KR200224821Y1 - 엔코더를 이용한 피치 조절 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 치차 센서가 부착된 메인 모터와 엔코더가 설치된 인출 캡스탄 모터를 이용하여 볼륨식 조절만으로 와이어 로프 등의 꼬임 피치를 자유롭게 조절 가능하면서도 연선 장치의 구조를 단순화시킨 연선기의 엔코더를 이용한 피치 조절 장치에 관한 것이다.

본 고안의 피치 조절 장치는, 치차(35A)가 조립되고 치차의 회전을 감지하기 위한 치차 센서(35C)가 부착된 메인 모터(35)와, 회전축 단부에 엔코더(38A)가 조립된 인출 캡스턴 모터(38)와, 상기 치차 센서(35C)와 엔코더(38A)로부터 두 모터의 회전수에 대한 신호를 입력받아 실시간 꼬임 피치를 연산하여 표시해줌과 동시에 실시간 꼬임 피치와 볼륨식으로 입력되는 기준 꼬임 피치를 비교하여 그 차이에 따른 인출 캡스턴 모터(38) 제어 신호를 출력해주는 제어부(60)와, 상기 제어부로부터 출력된 인출 캡스턴 모터(38) 제어 신호에 의하여 인출 캡스턴 모터(38)를 구동해주는 인출 캡스턴 모터 구동부(61)로 구성된다.

본 고안의 꼬임 피치 조절 장치는, 인출 캡스턴의 구동이 메인 모터로부터 동력을 전달받는 방식이 아니라 별도의 모터에 의해서 이루어지게 되고, 인출 캡스턴 모터의 구동이 메인 모터와의 전기적인 연동에 의하여 이루어지기 때문에 꼬임 피치 조절시 연속적인 볼륨식 조절에 의해 손쉽고 정밀하게 꼬임 피치의 조절이 이루어지며, 인출 캡스턴의 구동이 별도의 구동 모터에 의해서 수행되는 바, 메인 모터의 동력을 인출 캡스턴으로 전달하기 위한 복잡한 동력 전달 씨스템이 필요하지 않아 연선기가 단순화되고 발생 가능한 고장 요인이 감소되는 효과가 있다.

Description

엔코더를 이용한 피치 조절 장치{Apparatus using an encoder for controlling the twisting pitch}

본 고안은 엔코더를 이용한 피치 조절 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 연선기의 회전체와 인출 캡스턴을 함께 구동해주는 1대의 메인 모터를 회전체 전용으로 하고, 인출 캡스턴 구동용 모터를 별도로 설치한 후, 상기 메인 모터와 인출 캡스탄 모터의 회전축에 각 모터의 회전속도 측정을 위한 치차 센서와 엔코더(encoder)를 각각 부착하고 상기 두 모터를 전기적으로 연동시켜 구동되도록 함으로써 볼륨식 조절만으로 와이어 로프 등의 꼬임 피치를 자유롭게 조절 가능하면서도 연선 장치의 구조를 단순화시킨 와이어 연선기의 엔코더를 이용한 피치 조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 각종 산업분야에 사용되는 와이어 로프나 타이어 나 스틸 코드 등의 강연선 제품은 여러 가닥의 강(鋼) 소선(素線)을 일정한 방향과 피치로 서로 꼬아 제조되는 데, 이러한 강연선의 제조 장치를 연선기라 하며, 연선기는 강 소선들을 연합(撚合)하여 스트랜드를 만드는 스트랜더(strander)와 스트랜드들을 연합하여 와이어 로프를 만드는 클로우저(closer)가 있으나 구조상 명확한 구별은 없고, 일반적으로 스트랜더는 보빈 수가 많고 소형이며, 클로우저는 보빈 경이 크고 그 수는 보통 6∼12개이고 회전속도가 느린 특징이 있다.

상기 두 종류의 연선기는 모두 보빈의 장착 형태에 따라 도 1에 도시된 바와 같이 횡형(1A)과 입형(1B)으로 나늬어지는 P형(planetary 형)과 T형(1C)(tubular 형)으로 구분되며, P형의 경우에는 원판상의 보빈 장착대(D)(D')에 보빈(B)이 눕혀지거나 세워지는 형태로 장착되고, T형(1C)의 경우에는 눕혀진 형태의 원통형 회전체(T) 내에 설치된 플라이(fly)에 보빈(B)이 장착된다.

상기와 같은 구조의 연선기들 중, 대표적 연선기인 튜블라형 연선기를 예로 들어 연선기의 전체적인 구조와 연선 과정을 도 2에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 상기 튜블라형 연선기(2)의 연선은, 원통형 회전체(21) 내에 설치된 플라이(22)에 장착된 보빈(23)으로부터 회전체(21)의 일측 단부로 소선들이 풀려 나오게 되고, 상기 회전체(21)는 메인 모터(25)에 의하여 회전하게 됨으로써 회전체(21) 외부로 풀려 나온 소선들은 보이스(24)에서 모여지는 동시에 꼬여지게 되고, 소선들이 꼬여진 와이어 로프(R)는 인출 캡스턴(32)을 통과한 후 권취기(34)에서 권취되는 방식으로 이루어진다.

그리고, 상기 튜블라형 연선기(2)의 구동 방식을 살펴보면, 메인 모터(25)의 동력이 'V'벨트(V)에 의하여 메인 기어 박스(26)로 전달되고, 메인 기어 박스(26)로 전달된 동력은 회전체(21)와 인출 캡스턴(32)을 구동시키는 동력으로 분리되며, 이때 인출 캡스턴(32)을 구동시키는 동력에는 권취릴(34)을 구동시키는 동력도 포함된다.

즉, 메인 기어 박스(26)로 전달된 동력의 일부는 1차 샤프트(27) → 피치조정 기어박스(28) → 클러치 박스(29) → 2차 샤프트(30) → 인출 캡스턴 기어박스(31)를 통하여 인출 캡스턴(32)을 구동시키고, 권취기(34)는 인출 캡스턴 기어박스(31)에 연결된 체인(33)에 의하여 동력을 전달 받는다.

와이어 로프 등과 같이 강 소선들을 꼬아 연선 구조를 형성시킴에 있어서 꼬임 피치는 매우 중요한 요소인 바, 이 꼬임 피치의 조절은 회전체(21)의 회전속도와 인출 캡스턴(32)의 회전 속도 즉, 보이스(24)를 통과하는 와이어 로프의 인출 속도 사이의 차이를 조절함으로써 이루어진다.

따라서, 상기와 같이 1대의 메인 모터에 의하여 구동되는 상기 연선기에서 와이어 로프의 피치를 변경시키기 위해서는 피치조정 기어박스(28)에 내장된 다수 기어들의 기어비를 변경하거나, 인출 캡스턴(32)을 직경이 다른 것으로 교체하여야 한다.

그런데, 상기 종래의 꼬임 피치 조절 방식 중에서 인출 캡스턴 교체 방식은 직경을 달리하는 여러 종류의 인출 캡스턴을 마련하여야 할 뿐 아니라 인출 캡스턴의 교체는 과중한 노동 부하와 과다한 시간을 필요로 하는 문제가 있으며, 기어박스식은 기어박스 자체의 구조가 복잡하고 변속 조작이 작업이 까다롭다는 단점이 있다.

또한, 상기 인출 캡스턴 변경식이나 기어박스식 모두 인출 캡스턴과 기어비의 수가 한정되기 때문에 한정된 수의 피치 조절만이 가능할 뿐이며, 정밀한 피치의 조절이나 광범위한 피치 조절이 불가능하다는 문제가 있다.

더욱이, 종래 연선기의 인출 캡스턴은 메인 모터로부터 동력을 전달받는 구조로서, 메인 모터와 인출 캡스턴 사이의 동력 전달과 피치 조절을 위한 복잡한 동력 전달 장치가 필요하기 때문에 장치가 복잡하게 되고, 따라서 연선기의 고장 발생 요인이 증가하게 되는 단점도 있다.

본 고안은 종래 연선기의 기계식 연선피치 조절 방식에서 제기되는 상기의 제반 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 인출 캡스턴의 구동을 메인 모터로부터 분리하여 별도의 구동 모터에 의해 동작되도록 하되, 인출 캡스턴의 구동과 메인 모터의 구동을 전기적으로 연동시키고 볼륨식과 같은 무단 방식으로 꼬임 피치의 자 유로운 조절이 가능하면서도 연선기의 구조를 단순화 할 수 있는 연선기의 피치 조절 장치를 제공함에 본 고안의 목적이 있다.

도 1은 각종 연선기 구조를 보인 것으로,

(가)는 횡형 연선기이며,

(나)는 입형 연선기이고,

(다)는 T형 연선기이다.

도 2는 종래 튜블라형 연선기를 보인 것으로,

(가)는 평면도이고,

(나)는 정면도이다.

도 3은 본 고안 장치가 적용된 튜블라형 연선기를 보인 것으로,

(가)는 평면도이고,

(나)는 정면도이다.

도 4는 본 고안 장치를 구성하는 메인 모터의 풀리부를 보인 것으로,

(가)는 정면도이고,

(나)는 측면도이다.

도 5는 본 고안 장치를 구성하는 인출 캡스턴 모터의 측면도.

도 6은 본 고안 장치의 구성도.

((도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명))

21,36. 회전체 22,36B. 플라이

23,36A. 보빈 24. 보이스

25,35. 메인 모터 26. 메인 기어박스

27. 1차 샤프트 28. 피치조정 기어박스

29. 클러치 바스 30. 2차 샤프트

31. 인출 캡스턴 기어박스 32,37. 인출 캡스턴

34,39. 권취기 38. 인출 캡스턴 모터

35A. 치차 35C. 치차 센서

38A. 엔코더

본 고안의 상기 목적은 풀리 축에 설치된 치차와 치차 센서가 부착된 메인 모터와, 축에 엔코더가 설치된 인출 캡스턴 모터와, 상기 치차 센서와 엔코더의 신호를 입력받아 꼬임 피치를 연산하여 표시하고 이를 입력된 꼬임 피치와 비교하여 인출 캡스턴 모터 구동부로 제어 신호를 출력하는 제어부와, 제어부로부터 입력된 신호에 의하여 인출 캡스턴 모터를 구동시키는 구동부로 이루어진 구조에 의하여 달성된다.

본 고안의 엔코더를 이용한 피치 조절 장치는, 연선기 회전체와 인출 캡스턴을 각각 별개의 모터를 사용하여 구동시키고, 두 모터의 회전을 치차 센서와 엔코터를 사용하여 정확히 측정한 후, 그 회전수 측정치를 기본으로 하여 꼬임 피치를 넓은 범위에 걸쳐 단계식이 아닌 연속식 즉, 볼륨 조절식으로 조절할 수 있음에 특징이 있다.

상기 치차 센서는, 메인 기어 박스와의 연결을 위한 메인 모터의 풀리 축에 설치된 치차의 톱니가 통과하는 수를 측정함으로써 상기 메인 모터의 회전수를 측정하고, 인출 캡스턴 구동 모터 축에 설치된 엔코더는 모터 회전축의 1회전당 1024개의 펄스(pulse)를 발생시켜 그 펄스의 수로서 모터의 회전수를 측정한다.

본 고안의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 고안의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 도 3은 본 고안의 일실시예 연선기 피치 조절 장치가 적용된 연선기의 평면도와 정면도이고, 도 4는 메인 모터의 풀리부를 보인 부분 정면도와 측면도이며, 도 5는 인출 캡스턴 모터의 측면도이다.

도시된 연선기는 그 종류에 있어 튜블라형 연선기로서, 전체적인 구조는 크게 메인 모터(35)와, 보빈(36A) 장착용 플라이(36B)가 내부에 설치된 원통형 회전체(36)와, 인출 캡스턴(37)과, 인출 캡스턴 모터(38)와, 권취기(38)로 구성된다.

본 고안의 엔코더를 이용한 피치 조절 장치가 적용된 상기 연선기는 종래 연선기와 달리 메인 모터(35)는 회전체(36)만을 구동시키고, 인출 캡스턴(37)은 인출 캡스턴 모터(38)에 의하여 개별 구동되나, 상기 메인 모터(35)와 인출 캡스턴 모터(38)는 상호 전기적으로 연동된다.

상기 두 모터의 전기적인 연동을 위하여 메인 모터의 풀리축(35E)에는 풀리(35B)의 내측면과 접하도록 치차(35A)가 조립되고, 치차의 회전을 감지하기 위한 치차 센서(35C)는 치차(35A)의 직하에서 치차(35A)의 톱니에 근접하도록 풀리축(35E) 지지 프레임(35F) 전면에 부착된 브라케트(35D)에 고정된다.

그리고, 인출 캡스턴 모터(38)의 회전축 단부에는 엔코더(38A)가 조립되어 모터의 회전에 따라 펄스를 발생시킨다.

즉, 본 고안의 엔코더를 이용한 피치 조절 장치는, 치차 센서(35C)가 부착된 메인 모터(35)와, 회전축 단부에 엔코더(38A)가 조립된 인출 캡스턴 모터(38)와, 상기 치차 센서(35C)와 엔코더(38A)로부터 두 모터의 회전수에 대한 신호를 입력받아 실시간 꼬임 피치를 연산하여 표시해줌과 동시에 실시간 꼬임 피치와 볼륨식으로 입력되는 기준 꼬임 피치를 비교하여 그 차이에 따른 인출 캡스턴 모터(38) 제어 신호를 출력해주는 제어부(60)와, 상기 제어부로부터 출력된 인출 캡스턴 모터(38) 제어 신호에 의하여 인출 캡스턴 모터(38)를 구동해주는 인출 캡스턴 모터 구동부(61)로 구성되며, 상기 구성 요소들의 제어 흐름을 도 6에 도시하였다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안 연선기의 꼬임 피치 조절 장치는 인출 캡스턴의 구동이 메인 모터로부터 동력을 전달받는 방식이 아니라 별도의 모터에 의해서 이루어지게 되고, 인출 캡스턴 모터의 구동이 메인 모터와의 전기적인 연동에 의하여 이루어지기 때문에 꼬임 피치 조절시 연속적인 볼륨식 조절에 의해 손쉽고 정밀하게 꼬임 피치의 조절이 이루어지는 이점이 있다.

그리고, 본 고안의 장치가 적용되는 연선기는 인출 캡스턴의 구동이 별도의 구동 모터에 의해서 수행되는 바, 메인 모터의 동력을 인출 캡스턴으로 전달하기 위한 복잡한 동력 전달 씨스템이 필요하지 않아 연선기가 단순화되고 발생 가능한 고장 요인이 감소되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 풀리축(35E)에 풀리(35B)의 내측면과 접하도록 치차(35A)가 조립되고 치차의 회전을 감지하기 위한 치차 센서(35C)가 치차(35A)의 직하에서 치차(35A)의 톱니에 근접하도록 풀리축(35E) 지지 프레임(35F) 전면에 부착된 브라케트(35D)에 고정된 메인 모터(35)와, 회전축 단부에 엔코더(38A)가 조립된 인출 캡스턴 모터(38)와, 상기 치차 센서(35C)와 엔코더(38A)로부터 두 모터의 회전수에 대한 신호를 입력받아 실시간 꼬임 피치를 연산하여 표시해줌과 동시에 실시간 꼬임 피치와 볼륨식으로 입력되는 기준 꼬임 피치를 비교하여 그 차이에 따른 인출 캡스턴 모터(38) 제어 신호를 출력해주는 제어부(60)와, 상기 제어부로부터 출력된 인출 캡스턴 모터(38) 제어 신호에 의하여 인출 캡스턴 모터(38)를 구동해주는 인출 캡스턴 모터 구동부(61)로 구성됨을 특징으로 하는 연선기의 엔코더를 이용한 피치 조절 장치.