KR20190001755A - 이동용 케이블 및 이를 구비하는 이동용 케이블 시스템 - Google Patents

이동용 케이블 및 이를 구비하는 이동용 케이블 시스템 Download PDF

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KR20190001755A
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최홍석
양훈철
황현주
강민수
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엘에스전선 주식회사
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Abstract

본 발명은 이동용 케이블의 설계와 제조에 있어서 사전에 내마모 수명 예측을 통해 장시간의 케이블 내마모성 예측의 정확성을 향상하고, 예측되는 요구수명을 만족하는 이동용 케이블 및 이를 구비하는 이동용 케이블 시스템에 관한 것이다.

Description

이동용 케이블 및 이를 구비하는 이동용 케이블 시스템{moving cable and moving cable system having the same}
본 발명은 이동용 케이블 및 이를 구비하는 이동용 케이블 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 이동용 케이블의 설계와 제조에 있어서 사전에 내마모 수명 예측을 통해 장시간의 케이블 내마모성 예측의 정확성을 향상하고, 예측되는 요구수명을 만족하는 이동용 케이블 및 이를 구비하는 이동용 케이블 시스템에 관한 것이다.
케이블 베이어 또는 케이블 체인은 케이블과 베이어(체인)의 합성용어로서, 전력이나 전기신호를 전송하는 케이블을 금속이나 플라스틱 재질의 베이어로 보호하는 구조로 이루어진다. 이러한 케이블 베이어에 의해 적용되는 케이블을 특히 이동용 케이블이라 한다.
이러한 케이블 베이어는 자동화시스템을 움직이는 케이블들을 보호하기 위해 제조된 것으로 여러 가지 산업기기에 적용될 수 있다. 구체적으로 케이블 베이어는 공작기계, 목공기계, 섬유기계, 취출로보트, 자동화기계, 운반기계 및 컴퓨터 관련기기 등에 적용될 수 있다.
케이블 베이어에 적용되는 이동용 케이블은 하중이 부가된 상태로 베이어 등의 상대재(접촉재)와 접촉 내지 미끄럼 운동하기 때문에 이동용 케이블의 시스 또는 절연체의 마모 성질을 예측하고 그에 맞게 이동용 케이블을 설계해야만 한다.
특히 케이블 베이어 내에 포설되는 U-bending 타입의 이동용 케이블의 내구성은 내부의 도체 단선보다는 베이어와 접촉하여 상대운동하는 시스부의 마모에 의한 수명 저하와 연관된다.
종래에는 이동용 케이블에 고경도 시스를 적용하여 내마모성을 보완해왔으나, 고경도 시스를 적용하는 경우 소재 자체의 내마모성은 향상되지만, 유연성 부족으로 인해 베이어와의 높은 접촉압력에 따른 마멸이 또한 문제될 수 있다.
따라서 케이블 베이어가 적용되는 각각의 산업기기에 맞게 이동용 케이블의 시스재 또는 절연체의 내마모 및 내구수명을 예측하고, 그에 따라 요구수명을 만족하는 이동용 케이블 및 이동용 케이블 시스템의 제공이 필요하다.
본 발명은 이동용 케이블의 설계와 제조에 있어서 사전에 내마모 수명 예측을 통해 장시간의 케이블 내마모성 예측의 정확성을 향상하고, 예측되는 요구수명을 만족하는 이동용 케이블 및 이를 구비하는 이동용 케이블 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 도체부 및 상기 도체부를 감싸고 밀도가 ρ, 마멸계수가 K인 재질의 시스부를 포함하는 이동용 케이블; 및 상기 이동용 케이블이 수용되며, 복수 개의 베이어 유닛이 순차적으로 회동 가능하게 결합되어 구성되고, 복수 개의 베이어 유닛 중 적어도 일부가 회동하는 방법으로 직선구간 및 곡선구간을 형성하고, 상기 곡선 구간에서 각각의 베이어 유닛과 복수 개의 접촉부가 형성하도록 상기 이동용 케이블을 지지 및 안내하는 케이블 베이어;를 포함하는 이동용 케이블 시스템에 있어서, 상기 이동용 케이블의 요구수명인 N(cycle)이 아래의 식을 만족하도록 상기 접촉부에서 베이어 유닛과 접촉되어 마모가 발생하며, 이동용 케이블의 요구수명을 결정하는 상기 이동용 케이블의 시스부의 단면적(A), 상기 케이블 베이어의 1 cycle 왕복 구동시 상기 접촉부와 케이블 베이어를 구성하는 하나의 베이어 유닛 간의 슬립이 발생되는 거리인 미끄럼 거리(L') 및 상기 접촉부에서 각각의 베이어 유닛에 의하여 가해지는 압력(Pm)이 결정되는 것을 특징으로 하는 이동용 케이블 시스템을 제공할 수 있다.
- 아 래 -
Figure pat00001
여기서, 상기 마멸계수(K)는 상기 케이블 베이어를 구성하는 베이어 유닛과 동일한 재질의 시편과 상기 시스부와 동일한 재질로 이루어진 경도가 H인 컴파운드 간에 압력(P)을 부가한 상태에서 일정 거리(D)의 마멸시험을 실시한 후 상기 컴파운드의 초기 질량과 시험 후 질량의 편차인 W(마멸량)을 사용하여 아래의 식을 통해 도출될 수 있다.
- 아 래 -
Figure pat00002
그리고, 상기 접촉부에서 각각의 베이어 유닛에 의하여 가해지는 압력(Pm)은 베이어 유닛과 이동용 케이블의 시스부 사이에 압력측정필름을 설치하여 측정될 수 있다.
이 경우, 상기 시스부 단면적(A)은 상기 도체부 외경에 접하는 접선과 상기 시스부의 외주면의 원호에 의해 둘러싸인 부분의 면적일 수 있다.
또한, 상기 시스부 단면적(A)을 만족하는 상기 시스부의 두께(t)는 아래의 식을 통해 결정될 수 있다.
- 아 래 -
Figure pat00003
여기서, 상기 미끄럼 거리(L')는 상기 케이블 베이어가 1 cycle 왕복 구동시 직선구간에서 곡선구간을 형성한 후 다시 직선구간으로 전환되는 과정에서 상기 이동용 케이블의 시스부의 접촉부와 상기 케이블 베이어를 구성하는 어느 하나의 베이어 유닛과 슬립이 발생되는 왕복 거리일 수 있다.
또한, 도체부와, 상기 도체부 외측에 형성되는 시스부를 포함하며, 상기 시스부는 직선구간과 곡선구간을 형성하며 구동되는 접촉재와 상기 곡선구간에서 접촉된 상태로 슬립이 발생되는 접촉부를 형성하며 지지되는 이동용 케이블에 있어서,
상기 이동용 케이블은 아래의 수학식에 의한 요구수명 N(cycle)을 만족하도록 상기 시스부의 밀도, 상기 도체부 외경에 접하는 접선과 상기 시스부의 외주면 원호에 의해 둘러싸인 부분의 시스부의 단면적, 상기 접촉부에서 상기 접촉재의 왕복 1 cycle 당 슬립이 발생되는 미끄럼 거리, 마멸계수 및 접촉재-시스부간 접촉압력은 아래의 식을 만족할 수 있다.
- 아 래 -
Figure pat00004
ρ: 시스부 밀도
A : 시스부 단면적
L': 1 cycle 당 미끄럼 거리
K : 마멸계수
Pm: 접촉재-시스부간 접촉압력
이 경우, 상기 도체부는 단일 도체로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 도체부는 도체와 상기 도체의 외측에 형성되는 절연층을 구비하는 다수의 전송유닛이 연합되어 이루어질 수 있다.
또한, 상기 도체는 다수의 소선이 연합되어 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 도체부는 상기 연합된 전송유닛들의 외측을 둘러싸는 바인더테이프를 포함할 수 있다.
또한, 상기 도체부는, 상기 바인더테이프 외측을 둘러싸는 차폐층을 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 전송유닛과 함께 연합되는 개재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 이동용 케이블의 설계와 제조에 있어서 사전에 내마모 수명 예측을 통해 케이블 내마모성 평가 또는 예측 시간을 감소시킴과 함께 예측 결과의 정확성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 이동용 케이블 설계 시, 시스부 또는 절연층의 내마모성 향상이 가능한 구조 및 재질 선정에 기여할 수 있다.
도 1은 일반적인 케이블 베이어의 이미지
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동용 케이블의 기본 구조를 도시한 단면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동용 케이블의 변형예를 도시한 단면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동용 케이블의 또 다른 변형예를 도시한 단면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동용 케이블에 적용되는 시스부에 대한 마멸시험을 수행하는 마멸시험기의 구조도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동용 케이블이 적용된 케이블 베이어의 부분확대 이미지
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동용 케이블에 대해 내마모성 예측 수학식을 도출하기 위한 단면구성도
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 일반적인 케이블 베이어의 이미지이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동용 케이블의 기본 구조를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동용 케이블의 변형예를 도시한 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동용 케이블의 또 다른 변형예를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동용 케이블(100)은 크게 도체부(110)와, 상기 도체부(110) 외측에 형성되는 시스부(120)를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 이동용 케이블(100)은 케이블 베이어에 적용될 수 있다. 케이블 베이어는 사슬 구조로 결합되는 다수의 베이어 유닛(200)이 접촉재로서 이동용 케이블을 보호, 지지 또는 안내하는 구조로 이루어지며, 전술한 바와 같이 자동화기계, 운반기계 등 다양한 산업기기에 적용될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 이용용 케이블 시스템은 복수 개의 베이어 유닛(200)이 순차적으로 회동 가능하게 결합되어 구성되고, 복수 개의 베이어 유닛 중 적어도 일부가 회동하는 방법으로 직선구간 및 곡선구간을 형성하고, 상기 곡선 구간에서 각각의 베이어 유닛과 복수 개의 접촉부가 형성하도록 상기 이동용 케이블을 지지 및 안내하는 케이블 베이어를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 접촉부란 베이어 유닛이 곡선 구간을 형성하도록 구동되는 경우, 이동용 케이블의 시스부 중 베이어 유닛(200)과 접촉되는 영역을 의미할 수 있다.
상기 이동용 케이블(100)의 도체부(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 단일 도체로 이루어질 수 있다. 상기 도체로는 구리, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 CCA(copper clad aluminum) 등 다양한 재질이 적용될 수 있다. 상기 도체부(110)는 단일 도체로 이루어지는 경우뿐만 아니라 다수의 소선이 연합되어 이루어지는 것도 가능하다. 여기서 도체부(110)는 코어(core) 또는 코어부로도 명칭될 수 있다.
한편, 상기 도체부(110)는 도 3에 도시된 것처럼, 도체(111)와 상기 도체(111)의 외측에 형성되는 절연층(112)을 구비하는 다수의 전송유닛(113)이 연합되어 이루어질 수 있다. 이때 상기 전송유닛(113) 내측에 구비되는 상기 도체(111)는 단일 도체로 이루어지거나 다수의 소선이 연합되어 이루어질 수 있다.
상기 절연층(112)은 절연성 및 내충격성 특성을 갖는 물질로 이루어지며, 상기 도체(111)를 피복하여 보호하고 내부의 도체(111)와 외부를 절연함으로써 케이블 바깥으로 전류가 흐르지 않게 하는 역할을 수행한다. 여기서 상기 절연층(112)은 실리콘 러버(Silicone rubber), 가교 폴리에틸렌(Cross-linked polyethylene; XLPE), 가교 폴리올레핀(Cross Linked Polyollefin; XLPO), 에틸렌프로필렌고무(ethylene-propylene rubber; EPR), 고밀도 에틸렌 프로필렌 고무(high ethylene-propylene rubber; EPR), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride; PVC) 등의 고분자 및 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다.
이와 같이 도체(111)와 상기 도체(111)를 둘러싸는 절연층(112)으로 이루어진 전송유닛(113)은 전력 또는 전기신호를 전송하는 역할을 수행하며, 다수의 전송유닛(113)이 연합되어 도체부(110)를 구성한다.
도 3에서는 중심에 위치한 전송유닛(113)과 그 외측에 6개의 전송유닛(113)을 포함하여 모두 7개의 전송유닛(113)이 연합되는 실시예를 제시하였다. 물론 상기 전송유닛(113)의 개수와 배치는 다양하게 변형 실시될 수 있다.
상기 연합된 전송유닛(113)들의 외측은 바인더테이프(114)로 감아 연합 구조를 보강하며, 상기 바인더테이프(114) 외측에는 차폐층(115)이 구비될 수 있다. 상기 차폐층(115)은 구리, 알루미늄, 철 및 구리 합금, 알루미늄 합금 등의 금속재료가 적용되며, 금속 편조, 금속 테이프, 금속 와이어 등의 형태로 이루어질 수 있다.
이와 같이 상기 연합된 전송유닛(113)과 바인더테이프(114) 및 차폐층(115)까지 전술한 코어부 내지 도체부(110)를 형성할 수 있다. 그리고 도 4에 도시된 것처럼 다수의 전송유닛(113)과 함께 진원도를 높이고 강도보강을 위해 개재(116)가 포함되어 함께 연합구조를 이루는 것도 가능하다.
상기 도체부(110) 외측에는 시스부(120)가 형성된다. 상기 시스부(120)는 폴리염화비닐(polyvinyl chloride; PVC), 폴리클로프렌고무(polychloroprene rubber; CR), 크로로설폰화 폴리에틸렌(Chloro Sulfonated Polyethylene; CSPE), 염소화 폴리에틸렌(chlorinated polyethylene; CPE), 에틸렌초산비닐수지(ethylene vinyl acetate; EVA) 또는 이들의 혼합물의 압출층 형태로 적용할 수 있으며 필요시 가교 특성이 추가될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동용 케이블에 적용되는 시스부에 대한 마멸시험을 수행하는 마멸시험기의 구조도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동용 케이블이 적용된 케이블 베이어의 부분확대 이미지이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동용 케이블에 대해 내마모성 예측 수학식을 도출하기 위한 단면구성도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이동용 케이블(100)은 도체부와, 상기 도체부 외측을 감싸며 밀도가 ρ, 마멸계수가 K인 재질의 시스부를 포함하며, 상기 시스부는 직선구간과 곡선구간을 형성하며 구동되는 접촉재와 상기 곡선구간에서 접촉된 상태로 슬립이 발생되는 접촉부를 형성하며 지지되는 이동용 케이블에 있어서, 상기 이동용 케이블은 아래의 수학식에 의한 요구수명 N(cycle)을 만족하도록 상기 시스부의 밀도, 상기 도체부 외경에 접하는 접선과 상기 시스부의 외주면 원호에 의해 둘러싸인 부분의 시스부의 단면적, 상기 접촉부에서 상기 접촉재의 왕복 1 cycle 당 슬립이 발생되는 미끄럼 거리, 마멸계수 및 접촉재-시스부간 접촉압력은 아래의 식을 만족하도록 시스부 단면적, 1 cycle 당 미끄럼 거리 및 접촉재-시스부간 접촉압력 등이 결정될 수 있다.
Figure pat00005
ρ: 시스부 밀도
A : 시스부 단면적
L': 1 cycle 당 미끄럼 거리
K : 마멸계수
Pm: 접촉재-시스부간 접촉압력
여기서 접촉재는 전술한 베이어(200)와 같이 시스부(120)와 접촉하여 상대운동 즉, 미끄럼 운동을 하게 되는 부분을 말한다.
상기 수학식1의 요구수명을 만족하기 위하여 예를 들어 마멸계수(K) 관점에서는 마멸재료 간 친화성, 응착성이 떨어지는 소재를 선정하거나 윤활 및 저마찰 소재 적용을 통해 마멸계수를 저감시킬 수 있다.
접촉재-시스부간 접촉압력(Pm) 관점에서는 접촉압력을 저감하는 설계가 적용될 수 있는데, 저강도 재료를 적용하거나 외경을 축소하는 등의 고유연 구조로 설계하는 방법 등이 적용될 수 있다.
그리고 1 cycle 당 미끄럼 거리(L')와 관련해서는 베이어(200) 사이의 간격을 좁게 하는 등의 미끄럼 길이 저감 설계가 적용될 수 있다. 상기 1 cycle 당 미끄럼 거리(L')는 접촉재와 이동용 케이블의 시스부가 접촉된 상태에서 1 cycle 당 왕복하는 거리를 의미할 수 있다.
상기 마멸계수(K)의 측정은 도 5와 같은 구조로 이루어진 마멸시험기(300)를 통해 이루어질 수 있다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 먼저 시스부(120)의 시편 즉, 상기 시스부(120)와 동일한 재질로 이루어진 컴파운드(120')의 초기 질량을 측정한다.
그리고 상기 접촉재와 동일한 재질의 시편(200')과 상기 컴파운드(120') 간에 압력(P)을 부가한 상태에서 일정 거리(D)의 마멸시험을 실시한다. 이때 상기 컴파운드(120')는 마멸시험기(300)의 회전부(310)에 위치하고, 고정부(320)에 고정된 접촉재 시편(200')과 일정 압력(P)으로 접촉한 상태에서 회전부(320)가 회전함에 따라 회전하면서 시편(200')과의 마찰에 의해 마멸된다.
이와 같은 마멸시험 후 상기 컴파운드(120')의 질량을 다시 측정하고, 이를 아래 수학식2에 대입하여 마멸계수(K)를 구할 수 있다.
Figure pat00006
구체적으로 마멸량(W), 압력(P), 컴파운드(120')의 경도(H), 미끄럼 거리(D)을 역계산하여 마멸계수(K)를 구하며, 이때 마멸량(W)은 컴파운드(120') 초기질량에서 마멸시험 후 컴파운드(120') 질량을 뺀 값이다. 그리고 컴파운드(120')의 경도(H)는 물성치이므로 적용되는 컴파운드(120')의 재질에 따라 정해진다. 상기 경도(H) 관점에서는 마모에 대한 저항성을 가지는 고경도, 고강도 소재를 적용함으로써 요구수명을 맞출 수 있도록 조절할 수 있다.
시스부(120)에 적용되는 재질에 따라 구해진 실제 마멸계수(K)를 표 1에 나타내었다.
재질 마멸계수(K)
TSC5580 0.00217g/Mpa.m
EPDM 0.036g/Mpa.m
TB-1416 0.008g/Mpa.m
다시 수학식1로 돌아가서 상기 접촉재-시스부간 접촉압력(Pm)은 도 6에서 보는 바와 같이 압력측정필름(400)에 의해 측정될 수 있다. 상기 압력측정필름(400)을 접촉재인 베이어(200)와 이동용 케이블(100)의 시스부(120) 사이에 개재시키고, 기기를 가동시킴으로써 실공정에서의 접촉압력 분석이 가능하다.
여기서, 접촉재-시스부간 접촉압력(Pm)이란 이용용 케이블의 시스부 중 접촉부에서 베이어 유닛(200)과 시스부 사이의 접촉압력을 의미하며, 상기 접촉부란 베이어 유닛이 곡선 구간을 형성하도록 구동되는 경우, 이동용 케이블의 시스부 중 베이어 유닛(200)과 접촉되는 영역을 의미할 수 있다.
이때 상기 압력측정필름(400)은 가해지는 압력에 따라 압력을 받는 부위의 색채의 휘도가 변하는 구조로 이루어지며, 기 설정된 색채 휘도 표에 따라 접촉압력을 측정할 수 있다.
여기서, 상기 미끄럼 거리(L')는 도체부 및 상기 도체부를 감싸고 밀도가 ρ, 마멸계수가 K인 재질의 시스부를 포함하는 이동용 케이블 및 상기 이동용 케이블이 수용되며, 복수 개의 베이어 유닛이 순차적으로 회동 가능하게 결합되어 구성되고, 복수 개의 베이어 유닛 중 적어도 일부가 회동하는 방법으로 직선구간 및 곡선구간을 형성하고, 상기 곡선 구간에서 각각의 베이어 유닛과 복수 개의 접촉부가 형성하도록 상기 이동용 케이블을 지지 및 안내하는 케이블 베이어;를 포함하는 이동용 케이블 시스템에 있어서, 케이블 베이어의 1 cycle 왕복 구동시 상기 접촉부와 케이블 베이어를 구성하는 하나의 베이어 유닛 간의 슬립이 발생되는 거리를 의미할 수 있으며, 좀 더 상세하게는 상기 케이블 베이어가 1 cycle 왕복 구동시 직선구간에서 곡선구간을 형성한 후 다시 직선구간으로 전환되는 과정에서 상기 이동용 케이블의 시스부의 접촉부와 상기 케이블 베이어를 구성하는 어느 하나의 베이어 유닛과 슬립이 발생되는 왕복 거리로 할 수 있다.
그리고 1 cycle 당 미끄럼 거리(L')는 시험적으로 도 6에 도시된 일반적인 베이어(200) 사이 간격(x)의 두 배인 2x로 적용될 수 있다.
한편, 시스부 단면적(A)은 베이어 유닛 등의 접촉재와 접촉되어 마모가 발생하며, 이동용 케이블의 요구수명을 결정하는 시스부의 단면적일 수 있으며, 케이블의 요구수명은 결국 시스부가 즉 베이어 유닛 등의 접촉재와 곡선구간에서 슬립이 발생되며 접촉되는 접촉부에서 마모되어 도체부(110)가 노출되기 전까지의 도체부(110)를 보호하는 단면적일 수 있다. 즉, 케이블 베이어가 직선구간을 형성하는 경우, 이동용 케이블은 단지 거치된 상태이므로, 슬립 또는 마찰이 거의 발생되지 않을 것이므로, 이동용 케이블의 수명은 곡선구간에서 접촉부의 마모 수명과 관련이 있다고 볼 수 있다.
따라서, 도 7에 도시된 것처럼 상기 시스부 단면적(A)은 상기 도체부(110) 외경에 접하는 접선과 상기 시스부(120) 외주면의 원호에 의해 둘러싸인 부분의 면적으로 가정할 수 있다.
이러한 가정으로부터, 아래 수학식3에서 처럼 도 7에 표시된 a를 시스부의 두께(t)에 관한 식으로 나타낼 수 있다.
Figure pat00007
그리고 부채꼴 호의 면적을 사각형 면적의 2/3로 가정하면 시스부 단면적(A)를 아래 수학식4에서와 같이 시스부 두께(t)로 나타낼 수 있다.
Figure pat00008
그리고 이를 수학식2의 Archard's wear equation을 통해 시스부 두께(t)에 관한 수명식으로 전개하면 아래 수학식5와 같이 시스부 두께(t)를 결정할 수 있다.
Figure pat00009
즉, 마멸계수(K), 접촉압력(Pm), 마멸계수 도출 시의 허용 미끄럼 거리(D), 1cycle 당 미끄럼 거리(L'), 시스부 밀도(ρ), 시스부 경도(H)를 대입하면 시스부 두께(t)를 결정할 수 있으며, 수학식1의 시스부 단면적(A)을 시스부 두께(t)로 치환하여 적용하는 것이 가능하다.
지금까지 설명한 본 발명의 실시예들에 의한 이동용 케이블 및 이를 구비하는 이동용 케이블 시스템에 따르면 이동용 케이블의 설계와 제조에 있어서 사전에 내마모 수명 예측을 통해 장시간의 케이블 내마모성 평가 시간을 감소시킬 수 있고, 이동용 케이블 설계 시, 시스부 또는 절연층의 내마모성 향상이 가능한 구조 및 재질 선정에 기여할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
100 : 이동용 케이블
110 : 도체부
111 : 도체
112 : 절연층
113 : 전송유닛
114 : 바인더테이프
115 : 차폐층
116 : 개재
200 : 베이어
300 : 마멸시험기
310 : 회전부
320 : 고정부
400 : 압력측정필름

Claims (13)

  1. 도체부 및 상기 도체부를 감싸고 밀도가 ρ, 마멸계수가 K인 재질의 시스부를 포함하는 이동용 케이블; 및
    상기 이동용 케이블이 수용되며, 복수 개의 베이어 유닛이 순차적으로 회동 가능하게 결합되어 구성되고, 복수 개의 베이어 유닛 중 적어도 일부가 회동하는 방법으로 직선구간 및 곡선구간을 형성하고, 상기 곡선 구간에서 각각의 베이어 유닛과 복수 개의 접촉부가 형성하도록 상기 이동용 케이블을 지지 및 안내하는 케이블 베이어;를 포함하는 이동용 케이블 시스템에 있어서,
    상기 이동용 케이블의 요구수명인 N(cycle)이 아래의 식을 만족하도록 상기 접촉부에서 베이어 유닛과 접촉되어 마모가 발생하며, 이동용 케이블의 요구수명을 결정하는 상기 이동용 케이블의 시스부의 단면적(A), 상기 케이블 베이어의 1 cycle 왕복 구동시 상기 접촉부와 케이블 베이어를 구성하는 하나의 베이어 유닛 간의 슬립이 발생되는 거리인 미끄럼 거리(L') 및 상기 접촉부에서 각각의 베이어 유닛에 의하여 가해지는 압력(Pm)이 결정되는 것을 특징으로 하는 이동용 케이블 시스템.
    - 아 래 -
    Figure pat00010
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마멸계수(K)는 상기 케이블 베이어를 구성하는 베이어 유닛과 동일한 재질의 시편과 상기 시스부와 동일한 재질로 이루어진 경도가 H인 컴파운드 간에 압력(P)을 부가한 상태에서 일정 거리(D)의 마멸시험을 실시한 후 상기 컴파운드의 초기 질량과 시험 후 질량의 편차인 W(마멸량)을 사용하여 아래의 식을 통해 도출되는 것을 특징으로 하는 이동용 케이블 시스템.
    - 아 래 -
    Figure pat00011
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접촉부에서 각각의 베이어 유닛에 의하여 가해지는 압력(Pm)은 베이어 유닛과 이동용 케이블의 시스부 사이에 압력측정필름을 설치하여 측정되는 것을 특징으로 하는 이동용 케이블 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시스부 단면적(A)은 상기 도체부 외경에 접하는 접선과 상기 시스부의 외주면의 원호에 의해 둘러싸인 부분의 면적인 것을 것을 특징으로 하는 이동용 케이블 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 시스부 단면적(A)을 만족하는 상기 시스부의 두께(t)는 아래의 식을 통해 결정되는 것을 특징으로 하는 이동용 케이블 시스템.
    - 아 래 -
    Figure pat00012
  6. 제1항에 있어서,
    상기 미끄럼 거리(L')는 상기 케이블 베이어가 1 cycle 왕복 구동시 직선구간에서 곡선구간을 형성한 후 다시 직선구간으로 전환되는 과정에서 상기 이동용 케이블의 시스부의 접촉부와 상기 케이블 베이어를 구성하는 어느 하나의 베이어 유닛과 슬립이 발생되는 왕복 거리인 것을 특징으로 하는 이동용 케이블 시스템.
  7. 도체부와, 상기 도체부 외측에 형성되는 시스부를 포함하며, 상기 시스부는 직선구간과 곡선구간을 형성하며 구동되는 접촉재와 상기 곡선구간에서 접촉된 상태로 슬립이 발생되는 접촉부를 형성하며 지지되는 이동용 케이블에 있어서,
    상기 이동용 케이블은 아래의 수학식에 의한 요구수명 N(cycle)을 만족하도록 상기 시스부의 밀도, 상기 도체부 외경에 접하는 접선과 상기 시스부의 외주면 원호에 의해 둘러싸인 부분의 시스부의 단면적, 상기 접촉부에서 상기 접촉재의 왕복 1 cycle 당 슬립이 발생되는 미끄럼 거리, 마멸계수 및 접촉재-시스부간 접촉압력은 아래의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 이동용 케이블.
    - 아 래 -
    Figure pat00013

    ρ: 시스부 밀도
    A : 시스부 단면적
    L': 1 cycle 당 미끄럼 거리
    K : 마멸계수
    Pm: 접촉재-시스부간 접촉압력
  8. 제7항에 있어서,
    상기 도체부는 단일 도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동용 케이블.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 도체부는 도체와 상기 도체의 외측에 형성되는 절연층을 구비하는 다수의 전송유닛이 연합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동용 케이블.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 도체는 다수의 소선이 연합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동용 케이블.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 도체부는
    상기 연합된 전송유닛들의 외측을 둘러싸는 바인더테이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동용 케이블.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 도체부는, 상기 바인더테이프 외측을 둘러싸는 차폐층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동용 케이블.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 전송유닛과 함께 연합되는 개재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동용 케이블.
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