KR20020082108A - 웹 인장 디바이스 - Google Patents

Abstract

래핑 기계에서 셔틀로부터 분배되는 플라스틱 웹과 같은 웹을 인장하는 디바이스가 개시된다. 상기 래핑 기계는 보통 래핑되는 물체 주위에 위치되는 무한 트랙을 포함하며, 상기 셔틀은 이 무한 트랙에서 이동하면서 상기 웹을 분배한다. 웹이 분배되는 속도는 셔틀이 트랙 주위를 진행함에 따라 변경되고 트랙의 모양과 래핑되는 물체의 모양에 따라 결정된다. 웹 인장 디바이스는 웹에서 일정한 인장을 유지하려 하고 탄성 재료로 커버된 한 쌍의 롤러(roller)를 포함한다. 상기 롤러는 함께 움직여서 닙(nip)을 형성하며, 롤러의 탄성 커버(resilient covering)는 닙에서 압착된다. 상기 웹은 롤러의 닙 사이에서 공급된다.

Description

웹 인장 디바이스{WEB TENSIONING DEVICE}

본 발명은 래핑 웹(wrapping web)의 공급부를 포함하고 폐쇄 경로를 한정하는 트랙 주위를 움직이는 셔틀을 사용함으로써 래핑 웹의 일반적인 나선형 감기(helical winding)를 적용하는 기계를 위한 웹 인장 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은 특히 트랙(track)의 폐쇄 경로가 래핑되는 물체의 개구부를 통과하는 래핑 웹의 축 방향 감기에 관한 것이다.

위에서 언급한 타입의 기계에서, 셔틀이 움직이는 폐쇄 경로와 래핑되는 물체 사이에 상대적인 움직임이 형성된다. 이러한 기계는 기다란 물품 다발 또는 기다란 물품에 래핑을 이용하는 데 사용될 수 있고, 특히 강철 코일과 같은 환형(annular) 또는 도넛형(toroidal) 제품을 래핑하는데 사용될 수 있다. 이 경우에, 트랙이 코일의 중심을 통과하여 코일의 바깥 주변으로 가도록 코일이 위치 될 수 있게 하기 위하여, 트랙은 US-A-5755083에 기술된 2개의 절반부(halves)로 형성되거나 US-A-5282347에 도시된 게이트(gate)를 포함한다. 트랙은 일반적으로 공간에서 고정되도록 배열되고 코일은 코일 축 주위에서 회전되도록 배열되므로, 셔틀이 트랙 주위에서 움직일 때, 포장 웹의 나선형 감기가 환형 코일의 외부 주위에서 환형 코일의 중앙 개구부를 통하여 이용되도록 하기 위하여 축 방향 래핑이 일어난다.

셔틀로부터 웹의 제거 속도는 셔틀이 트랙 주위에서 움직이는 것에 따라 변하고, 물체의 크기에 의해 결정된다. 다시, 강철 코일의 경우를 보면, 강철 코일은 보통 표준 중앙 개구부를 갖지만 강철 시트의 너비와 강철 시트의 길이(및 코일의직경)는 종종 코일마다 변하므로 일반적으로 래핑되는 코일의 직사각형 단면은 코일마다 변한다. 이러한 변화를 수용하기 위하여, 대부분의 셔틀은 웹 공급 릴(web supply reel)이 풀리는 것을 방지하는 일종의 브레이크 메카니즘과 웹의 공급이 불규칙한 속도로 받아들여지도록 웹의 공급을 유지하는 어큐뮬레이터(accumulator)를 포함한다. 이러한 셔틀이 강철 코일의 중앙을 통하여 맞춰지도록 하기 위하여, 셔틀 및 트랙은 적당히 작게 만들어져야 하고 셔틀에서 어큐뮬레이터를 피하는 것이 바람직할 것이다. 이를 위하여 예를 들어 US-A-5829234에서 얼마간의 시도가 있었는데, 여기서 셔틀에서 대체로 균일한 웹 제거 속도를 제공하도록 하기 위하여, 트랙의 형상이 변경되므로 셔틀에서 어큐뮬레이터가 필요없게 된다.

단순 릴 브레이크를 사용하여 웹이 인장되면, 웹에 있는 인장은 공급 릴의 반경에 따라 변화하므로 래핑 시의 인장은 공급 릴에서 웹이 분배됨에 따라 변하게 된다. 공급 릴을 위한 다양한 브레이크 및 공급 릴에서부터 웹의 다운스트림(downstream)에서의 인장을 감지하기 위한 인장 센서 및 인장을 대체로 일정하게 유지하기 위하여 감지된 인장에 응답하여 공급 릴 브레이크를 제어하기 위한 피드백 수단이 EP-A-0936141에서 제안된 바 있다. 유사한 피드백 장치가 프린팅 프레스(printing press)와 필름 릴링 기계(film reeling machine)와 함께 사용되는 대규모 고정 웹 공급 시스템에 사용되지만, 이러한 기술을 폐쇄 경로 주위에서 움직이는 셔틀에 사용하는 것은 어렵다. 전형적으로, 이러한 폐쇄 경로 주위에서 셔틀을 구동하는 힘은 트랙 주위에 위치된 컨덕터 레일(conductor rail)과 맞물리는, 셔틀에서의 와이퍼(wiper)의 접촉으로부터 얻어진다. 이러한 와이퍼 접촉에 의한 정교한 제어 회로의 사용은 사실상 실행하기가 어렵다.

도 1은 래핑 웹(wrapping web) 주위에서 사용되고 있는 본 발명에 의한 웹 인장 디바이스(device)의 사시도.

도 2는 도 1의 웹 인장 디바이스를 포함하는 셔틀(shuttle)의 측 단면도.

도 3은 도 2의 셔틀을 포함하는 강철 코일을 래핑하는데 사용되는 래핑 장치의 측면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 래핑 장치(wrapping apparatus) 2 : 무한 트랙(track)

3 : 셔틀(shuttle) 4 : 섹션

5 : 강철 시트 코일 6 : 플랫폼

7 : 지지체 8 : 무한 랙

9 : 공급 릴(reel) 10 : 롤(roll)

21 : 래핑 매체 22 : 웹 인장 디바이스

23, 24 : 롤러 25, 26 : 카세트 홀더

27 : 슬라이드 채널 28 : 잭 나사(jack screw)

본 발명의 제 1 양상에 따라서, 일반적으로 나선형 감기를 적용하는 셔틀을 위한 웹 인장 디바이스는 대체로 단단한 한 쌍의 롤러를 포함하는데, 상기 롤러는 탄성 재료로 덮히고, 상기 롤러는 서로에 대해 움직여서 닙(nip)을 형성하며, 상기 롤러의 탄성 커버(resilient covering)는 닙에서 압착되고, 웹은 상기 롤러의 닙 사이에서 공급된다.

이러한 단순한 배치는 래핑 웹에서 공급 릴의 반경 또는 래핑 웹의 풀리는 속도에 따라 변하지 않는 대체로 일정한 인장을 제공한다는 것을 발견하였다. 이러한 배치는 분명히 단순 공급 릴 브레이크의 결과보다 훨씬 개선되고, 공급 릴에 대한 여러 가지 브레이크 시도를 수반하는 시스템보다 실행하기가 훨씬 쉽고 비용도 싸다는 결과를 제공한다.

이러한 웹 인장 디바이스는, 트랙의 모양이 래핑 웹의 대체로 일정한 풀림 속도를 제공하기 위하여 변경되는, EP-A-0936141에 기술된 기계와 사용될 수 있으므로 관련된 웹 어큐뮬레이터가 필요하지 않다. 그러나, 셔틀이 셔틀로부터의 웹 공급 순간 속도의 변화를 대처할 수 있도록 웹 인장 디바이스의 웹 어큐뮬레이터 다운스트림을 또한 포함하는 것이 바람직하다.

바람직하게, 롤러는 고무 또는 고무와 같은 탄성 재료로 된 커버가 있는 속이 비었거나 꽉 찬 강철 코어를 갖는데, 이 고무 또는 고무와 같은 탄성 재료는 경화(vulcanised)된 천연 또는 합성 고무이거나 폴리우레탄과 같은 열가소성 탄성체 일 수 있다. 바람직하게, 상기 탄성 커버는 열 저항성이 있는데, 이는 웹 처리 속도가 고속일 때 상당한 양의 열이 롤러에 생길 수 있기 때문이다. 바람직하게, 커버는 70 내지 75의 쇼어 경도(Shore hardness)와 1.14 내지 1.2의 비중을 갖는다. 롤러의 코어는 각각, 25㎜ 내지 100㎜의 직경과 8 내지 4㎜ 범위의 커버 두께를 갖는다.

바람직하게, 롤러는 셔틀의 몸체를 형성하는 스트레쳐(stretcher)와 2개의 측부 플레이트로 구성된 박스 프레임 구조물에 장착되는데, 롤러 중의 하나에 대한 저널 베어링(journal bearing)은 측부 플레이트에서 슬라이드(slide)에 장착되고 하나의 롤을 다른 롤 쪽으로 움직이기 위해 잭 나사(jack-screw)와 같은 조절기를 포함한다. 바람직하게, 웹 공급 릴에 있는 웹 공급 롤이 업스트림 롤러에 대하여 작용되거나 상기 업스트림 롤러가 롤로부터 웹이 풀리는 것을 제어하기 위하여 웹 공급 롤에 대해 작용되는데, 이는 공급 롤이 자유롭게 회전하지 못하도록 한다.

제 2 양상에 있어서, 본 발명은 일반적으로 나선형 감기에 적용되도록 구성된 웹 재료를 공급하기 위한 셔틀로서, 이 셔틀은 제 1 양상에 의한 웹 인장 디바이스를 포함한다.

제 3 양상에 있어서, 본 발명은 물품에 래핑 웹을 적용하기 위한 래핑 장치로서, 이 래핑 장치는 래핑되는 물품 주위에 배치되는 무한 트랙을 포함하고 이 무한 트랙에는 제 2 양상에 의한 적어도 하나의 셔틀이 이동한다.

이하, 본 발명에 의한 웹 인장 디바이스의 특정 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

<실시예>

먼저, 도 3을 참조하면, 래핑 장치(1)가 도시되는데, 이는 래핑 셔틀(3)이 이동하는 무한 루프 트랙(endless looped track)(2)을 포함한다. 상기 무한 트랙(2)의 내부면에는 무한 랙(rack)(8)이 제공된다. 트랙의 섹션(4)은 물품, 예를 들어, 강철 시트 코일(5)을 래핑하고, 래핑을 위해 위치시키며, 또한 래핑 셔틀(3)을 제거 또는 교환할 수 있도록 하기 위하여 트랙의 나머지 부분으로부터 멀어지게 이동하는 것이 가능하다. 코일의 중앙 구멍이 트랙(2)의 한 섹션을 둘러싸는 상태로 코일을 위치시키기 위해 또한 래핑되는 동안 코일을 회전시키기 위해 코일(5)은 이동 가능한 플랫폼(6) 상에 제공된다. 루프 트랙(2)의 높이는 또한 원주형 지지체(columnar support)(7)에서 크기가 다른 코일에 대해 맞춰지도록 조절 가능하다.

도 3의 래핑 장치는 아래에 설명되는 본 발명에 의한 웹 인장 디바이스와 함께 사용되는 데 적합한 래핑 장치의 일례일 뿐이다. 다른 타입의 래핑 장치, 예를 들어, 무한 트랙이 서로 멀어지거나 가까워지게 이동할 수 있는 2개의 대칭의 "U"모양 부품으로 형성되는 US-A-5755083에 설명된 장치는 대안적으로 본 발명의 웹 인장 디바이스를 포함할 수 있다. 더욱이, 강철 시트 코일을 래핑하는 데에 래핑 장치가 사용되는 것이 도시되지만, 파이프 다발, 목재(timber) 또는 금속 압출 성형물과 같이 중앙 개구부를 갖지 않는 다른 물품도 쉽게 래핑될 수 있다.

이제 특히, 도 2를 참조하면, 셔틀(3)에 대한 특정한 실시예가 작동하는 것이 도시된다. 셔틀(3)은 예를 들어, US-A-5755083에 기술된 것과 유사한데, 이는 공급 릴(9)에 장착된 플라스틱 인장 웹 또는 필름의 롤과 같은 래핑 매체(21)의 롤(10)을 포함한다. 더욱 바람직하게, 래핑 매체는 일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드(Illinois Tool Works Inc.)에 의해 발크로스(VALCROSS)라는 상표로 판매되는 필름과 같은 필름을 포함하는데, 이는 본래 대체로 비 인장성 교차 적층 강화 필름(non-stretchable cross-laminated strength film)이다.

래핑 매체(21)의 롤(10)은 스트레쳐에 의해 분리되는 2개의 측부 플레이트를 갖는 박스 프레임을 포함하는 셔틀 몸체부(11)의 일단부로부터 내뻗게 된다. 전기 모터(12)는 랙(8)과 맞물린 피니언(pinion)(13)을 구동하도록 셔틀 내에 장착된다. 모터(12)는 트랙(2)의 주변 둘레 및 주변 표면 아래의 래핑 장치 내에 위치된 단단한 전기 공급 컨덕터(conductor)와 접촉하는, 셔틀에서의 와이퍼(wiper) 접촉을 통하여 동력을 받을 수 있다. 자유 회전하는 측부 휠(freewheeling side wheel)(14 내지 17)은 트랙에서 셔틀을 지탱한다.

어큐뮬레이터(18)는 셔틀 내의 과잉 래핑 매체(21)를 효과적으로 "저장"하도록 셔틀(3) 내에 제공될 수 있는데, 이 때 래핑 매체(21)가 롤(10)에서 공급되는 속도는 래핑 매체가 래핑되는 물품 주위에서 적용되는 속도보다 일시적으로 커야만 한다. 어큐뮬레이터는 정렬된 롤러(roller)를 포함하는데, 이들 중 몇몇(19,20)은 종래에 알려진 바와 같이 스프링 인장력 하에서 이동 가능하다. 그러나, 앞에서 언급한 바와 같이, 어큐뮬레이터(18)는 본 발명의 작동에 필수적인 것은 아니다.

웹 인장 디바이스(22)도 셔틀(3) 내에 포함된다. 인장 디바이스는 명확하게하기 위하여 도 1에서 셔틀 밖에 도시되고 대체로 단단한 한 쌍의 롤러(23,24)를 포함한다. 롤러(23,24)의 단부는 롤러의 축이 평행하도록 하기 위하여 카세트 홀더(cassette holder)(25,26)에 장착된다. 롤러(23)는 카세트 홀더(25,26))에 있는 롤러 베어링(bearing) 내에서 회전 가능하나 그렇지 않다면 카세트 홀더에 대해 움직일 수 없다. 롤러 베어링은 또한 카세트(25,26) 내에서 롤러(24)를 회전 가능하게 지지 하지만, 롤러 베어링은 롤러(24)의 축이 롤러(23)의 축에서 멀어지거나 가까워질 수 있도록 하기 위하여 슬라이드 채널(slide channel)(27)에 장착된다. 롤러(23,24) 축 사이의 간격을 사용자가 조절할 수 있도록 하기 위하여 잭 나사(jack screw)(28)와 같은 조절 수단이 카세트 홀더의 자유 단부에 제공된다.

래핑 매체(21)는 롤러(23) 아래를 지나 롤러(23,24) 사이를 통과해 어큐뮬레이터(18)로 가거나 셔틀 밖으로 나가 래핑되는 물품에 직접 감겨진다. 롤러(23,24)는 예를 들어, 길이가 260㎜, 직경이 45㎜일 수 있는데, 이는 속이 비거나 꽉찬 강철 코어 위에 천연 고무 재료로 된 약 5㎜ 외부 코팅을 포함한다. 따라서, 롤러(24)는 그 코팅된 면이 래핑 매체(21)를 통해 커버된 롤러(23)의 표면과 접촉하도록 조절될 수 있다. 그 후 2개의 코팅이 변형되어 닙(nip)(29)을 제공하면 이 닙을 통하여 래핑 매체(21)가 분배된다. 롤러는 상당한 열 강화(heat build up)를 견디는 것이 필요할 것으로 예상된다. 롤러 전체의 직경이 강화 열의 소산(dissipation)을 돕기 위해 증가되었다면 탄성 재료로 된 롤러의 외부 코팅의 두께는 감소될 수 있다.

래핑 매체(21)의 자유 단부가 래핑되는 물품에 고정되었다면, 그 후 셔틀이트랙 주위를 움직이는 것으로 인해 래핑 매체는 롤(10)에서 빠진다. 닙(29)은 분배된 래핑 재료에 인장을 생기게 하는 롤링 저항(rolling resistance)을 생성시킨다. 잭 나사(28)를 조절하면 래핑 매체에서의 이 인장이 다양한 래핑 매체의 특성 사항(specification)에 맞게 조절될 수 있다. 롤(10)이 자유롭게 회전하는 것과 풀리게 되는 것을 방지하기 위하여, 약간의 드래그(drag)가 공급 릴(9)에 제공되는 것이 바람직할 것이다. 이것은 위치 선정 롤러(positioning roller)(23)의 표면이 롤(10)에서 분배되지 않은 래핑 매체의 면과 접촉하도록 하기 위하여 위치 선정 롤러(23)에 의해 제공될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 장치는 래핑 웹에서 공급 릴의 반경 또는 래핑 웹의 풀리는 속도에 따라 변하지 않는 대체로 일정한 인장을 제공하고, 단순 공급 릴 브레이크의 결과보다 훨씬 개선되고, 공급 릴에 대한 여러 가지 브레이크 시도를 수반하는 시스템보다 실행하기가 훨씬 쉽고 비용이 싼 효과가 있다.

Claims (9)

1. 일반적으로 나선형 감기(helical winding)를 적용하도록 구성된 셔틀(shuttle)을 위한 웹 인장 디바이스(web tensioning device)로서,

   탄성 재료로 덮히며, 닙(nip)을 형성하도록 서로 가압되는 한 쌍의 대체로 강성인 롤러를 포함하며, 상기 롤러의 탄성 커버(resilient covering)는 상기 닙에서 압착되며, 상기 웹은 상기 롤러의 닙 사이로 공급되는, 웹 인장 디바이스.
2. 제 1항에 있어서, 상기 롤러는 고무 또는 고무와 같은 탄성 재료로 된 커버가 있는 속이 비거나 꽉찬 강철 코어(steel core)를 가지며, 여기서 상기 고무 또는 고무와 같은 탄성 재료는 경화된 천연 또는 합성 고무 또는 열가소성 엘라스토머(thermoplastic elastomer)인, 웹 인장 디바이스.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 탄성 커버는 열 저항성이 있는, 웹 인장 디바이스.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 탄성 커버는 70과 75사이의 쇼어 경도(Shore hardness)와 1.14와 1.20사이의 비중을 갖는, 웹 인장 디바이스.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 롤러의 코어는 각각 25와 100㎜사이의직경과 8과 4㎜사이의 범위의 커버 두께를 갖는, 웹 인장 디바이스.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 웹은 웹 공급 릴(supply reel)에 있는 웹 공급 롤로부터 상기 한 쌍의 대체로 단단한 롤러 중 업스트림(up-stream) 롤러 주위를 통해 공급되고,

   상기 웹 공급 롤로부터 상기 웹이 풀리는 것을 제어하기 위하여 상기 웹 공급 롤에 대해 상기 업스트림 롤러를 움직이도록 구성된 수단을 더 포함하는, 웹 인장 디바이스.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 롤러는 상기 셔틀의 몸체를 형성하는 2개의 측부 플레이트(plate)와 스트레쳐(stretcher)로 구성되는 박스 프레임 구조물(box frame construction)에 장착되며,

   상기 롤러 중의 하나에 대한 저널 베어링(journal bearing)은 상기 측부 플레이트에 있는 슬라이드(slide)에 장착되고, 조절기(adjuster)는 상기 하나의 롤러를 다른 롤러 쪽으로 움직이기 위해 제공되는, 웹 인장 디바이스.
8. 일반적으로 나선형 감기에 적용되도록 구성된 웹 재료를 공급하기 위한 셔틀로서,

   상기 셔틀은 제 1항 또는 제 2항에 기재된 웹 인장 디바이스를 포함하는, 셔틀.
9. 물품에 래핑 웹(wrapping web)을 적용하기 위한 래핑 장치로서,

   상기 래핑 장치는 래핑되는 상기 물품 주위에 배열된 무한 트랙을 포함하고 상기 무한 트랙에는 제 8항에 기재된 적어도 하나의 셔틀이 이동하는, 래핑 장치.