KR102298934B1 - 복합롤러의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합롤러의 제조방법을 개시한다.
본 발명에서의 롤 코어 결합단계는,
상기 롤 코어 외주면에 형성되는 것으로, 소정길이를 가지는 홈을 형성하는 홈 형성단계(S100); 상기 홈 형성단계(S100)에서 외주면에 형성된 홈에 상기 롤 코어의 양단부 일측 결합부재에서 타측 결합부재까지 용사코팅하는 용사코팅분사단계(S200); 상기 용사코팅분사단계(S200) 이후에 롤 코어 외주면을 연마하는 롤 코어 연마단계(S300); 상기 롤 코어 연마단계(S300)에서 연마가 이루어지면, 롤 코어 외주면에 크롬층을 도금처리하는 크롬도금단계(S400); 포함하는 것을 특징으로 하며, 탄소 섬유강화로 이루어진 롤 코어에 내구성이 강한 금속으로 이루어지고 외주면에 홈이 형성되는 롤 코어를 용사코팅하여 연마 후 크롬도금하는 방식으로 결합되어 롤 코어가 일체형으로 형성됨으로써 내부에 공간부가 생기는 종래의 현상이 방지되어 견고성과 경량화를 향상시키고 고속회전으로 제품의 생산성을 높여주면서 보다 더 정밀한 가공이 가능한 효과가 있다.

Description

복합롤러의 제조방법{Manufacturing method of compound roller}

본 발명은 복합롤러의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외주면에 홈이 형성되는 롤 코어(roll core)를 용사코팅하여 연마 후 크롬도금하는 방식으로 결합됨으로써 롤 코어(roll core)가 일체형으로 형성되어 전체 치수의 정밀도가 높아질 뿐 아니라 롤 코어가 금속슬리브에 프레스기구로 가압되어 끼워맞춤되는 종래 방식에서 탈피하여 견고성과 경량화를 더 향상시키는 복합롤러의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 현재 많이 쓰이고 있는 금속(철) 롤러는 우수한 내구성과 강도를 가지고 있어 다양한 산업분야에 쓰이고 있는데 필름용, 인쇄용, 제지용 등으로 폭 넓게 사용되고 있다.

하지만 상기와 같은 롤러는 주로 금속재질로 형성되어 이용되어 왔으며, 금속재질의 롤은 강도나 내구성이 우수하지만 중량이 무겁고 관성모멘트(moment of inertia) 또한 매우 크기 때문에 필름(film), 종이 등의 가공 시에 추종성이 나쁘며, 피처리물에 각종 손상이 쉽게 발생하고 기동 및 정지 시에 장시간이 요구되는 단점이 있을 뿐 아니라 또한 종래의 금속(철)롤러는 중량이 무거워 원심력과 관성이 매우 커서 피처리물에 손상이 발생하고 특히 기동과 정지 시간이 길어지는 문제점이 있었다.

이러한 금속재질로 이루어진 롤러의 단점을 해결하기 위하여 최근에는 금속에 비해 경량이면서도 관성모멘트가 낮으며, 강성이 높은 탄소섬유강화 플라스틱을 이용한 복합롤러(composite roller)가 개발되고 있는데, 상기의 복합롤러는 롤러의 외측주면에 양호한 평활성과 높은 내구성, 그밖에 방청성 등을 부여하기 위하여 도금층을 형성하기도 하지만 제조비용이 증가하는 문제점과 더불어 전체 치수의 정밀도가 저하되는 단점이 있었다.

상기와 같은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 선등록특허 제 10-1253727호(발명의 명칭 : 복합롤러 및 그 제조방법)에서는 롤 코어의 양단부에 단부부재를 각각 삽입하여 결합하는 단부부재 결합단계; 상기 금속슬리브의 내측주면에 상기 롤 코어의 외측주면을 압력 끼워 맞춤방식으로 삽입하는 롤 코어 및 금속슬리브 결합단계; 상기 금속슬리브의 외측주면에 크롬 층을 도금처리하는 크롬도금단계; 를 포함하며, 상기 롤 코어 및 금속슬리브 결합단계는 프레스기구에 의해 롤 코어의 중심과 금속슬리브의 중심을 동일선상으로 일치시킨 상태에서 롤 코어와 금속슬리브를 상호 대향되게 가압하여 상기 롤 코어를 상기 금속슬리브의 내측주면에 압력 끼워 맞춤방식으로 결합하는 기술을 제안하고 있다.

하지만, 상기와 같은 종래의 복합롤러에서는 프레스기구에 의해 롤 코어의 중심과 금속슬리브의 중심을 동일선상으로 일치시킨 상태에서 금속슬리브를 롤 코어의 외측주면부에 압력을 주어 끼워맞춤방식으로 삽입하기 때문에 완전히 밀착되지 못하여 상기 금속슬리브와 롤 코어 사이에 공간부가 형성되는 현상이 발생되어 전체 치수의 정밀도가 저하되는 단점과 아울러 피처리물에 손상이 발생하였으며 이에 따라 기동과 정지 시간이 길어지는 치명적인 문제점이 일어났다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외주면에 홈이 형성되는 롤 코어(roll core)를 용사코팅하여 연마 후 크롬도금하는 방식으로 결합됨으로써 롤 코어(roll core)가 일체형으로 형성되어 전체 치수의 정밀도가 높아질 뿐 아니라 롤 코어가 금속슬리브에 프레스기구로 가압되어 끼워맞춤되는 종래 방식에서 탈피하여 견고성과 경량화를 더 향상시키는 복합롤러의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복합롤러의 제조방법은, 탄소섬유 강화플라스틱으로 이루어진 롤 코어를 준비하는 준비단계; 상기 롤 코어가 결합되는 롤 코어 결합단계; 상기 롤 코어의 양단부에 결합부재를 각각 삽입하여 결합하는 결합부재 결합단계; 상기 롤 코어의 외측주면에 크롬 층을 도금처리하는 크롬도금단계;를 포함하는 복합롤러의 제조방법에 있어서,

상기 결합부재는, 롤 코어 내측면의 양단부에 끼워져 결합되는 제 1결합부재와, 상기 제 1결합부재 상부에 볼팅으로 체결되는 제 2결합부재를 포함하는 결합부재가 결합되는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징은, 상기 롤 코어 결합단계는,

상기 롤 코어 외주면에 형성되는 것으로, 소정길이를 가지는 홈을 형성하는 홈 형성단계(S100); 상기 홈 형성단계(S100)에서 외주면에 형성된 홈에 상기 롤 코어의 양단부 일측 결합부재에서 타측 결합부재까지 용사코팅하는 용사코팅분사단계(S200); 상기 용사코팅분사단계(S200) 이후에 롤 코어 외주면을 연마하는 롤 코어 연마단계(S300); 상기 롤 코어 연마단계(S300)에서 연마가 이루어지면, 롤 코어 외주면에 크롬층을 도금처리하는 크롬도금단계(S400);를 포함하는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 한 특징은, 상기 용사코팅분사단계(S200)에서, 롤 코어의 외주면에 형성된 홈에는 스테인리스를 모재로 하여 85 내지 90℃온도로 스프레이 형식으로 용사코팅하는 것에 있다.

상술한 본 발명에 따른 특징으로 인해 기대되는 효과로는, 탄소 섬유강화로 내구성이 강한 금속으로 이루어지는 롤 코어의 외주면에 형성되는 홈에 스테인리스 모재로 용사코팅하여 연마 후 크롬도금하는 방식으로 일체형으로 형성됨으로써 내부에 공간부가 생기는 종래의 현상에서 탈피되어 견고성과 경량화를 향상시키고 고속회전으로 제품의 생산성을 높여주면서 보다 더 정밀한 가공이 가능한 효과가 있다.

또한, 종래의 문제점이었던 금속슬리브의 변형 내지 파손 등에 의한 제품불량 없이 일체화됨과 같이 결합되어 제품생산성의 향상 도모할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 발명에 따른 복합롤러를 도시한 종단면도.
도 2는 본 발명에 따른 복합롤러를 도시한 사시 종단면도.
도 3은 본 발명에 따른 홈이 형성된 롤 코어를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 복합롤러에 적용되는 결합부재의 일실시예를 도면한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 복합롤러의 제조방법에서 롤 코어 결합단계를 도시한 공정도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 롤 코어에 용사코팅하는 것을 나타내는 사진.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안되며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하고자 하나, 본 발명의 범위가 이에 한정되지 않음은 물론이다.

첨부한 도 1은 종래 발명에 따른 복합롤러를 도시한 종단면도이며, 도 2는 본 발명에 따른 복합롤러를 도시한 사시 종단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 홈이 형성된 롤 코어를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 복합롤러에 적용되는 결합부재의 일실시예를 도면한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 복합롤러의 제조방법에서 롤 코어 결합단계를 도시한 공정도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 롤 코어에 용사코팅하는 것을 나타내는 사진이다.

본 발명은, 탄소섬유 강화플라스틱으로 이루어진 롤 코어를 준비하는 준비단계; 상기 롤 코어가 결합되는 롤 코어 결합단계; 상기 롤 코어의 양단부에 결합부재를 각각 삽입하여 결합하는 결합부재 결합단계; 상기 롤 코어의 외측주면에 크롬 층을 도금처리하는 크롬도금단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합롤러를 제공한다.

본 발명에 따른 복합롤러(100)는 롤 코어(110, roll core)와, 결합부재(130)로 크게 대별될 수 있다.

이때 상기 롤 코어의 외측주면에 크롬 층을 도금처리된 크롬도금층을 편의상 부호 (140)으로 명명하기로 한다.

상기 롤 코어(110)는 탄소섬유 강화플라스틱(CFRP ; Carbon Fiber Reinforcement Plastics)로 이루어지는 것으로, 그 길이방향으로 연장되고 양단이 개방된 중공형 원통구조로 구성되며, 금형 내에 적층순서에 따라 탄소섬유 강화플라스틱들을 적층한 후 고온/고압으로 성형되는데, 여기에서 금형 내에 적층순서에 따라 탄소섬유 강화플라스틱들을 적층한 후 고온/고압으로 성형되는 상기 롤 코어(110)의 재질은 앞서 언급한 탄소섬유 강화플라스틱에 한정하지 않으며, 강성이 우수한 알루미늄합금의 재질로 이루어질 수도 있을 것이다.

이때 롤 코어(110)의 외주면에는 소정길이와 소정깊이를 가지는 홈(111)이 형성되며, 상기 홈은 선반 또는 머시닝센터(MCT) 등을 이용하여 가공함이 바람직할 것이다.

한편, 상기 롤 코어(110)의 두께는 본 발명의 복합롤러(100)에 걸리는 회전력(torque)에 따라 설계되어진다.

도 1과 같은 종래 방식에서는 상기 롤 코어에 금속슬리브를 프레스를 이용하여 끼워 맞춤하는 방식으로 결합하였는데, 이러한 경우 외경 및 내경이 일정한 두께와 공차를 두고 형성되지 않으면 끼워 맞춤한 후에도 상기 롤 코어와 금속슬리브 사이에 공간부가 발생하여 회전할 때 편심이 발생하여 상기 롤 코어와 금속슬리브 가 일체로 동시에 회전하지 못한다는 문제점에서 착안한 것으로, 본 발명에서는 프레스를 이용하지 않고도 롤 코어(110)가 일체형으로 형성하는 방법을 제안한다.

상기 결합부재(130)는 상기 롤 코어(110) 양단부에 체결되는 한 쌍의 부재로써 스테인레스, 알루미늄합금 등과 같은 강성이 우수한 금속재질로 이루어진다.

본 발명에서의 상기 결합부재(130)는 도 2에처럼 일체형으로 형성된 것으로 설명하였으나, 상기 롤 코어(110) 양단부에 보다 더 체결이 잘되는 형상이라면 도 와 같이 제 1결합부재(131)와 제 2결합부재(132)처럼 분리되어 형성되어도 무방할 것이며, 이때 상기와 같이 결합부재(130)가 제 1결합부재(131) 및 제 2결합부재(132)처럼 분리될 경우에는 볼팅으로 체결된다.

또한 상기 결합부재(130)에 숫나사 및 암나사(미도시)를 통해 결합되는 샤프트(134, shaft)를 가질 수 있다.

한편, 작업기의 결합부재(130)에 샤프트(134)가 연결될 경우에는, 상기 샤프트(134)를 보다 더 용이하게 회전하기 위하여 결합부재(130)의 내측주면에는 도 4에 도시된 바와 같이, 베어링수용공간부(133)가 형성될 수 있다.

이하에서는, 상술한 바와 같이 구성된 복합롤러의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따르면, 탄소섬유 강화플라스틱으로 이루어진 롤 코어(110)를 준비하는 준비단계; 상기 롤 코어(110)가 결합되는 롤 코어 결합단계; 상기 롤 코어(110)의 양단부에 결합부재(130)를 각각 삽입하여 결합하는 결합부재 결합단계; 상기 롤 코어(110)의 외측주면에 크롬 층을 도금처리하는 크롬도금단계;를 포함하는 복합롤러의 제조방법에 있어서,

상기 결합부재(130)는, 롤 코어(110) 내측면의 양단부에 끼워져 결합되는 제 1결합부재(131)와, 상기 제 1결합부재(131) 상부에 볼팅으로 체결되는 제 2결합부재(132)를 포함하는 결합부재(130)가 결합되는 복합롤러 제조방법의 상기 롤 코어 결합단계는, 홈 형성단계(S100), 용사코팅분사단계(S200), 롤 코어 연마단계(S300), 크롬도금단계(S400)의 단계로 구분된다.

이때 상기 홈 형성단계(S100)는, 상기 롤 코어(110) 외주면에 형성되는 소정의 길이와 깊이를 가지는 홈(111)을 형성하는 단계이다.

상기 용사코팅분사단계(S200)는 홈 형성단계(S100)에서 롤 코어(110)의 외주면에 형성된 홈에, 롤 코어(110) 양단부 일측 결합부재(130)에서 타측 결합부재(130)까지 용사코팅하는 단계이다.

여기에서 용사란, 금속이나 세라믹 등의 재료를 가열하여 녹이거나 혹은 연하게 하여 이것을 미립자 상태로 만들어 공작물의 표면에 충돌시켜서 부서진 입자를 응고·퇴적시킴으로써 피막을 형성하는 가공법으로 코팅소재를 고온의 열원을 이용하여 용융시킨 후, 이를 고속으로 분사하여 코팅하고자 하는 모재의 표면에 융착시키는 특수코팅 기술로써 적용분야로는 보일러 튜브, 선박엔진부품, 선박 / 해양플랜트, 기계부품 등에 다양하게 사용되는데, 일반 용접과 다른 점으로는 보통 용접은 5000도가 되고 플라즈마코팅이나 세라믹코팅은 만5천도까지 올라가는데 비해 용사용접은 100도가 안되는 90도 정도의 온도로 스프레이형식으로 분사된다.

이러한 용사의 특징으로는 코팅되는 모재의 종류에 제한이 없으며, 모재의 크기에 제한이 없고 용사코팅 시 모재에 변형이 없으며, 코팅층이 다른 표면처리기술보다 두꺼움과 더불어 코팅하고자 하는 소재가 약 200가지 등으로 다양한 장점이 있어서 현재 전 세계적으로 가장 보편적인 용사방식이며, 비교적 높은 효율과 장비의 단순화를 통하여 여러 방면에 걸쳐 다양하고 간편한 용사기술 적용이 가능하다.

상기 용사코팅분사단계(S200)에서, 롤 코어(110)의 외주면에 형성된 홈에 스테인리스(Stainless)를 모재로 하여 85 내지 90℃온도로 스프레이 형식으로 용사코팅함이 바람직한데, 이는 코팅피막이 단단하고 방청효과가 뛰어나며 미려한 광택을 가지는 효과와 더불어 화학적인 침투나 혹독한 기후, 마모, 부식, 고온의 고열에서도 견디게 하기 위함이다.

이때 본 발명에서는 상기 용사코팅분사단계(S200)에서 롤 코어(110)의 외주면에 형성된 홈에 스테인리스(Stainless)를 모재로 용사코팅 하는 것으로 설명하였지만, 이에 한정하지 않고 동(copper), 주석(Tin), 니켈(Nickel) 등을 모재로 하여 용사코팅하는 것이 더 바람직하다.

한편, 본 발명에서 이루어지는 용사코팅을 용이하게 표현하기 위하여 부호 (120)으로 기재하였다.

상기 롤 코어 연마단계(S300)는, 용사코팅분사단계(S200)를 거치면서 거칠어진 롤 코어(110) 외주면을 매끈하게 하기 위하여 연마를 치는 단계이다.

상기와 같은 롤 코어 연마단계(S300)에서 연마가 이루어지면, 상기 롤 코어(110) 외주면에 크롬 층을 도금처리하는 크롬도금단계(S400)을 하는 단계를 수행한다.

이러한 크롬도금단계(240)를 통하여 롤 코어(110)의 외주면에 도금공정을 통해 균일한 두께로 형성되는 한편, 상기 크롬도금처리를 수행하기 위한 별도의 공정이 필요하지 않기 때문에 그 공정이 매우 간편할 뿐 아니라 제조시간이 단축되어 비용의 절감을 얻는 효과가 생긴다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니라 본 발명을 설명하기 위한 것이다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100 복합롤러 110 롤 코어(roll core)
111 홈 120 용사코팅
130 결합부재 131 제 1결합부재
132 제 2결합부재 133 베어링 수용공간부
134 샤프트(shaft) 140 크롬도금층

Claims (4)

1. 탄소섬유 강화플라스틱으로 이루어진 롤 코어의 양단부에 결합부재가 결합되는 결합부재 결합단계를 포함하는 복합롤러의 제조방법에 있어서,
   상기 결합부재는, 롤 코어 내측면의 양단부에 끼워져 결합되는 제 1결합부재와, 상기 제 1결합부재 상부에 볼팅으로 체결되는 제 2결합부재를 포함하고,
   상기 결합부재의 내측주면에는 베어링수용공간부가 더 마련되며,
   상기 결합부재 결합단계는,
   상기 롤 코어 외주면에 형성되는 것으로, 소정길이를 가지는 홈을 형성하는 홈 형성단계(S100);
   상기 홈 형성단계(S100)에서 외주면에 형성된 홈에 상기 롤 코어의 양단부 일측 결합부재에서 타측 결합부재까지 용사코팅하는 용사코팅분사단계(S200);
   상기 용사코팅분사단계(S200) 이후에 롤 코어 외주면을 연마하는 롤 코어 연마단계(S300);
   상기 롤 코어 연마단계(S300)에서 연마가 이루어지면, 롤 코어 외주면에 크롬도금층을 도금처리하는 크롬도금단계(S400);를 포함하며,
   상기 용사코팅분사단계(S200)에서, 롤 코어의 외주면에 형성된 홈에는 스테인리스를 모재로 하여 85 내지 90℃온도로 스프레이 형식으로 용사코팅하는 것을 특징으로 하는 복합롤러의 제조방법.
   
   
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