KR20240025778A - 전장용 플랫케이블 제조장치 및 제조방법. - Google Patents

전장용 플랫케이블 제조장치 및 제조방법. Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 전장을 연결하는 다수의 전장케이블을 평평하게 제조하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보빈에 권취된 전도체가 인출되어 압출기 내부로 유입되고, 상기 압출기의 내부와 연통된 호퍼에서 가열된 절연체가 공급되며, 압출기 내부의 전도체와 절연체가 가압받아 압출금형의 압출구로 배출되면서 상기 압출구에 의해 상호 이격되되 일렬로 정렬된 전도체의 외부를 절연체가 감싸 전장케이블로 형성되고, 상기 전장케이블이 냉각기에 의해 냉각되어 권취롤에 권취되는 전장용 플랫케이블 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

Description

전장용 플랫케이블 제조장치 및 제조방법. {Flat cable manufacturing apparatus and manufacturing method for electric vehicle}
본 발명은 차량의 전장을 연결하는 다수의 전장케이블을 평평하게 제조하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보빈에 권취된 전도체가 인출되어 압출기 내부로 유입되고, 상기 압출기의 내부와 연통된 호퍼에서 가열된 절연체가 공급되며, 압출기 내부의 전도체와 절연체가 가압받아 압출금형의 압출구로 배출되면서 상기 압출구에 의해 상호 이격되되 일렬로 정렬된 전도체의 외부를 절연체가 감싸 전장케이블로 형성되고, 상기 전장케이블이 냉각기에 의해 냉각되어 권취롤에 권취되는 전장용 플랫케이블 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차를 구동하기 위해서 엔진, 변속기 등과 같은 파워트레인 장치가 장착되며, 그 외에도 전조등, 후미등 등과 같은 등화장치는 물론 속도계, 와이퍼 등이 구비되어 운전의 편의성을 도모하고 있다.
파워트레인을 조작 및 제어하기 위해 ECU라고 불리우는 전자제어 장치가 차량 내부에 구비되어 점화시기와 연료분사, 공회전, 한계값 설정 등 엔진의 핵심 기능을 정밀하게 제어하였으나, 차량과 컴퓨터의 성능이 발전하면서 자동변속기 제어를 비롯해 구동계, 안전계, 편의계 등 차량의 모든 부분을 제어하는 역할까지 맡게 되었다.
더욱이, 근래들어 내연기관의 구동계를 대체하기 위해 급속도로 빠르게 발전하고 있는 전기차로 전환되고 있음에 따라, 차량의 모든 부분을 조작, 제어하기 위해 전기장치(이하, 전장이라 한다)가 매우 많은 갯수로 구비되고 있다.
차량에 장착되는 전장을 살펴보면, 차량 내, 외부의 온도와 압력 속도 등 각종 정보를 측정하는 센서, 파워트레인을 조정하는 ECU 및 전기차의 경우에 모터, 배터리 등의 구동장치가 구비된다.
또한, 차량의 자율주행을 위해서 수많은 카메라 모듈과 센서, 그리고 센터페시아와 속도계를 대체하는 디스플레이와 자동차 내,외부의 등화장치 등 수많은 전장이 차량 내부에 장착된다.
이러한 전장을 제어하기 위해 많은 반도체가 구비되어야 하며, 또한 차량의 운행이 안전과 직결되기에 전장은 매우 높은 내구도와 신뢰도를 갖추어야 한다.
노면 상태에 따라 많은 진동이 발생하고 영하 40도에서 영상 70도에 이르는 거친 환경속에서도 안전운행을 위해 내구도가 상당히 높은 수준으로 보장되어야 하며, 최소 7~8년간 오작동없이 정상작동할 수 있는 전장이 필요하다.
이러한 전장을 상호 연결하기 위해 전장케이블이 차량 내부에서 매우 복잡하게 연결되고 있는 바, 전장케이블의 신뢰도와 내구도 또한 주목받게 되었다.
종래의 전장케이블은 높은 전력 신호의 전달성을 위하여 99.9% 이상의 순도를 가진 구리를 사용하는 것이 바람직하나, 99.9% 이상 순도의 구리는 기계적 강도가 약해져 쉽게 단전, 단락 등의 문제가 발생한다.
따라서 기계적 강도를 고려하여 통상 99% 이상의 구리를 사용하나, 이러한 순도의 구리는 전력 신호 및 센서 신호를 정확하게 전달하기 어려운 문제가 있다.
또한, 차량의 전장, 특히 배터리 상호간에 연결되어 이루는 배터리팩과, 차량용 등화장치 및 라이팅장치를 연결하기 위한 전장케이블은 하나씩 별도로 끊어진 형태의 단선으로 구비되어 많은 전장을 연결하면 제한된 차량 내부공간에서 매우 복잡하고 정리가 되지 않는 등 관리가 매우 어렵게 된다.
이는 협소한 차량 내부공간에서 전장케이블이 차지하는 부피가 증대되어 무게가 증가하고 배터리팩 설치를 위한 공간이 축소되어, 무게증가 및 배터리용량의 감소로 인해 전기차의 주행거리가 낮아져 경쟁력과 상품성이 현저히 낮아진다.
전장케이블의 무게를 감소시키고 차량 내부에서 차지하는 부피를 감소시켜서 더 많은 배터리를 탑재할 수 있으면 차량 디자인의 자유도가 높아지고 주행거리가 증대되어 전장케이블의 정리 및 관리의 중요성이 대두된다.
따라서 차량의 전장을 연결하는 전장케이블에 있어서, 99.9% 이상의 순도를 가진 구리를 사용하여 더욱 높은 전력 신호의 전달이 가능하면서도 기계적 강도를 높여서 내구도가 향상되며, 협소한 차량 내부에서 가벼운 무게와 적은 부피를 차지하여 전기차의 경쟁력과 상품성을 높이는 전장케이블의 개발이 필요하다.
KR 10-1925246 (B1) 2018.11.28. JP 6919649 (B2) 2021.07.28.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 목적은 차량 전장을 연결하기 위한 케이블에 있어서, 다수로 구비되는 보빈에 권취된 전도체가 인출되어 압출기 내부로 유입되고, 호퍼에서 가열된 절연체가 압출기 내부로 유입되며, 전도체와 절연체가 압출기 내부에서 가압받아 압출금형의 압출구를 통과하면서 일렬로 정렬된 전도체의 외부를 절연체가 감싸 평평한 형태의 전장케이블이 제조되므로 전장케이블에 가해지는 응력이 분산되어 기계적 강도를 증대할 수 있으며 평평한 형상으로 인하여 협소한 공간에도 적은 부피로 배치될 수 있는 전장용 플랫케이블 제조장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전도체가 99.9% 이상의 순도로 이루어진 구리 소재로 형성되어 전력 신호의 전달효율이 향상시킬 수 있으면서도 압출금형의 압출구가 복수개로 형성되되 상호 연통되게 형성되어 절연체에 의해 일체형으로 제조되므로 기계적 강도가 증대되어 단전과 단락의 위험을 최소화할 수 있는 전장용 플랫케이블 제조장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 보빈에 권취된 전도체를 인출시키는 속도와 전장케이블이 권취롤에 권취되는 속도를 동일하도록 실시간으로 보빈과 권취롤의 회전속도를 제어하여 제조과정에서 적절한 텐션을 유지하므로 전도체 및 전장케이블이 과도한 인장으로 끊어지거나 느슨해져 제조과정에 방해가 되지 않는 전장용 플랫케이블 제조장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전도체와 절연체가 일체형으로 되어 전장케이블이 형성되는 과정에서 압출금형의 압출구가 복수개로 상호 연통되게 형성되어 전도체와 절연체가 압출구를 통과하면서 형성되는 전장케이블이 기계적 강도가 증대되면서도 빠른 속도로 제조될 수 있는 전장용 플랫케이블 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 전선 형상의 전도체(11)가 권취되며, 회전하면서 상기 전도체(11)가 인출되고, 복수개로 구비되는 보빈(100); 개방면(210)을 통해 상기 보빈(100)의 전도체(11)가 내부로 유입되며, 가열된 절연체(12)를 수용하는 호퍼(220)가 내부로 상기 절연체(12)를 공급하고, 내부의 상기 전도체(11)와 절연체(12)를 가압하는 압출기(200); 상기 압출기(200)의 단부에 배치되며, 중심측에 형성되는 복수개의 압출구(310)가 상호 연통되고, 상기 압출기(200) 내부의 전도체(11)와 절연체(12)가 상기 압출구(310)를 통과하면서 절연체(12)가 전도체(11) 외부를 감싸는 압출금형(300); 상기 압출금형(300)에서 배출되는 상기 전장케이블(10)을 냉각시키는 냉각기(400); 상기 냉각기(400)를 통과한 상기 전장케이블(10)이 권취되어 보관되는 권취롤(500);을 포함한다.
또한 본 발명의 복수개의 상기 압출구(310)는 일렬로 형성되어 상기 전도체(11)를 일렬로 정렬시키며, 상기 압출구(310)를 통과하는 상기 전도체(11)와 절연체(12)는 일정 폭을 가진 평평한 전장케이블(10)로 형성된다.
또한 본 발명의 상기 보빈(100)에서 전도체(11)가 인출되는 속도 및 상기 권취롤(500)에 권취되는 전장케이블(10)의 속도가 동일하도록 동기화된다.
또한 본 발명의 상기 전장케이블(10)의 전도체(11)는 99.9% 이상의 순도의 구리 소재로 이루어진다.
또한 본 발명은 복수개로 구비되는 보빈(100)에 권취된 전도체(11)가 외부로 인출되는 단계; 상기 보빈(100)에서 인출되는 전도체(11) 및 압출기(200) 내부로 유입되며 호퍼(220) 내부에서 가열된 절연체(12)가 상기 압출기(200) 내부로 유입되는 단계; 상기 압출기(200) 내부의 전도체(11)와 절연체(12)가 상기 압출기(200)의 단부에 배치되는 압출금형(300)의 압출구(310)를 통과하면서 절연체(12)가 전도체(11)를 감싸는 단계; 상기 전도체(11)와 절연체(12)가 상기 압출구(310)를 통과하면서 일정 폭을 가진 평평한 전장케이블(10)로 형성되며, 상기 전장케이블(10)이 냉각기(400)로 유입되어 냉각되는 단계; 및 상기 냉각기(400)에서 냉각된 전장케이블(10)이 권취롤(500)에 권취되는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 전장용 플랫케이블 제조장치는 차량 전장을 연결하기 위한 케이블에 있어서, 다수로 구비되는 보빈에 권취된 전도체가 인출되어 압출기 내부로 유입되고, 호퍼에서 가열된 절연체가 압출기 내부로 유입되며, 전도체와 절연체가 압출기 내부에서 가압받아 압출금형의 압출구를 통과하면서 일렬로 정렬된 전도체의 외부를 절연체가 감싸 평평한 형태의 전장케이블이 제조되므로 전장케이블에 가해지는 응력이 분산되어 기계적 강도를 증대할 수 있으며 평평한 형상으로 인하여 협소한 공간에도 적은 부피로 배치될 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 전도체가 99.9% 이상의 순도로 이루어진 구리 소재로 형성되어 전력 신호의 전달효율이 향상시킬 수 있으면서도 압출금형의 압출구가 복수개로 형성되되 상호 연통되게 형성되어 절연체에 의해 일체형으로 제조되므로 기계적 강도가 증대되어 단전과 단락의 위험을 최소화되는 효과가 있다.
또한 본 발명은 보빈에 권취된 전도체를 인출시키는 속도와 전장케이블이 권취롤에 권취되는 속도를 동일하도록 실시간으로 보빈과 권취롤의 회전속도를 제어하여 제조과정에서 적절한 텐션을 유지하므로 전도체 및 전장케이블이 과도한 인장으로 끊어지거나 느슨해져 제조과정에 방해가 되지 않는 효과가 있다.
또한 본 발명의 전장용 플랫케이블 제조방법은 전도체와 절연체가 일체형으로 되어 전장케이블이 형성되는 과정에서 압출금형의 압출구가 복수개로 상호 연통되게 형성되어 전도체와 절연체가 압출구를 통과하면서 형성되는 전장케이블을 기계적 강도가 증대되면서도 빠른 속도로 제조하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 전장용 플랫케이블 제조장치에 따른 개략도.
도 2는 본 발명의 전장용 플랫케이블 제조장치를 이용하여 제조된 전장케이블로서, (a)는 평면도, (b)는 단면도.
도 3은 본 발명의 전장용 플랫케이블 제조장치에서 압출금형을 정면에서 바라본 상태의 정면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전장용 플랫케이블 제조장치는 차량의 전장을 연결하는 다수의 전장케이블(10)을 평평하게 제조하는 장치에 있어서,
전선 형상의 전도체(11)가 권취되며, 회전하면서 상기 전도체(11)가 인출되고, 복수개로 구비되는 보빈(100);
개방면(210)을 통해 상기 보빈(100)의 전도체(11)가 내부로 유입되며, 가열된 절연체(12)를 수용하는 호퍼(220)가 내부로 상기 절연체(12)를 공급하고, 내부의 상기 전도체(11)와 절연체(12)를 가압하는 압출기(200);
상기 압출기(200)의 단부에 배치되며, 중심측에 형성되는 복수개의 압출구(310)가 상호 연통되고, 상기 압출기(200) 내부의 전도체(11)와 절연체(12)가 상기 압출구(310)를 통과하면서 절연체(12)가 전도체(11) 외부를 감싸는 압출금형(300);
상기 압출금형(300)에서 배출되는 상기 전장케이블(10)을 냉각시키는 냉각기(400);
상기 냉각기(400)를 통과한 상기 전장케이블(10)이 권취되어 보관되는 권취롤(500);을 포함한다.
본 발명에 따른 전장용 플랫케이블 제조장치는 배터리, 등화장치 등과 같은 차량 전장을 연결하는 전장케이블(10)을 제조하기 위함이다.
차량에 구비되는 종래의 전장용 케이블은 단선으로 형성되고 각각의 케이블을 유닛(unit)으로 묶어서 와이어링 하니스와 같은 배선뭉치로 형성한다. 이러한 와이어링 하니스는 각각의 케이블마다 간격이 존재하여 부피가 매우 커지며, 차량 내부에 배치하는 것이 복잡해지고 관리가 어려워진다.
본 발명의 전장케이블(10)은 전력 신호를 전달하는 전도체(11)와 상기 전도체(11)를 둘러싸 절연하는 절연체(12)로 이루어지며 상기 전도체(11)가 복수개로 구비되되 일렬로 정렬되어 있으며 상기 절연체(12)는 각각의 전도체(11)가 서로 붙어 단락되지 않도록 하면서 피복 역할을 한다.
따라서 본 발명의 전장케이블(10)은 상기 전도체(11) 사이의 거리가 최소화되어 종래의 전장용 케이블보다 더 적은 부피로 형성되고 차량 내부의 공간이 협소하더라도 더욱 수월하게 배치할 수 있다.
본 발명은 이러한 전장케이블(10)을 빠른 속도로 신속하게 제조하기 위해 전도체(11)는 보빈(100)에서 공급되고 절연체(12)는 호퍼(220)에서 공급되며, 전도체(11)와 절연체(12)가 압출기(200) 내부에서 가압을 받아 압출금형(300)의 압출기(200)로 배출된다.
상기 압출기(200)를 통과하는 전도체(11)는 상호 이격된 상태로 일렬로 정렬되어 서로 접촉하지 않으며, 절연체(12)는 상기 전도체(11)의 외부를 감싸면서 상기 전도체(11)가 상호 이격된 상태로 일렬로 정렬된 상태로 고정한다.
따라서 본 발명을 통해 제조되는 전장케이블(10)은 평평한 형태로 형성되어 다수의 전도체(11)를 최소한의 부피로 만들 수 있으며, 또한 절연체(12)에 의해 일체형으로 형성되므로 전장케이블(10)에 응력이 작용하더라도 분산되므로 단일의 케이블에 비해 기계적 강도가 매우 우수한 장점이 있어, 협소한 차량 내부 공간에서 전장을 연결하는 케이블로 매우 적합하다.
도 1를 참고하면, 본 발명에 따른 전장용 플랫케이블 제조장치는 전도체(11)가 압출기(200) 내부에서 절연체(12)와 결합되어 전장케이블(10)을 제조하는 장치이다. 본 발명의 제조장치는 보빈(100), 압출기(200), 냉각기(400), 권취롤(500)을 거쳐 제조공정이 이루어진다.
상기 보빈(100)은 본 발명의 제조공정의 최선단에 배치되는 구성으로, 원통형의 형상으로 형성되며, 전력 신호가 흐르는 전도체(11)가 권취되어 있다. 상기 보빈(100)은 단선의 전도체(11)가 권취되어 있고, 다수개로 배치된다. 본 발명의 전장케이블(10)은 다수의 전도체(11)가 일체형으로 구비되므로, 다수개의 보빈(100)에서 각각 전도체(11)가 인출된다.
각각의 보빈(100)에 권취된 전도체(11)는 모두 동일한 타이밍에 인출되며, 복수개의 보빈(100)에서 상기 전도체(11)가 인출되는 속도는 동일하도록 각각의 보빈(100)이 회전한다.
각각의 보빈(100)에서 전도체(11)가 권취되어 형성된 지름은 각각 상이할 수 있으므로, 복수개의 보빈(100)이 동일한 회전수로 상기 전도체(11)를 인출하면 전도체(11)의 인출 속도가 달라져 균일한 전장케이블(10)을 제조하기 어렵다. 따라서 전도체(11)가 권취되어 형성된 지름을 고려하여 상기 보빈(100)의 회전속도를 각각 제어함으로써 모든 보빈(100)에서 전도체(11)가 인출되는 속도를 동일하게 하여 균일한 전장케이블(10)을 제조하는 것이 바람직하다.
상기 보빈(100)에 권취된 전도체(11)는 99.9% 이상의 순도를 가진 구리로 형성된다. 본 발명의 전장케이블(10)은 차량(전기차를 포함한다)에 탑재되는 케이블로서, 정확하고 신속하며 신뢰도가 높은 신호 전달이 요구되기에 순도 99.9% 이상의 구리를 사용하는 것이 바람직하다.
통상 구리가 순도가 높을수록 기계적 강도가 약화되어 단전, 단락 등 문제가 발생하여 정확한 신호전달이 이루어지지 않으면 빠른 속도로 주행하는 차량의 제어가 불가능하여 안전과 직결되는 사고가 발생하므로, 구리의 기계적 강도를 고려하여 순도 99% 이상의 구리를 사용하여 왔다.
그러나 본 발명에 따른 전장케이블(10)은 순도 99.9% 이상의 구리를 사용하더라도 다수의 전도체(11)가 일렬로 배치되고 그 전도체(11)를 절연체(12)가 일체로 묶은 배선뭉치로 형성하므로, 단선의 경우에 비하여 응력이 가해지더라도 견딜 수 있는 기계적 강도가 향상되어, 순도 99.9% 이상의 구리를 사용하더라도 쉽게 단전, 단락되지 않으며 정확하고 신속한 전력 신호를 전달할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에서 보빈(100)이 구비되는 갯수는 임의로 구비될 수 있다. 4~21가닥의 전도체(11)가 단일의 전장케이블(10)을 형성하는 것이 좋고, 더욱 구체적으로는 4,6,9,11,17가닥으로 이루어진 전장케이블(10)이 권장된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 전장케이블(10)의 역할과 목적에 따라 전도체(11)의 가닥수는 자유롭게 설정될 수 있다.
상기 보빈(100)에 권취된 전도체(11)는 보빈(100)이 회전함에 따라 인출되어 압출기(200) 내부로 유입된다.
상기 압출기(200)는 내부가 중공으로 형성되며, 일면이 개방면(210)으로 형성되어 상기 전도체(11)가 내부로 유입될 수 있도록 한다. 상기 개방면(210)은 상기 압출기(200)의 후면에 형성되거나, 또는 측면에 형성될 수 있으며, 그 형성 위치를 제한하지 않는다.
상기 압출기(200)는 전도체(11)와 절연체(12)를 일체로 결합하여서 압출을 통해 전장케이블(10)을 제조하는 구성이다.
상기 전장케이블(10)은 전력 신호를 전달하는 전도체(11)와, 상기 전도체(11)의 외부를 감싸 절연하는 절연체(12)로 이루어지며, 상기 전도체(11)는 다수개가 일렬로 정렬하되 상호 접촉되지 않도록 이격되어 있으며, 상기 절연체(12)는 다수개의 전도체(11)가 이격된 상태를 고정하며 외부를 감싸 전력이 누출되지 않도록 절연한다.
상기 전도체(11)는 보빈(100)으로부터 인출되어 상기 개방면(210)을 통해 압출기(200) 내부로 유입되며, 상기 절연체(12)는 호퍼(220) 내부에 수용되다가 압출기(200) 내부로 유입된다.
상기 호퍼(220)는 절연체(12)의 원료를 보관하는 챔버로서, 일단이 상기 압출기(200)의 내부와 연통되어 있고, 내부에 수용된 절연체(12)를 가열하여서 압출되기 좋은 점도로 형성하며, 가열된 절연체(12)는 상기 압출기(200) 내부로 유입된다.
상기 절연체(12)는 압출기(200) 내부에서 다이에 의해 가압받는다. 이때 상기 다이는 스크류 방식 등 주지기술을 차용할 수 있다.
상기 다이는 절연체(12)를 가압하되, 상기 전도체(11)를 간섭하여 영향이 가는 것을 방지하고자 상호 접촉되지 않도록 배치되는 것이 좋다.
상기 개방면(210)을 통해 유입된 전도체(11)와, 상기 호퍼(220)에서 압출기(200) 내부로 유입되어 상기 다이를 통해 가압받은 절연체(12)는 압출기(200)의 단부로 이동한다.
도 1 및 도 3을 참고하여, 상기 압출기(200)의 단부에는 압출금형(300)이 배치되며, 상기 압출금형(300)에는 상기 전도체(11)와 절연체(12)가 통과하면서 전장케이블(10)로 형성되는 압출구(310)가 형성된다.
상기 압출구(310)는 상기 전도체(11)의 직경보다 더 큰 직경으로 형성되며, 복수개로 형성된다. 각각의 압출구(310)는 이웃하는 압출구(310)와 상호 연통되어 있다. 이때, 본 발명의 일실시예에 의한 도면에서는 복수개의 압출구(310)가 일렬로 정렬되어 상호 연통된 것으로 도시하였다. 따라서 상기 압출구(310)를 통과하는 전도체(11)와 절연체(12)는 일정 폭을 가지되 얇은 두께로 되어 평평한 형상의 플랫케이블로 형성된다. 얇은 두께로 인하여 본 발명의 전장케이블(10)을 차량 내부의 좁은 틈에도 배치가 가능하며 공간효율성이 증대된다.
그러나, 상기 압출구(310)의 정렬모양은 이에 한정하지 않으며 전도체(11)의 가닥수가 늘어남에 따라 1열, 2열, 3열 등 단일 또는 복수개의 열로 충분히 변형할 수 있고, 절연체(12)에 의하여 전도체(11)가 일체로 묶일 수 있으면 충분하다.
상기 압출구(310)의 갯수는 상기 보빈(100)의 구비갯수와 동일하다. 예를 들어 상기 보빈(100)이 4개로 구비되어 전도체(11)가 4가닥이 인출되는 경우에는 상기 압출구(310)가 4개로 구비되되 상호 연통되게 정렬된다. 전장케이블(10)에 전도체(11)의 가닥수에 따라서 상기 보빈(100)과 압출구(310)의 갯수가 가변될 수 있다.
상기 전도체(11)가 상기 압출구(310)를 통과하면서 각각의 가닥이 상호 이격되게 정렬되는데, 이때 상기 어느 하나의 가닥에서 중심점과 이웃한 가닥의 중심점 사이의 거리는 상기 전도체(11)의 직경보다 더 크게 정렬된다. 이는 이웃한 전도체(11)가 단락되는 것을 방지하기 위해 서로 접촉되지 않게 함이다.
따라서 상기 압출금형(300)의 압출구(310)를 통과하면서 전도체(11)와 절연체(12)는 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 전장케이블(10)로 형성되며, 복수개의 전도체(11) 가닥을 한번에 압출제조할 수 있다.
이는 제조시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 단선으로 전장을 연결하는 것에 비하여 복수개의 가닥이 한번에 전장을 연결하므로 매우 효율적이다.
절연체(12)는 호퍼(220)에서 가열받은 상태에서 상기 압출기(200) 내부로 유입되어 다이에 의하여 가압받고, 압출금형(300)의 압출구(310)의 좁은 틈으로 비집고 통과하므로, 고온 고압에 따른 가스가 발생한다. 따라서, 발생하는 가스를 압출기(200) 및 압출금형(300)에서 배출하여 전장케이블(10)의 온전한 제조를 위하여 본 발명은 가스배출기(320)가 구비된다.
상기 가스배출기(320)는 고온고압의 절연체(12)로 인해 압출기(200) 및 압출금형(300)에서 발생하는 가스를 외부로 배출하는 장치이다.
상기 가스배출기(320)는 상기 압출기(200)의 내부와 연통되거나, 또는 압출금형(300)에 연통되도록 배치될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 의한 도면에서는 압출금형(300)과 연통되도록 도시하였다.
상기 가스배출기(320)에는 배출되는 가스가 정화과정을 거쳐 외부로 배출될 수 있도록 필터 등을 더 구비할 수 있다.
상기 절연체(12)는 상기 압출금형(300)의 압출구(310)를 통과하여 전장케이블(10)의 피복으로 형성되는데, 가압, 가열받은 절연체(12)의 온도가 고온이므로, 전장케이블(10)의 피복이 변형될 수 있다.
따라서 압출구(310)를 통과하여 제조된 전장케이블(10)을 냉각시키기 위해서 본 발명은 냉각기(400)가 구비된다.
상기 냉각기(400)는 공랭식, 또는 냉각수를 이용한 수냉식 등 압출성형에 널리 사용되는 주지기술을 차용할 수 있다.
상기 냉각기(400)를 통과한 전장케이블(10)은 냉각되어 전장케이블(10)의 피복체인 절연체(12)의 변형이 감소되고, 상기 냉각기(400)를 통과한 전장케이블(10)은 권취롤(500)에 권취된다.
상기 권취롤(500)은 제조완료된 전장케이블(10)을 보관 및 운송하기 편한 형태로 만들기 위한 구성이다.
상기 권취롤(500)은 롤러 전장케이블(10)을 권취하기 위한 원통형의 롤러 형상으로 형성될 수 있다.
상기 권취롤(500)의 회전속도는 상기 보빈(100)에 권취된 전도체(11)의 인출속도를 고려하여 제어된다. 상기 보빈(100)이 회전하면서 전도체(11)가 인출되어, 압출기(200), 압출구(310), 냉각기(400)를 통과하고 권취롤(500)에 권취된다. 보빈(100)에서 인출되는 전도체(11)의 인출속도와, 권취롤(500)에 감기는 전장케이블(10)의 속도가 일치하지 않으면, 제조공정에서 전도체(11) 및 전장케이블(10)이 지나치게 팽팽해져 끊어지거나, 또는 느슨해져 바닥면에 닿아 공정이 난잡할 우려가 있다. 따라서, 보빈(100)에서 인출되는 전도체(11)의 인출속도와 권취롤(500)에 감기는 전장케이블(10)의 속도가 일치하도록 보빈(100)의 회전 속도 및 권취롤(500)의 회전 속도가 동일하도록 동기화된다. 이때, 보빈(100)의 회전 각속도와 권취롤(500)의 회전 각속도가 동일해야 하는 것은 아니다. 상기 보빈(100)에 전도체(11)가 감겨 형성되는 지름과 권취롤(500)에 전장케이블(10)이 감겨 형성되는 지름이 상이할 수 있으므로 보빈(100) 및 권취롤(500)의 회전 각속도는 다를 수 있다.
이하, 본 발명의 전장용 플랫케이블 제조장치를 이용한 제조방법을 살펴본다.
본 발명의 전장용 플랫케이블 제조방법은
복수개로 구비되는 보빈(100)에 권취된 전도체(11)가 외부로 인출되는 단계;
상기 보빈(100)에서 인출되는 전도체(11) 및 압출기(200) 내부로 유입되며 호퍼(220) 내부에서 가열된 절연체(12)가 상기 압출기(200) 내부로 유입되는 단계;
상기 압출기(200) 내부의 전도체(11)와 절연체(12)가 상기 압출기(200)의 단부에 배치되는 압출금형(300)의 압출구(310)를 통과하면서 절연체(12)가 전도체(11)를 감싸는 단계;
상기 전도체(11)와 절연체(12)가 상기 압출구(310)를 통과하면서 일정 폭을 가진 평평한 전장케이블(10)로 형성되며, 상기 전장케이블(10)이 냉각기(400)로 유입되어 냉각되는 단계; 및
상기 냉각기(400)에서 냉각된 전장케이블(10)이 권취롤(500)에 권취되는 단계;를 포함한다.
먼저, 상기 보빈(100)에는 전도체(11)가 권취되어 있으며, 상기 전도체(11)가 권취된 보빈(100)은 다수개로 구비된다. 이 갯수는 전장케이블(10)의 가닥수에 따라 임의로 설정할 수 있다. 상기 보빈(100)에 전도체(11)가 권취되어 형성되는 지름은 각각 상이할 수 있으나, 각각의 보빈(100)에서 전도체(11)가 인출되는 속도는 동일하다. 그러나, 이는 각각의 보빈(100)의 회전속도가 무조건 동일하다는 의미는 아니다. 상기 보빈(100)에 전도체(11)가 권취되어 형성되는 지름이 모두 동일하면 모든 보빈(100)의 회전속도는 동일할 수 있으며, 서로 상이하면 보빈(100)마다의 회전속도는 다를 수 있다.
상기 보빈(100)에서 전도체(11)가 인출되면 전도체(11)는 압출기(200)에 형성된 개방면(210)을 통하여서 내부로 유입된다.
그리고, 상기 압출기(200)의 내부와 연통되는 호퍼(220)는 내부에 절연체(12)를 수용하며, 상기 절연체(12)가 성형되기 좋은 온도로 가열한다.
상기 전도체(11)는 상기 압출기(200)의 단부에 배치된 압출금형(300)의 압출구(310)를 통과하고, 상기 절연체(12)는 압출기(200)의 다이에 의해 가압을 받아 상기 압출구(310)를 통과한다.
상기 전도체(11)는 복수개의 압출구(310)가 일렬로 정렬된 형상대로 통과하면서 상호 접촉되지 않게 이격되고, 상기 절연체(12)는 상기 전도체(11)의 외부를 감싸게 되어 전장케이블(10)이 제조된다. 이때 본 발명의 일실시예에 의한 압출구(310)는 일렬로 정렬되어 전장케이블(10)의 전도체(11)가 일렬로 정렬되어 일정 폭을 가진 얇은 두께의 평평한 전장케이블(10)로 형성된다.
이후, 전장케이블(10)은 냉각기(400)로 유입되고, 냉각기(400)를 통과한 전장케이블(10)은 고온 고압의 절연체(12)가 냉각되어 변형이 최소화된다.
그리고, 상기 냉각기(400)를 통과한 전장케이블(10)은 권취롤(500)에 권취되고, 보관 및 운송이 간편한 형태가 된다.
본 발명에 따른 전장용 플랫케이블 제조장치 및 제조방법을 통해 제조된 전장케이블(10)은 순도 99.9% 이상의 구리를 사용하여서 높은 전력 신호의 전달성을 갖추면서도 기계적 강도가 증대되어 단전, 단락의 발생이 최소화되는 효과가 있다.
또한 압출금형(300)의 압출구(310)가 복수개로 구비되되 일렬로 형성되어 이 압출구(310)를 통과하여 제조되는 전장케이블(10)은 일정 폭을 가진 얇은 두께의 평평하게 형성되므로 전장을 연결하기 위해 협소한 차량 내부에서도 배치될 수 있는 효과가 있다.

10:전장케이블 11:전도체 12:절연체
100:보빈
200:압출기 210:개방면 220:호퍼
300:압출금형 310:압출구 320:가스배출기
400:냉각기
500:권취롤

Claims (5)

  1. 전선 형상의 전도체(11)가 권취되며, 회전하면서 상기 전도체(11)가 인출되고, 복수개로 구비되는 보빈(100);
    개방면(210)을 통해 상기 보빈(100)의 전도체(11)가 내부로 유입되며, 가열된 절연체(12)를 수용하는 호퍼(220)가 내부로 상기 절연체(12)를 공급하고, 내부의 상기 전도체(11)와 절연체(12)를 가압하는 압출기(200);
    상기 압출기(200)의 단부에 배치되며, 중심측에 형성되는 복수개의 압출구(310)가 상호 연통되고, 상기 압출기(200) 내부의 전도체(11)와 절연체(12)가 상기 압출구(310)를 통과하면서 절연체(12)가 전도체(11) 외부를 감싸는 압출금형(300);
    상기 압출금형(300)에서 배출되는 상기 전장케이블(10)을 냉각시키는 냉각기(400);
    상기 냉각기(400)를 통과한 상기 전장케이블(10)이 권취되어 보관되는 권취롤(500);을 포함하는
    전장용 플랫케이블 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    복수개의 상기 압출구(310)는 일렬로 형성되어 상기 전도체(11)를 일렬로 정렬시키며,
    상기 압출구(310)를 통과하는 상기 전도체(11)와 절연체(12)는 일정 폭을 가진 평평한 전장케이블(10)로 형성되는
    전장용 플랫케이블 제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보빈(100)에서 전도체(11)가 인출되는 속도 및 상기 권취롤(500)에 권취되는 전장케이블(10)의 속도가 동일하도록 동기화되는
    전장용 플랫케이블 제조장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전장케이블(10)의 전도체(11)는 99.9% 이상의 순도의 구리 소재로 이루어지는
    전장용 플랫케이블 제조장치.
  5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항의 제조장치를 이용한 제조방법에 있어서,
    복수개로 구비되는 보빈(100)에 권취된 전도체(11)가 외부로 인출되는 단계;
    상기 보빈(100)에서 인출되는 전도체(11) 및 압출기(200) 내부로 유입되며 호퍼(220) 내부에서 가열된 절연체(12)가 상기 압출기(200) 내부로 유입되는 단계;
    상기 압출기(200) 내부의 전도체(11)와 절연체(12)가 상기 압출기(200)의 단부에 배치되는 압출금형(300)의 압출구(310)를 통과하면서 절연체(12)가 전도체(11)를 감싸는 단계;
    상기 전도체(11)와 절연체(12)가 상기 압출구(310)를 통과하면서 일정 폭을 가진 평평한 전장케이블(10)로 형성되며, 상기 전장케이블(10)이 냉각기(400)로 유입되어 냉각되는 단계; 및
    상기 냉각기(400)에서 냉각된 전장케이블(10)이 권취롤(500)에 권취되는 단계;를 포함하는
    전장용 플랫케이블 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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