KR101545622B1 - 케이블 풀링 시스템 - Google Patents

Abstract

케이블 풀링 속도 제어 기능이 탑재된 서보 모터를 구비하여 폐루프 PLC 기반하에 케이블을 풀링(pulling)하는 케이블 풀링 시스템에 관한 것으로, 케이블 트레이에 장착되어 케이블을 풀링(pulling)하는 다수의 케이블 풀링 장치, 상기 다수의 케이블 풀링 장치를 각각 구동하는 서보 구동기, 상기 서보 구동기에 구동 신호 및 위치 제어 펄스 신호를 인가하는 PLC(Programmable Logic Controller), 상기 다수의 케이블 풀링 장치의 구동 속도 및 구동 방향을 각각 제어하기 위해 상기 PLC와 이더넷 통신을 실행하는 HMI(Human Machine Interface)를 포함하고, 상기 케이블 풀링 장치는 제1 롤러와 제2 롤러를 포함하고, 상기 케이블은 상기 제1 롤러와 제2 롤러 사이에서 압착되어 풀링되는 구성을 마련하여, 다양한 형상 및 직경의 케이블에 적용가능하다.

Description

케이블 풀링 시스템{Cable pulling system}

본 발명은 케이블 풀링 시스템에 관한 것으로, 특히 케이블 풀링 속도 제어 기능이 탑재된 서보 모터를 구비하여 폐루프 PLC 기반하에 케이블을 풀링(pulling)하는 케이블 풀링 시스템에 관한 것이다.

전선 풀링에 있어 어려운 이유 중 하나는 전로(트레이)와 케이블 간의 마찰에 의한 저항으로 전선 풀링에 많은 노동력을 필요로 한다.

예를 들어, 선박 건조시 전원 공급 및 장치 간 연결을 위해 각종 케이블 또는 튜브 및 전선 등의 지지 대상물이 풀링된다. 이러한 전선은 다단의 케이블 트레이(Cable Tray) 내에 설치되어 선박에 고정되며, 그 종류 및 사이즈가 다양하며 선종에 따라 많게는 백만 미터가 풀링된다.

이러한 전선 풀링 작업은 작업 인원도 많이 투입될 뿐만 아니라 좁은 작업공간과 높고 깊은 전로로 인해 작업조건이 매우 열악하여 생산성이 떨어지며, 무엇보다도 전선 풀링시 인력이 많이 들기 때문에 작업자의 근골격계 질환이 급증하고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 기술의 일 예가 하기 문헌 1 및 2 등에 개시되어 있다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 인가된 전원에 의해 구동되는 모터, 상기 모터의 동력을 전달하는 동력전달수단이 설치되는 받침대, 상기 모터의 구동으로 회전 가능하게 상기 받침대에 고정되는 롤러, 상기 롤러의 회전으로 이동되는 케이블을 가압하는 가압체를 포함하며, 상기 가압체에는 링크의 일단이 회전 가능하게 고정되고, 상기 링크의 타단은 상기 받침대의 일면에 회전 가능하게 고정되며, 상기 가압체 일단에는 탄성을 갖는 스프링의 일단이 고정되고, 상기 스프링의 타단은 상기 받침대의 일면에 고정되는 것을 특징으로 하는 케이블 견인장치에 대해 개시되어 있다.

또 하기 특허문헌 2에는 도 1에 도시된 바와 같이, 케이블(200)을 견인하기 위해 트레이(A) 상에 탑재되고, 프레임, 상기 프레임의 일측에 설치되는 동력 전달부, 상기 동력 전달부에 체인, 벨트, 기어 조합 중에서 선택되는 연결수단을 통하여 회전력이 전달되면서 프레임의 타측에 지지되는 이동벨트 및 상기 이동벨트의 상부에 위치토록 하면서 이동벨트에 가압력이 작용토록 프레임에 연결되는 가압부재의 조립구조로 이루어진 케이블 견인장치(T)에 대해 개시되어 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1023291호(2011.03.10 등록) 대한민국 공개특허공보 제2013-0005946호(2013.01.16 공개)

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술에서는 케이블을 견인하기 위한 견인 장치가 일정속도를 유지하면서 단독으로 작동하여 다수의 견인 장치가 마련된 트레이 상에서 어느 하나의 견인 장치에 장애가 발생한 경우 전체 포설 작업을 중단해야 하는 문제가 있었다.

또한 종래의 기술에서는 케이블을 이송하기 위한 그리퍼가 대략 원형으로 형성되고, 케이블과 표피와 유사한 재료로 형성되므로, 특정한 종류의 케이블만 견인이 가능하다는 문제가 있었다. 즉 견인할 케이블의 형상이나 직경에 따라 그리퍼를 교체하거나, 견인장치를 변경해야 한다는 문제가 있었다.

또한 종래의 전선 포설 로봇에서는 본체 내에서 왕복 운동하는 실린더에 의해 케이블이 이송되므로 실린더의 길이에 따라 케이블이 이송되는 범위가 한정된다는 문제도 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 다수의 케이블 풀링 장치를 연동하여 속도 제어 및 회전 방향을 제어할 수 있는 케이블 풀링 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 케이블 풀링 장치의 사양 변경 없이 다양한 형상 및 직경의 케이블을 풀링할 수 있는 케이블 풀링 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 다수의 케이블 풀링 장치 중의 어느 하나에 장애가 발생한 경우, 다수의 케이블 풀링 장치의 회전 방향을 전환하여 장애를 해소할 수 있는 케이블 풀링 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 케이블 풀링 시스템은 케이블 트레이에 장착되어 케이블을 풀링(pulling)하는 다수의 케이블 풀링 장치, 상기 다수의 케이블 풀링 장치를 각각 구동하는 서보 구동기, 상기 서보 구동기에 구동 신호 및 위치 제어 펄스 신호를 인가하는 PLC(Programmable Logic Controller), 상기 다수의 케이블 풀링 장치의 구동 속도 및 구동 방향을 각각 제어하기 위해 상기 PLC와 이더넷 통신을 실행하는 HMI(Human Machine Interface)를 포함하고, 상기 케이블 풀링 장치는 제1 롤러와 제2 롤러를 포함하고, 상기 케이블은 상기 제1 롤러와 제2 롤러 사이에서 압착되어 풀링되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 케이블 풀링 시스템에 있어서, 상기 케이블 풀링 장치는 상기 제1 롤러를 수용하는 고정부, 상기 제2 롤러를 수용하는 본체, 상기 본체 내에 마련되어 상기 제2 롤러를 정회전 또는 역회전시키는 서보 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 케이블 풀링 시스템에 있어서, 상기 제1 롤러는 탄성을 갖는 재질로 형성된 아이들(idle) 롤러이고, 상기 제2 롤러는 구동 롤러이며, 상기 고정부는 사각 형성으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 케이블 풀링 시스템에 있어서, 상기 케이블 풀링 장치는 상기 서모 모터의 회전 상태를 감지하는 인코더를 더 포함하고, 상기 인코더에서 감지된 신호는 상기 서보 구동기로 전송되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 케이블 풀링 시스템에 있어서, 상기 다수의 케이블 풀링 장치의 작동 중 에러 상태는 상기 HMI에 실시간으로 표시되고, 상기 서버 모터의 정회전에 의한 에러 상태 시 상기 서보 구동기는 상기 서보 모터를 역회전시키는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 케이블 풀링 시스템에 있어서, 상기 고정부는 상기 본체에서 개폐 가능하게 장착되고, 상기 고정부의 일 측은 상기 본체에 회전 가능하게 결합되고, 고정부의 타 측은 결합 돌기에 의해 상기 본체에 결합되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 케이블 풀링 시스템에 있어서, 상기 서보 모터와 상기 제2 롤러는 타이밍 풀리 및 벨트에 의해 연결된 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 케이블 풀링 시스템에 의하면, 다수의 케이블 풀링 장치에 인코더가 장착된 서보 모터를 사용함으로써, 다수의 케이블 풀링 장치의 각각에 대해 풀링 속도를 제어할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 케이블 풀링 시스템에 의하면, 대략 사각 형상으로 이루어진 고정판에 마련된 롤러를 플렉시블(flexible) 하며 탄성을 갖는 재질로 형성하므로 다양한 형상 및 직경의 케이블에 적용가능하다는 효과도 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 케이블 풀링 시스템에 의하면, 서보 모터를 정회전 또는 역회전으로 구동하므로 풀링의 방향 또한 양방향으로 제어가능하여, 케이블 풀링 장치에서 발생하는 장애를 해결할 수 있고, 이에 따라 케이블 풀링 시간을 단축하여 생산성을 향상시킨다는 효과도 얻어진다.

도 1은 종래의 케이블 견인 장치의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 케이블 풀링 시스템의 블록도,
도 3은 도 2에 도시된 케이블 풀링 장치의 사시도,
도 4는 본 발명에 적용되는 케이블 풀링 장치의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 케이블 풀링 장치가 케이블을 풀링하는 상태를 나타내는 사시도.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 본 발명의 구성을 도 2 내지 도 4에 따라 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 케이블 풀링 시스템의 블록도 이고, 도 3은 도 2에 도시된 케이블 풀링 장치의 사시도 이고, 도 4는 본 발명에 적용되는 케이블 풀링 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 케이블 풀링 시스템은 케이블 트레이(1)에 장착되어 케이블(2)을 풀링(pulling)하는 다수의 케이블 풀링 장치(10), 상기 다수의 케이블 풀링 장치(10)를 각각 구동하는 서보 구동기(20), 상기 서보 구동기(20)에 구동 신호 및 위치 제어 펄스 신호를 인가하는 PLC(Programmable Logic Controller, 30), 상기 다수의 케이블 풀링 장치(10)의 구동 속도 및 구동 방향을 각각 제어하기 위해 상기 PLC(30)와 이더넷 통신을 실행하는 HMI(Human Machine Interface,40)를 포함한다.

상기 케이블 풀링 장치(10)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 고정부(11), 본체(12), 제1 롤러(13), 제2 롤러(14), 서보 모터(15), 인코더(16)를 포함한다.

상기 고정부(11)는 대략 직사각형 향상으로 이루어지고, 상기 본체(12)에서 개폐 가능하게 장착된다. 즉 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 고정부(11)의 일 측(111)은 상기 본체(12)에 회전 가능하게 결합되고, 고정부(11)의 타 측(112)은 결합 돌기 등의 체결 수단에 의해 상기 본체(12)에 결합된다. 상술한 바와 같은 고정부(11)를 개폐 가능하게 마련하는 것에 의해 케이블의 풀링이 완료된 후 케이블과 장치의 분리를 용이하게 실현할 수 있다.

상기 제1 롤러(13)는 고정부(11) 내에 회전 가능하게 수용되고, 탄성을 갖는 재질로 형성된 아이들(idle) 롤러로서 기능한다.

상기 제2 롤러(14)는 본체(12) 내에 회전 가능하게 수용된 구동 롤러이다.

따라서 케이블(2)은 상기 제1 롤러(13)와 제2 롤러(14) 사이에서 압착되어 풀링되며, 사각 형상으로 이루어진 고정판(11)에 마련된 제1 롤러(13)를 플렉시블(flexible) 하며 탄성을 갖는 재질로 형성하므로 다양한 형상 및 직경의 케이블을 풀링할 수 있다.

상기 서보 모터(15)는 상기 본체(12) 내에 마련되고, 상기 서보 구동기(20)에서 공급되는 전원에 의해 작동되며, 상기 제2 롤러(12)를 정회전 또는 역회전시킨다. 이를 위해 상기 서보 모터(15)와 상기 제2 롤러(14)는 타이밍 풀리 및 벨트에 의해 연결된다.

상기 인코더(16)는 상기 서모 모터(15)의 회전 상태를 감지하고, 감지된 신호는 상기 서보 구동기(20)로 전송된다.

상기 서보 구동기(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 PLC(30)에서 공급된 전원을 각각의 케이블 풀링 장치(10)의 서보 모터(15)에 공급하고, 인코더(16)에서 감지된 서보 모터(15)의 회전 속도 값을 수신하여 PLC(30)으로 전송한다.

이와 같은 서보 구동기(20)는 예를 들어 단자함에 마련되고, 상기 케이블 풀링 장치(10)와 전기적 결선만 마련하는 것이 바람직하다.

상기 PLC(30)은 도 2에 도시된 바와 같이, PLC에 전원을 공급하는 전원 모듈, PLC Ladder 프로그램이 컴퓨터에서 작성 후에 다운로드되고, 상기 다수의 케이블 풀링 장치(10)를 순차 제어하기 위한 처리 신호를 생성하는 CPU, 상기 서보 구동기(30)에서 입력된 서보 모터(15)의 상태 등의 다양한 피드백 신호들을 제어하는 입력 모듈, 상기 서보 모터(15)의 구동 전압을 ON/OFF시키는 등의 다양한 신호를 출력하는 출력 모듈, 서보 모터(15)의 속도를 제어하기 위한 위치제어 펄스신호를 서보 구동기(20)로 전송하는 위치 제어 모듈, PLC(30)와 HMI(40) 사이의 이더넷 통신을 위해 마련된 이더넷 모듈을 포함한다.

상기 HMI(40)는 작업자가 조작하여 다수의 케이블 풀링 장치(10)에서 요구되는 풀링 속도와 다양한 변수에 대응하여 장치를 구동하게 한다. 이와 같은 HMI(40)을 적용하는 것에 의해 상기 다수의 케이블 풀링 장치(10)의 작동 중 에러 상태가 HMI(40)에 실시간으로 표시되므로, 작업자가 HMI(40)을 통해 서보 모터(15)의 정회전에 의한 에러 상태 시 상기 서보 구동기(20)을 통해 상기 서보 모터(15)를 역회전시키도록 제어할 수 있다. 이와 같은 제어를 실행하는 것에 의해 케이블 풀링 장치(10)에서 발생하는 장애를 해결할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 케이블 풀링 시스템은 케이블을 당기는 것과 케이블의 풀링 속도를 작업자의 의도대로 조절할 수 있다. 즉, 작업자는 HMI(40)에 요구되는 파라미터를 입력하고, HMI(40)는 이러한 파라미터를 이더넷 통신을 이용하여 PLC(30)에 전송한다. PLC(30)의 위치제어 모듈은 서보 모터(15)의 속도를 제어하기 위해 요구되는 위치제어 펄스신호를 출력하는 것에 의해 케이블 풀링 장치(10)를 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 시스템에서는 도 2에 도시된 바와 같이 3대의 케이블 풀링 장치(10)를 예시적으로 도시하여 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니고, 서보 구동기(20), PLC(30)와 HMI(40)의 조건을 변경하는 것에 의해 5~10대의 케이블 풀링 장치(10)를 제어할 수 있다.

다음에 본 발명에 따른 케이블의 풀링 작업 상태를 도 5에 따라 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 케이블 풀링 장치가 케이블을 풀링하는 상태를 나타내는 사시도 이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 트레이(1) 상에 본 발명에 따른 다수의 케이블 풀링 장치(10)가 장착되고, HMI(40)이 조작되면, 케이블(2)이 풀링 작업을 실행하게 된다. 상기 케이블(2)은 케이블 풀링 장치(10)의 제1 롤러(13)와 제2 롤러(14) 사이로 삽입된다. 본 발명에 따르면, 제2 롤러(14)가 구동 롤러로서 회전되고, 제1 롤러(13)는 탄성(신축)을 구비하므로 도 5에 도시된 바와 같이, 케이블(2)의 삽입을 용이하게 하고, 또한 케이블(2)을 압착시킨 상태로 회전하여 풀링을 실행한다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명에 따른 케이블 풀링 시스템을 사용하는 것에 의해 다수의 케이블 풀링 장치의 각각에 대해 풀링 속도를 제어할 수 있다.

10 : 케이블 풀링 장치
20 : 서보 구동기
30 : PLC
40 : HM1

Claims (7)

1. 케이블 트레이에 장착되어 케이블을 풀링(pulling)하는 다수의 케이블 풀링 장치,
   상기 다수의 케이블 풀링 장치를 각각 구동하는 서보 구동기,
   상기 서보 구동기에 구동 신호 및 위치 제어 펄스 신호를 인가하는 PLC(Programmable Logic Controller),
   상기 다수의 케이블 풀링 장치의 구동 속도 및 구동 방향을 각각 제어하기 위해 상기 PLC와 이더넷 통신을 실행하는 HMI(Human Machine Interface)를 포함하고,
   상기 케이블 풀링 장치는 제1 롤러와 제2 롤러, 상기 제2 롤러를 정회전 또는 역회전시키는 서보 모터, 상기 서모 모터의 회전 상태를 감지하는 인코더를 포함하고, 상기 인코더에서 감지된 신호는 상기 서보 구동기로 전송되고, 상기 서버 모터의 정회전에 의한 에러 상태 시 상기 서보 구동기는 상기 서보 모터를 역회전시키고, 상기 케이블은 상기 제1 롤러와 제2 롤러 사이에서 압착되어 풀링되는 것을 특징으로 하는 케이블 풀링 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 케이블 풀링 장치는 상기 제1 롤러를 수용하는 고정부,
   상기 제2 롤러를 수용하는 본체를 포함하고,
   상기 서버 모터는 상기 본체 내에 마련되는 것을 특징으로 하는 케이블 풀링 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 롤러는 탄성을 갖는 재질로 형성된 아이들(idle) 롤러이고, 상기 제2 롤러는 구동 롤러이며, 상기 고정부는 사각 형성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 케이블 풀링 시스템.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 다수의 케이블 풀링 장치의 작동 중 에러 상태는 상기 HMI에 실시간으로 표시되는 것을 특징으로 하는 케이블 풀링 시스템.
6. 제2항에 있어서,
   상기 고정부는 상기 본체에서 개폐 가능하게 장착되고, 상기 고정부의 일 측은 상기 본체에 회전 가능하게 결합되고, 고정부의 타 측은 결합 돌기에 의해 상기 본체에 결합되는 것을 특징으로 하는 케이블 풀링 시스템.
7. 제2항에 있어서,
   상기 서보 모터와 상기 제2 롤러는 타이밍 풀리 및 벨트에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 케이블 풀링 시스템.

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