KR101038810B1 - 선재코일 권취기의 맨드렐 장치 - Google Patents

Abstract

압연 및 열처리(냉각)을 거친 소재를 코일 형태로 권취시키는 선재 권취기에 구비되는 맨드렐 장치가 제공된다.

상기 선재코일 권취기의 맨드렐 장치는 그 구성 일예로, 압연을 거친 소재를 코일로 권취하는 선재코일 권취기에 구비되는 맨드렐 바디 및, 상기 맨드렐 바디에 탄력 작동토록 구비되면서 권취되는 선재코일이 접촉 가이드되는 선재코일 탄력 가이드수단을 포함하여 구성되어 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 권취되는 선재 코일의 접촉시 탄력 가이드되는 탄력 가이드수단을 구비하여, 선재표면의 마찰흠 발생을 방지하면서도 코일의 조밀한 권취를 가능하게 하여 선재코일의 높이를 감소시키면서, 특히 선재가 접촉되는 맨드렐 부위의 부분적인 교체를 가능하게 하여 장치 유지,보수를 용이하게 하는 개선된 효과를 얻을 수 있다.

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Description

선재코일 권취기의 맨드렐 장치{Mandrel Device of Wire Coil Winding Machine}

본 발명은 압연 및 열처리(냉각)을 거친 소재를 코일 형태로 권취시키는 선재 권취기에 구비된 맨드렐 장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 권취되는 선재 코일의 접촉시 탄력 가이드되는 탄력 가이드수단을 구비하여, 선재표면의 마찰흠 발생을 방지하면서도 코일의 조밀한 권취를 가능하게 하여 선재코일의 높이를 감소시킨 선재코일 권취기의 맨드렐 장치에 관한 것이다.

일반적인 선재 제조는, 가열로에서 빌렛(billet)을 대략 900 ~ 1200 ℃로 가열한 후, 조압연, 중간조압연, 중간사상압연 및 사상압연을 거친 열간 공형선재를 수냉대에서 냉각시킨 후 권취공정을 거쳐 선재코일을 생산하고 그 다음 정정라인에 투입된다.

이때, 그 압연단계에 따라 직경 5.5 ~ 13mm 의 소구경 선재와 14 - 42 mm의 대구경 선재를 생산하게 된다.

예컨대, 도 1에서 도시한 바와 같이, 압연소재인 빌렛(billet)(B)은 가열로(110)에서 그 재질에 따라 압연이 가능한 온도(900~1200℃)로 가열되고, 이후 조압연기(120), 중간 조압연기(130), 중간 사상압연기(140), 사상압연기(150) 등을 통해 다단계로 연속 압연되고, 압연된 소재는 수냉대(160)를 거쳐 냉각이나 열처리를 거친 후 권취기에서 코일형태로 권취된다.

이때, 도 1에서 소구경 선재코일(100a)의 경우에는 사상 압연기(150)를 거쳐 레잉헤드(170)에서 권취되어 컨베이어(180)로 이송 집적되고, 대구경 선재코일(100b)은 중간 사상압연기(140)를 거쳐 가이드(190)와 핀치롤(192)을 통과하면서 자유 낙하되어 권취기(200) 즉, 릴러에서 코일 형태로 권취된다.

한편, 도 2에서는 이와 같은 종래의 대구경 선재를 권취하는 권취기(200) 즉, 릴러의 구성을 도시하고 있다.

즉, 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 알려진 통상의 대구경 선재 권취기(200)는, 냉각되는 드럼(210)의 내부에 선재코일의 내경을 형성하는 맨드렐(220)이 다수개 수직하게 배치된다.

이때, 상기 맨드렐(220)은 상부의 링(222)에 일정간격으로 여러 개가 핀(224) 구조로 연결되고, 맨드렐(220)의 하부는 집적판(230)을 통하여 드럼 하부에 연계되고, 이와 같은 맨드렐(220)을 통하여 구동원(232)이 연계되는 집적판(230)이 승강되고, 상기 드럼(210)의 하부는 모터(240) 구동되는 기어(242)(244)들이 연계되어 회전 구동된다.

따라서, 집적판(230)은 초기 하부에 내려와 있다가, 소재의 인입과 동시에 회전하면서 소재가 드럼과 맨드렐 사이에서 감기게 되며, 도 3b와 같이 드럼(210)과 맨드렐(220) 사이에서 소재가 코일형태로 권취되는 것이다.

즉, 대구경 선재코일(100b)의 외경은 드럼 내면에 접촉하고, 내경은 맨드렐(220)에 접촉하여 코일 외권부와 내권부가 형성되는 것이다.

한편, 도 3a 및 도 3b에서는 이와 같은 종래 대구경 선재 권취기(200)의 맨드렐(220)과 소재 권취 상태를 각각 도시하고 있다.

즉, 도 3a에서 도시한 바와 같이, 맨드렐(220)은 권취기 상부 링(222)에 구비된 홀더(226)에 핀(224)을 통하여 수직하게 여러 개가 등간격으로 수직 연결되어 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 권취기 맨드렐(220)은 도 3b와 같이, 실제 소재 권취시 소재의 내경을 형성하면서 코일 내권부에 해당하는 소재(100)들이 접촉하게 되고, 따라서 맨드렐의 소재 접촉면(220a)이 심하게 마모되거나 소착현상이 발생되는 문제가 있었다.

따라서, 이와 같은 맨드렐과 소재 접촉 마모를 줄이기 위하여 권취 드럼(210)의 회전 속도를 낮추면 마모는 줄어드나, 권취되는 코일의 집적도가 낮아져 권취되는 선재코일의 높이가 높아지는 다른 문제를 초래하게 되는 것이었다.

특히, 종래의 선재코일 권취기(200)의 경우에, 이와 같은 맨드렐의 소재 접촉 마모가 누적되면서 권취기 가동을 중단하고 맨드렐을 교체함에 따라 생산 가동면이나 추가적인 비용이 발생하여 생산성을 저하시키는 것이다.

또한, 종래 권취기(200)의 경우 맨드렐에 권취된 선재코일(100b)의 내권부에 해당하는 소재가 맨드렐에 접촉하면서 그 표면에 마찰홈 등의 표면 결함이 발생되는 또 다른 문제가 있었다.

이에 따라서, 본 발명의 출원인은 권취기 맨드렐의 구조를 개선하여 간단하면서 확실하게 맨드렐 마모나 코일의 높이 상승 문제를 해소하고, 필요한 경우 맨드렐 전체가 아닌 일부분만을 교체 가능하게 한 본 발명을 제안하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 권취되는 선재의 내경부 형성을 균일하게 하면서 조밀한 권취를 가능하게 하여 궁극적으로 선재코일의 높이를 보다 감소시킬수 있도록 한 선재코일 권취기의 맨드렐 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적 측면은, 선재의 표면 마찰흠이 발생되지 않게 하여 선재 품질을 향상시키는 한편, 선재와 접촉되는 맨드렐 마모 부분의 부분적인 교체를 가능하게 하여 장치의 유지 보수를 용이하게 하고, 이에 따라 비용 절감도 가능하게 하는 선재코일 권취기의 맨드렐 장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 압연을 거친 소재를 코일로 권취하는 선재코일 권취기에 구비되는 맨드렐 바디; 및

상기 맨드렐 바디에 탄력 작동토록 구비되면서 권취되는 선재코일이 접촉 가이드되는 선재코일 탄력 가이드수단;

을 포함하여 구성된 선재코일 권취기의 맨드렐 장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 맨드렐 바디는 권취기의 상부 링과 권취기 드럼사이에 다수개가 수직하게 연계 장착되고, 상기 맨드렐 바디에는 상기 선재코일 탄력 가이드수단이 장착되는 가이드수단 안착부가 형성되어 있다.

더 바람직하게는, 상기 선재코일 탄력 가이드수단은, 상기 맨드렐 바디의 가이드수단 안착부에 탈,부착 가능하게 제공되고 권취되는 선재가 접촉하여 탄력 가이드되는 가이드바디 및, 상기 가이드바디와 맨드렐 바디의 안착부 사이에 제공되어 가이드바디의 탄력 작동을 가능하게 구성된 탄성부재를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 가이드 바디는 상기 맨드렐 바디에 형성된 구멍을 통하여 안착부를 관통하는 체결부재가 통과하는 상부 체결홈과 하부의 절개 체결부를 포함하여 상기 맨드렐바디에 탈,부착 가능하게 조립되고, 상기 상부 체결홈과 하부의 절개 체결부는 가이드바디의 횡방향 유동을 가능토록 폭을 갖는 것이다.

바람직하게는, 상기 탄성부재는, 상기 가이드바디의 안착부 삽입면과 안착부사이에 연계되는 탄성 스프링과 에어큐션 중 하나로 제공된 것이다.

더 바람직하게는, 상기 가이드바디의 선재코일 접촉면은 만곡되거나, 별도의 내마모재가 코팅 또는 부착될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 선재코일 권취기의 맨드렐 장치에 의하면, 권취되는 선재의 내경부 형성을 균일하게 하면서 조밀한 권취를 가능하게 하여 궁극적으로 선재코일의 높이를 보다 감소시킬수 있도록 하는 이점을 제공한다.

더하여, 본 발명은 권취되는 선재가 탄력 가이드수단의 탄력 작동으로 그 표면 마찰흠이 발생되지 않게 되어, 권취된 선재코일의 품질을 보다 향상시키는 효과를 제공하는 것이다.

마지막으로, 선재와 접촉되는 맨드렐 마모 부분의 부분적인 교체를 가능하게 하여 장치의 유지 보수를 용이하게 하고, 이에 따라 비용 절감도 가능하게 하는 등의 다른 우수한 효과를 제공하는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 일 실시예를 설명한다.

다만, 이하에서 종래 권취기(200)에 해당하는 종래 기술과 동일한 구성은 동일한 도면부호를 붙여서 설명한다.

먼저, 도 4 내지 도 6에서는 본 발명에 따른 맨드렐 장치(1)의 전체 구성을 사시도, 분해사시도 및 구성도로 각각 도시하고 있다.

한편, 도 4 내지 도 6의 본 발명 맨드렐 장치(1)는 도 2 및 도 3a와 같이, 알려진 권취기(200)의 상부링(222)에 핀 구조로 여러 개가 일정 간격으로 수직 장착되고, 맨드렐의 하부는 집적판을 통하여 드럼 하부에 연계 설치됨은 물론이다.

즉, 도 4 내지 도 6에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 맨드렐 장치(1)는, 압연을 거친 소재를 코일로 권취하는 선재코일 권취기(200)에 구비되는 맨드렐 바디(10) 및 상기 맨드렐 바디(10)에 탄력 작동토록 구비되면서 권취되는 선재코일이 접촉 가이드되는 선재코일 탄력 가이드수단(30)을 포함하여 그 일 예로 구성될 수 있다.

따라서, 도 9a 및 도 9b에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 맨드렐 장치(1)에 서 상기 선재코일 탄력 가이드수단(30)은, 소재가 권취기에 인입되어 드럼의 회전으로 권취되어 초기 집적판에서 부터 권취될 때, 권취되는 선재코일(100b)이 접촉하여 압박하면 탄력 작동하여 맨드렐 바디(10)에서 유동되어 도 9a의 화살표 방향으로 이동하여 선재의 맨드렐 접촉시 종래와 같은 표면 마찰흠이 발생되지 않게 한다.

그리고, 도 9b와 같이, 선재코일 권취중에는 탄력 가이드수단(30)은 다음에 상세하게 설명하는 탄성부재(38)의 탄성력으로 선재코일 부분을 드럼 방향(화살표) 으로 유도하면서 가능한 권취되는 선재코일을 집적도(조밀도)를 균일하고 촘촘하게 하여 종래 보다는 권취된 선재코일의 높이를 낮추게 할 것이다.

다음, 도 4 내지 도 6과 같이, 본 발명 맨드렐 장치(1)에서 상기 맨드렐 바디(10)는 주철로 성형된 소재로 제작될 수 있고, 이와 같은 본 발명의 맨드렐 바디(10)는, 상기 선재코일 탄력 가이드수단(30)이 장착되어 탄력 작동되는 공간인 가이드수단 안착부(12)가 바디 길이방향으로 오목하게 일체로 형성되어 있다.

한편, 도 5 내지 도 7에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 맨드렐 장치(1)에서 상기 선재코일 탄력 가이드수단(30)은, 상기 맨드렐 바디의 가이드수단 안착부(12)에 탈,부착 가능하게 제공되고 권취되는 선재가 접촉하여 탄력 가이드되는 가이드바디(32) 및, 상기 가이드바디(32)와 맨드렐 바디의 안착부 사이에 제공되어 가이드바디의 탄력 작동을 가능하게 구성된 탄성부재(38)를 포함하여 구성될 수 있다.

따라서, 앞에서 설명하고, 도 9a 및 도 9b와 같이, 본 발명의 맨드렐 장치에서 상기 선재코일 탄력 가이드수단(30)의 가이드바디(32)는 권취되는 선재코일이 접촉하지만, 이와 같은 접촉시 탄성부재(38)가 가이드바디의 탄력 작동을 가능하게 하여 그 접촉에 따른 선재 표면의 마찰흠이나 가이드바디의 마모를 완충 감소시키는 것이다.

이때, 상기 가이드 바디(32)는 상기 맨드렐 바디(10)에 형성된 안착부(12)에 삽입되어 공차를 가지고 유동이 가능한 길이와 두께를 갖고, 상기 맨드렐 바디의 안착부에 대응하여 형성된 구멍(16)을 통하여 안착부(12)를 관통하는 체결부재(14) 즉, 볼트와 너트로서 체결되는 구멍 형태의 상부 체결홈(34)과 하단부가 절개 개구된 하부의 절개 체결부(36)를 포함한다.

따라서, 도 6과 같이, 본 발명의 가이드바디(32)는, 하부의 절개 체결부(36)를 맨드렐 바디(10)의 구멍(16)을 통하여 조립되는 체결부재(14) 즉, 너트 체결되는 볼트에 위에서 아래로 끼워서 조립하고, 그 다음 상부 체결홈(34)에는 맨드렐 바디의 구멍을 통하여 안착부를 관통하는 체결부재인 볼트를 통과시키고 맨드렐 바디 외부에서 볼트를 너트로 조립한다.

즉, 본 발명의 가이드바디(32)는 맨드렐 바디에 탈,부착이 가능하면서, 하부는 끼워서 단순 체결하는 구성이기 때문에, 그 조립이 매우 용이하고, 실제 선재가 집중 접촉하는 가이드바디(32)만의 교체도 용이하게 하는 것이다.

결국, 본 발명의 경우, 종래와 같이 맨드렐 전체를 교체하지 않지 않고, 상기 탄력 가이드수단(30)의 가이드 바디(32)만을 쉽게 교체할 수 있는 것이다.

한편, 도 7a에서 도시한 바와 같이, 상기 가이드바디(32)의 상부 체결홈(34)과 하부의 절개 체결부(36)는 가이드바디(32)가 맨드렐 바디의 안착부에서 횡방향 유동 즉, 탄력 작동을 가능토록 폭(D)을 갖는 것이 필요하다.

즉, 상기 상부 체결홈과 하부의 절개 체결부를 통과하는 체결부재(14) 즉, 볼트에 지지되면서 가이드바디의 유동 공간을 형성하는 것이다.

따라서, 실질적으로 상기 상부 체결홈은 장공으로 형성되고, 상기 하부의 절개 체결부는 적어도 체결부재의 직경 보다는 더 큰 폭을 갖게 하는 것이 필요하다.

한편, 도 7a 및 도 7b와 같이, 본 발명의 장치에서 탄성부재(38)는, 상기 가이드바디의 안착부 삽입면(32b)과 안착부(12)사이로 상기 가이드바디의 후면에 부착되는 탄성 스프링(38a)과 에어큐션(38b) 중 하나로 제공될 수 있다.

따라서, 상기 탄성 스프링과 에어큐션의 탄성력으로 상기 가이드바디(32)의 탄력 작동이 가능한 것이다.

이때, 도 4와 같이, 본 발명의 가이드바디(32)의 상부 전면은 일부분 경사면(32c)으로 형성되어 낙하 권취되는 선재의 하강시 간섭되지 않게 하는 것이 바람직하다.

한편, 도 8에서는 본 발명 맨드렐 장치(1)의 다른 변형예를 도시하고 있다.

즉, 도 8에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 변형된 맨드렐 장치에서, 상기 가이드바디(32)의 선재코일 접촉면(32a)은 라운딩하게 만곡 형성시키는 것이 더 바람직할 것이다.

또한, 이와 같은 가이드바디의 선재코일 접촉면(32a)에는 별도의 내마모재(50) 즉, 세라믹판과 같이 마모가 적은 내마모재(50)를 부착하는 것도 가능할 것이다.

또는, 가이드바디의 선재코일 접촉면(32a)에 내마모재를 코팅(50')하는 것도 가능할 것이다.

그리고, 도 8과 같이 본 발명의 맨드렐 장치(1)에서, 탄성부재(38)로 탄성스프링(38a)을 사용하는 경우, 가이드바디 후면에 볼팅 조립되는 지지판(40)의 스프링 고정구(42)를 통하여 억지 끼움 조립하면, 실제 장치 사용시 스프링의 교체 즉, 탄상력의 가변 조정이 용이하게 때문에 바람직할 것이다.

즉, 대구경 선재코일의 직경이 보다 큰 경우에는 스프링의 탄성력이 큰 것으로 교체하여 가이드바디의 탄력성을 더 높이는 것이 가능할 것이다.

이에 따라서, 지금까지 설명한 본 발명의 맨드렐 장치(1)는, 권취되는 선재코일(100b)의 접촉시 탄력 작동하는 탄력 가이드수단(30)을 통하여, 소재 표면 마찰흠 방지, 맨드렐의 과마모 및 조밀한 코일 권취 등을 가능하게 하는 것이다.

본 발명은 지금까지 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

도 1은 선재코일 제조공정을 도시한 모식도

도 2는 알려진 대경 선재코일 권취기를 도시한 개략 구성도

도 3a 및 도 3b는 종래 권취기 맨드렐 및 그 작동상태를 도시한 사시도 및 작동 상태도

도 4는 본 발명에 따른 권취기 맨드렐장치를 도시한 사시도

도 5는 도 4의 본 발명 장치를 도시한 분해사시도

도 6은 도 4의 본 발명 장치를 도시한 구성도

도 7a 및 도 7b는 본 발명 장치의 탄력 가이드수단들을 도시한 사시도

도 8은 본 발명 맨드렐 장치의 다른 변형예를 도시한 분해 사시도

도 9a 및 도 9b는 본 발명 맨드렐장치의 선재코일 가이드 작동을 도시한 작동 상태도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1.... 선재코일 권취기의 맨드렐 장치

10.... 맨드렐 바디 12.... 가이드수단 안착부

14.... 체결부재 30.... 탄력 가이드수단

32.... 가이드바디 34.... 상부 체결홈

36.... 하부의 절개 체결부 38.... 탄성부재

Claims (6)

1. 압연을 거친 소재를 코일로 권취하는 선재코일 권취기에 구비되는 맨드렐 바디; 및

   상기 맨드렐 바디에 탄력 작동토록 구비되면서 권취되는 선재코일이 접촉 가이드되는 선재코일 탄력 가이드수단;

   을 포함하여 구성된 선재코일 권취기의 맨드렐 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 맨드렐 바디는, 권취기의 상부 링과 권취기 드럼사이에 다수개가 수직하게 연계 장착되고,

   상기 맨드렐 바디에는 상기 선재코일 탄력 가이드수단이 장착되는 가이드수단 안착부가 형성된 것을 특징으로 하는 선재코일 권취기의 맨드렐 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 선재코일 탄력 가이드수단은, 상기 맨드렐 바디의 가이드수단 안착부에 탈,부착 가능하게 제공되고 권취되는 선재가 접촉하여 탄력 가이드되는 가이드바디; 및,

   상기 가이드바디와 맨드렐 바디의 안착부 사이에 제공되어 가이드바디의 탄력 작동을 가능하게 구성된 탄성부재;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 선재코일 권취기의 맨드렐 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 가이드 바디는, 상기 맨드렐 바디에 형성된 구멍을 통하여 안착부를 관통하는 체결부재가 통과하는 상부 체결홈과 하부의 절개 체결부를 포함하여 상기 맨드렐바디에 탈,부착 가능하게 조립되고,

   상기 상부 체결홈과 하부의 절개 체결부는 가이드바디의 횡방향 유동을 가능토록 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 선재코일 권취기의 맨드렐 장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 탄성부재는, 상기 가이드바디의 안착부 삽입면과 안착부사이에 연계되는 탄성 스프링과 에어큐션 중 하나로 제공된 것을 특징으로 하는 선재코일 권취기의 맨드렐 장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,

   상기 가이드바디의 선재코일 접촉면은 만곡되거나, 별도의 내마모재가 코팅 또는 부착된 것을 특징으로 하는 선재코일 권취기의 맨드렐 장치.

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