경보 출력부(38)는 시각적 또는 청각적으로만 경보상태를 알리도록 구성할 수 있으며, 상기 콘트롤러(36)와 복합되게 구성될 수 있거나 독립적으로 구성될 수 있다.
상기 자외선 농도 검출부(34)는 자외선 강도센서로서, 자외선 경화장치 특히, 반사판 (182)후면에 특정파장 또는 파장영역대에 설치되고, 상기 광섬유(3)에 조사되는 자외선 발생강도를 검출하여 콘트롤러(36)로 신호를 전달한다. 이때, 상기 자외선 농도 검출부(34)는 자외선 빔을 감지할 수 있도록 마주보는 반사판(182)에 구멍 또는 투명창(182a:window)이 구비된다.
상기 산소 농도 검출부(32)는 산소농도 검출센서로서, 경화효율을 증가시키기 위해 자외선 경화장치의 가스 흡입구(185)에 연결되게 설치된다. 이러한 산소농도 검출센서(32)는 광섬유(3)를 둘러싸고 있는 석영관(181) 내부분위기를 청정상태로 유지할 수 있게 한다. 다시 말하면, 상기 산소농도 검출센서(32)는 산소농도를 검출하여 산소가 없는 분위기를 유지할 수 있도록 한다.
상기 자외선 경화장치(180)에 구비된 반사판(181), 석영관(182), 자외선 검출센서(34), 산소농도 검출센서(32)는 석영관내 질소분위기 유지수단으로 구성된다.
상기 콘트롤러(36)는 상기 센서(32,34)들로부터 전달된 검출신호를 받아들여 자외선의 강도 및 산소 농도를 파악하여 이에 대한 정보를 출력한다. 이러한 제어된 신호는 경보 출력부(38)를 통하여 시각적으로 표시된다. 즉, 디스플레이장치에 의해 출력되어 화면상이나 그래프에 디스플레이되어 작업자는 확인하게 된다.
한편, 상기 콘트롤러(36)는 자외선 강도 검출센서(34)와 산소농도 검출센서(32)의 허용범위를 미리 설정해 둠으로서 자외선 경화장치의 경화조건이 허용범위에서 벗어날 경우 경보 출력부(38)를 통해 경고신호를 출력한다. 따라서, 사용자는 경고음으로서 청각적으로 자외선 경화장치(180)의 이상유무를 알 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. 예를들어, 본 발명은 자외선 경화재를 사용하는 모든 경화장치에 동일하게 적용할 수 있다. 또한, 본 발명의 감시 시스템은 일정 시간간격을 두고 작동할 수도 있고, 항시 작동할 수도 있다.
이상으로 살펴본 바와같이, 본 발명은 광섬유 인출공정중 자외선 경화장치가 허용범위안에서 작동할 수 있도록 감시 및 제어해 줌으로서 피복된 광섬유의 경화조건을 안정적으로 유지하여 균일한 경화품질을 가진 광섬유를 인출하는데 유용하다.
Claims (6)
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- 코팅된 광섬유를 일정시간동안 조사하여 경화시키는 자외선 경화장치의 감시 시스템에 있어서,상기 자외선 경화 장치내의 미리 설정된 위치에 설치되어 자외선의 강도를 검출하는 자외선 강도 검출부;상기 자외선 경화 장치내의 미리 설정된 위치에 설치되어 산소의 농도를 검출하는 산소 농도 검출부;상기 자외선 강도 검출부 및 상기 산소 농도 검출부의 검출 신호를 제공받아 자외선의 강도 및 산소 농도를 파악하며 이에 대한 정보를 출력하는 콘트롤러; 및상기 콘트롤러에서 출력되는 정보를 제공받아 사용자가 인식 가능한 상태로 알리는 경보 출력부를 포함하는 감시 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 경보 출력부는 상기 콘트롤러에서 출력되는 정보를 제공받아 이를 시각적으로 표시하는 감시 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 경보 출력부는 상기 콘트롤러에서 출력되는 정보가 상기 자외선의 강도가 미리 설정된 허용범위를 벗어나는 범위임을 의미하는 정보일 경우에 미리 설정된 경고음을 출력하는 감시 시스템.
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| JPH01201124A (ja) * | 1988-02-05 | 1989-08-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光フアイバ線引装置用紫外線照射装置の照度測定器 |
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| CN108645449B (zh) * | 2018-06-13 | 2020-05-01 | 电子科技大学 | 一种集成氧气浓度和紫外线强度检测功能的传感器及其检测方法 |
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