KR100707680B1 - 선재의 후방 장력을 제어하는 연선장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압연 시의 선재의 유동성을 향상시켜서 압연 후의 단면적을 충실히 하여 압연 전,후의 선재 단면적 비인 감면율을 향상시키기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연선장치는 감겨진 선재를 풀어주는 송출기와, 상기 선재를 감아주는 권취기와, 감겨진 선재를 풀어주는 보빈들이 독립적으로 회전 가능하게 장착되며 상기 송출기에서 풀어진 선재를 중심으로 회전하는 본체와, 상기 보빈에서 풀린 선재를 압연하는 압연 롤과, 상기 보빈의 회전을 제동하여 상기 보빈에서 풀리는 선재에 장력을 가하는 후방 장력 조절 유닛을 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

이러한 구성을 가지는 본 발명은 압연 롤 내에서의 금속 유동을 개선시켜서 선재의 성형성을 향상시키는 효과가 있도록 한 것이다.

선재, 압연, 보빈, 장력, 불량, 후방, 후면

Description

선재의 후방 장력을 제어하는 연선장치{Stranding Apparatus Controlling The Rear Tension of Wire}

도 1a는 종래 기술에 따른 연선장치를 나타낸 개략도이고,

도 1b는 도 1a의 연선장치의 압연 롤을 A-A'선에서 도시한 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 한 실시예에 따른 연선장치를 예시한 개략도이고,

도 3a는 도 2에 도시된 본체의 단면을 예시한 개략도이며,

도 3b는 도 2에 도시된 후방 장력 조절 유닛의 작동을 예시한 개략도이다.

도 4는 도 2에 도시된 연신장치에서 후방 장력 제어 유닛과 후방 장력 조절 유닛의 신호관계를 나타낸 개략도이고,

도 5는 도 4에 도시된 예와 다른 후방 장력 제어 유닛과 후방 장력 조절 유닛의 신호관계를 나타낸 개략도이다.

도 6은 후방 장력이 가해지지 않은 상태에서 압연 롤에 압연되는 선재의 단면도이고,

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 후방 장력이 가해진 상태에서 압연 롤에 압연되는 선재의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 연선선재 12 : 권취기

20 : 후방 장력 측정 유닛 30 : 후방 장력 제어 유닛

22 : 다이스 50 : 본체

51 : 보빈 100 : 후방 장력 조절 유닛

본 발명은 연선장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 보빈에서 선재가 풀어질 때에 보빈의 회전을 제어하여 압연 롤에 의해 압연되는 선재의 성형성을 개선하며, 선재가 단선되었을 때에 보빈이 회전하여 선재가 풀리는 것을 방지하기 위한 것이다.

도면에서, 도 1a는 종래 기술에 따른 연선장치를 나타낸 개략도이고, 도 1b는 도 1a의 연선장치의 압연 롤을 A-A'선에서 도시한 개략도이다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 연선장치는 송출기(미도시), 회전하는 보빈(Bobbin)(11)이 구비된 본체(cage)(1), 집합다이스(9), 인취기(2), 압연 롤(5), 계척기 등으로 이루어진다.

상기 송출기는 중심선 또는 중심선으로 사용될 선재(4)를 장착하여 풀어주는 장치이며, 상기 인취기(2)의 반대편에 배치되어 있다.

상기 본체(1)에는 중심 또는 하연 선재(이하 '중심선재'라 함)(4) 위에 연선할 선재(이하 '연선선재'라 함)(10)가 감겨있는 보빈(11)이 장착되어 있는 장치로 서, 본체(1)가 중심선재(4)를 중심으로 회전을 하면서 중심선재(4)에 연선선재(10)를 연선한다. 상기 본체(1)의 보빈(11)에서 풀어져 나오는 연선선재(10)는 도 1b에 도시된 바와 같은 압연 롤(5)에 인입되어 압연 롤(5)의 성형공간의 형태로 선재가 성형되어 나온다. 상기 압연 롤(5)에서 나온 연선선재(10)는 집합 다이스(9)로 인입되어 최종의 완성 외경을 갖는 제품을 생산하게 된다.

이와 같은 종래의 압연 시스템에서는 도 6에 보이듯이, 연선선재(10)가 압연 롤(5)의 성형 공간의 안쪽 모서리 구석구석까지 금속의 유동이 이루어지지 않아서, 압연 후 연선선재의 단면적과 압연 롤의 성형 단면적 사이에서 차이가 많이 발생된다.

상술한 바와 같이, 단면적 사이에 차이가 크게 발생되면, 압연 후 선재의 단면적이 작아서 불량의 원인이 된다. 이를 방지하기 위해서는, 압연 후 연선선재의 단면적을 크게 하여야 하는데, 이를 위해서는 압연 전의 선재의 원형 또는 각형의 크기가 큰 것을 압연 공정에 인입하게 되는데, 이것은 작업 속도를 떨어뜨리고, 작업을 곤란하게 한다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 압연 시의 연선선재의 유동성을 향상시켜서 압연 후의 단면적을 충실히 하여 연선중 선재의 압연 과정을 개선시키는 것이다.

이와 같이 연선선재의 유동성을 향상시키기 위해서, 본 발명에서는 보빈에서 풀리는 연선선재에 후방장력을 가한다. 이와 같이 연선선재에 후방장력을 가하게 되면, 가하지 않을 때에 비해 상대적으로 압연방향의 연신이 줄어 그 만큼 단면이 확장되어 압연 롤의 성형공간과 같은 단면의 선재를 압연 생산할 수 있다는 원리 및 결과를 이용한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연선장치는 감겨진 선재를 풀어주는 송출기와, 상기 선재를 감아주는 권취기와, 감겨진 선재를 풀어주는 보빈들이 독립적으로 회전 가능하게 장착되며 상기 송출기에서 풀어진 선재를 중심으로 회전하는 본체와, 상기 보빈에서 풀린 선재를 압연하는 압연 롤과, 상기 보빈의 회전을 제동하여 상기 보빈에서 풀리는 선재에 장력을 가하는 후방 장력 조절 유닛을 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 연선장치는, 상기 보빈에서 풀린 선재의 장력을 측정하는 후방 장력 측정 유닛과, 상기 후방 장력 측정 유닛에서 측정한 장력값과 설정된 장력값을 비교하여 상기 측정한 장력값이 설정된 장력값보다 낮을 경우에는 상기 보빈의 회전속도를 높이고, 측정한 장력값이 설정된 장력값보다 클 경우에는 상기 보빈의 회전속도를 낮추며, 측정한 장력값이 설정된 장력값과 같을 경우에는 상기 보빈의 회전속도를 유지하도록 상기 후방 장력 조절 유닛을 제어하는 후방 장력 제어 유닛을 더 포함한다.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 후방 장력 측정 유닛에서 측정한 선재의 장력값은 상기 후방 장력 제어 유닛으로 근거리무선통신망을 통해 무선으로 송수신한다.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 후방 장력 조절 유닛은 파우더 브레이크, 마그네틱 브레이크, 히스테리시스 브레이크, 자기유변유체 브레이크 및, 전기유변유체 브레이크 중 어느 하나를 구비한다.

이하, 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연선장치를 예시한 개략도이다.

도 2에 도시된 본 발명의 연선장치는 앞에서 설명한 송출기(3), 본체(50), 계척기(7), 인취기(21), 귄취기(12), 다수의 압연 롤(도 7의 5)을 포함한다. 특히 복수 개의 보빈(51)을 구비한 상기 본체(50)에는 연선선재에 후방장력을 가하기 위한 상기 후방 장력 조절 유닛(도 4의 100), 후방 장력 제어 유닛(도 4의 30) 그리고 후방 장력 측정 유닛(도 4의 20)이 설치된다.

상기 본체(50)는 연선선재(10)가 감겨있는 보빈(51)을 장착한 장치로서, 본체(50)가 중심선재(4)를 중심으로 회전을 하면서 중심선재(4)에 연선선재(10)를 연선한다.

도 3a는 보빈이 구비된 본체의 단면을 예시한 개략도이고, 도 3b는 후방 장력 조절 유닛의 작동을 예시한 개략도이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 본체(50)의 원주 방향 둘레로 보빈(51)이 일정 각도로 상호 이격 배치되어 있으며, 상기 본체(50)는 중심선재(4)를 중심으로 회전하면서 연선선재(10)를 감아서 다이스(22)로 전달하게 된다. 상기 보빈(51)은 각각 후방 장력 조절 유닛과 후방 장력 제어 유닛에 연결되어 있다.

상기 후방 장력 조절 유닛(100)은 바람직하게는 전원부를 갖춘 파우더 브레이크로 이루어질 수 있다. 이러한 파우더 브레이크는 코일에 전류를 통하면 발생한 자속에 따라 내부에 포함된 파우더가 쇄상(쇠사슬 모양)으로 연결되어, 이때의 파우더 사이의 연결력과 동작면과의 마찰력에 의해 토크가 전달되는 구조로 이루어진다. 상기 파우더 브레이크는 응답속도가 빠르고 미세하며 전달 토크가 가변되므로 용량에 맞는 토크를 조절하여 사용할 수 있기 때문에 제어 폭이 넓다.

후방 장력 조절 유닛으로 사용되는 상기 파우더 브레이크는 각각의 보빈(51)에 장착되어 보빈(51)의 회전에 변화되는 부하를 적용하게 된다. 이러한 구조에 따라, 상기 권취기(12)에 의해 본체(50)의 보빈(51)에서 풀려진 연선선재가 압연 롤에 의해 압연된 후 연선되는데, 상기 권취기(12)의 장력에 대항되는 힘을 보빈(51)에 가해서, 연선선재(10)가 보빈(51)에서 풀리는 것을 제한하게 된다.

후방 장력 조절 유닛으로는 상기 파우더 브레이크를 대신하여 마그네틱 브레이크(magnetic brake), 히스테리시스 브레이크(hysteresis brakes) 및, 전기/자기유변유체 브레이크가 사용될 수 있다.

마그네틱 브레이크를 사용할 경우에, 와류 디스크를 둘러싼 자성체의 극성 배치에 따라 토크 조정이 가능하며, 자석의 자화에 따라 정량의 극성 및 가우스를 용이하게 달성하여 후방 장력을 제한한다. 그리고 축의 교환이 용이하여 현장에서 손쉽게 교체 수리가 가능하다.

또한 상기 히스테리시스 브레이크는 자기이력(magnetic hysteresis) 현상을 이용한 브레이크로서, 두 개의 대향된 원형 자석 사이에 히스테리시스 디스크를 배 치하여 이들 사이에 제공된 공간에서, 히스테리시스 디스크를 제어하게 된다. 대향한 원형 자석은 자속을 형성하고, 이것이 히스테리시스 디스크에 항력을 일으키고 제동력을 생성하게 된다. 상기 히스테리시스 브레이크의 한번 설정된 회전력은 스피드에 관계없이 일정하게 유지되어, 본 발명에 제공되어 선재의 후방 장력 조절이 용이하게 이루어진다.

그리고 전기/자기유변유체 브레이크는 전기/자기유변유체의 상태변화 즉 비뉴튼상태와 뉴튼상태의 저항 차에 따라 회전을 제한한다.

한편, 상기 후방 장력 조절 유닛은 후방 장력 제어 유닛(30)에 연결된다. 상기 후방 장력 제어 유닛(30)은 후방 장력 조절 유닛을 제어하는 유닛으로, 연선 작업 중에는 후방 장력을 설정값으로 조절하고, 작업이 끝나거나 단선이 발생하더라도 관성에 의해 보빈(51)이 회전하며 연선선재(10)가 풀리는 것을 방지할 수 있게 보빈(51)의 회전을 억제한다.

아래에서는 후방 장력 측정 유닛과 후방 장력 제어 유닛 및 후방 장력 조절 유닛의 작동관계(PLC; Programmable Logic Control)에 대해 설명한다.

후방 장력 측정 유닛(20)는 일반적인 로드셀로서, 연선선재의 장력을 측정한다. 후방 장력 측정 유닛(20)에서는 연선선재(10)의 장력을 측정하고, 장력 측정값을 피드백(feed back)하여 후방 장력 제어 유닛(30)으로 입력한다. 상기 후방 장력 제어 유닛(30)에서는 장력 측정값과 미리 설정된 장력 설정값을 비교하여 측정값이 설정값보다 크면 후방 장력 조절 유닛(100)을 통해 보빈(51)의 회전속도를 높인다. 그러면 보빈(51)의 회전이 빨라지면서 연선선재(10)에 걸리는 장력은 느슨해져 측 정값이 설정값으로 떨어지게 된다.

반대로, 측정값과 설정값을 비교하여 측정값이 설정값보다 작을 경우에는 후방 장력 조절 유닛(100)을 통해 보빈(51)의 회전속도를 떨어뜨린다. 그러면 보빈(51)의 회전속도가 느려지면서 연선선재(10)에 걸리는 장력은 커지면서 측정값이 커져 설정값과 점차 같아지게 된다.

만약 측정값과 설정값이 같으면, 현재의 보빈(51)의 회전속도를 유지한다.

이와 같이 연신작업이 진행되는 중에, 연선선재(10)가 끊어져 연선선재(10)에 걸리는 장력이 0(zero)이 되면, 후방 장력 측정 유닛(20)에서 이를 감지하고, 측정값을 후방 장력 제어 유닛(30)에 입력한다. 그러면 후방 장력 제어 유닛(30)은 후방 장력 조절 유닛(100)을 통해 보빈(51)이 회전하지 않도록 한다. 따라서 보빈(51)의 회전을 정지시킴으로써, 보빈(51)에서 연선선재(10)가 풀리는 것을 방지할 수 있다.

한편 앞에서 설명한 바와 같이, 후방 장력 제어 유닛(30)은 후방 장력 조절 유닛(100)을 제어하는데, 제어신호를 도 4처럼 브러시(35)를 이용한 유선방식 및 도 5처럼 블루투스(31, 32)를 이용한 무선방식을 통해 제어신호를 전송할 수 있다.

도 4는 도 2에 도시된 연신장치에서 후방 장력 제어 유닛과 후방 장력 조절 유닛의 신호관계를 나타낸 개략도이고, 도 5는 도 4에 도시된 예와 다른 후방 장력 제어 유닛과 후방 장력 조절 유닛의 신호관계를 나타낸 개략도이다.

후방 장력 측정 유닛(20)에서는 장력 측정값을 전기적신호로 후방 장력 제어 유닛(30)에 전달하고, 후방 장력 제어 유닛(30)에서는 장력 측정값과 장력 설정 값을 비교한 제어신호를 후방 장력 조절 유닛(100)에 전달한다. 이와 같이 제어신호를 후방 장력 제어 유닛(30)에서 후방 장력 조절 유닛(100)으로 도 4에 도시된 바와 같이 브러시를 통해 전송하거나 또는 도 5에 도시된 바와 같이 블루투스를 이용하여 전송할 수 있다.

이는 본체가 회전하기 때문에, 유선으로 전송하기 위해서는 브러시가 사용된다. 따라서 바람직하게는 유선이 아닌 도 5에 도시된 블루투스를 이용하여 무선으로 제어신호를 전송하는 것이 가장 바람직하다.

한편 앞에서 설명한 연선장치의 구조에 따라, 권취기(12)에서 연선된 선재를 와인딩하면서, 다수의 보빈(51)이 본체(50)에서 회전하면서 풀어진 연선선재(10)들은 본체(50)와 함께 회전하면서 다이스(22)에 모이게 된다. 다이스(22)에서 연선선재(10)들이 서로 꼬이면서 집합된다. 다이스(22)를 통과한 연선된 선재는 도 2에 도시된 바와 같이, 계척기(7) 및 인취기(21)를 거쳐 귄취기(12)에 감겨진다.

한편, 아래에서는 도 6 및 도 7을 참조하여 연선선재에 후방 장력을 가하지 않았을 경우에 연선선재의 단면(도 6)과 후방 장력을 가했을 경우에 연선선재의 단면(도 7)을 비교하여 설명한다.

보빈(51)에서 풀린 연선선재(10)에 후방 장력을 가했을 경우에 전방에 위치한 압연 롤(5)에서 압연되는 연선선재(10)의 단면은 도 7에 도시된 바와 같다. 본 발명에서와 같이 연선선재(10)에 후방 장력을 가했을 때에 연선선재(10)는 압연 롤(5)의 성형공간 안쪽 구석구석까지 유동해 들어감으로써, 도 6에 도시된 바와 같이 후방 장력을 가하지 않은 연선선재(10)보다 양호한 단면의 연선선재를 생산할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 연선장치는 연선선재에 후방 장력을 가함으로써, 압연 롤의 성형공간 구석까지 연선선재가 진입해 들어가 성형공간과 유사한 형태의 단면을 갖는 연선선재를 생산할 수 있다. 이와 같이 성형공간과 유사한 단면의 연선선재를 생산함으로써, 불량의 원인을 감소시켜 생산성을 향상시킨다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 연선장치는 연선선재가 단선되었을 때에 장력 변화를 감지하여 보빈의 회전을 정지시킴으로서, 종래와 같이 보빈이 관성에 의해 회전하면서 연선선재가 풀리는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 편의상 첨부된 예시도면에 의거 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 이에 국한되지 않고 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 여러 가지 변형 및 수정이 가능함은 자명한 사실이다.

Claims (4)

1. 감겨진 선재를 풀어주는 송출기와,

   상기 선재를 감아주는 권취기와,

   감겨진 선재를 풀어주는 보빈들이 독립적으로 회전 가능하게 장착되며 상기 송출기에서 풀어진 선재를 중심으로 회전하는 본체와,

   상기 보빈에서 풀린 선재를 압연하는 압연 롤과,

   상기 보빈의 회전을 제동하여 상기 보빈에서 풀리는 선재에 장력을 가하는 후방 장력 조절 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 연선장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 연선장치는,

   상기 보빈에서 풀린 선재의 장력을 측정하는 후방 장력 측정 유닛과,

   상기 후방 장력 측정 유닛에서 측정한 장력값과 설정된 장력값을 비교하여 상기 측정한 장력값이 설정된 장력값보다 낮을 경우에는 상기 보빈의 회전속도를 높이고, 측정한 장력값이 설정된 장력값보다 클 경우에는 상기 보빈의 회전속도를 낮추며, 측정한 장력값이 설정된 장력값과 같을 경우에는 상기 보빈의 회전속도를 유지하도록 상기 후방 장력 조절 유닛을 제어하는 후방 장력 제어 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연선장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 후방 장력 측정 유닛에서 측정한 선재의 장력값은 상기 후방 장력 제어 유닛으로 근거리무선통신망을 통해 무선으로 송수신하는 것을 특징으로 하는 연선장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 후방 장력 조절 유닛은 파우더 브레이크, 마그네틱 브레이크, 히스테리시스 브레이크, 자기유변유체 브레이크 및, 전기유변유체 브레이크 중 어느 하나를 구비한 것을 특징으로 하는 연선장치.

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