KR20040034642A - 유압을 이용한 타이어 고무제조공정상의 믹싱밀용 갭 제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 고무제조공정 중에서 고무 믹싱밀(오픈된 두개의 구동롤)의 롤과 롤의 간격을 유압실린더를 이용하여 사용자가 원하는 수치를 입력하여 자동으로 제어하여 주는 갭 제어 시스템에 관한 것입니다. 보다 구체적으로 본 발명은 상기 고무믹싱밀의 구동 고정롤과 이동롤 사이의 갭(gap)을 일정하게 유지하기 위하여 구동 고정롤과 이동롤의 양측에 갭 센서를 설치하여 구동 고정롤과 이동롤 사이의 갭(gap, 간격)을 측정하고, 상기 이동롤의 양측 가장자리에는 유압실린더를 설치하여 구동 고정롤과 이동롤 사이의 간격을 일정하게 유지하게 하여 주고, 상기 유압실린더와 인접하여 설치된 위치센서는 이동롤의 위치를 검출하여 이동롤이 일정 위치를 항시 유지할 수 있게 상기 갭 센서, 서보 밸브, 위치 제어기, 피엘시(PLC) 및 컴퓨터가 연동하여 제어하고, 운용자는 운용실에 위치한 퍼스널 컴퓨터로 상기 위치 센서와 갭 센서에서 측정된 값 및 장비의 정상 동작 여부를 항시 확인할 수 있고 장비에 이상이 발생할 경우에 메시지를 화면에 표시하여 주어 그에 상응하는 조치를 취할 수 있게 하는데 그 특징이 있다.

Description

유압을 이용한 타이어 고무제조공정상의 믹싱밀용 갭 제어시스템{Gap control system for mixing mill on the tire rubber manufacturing process using oil pressure}

본 발명은 타이어 고무제조공정 중에서 믹싱밀의 롤과 롤의 간격(갭)을 갭 센서, 위치 센서, 서보 밸브, 피엘씨, 유압실린더 및 컴퓨터를 서로 연동시켜 정밀하게 유지시켜주는 갭 제어 시스템에 관한 것입니다.

종래에는 구동 고정롤과 이동롤이 갭 센서 또는 위치 센서와 연동하여 작동하는 것이 아니고 갭 센서는 존재하지만 단지 갭 측정하는데 사용되고 단순히 모타 및 감속기와 체결된 스크류를 통해서 기계적으로만 갭을 조정하여 갭조정의 반복성에 기계간의 공차 및 마모에 따른 오차가 발생하여 부정확한 갭과 설비의 신뢰성이 저하되어 수작업에 의해 교정을 수행함으로써 불량발생 및 생산성을 저하시키는 문제점이 있었다.

또한 종래의 장치는 구동 고정롤과 이동롤이 단순히 기계적인 힘에 의하여 고정되어 있어서 고무 반죽 내부에 직경이 비교적 큰 이물질이 들어있거나 외부에서 커다란 이물질이 동작 중에 삽입되었을 경우에 베어링, 감속기 등의 기계적 체결 부분 또는 이동축 등의 기계부품에서 하자가 발생하게 되며 이 때 하자가 발생한 기계부분의 교체와 교체 시간에 따른 경제적 손실이 발생하고 안전사고의 위험성이 존재하는 문제점이 있다.

종래에는 구동 고정롤과 이동롤이 단순히 기계적인 힘에 의하여 고정되어 있으므로 이동축 등의 마모에 따른 갭을 즉시 보상하는 수단이 없어서 양질의 고무제품을 생산할 수 없다는 문제점 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 인식하고 안출 된 것으로, 고무 믹식밀의 구동 고정롤과 이동롤 사이의 갭(gap)을 사용자가 원하는 수치로 일정하게 유지하기 위하여 구동 고정롤과 이동롤의 양측에갭 센서를 설치하여 구동 고정롤과 이동롤 사이의 갭(gap)을 검출하고, 상기 이동롤의 양측 가장자리에는 위치 센서를 설치하고 이동롤의 현재의 위치를 검출하여 상기 갭 센서에서 검출한 갭이 설정치를 벗어나면 서보 밸브, 위치 제어기 및 피엘씨(프로그램어블 로직 콘트롤러) 제어기가 연동하여 이동롤을 제어하여 구동 고정롤과 이동롤 사이의 갭을 일정하게 유지할 수 있도록 제어하는 수단을 구비하고 있으며, 이를 컴퓨터와 연동시켜 상기 위치 센서와 갭 센서에서 측정된 값 및 이동축에 가해지는 힘들은 운용자가 운용실의 컴퓨터로 확인할 수 있는 갭 제어 시스템을 구현하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 상기 구동 고정롤과 이동롤의 각각 양측에 설치된 갭 센서가 상기 롤 사이의 갭을 측정하여 기 설정된 갭과 비교하여 설정치를 유지할 수 있도록 하고, 상기 구동 고정롤과 이동롤의 갭이 설정치를 유지하지 못할 경우에 양측 가장자리에 설치된 위치 센서, 서보 밸브 및 피엘씨가 연동하여 이동롤이 현재의 위치에서 안 쪽 또는 바깥쪽으로 이동할 수 있게 제어하고 기계적 과부하가 발생하면 유압을 조절하는 안전밸브를 열어서 해결하는 구성을 구비함으로써 기계적 마모에 따른 갭 조절을 위한 수작업이 불필요하여 양질의 제품 및 생산성 향상을 기대할 수 있으며, 과부하에 의한 기계적 파손 등을 방지하여 경제적인 손실을 크게 줄이는데 또 다른 목적이 있다.

도1 : 본 발명에 따른 전체 장치의 구성도.

도2 : 본 발명에 채용한 서보 밸브.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 ; 구동 회전롤2 ; 이동롤

3, 4 ; 갭 센서 5 ; 힘 센서(force sensor)

6; 유압실린더7 ; 위치센서

8 ; 서보 밸브9 ; 위치제어기

10 ; 피엘씨11 ; 컴퓨터

본 발명은 타이어 고무제조공정 중에서 고무 믹싱밀에서 일정한 두께로 펴 줄 수 있는 구동 고정롤(도1의 1)과 이동롤(도1의 2) 사이의 간격을 갭 센서(도1의3,4), 위치 센서(도1의 7), 피엘씨(도1의 10), 유압실린더(도1의 6) 및 컴퓨터(도1의 11)를 서로 연동시켜 정밀하게 유지시켜주는 갭 제어 시스템에 관한 것입니다. 종래의 타이어 고무제조과정 중에서 고무 믹싱밀에서 고무를 일정한 두께로 펴 주는 역할을 하는 구동 고정롤은 감속 기어군에 의하여 수 십 대 일의 비율로 감속되어 분 당 약 20회전 정도로 회전하며 이동롤은 상기 반죽된 고무덩어리가 삽입되면 구동 고정롤의 회전에 의하여 이동롤이 따라서 회전하면서 일정한 두께로 고무를 펴주는 역할을 한다. 이동롤에는 축을 회전시키는 구동 소스가 없고 구동 고정롤 회전시 단순히 따라서 회전할 수 있게 구성된다. 갭 센서가 구동 고정롤과 이동롤의 양측에 설치되어 있으나, 이는 단순히 현재의 구동 고정롤과 이동롤 간의 갭을 표시하여 주며, 갭 센서에 표시된 수치가 기 설정된 수치보다 클 경우에 작업자는 갭 센서에 나타난 수치를 확인하면서 원하는 간격으로 이동롤을 이동시킨 후 이동롤을 다시 고정해야 한다. 즉, 타이어 제조 공정에 사용된 종래의 믹싱밀 장치들은 단순히 기계적으로 고정되고 체결되어 있어서 고무 반죽 내부에 직경이 비교적 큰 이물질이 들어있거나 외부로부터 커다란 이물질이 동작 중에 삽입되었을 경우에 이를 흡수하여 처리하는 수단이 없어서 베어링, 감속기 등의 기계적인 연결 부분, 이동롤 및 구동 고정롤의 기계적인 체결부품에서 하자가 발생하게 되며 이 때 하자가 발생한 기계부분의 교체와 교체 시간에 따른 경제적 손실이 발생하고 이는 생산성 저하로 이어지게 된다. 이러한 일련의 작업들이 모두 수작업에 의하여 이루어지므로 두께를 항상 일정하게 유지할 수 없어서 제품의 질을 저하시키는 요인으로 작용하기도 한다.

본 발명에 따른 구성 수단을 보다 구체적으로 살펴보면, 타이어 고무제조과정 중에서 고무 믹싱밀의 구동 고정롤(도1의 1)과 이동롤(도1의 2) 사이의 갭(gap)을 일정하게 유지하기 위하여 구동 고정롤과 이동롤의 각각 양측에 갭 센서(도1의 3)를 부착하여 항상 이들 간의 간격을 검출한다. 상기 검출된 값은 아날로그 신호로 A/D 변환기(analog to digital converter)를 거쳐서 컴퓨터에 입력되고 입력된 신호는 컴퓨터 메모리에 기 설정되어 저장된 설정치와 비교하여 일치하는 경우 또는 오차 범위에 속하는 경우에는 현 상태를 유지하고 일정 간격 보다 줄어드는 경우와 늘어나는 경우에는 이를 수정하게 된다. 상기의 수정을 위하여 상기 유압실린더와 인접하여 양측 가장자리에 위치 센서를 설치하고, 이동롤의 현재의 위치를 검출하고 검출된 값은 A/D 변환기를 거쳐서 디지털 신호로 변환되어 실시간으로 컴퓨터로 전송된다. 상기 갭 센서에서 검출한 구동 고정롤과 이동롤 사이의 갭이 설정치를 벗어나면, 상기 위치센서(도1의 7)에서 검출한 이동롤을 현재의 위치에서 상기 갭 센서에 검출된 갭(간격)이 초과한 수치만큼 구동 고정롤(내측) 방향으로 이동시키고, 갭 센서에 검출된 갭이 설정치보다 좁을 경우에는 이동롤을 현재 위치에서 초과한 수치만큼 외측(구동 고정롤 반대 방향으로)으로 이동시키게 된다. 상기 이동롤을 원하는 수치만큼 이동시키는 제어 수단들은 피엘씨(PLC, programable logic controller)가 상기 원하는 수치를 제어하기 위하여 위치제어기를 통해서 펄스를 서보 밸브(도1의 8)에 전송하여 서보 밸브를 열고 닫음에 의하여 이루어진다. 상기 이동롤의 양측 가장자리에는 유압에 의하여 구동 고정롤과의 간격을 제어하는 유압실린더가 위치하고 있으며, 상기 유압실린더의 유압을 제어하는 것은 유압 펌프를 사용하여 유압실린더 내부의 유압을 서보 밸브를 열거나 닫음에 의하여 실린더 내부의 유압을 증가시키거나 감소시켜 갭(간격)을 일정하게 유지한다. 상기 서보 밸브(솔레노이드 밸브)를 열거나 닫기 위하여 피엘씨와 위치 제어기를 연동하여 작동하며 이들은 펄스 신호의 공급에 의하여 동작하게 되다. 상기 펄스 신호가 「하이」이면 밸브가 열려서 실린더 내부의 유압을 증가시키고 닫히면 실린더 내부의 압력을 그대로 유지하게 된다. 또한 본 발명에 따른 시스템은 구동 고정롤과 이동롤 사이에 어떤 이유에서든 필요 이상의 과부하가 걸리면 이를 흡수하기 위한 릴리프(안전) 밸브가 작동하여 실린더의 유압을 제어하여 기계의 손상을 방지할 수 있게 구성되며, 상기 릴리프 밸브는 상기 서보 밸브와 인접하여 설치된다. 상기 위치센서에서 검출한 이동롤의 현재 위치, 갭 센서에서 검출한 구동 고정롤과 이동롤 사이의 간격 및 힘 센서(도1의 5)에 의하여 이동롤에 가해지는 힘을 측정한 값은 A/D 변환기를 거쳐서 디지털 신호로 변환시켜 컴퓨터에 실시간으로 전송된다. 상기 힘 센서는 유압실린더에서 이동롤에 가해지는 힘을 측정하는 것으로 유압실린더의 피스톤 전단에 위치한다. 상기 갭 센서에서 측정된 갭의 변화에 대응하여 위치 센서 측정한 이동축의 현재 위치를 구동 고정롤 방향으로 일정 거리를 이동시키기 위하여서는 피엘씨와 위치제어기가 연동하여 펄스 신호를 필요한 시간만큼 내보내어 유압실린더 내부의 유압을 제어하여 상기 이동축을 원하는 위치로 제어하게 된다. 상기 위치 제어기는 유압실린더에 가해지는 힘을 측정할 수 있는 센서에서 측정된 힘을 이용하여 실린더에 가해지는 압력을 연산하여 제어하는 수단을 구비하고 유압실린더와 연동하여 상기 이동롤에 작용하는 힘을 제어한다. 본 발명에 따른 장치는상기 구동 고정롤과 이동롤 사이의 간격을 측정하는 갭 센서, 상기 유압 실린더의 위치에 해당하는 이동축의 현재 위치를 측정하는 위치 센서, 이동롤에 작용하는 힘을 측정하는 힘 센서, 위치제어기(도1의 9), 피엘씨(도1의 10) 및 컴퓨터(도1의 11)들이 서로 연동하여 동작할 수 있도록 상기 위치제어기, 피엘씨 및 컴퓨터들은 각각 필요한 소프트웨어(프로그램)를 내장하고 RS-23C 또는 이들 상호간에 서로 데이터를 주고받을 수 있는 상용의 통신 수단으로 연결되어 서로 데이터를 전송하여 주고받는 구성을 가진다. 본 발명의 구동 초기 단계에서는 구동 고정롤과 이동롤 간의 간격을 설정하고, 이를 컴퓨터 화면에 나타난 터치스크린 또는 키보드를 통해서 입력하면 설정된 갭을 자동으로 유지하도록 컴퓨터에 의하여 실시간으로 제어된다. 본 발명에 따른 믹싱밀은 0.1 ㎜ 까지의 제어가 가능하다.

[실시 예]

본 발명에 따른 실시 예를 살펴보면,

a) 컴퓨터의 모니터 상에서 갭 설정치를 4 ㎜를 입력하여 구동 고정롤과 이동롤 사이의 간격을 설정한다.

b) 구동 고정롤과 이동롤의 양측에 위치한 갭 센서는 이들 간의 간격을 실시간으로 측정하여 A/D 변환기를 거쳐 디지털 신호로 변환한 후에 컴퓨터로 전송한다.

c) 상기 갭 센서에서 측정된 값이 4.2 ㎜ 라고 가정하면, 0.2 ㎜의 오차가 존재하게 되고 이를 보정하기 위하여 위치센서와 연동하여 위치 센서가 측정한 이동롤의 현재 위치를 컴퓨터에 전송하여 이동롤을 현재의 위치에서 0.2 ㎜ 구동 고정롤 방향으로 이동할 것을 지시하게 하게 된다.

d) 상기 이동롤과 체결되어 있는 두개의 유압실린더는 서보 밸브를 열고 유압펌프를 가동시켜 유압을 증가시켜 실린더의 피스톤을 0.2 ㎜ 만큼 구동 고정롤 방향으로 이동시킨다.

e) 상기 서보 밸브를 제어하는 것은 위치 제어기와 피엘씨가 연동하여 컴퓨터에서 지시한 수치(설정치를 벗어난 수치)만큼 이동롤을 이동시켜 구동 고정롤과 이동롤 사이의 간격을 실시간으로 일정하게 유지시켜 준다.

상기 위치제어기, 피엘씨 및 컴퓨터들은 각각 필요한 소프트웨어(프로그램)를 내장하고 있으며, RS-23C 또는 이들 상호간에 서로 데이터를 주고받을 수 있는 상용의 통신 수단으로 연결되어 서로 데이터를 실시간으로 주고받는 구성을 가진다.

본 발명은 타이어 고무제조 공정 중에 고무 믹싱밀의 구동 고정롤과 이동롤 사이의 갭(gap)을 검출하고, 상기 이동롤의 양측 가장자리에는 위치 센서를 설치하고 이동롤의 현재의 위치를 검출하여 상기 갭 센서에서 검출한 갭이 설정치를 벗어나면 서보 밸브, 컴퓨터, 위치 제어기 및 피엘씨(프로그램어블 로직 콘트롤러) 제어기가 연동하여 이동롤을 제어하여 구동 고정롤과 이동롤 사이의 갭을 항상 일정하게 유지할 수 있도록 제어하는 갭 제어시스템을 제공함으로써 높은 생산성을 가지고 양질의 제품을 얻을 수 있게 하는 작용효과가 있다.

또한 본 발명에 따라 상기 구동 고정롤과 이동롤의 양측에 설치된 갭 센서는상기 롤 사이의 갭을 측정하여 기 설정된 갭과 비교하여 설정치를 유지할 수 있도록 하고, 상기 구동 고정롤과 이동롤의 갭이 설정치를 유지하지 못할 경우에 양측 가장자리에 설치된 위치 센서, 서보 밸브 및 피엘씨가 연동하여 이동롤을 현재의 위치에서 안 쪽 또는 바깥쪽으로 이동할 수 있게 하고 기계적 과부하가 발생하면 유압을 조절하는 안전밸브를 열어서 해결하는 구성을 구비함으로써 기계적 마모에 따른 갭 조절을 위한 수작업이 불필요하여 양질의 제품 및 생산성 향상을 기대할 수 있으며, 과부하에 의한 기계적 파손 등을 방지하여 경제적인 손실을 크게 줄이는 또 다른 작용효과가 있다.

Claims (7)

1. 타이어 고무제조 공정 중에 고무 믹싱밀의 구동 고정롤과 이동롤 사이의 간격을 일정하게 유지하여 반죽된 고무를 일정 두께로 펴 주는 유압식 갭 제어 시스템에 있어서,

   상기 구동 고정롤과 이동롤 사이의 갭을 입력하는 수단과,

   상기 구동 고정롤과 이동롤 사이의 간격을 검출하는 갭 센서와,

   상기 구동 고정롤과 이동롤 사이의 간격을 일정간격으로 유지하기 위하여 이동롤과 체결된 유압실린더와,

   상기 갭 센서에서 검출된 갭에 따라 밸브를 열고 닫으면서 실린더의 유압을 제어하는 서보 밸브를 구비한 고무믹싱밀용 갭 제어시스템.
2. 청구항1에 있어서,

   상기 유압실린더에 인접하여 설치되어 이동롤의 현재 위치를 검출하는 위치센서와,

   상기 위치센서와 갭 센서가 서로 연동하여 상기 이동롤의 위치를 제어하는 위치제어기와,

   상기 위치제어기를 제어하는 피엘씨와,

   상기 갭 센서, 위치센서 및 피엘씨들을 서로 연동시켜 상기 입력된 갭을 유지하도록 실시간으로 제어하는 컴퓨터를 더 구비한 고무 믹싱밀용 갭 제어시스템.
3. 청구항 1 또는 청구항2에 있어서,

   상기 유압실린더는 구동 고정롤과 이동롤 사이에 과부하가 발생할 경우에 실린더 내부의 유압을 흡수하는 릴리프 밸브를 더 구비한 고무 믹싱밀용 갭 제어시스템.
4. 청구항3에 있어서,

   상기 이동롤과 체결되어 연동하는 유압실린더는 이동롤의 양측 가장자리에 각각 위치하여 상기 입력된 갭을 유지하도록 제어하는 수단으로 이루어진 고무 믹싱밀용 갭 제어시스템.
5. 청구항4에 있어서,

   상기 위치센서는 상기 각각의 유압실린더와 인접하여 설치되어 이동롤의 위치를 검출하여 상기 입력된 갭을 유지하도록 제어하는 수단을 구비한 고무 믹싱밀용 갭 제어시스템.
6. 청구항 1 또는 청구항2에 있어서,

   상기 갭 센서는 구동 고정롤과 이동롤의 양측 가장자리에 각각 위치하여 구동 고정롤과 이동롤 사이의 간격을 검출하여 일정하게 유지하는 수단을 제공하는 고무 믹싱밀용 갭 제어시스템.
7. 청구항2에 있어서,

   상기 컴퓨터는 입력수단으로 터치스크린 또는 키보드에 의하여 제어되는 수단으로 이루어진 고무 믹싱밀용 갭 제어시스템.