KR20170110637A - 다중 와이어 페이오프 시스템 용 장력 완충 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중 와이어 페이오프 시스템용 장력 완충 시스템에 관한 것이다. 장력 완충 시스템은 페이오프 되는 와이어(6, 6a, 6b)를 안내하도록 구성된 안내 풀리(4, 4a, 4b)와 역전 풀리(8)를 포함한다. 각각의 역전 풀리(8)는 와이어(6, 6a, 6b)를 안내 풀리(4, 4a, 4b)로부터, 그리고 다시 안내 풀리(4, 4a, 4b)로 안내하도록 구성되어있고, 2개의 역전 풀리(8)는 제 1 지지부(10) 상에 회전 가능하게 장착되어 있으며, 제 1 지지부(10)는 2개의 역전 풀리(8) 사이에 놓인 제 1 지지축(12)을 중심으로 피봇팅되며, 피봇팅은 2개의 역전 풀리(8) 중 하나를 안내 풀리(4, 4a, 4b)로 더 가깝게 가져오고, 반면에 2개의 역전 풀리(8) 중 다른 하나를 상기 안내 풀리(4, 4a, 4b)로부터 더 멀어지게 한다. 본 발명은 일정한 장력 및 만족스러운 품질을 갖는 스틸 코드를 제조하기 위한 페이오프 시스템에서 다수의 와이어 사이의 장력 차를 상쇄하기 위한 기계적 장치를 제공한다.

Description

다중 와이어 페이오프 시스템 용 장력 완충 시스템
본 발명은 일정한 장력 및 만족스러운 품질을 갖는 스틸 코드(steel cord)를 제조하기 위한 페이오프(pay-off) 시스템에서 다수의 와이어 사이의 장력 차를 상쇄하기 위한 기계적 장치를 제공하는 다중 와이어 페이오프 시스템 용 장력 완충 시스템에 관한 것이다.
고무 제품, 예를 들어 공기 타이어 및 컨베이어 벨트의 보강을 위한 스틸 코드는 다수의 와이어를 서로 트위스트하여 제조되는 것으로 알려져 있다. 트위스트 공정에서, 와이어 각각은 트위스트 기계에 들어가기 전에 일정한 장력으로 유지되어야 한다. 일정한 장력을 유지하기 위해, 대부분의 공지된 장치에는 와이어의 장력을 특정 지점에서 측정하고 프로세서에 날짜를 전송하기 위한 전자 검출기와 운반 속도 및 장력을 제어하기 위한 모터가 구비된다. 전자 제어는 부정확성을 야기하는 시간 지연을 가지므로 신뢰할 수 없다.
선행 기술 US2008/092510A1은 와이어 장력이 피봇된 아암 상의 웨이트 블럭(weight block)의 스윙에 의해 안정화되는 3중 트위스트 페이오프 시스템의 기계적 인장 제어 장치를 개시한다. 그러나 이 장치에도 몇 가지 단점이 있다. 첫째, 이 인장 제어 장치는 각각 하나의 와이어만을 수용할 수 있고, 와이어의 수에 따라 다수의 장치가 필요하다. 둘째, 장치의 제조 및 조립의 차이 때문에 장치의 장력 설정이 상이할 수 있다. 따라서, 다수의 와이어를 수용할 수 있을 뿐만 아니라 다수의 와이어 사이의 장력 차를 상쇄할 수 있는 기계 장치를 제공할 필요가 있다.
본 발명의 주요 목적은 다수의 와이어 사이의 장력 차를 상쇄하기 위한 다중 와이어 페이오프 시스템용 장력 완충 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 두 번째 목적은 다수의 와이어 사이의 장력 차를 상쇄하기 위해 견고하고 정확하며 간단하고 신뢰성 있는 장력 완충 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 다중 와이어 페이오프 시스템용 장력 완충 시스템은 페이오프되는 와이어를 안내하도록 구성된 안내 풀리와 역전 풀리를 포함한다. 각각의 역전 풀리는 와이어를 안내 풀리로부터, 그리고 다시 안내 풀리로 안내하도록 구성되어 있다. 2개의 역전 풀리는 제 1 지지부 상에 회전 가능하게 장착되어 있다. 제 1 지지부는 2개의 역전 풀리 사이에 놓인 제 1 지지축을 중심으로 피봇팅되며, 피봇팅은 2개의 역전 풀리 중 하나를 안내 풀리로 더 가깝게 가져오고, 반면에 2 개의 역전 풀리 중 다른 하나를 안내 풀리로부터 더 멀어지게 한다.
장력 완충 시스템은 적어도 2 쌍의 안내 풀리와 역전 풀리를 포함한다.
바람직하게는, 장력 완충 시스템은 제 2 지지부 및 또 하나의 역전 풀리를 더 포함한다. 제 1 지지부 및 또 하나의 역전 풀리는 제 2 지지부에 회전 가능하게 장착된다. 제 2 지지부는 제 1 지지부와 또 하나의 역전 풀리 사이에 놓인 제 2 지지축을 중심으로 피봇팅되며, 피봇팅은 제 1 지지부 상의 역전 풀리 중 하나 또는 또 하나의 역전 풀리를 안내 풀리에 더 가깝게 가져오고, 반면에 다른 역전 풀리를 안내 풀리에서 더 멀어지게 한다.
바람직하게는, 장력 완충 시스템은 제 2 지지부 및 2 개의 역전 풀리가 장착된 또 하나의 제 1 지지부를 더 포함한다. 2 개의 제 1 지지부는 제 2 지지부 상에 회전 가능하게 장착된다. 제 2 지지부는 2 개의 제 1 지지부 사이에 놓인 제 2 지지축 중심으로 피봇팅되며, 피봇팅은 2 개의 제 1 지지부 중 하나를 안내 풀리에 더 가깝게 가져오고, 반면에 2 개의 제 1 지지부 중 다른 하나를 안내 풀리로부터 더 멀어지게 한다.
바람직하게는, 안내 풀리는 동심원이다.
바람직하게는, 제 1 지지부 상의 역전 풀리의 중심과 제 1 지지축의 중심을 연결하는 2개의 선 사이의 안내 풀리를 향하는 쪽의 각도(A)는 180도 미만이다.
바람직하게는, 제 1 지지축의 중심과 제 2 지지축의 중심을 연결하는 선과 또 하나의 역전 풀리의 중심과 제 2 지지축의 중심을 연결하는 선 사이의 안내 풀리를 향하는 쪽의 각도(B)는 180도 미만이다.
바람직하게는, 제 1 지지축의 중심과 제 2 지지축의 중심을 연결하는 2 개의 선 사이의 안내 풀리를 향하는 쪽의 각도(C)는 180도 미만이다.
이하에서 첨부 된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 청구항 1에 따른 장력 완충 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 청구항 2에 따른 장력 완충 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 청구항 3에 따른 장력 완충 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 4는 동일한 중심을 갖는 안내 풀리들의 측면도를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 청구항 1에 따른 장력 완충 시스템에서 동일한 중심을 갖는 안내 풀리들을 사용하는 모드를 개략적으로 도시한다.
도 1은 본 발명의 청구항 1에 따른 장력 완충 시스템을 개략적으로 도시한다. 장력 완충 시스템(2)은 페이오프되는 와이어(6)를 안내하도록 구성된 안내 풀리(4)와 역전 풀리(8)를 포함한다. 각각의 역전 풀리(8)는 와이어(6)를 안내 풀리(4)로부터, 그리고 다시 안내 풀리(4)로 안내하도록 구성되어 있다. 2개의 역전 풀리(8)는 제 1 지지부(10)상에 회전 가능하게 장착되어 있다. 제 1 지지부(10)는 2개의 역전 풀리(8) 사이에 놓인 제 1 지지축(12)을 중심으로 피봇팅되며, 피봇팅은 2개의 역전 풀리(8) 중 하나를 안내 풀리(4)로 더 가깝게 가져오고, 반면에 2 개의 역전 풀리(8) 중 다른 하나를 상기 안내 풀리(4)로부터 더 멀어지게 한다. 페이오프 작업 시에 와이어(6)는 먼저 안내 풀리(4)를 통과하여 역전 풀리(8)로 향하게끔 인도된다. 역전 풀리(8)에서 유턴한 후, 와이어(6)는 안내 풀리(4)로 돌아가서 더나아가 안내 풀리(4)를 통과하게끔 인도된다. 와이어(6) 상의 화살표가 와이어가 움직이는 방향을 보여준다.
장력 완충 시스템(2)은 2쌍의 안내 풀리(4)와 역전 풀리(8)를 포함하므로, 시스템에는 페이오프되는 2개의 와이어(6)가 있다. 작업 시에 각각의 와이어(6)는 역전 풀리(8)에 힘 F를 가하고, 힘 F는 제 1 지지축(12)에 토크를 가한다. 2개의 와이어(6)에 의해 가해지는 토크가 동일하다면, 장력 완충 시스템은 안정된 상태를 유지한다. 2개의 와이어(6)의 장력이 다르다면, 장력이 높을수록, 힘 F도 클 것이고, 토크 차는 제 1 지지부(10)의 피봇팅을 야기할 것이고, 이것은 더 낮은 장력을 갖는 역전 풀리(8)는 안내 풀리(4)로부터 더 멀어지게 하는 반면, 더 높은 장력을 갖는 역전 풀리(8)는 안내 풀리(4)에 더 가까이 가져오도록 한다. 이러한 피봇팅으로, 역전 풀리(8)가 안내 풀리(4)에 가까이 감으로써 더 높은 장력은 감소하고, 반면에 역전 풀리(8)가 안내 풀리(4)에서 더 멀어짐으로써, 더 낮은 장력은 높아진다. 위의 메커니즘으로, 와이어(6)들 사이의 장력 차는 제 1 지지부(10)의 피봇팅으로 인해 상쇄된다. 물리 원리에 따라, 토크 T = 거리 벡터 r X 힘 벡터 F이며, 거리 벡터 r이 동일하게 설정되어 있다면, 힘 벡터 F가 동일할 때, 토크 T가 동일할 것이다. 따라서 장력 완충 시스템을 간단하게 하기 위하여, 제 1 지지부(10), 역전 풀리(8) 및 안내 풀리(4)를 제 1 지지축(12)의 중심과 안내 풀리(4)의 중심을 연결하는 중심선(18)에 대하여 대칭 구조로 설정하는 것이 바람직하다. 대칭 구조에서 2 개의 역전 풀리(8)에 대한 거리 벡터 r은 동일하며, 2 개의 역전 풀리(8) 상의 동일한 장력이 제 1 지지부(10)를 균형있게 유지할 것이다.
제 1 지지부(10) 상의 역전 풀리(8)의 중심과 제 1 지지축(12)의 중심을 연결하는 2 개의 선(A1, A2) 사이의 안내 풀리(4)를 향하는 쪽의 각도(A)는 180도 미만이다. 이러한 설계는 2 개의 와이어(6) 사이의 장력 차이를 상쇄하기 위한 완충 시스템의 자유로운 스윙을 제공한다. 각도(A)는 180도 또는 180도보다 더 크게 설정 될 수 있으나, 완충 시스템의 스윙을 제한하기 위한 멈춤쇠가 필요하다.
도 2는 본 발명의 청구항 2에 따른 장력 완충 시스템을 개략적으로 도시한다. 장력 완충 시스템(3)은 제 2 지지부(14) 및 또 하나의 역전 풀리(8)를 더 포함한다. 제 1 지지부(10) 및 또 하나의 역전 풀리(8)는 제 2 지지부(14) 상에 회전 가능하게 장착된다. 제 2 지지부(14)는 제 1 지지부(10)와 또 하나의 역전 풀리(8) 사이에 놓인 제 2 지지축(16)을 중심으로 피봇팅되며, 피봇팅은 제 1 지지부(10) 상의 역전 풀리(8) 중 하나 또는 또 하나의 역전 풀리(8)를 안내 풀리(4)에 더 가깝게 가져오고, 반면에 다른 역전 풀리(8)를 안내 풀리(4)에서 더 멀어지게 한다. 도 1에서 설명한 바와 같이, 제 1 지지부(10) 상에 있는 2 개의 역전 풀리(8) 상의 와이어(6)간의 장력 차이는 제 1 지지부(10)의 피봇팅에 의하여 상쇄될 수 있다. 또한 같은 추론으로, 제 1 지지부(10) 상의 합쳐진 힘에 의해 제 2 지지축(16)에 가해지는 토크가 또 하나의 역전 풀리(8) 상의 힘에 의해 제 2 지지축(16)에 가해지는 토크와 같은 한, 제 2 지지부(14)의 피봇팅에 의해, 제 1 지지부(10) 상의 와이어(6)에 의해 가해지는 합쳐진 힘은 또 하나의 역전 풀리(8) 상의 와이어(6)에 의해 가해지는 힘과 균형을 이룰 수 있다. 제 1 지지부(10) 상의 합쳐진 힘은 또 하나의 역전 풀리(8) 상의 힘의 약 두 배이므로, 중력과 마찰에 의한 힘과 모멘트에 대한 고려 없이, 또 하나의 역전 풀리(8)에 대한 거리 벡터는 제 1 지지축(12)에 대한 거리 벡터의 두 배여야 한다.
제 1 지지축(12)의 중심과 제 2 지지축(16)의 중심을 연결하는 선(B1)과 또 하나의 역전 풀리(8)의 중심과 제 2 지지축(16)의 중심을 연결하는 선(B2) 사이의 안내 풀리(4)를 향하는 쪽의 각도(B)는 180도 미만이다. 이러한 설계는 와이어(6)들 사이의 장력 차이를 상쇄하기 위한 완충 시스템의 자유로운 스윙을 제공한다. 각도(B)는 180도 또는 180도 보다 더 크게 설정 될 수 있으나, 완충 시스템의 스윙을 제한하기 위한 멈춤쇠가 필요하다.
도 3은 본 발명의 청구항 3에 따른 장력 완충 시스템을 개략적으로 도시한다. 장력 완충 시스템(5)은 제 2 지지부(14) 및 2개의 역전 풀리(8)가 장착된 또 하나의 제 1 지지부(10)를 더 포함한다. 2개의 제 1 지지부(10)는 제 2 지지부(14) 상에 회전 가능하게 장착된다. 제 2 지지부(14)는 2개의 제 1 지지부(10) 사이에 놓인 제 2 지지축(16)을 중심으로 피봇팅되며, 피봇팅은 2개의 제 1 지지부(10) 중 하나를 안내 풀리(4)에 더 가깝게 가져오고, 반면에 2개의 제 1 지지부(10) 중 다른 하나를 안내 풀리(4)에서 더 멀어지게 한다. 도 1에서 설명한 바와 같이, 제 1 지지부(10) 상에 있는 2 개의 역전 풀리(8) 상의 와이어(6)들 간의 장력 차이는 제 1 지지부(10)의 피봇팅에 의하여 상쇄될 수 있다. 또한 같은 추론으로, 제 1 지지부(10) 상의 합쳐진 힘에 의해 제 2 지지축(16)에 가해지는 토크가 같은 한, 제 2 지지부(14)의 피봇팅에 의해, 제 1 지지부(10) 상의 와이어(6)에 의해 가해지는 합쳐진 힘은 다른 하나의 제 1 지지부(10) 상의 와이어(6)에 의해 가해지는 합쳐진 힘과 균형을 이룰 수 있다. 따라서 장력 완충 시스템을 간단하게 하기 위하여, 우선 도 1에서 설명한 설명한 바와 같이 제 1 지지부(10), 역전 풀리(8) 및 안내 풀리(4)를, 제 1 지지축(12)의 중심과 안내 풀리(4)의 중심을 연결하는 중심선(18)에 대하여 대칭 구조로 설정하는 것이 바람직하다. 대칭 구조에서 2개의 역전 풀리(8)에 대한 거리 벡터 r은 동일하며, 2개의 역전 풀리(8) 상의 동일한 장력이 제 1 지지부(10)를 균형있게 유지할 것이다. 두 번째로, 제 2 지지부(14), 2개의 제 1 지지부(10) 및 안내 풀리(4)를 제 2 지지축(16)의 중심과 안내 풀리(4)의 중심을 연결하는 중심선(18)에 대하여 대칭 구조로 설정하는 것이 바람직하다. 대칭 구조에서 2개의 제 1 지지부(10)에 대한 거리 벡터 r은 동일하며, 2개의 제 1 지지부(10) 상의 합쳐진 힘이 제 2 지지부(14)를 균형있게 유지할 것이다.
제 1 지지축(12)의 중심과 제 2 지지축(16)의 중심을 연결하는 2 개의 선(C1, C2) 사이의 안내 풀리(4)를 향하는 쪽의 각도(C)는 180도 미만이다. 이러한 설계는 와이어(6)들 사이의 장력 차이를 상쇄하기 위한 완충 시스템의 자유로운 스윙을 제공한다. 각도(C)는 180도 또는 180도 보다 더 크게 설정 될 수 있으나, 완충 시스템의 스윙을 제한하기 위한 멈춤쇠가 필요하다.
유사한 추론으로, 제 2 지지부(14)와 제 1 지지부(10)에 대응하는 제 3 지지부를 더 추가하면 5, 6, 7, 8개의 와이어를 위한 장력 완충 시스템을 제공할 수 있다. 마찬가지로 더 많은 지지부를 더 추가하면 더 많은 와이어를 위한 장력 완충 시스템을 제공할 수 있다.
도 4는 동일한 중심을 갖는 안내 풀리들의 측면도를 개략적으로 도시한다. 2개의 안내 풀리(4a, 4b)는 동일한 축(20)을 공유한다. 2개의 와이어(6a, 6b)(X표시가 있는 원)는 먼저 안내 풀리(4a)를 통과하여, 역전 풀리(8)로 향한다. 역전 풀리(8)에서 유턴한 후, 2개의 와이어(6a, 6b)(점 표시가 있는 원)는 다시 돌아가게끔 인도되어, 안내 풀리(4b)를 통과한다. 2개의 안내 풀리(4a, 4b)는 동일한 안내 풀리일 수 있고, 2개의 와이어(6a, 6b)는 동일한 와이어일 수 있다.
도 5는 본 발명의 청구항 1에 따른 장력 완충 시스템에서 동심원인 안내 풀리를 사용하는 모드를 개략적으로 도시한다. 도 5는 안내 풀리(4a, 4b)가 도 4에 도시된 바와 같이 동일한 중심을 갖는 안내 풀리인 점에서 도 1과 상이하다. 안내 풀리(4a, 4b)가 동일한 중심을 가지므로 감춰진 안내 풀리(4b)의 상부에 안내 풀리(4a)가 보인다. 2 개의 와이어(6a, 6b)는 먼저 안내 풀리(4a)를 통과하여, 역전 풀리(8)로 향한다. 역전 풀리(8)에서 유턴한 후, 2 개의 와이어(6a, 6b)는 다시 돌아가게끔 인도되어, 안내 풀리(4b)를 통과한다. 장력 완충 시스템은 대칭 구조를 유지하며, 제 1 지지부(10), 역전 풀리(8) 및 안내 풀리(4a, 4b)는 제 1 지지축(12)의 중심과 안내 풀리(4a, 4b)의 중심을 연결하는 중심선(18)에 대하여 대칭 구조이다. 이 대칭 구조에서, 2개의 역전 풀리(8)에 대한 거리 벡터 r은 동일하고, 2개의 역전 풀리(8) 상의 동일한 장력이 제 1 지지부(10)를 균형있게 유지할 것이다. 도 1에 도시된 장력 완충 시스템과 비교하면, 도 5의 장력 완충 시스템은 동일한 기능을 가지면서 소형이다. 유사하게, 동일한 중심을 갖는 안내 풀리는 동일한 기능을 가지면서 소형의 시스템을 제공하기 위하여 도 2 및 도 3에 도시된 장력 완충 시스템에 사용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 다중 와이어 페이오프 시스템 용 장력 완충 시스템(2, 3, 5, 7)이며,
    페이오프되는 와이어(6, 6a, 6b)를 안내하도록 구성된 안내 풀리(4, 4a, 4b), 및
    와이어(6, 6a, 6b)를 안내 풀리(4, 4a, 4b)로부터, 그리고 다시 안내 풀리(4, 4a, 4b)로 안내하도록 각각 구성된, 역전 풀리(8)를 포함하고,
    2개의 상기 역전 풀리(8)는 제 1 지지부(10) 상에 회전 가능하게 장착되고,
    상기 제 1 지지부(10)는 상기 2개의 역전 풀리(8) 사이에 놓인 제 1 지지축(12)을 중심으로 피봇팅되며, 피봇팅은 상기 2개의 역전 풀리(8) 중 하나를 안내 풀리(4, 4a, 4b)로 더 가깝게 가져오고, 반면에 상기 2 개의 역전 풀리(8) 중 다른 하나를 상기 안내 풀리(4, 4a, 4b)로부터 더 멀어지게 하는,
    장력 완충 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    제 2 지지부 및 또 하나의 역전 풀리를 더 포함하고,
    상기 제 1 지지부 및 상기 또 하나의 역전 풀리는 상기 제 2 지지부 상에 회전 가능하게 장착되고,
    상기 제 2 지지부는 상기 제 1 지지부와 상기 또 하나의 역전 풀리 사이에 놓인 제 2지지축을 중심으로 피봇팅되며, 피봇팅은 상기 제 1 지지부 상의 상기 역전 풀리 중 하나 또는 상기 또 하나의 역전 풀리를 안내 풀리에 더 가깝게 가져오고, 반면에 상기 제 1 지지부 상의 상기 역전 풀리 중 하나 또는 상기 또 하나의 역전 풀리 중 나머지 다른 역전 풀리를 상기 안내 풀리에서 더 멀어지게 하는,
    장력 완충 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    제 2 지지부 및 2개의 역전 풀리가 장착된 또 하나의 제 1 지지부를 더 포함하고,
    상기 2개의 제 1 지지부는 상기 제 2 지지부 상에 회전 가능하게 장착되고,
    상기 제 2 지지부는 상기 2개의 제 1 지지부 사이에 놓인 제 2 지지축을 중심으로 피봇팅되며, 피봇팅은 상기 2개의 제 1 지지부 중 하나를 안내 풀리에 더 가깝게 가져오고, 반면에 상기 2개의 제 1 지지부 중 다른 하나를 안내 풀리에서 더 멀어지게 하는,
    장력 완충 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안내 풀리들은 동일한 중심을 갖는,
    장력 완충 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 지지부 상의 역전 풀리의 중심과 제 1 지지축의 중심을 연결하는 2개의 선 사이의 안내 풀리를 향하는 쪽의 각도(A)는 180도 미만인,
    장력 완충 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    제 1지지축의 중심과 제 2지지축의 중심을 연결하는 선과 상기 또 하나의 역전 풀리의 중심과 제 2지지축의 중심을 연결하는 선 사이의 안내 풀리를 향하는 쪽의 각도(B)는 180도 미만인,
    장력 완충 시스템.
  7. 제3항에 있어서,
    제 1 지지축의 중심과 제 2 지지축의 중심을 연결하는 2 개의 선 사이의 안내 풀리를 향하는 쪽의 각도(C)는 180도 미만인,
    장력 완충 시스템.
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