KR20180122123A - 롤투롤 시스템용 가이드롤 부재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정축, 상기 고정축이 삽입되는 중공이 형성된 회전롤, 상기 회전롤의 내면에 접하는 외륜을 가지는 베어링 및 원통형상으로 상기 고정축이 삽입되고, 상기 베어링의 내륜에 접하는 가변롤을 포함하는 롤투롤 시스템용 가이드롤 부재로서, 본 발명에 의하면, 롤투롤 시스템에 구성되는 가이드롤의 베어링 열화 여부를 용이하게 파악할 수 있게 한다.

Description

롤투롤 시스템용 가이드롤 부재{GUIDE ROLL MEMBER FOR ROLL-TO-ROLL SYSTEM}

본 발명은 대량 생산을 위한 공정인 롤투롤(Roll-to-Roll) 시스템의 구성을 위한 가이드롤 부재에 관한 것이다.

현존하는 대량 생산 기술의 한 방법으로 롤투롤 시스템(Roll-To-Roll)을 들 수 있다.

롤투롤 시스템은 연료전지 막전극 접합체(MEA, Membrane Electrode Assembly)의 제조를 위해서도 사용되는데, 도 1은 이러한 롤투롤 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.

롤투롤 시스템은 롤(Roll) 형태의 소재를 정해진 경로로 공급하고, 다시 롤 형태로 제품을 출하하는 방식으로, 도시와 같이 소재 롤인 전해질막과 전극+이형지를 이송시켜 프레스를 거쳐 MEA를 롤 형태의 제품으로 만드는 시스템인 것이다.

이러한 롤투롤 시스템은 소재 및 제품을 공급 및 출하하기 위한 다수의 구동롤과 구동롤에 의해 이송되는 소재를 가이드하기 위한 다수의 가이드롤을 구비한다.

본 발명은 이같은 롤투롤 시스템을 위한 가이드롤 부재에 관한 것으로서, 도 2는 종래의 가이드롤 부재를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 가이드롤 부재는 프레임이나 벽에 고정되는 고정축(1)과 고정축(1)을 중심으로 회전하는 회전롤(2)을 포함하고, 고정축(1)과 회전롤(2) 간에는 베어링(3)이 개재되어 베어링(3)의 내륜은 고정축(1)의 외면에 고정되고, 베어링(3)의 외륜은 회전롤(2)의 내면에 고정되어 회전롤(2)과 함께 외륜이 회전하게 된다.

그런데, 회전롤의 원활한 회전을 위한 베어링(3)은 습도, 온도 기타 오염으로 인한 열화(마찰 증가) 위험이 상존한다.

그래서, 베어링(3)이 열화되어 마찰이 증가하게 되면, 동일한 구동력을 가할 시 마찰력이 커지게 되고, 소재에 장력이 과하게 작용하여 변형이 발생하거나 소재 이송에 문제가 생겨 제품 불량의 원인이 되기도 한다.

그러나, 종래에는 이러한 베어링(3)의 열화를 파악할 수가 없기 때문에 롤투롤 시스템 전체를 분해하여 각각의 베어링을 일일이 검사할 수밖에 없었다.

이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

한국등록허공보 제10-1404073호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 롤투롤 시스템에 구성되는 가이드롤의 베어링 열화 여부를 용이하게 파악할 수 있게 하는 롤투롤 시스템용 가이드롤 부재를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 관점에 의한 롤투롤 시스템용 가이드롤 부재는, 고정축, 상기 고정축이 삽입되는 중공이 형성된 회전롤, 상기 회전롤의 내면에 접하는 외륜을 가지는 베어링 및 원통형상으로 상기 고정축이 삽입되고, 상기 베어링의 내륜에 접하는 가변롤을 포함한다.

상기 가변롤은 상기 베어링의 열화 시, 상기 고정축을 기준으로 회전되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 고정축의 상기 가변롤에 삽입되는 단부에 결합되는 토션 스프링을 더 포함하고, 상기 가변롤에는 상기 고정축에 대응하는 고정축 삽입홈과, 상기 고정축 삽입홀의 길이 방향을 따라 상기 고정축 삽입홈과 연통된 스프링 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 토션 스프링의 일 단은 상기 고정축의 단부에 결합되고, 타 단은 상기 스프링 삽입홈에 삽입되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 토션 스프링의 타 단은 상기 스프링 삽입홈에 구속됨으로써, 상기 가변롤이 회전 시 상기 토션 스프링의 변위가 발생하는 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 가변롤의 상기 고정축 삽입홈이 형성되지 않은 닫힌 면 상에는 상기 가변롤의 회전 정도를 가늠할 수 있는 기준선이 표시된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일 관점에 의한 롤투롤 시스템용 가이드롤 부재는, 고정축, 상기 고정축이 삽입되는 중공이 형성된 회전롤, 상기 회전롤의 내면에 접하는 외륜을 가지는 베어링 및 일 측으로 상기 고정축이 삽입되고, 상기 베어링의 내륜과 상기 고정축 간에 개재되는 가변롤을 포함한다.

그리고, 상기 가변롤은 상기 베어링의 열화 시 상기 고정축을 기준으로 회전되고, 상기 가변롤의 타 측면에는 상기 가변롤의 회전 변화를 가늠할 수 있는 기준선이 표시된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 롤투롤 시스템용 가이드롤 부재에 의하면, 롤투롤 시스템에 적용된 가이드롤의 베어링의 열화 상태를 육안으로 용이하게 파악이 가능하게 한다.

그러므로, 롤투롤 시스템 전체를 분해하여 일일이 파악을 하는 어려움을 해소할 수 있고, 베어링이 열화된 가이드롤만 교체하는 것이 가능하게 한다.

그래서, 열화된 가이드롤에 대해 즉각적으로 조치가 가능하여, 열화된 가이드롤에 의해 소재 및 제품의 이송에 문제가 되지 않게 하고 제품에 불량 가능성을 해소시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 롤투롤 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 일반적인 롤투롤 시스템에 적용되는 가이드롤 부재를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 롤투롤 시스템용 가이드롤 부재에 대한 분해도이다.
도 4는 도 3의 분해된 가이드롤 부재의 각 구성의 단면을 도시한 것이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 롤투롤 시스템용 가이드롤 부재의 작동예를 도시한 것이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명에 의한 롤투롤 시스템용 가이드롤 부재에 대한 분해도이고, 도 4는 도 3의 분해된 가이드롤 부재의 각 구성의 단면을 도시한 것이다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 롤투롤 시스템용 가이드롤 부재를 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 롤투롤 시스템용 가이드롤 부재는 롤투롤 시스템에 적용되어 소재 롤 및 제품 롤의 이송을 가이드하기 위한 것으로서, 프레임이나 벽 등에 고정되는 고정축(10)과 고정축(10)을 기준으로 회전하여 이송을 가이드할 수 있게 회전롤(20)을 포함한다.

회전롤(20)은 중공이 형성된 원통 형상으로서, 내면에 베어링(30)의 외륜이 접함으로써 베어링(30)의 내륜은 고정되고, 외륜은 회전롤(20)과 함께 회전되게 구성된다.

본 발명에서는 종래 베어링(30)의 내륜에 고정축(10)이 접하는 것과 달리, 베어링(30)의 내륜에 외면이 접하며 고정축(10)이 삽입되는 원통 형상의 가변롤(40)이 구성됨으로써 가변롤에 의해서 베어링(30)의 열화 정도를 파악할 수 있게 한다.

그리고, 고정축(10)의 가변롤(40)에 삽입되는 단부에는 토션 스프링(50)이 결합되고, 가변롤(40)에는 고정축 삽입홈(41)과 스프링 삽입홈(42)이 형성되어, 고정축(10)은 고정축 삽입홈(41)에 삽입되고 토션 스프링(50)의 고정축(10)과 결합되지 않은 타 단은 스프링 삽입홈(42)에 삽입이 된다.

가변롤(40)은 원통 형상으로, 고정축 삽입홈(41) 또한 고정축(10)에 대응되는 원통 형상으로 형성되고, 스프링 삽입홈(42)은 고정축 삽입홀(41)의 길이 방향을 따라 고정축 삽입홈(41)과 연통되어 형성되며, 삽입되는 토션 스프링(50)을 구속시킬 수 있는 폭으로 형성된다.

그리고, 고정축 삽입홈(41)이 형성되지 않은 타측은 닫힌 면으로 구성되어, 닫힌 면 상에 기준선(43)이 표시되어 가변롤(40)이 회전되면 그 회전 정도를 외부에서 육안으로 용이하게 식별이 가능하게 한다.

이와 같이 구성되는 가이드롤 부재가 시스템에 적용되면 베어링(30)에 열화가 발생되면, 회전롤(20)의 회전은 베어링(30)에 마찰력을 가하게 되고, 베어링(30)의 마찰력은 가변롤(40)에 토크를 전달하게 된다.

그 결과 가변롤(40)은 회전하게 되고 토션 스프링(50)은 변위가 발생하게 된다.

이때, 토션 스프링(50)의 비틀림이 커짐에 따라 복원력이 커지게 되고, 베어링(30)에 의해 전달되는 회전력과 균형을 이룰 때까지 가변롤(40)은 회전하게 되는 것이다.

결과적으로, 가변롤(40)의 회전되는 각도는 베어링 열화로 전달되는 토크와 토션 스프링 복원력의 평형 지점으로 결정된다.

즉, 가변롤(40)의 회전각도는 베어링의 마찰력과 베어링의 열화도에 비례하는 관계를 갖는 것이다.

이와 같이 베어링이 정상 상태로 회전 시 마찰이 없다면 도 5와 같이 가변롤(40)의 회전이 발생하지 않고 기준선(43)은 정위치하게 된다.

그러나, 마찰이 있는 경우에는 그 마찰력에 비례하여 도 6과 같이 가변롤(40)이 회전된 상태로 가이드롤이 동작하게 되고 이때 기준선(43)을 통해서 회전각도와 열화 정도를 파악할 수 있는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 롤투롤 시스템용 가이드롤 부재에 의하면, 롤투롤 시스템을 분해하지 않더라도 베어링의 열화 정도를 용이하게 파악하여 그에 맞는 대응이 가능하게 하고, 생산 제품의 품질 또한 보증할 수가 있다.

이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

10 : 고정축
20 : 회전롤
30 : 베어링
40 : 가변롤
41 : 고정축 삽입홈
42 : 스프링 삽입홈
43 : 기준선
50 : 토션 스프링

Claims (8)

1. 고정축;
   상기 고정축이 삽입되는 중공이 형성된 회전롤;
   상기 회전롤의 내면에 접하는 외륜을 가지는 베어링; 및
   원통형상으로 상기 고정축이 삽입되고, 상기 베어링의 내륜에 접하는 가변롤을 포함하는,
   롤투롤 시스템용 가이드롤 부재.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 가변롤은 상기 베어링의 열화 시, 상기 고정축을 기준으로 회전되는 것을 특징으로 하는,
   롤투롤 시스템용 가이드롤 부재.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 고정축의 상기 가변롤에 삽입되는 단부에 결합되는 토션 스프링을 더 포함하고,
   상기 가변롤에는 상기 고정축에 대응하는 고정축 삽입홈과, 상기 고정축 삽입홀의 길이 방향을 따라 상기 고정축 삽입홈과 연통된 스프링 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는,
   롤투롤 시스템용 가이드롤 부재.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 토션 스프링의 일 단은 상기 고정축의 단부에 결합되고, 타 단은 상기 스프링 삽입홈에 삽입되는 것을 특징으로 하는,
   롤투롤 시스템용 가이드롤 부재.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 토션 스프링의 타 단은 상기 스프링 삽입홈에 구속됨으로써, 상기 가변롤이 회전 시 상기 토션 스프링의 변위가 발생하는 것을 특징으로 하는,
   롤투롤 시스템용 가이드롤 부재.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 가변롤의 상기 고정축 삽입홈이 형성되지 않은 닫힌 면 상에는 상기 가변롤의 회전 정도를 가늠할 수 있는 기준선이 표시된 것을 특징으로 하는,
   롤투롤 시스템용 가이드롤 부재.
7. 고정축;
   상기 고정축이 삽입되는 중공이 형성된 회전롤;
   상기 회전롤의 내면에 접하는 외륜을 가지는 베어링; 및
   일 측으로 상기 고정축이 삽입되고, 상기 베어링의 내륜과 상기 고정축 간에 개재되는 가변롤을 포함하는,
   롤투롤 시스템용 가이드롤 부재.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 가변롤은 상기 베어링의 열화 시 상기 고정축을 기준으로 회전되고, 상기 가변롤의 타 측면에는 상기 가변롤의 회전 변화를 가늠할 수 있는 기준선이 표시된 것을 특징으로 하는,
   롤투롤 시스템용 가이드롤 부재.

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