KR101446077B1

KR101446077B1 - 산업용 롤 제조장치

Info

Publication number: KR101446077B1
Application number: KR1020130147210A
Authority: KR
Inventors: 유영미; 곽재경; 방창진; 김동원
Original assignee: 유니테크 주식회사
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2014-09-29

Abstract

본 발명은 필름ㆍ제지ㆍ섬유 등의 제조 설비에 사용되는 산업용 롤에 관한 기술로서, 섬유강화 플라스틱(FRP) 또는 탄소섬유강화 플라스틱(CFRP) 재질로 이루어진 롤파이프를 서서히 회전시키면서 원료탱크에서 도전성 플라스틱 원료를 예열시킨 다음, 압출기에서 용융된 원료를 압출하여 회전하는 롤파이프의 외주면에 나선형으로 감아 도전성 플라스틱 롤을 성형함으로써, 롤의 하중을 줄이고 내구성을 높이는 한편 제조비용을 대폭 절감하는 산업용 롤 제조장치에 관한 기술이다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 주요 구성은, 롤파이프의 양쪽 단부를 척킹 및 지지하는 척과 심압대를 구비하고, 베드의 상부에 이송레일이 구비된 선반과; 상기 선반의 베드에서 이송레일을 타고 왕복 이송하며, 모터와 핸들이 설치되는 한편 상부에 가이드레일과 이송브라켓이 설치된 이송대와; 상기 이송대에서 이송브라켓의 상부에 설치되고, 압출하우징과 구동모터 및 압출스크류로 구성되며, 용융된 도전성 플라스틱을 압출하는 압출기와; 상기 압출기에서 압출하우징의 상부에 설치되고, 내부에 히터가 설치되는 한편 투입된 도전성 플라스틱 원료를 예열하는 원료탱크;를 포함하여 구현된다.

Description

산업용 롤 제조장치 {Industrial roll manufacturing equipment}

본 발명은 필름ㆍ제지ㆍ섬유 등의 제조 설비에 사용되는 산업용 롤에 관한 기술로서, 보다 상세하게 설명하면 선반의 척과 심압대에 섬유강화 플라스틱(FRP) 또는 탄소섬유강화 플라스틱(CFRP) 재질로 이루어진 롤파이프를 설치하고, 이를 서서히 회전시키면서 원료탱크에서 도전성 플라스틱 원료를 예열시킨 다음, 압출기에서 용융된 원료를 압출하여 회전하는 롤파이프의 외주면에 나선형으로 감아 도전성 플라스틱 롤을 성형함으로써, 롤의 하중을 줄이고 내구성을 높이는 한편 제조비용을 대폭 절감하는 산업용 롤 제조장치에 관한 기술이다.

일반적으로 필름ㆍ제지ㆍ섬유 등의 제조 설비는 필름, 스트립, 시트 등의 물품을 제조공정으로 반송하기 위하여 다수의 롤(Roll)이 사용되며, 이러한 롤은 사용 목적 및 특성에 따라 다양한 재질로 제작되고 있는데, 예를 들어 섬유강화 플라스틱(FRP) 또는 탄소섬유강화 플라스틱(CFRP) 재질로 제작되는 롤이 있다.

탄소섬유강화 플라스틱(CFRP)은 무게가 가볍기 때문에 산업용 롤에 널리 이용되고 있으며, 이러한 탄소섬유강화 플라스틱(CFRP)은 카본 필라멘트를 와인딩 또는 직물 모양으로 성형한 후, 수지를 함침하여 경화시킨 것으로서, 고강도, 고탄성의 경량재로 우수한 피로특성을 갖고 있으며, 내마찰 및 내마모성이 우수하여 항공 우주부품, 자동차 부품 등에 널리 사용되고 있다.

상기에서 FRP 또는 CFRP 재질로 이루어진 롤은 일반적으로 롤 표면에 고경도의 고무층을 피복하여 사용하는데, 이러한 경우 롤의 수명이 매우 짧아지게 된다. 즉, 반송용 물품에 잔류하는 각종 화학약품으로 인하여 고무층의 표면이 쉽게 손상되는 문제점이 있다.

따라서, 롤의 내구성을 높이기 위해 FRP 또는 CFRP 재질로 이루어진 롤의 표면에 금속을 도금하여 사용하고 있으며, 이와 같이 도금층을 형성한 FRP 또는 CFRP 재질의 롤은 무게가 가볍고 내구성이 우수한 장점이 있다.

그러나, FRP 또는 CFRP 롤의 표면에 피복된 고무층은 직접적으로 전해도금을 실시할 수 없으므로 대부분 스테인레스 파이프를 고무층의 외주면에 끼워 조립한 다음, 이를 전해조에 담가 도금을 실시하고 있다.

이러한 종래 방법은 스테인레스 파이프를 제작하고, FRP 또는 CFRP 롤의 외주면에 스테인레스 파이프를 끼워 조립하는 작업공정이 어렵고, 롤의 직경이나 길이에 따라 사양이 다르므로 제작이 난해할 뿐만 아니라 제작비용이 증가하는 문제점이 있었다.

또한 FRP 또는 CFRP 롤의 외주면에 스테인레스 파이프를 끼워 조립함에 따라 롤의 전체 하중이 증가하는 문제점이 있으며, 또한 롤의 외주면과 스테인레스 파이프 사이에 틈새가 발생하기 쉽고, 이러한 작업공정이 추가로 발생함에 따라 생산성이 저하되는 한편 제작이 어렵고 비용이 증가하는 문제점이 있었다.

또한 종래 FRP 또는 CFRP 재질의 롤은 강도는 우수하나 유연성이 저하되는 문제점이 있다. 즉, 고강도 도금층의 내부를 스테인레스 파이프가 감싸고 있으므로 강도는 향상되나 유연성이 저하되는 문제점이 있으며, 이러한 종래 FRP 또는 CFRP 재질의 롤은 필름과 같이 얇고 유연한 물품을 반송하는데 적합하지 않다는 문제점이 야기되고 있다.

대한민국 등록특허 제10-1012991호. 대한민국 등록특허 제10-0551349호. 대한민국 등록특허 제10-0480365호.

본 발명은 종래 산업용 롤의 제조방법에서 FRP 또는 CFRP 롤의 외주면에 스테인레스 파이프를 감싸 제작함에 따라 작업공정이 어렵고, 제작비용이 증가하는 문제점과, 롤의 전체 하중이 증가할 뿐만 아니라 롤의 유연성이 저하되는 문제점 등을 개선하고자 안출된 기술로서, FRP 또는 CFRP 재질로 이루어진 롤파이프의 외주면에 도전성 플라스틱층을 형성하여 도전성 플라스틱 롤을 성형함으로써, 롤의 제조공정에서 에칭 및 도금공정을 용이하게 실시하여 롤의 하중을 줄이고, 내구성을 높이는 한편 제조비용을 대폭 절감하는 산업용 롤 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명의 실시예는 FRP 또는 CFRP 재질로 이루어진 롤파이프의 외주면에 도전성 플라스틱층을 형성하여 도전성 플라스틱 롤을 성형함에 따라 롤의 내구성과 유연성을 높이는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명의 실시예는 FRP 또는 CFRP 재질로 이루어진 롤파이프의 외주면에 도전성 플라스틱층을 형성하여 도전성 플라스틱 롤을 성형함에 따라 롤의 직경이나 길이에 따라 제작이 쉽고, 제작비용을 대폭 절감하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,

섬유강화 플라스틱(FRP) 또는 탄소섬유강화 플라스틱(CFRP) 재질로 이루어진 롤파이프의 양쪽 단부를 척킹 및 지지하는 척과 심압대를 구비하고, 베드의 상부에 이송레일이 구비된 선반과; 상기 선반의 베드에서 이송레일을 타고 왕복 이송하며, 모터와 핸들이 설치되는 한편 상부에 가이드레일과 이송브라켓이 설치된 이송대와; 상기 이송대에서 이송브라켓의 상부에 설치되고, 압출하우징과 구동모터 및 압출스크류로 구성되며, 용융된 도전성 플라스틱을 압출하는 압출기와; 상기 압출기에서 압출하우징의 상부에 설치되고, 내부에 히터가 설치되는 한편 투입된 도전성 플라스틱 원료를 예열하는 원료탱크;를 포함하여 구현된다.

또한 본 발명의 실시예로서, 압출기는 내부에 압출스크류가 설치된 압출하우징이 전후 방향으로 놓여 이송브라켓의 상부에 브라켓으로 고정 설치되고, 상기 압출하우징의 전방측에 구동모터와 감속기가 설치되는 한편 압출하우징의 후방측에 압출헤드가 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 실시예로서, 원료탱크는 내부공간의 바닥에 히터가 설치되는 한편 상부 외측에 배기관이 설치되고, 저면 중앙에 공급관이 결합 설치되며, 상기 공급관이 압출하우징의 상부에 결합 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, FRP 또는 CFRP 재질로 이루어진 롤파이프를 서서히 회전시키면서 원료탱크에서 도전성 플라스틱 원료를 예열시킨 다음, 압출기에서 용융된 원료를 압출하여 회전하는 롤파이프의 외주면에 나선형으로 감아 도전성 플라스틱 롤을 성형함에 따라 롤의 제조공정에서 에칭 및 도금공정을 용이하게 실시하여 롤의 하중을 줄이고, 내구성을 높이는 한편 제조비용을 대폭 절감하는 효과가 있다.

아울러, 본 발명의 실시예는 FRP 또는 CFRP 재질로 이루어진 롤파이프의 외주면에 도전성 플라스틱층을 형성하여 도전성 플라스틱 롤을 성형함에 따라 롤의 내구성과 유연성을 높이고, 롤의 직경이나 길이에 따라 제작이 쉽고, 제작공정이 간편한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예를 나타낸 설치상태도.
도 2는 본 발명의 실시예를 나타낸 작동상태도.
도 3은 본 발명의 실시예에서 설치상태를 나타낸 요부 정면도.
도 4는 본 발명의 실시예에서 설치상태를 나타낸 요부 측면도.
도 5는 본 발명의 실시예에서 작동상태를 나타낸 요부 측면도.
도 6은 본 발명의 실시예에서 작동상태를 나타낸 요부 측단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에서 압출헤드를 나타낸 정면도.
도 8은 본 발명의 실시예에서 도전성 플라스틱층을 나타낸 요부 단면도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 도전성 플라스틱 롤을 나타낸 사시도.

본 발명의 주요 구성을 첨부된 도면을 참조하여 살펴보면, 섬유강화 플라스틱(FRP) 또는 탄소섬유강화 플라스틱(CFRP) 재질로 이루어진 롤파이프(110)의 양쪽 단부를 척킹 및 지지하는 척(12)과 심압대(13)를 구비하고, 베드(11)의 상부에 이송레일(16)이 구비된 선반(10)과; 상기 선반(10)의 베드(11)에서 이송레일(16)을 타고 왕복 이송하며, 모터(21)와 핸들(22)이 설치되는 한편 상부에 가이드레일(23)과 이송브라켓(24)이 설치된 이송대(20)와; 상기 이송대(20)에서 이송브라켓(24)의 상부에 설치되고, 압출하우징(31)과 구동모터(33) 및 압출스크류(35)로 구성되며, 용융된 도전성 플라스틱을 압출하는 압출기(30)와; 상기 압출기(30)에서 압출하우징(31)의 상부에 설치되고, 내부에 히터(41)가 설치되는 한편 투입된 도전성 플라스틱 원료를 예열하는 원료탱크(40);를 포함하여 이루어진다.

상기의 주요 구성에서 선반(10)은 도면에서 도 1 및 도 2와 같이, 베드(11)ㆍ척(12)ㆍ심압대(13)ㆍ이송스크류(14)ㆍ가이드봉(15)으로 구성되며, 상기 베드(11)의 양측부에 각각 척(12)과 심압대(13)가 구비되고, 베드(11)의 길이 방향으로 이송스크류(14)와 가이드봉(15)이 설치되는 한편 베드(11)의 상부에는 이송레일(16)이 구성된다.

상기에서 척(12)은 롤파이프(110)의 한쪽 샤프트(100)를 물어 척킹한 상태에서 모터의 구동으로 회전 작동하며, 또한 심압대(13)는 척(12)과 마주한 상태에서 롤파이프(110)의 다른 한쪽 샤프트(100)를 회전가능케 지지한다.

이러한 선반(10)은 일반적으로 공작물의 가공작업에 사용되는 공작기계로서, 척(12)과 심압대(13) 사이에 공작물이 척킹된 상태에서 모터의 구동으로 척(12)이 회전 작동하여 공작물이 회전함으로써, 가공작업을 수행하게 된다.

또한 상기의 주요 구성에서 이송대(20)는 베드(11)의 상부에서 이송레일(16)을 타고 왕복 이송하는 기능으로서, 상기 이송대(20)는 도면에서 도 1 내지 도 3과 같이, 베드(11)의 상부에서 이송레일(16) 위에 놓여 설치되고, 이송스크류(14)와 가이드봉(15)이 이송너트 및 가이드블록에 끼워져 설치되며, 전방 일측에 모터(21)와 핸들(22)이 설치된다.

또한 이송대(20)는 도면에서 도 3 내지 도 5와 같이, 상부에 전후 방향으로 가이드레일(23)이 설치되고, 상기 가이드레일(23) 위에 이송브라켓(24)이 놓여 전후 방향으로 이송가능케 설치되며, 상기 이송브라켓(24)의 전방에 이송용 핸들(25)이 설치된다.

상기에서 이송대(20)는 자동 또는 수동으로 이송레일(16)을 타고 왕복 이송하는 것으로서, 작업자가 모터(21) 또는 핸들(22)을 구동할 경우, 이송스크류(14)에 구동력이 전달됨으로써, 이송스크류(14)와 가이드봉(15)을 타고 왕복 이송하게 된다.

한편 이송대(20)는 작업자가 이송브라켓(24)의 전방에 설치된 핸들(25)을 회전시켜 구동할 경우, 이송브라켓(24)이 가이드레일(23)을 타고 전후 방향으로 이송하게 된다.

또한 상기의 주요 구성에서 압출기(30)는 용융된 도전성 플라스틱을 압출하는 기능으로서, 상기 압출기(30)는 도면에서 도 1 내지 도 6과 같이, 내부에 압출스크류(35)가 설치된 압출하우징(31)이 전후 방향으로 놓여 이송브라켓(24)의 상부에 브라켓(32)으로 고정 설치되고, 상기 압출하우징(31)의 전방측에 구동모터(33)와 감속기(34)가 설치되는 한편 압출하우징(31)의 후방측에 압출헤드(37)가 위치한다.

상기에서 압출하우징(31)은 내부에 길이 방향으로 압출스크류(35)가 설치되고, 도전성 플라스틱 원료가 용융된 상태를 유지하도록 외주면에 열선(36)이 감겨져 설치되며, 열선(36)은 압출하우징(31)의 내부 온도를 200~250℃로 유지한다.

한편 상기에서 압출헤드(37)는 중앙 부분에 압출공(37a)이 형성되며, 상기 압출공(37a)은 수평상의 "―" 형태로서, 길이는 대략 30~50mm, 폭은 대략 2~5mm로 형성됨이 바람직하며, 용융된 도전성 플라스틱을 밴드형태로 압출하게 된다.

상기에서 압출기(30)는 구동모터(33)의 작동으로 감속기(34)와 압출스크류(35)가 구동하여 압출공(37a)을 통해 용융된 도전성 플라스틱을 밴드형태로 압출하게 된다.

또한 상기의 주요 구성에서 원료탱크(40)는 투입된 도전성 플라스틱 원료를 예열시켜 압출기(30)에 공급하는 기능으로서, 상기 원료탱크(40)는 도면에서 도 3 내지 도 6과 같이, 원통 또는 사각통의 형태로 구성할 수 있고, 내부공간의 바닥에 히터(41)가 설치되는 한편 상부 외측에 배기관(43)이 설치된다.

상기에서 원료탱크(40)는 저면 중앙에 공급관(42)이 결합 설치되고, 상기 공급관(42)이 압출하우징(31)의 상부에 결합 설치되며, 또한 원료탱크(40)의 상부에 뚜껑이 체결될 수 있다.

원료탱크(40)는 내부에 도전성 플라스틱 원료가 투입되고, 히터(41)에서 도전성 플라스틱 원료를 가열하여 예열시키며, 예열과정에서 발생하는 증기 또는 가스는 배기관(43)을 통해 외부로 배출되고, 예열된 도전성 플라스틱 원료는 공급관(42)을 통해 압출하우징(31)의 내부로 유입된다.

한편 도면에서 도 1 내지 도 3과 같이, 이송대(20)의 상부에 컨트롤러(50)를 설치할 수 있으며, 상기 컨트롤러(50)에서 구동모터(33)의 작동과 압출하우징(31)의 내부 온도를 제어할 수 있고, 또한 원료탱크(40)에 설치된 히터(41)의 가열온도를 제어할 수 있다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 작동과정을 살펴보면, 우선 섬유강화 플라스틱(FRP) 또는 탄소섬유강화 플라스틱(CFRP) 재질로 이루어진 롤파이프(110)의 양쪽 단부에 각각 샤프트(100)를 끼워 조립하고, 도면에서 도 2와 같이, 롤파이프(110)의 양쪽 샤프트(100)를 선반(10)의 척(12)과 심압대(13)에 각각 척킹 및 지지한 다음, 선반(10)의 모터를 구동시켜 롤파이프(110)를 서서히 회전시킨다.

아울러, 이송대(20)를 심압대(13) 쪽으로 이송시켜 초기 위치에 배치한 후, 도면에서 도 5와 같이, 작업자가 핸들(25)을 구동시켜 회전하는 롤파이프(110)에 압출헤드(37)가 근접하도록 압출기(30)를 후방으로 이송하고, 원료탱크(40)에 투입된 도전성 플라스틱 원료를 히터(41)로 가열하여 예열시킨다.

다음으로, 압출기(30)의 구동모터(33)를 작동시켜 용융된 도전성 플라스틱을 밴드형태로 압출하면서 모터(21)를 구동시켜 이송대(20)를 척(12)이 위치한 쪽으로 일정한 속도로 이송시키면, 밴드형태로 압출되는 도전성 플라스틱이 회전하는 롤파이프(110)의 외주면에 나선형으로 감겨 도전성 플라스틱층(200)을 형성하게 된다.

상기에서 밴드형태로 압출되는 도전성 플라스틱은 롤파이프(110)의 회전 속도와 이송대(20)의 이송 속도를 조절하여 도면에서 도 8 및 도 9와 같이, 서로 겹쳐지도록 롤파이프(110)의 외주면에 나선형으로 감겨 도전성 플라스틱층(200)을 형성함으로써, 도전성 플라스틱 롤을 성형하게 된다.

한편 도전성 플라스틱 롤은 경화되기 전에 조직강도를 높이기 위하여 외주면에 열압축테이프를 감고, 경화된 후에 표면을 정밀 가공하는 연삭공정과, 표면을 약품으로 부식 처리하는 에칭공정과, 부식된 표면에 크롬층을 형성하는 도금공정 등을 실시하여 산업용 롤이 제작된다.

또한 본 발명의 실시예는 도전성 플라스틱층(200)의 조직강도를 보다 높이고자 도면에서 도 4 내지 도 6과 같이, 롤파이프(110)에 근접하도록 가압롤러(60)를 설치할 수 있으며, 상기 가압롤러(60)는 이송대(20)의 상부에 위치한 가이드레일(23) 위에 브라켓(62)이 고정 설치되는 한편 브라켓(62)의 상부에 쇼바(61)가 회동가능케 설치되고, 상기 쇼바(61)의 작동로드에 가압롤러(60)가 회전가능케 설치된다.

상기에서 가압롤러(60)는 내열성이 우수한 금속 또는 우레탄 등의 합성수지로 제작할 수 있고, 쇼바(61)를 통해 완충력이 작용함으로써, 도전성 플라스틱층(200)이 경화되기 전에 외주면을 가압하여 조직강도를 높이게 된다.

즉, 도면에서 도 8과 같이, 밴드형태로 압출되는 도전성 플라스틱이 롤파이프(110)의 외주면에 서로 겹쳐지도록 나선형으로 감겨 도전성 플라스틱층(200)을 형성할 경우, 도전성 플라스틱층(200)의 외주면을 쇼바(61)의 완충력으로 가압함에 따라 도전성 플라스틱층(200)의 조직강도를 높이게 된다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명 하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.

10: 선반 11: 베드
12: 척 13: 심압대
14: 이송스크류 15: 가이드봉
20: 이송대 21: 모터
23: 가이드레일 24: 이송브라켓
30: 압출기 31: 압출하우징
33: 구동모터 34: 감속기
35: 압출스크류 36: 열선
40: 원료탱크 41: 히터
50: 컨트롤러 60: 가압롤러
61: 쇼바 100: 샤프트
110: 롤파이프 200: 도전성 플라스틱층

Claims

섬유강화 플라스틱(FRP) 또는 탄소섬유강화 플라스틱(CFRP) 재질로 이루어진 롤파이프(110)의 양쪽 단부를 척킹 및 지지하는 척(12)과 심압대(13)를 구비하고, 베드(11)의 상부에 이송레일(16)이 구비된 선반(10)과; 상기 선반(10)의 베드(11)에서 이송레일(16)을 타고 왕복 이송하며, 모터(21)와 핸들(22)이 설치되는 한편 상부에 가이드레일(23)과 이송브라켓(24)이 설치된 이송대(20)와; 상기 이송대(20)에서 이송브라켓(24)의 상부에 설치되고, 압출하우징(31)과 구동모터(33) 및 압출스크류(35)로 구성되며, 용융된 도전성 플라스틱을 압출하는 압출기(30)와; 상기 압출기(30)에서 압출하우징(31)의 상부에 설치되고, 내부에 히터(41)가 설치되는 한편 투입된 도전성 플라스틱 원료를 예열하는 원료탱크(40);를 포함하고,
상기 압출기(30)는,
내부에 압출스크류(35)가 설치된 압출하우징(31)이 전후 방향으로 놓여 이송브라켓(24)의 상부에 브라켓(32)으로 고정 설치되고, 상기 압출하우징(31)의 전방측에 구동모터(33)와 감속기(34)가 설치되는 한편 압출하우징(31)의 후방측에 압출헤드(37)가 위치하는 것을 특징으로 하는 산업용 롤 제조장치.
삭제
제1항에 있어서,
압출하우징(31)은,
내부에 길이 방향으로 압출스크류(35)가 설치되고, 도전성 플라스틱 원료가 용융된 상태를 유지하도록 외주면에 열선(36)이 감겨져 설치되는 것을 특징으로 하는 산업용 롤 제조장치.
제1항에 있어서,
압출헤드(37)는 중앙 부분에 압출공(37a)이 형성되며, 상기 압출공(37a)은 수평상의 "―" 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 산업용 롤 제조장치.
제1항에 있어서,
원료탱크(40)는,
내부공간의 바닥에 히터(41)가 설치되는 한편 상부 외측에 배기관(43)이 설치되고, 저면 중앙에 공급관(42)이 결합 설치되며, 상기 공급관(42)이 압출하우징(31)의 상부에 결합 설치되는 것을 특징으로 하는 산업용 롤 제조장치.
제1항에 있어서,
롤파이프(110)에 근접하도록 가압롤러(60)가 설치되는 것을 특징으로 하는 산업용 롤 제조장치.
제6항에 있어서,
가압롤러(60)는,
이송대(20)의 상부에 브라켓(62)이 고정 설치되는 한편 브라켓(62)의 상부에 쇼바(61)가 회동가능케 설치되고, 상기 쇼바(61)의 작동로드에 회전가능케 설치되는 것을 특징으로 하는 산업용 롤 제조장치.