KR101511113B1 - 장력조정장치 및 이를 적용한 스트링 와인딩 머신 - Google Patents

장력조정장치 및 이를 적용한 스트링 와인딩 머신 Download PDF

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Abstract

본 발명은 권회선이 감긴 보빈의 회전을 권회선의 장력에 따라 조정함으로써, 보빈에서 인출되는 권회선의 장력이 일정하게 유지되도록 하는 장력조정장치 및 상기 장력조정장치를 적용하여 현악기의 금속현을 제조하는 공정중 금속현의 심선에 권회선을 촘촘하게 일정한 장력으로 권선하는 스트링 와이어 머신에 관한 것이다.
본 발명에 따른 장력조정장치는 모터 드라이버(115)를 포함하는 하우징(110)의 정면 중앙에 볼륨 스위치(120)가 장착되고, 볼륨 스위치(120)에 피니언 기어(125)가 장착되며, 하우징(110)의 정면 상단과 하단에 상부 고정블록(130)과 하부 고정블록(135)이 각각 장착되고, 상부 고정블록(130)과 하부 고정블록(135)에 한 쌍의 가이드 로드(140, 145)가 장착되고, 가이드 로드(140, 145)에 가동블록(150)이 장착되어, 가동블록(150)이 가이드 로드(140, 145)를 따라 승하강될 수 있고, 가동 블록(150)에 랙 기어(155)가 가이드 로드(140, 145)와 평행하게 장착되고, 랙 기어(155)가 피니언 기어(125)와 치합되며, 하부 고정블록(35)의 중앙에 에어 실린더(160)가 장착되어, 에어 실린더(160)의 커넥팅 로드(161)가 가동블록(150)을 지지하게 되고, 하부 고정블록(135)의 정면 양 측부에 제 1 및 제 3 롤러(171, 173)가 장착되고, 가동블록(150)의 정면에 제 2 롤러(172)가 장착되어, 제 1 롤러(71), 제 2 롤러(72) 및 제 3 롤러(73)가 삼각형 형태로 배치되고, 모터 드라이버(115)에 의해 모터(175)의 회전이 제어되고, 모터(175)의 회전축에 보빈(180)이 장착되는 것을 특징으로 한다.

Description

장력조정장치 및 이를 적용한 스트링 와인딩 머신{DEVICE FOR CONTROLING TENSION AND STRING WINDING MACHINE USING THE DEVICE}
본 발명은 권회선이 감긴 보빈의 회전을 권회선의 장력에 따라 조정함으로써, 보빈에서 인출되는 권회선의 장력이 일정하게 유지되도록 하는 장력조정장치 및 상기 장력조정장치를 적용하여 현악기의 금속현을 제조하는 공정중 금속현의 심선에 권회선을 촘촘하게 일정한 장력으로 권선하는 스트링 와인딩 머신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보빈에서 인출되는 권회선의 장력에 따라 볼륨 스위치가 회전되고, 볼륨 스위치의 회전량에 모터 드라이브로 공급되는 전압이 가변되어, 모터 드라이브가 입력 전압에 비례하게 모터의 rpm을 조정함으로써, 모터의 회전축에 장착된 보빈에서 권회선의 인출량이 가변되어, 권회전의 장력을 일정하게 유지할 수 있는 장력조정장치 및 이를 적용한 스트링 와인딩 머신에 관한 것이다.
대한민국 특허 제10-0442714호(2004년 7월 22일, 등록)에 "코드류의 장력조정기구"가 소개되어 있다.
상기 코드류의 장력조정기구는 구동수단에 의해 회전 구동할 수 있도록 형성된 코드류의 감기 로울러를 포함하고, 상기 감기 로울러에서 출력 후의 코드류의 장력을 감지하고, 감지한 장력을 코드류에 따른 적정값에 가까워지도록 구동수단을 제어한다.
그러나, 상기 코드류의 장력조정기구는 현악기의 금속현과 같이 심선에 권회선이 촘촘하게 나선형으로 권선하는 스트링 와인딩 머신에 적용하기에 구조적으로 적당하지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 보빈에서 인출되는 권회선의 장력에 따라 볼륨 스위치가 회전되고, 볼륨 스위치의 회전량에 모터 드라이브로 공급되는 전압이 가변되어, 모터 드라이브가 입력 전압에 비례하게 모터의 rpm을 조정함으로써, 모터의 회전축에 장착된 보빈에서 권회선의 인출량이 가변되어, 권회전의 장력을 일정하게 유지할 수 있는 장력조정장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 위에 언급된 장력조정장치를 적용하여 현악기의 금속현을 제조하는 공정중 금속현의 심선에 권회선을 촘촘하게 일정한 장력으로 권선할 수 있는 스트링 와인딩 머신을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 장력조정장치는 모터 드라이버를 포함하는 하우징의 정면 중앙에 볼륨 스위치가 장착되고, 볼륨 스위치에 피니언 기어가 장착되며, 하우징의 정면 상단과 하단에 상부 고정블록과 하부 고정블록이 각각 장착되고, 상부 고정블록과 하부 고정블록에 한 쌍의 가이드 로드가 장착되고, 가이드 로드에 가동블록이 장착되어, 가동블록이 가이드 로드를 따라 승하강될 수 있고, 가동 블록에 랙 기어가 가이드 로드와 평행하게 장착되고, 랙 기어가 피니언 기어와 치합되며, 하부 고정블록의 중앙에 에어 실린더가 장착되어, 에어 실린더의 커넥팅 로드가 가동블록을 지지하게 되고, 하부 고정블록의 정면 양 측부에 제 1 및 제 3 롤러가 장착되고, 가동블록의 정면에 제 2 롤러가 장착되어, 제 1 롤러, 제 2 롤러 및 제 3 롤러가 삼각형 형태로 배치되고, 모터 드라이버에 의해 모터의 회전이 제어되고, 모터의 회전축에 보빈이 장착되는 것을 특징으로 한다.
상기 장력조정장치에 있어서, 상기 모터의 회전축에 장착된 보빈은 모터의 rpm에 따라 보빈에 감긴 권회선의 풀림 양이 결정되고, 권회선이 제 1 롤러, 제 2 롤러 및 제 3 롤러를 순서대로 통과하게 됨으로써, 권회선의 장력에 의해 제 2 롤러를 하부로 누르는 힘이 작용하게 되고, 에어 실린더에 의해 커넥팅 로드가 가동블록을 밀어 올리는 압력이 설정값으로 일정하게 작용하며, 가동블록이 초기 위치에서 장력에 의해 가이드 로드를 따라 하부로 하강하게 되면, 가동블록의 하강 정도에 따라 랙 기어에 치합된 피니언 기어가 회전하게 되고, 피니언 기어의 회전량에 따라 볼륨 스위치에서 모터 드라이브로 공급되는 전압이 가변되고, 모터 드라이브로 입력되는 전압에 따라 모터의 rpm이 제어됨으로써, 제 3 롤러를 통과하는 권회선의 장력이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스트링 와인딩 머신은 위에서 기술한 장력조정장치가 캐리지에 장착되고, 제 1 프레임과 제 2 프레임이 이격되어 서로 마주보게 배치되고, 제 1 프레임에 헤드스톡이 장착되고, 헤드스톡에 모터의 동력에 의해 회전되는 스핀들이 장착되며, 제 2 프레임에 테일스톡이 장착되고, 테일스톡에 텐션 실린더에 의해 작동되는 와이어 척이 회전 가능하게 장착되어, 헤드스톡의 스핀들에 심선의 일단에 장착된 링이 걸리고, 심선의 타단이 와이어 척에 물림으로써, 심선이 스핀들과 와이어 척 사이에 팽팽하게 배치될 뿐만 아니라 스핀들에 의해 회전되고, 제 1 프레임과 제 2 프레임에 스크류 샤프트의 단부가 각각 회전가능하게 장착되어, 스크류 샤프트가 심선과 평행하게 배치되고, 스크류 샤프트에 캐리지가 장착되어, 캐리지가 스크류 샤프트를 따라 이동되는 과정에서 보빈의 권회선이 캐리지에 장착된 장력조정장치를 통해 심선으로 공급됨으로써, 스핀들에 의해 회전하는 심선에 권회선이 일정한 장력으로 촘촘하게 권선되는 것을 특징으로 한다.
이것에 의해, 본 발명에 따른 장력조정장치 및 이를 적용한 스트링 와인딩 머신은 권회선의 미세한 장력변화에도 빠른게 대응되어, 권회선의 장력이 항상 일정하게 유지되도록 하며, 심선에 권회선을 일정한 장력으로 촘촘하게 권선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장력조정장치를 도시한 사시도
도 2는 본 발명에 따른 장력조정장치를 도시한 도 1의 A-A선에 따른 단면도
도 3은 도 1의 하우징과 가동블록을 도시한 분해 사시도
도 4는 본 발명에 따른 장력조정장치를 도시한 정면도
도 5는 현악기용 금속현을 도시한 사시도 및 일부 확대 상세도
도 6은 권회선의 장력에 의해 가동블록이 하강된 상태를 도시한 정면도
도 7은 본 발명에 따른 장력조정장치를 적용한 스트링 와인딩 머신을 도시한 사시도
도 8은 스트링 와인딩 머신을 도시한 정면도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 장력조정장치(100)는 모터 드라이버(115)를 포함하는 하우징(110)의 정면 중앙에 볼륨 스위치(120)가 장착되고, 볼륨 스위치(120)에 피니언 기어(125)가 장착되며, 하우징(110)의 정면 상단과 하단에 상부 고정블록(130)과 하부 고정블록(135)이 각각 장착되고, 상부 고정블록(130)과 하부 고정블록(135)에 한 쌍의 가이드 로드(140, 145)가 장착되고, 가이드 로드(140, 145)에 가동블록(150)이 장착되어, 가동블록(150)이 가이드 로드(140, 145)를 따라 승하강될 수 있고, 가동 블록(150)에 랙 기어(155)가 가이드 로드(140, 145)와 평행하게 장착되고, 랙 기어(155)가 피니언 기어(125)와 치합되며, 하부 고정블록(35)의 중앙에 에어 실린더(160)가 장착되어, 에어 실린더(160)의 커넥팅 로드(161)가 가동블록(150)을 지지하게 되고, 하부 고정블록(135)의 정면 양 측부에 제 1 및 제 3 롤러(171, 173)가 장착되고, 가동블록(150)의 정면에 제 2 롤러(172)가 장착되어, 제 1 롤러(71), 제 2 롤러(72) 및 제 3 롤러(73)가 삼각형 형태로 배치되고, 모터 드라이버(115)에 의해 모터(175)의 회전이 제어되고, 모터(175)의 회전축에 보빈(180)이 장착된다.
상기 장력조정장치(100)에서, 모터(175)의 회전축에 장착된 보빈(180)은 모터의 rpm에 따라 보빈(180)에 감긴 권회선(5)의 풀림 양이 결정되고, 권회선(5)이 제 1 롤러(171), 제 2 롤러(172) 및 제 3 롤러(173)를 순서대로 통과하게 됨으로써, 권회선(5)의 장력에 의해 제 2 롤러(172)를 하부로 누르는 힘이 작용하게 되고, 에어 실린더(160)에 의해 커넥팅 로드(161)가 가동블록(150)을 밀어 올리는 압력이 설정값으로 일정하게 작용하며, 가동블록(150)이 초기 위치에서 장력에 의해 가이드 로드(140, 145)를 따라 하부로 하강하게 되면, 가동블록(150)의 하강 정도에 따라 랙 기어(155)에 치합된 피니언 기어(125)가 회전하게 되고, 피니언 기어(125)의 회전량에 따라 볼륨 스위치(120)에서 모터 드라이브(115)로 공급되는 전압이 가변되고, 모터 드라이브(115)로 입력되는 전압에 따라 모터(175)의 rpm이 제어됨으로써, 제 3 롤러(173)를 통과하는 권회선(5)의 장력이 일정하게 유지된다.
상기 모터 드라이브(115)는 이미 잘 알려져 있어, 여기서 자세한 설명은 생략하고, 도 2에도 사각박스로 개략적으로 도시하였다.
상기와 같이 구성된 장력조정장치는 다음과 같이 작동한다.
도 5에 도시된 것처럼, 일반적으로, 현악기의 금속현(1)은 심선(3)에 권회선(5)이 촘촘하게 나선형으로 권선되어 있으며, 일단에 링(7)이 장착된다.
위와 같이, 권회선(5)을 심선(3)이 권선하기 위해서는 심선(3)에 권선되는 권회선(5)의 장력이 설정되고, 권회선(5)의 장력 설정값에 따라 가동블록(150)을 밀어올리는 에어 실린더(160)의 압력이 결정된다.
여기서, 도 1 및 도 4에 도시된 것처럼, 에어 실린더(160)의 커넥팅 로드(161)가 설정된 압력으로 가동블록(150)을 지지한 상태에서, 보빈(180)에서 인출되는 권회선(5)이 제 1 롤러(171), 제 2 롤러(172) 및 제 3 롤러(173)를 순서대로 통과하여 심선(3 ; 도 5 참조)에 권선됨으로써, 권회선(5)에 장력이 걸리게 된다.
이후, 도 6에 도시된 것처럼, 권회선(5)의 장력이 커지게 되면, 권회선(5)의 장력에 의해 제 2 롤러(172)를 화살표(177) 방향으로 누르는 힘이 에어 실린더(160)에 의해 커넥팅 로드(161)이 가동블록(150)을 지지하는 압력보다 커지게 되어, 가동블록(150)이 가이드 로드(140, 145)를 따라 하강하게 되고, 가동블록(150)이 하강하게 되면. 가동블록(150)에 장착된 랙기어(155)에 의해 피니언 기어(125)가 회전하게 되고, 피니언 기어(125)의 회전량에 따라 볼륨 스위치(120)에서 모터 드라이브(115)로 공급되는 전압이 높아지게 되며, 모터 드라이브(115)는 입력되는 전압이 높아지는 것에 비례하여 모터(175)의 rpm을 높이게 된다.
이것에 의해, 보빈(180)의 회전이 빨라지게 되어, 보빈(180)에서 권회선(5)이 빨리 풀려지게 되고, 권회선(5)의 장력이 설정값으로 회복되어, 제 3 롤러(173)를 통과한 권회선(5)의 장력이 항상 일정하게 유지된다.
일반적으로, 보빈(180)에서 권회선(5)이 풀리기 때문에, 보빈(180)에 감긴 권회선의 권경이 줄어들게 되고, 보빈(180)에 감긴 권회선의 권경이 줄어들수록, 같은 보빈(180)의 회전수에서 권회선의 인출량이 적어지게 되어, 권회선의 장력이 높아지게 되며, 이를 보완하기 위해 권회선의 장력 변화에 대응되게 보빈(180)의 회전수를 높이는 것이 요구된다.
본 발명에 따른 장력조정장치는 권회선의 미세한 장력변화에도 빠른게 대응되어, 권회선의 장력이 항상 일정하게 유지되도록 한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 장력조정장치를 적용한 스트링 와인딩 머신은 위에서 설명한 장력조정장치(100)가 캐리지(40)에 장착되고, 제 1 프레임(10)과 제 2 프레임(20)이 이격되어 서로 마주보게 배치되고, 제 1 프레임(10)에 헤드스톡(11)이 장착되고, 헤드스톡(11)에 모터(도시하지 않음)의 동력에 의해 회전되는 스핀들(12)이 장착되며, 제 2 프레임(20)에 테일스톡(21)이 장착되고, 테일스톡(21)에 텐션 실린더(22)에 의해 작동되는 와이어 척(23)이 회전 가능하게 장착되어, 헤드스톡(11)의 스핀들(12)에 심선(3)의 일단에 장착된 링(7)이 걸리고, 심선(3)의 타단이 와이어 척(23)에 물림으로써, 심선(3)이 스핀들(12)과 와이어 척(23) 사이에 팽팽하게 배치될 뿐만 아니라 스핀들(12)에 의해 회전되고, 제 1 프레임(10)과 제 2 프레임(20)에 스크류 샤프트(30)의 단부가 각각 회전가능하게 장착되어, 스크류 샤프트(30)가 심선(3)과 평행하게 배치되고, 스크류 샤프트(30)에 캐리지(40)가 장착되어, 캐리지(40)가 스크류 샤프트(30)를 따라 이동되는 과정에서 보빈(180)의 권회선(5)이 캐리지(40)에 장착된 장력조정장치(100)를 통해 심선(3)으로 공급됨으로써, 스핀들(12)에 의해 회전하는 심선(3)에 권회선(5)이 일정한 장력으로 촘촘하게 권선된다.
100 : 장력조정장치 110 : 하우징
115 : 모터 드라이버 120 : 볼륨 스위치
125 : 피니언 기어 130 : 상부 고정블록
135 : 하부 고정블록 140, 145 : 가이드 로드
150 : 가동블록 155 : 랙기어
171 : 제 1 롤러 172: 제 2 롤러
173 : 제 3 롤러 175 : 모터
180 : 보빈

Claims (3)

  1. 모터 드라이버(115)를 포함하는 하우징(110)의 정면 중앙에 볼륨 스위치(120)가 장착되고, 볼륨 스위치(120)에 피니언 기어(125)가 장착되며, 하우징(110)의 정면 상단과 하단에 상부 고정블록(130)과 하부 고정블록(135)이 각각 장착되고, 상부 고정블록(130)과 하부 고정블록(135)에 한 쌍의 가이드 로드(140, 145)가 장착되고, 가이드 로드(140, 145)에 가동블록(150)이 장착되어, 가동블록(150)이 가이드 로드(140, 145)를 따라 승하강될 수 있고, 가동 블록(150)에 랙 기어(155)가 가이드 로드(140, 145)와 평행하게 장착되고, 랙 기어(155)가 피니언 기어(125)와 치합되며, 하부 고정블록(35)의 중앙에 에어 실린더(160)가 장착되어, 에어 실린더(160)의 커넥팅 로드(161)가 가동블록(150)을 지지하게 되고, 하부 고정블록(135)의 정면 양 측부에 제 1 및 제 3 롤러(171, 173)가 장착되고, 가동블록(150)의 정면에 제 2 롤러(172)가 장착되어, 제 1 롤러(71), 제 2 롤러(72) 및 제 3 롤러(73)가 삼각형 형태로 배치되고, 모터 드라이버(115)에 의해 모터(175)의 회전이 제어되고, 모터(175)의 회전축에 보빈(180)이 장착되는 것을 특징으로 하는 장력조정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    모터(175)의 회전축에 장착된 보빈(80)은 모터의 rpm에 따라 보빈(80)에 감긴 권회선(5)의 풀림 양이 결정되고, 권회선(5)이 제 1 롤러(171), 제 2 롤러(172) 및 제 3 롤러(173)를 순서대로 통과하게 됨으로써, 권회선(5)의 장력에 의해 제 2 롤러(172)를 하부로 누르는 힘이 작용하게 되고, 에어 실린더(160)에 의해 커넥팅 로드(161)가 가동블록(150)을 밀어 올리는 압력이 설정값으로 일정하게 작용하며, 가동블록(150)이 초기 위치에서 장력에 의해 가이드 로드(140, 145)를 따라 하부로 하강하게 되면, 가동블록(150)의 하강 정도에 따라 랙 기어(155)에 치합된 피니언 기어(125)가 회전하게 되고, 피니언 기어(125)의 회전량에 따라 볼륨 스위치(120)에서 모터 드라이브(115)로 공급되는 전압이 가변되고, 모터 드라이브(115)로 입력되는 전압에 따라 모터(175)의 rpm이 제어됨으로써, 제 3 롤러(173)를 통과하는 권회선(5)의 장력이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 장력조정장치.
  3. 청구항 1과 같이 구성된 장력조정장치(100)가 캐리지(40)에 장착되고, 제 1 프레임(10)과 제 2 프레임(20)이 이격되어 서로 마주보게 배치되고, 제 1 프레임(10)에 헤드스톡(11)이 장착되고, 헤드스톡(11)에 모터의 동력에 의해 회전되는 스핀들(12)이 장착되며, 제 2 프레임(20)에 테일스톡(21)이 장착되고, 테일스톡(21)에 텐션 실린더(22)에 의해 작동되는 와이어 척(23)이 회전 가능하게 장착되어, 헤드스톡(11)의 스핀들(12)에 심선(3)의 일단에 장착된 링(7)이 걸리고, 심선(3)의 타단이 와이어 척(23)에 물림으로써, 심선(3)이 스핀들(12)과 와이어 척(23) 사이에 팽팽하게 배치될 뿐만 아니라 스핀들(12)에 의해 회전되고, 제 1 프레임(10)과 제 2 프레임(20)에 스크류 샤프트(30)의 단부가 각각 회전가능하게 장착되어, 스크류 샤프트(30)가 심선(3)과 평행하게 배치되고, 스크류 샤프트(30)에 캐리지(40)가 장착되어, 캐리지(40)가 스크류 샤프트(30)를 따라 이동되는 과정에서 보빈(180)의 권회선(5)이 캐리지(40)에 장착된 장력조정장치(100)를 통해 심선(3)으로 공급됨으로써, 스핀들(12)에 의해 회전하는 심선(3)에 권회선(5)이 일정한 장력으로 촘촘하게 권선되는 것을 특징으로 하는 장력조정장치를 이용한 스트링 와인딩 머신.
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