KR20090105993A - 트레드 커팅 길이 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서비서(servicer)를 통해 성형드럼에 공급되는 트레드의 길이가 타이어 규격에 맞는 정확한 길이로, 즉 타이어 한 개 분의 정확한 길이로 재단될 수 있도록 한, 트레드 커팅 길이 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 트레드 커팅 길이 제어장치는, 서보 모터(22)에 의해 구동되는 제1 반송컨베이어(7) 및 제2 반송컨베이어(8)와, 트레드 재단용 커팅유닛(10)이 갖추어진 트레드 공급용 서비서에 장착되는 장치로서, 제1 반송컨베이어(7)와 제2 반송컨베이어(8)의 폭방향을 가로질러 제1 반송컨베이어(7)와 제2 반송컨베이어(8)의 상방에 각각 배치하는 지지봉(13); 지지봉(13)의 양 단부를 지지하기 위해, 제1 반송컨베이어(7)와 제2 반송컨베이어(8)의 양쪽 프레임에 각각 고정하는 수직부재(11); 제1 반송컨베이어(7)로 운반하는 고무압출물(25)의 이동거리를 측정하기 위해 고무압출물(25)의 표면에 접촉하며, 일정한 각도범위 내에서 선회 가능하도록 제1 반송컨베이어(7) 측의 지지봉(13)에 연결설치하는 제1 길이측정부(4); 커팅유닛(10)으로 재단하여 제2 반송컨베이어(8)로 운반하는 트레드(9)의 실제 길이를 측정하기 위해 트레드(9)의 표면에 접촉하며, 일정한 각도범위 내에서 선회 가능하도록 제2 반송컨베이어(8) 측의 지지봉(13)에 연결설치하는 제2 길이측정부(6); 제1 반송컨베이어(7) 상에 고무압출물(25)이 존재하는지를 검출하기 위해, 제1 반송컨베이어(7)의 상방에 설치하는 트레드 감지센서(5); 서보 모터(22)의 구동상태를 제어하는 데에 사용되는 서보 컨트롤러(21); 서보 컨트롤러(21)와 통신연결되는 PLC(20); 및 PLC(20)와 쌍방향 통신이 가능하도록 연결되고, 트레드 감지센서와 제1 길이측정부(4) 및 제2 길이측정부(6)와 각각 통신연결되는 PC(19);를 포함하여 구성될 수 있다.
트레드, 재단, 슬립, 수축, 오차보정, 길이측정

Description

트레드 커팅 길이 제어장치 및 제어방법 {Apparatus and method which tread cutting length is adjustable}
본 발명은 트레드용 고무압출물이 서비서(servicer)를 통해 성형드럼에 공급될 때, 트레드용 고무압출물로부터 타이어 규격에 맞는 정확한 길이로 트레드를 재단해 낼 수 있는 트레드 커팅 길이 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 트레드용 고무압출물은 압출 시보다 낮은 온도에서 수행되는 재단공정을 거치는 동안 트레드용 고무압출물의 길이방향으로 수축이 일어나며, 서비서의 반송컨베이어를 통해 성형드럼 쪽으로 운반될 때, 트레드용 고무압출물이 반송컨베이어 위에서 미끄러지는 경향(슬립)이 있다. 그래서, 트레드용 고무압출물로부터 타이어 한 개 분의 트레드를 정확한 길이로 재단하는 것이 쉽지 않다.
한편, 트레드 공급용의 종래 서비서는, 트레드의 커팅 길이를 부정확하게 하는 여러 요인(要因) 중에서 슬립(slip)에 의한 오차만 보정할 수 있는 형태로 구성되어 있기 때문에, 온도변화에 따른 오차(수축) 또는 장치결함(기계적 오차)에 의한 오차 등은 보정해 줄 수 없다.
따라서 소비자들이 더 높은 품질의 타이어를 요구하는 상황에서 트레드의 커 팅 길이에 영향을 미치는 다른 요인들도 고려해야 할 때가 되었다.
본 발명은 타이어 규격에 따른 트레드의 커팅 길이를 결정하는 데 있어 트레드용 고무압출물의 이동시에 발생하는 슬립에 의한 오차뿐 아니라 온도변화와 같은 다른 요인에 기인한 오차까지 모두 측정하여, 트레드의 커팅 길이를 실시간으로 보정해 줌으로써, 성형드럼에서 행해지는 트레드의 와인딩 작업 시 트레드의 양쪽 단부가 정확히 접합될 수 있도록 해, 성형공정의 작업성과 생산성을 향상하게 하는데 목적이 있다.
상기 과제가 해결될 수 있는 본 발명의 트레드 커팅 길이 제어장치는, 서보 모터에 의해 구동되는 제1 반송컨베이어 및 제2 반송컨베이어와, 트레드 재단용 커팅유닛이 갖추어진 트레드 공급용 서비서에 장착되는 장치로서, 제1 반송컨베이어와 제2 반송컨베이어의 폭방향을 가로질러, 상기 제1 반송컨베이어와 제2 반송컨베이어의 상방(上方)에 각각 배치하는 지지봉 과; 상기 지지봉의 양 단부를 지지하기 위해, 제1 반송컨베이어와 제2 반송컨베이어의 양쪽 프레임에 각각 고정하는 수직부재 와; 제1 반송컨베이어로 운반하는 고무압출물의 이동거리를 측정하기 위해 고무압출물의 표면에 접촉하며, 일정 각도범위 내에서 선회 가능하도록 제1 반송컨베이어 측의 지지봉에 연결설치하는 제1 길이측정부 와; 커팅유닛에 의해서 고무압출물로부터 재단되어 제2 반송컨베이어로 운반하는 트레드의 실제 길이를 측정하기 위해 트레드의 표면에 접촉하며, 일정 각도범위 내에서 선회 가능하도록 제2 반송컨베이어 측의 지지봉에 연결설치하는 제2 길이측정부 와; 제1 반송컨베이어 상에 고무압출물이 존재하는지를 검출하기 위해, 제1 반송컨베이어의 상방에 설치하는 트레드 감지센서 와; 서보 모터의 구동상태를 제어하는 데에 사용되는 서보 컨트롤러 와; 서보 컨트롤러와 통신연결되는 PLC ; 및 PLC와 쌍방향통신이 가능하게 연결되며, 트레드 감지센서와 제1 길이측정부 및 제2 길이측정부와 각각 통신연결되는 PC; 를 포함하여 구성될 수 있다. (제1항 발명)
여기서, 상기 트레드 감지센서로는 카메라와 포토센서가 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 구성의 트레드 커팅 길이 제어장치에서 수행되는 트레드 커팅 길이의 제어방법으로서, 제1 반송컨베이어에 의해 반송(搬送)되는 고무압출물이 트레드 감지센서에 의해 감지되면, PC가 제1 길이측정부의 로터리 엔코더로부터 고무압출물의 이동거리에 대한 검출신호를 입력받아 상기 검출신호에 대응되는 이동거리를 산출한 뒤 상기 제1 반송컨베이어의 실제 이동거리와 비교하여 고무압출물의 슬립량을 계산해 내는 1차 보정값 생성단계 와; 커팅유닛에 의해서 타이어 한 개 분의 길이로 재단된 트레드가 제2 반송컨베이어에 의해 반송되면, 상기 PC가 제2 길이측정부의 로터리 엔코더로부터 트레드의 실제 길이에 대한 검출신호를 입력받아 상기 실제 길이를 산출한 뒤 제2 반송컨베이어의 실제 이동거리와 비교하여 트레드의 수축량을 계산해 내는 2차 보정값 생성단계 와; 상기 슬립량과 수축량의 합산을 통해 상기 PC가 최종 보정값을 산출하면, 상기 PC에 미리 입력된 타이어 규격별 트레드의 길이값과 최종 보정값을 합산하여, 상기 PC가 트레드 커팅 길이값을 결정하는 단계 ; 및 제1 반송컨베이어 및 제2 반송컨베이어가 트레드 커팅 길이값에 대응되는 속도로 구동되도록 상기 PC가 PLC와 서보 컨트롤러를 통해, 상기 제1 반송컨베이어와 제2 반송컨베이어의 서보 모터를 제어하는 단계 ; 를 포함하여 이루어질 수 있다. (제3항 발명)
이상과 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 슬립에 의한 오차와 주변환경 조건에 따른 오차까지 고려해 더 정확한 길이로 트레드를 재단할 수 있다. 그 결과, 트레드의 양 단부가 성형드럼 위에서 정확히 접합될 수 있어, 그린케이스의 조립작업성이 향상함과 아울러 타이어의 고품질화가 달성 가능하다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 트레드 커팅 길이 제어장치 및 제어방법에 대해 상세히 설명한다.
첨부된 도 1은 본 발명에 따른 트레드 커팅 길이 제어장치가 트레드 공급용 서비서의 제1 반송컨베이어와 제2 반송컨베이어에 각각 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 측면도이고, 도 2는 도 1의 화살표 A 방향에서 내려다 본 평면도이며, 도 3은 본 발명의 트레드 커팅 길이 제어장치에서 수행되는 데이터 또는 제어명령의 처리순서를 나타낸 모식도이고, 도 4는 본 발명의 트레드 커팅 길이 제어장치를 구성하는 구성요소 중 로터리 엔코더 부분을 개략적으로 도시한 구성도이다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명은 트레드용 고무압출물의 반송 중에 발생하 는 슬립에 의한 오차뿐 아니라 재단 이후에 발생하는 고무소재(즉, 트레드)의 수축에 의한 오차나 기계적 결함(기계 특성값)에 의한 오차까지 측정해, 그 측정된 결과(오차)를 바탕으로 반송컨베이어의 운전상태와 커팅유닛의 작동시기 등을 제어함으로써, 시시각각 변동하는 작업현장의 주위 환경에 맞춰 더욱 정확한 길이의 트레드가 성형드럼에 공급될 수 있도록 하는데 목적을 두고 있다.
이와 같은 목적이 달성될 수 있도록 구성된 본 발명의 트레드 커팅 길이 제어장치는, 첨부된 도 1 내지 4에 나타낸 바와 같이, 서비서의 제1 반송컨베이어(7)와 제2 반송컨베이어(8)에 각각 설치한 제1 길이측정부(4) 및 제2 길이측정부(6)와, 길이측정작업의 개시시점을 결정하는데 필요한 검출신호를 생성하는 트레드 감지센서(5)와, 제1 길이측정부(4)와 제2 길이측정부(6)와 트레드 감지센서(5)로부터 검출신호를 입력받아서 소정의 데이터 처리작업을 수행하는 PC(19)와, 상기 PC(19)와 쌍방향통신이 가능하게 통신연결된 PLC(20) 및 이 PLC(20)에 의해 제어되는 서보 모터(22) 제어용의 서보 컨트롤러(21)로 이루어져 있다.
더 구체적으로, 제1 길이측정부(4)와 제2 길이측정부(6)는, 상술한 제1 반송컨베이어(7)와 제2 반송컨베이어(8)의 폭방향을 가로질러서 상방(上方)에 위치되어 있는 지지봉(13)에 장착되는데, 지지봉(13)의 양 단부는 각각 제1 반송컨베이어(7)와 제2 반송컨베이어(8)의 양쪽 프레임에 고정된 수직부재(11)에 지지되어 있다.
상기 제1 길이측정부(4)와 제2 길이측정부(6) 각각은, 도 1에 도시된 바와 같이, 소재 일부가 구부러져 전체적으로 "ㄱ" 형상을 이루고 있는 아암(14)과, 지 지봉(13)을 따라서 반송컨베이어의 폭방향(좌우)으로 이동 가능하도록 아암(14)의 상단에 설치된 슬라이더(12)와, 아암(14)의 하단에 회전 가능하게 설치된 샤프트(16)와, 샤프트의 일측 단부에 회전 가능하게 설치된 타이밍기어(26) 부착형 원판(17)과, 샤프트(16)의 타측 단부에 회전 가능하게 설치된 슬리브(23)와, 아암의 상단과 하단 사이의 임의위치에 고정된 로터리 엔코더(15)와, 이 로터리 엔코더(15)에 연결된 타이밍기어(1)와, 2개의 타이밍기어(1)(26) 사이에 연결된 타이밍벨트(24) 및 슬라이더(12)와 슬리브(23) 사이에 연결된 스프링(18)으로 구성되어 있다.
여기서 상기 스프링(18)은 트레드나 고무압출물 위에서 구름운동(rolling)을 하는 원판(17)이 트레드나 고무압출물의 표면에서 미끄러지는 일이 없도록 상기 원판(17)을 트레드나 고무압출물의 표면 쪽으로 끌어당기는 역할을 한다. 또한, 본 발명에 따른 로터리 엔코더(15)는 도 4에 도시된 것처럼, 커플링(3)을 통해 타이밍기어(1)와 연결되어 있는데, 이 타이밍기어(1)의 회전축이 베어링(2)으로 지지되어 있어, 타이밍기어(1)가 회전할 때, 마찰에 의한 회전수의 손실이 생기지 않는다.
따라서 타이밍기어(26)를 구비한 원판(17)이 고무압출물(25)이나 트레드(9)에 맞닿은 상태에서, 제1 반송컨베이어(7)나 제2 반송컨베이어(8)가 구동(이동)되면, 타이밍벨트(24)를 통해 상기 타이밍기어(26)와 연결된 로터리 엔코더(15) 측의 타이밍기어(1)가 회전하게 된다. 이로써, 상기 로터리 엔코더(15)가 소정의 검출신호를 생성할 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 트레드 커팅 길이 제어장치에서, 예컨대 도 1에 도시된 것처럼, 제1 반송컨베이어(7)에 의해서 반송되는 고무압출물(25)이 트레드 감지센서(5)에 의해 감지되면, 트레드 감지센서(5)의 신호가 PC(19)에 입력되어, PC(19)가 로터리 엔코더(15)의 검출신호를 입력받을 수 있는 상태가 된다.
이 상태에서, 제1 길이측정부(4)의 로터리 엔코더(15)로부터 고무압출물(25)의 이동거리에 대한 검출신호(예를 들면, 타이밍기어의 회전수)가 PC(19)에 입력되면, 상기 PC(19)가 주어진 검출신호를 바탕으로 고무압출물(25)의 실제 이동거리를 산출한 뒤, 제1 반송컨베이어(7)의 이동거리와 비교하여 고무압출물의 슬립에 의한 오차를 구한다. 그 뒤, 예를 들면 아래와 같은 관계식에 따라 1차 보정값을 생성한다. (1차 보정값 생성단계)
◈ 1차 보정값 = (1차 PLC 설정값 - 제1 길이측정부의 로터리 엔코더의 검출신호로부터 환산한 길이값) * 0.5
◈ 1차 PLC 설정값 = 타이어 규격에 따라 설정된 트레드 길이 + 작업자에 의해 주어지는 보정값 - 트레드 감지센서와 커팅유닛 사이의 거리값 - 기계 특성값
여기서, 상기 1차 PLC 설정값은 제1 반송컨베이어를 구동하는 서보 모터의 리졸버(RESOLVER) 값과 동일하다.
계속하여, 상기 커팅유닛(10)에 의해 타이어 한 개 분의 길이로 재단된 트레 드(9)가 제2 반송컨베이어(8)에 의해 반송되면, PC(19)가 제2 길이측정부(6)의 로터리 엔코더(15)로부터 주어진 검출신호를 바탕으로 트레드(9)의 실제 길이를 산출한 뒤, 제2 반송컨베이어(7)의 실제 이동거리와 비교하여 트레드(9)의 수축에 따른 오차를 구한다. 그 뒤, 예를 들면 아래와 같은 관계식에 따라 2차 보정값을 생성한다. (2차 보정값 생성단계)
◈ 2차 보정값 = (2차 PLC 설정값 - 제2 길이측정부의 로터리 엔코더의 검출신호로부터 환산한 길이값) * 0.3
◈ 2차 PLC 설정값 = 타이어 규격에 따라 설정된 트레드 길이 + 작업자에 의해 주어지는 보정값 - 기계 특성값
계속하여, 상기 1차 보정값과 2차 보정값의 합산을 통해, PC(19)가 최종 보정값을 산출하면, PC(19)에 미리 입력된 타이어 규격별 트레드의 길이값과 최종 보정값이 합산되어, 트레드 커팅 길이값이 결정된다.
이와 같은 상태에서, 제1 반송컨베이어(7) 및 제2 반송컨베이어(8)가 트레드 커팅 길이값에 대응되는 속도로 구동되도록, 상기 PC(19)가 PLC(20)와 서보 컨트롤러(21)를 통해, 제1 반송컨베이어(7)와 제2 반송컨베이어의 서보 모터(22)를 제어한다.
한편, 1차 보정값과 2차 보정값을 합산한 최종 보정값의 적용은, 최초로 실시된 1회차의 재단 이후부터 적용되는데, 그 이유는 최초의 재단작업에서는 2차 보정값을 예상할 수 없기 때문이다.
여기서, 2차 보정값은 재단작업 이후에 발생하는 트레드의 길이 변화를 반영한 값이다. 그래서 상기 2차 보정값은 선행(先行)동작(작업)에 대한 데이터를 토대로 하여 산출하게 되며, 재단작업 전의 1차 보정값과 합산되어 최종 보정값으로 된다. 그리고 이와 같은 최종 보정값은 제2 길이측정부(6)의 로터리 엔코더(15)에 영향을 준다. 다시 말해, 본 발명의 트레드 커팅 길이 제어장치는, 전(前) 회차의 최종 보정값이 다음번 작업에서 2차 보정값을 산출하는 데이터로 쓰이는 폐루프 제어 시스템이라고 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 트레드 커팅 길이 제어장치가 트레드 공급용 서비서의 반송컨베이어에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는 도 1의 화살표 A 방향에서 본 평면도이다.
도 3은 본 발명의 트레드 커팅 길이 제어장치에서 데이터나 제어명령이 처리되는 순서를 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 트레드 커팅 길이 제어장치에서 로터리 엔코더(15) 부분을 개략적으로 도시한 구성도이다.
[도면 부호의 설명]
1… 타이밍기어 2… 베어링
3… 커플링 4… 제1 길이측정부
5… 트레드 감지센서 6… 제2 길이측정부
7… 제1 반송컨베이어 8… 제2 반송컨베이어
9… 트레드 10… 커팅유닛
11… 수직부재 12… 슬라이더
13… 지지봉 14… 아암
15… 로터리 엔코더 16… 샤프트
17… 원판 18… 스프링
19… PC 20… PLC
21… 서보 컨트롤러 22… 서보 모터
23… 슬리브 24… 타이밍벨트
25… 고무압출물 26… 타이밍기어

Claims (3)

  1. 서보 모터(22)에 의해 구동되는 제1 반송컨베이어(7) 및 제2 반송컨베이어(8)와, 트레드 재단용의 커팅유닛(10)이 갖추어진 트레드 공급용 서비서에 장착되는 장치로서,
    상기 제1 반송컨베이어(7)와 제2 반송컨베이어(8)의 폭방향을 가로질러, 상기 제1 반송컨베이어(7)와 제2 반송컨베이어(8)의 상방(上方)에 각각 배치하는 지지봉(13);
    상기 지지봉(13)의 양 단부를 지지하기 위해, 상기 제1 반송컨베이어(7)와 제2 반송컨베이어(8)의 양쪽 프레임에 각각 고정하는 수직부재(11);
    상기 제1 반송컨베이어(7)로 운반하는 고무압출물(25)의 이동거리를 측정하기 위해 상기 고무압출물(25)의 표면에 접촉하며, 일정 각도범위 내에서 선회할 수 있도록 상기 제1 반송컨베이어(7) 측의 지지봉(13)에 연결설치하는 제1 길이측정부(4);
    상기 커팅유닛(10)에 의해 고무압출물(25)로부터 재단된 다음 상기 제2 반송컨베이어(8)로 운반하는 트레드(9)의 실제 길이를 측정하기 위해 상기 트레드(9)의 표면에 접촉하며, 일정 각도범위 내에서 선회할 수 있게 상기 제2 반송컨베이어(8) 측의 지지봉(13)에 연결설치하는 제2 길이측정부(6);
    상기 제1 반송컨베이어(7) 상에 고무압출물(25)이 존재하는지를 검출하기 위해, 상기 제1 반송컨베이어(7)의 상방에 설치하는 트레드 감지센서(5);
    상기 서보 모터(22)의 구동상태를 제어하는데 사용되는 서보 컨트롤러(21);
    상기 서보 컨트롤러(21)와 통신연결되는 PLC(20); 및
    상기 PLC(20)와 쌍방향통신이 가능하게 연결되고, 상기 트레드 감지센서(5)와 제1 길이측정부(4) 및 제2 길이측정부(6)와 각각 통신연결되는 PC(19);
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 트레드 커팅 길이 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 길이측정부(4)와 제2 길이측정부(6) 각각은,
    아암(14)과;
    상기 지지봉(13)을 따라 이동할 수 있도록 상기 아암(14)의 상단에 설치되는 슬라이더(12)와;
    상기 아암(14)의 하단에 회전 가능하게 설치되는 샤프트(16)와;
    상기 샤프트(16)의 적어도 일측 단부에 회전 가능하게 설치되는 원판으로서, 한쪽 면에 타이밍기어(26)가 설치된 원판(17)과;
    상기 샤프트(16)의 타측 단부에 회전 가능하게 결합되는 슬리브(23)와;
    상기 아암의 상단과 하단 사이의 임의위치에 고정되는 로터리 엔코더(15)와;
    상기 로터리 엔코더(15)에 연결되는 타이밍기어(1)와;
    상기 타이밍기어(1)와 타이밍기어(26) 사이에 연결되는 타이밍벨트(24); 및
    상기 슬라이더(12)와 상기 슬리브(23) 사이에 연결되는 스프링(18);
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트레드 커팅 길이 제어장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 기재된 트레드 커팅 길이 제어장치에서 수행되는 트레드 커팅 길이의 제어방법으로서,
    제1 반송컨베이어(7)에 의해 반송(搬送)되는 고무압출물(25)이 트레드 감지센서(5)에 의해 감지되면, PC(19)가 제1 길이측정부(4)의 로터리 엔코더(15)로부터 고무압출물(25)의 이동거리에 대한 검출신호를 입력받아 상기 검출신호에 대응되는 이동거리를 산출한 뒤 상기 제1 반송컨베이어(7)의 실제 이동거리와 비교하여 고무압출물의 슬립량을 계산해 내는 1차 보정값 생성단계;
    커팅유닛(10)에 의해 타이어 한 개 분의 길이로 재단된 트레드(9)가 제2 반송컨베이어(8)에 의해 반송되면, 상기 PC(19)가 제2 길이측정부(6)의 로터리 엔코더(15)로부터 트레드(9)의 실제 길이에 대한 검출신호를 입력받아 상기 실제 길이를 산출한 뒤 상기 제2 반송컨베이어(7)의 실제 이동거리와 비교하여 트레드(9)의 수축량을 계산해 내는 2차 보정값 생성단계;
    상기 슬립량과 수축량의 합산을 통해 상기 PC가 최종 보정값을 산출하면, 상기 PC(19)에 미리 입력된 타이어 규격별 트레드의 길이값과 최종 보정값을 합산하여, 상기 PC(19)가 트레드 커팅 길이값을 결정하는 단계; 및
    제1 반송컨베이어(7) 및 제2 반송컨베이어(8)가 트레드 커팅 길이값에 대응되는 속도로 구동되도록, 상기 PC(19)가 PLC(20)와 서보 컨트롤러(21)를 통해, 상기 제1 반송컨베이어(7)와 제2 반송컨베이어의 서보 모터(22)를 제어하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 트레드 커팅 길이 제어방법.
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