KR20140079653A

KR20140079653A - 저강도 금속선 와인딩 장치

Info

Publication number: KR20140079653A
Application number: KR1020120148568A
Authority: KR
Inventors: 장원태; 한재웅
Original assignee: 동서대학교산학협력단; (주)지이플러스하이빔
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-06-27
Also published as: KR101463902B1

Abstract

본 발명은 저강도 금속선 와인딩 장치를 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 저강도 금속선 와인딩 장치는 알루미늄선과 같이 인장강도가 낮은 금속선이 설정된 표준 권취 장력을 유지하면서 와인딩될 수 있도록 하여 와인딩 공정에서 금속선의 파단이나 변형 불량, 손상 불량 등이 발생되지 않게 되고, 이를 통해 금속선 와인딩 제품의 내구성 향상 및 품질 향상이 도모되는 기술적 특징을 갖는다.
본 발명에 따른 저강도 금속선 와인딩 장치는 연속적으로 공급되는 저강도 금속선이 외주면을 타고 이동하도록 하는 안내롤러 모듈과; 안내롤러 모듈과 연결되어 안내롤러 모듈의 회전을 유도하는 롤러용 모터와; 드럼체가 결합되어 드럼체의 회전을 유도하는 드럼체용 모터와; 롤러용 모터와 드럼체 사이에 배치되고, 저강도 금속선의 측방향 위치를 구속시키며 저강도 금속선이 통과하게 되며, 액추에이터의 작동에 의해 측방향으로 오프셋 이동하면서 저강도 금속선이 드럼체 외주면을 타고 나선형으로 감기도록 하는 오프셋용 이동기구와; 롤러용 모터, 드럼체용 모터, 오프셋용 이동기구의 액추에이터에 각각 설치되는 엔코더 및; 롤러용 모터, 드럼체용 모터, 오프셋용 이동기구의 액추에이터 구동 정보를 엔코더로부터 입력받고, 롤러용 모터, 드럼체용 모터, 오프셋용 이동기구의 액추에이터 각각의 구동을 제어하는 구동 프로그램모듈을 구비하여 저강도 금속선이 드럼체에 와인딩되는 권취 장력이 설정된 표준값을 유지하도록 하되, 구동 프로그램모듈은 저강도 금속선의 종류별 특성에 맞추어 롤러용 모터, 드럼체용 모터, 오프셋용 이동기구의 액추에이터 각각의 구동 패턴이 설정되도록 하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

저강도 금속선 와인딩 장치{Winding machine for low strenght metal wire}

본 발명은 저강도 금속선 와인딩 장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 알루미늄선과 같이 인장강도가 낮은 금속선이 설정된 표준 권취 장력을 유지하면서 와인딩될 수 있도록 하여 와인딩 공정에서 금속선의 파단이나 변형 불량, 손상 불량 등이 발생되지 않게 되고, 이를 통해 금속선 와인딩 제품의 내구성 향상 및 품질 향상이 도모되는 저강도 금속선 와인딩 장치에 관한 것이다.

알루미늄선은 전기 전도율이 구리선과 비슷하면서도 소재가격은 낮음에 따라 현재 구리선을 대체하며 변압기나 고압선 등의 전기재료로 많이 사용되고 있다. 그러나 알루미늄선은 구리선에 비해 인장강도가 낮은 특성을 가짐에 따라, 알루미늄선의 와인딩 과정에서 일정크기 이하의 장력에서는 알루미늄선이 훼손되어 가공공정에서 선이 끊어지는 불량 현상이 종종 발생되고, 일정크기 이상의 장력에서는 알루미늄선이 와인딩 도중 끊어져버리는 불량 현상이 발생될 수 있었다.

따라서, 알루미늄선과 같은 저강도 금속선이 일정장력을 유지하며 와인딩될 수 있도록 하는 기술의 개발이 현재 요구되는 실정이었다.

따라서 본 발명은 이와 같은 기술 개발의 일환으로서, 금속선을 드럼체에 와인딩하기 위해 구비되는 롤러용 모터, 드럼체용 모터, 스크류용 모터 등이 서로 연동되면서 회전방향, 회전속도, 회전량 등이 제어되도록 함으로써 알루미늄선과 같이 인장강도가 낮은 금속선이 설정된 표준 권취 장력을 유지하면서 와인딩될 수 있어 와인딩 공정에서 금속선의 파단이나 변형 불량, 손상 불량 등이 발생되지 않게 되는 새로운 형태의 저강도 금속선 와인딩 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 알루미늄선과 같은 저강도 금속선을 드럼체에 와인딩하기 위한 장치에 있어서, 연속적으로 공급되는 저강도 금속선이 외주면을 타고 이동하도록 하는 안내롤러 모듈과; 상기 안내롤러 모듈과 연결되어 상기 안내롤러 모듈의 회전을 유도하는 롤러용 모터와; 상기 드럼체가 결합되어 상기 드럼체의 회전을 유도하는 드럼체용 모터와; 상기 아내롤러 모듈과 드럼체 사이에 배치되고, 상기 저강도 금속선의 측방향 위치를 구속시키며 상기 저강도 금속선이 통과하게 되며, 액추에이터의 작동에 의해 측방향으로 오프셋 이동하면서 상기 저강도 금속선이 상기 드럼체 외주면을 타고 나선형으로 감기도록 하는 오프셋용 이동기구와; 상기 롤러용 모터, 드럼체용 모터, 오프셋용 이동기구의 액추에이터에 각각 설치되는 엔코더 및; 상기 롤러용 모터, 드럼체용 모터, 오프셋용 이동기구의 액추에이터 구동 정보를 상기 엔코더로부터 입력받고, 상기 롤러용 모터, 드럼체용 모터, 오프셋용 이동기구의 액추에이터 각각의 구동을 제어하는 구동 프로그램모듈을 구비하여 저강도 금속선이 드럼체에 와인딩되는 권취 장력이 설정된 표준값을 유지하도록 하되, 상기 구동 프로그램모듈은 저강도 금속선의 종류별 특성에 맞추어 상기 롤러용 모터, 드럼체용 모터, 오프셋용 이동기구의 액추에이터 각각의 구동 패턴이 설정되도록 하는 컨트롤러를 포함하는 저강도 금속선 와인딩 장치를 제공한다.

이와 같은 본 발명에 따른 저강도 금속선 와인딩 장치에서 상기 롤러용 모터, 드럼체용 모터, 오프셋용 이동기구의 액추에이터는 상기 컨트롤러에 의해 서로 연동되면서 저강도 금속선이 드럼체에 와인딩되는 권취 장력이 설정된 표준값을 유지되도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 저강도 금속선 와인딩 장치에서 상기 컨트롤러는 상기 엔코더로부터 입력되는 상기 롤러용 모터, 드럼체용 모터, 오프셋용 이동기구의 액추에이터 구동 정보로부터 상기 드럼체에 와인딩되는 저강도 금속선의 현재 권취 장력을 실시간으로 연산하는 권취 장력 연산모듈과; 현재 권취 장력과 설정된 표준값 간 차이값을 산출하고, 산출된 차이값에 따라 상기 롤러용 모터, 드럼체용 모터, 오프셋용 이동기구의 액추에이터 각각의 구동을 실시간으로 조절하여 저강도 금속선이 드럼체에 와인딩되는 권취 장력이 설정된 표준값으로 수렴되도록 하는 구동 제어모듈을 포함한다.

이와 같은 본 발명에 따른 저강도 금속선 와인딩 장치에서 상기 안내롤러 모듈은 상기 롤러용 모터와 연결된 구동축에 결합되어 회전하게 되는 제1롤러와; 상기 제1롤러의 구동축 상에 형성되는 구동기어와; 상기 구동기어와 맞물리는 종동기어와; 상기 종동기어가 축선상에 형성된 종동축에 결합되어 회전하게 되는 제2롤러를 포함하는 구성으로 이루어진다.

이와 같은 본 발명에 따른 저강도 금속선 와인딩 장치에서 상기 오프셋용 이동기구는 설정된 길이의 바(bar) 형상으로 이루어져 상기 드럼체의 회전축과 평행하게 배치되고, 나사산이 형성된 회전 스크류와; 상기 회전 스크류의 일단부와 결합되어 상기 회전 스크류의 회전을 유도하는 액추에이터인 스크류용 모터와; 상기 회전 스크류의 타단부가 회전가능하게 고정되는 스크류 고정구 및; 상기 저강도 금속선이 끼워지면서 통과하게 되고, 상기 회전 스크류에 삽입되어 상기 회전 스크류의 회전에 따라 상기 회전 스크류를 타고 오프셋 이동하는 이동블록을 포함하는 구성으로 이루어진다.

본 발명에 의한 저강도 금속선 와인딩 장치에 의하면, 알루미늄선과 같이 인장강도가 낮은 금속선이 설정된 표준 권취 장력을 유지하면서 와인딩될 수 있도록 하여 와인딩 공정에서 금속선의 파단이나 변형 불량, 손상 불량 등이 발생되지 않게 되고, 이를 통해 금속선 와인딩 제품의 내구성 향상 및 품질 향상이 도모되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저강도 금속선 와인딩 장치를 보여주기 위한 도면;
도 2는 알루미늄선의 와인딩에 적용된 본 발명의 실시예에 따른 저강도 금속선 와인딩 장치를 보여주기 위한 도면;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저강도 금속선 와인딩 장치를 이루는 컨트롤러의 구성을 보여주기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 3에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 와인딩 장치, 롤러, 모터, 엔코더, 알루미늄선 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

본 발명의 실시예에 따른 저강도 금속선 와인딩 장치(100)는 도 1에서와 같이 안내롤러 모듈(10), 롤러용 모터(20), 드럼체용 모터(30), 오프셋용 이동기구(40), 엔코더(50), 컨트롤러(60)를 포함하여 이루어진다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 저강도 금속선 와인딩 장치(100)는 도 2에서와 같이 저강도 금속선인 알루미늄선(1)이 권취되어 있는 알루미늄선 권치롤(300)로부터 알루미늄선(1)을 풀어 드럼체(200)로 알루미늄선(1)을 와인딩시키는데 적용된다. 드럼체(200)는 발전기나 변압기 등에 사용되는 것일 수 있다.

안내롤러 모듈(10)은 연속적으로 공급되는 알루미늄선(1)이 외주면을 타고 이동하도록 하는 것이다. 이와 같은 안내롤러 모듈(10)은 롤러용 모터(20)와 연결된 구동축(111)에 결합되어 회전하게 되는 제1롤러(11), 제1롤러(11)의 구동축(111) 상에 형성되는 구동기어(12), 구동기어(12)와 맞물리는 종동기어(13), 종동기어(13)가 축선상에 형성된 종동축에 결합되어 회전하게 되는 제2롤러(14)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

롤러용 모터(20)는 안내롤러 모듈(10)과 연결되어 안내롤러 모듈(10)의 회전을 유도한다. 이와 같은 롤러용 모터(20)는 모터축에 결합된 구동풀리(21)와 안내롤러 모듈(10)의 제1롤러(11)로부터 연장되는 구동축(111)에 결합된 종동풀리(23)를 연결하는 구동벨트(22)를 통해 안내롤러 모듈(10)의 제1롤러(11)를 회전시키게 된다.

드럼체용 모터(30)는 발전기나 변압기 등에 사용될 수 있는 드럼체(200)가 결합되어 드럼체(200)의 회전을 유도하게 된다. 이를 위하여 드럼체용 모터(30)는 드럼체(200)가 고정되는 드럼체 연결대(31)와 결합되어 드럼체(200)를 회전시키게 된다. 드럼체 연결대(31)의 끝단부는 베어링이 설치된 연결대 고정구(32)에 회전가능하게 고정된다.

오프셋용 이동기구(40)는 안내롤러 모듈(10)과 드럼체(200) 사이에 배치되는 것으로, 알루미늄선(1)의 측방향 위치를 구속시키며 알루미늄선(1)을 통과시킨다. 이와 같은 오프셋용 이동기구(40)는 액추에이터(42)의 작동에 의해 측방향으로 오프셋 이동하면서 알루미늄선(1)이 드럼체(200) 외주면을 타고 나선형으로 감기도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 오프셋용 이동기구(40)는 회전 스크류(41), 스크류용 모터(42a), 스크류 고정구(43), 이동블록(44)을 포함하여 이루어진다. 회전 스크류(41)는 설정된 길이의 바(bar) 형상으로 이루어져 드럼체(200)의 회전축과 평행하게 배치되는 것으로 나사산이 형성되어 있다. 스크류용 모터(42a)는 액추에이터(42)로서 회전 스크류(41)의 일단부와 결합되어 회전 스크류(41)의 회전을 유도하게 된다. 스크류 고정구(43)은 회전 스크류(41)의 타단부가 회전가능하게 고정되는 것이다. 이동블록(44)은 알루미늄선(1)이 끼워지면서 통과하는 안내홈(441)이 형성되는 것으로, 이와 같은 이동블록(44)은 회전 스크류(41)에 삽입되어 회전 스크류(41)의 회전에 따라 회전 스크류(41)를 타고 오프셋 이동하게 된다.

엔코더(50)는 롤러용 모터(20)에 설치되는 롤러용 모터 엔코더(53), 드럼체용 모터(30)에 설치되는 드럼체용 모터 엔코더(51), 오프셋용 이동기구(40)의 액추에이터(42)인 스크류용 모터(42a)에 설치되는 스크류용 모터 엔코더(52)로 이루어진다. 이와 같은 엔코더(50)는 모터 회전속도, 모터 회전량, 모터 구동부하 등의 구동 정보를 검출하게 된다.

컨트롤러(60)는 롤러용 모터(20), 드럼체용 모터(30), 스크류용 모터(42a) 각각의 구동을 제어하는 구동 프로그램모듈(61)을 구비하여 알루미늄선(1)이 드럼체(200)에 와인딩되는 권취 장력이 설정된 표준값을 유지되도록 한다. 이를 위하여 구동 프로그램모듈(61)은 알루미늄선(1)의 종류별 특성에 맞추어 롤러용 모터(20), 드럼체용 모터(30), 스크류용 모터(42a) 각각의 구동 패턴이 설정되도록 하는데, 롤러용 모터(20), 드럼체용 모터(30), 스크류용 모터(42a)는 컨트롤러(60)의 구동 프로그램모듈(61)에 의해 서로 연동되어 설정된 구동 패턴에 맞추어 구동되면서 알루미늄선(1)이 드럼체(200)에 와인딩되는 권취 장력이 설정된 표준값을 유지하도록 한다. 즉 롤러용 모터(20), 드럼체용 모터(30), 스크류용 모터(42a)가 컨트롤러(60)에 의해 정/역 회전 제어, 회전속도 제어, 구동부하 제어되면서 알루미늄선(1)이 드럼체(200)에 와인딩되는 권취 장력이 설정된 표준값을 유지하게 된다.

여기서 컨트롤러(60)는 도 3에서와 같이 권취 장력 연산모듈(62)과 구동 제어모듈(63)을 포함한다. 권취 장력 연산모듈(62)은 엔코더(50)로부터 입력되는 롤러용 모터(20), 드럼체용 모터(30), 오프셋용 이동기구(40)의 액추에이터(42)인 스크류용 모터(42a)의 구동 정보로부터 드럼체(200)에 와인딩되는 알루미늄선(1)의 현재 권취 장력을 실시간으로 연산하게 된다. 구동 제어모듈(63)은 현재 권취 장력과 설정된 표준값 간 차이값을 산출하고, 산출된 차이값에 따라 롤러용 모터(20), 드럼체용 모터(30), 오프셋용 이동기구(40)의 액추에이터(42)인 스크류용 모터(42a) 각각의 구동을 실시간으로 조절하여 알루미늄선(1)이 드럼체(200)에 와인딩되는 권취 장력이 설정된 표준값으로 수렴되도록 한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 저강도 금속선 와인딩 장치(100)는 알루미늄선 권취롤(300)과 결합되어 알루미늄선 권취롤(300)의 회전을 유도하는 장력유지용 서브 액추에이터(42)를 더 구비할 수 있는데, 이와 같은 장력유지용 서브 액추에이터(42)는 알루미늄선 권취롤(300)이 고정되는 알루미늄선 권취롤 연결대(92)와 결합된 서브 구동모터(91)를 구비하여 서브 구동모터(91)의 정/역 회전 제어, 회전속도 제어 등을 통해 드럼체(200)에 와인딩되는 알루미늄선(1)의 권취 장력을 조절하게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 저강도 금속선 와인딩 장치(100)는 알루미늄선(1)이 통과하는 금속선 안내용 서브롤러(70)에 설치되는 장력검출 센서(80)를 통해 알루미늄선(1)의 현재 장력이 실시간으로 정밀하게 검출될 수 있도록 한다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 저강도 금속선 와인딩 장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

1 : 알루미늄선 10 : 안내롤러 모듈
11 : 제1롤러 111 : 구동축
12 : 구동기어 13 : 종동기어
14 : 제2롤러 15 : 기어케이스
20 : 롤러용 모터 21 : 구동풀리
22 : 구동벨트 23 : 종동풀리
30 : 드럼체용 모터 31 : 드럼체 연결대
32 : 연결대 고정구 40 : 오프셋용 이동기구
41 : 회전 스크류 42 : 액추에이터
42a : 스크류용 모터 43 : 스크류 고정구
44 : 이동블록 441 : 안내홈
50 : 엔코더 51 : 드럼체용 모터 엔코더
52 : 스크류용 모터 엔코더 53 : 롤러용 모터 엔코더
60 : 컨트롤러 61 : 구동 프로그램모듈
62 : 권취 장력 연산모듈 63 : 구동 제어모듈
70 : 금속선 안내용 서브 롤러 80 : 장력검출 센서
90 : 장력유지용 서브 액추에이터 91 : 서브 구동모터
92 : 알루미늄선 권취롤 연결대 100 : 저강도 금속선 와인딩 장치
200 : 드럼체 300 : 알루미늄선 권취롤

Claims

알루미늄선과 같은 저강도 금속선을 드럼체에 와인딩하기 위한 장치에 있어서,
연속적으로 공급되는 저강도 금속선이 외주면을 타고 이동하도록 하는 안내롤러 모듈과;
상기 안내롤러 모듈과 연결되어 상기 안내롤러 모듈의 회전을 유도하는 롤러용 모터와;
상기 드럼체가 결합되어 상기 드럼체의 회전을 유도하는 드럼체용 모터와;
상기 안내롤러 모듈과 드럼체 사이에 배치되고, 상기 저강도 금속선의 측방향 위치를 구속시키며 상기 저강도 금속선이 통과하게 되며, 액추에이터의 작동에 의해 측방향으로 오프셋 이동하면서 상기 저강도 금속선이 상기 드럼체 외주면을 타고 나선형으로 감기도록 하는 오프셋용 이동기구와;
상기 롤러용 모터, 드럼체용 모터, 오프셋용 이동기구의 액추에이터에 각각 설치되는 엔코더 및;
상기 롤러용 모터, 드럼체용 모터, 오프셋용 이동기구의 액추에이터 구동 정보를 상기 엔코더로부터 입력받고, 상기 롤러용 모터, 드럼체용 모터, 오프셋용 이동기구의 액추에이터 각각의 구동을 제어하는 구동 프로그램모듈을 구비하여 저강도 금속선이 드럼체에 와인딩되는 권취 장력이 설정된 표준값을 유지하도록 하되, 상기 구동 프로그램모듈은 저강도 금속선의 종류별 특성에 맞추어 상기 롤러용 모터, 드럼체용 모터, 오프셋용 이동기구의 액추에이터 각각의 구동 패턴이 설정되도록 하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 저강도 금속선 와인딩 장치.
제 1항에 있어서,
상기 롤러용 모터, 드럼체용 모터, 오프셋용 이동기구의 액추에이터는 상기 컨트롤러에 의해 서로 연동되면서 저강도 금속선이 드럼체에 와인딩되는 권취 장력이 설정된 표준값을 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 저강도 금속선 와인딩 장치.
제 1항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 엔코더로부터 입력되는 상기 롤러용 모터, 드럼체용 모터, 오프셋용 이동기구의 액추에이터 구동 정보로부터 상기 드럼체에 와인딩되는 저강도 금속선의 현재 권취 장력을 실시간으로 연산하는 권취 장력 연산모듈과;
현재 권취 장력과 설정된 표준값 간 차이값을 산출하고, 산출된 차이값에 따라 상기 롤러용 모터, 드럼체용 모터, 오프셋용 이동기구의 액추에이터 각각의 구동을 실시간으로 조절하여 저강도 금속선이 드럼체에 와인딩되는 권취 장력이 설정된 표준값으로 수렴되도록 하는 구동 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 저강도 금속선 와인딩 장치.
제 1항에 있어서,
상기 안내롤러 모듈은 상기 롤러용 모터와 연결된 구동축에 결합되어 회전하게 되는 제1롤러와; 상기 제1롤러의 구동축 상에 형성되는 구동기어와; 상기 구동기어와 맞물리는 종동기어와; 상기 종동기어가 축선상에 형성된 종동축에 결합되어 회전하게 되는 제2롤러를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저강도 금속선 와인딩 장치.
제 1항에 있어서,
상기 오프셋용 이동기구는 설정된 길이의 바(bar) 형상으로 이루어져 상기 드럼체의 회전축과 평행하게 배치되고, 나사산이 형성된 회전 스크류와;
상기 회전 스크류의 일단부와 결합되어 상기 회전 스크류의 회전을 유도하는 액추에이터인 스크류용 모터와;
상기 회전 스크류의 타단부가 회전가능하게 고정되는 스크류 고정구 및;
상기 저강도 금속선이 끼워지면서 통과하게 되고, 상기 회전 스크류에 삽입되어 상기 회전 스크류의 회전에 따라 상기 회전 스크류를 타고 오프셋 이동하는 이동블록을 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저강도 금속선 와인딩 장치.