KR20190063113A

KR20190063113A - 연속선재 전착도장 장치

Info

Publication number: KR20190063113A
Application number: KR1020170161960A
Authority: KR
Inventors: 전주흠; 최준혁; 이승진; 진상철; 정기호; 엄현진
Original assignee: (주)삼동
Priority date: 2017-11-29
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2019-06-07
Also published as: KR102047946B1

Abstract

본 발명은 선재의 표면 및 모서리에 수 마이크로미터(㎛)에서 수십 마이크로미터(㎛) 이내로 절연내층을 균일하게 형성시킬 수 있게 하는 연속선재 전착도장 장치에 관한 것으로, 연속선재 전착도장 장치는 절연내층 형성을 위해 권취된 형태로 제공되는 선재를 풀어내는 리와인딩부; 리와인딩부에서 공급되는 선재를 전착도료에 침지시키면서 전착도료 및 선재에 (+)전류 및 (-)전류을 인가해 선재의 외측면에 절연내층이 전착되게 하는 절연내층 형성부; 절연내층 형성부를 통과한 선재의 외측면에 부착된 오염물질 및 희석제를 제거하는 세척부; 선재를 통과시키면서 선재의 외측면에 잔류하는 수분을 제거해 전착도료를 선재의 외측면에 고착시키는 건조부; 및 건조부를 통과한 선재를 권취하며 선재의 이송속도 및 텐션을 조정하는 와인딩부;를 포함한다.

Description

연속선재 전착도장 장치{CONTINUOUSLY WIRE ELECTRO DEPOSITION COATING APPARATUS}

본 발명은 권선용 코일을 구성하는 선재의 표면에 절연층을 형성하는 연속선재 전착도장 장치에 관한 것이다.

변압기 코일용 선재(1; 도 1 참조)는 장방형의 단면 형상을 가지며, 선재(1)의 표면에는 절연층(3; 도 1 참조)이 형성된다.

절연층(3)은 절연특성을 담당하는 절연내층(5)과 기계적인 내구성을 담당하는 외층(7)으로 나누어지며, 종래 절연내층(3)을 형성하기 위한 방법으로는, 딥코팅법(dip-coating)이 일반적으로 사용되고 있다.

딥코팅은 전열재료인 폴리머 용액에 선재(1)를 담근 후 건조시켜 선재(1)를 코팅하는 방식으로 다음과 문제점이 있었다.

딥코팅에 이용하는 폴리머 용액은 점성이 높기 때문에 선재(1)의 모서리부분에 두꺼운 코팅을 형성하게 되면 평탄부가 과도하게 두꺼워지는 문제점이 있었으며, 이로 인해 선재(1)를 여러 겹으로 쌓은 형태로 제품 형성 시 공간을 많이 차지하기 때문에 집적도가 낮아지는 또 다른 문제점이 있었다.

반대로 딥코팅에 이용하는 폴리머 용액의 점성을 낮추는 경우 장방형 형태의 선재(1)의 모서리부분에는 코팅이 되지 않는 문제점이 있었으며(도 1 참조), 이로 인해 선재(1)가 노출되기 때문에 부분방전에 의한 파손사고가 발생하는 또 다른 문제점이 있었다.

그리고 딥코팅의 경우 선재(1)가 고종횡비를 가지는 장방형 형태인 경우 모서리부분의 표면 장력이 높아 절연내층(5)이 코팅되는 않는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명자들은 딥코팅법에 의해 형성되는 절연층(3), 특히 절연내층(5)의 한계를 벗어나고자 노력하였으며, 그 결과물로 본 발명을 출원하기에 이르렀다.

관련 선행기술로는 "대한민국 공개특허 제 2017-0048316 호(공개일자: 2017. 05. 08, 명칭: 전착 도장체 및 그 제조 방법)가 있다.

본 발명은 선재의 표면 및 모서리에 수 마이크로미터(㎛)에서 수십 마이크로미터(㎛) 이내로 절연내층을 균일하게 형성시킬 수 있게 하는 연속선재 전착도장 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 연속선재 전착도장 장치는, 절연내층 형성을 위해 권취된 형태로 제공되는 선재를 풀어내는 리와인딩부; 리와인딩부에서 공급되는 선재를 전착도료에 침지시키면서 전착도료 및 선재에 (+)전류 및 (-)전류을 인가하여 선재의 외측면에 전착도료가 전착되게 하는 절연내층 형성부; 절연내층 형성부를 통과한 선재의 외측면에 부착된 오염물질 및 희석제를 제거하는 세척부; 선재를 통과시키면서 선재의 외측면에 잔류하는 수분을 제거해 전착도료를 선재의 외측면에 고착시켜 절연내층이 형성되게 하는 건조부; 및 건조부를 통과한 선재를 권취하며 선재의 이송속도 및 텐션을 조정하는 와인딩부;를 포함할 수 있다.

구체적으로 절연내층 형성부는, 리와인딩부와 건조부 사이에 마련되는 프레임의 전면 측에 고정 지지되고 내부에는 전착도료가 충전되며 상부에는 개폐 가능한 전착조 덮개가 제공되는 전착조; 전착도료에 선재가 침지되도록 안내하면서 전착도료에 침지된 선재를 세척부 측으로 안내하는 이송롤러들 및 전착도료에 (+)전류을 선재에 (-)전류을 인가하는 전원공급수단;을 포함할 수 있다.

더 구체적으로, 이송롤러들은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 이송롤러를 포함하고, 제 1 이송롤러는 리와인딩부에 의해 풀어져 나오는 선재를 전착도료 측으로 안내할 수 있도록 전착조의 전면 상부에 인접한 프레임의 전면 상에 회전 가능하게 배치되며, 제 2 이송롤러는 제 1 이송롤러에 의해 안내되는 선재를 제 3 이송롤러 측으로 안내할 수 있도록 전착조의 전면에 인접한 전착조의 내부 바닥 측에 배치되고, 제 3 이송롤러는 제 2 이송롤러에 의해 안내되는 선재를 제 4 이송롤러 측으로 안내할 수 있도록 전착조의 배면에 인접한 전착조의 내부 바닥 측에 배치되며, 제 4 이송롤러는 제 3 이송롤러에 의해 안내되는 선재를 세척부 측으로 안내할 수 있도록 전착조의 배면에 인접한 전착조의 내부 상부 측에 배치되되, 선재는 제 1 이송롤러의 상부 측, 제 2 이송롤러 및 제 3 이송롤러 하부 측 및 제 4 이송롤러의 상부 측으로 지나 세척부 측으로 안내될 수 있다.

더 구체적으로, 제 1 이송롤러를 지나 제 2 이송롤러 측으로 안내되는 선재는 전착조 덮개에 형성된 전착조 입구를 통해 제 2 이송롤러 측으로 안내되고, 제 4 이송롤러를 지나 세척부 측으로 안내되는 선재는 전착조 덮개에 형성된 전착조 출구를 통해 세척부 측으로 안내될 수 있다.

더 구체적으로, 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 이송롤러는 절연소재로 제작될 수 있다.

구체적으로 전원공급수단은, 전착조의 일측면 측에 지지되어 전착도료에 (+)전류을 인가하는 (+)전극; 및 전착도료에 침지되는 선재에 (-)전류을 인가하는 (-)전극;을 포함하며, (+)전극의 자유단 측은 제 2 이송롤러와 제 3 이송롤러 사이에 배치되도록 전착조의 내측으로 연장되되, (+)전극의 자유단은 제 2 이송롤러와 제 3 이송롤러 사이를 지나는 선재를 감쌀 수 있는 형상으로 제공될 수 있다.

더 구체적으로 (+)전극은 스테인리스강으로 제작될 수 있다.

구체적으로 (-)전극은 롤러의 형태로 가공되어 제공되며, (-)전극은 제 1 이송롤러의 상부 측을 지나는 선재와 접촉되도록 제 1 이송롤러에 인접한 프레임 상에 회전 가능하게 지지될 수 있다.

구체적으로 절연내층 형성부는 전착도료 온도유지수단;을 더 포함하며, 전착도료 온도유지수단은, 전착조의 일측면 측에 지지되어 전착조에 충전된 전착도료의 온도를 감지하는 온도감지센서; 전착조에 충전된 전착도료가 유입되며, 내부로 유입되어 저장된 전착도료를 전착조 측으로 충전시키는 전착도료탱크; 및 전착도료탱크 내부를 순환하는 온수순환라인을 통해 온수를 순환시켜 전착조 내부에 저장되는 전착도료를 가열시키는 가열수단;을 포함하며, 전착조에 충전된 전착도료는 전착조의 하부 측과 전착도료탱크를 연결하는 제 1 전착도료 순환라인에 의해 전착도료탱크 내부로 유입되고, 전착도료탱크 내부에 저장된 전착도료는 전착도료탱크와 전착조의 상부 측을 연결하는 제 2 전착도료 순환라인에 의해 전착조에 충전되되, 제 1 또는 제 2 전착도료 순환라인 중 어느 하나에는 전착도료 순환펌프가 연결될 수 있다.

구체적으로 절연내층 형성부는, 전착조의 일측면 측에 지지되어 전착도료를 혼합시키는 임펠러 및 임펠러를 회전시키는 모터를 더 포함할 수 있다.

구체적으로 세척부는, 내부가 중공되고 상부는 개방되며 개방된 상부에는 개폐 가능한 세척조 덮개가 제공되되, 절연내층 형성부를 통과한 선재가 지나는 세척조; 및 세척조의 양측면 상에 배치되면서 세척조의 전면 측에서 배면 측으로 다수개가 이격되게 고정 장착되되, 세척조을 지나는 선재의 외측면에 세척수 또는 에어 또는 세척수와 에어를 교번으로 분사해 선재를 세척하는 다수의 분사노즐;을 포함할 수 있다.

구체적으로 세척조의 전면은 절연내층 형성부의 배면과 마주하며 세척조의 배면은 건조부의 전면과 마주하게 프레임의 배면 측에 고정 지지되며, 세척조의 전면 및 배면에는 각각 세척조 입구 및 세척조 출구가 형성되되, 절연내층 형성부를 통과한 선재는 세척조 입구을 통해 세척조 내부로 안내되고 세척조 내부로 안내된 선재는 세척조 출구를 통해 건조부 측으로 안내될 수 있다.

더 구체적으로, 세척조 및 세척조 덮개는 선재에 대한 세척을 육안으로 확인할 수 있도록 투명하게 제작될 수 있다.

구체적으로 세척부는, 세척수를 저장하며, 세척수가 분사노즐에 의해 분사되게 하는 세척수탱크; 및 압축 에어를 형성하며, 압축 에어가 분사노즐에 의해 분사되게 하는 컴프레서;를 포함할 수 있다.

더 구체적으로 세척수탱크와 세척조의 하부는 세척수 순환라인에 의해 연결되고, 세척수탱크와 각각의 사노즐은 세척수 공급라인에 의해 연결되며, 세척수탱크 내에 저장된 세척수는 세척수 공급라인 상에 연결된 세척수 순환펌프에 의해 분사노즐 측으로 안내되어 분사될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 연속선재 전착도장 장치는, 선재의 표면 및 모서리에 수 마이크로미터(㎛)에서 수십 마이크로미터(㎛) 이내로 절연내층을 균일하게 형성할 수 있기 때문에 변압기의 소형화를 통한 경량화 효과를 기대할 수 있을 뿐만 아니라 직접도를 높일 수 있게 하는 이점이 있다.

도 1은 딥코팅법에 의해 절연층이 형성된 선재를 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 연속선재 전착도장 장치에 의해 절연층이 형성된 선재를 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 연속선재 전착도장 장치를 개략적으로 나타낸 도면
도 4는 도 3에 도시된 절연내층 형성부 및 세척부를 확대하여 나타낸 도면
도 5는 도 4의 "A"에서 절연내층 형성부를 바라 본 도면이며, 그리고
도 6은 도 4에 "B"에서 절연내층 형성부 및 세척부를 바라 본 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 선재(1; 평각상의 도선)의 표면 및 모서리(이하: '외측면'이라 한다)에 절연층(3), 특히 절연내층(5)을 균일한 두께로 형성시킬 수 있게 하기 위한 것이다(도 2 참조).

도 3은 본 발명에 따른 연속선재 전착도장 장치를 나타낸 도면으로, 본 발명에 따른 연속선재 전착도장 장치(100)는 절연내층(5) 형성을 위해 권취된 형태로 제공되는 선재(1)를 풀어내는 리와인딩부(10)와, 리와인딩부(10)에서 공급되는 선재(1)를 전착도료(P)에 침지시키면서 전착도료(P) 및 선재(1)에 (+)전압 및 (-)전압을 인가해 선재(1)의 외측면에 전착도료(5)가 전착되게 하는 절연내층 형성부(110)와, 절연내층 형성부(110)를 통과한 선재(1)의 외측면에 부착된 오염물질 및 희석제를 제거하는 세척부(150)와, 선재(1)를 통과시키면서 선재(1)의 외측면에 잔류하는 수분을 제거해 전착도료(P)를 선재(1)의 외측면에 고착시켜 절연내층(5)이 형성되게 하는 건조부(20), 및 건조부(20)를 통과한 선재(1)를 권취하며 선재(1)의 이송속도 및 텐션(tension)을 조정하는 와인딩부(30)를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 연속선재 전착도장 장치(100)는 건조부(20)와 와이딩부(30) 사이에 절연층(3)의 외층(7)을 형성시키는 외층 형성부(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 리와인딩부(10), 건조부(20), 와인딩부(30) 및 외층 형성부로는 공지된 장비(기성 장비)들을 그대로 적용해 사용할 수 있으며, 따라서 리와인딩부(10), 건조부(20), 와인딩부(30) 및 외층 형성부에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 4 내지 도 6은 도 3에 도시된 절연내층 형성부 및 세척부를 나타낸 도면이다.

먼저, 절연내층 형성부(110)는 전착도료(P)가 충전되는 전착조(112)와, 전착도료(P)에 선재(1)가 침지되도록 안내하면서 전착도료(P)에 침지된 선재(1)를 세척부(150) 측으로 안내하는 이송롤러(118)들과, 전착도료(P) 및 선재(1)에 직류전압을 인가하는 전원공급수단(122)을 포함한다.

전착조(112)는 전착도료(P)가 충전될 수 있도록 통상의 용기(bath) 형상으로 제공된다.

이러한 전착조(112)는 리와인딩부(10)와 건조부(20) 사이에 마련되는 프레임(40) 상에 고정 지지되며, 바람직하게는 전착조(112)는 리와인딩부(10)에 인접한 프레임(40)의 전면 측에 고정 지지된다.

한편, 전착조(112)에 충진되는 전착도료(P)는 에폭시계열의 수지에 희석제로 증류수가 혼합되어 충전되며, 전착조(112)의 상부에는 개폐 가능한 전착조 덮개(114)가 제공된다.

이송롤러(118)들은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 이송롤러(120a, 120b, 120c, 120d)를 포함한다.

제 1 이송롤러(120a)는 리와인딩부(10)에 의해 풀어져 나오는 선재(1)를 전착도료(P) 측으로 안내한다. 이를 위해 제 1 이송롤러(120a)는 전착조(112)의 전면 상부 측, 즉 프레임(40)의 전면 상에 회전 가능하게 배치된다.

제 2, 제 3 및 제 4 이송롤러(120b, 120c, 120d)는 전착조(112)의 내부, 바람직하게는 전착도료(P)의 수위보다 낮게 전착조(112)의 내부에 회전 가능하게 배치된다.

제 2 이송롤러(120b)는 제 1 이송롤러(120a)에 의해 안내되는 선재(1)를 제 3 이송롤러(120c) 측으로 안내할 수 있도록 전착조(112)의 전면에 인접한 전착조(112)의 내부 바닥 측에 배치되고, 제 3 이송롤러(120c)는 제 2 이송롤러(120b)에 의해 안내되는 선재(1)를 제 4 이송롤러(120d) 측으로 안내할 수 있도록 전착조(112)의 배면에 인접한 전착조(112)의 내부 바닥 측에 배치된다.

그리고 제 4 이송롤러(120d)는 제 3 이송롤러(120c)에 의해 안내되는 선재(1)를 세척부(150) 측으로 안내할 수 있도록 전착조(112)의 배면에 인접한 전착조(112)의 내부 상부 측에 배치된다.

즉, 리와인딩부(10)에서 풀어져 나오는 선재(1)는 제 1 이송롤러(120a)의 상부 측, 제 2 이송롤러(120b) 및 제 3 이송롤러(120c)의 하부 측 및 제 4 이송롤러(120d)의 상부 측으로 지나 세척부(150) 측으로 안내된다.

여기서, 제 1 이송롤러(120a)를 지나 제 2 이송롤러(120b) 측으로 안내되는 선재(1)는 전착조 덮개(114)에 형성된 전착조 입구(116a)를 통해 제 2 이송롤러(120b) 측으로 안내되고, 제 4 이송롤러(120d)를 지나 세척부(150) 측으로 안내되는 선재(1)는 전착조 덮개(114)에 형성된 전착조 출구(116b)를 통해 세척부(150) 측으로 안내된다.

바람직하게는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 이송롤러(120a, 120b, 120c, 120d)는 절연소재로 제작된다.

전원공급수단(122)은 외부에서 인가되는 교류전원(AC)을 다양한 전압을 가지는 직류전원(DC)으로 변환하여 전착도료(P) 및 선재(1)에 인가한다.

이를 위해 전원공급수단(122)은 전착도료(P)에 (+)전압을 인가하는 (+)전극(124a)과, 전착도료(P)에 침지되는 선재(1)에 (-)전압을 인가하는 (-)전극(124b)을 포함한다.

(+)전극(124a)은 전착조(112)의 일측면 측에 지지되며, (+)전극(124a)의 자유단 측은 전착도료(P)에 잠기도록 전착조(112)의 내측으로 연장된다. 이때 (+)전극(124a)의 자유단은 제 2 이송롤러(120b)와 제 3 이송롤러(120c) 사이에 배치되되 제 2 이송롤러(120b)와 제 3 이송롤러(120c) 사이를 지나는 선재(1)에 간섭되지 않게 선재(1)를 감쌀 수 있는 형상으로 제공된다.

즉, (+)전극(124a)의 자유단은 중공원형단면, 또는 중공사각단면, 또는 대략 "Ω"자 형상의 단면, 또는 대략 "∩"자 형상의 단면 중 어느 하나의 형상으로 제공되며, 이렇게 형성된 (+)전극(124a)의 자유단에 의해서 선재(1)에는 균일하고 신속하게 전착도료(P)가 전착된다.

그리고 (+)전극(124a)은 부식을 방지할 수 있도록 스테인리스강(stainless steel)으로 제작되는 것이 바람직하다.

한편, (-)전극(124b)은 도시된 바와 같이 롤러의 형태로 가공되어 제공되며, 제 1 이송롤러(120a)의 상부 측을 지나는 선재(1)와 접촉되어 선재(1)에 (-)전압을 인가할 수 있도록 제 1 이송롤러(120a)에 인접한 프레임(40) 상에 회전 가능하게 지지된다.

이러한 (-)전극(124b)은 누구나 알 수 있듯이 도전체로 이루어지며, 본 발명에서는 (-)전극(124b)의 재질을 특별히 한정하지 않는다.

즉, 전착도료(P)에 침지되도록 선재(1)를 이송시키면서 전착도료(P) 및 선재(1)에 (+)전압 및 (-)전압을 인가하면, 전착도료(P)의 입자가 선재(1)의 외측면에서 전기적으로 석출하고, 그 결과 선재(1)의 표면 및 모서리에는 균일한 두께로 절연내층(5)이 전착된다.

그리고 전착도료(P)의 농도 및 선재(1)와 전착도료(P)에 인가되는 전압(V)을 조절하면 절연내층(5)의 두께를 수 마이크로미터(㎛)에서 수십 마이크로미터(㎛) 이내로 조절할 수 있게 된다.

바람직하게는, (+)전극(124a) 및 (-)전극(124b)으로는 10A 이내의 전류 및 100~300V의 전압이 인가된다.

한편, 절연내층 형성부(110)는 전착도료(P)가 경화되지 않게 일정한 온도를 유지할 수 있게 하는 전착도료 온도유지수단(126)을 더 포함한다.

전착도료 온도유지수단(126)은 전착조(112)에 충전된 전착도료(P)의 온도를 감지하는 온도감지센서(128)와, 전착도료(P)를 저장하는 전착도료탱크(130), 및 전착도료탱크(130)에 저장된 전착도료(P)를 가열하는 가열수단(136)을 포함한다.

온도감지센서(128)는 (+)전극(124a)에 간섭되지 않게 전착조(112)의 일측면 측에 지지되어 전착조(112)에 충전된 전착도료(P)의 온도를 감지하며, 전착도료탱크(130)는 제 1 및 제 2 전착도료 순환라인(132a, 132b)에 의해 전착조(112)와 연결된다.

제 1 전착도료 순환라인(132a)은 전착조(112)의 하부 측과 전착도료탱크(130)를 연결하고, 제 2 전착도료 순환라인(132b)은 전착도료탱크(130)와 전착조(112)의 상부 측을 연결하며, 제 1 또는 제 2 전착도료 순환라인(132a, 132b) 중 어느 하나에는 전착도료 순환펌프(134)가 연결된다. 도 5에는 제 1 전착도료 순환라인(132a)에 장착된 전착도료 순환펌프(134)가 도시되어 있다.

즉, 전착도료 순환펌프(134)의 작동에 의해 전착조(112) 내부에 충전된 전착도료(P)는 제 1 전착도료 순환라인(132a)을 따라 전착도료탱크(130) 내부로 유입되고, 전착도료탱크(130) 내부에 저장된 전착도료(P)는 제 2 전착도료 순환라인(132b)을 따라 전착조(112) 내부로 충전된다.

이때, 전착조(112)의 상부 측과 연결되는 제 2 전착도료 순환라인(132b)은 전착조(112)에 충전된 전착도료(P)의 수위와 같은 높이를 가지도록 연결되는 것이 바람직한데, 이는 제 2 전착도료 순환라인(132b)을 따라 전착조(112) 내부로 충전되는 전착도료(P)의 유속을 이용해 전착조(112)에 충전된 전착도료(P)에 와류를 발생시켜 전착조(112) 내부에 충전된 전착도료(P), 즉 희석제와 혼합된 에폭시계열의 수지가 침전되지 않게 한다.

한편, 가열수단(136)은 전착도료탱크(124) 내부로 온수를 순환시켜 전착조(112) 내부에 저장된 전착도료(P)를 대략 28~31℃ 사이의 온도를 가지도록 가열시킨다.

가열수단(136)은 전기를 이용해 순환수를 가열시키고, 가열된 순환수를 온수순환펌프(도시되지 않음)의 작동으로 온수순환라인(138)을 따라 순환시킬 수 있는 통상의 전기 온수 순환 가열기 등 일 수 있으며, 온수순환라인(138)은 도시된 바와 같이 전착도료탱크(130) 내부를 순환하면서 전착도료탱크(130) 내부에 저장된 전착도료(P)를 대략 28~31℃ 사이의 온도로 가열시킨다.

즉, 가열수단(136)은 온도감지센서(128)와 전기적으로 연결되고, 전착조(112)에 충전된 전착도료(P)의 온도가 28℃ 미만이면 가열수단(136)은 순환수를 가열시키면서 가열된 순환수를 온수순환라인(138)을 통해 순환시켜 전착도료탱크(130) 내부에 저장된 전착도료(P)의 온도를 상승시키고, 이렇게 온도가 상승한 전착도료(P)는 전착도료 순환펌프(134)의 작동에 의해 제 2 전착도료 순환라인(132b)을 따라 전착조(112) 내부로 충전된다.

반대로, 전착조(112)에 충전된 전착도료(P)의 온도가 31℃를 초과하면 가열수단(136)은 순환수의 가열 및 온수순환라인(138)을 통한 순환수의 순환을 중단시켜 전착도료탱크(130) 내부에 저장된 전착도료(P)의 온도를 하강시키고, 이렇게 온도가 하강된 전착도료(P)는 전착도료 순환펌프(134)의 작동에 의해 제 2 전착도료 순환라인(132b)을 따라 전착조(112) 내부로 충전된다.

여기서 가열수단(136), 즉 통상의 전기 온수 순환 가열기는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 가열수단(136)으로는 외부에서 인가되는 전원에 의해 발열작용을 하는 절연선이 내장된 통상의 전기 히터 등을 사용 할 수 있음을 누구나 알 수 있을 것이다.

그리고 절연내층 형성부(110)는 전착도료(P)를 혼합시키는 임펠러(140) 및 임펠러(140)를 회전시키는 모터(142)를 더 포함한다. 임펠러(140) 및 모터(142)는 (+)전극(124a) 및 온도감지센서(128)에 간섭되지 않게 전착조(112)의 일측면 측에 지지되며, 임펠러(140)는 모터(142)에 의해 회전하면서 전착도료(P)를 형성하는 에폭시계열의 수지와 희석제를 혼합시킨다.

또한, 절연내층 형성부(110)는 전착조(112)와 제 1 전착도료 순환라인(132a) 사이에 배치되는 필터(도시되지 않음)를 더 포함하는데, 필터는 전착조(112) 내부에서 전착도료탱크(130) 측으로 유입되는 전착도료(P)에서 이물질을 걸러낸다.

세척부(150)는 절연내층 형성부(110)를 통과한 선재(1)가 지나는 세척조(152) 및 세척조(152)을 지나는 선재(1)의 외측면을 세척하는 다수의 분사노즐(158)을 포함한다.

세척조(152)는 내부가 중공되고 상부는 개방된 함체 형상으로 제공되고, 개방된 세척조(152)의 상부에는 개폐 가능한 세척조 덮개(154)가 제공된다.

이러한 세척조(152)의 전면은 절연내층 형성부(110)의 배면과 마주하며 세척조(152)의 배면은 건조부(20)의 전면과 마주하게 프레임(40)의 배면 측에 고정 지지된다. 그리고 세척조(152)의 전면 및 배면에는 각각 세척조 입구(156a) 및 세척조 출구(156b)가 형성된다.

즉, 절연내층 형성부(110)를 통과한 선재(1), 다시 말해 전착도료(P)가 외측면에 전착된 선재(1)는 세척조 입구(156a)을 통해 세척조(152) 내부로 안내되고 세척조(152) 내부로 안내된 선재(1)는 세척조 출구(156b)를 통해 건조부(20) 측으로 안내된다.

여기서, 전착도료(P)가 외측면에 전착된 선재(1)를 좁은 세척조 입구(156a) 및 세척조 출구(156b)를 가지면서 상부가 세척조 덮개(154)에 의해 마감된 세척조(152)의 내부를 지나게 하는 것은, 선재(1) 세척에 사용되는 세척유체 및 세척에 의해 선재(1)에서 분리된 이물질 및 희석제 등이 세척조(152)의 외부로 비산되는 것을 방지하기 위함이다.

그리고 세척조(152) 및 세척조 덮개(154)는 선재(1)에 대한 세척을 육안으로 확인할 수 있도록 투명하게 제작되는 것이 바람직하다.

분사노즐(158)들은 세척조(152)의 양측면 상에 배치되면서 세척조(152)의 전면 측에서 배면 측으로 다수개가 소정의 간격으로 이격되게 고정 장착된다.

이러한 분사노즐(158)들은 선재(1)의 외측면에 형성되는 절연내층(5)의 내식성 및 외관 품질을 형상시킬 수 있도록 세척조(152)의 내부를 지나는 선재(1)의 외측면에 세척유체를 분사하여 선재(1)의 외측면에 부착된 이물질 및 희석제 등을 분리시키며, 세척유체로는 세척수 또는 에어(air), 또는 세척수와 함께 에어(air)가 동시에 사용될 수 있다.

이를 위해서, 세척부(150)는 세척수를 저장하는 세척수탱크(160) 및 압축 에어를 형성하고, 압축 에어를 제공하는 컴프레서(166)를 더 포함한다.

여기서, 세척수탱크(160)와 세척조(152)의 하부는 세척수 순환라인(162a)에 의해 연결되고, 세척수탱크(160)와 분사노즐(158)은 세척수 공급라인(162b)에 의해 연결된다. 그리고 세척수탱크(160) 내에 저장된 세척수는 세척수 공급라인(162b) 상에 연결된 세척수 순환펌프(164)에 의해 분사노즐(158) 측으로 안내되어 분사되며, 세척조(152) 내로 분사된 세척수는 세척조(152)의 하부를 거쳐 세척수 순환라인(162a)을 통해 세척수탱크(160)로 유입된다. 이때 세척조(152)의 하부와 세척수 순환라인(162a) 사이에는 세척수탱크(160) 측으로 유입되는 세척수에서 이물질을 걸러내는 필터(도시되지 않음)가 장착될 수 있다. 여기서, 세척수로는 통상의 증류수가 사용될 수 있다.

그리고 컴프레서(166)와 분사노즐(158)은 에어 공급라인(167)에 연결되는데, 에어 공급라인(167)을 통해 컴프레서(166)와 분사노즐(158)의 연결 관계는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

즉, 세척조(152)에 고정 장착된 각각의 분사노즐(158)로는 세척수 또는 에어(air) 중 어느 하나만을 분사하여 선재(1)를 세척하거나, 또는 세척수와 에어(air)를 교번으로 분사하여 선재(1)를 세척할 수 있다.

세척수와 에어(air)를 교번으로 분사하여 선재(1)를 세척할 경우(도 3 및 도 4 참조) 선재(1)의 진행방향에 대해 순차적으로 세척수, 에어(air), 세척수, 에어(air) 순으로 세척유체를 분사하여 선재(1)를 세척하는 것이 바람직하다.

하기에는 전술한 바와 같이 형성된 연속선재 전착도장 장치(100)를 이용해 절연층(3) 중 절연내층(5)을 형성하는 방법을 간략하게 설명한다.

본 발명에 따른 연속선재 전착도장 장치(100)를 이용해 선재(1)의 외측면, 즉 선재(1)의 표면 및 모서리에 균일한 두께의 절연내층(5)을 형성하기 위해서는, 우선 절연내층(5) 형성을 위해 권취된 형태로 제공되는 선재(1)를 리와인딩부(10)에 장착시킨다.

그리고 절연내층(5)을 형성할 선재(1)가 리와인딩부(10)에 장착되면, 선재(1)의 선단을 절연내층 형성부(110), 세척부(150) 및 건조부(20)를 통과시켜 와인딩부(30)에 연결시킨다.

이러한 상태 하에서 절연내층 형성부(110), 세척부(150), 건조부(20) 및 와이딩부(30)를 각각 작동시킨다.

우선, 와인딩부(30)가 작동되면 와인딩부(30)는 대략 0.2m/min의 속도로 선재(1)를 권취시킨다. 이에 의해 선재(1)는 적당한 텐션(tension)을 유지하면서 대략 0.2m/min의 속도로 리와인딩부(10)에서 풀려 나와 절연내층 형성부(110) 측으로 안내된다.

와인딩부(30)의 작동에 의해 절연내층 형성부(110) 측으로 선재(1)가 안내되면, 선재(1)는 전원공급수단(122)의 작동에 의해 (-)전압이 인가되는 (-)전극(124b)과 접촉하면서 순차적으로 제 1, 제 2 이송롤러(120a, 120b)와 전원공급수단(122)의 작동에 의해 (+)전압이 인가되는 (+)전극(124a), 및 제 3, 제 4 이송롤러(120c, 120d)를 거쳐 세척부(150) 측으로 안내되는데, 이때 전착도료(P)에 인가되는 (+)전압 및 선재(1)에 인가되는 (-)전압에 의해 선재(1)의 외측면 상에는 전착도료(P)가 전착된다.

여기서, 전착도료(P) 및 선재(1)로는 10A 이내의 전류 및 100~300V의 전압이 인가되며, 전착시간은 대략 2~3분 정도가 바람직하다.

한편, 절연내층 형성부(110)를 통과한 선재(1), 즉 외측면에 전착도료(P)가 전착된 선재(1)는 마찬가지로 와인딩부(30)의 작동에 의해 순차적으로 세척부(150) 및 건조부(20)를 통과하면서 선재(1) 외측면 상에 절연내층(5) 형성을 완료하게 되고, 절연내층(5) 형성이 완료된 선재(1)는 와인딩부(30)에 권취된다.

이때, 세척부(150)는 세척조(152) 내부를 통과하는 선재(1)의 외측면에 세척수를 분사해 선재(1)의 외측면에 부착된 이물질 및 희석제를 분리시키고, 건조부(20)는 선재(1)의 외측면에 전착된 전착도료(P)를 건조시켜 전착도료(P)를 선재(1)의 외측면에 고착시킨다.

여기서, 건조부(20)는 170℃ 이상의 건조온도를 유지하며, 건조시간은 대략 20~30분 정도가 바람직하다.

이와 같이 형성된 본 발명에 따른 연속선재 전착도장 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 선재(1)의 표면 및 모서리에 균일한 두께로 절연내층(5)을 형성할 수 있게 한다.

또한, 본 발명에 따른 연속선재 전착도장 장치(100)는 전착도료(P)의 농도 및 선재(1)와 전착도료(P)에 인가되는 전압(V)을 조절함으로써, 수 마이크로미터(㎛)에서 수십 마이크로미터(㎛) 이내의 두께를 가지는 절연내층(5)을 형성할 수 있게 한다.

상기와 같은 연속선재 전착도장 장치(100)은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

1 : 선재 3 : 절연층
5 : 절연내층 7 : 외층
10 : 리와인딩부 20 : 건조부
30 : 와인딩부 P : 전착도료
100 : 연속선재 전착도장 장치 110 : 절연내층 형성부
112 : 전착조 122 : 전원공급수단
124a : (+)전극 124b : (-)전극
126 : 전착도료 온도유지수단 128 : 온도감지센서
130 : 전착도료탱크 136 : 가열수단
140 : 임펠러 150 : 세척부
152 : 세척조 158 : 분사노즐
160 : 세척수탱크 166 : 컴프레서

Claims

절연내층 형성을 위해 권취된 형태로 제공되는 선재를 풀어내는 리와인딩부;
상기 리와인딩부에서 공급되는 상기 선재를 전착도료에 침지시키면서 상기 전착도료 및 상기 선재에 (+)전압 및 (-)전압을 인가해 상기 선재의 외측면에 상기 전착도료가 전착되게 하는 절연내층 형성부;
상기 절연내층 형성부를 통과한 상기 선재의 외측면에 부착된 오염물질 및 희석제를 제거하는 세척부;
상기 선재를 통과시키면서 상기 선재의 외측면에 잔류하는 수분을 제거해 상기 전착도료를 상기 선재의 외측면에 고착시켜 상기 절연내층이 형성되게 하는 건조부; 및
상기 건조부를 통과한 상기 선재를 권취하며 상기 선재의 이송속도 및 텐션을 조정하는 와인딩부;를 포함하는 연속선재 전착도장 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 절연내층 형성부는,
상기 리와인딩부와 상기 건조부 사이에 마련되는 프레임의 전면 측에 고정 지지되고 내부에는 상기 전착도료가 충전되며 상부에는 개폐 가능한 전착조 덮개가 제공되는 전착조;
상기 전착도료에 상기 선재가 침지되도록 안내하면서 상기 전착도료에 침지된 상기 선재를 상기 세척부 측으로 안내하는 이송롤러;들 및
상기 전착도료에 (+)전류를 상기 선재에 (-)전류를 인가하는 전원공급수단;을 포함하는 연속선재 전착도장 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 이송롤러;들은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 이송롤러를 포함하고,
상기 제 1 이송롤러는 상기 리와인딩부에 의해 풀어져 나오는 상기 선재를 상기 전착도료 측으로 안내할 수 있도록 상기 전착조의 전면 상부에 인접한 상기 프레임의 전면 상에 회전 가능하게 배치되며,
상기 제 2 이송롤러는 상기 제 1 이송롤러에 의해 안내되는 상기 선재를 상기 제 3 이송롤러 측으로 안내할 수 있도록 상기 전착조의 전면에 인접한 상기 전착조의 내부 바닥 측에 배치되고,
상기 제 3 이송롤러는 상기 제 2 이송롤러에 의해 안내되는 상기 선재를 상기 제 4 이송롤러 측으로 안내할 수 있도록 상기 전착조의 배면에 인접한 상기 전착조의 내부 바닥 측에 배치되며,
상기 제 4 이송롤러는 상기 제 3 이송롤러에 의해 안내되는 상기 선재를 상기 세척부 측으로 안내할 수 있도록 상기 전착조의 배면에 인접한 상기 전착조의 내부 상부 측에 배치되되,
상기 선재는 상기 제 1 이송롤러의 상부 측, 상기 제 2 이송롤러 및 상기 제 3 이송롤러 하부 측 및 상기 제 4 이송롤러의 상부 측으로 지나 상기 세척부 측으로 안내되는 연속선재 전착도장 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제 1 이송롤러를 지나 상기 제 2 이송롤러 측으로 안내되는 상기 선재는 상기 전착조 덮개에 형성된 전착조 입구를 통해 상기 제 2 이송롤러 측으로 안내되고,
상기 제 4 이송롤러를 지나 상기 세척부 측으로 안내되는 상기 선재는 상기 전착조 덮개에 형성된 전착조 출구를 통해 세척부 측으로 안내되는 연속선재 전착도장 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 이송롤러는 절연소재로 제작되는 연속선재 전착도장 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 전원공급수단은,
상기 전착조의 일측면 측에 지지되어 상기 전착도료에 (+)전류를 인가하는 (+)전극; 및
상기 전착도료에 침지되는 상기 선재에 (-)전류를 인가하는 (-)전극;을 포함하며,
상기 (+)전극의 자유단 측은 상기 제 2 이송롤러와 상기 제 3 이송롤러 사이에 배치되도록 상기 전착조의 내측으로 연장되되, 상기 (+)전극의 자유단은 상기 제 2 이송롤러와 상기 제 3 이송롤러 사이를 지나는 상기 선재를 감쌀 수 있는 형상으로 제공되는 연속선재 전착도장 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 (+)전극은 스테인리스강으로 제작되는 연속선재 전착도장 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 (-)전극은 롤러의 형태로 가공되어 제공되며,
상기 (-)전극은 상기 제 1 이송롤러의 상부 측을 지나는 상기 선재와 접촉되도록 상기 제 1 이송롤러에 인접한 상기 프레임 상에 회전 가능하게 지지되는 연속선재 전착도장 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 절연내층 형성부는 전착도료 온도유지수단;을 더 포함하며,
상기 전착도료 온도유지수단은,
상기 전착조의 일측면 측에 지지되어 상기 전착조에 충전된 상기 전착도료의 온도를 감지하는 온도감지센서;
상기 전착조에 충전된 상기 전착도료가 유입되며, 내부로 유입되어 저장된 상기 전착도료를 상기 전착조 측으로 충전시키는 전착도료탱크; 및
상기 전착도료탱크 내부를 순환하는 온수순환라인을 통해 온수를 순환시켜 상기 전착조 내부에 저장되는 상기 전착도료를 가열시키는 가열수단;을 포함하며,
상기 전착조에 충전된 상기 전착도료는 상기 전착조의 하부 측과 상기 전착도료탱크를 연결하는 제 1 전착도료 순환라인에 의해 상기 전착도료탱크 내부로 유입되고, 상기 전착도료탱크 내부에 저장된 상기 전착도료는 상기 전착도료탱크와 상기 전착조의 상부 측을 연결하는 제 2 전착도료 순환라인에 의해 상기 전착조에 충전되되, 상기 제 1 또는 제 2 전착도료 순환라인 중 어느 하나에는 전착도료 순환펌프가 연결되는 연속선재 전착도장 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 절연내층 형성부는,
상기 전착조의 일측면 측에 지지되어 상기 전착도료를 혼합시키는 임펠러 및 상기 임펠러를 회전시키는 모터를 더 포함하는 연속선재 전착도장 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 세척부는,
내부가 중공되고 상부는 개방되며 개방된 상부에는 개폐 가능한 세척조 덮개가 제공되되, 상기 절연내층 형성부를 통과한 상기 선재가 지나는 세척조; 및
상기 세척조의 양측면 상에 배치되면서 상기 세척조의 전면 측에서 배면 측으로 다수개가 이격되게 고정 장착되되, 상기 세척조을 지나는 상기 선재의 외측면에 세척수 또는 에어 또는 세척수와 에어를 교번으로 분사해 상기 선재를 세척하는 다수의 분사노즐;을 포함하는 연속선재 전착도장 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 세척조의 전면은 상기 절연내층 형성부의 배면과 마주하며 상기 세척조의 배면은 상기 건조부의 전면과 마주하게 상기 프레임의 배면 측에 고정 지지되며,
상기 세척조의 전면 및 배면에는 각각 세척조 입구 및 세척조 출구가 형성되되,
상기 절연내층 형성부를 통과한 선재는 상기 세척조 입구을 통해 상기 세척조 내부로 안내되고 상기 세척조 내부로 안내된 상기 선재는 상기 세척조 출구를 통해 상기 건조부 측으로 안내되는 연속선재 전착도장 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 세척조 및 상기 세척조 덮개는 상기 선재에 대한 세척을 육안으로 확인할 수 있도록 투명하게 제작되는 연속선재 전착도장 장치.
청구항 11에 있어서,
세척부는,
세척수를 저장하며, 세척수가 상기 분사노즐에 의해 분사되게 하는 세척수탱크; 및
압축 에어를 형성하며, 압축 에어가 상기 분사노즐에 의해 분사되게 하는 컴프레서;를 포함하는 연속선재 전착도장 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 세척수탱크와 상기 세척조의 하부는 상기 세척수 순환라인에 의해 연결되고, 상기 세척수탱크와 각각의 상기 분사노즐은 상기 세척수 공급라인에 의해 연결되며, 상기 세척수탱크 내에 저장된 세척수는 상기 세척수 공급라인 상에 연결된 세척수 순환펌프에 의해 상기 분사노즐 측으로 안내되어 분사되는 연속선재 전착도장 장치.