KR200374277Y1 - 에나멜 코팅 동선용 자동화 권취장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 에나멜 코팅 동선용 자동화 권취장치에 관한것으로, 그 목적은 보빈을 교체하는 작업 이외에는 작업자의 지시 없이도 코팅, 건조된 동선을 자동으로 감을 수 있는 장치를 제공하는데 있다.

본 고안의 구성은 에나멜 코팅 공정에서 제품을 출하하기 전 모든 코팅과 건조 공정이 마무리 된 동선을 원하는 양만큼 최종 감는 권취장치에 있어서, 냉각장치에서 권취장치로 이송되는 동선(5)과 접촉하여 이송 속도와 지나간 길이를, 보빈(21)의 메인모터(22)를 제어하는 제어시스템부(4)의 인버터로 보내는 엔코더부(1)와; 상기 엔코더부(1)로부터 신호를 받아 순차적으로 회전하여 동선을 감는 한쌍의 보빈부(2)와; 상기 보빈부(2)의 전면부에 설치되어 엔코더부(1)로부터 이송되는 동선(5)을 보빈부(2)로 리드하는 이송 도르래(35)와, 이 이송 도르래(35)와 동일한 수평 위치에 장착된 거리검출센서(34)가 함께 지지수단에 장착되어 상하 왕복운동되도록 구성된 자동트래버스부(3)와; 상기 엔코더부(1), 보빈부(2) 그리고 자동트래버스부(3)를 하나의 모듈로 제어하는 제어시스템부(4)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

에나멜 코팅 동선용 자동화 권취장치{Automatic Drawing Machine for Enamel Coating Copper}

본 고안은 에나멜 코팅 동선용 자동화 권취장치에 관한 것으로, 특히 에나멜 코팅 공정 중 최종 단계인 동선의 감기 작업을 수행하는 권취장치에 관한 것이다.

에나멜 코팅 공정은 동선의 신선, 어닐링, 코팅, 건조, 냉각, 권취와 같이 크게 6단계를 수행하게 되는데, 권취 공정은 이 중에서 소비자의 요구에 맞도록 제품을 적절한 양으로 감는 공정이다.

권치공정은 에나멜 코팅 공정 뿐 아니라, 섬유나 실과 같은 제품을 일정한 방식으로 타래에 감는 것에 이용된 것이 일반적으로 대부분의 장치에서 자동화가진행되어 왔지만, 작업자가 항상 작업의 순조로운 연속 공정을 위해 감독하고, 간섭하여야 하는 시스템으로 운영되어 왔다.

기존의 에나멜 공정에 이용되어 온 동선용 권취장치도 역시 동선을 감는 작업 이외에는 보빈의 교체 및 새로운 보빈으로의 동선 이송과 같은 대부분의 작업을 작업자가 감독하고 직접 수행되도록 설정해 주어야 하는 불편한 시스템으로 운영되어 왔다. 특히 하나의 보빈에 대한 감기 작업이 어느 시점에서 완성되는지를 작업자가 직접 확인하고 결정하여야 하기 때문에 작업자에 따라 출하되는 제품의 양이 달라질 수 있을 뿐 아니라, 작업의 연속 능령에도 큰 영향을 미쳤다. 완성된 이후 다른 보빈 작업으로의 연속적인 작업 변경에 있어서도 작업자가 직접 선을 다른 보빈으로 이송시켜야 하기 때문에 작업 도중 작업자의 실수에 의한 작업의 부분 중단과 같은 위험 요인도 상당 부분 내포하고 있어 생산성 향상 및 작업의 효율화를 저해하는 요인이었던 것이 사실이다.

최근 이러한 문제점을 개선하기 위해 유럽 및 일본 등지에서는 장치의 모든 공정을 자동화하기 위해 많은 노력이 진행되고 있다. 일예를 들자면 이탈리아에서는 생산 속도가 기존 장치 대비 4배 이상 빠른 건조 및 코팅 공정의 개발과 더불어 작업자의 감독과 간섭이 최소화 할 수 있는 제어 시스템이 장착된 권치장치에 대한 자동화 시스템을 구축하여 국내에 비싼 값으로 보급하고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 보빈을 교체하는 작업 이외에는 작업자의 지시 없이도 코팅, 건조된 동선을 자동으로 감을 수 있는 장치를 제공하는데 있다.

또한 본 고안의 목적은 초기 작업 지시를 설정하는 단계를 제외하고 모든 권취 공정이 자동으로 진행될 수 있도록 시스템의 작동과 제어 방식을 자동화 하도록 보빈에 감기는 동선은 건조 성능이나 생산 속도에 따라 유동적으로 가변될 수 있어야 하며, 이러한 작업이 작업자의 감독 없이도 센서와 제어 프로그램에 의해 자동적으로 진행되고, 작업의 연속성을 위해 완성된 작업과 이후 연속될 작업과의 연계를 원활하게 연결시킬 수 있으며, 모든 작업을 작업자가 한 눈에 파악할 수 있도록 모니터링 할 수 있는 제어시스템을 갖춘 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 고안에 따른 에나멜 동선용 자동화 권취장치의 전체 구성 및 원리를 도시한 개략도,

도 2a는 본 고안에 따른 보빈부의 구성을 도시한 상세도,

도 2b는 본 고안에 따른 동선절단장치를 도시한 상세도,

도 3은 본 고안에 따른 보빈에 감기는 동선이 자동으로 전환되도록 고안된 방식을 도시한 상세도,

도 4는 본 고안에 따른 동선 이송 도르래와 거리검출센서가 장착된 자동트래버스부의 상세도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 엔코더부 (2) : 보빈부

(3) : 자동트래버스부 (4) : 제어시스템부

(5) : 동선 (21) :보빈

(22) : 메인모터 (23) : 연결벨트

(24) : 보빈전환스틱 (24-1) : 스프링

(25) : 동선절단기 (26) : 보빈지지통

(27) : 보빈고정 락 장치 (28) : 보빈회전 축

(29) : 보빈전환스틱 축 (30) : 보빈전환스틱이동가이드

(31) : 트래버스 축 (32) : 펄스스텝핑모터

(33) : 벨트 (34) : 거리검출센서

(35) : 도르래 (36) : 판 스프링

(41) : 작동버튼 (42) : LCD 모니터

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 고안의 에나멜 코팅 공정에서 제품을 출하하기 전 모든 코팅과 건조 공정이 마무리 된 동선을 원하는 양만큼 최종 감는 권취장치에 있어서, 냉각장치에서 권취장치로 이송되는 동선(5)과 접촉하여 이송 속도와 지나간 길이를, 보빈(21)의 메인모터(22)를 제어하는 제어장치부(4)의 인버터로 보내는 엔코더부(1)와; 상기 엔코더부(1)로부터 신호를 받아 순차적으로 회전하여 동선을 감는 한쌍의 보빈부(2)와; 상기 보빈부(2)의 전면부에 설치되어 엔코더부(1)로부터 이송되는 동선(5)을 보빈부(2)로 리드하는 이송 도르래(35)와, 이 이송 도르래(35)와 동일한 수평 위치에 장착된 거리검출센서(34)가 함께 지지수단에 장착되어 상하 왕복운동되도록 구성된 자동트래버스부(3)와; 상기 엔코더부(1), 보빈부(2) 그리고 자동트래버스부(3)를 하나의 모듈로 제어하는 제어시스템부(4)로 구성된다.

이하 본 고안의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 에나멜 동선용 자동화 권취장치의 전체 구성 및 원리를 도시한 개략도를 나타낸다.

에나멜 공정에서 신선장치를 통해 원하는 굵기로 뽑아진 동선(5)은 어닐러를 통해 신선률을 조절한 다음 건조오븐에서 코팅과 건조 과정을 반복하면서 표면에 에나멜 코팅을 수행하게 된다.

이 과정이 종료된 이후에 동선은 냉각장치를 통과하면서 내부에 포함된 잠열을 50도 미만으로 낮추게 된다.

냉각 과정까지 마무리 된 동선은 최종적으로 제품으로 출하하기 위해 보빈에 원하는 양 만큼 감아야 하는 과정이 필요하게 되는데 이러한 작업을 수행하는 장치가 권취장치다.

냉각장치에서 권취장치로 이송된 동선(5)은 엔코더부(1)를 통과하면서 동선의 이송 속도와 지나간 길이를 보빈(21)의 메인모터(22)를 제어하는 인버터(도시없음)로 보낸다. 인버터(도시 없음)에서는 이 신호를 받아 보빈(21)에 연결되어 있는 메인모터(22)를 가변하면서 회전 시키게 된다.

동선(5)이 이송되고, 보빈(21)이 회전하면서 동선은 보빈(21)에 자연스럽게 감기기 시작한다.

엔코더부(1)를 통해 이송된 동선(5)은 보빈(21)에 도달하기 전에 자동트래버스축(31)에 연결된 이송 도르래(35)를 한 번 더 거치게 되는데, 이 이송 도르래(35)는 거리검출센서(34)와 동일한 수평 위치에 장착되어 거리검출센서(34)에 의한 보빈(21)의 위치를 따라가면서 감기게 된다.

거리검출센서(34)는 자동트래버스부(3)가 상, 하 왕복 운동을 수행하는 동안 보빈(21)의 최고단과 최저단을 감지하여 각각 역 방향 신호를 모터에 보내 반대 방향으로 작동하도록 유도하며 보빈(21)에 감기는 동선(5)의 양을 상, 하 균일하게 조절하는 역할을 한다.

자동트래버스부(3)의 이러한 왕복 운동은 펄스스탭칭모터(32)에 의해 제어되는데, 이 속도는 동선(5)의 이송 속도와 보빈(21)의 회전 속도와의 상관관계에 의해 가변될 수 있도록 제어하게 된다.

위의 과정은 한 쪽 보빈에 의해 수행되다가 모든 감기 작업이 완성되면, 완성된 보빈의 메인모터는 정지하고 보빈전환스틱이동가이드(30)에 의해 동선이 이동함과 동시에 반대 편 보빈의 메인모터가 가동되면서 새로운 보빈에 대한 동선 감기 작업이 연속적으로 진행된다.

물론 이때 거리검출센서도 완성된 보빈 쪽의 작동은 꺼지고, 맞은 편 센서가 작동하게 된다.

위와 같은 권취장치에서 보빈은 양 쪽에 각각 한 개씩 설치되어 연속 작업이 가능하도록 작동하게 되는데, 본 고안에 따른 보빈부(2)의 구성을 도시한 상세도는 도 2a에서 나타낸다.

보빈(21)은 보빈회전축(28)을 중심으로 보빈지지통(26) 위에 올려져 보빈 락 고정장치(27)에 의해 회전시 편심되거나 흔들리지 않도록 고정되도록 고안되었다.

보빈회전축(28)은 장치에 완전 고정되어 움직이지 않고, 보빈 락 고정장치(27)에 의해 고정된 보빈(21)과 보빈지지통(26)이 연결 벨트(23)에 의해 메인모터(22)와 연결되어 회전하게 되며, 메인모터(22)는 제어시스템부(4)의 인버터(도시 없음)에 의해 가변되게 된다. 인버터 구성은 통상적인 제어시스템부의 인버터 구성이면 족하다.

보빈부(2)에는 보빈전환스틱이동가이드(30- 도 3참조)와 동선절단기(25)가 설치되어 있는데, 이 두 장치는 한 쪽 보빈에 동선 감기가 완성되어 다른 쪽 보빈으로 동선 감기를 연속 작업으로 진행하기 위해서 필요한 부분으로, 보빈전환스틱이동가이드(30) 다른 쪽 보빈으로 동선을 끌고 가는 역할을 하게 되며, 동선절단기(25)는 완성 보빈의 작업을 마무리하기 위하여 동선(5)을 자르고 보빈(21)에 감긴 동선(5)이 풀리지 않도록 잡아두는 역할을 하게 된다.

상기 보빈전환스틱이동가이드(30)은 도 3에 도시되어 있는데 보빈전화스틱축(29)을 중심으로 보빈전환스틱(24)이 회전하여 양 보빈 통 사이로 진입할 때 길 안내를 해 주는 일종의 가이드 역할을 하는 장애물로 도 1에 도시된 장치가 앉혀지는 있는 권치장치의 틀 바닥에 부착되어 있다.

상기 동선절단기(25)는 보빈부(2)에서 동선(5)이 자연스럽게 잘 절단될 수 있도록 보빈지지통(26) 상부 일측에 설치되고, 그 구성은 도시된 바와 같이 보빈지지통(26)의 내경방향쪽은 동선절단기(25)와 보빈지지통(26)간의 유격이 크고 외경방향으로 갈수록 유격이 작아지도록 형성되어 있다.구성한다. 또한 유격이 큰 내경방향쪽 형상은 날카로운 칼날형상을 하고 있으며, 중간에 소형 판 스프링(36)을 설치하여 안 쪽으로 유입된 동선이 역으로 다시 나올 수 없게 하였다. 도면에서 은선은 보빈지지통에 동선절단기(25)를 고정해 주는 볼트이다.

도 2b는 본 고안에 따른 동선절단장치를 도시한 상세도를 나타낸다. 도면에서 보빈지지통(26)이 회전하는 방향과 같은 방향으로 동선절단기(25)가 설치된다.

상, 하로 이동하면서 이송되는 동선은 보빈에 다 감긴 다음 아래 방향으로 진행하는 동안 보빈지지통(26)과 같이 회전하는 동선절단기(25) 안으로 들어가면서 잘리게 되며, 잘린 동선은 동선절단기(25)에서 적절한 유격으로 가공된 구조로 이루어진 틈에 끼어 풀리지 않고 고정된다.

도 3은 본 고안에 따른 보빈에 감기는 동선이 자동으로 전환되도록 고안된방식을 도시한 상세도를 나타낸다.

보빈전환스틱이동가이드(30)는 보빈지지통(26)의 중심축에 고정되어 일정한 회전 축-보빈전환스틱 축(29)을 가지면서 보빈전환스틱(24)이 두 개의 보빈지지통(26) 사이로 이동하여 들어올 때 길 안내 역할을 할 수 있도록 권치장치의 틀 바닥에 설치되어 있으며, 보빈전환스틱(24)은 엔코더부(1)로부터 받은 신호를 바탕으로 보빈의 교체 작업이 시작되기 직전에 작동하여 반대 편으로 동선을 끌어오는 작업을 하게 된다.

이 때 보빈전환스틱(24)에는 적당한 장력을 유지할 수 있는 스프링(24-1)이 연결되어 있어 동선 이송 과정에서 동선에 걸리는 장력 및 무리한 힘이 가해지는 것을 방지할 수 있도록 하였다.

도 4는 본 고안에 따른 동선 이송 도르래와 거리검출센서(34)가 장착된 자동트래버스부의 상세도를 나타낸다.

도 1에서 설명한 것과 같이 자동트래버스부(3)에는 거리검출센서(34)와 도르래(35)가 장착되어 있어 보빈(21)의 위치별 동선(5)이 감기는 속도 및 양의 정도를 자동으로 조절할 수 있도록 하였으며, 자동트래버스부(3)의 속도는 벨트(33)에 의해 연결되어 있는 펄스스탭핑모터(32)에 의해 가변되도록 하였다.

위에서 설명한 모든 작동에 대한 제어는 마이크로컨트롤 제어시스템부(4)에 의해 총괄되며, 이 제어시스템부(4)는 권취장치의 본체(도시 없음)에 장착되어 작동버튼(41)에 의해 입력되며, 모든 출력 상황은 LCD 모니터(42)에서 확인할 수 있도록 구성 하였다.

본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 본 고안은 에나멜 코팅 공정을 완수한 동선을 출하에 필요한 양만큼 보빈에 감는 작업을 자동화 시스템으로 전환시킨 기술에 관한 것으로, 모든 작업 및 제어시스템의 자동화를 통해 기술적으로는 코팅 및 건조 성능의 향상에 따른 생산 속도 증가와 연속 작업의 효율을 크게 향상시킬 수 있어서 작업의 생산성을 크게 향상시키고, 인건비에 투자되는 비용을 절감하여 제품원가를 낮추고, 여기서 발생된 잉여 자금을 생산설비에 다시 투자할 수 있는 좋은 기회비용을 창출할 수 있다는 장점과,

또한 본 고안 기술분야에 대한 국내 기술이 미약한 점을 고려해 본다면 본원 고안 기술과 관련해 선진국에 선점 당한 권취 장치의 독자적 기술 확보가 가능하다는 장점과, 이러한 독자적 기술을 가지고 중국이나 베트남 등과 같은 개발도상국으로의 수출 효과가 크게 기대된다는 장점과,

또한 본 고안의 경제적인 측면에서 살펴보면, 작업의 모든 과정이 초기 작업설정에 필요한 최소한의 인력만으로도 진행이 가능하기 때문에 제품의 상단 부분을 차지하는 인건비를 30%이상 감소시킬 수 있을 것으로 생각되며, 기존의 낙후된 장치를 특별한 부대시설 없이도 바로 교체가 가능하므로 기술 대체 효과도 가능하다는 장점과,

또한 새로운 장치에 대해 전량 수입에만 의존했던 장치에 대한 수출입 대체 효과가 50% 이상 향상될 것으로 기대되는 등의 장점이 있는 유용한 고안으로 산업상 그 이용이 크게 기대된다.

Claims (7)

1. 에나멜 코팅 공정에서 제품을 출하하기 전 모든 코팅과 건조 공정이 마무리 된 동선을 원하는 양만큼 최종 감는 권취장치에 있어서,

   냉각장치에서 권취장치로 이송되는 동선(5)과 접촉하여 이송 속도와 지나간 길이를, 보빈(21)의 메인모터(22)를 제어하는 제어시스템부(4)의 인버터로 보내는 엔코더부(1)와;

   상기 엔코더부(1)로부터 신호를 받아 순차적으로 회전하여 동선을 감는 한쌍의 보빈부(2)와;

   상기 보빈부(2)의 전면부에 설치되어 엔코더부(1)로부터 이송되는 동선(5)을 보빈부(2)로 리드하는 이송 도르래(35)와, 이 이송 도르래(35)와 동일한 수평 위치에 장착된 거리검출센서(34)가 함께 지지수단에 장착되어 상하 왕복운동되도록 구성된 자동트래버스부(3)와;

   상기 엔코더부(1), 보빈부(2) 그리고 자동트래버스부(3)를 하나의 모듈로 제어하는 제어시스템부(4)로 이루어진 것을 특징으로 하는 에나멜 코팅 동선용 자동화 권취장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 보빈부(2)는,

   중심에 형성된 보빈회전축(28)에 의해 회전하는 보빈지지통(26) 위에 장치되고, 보빈 락 고정장치(27)에 고정되어, 회전시 편심되거나 흔들리지 않도록 고정 구성된 보빈(21)과;

   보빈 락 고정장치(27)에 의해 고정된 보빈(21)과 보빈지지통(26) 중심을 수직방향으로 관통하여 고정설치됨과 동시에 외부에 설치된 메인모터(22)의 구동력을 연결 벨트(23)로 전달받아 회전하는 보빈회전축(28)과;

   제어시스템부(4)의 인버터에 의해 가변되는 메인모터(22)와;

   상기 보빈(21)의 하부를 지지하고, 보빈회전축(28) 회전에 따라 연동되어 회전되며, 상부 일측단쪽에는 감김 작업이 끝난 동선(5)을 자름과 동시에 동선(5)이 풀리지 않도록 잡아두는 역할을 하는 설치된 동선절단기(25)가 설치된 보빈지지통(26)과;

   양 보빈지지통 사이에 설치되어 한 쪽 보빈에 동선 감기가 완성되어 다른 쪽 보빈으로 동선을 끌고가 동선 감기를 연속 작업으로 진행하도록 설치된 보빈전환스틱이동가이드(30)로 이루어진 것을 특징으로 하는 에나멜 코팅 동선용 자동화 권취장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 동선절단기(25)는 보빈부(2)에서 동선(5)이 자연스럽게 잘 절단될 수 있도록 보빈지지통(26) 상부 일측에 설치되어 보빈지지통(26)의 내경방향쪽은 동선절단기(25)와 보빈지지통(26)간의 유격이 크고 외경방향으로 갈수록 유격이 작아지도록 형성되며, 유격이 큰 내경방향쪽 형상은 날카로운 칼날형상을 하고 있고, 중간에 유동 스프링 판(36)이 형성된 구조를 특징으로 하는 에나멜 코팅 동선용 자동화 권취장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 자동트래버스부(3)는

   자동트래버스축(31)과;

   이 자동트래버스축(31)에 끼워져 상하이동되는 지지수단에 설치된 이송 도르래(35) 및 보빈(21)의 최고·최저단을 인식하여 각각 역 방향 신호를 펄스스텝핑모터로 보내 반대 방향으로 작동하도록 유도하고, 동선(5)의 양을 상, 하 균일하게 조절하는 거리검출센서(34)와;

   자동트래버스축(31)과 연결된 벨트(33)를 회전시켜 왕복운동토록 하는 펄스스텝핑모터(32)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 에나멜 코팅 동선용 자동화 권취장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 펄스스탭칭모터(32)의 속도는 공급되는 동선(5)의 이송 속도와 보빈(21)의 회전 속도와의 상관관계에 의해 가변제어되도록 구성한 것을 특징으로 하는 에나멜 코팅 동선용 자동화 권취장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 제어시스템부(4)는 권취장치의 본체에 장착되어 작동버튼(41)에 의해 입력되며, 모든 출력 상황은 LCD 모니터(42)에서 확인할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 에나멜 코팅 동선용 자동화 권취장치.
7. 제 1항 또는 2항 중 어느 한항에 있어서,

   상기 보빈부(2)의 보빈전환스틱이동가이드(30)는 보빈지지통(26)의 중심축에 고정되어 일정한 회전 축-보빈전환스틱 축(29)을 가지면서 보빈전환스틱(24)이 두 개의 보빈지지통(26) 사이로 이동하여 들어올 때 길 안내 역할을 할 수 있도록 권치장치의 틀 바닥에 설치되어 있으며, 보빈전환스틱(24)은 엔코더부(1)로부터 받은 신호를 바탕으로 보빈의 교체 작업이 시작되기 직전에 작동하여 반대 편으로 동선을 끌어오는 작업을 하도록 구성되고, 이 보빈전환스틱(24)에는 적당한 장력을 유지할 수 있는 스프링(24-1)이 연결되어 있어 동선 이송 과정에서 동선에 걸리는 장력 및 무리한 힘이 가해지는 것을 방지할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 에나멜 코팅 동선용 자동화 권취장치.