KR102501661B1 - 프릭션 샤프트 - Google Patents

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김진휘
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Abstract

프릭션 샤프트가 개시된다. 본 실시 예는 와인딩 대상물에 대한 와인딩을 위해 구비되고, 축 방향 내측을 따라 독립되게 에어 공급이 이루어지도록 제1,2 공기 공급 통로(110, 120)가 형성된 샤프트(100) 및 척킹부(200)와 텐션부(300)를 이용하여 코어부(400)와 선택적인 접촉을 통해 와인딩 대상물에 대한 척킹과 텐션을 실시할 수 있다.

Description

프릭션 샤프트{Friction shaft}
본 발명은 이차전지용 전극필름을 안정적으로 와인딩 하기 위해 사용하는 프릭션 샤프트에 관한 것이다.
일반적으로 슬리팅 머신(slitting machine)에는 미리 정해진 폭으로 슬리팅 된 다수의 단위소재, 예를 들어 슬리팅 된 다수의 이차전지용 전극필름 등을 균일한 토크로 권취할 수 있게 하는 프릭션 샤프트(friction shaft)가 사용된다.
상기 프릭션 샤프트에는 권취 코어들이 구비되고, 상기 프릭션 샤프트는 파지된 권취 코어들을 회전시켜 권취 코어들의 외주면 상에 슬리팅 된 이차전지용 전극필름들이 롤 형태로 권취된다.
상기 프릭션 샤프트는 공기압을 이용해 권취 코어의 중공부를 가압하여 권취 코어 들을 파지한다. 즉, 프릭션 샤프트 내부로 공기압이 유입되면, 공기압에 의해 피스톤들이 고정 조(jaw)들을 방사 방향으로 돌출 시키는데, 이때 고정 조들은 권취 코어들의 중공부를 가압해 권취 코어들을 파지한다.
그런데, 종래의 프릭션 샤프트는 권취 코어 파지 시 척킹과 텐션에 따른 압력이 저하되거나, 미세하게 슬립이 발생되어 정확도를 요구하는 전극필름을 안정적으로 권취하기 어려운 문제점이 유발되었다.
대한민국등록특허 제10-0709106호
본 발명의 실시 예들은 와인딩 대상물 관련 에어를 분할 적용 함으로써 각각의 척킹압력과 텐션압력이 조절 가능한 프릭션 샤프트를 제공하고자 한다.
본 실시 예에 의한 와인딩 대상물에 대한 와인딩을 위해 구비되고, 축 방향 내측을 따라 독립되게 에어 공급이 이루어지도록 제1,2 공기 공급 통로(110, 120)가 형성된 샤프트(100); 상기 제1 공기 공급 통로(110)와 연통되고, 상기 와인딩 대상물이 권취될 때 척킹(chucking) 작용을 구현하기 위해 구비된 척킹부(200);
상기 제2 공기 공급 통로(120)와 연통되고, 상기 와인딩 대상물이 권취될 때 텐션 작용을 구현하기 위해 구비된 텐션부(300); 및 상기 샤프트(100)의 반경 방향 외측에 구비되어, 상기 척킹부(200)와 상기 텐션부(300)의 작동에 따라 선택적으로 접촉 유지되는 코어부(400)를 포함한다.
상기 샤프트(100)에는 상기 척킹부(200) 및 상기 텐션부(300)와 구름 접촉이 이루어지는 제1 베어링(500); 상기 제1 베어링(500)과 상기 샤프트(100)의 축 방향에서 이격되어 삽입되고, 상기 척킹부(200) 및 상기 텐션부(300)와 구름 접촉이 이루어지는 제2 베어링(600)이 구비된다.
상기 척킹부(200)는 상기 제1 공기 공급 통로(110)와 연통된 척킹 통로(202)를 통해 공급된 압력에 의해 상기 샤프트(100)의 축 방향에서 이동이 이루어지는 제1 피스톤(210); 상기 제1 베어링(500)과 구름 접촉되어 상기 샤프트(100)의 축 방향과 반경 방향 외측으로 상대 이동이 이루어지도록 상기 샤프트(100)에 삽입된 제1 상대 이동부(230); 상기 제1 상대 이동부(230)와 면접촉되어 상기 샤프트(100)의 반경 방향 외측으로 상대 이동 되어 상기 코어부(400)와 선택적으로 밀착되는 척킹 이동부(240)를 포함한다.
상기 텐션부(300)는 상기 제2 공기 공급 통로(120)와 연통된 텐션 통로(302)를 통해 공급된 압력에 의해 상기 샤프트(100)의 축 방향에서 이동이 이루어지는 제2 피스톤(310); 상기 제2 베어링(600)과 구름 접촉된 상태로 상기 샤프트(100)의 축 방향과 반경 방향 외측으로 상대 이동이 이루어지는 제1 상대 이동부(230)와 면접촉되고, 상기 샤프트(100)의 반경 방향 외측으로 상대 이동 되어 상기 코어부(400)와 밀착되는 텐션 이동부(340)를 포함한다.
상기 샤프트(100)에는 링 형태의 제1 삽입 링(R1)이 결합되고, 제1 삽입 링(R1)의 외측에 상기 제1 베어링(500)이 내측에 안착된 상태로 상기 제1 상대 이동부(230)와 구름 접촉을 가이드 하는 제1 가이드 링(GR1); 상기 제2 베어링(600)과 내측에서 구름 접촉이 이루어지고, 상기 샤프트(100)의 반경 방향 외측으로 절곡된 제2 가이드 링(GR2)이 구비된다.
본 실시 예들은 와인딩 대상물이 다수 회 와인딩 되는 경우에도 에어를 분할 함으로써 부품교체없이 텐션이 안정적으로 유지될 수 있어 전체적인 안정성이 향상된다.
본 실시 예들은 와인딩 대상물에 대한 척킹압이 텐션과 상관없이 조절 가능하여 안정적인 텐션압이 일정하게 유지될 수 있다.
본 실시 예들은 와인딩 대상물에 대한 와인딩 품질이 항시 일정하게 유지될 수 있다.
도 1은 본 실시 예에 의한 프릭션 샤프트의 종단면도.
도 2는 도 2의 부분 확대도.
도 3은 본 실시 예에 의한 프릭션 샤프트의 횡 단면 사시도.
도 4는 본 실시 예에 의한 프릭션 샤프트의 종 단면 사시도.
본 발명의 일 실시 예에 따른 프릭션 샤프트에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 참고로 도 1은 본 실시 예에 의한 프릭션 샤프트의 종단면도이고, 도 2는 도 2의 부분 확대도 이며, 도 3은 본 실시 예에 의한 프릭션 샤프트의 횡 단면 사시도이고, 도 4는 본 실시 예에 의한 프릭션 샤프트의 종 단면 사시도 이다.
첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 의한 프릭션 샤프트(1)는 와인딩 대상물에 대한 와인딩을 위해 구비되고, 축 방향 내측을 따라 독립되게 에어 공급이 이루어지도록 제1,2 공기 공급 통로(110, 120)가 형성된 샤프트(100)와, 상기 제1 공기 공급 통로(110)와 연통되고, 상기 와인딩 대상물이 권취될 때 척킹(chucking) 작용을 구현하기 위해 구비된 척킹부(200)와, 상기 제2 공기 공급 통로(120)와 연통되고, 상기 와인딩 대상물이 권취될 때 텐션 작용을 구현하기 위해 구비된 텐션부(300) 및 상기 샤프트(100)의 반경 방향 외측에 구비되어, 상기 척킹부(200)와 상기 텐션부(300)의 작동에 따라 선택적으로 접촉 유지되는 코어부(400)를 포함한다.
상기 샤프트(100)는 소정의 길이로 연장되고 도면에 도시된 길이로 한정하지 않는다, 상기 제1,2 공기 공급 통로(110, 120)는 후술할 척킹부(200)와 텐션부(300)에 각각 독립적으로 에어압이 공급되도록 샤프트(100)의 내측 축 방향을 따라 독립적으로 연장된 경로를 갖는다.
이와 같이 제1,2 공기 공급 통로(110, 120)가 독립적으로 구성될 경우 상기 척킹부(200)로 공급되는 에어와 텐션부(300)로 공급되는 에어는 서로 간에 혼합되거나, 섞이는 현상 없이 상기 척킹부(200)와 텐션부(300)를 향해 안정적으로 공급된다.
이 경우 상기 척킹부(200)와 텐션부(300)로 공급되는 공기압이 일정하게 유지되고, 응답율이 향상되며 척킹부(200) 또는 텐션부(300)로 공급되는 공기압이 저하되는 현상이 발생되지 않아 와인딩 대상물에 대한 안정적인 권취가 이루어질 수 있다.
또한 와인딩 대상물이 일정한 텐션으로 와인딩이 가능하여 품질 안정 측면에서 보다 유리해 지고, 와인딩 대상물의 와이딩 효율이 향상된다.
상기 샤프트(100)에는 상기 제1 공기 공급 통로(110)와 연통된 척킹 통로(202)가 형성되고, 상기 제2 공기 공급 통로(120)는 텐션 통로(302)와 연통되어 있어 공기압이 안정적으로 이동될 수 있다. 상기 척킹 통로(202)와 텐션 통로(302)는 도면에 도시된 직경으로 한정하지 않고 변경될 수 있다.
상기 척킹 통로(202)와 텐션 통로(302)는 서로 간에 이격된 위치에 배치된다.
상기 샤프트(100)에는 상기 척킹부(200) 및 상기 텐션부(300)와 구름 접촉이 이루어지는 제1 베어링(500)과, 상기 제1 베어링(500)과 상기 샤프트(100)의 축 방향에서 이격되어 삽입되고, 상기 척킹부(200) 및 상기 텐션부(300)와 구름 접촉이 이루어지는 제2 베어링(600)이 구비된다.
상기 제1 베어링(500)에 구비된 볼(502)은 상기 제2 베어링(600)에 구비된 볼(602) 보다 상대적으로 큰 직경으로 구성된다.
상기 척킹부(200)는 상기 제1 공기 공급 통로(110)와 연통된 척킹 통로(202)를 통해 공급된 압력에 의해 상기 샤프트(100)의 축 방향에서 이동이 이루어지는 제1 피스톤(210)과, 상기 제1 베어링(500)과 구름 접촉되어 상기 샤프트(100)의 축 방향과 반경 방향 외측으로 상대 이동이 이루어지도록 상기 샤프트(100)에 삽입된 제1 상대 이동부(230)와, 상기 제1 상대 이동부(230)와 면접촉되어 상기 샤프트(100)의 반경 방향 외측으로 상대 이동 되어 상기 코어부(400)와 선택적으로 밀착되는 척킹 이동부(240)를 포함한다.
상기 압축 공기는 상기 척킹 통로(202)를 통해 상기 제1 피스톤(210)으로 전달되고, 상기 제1 피스톤(210)은 상기 제1 베어링(500)이 위치된 방향으로 이동된다.
상기 샤프트(100)에는 제1 피스톤(210)이 내측에서 작동되도록 제1 실린더(S1)가 구비되고, 상기 제1 실린더(S1)의 내측 원주 방향을 따라 다수개의 제1 피스톤(210)이 배치된다.
상기 제1 피스톤(210)은 상기 척킹 통로(202)를 통해 공급된 압축 공기가 유입되는 제1 피스톤 챔버(212)가 형성되고, 상기 제1 피스톤 챔버(212)로 공급된 압축 공기에 의해 제1 피스톤(210)이 샤프트(100)의 축 방향으로 이동될 수 있다.
상기 샤프트(100)에는 링 형태의 제1 삽입 링(R1)이 결합되고, 제1 삽입 링(R1)의 외측에 상기 제1 베어링(500)이 내측에 안착된 상태로 상기 제1 상대 이동부(230)와 구름 접촉을 가이드 하는 제1 가이드 링(GR1)이 구비된다.
그리고 상기 제2 베어링(600)과 구름 접촉이 이루어지고, 상기 샤프트(100)의 반경 방향 외측으로 절곡된 제2 가이드 링(GR2)이 구비된다.
상기 제1 삽입 링(R1)은 샤프트(100)의 외측에 압입되는 구성품으로 상기 제1 가이드 링(GR1)이 샤프트(100)의 축 방향에서 안정적으로 이동되기 위해 구비된다.
제1 가이드 링(GR1)은 단면도를 기준으로 일단이 상기 제1 삽입 링(R1)에 밀착되고, 타단은 샤프트(100)의 반경 방향 외측을 향해 소정의 길이로 연장된다.
상기 제1 가이드 링(GR1)은 상기 제1 삽입 링(R1)의 외측을 따라 이동하여 후술할 제1 베어링(500)과 제1 상대 이동부(230)로 이동력을 전달한다.
상기 제1 가이드 링(GR1)은 다수개의 제1 피스톤(210)이 가하는 힘에 의해 전술한 제1 베어링(500)과 제1 상대 이동부(230)를 향해 이동될 수 있다.
상기 제1 베어링(500)은 상기 제1 가이드 링(GR1)의 내측에 위치되고, 반경 방향 외측에 제1 상대 이동부(230)가 위치된다. 상기 제1 베어링(500)이 화살표 방향으로 회전될 경우 상기 제1 상대 이동부(230)는 상기 제1 피스톤(210)의 축 방향 이동력에 의해 구름 접촉이 이루어지면서 화살표 방향으로 이동된다.
상기 제1 상대 이동부(230)는 상기 샤프트(100)의 반경 방향 외측에서 샤프트(100)의 축 방향을 따라 경사진 제1 경사면(232)이 형성되어 있어 상기 샤프트(100)의 축 방향으로 이동될 경우 상기 척킹 이동부(240)를 샤프트(100)의 반경 방향 외측으로 이동시킬 수 있다.
상기 척킹 이동부(240)는 상기 제1 경사면(232)과 사면으로 면 접촉이 이루어지는 제2 경사면(242)이 형성되어 있어 상기 제1 상대 이동부(230)가 샤프트(100)의 축 방향에서 이동될 경우 샤프트(100)의 반경 방향 외측으로 용이하게 이동될 수 있다.
상기 제1 상대 이동부(230)는 상기 제1 베어링(500)이 삽입되는 단턱부(234)가 형성되어 있어 상기 베1 베어링(500)이 단턱부(234)에 안착된다.
이 경우 제1 피스톤(500)이 제1 가이드 링(GR1)을 샤프트(100)의 축 방향으로 이동시킬 경우 상기 제1 상대 이동부(230)가 척킹 이동부(240)의 제2 경사면(242)를 따라 상대 이동될 수 있다.
상기 척킹 이동부(240)는 코어부(400)를 향하는 상대면에 우레탄 재질로 형성된 패드층(244)이 형성된다. 상기 패드층(244)은 척킹 이동부(240)가 샤프트(100)의 반경 방향 외측으로 이동될 경우 코어부(400)와 밀착되어 슬립(SLIP)이 발생되지 않고 기 설정된 속도로 안정적인 척킹이 이루어질 수 있다.
상기 제1 상대 이동부(230)와 상기 척킹 이동부(240)와 제2 가이드 링(GR2)의 내측에 위치되되, 상기 제1 상대 이동부(240)는 상기 제1 가이드 링(GR1)과 축 방향에서 소정의 제1 간격으로 이격되어 있어 샤프트(100)의 축 방향으로 이동이 가능해진다.
또한 상기 척킹 이동부(240)는 제2 경사면(242)이 형성되어 있어 상기 제1 상대 이동부(230)가 상기 제2 경사면(242)을 따라 상대 이동될 경우 상기 제2 가이드 링(GR2)의 축 방향으로는 이동되지 못하고, 샤프트(100)의 반경 방향 외측으로만 이동되어 코어부(400)를 향해 용이하게 이동될 수 있다.
본 실시 예에 의한 텐션부(300)는 상기 제2 공기 공급 통로(120)와 연통된 텐션 통로(302)를 통해 공급된 압력에 의해 상기 샤프트(100)의 축 방향에서 이동이 이루어지는 제2 피스톤(310)과, 상기 제2 베어링(600)과 구름 접촉된 상태로 상기 샤프트(100)의 축 방향과 반경 방향 외측으로 상대 이동이 이루어지는 제1 상대 이동부(230)와 면접촉되고, 상기 샤프트(100)의 반경 방향 외측으로 상대 이동 되어 상기 코어부(400)와 밀착되는 텐션 이동부(340)를 포함한다.
상기 텐션부(300)는 일 예로 복수개의 텐션 통로(302)가 형성되어 각각 에어압이 공급되어 와이딩 대상물에 대한 텐션을 조절할 수 있어 텐션 조절 능력이 향상된다.
상기 샤프트(100)에는 제2 피스톤(310)이 내측에서 작동되도록 제2 실린더(S2)가 구비되고, 상기 제2 실린더(S2)의 내측 원주 방향을 따라 다수개의 제2 피스톤(310)이 배치된다.
상기 제2 피스톤(310)은 상기 텐션 통로(302)를 통해 공급된 압축 공기가 유입되는 제2 피스톤 챔버(312)가 형성되고, 상기 제2 피스톤 챔버(312)로 공급된 압축 공기에 의해 제2 피스톤(310)이 샤프트(100)의 축 방향으로 이동될 수 있다.
상기 텐션부(300)는 제2 피스톤(310)이 샤프트(100)의 축 방향에서 화살표 방향으로 이동될 경우 제2 가이드 링(GR2)을 샤프트(100)의 축 방향으로 상기 제2 피스톤 챔버(312)의 이동 변위만큼 축 방향에서 이동시킨다.
이 경우 상기 텐션 이동부(340)는 제1 상대 이동부(230)의 제1 경사면(232)을 따라 샤프트(100)의 축 방향과 반경 방향 외측으로 이동이 동시에 이루어진다.
상기 제1 상대 이동부(230)는 상기 텐션 이동부(340)를 샤프트(100)의 축 방향에서 이동 가능하도록 서로 마주보고 있기 때문에 상기 제2 피스톤(310)이 제1 상대 이동부(230)를 향해 이동될 경우 상기 텐션 이동부(340)는 제1 상대 이동부(230)의 제1 경사면(232)과 사면으로 면 접촉이 이루어지는 제3 경사면(342)에 의해 상기 제1 경사면(232)을 따라 상대 이동되어 코어부(400)와 밀착된다.
상기 텐션 이동부(340)는 코어부(400)를 향하는 상대면에 우레탄 재질로 형성된 패드층(344)이 형성된다. 상기 패드층(244)은 텐션 이동부(240)가 샤프트(100)의 반경 방향 외측으로 이동될 경우 코어부(400)와 밀착되어 기 설정된 속도로 안정적인 텐션이 이루어질 수 있다.
상기 제2 피스톤(310)의 작동에 따라 제1 베어링(500)과 제2 베어링(600)이 상대 회전되므로 상기 제1 상대 이동부(230) 및 텐션 이동부(340)는 안정적으로 작동될 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100 : 샤프트
110, 120 : 제1,2 공기 공급 통로
200 : 척킹부
210 : 제1 피스톤
230 : 제1 상대 이동부
240 : 척킹 이동부
300 : 텐션부
310 : 제2 피스톤
320 : 제2 피스톤
340 : 텐션 이동부
400 : 코어부
500 : 제1 베어링
600 : 제2 베어링

Claims (5)

  1. 와인딩 대상물에 대한 와인딩을 위해 구비되고, 축 방향 내측을 따라 독립되게 에어 공급이 이루어지도록 제1,2 공기 공급 통로(110, 120)가 형성된 샤프트(100);
    상기 제1 공기 공급 통로(110)와 연통되고, 상기 와인딩 대상물이 권취될 때 척킹(chucking) 작용을 구현하기 위해 구비된 척킹부(200);
    상기 제2 공기 공급 통로(120)와 연통되고, 상기 와인딩 대상물이 권취될 때 텐션 작용을 구현하기 위해 구비된 텐션부(300); 및
    상기 샤프트(100)의 반경 방향 외측에 구비되어, 상기 척킹부(200)와 상기 텐션부(300)의 작동에 따라 선택적으로 접촉 유지되는 코어부(400)를 포함하되,
    상기 척킹부(200)는 상기 코어부(400)와 밀착되는 패드층(244)을 더 포함하고, 상기 텐션부(300)는 상기 코어부(400)와 밀착되는 패드층(344)을 더 포함하며,
    상기 텐션부(300)는 상기 제2 공기 공급 통로(120)와 연통된 복수개의 텐션 통로(302)가 형성되어 상기 텐션부(300)로 각각 에어압이 공급되어 와인딩 대상물에 대한 텐션 조절이 이루어지는 것을 특징으로 하는 프릭션 샤프트.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 샤프트(100)에는 상기 척킹부(200) 및 상기 텐션부(300)와 구름 접촉이 이루어지는 제1 베어링(500);
    상기 제1 베어링(500)과 상기 샤프트(100)의 축 방향에서 이격되어 삽입되고, 상기 척킹부(200) 및 상기 텐션부(300)와 구름 접촉이 이루어지는 제2 베어링(600)이 구비된 프릭션 샤프트.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 척킹부(200)는 상기 제1 공기 공급 통로(110)와 연통된 척킹 통로(202)를 통해 공급된 압력에 의해 상기 샤프트(100)의 축 방향에서 이동이 이루어지는 제1 피스톤(210);
    상기 제1 베어링(500)과 구름 접촉되어 상기 샤프트(100)의 축 방향과 반경 방향 외측으로 상대 이동이 이루어지도록 상기 샤프트(100)에 삽입된 제1 상대 이동부(230);
    상기 제1 상대 이동부(230)와 면접촉되어 상기 샤프트(100)의 반경 방향 외측으로 상대 이동 되어 상기 코어부(400)와 선택적으로 밀착되는 척킹 이동부(240)를 포함하는 프릭션 샤프트.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 텐션부(300)는 상기 제2 공기 공급 통로(120)와 연통된 텐션 통로(302)를 통해 공급된 압력에 의해 상기 샤프트(100)의 축 방향에서 이동이 이루어지는 제2 피스톤(310);
    상기 제2 베어링(600)과 구름 접촉된 상태로 상기 샤프트(100)의 축 방향과 반경 방향 외측으로 상대 이동이 이루어지는 제1 상대 이동부(230)와 면접촉되고, 상기 샤프트(100)의 반경 방향 외측으로 상대 이동 되어 상기 코어부(400)와 밀착되는 텐션 이동부(340)를 포함하는 프릭션 샤프트.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 샤프트(100)에는 링 형태의 제1 삽입 링(R1)이 결합되고, 제1 삽입 링(R1)의 외측에 상기 제1 베어링(500)이 내측에 안착된 상태로 상기 제1 상대 이동부(230)와 구름 접촉을 가이드 하는 제1 가이드 링(GR1);
    상기 제2 베어링(600)과 내측에서 구름 접촉이 이루어지고, 상기 샤프트(100)의 반경 방향 외측으로 절곡된 제2 가이드 링(GR2)이 구비된 프릭션 샤프트.

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