KR101538889B1

KR101538889B1 - 코일 받침장치

Info

Publication number: KR101538889B1
Application number: KR1020140034489A
Authority: KR
Inventors: 김진호; 문창호
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-07-22

Abstract

본 발명은 코일 받침장치에 관한 것으로, 코일의 일측과 타측이 접촉되어 안착되는 한 쌍의 안착부, 및 상기 안착부를 지지하는 지지부를 포함하고, 상기 안착부는 상기 지지부에 대하여 회동 가능하며, 상기 안착부의 회동에 의해 상기 안착부의 상기 지지부에 대한 각도가 변경되는 것을 특징으로 하며, 안착부의 회동에 의해 코일이 안정적으로 지지됨으로써 코일의 좌굴 현상이 방지되는 코일 받침장치를 제공한다.

Description

코일 받침장치{Coil supporting device}

본 발명은 코일 받침장치에 관한 것이다.

최근, 자동사 시장은 연평균 6.2%의 성장을 하고 있으며, 자동차 회사들의 충돌 안전성 및 경량화에 대한 요청이 증가함에 따라 AHSS 제품의 요구가 증가되고 있다. 반면, 상기 AHSS 제품의 경우에는 코일 상태에서 코일 중심부가 주저앉아 퍼지는 현상인 좌굴(buckling)이 빈번하게 발생하여 문제가 된다.

이와 같은 코일 좌굴을 최소화하기 위해서는 강판을 코일형태로 권취하기 이전단계에서의 원료의 성분관리나 온도관리가 중요하다고 밝혀진바 있으나, 상기 원료의 성분 및 제조과정 이외에 강판을 코일형태로 권취하는 단계 동안, 또는 권취단계 직후 코일의 이송 등의 과정에서도 코일 좌굴이 발생한다.

권취 단계에서는 코일 좌굴을 방지하기 위하여 트랙 스프레이(track spray)를 이용하여 코일의 외권부의 온도를 감소시켜 수축시키는 방안이 알려져 있다. 그러나, 권취 단계에서 트랙 스프레이를 이용하는 경우, 일부 재질편차를 심화시켜 재질의 불균일화를 일으키고, 특히 코일의 외권부 측으로 트랙 스프레이가 과다하게 사용되어 코일의 일부를 절단해야 하며, 이를 스크랩(scrap)으로 사용해야 하는 문제를 유발한다. 또한, 상기 트랙 스프레이를 사용하는 경우에도 AHSS 제품의 경우 평균 20% 이상의 코일의 좌굴 불량이 발생하고 있으므로 특정 강종에서는 적용의 효과를 얻을 수 없다.

또한, 다른 방법으로서, 권취 단계 직후 코일의 좌굴을 최소화하기 위하여 권취 직후 코일에서 맨드렐를 빼냄과 동시에 코일의 내경을 지지하는 장치를 삽입하는 방법이 실시되었다. 그러나, 이와 같이 코일의 내경을 지지하는 장치는 삽입을 위한 별도의 추가적 구조물을 많이 필요로 하므로, 설비가 복잡해지고 공정효율을 저하시킬 수 있다. 또한, 코일의 내경을 지지하는 장치는 일회성으로 2회 내지 3회 사용한 경우에는 코일의 내경을 지지하는 장치에 변형이 발생하여 각 공정마다 새로운 것으로 교체해야 하고 이에 따른 생산비를 증가시킨다.

본 발명은 코일의 좌굴을 방지할 수 있는 코일 받침장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 코일 받침장치는 코일의 일측과 타측이 접촉되어 안착되는 한 쌍의 안착부, 및 상기 안착부를 지지하는 지지부를 포함하고, 상기 안착부는 상기 지지부에 대하여 회동 가능하며, 상기 안착부의 회동에 의해 상기 안착부의 상기 지지부에 대한 각도가 변경될 수 있다.

여기서, 상기 안착부의 회동에 의해 한 쌍의 상기 안착부의 끝단 사이의 거리가 변동될 수 있다.

또한, 상기 안착부는 축부를 포함하고, 상기 안착부는 상기 축부를 기준으로 회동될 수 있다.

또한, 상기 안착부에는 회동홀이 형성되고 상기 지지부는 상기 회동홀에 삽입되되 상기 회동홀의 길이보다 짧은 회동핀을 포함하며, 상기 안착부의 회동에 의해 상기 회동핀에 대한 상기 회동홀의 상대적인 위치가 변동될 수 있다.

또한, 상기 축부를 회전시켜 상기 축부에 연결되는 상기 안착부를 회동시키는 회동부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 안착부에는 적어도 일부가 상기 코일에 접촉되는 볼캐스터가 구비될 수 있다.

또한, 상기 볼캐스터는 상기 코일에 대면된 상기 안착부의 면을 따라 다수로 구비될 수 있다.

또한, 상기 지지부와 연결되는 프레임부를 더 포함하고, 상기 프레임부는 승하강 가능할 수 있다.

또한, 상기 프레임부가 승강되면, 상기 안착부가 회동하여 한 쌍의 상기 안착부의 끝단 사이의 거리가 벌어질 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 코일 받침장치에 따르면, 안착부가 지지부에 대하여 회동하여 코일을 안착시키는바, 코일의 좌굴을 방지할 수 있다.

도 1a는 권취 단계 직후의 코일 권취장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1b는 도 1a에 도시한 코일에서 맨드렐을 제거한 후를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 코일의 좌굴 현상을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1a에 도시한 코일 권취장치에 사용되는 코일 받침장치의 개략적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 코일 받침장치의 개략적인 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 1에 도시한 코일 받침장치의 안착부가 지지부에 대하여 회동되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 9는 도 1에 도시한 코일 받침장치의 작동방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 3에 도시한 코일 받침장치와 도 4에 도시한 코일 받침장치에 의한 코일의 좌굴량을 비교한 도표이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1a는 권취 단계 직후의 코일 권취장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 1b는 도 1a에 도시한 코일에서 맨드렐을 제거한 후를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 코일의 좌굴 현상을 나타낸 도면이고, 도 3은 도 1a에 도시한 코일 권취장치에 사용되는 코일 받침장치(20)의 개략적인 도면이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 강판은 권취장치에 의하여 내부에 구비되는 맨드렐(31)을 중심으로 권취되어 코일(10)의 형태로 구비되고, 코일(10)을 이송하기 위한 장치, 예컨대 코일 받침장치(20)가 코일(10) 측으로 접근하여 코일 받침장치(20)에 구비된 한 쌍의 코일지지롤(21)이 코일(10)을 지지한다. 이때, 코일 받침장치(20)의 크기(높이 및 폭 등)와 코일지지롤(21)의 사이의 간격은 권취장치(30), 예컨대 권취기 섹션얼 암 등에 의하여 공간의 제약을 받을 수 있다. 이어서, 권취가 완료된 코일(10)에서 맨드렐(31)을 제거하고, 내부에 빈공간이 형성된 코일(10)은 코일 받침장치(20)에 의하여 지지되면서 에스-스테이션(S-station)(40)으로 이송될 수 있다. 이와 같이, 코일(10)을 권취장치(30)에서 에스-스테이션(40)으로 이송하는 경우, 코일(10) 내부의 빈공간에서 코일(10)이 무너져 내리는 코일(10) 좌굴현상이 발생될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 코일지지롤(21)이 코일(10)을 지지할 때, 최초 코일(10)에서 맨드렐(31)이 제거된 부분의 내부 공간의 (세로방향의) 직경(L1)은 시간이 갈수록 점점 감소하는데(L2), 이와 같은 현상을 코일(10)의 좌굴이라 한다. 이때, 코일(10)이 좌굴되는 현상은 코일(10)을 지지하는 코일 받침장치(20)에 의하여 영향을 받을 수 있는데, 특히 코일(10)의 외권부와 직접 접촉하는 코일지지롤(21) 사이의 거리(T1)에 큰 영향을 받을 수 있다. 그러나, 코일 받침장치(20)의 크기는 권취장치(30) 및 에스-스테이션(40) 등에 의하여 공간적인 제약을 받고, 코일지지롤(21)은 코일 받침장치(20)의 몸체부(22)에 고정되어 있으므로, 코일지지롤(21) 사이의 거리는 변화될 수 없다. 즉, 코일지지롤(21) 사이의 거리(T1), 몸체부(22)의 가로길이(T2) 및 코일지지롤(21)에서 몸체부(22)의 끝단까지의 거리(T3)는 고정되어 변형이 불가하므로, 코일(10)의 외경이 커지는 경우에도 코일지지롤(21) 사이의 거리를 제어할 수 없고 따라서 코일이 좌굴되는 등의 문제가 빈번하게 발생하였다.

그러나, 본 실시예에 따른 코일 받침장치(100)는 예컨대 권취장치 및 에스-스테이션과 같이 주변 장치에 의하여 공간적인 제약에도 불구하고 코일을 지지하는 한 쌍의 안착부(110) 사이의 거리를 안착부(110)의 회동으로써 제어할 수 있다. 또한, 안착부(110) 사이의 거리를 다양하게 변화할 수 있으므로, 코일(200)의 크기에 영향을 받지 않고 코일 받침장치(100)를 이용할 수 있으므로 공정효율을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 코일 받침장치(100)의 개략적인 도면이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 코일 받침장치(100)에 대해 살펴보기로 한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 코일 받침장치(100)는 한 쌍의 안착부(110), 지지부(120), 및 프레임부(130)를 포함하고, 안착부(110)가 지지부(120)에 대하여 회동가능하여 한 쌍의 안착부(110) 끝단 사이의 거리가 변동될 수 있고, 이에 따라 코일(200) 외경에 관계없이 코일(200)을 안정적으로 받쳐 코일(200)의 좌굴 현상을 방지할 수 있다.

안착부(110)는 코일(200)을 직접 받치는 부재로서 한 쌍이 이격된 상태로 배치될 수 있다. 여기서, 한 쌍의 안착부(110)는 각각 코일(200)을 받치는 안착면(111)이 서로를 향하도록 배치될 수 있으며, 코일(200)의 일측과 타측을 각각 받쳐 코일(200)이 직접 접촉될 수 있다. 또한, 안착부(110)는 볼캐스터(112)를 포함할 수 있는데, 볼캐스터(112)는 안착면(111)을 따라 다수로 구비될 수 있으며 안착면(111)에 자전 가능하게 구현될 수 있다. 또한, 볼캐스터(112)는 권취 후 맨드렐(210)이 코일(200)을 회전시키면 코일(200)의 끝단을 일정한 지점에 위치시킬 수 있는데, 이때 볼캐스터(112)는 회전 가능하므로 코일(200) 표면의 스크래치를 방지할 수 있다.

지지부(120)는 안착부(110)를 지지하는 부재이다. 여기서, 지지부(120)는 안착부(110)와 프레임부(130) 간을 연결하는 역할을 수행할 수 있으며, 지지부(120)는 프레임부(130)에 고정된 상태일 수 있다. 또한, 지지부(120)는 한 쌍의 안착부(110)를 각각 지지할 수 있도록 안착부(110)와 같이 한 쌍으로 구성될 수 있다.

프레임부(130)는 지지부(120)를 통해 안착부(110)와 연결될 수 있다. 또한, 프레임부(130)는 승하강 가능하도록 구현될 수 있으며, 이에 따라 맨드렐(210)에 고정된 코일(200)과 코일 받침장치(100) 간의 거리가 근접해지거나 멀어질 수 있다. 또한, 프레임부(130)는 각각의 지지부(120)와 연결되도록 한 쌍으로 구성되거나 또는 하나로 구성되어 한 쌍의 지지부(120)에 모두 연결되도록 구현될 수도 있다. 한편, 프레임부(130)를 승하강시키는 부재로서 예를 들어 모터나 실린더와 같은 구동부(140)가 구비될 수도 있다.

도 5 및 도 6은 도 1에 도시한 코일 받침장치(100)의 안착부(110)가 지지부(120)에 대하여 회동되는 모습을 나타낸 도면이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 안착부(110)의 지지부(120)에 대한 회동에 대해 살펴보기로 한다.

본 실시예에 따른 안착부(110)는 지지부(120)에 대해 회동 가능하며, 안착부(110)의 회동에 의해 안착부(110)의 지지부(120)에 대한 각도가 변경될 수 있다. 예를 들어, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 안착부(110)가 지지부(120)에 대하여 회동할 수 있으며, 안착부(110)의 회동에 의해 한 쌍의 안착부(110)의 끝단 사이의 거리가 변동될 수 있다.

한편, 안착부(110)는 축부(113)를 포함할 수 있는데 축부(113)를 기준으로, 즉 축부(113)를 축으로 안착부(110)가 회동될 수 있다. 이때, 축부(113)는 예를 들어 모터 등으로 구현되는 회동부(114)와 연결될 수 있으며, 회동부(114)의 구동에 의해 축부(113)가 회전되어 안착부(110)가 지지부(120)에 대하여 회동될 수 있다. 또한, 예를 들어, 축부(113)와 회동부(114) 간의 연결은 예를 들어 기어 연결에 의해 이루어질 수 있다. 또한, 예를 들어, 축부(113)와 지지부(120)는 기어연결될 수 있고, 따라서 축부(113)가 회전되다가 멈추면 안착부(110)가 일정한 위치에서 안정적으로 지지부(120)에 고정될 수 있다. 이때, 회동부(114)의 제어는 정밀하게 이루어질 수 있고, 이에 따라 축부(113)의 회전 정도에 따라 안착부(110)의 회전되는 각도를 제어할 수 있을 것이다.

또한, 안착부(110)와 지지부(120)는 회동핀(121)에 의해 결합될 수 있다. 구체적으로, 안착부(110)에는 긴 곡면 형태의 회동홀(115)이 형성되고 지지부(120)는 회동홀(115)보다 길이가 짧은 회동핀(121)을 구비하되, 회동핀(121)이 회동홀(115)에 삽입된 상태로 안착부(110)와 지지부(120)가 결합될 수 있다. 이때, 안착부(110)가 회전되면 회동홀(115)이 이동되는바, 회동핀(121)에 대하여 회동홀(115)이 상대 이동되는 것으로 볼 수 있고, 이에 따라 회동핀(121)이 위치되는 회동홀(115)의 상대적인 위치가 변동될 수 있다.

한편, 코일(200)은 안착부(110)가 지지부(120)에 대하여 회동됨으로써 한 쌍의 안착부(110)의 끝단 사이가 벌어질 때 안착될 수 있는데, 이때 안착부(110)가 지지부(120)에 대하여 일정 이상의 각도로 벌어져야 코일(200)의 좌굴 현상이 방지될 수 있다. 이러한 각도(θ; 도 4 참조)를 코일(200)과의 관계로써 나타내면, 코일(200)의 중심 또는 맨드렐(31)의 중심으로부터 코일(200)이 안착되는 안착부(110)의 영역까지의 선(A1; 도 4 참조)과 코일(200)의 중심 또는 맨드렐(31)의 중심으로부터 한 쌍의 안착부(110)의 중앙으로 향하는 선(A2; 도 4 참조)이 이루는 각도(θ)로 나타낼 수 있으며, 이러한 각도(θ)가 소정의 임계각도 이상이 되어야 코일(200)이 코일 받침장치(100) 상에서 안정적으로 지지되어 코일(200)의 좌굴 현상이 방지될 수 있다. 따라서, 코일(200)의 외경에 따라서 적절히 안착부(110)의 회동되는 정도, 즉 안착부(110)의 지지부(120)에 대한 각도를 조절함으로써 코일(200)이 지지되는 안착부(110)의 영역 사이의 거리를 변동시켜, 코일(200)을 안정적으로 지지함으로써 코일(200)의 좌굴을 방지할 수 있다.

도 7 내지 도 9는 도 1에 도시한 코일 받침장치(100)의 작동방식을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 코일 받침장치(100)에 대해 살펴보기로 한다.

먼저, 도 7에 도시한 바와 같이 맨드렐(210)과 권취장치(220)에 의하여 스트립이 코일(200) 형상으로 권취된 후 프레임부(130)가 상승되어 코일 받침장치(100)가 전체적으로 상승될 수 있다.

다음, 도 8에 도시한 바와 같이 프레임부(130)가 상승되면서 회동부(114)가 작동하여 안착부(110)가 지지부(120)에 대하여 회동되고, 이에 따라 한 쌍의 안착부(110) 끝단 사이가 점차 벌어지면서 안착부(110)가 코일(200)에 접촉되기 시작할 수 있다.

다음, 도 9에 도시한 바와 같이 프레임부(130)가 더 상승되고 회동부(114)가 동일한 방향으로 앞서 설명한 임계각도 이상으로 회동될 수 있다. 따라서, 이후 맨드렐(210)이 제거되어 코일(200)이 코일 받침장치(100)에 받쳐지더라도, 코일(200)이 좌굴되는 현상이 방지될 수 있다.

도 10은 도 3에 도시한 코일 받침장치(20)와 도 4에 도시한 코일 받침장치(100)에 의한 코일(200)의 좌굴량을 비교한 도표이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 다른 코일 받침장치(100)에 의한 코일(200)의 좌굴량을 살펴보기로 한다.

본 발명의 발명자는 본 실시예에 따른 코일 받침장치(100)에 의한 코일(200)의 좌굴량을 살펴보기 위하여, 폭 1200mm, 외경 2150mm, 내경 760mm인 코일을 기준으로 도 4에 도시된 회동 가능한 안착부(110)가 구비된 코일 받침장치(100)와 도 3에 도시된 일반적인 코일 받침장치(20)로 코일을 받쳤을 때의 좌굴량을 비교해보았다. 이때, 도 10에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 코일 받침장치(100)는 안착부(110)가 회동하여 코일을 받침으로써 도 3에 도시된 일반적인 코일 받침장치(20)에 비하여 코일의 좌굴량을 약 37% 감소시킴을 확인할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 코일 받침장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

110 : 안착부 113 : 축부
115 : 회동홀 120 : 지지부
121 : 회동핀 130 : 프레임부
140 : 구동부

Claims

맨드렐과 권취장치에 의하여 권취된 코일의 좌굴을 방지하기 위한 코일 받침장치에 있어서,
코일의 일측과 타측이 접촉되어 안착되도록 각각의 안착면이 서로를 향하도록 배치되는 한 쌍의 안착부;
상기 안착부를 지지하는 지지부; 및
상기 지지부와 연결되고, 승하강 가능한 프레임부;를 포함하되,
상기 안착부는 상기 지지부에 대하여 회동 가능하며, 상기 안착부의 회동에 의해 상기 안착부의 상기 지지부에 대한 각도가 변경되고, 상기 안착부에는 회동홀이 형성되고 상기 지지부는 상기 회동홀에 삽입되되 상기 회동홀의 길이보다 짧은 회동핀을 포함하며, 상기 안착부의 회동에 의해 상기 회동핀에 대한 상기 회동홀의 상대적인 위치가 변동되고,
상기 프레임부가 상승되면, 상기 안착부가 회동하여 한 쌍의 상기 안착부의 끝단 사이의 거리가 벌어지면서 상기 안착부는 상기 코일에 접촉되기 시작하고, 상기 프레임부가 더 상승되고 상기 안착부는 상기 지지부에 대하여 소정의 임계 각도 이상이 될 때까지 회동하여 상기 맨드렐이 제거된 코일을 지지하는 것을 특징으로 하는 코일 받침장치.
제1항에 있어서,
상기 안착부의 회동에 의해 한 쌍의 상기 안착부의 끝단 사이의 거리가 변동되는 것을 특징으로 하는 코일 받침장치.
제1항에 있어서,
상기 안착부는 축부를 포함하고, 상기 안착부는 상기 축부를 기준으로 회동되는 것을 특징으로 하는 코일 받침장치.
삭제
제3항에 있어서,
상기 축부를 회전시켜 상기 축부에 연결되는 상기 안착부를 회동시키는 회동부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 받침장치.
제1항에 있어서,
상기 안착부에는 적어도 일부가 상기 코일에 접촉되는 볼캐스터가 구비된 것을 특징으로 하는 코일 받침장치.
제6항에 있어서,
상기 볼캐스터는 상기 코일에 대면된 상기 안착부의 면을 따라 다수로 구비된 것을 특징으로 하는 코일 받침장치.
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