KR100496446B1 - 광케이블 제조용 인장선 송출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광케이블 제조시 일정한 텐션이 인가된 상태로 인장선을 송출하기 위한 장치에 관한 것으로서, 인장선이 권취된 적어도 하나 이상의 보빈; 상기 보빈으로부터 풀리는 인장선이 특정 방향으로 송출되도록 가이드하는 가이드수단; 상기 보빈의 일측에 결합되어 실질적으로 상기 인장선에 인가되는 텐션의 정도를 조절하는 클러치수단; 상기 가이드수단에 걸리는 부하를 계측하는 로드셀; 및 상기 로드셀에서 출력되는 계측신호를 포함하는 보정인자를 바탕으로 상기 클러치수단을 제어하여 상기 인장선에 일정한 텐션이 인가되도록 하는 텐션콘트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

광케이블 제조용 인장선 송출장치{Apparatus for paying off a strength wire for producing a optical fiber cable}

본 발명은 광케이블 제조용 인장선 송출장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광케이블 제조를 위한 인장선 송출공정에 있어서 권취반경의 변화에 관계없이 인장선에 일정한 텐션(tension)이 인가되도록 하는 광케이블 제조용 인장선 송출장치에 관한 것이다.

일반적으로 광케이블의 내부에는 강선(steel wire)이나 섬유강화플라스틱 (Fiber Reinforced Plastics; FRP) 선재 등으로 이루어지는 인장선이 종입되어 케이블 자체가 과도하게 굴신되는 것을 방지하는 등 인장특성을 향상시킨다.

이와 같은 인장선은 보통 짝수개가 구비되어 케이블 자체를 안정적으로 지지하게 되는데, 자켓팅시 길이방향을 따라 곧바르고 균일한 외관을 갖는 케이블을 제조하기 위해서는, 송출공정시 각 인장선에 일정한 텐션을 인가하여 인장선 간의 텐션 차이를 최소화하는 것이 중요하다.

도 1에는 종래의 기술에 따른 인장선 송출장치의 구성이 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 인장선 송출장치에는 인장선(1)이 권취된 보빈(10)과, 상기 인장선(1)이 코어(2)의 진행방향과 나란하게 송출되도록 가이드하는 롤러(11)와, 상기 인장선(1)에 가해지는 텐션 정도를 결정하는 파우더 클러치(12)가 구비된다.

그러나, 이와 같은 구성을 갖는 종래의 인장선 송출장치는 단순히 최초 셋팅된 텐션 설정값에 의해 송출공정이 진행되므로 권취반경이 감소함에 따라 인장선(1)에 인가되는 텐션이 점차 줄어드는 문제가 발생하게 된다.

이러한 텐션의 변화는, 보빈(10) 마다 인장선(1)의 권취량에 차이가 있음을 감안할 때, 서로 다른 보빈(10)에서 송출된 인장선(1) 간의 텐션 편차를 크게 하여 최종 자켓팅 공정의 완료시 케이블의 외관이 불균일해지거나 길이방향을 따라 케이블을 폈을 때 직선이 아닌 지그재그 형태를 보이는 문제를 유발한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 인장선 송출공정시 권취반경의 변화에 관계없이 일정한 텐션이 인장선에 인가되도록 보정이 이루어지는 광케이블 제조용 인장선 송출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 광케이블 제조용 인장선 송출장치는, 인장선이 권취된 적어도 하나 이상의 보빈; 상기 보빈으로부터 풀리는 인장선이 특정 방향으로 송출되도록 가이드하는 가이드수단; 상기 보빈의 일측에 결합되어 실질적으로 상기 인장선에 인가되는 텐션의 정도를 조절하는 클러치수단; 상기 가이드수단에 걸리는 부하를 계측하는 로드셀; 및 상기 로드셀에서 출력되는 계측신호를 포함하는 보정인자를 바탕으로 상기 클러치수단을 제어하여 상기 인장선에 일정한 텐션이 인가되도록 하는 텐션콘트롤러;를 포함한다.

바람직하게, 본 발명은 상기 인장선이 풀리는 방향과 반대방향으로 상기 보빈에 힘을 인가하여 인장선에 텐션을 가하는 텐션제공수단을 더 포함할 수 있다.

상기 텐션제공수단으로는 기어드모터가 채용되고, 상기 클러치수단으로는 파우더 클러치가 채용되는 것이 바람직하다.

상기 기어드모터의 회전수는 50rpm 미만으로 설정되는 것이 바람직하다.

바람직하게 상기 가이드수단은, 소정 곡률반경의 원호를 따라 배치되는 복수의 롤러로 이루어질 수 있다.

본 발명에는 상기 보빈의 회전수를 감지하기 위한 엔코더가 더 포함될 수 있다.

상기 인장선의 텐션은 2 ~ 10kgf로 유지되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인장선 송출장치의 구성이 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명은 인장선(1)이 권취된 보빈(100)과, 상기 인장선(1)의 송출을 가이드하는 가이드수단(101)과, 상기 가이드수단(101)에 가해지는 부하를 계측하는 로드셀(104)과, 상기 인장선(1)에 인가되는 텐션의 정도를 조절하는 파우더 클러치(103)를 포함한다.

상기 보빈(100)은 제조될 광케이블의 사양에 따른 인장선(1)의 수에 상응하는 갯수로 구비된다. 이때, 보빈(100)에 권취되는 인장선(1)으로는 강선을 비롯하여 섬유강화플라스틱 선재 등 다양한 보강용 선재가 채용가능하다.

바람직하게, 상기 보빈(100)은 에어실린더(105)를 통해 지지수단(미도시)에 용이하게 장착된다. 아울러, 상기 지지수단과 보빈(100) 사이에는 원활한 보빈(100)의 회전을 위해 베어링 유닛(미도시)이 구비되는 것이 바람직하다.

부가적으로, 상기 보빈(100)의 일측에는 엔코더(106)가 구비되어 보빈(100)의 회전수를 감지한다. 이러한 엔코더(106)는 예컨대, 상기 보빈(100)의 회전에 따라 선택적으로 광신호를 차단함으로써 회전수를 감지하도록 구성되는 등 통상의 기술을 채용하여 구성가능하다.

가이드수단(101)은 상기 보빈(100)으로부터 풀리는 인장선(1)을 가이드하여 특정 방향, 예컨대 공급되는 코어(2)의 진행방향과 나란한 방향으로 송출이 이루어지도록 한다. 이러한 가이드수단(101)은 롤러(101a)를 비롯하여 다양한 부재를 채용하여 구성될 수 있다.

상기 가이드수단(101)이 롤러(101a)로 구성될 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이 소정 곡률반경 R을 갖는 원호를 따라 복수개가 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 구성을 통해, 롤러(101a) 자체의 직경을 증가시키지 않으면서도 가이드수단(101)에 의해 인장선(1)이 만곡되는 곡률반경을 실질적으로 크게 할 수 있으므로 인장선(1)에 가해지는 기계적 스트레스를 줄일 수 있다.

바람직하게, 상기 롤러(101a)로는 그 외주를 따라 V-자 홈(미도시)을 갖는 롤러가 채용되어 보다 안정적이고도 원활하게 인장선(1)의 송출이 이루어지도록 한다.

상기 가이드수단(101)에는 로드셀(104)이 기계적으로 결합되어, 인장선(1)의 송출시 상기 가이드수단(101)에 가해지는 부하를 계측한다. 상기 로드셀(104)은 외력에 의해 압축되거나 늘어나는 등 변형이 일어날 때 이에 상응하는 전기신호를 출력하는 소자에 해당한다.

한편, 상기 보빈(100)의 일측에는 파우더 클러치(103)가 구비되어 구동전압에 따라 상기 인장선(1)에 인가되는 텐션의 정도를 조절한다. 이때, 상기 파우더 클러치(103)와 보빈(100) 간의 결합관계는 통상의 송출장치에 사용되는 방식이 동일하게 채용될 수 있으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

바람직하게, 본 발명에는 상기 파우더 클러치(103)의 일측에 결합되어 실질적으로 상기 인장선(1)이 풀리는 방향과 반대방향으로 텐션을 제공하는 기어드모터(102)가 더 구비될 수 있다.

따라서, 상기 기어드모터(102)에 의해 보빈(100)에 힘이 인가되면 실질적으로 인장선(1)에 텐션이 가해지고, 상기 기어드모터(102)와 보빈(100) 사이에 개재된 파우더 클러치(103)의 구동전압을 변화시킴으로써 상기 인장선(1)에 가해지는 텐션의 정도를 조절하는 것이 가능하다.

바람직하게, 상기 인장선(1)은 2 ~ 10kgf의 텐션이 인가된 상태로 유지된다. 이러한 수치의 텐션을 제공하기 위해 상기 기어드모터(102)의 회전수는 50rpm 미만으로 설정되는 것이 바람직하다. 상기 기어드모터(102)의 회전수가 50rpm을 초과하여 설정되면 인장선(1)에 과도한 텐션이 걸릴 수 있다.

실험된 바에 의하면, 인장선(1)에 2kgf 미만의 텐션이 가해지면 실질적으로 텐션 제공효과가 미약하다. 아울러, 10kgf을 초과하는 텐션이 인장선(1)에 가해질 경우에는 송출동작이 제대로 이루어지지 않으며, 인장선(1)에 과도한 기계적 스트레스가 가해지는 문제가 있다. 보다 바람직한 인장선(1)의 텐션 범위는 직경 1.6mm의 강선을 기준으로 3 ~ 6kgf로 설정하는 것이다.

본 발명은 상기 로드셀(104)에서 계측된 부하 계측신호를 바탕으로 하여 상기 파우더 클러치(103)의 구동전압을 제어함으로써 인장선(1)의 권취반경 변화에 따른 텐션의 편차를 보정한다.

도 4에는 이러한 동작을 위한 본 발명의 기능적 구성이 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 본 발명에는 바람직하게 PID(Proportinal Integral Differential) 제어를 수행하도록 보정값 연산부(107a) 및 클러치 제어부(107b)를 포함하는 텐션콘트롤러(107)가 구비된다.

상기 보정값 연산부(107a)는 로드셀(104)로부터 입력되는 부하 계측신호를 비롯한, 인장선(1)의 선속, 보빈(100)에 가해지는 토크, 보빈(100)의 회전수, 파우더 클러치 사양 등을 포함하는 보정인자를 바탕으로 하여, 설정값 저장부(108)에 미리 셋팅된 텐션 설정값을 유지하기 위한 보정값을 연산한다.

아울러, 클러치 제어부(107b)는 상기 보정값에 상응하는 최적의 전압을 기어드모터(102)와 결합된 파우더 클러치(103)에 인가하여 텐션 편차의 보정이 이루어지도록 한다.

도 5에는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 인장선 송출장치의 동작과정이 도시되어 있다.

도 5를 참조하면, 먼저 로드셀(104)에 인가되는 부하의 변화를 감지함으로써 실질적으로 인장선(1)에 가해지는 텐션의 계측이 이루어진다(단계 S10). 즉, 인장선(1)의 송출동작이 진행됨에 따라 보빈(100)의 권취반경이 감소하여 인장선(1)이 느슨해질 경우 그 텐션 변화는 상기 로드셀(104)에 의해 감지가 된다.

상기 계측신호는 텐션콘트롤러(107)로 입력되고, 텐션콘트롤러(107)에서는 상기 계측신호를 포함한 보정인자를 이용하여 PID 제어를 수행한다(단계 S20).

이어서, 상기 PID 제어에 따른 보정값에 상응하는 최적 전압값으로 파우더 클러치(103)의 전압이 조정되고(단계 S30), 이에 따라 상기 파우더 클러치(103)가 보빈(100)에 힘을 가하여 인장선(1)에 가해지는 텐션을 증가시킴으로써 실질적으로 텐션 편차의 보정이 이루어지게 된다(단계 S40).

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 권취반경의 변화에 관계없이 각 보빈에서 송출되는 인장선에 일정한 텐션이 인가되므로 동일 광케이블 내에 구비되는 인장선 간의 텐션 불균형을 방지할 수 있다.

따라서, 이러한 본 발명을 적용하여 인장선 송출공정을 수행할 경우 길이방향을 따라 균일하고도 직선성이 우수한 광케이블을 제조할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 종래의 기술에 따른 인장선 송출장치의 구성도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인장선 송출장치의 구성도.

도 3은 도 2에서 롤러의 배치상태를 도시하는 구성도.

도 4는 도 2의 기능적 구성을 도시하는 블록도.

도 5는 본 발명에 따른 인장선 송출장치의 동작과정을 도시하는 흐름도.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

100...보빈 101...가이드수단

101a...롤러 102...기어드모터

103...파우더 클러치 104...로드셀

107...텐션콘트롤러

Claims (7)

1. 광케이블 제조를 위해 인장선을 일정방향으로 송출시키는 장치에 있어서,

   인장선이 권취된 적어도 하나 이상의 보빈;

   상기 보빈으로부터 풀리는 인장선이 특정 방향으로 송출되도록 가이드하는 가이드수단;

   상기 보빈의 일측에 결합되어 실질적으로 상기 인장선에 인가되는 텐션의 정도를 조절하는 클러치수단;

   상기 가이드수단에 걸리는 부하를 계측하는 로드셀; 및

   상기 로드셀에서 출력되는 계측신호를 포함하는 보정인자를 바탕으로 상기 클러치수단을 제어하여 상기 인장선에 일정한 텐션이 인가되도록 하는 텐션콘트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인장선 송출장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 인장선이 풀리는 방향과 반대방향으로 상기 보빈에 힘을 인가하여 인장선에 텐션을 가하는 텐션제공수단;을 더 포함하는 인장선 송출장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 텐션제공수단으로 기어드모터가 채용되고,

   상기 클러치수단으로는 파우더 클러치가 채용되는 것을 특징으로 하는 인장선 송출장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 기어드모터의 회전수가 50rpm 미만으로 설정되는 것을 특징으로 하는 인장선 송출장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 가이드수단이, 소정 곡률반경의 원호를 따라 배치되는 복수의 롤러로 이루어진 것을 특징으로 하는 인장선 송출장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 보빈의 회전수를 감지하도록 상기 보빈의 일측에 구비되는 엔코더;를 더 포함하는 인장선 송출장치.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 인장선의 텐션이 2 ~ 10kgf로 유지되는 것을 특징으로 하는 인장선 송출장치.