KR100318189B1 - 보조휠이 구비된 스틸코드 연선기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동차의 타이어나 콘베이어 벨트등의 고무제품 보강재로 사용되는 스틸코드 제조용 연선기의 내부공급대 구조 개선에 관한 것이다.

본 발명의 보조휠이 구비된 스틸코드 연선기는, 회전휠(31)위에 다수개의 소선 공급보빈(32)이 안착되어 이들 소선 공급보빈으로부터 공급되는 소선(33a)이 상부 가이드 롤러(34)를 지나 회전휠의 하부에 장착된 하부 가이드 롤러(36)를 경유한 후 회전휠의 측면을 거쳐 연선롤러(38)로 이송되도록 구성된 내부 공급대(30)에 있어서, 상기 회전휠(31)과 연선롤러(38) 사이의 소선(33a) 이동로상에 원심력에 의한 소선의 벌어짐을 잡아주는 보조휠(41)이 회전가능하게 장착된 구조로서, 이때 상기 보조휠(41)은 그 외측 단부에는 소선(33a)이 점접촉을 이루면서 직선적인 이동이 가능하도록 하는 안내롤러(42a)나 경질 합금재의 접촉 가이드(42b)가 결합된 구조이다.

본 발명의 보조휠이 구비된 내부공급대를 포함하는 연선기에서는 보조휠에 의해서 회전하면서 이동중에 있는 소선의 포물선화가 최소화됨으로써 회전휠에 안착되는 내부소선 공급보빈의 대형화에 따른 회전휠의 직경이 증가되고 소선의 배선길이 증가되더라도 원활한 연선작업이 가능하도록 하는 이점과 함께 보조휠에 의해서 소선의 포물선 문제가 해결됨으로써 소선에 강제적으로 텐션을 가할 필요가 없어지게 되어 소선의 텐션증가에 따른 소선의 단선현상 발생이나 마찰력 증대에 의한 작업성의 악화가 방지되는 장점이 있다.

Description

보조휠이 구비된 스틸코드 연선기{Steel cord twister having a sub-wheel}

본 고안은 자동차의 타이어나 콘베이어 벨트등의 고무제품 보강재로 사용되는 스틸코드 제조용 연선기에 관한 것으로, 보다 자세하게는 내부 공급대의 소선 공급보빈이 안착되어 회전하는 회전휠과 회전휠의 상부에 설치된 회전롤러 사이의 소선이동로상에 원심력에 의한 소선의 벌어짐을 잡아주는 보조휠을 장착하여 소선의 단선발생을 방지함과 아울러 소선간에 안정된 꼬임이 이루어지도록 한 보조휠이 구비된 스틸코드 연선기에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 타이어나 콘베이어 벨트등과 같은 고무제품 보강용으로 사용되고 있는 여러 종류의 보강재중에서 스틸코드(steel cord)는 강도, 모듈러스, 내열성 및 내피로성 등에 있어서 여타의 고무보강용 재료에 비해서 월등히 우수한 특성을 나타내는 것으로 알려져 있으며, 이에 기인하여 특히 타이어 보강재로서 카카스나 벨트층에 사용되는 경우 내마모성, 내구성 및 조종안정성 향상에 크게 기여하게 된다.

이와같은 스틸코드는 탄소강으로 이루어지고 고무와의 접착성과 내식성 및 신선성 향상을 위해 표면에 황동도금층이 피복된 다수의 금속소선 와이어가 일정한 꼬임피치와 꼬임방향을 유지한 가운데 서로 꼬여진 구조를 취하고 있다.

한편, 스틸코드는 이를 구성하는 소선의 가닥수 및 꼬임을 구성하는 스트랜드의 층수등에 따라 다양한 구조를 취하게 되는 데, 이러한 스틸코드중에서2+2x0.25mm 구조의 스틸코드 제작에 사용되는 연선기를 도시하고 있는 도1을 참조하여 연선기의 전반적인 구조 및 연선과정을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

도시된 바와같이 종래 스틸코드 연선기는, 외부소선 공급보빈(1a)(1b)이 안착되는 외부 공급대(2)와, 내부소선 공급보빈(3a)(3b)이 안착된 상태로 회전하는 회전휠(4a)이 구비된 내부 공급대(4)와, 상기 내부 공급대(4)에 회전구동력을 부여하는 메인모터(5)와, 상기 외부 공급대(2)의 외부소선 공급보빈(1a)(1b)로부터 풀려나와 내부 공급대(4)로 이동되는 외부 소선(6a)과 내부 공급대(4)의 내부소선 공급보빈(3a)(3b)로부터 인출되는 내부 소선(6b)이 서로 연합되어 꼬임이 이루어지는 연선롤러(7)와, 연선롤러(7)를 빠져나온 스틸코드(6)에 토션을 부여하는 오버트위스트(over twister)(8)와, 오버트위스트(8)를 지나온 스틸코드(6)에 대하여 직진성을 부여함과 아울러 일정한 연선피치가 유지되도록 하는 일련의 롤러군으로 이루어진 교정기(9)와, 교정기(9)를 빠져나온 스틸코드(6)가 권취기(10)로 이송되어 권취스풀(11)에 감기도록 하는 인출 캡스턴(12)으로 구성되어 있다.

이때, 상기 외부 공급대(2)의 외부소선 공급보빈(1a)(1b)으로부터 풀려나온 외부 소선(6a)은 각 안내롤러(13a - 13e)에 의해서 순차적으로 안내되어 내부 공급대(4)의 중앙하부로 이송된 후 다시 회전휠(4a)을 경유하여 내부 공급대(4)의 상단 중앙부에 설치된 안내롤러(13f)를 지나 회전휠(4a)의 중심부를 향해 이동되는 과정에서 내부소선 공급보빈(3a)(3b)로부터 인출되는 내부 소선(6b)과 연합되어 진다.

이와같이 서로 연합된 두가닥씩의 외부 소선(6a)과 내부 소선(6b)은 회전휠(4a) 하부의 안내롤러(13g)를 경유하여 내부 공급대(4)의 상단 중앙부에 설치된 연선 롤러(7)로 이송되는 과정에서 일정한 꼬임방향과 꼬임피치로 꼬임이 이루어지게 된다.

이와같은 외부 소선(6a)과 내부 소선(6b)의 꼬임은 메인모터(5)로부터의 회전구동력인 동력전달벨트(14)를 통해서 내부 공급대(4)의 회전축(15)으로 전해져서 내부 공급대(4)의 회전이 이루어지게 되고 이러한 내부 공급대(4)의 회전중에 내,외부 소선(6a)(6b)이 내부 공급대상에서 서로 연합되어 이송됨으로써 이루어지게 된다.

한편, 상기 연선롤러(7)를 지나 이송되는 스틸코드(6)는 두개의 가이드 롤러(16a)(16b)를 지나 오버트위스트 구동모터(17)에 의해 구동되는 오버트위스트 (8)와 교정기(9)를 순차적으로 거쳐 인출 캡스턴(12)을 향하게 된다.

이때, 상기 인출 캡스턴(12)은 일단부가 내부 공급대(4)의 회전축(15)에 결합된 동력전달 벨트(18)와 감속기(19) 및 또 다른 동력전달벨트(20)를 통해서 전해지는 메인모터(5)의 회전구동력에 의해서 상기 스틸코드(6)의 이송이 이루어지도록 한다.

다음, 인출 캡스턴(12)을 빠져나온 스틸코드(6)는 권취기(10)의 권취모터 (21)에 의해 회전하는 권취스풀(11)상에 최종적으로 감기게 되는 데, 이때 인출 캡스턴(12)과 권취스풀(11)사이의 스틸코드 이송경로상에는 연선되어 나오는 스틸코드의 현재길이를 검출하기 위한 센서가 장착된 카운터 풀리(22)와 스틸코드의 장력조절을 위한 장력조절롤러(23) 및 권취스풀(11)의 폭만큼 왕복이동하는 트래버스 (24)를 순차적으로 지나 권취스풀(11)상에 균일하게 권취가 이루어지게 됨으로써연선작업이 완료된다. 도면중 미설명 부호 25는 트래버스 모터이다.

한편, 도2는 외부 공급선이 없이 5가닥의 내부 공급선만으로 연선되는 5x0.25 구조의 스틸코드 제작에 사용되는 종래 연선기의 내부 공급대를 보인 것으로, 이에 의거하여 내부공급대를 구성하는 회전휠의 구조와 회전휠을 지나는 소선의 이동과정을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도시된 바의 종래 내부 공급대(30) 구조에서는 회전휠(31)위에 다섯개의 소선 공급보빈(32)이 안착되며, 이들로부터 공급되는 소선(33a)들은 회전휠(31)의 중앙상부에 집결되어 위치하는 상부 가이드 롤러(34)로 이송되어 서로 연합된 후 다시 그 직하부의 회전휠(31) 중앙부에 형성된 중앙 통공(35)을 통해 회전휠의 하부로 빠져나간 후 회전휠 하부에 장착된 하부 가이드 롤러(36)를 경유하여 회전휠의 가장자리부를 접촉하면서 통과하게 되고, 이어서 회전휠(31)의 가장자리부를 지난소선(33a)들은 회전휠(31)의 회전에 의한 자체 꼬임이 이루어지는 가운데 그 상부의 연선롤러(38)로 향하게 되며, 연선롤러를 빠져나온 연선 상태의 스틸코드(33)는 방향전환 롤러로서의 가이드 롤러(39a)(39b)에 안내되어 권취기(40)에서 권취가 이루어지는 구조를 취하고 있다.

한편, 상기와 같은 인-아우트(in-out)형 연선기에서의 내부 공급대를 구성하는 회전휠은 그 위에 안착되는 소선 공급보빈의 크기가 커지는 추세에 따라 회전휠 자체의 크기가 증가되는 추세에 있으며, 생산성의 향상을 위하여 회전휠의 회전속도도 고속화의 경향을 취하고 있다.

이와같이 회전휠의 반경이 커지게 되면 그에 수반하여 회전휠의 상부에 위치하는 연선롤러와 회전휠 사이의 간격도 비례적으로 증가되고 그에따라 내부 공급대의 각 소선 공급보빈으로부터 풀려나와 상기 연선롤러로까지 이어지는 소선의 배선거리도 길어지게 된다.

특히 내부 공급대의 공급소선 배선중에서 회전휠의 가장자리부와 연선롤러 사이의 소선의 경우에 있어서는 회전휠의 고속회전에 따라 연선롤러를 향해 이동하는 과정중에 소선에 원심력이 작용하게 되어 도2의 점선으로 표시한 바와같이 소선이 외측으로 벌어지게 되는 포물선(33a')을 그리게 된다.

이와같이 회전휠과 연선롤러 사이의 소선이 포물선(33a')을 그리게 되면 내부 공급대를 둘러싸고 있는 외부케이스의 내면에 소선이 접촉하게 되어 소선의 표면에 손상이 발생하거나 경우에 따라서는 단선이 발생하게 되고 정상적인 소선의 꼬임이 불가능하게 된다.

따라서, 종래의 연선기에서는 상기 이동간 소선이 포물선을 그리는 것을 방지하기 위한 방편으로 작업자가 수시로 내부 공급대에 구비된 텐션조절장치를 조작하여 소선에 일정치 이상의 텐션이 작용하도록 함으로서 소선의 포물선 크기를 감소시키고 있다.

그러나, 상기와 같이 강제적으로 소선의 내부텐션을 강화시키게 되면 소선 공급보빈으로부터 풀려나온 소선 와이어가 강한 텐션에 의해서 각종 가이드 롤러 및 방향전환 롤러를 지나는 과정에서 마찰력이 증대되어 빈번하게 단선이 발생하게 되는 문제점이 있다.

특히, 표면상태가 거친 소선이 내부 공급선으로 사용되는 때에 상기와 같이내부텐션을 높히게 되는 경우에는 소선의 이동간에 로울러등과의 접촉부에서 마찰력이 급증하여 작업성이 악화되는 단점이 있다.

본 발명은 스틸코드 제조용 인-아우트형 연선기의 내부 공급대 대형화에 수반하여 제기되는 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 회전휠과 회전휠 상부에 위치하는 연선롤러 사이의 소선 이동경로상에 소선의 포물선화를 방지할 수 있도록 한 보조휠을 부가하여 회전휠을 포함한 내부공급대의 대형화가 가능하도록 하면서도 소선의 안정적인 꼬임이 이루어지도록 하는 한편 이동간 소선 및 연선의 단선발생이 최소화되도록 한 보조휠이 구비된 스틸코드 연선기를 제공함에 발명의 목적을 두고 있다.

도1은 종래 스틸코드 연선기의 개략구조도.

도2는 종래 스틸코드 연선기의 내부공급대 구조를 개략적으로 보인 사시도.

도3은 본 발명의 일실시예 내부공급대의 구조를 개략적으로 보인 사시도.

도4의 (가)(나)는 본 발명의 보조휠 단부에 대한 평면도로서,

(가)는 안내롤러가 결합된 보조휠에 대한 것이고,

(나)는 접촉 가이드가 결합된 보조휠에 대한 것이다.

(( 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ))

30. 내부 공급대 31. 회전휠

32. 소선 공급보빈 33a. 소선

33. 스틸코드 34. 상부 가이드 롤러

35. 중앙 통공 36. 하부 가이드 롤러

38. 연선롤러 39a,39b. 가이드 롤러

40. 권취기 41. 보조휠

42a. 안내롤러 42b. 접촉 가이드

본 발명의 상기 목적은 회전휠위에 다수개의 소선 공급보빈이 안착되어 이들 소선 공급보빈으로부터 공급되는 소선이 상부 가이드 롤러를 지나 회전휠의 하부에 장착된 하부 가이드 롤러를 경유한 후 회전휠의 측면을 거쳐 회전롤러로 이송되도록 구성된 인-아우트형 연선기의 내부공급대에 있어서, 상기 회전휠과 연선롤러의 사이에 보조휠을 설치하여 회전휠을 거쳐 연선롤러로 이송되는 소선이 보조휠에 안내되어 직선상의 이동이 이루어지도록 한 구조에 의해서 달성된다.

이때, 상기 보조휠은 회전휠의 중앙 상면에 수직으로 설치된 원통형의 지지간 단부에 베어링이 개재된 상태로 수평회전이 가능하게 장착되며, 그 단부에는 소선 와이어가 점접촉을 이루면서 직선적인 이동이 가능하도록 하는 안내롤러나 경질 합금재의 접촉 가이드가 결합되어 있다.

따라서, 회전휠을 지나 윗쪽의 연선롤러로 이송되는 소선은 상기 보조휠의 단부에 결합된 안내로울러나 가이드 부재에 접촉안내되어 원심력에 의해 외측으로 벌여지려는 포물선화 경향이 구속된다.

이때, 상기 보조휠은 그 단부를 점접촉하면서 미끄럼이동을 하는 소선의 회전에 의해서 소선과 같이 회전하게 되므로 보조휠의 회전을 위한 별도의 구동수단을 필요로 하지 않으며, 결과적으로 보조휠은 회전휠과 동일한 회전비(1:1)로 회전을 하게 된다.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 대한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 도3은 본 발명의 일실시예 내부공급대의 구조를 개략적으로 보인 사시도이고, 도4의 (가)(나)는 본 발명의 보조휠 단부 구조를 상세하게 보인 평면도이다. 이들 도면에 도시된 구성중 종래 회전휠 구조와 동일한 부분에 대하여는 도2와 동일한 부호를 부여하였다.

도시된 바와같이, 본 발명은 회전휠(31)위에 다수개의 소선 공급보빈(32)이 안착되어 이들 소선 공급보빈으로부터 공급되는 소선(33a)이 상부 가이드 롤러(34)를 지나 회전휠의 하부에 장착된 하부 가이드 롤러(36)을 경유한 후 회전휠의 측면을 거쳐 연선롤러(38)로 이송되도록 구성된 내부공급대(30)에 있어서, 상기 회전휠(31)과 연선롤러(38) 사이의 소선(33a) 이동로상에 보조휠(40)이 설치된 구조이다.

이때, 상기 보조휠(40)은 회전휠(31)의 중앙 상면에 수직으로 설치된 원통형의 지지간(도면 미도시) 상단부에 베어링이 개재된 상태로 수평회전이 가능하게 장착되며, 그 외측 단부에는 소선 와이어가 점접촉을 이루면서 직선적인 이동이 가능하도록 하는 안내로울러나 경질 합금재의 접촉 가이드가 결합되어 있다.

즉, 도4의 (가)(나)에 도시된 바와같이, 보조휠(40)의 외측단부에는 안내롤러(41a)나 접촉가이드(41b)가 결합되어 이들 안내롤러나 접촉가이드와 보조휠(40)의 외측단부 사이에 형성된 공간을 통해서 소선(33a)이 지나도록 함으로써 회전휠의 고속회전에 의해 소선에 원심력이 작용함으로써 소선이 포물선을 그리려는 경향이 구속되어진다.

따라서, 회전휠을 지나 윗쪽의 연선롤러로 이송되는 소선은 상기 보조휠의 단부에 결합된 안내롤러나 가이드 부재에 접촉안내되어 원심력에 의해 외측으로 벌여지려는 포물선화 경향이 구속된다.

이때, 상기 보조휠은 그 단부를 점접촉하면서 미끄럼이동을 하는 소선의 회전에 의해서 소선과 같이 회전하게 되므로 보조휠의 회전을 위한 별도의 구동수단을 필요로 하지 않으며, 결과적으로 보조휠은 회전휠과 동일한 회전비(1:1)로 회전을 하게 된다.

이와같은 구조로 이루어진 본 고안의 회전휠(31)이 구비된 연선기에서의 스틸코드 연선과정은 다음과 같다.

각 소선 공급보빈(32)으로부터 풀려나온 소선(33a)들은 상부 가이드 롤러(34)를 지나면서 그 방향이 수직하부로 전환되어 회전휠(31)의 중앙부에 형성된 소선 통과공(35)을 빠져나와 회전휠(31)의 아랫쪽에 위치하는 하부 가이드 롤러(36)로 향하게 된다.

이어서, 하부 가이드 롤러(36)로 이동된 소선(33a)은 다시 그 이동방향이 바뀌어 회전휠(31)의 측면으로 이송되어 그 표면위를 미끄러지면서 이동하여 내부공급대(30)의 중앙 상부에 설치된 연선롤러(38)로 향하는 과정에서 보조휠(40)의 단부에 결합된 안내롤러(41a)나 접촉 가이드(41b)를 점접촉하면서 지나게 되며 이러한 이동중에 소선들간의 꼬임이 발생하여 연선상태로 된다. 그 이후의 스틸코드(33) 이동과정 및 가공과정은 앞서 살펴본 바의 도1에서와 동일한 과정을 거치게 된다.

상기와 같은 소선(33a)의 이동과정에 있어서 특히 소선이 회전휠(31)과 연선롤러(38) 사이를 지날 때에는 회전휠의 고속회전에 따른 원심력에 의해서 소선이 포물선을 형성하려 하나 그러한 포물선화의 경향은 보조휠(40)에 의해 구속되어 소선(33a)은 거의 직선적인 이동경로를 취하면서 연선롤러(38)측으로 이동이 이루어지게 된다. 다시말하면, 보조휠(40)에 의해 소선(33a)의 포물선화가 최소화된다.

이때, 상기 보조휠(40)은 그 외측단부에 접촉하면서 이동함과 아울러 회전하는 소선(33a)에 의해서 소선과 함께 회전을 하게 된다. 즉, 보조휠(40)은 별도의 구동원으로부터 회전구동력을 전달받아 회전하는 것이 아니라 회전휠의 회전, 다시말하면 소선의 회전에 수반하여 회전이 이루어지게 된다.

한편, 상기 보조휠(40)은 회전휠의 크기, 소선의 배선길이 및 회전휠의 회전속도등을 감안하여 회전휠(40)과 연선롤러(38) 사이에 두개 이상이 설치될수도 있을 것이다.

상기 실시예에서는 내부공급대에서 공급되는 소선만으로 연선되는 스틸코드를 예로들어 설명하고 있으나, 본 발명의 보조휠이 구비된 회전휠은 외부공급대와 내부공급대 모두로부터 소선이 공급되어 연선되는 스틸코드에도 적용될 수 있음은 물론이다.

이상에서 살펴본 바와같이, 본 발명의 보조휠이 구비된 내부 공급대를 포함하는 연선기에서는 보조휠에 의해서 회전하면서 이동중에 있는 소선의 포물선화가 최소화됨으로써 회전휠에 안착되는 내부소선 공급보빈의 대형화에 따른 회전휠의 직경이 증가되고 소선의 배선길이 증가되더라도 원활한 연선작업이 가능하도록 하는 이점이 있다.

특히, 본 발명에서는 보조휠에 의해서 소선의 포물선 문제가 해결됨으로써 소선에 강제적으로 텐션을 가할 필요가 없어지게 되어 소선의 텐션증가에 따른 소선의 단선현상 발생이나 마찰력 증대에 의한 작업성의 악화가 방지되는 장점이 있다.

그리고, 본 발명에서는 내부공급대를 지나는 소선의 텐션이 낮은 경우라도정상적인 소선의 꼬임이 가능해지므로, 종래의 연선기에서와 같이 작업자가 수시로 소선에 텐션을 부여할 필요가 배제되어 작업부하가 감소되는 효과가 기대되고 있다.

이에 더하여, 본 발명은 소선에 급작스런 텐션의 증가가 발생하거나 마찰력이 급증하는 것이 방지된 상태로 균일한 텐션하에 소선의 이동이 이루어지게 되므로 소선의 균일한 꼬임이 이루어지게 되고, 그에 따라 스틸코드 제품의 품질특성을 향상시킬 수 있는 장점도 아울러 지니고 있다.

Claims (3)

1. 회전휠(31)위에 다수개의 소선 공급보빈(32)이 안착되어 이들 소선 공급보빈으로부터 공급되는 소선(33a)이 상부 가이드 롤러(34)를 지나 회전휠의 하부에 장착된 하부 가이드 롤러(36)을 경유한 후 회전휠의 측면을 거쳐 연선롤러(38)로 이송되도록 구성된 내부공급대(30)에 있어서, 상기 회전휠(31)과 연선롤러(38) 사이의 소선(33a) 이동로상에 원심력에 의한 소선의 벌어짐을 잡아주는 보조휠(41)이 회전휠(31)과 함께 회전가능하게 장착됨되되, 이때 상기 보조휠(41)은 그 외측 단부에는 소선(33a)이 점접촉을 이루면서 직선적인 이동이 가능하도록 하는 안내롤러(42a)가 결합됨을 특징으로 하는 보조휠이 구비된 스틸코드 연선기.
2. 삭제
3. 삭제