KR200225510Y1

KR200225510Y1 - 비접촉 단선 검출 장치

Info

Publication number: KR200225510Y1
Application number: KR2020000036519U
Authority: KR
Inventors: 김성걸
Original assignee: 홍덕스틸코드주식회사
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2001-06-01

Abstract

본 고안은 연선 완료된 스틸 코드의 진행 경로상에 인접하도록 광센서를 설치한 후, 이 광센서에 의해 감지되는 굴곡수를 기준 설정값과 비교하여 스틸 코드를 구성하는 소선들의 단선 여부를 검출하는 스틸 코드 연선기의 비접촉 단선 검출 장치에 관한 것이다.

본 고안의 비접촉 단선 검출 장치는, 연선기(T) 보이스 이후 다수의 소선들이 연선된 스틸 코드의 진행 경로상에 근접하게 설치된 광파이버센서 내지 광센서(51)와, 광파이버센서 내지 광센서(51)로부터 검출된 스틸 코드의 굴곡 검출 신호(BS)를 입력받아 검출 굴곡수(N₁)를 연산하고 이(N₁)를 사전에 입력된 기준 설정값에 의한 기준 굴곡수(N₀)와 비교하여 연선기의 정지 또는 계속 가동 여부를 판단하는 피엘씨(50)로 구성되며, 상기 피엘씨(50)는 검출 굴곡수(N₁)를 연산하는 고속 카운팅 모듈(50A)과, 기준 설정값을 입력하는 입력부(50C)와, 상기 기준 설정값과 검출 굴곡수(N₁)를 입력받아 기준 굴곡수(N₀)를 연산한 후 이를 검출 굴곡수(N₁)와 비교하여 연선기의 정지 또는 계속 가동 여부를 판단하는 중앙처리부로 이루어진다.

본 고안의 비접촉 단선 검출 장치는, 스틸 코드 외주면에서 발생되는 굴곡 변화를 소선의 빠짐이나 단선에 판단 근거로 사용하는 바, 상기 스틸 코드 외주면 굴곡을 검출하기 위한 센서를 연선 완료된 스틸 코드의 진행 경로에 인접하게 설치하면 되기 때문에 연선기의 구조에 관계없이 적용할 수 있는 이점이 있다.

Description

비접촉 단선 검출 장치{Non-contact type device for detecting broken wires in twister}

본 고안은 스틸 코드 연선기에서 다수 소선들의 꼬임이 완료된 스틸 코드의 진행 경로상에 광센서를 인접하도록 설치하여 스틸 코드를 구성하는 소선들의 굴곡수를 검출하여 소선들의 빠짐이나 단선 여부를 검출하는 비접촉 단선 검출 장치에 관한 것으로, 더 자세하게는 연선 완료된 스틸 코드의 진행 경로상에 분해능 30KHz 이상의 광화이버센서 내지는 광센서를 설치한 후, 이 센서에 의해 감지되는 굴곡수를 피엘씨에서 연산하여 기준 설정값과 비교함으로써 스틸 코드를 구성하는 소선들의 빠짐이나 단선 여부를 검출하는 스틸 코드 연선기의 비접촉 단선 검출 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 타이어나 콘베이어 벨트 등과 같은 고무제품의 보강용으로 사용되고 있는 스틸 코드는, 일반적으로 탄소강 선재의 표면에 고무와의 접착성과 내식성 및 신선성 향상을 위해 황동도금층을 형성시킨 다수의 강 소선을 일정한 꼬임 피치 및 꼬임 방향을 갖도록 서로 연선하여 제조된다.

상기와 같이 다수의 강 소선들이 꼬여진 스틸 코드는 연선기의 회전경판을 거쳐 보이스를 통과하는 과정에서 최종의 꼬임이 이루어지게 되는 바, 종래 스틸 코드 제조에 사용되는 연선기를 개략적인 구성도을 도시하고 있는 도 1의 도면을 참조하여 연선기의 전반적인 구조 및 연선 과정을 간단히 살펴보면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 종래의 스틸 코드 연선기는 하연 코드 공급보빈(11)에서 풀려나오는 하연 코드(11A) 및 다수 본의 소선 공급보빈(12)으로부터 인출되는 소선(12A)이 각각 안내되는 가이드 경판(13)과, 가이드경판(13)을 통과한 각각의 소선(12A)이 한 곳으로 모이도록 고속 회전하는 회전경판(14)과, 회전경판(14)의 회전에 의해서 콘형으로 회전하는 소선(12A)이 그 내부를 통과하는 과정에서 꼬임이 이루어지는 보이스(15)와, 보이스(15)를 통과한 스틸 코드(SC)에 과꼬임을 부여해주는 오우버 트위스터(over twister)(16)와, 오우버 트위스터(16)을 빠져나온 스틸 코드(SC)가 권취되는 권취스풀(17)로 구성되어 있다.

이때, 상기 하연 코드 공급보빈(11)으로부터 풀려나온 하연 코드(11A)와 소선 공급보빈(2)에서 인출된 각각의 소선(12A)은 가이드경판(13)에 의해서 회전경판(14)로 안내되며, 회전경판(14)의 고속 회전으로 인하여 서로간에 연합이 이루어진다.

상기와 같이 서로 연합된 하연 코드(11A)와 소선(12A)들은 소경의 관(管)이 형성된 보이스(15)를 통과하는 과정에서 일정한 피치와 꼬임 방향을 갖는 스틸 코드(SC)로 제조된다.

그리고, 이때 여러 가닥의 소선(12A)들은 회전경판(14)의 회전과 소선(12A)들의 이동을 위하여 부여되는 장력 그리고 이동 경로의 방향 변화중에 발생되는 마찰력 및 소선 자체의 결함 등에 의하여 일부 소선(12A)의 단선이나 빠짐등이 발생하는 경우가 있으며, 소선(12A)의 단선이나 빠짐이 발생한 상태로 회전경판(14)를 거쳐 스틸 코드(SC)가 제조되면 스틸 코드(SC)의 형태불량으로 인하여 스풀(17)에 권취되어 있는 기권취 스틸 코드(SC)까지도 폐기처분해야 하는 손실이 발생하게 된다.

따라서, 상기와 같은 소선들의 단선이나 빠짐 등의 문제를 해결하기 위하여 종래에는 가이드경판과 회전경판 사이 즉, 각 소선들이 한 곳으로 집중되는 부분에 꼭지점 부분이 제거된 원뿔형이며 내주면에 동판이 부착된 어스 부재(18)를 개재시켜 소선들이 어스 부재(18)의 중공을 통과하도록 하고, 소선이 단선될 경우에는 어스 부재(18) 내주면의 동판에 단선된 소선이 단락됨으로써 발생하는 전기적 어스 현상을 이용하여 소선의 단선을 감지하도록 하고 있다.

또는, 소선(W)들의 이동 경로상에 도 2에 도시된 바와 같이 어스 봉(21)과 원통형 롤러(22)로 구성되는 단선 검출 장치를 설치하여 상기 방법과 같이 소선의 단선을 감지하고 있으나, 전기적 어스를 이용한 상기의 두 방법은 소선의 단선이 아닌 빠짐을 검출할 수 없다는 단점과, 단선부가 스틸 코드의 내부로 인입되어 어스를 발생시키지 않는 경우에는 그 검출이 불가하다는 문제가 있다.

상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이, 보이스(31) 직전에 피엘씨(PLC)(도면 미도시)에 전기적으로 연결된 근접 센서(S)를 부착하고, 근접 센서(S) 앞에서 고속 회전하며 진행하는 소선(W)들의 근접 센서(S) 통과 횟수를 측정하고, 이 측정값을 기준값과 비교하는 방법으로 소선의 단선이나 빠짐을 검출하는 장치가 개발되었다.

그러나, 상기 장치는 연선기의 구조에 따라 적용이 어려운 경우도 있어 그 구조가 다양한 모든 연선기에 동일하게 적용할 수 없는 문제가 있다.

본 고안은 이상에서 살펴본 종래 연선기의 단선 검출 장치들이 갖는 제반 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 소선들의 꼬임이 이루어지도록 하기 위하여 그 구조가 복잡한 보이스 이전의 위치가 아닌, 연선이 이루어지는 보이스 이후의 비교적 구조가 단순한 위치에서 연선이 완료된 스틸 코드의 외주면을 검출 대상으로 하기 때문에 검출 장치의 적용이 연선기의 구조에 영향을 받지 않으면서도 소선의 단선과 빠짐을 정확히 검출할 수 있는 비접촉 단선 검출 장치를 제공함에 본 고안의 목적이 있다.

도 1은 종래 연선기의 개략 구성도.

도 2는 어스 봉과 원통형 롤러를 이용한 종래 단선 검출 장치의 개략적인 개념도.

도 3은 종래 비접촉식 검출 장치의 개념도.

도 4는 스틸 코드의 정면도.

도 5는 본 고안 장치의 신호 흐름도.

도 6은 본 고안 장치의 제어 순서도.

((도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명))

11. 하연 코드 공급 보빈 12. 소선 공급 보빈

13. 가이드 경판 14. 회전 경판

15,31. 보이스 16. 오우버 트위스트

17. 스풀 18. 어스 부재

21. 어스 봉 22. 원통형 롤러

50. 피엘씨 51. 굴곡 검출 센서

본 고안의 상기 목적은 스틸 코드의 진행 속도에 대하여 적절한 분해능을 갖는 광파이버센서 내지는 광센서와 상기 센서로부터 입력되는 신호를 분석하여 연산하는 고속 카운팅 모듈을 구비한 피엘씨에 의하여 달성된다.

본 고안의 비접촉 단선 검출 장치는, 연선이 완료되어 진행하는 스틸 코드를 대상으로 하며, 스틸 코드의 외주면을 구성하는 소선들에 의하여 형성되는 스틸 코드 외주면의 굴곡수를 검출하여 소선의 빠짐이나 단선 여부를 판단함에 본 고안 특유의 기술적 특징이 있다.

따라서, 본 고안의 장치는, 이동하는 스틸 코드의 굴곡을 비접촉식으로 검출하는 센서와, 상기 검출 신호를 입력받아 굴곡수로 연산하고, 연산된 굴곡수와 기준값과 비교하여 소선의 단선이나 빠짐을 판단하기 위한 피엘씨가 필요하다.

그리고, 스틸 코드의 굴곡을 검출한 센서로부터 신호를 입력받고, 이를 굴곡수로 연산하기 위해서는 매우 빠른 연산 속도를 가져야 하기 때문에 일반적인 피엘씨 카운팅 모듈이 아닌 고속 카운팅 모듈이 필요하게 된다.

즉, 스틸 코드 외주면 굴곡을 검출한 신호를 고속 카운팅 모듈에서 연산하고, 연산된 스틸 코드의 굴곡수를 사전에 입력된 기준 설정값과 비교하여 스틸 코드를 구성하는 소선의 단선이나 빠짐 여부를 피엘씨의 중앙처리부가 판단하여 연선기의 계속 가동/정지 여부를 제어하게 된다.

본 고안의 비접촉 단선 검출 장치는, 스틸 코드 외주면에 형성되는 굴곡을 검출하여 소선의 단선과 빠짐을 판단하는 것으로, 상기 스틸 코드 외주면의 굴곡이란, 도 4에 도시된 바와 같이 꼬임 구조에서 나타나게 되는 피치의 산(P)과 골(B)에 의하여 형성되는 스틸 코드 외주면의 높이차, 즉 스틸 코드 외주면의 변위차를 뜻한다.

예를 들어, 스틸 코드의 이동 속도(V)를 95.2m/min, 1피치의 길이(d)를 14mm, 소선의 수를 4가닥 이라 하면, 1피치의 굴곡수는 4이고, 분당 검출되는 굴곡수는 (95.2 ×1000/14) ×4 = 27.200개가 된다.

그리고, 공급되는 소선들의 일부가 빠지거나 연선중인 소선들의 일부에서 단선이 발생하게 되면 상기 굴곡수에 변화가 발생하게 되는 데, 이때 만약 4가닥의 소선 중에서 1가닥이 빠지거나 단선된다면 1피치당 굴곡수는 3개가 되며, 굴곡수 감소율은 25%가 된다.

따라서, 본 고안의 장치는, 각 소선을 대상으로 하여 소선의 빠짐이나 단선을 직접적으로 검출하지 않고, 소선들에 의하여 형성되는 스틸 코드 외주면의 굴곡수 변화를 통하여 소선의 빠짐이나 단선의 판단 기초로 이용하는 간접적인 장치이며, 광파이버센서 내지 광센서는 상기의 굴곡수를 검출하기 위한 것으로, 상기 센서는 스틸 코드 외주면에 형성된 굴곡에 빛을 투사하고, 굴곡면에서 반사된 빛의 위상차를 검출하는 역할을 한다.

따라서, 굴곡 감지 센서는 상기의 굴곡수를 충분히 검출할 수 있는 정도의 분해능을 가져야 하는 것이 중요하며, 상기 예의 27,200개에 해당하는 굴곡수를 정확히 감지하기 위해서는 454Hz 이상의 분해능을 가져야 한다.

즉, 굴곡 검출 센서의 분해능은 연선기의 속도와 연선 대상 소선수의 범위 등을 고려하여 결정되어야 하며, 분해능이 떨어질 경우에는 정확한 굴곡수를 검출할 수 없다.

또한, 연선기에서 진행하는 스틸 코드 외주면에서 검출되는 모든 굴곡 신호의 위상차를 분석하고 이를 굴곡수로 연산하기 위해서 피산엘씨에는 고속 카운팅 모듈이 필요하게 된다.

상기 본 고안의 목적과 기술적 구성을 비롯한 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 고안의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.

도 5에 본 고안 일실시예 비접촉 단선 검출 장치의 신호 흐름도를 도시하였다.

도시된 바와 같이, 연선기(T) 보이스 이후 다수의 소선들이 연선된 스틸 코드의 진행 경로상에 근접하게 설치된 광파이버센서 내지 광센서(51)로부터 검출된 스틸 코드의 굴곡 검출 신호(BS)는 고속 카운팅 모듈(50A)에 입력된 후, 검출 굴곡수(N₁)로 연산되어 중앙처리부(50B)로 입력된다.

중앙처리부(50B)는 상기 검출 굴곡수(N₁)와, 입력부(50C)에 사전에 입력된 기준 설정값을 사용하여 연산된 기준 굴곡수(N₀)를 비교한 후, 그 차이가 허용 한계를 벗어나게 되면 연선기(T)에 정지 신호(SS)를 보내 연선기(T)를 정지시킴으로써 불량 스틸 코드의 제조를 방지하게 된다.

이때, 상기 기준 설정값은 스틸 코드의 진행 속도, 소선수, 1피치 길이 및 비교 굴곡수 차의 허용 한계로서, 중앙처리부(50B)는 전자의 세 값을 기준으로 하여 검출 대상 스틸 코드의 기준 굴곡수를 연산하고 기준 굴곡수와 검출 굴곡수의 차이가 상기 굴곡수 차 허용 한계를 벗어나는지를 판단하여 최종적으로는 연선기의 계속 가동 또는 정지시키는 역할을 한다.

즉, 본 고안 단선 검출 제어 장치는, 상기 기준 설정값을 피엘씨의 입력부(50C)에 입력하는 단계(61)와, 피엘씨의 중앙처리부(50B)에서 상기 기준 설정값을 입력받아 스틸 코드의 기준 굴곡수(N₀)를 연산하는 단계(62)와, 스틸 코드의 진행 경로상에 인접하게 설치된 굴곡 검출 센서(51)가 스틸 코드 외주면의 굴곡을 검출하고 이를 피엘씨의 고속 카운팅 모듈(50A)로 전송하는 단계(63)와, 굴곡 검출 센서(51)로부터 입력받은 굴곡 신호를 이용하여 검출 굴곡수(N₁)를 연산하는 단계(64)와, 검출 굴곡수(N₁)와 기준 굴곡수(N₀)의 차이를 연산하는 단계(65)와, 상기 굴곡수 차이와 기준 설정값인 허용 한계를 벗어나면 연선기를 정지시키고 허용 한계 내에 있으면 스틸 코드 굴곡 검출 단계로 이행되는 굴곡수 차와 허용 한계의 비교 단계(66)로 이루어지는 제어 순서에 의하여 동작하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안의 비접촉 단선 검출 장치는, 스틸 코드 외주면에서 소선의 빠짐이나 단선에 의하여 발생되는 굴곡수 변화를 검출하여 소선의 빠짐과 단선을 판단하기 때문에, 소선에 의해 형성되는 상기 스틸 코드 외주면의 굴곡을 검출하기 위한 굴곡 검출 센서를 연선이 완료된 스틸 코드의 진행 경로에 인접하는 곳이기만 하면 되는 바, 구조에 관계없이 모든 연선기에 적용할 수 있는 이점이 있다.

Claims

연선기(T) 보이스 이후 다수의 소선들이 연선된 스틸 코드의 진행 경로상에 근접하게 설치된 광파이버센서 내지 광센서(51)와, 광파이버센서 내지 광센서(51)로부터 검출된 스틸 코드의 굴곡 검출 신호(BS)를 입력받아 검출 굴곡수(N₁)를 연산하고 이(N₁)를 사전에 입력된 기준 설정값에 의한 기준 굴곡수(N₀)와 비교하여 연선기의 정지 또는 계속 가동 여부를 판단하는 피엘씨(50)로 구성됨을 특징으로 하는 비접촉 단선 검출 장치.
제 1항에 있어서, 상기 피엘씨(50)는, 광파이버센서 내지 광센서(51)로부터 검출되어 입력된 스틸 코드의 굴곡 검출 신호(BS)로부터 검출 굴곡수(N₁)를 연산하는 고속 카운팅 모듈(50A)과, 스틸 코드의 진행 속도, 소선수, 1피치 길이 및 굴곡수 차 허용 한계 등의 기준 설정값을 입력하는 입력부(50C)와, 상기 기준 설정값과 검출 굴곡수(N₁)를 입력받아 기준 굴곡수(N₀)를 연산한 후 이를 검출 굴곡수(N₁)와 비교하여 연선기의 정지 또는 계속 가동 여부를 판단하는 중앙처리부로 구성됨을 특징으로 하는 비접촉 단선 검출 장치.