KR101152392B1

KR101152392B1 - 유체 분사 롤러 유닛

Info

Publication number: KR101152392B1
Application number: KR1020110133253A
Authority: KR
Inventors: 송용섭
Original assignee: 주식회사 세코
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2012-06-07

Abstract

본 발명은 유체 분사 롤러 유닛에 관한 것으로서, 샤프트에 의해 지지되며, 내부에 유체공간이 형성된 보강롤러와, 보강롤러의 외주면을 감싸며, 소정의 제1기공률을 갖는 다공성 소재로 이루어진 소결튜브와, 보강롤러에 설치되어 보강롤러로부터 소결튜브가 분리되는 것을 방지하고, 소결튜브 외주면에 유막을 형성하기 위해 유체공간 내의 유체를 소결튜브로 공급할 수 있도록 소정의 제2기공률을 갖는 다공성 소재로 이루어진 지지부재를 구비하고, 지지부재는 제2기공률이 소결튜브의 제1기공률보다 높도록 형성된다.
본 발명에 따른 유체 분사 롤러 유닛은 롤러 내부로 공급되는 유체의 압력과 롤러 표면을 통하여 분사되는 유체의 압력의 언밸런스를 줄이고, 롤러의 표면에 균일한 유막을 형성하므로 롤러 표면에 지지되는 제품과 롤러 표면에 발생되는 손상을 감소시킬 수 있는 장점이 있다

Description

유체 분사 롤러 유닛{Fluid blowing roller unit}

본 발명은 유체 분사 롤러 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 롤러의 표면으로 유체가 분사되어 롤러 표면과 제품 사이의 마찰이 감소하여 제품 및 롤러의 손상을 감소시키는 유체 분사 롤러 유닛에 관한 것이다.

일반적으로, 제품을 생산하는 생산라인에서는 다수의 이송용 롤러를 일정 간격으로 배치하여 판형상의 제품을 이송시키고 있다. 특히, 강판, 유리, LCD 판널, 섬유, 종이류와 같이 넓이가 넓은 제품은 실린더 형상의 롤러의 표면에 접촉 지지되어 이송된다. 이때 이송되는 제품은 그 표면이 롤러의 표면에 접촉되는 데 접촉에 의해 제품이 손상되거나 롤러가 손상되는 문제가 발생될 뿐만 아니라 결과적으로 제품이나 롤러의 손상을 방지하기 위하여 제품의 이송속도를 증가시키는 데 한계가 있다.

예를 들어, 강판의 생산 공정 중 압연에 의한 강판을 생산하는 생산라인에서는 이송되는 강판이 롤러와의 접촉으로 강판의 표면에 스크래치가 발생되거나 이물질이 부착되어 강판의 불량이 발생된다.

또한, 이송되는 강판은 경우에 따라서 매우 온도가 높은 상태이기 때문에 그 강판에 접촉되는 롤러는 열화되어 손상되기도 하며, 강판의 표면에 부착된 물, 산(ACID), 알카리(ALKALI) 용액과 같은 이물질에 의해 롤러가 손상된다. 더욱이 강판의 이송 중에 롤러에 부착된 이물질은 다시 그 롤러에 접촉되는 강판에 묻히게 되는 문제점이 발생한다.

이에 본 출원인은 등록특허 제10-1032352호를 통하여 실린더 형상의 표면을 갖는 롤러체와, 그 롤러체의 양측단에 설치된 축체가 구비되며, 상기 롤러체의 내부에는 유체가 유입되는 유체공간이 구비되고, 상기 유체공간으로 유입된 유체가 롤러체의 표면으로 분사되도록 상기 롤러체의 표면에는 유체공간으로 이어진 분출구가 형성된 유체 분사롤러를 출원한 바 있다.

본 발명은 롤러 내부로 공급되는 유체의 압력과 롤러 표면을 통하여 분사되는 유체의 압력의 언밸런스를 줄이고, 롤러의 표면에 균일한 유막을 형성하는 유체 분사 롤러 유닛을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유체 분사 롤러 유닛은 샤프트에 의해 지지되며, 내부에 유체공간이 형성된 보강롤러와, 상기 보강롤러의 외주면을 감싸며, 소정의 제1기공률을 갖는 다공성 소재로 이루어진 소결튜브와, 상기 보강롤러에 설치되어 상기 보강롤러로부터 상기 소결튜브가 분리되는 것을 방지하고, 상기 소결튜브 외주면에 유막을 형성하기 위해 상기 유체공간 내의 상기 유체를 상기 소결튜브로 공급할 수 있도록 소정의 제2기공률을 갖는 다공성 소재로 이루어진 지지부재를 구비하고, 상기 지지부재는 상기 제2기공률이 상기 소결튜브의 제1기공률보다 높도록 형성된다.

상기 지지부재는 상기 보강튜브의 외주면에 관통되게 삽입되는 삽입부분과, 상기 삽입부분이 상기 보강튜브에 삽입시, 상기 보강튜브 외측에 노출되는 상기 삽입부분의 단부에 형성되며, 상기 유체의 분출범위를 확장할 수 있도록 상기 삽입부분의 단면보다 큰 단면으로 형성된 돌출부분을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 지지부재는 다수개가 상기 분출구가 원주방향을 따라 상호 이격되게 설치되어 상기 유체가 분사되는 분출로를 형성하고, 상기 분출로는 상기 보강롤러의 축방향을 따라 상호 이격되게 다수개가 마련되며, 상호 인접된 분출로의 지지부재들은 상기 소결튜브 표면에 균일한 유막을 형성할 수 있도록 상기 보강롤러의 축방향을 따라 서로 어긋나게 배열된다.

상기 보강롤러는 상기 소결튜브 표면에 균일한 유막을 형성하기 위해 상기 지지부재들 사이의 외주면에 상기 유체가 분출될 수 있도록 다수의 보조관통구가 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 유체 분사 롤러 유닛은 롤러 내부로 공급되는 유체의 압력과 롤러 표면을 통하여 분사되는 유체의 압력의 언밸런스를 줄이고, 롤러의 표면에 균일한 유막을 형성하므로 롤러 표면에 지지되는 제품과 롤러 표면에 발생되는 손상을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유체 분사 롤러 유닛이 설치된 아연도금 강판 이송 라인에 대한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유체 분사 롤러 유닛에 대한 사시도이고,
도 3은 도 2의 유체 분사 롤러 유닛에 대한 단면도이고,
도 4는 도 2의 유체 분사 롤러 유닛의 제조방법에 대한 흐름도이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 보강롤러에 대한 부분 사시도이고,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 지지부재에 대한 부분 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유체 분사 롤러 유닛를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4에는 본 발명에 따른 유체 분사 롤러 유닛(10)이 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 유체 분사 롤러 유닛(10)은 샤프트(30)에 의해 지지되며 내부에 유체공간(21)이 형성된 보강롤러(20)와, 보강롤러(20)의 외주면을 감싸며, 소정의 제1기공률을 갖는 다공성 소재로 이루어진 소결튜브(40)와, 보강롤러(20)에 설치되어 보강롤러(20)로부터 소결튜브(40)가 분리되는 것을 방지하고, 소결튜브(40) 외주면에 유막을 형성하기 위해 유체공간(21) 내의 유체를 소결튜브(40)로 공급할 수 있도록 소정의 제2기공률을 갖는 다공성 소재로 이루어진 다수의 지지부재(50)를 구비한다.

보강롤러(20)는 내부에 유체공간(21)이 마련된 원통형으로 형성되며, 스틸과 같은 강성이 우수한 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 보강롤러(20) 외주면에는 지지부재(50)가 삽입될 수 있도록 관통되게 다수의 관통구(22)가 형성되어 있다. 관통구(22)들은 보강롤러(20)의 원주방향을 따라 상호 이격되게 배열되어 관통구 띠를 이루며, 상기 관통구(22)로 이루어진 관통구 띠는 보강롤러(20)의 축방향을 따라 상호 이격되게 다수개가 형성된다. 이때, 상호 인접된 관통구 띠의 관통구(22)들은 보강롤러(20)의 축방향을 따라 서로 어긋나게 배열되는 것이 바람직하다.

한편, 도시된 예에서는 관통구(22)가 원형으로 형성된 구조를 설명하였으나, 관통구(22)의 형상은 도시된 예에 한정하는 것이 아니라 축방향을 따라 소정길이 연장된 사각형으로 형성될 수도 있다.

샤프트(30)는 보강롤러(20)가 회전가능하도록 축지지하는 것으로서, 보강롤러(20)의 축방향과 나란하게 연장되며, 보강롤러(20)의 회전중심에 관통되게 설치된다. 도면에 도시되진 않았지만, 샤프트(30)는 보강롤러(20)가 용이하게 회전될 수 있도록 보강롤러(20) 양단부에 접하는 부분에 베어링이 각각 설치될 수도 있다.

샤프트(30)는 유체가 유체공간(21)으로 주입될 수 있도록 내부에 유체경로(31)가 길이방향으로 연장되며, 유체공간(21) 내의 외주면에는 유체경로(31)를 통해 공급된 유체가 유체공간(21)으로 배출될 수 있도록 배출구(32)가 형성되어 있다. 샤프트(30)의 단부에는 에어펌프와 같은 유체 공급수단이 유체경로(31)에 연통되도록 연결되어 유체경로(31)를 통해 유체공간(21)으로 유체를 공급한다.

한편, 도시된 예에서는 유체공간(21) 내에 유체를 공급하기 위해 샤프트(30) 내에 유체경로(31)가 마련된 구조를 설명하였으나, 본 발명의 유체 분사 롤러 유닛(10)은 도시된 예에 한정하는 것이 아니라 유체공간(21) 내에 유체를 공급하기 위해 로터리조인트에 의해 샤프트(30) 단부에 설치되며, 단부가 유체공간(21)에 연통되게 보강롤러(20)의 단부에 설치된 공급관과, 로터리 조인트에 의해 공급관에 연통되게 연결된 유체공급유닛을 구비할 수도 있다.

소결튜브(40)는 보강롤러(20)의 외주면을 감쌀 수 있도록 보강롤러(20)의 외경에 대응되는 내경을 갖고, 보강롤러(20)의 길이방향과 나란하게 연장된 원통형으로 형성된다. 소결튜브(40)는 보강롤러(20)로부터 공급되는 유체가 외주면으로 배출되어 유막이 형성될 수 있도록 다수의 기공이 마련될 수 있게 소결성형되는 것이 바람직하다.

지지부재(50)는 보강롤러(20)의 표면에 가공된 다수의 관통구(22)에 삽입되며, 유체공간(21)의 유체가 소결튜브(40) 표면으로 배출될 수 있도록 다수의 기공이 마련될 수 있도록 소결분말로 소결성형되는 것이 바람직하다. 이때, 보강롤러(20) 내부로 공급되는 유체의 압력과 소결튜브(40) 표면을 통하여 분사되는 유체 압력의 언밸런스를 줄여 용이하게 유체가 분사될 수 있도록 지지부재(50)는 소결튜브(40)의 제1기공률보다 높은 제2기공률로 형성된다.

지지부재(50)는 보강롤러(20)의 표면에 형성된 관통구(22)에 삽입되어 보강롤러(20)의 외주면에 관통되게 설치되는 삽입부분(51)과, 보강롤러(20)의 외측으로 돌출될 수 있도록 삽입부분(51)이 관통구(22)에 삽입시, 보강롤러(20) 외측에 노츨되는 삽입부분(51)의 단부에 형성된 돌출부분(52)으로 구성된다.

삽입부분(51)은 도시된 예에서는 관통구(22)의 내경에 대응되는 외경을 갖는 환봉형으로 형성된 구조를 설명하였으나, 삽입부분(51)은 도시된 예에 한정하는 것이 아니라 관통구(22)의 형상에 따라 타원형 또는 사각형의 단면을 갖도록 형성될 수도 있다.

돌출부분(52)은 소결튜브(40)의 내측으로 인입되도록 보강롤러(20)의 외주면에 대해 외측으로 돌출되게 형성된다. 돌출부분(52)은 소결튜브(40)의 표면에 균일한 유막이 형성되기 위해 유체의 분출범위를 확장시킬 수 있도록 삽입부분(51)의 외경보다 더 큰 외경을 갖는 반구형으로 형성된다. 이때, 소결튜브(40)는 관통구(22)에 대향되는 위치의 내측면에 돌출부분(52)이 삽입될 수 있도록 인입홈(41)이 형성되는 것이 바람직하다. 지지부재(50)는 돌출부분(52)이 소결튜브(40)의 인입홈(41)에 삽입되어 소결튜브(40)와 결합되므로 보강롤러(20)와 소결튜브(40)가 서로 밀착되어 상호 분리되는 것을 방지한다.

한편, 도 6에는 돌출부분(151)의 또 다른 실시 예가 도시되어 있다.

앞서 도시된 도면에서와 동일한 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.

도면을 참조하면, 돌출부분(151)은 소결튜브(40)의 내측면에 대한 접촉면적을 확장할 수 있도록 삽입부분(51)의 외경보다 큰 외경을 갖고, 더욱 바람직하게는 도 2에 도시된 돌출부분(151)의 외경보다 더 큰 외경을 갖는 원판형으로 형성될 수도 있다. 삽입부분(51)으로 유입된 유체가 돌출부분(151)을 통해 소결튜브(40)로 배출되는 데, 돌출부분(151)이 소결튜브(40)에 대한 접촉면적이 확장되어 소결튜브(40)의 내측면에 균일하게 분사된다.

상기 언급된 바와 같이 구성된 지지부재(50)들은 다수의 관통구 띠를 이루는 관통구(22)에 삽입되어 원주방향을 따라 상호 이격되게 배열되어 분출로를 형성하고, 분출로는 보강롤러(20)의 축방향을 따라 상호 이격되게 다수개가 형성된다. 이때, 상호 인접된 분출로의 지지부재(50)들은 보강롤러(20)의 축방향을 따라 서로 어긋나게 배열되어 있으므로 소결튜브(40) 표면에 균일한 유막이 형성될 수 있도록 소결튜브(40)의 내측면에 대해 균일하게 유체를 분출한다.

상기 언급된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 유체 분사 롤러의 제조방법을 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 내부에 유체공간(21)이 형성되며, 외주면에 다수의 관통구(22)가 형성된 보강롤러(20)를 제조한다. 각 관통구(22)에 삽입부분(51)을 삽입하여 보강롤러(20)의 외주면에 관통되게 지지부재(50)를 설치한다.

다음, 보강롤러(20)를 내측 금형으로 이용하여 소결튜브(40)를 소결성형시킴으로써 소결성형 과정에서 인입홈(41)을 형성하여 보강롤러(20)와 소결튜브(40)가 지지부재(50)에 의해 결합되도록 제조한다. 즉, 보강롤러(20)가 금형의 일부의 기능을 하도록 금형에 위치된 상태에서 보강롤러(20)의 외주면에 소결튜브(40)가 형성되도록 소결분말로 원통형으로 소결성형시킨다. 이때, 지지부재(50)는 소결분말이 보강롤러(20)의 관통구(22)를 통해 보강롤러(20)의 유체공간(21)으로 인입되는 것을 방지한다.

다음, 소결형성된 소결튜브(40)의 외주면을 선삭 또는 연삭하여 소결튜브(40)의 외주면을 가공한다. 이때, 소결튜브(40) 내의 소결입자가 뭉개져 버(burr)가 형성되는 데, 상기 버에 의해 소결입자 사이의 기공의 일부가 막히게 되면, 유체가 용이하게 분출되지 못하므로 산(acid)와 같은 금속표면처리제를 이용하여 소결튜브(40)의 표면에 형성된 버(burr)를 제거하여 소결튜브(40)의 제조를 완료한다.

소결튜브(40)의 제조가 완료되면, 보강롤러(20)의 회전중심축에 관통되게 샤프트(30)를 설치한다. 이때, 샤프트(30)는 유체공급유닛을 통해 공급된 유체를 유체공간(21)으로 주입하기 위해 유체공간(21)에 연통되게 내부에 유체경로(31)가 형성된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 언급된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 유체 분사 롤러 유닛(10)의 작동을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에는 본 발명에 따른 유체 분사 롤러 유닛(10)이 아연 도금 강판의 제조 라인에 적용된 예를 개념적으로 도시한 도면이다. 아연도금된 강판 스트립(S)은 제1냉각장치(C1)를 통과하여 그 상부에 위치된 유체 분사 롤러 유닛(10)에 의해 지지되어 방향이 90°로 꺽이면서 수평방향으로 이동되어 제2냉각장치(C2)로 이송된다

이때, 유체 분사 롤러 유닛(10)은 소결튜브(40) 외주면으로 공기 분출됨으로써 스틸 스트립(S)이 소결튜브(40)의 외주면에 감기는 부분에서 소결튜브(40)의 외주면과 스틸 스트립(S) 사이에 공기층이 형성된다.

소결튜브(40)의 외주면에 형성된 상기 공기층에 의해 스틸 스트립(S)과 소결튜브(40) 외주면 사이에 마찰이 감소하며, 스틸 스트립(S)에 감기지 않은 영역의 소결튜브(40)에서도 공기가 분출되므로 소결튜브(40)의 외주면에 부착된 이물질이 비산되어 제거된다.

상기 언급된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 유체 분사 롤러 유닛(10)은 보강롤러(20) 내부로 공급되는 유체의 압력과 소결튜브(40) 표면을 통하여 분사되는 유체의 압력의 언밸런스를 줄이고, 소결튜브(40)의 표면에 균일한 유막을 형성하므로 소결튜브(40) 표면에 지지되는 제품과 소결튜브(40) 표면에 발생되는 손상을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

한편, 도 5에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 보강롤러(120)가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 보강롤러(120)는 소결튜브(40) 표면에 균일한 유막을 형성하기 위해 지지부재(50)들 사이의 외주면에 유체가 분출될 수 있도록 다수의 보조관통구(121)가 형성된다. 상기 보조관통구(121)를 통해 지지부재(50)들 사이의 위치에서도 유체공간(21) 내의 유체가 외부로 분출되므로 소결튜브(40)의 내측면에 대해 유체가 보다 더 균일하게 분출된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 유체 분사 롤러 유닛
20: 보강롤러
21: 유체공간
22: 관통구
30: 샤프트
31: 유체경로
40: 소결튜브
50: 지지부재

Claims

샤프트에 의해 지지되며, 내부에 유체공간이 형성된 보강롤러와;
상기 보강롤러의 외주면을 감싸며, 소정의 제1기공률을 갖는 다공성 소재로 이루어진 소결튜브와;
상기 보강롤러에 설치되어 상기 보강롤러로부터 상기 소결튜브가 분리되는 것을 방지하고, 상기 소결튜브 외주면에 유막을 형성하기 위해 상기 유체공간 내의 상기 유체를 상기 소결튜브로 공급할 수 있도록 소정의 제2기공률을 갖는 다공성 소재로 이루어진 지지부재;를 구비하고,
상기 지지부재는 상기 제2기공률이 상기 소결튜브의 제1기공률보다 높도록 형성된 것을 특징으로 하는 유체 분사 롤러 유닛.
제1항에 있어서,
상기 지지부재는 상기 보강롤러의 외주면에 관통되게 삽입되는 삽입부분과;
상기 삽입부분이 상기 보강롤러에 삽입시, 상기 보강롤러 외측에 노출되는 상기 삽입부분의 단부에 형성되며, 상기 유체의 분출범위를 확장할 수 있도록 상기 삽입부분의 단면보다 큰 단면으로 형성된 돌출부분;을 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 분사 롤러 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 지지부재는 다수개가 상기 보강롤러의 원주방향을 따라 상호 이격되게 설치되어 상기 유체가 분사되는 분출로를 형성하고,
상기 분출로는 상기 보강롤러의 축방향을 따라 상호 이격되게 다수개가 마련되며,
상호 인접된 분출로의 지지부재들은 상기 소결튜브 표면에 균일한 유막을 형성할 수 있도록 상기 보강롤러의 축방향을 따라 서로 어긋나게 배열된 것을 특징으로 하는 유체 분사 롤러 유닛.
제3항에 있어서,
상기 보강롤러는 상기 소결튜브 표면에 균일한 유막을 형성하기 위해 상기 지지부재들 사이의 외주면에 상기 유체가 분출될 수 있도록 다수의 보조관통구가 형성된 것을 특징으로 하는 유체 분사 롤러 유닛.