KR20200097387A - 케이블 심선 예열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이블 심선 예열장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 절연케이블의 압출공정 전 단계에서 심선을 예열하는 과정을 통해 심선과 합성수지 피복과의 온도편차를 줄이고, 그에 따른 전선의 불량 및 전기안전사고의 발생을 감소시킬 수 있는 케이블 심선 예열장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 도체 심선에 절연 피복을 형성하는 압출공정 전에 도체 심선을 예열시키는 것으로, 공급되는 심선의 굴곡을 교정하고, 심선의 이송력에 대항하는 장력을 형성하는 심선교정부; 심선교정부로부터 공급된 도체 심선을 가열하는 히팅부; 히팅부를 통해 가열된 도체 심선의 온도를 감지하는 온도감지부; 온도감지부로부터 측정한 온도값으로부터 히팅부의 온도를 제어하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

케이블 심선 예열장치 {Apparatus for preheating electric wire}

본 발명은 케이블 심선 예열장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 절연케이블의 제조과정에서 도체에 해당하는 심선에 합성수지 피복을 압출하는 공정에서 도체와 합성수지 피복과의 온도 편차를 줄여주기 위해 도체 심선을 사전에 예열시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 절연케이블은 구리 등의 도체 심선을 절연하기 위한 목적으로 PE 또는 PVC 등의 합성수지를 이용하여 피복하는 압출공정을 포함하여 제조된다.

이와 같은 절연케이블의 제조공정을 보다 상세히 설명하면, 먼저 도체에 해당하는 심선이 공급되면 심선의 굴곡을 교정하기 위한 교선장치를 거치고, 이후 압출기 선단의 크로스헤드다이로 심선이 진입하면 심선 주위에 PE 또는 PVC 등의합성수지를 피복하는 압출공정을 거치면서 크로스헤드다이 출구로 배출된다. 이후, 합성수지로 피복된 심선은 냉각수조를 거치면서 냉각시킨 후 전선에 일정한 장력을 형성하는 캡스턴 롤을 지나 권취됨으로 절연케이블의 제조가 완료된다.

하지만, 통상적인 상기 절연케이블의 제조 과정에 있어서, 도체 심선에 합성수지를 피복하는 압출공정은 도체 심선과의 온도차에 따라 다양한 불량이 발생할 수 있다. 특히, 온도가 낮은 겨울철에는 도체 심선의 온도가 낮아진 상태로 압출공정이 진행되면 심선과 용융된 피복용 합성수지와의 온도 편차가 크게 발생하면서 심선 표면의 결빙현상이 발생하여 피복이 원활하게 형성되지 않으며, 이로 인해 피복의 불균일성이 발생하는 문제가 있고, 심선과 피복의 밀착성이 결여되는 등 다수의 문제점이 발생한다.

또한, 상기와 같은 문제점은 생산된 절연케이블에 대해 사용 중 피복이 탈피되는 등의 불량의 원인이 되었고, 이는 각종 화재발생으로 연결되는 문제점으로 인해 안정화된 절연케이블의 제조시스템이 절실한 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1233992호 (2013.02.12 등록) 대한민국 공개특허 제10-2011-0105418호 (2011.09.27 공개)

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 절연케이블의 압출공정 전 단계에서 심선을 예열하는 과정을 통해 심선과 합성수지 피복과의 온도편차를 줄이고, 그에 따른 전선의 불량 및 전기안전사고의 발생을 감소시킬 수 있는 케이블 심선 예열장치를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.

또한, 본 발명은 절연케이블의 제조공정에서 최적의 생산조건을 실시간 유지할 수 있는 자동화 구성으로 이루어진 케이블 심선 예열장치를 제공하는데 본 발명의 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 도체 심선에 절연 피복을 형성하는 압출공정 전에 도체 심선을 예열시키는 것으로, 공급되는 심선의 굴곡을 교정하고, 심선의 이송력에 대항하는 장력을 형성하는 심선교정부; 심선교정부로부터 공급된 도체 심선을 가열하는 히팅부; 히팅부를 통해 가열된 도체 심선의 온도를 감지하는 온도감지부; 온도감지부로부터 측정한 온도값으로부터 히팅부의 온도를 제어하는 제어부;를 포함하여 구성한다.

또한, 상기 심선교정부는, 다수개의 풀리가 적층된 그룹으로 형성되며 적층된 풀리 그룹 한 쌍이 상하로 대향 설치된 교정풀리부; 상기 교정풀리부가 상하 방향으로 이송 동작할 수 있도록 가이드하는 수직이송스크류; 상기 교정풀리부를 수직이송스크류에 이송 가능하도록 연결 지지하는 이송블럭; 상기 수직이송스크류에 회전력을 인가하여 이송블럭 및 교정풀리부가 상하 방향으로 이송될 수 있도록 한 간격조절구동부;를 포함하여 구성한다.

또한, 상기 히팅부는, 상하로 대향 설치된 한 쌍의 히팅풀리; 상기 한 쌍의 히팅풀리 사이에 배치되어 고주파 유도가열 방식으로 도체 심선의 온도를 상승시키는 유도가열부; 가열된 도체 심선의 온도를 유지하도록 복사열을 발생시키는 히팅봉;을 포함하여 구성한다.

본 발명에 따른 케이블 심선 예열장치 의하면, 압출공정 전 단계로 도체 심선의 예열공정을 통해 심선과 용융상태의 피복용 합성수지와의 온도 편차를 줄여줄 수 있으며, 이는 절연케이블의 피복 압출공정에서 심선 표면 결빙현상의 문제점을 해결하였고, 균일한 두께의 피복이 형성될 수 있도록 하였으며, 심선과 피복의 밀착성을 증대시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 케이블 심선 예열장치 의하면, 최적의 생산조건을 유지할 수 있도록 도체 심선의 온도를 지속적으로 감지하고, 도체 심선의 히팅온도를 자동 제어하며, 공급되는 도체 심선의 흔들림을 교정하여 안정적인 생산 및 불량률을 감소시키는 효과도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 케이블 심선 예열공정이 포함된 절연케이블의 전체 제조공정을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 심선 예열장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 케이블 심선 예열장치에서 심선교정부를 나타낸 측면구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 심선 예열장치에서 온도감지부를 나타낸 구성도이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.

발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 케이블 심선 예열공정이 포함된 절연케이블의 전체 제조공정을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

상기와 같이, 절연케이블의 제조 과정에서 불량률을 줄이고 고품질의 절연케이블을 생산하기 위해서는 도체 심선의 예열공정을 포함하여 구성하며, 전체 제조공정은 도체 심선을 공급하는 공급부(100)와, 공급된 도체 심선의 굴곡을 교정하면서 장력을 형성하여 흔들림 없는 심선 이송 공급이 이루어질 수 있도록 하고 심선을 예열하여 압출과정에서 불량을 감소시킬 수 있도록 하는 예열부(200)와, 예열된 심선에 합성수지 절연체로 피복을 형성시키는 압출부(300)와, 압출과정을 거치면서 생성된 절연케이블을 물이 담긴 수조에 침지시켜 냉각시키는 냉각부(400)와, 냉각된 절연케이블을 보빈에 권취하는 것으로, 공급부터 권취까지 도체 심선이 전 공정을 거치면서 이송하도록 동력을 발생시키는 구동모터(510)를 포함하는 권취부(500)를 포함하여 구성한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 심선 예열장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

상기와 같이, 본 발명에 따른 심선 예열장치는 도체 심선에 절연 피복을 입히는 압출공정 전에 도체 심선을 예열시키는 것으로, 피복 압출용 크로스헤드 다이(crosshead-die)에 심선이 공급되기 전 공정에 위치하며, 심선 예열장치의 구성은 심선교정부(210)와, 히팅부(220)와, 온도감지부(230)와, 제어부(240)를 포함한다.

심선교정부(210)는 공급되는 심선(10)의 굴곡을 교정하고, 구동모터(510)로부터 당겨지는 힘에 대응하는 장력을 형성하는 것으로, 이는 이송되는 도체 심선(10)의 흔들림을 최소화하여 후술되는 온도감지부(230)의 측정 오차를 줄여 안정적인 예열 온도를 유지할 수 있도록 하고, 특히 도체 심선(10)의 진동에 따른 흔들림으로 압출공정에서 절연피복 두께가 불균형하게 형성될 수 있는 문제를 해소하기 위한 것이다.

상기 심선교정부(210)의 구성은, 도체 심선(10)이 둘레를 선회하도록 형성된 것으로 한 쌍이 상하로 대향 설치된 교정풀리부(211)와, 상기 교정풀리부(211)가 상하 방향으로 이송 동작할 수 있도록 가이드하는 것으로 회전운동을 직선운동으로 변환하는 수직이송스크류(212)와, 상기 교정풀리부(211)를 수직이송스크류(212)에 이송 가능하도록 연결 지지하는 이송블럭(213)과, 상기 수직이송스크류(212)에 회전력을 인가하여 이에 연결된 이송블럭(213) 및 교정풀리부(211)가 상하 방향으로 이송될 수 있도록 한 간격조절구동부(214)를 포함하여 구성한다.

상기 교정풀리부(211)는 다수개의 풀리가 적층된 그룹으로 각각 형성되며, 도체 심선(10)이 상하로 구성된 다수의 풀리를 각각 선회하는 연결 구성으로부터 심선(10)의 굴곡을 교정하고, 구동모터(510)의 동력으로부터 대항력을 발생시킴에 따라 이송 동작하는 도체 심선(10)에 대한 장력을 유지할 수 있도록 한다.

상기 수직이송스크류(212)에 연결되는 이송블럭(213) 및 교정풀리부(211)는 최소 하나 이상이 연결될 수 있다.

상기 간격조절구동부(214)는 수직이송스크류(212)에 회전력을 인가하기 위한 기어부가 형성되고, 수동 핸들조작 방식으로 수직이송스크류(212)에 동력을 인가할 수도 있으나, 모터로부터 기어부에 동력을 발생시켜 수직이송스크류(212)에 회전력을 전달함이 바람직하다.

히팅부(220)는 상기 심선교정부(210)로부터 공급된 도체 심선(10)의 온도를 상승시키는 것으로, 상하로 대향 설치된 한 쌍의 히팅풀리(221)와, 상기 한 쌍의 히팅풀리(221) 사이에 배치되어 고주파 유도가열 방식으로 도체 심선(10)의 온도를 상승시키는 유도가열부(222)와, 가열된 도체 심선(10)의 온도를 유지하도록 복사열을 발생시키는 히팅봉(223)을 포함하여 구성한다.

즉, 히팅부(220)로 공급된 도체 심선(10)은 상하로 대향 설치된 한 쌍의 히팅풀리(221) 및 그 사이에 배치된 유도가열부(222)를 각각 거치는 과정에서 심선(10)의 온도가 상승하는 예열이 이루어지고, 상기 유도가열부(222)는 온도감지부(230)의 측정 온도값과 제어부(240)의 동작 신호로부터 전압제어에 다른 온도 조절이 이루어질 수 있도록 구성한다.

온도감지부(230)는 상기 히팅부(220)를 통해 가열된 도체 심선(10)의 온도를 감지하는 것으로, 접촉식 구성과 비접촉식 구성으로 이루어질 수 있으나, 도체 심선(10)이 지속적인 일 방향 이송 동작하기에 비접촉식 적외선 온도측정기가 적용됨이 바람직하다.

또한, 상기 온도감지부(230)는 비접촉식 온도측정센서(231)와 도체 심선(10)의 정확한 온도측정을 위해 측정 포인트를 조절할 수 있는 위치조절부(232)를 포함하여 구성한다.

제어부(240)는 본 발명에 따른 심선 예열장치의 전체적인 동작을 제어하는 것으로, 보다 상세하게는 히팅부(220)의 온도값 제어와, 온도감지부(230)로부터 측정한 온도값을 디스플레이부를 통해 출력하고, 온도감지부(230)로부터 측정한 온도값 결과에 따라 구동모터(510)의 회전 속도를 조절하는 등의 기능을 포함한다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

10 : 심선
100 : 공급부
200 : 예열부
210 : 심선교정부
211 : 교정풀리부
212 : 수직이송스크류
213 : 이송블럭
214 : 간격조절구동부
220 : 히팅부
221 : 히팅풀리
222 : 유도가열부
223 : 히팅봉
230 : 온도감지부
231 : 온도측정센서
232 : 위치조절부
240 : 제어부
300 : 압출부
400 : 냉각부
500 : 권취부
510 : 구동모터

Claims (3)

1. 도체 심선에 절연 피복을 형성하는 압출공정 전에 도체 심선을 예열시키는 것으로,
   공급되는 심선(10)의 굴곡을 교정하고, 심선(10)의 이송력에 대항하는 장력을 형성하는 심선교정부(210);
   심선교정부(210)로부터 공급된 도체 심선(10)을 가열하는 히팅부(220);
   히팅부(220)를 통해 가열된 도체 심선(10)의 온도를 감지하는 온도감지부(230);
   온도감지부(230)로부터 측정한 온도값으로부터 히팅부(220)의 온도를 제어하는 제어부(240);
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 케이블 심선 예열장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 심선교정부(210)는,
   다수개의 풀리가 적층된 그룹으로 형성되며 적층된 풀리 그룹 한 쌍이 상하로 대향 설치된 교정풀리부(211);
   상기 교정풀리부(211)가 상하 방향으로 이송 동작할 수 있도록 가이드하는 수직이송스크류(212);
   상기 교정풀리부(211)를 수직이송스크류(212)에 이송 가능하도록 연결 지지하는 이송블럭(213);
   상기 수직이송스크류(212)에 회전력을 인가하여 이송블럭(213) 및 교정풀리부(211)가 상하 방향으로 이송될 수 있도록 한 간격조절구동부(214);
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 케이블 심선 예열장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 히팅부(220)는,
   상하로 대향 설치된 한 쌍의 히팅풀리(221);
   상기 한 쌍의 히팅풀리(221) 사이에 배치되어 고주파 유도가열 방식으로 도체 심선(10)의 온도를 상승시키는 유도가열부(222);
   가열된 도체 심선(10)의 온도를 유지하도록 복사열을 발생시키는 히팅봉(223);
   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 케이블 심선 예열장치.
   

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