KR101579868B1 - 다중 확장 가능한 맨드릴 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 다른 크기의 내경을 갖는 복수의 강판 코일을 안정적으로 지지할 수 있는 다중 확장 가능한 맨드릴에 관한 것이다. 본 발명의 일실시 예에 따른 다중 확장 가능한 맨드릴은 서로 다른 크기의 내경을 갖는 복수의 강판 코일을 지지할 수 있는 확장 가능한 맨드릴에 있어서, 구동축; 상기 구동축의 외주면에 결합되어 상기 구동축의 축방향으로 직선 운동하는 슬리브; 및 상기 맨드릴의 외측면을 이루며 상기 강판 코일의 내주면을 지지하는 외주면을 가지며, 상기 슬리브의 외측에 배치되어 상기 슬리브의 축방향 직선 운동에 따라 확장 또는 축소되는 복수의 세그먼트;를 포함하고, 상기 외주면에는 서로 다른 곡률을 가지는 곡률부가 적어도 2개 이상 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

다중 확장 가능한 맨드릴{MULTY EXPANSION MANDREL}

본 발명은 다중 확장 가능한 맨드릴에 관한 것으로서, 구체적으로는 서로 다른 크기의 내경을 갖는 복수의 강판 코일을 안정적으로 지지할 수 있는 다중 확장 가능한 맨드릴에 관한 것이다.

열연공장 및 냉연공장 등에서 맨드릴(Mandrel)은 권취된 강판 코일을 다시 권출할 때 사용하는 페이 오프 릴(pay off reel)이나 권출된 강판 코일을 다시 권취하는데 사용하는 텐션 릴(tension reel) 등에 사용된다.

이러한 맨드릴에 대해서는 이미 "대한민국 등록특허 제0971239호;열간코일 권취용 맨드릴의 열간코일 냉각장치"에 의해 개시된 바 있다. 상기 등록특허에 의해 개시된 맨드릴은 실린더에 의해서 이동되는 샤프트와, 샤프트의 이동에 따라 확장 축소되도록 설치되는 세그먼트를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성되는 상기 등록특허는 강판 코일의 내경부에 원활하게 삽입되기 위해 강판 코일을 지지하기 이전에 맨드릴의 외경을 형성하는 세그먼트가 축소되고, 강판 코일이 맨드릴에 삽입된 이후 세그먼트가 확장되면서 강판 코일의 내경부를 지지하도록 작동된다.

한편, 강판 코일의 내경은 표준치수로 정해져 있으며, 생산 라인의 사양, 고객 요청에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 강판 코일의 내경은 460mm, 508mm, 610mm, 762mm 등으로 다양할 수 있다.

패이 오프 릴용 맨드릴은 코일의 형태로 말려있는 강판 코일을 지지해야 하는데, 상기 등록특허와 같이 세그먼트의 가동범위가 일정하고, 세그먼트가 확장되어 형성되는 맨드릴의 외경이 정해진 크기로 형성된다면, 다양한 강판 코일의 내경에 따라 맨드릴을 교체하거나 부수기기를 추가로 설치해야 하는 등의 번거로움이 있다. 이와 같이 강판 코일의 내경에 따라 맨드릴을 교체하거나 부수기기를 교체하면서 공정이 진행되는 경우, 맨드릴 또는 부수기기 교체에 따른 공정시간이 지연되고, 다양한 강판 코일의 내경에 따라 여러 개의 맨드릴 또는 부수기기를 마련해야 하므로 설비 투자비용이 증가되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, "대한민국 등록특허 제0807663호;코일 권취기의 2단 확장형 맨드릴 장치"가 개시된 바 있다.

상기 등록특허는 1차 슬라이딩세그먼트와 1차 조절세그먼트 및 중간 세그먼트에 의해서 작동하는 1차 직경조절부와, 상기 중간 세그먼트에 2차 슬라이딩세그먼트 및 2차 조절세그먼트와 외경 세그먼트와, 외경작동레버로 작동하는 2차 직경조절부로 구성되어 코일 권취기 외경의 2단 확장이 구현된다.

그러나 상기 등록특허는 맨드릴의 외경을 2단으로 조절하기 위한 구성이 1차 직경조절부와 2차 직경조절부로 구성되어 전체 구성이 복잡할 뿐만 아니라, 외경을 2단으로 확장하기 위한 메커니즘이 복잡한 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제0971239호 (2010. 07. 20. 공고) 대한민국 등록특허 제0807663호 (2008. 02. 28. 공고)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간단한 구성으로 서로 다른 크기의 내경을 갖는 복수의 강판 코일을 안정적으로 지지할 수 있는 다중 확장 가능한 맨드릴을 제공한다.

본 발명의 일실시 예에 따른 다중 확장 가능한 맨드릴은 서로 다른 크기의 내경을 갖는 복수의 강판 코일을 지지할 수 있는 다중 확장 가능한 맨드릴에 있어서, 구동축; 상기 구동축의 외주면에 결합되어 상기 구동축의 축방향으로 직선 운동하는 슬리브; 및 상기 맨드릴의 외측면을 이루며 상기 강판 코일의 내주면을 지지하는 외주면을 가지며, 상기 슬리브의 외측에 배치되어 상기 슬리브의 축방향 직선 운동에 따라 확장 또는 축소되는 복수의 세그먼트;를 포함하고, 상기 외주면에는 서로 다른 곡률을 가지는 곡률부가 적어도 2개 이상 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 다중 확장 가능한 맨드릴은, 상기 외주면에 제1곡률을 갖는 제1곡률부와, 상기 제1곡률보다 작은 제2곡률을 갖는 제2곡률부가 형성되되, 상기 제2곡률부는 상기 외주면의 중앙부에 형성되고, 상기 제1곡률부는 상기 제2곡률부의 양측에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일실시 예에 따른 다중 확장 가능한 맨드릴은 간단한 구성으로 서로 다른 크기의 내경을 갖는 복수의 강판 코일을 각각 안정적으로 지지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 다중 확장 가능한 맨드릴은 하나의 맨드릴을 사용하여 두 종류 이상의 강판 코일 각각을 처리하는 공정을 연속적으로 수행할 수 있으며, 그에 따라 공정시간의 단축으로 인한 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 다중 확장 가능한 맨드릴은 서로 다른 크기의 내경을 갖는 두 종류 이상의 강판 코일 각각에 대응하기 위한 맨드릴들을 별도로 마련할 필요가 없기 때문에 설비 투자 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 효과들은 이상에서 언급된 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위와 상세한 설명의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 다중 확장 가능한 맨드릴의 외경이 축소되는 상태를 나타낸 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 다중 확장 가능한 맨드릴의 외경이 확장되는 상태를 나타낸 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 다중 확장 가능한 맨드릴의 외경이 확장되어 제1 크기의 내경을 갖는 강판코일을 지지하는 상태를 개략적으로 나타내는 측면도이고,
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 확장 가능한 맨드릴의 외경이 더욱 확장되어 제2 크기의 내경을 갖는 강판코일을 지지하는 상태를 개략적으로 나타내는 측면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.

본 명세서에서 '외측', '내측', '양측', '중앙부' 등과 같은 상대적인 용어는 도면에 도시된 방향을 기준으로 구성들간의 관계를 설명하기 위하여 사용될 수 있으며, 본 발명은 그러한 용어에 의해 한정하지 않는다. 또한, 첨부도면에서, 두께 및 크기는 명세서의 명확성을 위해 과장되어질 수 있으며, 본 발명은 첨부도면에 도시된 상대적인 크기나 두께에 의해 한정되지 않는다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 다중 확장 가능한 맨드릴의 외경이 축소되는 상태를 나타낸 단면도이며, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 다중 확장 가능한 맨드릴의 외경이 확장되는 상태를 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 다중 확장 가능한 맨드릴(이하, '맨드릴'이라 함.)(100)은 권취된 강판 코일(10)을 다시 권출하는데 사용될 수 있다. 이러한 맨드릴(100)은 구동축(110), 슬리브(130) 및 복수의 세그먼트(150)를 포함한다.

도시되지 않았지만, 구동축(110)에는 회전모터, 감속기, 로터리 실린더(Rotary Cylinder) 등의 구성이 설치될 수 있다. 이러한 회전모터, 감속기, 로터리 실린더 등과 같은 구성은 이미 본 기술 분야에서는 널리 알려진 기술이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

슬리브(130)는 구동축(110)의 외주면에 결합되어 구동축(110)의 축방향으로 직선운동하며, 복수의 세그먼트(150)는 슬리브(130)의 축방향 직선 운동에 따라 확장 또는 축소되도록 슬리브(130) 외측에 배치될 수 있다.

예를 들어, 슬리브(130)의 외측에는 제1경사면(131)이 형성되고, 복수의 세그먼트(150) 각각의 내측에는 제1경사면(131)을 따라 슬라이딩되는 제2경사면(151)이 형성될 수 있다.

그러면, 슬리브(130)가 구동축(110)의 축방향으로 직선운동하는 경우에, 복수의 세그먼트(150) 각각은 제2경사면(151)이 제1경사면(131)에 의해 슬라이딩 됨에 따라 확장 또는 축소될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 다중 확장 가능한 맨드릴의 외경이 확장되어 제1 크기의 내경을 갖는 강판코일을 지지하는 상태를 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 확장 가능한 맨드릴의 외경이 더욱 확장되어 제2 크기의 내경을 갖는 강판코일을 지지하는 상태를 개략적으로 나타내는 측면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 복수의 세그먼트(150) 각각은 맨드릴(100)의 외측면을 이루는 외주면(152)을 가진다. 따라서, 맨드릴(100)에 삽입된 강판 코일(11,12)의 내주면은 맨드릴(100)의 외측면을 이루는 복수의 세그먼트(150) 각각의 외주면(152)에 의해 지지될 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 강판 코일(10)의 내경은 표준치수로 정해져 있으며, 생산 라인의 사양, 고객 요청에 따라 상이할 수 있다. 따라서 맨드릴(100)의 외경의 크기는 강판 코일(10)의 내주면을 안정적으로 지지할 수 있도록 강판 코일(10)의 내경의 크기와 실질적으로 동일한 크기를 가질 필요가 있다. 그렇다고 강판 코일(10)의 내경의 크기와 동일한 크기를 가지는 다수의 맨드릴(100)을 마련하고, 작업시마다 맨드릴(100)을 교체하는 것은 바람직하지 않다.

이를 위해, 본 발명의 일실시 예에 따른 복수의 세그먼트(150) 각각의 외주면(152)에는 서로 다른 곡률을 가지는 곡률부(153,155)가 적어도 2개 이상 형성될 수 있다. 그러면, 하나의 맨드릴(100)을 가지고 서로 다른 크기의 내경을 가지는 복수의 강판 코일(11,12)을 안정적으로 지지할 수 있게 된다.

즉, 본 발명에 따른 맨드릴(100)은 맨드릴(100)의 외측면을 이루는 복수의 세그먼트(150) 각각의 외주면(152)이 서로 다른 크기의 내경을 가지는 복수의 코일 강판(11,12) 각각의 내주면에 밀착하여 안정적으로 지지할 수 있도록 서로 다른 곡률을 가지는 복수의 곡률부(153,155)가 형성되는 것이다.

예를 들어, 복수의 세그먼트(150) 각각의 외주면(152)에는 제1곡률을 갖는 제1곡률부(153)와, 제1곡률보다 작은 제2곡률을 갖는 제2곡률부(155)가 형성될 수 있으며, 제1곡률에 의해 형성되는 곡률반경은 제1 크기의 내경과 실질적으로 동일하게 형성되고, 제2곡률에 의해 형성되는 곡률반경은 제2 크기의 내경과 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.

그러면, 도 3에서 보이는 바와 같이, 제1곡률부(153)는 제1 크기의 내경을 갖는 강판 코일(11)의 내주면을 안정적으로 지지할 수 있으며, 도 4에서 보이는 바와 같이, 제2곡률부(155)는 제2 크기의 내경을 갖는 강판 코일(12)의 내주면을 안정적으로 지지할 수 있게 된다.

여기서, 제1곡률에 의한 곡률반경의 크기(또는, 제1 크기의 내경)은 대략 610mm 크기일 수 있으며, 제2곡률에 의한 곡률반경의 크기(또는, 제2 크기의 내경)은 대략 762mm일 수 있다.

그러면, 도 3에서 보이는 바와 같이, 610mm 크기의 내경을 갖는 코일 강판(11)이 맨드릴(100)에 삽입된 상태에서 복수의 세그먼트(150)가 확장하게 되면, 제1곡률을 갖는 제1곡률부(153)가 코일 강판(11)의 내주면에 밀착되어 지지할 수 있게 되며, 도 4에서 보이는 바와 같이, 762mm 크기의 내경을 갖는 코일 강판(12)이 맨드릴(100)에 삽입된 상태에서 복수의 세그먼트(150)가 확장하게 되면, 제2곡률을 갖는 제2곡률부(155)가 코일 강판(12)의 내주면에 밀착되어 지지할 수 있게 된다.

또한, 제2곡률부(155)는 외주면(152)의 중앙부에 형성되고, 제1곡률부(153)는 제2곡률부(155)의 양측에 형성될 수 있다. 그러나 본 발명은 그에 한정하지 않으며, 제1곡률부(153)와 제2곡률부(155)가 각각 절반의 영역을 가지도록 형성될 수도 있다.

또한, 제1곡률부(153)와 제2곡률부(155) 사이에는 경계면이 매끄럽게 형성될 수 있도록 라운드(round)질 수 있다. 제1곡률부(153)와 제2곡률부(155)의 경계면에는 곡률 차이로 인하여 코일 강판(10)의 내경에 흠집을 낼 수 있는 뾰족한 부분이 형성될 수 있기 때문에, 이를 방지하기 위함이다.

이하, 본 발명에 따른 확장 가능한 맨드릴(100)의 작용에 대해 상세히 설명한다.

설명과 이해의 편의를 위하여 본 발명의 일실시 예에 따른 맨드릴(100)이 610mm의 내경을 가지는 강판 코일을 지지하는 실시 예와, 762mm의 내경을 가지는 강판 코일을 지지하는 실시 예에 대하여 설명한다. 그러나 이하의 설명은 설명과 이해의 편의를 위한 것으로 본 발명에 따른 확장 가능한 맨드릴이 지지할 수 있는 코일 강판의 내경의 크기 범위를 한정하는 것은 아니다. 또한, 제1곡률을 갖는 제1곡률부(153)에 의한 곡률반경의 크기는 대략 610mm이고, 제2곡률을 갖는 제2곡률부(155)에 의한 곡률반경의 크기는 대략 762mm이다.

610mm의 내경을 가지는 강판 코일 지지

먼저, 610mm의 내경을 가지는 강판 코일(이하, '제1강판코일(11)'이라 함.)을 맨드릴(100)에 삽입시킨 상태에서, 슬리브(130)가 구동축(110)의 축방향으로 직선 운동하도록 구동축(110)을 구동한다.

그러면, 복수의 세그먼트(150) 각각은 제2경사면(151)이 제1경사면(131)을 따라 슬라이딩 되면서 확장될 수 있다.

그리고 복수의 세그먼트(150)가 계속하여 확정하게 되면, 도 3에서 보이는 바와 같이, 외주면(152)의 제1곡률부(153)가 제1강판코일(11)의 내주면과 밀착하게 되면서, 제1강판코일(11)을 안정적으로 지지할 수 있게 된다.

762mm의 내경을 가지는 강판 코일지지

762mm의 내경을 가지는 강판 코일(이하, '제2강판코일(11)'이라 함.)을 맨드릴(100)에 삽입시킨 상태에서, 슬리브(130)가 구동축(110)의 축방향으로 직선 운동하도록 구동축(110)을 구동한다.

그러면, 복수의 세그먼트(150) 각각은 제2경사면(151)이 제1경사면(131)을 따라 슬라이딩 되면서 확장될 수 있다.

그리고 복수의 세그먼트(150)가 계속하여 확정하게 되면, 도 4에서 보이는 바와 같이, 외주면(152)의 제2곡률부(155)가 제2강판코일(12)의 내주면과 밀착하게 되면서, 제2강판코일(12)을 안정적으로 지지할 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 확장 가능한 맨드릴은 서로 다른 크기의 내경을 갖는 복수의 강판 코일을 각각 안정적으로 지지할 수 있도록, 확장 가능하게 구비되는 복수의 세그먼트 각각의 외주면에 서로 다른 곡률을 가지는 복수의 곡률부가 형성되는 것을 특징으로 하는 것으로서, 그 실시 형태는 다양한 형태로 변경가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명은 본 명세서에서 개시된 실시 예에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 변경 가능한 모든 형태도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

100 : 맨드릴 110 : 구동축
130 : 슬리브 131 : 제1경사면
150 : 세그먼트 151 : 제2경사면
152 : 외주면 153 : 제1곡률부
155 : 제2곡률부

Claims (2)

1. 서로 다른 크기의 내경을 갖는 복수의 강판 코일을 지지할 수 있는 다중 확장 가능한 맨드릴에 있어서,
   구동축;
   상기 구동축의 외주면에 결합되어 상기 구동축의 축방향으로 직선 운동하는 슬리브; 및
   상기 맨드릴의 외측면을 이루며 상기 강판 코일의 내주면을 지지하는 외주면을 가지며, 상기 슬리브의 외측에 배치되어 상기 슬리브의 축방향 직선 운동에 따라 확장 또는 축소되는 복수의 세그먼트;
   상기 외주면의 중앙부에 제2곡률을 가지도록 형성되어, 상기 복수의 세그먼트가 확장하는 경우에 상기 제2곡률에 의한 곡률반경의 크기의 내경을 갖는 강판 코일의 내주면에 밀착되는 제2곡률부; 및
   상기 제2곡률부의 양측에 상기 제2곡률보다 큰 제1곡률을 가지도록 형성되어, 상기 복수의 세그먼트가 확장하는 경우에 상기 제1곡률에 의한 곡률반경의 크기의 내경을 갖는 강판코일의 내주면에 밀착되는 제1곡률부;를 포함하고,
   상기 제1곡률부와 상기 제2곡률부 사이의 경계면은 라운드(round)지는 것을 특징으로 하는 다중 확장 가능한 맨드릴.
2. 삭제

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