KR20140022752A - 연속적으로 운반되는 재료를 처리(연화)하는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

타이어 코드를 생산하기 위해 연속적으로 운반되는 실 무리(group)를 처리하는 장치로서, 상기 장치는 실 무리를 국부적으로 연화하는 롤러 쌍을 갖고, 각 롤러(3, 4)에는 치부가 마련된다. 실 무리는 롤러(3, 4)들 사이를 지나갈 때, 치부의 기계적 하중에 의해 변형된다. 롤러(3, 4)들은 개별적인 작동가능한 전기 모터에 의해, 직접적인 방식 또는 간접적인 방식으로 구동 가능하여 그 결과 간격 너비(A, B)가 정확히 동일하게 설정될 수 있다. 2개의 롤러(3, 4)의 축간 거리(C)가 직물의 두께나 형식에 따라 설정될 수 있다.

Description

연속적으로 운반되는 재료를 처리(연화)하는 장치 및 방법 {DEVICE AND METHOD FOR TREATING (SOFTENING) CONTINUOUSLY CONVEYED MATERIAL}

본 발명은 연속적으로 운반되는 재료를 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 재료는 시트형 구조체, 예컨대 직물천 웹(textile cloth web)이 될 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 특히 타이어 코드(tire cord)의 날실(warp)을 처리하는데 적합하다. 타이어 코드의 제조시, 접착 촉진제가 함침된 직물은 건조기를 통과한다. 특히 폴리에스터가 함유된 직물 또는 실이 사용된 때에는, 함침 및 열 처리가 재료를 불필요하게 경화시킨다. 연성 재료의 특성을 회복하기 위하여 편향 과정에 의해 재료를 변형 및 연화시키는 것은 공지되어 있다.

타이어 코드의 제조에 사용되는 합성 섬유 또는 직물을 국부적으로 변형시키는 유닛은 공지되어 있고, 이 유닛은 재료를 재료의 방향에 대해 횡방향으로 연장하는 칼날을 지나게 하여, 이러한 스트리핑(stripping) 작용의 결과로 재료를 국부적으로 구부러지게 한다. 이러한 형식의 변형 유닛(deforming unit)은, 예컨대 출원인{베닝거 젤 게엠베하(Benninger Zell GmbH)}의 "소프너 파라플렉스(Softener Paraflex)"라고 명명된 형식으로부터 공지되어 있고, 아래의 도 1에 도시된다. 이 장치의 한가지 단점은 칼날이 재료를 손상시킬 수 있고, 특히 함침 필름이 합성 실(synthetic thread)에 적용된다는 것이다. 실제로, 함침으로부터 칼날에 의해 제거된 과잉 재료는 변형 유닛을 통과한 후에도 공장 부속에 부착된 채 남아있을 수 있고, 이어지는 재료(실의 원섬유)에 의해 끌려 들어가, 결국 그 후에는 실의 함침에 불균일을 야기한다. 굽힘 요소가 마찰에 의해 가열되므로 비교적 고비용의 냉각이 필요하다는 사실과, 마찰의 결과로 정전하가 축적된다는 사실에서 또 다른 문제가 발생한다.

장력을 증가시키기 위해 개개의 실 또는 원사를 롤러 쌍 사이로 통과시키는 장치가 GB 792 570으로부터 공지된다. 롤러는 뾰족한 치형을 구비한 치부를 갖는다. 치부의 작용에 의해, 실은 변형되고 이에 따라 기계적으로 견신(draft)된다. 스플라인 축 중에 하나는 자석 브레이크를 통해 정지될 수 있고, 그 결과 그 축에 작동식으로 연결된 다른 스플라인 축은 자동적으로 정지된다. 시험에 의해 특별한 적용 분야, 예컨대 스레드 코드(thread cord)의 연화 과정과 같은 분야에는 이러한 장치가 다소 부적합하다는 것이 밝혀졌다. 그중에서도, 이와 같은 설비는 변형 공정이 제어되기 어렵다는 단점을 갖는다. 특히, 치부가 형성된 롤러 사이의 간격 너비가 너무 작기 때문에, 불필요한 응력 집중 및 실의 핀칭(pinching)이 방지될 수 없다. 이는 함침의 손상 또는 실 또는 원섬유의 절단을 야기한다. 또 다른 단점은 실의 장력에 부적절한 작용이 일어날 수 있다. 나아가, 사전에 실에 접착 촉진제가 함침된 날실을 처리는데 이러한 설비는 부적합하다. 상기 설비에서, 실에 남아있는 어떤 과잉 재료라도 결함을 일으킬 수 있다.

본 발명의 목적은 공지된 장치의 단점을 피하기 위한 것으로서, 특히 재료가 변형 과정에서 조심스럽게 처리되는 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 나아가, 변형 과정의 공정 조건이 정확하게 제어될 수 있고, 최종 상품은 함침 품질 및 연화도에 대한 엄격한 요구 조건을 만족시킬 수 있다. 또한, 본 장치는 에너지 면에서 효율적으로 작동할 수 있고, 가능한 한 냉각 과정 없이 운용될 수 있다. 칼날로 작동하는 종래의 장치와 비교하여, 실의 마모 및 마모로 발생하는 폐기물도 줄어든다. 이러한 마모는 타이어 코드의 고무 접착 특성의 역효과를 가진다. 결국, 본 장치는 타이어 코드를 생산하는 기존의 공장에도 설치될 수 있다{이는 "리트로피트(retrofit)"라고 알려져 있다}.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 독립항에 기재된 특징을 갖는 장치 및 방법에 의해 달성된다.

장치는 재료를 국부적으로 변형시키기 위한 유닛을 하나 이상 갖는다. 변형 유닛은 롤러 쌍으로 구성되어 있고, 각각의 롤러는 롤러 표면 영역 중 특정 영역에 프로파일부(profiling)가 마련된다. 프로파일부는 바람직하게는 치부(toothing)가 될 수 있다. 프로파일부 또는 치부는 축선 방향으로 연장할 수 있고, 바람직하게는 롤러 전체 너비에 걸쳐 연장할 수 있다. 재료가 롤러 사이를 통과할 때, 재료는 프로파일부 또는 치부의 기계적인 작용에 의해 이송 방향에서 변형되고, 그 결과 유연해지거나 부드러워진다. 이러한 치부가 형성된 롤러 쌍은 전술한 칼날을 사용하는 종래의 변형 유닛에 비하여 작은 공간이 필요하다는 점에서 차별화된다. 롤러가 개별적으로 구동될 수 있어, 재료의 변형을 위한 파라미터{구체적으로, 롤러의 위치, 각 및 치부의 플랭크 유격(A, B), 도 3 및 도 4 참조}가 정확히 제어 가능하다. 장치는 고품질의 최종 상품이 생산되도록 변형 과정 중에 조심스럽게 재료를 처리한다. 본 발명의 장치에 의해 상품의 품질 면에서 불리한 재료의 핀칭이 방지되거나 적어도 크게 감소될 수 있다. 또한 장치는 에너지 효율 면에서 장점이 있고, 적은 양의 열이 발생되기 때문에 변형 과정 중에 냉각이 필요하지 않다.

장치는 이송 방향에 대하여 연달아 2개 또는 3개 이상의 변형 유닛이 배치될 수 있다. 모터에 의해 구동될 수 있는 치부를 구비한 롤러 쌍은 운반 또는 이송 수단의 기능도 수행할 수 있는 장점을 갖는다. 이 경우에 유닛에 적어도 한 쌍의 롤러를 가질 뿐 아니라, 적어도 1개의 인장 기구가 추가적으로 사용되는 것이 바람직하다. 그러나 이론적으로, 인장 기구를 위한 추가적인 롤러는 흠이 없는 운반을 유지하는 목적에 따라 요구되지 않음을 알 수 있다. 롤러 쌍들의 배열에서 마지막 롤러 쌍은 인장 기구의 기능을 맡을 수 있다.

만약 롤러 쌍을 갖는 변형 유닛이 적어도 2개 제공되면, 이 적어도 2개의 롤러 쌍은 각각 다른 치부를 갖는 것이 유리할 수 있다. 또한 치부는 다른 치형 프로파일을 갖는 2개 이상의 기기가 연달아 장착되도록 마련된다. 예컨대, 장치는 거친 치부를 갖는 롤러를 구비한 변형 유닛, 그 다음으로 고운 치부가 형성된 변형 유닛을 가질 수 있고, 그 결과 직물의 형식에 따라 연화 과정의 연화 효과/연화도가 더 향샹될 수 있다.

또한, 장치가 롤러 쌍을 구비한 적어도 1개의 변형 유닛과 재료의 방향에 대해 횡방향으로 연장하는 칼날을 구비한 변형 유닛을 적어도 1개 갖는다면(예컨대 "소프너 파라플렉스(Softener Paraflex)"형식을 갖는다면), 이는 장점이 될 수 있다. "소프너 파라플렉스" 기기는 칼날이 필요에 따라 작동 위치 또는 비활성 위치로 조절될 수 있는 장점이 있다. 이러한 변형예는 그 자체로 범용 솔루션이 되어, 모든 직물 형식에 대한 모든 최적의 가능성을 제공한다. 예컨대 "소프너 파라플렉스" 기기와 같은 장치는 14개의 치부가 형성된 변형 유닛 및 40개의 치부가 형성된 변형 유닛을 구비할 수 있다(재료 이송 방향에 대해 이와 같은 순서인 것이 유리).

롤러들은 바람직하게는 2개의 개별적인 디지털 구동기에 의해 제어되면서, 치부 사이에 간격이 형성되도록 서로 맞물려서 배치된다. 그러나, 롤러 사이를 통과하는 재료가 있기 때문에 롤러의 각각의 치부 사이에 직접적인 접촉은 발생하지 않는다.

또 다른 작동 파라미터는 롤러 쌍의 회전 축선 사이의 거리이다{축간 거리(C)}. 축간 거리가 설정됨으로써, 실 또는 직물의 사양에 따라 실의 굽힘 정도가 영향받을 수 있다.

롤러 쌍의 롤러들은 축선 방향으로 평행하게 연장하는 회전 축선을 갖는다. 작동 중에 롤러들은 같은 회전 속도로 동기화되어 회전하지만, 회전 방향은 반대이다. 프로파일부 또는 치부는 롤러의 표면 영역을 따라 축선 방향으로 연장한다. 다시 말해서, 프로파일부 또는 치부는 재료의 이송 방향에 대해 횡방향으로, 바람직하게는 직각으로 연장한다. 작은 공간만을 필요로 하기 때문에, 장치는 기존의 공장에도 설치되기에 적합하다. 특히, 종래의 시스템에 기초한, 예컨대 칼날이 있는 시스템은 많은 지출 없이 간단하게 교체될 수 있다(리트로피트).

만약 재료의 이송 경로가, 입구 측 및 출구 측 양쪽에서 롤러 쌍의 2개의 회전 축선에 의해 형성되는 평면에 대하여 대략 수직으로 연장한다면, 이는 장점이 될 수 있다. 따라서 이 경우 치부가 형성된 롤러의 영역에서 직접 편향시키는 것이 바람직하지 않다. 예컨대 재료는 수직의 이송 경로를 따라 변형 유닛을 향하여 그리고 변형 유닛에서 멀어지는 방향으로 대응하는 가이드 및 편향 수단에 의해, 바람직하게는 롤러 또는 롤의 형상에 의해 안내된다. 그러나 특정 적용 분야에서, 재료의 입구 측 및/또는 출구 측에서, 프로파일이 형성된 샤프트 중 하나의 둘레를 따라 적어도 부분적으로 재료가 안내되는 것도 가능하다.

롤러 쌍의 각각의 롤러는 회전식 구동기를 갖는다. 이런 형식의 회전식 구동기는 바람직하게는 전기 모터, 예컨대 브러시리스(brushless) 직류 모터 또는 단상, 이상 또는 삼상 교류 모터일 수 있다. 회전식 구동기는 바람직하게는 각도 측정 시스템으로서 회전식 인코더 또는 펄스 발생기를 가질 수 있다. 만약 회전식 구동기가 서보 구동기, 특히 디지털 서보 구동기로 설계된다면, 제어와 조절 면에서 특히 장점이 될 수 있다. "디지털 구동기"라는 용어는 아래에서 각도 측정 시스템으로서 회전식 인코더 또는 펄스 발생기를 갖는 디지털 서보 구동기에 대하여도 사용된다. 따라서 롤러 사이의 간격(A, B)은 정확하게 설정 및 제어될 수 있다. 실의 핀칭을 피하기 위해, 간격 또는 거리(A, B)는 대응하는 제어 또는 조절에 의해 정확하게 (목표 값 A = B) 유지되어야 한다.

롤러의 2개의 회전식 구동기는 제어 수단에 의해 개별적으로 제어 가능하다. 제어 수단의 도움으로, 작동 파라미터, 특히 간격(A, B) 및 회전 속도는 간단한 방법으로 최적화 및/또는 변경될 수 있다. 특히 이러한 설비에 의해, 롤러들의 정확한 위치 및 이에 따른 롤러 사이의 간격이 항상 같도록 설정될 수 있다. 이에 따라 직물의 두께에 따라 재료의 불필요한 핀칭을 피할 수 있고 연화가 최적화될 수 있다.

만약, 직물의 형식에 따라 연화 효과가 최적화될 수 있도록, 롤러의 회전 속도가 재료의 속도보다 빠르게 롤러의 회전식 구동기가 작동되면, 이는 특별한 용도에서 장점이 될 수 있다. 이 경우 재료의 속도는 2개의 인장 기구를 통해 설정될 수 있고, 각각의 경우에 인장 기구는 변형 유닛에 대해 롤러보다 앞 또는 뒤에 배치된다.

또한, 만약 회전식 구동기가 각각의 경우에 롤러에 직접 연결되거나, 바람직하게는 예압이 걸린(pretensioned) 기어를 통해 연결된다면 이는 장점이 될 수 있다. 이러한 설비는 2개의 롤러가 동기화되어 서로 반대 방향으로 회전하도록 구동되는 것을, 조절 및/또는 제어 측면에서 비교적 적은 지출로 가능하게 해준다.

회전식 구동기는, 바람직하게는 직렬 인터페이스를 통해 중앙 제어 장치에 연결되는 것이 바람직하다.

제어 및 조절 면에서, 각각의 회전식 구동기가 전기 모터를 구비하고 전기 모터가 디지털 구동기 장치를 통해 제어 가능할 때 장점이 있다. 이러한 형식의 디지털 구동기에 의해, 특별히 간단한 방법으로 롤러 쌍의 롤러가 동기화되어 작동하도록 유지될 수 있다. 특히, 회전식 구동기와 치부가 형성된 샤프트 사이가 직접적으로 연결된 경우 및 기어 동작이 사실상 배제될 수 있는 전술한 예압이 걸린 기어가 사용될 때에 디지털 구동기가 적합하다.

제어 수단은 회전식 인코더와 전자적으로 연결될 수 있고, 이에 의해 각각의 경우 각속도 및 롤러의 순간 위치에 대한 신호가 발생될 수 있다.

전기 모터는 통합된 회전식 인코더를 구비하는 것이 바람직하고 이에 의해 펄스형 신호가 발생될 수 있다. 이러한 신호는 제어 장치의 제어기에 의해 평가될 수 있고, 이로부터 회전식 구동기의 모터 샤프트의 회전 속도, 회전 수, 및 회전 각을 얻을 수 있다.

특히 디지털 구동기가 샤프트에 직접 연결되거나 예압이 걸린 기어와 함께 사용될 때, 회전 속도 및 회전 위치의 반복적인 측정과 롤러의 조절이 필요 없게 될 수 있다. 제어장치가 회전 속도 및 롤러의 회전 위치에 대해 직접 작용할 수 있다. 설명된 제1 변형예에서, 2개의 롤러는 2개의 제어 회로를 통해 제어될 수 있다.

그러나 대안으로 또는 추가적으로, 만약 제어 수단이 각속도 및 롤러의 위치{각위치(angular position)}를 조절하는 제어기를 갖는다면(제2 변형예) 이는 장점이 될 수 있다. 롤러의 회전식 구동기의 조절은, 예컨대 재료의 본성을 변화시키는 것이 최적으로 균형잡히게 할 수 있는 장점이 있다. 회전식 구동기는 각 경우에 개별적인 제어 루프 회로가 배치될 수 있다.

롤러 쌍의 치부 사이의 간격 너비를 탐지하는 센서를 제공함으로써 작동 모니터링은 최적화될 수 있다. 치부가 형성된 롤러 쌍의 각각의 치면(flank) 부분들 사이에서 발생하는 간격 너비는 센서에 의하여 직접 또는 간접적으로 측정될 수 있다. 간접적인 측정에서, 각각의 간격 너비는 롤러 및 치부의 기하학적 구조를 고려하여 2개의 롤러의 각위치에 의해 계산된다. 센서는 간격 너비가 회전식 구동기의 제어에 의해 서로 동일시될 수 있도록 제어 수단과 전자적으로 연동한다.

장치는 재료의 속도를 탐지하는 센서를 포함하고, 상기 센서는 이송 방향에 대해 롤러 쌍보다 앞 또는 뒤에 배치된다. 이 경우에 센서는 롤러를 제어하기 위해 제어 수단에 전자적으로 연결된다. 속도 센서는 바람직하게는 비접촉식 광 센서, 특히 레이저 센서가 될 수 있다. 장치에 의해, 필요에 따라 간단한 방법으로 재료의 리드(lead) 또는 래그(lag)가 설정될 수 있다.

장치는 롤러의 회전 축선 사이의 거리를 설정할 수 있는 조절 장치를 포함한다.

조절 장치는 롤러의 회전 축선에 의해 사전에 결정된 거리를 짧게하거나 늘리기 위해 유압 또는 공압 변위 수단을 가질 수 있다. 이 거리를 짧게하여 국부적 변형의 효과를 증가시킬 수 있다. 변위 수단은, 예컨대 공압 또는 유압 피스톤/실린더 유닛에 의해 형성될 수 있다. 전술한 변위 수단 대신에 그 대안으로서, 작동가능한 선형 구동기, 예컨대 스테핑(stepping) 모터를 통해서도 가능할 수 있다. 공압 또는 유압 피스톤/실린더 유닛의 사용은 장점이 있는데, 그 중에서도 실을 두껍게 하거나 이어 붙이는 과정(날실의 연결점)에서 치부 사이의 간격을 넓힐 수 있다.

롤러 쌍 중 어느 1개의 롤러는, 롤러의 회전 축선에 대하여 고정식으로 장치의 정지된 캐리어(carrier) 상에 장착될 수 있다. 롤러 쌍의 다른 롤러는 거리를 줄이거나 늘리기 위해 정지된 캐리어 상에 움직일 수 있도록 장착될 수 있다. 그러나 물론, 이론적으로 2개의 롤러 모두 움직일 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.

날실(warp)의 변형은, 변위 장치 또는 변위 수단이 단지 랩(wrap) 각도를 변화시키는 제어 수단을 통하여 제어될 수 있는 것에 의해 특별히 영향받을 수 있다.

롤러는 직선 치부 또는 헬리컬 치부를 갖는 평기어의 형태가 될 수 있다.

롤러는 인벌류트 또는 사이클로이드 치부를 가질 수 있다. 그러나 물론 다른 치부 기하학적 구조도 가능하다. 예컨대, 치부는 치선원 영역에 있는 봉우리 상에 그리고/또는 골 영역에 반경을 가질 수 있다. 가능한 형태는, 예컨대 14개 또는 40개의 치부(즉, z = 14 또는 z = 40)를 가질 수 있다. 그러나 물론 다른 숫자(z)도 가능하다. 재료의 형태에 따라, 특정 장치에서, 다른 치부 수, 다른 기어 모듈(modulus), 및 다른 봉우리 형태를 가진 롤러가 사용될 수 있다. 그러나, 대안으로서 롤러는 프로파일부도 가질 수 있다.

놀랍게도 롤러 쌍이 각기 다른 치부를 갖는 2개 이상의 롤러 쌍을 연달아 구비한 장치가 좋은 연화 결과를 제공한다. 예컨대, 변형 유닛은 제1 롤러 쌍(z = 14) 및 제2 롤러 쌍(z = 40)을 포함할 수 있다. 결과적으로 이 방법의 보편성은 직물 형식의 넓은 범위로 확장될 수 있다. 이러한 형식의 복수의 롤러 쌍을 갖는 구성은 다른 구동기 해법을 갖는 장치에도 유리할 수 있다. 이 경우에 개별적인 그리고 활성화될 수 있는 구동기는 필요하지 않다.

롤러 쌍의 롤러들에 있는 치부는 적어도 통상의 작동 중에 전치 높이(tooth depth)의 대략 0.1 내지 0.6이 되는 깊이(t)만큼 침투하도록 서로 맞물려서 구성될 수 있다.

놀랍게도 마모를 피하기 위하여 롤러들이 치부 영역에서 크롬 도금 또는 경화된 것일 때, 특히 좋은 연화 결과를 얻을 수 있다.

본 발명의 다른 양태는 연속적으로 운반되는 재료를 처리하는 방법, 특히 전술한 장치를 이용하는 방법에 관한 것이다. 재료는 2개의 연동하는 롤러 사이로 안내되고, 재료가 통과할 때 치부의 기계적인 작용에 의해 변형된다. 롤러의 회전식 구동기는, 각속도와 롤러 위치에 대하여 동기화되도록 작동을 유지하기 위하여 중앙 제어 장치를 통해 유리하게 제어된다.

만약 프로파일부 또는 치부가 형성된 롤러의 회전 속도가, 치부 영역의 재료 속도보다 롤러의 원주 속도가 빠르도록 설정되면 이는 장점이 될 수 있다(리드). 이러한 작동 형태에서, 함침에 의해 실에 적용된 과잉 재료는 특히 간단하게 다시 제거되거나 연화 과정에 미치는 영향이 증대될 수 있다.

리드 또는 래그를 유발하기 위해, 재료의 속도 및 롤러의 회전 속도 사이에 상대적 이동이 설정될 수 있다.

재료는 롤러 쌍을 갖는 적어도 2개의 변형 유닛 사이를 통과할 수 있고, 상기 적어도 2개의 롤러 쌍은 각각의 경우에 상이한 치부를 갖는다. 각각의 롤러 쌍의 회전식 구동기는 상이한 롤러 쌍인 경우, 치부 영역에서 상이한 회전 속도를 갖도록 제어될 수 있다. 2개의 변형 유닛은 개개의 상대적 이동(리드)으로 제어될 수 있다. 따라서, 각각의 유닛은 고유의 리드를 갖거나 발생시킬 수 있다. 직물의 형식에 따라, 연화의 정도는 더 조절될 수 있다.

본 발명의 추가적인 개개의 특징과 장점은 아래의 예시적인 실시예에 대한 설명 및 도면으로부터 얻을 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 재료의 변형 유닛을 구비한 공장을 개략적으로 도시한 도면;
도 2는 본 발명에 따른 재료의 변형 유닛을 구비한 공장을 간단하게 도시한 도면;
도 3은 도 2의 유닛을 확대하여 도시한 도면;
도 4는 변형 유닛의 변형 영역을 크게 확대하여 도시한 도면(도 1에서 D영역의 상세도);
도 5는 변형 유닛을 구비한 장치의 전면을 도시한 도면;
도 6은 도 5에 따른 장치의 단면을 도시한 도면;
도 7은 추가적인 실시예에 따른 장치를 도시한 도면; 및
도 8은 도 7에 따른 장치의 롤러의 단면을 확대하여 도시한 도면이다.

도 1은 종래 형식의 시설의 공장을 도시하는데, 상기 시설은 재료(2)를 변형시키는 유닛을 2개 구비한다. 공장은 2개의 인장 기구(23, 29) 및 2개의 측정 롤러(27, 28)를 포함한다. 제1 변형 유닛(20)은 칼날을 갖는 2개의 요소(21, 22)를 구비하는데, 상기 요소에 재료가 안내됨과 동시에 구부러진다. 유사하게, 제2 변형 유닛(20')은 활성 위치(active position)에 있다. 변형 유닛(20, 20')은 비활성 위치(inactive position)로 전향되도록, 예컨대, 레버 기구(미도시)에 의하여 피봇될 수 있다. 피봇 운동은 대응되는 화살표로 표시된다. 칼날은 마찰 때문에 비교적 높은 정지 효과를 일으킨다. 편향 롤러(24)는 두 유닛 사이에 위치한다. 도 1에 따른 기본 셋업(set-up)은, 예컨대 출원인의 "소프너 파라플렉스" 기계에서 시행되고 있다.

도 2는 본 발명에 따른 공장을 도시하는데, 상기 공장에서 재료(2)는 방향(e)으로 연속적으로 이송되고, 변형(연화)되기 위해 유닛(1)(아래에 더욱 상세하게 설명됨)을 지나며, 상기 유닛(1)은 서로 반대 방향으로 회전하는 롤러(3, 4)를 갖는다. 공장은 변형 유닛의 상류 및 하류 각각에 인장 기구(23, 29)를 포함한다. 측정 롤러(27, 28)에 의해 재료의 당김이 측정 및 설정될 수 있다. 도 2에서 파악할 수 있는 바와 같이, 측정 롤러(27, 28)는 재료를 변형 유닛(2) 방향 및 변형 유닛(2)으로부터 멀어지는 방향으로 안내되도록 편향시키며, 편향 방향은 수직으로 거의 직선이다. 재료의 속도 또는 유닛의 상류 및 하류에서의 당김의 속도는 인장 기구의 디지털 구동기에 의해 제어 및 설정될 수 있다.

도 3은 치부가 마련된 2개의 서로 반대 방향으로 회전하는 롤러(3, 4)를 도시한다. 방향(e)으로 운반된 재료(2)는 롤러(3, 4) 사이를 통과한다. 이 경우에 롤러(3, 4)들은 서로 작동식으로 연결되어 있으며, 롤러들 사이로 수용된 재료(2)는 치부의 기계적인 작용에 의해 변형되어, 이송 방향(e)의 외측으로 변형되어 나가거나 이송 방향으로 래핑 처리된다. 변형 유닛(1)은 시트형 구조체의 처리를 위한 장치에 필수적인 부분이다. 이 경우에, 응용예의 특히 바람직한 분야는 타이어 코드의 생산 과정이다. 이에 대응하는 장치는 함침실 및 이어지는 건조실을 갖는다. 본 변형 유닛은 재료의 이송 방향으로 건조실(미도시)이 이어지도록 상기 장치에 설치될 수 있다. 본 변형 유닛의 컴팩트한 시설 크기 때문에, 변형 유닛은 기존의 공장에도 설치하기에 적합하다. 2개의 롤러(3, 4)는 치수 및 치부 면에서 동일하게 구성된다.

도 4는 도 1의 맞물린 기어휠 쌍을 확대하여 상세하게 도시한다. 도 3에 따르면, 특히 상세하게 도시한 도 4에 따르면, 치부가 형성된 기어와 유사한 방식으로 명확하게 개개의 치부가 하나씩 서로 맞물려있으나, 이러한 상호 맞물림이 치부 사이의 접촉을 야기하지는 않는다. 재료(2)의 손상을 피하기 위해, 적어도 통상의 작동 과정에서는 치부 사이에 충분한 간격 거리(gap distance)가 마련되어야 한다. 도 4에서, 치부들(11, 12)의 기어휠 치면 사이의 제1 간격 거리는 도면 부호(A)로 표시하고, 치부들(11, 13)의 기어휠 치면 사이의 제2 간격 거리는 도면 부호(B)로 표시한다. 치부(11)가 인접한 반대편 치부(12, 13)들 사이의 이뿌리 영역으로 침투한 깊이는 도면 부호(t)로 표시하고, 전치 높이는 도면 부호(h)로 표시한다.

도 4에서 점선은 치선원을 가리킨다. 도 2에 따르면, 치부(11)는 치부(12, 13)들 사이의 정확히 중앙에 위치한다. 이 위치에서 치부의 최대 침투 깊이(t)가 얻어진다. 롤러(3, 4)는 인벌류트 치부를 갖는다.

또한, 적어도 1개의 롤러가 움직일 수 있게 배치되면, 갑자기 발생하는 재료 내의 불균질 또는 두꺼워짐이 재료의 멈춤이나 손상이 없이 보상될 수 있다는 장점이 있다. 도 3에서 화살표(a)는 대응하는 변위 방향을 가리킨다.

최적의 작동을 위하여, 롤러(3, 4)는 동기화되어 회전하여야 하고, 간격(A, B)이 제어되어야 하며, 간격 너비는 동일한 것이 바람직하다. 이를 위하여, 개개의 롤러(3, 4)를 구동하기 위한 각각의 회전식 구동기가 디지털 제어 장치(8)에 전자적으로 연결된다. 제어 장치(8)는 회전식 구동기로 제어 신호를 전송하여, 롤러들은 동일한 각속도(ω1 = ω2)로 회전하고, 롤러들의 각각의 위치는 그대로이다(A = B). 그 결과 치부의 원주 영역의 속도(v1, v2) 역시 동일하다. 도면 부호(F1, F2)는 재료에 대해 방향(e) 또는 그 반대 방향으로 작용하는 인장력을 가리킨다. 재료의 속도(v3)는 센서(14)에 의해 측정될 수 있다. 교류 서보모터와 같은 것들로 구성된 회전식 구동기(5, 6)는 회전식 인코더, 특히 매우 고도의 각도 분해능을 가진 디지털 인코더에 의하여 제어된다. 조절 시스템 내에서 기어 유격을 피하기 위해, 디지털 인코더는 롤러에 직접적으로 결합하는 것이 바람직하다.

롤러를 회전식 구동기의 회전식 인코더를 통하여 제어하는 것에 대안으로서 또는 그에 추가적으로 자동 제어도 제공될 수 있다. 도면 부호(17, 18)는 롤러의 각속도 및 각위치를 측정할 수 있도록 도움을 주는 센서를 가리킨다. 이 센서(17, 18)들은 신호 선(signal line)을 통하여 제어 장치(8)에 연결될 수 있고, 회전식 인코더와 함께, 각각 하나 또는 공통의 제어 루프 회로를 형성한다. 자동 제어를 위하여, 제어장치에는 비교기(comparator)가 일체로 구성될 수 있고, 상기 비교기는 그 자체로 공지된 바와 같이 측정된 속도의 실제 값 또는 요구되는 회전 수를 비교하는 것이며, 비교에 기초하여 제어 장치(8)는 조절 목표를 수정하는 방식으로 회전식 구동기에 작용한다. 유사한 방식으로, 롤러의 위치 또는 각위치는 감지되어야 하고, 다른 롤러의 위치 또는 각위치와 비교되어야 하며, 수정 또는 조절된 롤러의 위치 또는 각위치와 비교되어야 한다. 적절하다면, 회전식 구동기 및 재료 센서(14)와, 또한 가능하다면 롤러의 원주에서의 각속도 및/또는 회전 속도 및 롤러의 각위치를 감지하는 센서(17, 18)들도 버스(bus) 시스템을 통해 서로 링크될 수 있다. 롤러(3, 4)의 상이한 회전 속도는 제어 루프 회로를 통해 수정될 수 있다.

재료의 이송 속도와 롤러의 회전 속도가 동일하다면, 많은 경우에 이것은 장점이 된다. 그러나 만약 치부가 형성된 롤러(3, 4)가 운반 속도보다 고속으로 회전하면(즉, v1, v2 > v3), 실의 당김은 상승될 수 있고 연화 효과는 강화될 수 있다. 특히 타이어 코드 생산에 적용된 분야에서, 폴리에스터 실에 과하게 함침시킨 재료는 특히 간단하게 제거될 수 있거나, 날실이 더욱 연화될 수 있다. 그렇지만 특정 분야 또는 응용예에서, 롤러가 재료보다 천천히 회전하면 이것 역시 장점이 될 수 있다.

예컨대, 롤러(3)가 화살표(a) 방향으로 움직이면, 회전이 동기화되어 작동하는 경우, 롤러 쌍 사이의 거리(C)는 간격 너비(A, B)를 같은 방향으로 증가(또는 감소)시킬 수 있고, 이로 인해 다른 재료를 적용시킬 수 있다. 또한, 간격 너비가 변경됨으로써, 치부에 의해 작용을 받는 재료의 래핑 각도가 설정될 수 있고 결과적으로 연화 효과의 강도에 영향을 미칠 수 있다.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 변형 유닛(1)의 구조를 상세하게 도시한다. 도 3에 따르면, 롤러(3)의 치부는 전체 롤러의 너비(W)에 걸쳐 연장하고, 이 너비는 운반된 재료의 최대 직물 너비를 결정한다. 또한, 롤러의 회전식 구동기로서 전기 모터(5, 6)를 도 5에서 볼 수 있다. 디지털 회전식 인코더 또는 펄스 발생기를 구비한 교류 전기 모터(5)는 롤러(3)에 동축 배치되고, 롤러에 직접 연결된다. 직접적인 연결은 강성 커플링(16)을 이용한다. 제2 롤러의 끝 면 연결 부품(4')을 도 5에서 볼 수 있다. 롤러의 연결 부품(4')은 전기 모터(6)와 연결하는 기어(7)와 결합된다. 특히 회전식 구동기가 서보모터와 같이 설계된다면 제어 및 조절 조건에서 장점이 될 수 있다. 예컨대, 전기 모터는 브러시리스 직류 모터일 수 있다. 측정된 회전속도 또는 각속도(v1 or ω1, v2 or ω2)와 위치는 제어 장치에 의하여 폐 제어 루프 또는 가능하다면 개 제어 루프에서 조절될 수 있다. 상기 제어 장치는 제어 장치의 비교기 유닛에 의해 속도와 각위치의 측정된 실제 값과 요구된 속도 값 또는 요구된 각위치 값을 비교하며, 조절할 목적에 따라 회전식 인코더에 수정하는 변수를 전송한다. 롤러(3, 4)는 직선 치부를 갖는 평기어의 형태이다.

도 6은 측면에서 봤을 때, 재료가 직선인 수직 이송 경로를 따라서 변형 유닛(1)으로 안내되고, 결국 유닛으로부터 벗어나게 되는 것을 도시한다. 이송 방향(e)은 위쪽 방향이다. 그러나, 물론 다른 배향(orientation) 또는 방향도 고려될 수 있다. 도 6은 롤러가 방향(a)으로 앞뒤로 움직일 수 있게 하는 공압 피스톤/실린더 유닛(9)을 도시한다. 공압 피스톤/실린더 유닛(9)은 롤러(4)가 회전할 수 있게 장착되는 지지 요소(26)와 관절 연결 방식으로 연결된다. 지지 요소는 상부에서 회전 중심을 통해 정지된 캐리어(15)와 연결된다. 비교적 큰 레버를 사용함으로써, 방향(a)에서 롤러(4)의 변위가 유리하게 고정된다. 롤러는 각각의 경우에 14개의 치부를 갖고, 예컨대 직경 128mm의 치선원 및 대략 직경 93mm의 치저원을 가질 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 변형 또는 연화 유닛(1)의 다른 변형예를 도시한다. 이 변형 또는 연화 유닛은 상이한 치부가 사용되는 점에서만 이전의 예시적인 실시예에 따른 롤러와 상이하다. 이 예시적인 실시예에서, 롤러(3, 4)에는 각 경우에 40개의 치부가 마련된다. 치부에 대한 구조적인 세부사항은 도 8에서 얻을 수 있고, 도 8은 롤러(30, 40)의 단면을 축척에 충실하게 도시한다.

도 8에 따르면, 각각의 치부(12, 13)는 거의 직선인 치면 선을 갖는다. 각각의 치면 사이의 봉우리 및 골은 거의 원형(예컨대, 반경이 1 내지 3mm)으로 구성된다. 인접한 치부(12, 13) 사이의 치면 각은 β로 표시되고, 본 예시적인 실시예에서 29도이다.

Claims (21)

1. 연속적으로 운반되는 재료, 특히 타이어 코드(tire cord)의 날실(warp)과 같은 시트형 구조체를 처리하는 장치로서,
   상기 재료를 변형하기 위한 유닛을 적어도 1개 포함하고,
   상기 유닛은 롤러 쌍을 포함하며,
   상기 롤러 쌍의 각각의 롤러는 각 경우에 프로파일부(profiling), 특히 치부(toothing)가 마련되고,
   상기 재료가 롤러 사이를 통과할 때, 재료가 프로파일부, 특히 치부의 기계적인 작용에 의해 변형되도록 상기 롤러들이 서로 작동식으로 연결되며,
   상기 롤러들은 개별적으로 구동될 수 있고,
   상기 롤러들의 각각에는 회전식 구동기가 배치되며,
   상기 롤러들의 회전식 구동기들은 제어 수단에 의해 개별적으로 제어가능한 것인 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 회전식 구동기는 각 경우에 상기 롤러에 직접 연결되거나, 바람직하게는 예압이 걸린 기어를 통해 연결되는 것인 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 회전식 구동기는, 바람직하게는 직렬 인터페이스를 통해 중앙 제어 장치와 연결되는 것인 장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 회전식 구동기는 각 경우에 전기 모터를 포함하는 것으로서,
   상기 전기 모터는 디지털 구동 장치를 통해 제어 가능한 것인 장치.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 롤러에는 회전식 인코더가 마련되고, 상기 제어 수단은 회전식 인코더에 전자적으로 연결된 것인 장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 롤러의 각위치 및/또는 각속도(ω1, ω2)를 조절하는 제어기를 구비하는 것인 장치.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 회전식 구동기에는 각 경우에 개별적인 제어 루프 회로가 배치되는 것인 장치.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 장치는 치부가 형성된 롤러 쌍의 각각의 플랭크 부분 사이에서 발생하는 간격 너비(A, B)를 감지하는 센서들을 포함하고,
   상기 센서들은 상기 제어 수단에 전자적으로 작동식으로 연결되어 있고,
   상기 회전식 구동기는 간격 너비(A, B)가 서로 동일하게 될 수 있도록 상기 제어 수단에 의해 개별적으로 제어될 수 있는 것인 장치.
9. 청구항 1에 있어서, 상기 장치는 센서를 포함하고,
   상기 센서는 상기 롤러 쌍의 앞 또는 뒤에 배치되며,
   상기 센서는 롤러를 제어하는 제어 수단에 전자적으로 연결되고,
   상기 센서는 재료의 속도(ω)를 감지하는 것인 장치.
10. 청구항 1에 있어서, 상기 장치는 상기 롤러들의 회전 축선 사이의 거리(A)를 줄이거나 늘리기 위한 유압 또는 공압 변위 수단을 포함하는 장치.
11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤러 쌍 중 어느 하나의 롤러는 롤러의 회전 축선에 대하여 고정식으로 정지된 캐리어 상에 장착되고, 롤러 쌍의 다른 롤러는 그 위치를 조정하고/하거나 거리(A)를 줄이거나 늘리기 위하여 정지된 캐리어 상에 이동식으로 장착되는 것인 장치.
12. 청구항 10에 있어서, 상기 변위 장치는 랩 각도(wrap angle)를 다르게 하기 위해 제어 수단을 통해 작동될 수 있는 것인 장치.
13. 청구항 1에 있어서, 상기 롤러는 직선 치부 또는 헬리컬 치부를 갖는 평기어로 구성된 것인 장치.
14. 청구항 1에 있어서, 롤러는 인벌류트 또는 사이클로이드 치부를 갖는 것인 장치.
15. 청구항 1에 있어서, 상기 롤러 쌍에서 롤러의 치부는, 적어도 정상 작동 과정에서 서로 맞물리기 위하여 침투 깊이(penetration depth, t)가 대략 전치 높이(tooth depth, h)의 0.1 내지 0.6이 되도록 구성된 것인 장치.
16. 청구항 1에 있어서, 상기 롤러는 크롬 도금되거나 치부 영역이 경화 처리된 것인 장치.
17. 청구항 1에 있어서, 상기 장치는 롤러 쌍을 구비한 변형 유닛을 적어도 2개 포함하는 것으로서,
    적어도 2개의 롤러 쌍은 각 경우에 상이한 치부를 갖는 것인 장치.
18. 청구항 1에 있어서, 상기 장치는 롤러 쌍을 구비한 적어도 1개의 변형 유닛 및 칼날을 구비한 적어도 1개의 변형 유닛을 포함하고,
    상기 칼날은 재료의 방향에 대해 횡방향으로 연장된 것인 장치.
19. 연속적으로 운반되는 재료, 특히 타이어 코드(tire cord)의 날실(warp)과 같은 시트형 구조체를 처리하는 방법으로서, 특히 청구항 1 내지 청구항 18 중 어느 한 항의 장치를 사용하여 처리하는 방법에 있어서,
    서로 작동식으로 연결되고, 각각 치부를 가진 2개의 롤러 사이로 재료를 통과시켜, 재료가 통과할 때 치부의 기계적인 작용에 의해 변형되는 단계;
    각속도와 롤러의 위치에 대하여 동기화되도록 작동을 유지시키기 위하여 롤러의 회전식 구동기를 제어하는 단계
    를 포함하는 방법.
20. 청구항 19에 있어서, 상기 방법은, 재료의 속도와 롤러의 회전 속도 사이에 상대적인 이동이 리드(lead) 또는 래그(lag)를 야기하도록 설정되는 것인 방법.
21. 청구항 19에 있어서, 상기 방법은, 재료가 롤러 쌍을 구비한 적어도 2개의 변형 유닛을 통해 안내되고, 적어도 2개의 롤러 쌍은 각 경우에 상이한 치부를 가지며, 각각의 롤러 쌍의 회전식 구동기가 치부 영역에서 상이한 회전 속도를 갖도록 작동되는 것인 방법.

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