KR102314550B1 - 고무 압출 방식을 이용한 전선 제조 시스템 및 제조 방법 - Google Patents

고무 압출 방식을 이용한 전선 제조 시스템 및 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인라인(in-line) 방식으로 공급되는 고무원료를 일정 온도 이상으로 가열 및 가압 성형하여 선재를 피복할 수 있으며, 특히 고무원료의 공급 과정 중 발생되는 이상 여부 감지하여 이를 관리자에게 알림으로써 불량 발생을 미연에 방지할 수 있도록 하는 고무 압출 방식을 이용한 전선 제조 시스템 및 제조 방법에 관한 것이다.

Description

고무 압출 방식을 이용한 전선 제조 시스템 및 제조 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRIC WIRE USING RUBBER EXTRUSION METHOD}
본 발명은 고무 압출 방식을 이용한 전선 제조 시스템 및 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 인라인(in-line) 방식으로 공급되는 고무원료를 일정 온도 이상으로 가열 및 가압 성형하여 선재를 피복할 수 있으며, 특히 고무원료의 공급 과정 중 발생되는 이상 여부 감지하여 이를 관리자에게 알림으로써 불량 발생을 미연에 방지할 수 있도록 하는 고무 압출 방식을 이용한 전선 제조 시스템 및 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전선 제조 공정은 신선, 연화, 주석도금, 연선, 절연, 차폐, 연합, 편조, 시스 공정 등의 일련의 단위 공정으로 구성된다. 절연 공정이라 함은 PVC, 고무, PE, 나일론, XLPE 등의 절연 재료를 도체 위에 피복시켜주는 공정을 말한다.
절연 방법은 크게 두 가지로 절연 재료를 롤러로 압착하는 커버링(Covering)법과 압출기를 이용하여 피복하는 압출법이 있다. 고무 압출기는 고무원료를 성형 압출하여 도체의 표면에 절연 피복하는 역할을 수행한다.
이러한 고무 압출기의 경우 펠렛(Pellet)타입 또는 리본타입의 고무원료가 고무 압출기의 입구인 호퍼로 인라인 방식으로 투입된다.
종래의 리본타입의 고무원료를 호퍼로 투입하는 고무압출의 경우, 고무원료의 불량 또는 투입속도의 과부하로 인해 고무 리본의 끊김이 빈번히 발생되며 이로 인하여 고무원료가 원활하게 공급되지 않아 피복이 제대로 되지 않은 불량 제품을 생산하는 경우가 발생한다.
이를 해결하기 위하여, 종래에는 고무원료를 이송하는 롤러의 회전 모터를 제어하여 회전수를 가감함으로써 고무원료가 과다 투입을 조절하였다. 하지만, 고무원료가 정상량 투입되더라도 고무 리본이 꼬인 상태에서 호퍼로 투입될 경우에는 이를 감지할 수 없어 불량이 발생되는 문제점을 가지고 있었다.
한국등록특허 제10-1276132호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인라인(in-line) 방식으로 공급되는 고무원료를 일정 온도 이상으로 가열 및 가압 성형하여 선재를 피복할 수 있으며, 특히 고무원료의 공급 과정 중 발생되는 이상 여부 감지하여 이를 알림으로써 불량 발생을 미연에 방지할 수 있도록 하는 고무 압출 방식을 이용한 전선 제조 시스템 및 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고무 압출 방식을 이용한 전선 제조 시스템은 다수 가닥의 전선 및 피복으로 이루어진 선재를 일측 방향으로 공급하는 선재 공급부 및 인라인(in-line) 방식으로 공급되는 고무원료를 일정 온도 이상으로 가열 및 가압 성형 후, 상기 선재의 외주면에 일정한 두께로 피복되도록 하는 압출 성형부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 상기 고무원료의 길이 방향에 대한 꼬임 발생 여부를 감지하고, 꼬임 발생에 따른 알림 신호를 생성 및 출력하는 꼬임 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 상기 압출 성형부를 통해 상기 고무원료를 일정 온도 이상으로 가열하는 과정에 있어서, 가열 온도의 이상 여부를 감지하고 온도 이상 발생에 따른 알림 신호를 생성 및 출력하는 온도 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 인라인(in-line) 방식으로 공급되는 고무원료를 일정 온도 이상으로 가열 및 가압 성형하여 선재를 피복할 수 있으며, 특히 고무원료의 공급 과정 중 발생되는 이상 여부 감지하여 이를 관리자에게 알림으로써 불량 발생을 미연에 방지할 수 있는 이점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고무 압출 방식을 이용한 전선 제조 시스템(100)의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 선재 공급부(110)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 압출 성형부(120)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 고무 압출 방식을 이용한 전선 제조 시스템(100)을 이용하여 전선을 제조하는 과정을 일련의 순서대로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고무 압출 방식을 이용한 전선 제조 시스템(100)의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고무 압출 방식을 이용한 전선 제조 시스템(100)은 크게 선재 공급부(110) 및 압출 성형부(120)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한 추가적인 실시예에서 꼬임 감지부(130) 및 온도 감지부(200)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 선재 공급부(110)는 선재의 기본 구조가 되는 다수 가닥의 전선을 트위스트(twist)시켜 일측 방향으로 공급하게 되며, 이때 전선의 외측으로 다수 가닥의 절연 선재를 함께 피복하게 된다. 이에 관해서는 도 2를 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 선재 공급부(110)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 2를 살펴보면, 선재 공급부(110)는 구리나 동 등의 금속 선재가 피복된 다수 가닥의 전선을 트위스트시켜 공급하는 가닥 전선 공급부(111), 공급되는 다수 가닥의 전선 외측을 피복하는 절연 선재를 공급하는 절연 선재 공급부(112) 및 가닥 전선 공급부(111)와 절연 선재 공급부(112) 간의 공급 속도를 동기화하여 가닥 전선 공급부(111) 및 절연 선재 공급부(112)에 마련된 회전 롤러의 회전 속도를 조절하는 회전 속도 조절부(113)를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 가닥 전선 공급부(111) 및 절연 선재 공급부(112)는 회전 모터와 일측이 연결된 회전 롤러가 적용될 수 있고, 가닥 전선 및 절연 선재는 각각 가닥 전선 공급부(111) 및 절연 선재 공급부(112)의 외측에 권취된 상태에서 가닥 전선 공급부(111) 및 절연 선재 공급부(112)의 회전 동작에 의해 권출되면서 일측 방향으로 공급되게 된다.
한편 회전 속도 조절부(113)는 가닥 전선 공급부(111) 및 절연 선재 공급부(112)의 회전 모터와 후술되는 압출 성형부(120)의 동작 속도를 서로 동기화시킴으로써, 가닥 전선 및 절연 선재의 공급 속도와 후술되는 압출 성형부(120)를 통한 고무원료의 피복속도가 서로 일치되도록 할 수 있다.
예를 들어, 회전 속도 조절부(113)는 후술되는 압출 성형부(120)의 피복 과정에 문제가 발생한 것으로 판단될 경우, 가닥 전선 공급부(111) 및 절연 선재 공급부(112)의 회전 모터 동작을 일시적으로 중지시키게 된다.
도 1로 돌아와서, 압출 성형부(120)는 인라인(in-line) 방식으로 공급되는 고무원료를 일정 온도 이상으로 가열 및 가압 성형 후, 선재 공급부(110)를 통해 공급되는 선재의 외주면에 일정한 두께로 시스(sheath)가 피복되도록 하는 역할을 한다. 이에 관해서는 도 3을 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 3은 도 1에 도시된 압출 성형부(120)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 3을 살펴보면, 압출 성형부(120)는 크게 하우징(121), 하우징(121) 내측에서 일측 방향으로 회전하여 고무원료를 성형하는 스크류(122), 스크류(122)를 회전시키는 회전 모터(123), 고무원료에 열을 가하여 녹이는 히터(124), 히터(124)에 의해 녹아 액체화 된 고무원료가 선재의 외측에 도포되도록 하며 일정한 굵기의 시스(sheath)가 형성되도록 하는 다이스(125), 다이스(125)를 거친 전선이 통과되는 통로 역할을 하며 피복된 고무원료에 가교 반응을 일으키는 가류관(126), 가류관(126)을 거친 전선을 냉각시키는 냉각관(127) 및 냉각된 전선을 권취하는 권취 드럼(128)을 포함하여 구성될 수 있다.
하우징(121) 내측으로 고무원료가 공급되는 경우, 회전 모터(123)의 회전력에 의해 스크류(122)가 회전하게 되고, 스크류(122)의 외주면을 따라 형성된 나사산 모양의 이송날개가 고무원료를 짓눌러 압출하게 된다. 이 과정에서 히터(124)의 열에 의해 고무원료가 녹으면서 액체화됨에 따라 가압 성형이 보다 용이하게 이루어지게 된다.
스크류(122)에 의해 짓눌리고 히터(124)에 의해 녹은 고무원료는 앞서 살펴본 선재 공급부(110)와 연결된 통로를 따라 압출되면서 선재의 외주면을 피복하게 된다. 이때, 해당 통로에는 압출되는 고무원료에 포함된 불순물 혹은 이물질을 걸러주기 위한 필터(129)가 마련된다. 또한 필터(129)에는 걸려진 불순물 혹은 이물질이 일정량 이상 차는 경우 이를 알려 비워지도록 하는 비움 감지 센서(129a)가 마련될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 히터(124)를 이용하여 고무원료를 녹이는 과정에서 히터(124)의 가열 온도가 일정 온도 이상일 경우, 이를 감지하여 알림 신호를 생성 및 출력하는 온도 감지부(200)를 포함할 수 있다.
온도 감지부(200)는 유무선 네트워크 통신을 통해 원격지의 관리자 단말 혹은 제어반과 연결될 수 있으며, 알림 신호 생성 시 이를 관리 단말 혹은 제어반으로 전달할 수 있다.
또한 일 실시예에서 온도 감지부(200)의 온도 감지 결과, 기 설정된 온도 이하가 기 설정된 시간동안 지속된다고 판단되는 경우, 온도 감지부(200)는 히터(124)와 연결된 보조 히터(124a)를 작동시켜 기 설정된 온도가 되도록 가열 온도를 상승시킬 수 있다.
여기에서, 보조 히터(124a)는 슬레이브 모드로 작동되고 히터(124)는 마스터 모드로 작동된다. 따라서, 평상시 보조 히터(124a)는 작동되지 않고 스텐바이 상태에 해당하며, 온도 감지부(200)의 제어 시에만 작동되어 가열 온도를 상승시키게 된다.
한편, 일 실시예에서, 온도 감지부(200)는 보조 히터(124a)의 작동 빈도, 작동 유지 시간을 학습한 후, 학습 결과를 토대로 히터(124)의 수명을 판단하는 히터 수명 판단부(201)와 연결된다.
히터 수명 판단부(201)는 온도 감지부(200)의 제어에 의해 보조 히터(124a)가 최초 작동된 시점을 시작으로, 작동 빈도 및 작동 유지 시간을 학습하게 된다. 특히, 작동 빈도를 카운트 값이 일정값 이상일 경우, 히터(124)의 수리 시기가 도래한 것으로 판단하게 되고, 이를 온도 감지부(200)로 전달함으로써, 온도 감지부(200)와 연결된 유무선 네트워크 통신을 통해 원격지의 관리자 단말 혹은 제어반으로 전달할 수 있다.
또한 히터 수명 판단부(201)는 보조 히터(124a)의 작동 유지 시간이 일정 시간 이상이 경우에도 마찬가지로 히터(124)의 수리 시기가 도래한 것으로 판단하게 되고, 이를 온도 감지부(200)로 전달함으로써, 온도 감지부(200)와 연결된 유무선 네트워크 통신을 통해 원격지의 관리자 단말 혹은 제어반으로 전달할 수 있다.
다시 도 1로 돌아와서, 본원발명은 고무원료의 길이 방향에 대한 꼬임 발생 여부를 감지하고, 꼬임 발생에 따른 알림 신호를 생성 및 출력하는 꼬임 감지부(130)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
꼬임 감지부(130)는 압출 성형부(120)의 하우징(121)으로 인라인(in-line) 방식으로 공급되는 고무원료의 꼬임 현상이 발생하였을 경우, 이를 감지하여 꼬임 발생에 따른 알림 신호를 생성하여 이를 출력하는 역할을 한다.
꼬임 감지부(130)는 앞서 살펴본 온도 감지부(128)와 같이, 유무선 네트워크 통신을 통해 원격지의 관리자 단말 혹은 제어반과 연결될 수 있으며, 알림 신호 생성 시 이를 관리 단말 혹은 제어반으로 전달할 수 있다.
본 발명에 따른 고무원료는 수용부 내에 적재된 상태에서 피드 롤러에 의해 일측 방향으로 진행되면서 하우징(121)을 향해 공급된다. 이때, 피드 롤러의 회전 시 마찰에 의해 고무원료의 일측면이 뒤집히면서 꼬임이 발생될 수 있다. 이때, 꼬임이 발생된 영역의 두께는 고무원료의 전체적인 두께 대비 크게 변형되기 때문에, 꼬임 감지부(130)는 이러한 고무원료의 두께가 기 설정된 수치 이상인 영역을 꼬임 발생 영역으로 판단하게 되고, 이는 앞서 살펴본 회전 속도 조절부(113)로 전달됨에 따라 회전 속도 조절부(113)에서 가닥 전선 공급부(111) 및 절연 선재 공급부(112)의 회전 모터 동작을 일시적으로 중시시키게 된다.
뿐만 아니라, 꼬임 감지부(130)에서 생성되는 알림 신호에 따라, 하우징(121)으로 고무원료를 공급하는 피드 롤러의 동작이 일시적으로 중지되게 된다.
다음으로는, 이러한 고무 압출 방식을 이용한 전선 제조 시스템(100)을 이용하여 전선을 제조하는 과정을 순서대로 살펴보기로 한다.
도 4는 도 1에 도시된 고무 압출 방식을 이용한 전선 제조 시스템(100)을 이용하여 전선을 제조하는 과정을 일련의 순서대로 도시한 도면이다.
도 4를 살펴보면, 먼저 압출 성형부(120)에서는 인라인 방식으로 공급되는 고무원료를 일정 온도 이상으로 가열하여 액체화된 상태, 즉 압출을 통해 피복이 가능한 상태를 형성하고(S401), 다음으로 선재 공급부(110)에서 다수 가닥의 전선 및 피복으로 이루어진 선재를 일측 방향으로 공급하며(S402), 액체화 된 고무원료를 압출 성형부(120)의 다이스(125)를 통해 압출하여 선재의 외주면 방향으로 도포 및 피복함으로써 일정한 굵기의 시스가 형성되도록 하고(S403), 이 후, 다이스(125)를 거친 전선이 가류관(126) 및 냉각관(127)을 거쳐 권취 드럼(127)에 권취되는 과정을 통해 전선이 제조되게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 고무 압출 방식을 이용한 전선 제조 시스템.
110: 선재 공급부
111: 가닥 전선 공급부
112: 절연 선재 공급부
113: 회전 속도 조절부
120: 압출 성형부
121: 하우징
122: 스크류
123: 회전 모터
124: 히터
124a: 보조 히터
125: 다이스
126: 가류관
127: 냉각관
128: 권취 드럼
129: 필터
129a: 비움 감지 센서
130: 꼬임 감지부
200: 온도 감지부
201: 히터 수명 판단부

Claims (3)

  1. 다수 가닥의 전선 및 피복으로 이루어진 선재를 일측 방향으로 공급하며, 상기 다수 가닥의 전선을 트위스트시켜 공급하는 가닥 전선 공급부, 공급되는 다수 가닥의 전선 외측을 피복하는 절연 선재를 공급하는 절연 선재 공급부 및 상기 가닥 전선 공급부와 상기 절연 선재 공급부 간의 공급 속도를 동기화하여 상기 가닥 전선 공급부와 상기 절연 선재 공급부에 마련된 회전 롤러의 회전 속도를 조절하는 회전 속도 조절부를 포함하는 선재 공급부;
    인라인(in-line) 방식으로 공급되는 고무원료를 일정 온도 이상으로 가열 및 가압 성형 후, 상기 선재의 외주면에 일정한 두께로 피복되도록 하며, 하우징, 상기 하우징 내측에서 일측 방향으로 회전하여 고무원료를 성형하는 스크류, 상기 스크류를 회전시키는 회전 모터, 고무원료에 열을 가하여 녹이는 히터, 상기 히터에 의해 녹아 액체화 된 고무원료가 선재의 외측에 도포되도록 하는 다이스, 상기 다이스를 거친 전선이 통과되며 피복된 고무원료에 가교 반응을 일으키는 가류관, 상기 가류관을 거친 전선을 냉각시키는 냉각관 및 냉각된 전선을 권취하는 권취 드럼을 포함하는 압출 성형부;
    상기 고무원료의 길이 방향에 대한 꼬임 발생 여부를 감지하고, 꼬임 발생에 따른 알림 신호를 생성 및 출력하는 꼬임 감지부; 및
    상기 압출 성형부에서 상기 고무원료를 일정 온도 이상으로 가열하는 과정에 있어서, 가열 온도의 이상 여부를 감지하고 온도 이상 발생에 따른 알림 신호를 생성 및 출력하는 온도 감지부;를 포함하며,
    상기 회전 속도 조절부는 상기 가닥 전선 공급부와 상기 절연 선재 공급부의 회전 모터와 상기 압출 성형부의 동작 속도를 서로 동기화시킴으로써 가닥 전선 및 절연 선재의 공급 속도와 상기 압출 성형부를 통한 고무원료의 피복속도가 서로 일치하도록 하고,
    상기 히터에 의해 녹은 고무원료는 상기 선재 공급부와 연결된 통로를 따라 압출되면서 선재의 외주면을 피복하게 되며, 상기 통로에는 압출된 고무원료에 포함된 불순물 또는 이물질을 거르는 필터가 마련되고, 상기 필터에는 걸러진 불순물 또는 이물질이 일정량 이상 차는 경우 해당 상황을 알리는 비움 감지 센서가 마련되고,
    상기 온도 감지부는 유무선 네트워크 통신을 통해 원격지의 관리자 단말 또는 제어반과 연결되어 알림 신호 생성 시 상기 관리자 단말 또는 제어반으로 전달하고,
    상기 온도 감지부의 온도 감지 결과, 상기 히터의 가열 온도가 기 설정된 온도 이하로 기 설정된 시간동안 지속된다고 판단되는 경우, 상기 히터와 연결된 보조 히터를 작성시켜 상기 히터의 가열 온도가 기 설정된 온도가 되도록 상승시키며, 상기 보조 히터는 스텐바이 상태를 유지하다가 상기 온도 감지부의 제어 시에만 작동되어 상기 히터의 가열 온도를 상승시키고,
    상기 온도 감지부는 상기 보조 히터의 작동 빈도 및 작동 유지 시간을 학습한 후, 학습 결과를 토대로 상기 히터의 수명을 판단하는 히터 수명 판단부와 연결되며,
    상기 히터 수명 판단부는 상기 온도 감지부의 제어에 의해 상기 보조 히터가 최초 작동된 시점을 시작으로, 상기 보조 히터의 작동 빈호 및 작동 유지 시간을 학습한 후, 상기 작동 빈도의 카운트 값이 일정값 이상일 경우 상기 히터의 수리 시기가 도래한 것으로 판단하여 상기 온도 감지부로 전달하고, 상기 온도 감지부와 연결된 유무선 네트워크 통신을 통해 상기 관리자 단말 또는 제어반으로 전달되도록 하고,
    상기 히터 수명 판단부는 상기 보조 히터의 작동 유지 시간이 일정 시간 이상에 해당하는 경우 상기 히터의 수리 시기가 도래한 것으로 판단하여 상기 온도 감지부로 전달하고, 상기 온도 감지부와 연결된 유무선 네트워크 통신을 통해 상기 관리자 단말 또는 제어반으로 전달되도록 하며,
    상기 꼬임 감지부는 유무선 네트워크 통신을 통해 상기 관리자 단말 또는 제어반과 연결되어, 알림 신호 발생 시 상기 관리자 단말 또는 제어반으로 전달되도록 하고, 또한
    상기 꼬임 감지부는 고무원료가 피드 롤러와의 마찰에 의해 일측면이 뒤집히면서 꼬임이 발생하는 경우, 꼬임이 발생된 고무원료의 두께가 기 설정된 수치 이상인 영역에 대해 꼬임 발생 영역으로 판단한 후, 판단 결과를 상기 선재 공급부의 상기 회전 속도 조절부로 전달하여 상기 회전 속도 조절부를 통해 상기 가닥 전선 공급부 및 상기 절연 선재 공급부의 회전 모터 동작이 중지되도록 하는 것을 특징으로 하는, 고무 압출 방식을 이용한 전선 제조 시스템.
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KR1020210019129A 2021-02-10 2021-02-10 고무 압출 방식을 이용한 전선 제조 시스템 및 제조 방법 KR102314550B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10278098A (ja) * 1997-04-02 1998-10-20 Sekisui Chem Co Ltd 複合材の製造方法
KR101276132B1 (ko) 2012-12-04 2013-06-18 박재범 이송 결합식 성형롤링부를 갖는 고무압출기
KR20150128045A (ko) * 2014-05-08 2015-11-18 에스원텍주식회사 고무압출기 및 이를 포함한 케이블 피복 장치
KR20190074860A (ko) * 2017-12-20 2019-06-28 주식회사 상광 자동 제어부가 구비된 자동 압출성형장치 및 그 제어방법

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