KR100386982B1 - 가이더 롤부를 갖는 케이블 자동 권취장치 - Google Patents

Abstract

본 발명과 관련한 케이블 자동 권취장치는, 다양한 직경의 케이블을 제조한 후에, 마지막으로 케이블을 보빈(Bobbin)에 감을 때 사용하는 장치이다. 케이블 자동 권취 장치는 가이딩부(Guiding System), 권취부(Winding System), 보빈 이송부(Bobbin Shifting System), 보빈 좌우 이송시(Shifting) 양단 감지부(Sensor), 케이블 직경 측정부, 케이블 장력 측정부, 케이블 이송속도 측정부, 제어부(Control System), 제어 패널부(Control Panel)로 구성되어 있다. 본 발명은 케이블 권취(Winding) 시에 보빈 양단에서의 케이블의 적층 및 이탈을 방지할 수 있고, 케이블의 직경 변화 및 보빈의 형상변화가 권취롤의 품질에 미치는 영향을 최소화 하도록 가이더 롤부를 구비하여 권취롤의 품질향상, 노동력 절감, 생산성향상 분야에 현저한 기여를 가능하게 하는 효과가 있다.

Description

가이더 롤부를 갖는 케이블 자동 권취장치{AUTOMATIC CABLE WINDING APPARATUS WITH GUIDER ROLLING SYSTEM}

본 발명이 속하는 기술분야에서 사용되는 케이블 자동 권취장치는 다양한 직경의 케이블을 제조한 후에, 마지막으로 케이블을 보빈(Bobbin)에 감을 때 사용하는 장치이다. 본 장치는 보빈 이송부, 권취부, 보빈 좌우 이송(Shifting)시 양단 감지부(Sensor), 케이블 직경 측정부, 케이블 장력 측정부, 케이블 이송속도 측정부, 실시간 제어부(Real-Time Control System), 제어 패널부(Control Panel)로 구성되며, 본 발명은 종래의 케이블 자동 권취장치에 가이더 롤부를 새로 추가하고 있다.

종래의 가이더 롤부가 없는 케이블 자동 권취장치는 보빈 양단에서의 케이블의 적층 및 이탈이 발생하기 쉬우며, 케이블의 직경 변화 및 보빈의 형상변화에 따라 권취롤의 품질에 큰 영향을 미치게 된다.

또한, 케이블의 굵기가 다소 굵어지거나(직경 약 3mm 이상) 비교적 잘 휘지 않을 때, 기존의 케이블 권취 장치에서는 보빈이 좌우로 이동하면서 케이블을 감게되는데, 이러한 경우 보빈의 좌우 이동거리 양단에 보빈이 도착하였을 때, 종종 케이블이 균일하게 감기지 않고 보빈 내측 양단에 케이블이 적층되거나, 균일한 감김 상태로부터 이탈하게된다. 이를 방지하기 위하여, 보빈의 좌우 이동거리 양단에 올 때마다 사람이 케이블의 경로와 보빈 이송을 보정하여 주게 된다. 이로 인한 생산성의 저하, 케이블 가격의 상승, 임금비 상승 등으로 경쟁력이 저하되게 된다. 또한, 부실한 장력제어, 케이블 직경의 변화, 보빈 형상의 불균일에 따른 권취롤 불량은 국제시장에서의 경쟁력을 크게 저하시키는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 가이더 롤부를 구비하여 보빈의 좌우 양단에서의 케이블의 적층 및 이탈을 방지하고, 케이블의 직경 변화 및 보빈의 형상변화가 권취롤의 품질에 미치는 영향을 최소화하여 현저한 권취롤의 품질향상, 노동력 절감, 생산성 향상을 제공함에 있다.

이러한 발명의 목적은 케이블을 보빈에 권취하다가 좌우 양단 부에 권취하는 때에, 케이블이 보빈의 끝단부에 밀착되도록 함으로써, 케이블이 안쪽으로 밀리거나 불균일하게 권취되는 것을 막도록 가이더 롤부를 제공함으로써 달성된다.

본 발명의 목적은 권취부, 보빈 좌우 이송(Shifting) 시 양단 감지부(Sensor), 케이블 직경 측정부, 케이블 장력 측정부, 케이블 이송속도 측정부, 실시간 제어부(Real-Time Control System), 제어 패널부(Control Panel)로 구성된 종래의 케이블 자동 권취장치에 추가적으로 가이더 롤부를 구비함으로써 달성된다.

종래의 케이블 자동 권취장치의 권취부는 권취롤의 반경이 증가함에 따라, 권취 회전속도를 보상할 수 있도록 구성되어 있으며,

상기 권취부를 이용한 케이블 권취 시 케이블의 장력을 측정하고, 케이블의 장력제어 혹은 토크제어가 가능하도록 구성되어 있다.

종래의 케이블 자동 권취장치의 실시간 제어부는 PLC(Programmable Logic Controller) 혹은 PC(Programmable Controller)로 구성될 수 있다.

본 발명의 가이더 롤부는 접촉센서에 의하여 보빈이 좌우로 끝단에 도착하였음을 감지하였을 때, 자동적으로 케이블의 적층 및 이탈을 방지한다.

또한, 가이더 롤부의 또 다른 실시 예는, 보빈의 좌우 양단에 두 개의 롤러를 장착하여 앞뒤로 구동시킴으로써 케이블이 보빈 양단 내측으로 더욱 밀착하여 감길 수 있도록 할 수 있으며, 보빈의 직경 변화, 보빈 양단의 형상 변화의 영향을 최소화 할 수 있도록 설계되었다.

또한 상기 두 개의 롤러는 하나의 모터로 동시에 구동될 수도 있으며, 각기 독립적으로 구동시킴으로써, 보빈의 직경 변화, 보빈 양단의 형상 변화의 영향을 최소화 할 수 있는 성능을 더욱 높일 수도 있다.

도 1은 본 발명에 의한 케이블 자동 권취장치의 실시예에 따른 동작 흐름도

도 2는 본 발명에 의한 케이블 자동 권취장치의 전체 시스템 구성도

도 3은 본 발명에 의한 케이블 자동 권취장치의 가이더 롤부를 나타내는 평면도

도 4는 본 발명에 의한 케이블 자동 권취장치의 가이더 롤부를 나타내는 측면도.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 풀림롤 3 : 정전류 발생기

4 : 컨트롤 패널 5 : PLC

6 : 고정 아이들 롤러 7 : 엔코더

8 : 장력센서 9 : 직경센서

10 : 가이더 롤부 15 : 접촉센서

18 : 보빈 19, 21 : 서보모터

20 : 시프터 27 : 케이블

28 : 고정 아이들 롤 29 : 암

30 : 아이들 롤러 33 : 홈

34 : 리밋스위치

첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명이 구현하는 일 실시예에 대한 전체 장치의 순서도를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 시작버튼을 누르면 각 기본 사양이 정해지고(S100) 와인더는 초기위치로 이동한다(S110). 케이블을 고정하면(S120) 와인더는 감는 동작을 시작하고 시프터는 이동을 시작한다(130). 접촉센서에 닿으면 반경보상 및 그에 따른 속도보상을 한다. 그리고 시프터(Shifter)는 방향을 전환한다(S140∼S160).

이때 와인더가 한바퀴 돌 동안 시프터(Shifter)는 정지하고 가이더 롤부가 작동하여 케이블을 보빈의 측면부에 밀착시킨다(S170). 시프터(Shifter)가 작동을 다시 시작하여 방향을 전환하면 가이더 롤부는 원위치로 복귀한다(S180). 일정한 층이 권취되었을 때 작업을 종료한다(S190∼S200).

도 2는 종래의 케이블 권취공정의 시스템에 본 발명의 가이더 롤부(10)를 결합한 구성도를 간략화하여 나타낸 것이다.먼저, 종래의 케이블 자동 권취장치와 공통되는 부분을 설명하면, 풀림롤(1)은 정전류 발생기(3)에 의해 제어되는 브레이크 시스템(2)에 의해 케이블을 일정 토크로 풀어준다.

고정 아이들 롤러(6)는 풀림롤(1)에서 들어오는 케이블의 각도변화를 일직선으로 유지하며 엔코더(7)를 부착하여 현재 케이블의 선속도를 측정한다. 장력센서(8)를 이용하여 현재 케이블에 작용하고 있는 장력을 측정한다.

직경센서(9)는 생산과정에서 발생한 케이블의 직경오차 보상을 위해 실시간케이블의 직경을 측정한다.

접촉센서(15)는 일반적인 리밋 스위치를 이용하여 보빈(18) 양측 말단부의 위치를 측정한다.

와인더(17)는 서보모터(19)를 이용하여 보빈(18)을 회전시키며, 보빈(18)에 권취되는 케이블의 층이 변화될 때마다 속도를 보상한다.

시프터(Shifter)(20)는 서보모터(21)를 이용하여 일직선상(케이블은 좌우 이동하지 않는다.)으로 들어오는 케이블을 보빈에 균일하게 감기 위해 속도를 보상하며 좌우로 이동한다.

전체 시스템은 PLC(5)를 통해 제어되며 입력스위치, 컨트롤 패널(4)등이 부착된 입력단자에서 지령을 받는다.본 발명의 특징인 가이더 롤부(10)에 대해서 설명하면, 가이더 롤(Guider roll)은 홈이 파진 아이들롤러로 구성되며 접촉센서가 보빈의 말단부에 닿았을 때 작동하여 케이블을 보빈 말단부의 측면에 붙여줌으로써 권취공정시 말단부에 생기게 되는 오차를 방지한다.

도 3 은 전체 시스템 구성도에서 제안된 가이더를 개선한 가이더 롤부(10; 도2에서는 간략하게 블록으로만 표시됨.)의 개략도이며, 도 4는 측면도이다.

케이블(27)은 가이더 롤부에 고정 아이들롤러(6)를 통해 일직선상으로 들어오게 된다.

모터(14)에 의해 원형기어(31)를 중심축으로 회전함에 따라 경사지게 설치된 양쪽 암(29)이 동시에 반대 방향으로 움직인다.

보빈(18)으로 감기는 케이블이 양쪽 암에 의해 물리적으로 접촉되어 조절되며, 이를 위해 양쪽 암에는 아이들 롤러(30)를 부착한다.

파여진 홈(33)에 설치된 리밋스위치(34)의해 양쪽 암의 이탈과 이동거리를 제한한다.

도면3은 케이블(27)이 보빈(18)의 중앙부에 감기고 있을 때, 즉 가이더 롤부(10)의 작동하고 있지 않는 상태를 나타내는 도면이다. 케이블(27)이 계속 감기다가, 보빈(18)의 한 쪽 끝단, 예컨대 감기는 방향을 기준으로 보빈(18)의 좌측 끝 단에 접촉되는 경우, 접촉센서(15)가 이를 감지하고, 제어 명령이 발생하면 이에 따라 모터(14)가 회전한다. 모터(14)와 연결된 원형기어(31)는 시계 반대 방향으로 일정 각 회전하게 되고, 좌측의 암은 뒷쪽으로 우측의 암은 앞쪽으로 움직여, 결국 케이블(27)을 좌측으로 밀어주게 된다. 이에 따라 케이블(27)은 좌측 끝단에 밀착되고, 밀착된 상태에서 한 바퀴 감고나면 다시 원형기어(31)는 반대로 회전하여 원래의 위치로 온다. 이는 보빈(18)의 우측 끝 단에서는 원형기어(31)가 시계방향으로 회전하여 동일하게 달성된다.

가이더 롤부는 물리적 접촉센서와 병진운동 가능한 아이들롤러로 구성되어 보빈의 말단부에 닿았을 때 순간적으로 벽면부로 이동하여 케이블을 벽면에 붙여줌으로서 말단부에서 오차를 초기화하는 역할을 하여 정상상태 오차의 누적을 방지한다. 더불어 정상상태 운전중에서도 일정 장력을 주어 골에 빠지거나 간격이 생기는 현상을 방지할수 있다. 즉 보빈의 폭과 오차율을 측정할 필요없이 권취공정의 오차를 개선할 수 있다.

또한 가이더 롤부는 물리적 접촉센서와 기어시스템을 이용하여 가이더 롤부의 장점은 그대로 유지하며 한계를 극복할 수 있다.

다만 현재 사용하고 있는 보빈 이송 보정장치는 그 이동거리가 케이블의 직경이상이 될 경우 보빈의 말단부를 넘어버리게 되어 보빈의 측면이 힌지 역할을 하게되어 오히려 역효과를 가지게 됨으로써 제어능력에 한계를 가지고 있다. 하지만 본 발명의 가이더 롤부에서는 보빈 말단부의 반대 방향에서 직접 장력을 가함으로 하드웨어의 손상없이 제어량을 증가 및 변화시킬 수 있다. 또 보빈의 폭 오차뿐만이 아니라 보빈 측면의 경사로 인한 반경오차도 보상할 수 있다.

현재 케이블 권취공정에서 가장 문제가 되고 있는 부분은 보빈의 형상오차에 의한 오차이다. 이러한 점을 개선하기 위해서 보다 정밀한 보빈의 제작은 가장 확실한 방법인 반면 현실적으로 어려운 점을 가지고 있다. 그리고 센서에 의한 보빈의 실시간 형상측정은 광센서 등의 고가의 장비와 실시간 측정이라는 면에서 부적합한 방법이다. 이에 반해 제안된 시스템은 간단 명료한 로직과 하드웨어로써 보다 확실한 오차보상과 제어를 용이하게 한다는 점에서 큰 장점이 있다.

이러한 하드웨어의 구현은 또한 기존의 시스템에 무리한 보수나 변경 및 생산 중단없이 가이더 롤부(10)만을 추가로 구비함으로써 가능하다. 특히 보빈 말단부에서의 매순간 방향전환시의 감독과 보정을 위한 인력을 절감하고 정신적 스트레스 또한 감소시킬 수 있다.

본 시스템의 적합성여부는 실제 생산시스템을 축소화한 시뮬레이터를 통해 케이블의 직경 및 선속도를 변화시켜가며 테스트함으로써 증명하였고 상대적으로이러한 가이더 롤부를 갖추기 않은 장치와 비교하여 명확히 하였다.

실시로 실험에서 가이더 시스템을 갖추지 않은 경우 보빈 말단부의 오차가 층이 증가할수록 커지고 다른 부분에까지 증가하는 것을 확인할 수 있다. 광케이블의 수요와 중요성이 부각되고 있는 이 시점에서 생산성과 경쟁력 향상에 절대적 기여를 할 것으로 기대된다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 가이더 롤부는, 다양한 직경의 케이블을 제조한 후에, 마지막으로 케이블을 보빈(Bobbin)에 감을 때 보빈 끝 단에서의 권취오차를 줄이기 위한 장치이다. 본 장치는 기존의 상용 케이블 권취시스템에 새로운 가이더 롤부를 추가하였다. 본 장치를 케이블 권취(Winding)에 사용하면, 새로운 가이딩 시스템 및 측정 시스템을 이용하여, 보빈 양단에서의 케이블의 적층 및 이탈을 방지할 수 있고, 케이블의 직경 변화 및 보빈의 형상변화가 권취롤의 품질에 미치는 영향을 최소화 하여, 현저한 권취롤의 품질향상, 노동력 절감, 생산성향상 효과가 있다.

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 권취될 케이블을 지지하며 안내하는 케이블 이송부; 상기 케이블 이송부의 일측에 설치되어 이송되는 케이블의 장력 및 직경을 측정하는 측정부; 상기 케이블 이송부를 통해 일직선 상으로 들어오는 케이블을 보빈에 감는 권취부; 상기 권취부의 일측에 설치되며, 상기 케이블을 보빈에 균일하게 감기 위해 상기 보빈을 좌우로 이동시키는 보빈 이송부; 리밋 스위치를 이용하여 상기 보빈의 양측 단부의 위치를 측정하는 접촉센서를 포함하여 상기 보빈의 좌우 이송시 보빈의 양단을 감지하는 양단 감지부; 상기 측정부 및 양단 감지부를 통해 입력된 데이터를 통해 상기 권취부 및 보빈 이송부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 케이블 자동 권취장치에 있어서,

   상기 가이더 롤부는 케이블의 양측에 배치되며 권취되는 케이블을 지지할 수 있도록 가운데 홈이 파진 아이들롤러와,

   상기 각 아이들롤러로부터 소정 각도 경사지게 연장 형성된 암과,

   상기 암의 내측면에 형성된 평기어와,

   상기 양측 암 사이에 회전 가능하게 설치되며, 상기 암의 평기어와 맞물려 일측 암과 타측 암을 동시에 반대 방향으로 움직이는 원형 기어와,

   상기 원형 기어에 연결되는 서보모터로 구성되는 가이더 롤부를 구비하여 상기 접촉 센서가 보빈의 양단부에 닿았을 때 권취되는 케이블을 상기 보빈의 양측단으로 붙여주는 것을 특징으로 하는 가이더 롤부를 갖는 케이블 자동 권취장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 암의 중심부에 암의 길이방향으로 홈이 형성되고, 상기 홈 내에 리밋스위치가 설치되어 암의 이탈 및 이동거리를 제한하는 것을 특징으로 하는 가이더 롤부를 갖는 케이블 자동 권취장치.
10. 삭제