KR101055397B1 - 컨베이어 자동속도 변경방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

타이어 제조 시 압출공정의 압출기에서 압출되는 각종 압출물이 이송되는 Takeaway 컨베이어의 속도를 품질상의 문제없이 압력 및 압출물 형태에 따라 자동으로 변경할 수 있는 컨베이어 자동속도 변경 방법이 개시된다. 본 발명에 따르면, 타이어 압출물과 관련한 전폭 데이터-상기 전폭 데이터는 압출물의 좌우 양끝까지의 길이를 포함-와 컨베이어 속도 데이터를 PLC로부터 제공받아 상기 압출물이 갖는 프로파일이 요구 스펙에 맞도록, 상기 1, 2차 구간별로 컨베이어 속도를 변경하는 PLC 프로그램 알고리즘의 연산에 의해, 압출공정의 압출기에서 토출된 상기 압출물을 이송하는 컨베이어의 속도를 자동으로 변경하는 것인 방법이 제공된다.

이로써, 압출작업 시 압출물이 이송되는 컨베이어의 속도를 최적화하여, 교체초기에 발생하는 압출물의 불량 및 Return을 최소화함으로써, 압출물의 불량을 감소시켜 압출공정의 생산성을 향상시키고, Return 발생에 따른 재가공 비용을 크게 절감하는 효과가 달성된다.

타이어, 압출공정, 압출물, 컨베이어, 속도

Description

컨베이어 자동속도 변경방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CHANGING EXTRUSION VELOCITY OF CONVEYOR}

본 발명은 타이어 제조 시 압출공정의 압출기에서 압출되는 각종 압출물이 이송되는 Takeaway 컨베이어의 속도를 품질상의 문제없이 압력 및 압출물 형태에 따라 자동으로 변경할 수 있는 컨베이어 자동속도 변경방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 타이어의 제조 공정은 크게 원재료인 고무에 약품을 섞어 배합하는 정련공정, 배합된 고무를 반제품으로 제조하는 압연/압출공정, 반제품을 일정한 크기로 자르는 재단공정에서 제조된 반제품을 정해진 크기로 조립 하는 성형공정, 성형공정으로 만들어진 그린케이스(Green Case)에 열과 압력을 가하여 탄성을 부여하는 가류공정으로 구분하고 있다.

이들 공정 중 성형공정은 타이어에 사용되는 모든 구성 재료를 성형기에서 순차적으로 붙여 원통형의 그린케이스를 만드는 공정으로, 타이어의 품질을 좌우한다. 승용차에 쓰이는 래디얼 타이어는 인너라이너, 카카스코드, 비드, 사이드월을 부착한 후 벨트, 캡 플라이와 트레드를 붙여서 그린케이스를 완성하는 과정이다.

이어서, 가류공정은 완성된 그린케이스를 해당 규격의 몰드에 넣고 내부와 외부에서 열과 압력을 가하며 유황과 다른 화학약품이 고무와 반응을 일으켜, 타이어마다 특색 있는 트레드 디자인과 고무의 탄성을 부여하여 타이어의 형태를 갖추는 공정이다.

마지막으로, 타이어의 압출공정은 정련공정에서 생산된 배합고무(일명, Q고무라 칭함)를 분쇄작업 및 열입작업을 거쳐 일정한 속도, 일정한 온도 및 가속도로 연속적으로 압출기에 투입하여 설치된 구금 다이를 통해 제조시방서에 의거 일정한 형상으로 연속 토출해 내는 작업이다. 이때, 압출기에서 압출되는 압출물의 종류로는 캡 트레드(Cap tread), 언더 트레드(Under tread), 사이드 트레드(Side tread)가 있다. 이러한 압출기에서 토출된 압출물은 Takeaway 컨베이어 및 Cooling 컨베이어를 거쳐서 보빈기에 취부된다. 여기서 압출물의 컨베이어 이동 시에 요구형상을 유지하기 위하여 적정 Tension 및 속도가 요구된다.

그러나, 종래에는 교체 후 가동초기에 Takeaway 컨베이어 속도를 고속으로 상승 할 때까지 압출물이 원하는 형상을 맞추기 위해 시간이 소요되고 요구형상(Profile)에 맞지 않는 압출물을 Return 처리하여 재가공해야 한다. 아울러, 종래에는 작업자가 직접 압출물 프로파일을 측정하고, Takeaway 컨베이어 속도를 변경하여서 요구 형상을 맞추었다. 그 결과, 압출물 Return으로 인하여 생산성이 저하되고, 재처리 비용이 드는 문제점이 있었다.

본 발명은 타이어의 압출공정 중 교체 초기에 발생하는 불량 및 Return 감소에 관한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 타이어 압출물 토출 시 압출 Line의 컨베이어의 속도를 교체초기 시부터 압출물이 안정화되는 시점까지 압출물의 전폭과 Screw 압력에 따라 컨베이어 속도를 자동으로 조절하여 가동 초기에 발생하는 압출물의 불량을 크게 감소시키는 컨베이어 자동속도 변경방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이상의 목적을 달성하기 위한 보다 구체적인 해결 방안으로, 압출기에서 토출되어 나오는 압출물의 Profile 중 전폭 측정장치에서 측정하는 압출물 전폭값과 압출기의 Screw압력, 컨베이어 속도 신호를 PLC로부터 인가 받아서 PLC 알고리즘 프로그램을 통해서 컨베이어 속도를 제어하는 DC모터에 신호를 전달하여 압출기의 컨베이어 속도를 제어하는 컨베이어 자동속도 변경방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

기존에 압출기 교체초기 시, 컨베이어의 속도가 수초 내에 일률적으로 일정속도에 도달하여 작업을 하였으며 작업자가 수동으로 동작시킨 관계로 압출물의 Profile이 일정치 않고 불량 및 Return이 발생하였으므로, 이를 해결하고자 교체초기에 PLC 프로그램을 이용하여 자동으로 컨베이어의 속도를 제어하여 빠른 시간 내에 원하는 압출물을 생산해 내는 컨베이어 자동속도 변경방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징적 구성은 다음과 같다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, DC 모터에서 압출물을 이송하는 컨베이어의 속도를 자동으로 제어하기 위한 방법으로서, 타이어 압출물과 관련한 전폭 데이터-상기 전폭 데이터는 1차 및 2차측의 압출물의 좌우 양끝까지의 길이를 포함-와 컨베이어 속도 데이터를 PLC로부터 제공받아 상기 압출물이 갖는 프로파일이 요구 스펙에 맞도록, 상기 1, 2차 구간별로 컨베이어 속도를 변경하는 PLC 프로그램 알고리즘의 연산에 의해, 압출공정의 압출기에서 토출된 상기 압출물을 이송하는 컨베이어의 속도를 자동으로 변경하는 것인 방법이 제공된다.

여기서, 상기 PLC 프로그램 알고리즘은, 상기 전폭 데이터 중 1차 전폭 데이터의 값과 상기 요구 스펙에 해당하는 값을 만족시키기 위하여 작업자에 의해 조정된 값인 1차 여폭 설정값을 비교하여 상기 1차 전폭 데이터 값이 1차 여폭 설정값의 구간 범위 내에 있는지를 판단한 결과로 아닐 경우에 하기의 식 (1)에 의해 구한 1차 컨베이어 속도(1st Conveyor Speed)를 하기의 식 (2)에 의해 2차 컨베이어 속도(2nd Conveyor Speed)로 변경하는 것을 특징으로 한다.

1차 컨베이어 속도 = 컨베이어 속도 스펙값 * 0.95 ..... 식 (1)

2차 컨베이어 속도 = 1차 컨베이어 속도 * (1차 전폭 데이터 값/1차 여폭 설정값) ..... 식 (2)

또한, 상기 구간 범위는, -1mm 내지 +3mm의 범위를 갖는 것을 특징으로 한 다.

본 발명에 의하면, 압출작업 시 압출물이 이송되는 컨베이어의 속도를 최적화하여, 교체초기에 발생하는 압출물의 불량 및 Return을 최소화함으로써, 압출물의 불량을 감소시켜 압출공정의 생산성을 향상시키고, Return 발생에 따른 재가공 비용을 크게 절감하는 효과가 달성된다.

또한, 본 발명에 의하면, 교체 초기에 작업자에 의해 속도 조정됨을 배제시켜 자동으로 제어하므로, 작업자의 부하 감소에 의한 생산 효율이 향상되는 효과가 달성된다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항 에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨베이어 자동속도 변경방법을 수행하는 컨베이어 자동속도 변경장치를 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 컨베이어 자동속도 변경장치(100)는, 타이어와 압출물과 관련한 전폭 데이터와 컨베이어 속도 데이터를 해당 컨베이어로부터 계산하는 PLC(110), 상기 PLC(110)에서 측정된 전폭 데이터와 컨베이어 속도 데이터를 제공받아 컨베이어(130)의 속도를 자동으로 제어하는 DC 모터(120) 및 압출 공정시 압출기에서 토출되어 나온 압출물을 이송하는 컨베이어(130)를 포함하여 구성된다. 이중에서 PLC(110)에 대하여 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 의 PLC(110)는 압출기에서 토출되는 타이어 압출물과 상기 타이어 압출물을 여러 단계를 거쳐 이송하는 컨베이어의 위치를 대상으로, 1차 구간 및 2차 구간의 압출물의 좌우 양끝까지의 길이를 포함하는 전폭 데이터를 측정하고, 1차 구간 및 2차 구간의 컨베이어 속도 데이터를 측정하게 되는 것이다. 여기서, 전폭 데이터 및 컨베이어 속도 데이터를 측정할 대상인 타이어 압출물을 이송하는 컨베이어의 흐름에 대하여 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압출물을 이송하는 컨베이어의 흐름을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 컨베이어는 압출공정의 교체 초기 시 압출기에서 토출되어 나온 압출물을 여러 단계를 거쳐 이송하게 되는데, 즉 압출물의 수축을 위한 Takeaway Conveyor, 냉각 Conveyor 까지 상기 압출물을 이송하기 위한 Incline Conveyor, 이송 Conveyor 까지 상기 압출물을 이송하기 위한 Decline Conveyor, 상기 압출물을 Winder 까지 이송하기 위한 Transfer Conveyor와 같은 여러 컨베이어 단계를 거쳐 상기 압출물을 감아서 보관하는 장치인 Winder로 이송된다.

이때, 도 1에서 설명한 PLC(110)에서 1차 구간에서의 전폭 데이터/컨베이어 속도(140)는 Takeaway Conveyor에서 측정한 전폭 데이터 및 컨베이어 속도이고, 2차 구간에서의 전폭 데이터(150)는 Transfer Conveyor에서 측정한 전폭 데이터 및 컨베이어 속도를 나타낸다. 본 명세서에서, 1차 구간이라 함은 Takeaway Conveyor 구간을 의미하고, 2차 구간이라 함은 Transfer Conveyor 구간을 의미한다.

다시 돌아와, DC 모터(120)에 대하여 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 DC 모터(120)는 타이어 압출물과 관련한 전폭 데이터 및 컨베이어 속도 데이터를 PLC(110)로부터 제공받아 압출물이 갖는 프로파일이 요구 스펙에 맞도록, 1, 2차 구간별로 컨베이어 속도를 자동으로 변경하는 역할을 수행하게 되는데, 이는 PLC 프로그램 알고리즘의 연산에 의해, 컨베이어의 속도를 자동으로 변경함으로써, 컨베이어 속도를 제어하게 되는 것이다.

여기서, PLC(110)에 의해 수행되는 PLC 프로그램 알고리즘은, 전폭 데이터 중 1차 전폭 데이터의 값과 컨베이어 속도 요구 스펙에 해당하는 값을 만족시키기 위하여 작업자에 의해 조정된 값인 1차 여폭 설정값을 서로 비교한 뒤, 1차 전폭 데이터 값이 1차 여폭 설정값의 구간 범위 내에 있는지를 판단하여, 1차 전폭 데이터 값이 1차 여폭 설정값의 구간 범위 내에 있지 않은 경우에 하기의 식 (1)에 의해 구한 1차 컨베이어 속도(1st Conveyor Speed)를 하기의 식 (2)에 의해 2차 컨베이어 속도(2nd Conveyor Speed)로 변경하는 연산 알고리즘이다. 본 명세서에서, 1차 컨베이어 속도라 함은 1차적으로 구한 컨베이어 속도를 의미하는 것이고, 2차 컨베이어 속도라 함은 2차적으로 구한 컨베이어 속도를 의미한다. 따라서, 본 명세서에서 1차 컨베이어 속도 계산이라 함은 컨베이어 속도를 1차적으로 계산하는 것을 의미하고, 2차 컨베이어 속도 계산이라 함은 컨베이어 속도를 2차적으로 계산하는 것을 의미한다. 이러한 1차 컨베이어 속도는 이하의 식 (1)에 의해서 계산되며, 1차 구간에서 측정된 1차 구간의 컨베이어 속도와는 구별된다. 마찬가지로, 2차 컨베이어 속도는 식 (2)에 의해서 계산되며, 2차 구간에서 측정된 2차 구간의 컨베이어 속도와는 구별된다.

1차 컨베이어 속도 = 컨베이어 속도 스펙값 * 0.95 ..... 식 (1)

2차 컨베이어 속도 = 1차 컨베이어 속도 * (1차 전폭 데이터 값/1차 여폭 설정값) ..... 식 (2)

이에 따라, 본 발명의 DC 모터(120)는 상술한 PLC 프로그램 알고리즘에 의한 연산에 의해 동작하여 컨베이어 속도를 제어할 수 있게 되는 것이다. 이하에서는, 앞서 설명한 컨베이어 자동속도 변경장치(100)에 의해 수행된 컨베이어의 속도 자동변경 과정을 도 3의 순서도로 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨베이어의 속도 자동변경 과정을 예시적으로 나타낸 순서도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 컨베이어의 속도 자동변경 과정(S200)은 규격 교체 단계(S210), 1차 컨베이어 속도 계산 단계(S220), 1차 전폭 데이터 값/1차 여폭 설정값 비교 단계(S230), 구간범위 판단 단계(S240), 2차 컨베이어 속도 변경 단계(S250) 및 자동제어 실시 단계(S260)를 포함한다.

먼저, 본 발명의 S220 단계에서는 규격 교체 후, 대상체인 Takeaway Conveyor에 대하여 이상의 식 (1)에 의해 1차 컨베이어 속도를 계산하게 된다. 예를 들면, 규격 : 195/65R15H K415 LB, 전폭 데이터 값: 201mm, 1차 여폭 설정값 : 204mm, 컨베이어 속도 스펙값 : 20mpm로 설정될 경우, 1차 컨베이어 속도는 식 (1)에 의해 19mpm으로 계산될 수 있다. Takeaway Conveyor의 속도가 식 (1)에 의해서 계산된 속도에 따라서 20초간 유지된 후 S230 단계로 넘어간다.

이어서, 본 발명의 S230 단계에서는 Takeaway Conveyor에서 측정된 1차 전폭 데이터 값과 1차 여폭 설정값을 비교하게 되는데, 예를 들면, Takeaway Conveyor의 압출물로부터 측정된 전폭 데이터 값인 210mm와 기설정된 1차 여폭 설정값인 204mm간에 서로 비교하게 된다.

이어서, 본 발명의 S240 단계에서는 S230 단계의 비교 결과를 토대로 1차 전폭 데이터 값이 1차 여폭 설정값의 -1mm 내지 +3mm의 구간 범위 내에 있는지를 판단한다. 예를 들면, 1차 전폭 데이터 값인 210mm와 기설정된 1차 여폭 설정값인 204mm와 비교할 경우, '201mm ≠ (203mm < 1차 여폭 설정값 < 207mm)'와 같이 구간 범위 내에 있는지를 판단하여 구간 범위 내에 있지 않은 경우에 S250 단계를 수행하게 된다.

이어서, 본 발명의 S250 단계에서는 Takeaway Conveyor로부터 이상의 식 (2)에 의해 2차 컨베이어 속도를 계산함으로써, 컨베이어 속도를 변경하게 된다. 예를 들면, '2차 컨베이어 속도(18.72mpm) = 201mm/204mm * 19mpm'와 같이 2차 컨베이어 속도를 계산함으로써, 변경된 컨베이어 속도를 얻을 수 있게 되는 것이다. 본 명세서에서 본 명세서에서, 1차 컨베이어 속도 변경이라 함은 컨베이어 속도를 1차 컨베이어 속도로 변경하는 것을 의미하고, 2차 컨베이어 속도 변경이라 함은 컨베이어 속도를 2차 컨베이어 속도로 변경하는 것을 의미한다.

마지막으로, 본 발명의 S260 단계에서는 S210 내지 S250 단계의 결과로 획득된 결과를 이용해서 컨베이어를 대상으로 자동제어를 실시할 수 있게 되는 것이다. 이상의 실시로 테스트 결과 다음의 표 1과 같이 교체 리턴 감소 효과를 얻을 수 있었다. 이때, 테스트 조건은 모든 규격에 대하여 위의 제어 알고리즘을 적용하였으며, 고무종류별로 종류에 맞는 최적값을 적용하였다.

구분	일 평균(적용 전)		일 평균(적용 후)
	중략(kg)	점유율(%)	중략(kg)	점유율(%)
교체 RETURN	1014	73.4	759	60.7

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨베이어 자동속도 변경장치를 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압출물을 이송하는 컨베이어의 흐름을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨베이어의 속도 자동변경 과정을 예시적으로 나타낸 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 컨베이어 자동속도 변경장치 110 : PLC

120 : DC 모터 130 : 컨베이어

Claims (3)

1. 타이어 제조 시 압출공정 중 압출기에서 토출된 타이어 압출물을 이송하는 컨베이어의 속도를 PLC 프로그램 알고리즘의 연산에 의해 자동으로 변경하기 위한 방법으로서,

   타이어 압출물과 관련한 전폭 데이터-상기 전폭 데이터는 타이어 압출물의 좌우 양끝까지의 길이를 나타내는 1차 전폭 데이터 값을 포함-와 컨베이어 속도 데이터를 PLC로부터 제공받는 제1 단계;

   하기의 식 (1)에 의해 1차 컨베이어 속도를 구하고, 상기 컨베이어의 속도를 상기 1차 컨베이어 속도로 변경하는 제2 단계;

   타이어 압출물이 갖는 프로파일이 요구 스펙에 맞도록 조정된 값인 1차 여폭 설정값과 상기 1차 전폭 데이터 값을 비교하여 상기 1차 전폭 데이터 값이 상기 1차 여폭 설정값에 의해 정해지는 구간 범위 내에 있지 않은 경우, 하기의 식(2)에 의해서 2차 컨베이어 속도를 구하고, 상기 컨베이어의 속도를 상기 2차 컨베이어 속도로 변경하는 제3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어의 압출공정 중 압출기에서 토출된 타이어 압출물을 이송하는 컨베이어의 속도를 PLC 프로그램 알고리즘의 연산에 의해 자동으로 변경하기 위한 방법.

   1차 컨베이어 속도 = 컨베이어 속도 스펙값 * 0.95 ..... 식 (1)

   2차 컨베이어 속도 = 1차 컨베이어 속도 * (1차 전폭 데이터 값/1차 여폭 설정값) ..... 식 (2).
2. 제1항에 있어서,

   상기 컨베이어는 압출물의 수축을 위한 Takeaway Conveyor인 것을 특징으로 하는 타이어의 압출공정 중 압출기에서 토출된 타이어 압출물을 이송하는 컨베이어의 속도를 PLC 프로그램 알고리즘의 연산에 의해 자동으로 변경하기 위한 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 1차 여폭 설정값에 의해 정해지는 구간 범위는, 여폭 설정값에서 1mm를 뺀 값을 하한으로 하고 여폭 설정값에 3mm를 더한 값을 상한으로 하는 것을 특징으로 하는 타이어의 압출공정 중 압출기에서 토출된 타이어 압출물을 이송하는 컨베이어의 속도를 PLC 프로그램 알고리즘의 연산에 의해 자동으로 변경하기 위한 방법.

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