KR102508785B1 - 장력 조절기능을 갖는 와인딩장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장력 조절기능을 갖는 와인딩장치에 관한 것이다. 본 발명은 피작업물(T)에 장력을 부여하되 브레이크수단(28)이 설치되어 상기 피작업물(T)에 가해지는 장력의 크기를 조절할 수 있는 장력부가모듈(20)과, 상기 장력부가모듈(20)을 거친 피작업물(T)이 통과하고 상기 피작업물(T)이 통과하는 과정에서 피작업물(T)에 눌려 상기 피작업물(T)에 가해지는 장력을 측정하는 센싱모듈(30)과, 상기 센싱모듈(30)을 거친 피작업물(T)이 감기고 상기 피작업물(T)이 감길 수 있도록 회전되는 메인롤러(60) 및 제어수단을 포함한다. 제어수단은 상기 센싱모듈(30)에 감지된 피작업물(T)의 장력이 설정치 이상인 경우에는 장력부가모듈(20)에 구비된 상기 브레이크수단(28)을 조절하여 장력을 줄인다. 본 발명에서 장력부가모듈(20)은 피작업물(T)을 적절하게 당겨주기 때문에 피작업물(T)이 팽팽한 상태로 감길 수 있고, 장력이 과도하게 가해지면 센싱모듈(30)이 이를 감지하여 장력모듈수단에 의해 부가된 장력을 줄일 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 와인딩장치는 피작업물(T)을 고르게 감을 수 있을 뿐 아니라, 일정한 수준의 오류 정도는 자동으로 해결할 수 있다.

Description

장력 조절기능을 갖는 와인딩장치{Winding apparatus having tension regulation}

본 발명은 와인딩장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터미널스트립과 같이 길게 연속적으로 생산되는 제품을 용이하게 보관 또는 운송할 수 있도록 제품을 감아주는 와인딩장치에 관한 것이다.

한 방향으로 길게 이어지면서 생산되는 제품들이 있다. 예를 들어 전기적인 연결을 위한 터미널을 보면, 프로그레시브 금형을 통해 모재를 가공하면 터미널스트립이 만들어지는데, 터미널스트립에는 캐리어에 의해 서로 연결되는 다수개의 터미널들이 포함되어 있다. 즉, 터미널은 한 개씩 개별적으로 만들어지는 것이 아니라 다수개의 터미널들이 캐리어로 서로 연결되는 터미널스트립 형태로 생산된다. 그 후에 캐리어를 절단해서 각각의 터미널로 분리하여 사용하거나, 터미널스트립 전체를 다음 공정을 위해 이송시킨다.

이와 같이 길게 연속적으로 이어지는 제품은 보관 및 운송의 편의를 위해 롤형태로 감아야 하는데, 와인딩장치를 이용해서 터미널을 자동으로 감아줄 수 있다. 와인딩장치에는 모터를 이용해서 회전되는 드럼이 있고, 드럼이 회전하면 드럼에 제품이 연속적으로 감긴다.

그런데, 와인딩장치를 이용해서 제품을 감는 과정에서 제품이 똑바로 적층되지 못하거나, 감기는 과정에서 제품 일부가 접히는 경우가 발생하기도 한다. 이것은 제품에 장력이 전혀 가해지지 않은 상태로 제품을 감으면 제품이 흐느적거리면서 감기기 때문인데, 이를 해결하기 위해서 제품에 어느 정도 장력을 부가하여 팽팽하게 만든 상태로 감는 것이 좋다.

반대로, 제품에 장력을 부가할 경우에는 와인딩장치로 제품을 감는 과정에서 과도한 장력이 가해질 우려가 있다. 예를 들어 제품이 일정한 속도로 감기지 못하거나, 제품이 감기는 과정에서 엉키거나 또는 어느 한쪽으로 쏠려 잘못된 형태로 감기는 상태가 누적되면 제품이 감기는 과정에서 큰 장력이 발생될 수 있는 것이다.

이를 해결하기 위해 와인딩장치에 센서를 두어 제품에 너무 큰 장력이 가해지면 이것을 감지해서 제품을 감는 작업을 중단시킬 수도 있다. 그러나, 센서와 제어부는 와인딩을 멈추는 동작만 하기 때문에 제품을 다시 감기 위해서는 작업자가 직접 제품이나 와인딩장치의 잘못된 상태를 바로 잡고 와인딩장치를 다시 가동해야 하므로 작업성이 떨어진다.

또한, 센서의 민감도 설정에 따라 와인딩장치가 필요 이상으로 자주 멈추거나 또는 반대로 과도한 장력이 가해져서 와인딩장치가 멈춰야 하는 경우에도 이를 멈추지 않는 문제 등이 발생할 수도 있다.

대한민국 등록특허 제100823342호 대한민국 등록특허 제100739016호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 피작업물을 감는 과정에서 발생하는 일정한 수준의 오류는 와인딩장치가 스스로 해결할 수 있게 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 피작업물에 가해지는 장력의 크기에 따라 와인딩장치가 단계별로 이를 감쇄시킬 수 있게 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 피작업물에 장력을 부여하되 브레이크수단이 설치되어 상기 피작업물에 가해지는 장력의 크기를 조절할 수 있는 장력부가모듈과, 상기 장력부가모듈을 거친 피작업물이 통과하고 상기 피작업물이 통과하는 과정에서 피작업물에 눌려 상기 피작업물에 가해지는 장력을 측정하는 센싱모듈과, 상기 센싱모듈을 거친 피작업물이 감기고 상기 피작업물이 감길 수 있도록 회전되는 메인롤러와, 상기 센싱모듈에 감지된 피작업물의 장력이 설정치 이상인 경우에는 장력부가모듈에 구비된 상기 브레이크수단을 조절하여 장력을 줄이는 제어수단을 포함한다.

상기 센싱모듈은 상기 피작업물에 가해지는 장력을 단계별로 측정하고, 상기 제어수단은 피작업물에 가해지는 장력의 크기 단계별로 상기 브레이크수단을 제어하여 브레이크수단에 의한 장력의 크기를 조절한다.

상기 센싱모듈은 메인프레임에 직선이동가능하게 설치되고, 상기 피작업물에 가해지는 장력에 의해 상기 메인프레임을 따라 이동하면서 피작업물에 가해지는 장력을 측정함과 동시에, 직선이동하는 과정에서 피작업물에 가해지는 장력의 크기를 가변시킬 수 있다.

상기 센싱모듈은 메인프레임에 직선이동가능하게 설치되고 외면에는 피작업물이 감기면서 이동하는 이동롤러와, 상기 메인프레임의 반대편에 설치되고 상기 이동롤러와 연결되어 함께 직선이동하면서 상기 이동롤러에 가해지는 피작업물의 장력의 크기를 측정하며 상기 피작업물의 장력이 작아지면 원위치로 복귀하도록 하는 복귀수단이 구비되는 센싱조립체를 포함한다.

상기 센싱조립체는 메인프레임의 반대편에 설치되는 베이스플레이트와, 상기 이동롤러에 연결되어 상기 베이스플레이트에서 직선이동되는 무빙플레이트와, 상기 무빙플레이트를 통해 전달된 피작업물의 장력에 저항하면서 상기 무빙플레이트의 이동에 따라 입출되고 전달된 피작업물의 장력이 제거되면 무빙플레이트를 원위치시키는 복귀수단과, 상기 무빙플레이트에 구비되어 무빙플레이트의 이동거리를 측정하여 상기 이동롤러에 가해지는 피작업물의 장력의 크기를 측정하는 센서부를 포함한다.

상기 복귀수단은 공압실린더이고, 상기 공압실린더에서 돌출된 피스톤로드는 상기 무빙플레이트에 연결되어 함께 이동한다.

상기 센서부는 상기 무빙플레이트에 연결되어 상기 무빙플레이트의 이동에 따라 함께 이동하는 센싱앵글과, 상기 베이스플레이트에 고정설치되고 상기 센싱앵글의 이동경로를 따라 다수개가 간격을 두고 설치되어 센싱앵글의 위치를 측정하는 센서유닛을 포함하며, 상기 제어수단은 상기 센서유닛에 의해 감지된 센싱앵글이 위치에 따라 상기 피작업물에 가해진 장력의 크기를 판단하고 상기 브레이크수단에 의해 발생되는 장력의 크기를 조절한다.

상기 브레이크수단은 코일에 전류를 통하면 발생한 자속에 따라 마찰력이 발생되는 파우더 브레이크로 구성된다.

상기 센싱모듈은 상기 장력부가모듈 및 상기 메인롤러 사이에 위치하되, 피작업물이 상기 센싱모듈을 거치면서 이송방향이 바뀌도록 장력부가모듈 및 메인롤러 사이의 최단경로를 벗어난 위치에 설치된다.

상기 메인롤러에 인접한 위치에는 상기 메인롤러에 감기는 피작업물 사이에 간지를 제공하는 간지공급롤러가 있고, 상기 간지는 간지피더를 통해 공급되어 상기 피작업물에 겹친 상태로 상기 메인롤러에 함께 감긴다.

위에서 살핀 바와 같은 본 발명에 의한 장력 조절기능을 갖는 와인딩장치에는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에서 장력부가모듈은 피작업물을 적절하게 당겨주기 때문에 피작업물이 팽팽한 상태로 감길 수 있고, 장력이 과도하게 가해지면 센싱모듈이 이를 감지하여 장력모듈수단에 의해 부가된 장력을 줄일 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 와인딩장치는 피작업물을 고르게 감을 수 있을 뿐 아니라, 일정한 수준의 오류 정도는 자동으로 해결할 수 있어 동작신뢰성과 작업성이 향상되는 효과를 가져온다.

그리고 본 발명에서 센싱모듈과 장력부가모듈은 각각 단계별로 장력의 크기를 측정하고 이를 줄일 수 있다. 따라서 피작업물을 감을 때 발생하는 다양한 조건에 따라 와인딩장치가 적절하게 제어될 수 있고, 결과적으로 와인딩장치의 오작동발생률이 크게 낮아질 수 있다.

또한, 본 발명에서 피작업물과 접촉하는 센싱모듈은 그 자체가 일정한 경로를 따라 직선이동하면서 피작업물에 부여된 장력을 줄일 수 있다. 따라서 피작업물에 가해진 일정한 범위 내의 장력은 굳이 장력부가모듈을 작동시키지 않더라도 센싱모듈이 해소할 수 있고, 이를 통해 보다 다양한 동작환경에서 유연한 대처가 가능하다.

도 1은 본 발명에 의한 장력 조절기능을 갖는 와인딩장치의 일실시례를 보인 사시도.
도 2는 도 1의 실시례에서 피작업물이 감기는 경로를 보인 정면도.
도 3은 도 1의 실시례를 구성하는 장력부가모듈의 구성을 보인 사시도.
도 4는 도 1의 실시례를 구성하는 센싱모듈의 뒤쪽에 위치한 센싱조립체의 구성을 보인 사시도.
도 5는 도 1의 실시례를 구성하는 센싱모듈에서 무빙플레이트가 제거된 상태의 구성을 보인 사시도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 장력 조절기능을 갖는 와인딩장치의 일실시례를 구성하는 센싱모듈이 동작되는 모습을 보인 동작상태도.

이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 발명은 피작업물(T)을 감아 보관이나 운송을 쉽게 하게 위한 것이다. 본 발명은 피작업물(T)에 적절한 장력을 부여해서 피작업물(T)이 팽팽하게 펴진 상태로 감길 수 있게 하되, 동시에 과도한 장력이 가해질 경우에는 이를 해소할 수 있는 구조를 제공하고 있다. 여기서 피작업물(T)은 한 방향으로 길게 연장되는 것으로, 아래에서는 터미널스트립을 예로 들어 설명하기로 한다. 물론, 피작업물(T)은 반드시 터미널스트립일 필요는 없고, 길게 연속적으로 연결되는 다양한 피작업물(T)을 감을 때도 적용할 수 있다.

본 발명의 구성을 보면, 본 발명의 기본골격은 메인프레임(10)이 형성한다. 상기 메인프레임(10)은 평판형태의 메인플레이트(11)와, 메인플레이트(11)의 아래쪽에 위치한 지지부(12)를 포함하고 있다. 메인플레이트(11)는 지지부(12) 위에 세워지고, 여기에는 아래에서 설명될 부품들이 모두 설치된다. 상기 메인플레이트(11)의 전면과 후면에는 각각 부품들이 설치될 수 있는데 도 1과 도 2는 메인플레이트(11)의 전면이 도시되어 있다. 메인플레이트(11)에 결합된 지지부(12)에는 바퀴가 달려서 메인프레임(10) 전체를 쉽게 이동할 수 있도록 구성될 수도 있다.

상기 메인프레임(10)을 구성하는 메인플레이트(11)에는 장력부가모듈(20), 센싱모듈(30) 및 메인롤러(60)가 설치되고, 이와 함께 아래에서 설명될 간지(P)를 공급하기 위한 구성들도 함께 설치될 수 있다. 상기 메인플레이트(11)에 설치되는 장력부가모듈(20), 센싱모듈(30) 및 메인롤러(60)는 모두 메인플레이트(11)의 앞쪽으로 드러나 있고, 피작업물(T)은 메인플레이트(11)의 앞쪽에서 이동한다.

도 2를 보면, 피작업물(T)은 장력부가모듈(20)에서 시작해서 센싱모듈(30)을 거쳐 메인롤러(60)에 감긴다. 감기는 과정에서 아래에서 설명될 간지(P)가 함께 감길 수 있다. 여기서 장력부가모듈(20)은 그 자체가 하나의 롤러형태를 갖는데, 피작업물(T)은 장력부가모듈(20)에 먼저 감겨 있다가 풀리면서 메인롤러(60)에 감긴다. 이것은 피작업물(T)이 장력부가모듈(20)에 감겨 있다가 간지(P)를 삽입하기 위해 풀리면서 간지(P)와 함께 다시 감기는 경우로 볼 수 있는데, 이와 달리 상기 피작업물(T)은 장력부가모듈(20)에 미리 감겨 있는 상태가 아니라 별도의 보관드럼이 있고 여기에서 풀리는 과정에서 장력부가모듈(20)을 지나가도록 구성될 수도 있다.

먼저 장력부가모듈(20)을 살펴보면, 상기 장력부가모듈(20)은 피작업물(T)에 일정한 장력을 부여하여 피작업물(T)이 팽팽하게 펼쳐진 상태로 감길 수 있게 한다. 이를 위해 장력부가모듈(20)에는 장력을 발생시킬 수 있는 브레이크수단(28)이 있다. 상기 장력부가모듈(20)은 피작업물(T)에 장력을 부여하되 브레이크수단(28)을 통해 피작업물(T)에 가해지는 장력의 크기를 조절할 수 있는 것이다. 즉, 브레이크수단(28)은 장력부가모듈(20)이 회전하는 속도를 제어함으로써 피작업물(T)에 장력을 준다.

상기 장력부가모듈(20)의 중심에는 회전을 위한 제1회전축(21)이 있고, 상기 제1회전축(21)을 중심으로 회전되는 장력허브(23)가 있다. 상기 장력허브(23)에는 스포크를 통해 장력림(25)이 연결된다. 한 쌍의 장력림(25) 사이에 피작업물(T)이 보관될 수 있다. 상기 장력허브(23)와 장력림(25)이 회전되면 보관되어 있던 피작업물(T)이 풀리면서 메인롤러(60) 쪽으로 연속적으로 이동된다.

상기 장력부가모듈(20)은 피작업물(T)에 장력을 줄 수 있는데, 도 2의 화살표 F1은 장력부가모듈(20)이 피작업물(T)에 장력을 주는 방향을 표시한 것이다. 이렇게 장력을 부여해야만 피작업물(T)이 흐느적 거리는 상태로 감기지 않고, 팽팽하게 당겨진 상태로 감길 수 있다. 물론, 피작업물(T)에 별도의 장력을 주지 않더라도 메인롤러(60)의 구동속도를 높이거나 피작업물(T)이 엉킨 상태가 누적되어도 장력이 생길 수 있지만, 이러한 장력은 예측하기 어렵고 자칫 피작업물(T)에 과도한 부담을 줄 수 있으므로 이를 관리할 필요가 있다.

도 3을 보면, 상기 메인플레이트(11)의 뒷쪽에도 상기 장력부가모듈(20)의 일부가 설치되어 있는 것을 볼 수 있다. 상기 장력부가모듈(20)에는 상기 제1회전축(21)에 연결되는 베어링(26)과 커플링장치(27)가 있고, 여기에는 브레이크수단(28)이 연결된다. 상기 브레이크수단(28)은 상기 제1회전축(21)에 부하를 주기 위한 것으로, 부하의 크기를 단계별로 조절할 수 있다. 이를 위해 상기 브레이크수단(28)은 부하를 조절할 수 있는 장치로 구성되는 것이 좋은데, 본 실시례에서 브레이크수단(28)은 파우더 브레이크다. 파우더 브레이크는 인가되는 자기장에 의해 자성을 갖고 있는 파우더가 지가장의 자력선을 따라 체인형상의 클러스터를 형성하여 마찰력을 발생하도록 하여 브레이크 작용을 하는 것이다. 본 실시례에서 상기 브레이크수단(28)은 총 5단계로 부하를 조절할 수 있다. 물론, 파우더 브레이크 이외에 기어조립체나 실린더 등을 이용해서 부하를 조절할 수도 있다.

상기 장력부가모듈(20)에는 센싱모듈(30)이 연결된다. 상기 센싱모듈(30)은 상기 장력부가모듈(20)을 거친 피작업물(T)이 통과하는 부분으로, 상기 피작업물(T)이 통과하는 과정에서 피작업물(T)에 눌려 상기 피작업물(T)에 가해지는 장력을 측정하는 역할을 한다. 도 2에서 보듯이 피작업물(T)은 상기 센싱모듈(30)에 감긴 상태로 통과한다. 상기 센싱모듈(30)에는 피작업물(T)이 감기면서 이송되므로 센싱모듈(30)이 피작업물(T)에 의해 눌리는 힘을 측정하면 피작업물(T)에 가해진 장력의 크기를 센싱할 수 있는 것이다.

상기 센싱모듈(30)은 상기 피작업물(T)에 가해지는 장력을 단계별로 측정하고, 이를 통해 후술할 제어수단이 피작업물(T)에 가해지는 장력의 크기 단계별로 상기 브레이크수단(28)을 제어하여 브레이크수단(28)에 의한 장력의 크기를 조절할 수 있게 한다. 센싱모듈(30)은 단순히 ON/OFF가 아니라 단계적으로 장력의 크기를 측정할 수 있기 때문에 각 상황/조건에 맞게 와인딩장치를 제어할 수 있다.

본 발명의 센싱모듈(30)은 상기 메인프레임(10)에 직선이동가능하게 설치된다. 그리고 상기 피작업물(T)에 가해지는 장력에 의해 상기 메인프레임(10)을 따라 이동하면서 피작업물(T)에 가해지는 장력을 측정할 수 있고, 이와 동시에 직선이동하는 과정에서 피작업물(T)에 가해지는 장력의 크기를 가변시킬 수 있다.

상기 센싱모듈(30)의 구성을 보면, 센싱모듈(30)은 크게 이동롤러(31)와 센싱조립체(40)로 나눌 수 있는데, 이동롤러(31)는 상기 메인프레임(10)에 직선이동가능하게 설치되고(도 2의 화살표① 방향) 외면에는 피작업물(T)이 감기면서 이동하도록 한다. 여기서 감긴다는 것은 피작업물(T)이 이동롤러(31)에 다수회 감기는 것이 아니라 이동롤러(31)의 외면에 밀착된 상태로 이동한다는 의미로 볼 수 있다. 상기 이동롤러(31)는 도 1 과 도 2에서 보듯이 메인플레이트(11)의 전면에 잘 드러나 있다. 상기 이동롤러(31)는 제2회전축(35)을 중심으로 회전하면서 피작업물(T)이 보다 원활하게 이송될 수 있게 한다.

상기 메인플레이트(11)를 기준으로 전면에는 이동롤러(31)가 있고 후면에는 센싱조립체(40)가 있다. 센싱조립체(40)는 상기 메인프레임(10)의 후면에 설치되고 상기 이동롤러(31)와 연결되어 일부 구성이 이동롤러(31)와 함께 직선이동하면서 상기 이동롤러(31)에 가해지는 피작업물(T)의 장력의 크기를 측정할 수 있다. 그리고 이동되었던 구성은 상기 피작업물(T)의 장력이 작아지면 다시 원위치로 복귀하게 된다. 도 1과 도 7을 보면 메인프레임(10)과 베이스플레이트(41)에는 이들을 관통한 이동슬롯(15)이 있는 것을 볼 수 있다. 이동슬롯(15)을 통과한 제2회전축(35)이 아래에서 설명될 무빙플레이트(43)에 연결되어 센싱조립체(40)를 동작시킨다. 이동롤러(31) 주변에는 롤러(R1, R2)가 구비되는데, 상기 롤러(R1, R2)는 피작업물(T)의 이송을 원활하게 하는 것이다.

센싱조립체(40)의 구조를 자세히 보면, 도 4 및 도 5에서 보듯이 메인프레임(10)의 반대편에 설치되는 베이스플레이트(41)가 기본골격을 만든다. 상기 베이스플레이트(41)는 고정되어 움직이지 않는 것이고, 여기에 설치된 무빙플레이트(43)와 가이드블록(44), 그리고 아래에서 설명될 센싱앵글(45)은 이동롤러(31)의 제2회전축(35)에 연동해서 승강된다. 도 4에는 무빙플레이트(43)가 도시되어 있지만 내부 구조를 잘 보이기 위해 도 5에서는 무빙플레이트(43)가 생략되어 있다.

상기 무빙플레이트(43)는 상기 이동롤러(31)의 제2회전축(35)에 연결되어 상기 베이스플레이트(41)에서 직선이동되는 것이고, 무빙플레이트(43)에 결합된 가이드블록(44) 및 센싱앵글(45)도 함께 직선이동한다. 이와 함께, 상기 무빙플레이트(43)에는 아래에서 설명될 복귀수단(47)의 연동블록(49)이 결합되어 있어서 무빙플레이트(43)가 이동할 때 복귀수단(47)의 연동블록(49)도 함께 이동하고, 연동블록(49)은 피스톤로드(48)를 실린더에서 입출시킨다.

베이스플레이트(41)의 양쪽에는 가이드포스트(42)가 있고, 상기 가이드포스트(42)에는 가이드블록(44)이 결합된다. 상기 가이드블록(44)은 상기 가이드포스트(42)를 따라 직선이동하는데, 가이드블록(44)은 무빙플레이트(43)에 결합되기 때문에 결과적으로 무빙플레이트(43)가 안정적으로 이동하게 돕는다. 상기 가이드블록(44)은 총 4개로 구성되고, 좌측의 2개와 우측의 2개는 각각 별개의 가이드포스트(42)에 결합된다. 물론 가이드블록(44)의 개수는 변경될 수 있다.

상기 센싱조립체(40)에는 센서부(45,46)가 설치된다. 상기 센서부(45,46)는 센싱조립체(40)의 일부로 볼 수도 있는데, 상기 센서부(45,46)는 이동롤러(31)-제2회전축(35)-무빙플레이트(43)의 직선이동에 따른 위치변화를 감지하기 위한 것이다. 그리고, 무빙플레이트(43)가 많이 이동할수록 피작업물(T)에 걸린 장력의 크기가 큰 것으로 볼 수 있다.

센서부(45,46)의 구조를 보면, 상기 센서부(45,46)는 센싱앵글(45)과 센서유닛(46)을 포함하고 있다. 상기 센싱앵글(45)은 상기 무빙플레이트(43)에 연결되어 상기 무빙플레이트(43)의 이동에 따라 함께 이동하는 것으로, 도 5의 확대도에서 보듯이, 대략 ㄱ자형상이다. 센싱앵글(45)의 한쪽은 무빙플레이트(43)에 결합되어 있고, 여기서 직각으로 꺾인 감지돌부(45'')는 아래쪽으로 연장되어서 센서유닛(46)을 지나면서 감지된다. 도면부호 45'는 무빙플레이트(43)에 조립되기 위한 체결홀이다.

상기 센싱앵글(45)의 감지돌부(45'')는 센서유닛(46)에 의해 감지되는데, 센서유닛(46)은 다수개의 말굽센서(46a~46d)로 구성된다. 상기 말굽센서(46a~46d)는 베이스플레이트(41)의 설치프레임(41')을 따라 나란히 설치되어서, 센싱앵글(45)이 이동할 때 감지돌부(45'')가 서로 다른 말굽센서(46a~46d)에 차례로 감지된다. 이 과정에서 센싱모듈(30)의 이동 상태를 알 수 있고, 결과적으로 피작업물(T)에 가해진 장력의 크기를 알 수 있다.

본 실시례에서 상기 말굽센서(46a~46d)는 총 4개로 구성되는데, 센싱앵글(45)이 초기위치(도면상 가장 위쪽)에 있을 때에는 센싱앵글(45)이 말굽센서(46a~46d)에 감지되지 않고(1단계), 센싱앵글(45)이 점차 이동하는 과정에서 4개의 말굽센서(46a~46d)에 차례로 감지된다.(2단계~5단계) 도 7에는 센싱앵글(45)이 가장 아래쪽의 말굽센서(46d)에 감지된 5단계의 모습이 도시되어 있다. 물론, 말굽센서(46a~46d)의 개수는 반드시 4개에 한정될 필요는 없고, 말굽센서(46a~46d)를 대신하여 레이저센서 등 다양한 종류의 센서가 사용될 수도 있다.

상기 센싱모듈(30)에는 복귀수단(47)이 있다. 상기 복귀수단(47)은 피작업물(T)의 장력으로 인해 이동되었던 이동롤러(31)-센싱조립체(40)를 원위치시키기 위한 것인데, 어느 정도의 저항을 가지고 있어서 작은 크기의 장력으로는 이동롤러(31)-센싱조립체(40)가 직선이동하지 않도록 지지하는 부분으로 볼 수도 있다. 즉, 상기 복귀수단(47)은 상기 무빙플레이트(43)를 통해 전달된 피작업물(T)의 장력에 저항하면서 상기 무빙플레이트(43)의 이동에 따라 입출되고 전달된 피작업물(T)의 장력이 제거되면 무빙플레이트(43)를 원위치시키는 것이다.

본 실시례에서 상기 복귀수단(47)은 공압실린더로 구성된다. 상기 공압실린더에서 돌출된 피스톤로드(48)의 끝에는 상기 무빙플레이트(43)에 연결되는 연동블록(49)이 있다. 연동블록(49)이 무빙플레이트(43)와 함께 이동하면 피스톤로드(48)가 공압을 극복하면서 실린더 내부로 삽입되고, 그 과정에서 센싱앵글(45)이 이동된다. 물론 상기 복귀수단(47)은 반드시 공압실린더일 필요는 없고, 유압실린더나 기업어셈블리 또는 스프링과 같은 탄성재질로 만들어진 것일 수도 있다.

본 실시례에서 상기 센싱모듈(30)은 상기 장력부가모듈(20) 및 상기 메인롤러(60) 사이에 위치하되, 장력부가모듈(20) 및 메인롤러(60) 사이의 최단경로를 벗어난 위치에 설치된다. 이는 피작업물(T)이 상기 센싱모듈(30)을 거치면서 이송방향이 바뀌도록 하기 위한 것으로, 그 과정에서 피작업물(T)에 적절한 장력이 더해질 수 있다.

상기 장력부가모듈(20)과 센싱모듈(30)은 제어수단에 의해 제어된다. 상기 제어수단은 상기 센싱모듈(30)에 감지된 피작업물(T)의 장력이 설정치 이상인 경우에는 장력부가모듈(20)에 구비된 상기 브레이크수단(28)을 조절하여 장력을 줄이는 역할을 한다. 즉, 상기 제어수단은 상기 센서유닛(46)에 의해 감지된 센싱앵글(45)이 위치에 따라 상기 피작업물(T)에 가해진 장력의 크기를 판단하고 상기 브레이크수단(28)에 의해 발생되는 장력의 크기를 조절할 수 있다. 상기 제어수단은 별도로 설치된 것이거나 장력부가모듈(20) 또는 센싱모듈(30)에 일체로 결합된 것일 수도 있다.

한편, 도 1과 도 2를 보면, 베이스플레이트(41)에는 메인롤러(60)가 있다. 상기 메인롤러(60)는 제3회전축(61)을 중심으로 회전하는데, 회전과정에서 메인롤러(60)의 메인허브(63) 및 메인림(65) 구조에 피작업물(T)이 감긴다. 피작업물(T)은 상기 메인롤러(60)에 감긴 상태로 보관되거나 운송될 수 있다. 상기 메인롤러(60)에는 모터(미도시)가 구비되어 회전력을 제공한다. 본 실시례에서 상기 장력부가모듈(20)이나 센싱모듈(30)에는 모터가 없고, 메인롤러(60)의 모터에 의한 구동력만으로 피작업물(T)이 감긴다.

상기 메인롤러(60)의 주면에는 간지(P)를 공급하는 장치들이 있다. 즉, 메인롤러(60)에 인접한 위치에는 상기 메인롤러(60)에 감기는 피작업물(T) 사이에 간지(P)를 제공하는 간지공급롤러(70)가 있고, 상기 간지(P)는 간지피더(90)를 통해 공급되어 상기 피작업물(T)에 겹친 상태로 상기 메인롤러(60)에 함께 감기는 것이다. 상기 간지피더(90)는 간지(P)를 이송시키면서 간지(P)를 적당한 길이로 커팅해주고, 간지피더(90) 아래쪽에 있는 폭조절장치(80)는 간지(P)의 좌우측을 적당하게 커팅하여 간지(P)가 피작업물(T)의 크기에 맞게 적당한 폭을 갖도록 할 수 있다. 도면부호 R3는 간지(P)의 이송을 원활하게 하는 롤러를 가리킨다.

다음으로, 발명을 통해 피작업물이 이동되는 과정을 살펴보기로 한다.

먼저 메인롤러(60)가 회전하면 피작업물(T)은 메인롤러(60)에 감김과 동시에 장력부가모듈(20)에 감겨 있던 상태에서 점차 풀린다. 피작업물(T)은 장력부가모듈(20)에서 센싱모듈(30)을 거쳐 메인롤러(60)로 연속적으로 이동하면서 메인롤러(60)에 감기는 것이다. 이때 피작업물(T)은 감기는 과정에서 엉키거나 어긋나지 않도록 팽팽하게 펴진 상태로 감기는 것이 좋은데, 본 발명에서는 장력부가모듈(20)이 그 역할을 한다. 도면부호 50은 피작업물(T)을 폭정렬하는 정렬장치를 가리킨다.

상기 장력부가모듈(20)의 브레이크수단(28)은 총 5단계의 장력을 피작업물(T)에 부가할 수 있는데, 초기상태에서는 가장 높은 1단계의 장력을 준 상태다. 따라서 피작업물(T)은 팽팽하게 펴진 상태로 감기기 시작한다. 참고로 브레이크수단(28)은 장력부가모듈(20)의 제1회전축(21)이 회전하는 속도를 제어함으로써 피작업물(T)에 장력을 준다. 즉, 메인롤러(60)는 계속 회전하고 있는데 브레이크수단(28)으로 인해 장력부가모듈(20)이 회전 속도가 떨어지면 피작업물(T)의 장력이 높아져 펴지는 것이다.

이 상태에서 피작업물(T)이 엉키거나 접히는 등의 문제가 발생하면 피작업물(T)이 원활하게 이동하지 못하고, 그 과정에서 장력이 증가한다. 증가한 장력은 피작업물(T)에 큰 부담이 되고, 심할 경우 끊어지거나 손상될 수 있으므로 적절한 조치가 필요한데, 본 발명은 자동제어를 통해 이러한 상태를 해소할 수 있다.

구체적으로 보면, 피작업물(T)의 장력증가는 센싱모듈(30)을 이동시키는 힘이 된다. 센싱모듈(30)은 상기 이동슬롯(15)을 따라 이동할 수 있는 구조인데, 피작업물(T)에 의해 도 2의 F2방향으로 힘이 가해지면, 센싱모듈(30)은 앞서 설명한 복귀수단(47)의 저항을 극복하면서 이동하게 된다. 여기서 이동되는 구성을 보면, 제2회전축(35)-무빙플레이트(43)-센싱앵글(45)-연동블록(49)-가이드블록(44)이 동시에 움직인다. 제2회전축(35), 센싱앵글(45), 연동블록(49) 및 가이드블록(44)은 모두 무빙플레이트(43)에 결합되어 있어서 함께 움직이는 것이다.

초기상태인 1단계로부터 시작하여 상기 무빙플레이트(43)가 복귀수단(47)의 저항을 극복하면서 이동하면, 센싱앵글(45)은 제1말굽센서(46a)를 지나게 된다. 제1말굽센서(46a)를 지나는 순간 2단계가 되고, 이는 피작업물(T)의 장력이 어느 정도 증가하였음을 나타내므로, 제어수단은 상기 장력부가모듈(20)의 브레이크수단(28)을 제어해서 마찰력을 줄인다. 브레이크수단(28)의 마찰력이 줄어들면 장력부가모듈(20)에 의해 부가된 장력은 한단계 줄어 2단계가 된다.

이때, 상기 피작업물(T)과 접촉하는 센싱모듈(30)은 그 자체가 이동슬롯(15) 경로를 따라 직선이동하면서 피작업물(T)에 부여된 장력을 줄일 수 있다. 따라서 피작업물(T)에 가해진 일정한 범위 내의 장력은 굳이 장력부가모듈(20)을 작동시키지 않더라도 센싱모듈(30)이 해소할 수 있지만, 장력부가모듈(20)의 브레이크수단(28)을 제어하면 보다 수월하게 장력의 크기를 감소시킬 수 있다.

이렇게 되면 피작업물(T)의 엉킴 등의 상태가 해제될 수 있다. 하지만 피작업물(T)에 가해지는 장력이 여전히 증가하면, 다음단계가 진행된다. 즉, 제2회전축(35)-무빙플레이트(43)-센싱앵글(45)-연동블록(49)-가이드블록(44)이 동시에 더 움직이는 것이다. 2단계에 있던 무빙플레이트(43)가 복귀수단(47)의 저항을 극복하면서 더 이동하면, 센싱앵글(45)은 제2말굽센서(46b)를 지나게 되고, 제2말굽센서(46b)를 지나는 순간 3단계가 된다. 이는 피작업물(T)의 장력이 더 많이 증가하였음을 나타내므로, 제어수단은 상기 장력부가모듈(20)의 브레이크수단(28)을 제어해서 더 마찰력을 줄인다. 브레이크수단(28)의 마찰력이 줄어들면 장력부가모듈(20)에 의해 부가된 장력은 한단계 더 줄어 3단계가 된다. 이와 같은 상태가 도 6에 있다.

같은 과정을 이어지면서 5단계까지 센세모듈과 장력부가모듈(20)을 제어할 수 있다. 도 7은 5단계인데, 5단계는 센싱모듈(30) 자체가 가장 많이 이동한 상태이고, 따라서 센싱모듈(30)에 걸려 있던 피작업물(T)의 장력은 어느 정도 감소될 수 있을 뿐 아니라 제어수단이 브레이크수단(28)의 저항을 5단계로 낮춘 상태이므로 장력부가모듈(20)과 센싱모듈(30)이 피작업물(T)에 가한 장력은 가장 작게 형성된다. 따라서 피작업물(T)의 이상상태는 해소될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 장력부가모듈(20)이 피작업물(T)을 적절하게 당겨주기 때문에 피작업물(T)이 팽팽한 상태로 감길 수 있고, 장력이 과도하게 가해지면 센싱모듈(30)이 이를 감지하여 장력모듈수단에 의해 부가된 장력을 줄일 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 와인딩장치는 피작업물(T)을 고르게 감을 수 있을 뿐 아니라, 일정한 수준의 오류나 오작동은 와인딩장치가 스스로 해결할 수 있다.

이상에서, 본 발명에 따른 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

상기한 실시례의 와인딩장치에는 간지(P)를 함께 감기 위한 간지공급롤러(70)와 간지피더(90)가 설치된다. 하지만, 간지(P)를 함께 감기 위한 구성은 모두 생략될 수도 있다.

10: 메인프레임 11: 메인플레이트
12: 지지부 15: 이동슬롯
20: 장력부가모듈 21: 제1회전축
28: 브레이크수단 30: 센싱모듈
31: 이동롤러 35: 제2회전축
40: 센싱조립체 41: 베이스플레이트
43: 무빙플레이트 44: 가이드블록
45: 센싱앵글 46: 센서유닛
47: 복귀수단 49: 연동블록
60: 메인롤러 70: 간지공급롤러
80: 폭조절장치 P: 간지
T: 피작업물

Claims (10)

1. 피작업물에 장력을 부여하되 브레이크수단이 설치되어 상기 피작업물에 가해지는 장력의 크기를 조절할 수 있는 장력부가모듈과,
   상기 장력부가모듈을 거친 피작업물이 감기면서 통과하고 상기 피작업물이 통과하는 과정에서 피작업물에 눌려 상기 피작업물에 가해지는 장력의 크기를 측정하는 센싱모듈과,
   상기 센싱모듈을 통과한 피작업물이 감기고 상기 피작업물이 감길 수 있도록 회전되는 메인롤러와,
   상기 센싱모듈에 감지된 피작업물의 장력이 설정치 이상인 경우에는 장력부가모듈에 구비된 상기 브레이크수단을 조절하여 장력을 줄이는 제어수단을 포함하고,
   상기 센싱모듈은
   메인프레임에 직선이동가능하게 설치되고 외면에는 피작업물이 감기면서 이동하는 이동롤러와,
   상기 메인프레임의 반대편에 설치되고 상기 이동롤러와 연결되어 함께 직선이동하면서 상기 이동롤러에 가해지는 피작업물의 장력의 크기를 측정하며 상기 피작업물의 장력이 작아지면 원위치로 복귀하도록 하는 복귀수단이 구비되는 센싱조립체를 포함하는 장력 조절기능을 갖는 와인딩장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 센싱모듈은 상기 피작업물에 가해지는 장력을 측정하고, 상기 제어수단은 피작업물에 가해지는 장력의 크기에 따라 상기 브레이크수단을 제어하여 브레이크수단에 의한 장력의 크기를 조절하는 장력 조절기능을 갖는 와인딩장치.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 센싱모듈은 메인프레임에 직선이동가능하게 설치되고, 상기 피작업물에 가해지는 장력에 의해 상기 메인프레임을 따라 이동하면서 피작업물에 가해지는 장력을 측정함과 동시에, 직선이동하는 과정에서 피작업물에 가해지는 장력의 크기를 가변시킬 수 있는 장력 조절기능을 갖는 와인딩장치.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 센싱조립체는
   메인프레임의 반대편에 설치되는 베이스플레이트와,
   상기 이동롤러에 연결되어 상기 베이스플레이트에서 직선이동되는 무빙플레이트와,
   상기 무빙플레이트를 통해 전달된 피작업물의 장력에 저항하면서 상기 무빙플레이트의 이동에 따라 입출되고 전달된 피작업물의 장력이 제거되면 무빙플레이트를 원위치시키는 복귀수단과,
   상기 무빙플레이트에 구비되어 무빙플레이트의 이동거리를 측정하여 상기 이동롤러에 가해지는 피작업물의 장력의 크기를 측정하는 센서부를 포함하는 장력 조절기능을 갖는 와인딩장치.
   
5. 제 4 항에 있어서, 상기 복귀수단은 공압실린더이고, 상기 공압실린더에서 돌출된 피스톤로드는 상기 무빙플레이트에 연결되어 함께 이동하는 장력 조절기능을 갖는 와인딩장치.
   
6. 제 4 항에 있어서, 상기 센서부는
   상기 무빙플레이트에 연결되어 상기 무빙플레이트의 이동에 따라 함께 이동하는 센싱앵글과,
   상기 베이스플레이트에 고정설치되고 상기 센싱앵글의 이동경로를 따라 다수개가 간격을 두고 설치되어 센싱앵글의 위치를 측정하는 센서유닛을 포함하며,
   상기 제어수단은 상기 센서유닛에 의해 감지된 센싱앵글이 위치에 따라 상기 피작업물에 가해진 장력의 크기를 판단하고 상기 브레이크수단에 의해 발생되는 장력의 크기를 조절하는 장력 조절기능을 갖는 와인딩장치.
   
7. 제 1 항에 있어서, 상기 브레이크수단은 코일에 전류를 통하면 발생한 자속에 따라 마찰력이 발생되는 파우더 브레이크로 구성되는 장력 조절기능을 갖는 와인딩장치.
   
8. 제 1 항에 있어서, 상기 센싱모듈은 상기 장력부가모듈 및 상기 메인롤러 사이에 위치하되, 피작업물이 상기 센싱모듈을 거치면서 이송방향이 바뀌도록 장력부가모듈 및 메인롤러 사이의 최단경로를 벗어난 위치에 설치되는 장력 조절기능을 갖는 와인딩장치.
   
9. 제 1 항에 있어서, 상기 메인롤러에 인접한 위치에는 상기 메인롤러에 감기는 피작업물 사이에 간지를 제공하는 간지공급롤러가 있고, 상기 간지는 간지피더를 통해 공급되어 상기 피작업물에 겹친 상태로 상기 메인롤러에 함께 감기는 장력 조절기능을 갖는 와인딩장치.
   
10. 삭제

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