KR20180076585A

KR20180076585A - Mr 유체식 브레이크를 이용한 와이어 권취장치

Info

Publication number: KR20180076585A
Application number: KR1020160180906A
Authority: KR
Inventors: 이재학
Original assignee: 한국국제대학교 산학협력단
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2018-07-06

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 MR 유체식 브레이크를 이용한 와이어 권취장치는 와이어를 권취시키는 스플과, 일측이 상기 스플에 연결되는 축과, 상기 축의 회전력을 측정하여 토크 값으로 변환시키는 토크 변환기와, 상기 축의 타측에 결합되어 샤프트의 회전속도를 제어하는 브레이크를 포함하는 것이 바람직하며, 브레이크는 MR 유체식 브레이크인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 MR 유체식 브레이크를 이용한 와이어 권취장치는 와이어가 권취되는 스풀의 측면에 스풀의 속도를 제어하는 MR 유체식 브레이크를 설치함으로써 와이어의 권취시 와이어에 백 텐션을 보다 용이하게 가할 수 있도록 하는 효과가 있으며, 기존의 유압식 백 텐션 장치와 비교하여 보다 소형화된 백 텐션 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

MR 유체식 브레이크를 이용한 와이어 권취장치{DEVICE OF WINDING WIRE USING MR FLUID TYPE BRAKE}

본 발명이 속하는 기술분야는 와이어 권취장치에 관한 것으로 보다 구체적으로 MR 유체식 브레이크를 이용하여 일정한 장력으로 와이어를 귄취시키는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 크레인이나 윈치릴 등의 드럼에 와이어로프(wire rope)를 감는 방식으로는 단층(單層)감기 또는 다층(多層)감기 방식이 사용된다.

단층감기는 드럼에 와이어로프를 감을 때, 드럼 표면에 와이어로프가 1단으로감기는 방식이며, 다층감기는 와이어 로프가 2단 이상으로 감기는 방식으로 다단(多段)감기라고도 한다.

특히, 다층감기는 드럼에 와이어로프가 다단으로 감기게 되므로 비교적 드럼의 크기를 작게 형성할 수 있으며, 공간활용이 유리하다는 장점이 있어 크레인 등에 탑재되는 드럼에는 주로 다층감기 방식이 사용되고 있다.

그러나 다층감기의 경우 와이어로프가 다단으로 감기게 되므로, 와이어로프가 드럼에 정렬되지 않은 상태로 감기거나, 상층의 와이어로프가 하층의 와이어로프 사이로 들어가는 난(難)감기가 발생되기 쉽다.

상기와 같은 난감기는 크레인의 가동 중에 안전사고를 발생시키거나, 와이어로프를 손상시켜 와이어로프의 수명을 단축시킬 수 있다.

즉, 드럼에 와이어로프가 난감기된 경우, 크레인이 중량물을 매달아 들어올리는 과정에서 와이어로프에 매달린 중량물이 순간적으로 강하하는 등의 안전사고가 발생될 수 있다.

또한 드럼에 감긴 와이어로프가 풀리는 과정에서 와이어로프 간에 마찰이 생겨 와이어로프에 마모나 손상이 생길 수 있다.

따라서 크레인 등의 드럼에 와이어로프를 다층감기로 감을 때는 와이어로프에 소정정도 백 텐션(back tension)을 가하여 드럼에 와이어로프가 정렬된 상태로 감기도록 하고 있다.

즉, 노후된 와이어로프를 새로 교체하거나, 드럼에 와이어로프를 다시 감는 와이어로프 리빙(reeving) 작업시에는 와이어로프가 감기는 방향과 반대방향으로 백 텐션을 가하여 상기와 같은 난감기를 방지하고 있다.

이때 종래의 경우에는 다수의 작업자가 직접 와이어로프를 끌어당겨 백 텐션을 주거나, 별도의 백 텐션용 윈치등을 사용하여 와이어로프에 백 텐션을 가하는 방법을 사용하였다.

그러나 이는 작업자가 직접 와이어로프를 끌어당기는 방법은 와이어로프에 충분한 백 텐션을 주기 어려웠으며, 안전사고의 위험성이 매우 크다는 문제점이 있었다.

또한, 별도의 백 텐션용 윈치를 사용하는 방법은 백 텐션용 윈치가 매우 고가일 뿐만 아니라, 복잡한 구조로 이루어져 조작 및 점검이 어렵다는 문제점이 있었으며, 로프 스풀(rope spool) 이외에 별도로 백 텐션용 윈치를 설치하여야 하므로 충분한 설치공간이 확보되어야 하는 문제점이 있었다.

대한민국 공개실용신안 20-1999-0025412(1999. 07. 05 공개)

본 발명에 따른 MR 유체식 브레이크를 이용한 와이어 권취장치는 와이어가 권취되는 스풀의 회전속도를 제어하여 와이어의 권취시 와이어에 백 텐션을 가함으로 보다 완벽하게 와이어를 권취시킬 수 있도록 하고자 한다.

또한, 본 발명에 따른 MR 유체식 브레이크를 이용한 와이어 권취장치는 보다 소형화된 크기로 권취되는 와이어의 백 텐션을 가할 수 있도록 하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 MR 유체식 브레이크를 이용한 와이어 권취장치는 와이어를 권취시키는 스플과, 일측이 상기 스플에 연결되는 축과, 상기 축의 회전력을 측정하여 토크 값으로 변환시키는 토크 변환기와, 상기 축의 타측에 결합되어 샤프트의 회전속도를 제어하는 브레이크를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 MR 유체식 브레이크를 이용한 와이어 권취장치의 상기 브레이크는 MR 유체식 브레이크인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 MR 유체식 브레이크를 이용한 와이어 권취장치는 상기 브레이크는 상기 축에 결합되는 디스크와, 상기 축이 관통배치되고, 상기 디스크를 수용하는 하우징과, 상기 하우징과 디스크 사이에 배치되는 자기유변유체와, 상기 자기유변유체에 자기장을 가하는 코일과, 상기 토크 변환기에서 변환된 토크 값을 이용하여 코일의 전류를 제어하는 컨트롤러로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 MR 유체식 브레이크를 이용한 와이어 권취장치는 와이어가 권취되는 스풀의 측면에 스풀의 속도를 제어하는 MR 유체식 브레이크를 설치함으로써 와이어의 권취시 와이어에 백 텐션을 보다 용이하게 가할 수 있도록 하는 효과가 있으며, 기존의 유압식 백 텐션 장치와 비교하여 보다 소형화된 백 텐션 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 MR 유체식 브레이크를 이용한 와이어 권취장치의 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 MR 유체식 브레이크의 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 MR 유체식 브레이크를 이용한 와이어 권취장치와 관련하여 첨부된 MR 유체식 브레이크를 이용한 와이어 권취장치의 개념도인 도 1과, 도 1에 도시된 MR 유체식 브레이크의 단면도인 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명하겠다.

앞에서 설명한 바와 같이 일반적으로 와이어의 권취시 발생되는 난감기는 권취되는 와이어에 일정한 텐션이 작용하지 않는 경우 발생되는 것으로, 이러한 난감기의 문제를 해결하기 위해서는 백 텐션, 즉 권취시 이동하는 와이어의 반대방향으로 일정한 텐션을 가해주여야 한다.

이를 위하여 일반적으로 유압식 백 텐션 발생장치가 사용되나, 이러한 장치는 기계식 구성으로 이루어져 설치 공간이 추가로 필요한 문제가 있으며 설치에 비용이 과다하게 소요되는 문제가 있다.

또한, 기계식으로 백 텐션을 발생시키므로 응답성이 떨어지는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 MR 유체식 브레이크를 이용한 와이어 권취장치는 도 1과 같이 와이어를 권취시키는 스플(100)과 와이어의 토크를 측정하는 토크 변환기(200) 및 브레이크(300)으로 구성되며, 스플(100)과 토크 변환기(200) 및 브레이크(300)를 연결하는 축(110)으로 구성된다.

보다 구체적으로 살펴보면, 스플(100)은 와이어(10)를 권취시키는 원통 형상으로 형성되며, 축(110)에 결합된다.

이러한 축(110)에는 도 1에 도시된 바와 같이 회전력을 측정하여 토크 값으로 변환시키는 토크 변환기(200)가 설치되며, 축(110)의 다른 방향에는 축(110)의 회전속도를 제어하는 브레이크(300)가 설치된다.

설치된 브레이크(300)는 유압과 같이 발생되는 유체의 압력을 이용하여 축(110)의 회전을 제어할 수 있도록 구성할 수도 있으나, 이러한 경우 브레이크의 구성이 매우 복잡하게 이루어질 수 있으며 제어시 비선형으로 제어되므로 문제가 있다.

따라서 본 발명에 따른 브레이크는 응답성 높은 MR 유체식 브레이크로 구성되는 것이 바람직하다.

도 1에 도시된 MR 유체식 브레이크의 단면도인 도 2를 참조하면, 브레이크(300)는 축(110)에 결합되는 디스크(310), 축(110)에 결합되는 디스크(310)에 마찰력을 가하는 자기유변유체(330), 자기유변유체(330)에 자기장을 인가하여 디스크(310)에 마찰력을 가감시키는 코일(340) 및 코일(340)에 공급되는 전원을 제어하는 컨트롤러(도면 미도시)로 구성된다.

디스크(310)는 원판 형태로 형성되어 축(110)에 결합되어, 도 2에 도시된 바와 같이 하우징(320) 내부에 배치된다.

자기변유체(330)는 디스크(310)과 하우징(320) 사이에 배치되며, 하우징(320) 내부에는 자기변유체(330)에 자기장을 인가할 수 있도록 코일(340)이 배치된다. 자기변유체(330)는 코일(340)에 인가되는 전류의 크기에 의해 액상의 상태에서 일정한 점성을 갖는 반고형의 상태로 변화하며, 디스크(310)와의 마찰력을 제어한다.

이러한 코일(340)은 코일(340)에 전류를 인가하는 컨트롤러(도면 미도시)에 배치된다. 이때 컨트롤러는 토크 변환기(200)에서 변환된 토크 값을 이용하여 스풀(100)이 정해진 일정한 토크를 나타내도록 전류를 코일에 인가한다.

이러한 구성의 MR 유체식 브레이크를 이용한 와이어 권취장치는 코일(340)에 인가되는 전류를 제어하여 스풀(100)의 토크를 제어할 수 있도록 구성함으로써 보다 간단한 구성으로 빠른 응답성을 갖도록 할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 의해 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환, 변형 및 변환이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서, 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 명백할 것이다.

10 : 와이어
100 : 스플
200 : 토크 변환기
300 : 브레이크
310 : 디스크
320 : 하우징
330 : 자기변유체
340 : 코일

Claims

와이어(10)를 권취시키는 스플(100);
일측이 상기 스플(100)에 연결되는 축(110);
상기 축(110)의 회전력을 측정하여 토크 값으로 변환시키는 토크 변환기(200);
상기 축(110)의 타측에 결합되어 축(110)의 회전속도를 제어하는 브레이크(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 MR 유체식 브레이크를 이용한 와이어 권취장치.
제1항에 있어서,
상기 브레이크(300)는 MR 유체식 브레이크인 것을 특징으로 하는 MR 유체식 브레이크를 이용한 와이어 권취장치.
제2항에 있어서,
상기 브레이크(300)는 상기 축(110)에 결합되는 디스크(310);
상기 축(110)이 관통배치되고, 상기 디스크(310)를 수용하는 하우징(320);
상기 하우징(320)과 상기 디스크(310) 사이에 배치되는 자기유변유체(330);
상기 자기유변유체(330)에 자기장을 인가하는 코일(340); 및
상기 토크 변환기(200)에서 변환된 토크 값을 이용하여 코일의 전류를 제어하는 컨트롤러로 구성되는 것을 특징으로 하는 MR 유체식 브레이크를 이용한 와이어 권취장치.
제3항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 코일(340)에 인가되는 전류를 제어하여 상기 스플(100)의 토크를 제어하며, 상기 자기변유체(330)는 상기 코일(340)에 인가되는 전류의 크기에 의해 액상의 상태에서 일정한 점성을 갖는 반고형의 상태로 변화되는 것을 특징으로 하는 MR 유체식 브레이크를 이용한 와이어 권취장치.