KR101271903B1 - 코팅롤장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 코팅롤장치는, 회전하도록 구성되는 코팅롤; 및 상기 코팅롤 내에 배치되어, 균일한 코팅을 위해 상기 코팅롤 상에 진행하는 스트립에서 상기 코팅롤과 이격된 부위를 자력으로 당기는 자력수단;을 포함한다.

Description

코팅롤장치{Coating roll apparatus for preventing uneven coating}
본 발명은 코팅롤장치로서, 진행하는 스트립의 코팅 불균일을 방지하도록 하는 코팅롤장치에 관한 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 코팅롤장치의 보텀코팅롤에 의해 스트립이 코팅되는 것을 나타낸 도이고, 도 2는 도 1의 코팅롤장치의 보텀코팅롤 상에서 진행하는 스트립을 나타낸 도이다.
또한, 도 3은 전기아연 도금라인의 롤배치를 나타낸 도이며, 도 4에서 (a)는 전기아연 도금라인에서 스트립이 폭방향 구부러지는 것을 나타낸 도이고, (b)는 실험을 위한 모델을 나타낸 도이고, 도 5는 스트립의 폭방향 구부러짐에 의한 코팅량을 나타낸 그래프이다.
도면을 참조하면, 내지문 강판은 전기도금 강판에 도포형 내지문 수지를 도포한 강판으로 취급시 손 지문이 생기지 않으며 가공성이 우수한 강판이다.
이러한 내지문 강판의 제조는 크롬프리 용액 도포 후 하도 오븐, 하도 수냉대와 드라이어를 통과 후, 수지 상,하부 코터장치에서 수지드립팬(8)에 담긴 픽업롤(8a), 트랜스포롤(8b), 보텀코팅롤(5)과, 이와 동일한 구성인 수지드립팬, 픽업롤, 트랜스포롤과 함께 탑코팅롤(6)에 의해 롤의 회전 주속비와 롤 닙(nip)압에 의해 800~1200mg/㎡ 수지용액이 도포된다.
여기에서, 스트립(1)의 상면, 즉 탑(top) 부위 도포시 백킹롤(7)의 일정한 하중 부하로 탑코팅롤(6)의 주속비와 닙압에 의해 원하는 일정량의 코팅이 균일하게 이루어진다.
그러나, 스트립(1)의 하면, 즉 보텀(Bottom) 부위의 수지용액 도포시 스트립(1) 하중부하를 위한 별도의 장치가 없는 상태로, 즉 보텀코팅롤(5)의 주속비와 자중에 의한 닙압에 의해 코팅량이 결정된다.
이때, 스트립(1)의 폭방향 반곡(Cross bow, C-bow)이 발생하는데, 중심이 올라간 하반곡, 양측이 올라간 상반곡, 일측이 올라간 일측 편반곡으로 인하여 스트립(1)과 보텀코팅롤(5)과 스트립(1) 사이에 갭(gap)이 발생하여 이 부위에는 수지코팅량이 기준에 비해 많이 미달함에 따라 불량이 발생하여, 고객사 클레임(claim) 제기 및 고객사 제품 불만이 자주 제기되는 문제가 발생한다.
이에 대한 대비책으로, 보텀코팅롤(5)의 주속을 기준 대비 고속으로 작업함으로써, 수지코팅 부족량은 어느 정도 만회되지만 다른 부분에는 과다 수지코팅으로 품질불량 문제발생 및 코팅롤 고속 회전에 따른 용액 비산, 튐으로 환경오염, 용액량 과다 소요에 따른 원가 손실이 발생하는 등의 한계점이 생긴다.
아래 내용은 도금공정에서 스트립(1)의 반곡이 발생되는 이론적인 내용을 기술한 것으로서, 도 3을 참조하면, 도금을 수평패스에서의 횡형 전기아연 도금라인에서 고무백업롤(4) 상에서 진행하는 스트립(강판)(1)은 통전롤(3)에 간신히 접촉하는 정도여서 일반 가공용재료(예를 들면 항복응력(σe≒250MPa)에서는 롤에서 발생하는 굽힘 변형의 영향은 거의 나타나지 않아 전극(2a)이 있는 도금탱크(2) 내의 형상은 문제시되지 않는다.
그러나 자동차용 강판의 방청화 필요에 대응하여 프레스 가공용 연질재(예를 들면 강판 두께 h=0.8mm, 항복응력 σe≒150MPa 급)를 주요한 통판 대상으로 할 필요가 있으므로 도금탱크 내의 판이 상면이 오목한 형태의 만곡 형상을 가지는 문제가 나타나게 되었다.
도 4에 도시된 상기 판의 형상불량을 제조현장에서는 폭 반곡이라고 하며, 반곡 깊이가 폭 반곡의 평가 지표로 사용되고 있다.
도 4의 (b)는 고무시트의 롤에 의한 폭 반곡의 시뮬레이션을 나타내며, 처음에는 길이방향 구부러짐 발생(Longitudinal bow(L-bow) occurs)이 나타나며, 이러한 길이방향 구부러짐(L-bow)은 스트립의 폭방향 제한에 의해 폭 방향 구부러짐(C-bow)으로 변형된다.
이때, 폭 반곡의 크기는 10~20mm이며, 이 때문에 도 5에 나타나 바와 같은 도금 부착량의 편차가 나타나게 된다.
도 5에서 스트립의 두께(h)는 0.7~0.8mm이고, 폭(b)은 1.0~1.2m이고, σe=140~180MPa이며, 우레탄 고무의 탄성 모듈러스(Er)는 25MPa이다.
한편, 실제 조업에서는 폭 반곡은 원판의 반곡의 크기와 반곡의 방향에 의존하지 않고 하부가 볼록한 형태로 많이 나타나며, 경질재나 박물재에서는 만곡이 작게 발생하기 때문에 도금탱크 부분에서의 소성변형이 원인이 되는 것으로 짐작되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 진행하는 스트립의 코팅 불균일을 방지하도록 하는 코팅롤장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코팅롤장치는, 회전하도록 구성되는 코팅롤; 및 상기 코팅롤 내에 배치되어, 균일한 코팅을 위해 상기 코팅롤 상에 진행하는 스트립에서 상기 코팅롤과 이격된 부위를 자력으로 당기는 자력수단;을 포함한다.
이때, 상기 자력수단은 상기 코팅롤 내에서 폭방향으로 중심 및 양측에 각각 배치된 것이 바람직하다.
또한, 상기 자력수단은 전자석이며, 상기 스트립이 하반곡 형상인 경우 상기 중심에 배치된 상기 자력수단에, 상반곡 형상인 경우 상기 양측에 배치된 상기 자력수단에, 일측 편반곡 형상인 경우 상기 일측에 배치된 상기 자력수단에 전력이 공급되도록 구성되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 코팅롤은 양측 회전축이 프레임에 베어링체결되며, 상기 자력수단이 장착되며, 양단부가 상기 코팅롤의 양측 회전축 내에서 베어링체결되고, 그 중 일단부는 연장되어 외부의 상기 프레임에 고정되는 지지바;를 더 포함하며, 상기 지지바는 내부에 중공이 형성되어, 전력선이 외부로부터 상기 중공을 통해 상기 자력수단에 전기적으로 연계되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 코팅롤장치는, 코팅롤 내에 배치되어 코팅롤 상에 진행하는 스트립에서 코팅롤과 이격된 부위를 자력으로 당기는 자력수단이 구비됨으로써, 코팅 불균일에 따른 불량을 방지하고, 코팅 균일을 위한 종래기술의 대책인 코팅롤 고속작업을 하지 않음으로써, 용액 비산, 튐 방지에 따른 환경 향상과 용액 원단위 감소에 따른 원가절감을 할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 종래기술에 따른 코팅롤장치의 보텀코팅롤에 의해 스트립이 코팅되는 것을 나타낸 도이다.
도 2는 도 1의 코팅롤장치의 보텀코팅롤 상에서 진행하는 스트립을 나타낸 도이다.
도 3은 전기아연 도금라인의 롤배치를 나타낸 도이다.
도 4에서 (a)는 전기아연 도금라인에서 스트립이 폭방향 구부러지는 것을 나타낸 도이고, (b)는 실험을 위한 모델을 나타낸 도이다.
도 5는 스트립의 폭방향 구부러짐에 의한 코팅량을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 코팅롤장치를 나타낸 종단면도이다.
도 7은 도 6의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 8은 도 6의 코팅롤장치에서 진행하는 하반곡, 상반곡, 편반곡의 스트립을 자력수단을 통해 코팅롤의 표면으로 당기는 것을 나타낸 도이다.
도 9는 도 6의 코팅롤장치에 의해 스트립이 코팅되는 것을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 코팅롤장치를 나타낸 종단면도이고, 도 4는 도 3의 A-A'선에 따른 단면도이다.
또한, 도 5는 도 3의 코팅롤장치에서 진행하는 하반곡, 상반곡, 편반곡의 스트립을 자력수단을 통해 코팅롤의 표면으로 당기는 것을 나타낸 도이고, 도 6은 도 3의 코팅롤장치에 의해 스트립이 코팅되는 것을 나타낸 도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 코팅롤장치(100)은 회전하도록 구성되는 코팅롤(20)과, 상기 코팅롤(20) 내에 배치된 자력수단(40)을 포함한다.
이때, 상기 코팅롤(20)은 모터(26)와 같은 구동부재로 회전구동되며, 여기에서 구동력을 전달하는 동력전달부재는 유니버셜조인트가 활용될 수 있다. 이러한 유니버셜조인트는 주동축과 종동축의 중심선이 일치하지 않고 각을 이루거나 평행한 거리에 떨어져 있는 경우에도 동력을 전달하는 기능을 함으로써, 모터(26)에 대한 코팅롤(20)의 상대적인 위치에 한정되지 않고 동력전달의 역할을 수행할 수 있다.
물론, 코팅롤(20)을 회전시키는 구성 및 이에 따른 구조는, 본 발명에 의해 한정되지 않고 종래의 어떠한 동력전달구성 및 구조도 취할 수 있다.
그리고, 상기 자력수단(40)은 상기와 같은 코팅롤(20) 내에 배치되는데, 균일한 코팅을 위해 코팅롤(20) 상에 진행하는 스트립(1)에서 코팅롤(20)과 이격된 부위를 자력으로 당기는 역할을 한다.
즉, 폭방향으로 구부러지는 스트립(1)에 있어서 코팅롤(20)로부터 이격되어 적정 코팅량으로 코팅되지 않는 부위, 다시 말해 코팅량이 미달되는 부위를, 자력수단(40)에 의한 자력으로 당겨서 코팅롤(20)에 밀착시킴으로써 적정 코팅량으로 코팅이 이루어질 수 있도록 한다.
이때, 스트립(1)의 폭방향 구부러지는 것(Crossbow, C-bow)을 폭의 '반곡'으로 지칭하며, 여기에서 스트립(1)의 중심이 올라간 형상을 '하반곡', 양측이 올라오는 형상을 '상반곡'으로 지칭한다.
이와 같이 스트립(1)이 반곡되어 코팅롤(20) 상에서 진행될 때, 스트립(1)이 전체적으로 균일한 코팅이 되도록, 즉 균일하게 적정 코팅량으로 코팅될 수 있도록, 자력수단(40)은 폭방향을 따라 적어도 하나 이상 배치된다.
더욱 바람직하게, 본 발명의 자력수단(40)은 코팅롤(20) 내에서 폭방향으로 중심 및 양측에 각각 배치될 수 있다.
이때, 상기 자력수단(40)은 전자석(44)이며, 스트립(1)이 하반곡 형상인 경우 중심에 배치된 자력수단(40)에 전력이 공급되도록 구성된다. 이를 통해, 중심이 올라간 하반곡 형상의 스트립(1)에서 중심부위가 코팅롤(20) 측으로 당겨서 밀착시킬 수 있다.
또한, 상기 스트립(1)이 상반곡 형상인 경우 양측에 배치된 자력수단(40)에 전력이 공급되도록 구성된다. 이를 통해, 양측이 올라간 하반곡 형상의 스트립(1)에서 양측부위가 코팅롤(20) 측으로 당겨서 밀착시킬 수 있다.
그리고, 상기 스트립(1)이 일측 편반곡 형상인 경우 일측에 배치된 자력수단(40)에 전력이 공급되도록 구성된다. 이를 통해, 일측이 올라간 하반곡 형상의 스트립(1)에서 중심부위를 코팅롤(20) 측으로 당겨서 밀착시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명은, 스트립(1)이 하반곡 형상인 경우 중심에 배치된 자력수단(40)에, 상반곡 형상인 경우 양측에 배치된 자력수단(40)에, 일측 편반곡 형상인 경우 일측에 배치된 자력수단(40)에 전력이 공급되도록 구성됨으로써, 코팅량이 미달된 부위가 발생하는 것을 방지하여 코팅이 전체적으로 균일하게 되도록 한다.
그러면, 본 발명의 코팅롤(20)의 구조, 및 상기 코팅롤(20)에 대한 자력수단(40)의 설치구조를, 도 3 및 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 상기 코팅롤(20)은 중공(22a)을 가진 롤본체(22)와, 상기 롤본체(22)의 양측부에 연장된 회전축(24)을 구비한다. 이러한 코팅롤(20)은 회전구동하기 위해 모터(26)와 연결된다.
이때 롤본체(22)는 양측 회전축(24)이 프레임(10)에 베어링체결되어, 즉 베어링부재(80)에 의해 체결되어 고정된 프레임(10)에 대해 회전가능하게 구성된다.
이러한 코팅롤(20)은 내부에 중공(22a)이 형성되며, 상기 중공(22a) 내에는 지지바(60)가 배치된다.
상기 지지바(60)는 양단부가 코팅롤(20)의 양측 회전축(24) 내에서 베어링체결되고, 그 중 일단부는 연장되어 외부의 상기 프레임(10)에 고정된다.
즉, 지지바(60)는 프레임(10)에 고정되어 회전되지 않으며, 코팅롤(20)의 회전축(24)에는 베어링체결됨으로써 코팅롤(20)이 회전시 베어링부재(80)에 의해 상기 코팅롤(20)이 원활하게 회전되도록 한다.
이와 같은 지지바(60)에는 자력수단(40)이 장착되는데, 바람직하게 지지바(60)에 고정된 브라켓(42)에 체결부재(48)에 의해 체결고정된다.
이때, 자력수단(40)의 자력은 진행되는 스트립(1) 측, 즉 상부를 향하도록 그 배치구조를 이룬다.
아울러, 상기 자력수단(40)은 바람직하게 전자석(44)이며, 여기에서 상기 지지바(60)는 내부에 중공(60a)이 형성되는데, 전력선(46)이 외부로부터 상기 중공(60a)을 통해 자력수단(40)에 전기적으로 연계된다.
참고로, 도 9는 도 1의 종래기술에 따른 스트립의 코팅과정에서의 보텀코팅롤 위치에, 본 발명의 코팅롤장치(100)가 설치된 것을 나타낸 것이며, 이때의 다른 구성요소들은 도 1과 동일하기 때문에 생략하기로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은, 진행되는 스트립(1)에 하반곡 발생시 중심에 배치된 자력수단(40)에 전력이 공급되어, 코팅롤(20)의 중간부위에 대해 갭이 생긴 스트립(1)의 중간부위를 하측으로 끌어당겨 코팅롤(20)과의 밀착 닙압을 유지하게 됨으로써, 스트립(1)의 중간부위에 대한 불균일 코팅, 즉 코팅량 미달을 방지할 수 있다.
또한, 진행되는 스트립(1)에 상반곡 발생시 양측에 배치된 자력수단(40)에 전력이 공급되어, 코팅롤(20)의 양측부위에 대해 갭이 생긴 스트립(1)의 양측부위를 하측으로 끌어당겨 코팅롤(20)과의 밀착 닙압을 유지하게 됨으로써, 스트립(1)의 양측부위에 대한 불균일 코팅, 즉 코팅량 미달을 방지할 수 있다.
나아가, 진행되는 스트립(1)에 일측 편반곡 발생시 양측에 배치된 자력수단(40)에 전력이 공급되어, 코팅롤(20)의 일측부위에 대해 갭이 생긴 스트립(1)의 일측부위를 하측으로 끌어당겨 코팅롤(20)과의 밀착 닙압을 유지하게 됨으로써, 스트립(1)의 일측부위에 대한 불균일 코팅, 즉 코팅량 미달을 방지할 수 있다.
이에 따라, 스트립(1) 폭 방향 코팅 불균일에 의한 불량을 방지하게 된다.
이와 더불어, 코팅 균일을 위한 종래기술의 대책인 코팅롤(20) 고속작업을 하지 않음으로써, 용액 비산, 튐 방지에 따른 환경 향상과 용액 원단위 감소에 따른 원가절감을 할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
10 : 프레임 20 : 코팅롤
22 : 롤본체 22a : 중공
24 : 회전축 26 : 모터
40 : 자력수단 42 : 브라켓
44 : 전자석 46 : 전력선
48 : 체결부재 60 : 지지바
60a : 중공 80 : 베어링부재
100 : 코팅롤장치

Claims (4)

  1. 회전하도록 구성되는 코팅롤(20); 및 상기 코팅롤(20) 내에 배치되어, 균일한 코팅을 위해 상기 코팅롤(20) 상에 진행하는 스트립(1)에서 상기 코팅롤(20)과 이격된 부위를 자력으로 당기는 자력수단(40);을 포함하며,
    상기 코팅롤(20)은 회전축(24)이 롤본체(22)의 양측면으로부터 돌출형성되어 프레임(10)에 베어링체결되며,
    양단부가 상기 코팅롤(20)의 양측 회전축(24) 내에서 베어링체결되고, 그 중 일단부는 연장되어 외부의 상기 프레임(10)에 고정되는 지지바(60);를 더 포함하며,
    상기 자력수단(40)이 상기 롤본체(22) 내의 상기 지지바(60)에 장착되고, 전력선(46)이 외부로부터 상기 지지바(60)의 중공(60a)을 통해 상기 자력수단(40)에 전기적으로 연계되어, 상기 자력수단(60)과 지지바(60)가 밀폐된 상기 코팅롤(20) 내에서 내장형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 코팅롤장치(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자력수단(40)은 상기 코팅롤(20) 내에서 폭방향으로 중심 및 양측에 각각 배치된 것을 특징으로 하는 코팅롤장치(100).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 자력수단(40)은 전자석(44)이며,
    상기 스트립(1)이 하반곡 형상인 경우 상기 중심에 배치된 상기 자력수단(40)에, 상반곡 형상인 경우 상기 양측에 배치된 상기 자력수단(40)에, 일측 편반곡 형상인 경우 상기 일측에 배치된 상기 자력수단(40)에 전력이 공급되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 코팅롤장치(100).
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