KR200386385Y1 - 선재의 권취 포장용 박스 내에 설치되는원통형중심지지대 - Google Patents

Abstract

전기 전자 산업에서 도체로 사용되는 선재 중 중선과 세선의 권취 포장을 일체화시켜 간편성을 증대시킨 권취 포장용 박스 내에 설치되는 원통형중심지지대에 관한 것으로, 상세하게는 종래 종이 포장 박스에는 종이로 된 원통형중심지지대를 접착 설치하고 플라스틱 사출 박스에는 플라스틱으로 된 원통형중심지지대를 박스와 연결되는 일체형 금형으로 사출 성형하여 사용해 왔으나, 박스와 중심지지대를 분리 제작 활용함으로써 박스 제조의 편의성과 재활용 효율성을 증대시키고, 한편 중심 지지대의 형태를 상하동형의 원통형에서 상하이형의 경사진 원통형으로 변경함으로써 해권시 선재의 엉킴과 꼬임을 획기적으로 개선시킨 착탈식 경사진 원통형중심지지대를 제공하는 것이다.

Description

선재의 권취 포장용 박스 내에 설치되는 원통형중심지지대 {BOBBIN MOUNTED PACKAGE BOX}

본 고안은 선재의 권취 포장용 박스 내에 설치되는 보빈 역할을 하는 원통형중심지지대에 관한 것으로서, 특히 일정각도로 테이퍼지게 형성되어 권선과 해권이 원활하게 이루어지는 원통형중심지지대에 관한 것이다.

릴이나 보빈, 드럼이 회전하는데 따라 회전축의 원주에 선재를 감는 방법은 고대로부터 우리 생활에 널리 이용되어 왔다. 실패에 실을 감을 때, 물레에 실을 감을 때, 실은 회전하는 실패나 물레의 감기는 부분 즉, 드럼의 축 방향과 직각이 되는 곳에서 계속 공급만 해주면 된다. 그러나 같은 위치에서 계속 공급되면 감기는 실은 같은 자리에 계속 덧감겨지니까(overlap) 실의 공급 위치를 좌우(또는 상하로) 감겨지는 속도와 실의 굵기에 맞춰 덧감겨지지 않도록 정밀하게 이동시켜야 한다. 이것이 정렬 권취법이다.

정렬 권취를 하면 같은 크기의 보빈이나 릴, 또는 드럼에 최대한 많은 양(길이)을 권취 할 수 있고 또 해권시에 엉킴을 상당비율 감소시킬 수도 있다. 무명실처럼 탄력성과 신축성이 있는 선재는 감을 때 드럼과 공급지점간에 걸리는 팽팽함(Tension, 장력, 응력)이 적당해야 해권시 풀리는데 이상이 생기지 않는다.

최근 전기 전자산업의 발달과 함께 여기 사용되는 도체용 선재 산업도 병행 발전 되었다. 또한 전기 전자산업이 정밀 소형화됨에 따라 선재 역시 세선화되고 기계적 특성 또한 그에 적응하도록 고도로 정밀화 되었다. 그에 따라 등장한 것이 선재 특성이 변화되지 않도록 권취 포장 이송하고 보다 편리하고 능률적으로 해권하는 기술적 과제가 대두되었다.

이제까지 중선과 세선을 권취 포장하는 방법은 릴, 보빈, 드럼에 권취하여 포장하든가 드럼이 내장된 상자(Box)(종이 또는 플라스틱)에 담는 것들이다. 이들 권취틀(릴, 보빈, 드럼등)은 권취되는 원통형 중심축의 직경이 양쪽 모두 같거나 한쪽이 다른 쪽보다 약간 작은 것(Taper Bobbin이라 칭함)이 주축을 이루고 있다. 원형 또는 사각의 박스 모양의 일체형도 그 내부에는 대부분 선재가 권취되는 드럼의 역할을 하는 원통형의 중심 지지대가 있으며, 그것은 모두 원통의 양쪽 끝 직경이 똑같다.

70년대부터 사용되기 시작한 이러한 선재 권취 포장용 박스는 제조되는 재료에 따라 합지나 골판지 등 종이로 만드는 것과 합성수지로 사출 성형해서 만드는 플라스틱 통의 두 가지가 있다. 어느 것이든 박스 중심부에는 원통형의 중심지지대가 있어 이것과 박스 외벽에 생기는 공간에 선재를 나선형으로 차곡차곡 감아 넣도록 되어 있고, 해권시에는 박스를 회전시키든가 그대로 고정시키고 선재를 수직상향 방향으로 뽑으면서 사용토록 되어 있다.

첫 번째 문제는 여기서 발생한다. 종이박스의 경우 원통형이거나 사각 박스형이거나 모두 원통형 중심지지대를 박스 제조시에 부착함으로써 공박스를 운반 보관하는데 너무 체적이 커지니까 할 수 없이 원통형중심지지대를 권취 단계에서 넣도록 착탈식으로 바꾸게 되었다. 그러고 보니 이송시 충격으로 원통중심지지대가 움직여 맨 밑 바닥부에서 선재가 엉키는 일도 생겼으나 최근에는 많이 개선되었다. 플라스틱 통 또한 빈 통의 저장이 문제되어 원통형중심지지대 하저부를 빈 공간으로 만들어 끼어 넣도록 개조되었으나 원통형의 상하직경이 동일하므로 겹쳐 포개 쌓을 때 삽입이 어렵거나 다시 분리할 때 잘 빠지지 않는 상황이 빈번하여 결국 파손시켜서 빼내야 하는 등 재활용에도 문제가 많이 발생하였다.

두 번째 문제는 최근 나날이 발전하는 속도 경쟁에 대한 적응문제이다. 수직 상승 방향으로 뽑아져 나오는 선재가 계속 일정한 속도로 뽑혀 나올 때는, 꼬임이나 엉킴 문제가 덜 발생하지만, 잠시 정지 되었다가 고속으로 뽑혀 나올 경우, 원통형중심지지대에서 서서히 원호가 좁아져서 풀려나오는 것을 방해한다. 일단 원호가 좁아지면 겹쳐있던 선재 원호들이 흘러내리지 못하고 원통형중심지지대를 옥죄게 만들어 더 이상 뽑혀 나오지 못하게 만든다. 물론 박스를 권취했던 방향의 역방향으로 회전시키면서 해권하는 경우는 이처럼 옥죄어지는 경우가 드물지만, 차곡차곡 쌓여 있던 선재의 원호들이, 이송도중 상하좌우로 흔들림으로 해서 서로 이리저리 위, 아래로 끼어들어, 나중에 풀려야 할 원호가 풀려나오는 원호를 짓누르게 되면 풀려나오던 원호가 갑자기 작아져서 원통벽을 압박하니까 더 이상 풀리지 못하고 끌려가게 되는 것이다.

도 1에 종래기술에 의한 원통형중심지지대(10)의 일례가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 원통형중심지지대(10)는 선재가 감기는 원통형의 몸체부(11)와 하단부 플랜지 모양의 밑받침대(12)로 구성되어 있다.

이런 현상을 예방코자 고안된 것이 소위 테이퍼 보빈(Taper Bobbin)이다. 선재가 감기는 드럼의 직경이 상하가 다르게, 즉 한쪽이 다른 쪽보다 가늘게 되어 경사지게 만든 것이다. 이런 보빈을 더 굵은 쪽을 밑으로 향하도록 세워놓고 수직상승 방향으로 뽑아 쓸 경우, 잠시 정지하는 동안 원호가 커지더라도 밑으로 흘러내리는 경우가 적어지므로 상당한 효과를 보게 된다. 그러나 권취된 양이 점점 줄어들게 되면 보빈의 양쪽 바퀴(날개)의 가장자리보다 권취된 드럼의 면이 훨씬 깊어지므로 선이 뽑혀져 나올 때 원호가 줄어들면 보빈 바퀴 가장자리에 걸리게 되어 많이 감겨있을 때보다 효율이 떨어지게 된다.

박스 내에 설치되는 원통형중심지지대는 윗부분의 바퀴(날개)가 없다. 또한 처음 귄취될 때나 나중 귄취될 때나 권취되는 원호의 직경은 항상 일정하다. 보빈은 드럼위에 선재가 감기는 동안 드럼 직경이 커지므로 원호의 크기는 귄취 시작지점과 끝 지점에서의 원호 크기엔 차이가 날 수밖에 없다. 따라서 박스 내에 설치되는 드럼역할을 하는 원통형중심지지대의 상하직경을 위쪽은 작게, 아래쪽은 크게 경사지게 한다면, 박스를 회전시키지 않고 수직상향으로 해권해도 원호가 줄어들어 옥죄게 만드는 일은 훨씬 감소될 것이다.

최근처럼 고도로 정밀하게 제조되는 선재를 보빈이나 릴, 드럼 등에 권취하여 포장, 이송, 보관하는 것은, 해권의 문제 외에도 여러 가지 문제를 발생시킬 여지가 있다. 아주 정밀하게 정렬 권취한다 해도, 선재의 표면은 항시 이웃과 밀착될 수밖에 없다. 권취되는 선재와 먼저 감긴 선재가 강하게 밀착되지 않도록 느슨하게 감으면 정렬 권취도 어렵고 또 이송 중 약간의 충격으로도 권취된 원호가 미끄러져 원호끼리 엇기게 될 수도 있다. 또 상당한 장력을 주어 팽팽하게 감으려고 할 때는 아주 연하고 신율이 좋은 선재, 특히 극세선 같은 것은 신율, 인장강도, 선경과 같은 기계적 특성이 변할 수도 있다. 이 모든 것을 감안하여 정확하게 권취한다 해도 운송, 적재, 사용처 등의 외부 환경에 노출될 때 선재에 손상을 초래할 수 있는 요인이 많아 박스에 권취 포장된 것보다 훨씬 취약하다.

따라서 최근에는 박스 내 권취 포장이 권장되고 그 역시 소형부터 중형, 대형으로 차츰 이용범위도 확대되는 추세이다.

선재를 박스 내에 권취 포장하는 방법에는 앞에서 제시한 바와 같이 재료상으로 종이와 합성수지, 형태상으로 4각 육면체와 원통형 각 2종으로 구분할 수 있다. 즉 종이로 만드는 육면체와 원통이 있고, 합성수지로 만드는 육면체와 원통형이 있을 수 있는데, 현재는 합성수지 사출 성형으로는 원통형밖에는 개발되어 있지 않다.

포장은 어떤 경우든 규격과 재질이 표준화되어야 한다. 운송 하역 등이 기계화, 자동화되고 있기 때문에, 그에 적응하기 위해서도 필요하지만, 모든 포장제가 표준화되고 규격화되어야 제조원가도 절감될 수 있고 재활용도 촉진될 수 있기 때문이다.

박스 규격은 화물용 컨테이너에 데드 스페이스(Dead Space:이용할 수 없는 빈 공간)가 없도록 거의 규격화되어 있으며 또 대부분의 제조자들도 이점을 감안하여 자체 포장박스 규격을 정한다. 컨테이너 내부가 직육면체이니까 박스는 거의 대부분 육면체로 만들어진다. 따라서 선재용 권취 포장 박스도 향후에는 모두 육면체 박스형으로 제조될 수밖에 없을 것이다.

이렇게 볼 때 선재용 권취 포장용 박스가 다른 제품의 포장 박스와 다른 점은 상자 내부에 권취되는 드럼 역할 내지 중심회전축 역할을 하는 원통형중심지지대가 설치된다는 것뿐이다.

이 원통형중심지지대는 어느 상자에든 집어넣기만 하면 되는 착탈식으로 하는 것이 좋다. 그렇다고 설치, 수거하는데 번거로우면 능률저하가 우려되고 또 권취된 상황에서는 선재중량 때문에 고정될 것이며 완전 해권했을 경우는 임무를 다한 것이므로 따로 수집 보관하여 재사용토록 하기 위해서는, 붙였다 띄었다 하는 것 보다 그냥 살며시 놓았다가 집어내는데 편리하도록 아무런 탈부착 장치를 만들지 않는 것이 좋다.

원통형중심지지대는 상하의 직경이 다르도록 즉 상측이 하측보다 가늘게 되도록(원통의 표면이 경사지도록) 만든다. 경사각은 선재의 특성에 따라 수직보다 작은 85도에서부터 75도까지 여러 형태가 가능하며 원통의 하부 직경은 용도에 따라 300㎜이하, 최소 50㎜까지 박스의 크기에 따라, 용도에 따라 알맞게 만든다.

원통의 높이는 박스 높이보다 5㎜이상 10㎜이하로 낮게하고 제품이 외부 충격에 손상되지 않도록 중심지지대까지 덮을 수 있는 완충제를 포장할 때 삽입하는 것이 좋다.

원통형중심지지대 하부는 마치 보빈의 바퀴와 같은 밑받침이 있어 원통형중심지지대가 박스 내부에서 안정되게 수직으로 세워지도록 밑받침과 원통을 일체형으로 사출 성형한다.

진원형의 밑받침 직경은 사용하려는 박스바닥(정사각형)의 1변 길이보다 2㎜이상 10㎜이내로 작게 하고 그 가장자리 원호 주위에 2㎜이상 10㎜이내의 턱을 두어, 최초에 권취되어 쌓이는 선재 원호들이 중심지지대 밖으로 일탈되는 것을 방지한다.

밑받침과 원통이 만나는 각은 90도 이상 100도 이하로 하여 선재가 적층될 때 선재끼리 밀착되는 것을 방지할 수 있다.

이 역시 권선 포장하려는 선재의 특성에 따라, 또 사용하려는 박스와 중심지지대의 크기에 따라 적당하게 조절하는 일이 필요하다.

원통과 밑바닥의 표면은 표면거칠기(표면조도) Rmax가 6㎛이상 20㎛이하로서 너무 매끈하여 광선의 전반사가 일어나지 않는 정도가 적당하나, 역시 권취 포장하려는 선재 특성과 부합되도록 하는 것이 좋다.

이상과 같은 경사진 원통형중심지지대는 선재를 권선할 때 드럼과 같은 회전축의 중심이 되면서 선재끼리 밀착되는 것을 방지하고, 동시에 박스를 이동시킬 때 선재의 원호들이 중심축을 일탈하는 것을 막아 엉킴을 방지하는 역할을 한다. 또한 해권할 때는 선재 원호들이 엉키는 것을 방지하며 박스를 회전시키지 않고 수직상향으로 선재를 뽑아내서 사용할 때 선재의 엉킴을 방지하며 지속적으로 쌓이는 비틀림 응력을 가끔씩 풀어주는데 중요한 역할을 한다.

이 고안에서 제시하는 착탈식 경사진 원통형중심지지대의 상단에는 도면에 도시된 바와 같이 상단 원호중심을 가로지르는 가로대 손잡이가 부착된다.

이 손잡이는 여러 가지 역할을 한다. 박스 내에 권선된 선재의 무게 중심을 잡을 때 한손으로 이 손잡이를 잡고 다른 손으로 박스 외피를 잡은 다음 가볍게 좌우로 흔들 수 있으며, 만일 순간 충격이나 출렁거림에 의해 박스 내에 권선된 선재의 원호들이 흐트러졌거나 상하가 어긋나게 끼어들었을 경우 이 손잡이를 잡고 좌우로 가볍게 흔들면서 권선 원호들을 정렬시키는데 아주 유효하게 쓰인다.

또한 박스나 중심지지대를 따로따로 수거할 경우, 박스는 접어서 적치하고 중심지지대는 그것대로 차곡차곡 끼어 넣을 때 손잡이가 있으므로 잡고 운반하는데 매우 유용할 수 있다.

본 고안에 의한 선재의 권취 포장용 박스 내에 설치되는 원통형중심지지대는 전기전자의 도선인 선재를 권취 포장할 수 있도록 원통형의 몸체와 하단부의 밑받침대가 일체로 형성된 선재의 권취 포장용 박스 내에 설치되는 원통형중심지지대에 있어서, 상기 원통형중심지지대의 몸체는 상단부로부터 하단부로 갈수록 직경이 증대되도록 테이퍼지게 형성되되, 수평면과 그 테이퍼진 몸체의 내부각이 75도에서 85도 사이가 되도록 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 밑받침대의 직경은 상기 몸체 하단부 직경의 1.5배 이하로 형성된 것이 바람직하다.

또, 상기 밑받침대의 외면 끝단에는 상측으로 돌출된 방지턱이 형성하는 것이 바람직하다.

또, 상기 몸체의 상단부에는 그 몸체부의 중심을 가로지르는 손잡이가 형성는 것이 바람직하다.

이하, 본 고안의 실시 예를 참조된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 참조된 도면, 도 2는 본 고안에 의한 원통형중심지지대의 사시도, 도 3은 본 고안에 의한 원통형중심지지대의 평면도, 도 4는 도 3에 도시된 IV-IV선에 의한 단면도이다.

본 고안은 이제까지 여러 발명자와 고안자들에 의해 지속적으로 발명 개량되어 오면서 오늘날 유용하게 사용하고 있는 각종 선재의 권선 포장용 릴, 보빈, 드럼과 같은 권선용 틀과 선재 전용 종이상자 및 합성수지 상자의 장점을 살려, 그보다 더욱 효과적이고 경제적이며 재활용 이용률을 높일 수 있는 선재 권선 포장용의 꼬임과 엉킴을 방지하는 착탈식 경사진 원통형중심지지대를 제작하여 사각 또는 원형 상자에 넣어서 사용하게 하는 고안이다.

따라서 이 고안의 핵심은 착탈식(독립된) 경사진 원통형중심지지대의 형태가 어떤 모양으로 제조되어야 권취와 해권시 꼬임과 엉킴을 보다 적게 할 수 있으며 그것을 어떤 재질로 어떻게 만들어야 소기의 목적을 달성할 수 있겠는가를 제시하는 것이다.

경사진 원통형중심지지대(20)의 형태는 도 2 내지 도 4에 나타난 바와 같이 테이퍼 보빈(Taper Bobbin)의 원통직경이 작은 쪽(가는 쪽)의 바퀴(날개)를 떼어낸 모양과 비슷하게, 밑받침대(22)가 일체형으로 형성되고 몸체(21)의 상단 원통직경과 하단 원통직경의 비율은 권선, 포장하려는 선재의 특성에 따라, 포장단위(중량 또는 총길이)에 따라, 혹은 사용자의 사용 환경 특성에 따라 달라질 수 있지만, 적어도 그 테이퍼 각(경사각)은 내측 각으로 85도~75도 범위 내에 있는 것이 가장 바람직하다. 각도가 이보다 크면(90도에 가까우면) 경사의 의미가 반감되며, 이보다 작으면(75도이하) 너무 경사가 급해 해권할때 선재의 원호직경이 축소되는 비율을 넘어서 역시 경사를 주는 의미가 반감된다.

또한 하단의 밑받침대(22)와 몸체(21)가 만나는 각은 90도에서 100도 사이가 되도록 하고 일정한 각의 라운드(2R)를 갖도록 구성하여 곡면을 만들어 주는 것이 선재 흐름을 원활하게 한다.

적정한 여유 공간을 확보하고 경제적인 여유공간을 확보하기 위하여 하단 밑받침(22)의 원판 크기는 사용하려는 박스 내벽과 사방 2㎜이상 5㎜이내의 간격이 있도록 조절되어야 하며 권선량을 늘리기 위해서는 몸체(21)의 원통직경을 줄여 박스 내벽과 중심지지대 원통과의 간격을 넓혀주면 되는데 그 간격이 원통직경의 1.5배 초과하면 즉 밑받침대의 직경이 하부 원통직경의 1.5를 넘으면 중심지지대(20)가 파손될 위험이 있다.

하단 밑받침(22) 원판의 가장자리에는 이탈 방지턱(22a)을 두되, 선재의 선경에 따라 달리해야 한다. 최소 2㎜이상 10㎜이내의 외각 턱을 설치하여 초기에 권선되는 선재의 원호가 밑받침(22)을 일탈하지 않도록 하는 것이 필요하다.

원통형중심지지대(20)의 최상단 원주면에는 반원이 되는 직경을 따라 알맞은 굵기의 가로막대 손잡이(21a)를 설치하면 필요시 권선된 선재를 정렬시키거나 수거시 편리함 등 여러 유효한 효과를 보게 한다.

이상과 같이 제조하는 착탈식 경사진 원통형지지대(20)의 장점은 그밖에도 많다.

종이 4각 박스를 사용할 경우 정사각형이 아닌 박스도 피치 못할 경우 사용해도 크게 문제되지 않는다.

박스는 권취할 때 테이프를 붙이고 중심지지대만 넣으면 되니까 적치장소가 크게 소요되지 않는다. 또 종이 박스를 다른 용도로 재활용할 때도 중심지지대만 꺼내 놓으면 된다. 약간은 위험한 발상이지만, 박스가 선재하중을 충분히 견딜 수 없을 만큼 조금 약해도, 중심지지대가 받쳐주니까 상당히 적층할 수도 있다.

만일 플라스틱으로 사출된 일반용 원형통도 그 속에 중심지지대만 넣을 수 있으면 권취가 가능하다. 물론 사각, 육각, 어느 형태로 성형된 상자라도 중심지지대를 그 안에 넣을 수 있으면 사용가능하다.

이 고안이 실용화되면 그에 따른 효과는 선재산업 발전에 많은 영향을 줄 것이다. 테이퍼 보빈은 보빈을 회전시키면서 해권하는 장치가 없는 곳에서 비교적 고속으로 선재를 사용할 때 세워놓고 뽑아 써도 큰 무리가 없는 권취 포장법이다. 그러나 여전히 권취와 해권, 이송, 보관시 문제가 발생하여 권취 후 권선된 부위를 수지 필름이나 방습성 절연지등으로 감고 또 박스 포장해야 하는 번거로움도 따랐다. 이러한 포장비의 불필요한 지출은 제조원가를 상승시킨다. 포장자재의 재활용 측면에서의 빈 보빈 회수도 먼지, 상처등 많은 어려움을 초래한다. 박스 제조시부터 중심지지대를 설치해야 하는 원통형 종이통은 내용물 대비 포장비가 엄청나게 많이 든다.

그렇게 많이 지출되는 포장비에 비해서 해권시 꼬임이나 엉킴의 문제는 여전히 개선되지 않고 있는 것이 현재 선재산업의 현실이다. 따라서 선재의 권선포장에서 꼬임과 엉킴 문제를 근본적으로 개선해 주고, 또 포장박스 제조단가도 획기적으로 줄일 수 있으며 재활용도 크게 제고할 수 있는 이 착탈식 경사진 원통형중심지지대의 활용은 선재산업 발전의 새 지평을 열 것이다.

본 고안은 상기 실시 예에 한정되지 않고 본 고안의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변형 실시될 수 있다.

도 1은 종래기술에 의한 원통형중심지지대의 사시도,

도 2는 본 고안에 의한 원통형중심지지대의 사시도,

도 3은 본 고안에 의한 원통형중심지지대의 평면도,

도 4는 도 3에 도시된 IV-IV선에 의한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

20 : 원통형중심지지대 21 : 몸체

22 : 밑받침대

Claims (4)

1. 전기전자의 도선인 선재를 권취 포장할 수 있도록 원통형의 몸체와 하단부의 밑받침대가 일체로 형성된 선재의 권취 포장용 박스 내에 설치되는 원통형중심지지대에 있어서,

   상기 원통형중심지지대의 몸체는 상단부로부터 하단부로 갈수록 직경이 증대되도록 테이퍼지게 형성되되, 수평면과 그 테이퍼진 몸체의 내부각이 75도에서 85도 사이가 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 선재의 권취 포장용 박스 내에 설치되는 원통형중심지지대.
2. 제1항에 있어서,

   상기 밑받침대의 직경은 상기 몸체 하단부 직경의 1.5배 이하로 형성된 것을 특징으로 하는 선재의 권취 포장용 박스 내에 설치되는 원통형중심지지대.
3. 제1항에 있어서,

   상기 밑받침대의 외면 끝단에는 상측으로 돌출된 방지턱이 형성된 것을 특징으로 하는 선재의 권취 포장용 박스 내에 설치되는 원통형중심지지대.
4. 제1항에 있어서,

   상기 몸체의 상단부에는 그 몸체부의 중심을 가로지르는 손잡이가 형성된 것을 특징으로 하는 선재의 권취 포장용 박스 내에 설치되는 원통형중심지지대.