KR100825078B1 - Brake device for tensioning printing machine using Mr fluid - Google Patents
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Abstract
본 발명은 MR유체를 이용한 인쇄기 장력조절용 브레이크 장치에 관한 것으로 더 상세하게는 장력을 조절하기 위한 축에 결합된 디스크와, 상기 디스크를 내포하는 브레이크 하우징과, 상기 디스크와 브레이크하우징의 사이의 갭에 충전되는 MR유체로 이루어지되 적은 전류제어로 큰 토크를 발생시킬 수 있는 디스크 구조가 구비된 인쇄기 장력조절용 브레이크 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a brake device for adjusting tension of a printer using MR fluid, and more particularly, a disk coupled to an axis for adjusting tension, a brake housing containing the disk, and a gap between the disk and the brake housing. The present invention relates to a brake device for tensioning a printing press, which is made of an MR fluid to be charged but is provided with a disk structure capable of generating a large torque with a small current control.
상기 본 발명은, 모터의 동력을 전달받아 인쇄된 인쇄대상물을 권취시키는 권취롤과, 상기 인쇄대상물을 인출가능하게 장착하는 공급롤과, 상기 이동되는 인쇄대상물의 장력을 감지하는 텐션감지기로 구성된 인쇄기에서 상기 공급롤의 회전축에 장착되어 텐션감지기와 연결된 제어부에 의해 전류를 공급받아 회전축에 토크를 발생시키는 인쇄기의 브레이크장치에 있어서, 상기 공급롤의 회전축에 고정설치되어 회전축과 함께 회전되는 디스크와; 상기 디스크를 내포하고, 회전축과는 베어링결합되는 MR브레이크하우징과; 상기 디스크의 양면에 설치되어 MR브레이크하우징의 내면에 접하게 하여 MR브레이크하우징의 내면과 디스크 사이의 공간을 외측의 충전실과 내측의 구동실로 구획하는 씰과; 상기 씰에 의해 구획된 충전실에 충전되는 MR유체;를 포함하여 이루어진다.The present invention is a printing machine consisting of a take-up roll for winding a printed object received by the power of the motor, a supply roll for removably mounting the printed object, and a tension sensor for sensing the tension of the moved print object A brake device of a printing machine mounted on a rotating shaft of the supply roll and receiving current by a control unit connected to a tension sensor to generate torque on the rotating shaft, the brake device being fixed to the rotating shaft of the supply roll and being rotated together with the rotating shaft; An MR brake housing containing the disc and bearing-coupled to the rotating shaft; A seal installed on both sides of the disk to be in contact with the inner surface of the MR brake housing and partitioning a space between the inner surface of the MR brake housing and the disk into an outer charging chamber and an inner driving chamber; MR fluid is filled in the charging compartment partitioned by the seal; comprises.
Description
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1 내지 3실시예에 따른 브레이크장치의 단면도.1 to 3 are cross-sectional views of the brake device according to the first to third embodiments of the present invention.
도 4a는 본 발명의 제4실시예에 따른 브레이크장치의 단면도.4A is a cross-sectional view of a brake device according to a fourth embodiment of the present invention.
도 4b는 본 발명의 제4실시예에 따른 브레이크장치의 사시도.4B is a perspective view of a brake device according to a fourth embodiment of the present invention.
도 5a, 5b는 본 발명의 제5실시예에 따른 방열핀이 설치된 브레이크장치의 단면도.Figure 5a, 5b is a cross-sectional view of the brake device is provided with a heat radiation fin according to a fifth embodiment of the present invention.
도 6 내지 도 8은 실시예 1 내지 3의 전자기장을 해석한 자속밀도와 자속선의 분포를 나타낸 분포도.6 to 8 are distribution charts showing the distribution of magnetic flux density and magnetic flux lines of the electromagnetic fields of Examples 1 to 3;
도 9 내지 11은 실시예 1 내지 3에서 MR브레이크하우징과 디스크 사이 갭에서의 자속밀도 값을 측정도시한 그래프.9 to 11 are graphs showing magnetic flux density values in the gap between the MR brake housing and the disk in Examples 1 to 3;
도 12은 MR브레이크와 파우더브레이크의 각 RPM에 따른 전류와 토크를 표시한 그래프.12 is a graph showing the current and torque according to each RPM of the MR brake and powder brake.
도 13는 제4실시예의 MR브레이크를 이용하여 전류를 달리하여 RPM과 토크를 대비한 그래프.13 is a graph comparing RPM and torque by varying current using the MR brake of the fourth embodiment.
도 14은 제4실시예의 RPM을 달리하여 전류와 토크를 대비한 그래프.14 is a graph comparing current and torque by varying the RPM of the fourth embodiment.
도 15는 종래 인쇄장치의 전체구성도.15 is an overall configuration diagram of a conventional printing apparatus.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
10 : MR브레이크 11 : 충전실10
12 : 구동실 20 : 디스크12: drive room 20: disk
21 : 돌기 30 : MR브레이크하우징21: projection 30: MR brake housing
31 : 주입구 32 : 요홈31: injection hole 32: groove
40 : 보빈 41 : 코일40: bobbin 41: coil
50 : 씰 60 : MR유체50: seal 60: MR fluid
70 : 회전축 71 : 베어링70: rotating shaft 71: bearing
80 : 방열핀 90 : 방열판80: heat sink fin 90: heat sink
본 발명은 MR유체를 이용한 인쇄기 장력조절용 브레이크 장치에 관한 것으로 더 상세하게는 장력을 조절하기 위한 축에 결합된 디스크와, 상기 디스크를 내포하는 브레이크 하우징과, 상기 디스크와 브레이크하우징의 사이의 갭에 충전되는 MR유체로 이루어지되 적은 전류제어로 큰 토크를 발생시킬 수 있는 디스크 구조가 구비된 인쇄기 장력조절용 브레이크 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a brake device for adjusting tension of a printer using MR fluid, and more particularly, a disk coupled to an axis for adjusting tension, a brake housing containing the disk, and a gap between the disk and the brake housing. The present invention relates to a brake device for tensioning a printing press, which is made of an MR fluid to be charged but is provided with a disk structure capable of generating a large torque with a small current control.
일반적으로 브레이크는 캘리퍼 디스크 브레이크, 원판 디스크 브레이크, 내부 슈 드럼 브레이크, 밴드브레이크, 확장 및 수축형 브레이크 등으로 나뉘어진다. 이러한 브레이크는 기계적 마찰에 의해 작동하며, 기계, 공압, 유압, 혹은 전기 장치에 의해 작동된다. 이와는 상반되게 매질에 의해 제동력을 제공하는 방식으로는 파우더브레이크와 기능성유체를 이용한 브레이크가 있다.In general, brakes are divided into caliper disc brakes, disc disk brakes, internal shoe drum brakes, band brakes, extended and retractable brakes, and the like. These brakes are operated by mechanical friction and are operated by mechanical, pneumatic, hydraulic or electrical devices. On the contrary, there are powder brakes and brakes using functional fluids to provide braking force by the medium.
상기 파우더브레이크는 자기장을 인가함으로써 자성을 가지고 있는 파우더가 자기장에 따라 체인형상의 클러스터를 형성하여 마찰력을 발생하게 되어 브레이크 작용을 한다. 하지만 성능대비 사이즈가 크며 고속응답을 기대하기 어렵고 일정 사용시간이 지나면 파우더를 보충해야 되는 문제점을 가지고 있다. 따라서 고속으로 회전하는 장치의 응답성에 고정밀도로 추종하기 위해서는 기존의 파우더 브레이크 보다는 인가 자기장에 의해 수 ms단위로 점성변화를 제어할 수 있는 기능성 유체를 이용한 브레이크를 사용하는 것이 바람직하다.The powder brake generates a friction force by applying a magnetic field to form a chain-shaped cluster according to the magnetic field to generate a frictional force. However, the size is large compared to the performance, it is difficult to expect a high-speed response, and has a problem to replenish the powder after a certain time. Therefore, in order to accurately follow the responsiveness of the device rotating at high speed, it is preferable to use a brake using a functional fluid capable of controlling the viscosity change in units of several milliseconds by an applied magnetic field rather than the conventional powder brake.
상기 기능성 유체는 외부에서 가해지는 물리량(전기장, 자기장, 온도, 광 등)을 제어함으로써 유체가 가지고 있는 점성 혹은 탄성과 같은 특성을 변화시켜 공학적으로 응용가능한 기능성을 발현시키는 유체를 의미하고, 대표적으로는 MR유체와 ER유체가 있다. 이중 상기 ER유체는 기름에 입자를 혼합한 것으로 비중차에 의해 시간이 흐를수록 분리가 이루어지며, 제어할 수 있는 항복응력의 영역이 작기 때문에 아직 실용화하지는 못하고 있다. 반면, 상기 MR유체는 이미 상용화가 되어 산업전반에 걸쳐 사용되고 있으며, 표면에서의 고체마찰에 대한 영향이 없고, 단위체적/중량당 출력비가 높으며, 유체의 점성을 변화하기 위한 제어속도가 매우 빠른 장점이 있어, 폭넓은 분야에서 응용을 위한 연구, 개발이 이루어지고 있다. The functional fluid refers to a fluid that expresses an engineeringly applicable functionality by changing a property such as viscosity or elasticity of the fluid by controlling a physical quantity (electric field, magnetic field, temperature, light, etc.) applied from the outside. There are MR fluid and ER fluid. Of these, the ER fluid is a mixture of particles in oil, and is separated as time goes by the specific gravity difference, and because the area of yield stress that can be controlled is small, it has not been put to practical use yet. On the other hand, the MR fluid has already been commercialized and used throughout the industry, has no influence on solid friction on the surface, has a high output ratio per unit volume / weight, and has a very fast control speed for changing the viscosity of the fluid. Therefore, research and development for application are being made in a wide range of fields.
그 중 한 부분이 롤에 감겨진 원지 또는 천 등에 인쇄가 이루어지는 인쇄장치(1)이다. 상기 인쇄장치는 도 15를 참조한 바와같이 인쇄대상물이 권취된 공급롤(2)과, 상기 공급롤에서 인출된 인쇄대상물에 인쇄가 이루어진 후 다시 권취하도록 축의 일측에 모터가 장착된 재권취롤(3)로 구성된다. One of them is a
또한 상기 공급롤에는 파우더브레이크(4)를 장착하여 인쇄대상물의 이동과정에 일정한 긴장상태를 유지하도록 한다. 즉, 공급롤과 재권취롤에 근접한 부분에 텐션감지기(5)를 설치하고, 상기 공급롤의 회전축 일단에는 파우더브레이크(4)를 장착하고, 상기 재권취롤의 회전축에는 파우더클러치(6)를 장착하여 상기 텐션감지기와 연계된 제어부(7)에 의해 파우더브레이크와 파우더클러치가 작동되도록 하고 있다.In addition, the feed roll is equipped with a powder brake (4) to maintain a constant tension during the movement of the printing object. That is, the
여기서 상기 파우더브레이크는 공급롤의 회전속도를 늦추어 이동되는 인쇄대상물이 긴장되도록 하는 것으로, 인접된 텐션감지기(5)에서 텐션이 저하됨을 감지되면 제어부(7)가 파우더브레이크(4)에 전류를 인가하여 자속이 발생되도록 하고, 상기 발생된 자속에 의해 상기 공급롤의 회전축과 파우더브레이크 하우징 사이의 공간에 충전된 파우더는 결속되어 고체상태로 변화됨에 따라 파우더하우징과 일체로 되어 토크가 발생되도록 함으로써 공급롤의 회전속도를 일시적으로 낮추어 이동되는 인쇄대상물의 긴장상태를 조절할 수 있도록 한 것이다.Wherein the powder brake is to slow the rotational speed of the feed roll to move the printed object is tension, the
상기 파우더브레이크는 기존의 접촉식 브레이크보다는 반응성이 빠르고 마모도가 저하되는 장점이 있으나, 상술한 바와같이 성능대비 사이즈가 크며 고속응답 을 기대하기 어렵고, 일정 사용시간이 지나면 파우더를 보충해야 되는 문제점을 가지고 있어 이를 해소하기 위한 연구가 필요한 실정이다.The powder brake has advantages in that reactivity is faster and wear is lower than conventional contact brakes. However, as described above, the powder brake has a large size for performance and is difficult to expect a high speed response, and has a problem of replenishing powder after a certain use time. There is a need for research to solve this problem.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로,The present invention was invented to solve the above problems,
인쇄기의 장력을 조절하는 브레이크 내부에 기존의 파우더를 대신하여 MR유체로 충전시켜 반응성을 향상시킨 브레이크장치의 제공을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a brake device that improves responsiveness by filling with MR fluid in place of the conventional powder inside the brake to control the tension of the printing press.
또한, 본 발명은 적은 전류량으로 최대의 토크를 얻을 수 있는 디스크 구조를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a disk structure capable of obtaining the maximum torque with a small amount of current.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 MR유체를 이용한 인쇄기 장력조절용 브레이크 장치는,Brake device for printing tension control using the MR fluid according to the present invention for achieving the above object,
모터의 동력을 전달받아 인쇄된 인쇄대상물을 권취시키는 권취롤과, 상기 인쇄대상물을 인출가능하게 장착하는 공급롤과, 상기 이동되는 인쇄대상물의 장력을 감지하는 텐션감지기로 구성된 인쇄기에서 상기 공급롤의 회전축에 장착되어 텐션감지기와 연결된 제어부에 의해 전류를 공급받아 회전축에 토크를 발생시키는 인쇄기의 브레이크장치에 있어서, 상기 공급롤의 회전축에 고정설치되어 회전축과 함께 회전되는 디스크와; 상기 디스크를 내포하고, 회전축과는 베어링결합되는 MR브레이크하우징과; 상기 MR브레이크하우징의 내주연에 장착되고 다수의 코일이 감긴 보빈 과; 상기 MR브레이크하우징 내면에 설치되고, 상기 디스크의 양면에 설치되어 MR브레이크하우징의 내면에 접하게 하여 MR브레이크하우징의 내면과 디스크 사이의 공간을 외측의 충전실과 내측의 구동실로 구획하는 씰과; 상기 씰에 의해 구획된 충전실에 충전되는 MR유체;를 포함하여 이루어진다.In the printing machine consisting of a winding roll for winding the printed object received by the power of the motor, a supply roll for removably mounting the printed object, and a tension sensor for sensing the tension of the printed object. A brake device of a printing machine mounted on a rotating shaft and receiving current by a control unit connected to a tension sensor to generate torque on the rotating shaft, the brake device comprising: a disk fixed to the rotating shaft of the supply roll and rotated together with the rotating shaft; An MR brake housing containing the disc and bearing-coupled to the rotating shaft; A bobbin mounted on an inner circumference of the MR brake housing and wound with a plurality of coils; A seal installed on an inner surface of the MR brake housing and installed on both sides of the disk to be in contact with an inner surface of the MR brake housing to partition a space between the inner surface of the MR brake housing and the disk into an outer charging chamber and an inner driving chamber; MR fluid is filled in the charging compartment partitioned by the seal; comprises.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 MR유체를 이용한 인쇄기 장력조절용 브레이크 장치를 첨부된 도면을 참조로 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a brake device for adjusting the tension of the printer using the MR fluid of the present invention as described above will be described in detail.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1 내지 3실시예에 따른 브레이크장치의 단면도이고, 도 4a는 본 발명의 제4실시예에 따른 브레이크장치의 단면도이고, 도 4b는 본 발명의 제4실시예에 따른 브레이크장치의 사시도이고, 도 5a와 5b는 본 발명의 제5실시예에 따른 방열핀이 설치된 브레이크장치의 단면도이고, 도 6 내지 도 8은 실시예 1 내지 3의 전자기장을 해석한 자속밀도와 자속선의 분포를 나타낸 분포도이고, 도 9 내지 11은 실시예 1 내지 3에서 MR브레이크하우징과 디스크 사이 갭에서의 자속밀도 값을 측정도시한 그래프이고, 도 12은 MR브레이크와 파우더브레이크의 각 RPM에 따른 전류와 토크를 표시한 그래프이고, 도 13는 제4실시예의 MR브레이크를 이용하여 전류를 달리하여 RPM과 토크를 대비한 그래프이고, 도 14은 제4실시예의 RPM을 달리하여 전류와 토크를 대비한 그래프이다.1 to 3 are cross-sectional views of brake devices according to first to third embodiments of the present invention, FIG. 4A is a cross-sectional view of brake devices according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a fourth embodiment of the present invention. 5A and 5B are cross-sectional views of a brake device provided with a heat dissipation fin according to a fifth embodiment of the present invention, and FIGS. 6 to 8 are magnetic flux densities analyzing the electromagnetic fields of the first to third embodiments. 9 to 11 are graphs showing the magnetic flux density values at the gaps between the MR brake housing and the disk in Examples 1 to 3, and FIG. 12 is each RPM of the MR brake and the powder brake. Fig. 13 is a graph showing current and torque according to FIG. 13, and FIG. 13 is a graph comparing RPM and torque by varying current using the MR brake of the fourth embodiment, and FIG. 14 shows current and torque by varying RPM of the fourth embodiment. It is compared to a graph.
도 1에 도시된 바와같이 본 발명에 따른 제1실시예에 따른 인쇄기 장력조절용 브레이크장치(10)는 회전축(70)에 고정설치되는 디스크(20)와, 상기 디스크를 내포하는 MR브레이크하우징(30)과, 상기 다수의 코일(41)이 감긴 보빈(40)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the
상기 디스크(20)는 원판형으로 인쇄기의 공급롤을 지지하는 회전축(70)에 고정설치되어 회전축과 함께 회전이 이루어진다. The
상기 MR브레이크하우징(30)은 디스크(20)를 내포하여 회전축에 장착되데 상기 회전축과는 베어링(71) 결합된다. 상기 MR브레이크하우징의 내부 공간 중 내주연에는 다수의 코일이 감긴 보빈(40)이 결합되어 전류의 공급유무에 따라 자기장이 형성되도록 한다. 또한, 상기 MR브레이크하우징(30)의 내측에는 디스크와 일정거리 이격된 갭이 형성되어 디스크의 회전력이 MR브레이크하우징에 전달되지 않도록 하고 있다.The
상기 디스크(20)에는 씰(50)이 더 장착되어 MR브레이크하우징의 내부 이격틈을 구획하고 있다. 상기 씰(50)은 원판형으로 형성된 MR브레이크하우징의 내부공간을 회전축방향인 내측 구동실(12)과 타측인 외측 충전실(11)로 구분한다. 여기서 상기 충전실(11)은 보빈(40)과 씰(50)에 의해 밀폐된 공간이며, 특히 회전체인 디스크와 MR브레이크하우징 사이의 틈에 충전된 MR유체는 보빈에서 발생되는 자력에 의해 고체화 되면서 강한 토크가 발생되도록 하는 것이다. The
상기 씰(50)은 충전실(11)을 밀폐시키기 위한 링으로 디스크(20)의 양측면에 장착되어 MR브레이크하우징(30)의 내면에 접하도록 함으로써 디스크와 MR브레이크하우징 사이의 공간을 밀폐한다. 이때 상기 디스크는 회전축과 동일한 축상으로 관체를 돌출시키고, 상기 관체의 외주면에 씰이 설치되도록 할 수 있다.The
또한 상기 MR브레이크하우징(30)의 일측에는 충전실(11)과 연통되는 주입구(31)를 형성하여 상기 충전실에 MR유체를 주입하도록 할 수 있으며, 상기 주입구(31)는 충전된 MR유체의 누수를 방지하기 위해 패킹과 같은 밀폐수단으로 견고히 밀폐된다. 이러한 주입구는 MR브레이크하우징(30)에 한 또는 다수개의 주입구를 형성시킬 수 있으며, 바람직하게는 하나보다는 복수개로 형성하고 일측주입구에는 MR유체를 충전하고 타측주입구에는 내부공기가 배출되도록 하여 충전이 용이하게 이루어질 수 있도록 할 수 있다. 또한, 충전실(11)에 충전율을 상승시키기 위해 상기 주입구는 회전축으로부터 최외측의 충전실과 연통되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, an
한편, 보빈(40)에 감긴 코일에서 발생되는 전자기장에 의해 MR유체가 효율적인 점성변화를 가질수 있도록 충전실을 형성하는 디스크면과 MR브레이크하우징 내면을 다양하게 변형 시킬 수 있다. On the other hand, due to the electromagnetic field generated in the coil wound on the
즉, 도 1의 제1실시예와 같이 디스크(20)면을 평면으로 형성하고 이와 일정거리 이격되도록 MR브레이크하우징(30)의 내면을 형성하거나, 도 2의 제2실시예와 같이 충전실을 구성하는 MR브레이크하우징(30)의 내면에 다수의 요홈(32)을 회전축(70)을 따라 환형태로 형성하거나, 도 3의 실시예3과 같이 충전실을 구성하는 MR브레이크하우징(30)의 내면에 하나의 요홈(32)을 형성하고, 디스크(20)에는 상기 요홈과 대응되는 돌기(21)를 돌출시키도록 하거나, 도 4a의 실시예4와 같이 충전실을 구성하는 MR브레이크하우징(30)의 내면에 복수의 요홈(32)을 형성하고, 디스크에는 상기 각각의 요홈과 대응되는 돌기(21)를 돌출시키도록 할 수 있다. 여기서 상기 충전실(11)에는 MR유체(60)가 충전되고 외부로부터 전류를 공급받은 코일(41)은 전자기장을 발생시키고, 발생된 전자기장에 의해 MR유체의 자속밀도를 높아져 점성이 변화됨으로 bingham-plastic 유체가 되어 디스크(20)와 MR브레이크하우징(30)을 연결하여 토크를 제공하는 것이다.That is, as shown in the first embodiment of FIG. 1, the surface of the
다음으로 본 발명은 도 5a, 5b의 실시예5와 같이 MR브레이크하우징(30)의 외면에 다수의 방열핀(80)을 형성하여 MR유체의 브레이킹 작용에 의해 발생된 열을 신속하게 배출하여 고열에 의해 MR유체의 기름성분이 증발되는 것을 방지하도록 한다. 따라서 상기 방열핀은 도 5a에 도시된 바와같이 MR브레이크하우징의 면에서 직접 다수가 연장형성되도록 하거나, 도 5b에 도시된 바와같이 방열핀(80)을 갖는 방열판(90)을 분리구성하여 MR브레이크하우징에 장착하는 형태로 사용될 수 있다.Next, the present invention forms a plurality of
이하 실시예를 통해 보다 상세히 설명한다.It will be described in more detail through the following examples.
실시예1 - 도 1에 도시된 바와같이 MR브레이크하우징의 내면과 디스크는 평면으로 형성하였다.Example 1 As shown in Fig. 1, the inner surface of the MR brake housing and the disk were formed flat.
실시예2 - 도 2에 도시된 바와같이 MR브레이크하우징의 내면에는 다수의 요홈이 회전축을 중심으로 원의 형태로 형성되도록 하고, 디스크는 평면으로 형성하였다.Example 2 As shown in FIG. 2, the inner surface of the MR brake housing was provided with a plurality of grooves in the form of a circle around a rotating shaft, and the disk was formed in a plane.
실시예3 - 도 3에 도시된 바와같이 MR브레이크하우징의 내면에 하나의 요홈 을 형성하고, 디스크에는 상기 요홈과 대응되는 돌기를 형성하여 MR브레이크하우징의 내면과 디스크 사이의 충전실 층이 일정한 폭을 갖도록 형성하였다.Example 3-As shown in FIG. 3, one groove is formed on the inner surface of the MR brake housing, and a disk is formed with a protrusion corresponding to the groove so that the filling chamber layer between the inner surface of the MR brake housing and the disk has a constant width. It was formed to have.
상기 실시예1 내지 3의 코일 턴수는 420턴, 인력전류는 1A 로 하여 전자기장의 유한요소 해석을 수행하였다. 해석은 상용 소프트웨어인 Maxwell을 이용하였다. Finite element analysis of the electromagnetic field was performed with the coil turns in Examples 1 to 3 being 420 turns and the attractive current being 1 A. The analysis was performed using commercial software Maxwell.
실험예1 - 각 시스템에서의 자속밀도와 자속선분포 측정 Experimental Example 1 Measurement of magnetic flux density and magnetic flux distribution in each system
실시예 1 내지 3의 전자기장을 해석하고 해석된 자속밀도와 자속선의 분포를 도 6 내지 도 8에 나타내었다.6 to 8 show the magnetic flux density and the distribution of the magnetic flux lines analyzed by analyzing the electromagnetic fields of the first to third embodiments.
실시예1의 경우에는 MR브레이크하우징과 디스크 사이의 갭에서 거의 일정한 값의 자속밀도를 가지는 것을 알 수 있고, 실시예3의 경우에는 형상이 90도로 꺾이는 지점을 제외하고는 거의 일정한 값이 나타남을 알 수 있다. 그러나, 실시예2의 경우에는 MR브레이크하우징에 형성된 요홈이 자기저항역할을 해서 요홈부분에서의 자속밀도가 약화되는 것을 알 수 있다.In the case of Example 1, it can be seen that the magnetic flux density has a substantially constant value in the gap between the MR brake housing and the disc. In Example 3, almost constant values appear except at the point where the shape is bent at 90 degrees. Able to know. However, in the case of Example 2, it can be seen that the groove formed in the MR brake housing acts as a magnetoresistance, so that the magnetic flux density in the groove portion is weakened.
실험예2 - MR브레이크하우징과 디스크 사이 갭에서 자속밀도의 값 측정 Experimental Example 2 -Measurement of magnetic flux density in the gap between MR brake housing and disk
실시예 1 내지 3에서 MR브레이크하우징과 디스크 사이 갭에서의 자속밀도 값을 측정하여 도 9 내지 도 11에 나타내었다.In Examples 1 to 3, magnetic flux density values in the gap between the MR brake housing and the disk were measured and shown in FIGS. 9 to 11.
표시된 바와같이 가장 큰 자속밀도는 실시예1이고, 실시예2에서 가장 낮은 결과가 나타났다. 그리고, 상기 실시예3의 경우에는 자속밀도의 최대치가 약 0.4T 로, 실시예1의 최대자속인 0.43T보다 작은 결과가 나타냈지만, MR브레이크하우징 내면과 디스크 사이의 갭 길이가 더 길기 때문에 어느 쪽이 더 뛰어난지 판별하기 힘들다.As indicated, the largest magnetic flux density was Example 1, and the lowest result was obtained in Example 2. In the case of Example 3, the maximum magnetic flux density was about 0.4T, which was smaller than 0.43T, which is the maximum magnetic flux of Example 1. However, the gap length between the inner surface of the MR brake housing and the disk is longer. It's hard to tell if the page is better.
따라서, 실시예1과 실시예3의 MR브레이크에 대해 토크를 계산하여 성능비교를 하였다. Therefore, the torque was calculated for the MR brakes of Example 1 and Example 3 to compare the performance.
여기서, η는 점성계수이고, S는 고정판에 대한 회전판의 상대속도이고, g는 MR브레이크하우징과 디스크 사이의 갭이고, A는 전단면적이고, τy는 외부자기장에 의해 결정되는 항복전단응력이다.Where η is the viscosity coefficient, S is the relative speed of the rotating plate relative to the stationary plate, g is the gap between the MR brake housing and the disc, A is the shear area, and τ y is Yield shear stress determined by an external magnetic field.
MR유체에서 η=0.2Pa-s라 가정하였고, S는 29mm/s, g는 1mm로 하였고, 인가되는 전류는 1A라 가정하였다. It was assumed that η = 0.2 Pa-s in MR fluid, S was 29mm / s, g was 1mm, and the applied current was assumed to be 1A.
상기 변수를 이용하여 실시예1과 실시예3의 MR브레이크에 대한 힘과 토크의 계산결과를 표1에 나타내었다. Table 1 shows the results of calculating the force and torque for the MR brakes of Examples 1 and 3 using the above parameters.
표 1에 나타난 바와같이 실시예3의 MR브레이크는 실시예1의 MR브레이크 보다 약 14.8% 더 성능이 좋은 것을 알 수 있다. As shown in Table 1, the MR brake of Example 3 is about 14.8% better than the MR brake of Example 1.
이는 전자기장 해석결과에서 MR브레이크하우징의 내면과 디스크 사이의 갭에서의 자속밀도가 실시예1에서는 0.43T, 실시예3에서는 0.4T로써, 실시예1이 실시예3보다 약 7.5% 높은 자속밀도를 나타내고 있지만, MR브레이크하우징의 내면과 디스크의 사이의 갭의 길이가 실시예1은 14mm, 실시예3은 25mm로 실시예3의 전단면적이 더 넓게되어 토크가 커지게 되는 것이다.The magnetic flux density in the gap between the inner surface of the MR brake housing and the disk is 0.43T in Example 1 and 0.4T in Example 3, which shows that the magnetic flux density of Example 1 is about 7.5% higher than that of Example 3. Although the length of the gap between the inner surface of the MR brake housing and the disk is 14 mm in Example 1 and 25 mm in Example 3, the shear area of Example 3 is wider and the torque is increased.
따라서, MR유체의 자속밀도의 변화가 크지 않게 하는 범위내에서 MR브레이크하우징의 내면과 디스크 사이의 형상을 적절히 설계하여 전단면적을 증가시키면 성능이 향상됨을 알 수 있다. Therefore, it can be seen that the performance is improved by increasing the shear area by properly designing the shape between the inner surface of the MR brake housing and the disk within a range where the magnetic flux density of the MR fluid is not large.
실험예3 - MR브레이크와 파우더브레이크의 비교 Experimental Example 3 -Comparison between MR brake and powder brake
MR브레이크는 도 4에 도시된 형태로 사용하였고, 각 RPM에 따른 전류와 토크를 표시한 그래프를 도 12에 나타내었다. 표시된 바와같이 MR브레이크의 경우가 적은 전류로 큰 토크를 얻을 수 있어 파우더브레이크보다는 고효율성을 제공하고 에너지를 절감시킬 수 있음을 알 수 있다. MR brake was used in the form shown in Figure 4, a graph showing the current and torque according to each RPM is shown in Figure 12. As shown, it can be seen that the MR brake can obtain a large torque with less current, thereby providing higher efficiency and saving energy than the powder brake.
실험예4 - MR브레이크에서 전류와 RPM과 토크 대비 Experimental Example 4 -Comparison of Current, RPM and Torque in MR Brake
실험예3의 MR브레이크를 이용하여 전류를 달리하여 RPM과 토크를 대비하여 도 13에 나타내었고, RPM을 달리하여 전류와 토크를 대비하여 도 14에 나타내었다. 표시된 바와같이 토크는 RPM과는 관계가 없으며, 전류량에 따라 크기가 변함을 알수 있다. Using MR brake of Experimental Example 3, the current is shown in FIG. 13 in contrast to RPM and torque, and the current is shown in FIG. 14 in contrast to current and torque. As shown, the torque is independent of the RPM and the magnitude changes according to the amount of current.
이상에서 상세히 기술한 바와 같이 본 발명의 MR유체를 이용한 인쇄기 장력조절용 브레이크 장치는,As described in detail above, the printing device tension control brake device using the MR fluid of the present invention,
인쇄기의 장력을 조절하는 브레이크 내부에 기존의 파우더 대신하여 MR유체로 충전시켜 반응성을 향상시켰으며, MR브레이크의 내부구조를 변경하여 적은 전류량으로 최대의 토크를 얻을 수 있도록 함으로써, 신속한 반응은 물론 장치의 부피축소와 에너지를 절감시키는 유용한 장치의 제공이 가능하게 된 것이다. In addition to the conventional powders, the brakes control the tension of the press to replace MR powder to improve responsiveness. By changing the internal structure of the MR brake, the maximum torque can be obtained with a small amount of current. It is possible to provide a useful device for reducing the volume and energy of the.
한편, 상기 서술한 예는, 본 발명을 설명하고자하는 예일 뿐이다. 따라서 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 전문가가 본 상세한 설명을 참조하여 부분변경 사용한 것도 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.In addition, the above-mentioned example is only an example to demonstrate this invention. Therefore, it is obvious that the ordinary skilled in the art to which the present invention pertains uses the partial change with reference to the detailed description.
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