KR101633690B1

KR101633690B1 - 마그네틱 맨드릴

Info

Publication number: KR101633690B1
Application number: KR1020150099909A
Authority: KR
Inventors: 송광수
Original assignee: 주식회사 서울엔지니어링
Priority date: 2015-07-14
Filing date: 2015-07-14
Publication date: 2016-06-27

Abstract

본 발명은 마그네틱 맨드릴에 관한 것으로서, 구체적으로는 전자력을 이용하여 강판을 코일의 형태로 권취하는 마그네틱 맨드릴에 관한 것이다. 본 발명의 일실시 예에 따른 마그네틱 맨드릴은 전자력을 이용하여 강판을 코일형태로 권취하는 마그네틱 맨드릴에 있어서, 축 방향 직선 운동하는 샤프트; 상기 샤프트의 외측에 배치되어 상기 맨드릴의 외주면을 이루는 복수의 세그먼트; 상기 샤프트의 외경부에 배치되어 상기 샤프트가 축 방향 직선 운동함에 따라 서로 이웃하는 상기 복수의 세그먼트 각각의 사이로 이동되어 상기 복수의 세그먼트를 확장시키고, 상기 복수의 세그먼트가 확장되는 경우에 상기 복수의 세그먼트의 사이에 형성되는 이격 공간으로 삽입되어 상기 복수의 세그먼트와 함께 상기 맨드릴의 외주면을 이루는 복수의 웨지(Wedge); 및 상기 복수의 세그먼트의 외측면과 상기 복수의 웨지의 외측면에 내설되어 상기 맨드릴의 외주면에 전자력을 형성하는 마그네틱 코일;을 포함할 수 있다.

Description

마그네틱 맨드릴{Magnetic Mandrel}

본 발명은 마그네틱 맨드릴에 관한 것으로서, 구체적으로는 전자력을 이용하여 강판을 코일의 형태로 권취하는 마그네틱 맨드릴에 관한 것이다.

맨드릴(Mandrel)은 제철소의 연속라인에서 강판을 코일의 형태로 권취하는 텐션 릴(tension reel)에 사용되는데, 텐션 릴에 사용되는 맨드릴 중에는 강판이 맨드릴에 견고하게 권취될 수 있도록 맨드릴에 전자력을 형성하는 마그네틱 맨드릴이 있다.

이와 같이 전자력을 사용하는 마그네틱 맨드릴에 대해서는 이미 “대한민국 공개특허 제2009-0122382호;확장 가능한 권취기 맨드릴”, “대한민국 공개실용신안 제1999-0027283호;전자석형 텐션릴” 등에 의해 개시된 바 있다.

상기 공개특허는 맨드릴의 외경을 형성하는 확장 세그먼트와, 맨드릴 몸체와, 당김봉 모두 전자석으로 이루어지며, 전자력에 의해 맨드릴에 강판이 고정되도록 구성된다. 또한, 상기 공개실용신안은 텐션릴샤프트의 외주면에 열십자형으로 요크가 형성되고, 요크에 서로 대향하여 동일한 극성이 발생되도록 전자석을 갖추어 강력한 자력을 발생시키는 자석부를 포함하여 전자력에 의해 강판이 고정되도록 구성된다.

그러나 상기 공개특허는 확장 세그먼트들이 확장됨에 따라 확장 세그먼트들 사이가 이격되어 빈 공간이 형성되며, 상기 공개실용신안은 전자석이 요크에 대향하는 위치에만 배치된다. 즉, 상기 공개특허와 상기 공개실용신안은 맨드릴의 외주면에 전자력이 배치되지 않은 빈 영역이 형성된다.

따라서 상기 공개특허와 상기 공개실용신안은 강판에 작용하는 전자력이 균일하지 않기 때문에, 강판 코일이 진원으로 권취되지 않아 강판 코일의 품질이 저하되는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 제2009-0122382호 (2009. 11. 27. 공개) 대한민국 공개실용신안 제1999-0027283호 (1999. 07. 15. 공개)

본 발명의 목적은 마그네틱 맨드릴의 외주면에 균일한 전자력이 발생되도록 한 마그네틱 맨드릴을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일실시 예에 따른 마그네틱 맨드릴은 전자력을 이용하여 강판을 코일형태로 권취하는 마그네틱 맨드릴에 있어서, 축 방향 직선 운동하는 샤프트; 상기 샤프트의 외측에 배치되어 상기 맨드릴의 외주면을 이루는 복수의 세그먼트; 상기 샤프트의 외경부에 배치되어 상기 샤프트가 축 방향 직선 운동함에 따라 서로 이웃하는 상기 복수의 세그먼트 각각의 사이로 이동되어 상기 복수의 세그먼트를 확장시키고, 상기 복수의 세그먼트가 확장되는 경우에 상기 복수의 세그먼트의 사이에 형성되는 이격 공간으로 삽입되어 상기 복수의 세그먼트와 함께 상기 맨드릴의 외주면을 이루는 복수의 웨지(Wedge); 및 상기 복수의 세그먼트의 외측면과 상기 복수의 웨지의 외측면에 내설되어 상기 맨드릴의 외주면에 전자력을 형성하는 마그네틱 코일;을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 마그네틱 맨드릴은, 상기 전자력을 형성하기 위한 전원이 인가되는 슬립링; 상기 슬립링에 상기 마그네틱 코일을 연결하여 상기 마그네틱 코일이 통전되도록 하는 리드라인; 및 상기 웨지의 외측면에 설치되는 마그네틱 코일과 상기 세그먼트의 외측면에 설치되는 마그네틱 코일을 연결하는 브릿지라인;을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시 예에 따른 마그네틱 맨드릴은 외주면에 균일한 전자력을 형성하여 강판 코일의 권취 형상을 양호한 진원의 형태로 권취할 수 있으므로 강판 코일의 품질을 향상시킬 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 마그네틱 맨드릴의 외경이 축소되는 상태를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 마그네틱 맨드릴의 외경이 확장되는 상태를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 마그네틱 맨드릴의 외경이 축소되는 상태를 도 1에 기재된 I-I' 선을 기준으로 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 마그네틱 맨드릴의 외경이 확장되는 상태를 도 1에 기재된 I-I'선을 기준으로 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 마그네틱 맨드릴의 복수의 웨지와 복수의 세그먼트를 나타낸 전개도이다.

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' 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 마그네틱 맨드릴의 외경이 축소되는 상태를 나타낸 단면도이며, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 마그네틱 맨드릴의 외경이 확장되는 상태를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 마그네틱 맨드릴의 외경이 축소되는 상태를 도 1에 기재된 I-I'선을 기준으로 절단하여 나타낸 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 마그네틱 맨드릴의 외경이 확장되는 상태를 도 1에 기재된 I-I'선을 기준으로 절단하여 나타낸 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 마그네틱 맨드릴(이하, ‘마그네틱 맨드릴’이라 함.)(100)은 당김봉(110), 샤프트(130), 복수의 웨지(150) 및 복수의 세그먼트(170)을 포함할 수 있다.

도시되지 않았지만, 마그네틱 맨드릴(100)의 구동을 위하여, 회전모터, 감속기, 로터리 실린더(Rotary Cylinder) 등의 구성이 설치될 수 있다. 이러한 회전모터, 감속기, 로터리 실린더 등의 구성은 이미 본 기술 분야에서는 널리 알려진 기술이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

당김봉(110)은 축 방향으로 직선 운동 가능하게 구성된다. 예를 들어, 당김봉(110)은 로더리 실린더(미도시)에 연결되어 축 방향으로 직선 이동 가능하게 구성될 수 있다.

샤프트(130)는 당김봉(110)에 결합되어 당김봉(110)과 함께 축 방향으로 직선운동될 수 있다.

복수의 웨지(150)는 샤프트(130)의 외경부에 배치되어 샤프트(130)가 축 방향 직선운동함에 따라 샤프트(130)의 외측방향으로 이동가능하게 구성될 수 있다.

예를 들어, 샤프트(130)의 외측면에는 제 1구동경사면(131)이 형성되며, 복수의 웨지(150)의 내측면에는 제 1구동경사면(131)을 따라 슬라이딩되는 제 2구동경사면(151)이 형성될 수 있다.

또한, 웨지(150)는 외측면을 형성하는 웨지외측면(152)과, 웨지외측면(152)으로부터 당김봉(110)을 향해 양 측방으로 경사지는 웨지경사면(153)을 포함할 수 있다. 즉, 웨지(150)의 단부는 외측을 향해 단면적이 점차 감소하는 대략 사다리꼴 형태로 이루어질 수 있다.

복수의 세그먼트(170)는 샤프트(130)의 외측에 배치되어 마그네틱 맨드릴(100)의 외주면을 형성하는 것으로, 복수의 웨지(150)의 이동에 따라 마그네틱 맨드릴(100) 외주면의 확장 또는 축소가 가능하도록 한다.

예를들어, 세그먼트(170)는 마그네틱 맨드릴(100)의 외주면을 형성하는 세그먼트외측면(171)과, 세그먼트(170)의 양 측단부에는 웨지경사면(153)에 대응되는 세그먼트경사면(172)이 형성될 수 있다.

그러면, 복수의 웨지(150) 각각은 샤프트(130)가 축 방향 직선운동함에 따라 서로 이웃하는 복수의 세그먼트(170) 각각의 사이로 이동될 수 있으며, 이때 서로 이웃하는 세그먼트(170)의 마주보는 한쌍의 세그먼트경사면(172)은 웨지경사면(153)을 따라 슬라이딩 됨에 따라 복수의 세그먼트(170)에 의해 형성되는 마그네틱 맨드릴(100)의 외경은 확장될 수 있다.

또한, 복수의 웨지(150) 각각의 웨지외측면(152)은 복수의 세그먼트(170)가 확장됨에 따라 복수의 세그먼트(170)의 사이에 형성되는 이격 공간을 채우게 된다.

즉, 복수의 웨지(150) 각각은 복수의 세그먼트(170)가 확장되는 경우에 복수의 세그먼트(170)의 사이에 형성되는 이격 공간으로 삽입되어 복수의 세그먼트(170)와 함께 마그네틱 맨드릴(100)의 외주면을 이루게 된다.

한편, 본 실시 예에 따른 마그네틱 맨드릴(100)은 전자력을 이용하여 강판 코일(10)을 권취하는 텐션 릴에 사용되는 것으로서, 확장된 마그네틱 맨드릴(100)의 외주면 전체에 균일한 전자력을 형성하기 위하여, 복수의 세그먼트(170)의 외측면(171)과 복수의 웨지(150)의 외측면(152)에 내설되는 마그네틱 코일(350)을 더 포함한다.

도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 마그네틱 맨드릴의 복수의 웨지와 복수의 세그먼트를 나타낸 전개도이다.

도 5를 참조하면, 당김봉(110)의 일측에는 슬립링(310)이 배치된다. 슬립링(310)은 회전체로 전원을 인가하기 위해 사용되는 요소로, 본 기술 분야에서는 이미 널리 알려진 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

슬립링(310)에는 전자력을 형성하기 위한 전원이 인가되며, 슬립링(310)에는 전도체(예를 들어, 구리, 구리합금 등)로 이루어지는 한쌍의 리드라인(330)이 인출될 수 있다. 마그네틱 코일(350)의 양 단부는 한쌍의 리드라인(330)에 각각 연결되어 통전될 수 있다.

마그네틱 코일(350)은 마그네틱 맨드릴(100)의 외주면을 형성하는 웨지외측면(152)과, 세그먼트외측면(171)에 각각 내설될 수 있다. 그리고 웨지외측면(152)에 내설되는 마그네틱 코일(350)과 세그먼트외측면(171)에 내설되는 마그네틱 코일(350)은 브릿지라인(370)에 의해 연결될 수 있다.

서로 다른 위치에서 가동되는 웨지(150)와 세그먼트(170)의 구조를 고려하여 마그네틱 코일(350)은 웨지(150)의 길이방향, 또는 세그먼트(170)의 길이방향으로 배치될 수 있으며, 또한 브릿지라인(370)의 길이는 웨지(150)와 세그먼트(170)의 가동범위를 고려하여 설계되며, 플렉시블한 재질(예를 들어, 연선 형태의 전선)로 이루어질 수 있다.

한편, 강판 코일(10) 권취시, 높은 자계강도가 요구됨으로, 저전압/고전류를 통전시키기 위한 다이오드(Diode) 정류기(미도시)를 이용하여 마그네틱 코일(350)에 전류를 공급할 수 있다. 다이오드 정류기(미도시)는 서킷 브레이커(Circuit Braker), 스위치 퓨즈(Switch Fuse), 마그네틱 콘텍터(Magnetic Contactor), 트랜스포머(Transformer), 정류기(Rectifier)로 구성될 있다. 전자석의 전류 공급은 전압=전류*저항(V=I*R)의 관계에 따라 트랜스포머에서 전압을 낮추어 전류의 양을 증가시킨 후, 다이오드 정류기(미도시)에서 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하여 마그네틱 코일(350)에 전류를 공급하여 작동시키는 구조로 이루어질 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 마그네틱 맨드릴의 동작에 대해 설명하도록 한다.

먼저, 마그네틱 맨드릴(100)은 강판을 기 설정된 내경을 가지는 강판 코일(10)의 형태로 권취하기 위해, 그 외경이 확장될 수 있다.

즉, 당김봉(110)은 전진되고, 당김봉(110)이 전진됨에 따라 샤프트(130)는 당김봉(110)과 함께 전진된다. 샤프트(130)가 전진됨에 따라 제 2구동경사면(151)은 제 1구동경사면(131)을 따라 슬라이딩되고, 복수의 웨지(150)는 당김봉(110)의 외측을 향해 이동된다. 이때, 복수의 웨지(150)는 서로 이웃하는 복수의 세그먼트(170)의 사이로 각각 이동된다.

계속해서, 서로 이웃하는 세그먼트(170)의 마주보는 한쌍의 세그먼트경사면(172)은 웨지경사면(153)을 따라 슬라이딩되며, 복수의 세그먼트(170)에 의해 형성되는 마그네틱 맨드릴(100)의 외경은 기 설정된 강판 코일(10)의 내경에 대응되도록 확장될 수 있다.

이때, 서로 이웃하는 세그먼트(170)의 사이로 각각 이동되는 복수의 웨지(150)는 복수의 세그먼트(170)의 사이에 형성되는 이격 공간에 삽입된다. 따라서 복수의 웨지(150)는 복수의 세그먼트(170)와 함께 마그네틱 맨드릴(100)의 외주면을 형성하며, 강판 코일(10)을 지지하는 마그네틱 맨드릴(100)의 외주면이 빈 공간이 없이 강판 코일(10)의 내주면을 전체적으로 균일하기 지지할 수 있도록 한다.

한편, 다이오드 정류기(미도시)로부터 공급되는 전류는 슬립링(310)으로 인가되며, 슬립링(310)을 통해 한쌍의 리드라인(330)을 따라 마그네틱 코일(350)로 공급된다.

상술한 바와 같이 마그네틱 코일(350)은 웨지외측면(152)과 세그먼트외측면(171)에 각각 내설되며, 복수의 웨지(150)와 복수의 세그먼트(170)는 빈 공간 없이 마그네틱 맨드릴(100)의 외주면을 형성하므로, 맨드릴(100)의 확장된 외주면에는 전체적으로 균일한 전자력이 형성될 수 있다.

따라서 본 실시 예에 따른 마그네틱 맨드릴(100)은 확장된 외주면 전체에 균일하게 형성되는 전자력에 의해 강판 코일(10)의 내주면에도 균일한 전자력이 형성될 수 있으며, 그에 따라 강판 코일(10)의 권취 형상을 양호한 진원의 형태로 권취할 수 있으므로 강판 코일(10)의 품질을 향상시킬 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 마그네틱 맨드릴은 확장된 경우의 외주면이 빈공간 없이 전체적으로 균일한 전자력을 형성하기 위하여 복수의 세그먼트뿐만 아니라 복수의 웨지에도 마그네틱 코일을 내설시킨 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.

10 : 강판
100 : 마그네틱 맨드릴
110 : 당김봉
130 : 샤프트
150 : 웨지
170 : 세그먼트
310 : 슬립링
330 : 리드라인
350 : 마그네틱 코일
370 : 브릿지라인

Claims

전자력을 이용하여 강판을 코일형태로 권취하는 마그네틱 맨드릴에 있어서,
축 방향 직선 운동하는 샤프트;
상기 샤프트의 외측에 배치되어 상기 맨드릴의 외주면을 이루는 복수의 세그먼트;
상기 샤프트의 외경부에 배치되어 상기 샤프트가 축 방향 직선 운동함에 따라 서로 이웃하는 상기 복수의 세그먼트 각각의 사이로 이동되어 상기 복수의 세그먼트를 확장시키고, 상기 복수의 세그먼트가 확장되는 경우에 상기 복수의 세그먼트의 사이에 형성되는 이격 공간으로 삽입되어 상기 복수의 세그먼트와 함께 상기 맨드릴의 외주면을 이루는 복수의 웨지(Wedge);
상기 복수의 세그먼트가 확장되어 상기 복수의 세그먼트와 함께 상기 복수의 웨지가 상기 맨드릴의 외주면을 이루는 경우에 상기 맨드릴의 외주면 전체에 균일한 전자력을 형성하도록 상기 복수의 세그먼트의 외측면 각각에 균일한 간격으로 내설되고, 상기 복수의 웨지의 외측면에 내설되는 마그네틱 코일;
상기 전자력을 형성하기 위한 전원이 인가되는 슬립링;
상기 슬립링에 상기 마그네틱 코일을 연결하여 상기 마그네틱 코일이 통전되도록 하는 리드라인; 및
상기 웨지의 외측면에 설치되는 마그네틱 코일과 상기 세그먼트의 외측면에 설치되는 마그네틱 코일을 연결하는 브릿지라인;을 포함하는 마그네틱 맨드릴.
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