KR20120002081A

KR20120002081A - 선재의 정렬권취 방법 및 장치와 그에 따라 생산된 선재 권취물

Info

Publication number: KR20120002081A
Application number: KR1020100062782A
Authority: KR
Inventors: 김영선; 국경훈
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2012-01-05

Abstract

본 발명은 보빈을 회전시켜 상기 보빈의 둘레에 선재를 원형으로 와인딩하는 과정과, 상기 선재를 가이드하는 트래버스를 상기 보빈의 축 방향으로 한 피치씩 상대적으로 트래버싱하는 과정의 상호 작용을 통하여 상기 보빈에 선재를 정렬권취하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 정렬권취 방법은 상기 보빈이 1회전을 완료하기 전에 상기 보빈에 대하여 상기 트래버스를 상대적으로 한 피치 트래버싱하는 동작을 반복하되, 상기 보빈의 1회전 시간구간 내에서의 상기 트래버싱 시점을 상기 선재의 턴별로 변화시키는 트래버싱 제어구간을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선재의 정렬권취 방법 및 장치와 그에 따라 생산된 선재 권취물{Method of winding a wire setting in array and wire winding device using the method and winded product produced by the same}

본 발명은 선재 정렬권취 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보빈(Bobbin)의 양단 플랜지(Flange) 부근에서 발생하는 선재 권취층 변화 구간에 의해 권취불량이 발생하는 현상을 방지하기 위한 선재의 정렬권취 방법 및 장치와 그에 따라 생산된 권취물에 관한 것이다.

일반적으로 케이블이나, 강선, 도체선, 로프, 실과 같은 각종 선재는 권취 공정에 의해 보빈에 코일 형상으로 권취된 형태로 생산된다.

도 1에는 선재를 연속적으로 자동 권취하기 위한 일반적인 권취 장치의 주요 구성이 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 권취 장치는 양단에 플랜지(11)가 구비된 보빈(10)과, 보빈(10)에 회전력을 제공하는 보빈 구동부(12)와, 보빈(10)의 회전축과 평행하게 직선 왕복운동하는 선재 가이드 수단을 제공하는 트래버스(Traverse)(20)를 포함한다.

일반적인 권취 장치에 있어서, 보빈(10)은 고정된 위치에서 회전운동만 하고 선재 가이드 수단이 움직여서 권취하는 방식을 암트래버스(Arm Traverse) 권취방식이라고 한다. 이와는 반대로, 선재 가이드 수단이 고정되어 있고, 보빈을 회전운동과 동시에 횡방향으로 이송시키면서 권취하는 방식을 보빈 트래버스(Bobbin Traverse) 방식이라고 한다. 권취과정에서는 보빈의 1회전시 선재가 보빈에 1회전만큼 권취되므로 안정적인 권취 품질을 유지하기 위해서는 최소한 선재폭만큼 보빈과 선재 가이드 수단 간에 이동되는 상대운동이 진행되어야 한다. 여기서, 보빈 1회전시의 보빈과 선재 가이드 수단 간의 상대운동을 정렬권취 분야에서는 한 피치라고 정의한다.

권취 장치의 작동시 선재(1)는 보빈(10)의 둘레를 따라 원형으로 권취되고, 이러한 동작은 트래버스(20)의 선재 가이드(21)가 플랜지(11)들 사이의 권취구간에서 한 피치씩 이동하면서 직선 왕복운동 함에 따라 보빈(10)의 폭방향으로 연속적으로 진행된다. 여기서, 트래버스(20)의 선재 가이드(21)는 보빈(10)의 1회전마다 한 피치씩 이동하게 되며, 그 이송 피치는 선재(1)의 폭만큼 설정된다.

권취구간의 한쪽 끝부분에서 반대쪽 끝부분까지 트래버스(20)의 선재 가이드 (21)가 이동함에 따라 보빈(10)의 양단 플랜지(11) 사이에는 선재(1)들이 회전축 방향으로 가면서 반복적으로 나란히 배열된 권취층이 형성된다. 권취구간의 끝부분에 도달한 선재(1)는 보빈(10)에 와인딩된 후 기형성된 권취층 위로 올라가서 트래버스(20)에 의해 반대편으로 진행하면서 권취가 진행되어 다음번 권취층을 형성한다.

상기와 같은 선재의 권취 과정은 보빈(10)과 트래버스(20) 간의 상호작용에 의해 이루어지며 최종 권취층의 형성시까지 연속적으로 진행된다.

상기 권취 과정에 따르면 권취구간의 끝부분에서 선재(1)가 기형성된 권취층 위로 올라가는 층변화 구간에서, 보빈(10)의 반경방향을 기준으로 선재(1)의 하부에 필연적으로 빈 공간이 발생하게 된다. 상기 빈 공간은 선재 권취물의 구조를 국소적으로 취약하게 하는 부분으로서, 빈 공간 위에 놓인 선재를 함몰시키는 원인이 되고 결국에는 도 2에 도시된 바와 같은 권취불량을 초래하게 된다.

도 3에는 권취층의 층변화 구간에서 빈 공간(S)이 형성된 예가 도시되어 있다. 도면에 나타난 바와 같이 빈 공간(S)은 보빈(10)의 양쪽 플랜지(11) 부근의 층변화 구간에서 발생한다. 도 3에서 θ는 층변화 각도를 나타낸다. 층변화 각도는 보빈(10)의 한쪽 플랜지의 중심(C)으로부터 한 층의 권취 시작점(A)을 잇는 지시선과, 보빈(10)의 다른쪽 플랜지의 중심으로부터 다음 층의 권취 시작점(B)을 잇는 지시선 간의 사잇각으로 정의된다. 도 3에서 (a), (b)는 각각 보빈(10)의 좌측단과 우측단을 나타내며, L1, L2, L3는 각각 제1 권취층, 층변화 구간, 제2 권취층을 나타낸다.

종래의 권취 장치는 보빈의 반경방향으로 형성된 다수의 권취층이 모두 일정한 층변화 각도(θ)를 갖도록 권취 과정을 수행하게 된다.

즉, 통상적으로 트래버스(20)는, 보빈(1)이 예컨대, 290도를 회전한 후 나머지 70도를 회전하는 동안에 한 피치 트래버싱(Traversing)하는 동작을 반복하도록 설계된다. 이러한 방식에 따르면 도 3에 나타난 바와 같이 선재(1)의 권취방향이 틀어지는 지점이 보빈의 폭방향을 따라 항상 일정하게 유지되어 결국 층변화 각도(θ)가 일정하게 유지된다. 이해의 편의상 도면에서는 선재의 권취방향이 틀어지는 지점을 각지게 도시하였다.

그러나, 상기와 같이 층변화 각도(θ)를 일정하게 유지하는 권취 방식은 도 4의 (a) 내지 (b)에 도시된 바와 같이 보빈의 좌측단(L)과 우측단(R)에 배열되는 각 권취층의 층변화 구간(점표시 참조)이 전체적으로 방사상 패턴을 이룸으로써 층변화 구간의 빈 공간들이 상호 근접하거나 겹치는 현상이 발생하여 심각한 권취불량을 유발할 수 있는 취약점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 권취층의 층변화 각도를 제어하여 층변화 구간에서 발생하는 빈 공간이 서로 다른 권취층 간에 근접하거나 겹치는 현상을 방지할 수 있는 선재의 정렬권취 방법 및 장치와 그에 따라 생산된 선재 권취물을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 보빈을 회전시켜 상기 보빈의 둘레에 선재를 원형으로 와인딩하는 과정과, 상기 선재를 가이드하는 트래버스를 상기 보빈의 축 방향으로 한 피치씩 상대적으로 트래버싱하는 과정의 상호 작용을 통하여 상기 보빈에 선재를 권취하는 방법에 있어서, 상기 보빈이 1회전을 완료하기 전에 상기 보빈에 대하여 상기 트래버스를 상대적으로 한 피치 트래버싱하는 동작을 반복하되, 상기 보빈의 1회전 시간구간 내에서의 상기 트래버싱 시점을 상기 선재의 턴별로 변화시키는 트래버싱 제어구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 선재의 정렬권취 방법을 개시한다.

상기 트래버싱 제어구간은 각 권취층마다 포함될 수 있다.

상기 트래버싱 제어구간에서는 상기 선재의 턴수가 증가함에 따라 상기 트래버싱 시점을 상기 선재의 턴별로 점차 앞당기는 제어를 수행할 수 있다.

상기 트래버싱 제어구간에서, 인접한 선재들 사이에는 선재 간 이격거리에 의한 공극이 포함된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 정렬권취 방법에 의해 생산된 선재 권취물이 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 회전 가능하게 설치된 보빈과, 선재 가이드를 구비하고 상기 보빈의 축 방향으로 한 피치씩 상대운동 가능하게 설치된 트래버스를 포함하는 선재 권취 장치에 있어서, 상기 보빈이 1회전을 완료하기 전에 상기 보빈에 대하여 상기 트래버스를 상대적으로 한 피치 트래버싱하되, 상기 보빈의 1회전 시간구간 내에서의 상기 트래버싱 시점을 상기 선재의 턴별로 변화시키는 트래버싱 제어구간을 제공하는 트래버싱 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선재 정렬권취 장치가 제공된다.

본 발명에 의하면 트래버싱 제어구간에서 선재의 턴별로 트래버싱 시점을 조절함으로써 보빈 양단에 형성되는 층변화 구간의 위치를 자유롭게 제어할 수 있다. 트래버싱 제어에 의해 서로 다른 권취층의 층변화 구간이 근접하거나 겹치는 현상이 최소화될 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 트래버싱 제어시 형성되는 선재 간의 공극을 활용하여, 권취 과정에서 플랜지 부근에서 발생하는 불필요한 틈을 제거할 수 있다.

본 발명을 케이블이나, 강선, 도체선 등과 같은 각종 선재의 정렬권취 공정에 적용할 경우 층변화 구간의 빈 공간에 의한 권취불량 발생 문제를 해소할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 일반적인 선재 권취 장치의 구성도,
도 2는 종래기술에 따라 발생하는 권취불량 상태를 나타낸 사진,
도 3은 권취층의 층변화 구간에서 권취불량의 원인이 되는 빈 공간이 형성되는 원리를 나타낸 도면,
도 4는 종래기술에 따라 층변화 구간의 빈 공간이 보빈의 반경방향으로 방사상 패턴을 이루는 예를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 수행되는 선재 정렬권취 과정을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따라 제공되는 트래버싱 제어구간의 예를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명에 따라 층변화 구간의 빈 공간이 보빈의 원주방향 및 반경방향으로 골고루 분산된 패턴을 이루는 예를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명에 따라 제공되는 선재 권취물을 나타낸 사진이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선재 정렬권취 방법은 보빈을 일정 속도로 회전시켜 보빈의 둘레를 따라 선재를 원형으로 와인딩하는 과정과, 보빈의 매 1회전에 대응하여 트래버스를 보빈의 축방향으로 한 피치씩 트래버싱시키는 과정과, 선재의 턴별로 트래버싱이 시작되는 시점, 즉 트래버싱 시점을 변화시키는 과정을 포함한다.

도 5에는 본 발명에 따라 제공되는 보빈과 트래버스 간의 상호작용에 의해 선재가 정렬권취된 구성이 도시되어 있다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선재 정렬권취 방법은 보빈(100)에 의한 선재 와인딩과 트래버스(미도시)에 의한 트래버싱 동작을 반복적으로 수행함으로써 선재(1)를 보빈(100)에 정렬권취하고, 보빈(100)의 권취구간 중 트래버싱 제어구간(K)에서는 트래버싱 시점을 변화시킴으로써 보빈(100) 양단의 플랜지(101) 부근에 형성되는 층변화 구간의 위치를 최적화시키는 제어를 수행한다. 도 5에서 A는 첫번째 권취층의 권취 시작점을 나타낸다.

도 6은 본 발명에 따라 제공되는 트래버싱 제어구간(K)의 타이밍 도표로서, #(n)에서 #(n+4)까지의 선재(1) 턴수(Turn Number) 범위에서, 보빈(100)이 360°의 각도로 1회전하는 데 소요되는 시간구간(T_B) 내에서의 트래버싱 시점(t₀)을 턴(Turn)별로 점차 앞당기는 제어를 수행한 예가 도시되어 있다.

상기와 같은 트래버싱 제어에 의하면, 트래버싱의 시작으로 인해 선재(1)의 와인딩 방향이 틀어지는 지점이 선재(1)의 권취가 진행됨에 따라 기준선(R)으로부터 점차 하부로 이동하게 된다. 이에 따라, 결국 층변화 구간에 위치하는 다음 층의 권취 시작점(B)은 기준선(R)으로부터 d 만큼 떨어진 위치로 이동하게 된다. 여기서, 기준선(R)은 트래버싱 제어가 이루어지기 전의 트래버싱에 의해 선재(1)의 와인딩 방향이 틀어지는 지점을 축방향과 나란하게 연장시킨 가상선으로 정의된다. 여기서, 층변화 구간의 이동거리 d는 트래버싱 제어구간(K)의 길이에 비례하게 증가하게 된다.

도 7에는 트래버싱 제어에 의해 층변화 구간(점표시 참조)에서 발생하는 빈 공간이 서로 다른 권취층 간에 근접하는 현상이 억제되고, 보빈(100)의 원주방향 및 반경방향으로 성공적으로 분산된 결과가 도시되어 있다.

도 7에서 L, R은 각각 보빈(100)의 좌측단과 우측단을 나타낸다. 도 7에서는 좌측 플랜지의 중심으로부터 임의의 권취층의 권취 시작점을 잇는 지시선과, 우측 플랜지의 중심으로부터 다음 권취층의 권취 시작점을 잇는 지시선 간의 사잇각이 140°를 이루도록 트래버싱 제어를 수행하였다. 보빈(100)의 원주방향 및 반경방향으로 층변화 구간의 위치를 골고루 분산시키기 위해, 상기 사잇각은 95°~ 115°또는 125°~ 160°의 범위 내에서 결정되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 트래버싱 제어를 포함하는 정렬권취의 방법의 수행시 도 8에 도시된 바와 같이 선재(1)가 양호하게 정렬권취된 선재 권취물을 생산하는 것이 가능하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 회전 가능하게 설치된 보빈과, 상기 보빈의 축방향으로 왕복 트래버싱 가능하게 설치되어 상기 보빈에 와인딩되는 선재를 가이드하는 트래버스와, 트래버스를 제어하여 권취층 간 층변화 구간의 위치를 최적화하는 트래버싱 제어부를 포함하는 선재 정렬권취 장치가 제공된다.

선재 정렬권취 장치에 있어서 보빈과 트래버스의 기술적 구성으로는 통상의 선재 정렬권취 장치에 포함되는 부재가 채용 가능하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

트래버싱 제어부는 기본적으로 보빈의 매 1회전에 대응하여 트래버스를 보빈의 축방향으로 한 피치씩 트래버싱시키고, 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 트래버싱 제어구간(K)에서는 선재의 턴별로 트래버싱 시점(t₀)을 변화시키는 제어를 수행한다. 트래버싱 제어부는 사전설정된 제어 프로세스에 따라 트래버스의 구동장치를 제어하는 콘트롤러 형태로 제공된다.

트래버싱 제어부는 트래버싱 제어구간(K)에서 보빈의 1회전 시간구간(T_B) 내에서의 트래버싱 시점(t₀)을 선재의 턴별로 점차 앞당기는 제어를 수행함으로써 보빈의 원주방향 및 반경방향으로 층변화 구간이 근접하거나 겹쳐지지 않게 최적화된 권취 패턴을 제공한다.

상기와 같은 구성을 갖는 선재 정렬권취 장치에 따르면 일정속도로 회전하는 보빈과 상기 보빈의 양단 플랜지 사이에서 왕복운동하는 트래버스의 상호작용에 의해 보빈의 권취구간에는 선재가 연속적으로 정렬권취되고, 그에 따라 보빈의 반경방향으로 다수의 권취층이 형성된다. 특히, 각 권취층에는 트래버싱 시점(t₀)이 턴별로 점진적으로 변화된 트래버스 제어구간이 포함되어, 보빈의 양단 플랜지 부근에 형성되는 층변화 구간의 빈 공간이 서로 다른 권취층 간에 근접하거나 겹치는 현상이 최소화될 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

1: 선재 100: 보빈
101: 플랜지 K: 트래버싱 제어구간

Claims

보빈을 회전시켜 상기 보빈의 둘레에 선재를 원형으로 와인딩하는 과정과, 상기 선재를 가이드하는 트래버스를 상기 보빈의 축 방향으로 한 피치씩 상대적으로 트래버싱하는 과정의 상호 작용을 통하여 상기 보빈에 선재를 권취하는 방법에 있어서,
상기 보빈이 1회전을 완료하기 전에 상기 보빈에 대하여 상기 트래버스를 상대적으로 한 피치 트래버싱하는 동작을 반복하되,
상기 보빈의 1회전 시간구간 내에서의 상기 트래버싱 시점을 상기 선재의 턴별로 변화시키는 트래버싱 제어구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 선재의 정렬권취 방법.
제1항에 있어서,
상기 트래버싱 제어구간을 각 권취층마다 포함시키는 것을 특징으로 하는 선재의 정렬권취 방법.
제1항에 있어서,
상기 트래버싱 제어구간에서는 상기 선재의 턴수가 증가함에 따라 상기 트래버싱 시점을 상기 선재의 턴별로 점차 앞당기는 것을 특징으로 하는 선재의 정렬권취 방법.
제3항에 있어서,
상기 트래버싱 제어구간에서, 인접한 선재들 사이에는 선재 간 이격거리에 의한 공극이 형성되는 것을 특징으로 하는 선재의 정렬권취 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 정렬권취 방법에 의해 생산된 선재 권취물.
회전 가능하게 설치된 보빈과, 선재 가이드를 구비하고 상기 보빈의 축 방향으로 한 피치씩 상대운동 가능하게 설치된 트래버스를 포함하는 선재 권취 장치에 있어서,
상기 보빈이 1회전을 완료하기 전에 상기 보빈에 대하여 상기 트래버스를 상대적으로 한 피치 트래버싱하되, 상기 보빈의 1회전 시간구간 내에서의 상기 트래버싱 시점을 상기 선재의 턴별로 변화시키는 트래버싱 제어구간을 제공하는 트래버싱 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선재 정렬권취 장치.
제6항에 있어서, 상기 트래버싱 제어부는,
상기 선재의 턴수가 증가함에 따라 상기 트래버싱 시점을 상기 선재의 턴별로 점차 앞당기는 것을 특징으로 하는 선재 정렬권취 장치.