KR100998157B1 - 연속적 시트 권취기 및 권취 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중앙축을 중심으로 360°회전 가능한 회전 프레임과, 상기 회전 프레임의 양단에 배치되며, 각각 독립적으로 회전 가능하고 중심에 시트의 권취를 위한 코어부를 포함하는 제1와인더 및 제2와인더와, 상기 회전 프레임의 회전, 제1와인더 또는 제2와인더의 회전을 위한 구동력을 제공하는 모터와, 상기 회전 프레임의 회전 및 정지 상태에 따라 제1와인더 또는 제2와인더의 회전을 제어하는 제어부를 포함하는 연속적 시트 권취기를 제공한다. 본 발명에 따르면, 연속적으로 공급되는 시트를 신속하게 권취할 수 있으며, 시트의 적재 및 포장 효율을 증가시킨다.

시트 권취, 와인더, 회전

Description

연속적 시트 권취기 및 권취 방법{WINDER FOR CONTINUOUS SHEET AND WINDING METHOD}

본 발명은 연속적 시트 권취기 및 권취 방법에 관한 것으로, 상세하게는 연속적으로 공급되는 시트를 자동적으로 권취하는 장치 및 권취 방법을 제안한다.

각종 공업 제품에 있어서 완성품의 주요 구성 부품, 보조 부품, 포장재 등을 대량으로 생산해내기 위해 하나의 라인으로 연속적인 공정을 수행하는 것이 일반화되어 있다.

연속 공정에 있어서, 각 단위 공정들은 전체 공정 처리에 지장을 주지 않도록 동일한 공정 진행 시간을 유지하여야 한다. 만일 특정 공정 단계에서 지연이 발생하거나 갑작스럽게 공정이 중단되면 근처의 다른 공정 단계에 영향을 미치게 되어 전체적인 생산 공정을 마비시키는 치명적인 결과를 가져올 수 있다.

반면, 특정 생산품에 있어서는 일련의 연속 공정이라고 하더라도 특정 공정 단계에서 처리 시간을 지연하거나 일시적으로 (그리고 부분적으로) 생산 라인을 중단시켜야 할 필요가 발생될 수 있다. 예를 들어, 주요 부품의 교체를 위해서 생산 라인을 중단시키거나, 최종 제품의 패키지를 위하여 생산 라인의 제품 이송 속도를 지연시키는 것이 그것이다.

도 1을 참조하면 용융로(20)에서 용융된 상태로부터 압출 성형되어 연속적인 테이프 형태의 시트(10)가 공급되는 과정을 모식적으로 도시한 것이다. 시트(10)는 로울러(30)에 의하여 일방향으로 이송되기 위한 동력을 전달받아 최종적으로 롤(40) 형태로 권취된다. 권취가 완료된 롤(40')은 패키지 및 배송을 위하여 시트 생산 라인으로부터 분리된다.

압출 성형에 의하여 테이프 또는 밴드 형상의 시트의 생산성을 증가하기 위해서는 압출 성형 압력을 높임과 더불어 압출된 시트의 이송 속도를 증가시켜야 한다. 한편, 연속적으로 이송되는 시트는 롤 형태로 권취되어 패키지를 위해 생산 라인으로부터 분리시켜야 하는데 이 과정에서 생산 라인의 처리 속도의 변화, 즉 시트의 이송이 중단되거나 지연되는 단계가 필요하다.

압출에 의하여 성형된 시트가 연속적으로 이송되다가 갑작스런 이송 속도의 변화를 겪게 되면 압출 성형품의 형상이 변형되거나 이송되는 시트에 미치는 장력의 변화로 인하여 시트가 꼬이는 등의 문제가 발생된다. 또한, 롤 형태의 시트를 생산 라인으로부터 안정적으로 분리하기 위하여 압출 성형 과정을 일시 중단하는 경우에는 전체적인 생산성이 저하되는 단점이 있다.

또한, 연속적으로 공급되는 시트는 신속하게 롤 형태로 권취되어 적재 및 포장하여야 생산 공정의 처리 속도에 방해를 주지 않으며, 전체적인 생산성을 향상시킬 수 있다. 특히, 권취시킬 시트가 복합 재질이거나 둘 이상의 레이어가 복합된 구조인 경우에는 시트의 권취가 어렵고, 따라서 보다 개선된 권취 방법이 요구된 다.

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 연속적으로 공급되는 시트의 권취를 위한 시스템을 제안하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 시트 권취 속도를 향상시키고 보다 안정적으로 시트를 권취할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 연속적으로 이송되는 시트의 공급 속도를 방해하지 않으면서 신속하게 시트를 권취할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

기타, 본 발명의 또 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 상세한 설명에서 보다 구체적으로 제시될 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 중앙축을 중심으로 360°회전 가능한 회전 프레임과, 상기 회전 프레임의 양단에 배치되며, 각각 독립적으로 회전 가능하고 중심에 시트의 권취를 위한 코어부를 포함하는 제1와인더 및 제2와인더와, 상기 회전 프레임의 회전, 제1와인더 또는 제2와인더의 회전을 위한 구동력을 제공하는 모터와, 상기 회전 프레임의 회전 및 정지 상태에 따라 제1와인더 또는 제2와인더의 회전을 제어하는 제어부를 포함하는 연속적 시트 권취기를 제공한다.

상기 제1와인더 및 제2와인더는 회전 프레임의 회전 및 정지 상태에 따라 제1위치, 제2위치, 제3위치, 및 제4위치에 정지되며, 제1와인더의 제1위치 및 제2위 치는 각각 제2와인더의 제3위치 및 제4위치에 대응된다.

상기 제1와인더와 제2와인더에 시간 간격을 두고 시트를 공급하도록 와인더들의 전방에 배치되어 시트의 공급을 제어하는 시트 차단기를 더 포함할 수 있고, 또한, 공급되는 시트를 제1와인더 또는 제2와인더의 코어부에 결합시키는 시트 고정기를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 또한, 회전 프레임의 양단에 제1와인더 및 제2와인더를 배치하고 상기 제1와인더 를 회전시키면서 외부에서 공급되는 시트를 권취하고, 상기 제2와인더로부터 권취가 완료된 시트 롤을 제거하고, 상기 제2와인더에 지관을 삽입하고, 상기 제1와인더에 시트의 권취가 완료되면 회전 프레임을 회전시켜 제2와인더에 시트를 권취하고, 상기 제1와인더로부터 권취가 완료된 시트 롤을 제거하고, 상기 제1와인더에 지관을 삽입하는 단계를 포함하는 연속적 시트 권취 방법을 제공한다.

상기 제1와인더 및 제2와인더는 회전 프레임의 회전 및 정지에 따라 각각 제1위치, 제2위치, 제3위치 및 제4위치에 정지되며, 제1위치에서 시트가 와인더의 코어부에 고정되고, 제2위치에서 시트가 코어부에 권취되며, 제3위치에서 시트의 권취가 완료되고, 제4위치에서 권취된 시트 롤이 배출된다. 상기 제1와인더의 시트 권취가 완료되면 공급되는 시트를 절단함과 더불어 절단된 시트의 일단을 고정시켜 시트의 공급을 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 연속적으로 공급되는 시트를 신속하게 권취할 수 있으며, 특히 압출이나 조립 등의 방식으로 시트를 연속적으로 공급할 수 밖에 없는 생산 공정에서 생산 공정의 중단 없이도 시트 권취 속도를 증가시켜 시트의 적재, 포장 내지 패키징 효율을 극대화시킬 수 있다.

본 발명은 복수의 와인더를 이용하여 교대로 시트를 권취시킴으로써 연속적인 시트 권취가 가능하도록 한 점에 특징이 있다.

본 발명은 강철판, 고분자 필름, 직물, 제지 등 광범위한 시트 형상의 공업 제품에 적용될 수 있으며, 단일 시트 뿐만 아니라 둘 이상의 시트가 결합된 복합 시트에도 효과적으로 적용될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시트 권취기(100)가 도시되어 있다.

상기 권취기는 시트의 이동 경로와 일직선상에 위치하는 제1와인더(120a)와 제2와인더(120b)를 포함한다. 두 와인더는 중심에 회전축(112)이 연결되어 있는 회전 프레임(110)의 양단에 각각 설치되어 회전 프레임의 회전에 따라 그 위치가 변화될 수 있다. 제1와인더(120a)와 제2와인더(120b)는 상호 180°의 관계에 있지만 와인더가 더 추가된다면 각 와인더 간의 상대적인 위치는 변화될 수 있을 것이다.

상기 회전 프레임(110)은 제1와인더(120a)와 제2와인더(120b)가 결합된 채로 구동 수단인 모터(140)에 의하여 360°회전이 가능하다. 모터의 회전력은 체인이나 벨트 등의 제1동력 전달부(142)를 통해 회전축(112)에 인가된다. 또한, 모터의 회전력은 제2동력 전달부(144a, 144b)를 통해 각각 제1와인더(120a)와 제2와인 더(120b)에 인가된다.

모터로부터 전달되는 회전력은 회전 프레임(110), 제1와인더(120a) 및 제2와인더(120b)에 독립적으로 인가되도록 제어할 수 있다. 이를 위하여 모터의 회전 및 회전력의 인가를 제어하는 별도의 전자적 제어부(미도시)를 설치할 수 있을 것이다. 회전 프레임은 모터 회전력의 단속적 인가를 통해 360°원운동을 단속적으로 진행할 수 있다. 예를 들어, 후술하는 바와 같이 제1위치, 제2위치, 제3위치, 제4위치에서 각각 소정 시간 동안 고정되는 방식으로 원운동을 반복할 수 있다. 또한, 제1와인더(120a) 및 제2와인더(120b)에 모터의 회전력이 연속적으로 인가될 수도 있지만, 각각의 와인더에 교대로 회전력이 인가되도록 제어할 수도 있을 것이다.

모터의 구동이 전달되어 회전 프레임에 회전력을 전달하는 중심 회전축(112)의 양단은 소정 높이를 갖는 고정 프레임(114)에 장착된다.

제1와인더(120a) 및 제2와인더(120b)에는 연속적으로 이송되는 시트(200)가 교대로 권취된다. 도 2에서는 제2와인더(120b)에 롤 형태로 권취된 시트(202)를 볼 수 있다. 이송되는 시트가 각각의 와인더에 적절하게 정렬된 상태에서 권취되도록 와인더 앞쪽으로 시트 이송 가이드(132)가 별도로 설치될 수 있다. 또한, 각각의 와인더는 와인더 회전축 방향으로 리니어모터(130)가 설치되어 와인더의 개폐가 가능하다. 와인더의 개폐를 통해 권취된 시트 롤을 분리하는 것에 대해서는 후술한다.

본 발명에 따른 권취기는 생산라인으로부터 전달되는 시트를 연속적으로 권취할 수 있도록 적어도 두 개의 와인더를 회전시키면서 교대로 시트를 권취시키는 데 특징이 있다. 반복적인 원운동을 통해 와이더를 교대로 배치하면서 시트를 권취하는 공정을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 먼저, 도 4를 보면 본 발명에 따른 권취기에서 와인더들이 회전 프레임의 회전에 의하여 다양한 위치를 경험한다.

예를 들어, 제1와인더(120a)가 제1위치(I)에 있을 경우 제2와인더(120b)는 제3위치(III)에 존재하며, 제1와인더(120a)가 제2위치(II)에 있을 경우 제2와인더(120b)는 제4위치(IV)에 존재한다. 이와 같이 각각의 와인더를 회전과 더불어 여러 위치에 반복적으로 배치되도록 하여 연속적으로 공급되는 시트의 권취 및 와인더간 시트 권취 교체 작업을 용이하게 할 수 있다.

도 5를 참조하여 시간적인 관점에서 와인더의 위치 변화를 설명하면, 제1와인더가 제1위치(I)에 있으면서 a 시점에서 시트가 권취된다. 시트의 권취와 더불어 제1와인더는 회전을 시작하여 Vo 의 속도를 유지한다. b 시점이 되면 제2위치(II)로 이동되어 c 시점까지 유지된다. 회전을 유지하면서 c 시점에서 제3위치(III)로 이동하고 권취가 완료되는 d 시점에서 제1와인더의 회전이 종료된다. e 시점에서 제1와인더가 제4위치(IV)로 이동되어 시트 롤을 배출한 후, f 시점이 되면 다시 시트 권취를 위하여 제1위치(I)로 복귀한다. 이러한 과정이 반복되면서 시트의 권취, 시트 롤 배출, 재권취 과정이 진행된다.

제2와인더 역시 상기 과정을 반복하는데, 제1와인더가 권취 과정(a ~ b ~ c ~ d)에 있을 때에는 제2와인더가 대기 과정(d ~ e ~ f ~ a)에 있고, 반대로 제2와인더가 권취 과정에 있을 때는 제1와인더가 대기 과정에 존재한다. 여기서 각 고정 위치(I, II, III, IV)에 머무르는 시간은 모두 동일할 필요는 없다. 예를 들어, I 위치에 머무는 시간(f -> b)이 II 위치에서 머무는 시간(b -> c) 보다 클 수 있다.

또한, 와인더에 시트가 권취되기 위하여 와인더 자체를 회전시키는 속도는 Vo로 일정할 수도 있지만 시트 권취 정도에 따라 변화되도록 할 수도 있을 것이다. 예를 들어, 도 6을 참조하면, 시간 to ~ t1의 구간은 앞서 도 5에서의 와인더에 시트가 권취되는 구간(a ~ b ~ c ~ d)에 해당한다. 이 경우에 시트 권취를 위한 회전 속도는 V1 에서 V2로 감소된다. 와인더에 시트가 권취될 때 초기에는 권취된 시트 롤의 직경이 작기 때문에 상대적으로 큰 회전 속도를 유지하지만 권취가 진행되면서 시트 롤의 직경이 커짐에 따라 와인더 회전 속도를 점차적으로 줄인다. 이와 같은 와인더 회전 속도 제어를 통하여 시트의 권취 속도를 시트 이송 속도와 조화시킬 수 있다. 시트 권취가 완료되면 권취된 시트 롤의 배출을 위하여 일시적으로 와인더의 회전을 정지시키는 구간 t1 ~ t2 (도 5에서의 d ~ e ~ f ~ a 구간)을 포함한다. 어느 와인더가 정지되어 있는 경우 다른 와인더는 회전을 하면서 시트 권취가 진행된다.

이와 같은 메커니즘은 와인더가 두 개인 경우 뿐만 아니라 셋 이상인 경우에도 유사하게 진행될 수 있을 것이다. 예를 들어, 하나의 와인더에 시트를 권취시키고 다른 하나의 와인더는 시트 롤을 배출시키며, 나머지 하나의 와인더는 시트 권취를 위한 준비 단계를 밟도록 할 수 있을 것이다. 또한, 이 경우 각각의 와인더 간에는 120°의 간격을 유지하도록 할 수 있을 것이다.

본 발명에 있어서, 제1와인더와 제2와인더의 크기는 특별히 제한될 필요는 없으나 권취되는 시트 롤의 크기에 맞게 적절한 직경을 가질 필요가 있다.

한편, 본 발명에 있어서, 제1와인더와 제2와인더에 교대로 시트를 공급하기 위하여 연속적으로 이송되는 시트를 단속적으로 절단하는 시트 차단기를 더 포함할 수 있다. 도 7은 제1와인더와 제2와인더에 시트가 교대로 공급되는 모습을 모식적으로 도시한 것이다. 예를 들어 (제3위치에 있는) 제2와인더(120b)에 시트(200)가 권취되는 과정에서 일정 수준 이상으로 시트 권취가 진행되면 시트 차단기(300)에서 커팅부(302)가 시트를 절단한다. 계속적으로 이송되는 시트(200')는 (제1위치에 있는) 제1와인더(120a)에 권취되도록 안내된다. 이를 위하여 시트 고정기(400)의 시트 가이드(402)가 시트의 일부분을 제1와인더의 코어부에 인도한다. 시트 가이드(402)는 시트 고정기와 회동 가능하도록 결합되어 있고, 제1와인더에 시트를 고정시킨 후에는 와인더의 회전이 방해되지 않도록 하방으로 이동시킬 수 있다.

이와 같은 방법으로 제1와인더와 제2와인더에 교대로 시트를 권취시킬 수 있다. 시트 고정기(300)는 시트 권취를 제1와인더로부터 제2와인더로 또는 제2와이던더로부터 제1와인더로 교대시킬 때 일시적으로 시트의 공급을 정지시킬 수도 있다.

본 발명에서 와인더에 소정 크기의 롤 형태로 시트의 권취가 완료된 후에는 시트 롤을 외부로 배출하여여 한다. 이를 위하여 각 와인더는 도 8에 도시한 바와 같이 고정 원판(121)과 이 고정 원판에 결합되는 가변 원판(122)을 포함한다. 고정 원판의 중심에는 코어부(123)가 존재하며, 이 코어부에는 후술하는 바와 같이 시트 권취를 위한 릴 내지 지관이 삽입된다.

상기 가변 원판(122)은 리니어 모터(132)의 구동력에 의하여 회전 축(132) 방향으로 선형적으로 이동하여 고정 원판과 가변 원판 사이의 간격이 변화될 수 있다. 이와 같은 가변 원판의 이동을 통해 와인더에 권취되어 있던 시트 롤이 외부로 배출될 수 있다. 도 9는 (제3위치에 있는) 와인더(120b)로부터 외부 가이드(220)를 따라 배출되는 시트 롤(202')을 모식적으로 나타내고 있다.

와인더의 코어부에 시트를 직접 권취하는 것보다 별도의 릴이나 지관의 외주면에 시트를 권취시키는 것이 시트의 권취 작업이나 배출된 시트 롤의 관리에 유리하다. 따라서, 본 발명에서는 시트의 권취 전에 와인더의 코어부에 지관을 삽입한다. 지관 삽입이 와인더의 시트 권취 과정과 연계하여 반복적으로 진행되기 위해서는 와인더의 위치 변동에 대응하여 자동적으로 지관 삽입이 이루어질 필요가 있다. 도 10은 지관이 삽입되는 과정을 모식적으로 도시한 것으로 편의상 와인더에서 가변 원판을 배제하였다. 지관 저장고(500)로부터 일정 시간 간격으로 공급되는 지관은 이송기(510)의 끝단에 위치하는 개폐식 손잡이(512)에 맞물린 채로 코어부(123)에 결합된다. 지관 삽입 과정은 예를 들어 제3위치에서 와인더로부터 시트 롤이 배출된 이후에 진행되도록 할 수 있다. 와인더에서 시트 롤을 배출하는 과정 및 지관 삽입 과정 중에는 와인더를 회전시킬 필요가 없을 것이다.

이와 같이 복수의 와인더를 교대로 하여 반복적인 시트 권취, 시트 롤 배출, 지관 삽입 과정을 수행함으로써 연속적으로 공급되는 시트를 권취를 위한 정지 과정없이도 권취시킬 수 있다. 따라서, 다양한 시트 형상의 공업물의 적재 및 포장을 및 적재를 신속하게 할 수 있고, 시트 제품의 대량 생산에 크게 기여할 수 있을 것이다.

이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있을 것이다.

도 1은 연속적으로 시트를 공급하는 생산 라인을 보인 모식도.

도 2는 본 발명의 권취기를 보인 사시도.

도 3은 본 발명의 권취기를 보인 모식도.

도 4는 본 발명의 권취기의 와인더 회전 및 정지 위치를 보인 모식도.

도 5는 와인더의 정지 위치 및 권취 구간을 보인 그래프.

도 6은 와인더의 회전 속도의 일례를 보인 그래프.

도 7은 시트 권취 교체 과정을 보인 모식도.

도 8은 와인더 구조를 보인 정면도.

도 9는 시트 롤의 배출 과정을 보인 측면도.

도 10은 지관 삽입 과정을 보인 모식도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

100:권취기 110:회전 프레임

120a:제1와인더 120b:제2와인더

130:리니어 모터 140:모터

Claims (11)

1. 중앙축을 중심으로 360°회전 가능한 회전 프레임과,

   상기 회전 프레임의 양단에 배치되며, 각각 독립적으로 회전 가능하고 중심에 시트의 권취를 위한 코어부를 포함하는 제1와인더 및 제2와인더와,

   상기 회전 프레임의 회전, 제1와인더 또는 제2와인더의 회전을 위한 구동력을 제공하는 모터와,

   상기 회전 프레임의 회전 및 정지 상태에 따라 제1와인더 또는 제2와인더의 회전을 제어하는 제어부와,

   상기 제1와인더와 제2와인더에 시간 간격을 두고 시트를 공급하도록 와인더들의 전방에 배치되어 시트의 공급을 제어하는 시트 차단기를 포함하는

   연속적 시트 권취기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1와인더 및 제2와인더는 회전 프레임의 회전 및 정지 상태에 따라 제1위치, 제2위치, 제3위치, 및 제4위치에 정지되는 연속적 시트 권취기.
3. 제2항에 있어서, 제1와인더의 제1위치 및 제2위치는 각각 제2와인더의 제3위치 및 제4위치에 대응되는 연속적 시트 권취기.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 공급되는 시트를 제1와인더 또는 제2와인더의 코어부에 결합시키는 시트 고정기를 더 포함하는 연속적 시트 권취기.
6. 제1항에 있어서, 제1와인더 또는 제2와인더의 코어부에 시트 권취용 지관을 장착시키는 지관 삽입기를 더 포함하는 연속적 시트 권취기.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1와인더와 제2와인더는 각각 고정 원판과 이 고정 원판에 결합되는 가변 원판을 포함하며, 상기 가변 원판은 모터의 구동력에 의하여 와인더 회전 축 방향으로 선형적으로 이동하여 고정 원판과 가변 원판 사이의 간격이 변화되는 것을 특징으로 하는 연속적 시트 권취기.
8. 회전 프레임의 양단에 제1와인더 및 제2와인더를 배치하고 상기 제1와인더 를 회전시키면서 외부에서 공급되는 시트를 권취하고,

   상기 제2와인더로부터 권취가 완료된 시트 롤을 제거하고,

   상기 제2와인더에 지관을 삽입하고,

   상기 제1와인더에 시트의 권취가 완료되면 회전 프레임을 회전시켜 제2와인더에 시트를 권취하고,

   상기 제1와인더로부터 권취가 완료된 시트 롤을 제거하고,

   상기 제1와인더에 지관을 삽입하는 단계를 포함하는

   연속적 시트 권취 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1와인더 및 제2와인더는 회전 프레임의 회전 및 정지에 따라 각각 제1위치, 제2위치, 제3위치 및 제4위치에 정지되며,

   제1위치에서 시트가 와인더의 코어부에 고정되고,

   제2위치에서 시트가 코어부에 권취되며.

   제3위치에서 시트의 권취가 완료되고,

   제4위치에서 권취된 시트 롤이 배출되는 것을 특징으로 하는

   연속적 시트 권취 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 제1와인더의 시트 권취가 완료되면 공급되는 시트를 절단함과 더불어 절단된 시트의 일단을 고정시켜 시트의 공급을 차단하는 단계를 포함하는 연속적 시트 권취 방법.
11. 제8항에 있어서, 와인더의 회전 속도는 시트의 권취 상태에 따라 변화되는 것을 특징으로 하는 연속적 시트 권취 방법.

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