KR20040042863A - 금속 와이어용 릴 - Google Patents

Abstract

원통형의 권선부(1)와, 권선부(1)의 좌우 양측에 일체로 설치된 한 쌍의 플랜지(2)를 금속 와이어용 릴(10)이 구비한다. 권선면(1a)과의 사이에 간격(a)을 두고 설치되고 권선면(1a)의 거의 전 둘레를 피복할 수 있는 원통형의 권선부 대향판(5)으로 권선부(1)의 권선면(1a)을 둘러싸고, 권선부 대향판(5)에 걸리는 권취 압력을 흡수하기 위한 불연속부(6)를 구비한다.

Description

금속 와이어용 릴{REEL FOR METALLIC WIRE}

본 발명은 금속 와이어를 권취(winding)(감기)하기 위한 릴에 관한 것으로서, 특히 금속 와이어를 릴에 권취하였을 때의 권취 장력에 의한 릴의 권선부의 파손 방지 대책 및 릴의 권선부와 플랜지의 접합부의 파손 방지 대책을 가진 금속 와이어용 릴에 관한 것이다.

일반적으로, 금속 와이어용 릴(21)은 도 9 및 도 10에 도시하듯이, 권선부(22)와 권선부의 양 단부에 설치되는 한 쌍의 플랜지(23, 23)로 구성되어 있다. 권선부(22) 및 한 쌍의 플랜지(23, 23)는 구조용 탄소강(예로서, S45) 등의 두꺼운 강재(鋼材)로 구성된다. 제조의 규격에 따라서, 권선부(22)와 플랜지 (23, 23)를 일체물로서 깎아낸 일체식 릴(깎아낸 릴)과, 권선부(22)와 플랜지(23, 23)를 용접한 용접식 릴(조립식 릴)로 분류된다.

이러한 릴에 금속 와이어, 예로서, 와이어의 직경이 0.12-0.16mm(또는 그 이하)의 와이어-소(wire-saw)용 미세 금속 와이어, 또는 고무 제품 보강용 연선(撚線)(twisted wire) 스틸 코드(steel cord){타이어 코드(tire cord)}의 소재 선으로서의 직경 0.15-0.40mm 정도의 미세 금속 와이어(경우에 따라서는 스틸 코드도 포함한다)을 소정의 장력(예로서, 0.4kg-1.5kg)으로 릴에 감은 경우에, 이 권취 장력에 기인하여 큰 조여 붙은 힘이 권선부에 작용한다.

또한, 권선부의 폭(H)보다 직경(L)이 큰 릴{H<L, 도 9 참조 (슬림형 릴이라고 한다)}의 경우, 권선부에 걸리는 권취(winding) 압력보다 플랜지에 걸리는 압력(측방향 압력)이 훨씬 크고, 이 압력은 도 9에 점선으로 도시하듯이 양쪽의 플랜지를 서로 멀게 하는 방향으로 눌러 확장시키는 변형을 일으키도록 작용한다.

발생하는 측방향 압력은 금속 와이어의 선 직경이 작을수록, 또한 권취 장력이 클수록, 또한 권취 왕복 회수가 많을수록 크게 된다. 상기 미세 금속 와이어, 예로서 와이어 톱의 경우, 릴에 40-60kg 또는 그 이상의 중량을 권취하지만, 그러한 경우의 측방향 압력은 수 톤 또는 수십 톤에 달하는 일이 있다.

그 결과, 이 슬림형 릴의 경우, 권선부와 플랜지의 이음매(Y)에 응력이 집중하고, 이 위치에 파손이 발생한다. 따라서, 이러한 형상의 릴의 경우에는, 특히 권선부(22)와 플랜지(23)의 접합부의 보강이 필요하게 된다. 권선부와 플랜지를 용접하여 구성한 릴의 경우, 이 용접 부분에 응력(측방향 압력)을 완전히 흡수할 수 없기 때문에, 파손의 정도가 지극히 높다. 따라서, 이러한 형상의 릴에 대하여는, 릴의 권선부 및 플랜지의 보강 대책 및 권선부와 플랜지의 접합부의 파손 방지 대책이 필요하다.

한편, 플랜지의 직경(L)보다 권선부의 폭(H)이 큰 릴{L<H, 도 10 참조(긴 권선부 릴이라고 한다)}의 경우, 권취 장력에 기인하여 권선부에 작용하는 상기 큰 조여 붙는 힘은 플랜지보다도 권선부에 집중하고, 이 조여 붙는 힘(권취 압력)에 의해, 권선부는 그 중앙부의 직경이 감소하도록 변형되고(도 10에 점선으로 도시한다), 이 변형에 의해, 양쪽의 플랜지는 내측으로 들어오도록 변형한다. 따라서, 이러한 형상의 릴에 대하여는 권선부에 대한 보강이 필요하다.

종래의 릴은 이 측방향 압력에 견딜 수 있는 강도 및 강성을 부여하기 위해서, 두께 20-50mm 정도의 두꺼운 강재를 사용하고 있다. 따라서, 종래의 릴은 매우 중량이 크고, 릴의 취급이 매우 어렵고, 운반비도 커지고 있다. 또한, 재료비 및 가공 비용이 높게 되었다.

더욱이, 이러한 튼튼한 구조의 릴에서도, 발생하는 측방향 압력이 방향에 상관없이 크기 때문에, 플랜지 및 권선부가 소성 변형하는 것을 피할 수 없다. 따라서, 수 회 내지 수십 회의 반복 사용에 의해, 릴의 변형이 진행하고, 또는 파손하여 쓸모 없게 된다. 즉, 종래의 릴은 비용 증가에 합당한 내구성이 보증되지 않는다는 문제가 있다. 이러한 문제에 대처하기 위한 릴로서, 일본국 특개평 11-114798호 공보(제3쪽, 제1도, 이하, 문헌 1이라고 한다)에 도시한 바와 같은 릴이 제안되어 있다.

더욱이, 권선부의 내측에 보강 부재를 설치하여 권선부의 보강을 도모하도록 한 릴도 제안되어 있다{일본국 특개평 2001-206636호 공보(제2쪽, 제3도), 이하, 문헌 2라고 한다}.

문헌 1에 기재된 릴은 도 11에 도시하듯이, 소-와이어(saw-wire)를 감는 배럴(barrel)부(31)와, 배럴부(31) 양단의 플랜지부(32)와, 배럴부(31)의 중심 중공부 내로 압입된 충전재(33)로 형성되고, 충전재(33)가 릴의 변형을 억제하도록 작용하는 구성으로 되어 있다. 여기에서, 충전재(33)는 강(鋼)보다 중량이 가볍고, 또한 압축강도를 가진 재료로 되어, 뚜껑 부재(34)에 의해 유지되도록 되어 있다. 도 11에서 부호 35는 뚜껑 부재(34)를 플랜지부(32)의 단부에 고착하기 위한 수 나사를 나타낸다.

그러나, 도 11에 도시된 금속 와이어용 릴은 금속 와이어의 권취 장력에 의해 배럴부(권선부)가 조여 붙어도, 배럴부(31)의 중심 중공부 내로 압입된 충전재(33)가 조여 붙이는 힘에 대항하도록 작용하여, 배럴부(31)의 변형을 억제할 수 있을 뿐, 구조가 복잡하고 충전재를 필요로 하기 때문에, 비용면 및 중량면에서 불리하다는 문제가 있다.

또한, 문헌 2에 기재된 릴은 도 12에 도시하듯이, 권선부(41)의 내측에 링 형상의 보강판(43)이 붙여진 구성으로 되어 있다. 부호 42는 플랜지부를 나타낸다. 이 도 12에 도시한 릴은 그 권선부(41)가 보강판(43)으로부터 이격된 부분에서는 보강효과가 작게 되기 때문에 보강판(43)의 수가 적으면 국부적으로 강도가 약하게 된다. 보강판(43)의 수를 증가시키면 제작 비용이 높게 되는 것뿐만 아니라 제조 공정이 증가하여 작업 능률도 저하된다.

본 발명의 목적은 종래의 금속 와이어용 릴에서의 이러한 과제를 해결하여 중량이 작고 값싸면서도 충분한 강도와 반복 사용성을 가진 미세 금속 와이어용 릴을 제공하는 것이다.

본 발명은 원통형의 권선부와, 상기 권선부의 좌우 양쪽에 일체로 설치된 한 쌍의 플랜지를 구비하는 금속 와이어용 릴에 있어서, 상기 권선부의 권선면을 상기 권선면과의 사이에 간격을 두고 설치되며 상기 권선면의 거의 전 둘레를 피복할 수 있는 원통형의 권선부 대향판으로 둘러싸며, 상기 권선부 대향판에 자신에게 걸리는 권취 압력을 흡수하기 위한 불연속부를 형성하는 구성으로 함으로써, 금속 와이어를 릴에 감아 붙인 때의 권취 인장력에 의한 릴 권선부의 파손을 방지하도록 하여 과제 해결의 수단으로 하고 있다.

이 발명의 릴은 권선부가 릴 본체의 권선면과 원통형의 권선부 대향판의 2층구조로 되어 있고, 더욱이, 권선부 대향판은 릴 본체의 권선면과의 사이에 간격을 갖고 설치되기 때문에, 금속 와이어를 릴에 감아 붙일 때 권선부에 큰 조여 붙는 힘이 작용하면, 그 조여 붙는 힘에 의해 권선부 대향판은 자유로 탄성 변형할 수 있다. 더욱이, 권선부 대향판에 형성된 불연속부가 권선부 대향판의 탄성 변형량을 흡수하도록 작용하기 때문에, 권선부에 작용하는 큰 조여 붙는 힘의 대부분이 권선부 대향판에 의해 흡수된다. 이렇게 해서, 본 발명에 의하면, 금속 와이어를 릴에 감아 붙이는 경우의 권선부에 작용하는 큰 조여 붙는 힘에 의해 릴 권선부의 중앙부의 직경이 축소하도록 변형하는 것을 억제할 수 있고, 릴의 내구성의 향상이 가능하게 된다.

또한, 상기 권선부 대향판을 그 한 쪽의 단부를 자유단 에지부로 형성하고 다른 쪽의 단부를 기단(基端) 에지부로 형성함과 동시에 전체 형상을 반원호형 단면(斷面)으로 형성한 한 쌍의 권선부 대향편으로 구성하고, 양쪽의 상기 권선부 대향편을 각각 상기 권선부의 권선면에 삽입한 후, 각각의 상기 자유단 에지부 사이에 불연속부가 형성되도록 각각의 상기 기단 에지부끼리 용접하여, 권선부 대향판으로 상기 권선부의 상기 권선면의 거의 전 둘레를 둘러싸도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 권선부 대향판이 반원호형 단면(斷面)으로 형성되는 한 쌍의 권선부 대향편으로 구성되고, 상기 한 쌍의 권선부 대향편을 좌우로 분할하고, 분할면의 전 둘레에 걸쳐 불연속부가 형성되도록 상기 한 쌍의 권선부 대향편의 접합 단부면(端部面)을 용접함으로써 상기 권선부 대향판이 상기 권선부의 상기 권선면의 거의 전 둘레를 둘러싸는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의해, 기존의 릴에 간단히 권선부 대향판을 장착할 수 있기 때문에, 권선부 대향판의 교체가 가능하게 되고, 릴을 반영구적으로 사용하는 것이 가능하게 된다. 또한, 권선부가 이미 변형하여 사용 불가능하게 되어버린 릴에서도 그 권선부에 권선부 대향판을 부착함으로써 재사용 가능한 릴로 복원하는 것도 가능하게 된다.

더욱이, 본 발명은 원통형의 권선부와, 상기 권선부의 좌우 양쪽에 일체로 설치된 한 쌍의 플랜지를 구비하는 금속 와이어용 릴에 있어서, 상기 권선부의 권선면을 상기 권선면과의 사이에 간격을 두고 설치되며 상기 권선면의 거의 전 둘레를 피복할 수 있는 원통형의 권선부 대향판으로 둘러싸고, 상기 권선부와 각각의 상기 플랜지의 이음매부에 단면 형상이 L자 형상인 코너(corner) 대향판을 설치하며, 상기 플랜지 각각의 내면에 도넛(doughnut) 모양의 평면 형상을 가진 플랜지 대향판을 각각 고착하고, 상기 코너 대향판의 수직부의 단부 에지부에 상기 플랜지 대향판 각각의 내부 에지부를 용접함과 동시에 상기 코너 대향판 각각의 수평부의 단부 에지부에 상기 권선부 대향판의 각각의 외부 에지부를 각각 용접하도록 하여 과제 해결의 수단으로 하고 있다.

이 발명의 릴은 권선부가 릴 본체의 권선면과 원통형의 권선부 대향판의 2층구조로 되어 있고, 더욱이 권선부 대향판은 릴 본체의 권선면과의 사이에 간격을 두고 설치되어 있기 때문에, 금속 와이어를 릴에 감아 붙일 때, 권선부에 큰 조여 붙는 힘이 작용하면 그 조여 붙는 힘에 의해 권선부 대향판은 자유로 탄성 변형할 수 있다. 이렇게 해서, 본 발명에 의하면, 원통형의 권선부 대향판의 작용에 의해, 릴 권선부의 중앙부의 직경이 축소되도록 변형하는 것을 억제하는 기능을 가짐과 동시에, 코너 대향판의 수직부의 단부 에지부를 플랜지 대향판의 내측 에지부에 용접한 때에 발생하는 용접 왜곡에 따른 응력이 릴의 제작 시에 플랜지를 안쪽으로 인장하는 응력으로서 잔류한다. 즉, 릴의 제작 시에, 플랜지를 안쪽으로 인장하는 초기 응력이 존재하고, 그 초기 응력이 측방향 압력에 의해 플랜지가 서로 이탈하는 방향으로 눌러 넓히는 것을 방지하도록 작용한다. 더욱이, 권선부와 플랜지의 이음매에 설치되는 코너 대향판이 이 위치에서의 파손의 발생을 방지하도록 작용하고, 이러한 각 부재의 상호작용에 의해 릴의 내구성의 향상이 가능하게 된다.

권선부 대향판에 불연속부를 형성하면, 이 불연속부가 권선부 대향판의 탄성 변형량을 흡수하도록 작용하기 때문에, 권선부에 작용하는 큰 조여 붙는 힘의 대부분을 권선부 대향판으로 흡수할 수 있다.

또한, 코너 대향판의 L자형 굴곡부의 내면을 원호형으로 형성하여, 응력 집중을 피할 수 있다.

더욱이, 원통형의 권선부의 내측에 강재로 된 나선형 구조체를 설치하는 것이 바람직하다. 권선부의 내측에 설치된 나선형 구조체가 권선부를 내측으로부터 거의 균등하게 보강하도록 작용하기 때문에, 릴의 강성을 증가시킬뿐만 아니라, 권취 압력 흡수 효과 및 측방향 압력 흡수 효과가 부가되고, 이렇게 해서 릴의 강성의 향상과 릴의 권취 압력 흡수 기능 및 측방향 압력 흡수 기능의 향상을 도모할 수 있다.

본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 얻어진다.

(1) 권선부가 릴 본체의 권선면과 원통형의 권선부 대향판의 2층구조로 되어 있고, 더욱이, 권선부 대향판은 릴 본체의 권선면과의 사이에 간격을 갖고 설치되기 때문에, 금속 와이어를 릴에 감아 붙일 때 권선부에 큰 조여 붙는 힘이 작용하면, 그 조여 붙는 힘에 의해 권선부 대향판은 자유로 탄성 변형할 수 있다. 더욱이, 권선부 대향판에 형성된 불연속부가 권선부 대향판의 탄성 변형량을 흡수하도록 작용하기 때문에, 권선부에 작용하는 큰 조여 붙는 힘의 대부분이 권선부 대향판에 의해 흡수되기 때문에, 금속 와이어를 릴에 감아 붙이는 경우의 권선부에 작용하는 큰 조여 붙는 힘에 의해 릴 권선부의 중앙부의 직경이 축소하도록 변형하는 것을 억제할 수 있고, 사용 시에 릴의 권취 압력에 의한 변형을 릴 구성 부재의 탄성 한도 내로 할 수 있어, 릴의 내구성의 향상이 가능하게 된다.

(2) 권선부를 릴 본체의 권선면과 원통형의 권선부 대향판의 2층구조로 하는 구성에 의해, 상기 (1)과 동일하게 사용 시에 릴의 권취 압력에 의한 변형을 릴 구성부재의 탄성 한도 내로 할 수 있음과 동시에, 코너 대향판의 수직부의 단부 에지부를 플랜지 대향판의 내측 에지부에 용접한 때에 발생한 용접 왜곡에 의해 릴의 제작 시에 플랜지를 안쪽으로 인장하는 초기 응력이 존재하고, 이 초기 응력이 측방향 압력에 의해 플랜지가 서로 이탈하는 방향으로 눌러 넓어지는 것을 억제하도록 작용하고, 더욱이, 권선부와 플랜지의 이음매에 설치된 코너 대향판이 이 위치에서의 파손의 발생을 방지하도록 작용하고, 이러한 각 부재의 상호 작용에 의해 릴의 내구성의 향상이 가능하게 된다.

(3) 권선부 대향판, 코너 대향판 및 플랜지 대향판은 기존의 릴에 대하여도 간단히 부착하거나 제거할 있어, 교체가 가능하기 때문에, 릴을 반영구적으로 사용하는 것이 가능하다.

(4) 권선부가 이미 변형하여 사용 불가능하게 되어버린 릴에 대하여도, 그 권선부에 권선부 대향판을 부착함으로써 재사용 가능한 릴로 복원하는 것이 가능하게 된다.

(5) 권선부 대향판은 임의의 위치에서 분할할 수 있기 때문에, 용이하게 제거하여 간단히 교체할 수 있다. 따라서, 권선부 대향판이 변형한 경우에는 변형한 권선부 대향판을 새로운 권선부 대향판으로 교체함으로써 릴을 반영구적으로 사용하는 것이 가능하게 된다.

(6) 권선부의 내측에 설치된 나선형 구조체의 작용에 의해 권취 압력 흡수기능 및 측방향 압력 흡수 기능이 한층 향상된다. 더욱이 이 실시예의 금속 와이어용 릴은 미리 제작한 나선형 구조체를 권선부의 내부에 용접함으로써 형성할 수 있기 때문에 제작 효율, 제작비용 면에서 유리하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예로서의 금속 와이어용 릴의 단면도이다.

도 2는 도 1의 릴의 주요부의 단면도이다.

도 3은 도 1의 릴의 주요부의 사시도이다.

도 4(a)는 본 발명의 릴의 반복 사용성의 테스트 결과를 도시하는 도면이다.

도 4(b)는 종래기술의 릴의 반복 사용성의 테스트 결과를 도시하는 도면이다.

도 5(a)는 권선부 대향판의 한 실시예의 사시도이다.

도 5(b)는 권선부 대향판의 다른 실시예의 사시도이다.

도 6(a)는 슬림형 릴의 측면도이다.

도 6(b)는 긴 권선부 릴의 측면도이다.

도 6(c) 내지 도 6(e)는 불연속부{슬릿(slit)}의 예를 도시하는 개략도이다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예로서의 금속 와이어용 릴의 측단면도이다.

도 8(a)는 나선형 구조의 측면도이다.

도 8(b)는 나선형 구조의 정면도이다.

도 9는 종래의 슬림형 릴의 측면도이다.

도 10은 종래의 긴 권선부 릴의 측면도이다.

도 11은 종래의 고강도 릴의 단면도이다.

도 12는 종래의 권선부 보강 대책을 가진 금속 와이어용 릴의 단면도이다.

도 13은 본 발명의 제2 실시예의 금속 와이어용 릴의 효과를 설명하는 도면이다.

도 14는 도 12에 도시한 종래의 릴의 효과를 설명하는 도면이다.

다음에 도면과 함께 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

(제1 실시예)

도 1 내지 도 3에서, 부호 10은 금속 와이어용 릴을 도시하는데, 이 금속 와이어용 릴(10)은 원통형의 권선부(1)와 권선부(1)의 좌우측에 일체로 설치된 플랜지(2, 2)를 구비하여 구성된다.

권선부(1)의 권선면(1a)이 권선면(1a)과의 사이에 간격(a)을 갖고 설치되며 권선면(1a)의 거의 전체 둘레를 피복 가능한 원통형의 권선부 대향판(5)으로 둘러싸인다. 권선부 대향판(5)에는 권선부 대향판(5)에 걸리는 권취 압력을 흡수하기 위한 불연속부(6)가 형성된다. 이 불연속부(6)는 도 1에 도시한 릴에서는 작은 간격을 가진 슬릿(7)(도 2 및 도 3 참조)으로 구성된다.

슬릿(7)은 그 축선(Z-Z)이 도 2에 도시하듯이 권선부(1)의 축선(Y-Y)에 대하여 수직 방향으로 연장되도록 형성된다. 또한, 슬릿(7)은 그 축선(Z-Z)이 수직 방향으로부터 어느 정도의 각도로 경사한 경우에도 작용효과에 거의 차이가 없다. 도 6(a)에 도시하듯이, 플랜지(2)의 직경(L)이 권선부(1)의 길이(H)보다 큰 형상의 릴(슬림형 릴)에서는, 권선부(1)에 걸리는 압력(A)보다 플랜지(2)에 걸리는 압력(B)이 크기 때문에, 슬릿(7)의 축선(Z-Z)을 도 2에 도시한 바와 같이 설정하면권선부 대향판(5)에 의한 권취 압력의 흡수효과가 높게 된다.

또한, 슬릿(7)은 그 축선이 도 6b에 도시하듯이 권선부(1)의 축선에 평행하게 연장하도록 형성하여도 좋다. 도 6b에 도시하듯이, 플랜지(2)의 직경(L₁)이 권선부(1)의 길이(H₁)보다 작은 "긴 권선부 릴"의 경우, 권선부(1)에 걸리는 압력(A)보다 플랜지(2)에 걸리는 압력(B)이 작기 때문에 도 6(b)에 도시하듯이 슬릿(7)의 축선을 권선부(1)의 축선과 평행하게 설정하는 것이 권선부 대향판(5)에 의한 권취 압력의 흡수효과가 높게 된다. 또한, 슬릿(7)이 권선부(1)의 축선에 대하여 평행한 방향으로부터 어느 정도의 각도로 경사한 경우에도 작용효과는 거의 차이가 없다.

도 6(a), 도 6(b) 및 도 2와 도 3에 도시한 예에서는, 슬릿(7)은 평면도로 나타낼 경우 사인 곡선 형상으로 되어도 좋다. 이 점에 대해서는 후술한다.

릴의 제작 단계{권선부(1)에 플랜지(2)가 부착되기 전의 단계}에서는, 권선부 대향판(5)을 권선부(1)의 횡측(또는, 상하 방향)으로부터 삽입함으로써 간단하게 장착할 수 있다.

기존의 릴에 장착하는 경우에는, 도 5(a)에 도시하듯이 권선부 대향판(5)을 반원형의 한 쌍의 절반부(折半部)(5A, 5B)로 형성하고, 이것을 각각 권선부(1)의 바깥쪽(또는 상하 방향)으로부터 삽입한 후에, 이것의 대향면을 용접함으로써 장착할 수 있다.

도 2, 도 3 및 도 6(a)에서, 절반부(5A, 5B)는 슬릿(7)의 위치에서 좌우로 분할된 구성으로 되어 있고, 좌우로 분할된 절반부(5A, 5B)는 권선부(1)의 상하 방향으로부터 삽입된 후, 용접함으로써 장착될 수 있다. 이 경우의 슬릿(7)은 전체 둘레에 걸쳐 형성된다. 부호 W는 용접선을 나타낸다. 도 5(b)는 도 2, 도 3 및 도 6(a)에 도시한 권선부 대향판(5)의 사시도이다.

도 6(b)에 도시한 것의 경우, 도 5(a)에 도시하듯이 권선부 대향판(5)을 반원형의 한 쌍의 절반부(5A, 5B)로 형성하고 이것을 각각 권선부(1)의 바깥쪽으로부터 삽입하였지만, 이 예의 경우 절반부(5A, 5B) 서로에 대향하는 한 쪽의 측면 단부 에지면(5a)은 평면도로 나타낼 때 직선형상의 직선면으로 형성되고, 서로에 대향하는 다른 쪽의 측면 단부 에지면(5b)은 평면도로 나타낼 때 사인 형상의 곡선면으로 형성된다. 한 쪽의 측면 단부 에지면(5a)끼리 용접함으로써 원통형상의 권선부 대향판(5)이 형성됨과 동시에 다른 쪽의 측면 단부 에지면(5b) 사이에 소정 간격(d)의 슬릿(7)이 형성된다.

상기와 같이 하여, 기존의 릴에도 간단하게 권선부 대향판(5)을 장착할 수 있다.

권선부(1)에 조립된 권선부 대향판(5)은 용접선(W)의 위치에서 절단 분할될 수 있기 때문에, 용이하게 제거하여 대체할 수 있다. 이 절단이 용접선(W) 이외의 위치에서도 가능한 것은 말할 필요조차 없다. 따라서, 권선부 대향판(5)이 변형한 경우에는, 권선부 대향판(5)을 권선부(1)로부터 용이하게 절단 제거하여 다른 권선부 대향판(5)으로 대체함으로써 릴을 반영구적으로 사용하는 것이 가능하게 된다. 또한, 이미 권선부(1)가 변형하여 사용불가하게 된 릴에 대하여서도 그 권선부(1)에 권선부 대향판(5)을 부착함으로써 재사용 가능한 릴로 복원하는 것도 가능하다.

상기와 같이, 이 실시예의 릴은 권선부(1)가 릴 본체의 권선면(1a)과 원통형상의 권선부 대향판(5)의 2층구조로 되고, 더욱이 권선부 대향판(5)은 릴 본체의 권선면(1a)과의 사이에 간격(a)을 두어 설치되기 때문에, 금속 와이어를 릴에 감아 붙이는 때에, 권선부(1)에 큰 조여 붙는 힘이 작용하면 그 조여 붙는 힘에 의해 권선부 대향판(5)은 자유롭게 탄성 변형할 수 있다. 그러나, 권선부 대향판(5)에 형성된 불연속부(6){슬릿(7)}가 권선부 대향판(5)의 탄성 변형량을 흡수하도록 작용하기 때문에, 권선부(1)에 작용하는 큰 조여 붙는 힘의 대부분을 권선부 대향판(5)이 흡수한다. 이렇게 해서, 이 실시예의 릴에 의하면, 금속 와이어를 릴에 감아 붙이는 경우의 권선부(1)에 작용하는 큰 조여 붙는 힘에 의해 릴 권선부(1)의 중앙부의 직경이 감소하도록 변형하는 것을 방지할 수 있어, 릴의 내구성의 향상이 가능하게 된다.

슬릿(7)의 형상으로서, 도 6(c)에 도시하듯이, 유연한 곡선(예로서 사인 곡선)으로 형성된 것 외에도, 도 6(d)에 도시하듯이 슬릿(7)의 형상이 평면도로 나타낼 때 연속한 산 모양으로 형성된 것, 도 6(e)에 도시하듯이 슬릿(7)의 형상이 평면도로 나타낼 때 직선으로 형성된 것 등도 도 6(c)의 것과 거의 동일한 효과를 얻을 수 있다.

그러나, 권취 압력이 작용하거나 금속 와이어가 제거되거나 함으로써 권선부 대향판(5)은 신축하지만, 이 경우에 신축 범위가 클수록 탄성 변형량이 크게 된다. 따라서, 이 신축 범위는 슬릿(7)이 그 축선과 직교하는 방향으로 분포하는 치수(설정 유효 치수(C){도 6(c) 참조}에 비례하기 때문에 치수(C)는 큰 쪽이 바람직하다.

이러한 관점에서, 도 6(c), 도 6(d)의 것이 도 6(e)의 것보다 큰 탄성 변형이 얻어지고, 권선부(1)에 걸리는 권취 압력을 보다 크게 흡수할 수 있어 유리하다. 한편, 도 6(e)의 것은 가공비용의 점에서 지극히 유리하다.

도 6(d)의 것은 도 6(c)의 것과 거의 동일한 신축 범위를 갖고 충분한 권취 압력 흡수 작용을 발휘하지만, 산 모양의 선단부(산 모양의 정상 부근)의 형상이 날카롭고 와이어를 감아 붙일 때 이 선단부가 뒤집히거나 뜨거나 하는 등의 변형을 일으키기 쉽고 더욱이 산 모양의 선단부에 와이어가 집혀 들어가기 쉽기 때문에, 미세한 선을 위한 릴로서는 약간의 불합리성이 있으나, 가공이 도 6(c)의 것에 비하여 간단하기 때문에 제작비용의 면에서 유리하다.

어느 형상의 슬릿(7)을 선택할 것인가 하는 것은 각 형상에 대해 상술한 장점과 단점에 기초하여 결정할 사항이다.

또한, 본 명세서에서, "사인 커브 형상의 곡선"이라는 것은 반드시 사인 커브에 한정되는 것은 아니고, 사인 커브와 같은 유연한 연속 곡선을 포함하는 것이다.

또한, 슬릿(7)의 간격(d){도 5(a) 및 도 5(b)를 참조}은 권선부 대향판(5)의 변형 시에 슬릿(7)을 거쳐 대향하는 단부 에지끼리 접촉하는 것을 방지하는 것이 가능한 치수로 설정하는 것은 말할 필요도 없다.

도 1 내지 도 3에 도시한 릴(10)에는 후술하는 바와 같이 권선부 대향판(5) 양측의 권선부(1)와 플랜지(2)의 이음매 부분에 단면이 L자형인 코너 대향판(3)이 설치되어 있으나, 릴의 권선부(1)의 파손 방지 대책만 목적으로 하는 릴에서는 단면이 L자형인 코너 대향판(3)은 필요하지 않다. 따라서, 이러한 릴에서는 권선부 대향판(5)을 권선부(1)의 거의 전장에 걸쳐 연장하도록 구성하면 권선부(1)의 변형 및 파손을 방지하는 효과를 한층 높일 수 있다.

상술한 바와 같이, 도 1 내지 도 3에 도시하는 릴(10)에는, 권선부(1) 양측의 각 플랜지(2)와의 이음매부(접합 부분, 도 9에서 Y로 표시된 부분)에 각각 단면이 L자형인 코너 대향판(3)이 또한 각각의 플랜지(2)의 각각의 내면에는 각각 도넛(doughnut) 형상의 평면형상을 가진 플랜지 대향판(4)이 설치된다.

각각의 플랜지 대향판(4)은 각각의 플랜지(2)의 내면에 고착된다. 고착수단에 대해서는 특히 한정하지 않지만, 용접이나 볼트, 너트에 의한 고착 등이 바람직하다. 도 1 및 도 2에는 스폿(spot) 용접(W₁)에 의해 고착된 예가 도시된다.

단면이 L자형인 코너 대향판(3)은 그 수평부의 단부 에지부를 권선부 대향판(5)의 외부 에지부에 용접(W₂)됨과 동시에, 그 수직부의 단부 에지부를 플랜지 대향판(4)의 안쪽 에지부에 용접(W₃)된다.

코너 대향판(3)의 굴곡부(X)(도 1 참조)는 그 내면을 원호형상으로 형성하는 (소위 "R"을 갖는다) 것이 응력 집중을 피할 수 있어 바람직하다.

코너 대향판(3) 및 플랜지 대향판(4)을 릴에 부착하는 것에 대해서는, 상술한 권선부 대향판(5)의 경우와 동일하다. 즉 릴의 제작 단계{권선부(1)에 플랜지(2)가 부착되기 전의 단계}에서는 코너 대향판(3) 및 플랜지 대향판(4)을 권선부(1)의 바깥쪽으로부터 삽입함으로써 간단하게 장착할 수 있다.

기존의 릴에 장착하는 경우에는 코너 대향판(3) 및 플랜지 대향판(4)을 반원형상의 한 쌍의 절반부로 형성하고, 이것을 각각 권선부(1)의 바깥쪽으로부터 삽입한 후, 도 3에 도시하듯이, 그것을 용접(W₄, W₅)에 의해 일체화하고, 각각 권선부 대향판(5) 또는 플랜지(2)에 용접 내지 고착함으로써 장착할 수 있다.

이와 같이 하여, 기존의 릴에도 간단하게 코너 대향판(3) 및 플랜지 대향판(4)을 장착할 수 있고, 또는 이와 반대의 공정에 의해 이것의 각 부재를 간단하게 제거할 수도 있기 때문에 권선부 대향판(5), 코너 대향판(3) 및 플랜지 대향판(4)의 교체가 가능하게 되고, 릴을 반영구적으로 사용하는 것이 가능하게 된다.

또한, 에지 대향판(3) 및 플랜지 대향판(4)의 부착은 ① 플랜지 대향판(4)의 플랜지 내면에의 고착, ② 코너 대향판(3)의 수평 단부 에지부의 권선부 대향판(5)의 외부 에지부에의 용접(W₂), ③ 코너 대향판(3)의 수직 단부 에지부의 플랜지 대향판(4)의 내측 에지부에의 용접(W₃)의 순서로 행하는 것이 작업 효율상 바람직하다.

이러한 구성의 릴(10)은 플랜지 부분이 종래의 플랜지(2)와 플랜지 대향판(4)의 2층 구조로 되기 때문에 플랜지부의 강성이 크게 된다. 더욱이, 코너 대향판(3)의 수직부의 단부 에지부를 플랜지 대향판(4)의 내측 에지부에 용접함으로써 용접부 부근에 용접 시에 발생한 용접 왜곡에 따른 플랜지(2)를 안쪽으로 인장시키는 응력이 잔류하고, 이 응력에 의해 제작 후에도 플랜지(2)는 안쪽으로 인장된 상태로 유지된다. 즉, 이 실시예의 릴(10)은 제작 시에 플랜지(2)를 안쪽으로 인장하는 초기 응력을 구비하게 된다.

이 초기 응력은 측방향 압력에 의해 플랜지가 서로 이탈하는 방향으로 눌려 넓어지는 것을 방지하는 방향으로 작용하기 때문에, 릴에 금속 와이어를 감아 붙인 경우에 플랜지(2)에 걸리는 압력(측방향 압력)에 의해 양쪽의 플랜지(2, 2)를 서로 이탈하는 방향으로 눌러 넓히는 변형을 억제한 것이 가능하게 된다.

더욱이, 권선부(1)와 플랜지(2)의 이음매부에 설치된 코너 대향판(3)이 코너 대향판(3)에 작용하는 측방향 압력에 저항함과 동시에, 이 탄성이 코너 대향판(3)의 굴곡부(X)(도 1 참조)를 중심으로 한 플랜지(2)의 복원성에 크게 기여하고, 이 곳에의 파손의 발생을 방지하도록 작용한다.

이와 같이, 플랜지 부분을 2층 구조로 한 구성, 권선부(1)와 플랜지(2)의 이음매부에 코너 대향판(3)을 설치하는 구성, 및 코너 대향판(3)의 수직부의 단부 에지부를 플랜지 대향판(4)의 내측 에지부에 용접한 구성에 의해, 더욱이 릴 권선부의 중앙부의 직경이 축소하도록 변형하는 것을 방지하는 기능을 가진 원통형상의 권선부 대향판(5)을 설치하는 구성의 상호작용에 의해 릴에 금속 와이어를 감아 붙인 경우의 릴의 변형 내지 파손, 특히 플랜지의 내측으로의 변형의 억제 및 권선을 풀은 후의 복원성의 향상을 기하는 것이 가능하게 되고, 릴의 내구성의 향상이 가능하게 된다.

도 4(a)는 도 1에 도시하듯이, 권취 압력을 흡수하기 위한 불연속부를 구비한 권선부 대향판(5)과 코너 대향판(3)과 플랜지 대향판(4)을 가진 본 발명의 금속와이어용 릴에 아무것도 권취지 않은 때의 권선부의 폭 치수와, 그 릴에 1.5톤의 금속 와이어를 감은 때의 권선부의 폭 치수와, 감았던 1.5톤의 금속 와이어를 푼 후의 권선부의 폭 치수를 비교하는 도면이다.

또한, 도 4(b)는 상기 권선부 대향판과 코너 대향판과 플랜지 대향판을 구비하지 않는 종래의 금속 와이어용 릴에 대하여 동일한 방식으로, 그 릴에 아무것도 권취지 않은 때의 권선부의 폭 치수와, 그 릴에 1.5톤의 금속 와이어를 감은 때의 권선부의 폭 치수와, 감았던 1.5톤의 금속 와이어를 푼 후의 권선부의 폭 치수를 비교하는 도면이다.

이 권선부의 폭 치수의 변화량이 작을수록, 즉, 금속 와이어를 감은 때의 권선부의 폭 치수의 신장 여유가 작고, 감은 금속 와이어를 푼 후의 권선부의 폭 치수가 초기의 (아무것도 권취지 않은 때) 폭 치수와 같거나 또는 초기의 폭 치수에 지극히 가까울수록 반복 사용성이 우수하고 내구성이 있는 릴인 것을 나타낸다.

도 1 내지 도 3에 도시한 본 발명의 금속 와이어용 릴(10)(1.5톤 릴, 코너 대향판(3)의 굴곡부는 그 내면에 R을 갖는다)의 테스트 결과를 도시하는 도 4(a)에 의하면, 이 금속 와이어용 릴(10)은 5회 사용한 후에도 양쪽 플랜지 사이의 치수는 탄성 한계 내에 머물러 있어, 이 금속 와이어용 릴(10)이 지극히 내구성이 우수한 것을 나타낸다.

한편, 도 4(b)에 도시하듯이, 릴의 파손 방지 대책을 실시하지 않은 종래의 금속 와이어용 릴에서는 1회째 사용으로 플랜지는 탄성 한도를 초과하는 변형을 일으키고 있고, 금속 와이어가 릴로부터 풀려도 릴은 원상태로 복귀하지 않는 것을알 수 있다. 따라서, 이러한 종래의 금속 와이어용 릴에서는 2회의 사용이 한계로 된다.

도 4(a)와 도 4(b)를 비교할 때, 이 발명의 금속 와이어용 릴은 종래의 릴에 대하여 내구성에 있어서도 지극히 우수한 것을 알 수 있다.

(제2 실시예)

다음에, 도 7과 도 8에 의해, 본 발명의 제2 실시예에 대해 설명한다.

이 제2 실시예로서의 금속 와이어용 릴은 도 7에 도시하듯이 상기 제1 실시예에 따른 금속 와이어용 릴의 원통형상의 권선부(1)의 내측에 나선형 구조체(11)가 부착되어 구성된다. 이 나선형 구조체(11)는 강재를 코일 형상으로 성형 가공하여 형성된다. 이 나선형 구조체(11)는 권선부(1)를 내측으로부터 보강하기 위한 것으로, 나선형 구조체(11)는 원통형상의 권선부(1)의 내면에 스폿 용접 등의 적절한 부착 수단으로 부착된다. 도 7 중의 부호 12는 코어 축, 13은 보강부를 도시한다.

나선형 구조체(11)를 구성하는 강재로서는 그 단면 형상이 사각형인 것{일반적으로, 플랫 바(flat bar)라고 지칭된다}이 통상적으로 사용되고 있지만, 단면 형상이 삼각형 또는 T자형상의 것이라도 좋다. 이 경우, 이러한 강재에 의해 형성되는 나선형 구조체(11)의 외주가 평면형상으로 되도록 형성되고, 이 평면부로 권선부(1)의 내면에 용접하는 구성으로 된다.

도 12에 도시한 종래의 보강형의 금속 와이어용 릴에서는 링 형상의 보강판(43)이 보다 많은 부하를 지지하게 되기 때문에, 권선부(41)에 권취 압력이 작용한 때에 도 14에 도시하듯이 보강되지 않는 위치는 변형하고 권선부(41)는 전체로서 파도 형상(점선으로 도시)으로 변형하게 된다.

한편, 실시예 2의 금속 와이어용 릴에서는 도 13에 도시하듯이 권선부(1)의 축선에 직교하는 단면선(X-X){단면선(X-X)은 무수하게 존재한다}의 전체의 단면선(X-X) 상에는 나선형 구조체(11)의 일부가 반드시 배치되는 구성으로 되기 때문에, 권선부(1)의 단위 면적당 응력이 균일화하고, 권선부(1)에 부분적인 변형은 일어나기 어렵다. 나선형 구조체(11)의 나선형 피치(P)(도 8 참조)가 작을수록 상기 효과가 크게 되는 것은 말할 필요도 없다.

조립은, 나선형 구조체(11)를 미리 제작하고, 이것을 권선부(1)의 내부에 용접함으로써 행할 수 있으므로, 나선형 구조체(11) 즉 보강체의 위치 결정 작업은 한번으로 족하다. 한편, 도 12의 금속 와이어용 릴의 경우, 복수개의 보강판(43)을 권선부(41)의 내부에 용접하기 위해서는 복수 회의 위치 결정 작업을 필요로 하기 때문에, 도 12의 것에 비하여 이 제2 실시예의 금속 와이어용 릴은 제작 효율, 제작비용의 면에서 유리하다. 도 12에서 42는 플랜지이다.

본 발명의 금속 와이어용 릴에 의하면 금속 와이어를 릴에 감았을 때 권취 장력에 의해 릴 권선부에 발생하였던 파손이 방지된다.

본 발명의 금속 와이어용 릴은 중량이 작고 값싸면서도 충분한 강도와 내구성, 및 반복 사용성을 갖는다.

또한, 권선부가 사용 불가능하게 된 경우에도 권선부 대향판을 부착함으로써 재사용 가능한 릴로 복원할 수 있고, 또한, 권선부 대향판은 용이하게 교체할 수있기 때문에 릴은 반영구적으로 사용 가능하다.

Claims (22)

1. 원통형의 권선부와, 상기 권선부의 좌우 양쪽에 일체로 설치된 한 쌍의 플랜지를 구비하는 금속 와이어용 릴에 있어서,

   상기 권선부의 권선면은 상기 권선면과의 사이에 간격을 두고 설치되며 상기 권선면의 거의 전 둘레를 피복할 수 있는 원통형의 권선부 대향판으로 둘러싸이며,

   상기 권선부 대향판은 자신에게 걸리는 권취(winding) 압력을 흡수하기 위한 불연속부를 구비하는

   것을 특징으로 하는 금속 와이어용 릴.
2. 제1항에 있어서,

   상기 권선부 대향판은 한 쪽의 단부를 자유단 에지부로 형성되고 다른 쪽의 단부를 기단(基端) 에지부로 형성함과 동시에 전체 형상을 반원호형 단면(斷面)으로 형성한 한 쌍의 권선부 대향편으로 구성되고, 양쪽의 상기 권선부 대향편은 각각 상기 권선부의 권선면에 삽입된 후, 각각의 상기 자유단 에지부 사이에 불연속부가 형성되도록 각각의 상기 기단 에지부끼리 용접하여 상기 권선부의 상기 권선면의 거의 전 둘레를 둘러싸도록 설치되는 것을 특징으로 하는 금속 와이어용 릴.
3. 제1항에 있어서,

   상기 권선부 대향판은 반원호형 단면(斷面)으로 형성되는 한 쌍의 권선부 대향편으로 구성되고, 상기 한 쌍의 권선부 대향편을 좌우로 분할하고, 분할면의 전 둘레에 걸쳐 불연속부가 형성되도록 상기 한 쌍의 권선부 대향편의 접합 단부면(端部面)을 용접함으로써 상기 권선부 대향판이 상기 권선부의 상기 권선면의 거의 전 둘레를 둘러싸도록 설치되는 것을 특징으로 하는 금속 와이어용 릴.
4. 제1항에 있어서,

   상기 불연속부가 상기 권선부의 축선에 대해 수직 방향으로 연장되는 슬릿(slit)인 것을 특징으로 하는 금속 와이어용 릴.
5. 제1항에 있어서,

   상기 불연속부가 상기 권선부의 축선에 대하여 평행한 방향으로 연장되는 슬릿인 것을 특징으로 하는 금속 와이어용 릴.
6. 제1항에 있어서,

   상기 불연속부가 상기 권선부의 축선에 대하여 임의의 각도로 경사진 방향으로 연장되는 슬릿인 것을 특징으로 하는 금속 와이어용 릴.
7. 제4항에 있어서,

   상기 슬릿이 평면도에서 볼 때 유연한 곡선 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 와이어용 릴.
8. 제5항에 있어서,

   상기 슬릿이 평면도에서 볼 때 유연한 곡선 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 와이어용 릴.
9. 제6항에 있어서,

   상기 슬릿이 평면도에서 볼 때 유연한 곡선 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 와이어용 릴.
10. 제4항에 있어서,

    상기 슬릿이 평면도에서 볼 때 직선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 와이어용 릴.
11. 제5항에 있어서,

    상기 슬릿이 평면도에서 볼 때 직선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 와이어용 릴.
12. 제6항에 있어서,

    상기 슬릿이 평면도에서 볼 때 직선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 와이어용 릴.
13. 제4항에 있어서,

    상기 슬릿이 평면도에서 볼 때 연속된 산 모양의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 와이어용 릴.
14. 제5항에 있어서,

    상기 슬릿이 평면도에서 볼 때 연속된 산 모양의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 와이어용 릴.
15. 제6항에 있어서,

    상기 슬릿이 평면도에서 볼 때 연속된 산 모양의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 와이어용 릴.
16. 원통형의 권선부와, 상기 권선부의 좌우 양쪽에 일체로 설치된 한 쌍의 플랜지를 구비하는 금속 와이어용 릴에 있어서,

    상기 권선부의 권선면은 상기 권선면과의 사이에 간격을 두고 설치되며 상기 권선면의 거의 전 둘레를 피복할 수 있는 원통형의 권선부 대향판으로 둘러싸이고,

    상기 권선부와 각각의 상기 플랜지의 이음매부에 단면 형상이 L자 형상인 코너(corner) 대향판이 설치되며,

    상기 플랜지 각각의 내면에 도넛(doughnut) 모양의 평면 형상을 가진 플랜지대향판이 각각 고착되고,

    상기 코너 대향판의 수직부의 단부 에지부에 상기 플랜지 대향판 각각의 내부 에지부가 용접됨과 동시에 상기 코너 대향판 각각의 수평부의 단부 에지부에 상기 권선부 대향판의 각각의 외부 에지부가 각각 용접되는

    것을 특징으로 하는 금속 와이어용 릴.
17. 제16항에 있어서,

    상기 권선부 대향판이 자신에게 걸리는 권취 압력을 흡수하기 위한 불연속부를 구비하는 것을 특징으로 하는 금속 와이어용 릴.
18. 제16항에 있어서,

    상기 코너 대향판의 L자형 굴곡부의 내면이 원호형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 와이어용 릴.
19. 제1항 또는 제16항에 있어서,

    상기 원통형의 권선부의 내부에 강재(鋼材)를 코일 형상으로 성형 가공하여 형성된 나선형 구조체가 설치되는 것을 특징으로 하는 금속 와이어용 릴.
20. 제19항에 있어서,

    상기 나선형 구조체가 상기 권선부의 내면에 스폿 용접되는 것을 특징으로하는 금속 와이어용 릴.
21. 제19항에 있어서,

    상기 강재의 단면 형상이 사각형인 것을 특징으로 하는 금속 와이어용 릴.
22. 제19항에 있어서,

    상기 강재가 삼각형 또는 T자 형상의 단면 형상을 갖고, 상기 강재를 코일 형상으로 성형 가공하여 형성한 나선형 구조체의 외측부가 평면으로 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 와이어용 릴.