KR100483952B1 - 케이블 자동 권취 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이블 자동 권취 장치 및 동기화 방법에 관한 것으로, 케이블(2)을 보빈(3)에 권취시 가이딩하는 가이딩수단(40)은 보빈(3)에 감겨지는 케이블(2)이 통과되도록 일정 간격을 갖고 설치되는 좌,우측 가이드롤러(41)(42)와, 상기 좌,우측 가이드롤러(41)(42)가 설치되는 가이더(43)와, 상기 가이더(43)를 관통하여 가이더(43)를 좌우방향으로 이동시키는 볼스크류(44)와, 상기 볼스크류(44)를 회전시키는 가이딩모터(45)와, 상기 볼스크류(44)의 축과 가이딩모터(45)의 축을 연결하는 벨트(46)와, 보빈(3)의 양끝단을 감지하는 적외선 센서(47)로 구성함으로써 가이더(43)를 보빈(1)의 양끝단 외측으로 이동시켜 케이블(2)을 보빈(3)의 내측 끝단에 밀착시킨 상태에서 케이블(2)을 와인딩하도록 하여 보빈의 직경이나 플랜지의 형상변화 및 보빈의 폭 변화에 관계없이 정렬된 상태로 케이블을 권취시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

케이블 자동 권취 장치 및 그 방법{AUTO CABLE WINDING DEVICE AND SYNCHRONIZATION METHOD THEREFOR}

본 발명은 케이블 자동 권취 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동기화된 와인딩 및 좌우이송 동작에 영향을 주지 않으면서 보빈의 양끝단에 케이블을 밀착시켜 정렬되도록 한 케이블 자동 권취 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 케이블의 굵기가 굵거나, 비교적 잘 휘지 않을 정도의 굵기인 경우에 자동 권취장치에서는 보빈을 좌우로 이동시킴과 동시에 보빈을 회전하면서 케이블을 감아주게 된다.

그런데 보빈의 좌우 이동거리의 끝에 보빈이 도달하면 종종 케이블이 균일하게 감기지 않고 케이블이 적층되거나, 균일한 감김상태로부터 케이블이 이탈하는 불량이 발생된다.

따라서 종래에는 케이블이 보빈의 좌우 이동거리 양단으로 이동한 상태에서 작업자가 수작업으로 케이블의 정렬작업을 보정해주고 있어 이러한 케이블의 마무리 작업에 의해 생산성이 극히 저하되는 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 본 출원인은 대한민국 특허공개 2001-0105835호를 제안한 바 있다. 이와 같은 선출원 특허에 의하면, 도 1에 도시한 바와 같이, 풀림롤(1)은 케이블(2)을 보빈(3)에 일정한 토크로 풀어주도록 설치되어 있고, 고정아이들롤러(6)는 풀림롤(1)로부터 풀려나오는 케이블(2)의 각도변화를 일직선으로 유지하며 엔코더(7)에 의해 케이블(2)의 선속도를 측정함과 아울러 장력센서(8)를 이용하여 케이블(2)의 장력을 측정하도록 하고 있다.

또한, 직경센서(9)는 생산과정에서 발생한 케이블의 직경오차 보상을 위하여 실시간으로 케이블(2)의 직경을 측정하고, 접촉센서(16)는 일반적인 리밋 스위치를 이용하여 보빈(3)의 양측 단부의 위치를 측정한다. 아울러 보빈(3)은 서보모터(17)를 이용하여 케이블(2)이 감겨 적층되는 두께가 변화될 때마다 속도를 보상하고, 시프터(Shifter)(18)는 서보모터(19)를 이용하여 케이블(2)을 보빈(3)에 균일한 간격으로 감아주기 위하여 속도를 보상하면서 좌우방향으로 이동하며, 전체 시스템은 제어부(5)를 통해 제어되고, 입력스위치, 컨트롤 패널(4)등이 부착된 입력단자에서 신호를 받게 된다.

이때, 가이더 롤부(10)는 접촉센서(16)가 보빈(3)의 일단부에 닿았을 때 작동하여 케이블(2)을 보빈(3)의 일단부의 측면에 밀착시킴으로써 보빈(3)의 양단부에서 케이블(2)이 적층되거나, 이탈되는 오차를 방지하는 역할을 수행한다.

이러한 종래 기술에 의한 가이더 롤부(10)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 케이블(2)의 이송경로의 양측에 배치되어 권취되는 케이블(2)을 지지하는 홈(미도시)이 중앙에 형성된 아이들롤러(11)와, 각 아이들롤러(11)로부터 소정각도 경사지게 일체로 연장형성된 아암(12)과, 각 아암(12)의 일측면에 형성된 평기어(13)와, 양측 아암(12) 사이에서 평기어(13)와 맞물리는 상태로 회전가능하게 설치되어 일측 아암과 타측 아암을 반대방향으로 동시에 이동시키는 원형기어(14)와, 원형기어(14)에 회전력을 부여하는 서보모터(15)로 구성되어 있다. 또한, 각 아암(12)의 중앙에는 길이방향으로 홈(12a)이 형성되어 있고, 홈(12a)의 양단에는 아암(12)의 이동거리를 규제하는 리밋스위치(12b)가 설치되어 있다.

이와 같이 구성되는 종래 기술에 의한 가이더 롤부(10)의 동작은 보빈(3)이 좌측 또는 우측의 단부로 이동되면 접촉센서(16)에서 보빈(3)의 단부를 감지하여 제어부(5)에 의해 모터(15)가 구동된다. 모터(15)의 구동에 의해 원형기어(14)가 회전되며, 원형기어(14)에 평기어(13)가 맞물리면서 양쪽 아암(12)은 상호 반대방향으로 움직인다. 따라서 일직선의 형태로 공급되던 케이블(2)은 양측 아암(12)의 선단에 구비된 아이들롤러(11)에 의해 일측 방향으로 꺽이는 상태로 공급되어 보빈(3)의 일측 끝단에 케이블(2)이 밀착되는 것이다. 이때, 아암(12)의 홈(12a)에 설치된 리밋스위치(12b)에 의해 양쪽 아암(12)의 이동거리가 제한된다.

그러나 상술한 바와 같은 종래 기술에 의한 가이딩 수단인 가이더 롤부(10)는 보빈(3)의 양끝단으로 케이블(2)을 밀착시키기 위해 아암(12)이 서로 반대방향으로 이동되는 동작과, 정상적으로 케이블(2)을 공급하기 위해 아암(12)이 본래의 위치로 이동되는 동작시에 아이들롤러(11)가 케이블(2)을 홀딩한 상태로 이동되기 때문에 제어부(5)에서 전달되는 케이블(2)의 권취제어속도와 불일치하게 됨으로써 오히려 케이블 정렬상태의 오류가 발생되는 문제가 있었다.

또한, 종래 기술에 의한 가이더 롤부(10)는 양측 아암(12)이 상호 역방향으로 이동되면서 케이블(2)을 밀착시키는 구조이기 때문에 구조가 복잡하고, 수리 및 보수가 까다로운 문제가 있었다.

이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 보빈의 양끝단에서 발생되는 케이블 와인딩 불량을 해소하여 케이블이 보빈의 양끝단에 밀착되는 상태로 감기도록 한 케이블 자동 권취 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 케이블의 가이딩 수단을 간소화하도록 한 케이블 자동 권취 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 케이블의 전체 권취 공정을 동기화함으로써 시스템의 안정성을 향상시키도록 한 케이블 자동 권취 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 케이블 자동 권취 장치는 케이블을 공급하는 풀림롤과; 상기 풀림롤에서 공급되는 케이블이 감겨지는 보빈과; 상기 보빈을 회전시켜 케이블을 감아주는 와인딩수단과; 상기 보빈을 좌우측으로 이동시켜 상기 보빈에 케이블이 정렬된 상태로 감겨지도록 하는 좌우이송수단과; 상기 와이딩수단에 의해 보빈에 감겨지는 케이블이 상기 보빈의 양날개측에 밀착되도록 가이드하는 가이딩수단과; 상기 풀림롤에서 상기 보빈으로 공급되는 케이블을 안내하는 복수의 안내롤러를 포함하는 케이블 자동 권취 장치에 있어서, 상기 가이딩수단은 상기 보빈에 감겨지는 케이블이 통과되도록 일정 간격을 갖고 설치되는 좌우,측 가이드롤러와; 상기 좌,우측 가이드롤러가 설치되는 가이더와; 상기 가이더에 관통설치되어 가이더를 좌우방향으로 이동시키는 볼스크류와; 상기 볼스크류를 회전시키기 위한 구동원인 가이딩모터와; 상기 볼스크류의 축과 가이딩모터의 축을 연결하는 벨트와; 상기 보빈의 양끝단을 감지하는 센서;를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 좌,우측 가이드롤러는 가이딩 동작시에만 좌측 또는 우측 가이드롤러에 케이블이 지지되고, 보빈의 와인딩 및 좌우이송 동작과 가이더의 복귀동작시에는 케이블과 좌,우측 가이드롤러가 접촉되지 않도록 이격설치된 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 케이블 자동 권취 방법은 보빈을 회전시키면서 보빈을 좌우로 직선운동시켜 공급되는 케이블을 감아주는 1단계(a∼b); 센서에 의해 보빈의 양끝 날개의 위치를 감지하여 좌우이송을 중단시킴과 아울러 가이더를 보빈의 양끝 날개의 외측으로 이동시켜 케이블을 보빈의 양끝 날개에 밀착시키면서 보빈을 계속해서 회전시켜 케이블을 감아주는 2단계(b∼c); 케이블이 보빈의 양끝 날개에 밀착된 후에 보빈을 계속해서 회전시키는 3단계(c∼d); 상기 3단계 이후에 가이더를 복귀시킴과 동시에 좌우이송을 역방향으로 구동시키는 상태에서 보빈을 회전시켜 케이블을 감아주는 4단계;를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 4단계에서 가이더가 복귀되는 상태에서 가이더와 케이블이 접촉되지 않는 상태로 복귀되는 것이 바람직하다.

이상과 같은 각 단계의 제어는 제어부(5)(도 1 참조)에서 행한다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

첨부도면 도 4는 본 발명에 의한 케이블 자동 권취 장치의 일실시예의 구성을 보인 평면도이고, 도 5는 도 4의 측면도이며, 도 6은 본 발명에 의한 가이딩수단의 구성을 보인 평면도이고, 도 7은 도 6의 정면도이며, 도 8은 본 발명 장치의 일실시예에 의한 케이블의 권취 동작 흐름도이고, 도 9는 본 발명 장치의 일실시예에 의한 케이블의 가이딩 동작도이다.

도 4 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 케이블 자동 권취 장치의 일 실시예는 케이블(2)을 공급하기 위한 풀림롤(1)과, 풀림롤(1)에서 공급되는 케이블(2)이 감겨지는 보빈(3)과, 보빈(3)을 회전시켜 케이블(2)을 감아주는 와인딩수단(20)과, 보빈(3)을 좌우측으로 이동시켜 보빈(3)에 케이블(2)이 정렬된 상태로 감겨지도록 하는 좌우이송수단(30)과, 와이딩수단(20)에 의해 보빈(3)에 감겨지는 케이블(2)이 보빈(3)의 양날개(3a,3b)측에 밀착되도록 가이드하는 가이딩수단(40)과, 풀림롤(1)에서 보빈(3)으로 공급되는 케이블(2)을 안내하는 복수의 안내롤러(51,52,53,54)로 구성되어 있다.

와이딩수단(20)은 와인딩모터(21)와, 와인딩모터(21)의 축과 보빈(3)의 회전축을 연결하여 와인딩모터(21)의 회전력을 전달하는 벨트(22)로 구성되어 있고, 좌우이송수단(30)은 보빈(3)이 얹혀지는 하우징(31)과, 하우징(31)이 설치되는 가이드블록(32)과, 가이드블록(32)이 안내되는 가이드레일(33)과, 가이드블록(32)을 이동시키는 볼스크류(34)와, 볼스크류(34)의 구동원인 좌우이송모터(35)와, 좌우이송모터(35)의 축과 볼스크류(34)의 축을 연결하여 회전력을 전달하는 벨트(36)로 구성되어 있다.

또한, 본 발명의 특징부인 가이딩수단(40)은 보빈(3)에 감겨지는 케이블(2)이 통과되도록 일정 간격을 갖고 설치되는 좌,우측 가이드롤러(41)(42)와, 좌,우측 가이드롤러(41)(42)가 설치되는 가이더(43)와, 가이더(43)에 관통설치되어 가이더(43)를 좌우방향으로 이동시키는 볼스크류(44)와, 볼스크류(44)를 회전시키는 가이딩모터(45)와, 볼스크류(44)의 축과 가이딩모터(45)의 축을 연결하는 벨트(46)로 구성되어 있다. 이때 가이더(43)의 좌,우측 가이드롤러(41)(42)는 좌,우측 가이드롤러(41)(42) 사이를 통과하는 케이블(2)이 접촉되지 않는 상태로 공급될 수 있는 간격(d)만큼 이격설치되어 있다.

그리고 좌,우측 가이드롤러(41)(42)의 타측에는 보빈(3)의 양끝 날개(3a,3b)를 감지하는 적외선 센서(47)가 설치되어 있다.

한편, 풀림롤(1)에서 보빈(3)으로 공급되는 케이블(2)을 안내하는 안내롤러(51,52,53,54)가 케이블(2)의 이송경로에 복수개 구비되어 있으며, 특히 가이딩수단(40)의 좌,우측 가이드롤러(41)(42)로 케이블(2)을 안내하는 안내롤러(54)는 케이블(2)이 좌,우측 가이드롤러(41)(42)와 접촉되지 않는 상태에서 안정적으로 공급되도록 케이블(2)을 안내하게 된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 의해 케이블이 자동으로 권취되는 동작은 도 8에 도시한 바와 같이, 와인딩, 좌우이송, 가이딩, 연산, 센싱, 유저인터페이스의 6개의 공정이 동시에 또는 단독으로 수행되면서 실시된다. 즉, 보빈을 회전시키면서 보빈을 좌우로 직선운동시켜 공급되는 케이블을 감아주는 1단계(a∼b)와, 센서에 의해 보빈의 양끝 날개의 위치를 감지하여 좌우이송을 중단시킴과 아울러 가이더를 보빈의 양끝 날개의 외측으로 이동시켜 케이블을 보빈의 양끝 날개에 밀착시키면서 보빈을 계속해서 회전시켜 케이블을 감아주는 2단계(b∼c)와, 케이블이 보빈의 양끝 날개에 밀착된 후에 보빈을 계속해서 회전시키는 3단계(c∼d) 및 상기 3단계 이후에 가이더를 복귀시키면서 동시에 좌우이송을 역방향으로 구동시키는 상태에서 보빈을 회전시켜 케이블을 감아주는 4단계로 이루어진다.

이와 같은 케이블의 자동 권취 공정 중에서 케이블이 보빈에 정렬된 상태로 감기도록 케이블을 가이딩하는 동작을 도 9를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

케이블(2)이 보빈(3)에 감김과 아울러 좌우이송동작이 시작되어 보빈(3)이 도 9의 B 위치에 도착되면, 적외선 센서(47)가 보빈의 좌측 날개(3a)를 감지하여 보빈(3)의 이송 동작이 중지되고, 동시에 가이더(43)는 D와 C의 중간위치에서 C위치로 이동하여 케이블(2)을 보빈의 좌측날개(3a)에 밀착시킨다. 이때, 가이더(43)의 좌,우측 가이드롤러(41)(42)중에서 우측 가이드롤러(42)에 케이블(2)이 지지되면서 케이블(2)이 보빈의 좌측날개(3a)에 밀착되며, 보빈(3)은 계속해서 회전되어 케이블(2)이 보빈(3)에 와이딩된다.

이처럼 케이블(2)이 보빈의 좌측날개(3a)에 밀착된 상태에서 보빈(3)은 약 0.8 내지 1회전(시스템의 크기와 속도에 따라 회전각도가 상이하다)되면서 케이블(2)을 더 와인딩시킨 후에 가이더(43)는 본래 위치인 C와 D의 중간위치로 복귀하게 되며, 가이더(43)가 복귀되면 보빈(3)은 반대방향으로 이동되면서 케이블(2)은 와인딩됨으로써 이미 보빈(3)에 감겨져 있는 케이블 위에 적층되는 상태로 와인딩된다.

본 발명은 가이더(43)가 복귀하는 동작과, 가이더(43)가 복귀한 후에도 케이블(2)과 가이더(43)의 좌,우측 가이드롤러(41)(42)가 접촉되지 않게 되어 케이블(2)의 와인딩동작을 방해받지 않음으로써 케이블(2)의 와인딩 속도나 케이블(2)의 장력에는 별다른 영향없이 제어부(5)에 의해 미리 설정되어 동기화된 연속적인 과정을 실시할 수 있게 된다.

보빈(3)이 반대방향으로 이송되면서 케이블(2)이 와인딩되는 상태에서 동일한 원리에 의하여 보빈(3)이 도 9의 A위치에 도달되면, 적외선 센서(47)에 의해 보빈(3)의 우측 날개(3b)가 감지되어 보빈(3)의 이송동작이 중지되고, 가이더(43)는 D위치로 이동되면서 가이더(43)의 좌측 가이드롤러(41)가 케이블(2)을 보빈(3)의 우측날개(3b)로 밀착시키게 된다. 이처럼 케이블(2)이 우측날개(3b)에 밀착된 상태로 보빈(3)은 약 0.8 내지 1회전되어 케이블(2)을 와인딩하며, 가이더(43)가 다시 C와 D의 중간부의 위치로 복귀한 후에 보빈(3)은 다시 역방향으로 이송되면서 케이블(2)이 와인딩되는 것이다.

이와 같은 일련의 과정은 제어부(5)에 의해서 제어된다(도 1 참조).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 케이블 자동 권취 장치에 의하면, 보빈의 직경이나 플랜지의 형상변화 및 보빈의 폭 변화에 관계없이 정렬된 상태로 케이블을 권취시킬 수 있는 효과가 있다.

특히 본 발명은 케이블의 가이딩, 와인딩 및 좌우이송 동작 등이 실시간 스케줄링을 통하여 동기화되어 고속으로 케이블을 권취하는 시스템에서의 안정성을 확보하게 되는 효과가 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 청구범위에 기재된 기술사상의 범위에서 얼마든지 수정 및 변형가능함은 물론이다.

도 1은 일반적인 케이블 자동 권취 장치의 시스템 구성도.

도 2는 종래 기술에 의한 케이블 자동 권취 장치의 가이더 롤부의 평면도.

도 3은 도 2의 측면도.

도 4는 본 발명에 의한 케이블 자동 권취 장치의 일실시예의 구성을 보인 평면도.

도 5는 도 4의 측면도.

도 6은 본 발명에 의한 가이딩수단의 구성을 보인 평면도.

도 7은 도 6의 정면도.

도 8은 본 발명 장치의 일실시예에 의한 케이블의 권취 동작 흐름도.

도 9는 본 발명 장치의 일실시예에 의한 케이블의 가이딩 동작도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 ; 풀림롤 2 ; 케이블

3 ; 보빈 3a,3b ; 보빈의 양끝 날개

4 ; 컨트롤 패널 5 ; 제어부

6 ; 고정아이들롤러 7 ; 엔코더

8 ; 장력센서 9 ; 직경센서

10 ; 가이더 롤부 11 ; 아이들롤러

12 ; 아암 13 ; 평기어

14 ; 원형기어 15 ; 서보모터

16 ; 접촉센서 17 ; 서보모터

18 ; 시프터(Shifter) 19 ; 서보모터

20 ; 와인딩수단 21 ; 와인딩모터

22 ; 벨트 30 ; 좌우이송수단

31 ; 하우징 32 ; 가이드블록

33 ; 가이드레일 34 ; 볼스크류

35 ; 좌우이송모터 36 ; 벨트

40 ; 가이딩수단 41,42 ; 좌,우측 가이드롤러

43 ; 가이더 44 ; 볼스크류

45 ; 가이딩모터 46 ; 벨트

47 ; 적외선센서 51,52,53,54 ; 안내롤러

Claims (4)

1. 케이블을 공급하는 풀림롤과; 상기 풀림롤에서 공급되는 케이블이 감겨지는 보빈과; 상기 보빈을 회전시켜 케이블을 감아주는 와인딩수단과; 상기 보빈을 좌우측으로 이동시켜 상기 보빈에 케이블이 정렬된 상태로 감겨지도록 하는 좌우이송수단과; 상기 와이딩수단에 의해 보빈에 감겨지는 케이블이 상기 보빈의 양날개측에 밀착되도록 가이드하는 가이딩수단과; 상기 풀림롤에서 상기 보빈으로 공급되는 케이블을 안내하는 복수의 안내롤러를 포함하는 케이블 자동 권취 장치에 있어서,

   상기 가이딩수단은 상기 보빈에 감겨지는 케이블의 직경보다 큰 간격을 갖고 이격되어 설치되는 좌우,측 가이드롤러와; 상기 좌,우측 가이드롤러가 설치되는 가이더와; 상기 가이더에 관통설치되어 가이더를 좌우방향으로 이동시키는 볼스크류와; 상기 볼스크류를 회전시키기 위한 구동원인 가이딩모터와; 상기 볼스크류의 축과 가이딩모터의 축을 연결하는 벨트와; 상기 보빈의 양끝단을 감지하는 센서;를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 케이블 자동 권취 장치.
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3. 가이더의 좌,우측 가이드롤러와 케이블이 접촉되지 않는 상태에서 보빈을 회전시키면서 보빈을 좌우로 직선운동시켜 공급되는 케이블을 감아주는 1단계;

   센서에 의해 보빈의 양끝 날개의 위치를 감지하여 좌우이송을 중단시킴과 아울러 가이더를 보빈의 양끝 날개의 외측으로 이동시켜 케이블을 보빈의 양끝 날개에 밀착시키면서 보빈을 계속해서 회전시켜 케이블을 감아주는 2단계;

   케이블이 보빈의 양끝 날개에 밀착된 후에 보빈을 계속해서 회전시키는 3단계;

   상기 3단계 이후에 가이더의 좌,우측 가이드롤러와 케이블이 접촉되지 않는 상태로 가이더를 복귀시킴과 동시에, 좌우이송을 역방향으로 구동시키는 상태에서 보빈을 회전시켜 케이블을 감아주는 4단계;를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 케이블 자동 권취 방법.
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