KR200272079Y1 - 스틸코드 연선기의 회전휠 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동차의 타이어나 콘베이어 벨트등의 고무제품 보강재로 사용되는 스틸코드 제조용 연선기의 회전휠 구조개선에 관한 것이다.

본 고안은, 회전휠(31)위에 다수개의 소선 공급보빈(32)이 안착되어 이들 소선 공급보빈으로부터 공급되는 소선(33a)이 상부 가이드 롤러(34)를 지나 회전휠의 하부에 장착된 하부 가이드 롤러(36)을 경유한 후 회전휠의 측면을 거쳐 회전롤러(38)로 이송되도록 구성된 연선기의 내부공급대(30)에 있어서, 상기 회전휠(31)의 전측면에 경질크롬층(41)이 피복되어 그 경질크롬층의 표면을 타고 소선(33a)의 이동이 이루어지도록 한 구조에 기술적 특징이 있다.

본 고안의 스틸코드 연선기 회전휠에서는 회전휠의 전체 측면부에 걸쳐 경질크롬층을 형성하여 하부 가이드 롤러로부터 회전휠 상부의 회전롤러로 이동되는 소선이 상기 경질크롬층의 매끄러운 표면을 미끄럼 이동하도록 함에 따라 소선에 가해지는 마찰력이 현격하게 줄어들게 되고, 그에 따라 단선발생 가능성이 감소함과 아울러 연선되어 나오는 스틸코드의 품질특성이 향상되는 장점이 있다.

그리고, 본 고안의 회전휠에서는 연선기 가동을 위한 소선의 배선시 하부 가이드 롤러로부터 내부공급대 상부의 회전롤러로 향하는 소선이 단순히 회전휠 측면의 경질크롬층 표면을 거쳐 지나도록 배선하면 되기 때문에 종래 가이드 홀 방식 회전휠에서의 소선 배선작업에 비해 훨씬 간편하고 신속하게 소선의 배선을 행할 수 있는 이점이 있다.

Description

스틸코드 연선기의 회전휠{Rotating wheel for steel cord twister}

본 고안은 자동차의 타이어나 콘베이어 벨트등의 고무제품 보강재로 사용되는 스틸코드 제조용 연선기에 관한 것으로, 보다 자세하게는 내부소선 공급보빈이 안착되어 회전하는 회전휠의 외측 표면부에 경질크롬을 코팅하여 회전휠을 지나는 소선이 상기 경질크롬 코팅층을 접촉하면서 통과하도록 함으로써 이동중에 있는 소선에 가해지는 마찰력을 감소시켜 연선작업중에 소선의 단선발생이 줄어들도록 한 스틸코드 연선기의 회전휠에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 타이어나 콘베이어 벨트등과 같은 고무제품 보강용으로 사용되고 있는 여러 종류의 보강재중에서 스틸코드(steel cord)는 강도, 모튤러스, 내열성 및 내피로성 등에 있어서 여타의 고무보강용 재료에 비해서 월등히 우수한 특성을 나타내는 것으로 알려져 있으며, 이에 기인하여 특히 타이어 보강재로서 카카스나 벨트층에 사용되는 경우 내마모성, 내구성 및 조종안정성 향상에 크게 기여하게 된다.

이와같은 스틸코드는 탄소강으로 이루어지고 고무와의 접착성과 내식성 및 신선성 향상을 위해 표면에 황동도금층이 피복된 다수의 금속소선 와이어가 일정한 꼬임피치와 꼬임방향을 유지한 가운데 서로 꼬여진 구조를 취하고 있다.

한편, 스틸코드는 이를 구성하는 소선의 가닥수 및 꼬임을 구성하는 스트랜드의 층수등에 따라 다양한 구조를 취하게 되는 데, 이러한 스틸코드중에서2+2x0.25mm 구조의 스틸코드 제작에 사용되는 연선기를 도시하고 있는 도1을 참조하여 연선기의 전반적인 구조 및 연선과정을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

도시된 바와같이 종래 스틸코드 연선기는, 외부소선 공급보빈(1a)(1b)이 안착되는 외부 공급대(2)와, 내부소선 공급보빈(3a)(3b)인 안착된 상태로 회전하는 회전휠(4a)이 구비된 내부 공급대(4)와, 상기 내부 공급대(4)에 회전구동력을 부여하는 메인모터(5)와, 상기 외부 공급대(2)의 외부소선 공급보빈(1a)(1b)로부터 풀려나와 내부 공급대(4)로 이동되는 외부 소선(6a)과 내부 공급대(4)의 내부소선 공급보빈(3a)(3b)로부터 인출되는 내부 소선(6b)이 서로 연합되어 꼬임이 이루어지는 연선롤러(7)와,연선롤러 (7)를 빠져나온 스틸코드(6)에 토션을 부여하는 오버트위스트(over twister)(8)와, 오버트위스트(8)를 지나온 스틸코드(6)에 대하여 직진성을 부여함과 아울러 일정한 연선피치가 유지되도록 하는 일련의 롤러군으로 이루어진 교정기(9)와, 교정기(9)를 빠져나온 스틸코드(6)가 권취기(10)로 이송되어 권취스풀(11)에 감기도록 하는 인출 캡스턴(12)으로 구성되어 있다.

이때, 상기 외부 공급대(2)의 외부소선 공급보빈(1a)(1b)으로부터 풀려나온 외부 소선(6a)은 각 안내롤러(13a - 13e)에 의해서 순차적으로 안내되어 내부 공급대(4)의 중앙하부로 이송된 후 다시 회전휠(4a)을 경유하여 내부 공급대(4)의 상단 중앙부에 설치된 안내롤러(13f)를 지나 회전휠(4a)의 중심부를 향해 이동되는 과정에서 내부소선 공급보빈(3a)(3b)로부터 인출되는 내부소선(6b)과 연합되어 진다.

이와같이 서로 연합된 두가닥씩의 외부 소선(6a)과 내부 소선(6b)은 회전휠(4a) 하부의 안내롤러(13g)를 경유하여 내부 공급대(4)의 상단 중앙부에 설치된 연선 롤러(7)로 이송되는 과정에서 일정한 꼬임방향과 꼬임피치로 꼬임이 이루어지게 된다.

이와같은 외부 소선(6a)과 내부 소선(6b)의 꼬임은 메인모터(5)로부터의 회전구동력인 동력전달벨트(14)를 통해서 내부 공급대(4)의 회전축(15)으로 전해져서 내부 공급대(4)의 회전이 이루어지게 되고 이러한 내부 공급대(4)의 회전중에 내,외부 소선(6a)(6b)이 내부 공급대상에서 서로 연합되어 이송됨으로써 이루어지게 된다.

한편, 상기 연선롤러(7)를 지나 이송되는 스틸코드(6)는 두개의 가이드 롤러(16a)(16b)를 지나 오버트위스트 구동모터(17)에 의해 구동되는 오버트위스트 (8)와 교정기(9)를 순차적으로 거쳐 인출 캡스턴(12)을 향하게 된다.

이때, 상기 인출 캡스턴(12)은 일단부가 내부 공급대(4)의 회전축(15)에 결합된 동력전달 벨트(18)와 감속기(19) 및 또 다른 동력전달벨트(20)를 통해서 전해지는 메인모터(5)의 회전구동력에 의해서 상기 스틸코드(6)의 이송이 이루어지도록 한다.

다음, 인출 캡스턴(12)을 빠져나온 스틸코드(6)는 권취기(10)의 권취모터 (21)에 의해 회전하는 권취스풀(11)상에 최종적으로 감기게 되는 데, 이때 인출 캡스턴(12)과 권취스풀(11)사이의 스틸코드 이송경로상에는 연선되어 나오는 스틸코드의 현재길이를 검출하기 위한 센서가 장착된 카운터 풀리(22)와 스틸코드의 장력조절을 위한 장력조절롤러(23) 및 권취스풀(11)의 폭만큼 왕복이동하는 트래버스 (24)를 순차적으로 지나 권취스풀(11)상에 균일하게 권취가 이루어지게 됨으로써연선작업이 완료된다. 도면중 미설명 부호 25는 트래버스 모터이다.

한편, 도2 및 도3은 외부공급선이 없이 5가닥의 내부공급선만으로 연선되는 5x0.25 구조의 스틸코드 제작에 사용되는 종래 내부공급대를 보인 것으로, 이에 의거하여 내부공급대를 구성하는 회전휠의 구조와 회전휠을 지나는 소선의 이동과정을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도시된 바의 종래 내부공급대(30) 구조에서는 회전휠(31)위에 다섯개의 소선 공급보빈(32)이 안착되며, 이들로부터 공급되는 소선(33a)들은 회전휠(31)의 중앙상부에 집결되어 위치하는 상부 가이드 롤러(34)로 이송되어 서로 연합된 후 다시 그 직하부의 회전휠(31) 중앙부에 형성된 중앙 통공(35)을 통해 회전휠의 하부로 빠져나간 후 회전휠 하부에 장착된 하부 가이드 롤러(36)를 경유하여 회전휠의 가장자리부에 형성된 가이드 팁(37)의 가이드 홀(37a)을 통과하게 되고, 이어서 가이드 홀을 통과한 소선(33a)들은 회전휠(31)의 회전에 의한 자체 꼬임이 이루어지는 가운데 그 상부의 회전롤러(38)로 향하게 되고, 회전롤러를 지난 연선 상태의 스틸코드(33)는 방향전환 롤러로서의 가이드 롤러(39a)(39b)에 안내되어 권취기(40)에서 권취가 이루어지는 구조를 취하고 있다.

상기 회전휠(31)에서는 하부 가이드 롤러(36)을 지나온 소선(33a)이 회전휠 (31)의 가장자리부를 통과하여 그 상부의 회전롤러(38)로 이동되도록 하기 위한 구조로서 회전휠(31)의 가장자리부에 가이드 홀(37a)이 구비된 가이드 팁(37)이 박혀 있다.

상기 가이드 팁(37)은 초경재질로 구성되며, 그 내부에 곡선상의 가이드홀(37a)이 형성되어 이 가이드 홀(37a)을 통해서 소선(33a)이 통과하도록 하고 있다. 그리고, 상기 가이드 팁(37)은 회전휠(31)의 가장자리부 양쪽의 서로 대향하는 지점(즉, 서로 180°각도로) 두군데에 형성되는 데, 그 중 하나는 내부공급대로부터 공급된 소선의 통과를 위한 것이고, 나머지 하나는 외부공급대로부터 공급되어 이송되는 소선의 통과를 위한 것이다.

그런데 종래의 상기 가이드 홀(37a)이 구비된 회전휠(31) 구조에서는, 연선기의 가동 전 작업으로서 소선 공급보빈(32)에서 풀려나온 소선(33a)들을 배선할 때 그 직경이 작고 또한 홀 자체가 굴곡된 상태의 가이드 홀(37a)을 통과하도록 하여야 함에 따라 소선의 배선작업이 까다롭고 시간이 많이 걸리는 문제점이 있다.

또한 종래의 회전휠(31) 구조에서는 초경재로 이루어진 가이드 팁(37)의 마찰계수가 높음에 따라 소선(33a)이 가이드 홀(37a)을 통과하는 과정에서 많은 저항을 받게되어 소선의 장력이 높아지게 되고 그에 따라 연선기의 가동중에 소선의 단선이 발생하게 되는 문제점이 있다.

특히, 연선기에서 회전휠(31)은 고속으로 회전하게 되고, 소선은 이와같이 고속으로 회전하는 회전휠과 함께 회전하면서 상기한 바의 이동경로를 따라 이동을 하게 되므로 회전휠의 가이드 홀(37a)에서 마찰저항을 받게 되면 소선의 표면도금층에 대한 손상의 가능성과 단선의 가능성이 매우 높아지게 된다.

이에 더하여, 상기 종래의 회전휠 구조에서는 회전휠의 장기간 사용에 의해서 가이드 홀(37a) 내부에 먼지나 기름 또는 기타의 이물질이 끼어서 직경의 축소가 초래되어 소선(33a)의 원활한 통과에 지장을 초래하게 되며, 또한 가이드 홀의직경이 작고 그 홀이 곡선을 이루고 있어 홀 내주면의 마모 상태 파악이 곤란하여 가이드 팁의 적절한 교체시기를 놓치게 되는 단점도 아울러 지적되고 있다.

본 고안은 종래 연선기의 회전휠 구조에서 지적되고 있는 상기의 제반 문제점과 단점을 해결하기 위한 것으로, 소선 공급보빈이 안착되어 고속으로 회전하는 회전휠의 외측 표면부에 경질크롬을 코팅하여 회전휠을 지나는 소선이 상기 경질크롬 코팅층을 접촉하면서 통과하도록 함으로써 회전휠을 지나는 소선의 마찰력을 감소시켜 연선작업중에 소선에 걸리는 장력(tension) 증가에 의한 단선발생이 줄어들도록 한 스틸코드 연선기의 회전휠을 제공하는 데 고안의 목적을 두고 있다.

본 고안의 다른 목적은 회전휠의 전체 측면에 경질크롬층을 코팅하여 경질크롬이 코팅된 외측면중 어느 한 지점에 마모가 발생하였을 때에는 그 옆쪽의 마모가 일어나지 않은 부위로 소선이 지나도록 함으로써 회전휠의 전체 외측면을 소선 통과 경로로 활용할 수 있도록 한 연선기의 회전휠을 제공하는 데 있다.

도1은 종래 스틸코드 연선기의 개략구조도.

도2는 종래 스틸코드 연선기의 내부공급대 구조를 개략적으로 보인 사시도.

도3은 도2의 '가'부에 대한 확대단면도.

도4는 본 고안의 일실시예 내부공급대의 구조를 개략적으로 보인 사시도.

도5는 도4의 '나'부에 대한 확대단면도.

(( 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ))

30. 내부공급대 31. 회전휠

32. 소선 공급보빈 33a. 소선

33. 스틸코드 34. 상부 가이드 롤러

35. 중앙 통공 36. 하부 가이드 롤러

38. 회전롤러 39a,39b. 가이드 롤러

40. 권취기 41. 경질크롬층

42. 가이드 핀

본 고안의 상기 목적은 스틸코드 연선기의 회전휠에 있어서, 회전휠의 전체 외측면에 경질크롬 코팅층을 형성한 구조에 의해서 달성된다.

상기 회전휠의 외측면에 코팅되는 경질크롬층은 그 표면이 매끄럽고 내마모성이 매우 높은 특성을 지님에 따라 경질크롬 코팅층의 표면부를 접촉하면서 이동하는 소선은 마찰력이 최소화되어 소선의 이동간에 장력이 증가되는 현상이 방지되어 소선의 단선 발생 가능성이 현격히 감소되는 특성이 있다,

본 고안의 회전휠에서는 그 전체 외측면상에 경질크롬을 코팅하는 것에 부가하여 고속으로 회전하는 회전휠의 외측면을 접촉하면서 지나는 소선이 항시 그 외측면의 어는 한 지점을 통과하도록 하기 위하여 회전휠의 저면 가장자리부상에 가이드 핀을 결합시킬 수 있다.

이때, 상기 가이드 핀은 서로 동일한 크기로 제작된 두개의 핀이 일정한 간격을 유지한 상태로 회전휠의 저면 주연부상에 지지되도록 하여 그 사이로 소선이 안내되어 지나도록 하는 것이 바람직하며, 가이드 핀은 원판상 회전휠의 저면 주연부상의 어느 위치에도 설치가 가능하다.

본 고안의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 대한 자세한 사항은 본 고안의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 도4는 본 고안의 일실시예 내부공급대의 구조를 개략적으로 보인 사시도이고, 도5는 도4의 '나'부에 대한 확대단면도이다. 이들 도면에 도시된 구성중 도2에 도시된 종래 회전휠 구조와 동일한 부분에 대하여는 도2와 동일한 부호를 부여하였다.

도시된 바와같이, 본 고안은 회전휠(31)위에 다수개의 소선 공급보빈(32)이 안착되어 이들 소선 공급보빈으로부터 공급되는 소선(33a)이 상부 가이드 롤러(34)를 지나 회전휠의 하부에 장착된 하부 가이드 롤러(36)을 경유한 후 회전휠의 측면을 거쳐 회전롤러(38)로 이송되도록 구성된 내부공급대(30)에 있어서, 상기 회전휠(31)의 전측면에 경질크롬층(41)이 피복되어 그 경질크롬층의 표면을 타고 소선(33a)의 이동이 이루어지도록 한 구조이다.

상기 경질크롬층(41)은 원판상으로 이루어진 회전휠(31)의 원호상 볼록곡면을 이루고 있는 전체 측면부상에 형성되는 데, 그러한 경질크롬층(41)의 코팅방식은 기존에 알려져 있는 코팅방식으로서 통상의 도금방식이나 화학증착방법 (Chemical Vapor Deposition), 플라즈마증착방법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 또는 스퍼터링방식(Sputtering) 등이 적용될 수 있을 것이다.

한편, 본 고안의 상기 경질크롬층(41)이 코팅된 회전휠(31)은 그 저면의 가장자리부에 소선(33a)을 안내하는 가이드 핀(42)이 결합되어 고속으로 회전하는 회전휠(31)의 외측면을 타고 지나는 소선(33a)이 회전휠(31)의 원주방향으로 미끄러지는 것을 방지할 수 있을 것이다.

이때, 상기 가이드 핀(42)은 서로 동일한 형태로 구성된 한 쌍의 핀으로 구성하여 서로 일정한 간격을 유지한 상태로 회전휠(31)의 저면에 결합되도록 하는 것이 바람직하다. 이같은 가이드 핀(42) 구조에서는 두 가이드 핀 사이로 소선(33a)이 안내되어 그 바로 윗쪽의 경질크롬층(41)이 코팅된 회전휠의 측면을 통과하게 되고, 그 통과지점은 특정한 지점으로 고정되어 진다.

이와같은 구조로 이루어진 본 고안의 회전휠(31)이 구비된 연선기에서의 스틸코드 연선과정은 다음과 같다.

각 소선 공급보빈(32)으로부터 풀려나온 소선(33a)들은 상부 가이드롤러(34)를 지나면서 그 방향이 수직하부로 전환되어 회전휠(31)의 중앙부에 형성된 소선 통과공(35)을 빠져나와 회전휠(31)의 아랫쪽에 위치하는 하부 가이드 롤러(36)로 향하게 된다.

이어서, 하부 가이드 롤러(36)로 이동된 소선(33a)은 다시 그 이동방향이 바뀌어 회전휠(31)의 측면으로 이송되는 데, 이때 회전휠의 측면부에는 매끄러운 표면의 경질크롬층(41)이 형성되어 있음에 따라 회전휠(31)의 측면으로 이동되는 소선(33a)은 상기 경질크롬층(41)을 미끄러지면서 이동하여 내부공급대(30)의 중앙 상부에 설치된 회전롤러(38)로 이동되고 이러한 이동중에 소선들간의 꼬임이 발생하여 연선상태로 된다. 그 이후의 스틸코드(33) 이동과정 및 가공과정은 앞서 살펴본 바의 도1에서와 동일한 과정을 거치게 된다.

상기 소선(33a)의 이동과정중 회전휠(31)의 측면 경질크롬층(41)을 접촉하면서 통과함에 있어서는 경질크롬층(41)이 매끄러운 표면으로 이루어져 있음에 따라 종래에 비해 상당히 낮은 마찰력을 나타냄으로 회전휠(31) 통과중에 소선(33a)에 큰 장력이 부여되거나 함이 없이 원활한 이동이 이루어지게 된다.

한편, 회전휠(31)의 외측면 경질크롬층(41) 표면중에서 소선(33a)이 접촉하면서 지나는 부위에 마모가 발생된 것이 육안으로 확인되는 때에는 회전휠(31) 저면의 가장자리부에 결합된 가이드 핀(42)의 위치를 달리함으로써 마모가 발생되지 않은 지점의 경질크롬층(41) 표면으로 소선이 지나도록 할 수 있다.

다시말하면, 본 고안의 회전휠에서는 회전휠(31)의 전체 외주면이 경질크롬층(41)으로 피복되어 있음에 따라 전체 외주면을 소선(33a) 접촉통로로 이용할 수있다.

본 고안에 따른 회전휠에 의한 마찰력 개선효과를 알아보기 위하여 종래의 회전휠이 구비된 연선기(도2)와 본 고안의 회전휠(4)이 구비된 연선기에서 각각 5x0.25 구조의 스틸코드 10,000m를 연선함에 있어 연선기 가동중에 구간별로 장력(tension)을 러닝 텐션 메터(Running tension meter)로 측정하였던 바, 그 결과는 아래의 표1과 같다.

가동중제품 완료장	초기	1500	3000	4500	6000	6500	8000	완료	평균
tension(g)	종래예(도2)	5.2	5.1	5.2	5.0	5.1	2.9	4.8	4.8	5.0
	실시예(도4)	2.8	2.7	2.7	2.7	2.4	2.4	2.3	2.3	2.5

상기 표1에서와 같이, 본 고안의 경질크롬층 코팅 회전휠이 구비된 연선기를 통해서 연선되어 나오는 소선(또는 스틸코드)이 종래의 가이드 홀 구조의 회전휠을 통해서 연선되어 나오는 소선에 비해서 훨씬 감소된 텐션치를 보이고 있음을 알 수 있는 데, 이는 본 고안 회전휠의 경질크롬층 표면을 통과하는 소선에 감소된 마찰력이 작용함에 기인한다.

이와같이, 본 고안의 회전휠을 통과하여 이동하는 소선 및 스틸코는 감소된 텐션이 작용하기 때문에 연선기의 가동중에 소선의 단선발생 가능성이 현저하게 줄어들게 된다.

상기 실시예에서는 내부공급대에서 공급되는 소선만으로 연선되는 스틸코드를 예로들어 설명하고 있으나, 본 고안의 회전휠은 외부공급대와 내부공급대 모두로부터 소선이 공급되어 연선되는 스틸코드에도 적용될 수 있음은 물론이다.

이상에서 살펴본 바와같이, 본 고안의 연선기 회전휠에서는 회전휠의 전체 측면부에 걸쳐 경질크롬층을 형성하여 하부 가이드 롤러로부터 회전휠 상부의 회전롤러로 이동되는 소선이 상기 경질크롬층의 매끄러운 표면을 미끄럼 이동하도록 함에 따라 소선에 가해지는 마찰력이 현격하게 줄어들게 되고, 그에 따라 단선발생 가능성이 감소함과 아울러 연선되어 나오는 스틸코드의 품질특성이 향상되는 장점이 있다.

그리고, 본 고안의 회전휠에서는 연선기 가동을 위한 소선의 배선시 하부 가이드 롤러로부터 내부공급대 상부의 회전롤러로 향하는 소선이 단순히 회전휠 측면의 경질크롬층 표면을 거쳐 지나도록 배선하면 되기 때문에 종래 가이드 홀 방식 회전휠에서의 소선 배선작업에 비해 훨씬 간편하고 신속하게 소선의 배선을 행할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 고안의 회전휠에서는 회전휠의 측면 경질크롬층중에서 어느 한 지점이 소선과의 접촉마찰에 의해서 마모가 일어난 경우 그 마모발생 상태에 대한 확인이 용이하며, 마모가 일어난 것으로 확인된 때에는 종래와 같이 가이드 팁을 교체할 필요없이 회전휠을 지나는 소선이 마모가 발생되지 않은 경질크롬층의 다른 부위를 지나도록 소선의 통과위치를 변경시키기만 하면 되므로 회전휠의 관리가 그만큼 수월해지는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 스틸코드 연선기의 회전휠(31)에 있어서, 회전휠(31)의 전체 외측면에 경질크롬층(41)이 코팅되며, 상기 회전휠(31)의 저면 주연부에는 회전휠의 경질크롬층(41) 표면으로 향하는 소선을 가이드하는 가이드 핀(42)이 한개 이상 결합됨을 특징으로 하는 스틸코드 연선기의 회전휠.
2. 삭제