KR101005183B1 - 고무 정량 절단 제어장치 및 이를 포함하는 고무 정량 절단기 - Google Patents

고무 정량 절단 제어장치 및 이를 포함하는 고무 정량 절단기 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 고무 정량 절단기는, 고무 원료가 투입되는 고무주입구와 선단부에 결합된 노즐이 연통되도록 내부가 중공된 이송실린더와, 상기 이송실린더 내부에 장착되고, 고무주입구로 주입된 고무를 노즐로 압출하여 이송시키는 압출스크류와, 상기 압출스크류에 의해 이송된 고무가 용융된 상태로 유동하는 노즐과, 상기 노즐의 선단부에 결합되어 연통되고 고무가 토출되는 고무배출구가 형성된 고무성형틀과, 상기 압출스크류를 구동시키는 모터부, 그리고 고무 정량 절단 제어장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이 때, 고무 정량 절단 제어장치는, 서보모터, 상기 서보모터의 회전축에 결합되는 커터홀더, 상기 커터홀더에 고정결합되어 고무배출구로부터 배출되는 고무를 절단하는 커터, 상기 서보모터를 구동하는 서보드라이브, 고무배출구에서 소정의 거리만큼 이격된 위치에 설치되고, 고무가 배출되는 선상으로 반사면에 빛을 주사하는 빔, 상기 반사면에 반사된 빛을 감지하는 센서, 그리고 상기 센서로부터 출력된 신호를 수신하고, 상기 서보드라이브에 제어신호를 출력하여 서보모터의 회전속도를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

고무 정량 절단 제어장치 및 이를 포함하는 고무 정량 절단기{Apparatus for cutting rubber of a fixed quantity}
본 발명은 고무 정량 절단기에 관한 것으로서, 고무주입구의 폭과 고무 배출구의 높이를 조절하여 원활하게 고무가 주입, 배출될 수 있도록 하고, 고무가 배출되는 속도를 빔센서로 측정하여 고무를 절단하는 모터의 회전속도를 제어함으로써 일정한 중량을 갖도록 고무를 절단하는 고무 정량 절단기에 관한 것이다.
고무는 상온에서 고무상 탄성을 나타내는 사슬 모양의 고분자물질이나 그 원료가 되는 물질을 일컫는 것으로 여러 가공분야에 이용되고 있다.
일반적으로 원하는 형상으로 고무를 성형하기 위하여 일정한 중량으로 절단된 고무원재료를 프레스나 주형 틀에 넣어 고무제품을 생산한다.
이와 같은 고무원재료는 절단된 크기와 고무의 물성에 의하여 고무의 양이 결정되거나 저울로 직접 측정하는 방법에 의하여 고무의 중량을 제어하였다.
그러나, 상기와 같은 중량 제어방법은 고무의 정확한 중량을 측정하고 고무 절단기를 셋팅하는데 많은 시간과 노력이 들고 결국 생산비용이 증가하는 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 여러 형태의 기술이 개시되어 있다. 등록특허 제898186호가 그 하나이며, 등록실용신안 제386509호도 마찬가지다. 전자는 노즐을 통해 배출되는 고무가 일정한 길이만큼 배출되면 이를 센서로 감지하여 절단하도록 되어 있다. 그러나, 이러한 기술은 일정한 길이로 고무를 절단하는 방법으로는 유용하나, 다양한 물성을 가진 고무 원재료에 적용하기에 적절하지 못한 단점이 있다. 또한, 서보모터에 의해 회전하는 칼날에 의해 절단하는 절단 방식에는 적용되지 못하는 문제가 있다. 후자는 고무 이송부 내부에 고무의 유량을 측정할 수 있는 카운터부를 마련하여 측정되는 고무의 유량에 따라 서보모터의 회전속도를 제어하여 일정한 중량을 가지는 고무를 생산하는 방법이나, 그 구조가 복잡하고, 측정방식이 간접적이어서 원하는 중량을 얻기 위해서 많은 시행착오를 겪어야 하는 불편함이 있다.
또한, 종래의 고무절단기는 고무가 주입되는 고무주입구의 폭이 일정하여 주입되는 고무의 폭에 따라 고무가 원활하게 주입되지 않는 문제가 발생하며, 고무배출구의 단면적이 일정하여 원하는 두께와 길이를 가지는 고무를 생산하기 어려우며, 파이프형의 고무를 생산함에 있어서, 노즐코어의 위치를 조정하지 못하여 두께가 일정한 고무를 생산하기 곤란한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고무배출구에서 배출되는 고무가 소정의 거리를 이동하는 시간을 측정하여 고무의 배출속도를 계산하고, 대응하는 서보모터의 속도를 제어하여 정확한 중량을 가지도록 고무를 절단할 수 있는 고무 정량 절단기를 제공함에 그 목적이 있다. 또한, 고무의 주입을 원활하게하고, 균일한 두께를 가지는 고무를 생산하며, 원하는 길이와 두께로 고무를 생산할 수 있는 고무 정량 절단기를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 고무 정량 절단 제어장치는, 서보모터, 상기 서보모터의 회전축에 결합되는 커터홀더, 상기 커터홀더에 고정결합되어 고무배출구로부터 배출되는 고무를 절단하는 커터, 상기 서보모터를 구동하는 서보드라이브, 고무배출구에서 소정의 거리만큼 이격된 위치에 설치되고, 고무가 배출되는 선상으로 반사면에 빛을 주사하는 빔, 상기 반사면에 반사된 빛을 감지하는 센서, 그리고 상기 센서로부터 출력된 신호를 수신하고, 상기 서보드라이브에 제어신호를 출력하여 서보모터의 회전속도를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 커터홀더는 서보모터축에 대칭인 원통형으로 형성되고, 커터홀더의 외주면이 반사면이 되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 빔은 레이저빔인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기의 고무 정량 절단 제어장치를 이용한 본 발명에 따른 고무 정량 제어방법은, 빔에서 주사되어 반사된 빛을 센서에서 감지하여, 고무가 커터에 의하여 절단된 후 고무배출구로부터 배출되는 순간부터 빛의 주사 경로 상에 도달하는데 까지 걸리는 시간을 측정하는 단계, 상기 고무배출구와 빔의 이격거리를 측정된 시간으로 나누어 고무의 배출속도를 계산하는 단계, 설정된 중량의 고무로 절단하기 위해 상기 계산된 고무의 배출속도에 대응하는 서보모터의 회전속도를 계산하는 단계, 상기 계산된 서보모터 회전속도와 측정된 서보모터의 회전속도와의 오차를 계산하는 단계, 그리고 서보모터의 회전속도를 감속 또는 가속하여 상기 계산된 오차를 수정하도록 서보드라이브로 제어신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 고무 정량 절단기는, 고무 원료가 투입되는 고무주입구와 선단부에 결합된 노즐이 연통되도록 내부가 중공된 이송실린더와, 상기 이송실린더 내부에 장착되고, 고무주입구로 주입된 고무를 노즐로 압출하여 이송시키는 압출스크류와, 상기 압출스크류에 의해 이송된 고무가 용융된 상태로 유동하는 노즐과, 상기 노즐의 선단부에 결합되어 연통되고 고무가 토출되는 고무배출구가 형성된 고무성형틀과, 상기 압출스크류를 구동시키는 모터부, 그리고 상기의 고무 정량 절단 제어장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 노즐의 내부에는, 노즐의 내주면에 인접하고 고무 이동통로가 형성된 지지대에 의하여 노즐의 중심부에 설치되는 노즐코어를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 노즐의 외주면에서 노즐의 중심방향으로 관통하여 상기 지지대에 접촉되어 상기 노즐코어의 위치를 조정할 수 있는 조정볼트를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 고무주입구의 전방에 설치되어 주입되는 고무의 폭에 따라 위치를 조정할 수 있는 가변안내판을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 가변안내판을 지지하는 지지부와 상기 지지부를 관통하여 결합되고 가변안내판에 선단이 회동가능하도록 결합되는 적어도 하나 이상의 위치조정볼트를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 고무성형틀에는, 고무배출구의 상부에 절결홈이 형성되고, 상기 절결홈에 배출구조절부가 결합되어 상기 배출구조절부의 하면이 고무배출구의 상면을 이루도록 하여, 상기 배출구조절부의 위치에 따라 상기 고무배출구의 면적이 조절되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 고무성형틀의 선단 상부를 하방으로 관통하여 선단이 상기 배출구 조절부의 상부와 회동하도록 결합되는 높이조절볼트가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 고무주입구로 주입되는 고무를 일정한 온도로 예열하여 공급하는 고무예열기를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 고무예열기는 고무가 공급되는 입구와 배출되는 출구를 가지는 예열박스와, 상기 예열박스 내부에 열을 공급하는 히터와, 상기 예열박스 내부에 설치되어 입구에서 공급된 고무를 출구로 이송시키는 이송 컨베어를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 모터부는, 제어부에 연결되어 모터를 구동하는 인버터와 상기 인버터에 의해 구동되는 3상 교류 모터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 고무배출구에서 배출되는 고무를 냉각하는 공랭식 쿨러를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 고무의 배출속도를 빔센서를 이용하여 측정하고, 이에 대응하는 서보모터의 속도를 제어함으로써 일정하고 정확한 중량을 가지도록 고무를 절단할 수 있다.
또한, 고무주입구에 가변안내판을 두어 주입되는 고무의 폭에 관계없이 원활하게 고무가 주입되도록 설계하였고, 고무배출구의 높이를 조절할 수 있도록 설계하여 원하는 두께와 길이를 가지는 다양한 고무를 생산할 수 있으며, 노즐코어의 위치를 조정할 수 있도록 하여 보다 균일한 두께를 가지는 고무를 생산하는 효과가 있다.
또한, 고무의 주입전에 고무를 예열하여 보다 원활하게 고무가 주입되도록 하고, 3상 전동모터를 사용하여 소음이 적고 고장이 적으며, 생산비용이 절감되는 고무 정량 절단기를 제공하게 된다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 고무 정량 절단기를 나타낸 정면도.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 고무 정량 절단 제어장치의 사시도.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 고무 정량 절단 제어장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 고무 정량 절단 제어장치의 측면도.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 고무 정량 절단 제어방법을 나타낸 절차도.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 고무 정량 절단기의 가변 안내판을 나타낸 부분 단면도.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 고무 정량 절단기의 가변 안내판을 나타낸 정면도.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 고무 정량 절단기에 고무가 주입되는 상태를 나타내는 A-A 단면도.
도9는 본 발명의 한 실시예에 따른 고무 정량 절단기의 노즐부분을 나타낸 부분 단면도 및 B-B 단면도.
도10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고무 정량 절단기의 노즐부분을 나타낸 부분 단면도.
도11은 본 발명의 한 실시예에 따른 고무 정량 절단기의 고무성형틀을 나타낸 정면도 및 C-C 단면도.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 말하는 실시예에 한정되지 않는다.
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 고무 정량 절단 제어장치와 고무정량 절단기에 대하여 도1 내지 도11을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 고무 정량 절단기를 나타낸 정면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 고무 정량 절단기는 고무 배출구(141)로 배출되는 고무(10)를 정량으로 절단하도록 제어하는 고무 정량 절단 제어장치를 포함한다.
도 2는 고무 정량 절단 제어장치를 나타낸 사시도이고, 도 3은 고무 정량 절단 제어장치의 구성을 나타낸 구성도이며, 도 4는 고무 정량 절단 제어장치의 측면도이다. 또한, 도5는 고무 정량 절단 제어장치를 이용한 고무 정량 절단 제어방법의 절차를 나타낸 절차도이다.
도 2 내지 도 5를 참고하여 설명하면, 고무 정량 절단 제어장치는, 서보모터(150), 서보드라이브(151), 커터홀더(153)와 커터(154), 빔(161), 센서(162) 및 제어부(100)를 포함하여 구성된다. 서보모터는 입력신호에 따라 모터의 회전속도를 제어할 수 있는 모터이다. 고무의 배출속도에 따라 일정한 중량을 가지는 고무를 절단하기 위하여 적정한 회전속도로 제어된다. 상기 서보모터(150)의 회전축(152)에는 커터홀더(153)가 결합되고, 커터홀더(153)에는 커터(154)가 고정결합된다. 커터(154)는 사용에 의하여 마모가 되므로 갈아 끼울 수 있도록 설계된다. 커터홀더(153)에는 커터 결합홈이 형성되고, 커터(154)와 커터홀더(153)를 고정볼트 등에 의하여 커터(154)를 분리하고 고정할 수 있다. 이 경우, 상기 커터홀더(153)는 서보모터축(152)에 대칭인 원통형으로 형성되고, 커터홀더(153)의 외주면이 반사면이 되도록 가공되는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 별도의 반사면을 설치하지 않아도 빔(161)에서 주사된 빛을 반사할 수 있다.
서보모터(150)는 서보드라이브(151)에 의해 구동된다. 제어부(100)에서 제어신호가 서보드라이브(151)로 전달되면, 서보드라이브(151)에 의하여 서보모터(150)가 특정의 회전속도를 가지도록 구동된다.
고무의 배출여부를 감지하기 위하여 빔(161)과 센서(162)가 설치된다. 빔(161)은 고무배출구(141)에서 소정의 거리만큼 이격된 위치에 설치되고, 고무가 배출되는 선상으로 반사면에 빛을 주사한다. 빔(161)이 고무배출구(141)에서 소정의 거리만큼 이격된 위치에 설치되고, 고무(10)가 배출되는 선상으로 빛을 주사하는 것은, 고무의 배출속도를 측정하기 위한 것이다. 커터(154)에 의하여 고무가 절단되면 빔(161)에서 주사된 빛이 반사면에 반사되어 센서(162)에서 감지된다. 고무가 계속 배출되어 주사된 빛이 반사면에 도달하는 것을 가리게 되면, 반사된 빛이 센서(162)에서 감지되지 않게 된다. 따라서, 빛이 센서(162)에 감지된 시간이 곧 고무가 소정의 거리(L)만큼 이동하는데 걸리는 시간(T1)이 된다. 일정한 거리를 이동하는데 걸리는 시간을 측정하면 속도를 계산할 수 있다.
따라서, 고무의 배출속도(V)는,
Figure 112010038457563-pat00001
이 된다.
배출되는 고무의 면적(A)이 일정하고, 밀도(d)가 일정하다고 가정하면 고무의 중량(M)은 고무의 길이에 의해 결정되는데, 절단되어야 하는 길이(L')는,
Figure 112010038457563-pat00002
가 되고,
칼날이 1회전하는데 걸리는 시간(T)는,
Figure 112010038457563-pat00003
이 된다.
따라서, 서보모터(150)의 회전속도(W)는,
Figure 112010038457563-pat00004
가 된다.
서보모터(150)는 모터의 회전속도를 피드백에 의하여 제어부(100)로 전달하는데, 상기의 계산된 회전속도(W)와 피드백에 의해 측정된 회전속도(W')의 차이를 보정하도록 제어하면, 일정한 중량을 가지도록 고무를 절단할 수 있다.
본 발명을 구성하는 빔(161)은 레이저 빔인 것이 가장 바람직하다. 레이저의 특성상 빛이 산란하거나 회절되지 않고, 한 점에 빛이 모아지므로 본 발명에 따른 제어장치에 적합하다.
상기의 고무 정량 절단 제어장치를 이용한 본 발명에 따른 고무 정량 제어방법은, 빔(161)에서 주사되어 반사된 빛을 센서(162)에서 감지하여, 고무가 커터(154)에 의하여 절단된 후 고무배출구(141)로부터 배출되는 순간부터 빛의 주사 경로 상에 도달하는데까지 걸리는 시간을 측정하는 단계(S10), 상기 고무배출구(141)와 빔(161)의 이격거리(L)를 측정된 시간(T1)으로 나누어 고무의 배출속도(V)를 계산하는 단계(S20), 설정된 중량의 고무로 절단하기 위해 상기 계산된 고무의 배출속도에 대응하는 서보모터(150)의 회전속도를 계산하는 단계(S30), 상기 계산된 서보모터(150) 회전속도와 측정된 서보모터(150)의 회전속도와의 오차를 계산하는 단계(S40), 그리고 서보모터(150)의 회전속도를 감속 또는 가속하여 상기 계산된 오차를 수정하도록 서보드라이브(151)로 제어신호를 출력하는 단계(S50)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
센서(162)에서 전달되는 신호를 제어부(100)에서 감지하여 고무의 배출시간을 측정하고, 배출속도를 계산하며, 서보모터(150)의 회전속도를 계산하여 실제 회전하는 서보모터(150)의 회전속도와 비교하여 그 오차를 수정하도록 제어신호를 보내는데, 이러한 과정은 서보모터(150)의 1회전마다 수행되어 노즐(130)내부의 온도와 압력 등 외부 조건이 변화하여 고무의 배출속도가 변화되어도 이에 맞추어 서보모터(150)의 속도가 수정되어 정량의 고무를 생산할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 고무 정량 절단기는, 고무 원료가 투입되는 고무주입구(175)와 선단부에 결합된 노즐(130)이 연통되도록 내부가 중공된 이송실린더(110)와, 상기 이송실린더(110) 내부에 장착되고, 고무주입구(175)로 주입된 고무를 노즐(130)로 압출하여 이송시키는 압출스크류(120)와, 상기 압출스크류(120)에 의해 이송된 고무가 용융된 상태로 유동하는 노즐(130)과, 상기 노즐(130)의 선단부에 결합되어 연통되고 고무가 토출되는 고무배출구(141)가 형성된 고무성형틀(140)과, 상기 압출스크류(120)를 구동시키는 모터부, 그리고 상기의 고무 정량 절단 제어장치를 포함하여 구성된다. 고무가 고무주입구(175)로 주입되면 압출스크류(120)를 통해 이송실린더(110)를 통해 노즐(130)로 이동된다. 이동 중에 열매체유가 공급되는 가열부(181)에 의해 열전달이 일어나 용융되고, 압출스크류(120)에 의해 가해지는 압력에 의해 노즐(130) 선단에 결합된 고무성형틀(140)을 통해 배출되게 된다. 일정한 단면적을 가지는 고무는 고무 정량 절단 제어장치에 의하여 일정한 중량을 가지도록 절단된다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 노즐(130)의 내부에는, 노즐(130)의 내주면에 인접하고 고무 이동통로(133)가 형성된 지지대(132)에 의하여 노즐(130)의 중심부에 설치되는 노즐코어(131)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 도9는 배출되는 고무가 파이프 형상인 경우이며, 도 10은 배출되는 고무가 막대형상인 경우이다. 노즐코어(131)는 노즐(130)에 공급된 고무가 균일하게 고무배출구(141)로 배출되도록 고무의 유동을 조절한다. 특히, 도 9에 도시된 바와 같이 배출되는 고무가 파이프 형상인 경우에는 두께가 균일한 정도는 노즐코어(131)의 위치에 큰 영향을 받게 된다.
압출스크류(120)에 의해 이송실린더(110)를 통해 노즐(130)로 이송된 고무는 노즐(130) 내부 입구에 설치된 필터(136)를 통하여 이물질을 걸러낸 후 노즐(130)을 통과하며, 노즐코어(131)의 이동통로(133)를 통과하여 노즐(130) 선단부로 압출된다. 노즐코어(131)는 노즐코어(131)의 둘레를 따라 소정의 두께를 가진 플랜지 형태의 지지대(132)에 의해 노즐(130) 내부에 설치된다. 이 때 노즐(130) 내부에 노즐코어(131)가 안정적이고 쉽게 설치되도록 하기 위하여 노즐(130)은 전방노즐(130a)과 후방노즐(130b)로 분리되도록 설계할 수 있다. 이 경우, 지지대(132)는 전방노즐(130a)과 후방노즐(130b)의 사이에 결합되는 것이 바람직하다..
고무가 노즐(130) 내에서 원활하게 유동하고, 균일하게 고무가 배출되게 하기 위하여 노즐코어(131)의 위치를 미세하게 조정할 필요가 있다. 이러한 미세 조정을 위하여, 상기 노즐(130)의 외주면에서 노즐(130)의 중심방향으로 관통하여 상기 지지대(132)에 접촉되어 상기 노즐코어(131)의 위치를 조정할 수 있는 조정볼트(134)를 더 포함하여 구성되도록 할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이 노즐(130)의 상, 하, 좌, 우에 각기 하나의 조정볼트(134)를 결합하여 조정볼트(134)를 조이거나 풀어서 노즐코어(131)의 위치를 노즐(130)의 중앙에 정확하게 위치하도록 할 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 고무주입구(175)의 전방에는 가변안내판(170)이 설치될 수 있다. 고무는 가변안내판(170)을 따라 고무주입구(175)로 안내되고, 호퍼(173)와 주입롤러(174)를 통해 이송실린더(110) 내부로 주입된다.
가변안내판(170)은 고무주입구(175)의 폭과 주입되는 고무의 폭이 일치하지 않는 경우에 고무주입구(175)의 폭을 조절하기 위하여 설치된다. 고무의 폭이 고무주입구(175) 보다 더 넓으면, 고무가 주입되는데 큰 힘이 들고, 압출스크류(120)에 과부하가 걸리고 고무가 역류하는 현상이 발생될 수 있으며, 고무의 폭이 고무주입구(175)의 폭보다 너무 좁으면, 주입시 고무가 꼬이거나 뒤틀려 원활하게 주입되지 않는 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 고무주입구(175)의 폭은 주입되는 고무에 따라 그 폭이 조절될 필요성이 있다. 상기 가변안내판(170)의 위치를 조정하기 위하여 고무주입구(175)와 소정의 거리에 이격되어 지지부(171)가 설치되고, 상기 지지부(171)에 위치조정볼트(172)가 관통하도록 결합된다. 위치조정볼트(172)의 선단에는 가변안내판(170)이 회동가능하도록 결합된다. 이렇게 하면, 위치조정볼트(172)를 조이거나 풀면 위치조정볼트(172)의 선단이 이동하게 되고 선단에 결합된 가변안내판(170)이 움직이게 된다. 위치조정볼트(172)는, 가변안내판(170)을 안정적으로 지지하기 위하여 복수개인 것이 바람직하다.
노즐(130)의 선단부에는 고무성형틀(140)이 결합된다. 고무성형틀(140)은 배출되는 고무의 형상을 결정하는 부분으로 선단부에는 고무배출구(141)가 형성된다. 고무배출구(141)의 형상에 따라 링형 , 원형, 직사각형 등의 단면을 가지는 다양한 고무를 성형할 수 있다. 도 11은 고무성형틀(140)의 정면도 및 C-C 단면도이다. 도 11을 참조하면, 상기 고무성형틀(140)에는, 고무배출구(141)의 상부에 절결홈(143)이 형성되고, 상기 절결홈(143)에 배출구조절부(142)가 결합되어 상기 배출구조절부(142)의 하면이 고무배출구(141)의 상면을 이루도록 하여, 상기 배출구조절부(142)의 위치에 따라 상기 고무배출구(141)의 면적이 조절되도록 할 수 있다. 일정 중량을 가지는 절단된 고무는 용도에 따라 길이가 다르게 성형될 수 있다. 동일한 중량을 가지는 경우에 고무의 단면적을 줄이면 길이가 길어지고, 단면적을 늘이면 길이가 짧아진다. 따라서, 상기 배출구조절부(142)를 상하로 이동하여 고무배출구(141)의 면적을 조절하여 원하는 중량과 원하는 길이를 가지는 고무를 생산할 수 있다. 또한, 커터(154)가 일정한 속도로 회전하는 경우에 절단되는 고무의 중량을 조절할 필요가 있는 경우에는 배출구조절부(142)의 위치를 미세하게 조절하여 원하는 중량의 고무를 생산할 수 있다. 배출구조절부(142)의 위치를 미세하게 조절하기 위하여, 상기 고무성형틀(140)의 선단 상부를 하방으로 관통하여 선단이 상기 배출구 조절부(142)의 상부와 회동하도록 결합되는 높이조절볼트(144)를 더 구비할 수 있다. 높이조절볼트(144)를 풀고 조임에 따라 배출구조절부(142)의 위치를 상하로 미세하게 조절할 수 있게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이 상기 고무주입구(175)로 주입되는 고무를 일정한 온도로 예열하여 공급하는 고무예열기(210)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 고무예열기(210)는 고무가 고무주입구(175)로 주입시 고무의 온도가 낮을 경우 고무 주입이 원활하지 못하고 압출스크류(120)에 과부하가 걸리는 문제점을 해결한다. 고무를 고체상태에서 일정 온도 이상으로 예열해 줌으로써 고무가 보다 원활하게 주입될 수 있다.
고무예열기(210)는 고무가 공급되는 입구와 배출되는 출구를 가지는 예열박스(211)와, 상기 예열박스(211) 내부에 열을 공급하는 히터(212)와, 상기 예열박스(211) 내부에 설치되어 입구에서 공급된 고무를 출구로 이송시키는 이송컨베어(213)를 포함하여 구성될 수 있다. 예열박스(211)의 입구(215)로 고무를 주입하면 이송컨베어(213)에 안치되고 모터(214)에 의해 서서히 이송컨베어(213)가 출구방향으로 이동한다. 히터(212)가 작동하여 예열박스(211) 입구(215)에서 출구(216)까지 고무가 이동하는 동안 충분히 예열이 되도록 예열박스(211)로 열을 공급하게 된다. 예열박스(211)를 빠져나간 고무는 롤러 등에 의해 고무주입구(175)로 이송된다.
본 발명에 따른 고무 정량 절단기의 모터부는, 제어부(100)에 연결되어 모터를 구동하는 인버터와 상기 인버터에 의해 구동되는 3상 모터(190)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 인버터에 의해 3상 전동모터(190)가 구동되고, 모터에는 감속기(191)가 연결되며, 감속기는 압출스크류(120)를 회전시킨다. 본 발명은 전동모터를 사용하므로 유압컨트롤 방식에 의한 종래 고무 절단기에 비하여 소음이 적고 고장이 거의 발생하지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이 고무배출구(141)에서 고무가 배출되면 고무를 냉각한다. 고무를 냉각하는 방법은 주로 공랭식과 수냉식이 있는데, 본 발명에서는 공랭식 쿨러(230)를 장착한다. 물론 도 1에도 도시된 바와 같이 수냉식 쿨러(240)를 사용할 수도 있다.
본 발명에 따른 고무 정량 절단기에 의해 정량의 절단된 고무를 생산하는 과정을 정리한다. 먼저, 고무재료는 고무예열기(210)를 거쳐 일정한 온도를 가지도록 예열된 후에 고무주입구(175)로 주입된다. 고무 주입시 주입되는 고무의 폭에 맞게 가변안내판(170)의 위치를 조정하여 고무주입구(175)의 폭을 조절한다. 모터에 의해 회전하는 압출스크류(120)에 의해 고무가 노즐(130)로 이송된다. 이송 중 가열되어 용융된 고무는 노즐(130) 내부를 거친다. 이때, 고무는 노즐(130) 내부에 장착된 노즐코어(131)를 통과하여 균일하게 유동하여 고무 성형틀로 압출된다. 고무성형틀(140)의 배출구조절부(142)에 의해 고무배출구(141)의 높이가 조절되며, 원하는 두께의 고무가 배출된다. 배출된 고무는 빔(161)과 센서(162)에 의해 배출속도가 측정되고, 서보모터(150)의 속도가 제어되어 일정한 중량을 가지는 고무로 절단된다.
10 : 고무 100 : 제어부
110 : 이송실린더 120 : 압출스크류
130 : 노즐 130a : 전방노즐
130b : 후방노즐 131 :노즐코어
132 : 지지대 133 : 이동통로
134 : 조정볼트 140 : 고무성형틀
141 : 고무배출구 142 : 배출구조절부
144 : 높이조절볼트 150 : 서보모터
151 : 서보드라이브 153 : 커터홀더
154 : 커터 161 : 빔
162 : 센서 170 : 가변안내판
171 : 지지부 172 : 위치조정볼트
173 : 호퍼 180 : 하우징
181 : 가열부 190 : 3상 모터
191 : 감속기 192 : 벨트
210 : 예열기 211 : 예열박스
212 : 히터 220 : 열매체모터
230 : 공랭식 쿨러 240 : 수냉식 쿨러

Claims (15)

  1. 고무 원료가 투입되는 고무주입구와 선단부에 결합된 노즐이 연통되도록 내부가 중공된 이송실린더,
    상기 이송실린더 내부에 장착되고, 고무주입구로 주입된 고무를 노즐로 압출하여 이송시키는 압출스크류,
    상기 압출스크류에 의해 이송된 고무가 용융된 상태로 유동하는 노즐,
    상기 노즐의 선단부에 결합되어 연통되고 고무가 토출되는 고무배출구가 형성된 고무성형틀,
    상기 압출스크류를 구동시키는 모터부,
    노즐의 내주면에 인접하고 고무 이동통로가 형성된 지지대에 의하여 노즐의 중심부에 설치되는 노즐코어,
    상기 노즐의 외주면에서 노즐의 중심방향으로 관통하여 상기 지지대에 접촉되어 상기 노즐코어의 위치를 조정할 수 있는 조정볼트, 그리고
    고무 정량 절단 제어장치를 포함하여 구성되되,
    상기 고무 정량 절단 제어장치는, 서보모터와, 상기 서보모터의 회전축에 결합되는 커터홀더, 상기 커터홀더에 고정결합되어 고무배출구로부터 배출되는 고무를 절단하는 커터, 상기 서보모터를 구동하는 서보드라이브, 고무배출구에서 소정의 거리만큼 이격된 위치에 설치되고, 고무가 배출되는 선상으로 반사면에 빛을 주사하는 빔, 상기 반사면에 반사된 빛을 감지하는 센서, 그리고 상기 센서로부터 출력된 신호를 수신하고, 상기 서보드라이브에 제어신호를 출력하여 서보모터의 회전속도를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고무 정량 절단기.
  2. 제 1항의 고무 정량 절단 제어장치를 이용한 고무 정량 절단 제어방법에 있어서,
    빔에서 주사되어 반사된 빛을 센서에서 감지하여, 고무가 커터에 의하여 절단된 후 고무배출구로부터 배출되는 순간부터 빛의 주사 경로 상에 도달하는데까지 걸리는 시간을 측정하는 단계,
    상기 고무배출구와 빔의 이격거리를 측정된 시간으로 나누어 고무의 배출속도를 계산하는 단계,
    설정된 중량의 고무로 절단하기 위해 상기 계산된 고무의 배출속도에 대응하는 서보모터의 회전속도를 계산하는 단계,
    상기 계산된 서보모터 회전속도와 측정된 서보모터의 회전속도와의 오차를 계산하는 단계, 그리고
    서보모터의 회전속도를 감속 또는 가속하여 상기 계산된 오차를 수정하도록 서보드라이브로 제어신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고무 정량 절단 제어방법.
  3. 제 1항에서,
    상기 고무주입구의 전방에 설치되어 주입되는 고무의 폭에 따라 위치를 조정할 수 있는 가변안내판을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고무 정량 절단기.
  4. 제 3항에서,
    상기 가변안내판을 지지하는 지지부와 상기 지지부를 관통하여 결합되고 가변안내판에 선단이 회동가능하도록 결합되는 적어도 하나 이상의 위치조정볼트를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고무 정량 절단기.
  5. 제 1항에서,
    상기 고무성형틀에는, 고무배출구의 상부에 절결홈이 형성되고, 상기 절결홈에 배출구조절부가 결합되어 상기 배출구조절부의 하면이 고무배출구의 상면을 이루도록 하여, 상기 배출구조절부의 위치에 따라 상기 고무배출구의 면적이 조절되는 것을 특징으로 하는 고무 정량 절단기.
  6. 제 5항에서,
    상기 고무성형틀의 선단 상부를 하방으로 관통하여 선단이 상기 배출구 조절부의 상부와 회동하도록 결합되는 높이조절볼트가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 고무 정량 절단기.
  7. 제 3항 내지 제 6항 중 어느 한 항에서,
    상기 고무주입구로 주입되는 고무를 일정한 온도로 예열하여 공급하는 고무예열기를 더 포함하여 구성되는 고무 정량 절단기.
  8. 제 7항에서,
    상기 고무예열기는 고무가 공급되는 입구와 배출되는 출구를 가지는 예열박스와, 상기 예열박스 내부에 열을 공급하는 히터와, 상기 예열박스 내부에 설치되어 입구에서 공급된 고무를 출구로 이송시키는 이송 컨베어를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고무 정량 절단기.
  9. 제 3항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모터부는, 제어부에 연결되어 모터를 구동하는 인버터와 상기 인버터에 의해 구동되는 3상 모터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고무 정량 절단기.
  10. 제3항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    고무배출구에서 배출되는 고무를 냉각하는 공랭식 쿨러를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고무 정량 절단기.






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