KR101770759B1 - 단일 용접에 의한 케이블비드 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단일 용접에 의한 케이블비드 및 그 제조방법에 관한 것이다. 이러한 케이블비드의 제조방법은, 심선과 상기 심선의 외주면에 외층선을 꼬아 연선케이블을 제조하는 단계; 상기 연선케이블의 양단부를 맞대기 용접하는 단계; 맞대기 용접된 상기 연선케이블을 1차 및 2차에 걸쳐 열처리하는 단계; 맞대기 용접된 용접부의 직경이 상기 연선케이블의 직경의 100% 초과 내지 110% 이하가 되도록 그라인딩 또는 절삭하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

단일 용접에 의한 케이블비드 및 그 제조방법{A cable bead manufactured by double-welded butt type and the method for manufacturing the same}

본 발명은 단일 용접에 의한 케이블비드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 심선과 외층선을 꼬아 연선한 연선케이블을 맞대기 용접하여 케이블비드를 제조함으로써 작업효율, 생산성을 증대시키고 비용 절감을 가능하게 하는 단일 용접에 의한 케이블비드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

타이어는 타이어휠의 외주를 이루는 림에 장착된다. 타이어와 림의 결합관계에 따라 장착성 및 조종 안정성과 같은 타이어의 전반적인 성능이 좌우되므로 이 부분의 설계는 매우 중요하다. 타이어휠의 림과 타이어가 연결되는 부분을 비드부라고 하며, 일반적으로 승용차용 타이어의 비드부에는 스틸와이어 4 내지 6개의 선을 층상으로 권선하여 4 내지 6층 구조로 감는 그로메팅 공정을 거친 환형 비드코어가 삽입된다. 상기 비드코어는 비교적 단단한 고무로 코팅되어 타이어 몸체를 구성하는 카카스 플라이어를 고정 및 지지하는 역할을 한다. 즉, 비드코어는 공기압 타이어의 보강재로 사용된다. 타이어의 회전에 의해 작용하는 각종 힘과 타이어 내부 공기압, 및 지면을 통해 전달되는 하중이 비드코어에 전달된다. 이와 같은 환경의 비드코어는 타이어와의 장착성 측면에서는 유리하지만 그로메팅 공정에 의한 층상구조에 의해 와이어 간에 단차가 발생되는 문제가 있다.

한편, 케이블 비드는 그로메팅 공정 없이 양단부를 맞대기 용접한 환형 심선의 외주면에 외층스틸와이어를 수회 나선형으로 감은 후 상기 외층스틸와이어의 양단부를 파이프나 클립형태의 장치를 사용하여 고정한 것으로, 상기 비드코어와 마찬가지로 타이어의 보강재로 사용된다. 상기 케이블 비드는 전체적으로 상기 비드코어와 유사한 형상을 유지하면서도 상기 비드코어보다 관성모멘트에 의한 변형 저항이 우수하고 조정 안정성 측면에서 유리한 장점을 갖는다. 그러나, 별도의 제작기계가 필요하며 제조공정이 복합하여 경제적인 측면에서 불리한 단점을 갖고 있다.

구체적으로, 종래 케이블 비드는 다음과 같은 제조 공정에 의해 제작된다.

도1에 도시된 바와 같이, 심선은 산세, 파텐팅, 신선 등의 일련의 와이어 제조과정에 의해 제조된다. 이어서, 제조된 심선은 소정의 길이로 절단되고, 양단부를 맞대기 용접하여 환형심선(1)을 형성한다. 그리고, 외층선(2) 역시 산세, 파텐팅, 신선 등의 일련의 와이어 제조과정에 의해 제조된다.

상기 환형심선(1)은 케이블비드(4) 제작을 위해 별도로 제작된 플라이어(미도시)에 장착되고, 1 가닥의 외층선(2)이 환형심선(1)의 외주를 나선형으로 회전하면서 감는 케이블링(cabling) 공정이 수행된다.

좀더 구체적으로, 외층선(2)은 플라이어의 회전축과 거의 직교하면서 회전이 자유로운 스몰보빈(미도시)에 개별 권취되고 환형심선(1)으로 인출된다. 스몰보빈이 자전하여 비틀림이 방지된다. 상기 플라이어가 자전하여 회전하는 환형심선에 외층선이 나선형으로 감긴다. 이와 같은 공정에 의해, 환형심선(1)의 외주면에 외층선(2)이 나선형으로 꼬아진 케이블비드(4)가 제조된다.

이때, 상기 외층선(2)은 요구되는 케이블비드(4)는 구조에 따라서, 적게는 6회에서 많게는 30회 이상 회전이 반복되므로 공정시간이 상당히 길어진다. 또한, 외층선(2)을 환형심선(1)에 고정시키는 공정이 필수적으로 수행되어야 하므로 생산성 측면에서도 매우 불리한 단점이 있다.

그리고, 도2에 도시된 바와 같이, 환형심선(1)에 외층선(2)을 나선형으로 감는 케이블링 공정이 완료되면, 외층선(2)의 양단부를 파이프(3)를 사용하여 고정하는 슬리빙(sleeving) 공정을 반드시 실시해야 하기 때문에 케이블비드의 공정이 번거로운 단점이 있다.

나아가, 환형심선(1)에 외층선(2)을 복수 층으로 형성하는 경우, 가닥마다 케이블링 공정 및 슬리빙 공정이 반복적으로 진행되어야 하기 때문에 제조 공정이 매우 번거롭고, 각 층을 전담하는 장비와 인력을 별도로 마련해야 하기 때문에 제조비용 및 인건비가 상승하는 단점이 있다.

한국공개특허 제1999-0055216호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 심선과 외층선을 꼬아 연선한 연선케이블을 맞대기 용접하여 케이블비드를 제조함으로써 작업효율, 생산성을 증대시키고 비용 절감을 가능하게 하는 단일 용접에 의한 케이블비드 및 그 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 해결하기 위한 본 발명의 단일 용접에 의한 케이블비드는, 심선(10)과 상기 심선(10)의 외주면에 외층선(20)이 꼬아진 꼬임부(40); 상기 꼬임부(40)를 소정의 길이로 절단하고, 상기 꼬임부(40)의 양단부를 서로 접근시켜 마주하는 상기 심선(10)과 마주하는 상기 외층선(20)이 서로 용접되도록 배치한 후 상기 꼬임부(40)의 양단부가 서로 맞대어 용접된 용접부(50); 및 상기 용접부(50)에 결합되는 클립링(60);을 포함하고, 상기 용접부(50)는 상기 심선(10)이 용접되는 부분과 상기 외층선(20)이 용접되는 부분으로 이루어지고, 상기 용접부(50)의 직경은, 상기 심선(10)과 상기 외층선(20)이 꼬아진 연선케이블(30)의 직경의 100% 초과 내지 110% 이하이며, 상기 심선(10)이 용접되는 부분과 상기 외층선(20)이 용접되는 부분은 동시에 용접되어 상기 용접부(50)를 형성하며, 상기 꼬임부(40)의 양단부가 서로 맞대어 용접된 상기 용접부(50)는 제1차 및 제2차에 걸쳐 열처리되며, 상기 제1차 및 제2차 열처리의 전류, 전압은, 상기 용접부(50)를 형성하기 위한 용접전류 및 용접전압보다 작은 것을 특징으로 하는 것이다.

상술한 목적을 해결하기 위한 본 발명의 단일 용접에 의한 케이블비드의 상기 용접부(50)는 상기 외층선(20)에 도금된 금속과 동일한 금속으로 도금된 것이 바람직하며, 상기 클립링(60)은 상기 외층선(20)에 도금된 금속과 동일한 금속으로 도금된 것이 바람직하며, 본 발명의 단일 용접에 의한 케이블비드는 상기 외층선(20)의 위에 도금된 도금층을 포함하고, 상기 도금층의 두께는 0.1 내지 1.0㎛ 정도인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 단일 용접에 의한 케이블비드 및 그 제조방법은, 심선과 외층선을 꼬아 연선한 연선케이블을 맞대기 용접하여 케이블비드를 제조함으로써 작업효율, 생산성을 증대시키고 비용을 절감하는 효과를 제공한다.

도1은 종래 케이블비드 제조공정을 보여주는 도면,
도2는 도1에 의해 제조된 케이블비드의 요부를 발췌하여 도시한 도면,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블비드 제조공정을 보여주는 도면,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블비드 제조공정의 흐름도,
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이블비드 제조공정의 흐름도,
도6은 도3에 의해 제조된 케이블비드를 도시한 도면,
도7는 용접부의 직경과 케이블경을 보여주는 도면,
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블비드를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블비드 제조공정을 보여주는 도면이고, 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블비드 제조공정의 흐름도이며, 도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이블비드 제조공정의 흐름도이다. 도6은 도3에 의해 제조된 케이블비드를 도시한 도면이고, 도7는 용접부의 직경과 케이블경을 보여주는 도면이다. 도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블비드를 도시한 도면이다.

본 발명의 일 측면에 따른 케이블비드의 제조공정은, 심선(10)과 상기 심선(10)의 외주면에 외층선(20)을 꼬아 연선케이블(30)을 제조(stranding)하는 단계(S1), 상기 연선케이블(30)의 양단부를 맞대기 용접하는 단계(S2), 맞대기 용접된 상기 연선케이블(30)을 1차 및 2차에 걸쳐 열처리하는 단계(S3), 맞대기 용접된 용접부(50)의 직경(D)이 상기 연선케이블(30)의 직경(d)의 110% 이하가 되도록 그라인딩 또는 절삭하는 단계(S4)를 포함한다.

먼저, 본 발명 실시예에 따른 케이블비드 제조방법은, 도4에 도시된 바와 같이, 심선(10)과 외층선(20)을 제조한 후, 심선(10)의 외주면에 외층선(20)을 꼬아서 연선케이블(30)을 제조한다(S1).

상기 외층선(20)은 상기 심선(10)의 외주면에 나선형으로 꼬아진다. 이어서, 상기 연선케이블(30)을 소정의 길이로 절단한다. 상기 연선케이블(30)은 하나의 심선(10)에 하나의 외층선(20)을 꼬은 형태, 또는 하나의 심선(10)에 여러 가닥의 외층선(20)을 꼬은 형태일 수 있다. 또한, 상기 심선(10)과 외층선(20)의 직경은 동일하거나 다를 수 있다.

도3에 도시된 바와 같이, 심선(10)과 외층선(20)은 주요하게 산세(surface treatment), 파텐팅(Patenting), 신선(Drawing) 등의 과정을 거쳐 제조된다.

좀 더 구체적으로, 신선은 제1차 및 제2 차 신선 공정을 거칠 수 있고, 소입열처리와 피막처리 등의 추가 공정에 의해 제조된다. 심선(10)과 외층선(20)의 자체의 제조는 일반적인 와이어 공정에 의하므로 구체적인 설명은 생략한다.

본 실시예에 따르면, 심선(10)은 탄소량의 0.05 내지 0.7 중량% 함유하는 연강 또는 경강선재를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 외층선(20)은 탄소량이 0.5 내지 1.03% 중량%로 함유한 경강선재를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 외층선(20)은 청동, 황동, 또는 아연 등으로 도금처리한다. 통상적으로, 상기 도금은 전기도금법이나 치환도금법에 의해 이루어지고, 도금층의 두께는 0.1 내지 1.0㎛ 정도를 갖도록 한다. 상기 도금처리에 의해 타이어와의 접착력이 향상된다.

이어서, 소정의 길이로 절단된 상기 연선케이블(30)의 양단부를 맞대기 용접한다(S2). 도6에 도시된 바와 같이, 상기 연선케이블(30)은 상술한 바와 같이 심선(10)의 외주면에 외층선(20)이 꼬아진 형태이므로, 상기 연선케이블(30)의 양단부를 서로 접근시켜 마주하는 심선(10)과, 마주하는 외층선(20)이 서로 용접되도록 배치한 후에 용접을 실시한다.

이때, 용접전류, 용접전압, 및 용접 후의 냉각시간은 상기 연선케이블(30)의 지름에 따라서 달라진다. 구체적으로, 연선케이블(30)의 지름이 4 mm 이상 내지 5 mm 이하인 경우에는 용접전류는 85±5A(암페어, Ampere)(80A 이상 내지 90A), 용접전압은 25±2V(볼트, Voltage)(23V 이상 내지 27V 이하), 및 냉각시간은 5±0.5초(4.5초 이상 내지 5.5초)로 하는 것이 바람직하다.

또한, 연선케이블(30)의 지름이 6 mm 이상 내지 7 mm 이하인 경우에는 용접전류는 110±5A(암페어, Ampere)(115A 이상 내지 105A), 용접전압은 30±2V(볼트, Voltage)(28V 이상 내지 32V 이하), 및 냉각시간은 5±0.5초(4.5초 이상 내지 5.5초)로 하는 것이 바람직하다.

이어서, 상기 맞대기 용접된 상기 연선케이블(30)은 열처리 과정(S3)을 거친다.

본 실시예에 따르면, 상기 열처리 과정은 맞대기 용접된 용접부(50)에 전류 및 전압을 소정시간 동안 가하여 가열하여 열처리하는 단계를 의미한다. 상기 열처리 과정은 맞대기 용접에 의해 섬유 상의 펄라이트 조직이 급냉조직으로 변태하기 때문에 용접 후에 열처리를 실시하여 탄소 조직의 구상화를 유도하기 위함이다.

본 실시예에 따르면, 두 차례에 걸쳐 열처리를 수행하며, 제1차 열처리 또는 제2차 열처리의 전류, 전압은 맞대기 용접을 실시한 용접전류 및 용접전압보다 작다. 제1차 열처리 및 제2차 열처리의 전류 및 전압을 맞대기 용접보다 약하게 실시함으로써, 탄소의 조직이 과도하게 구상화되어 용접부(50)가 쉽게 떨어져 버리는 것을 방지한다.

이어서, 그라인딩 또는 절삭 단계(S4)가 수행된다.

상기 그라인딩 단계는 용접이 끝난 용접부(50)에 생성되는 불필요한 버(Burr)를 기계적 그라인딩 또는 절삭에 의해 제거하기 위해 수행된다. 도7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 상기 그라인딩 또는 절삭 단계에 의해 맞대기 용접된 용접부(50)의 직경이 상기 연선케이블(30)의 직경의 110% 이하가 되도록 한다. 그리인딩 및 절삭이 수행된 후, 상기 용접부의 직경이 상기 연선케이블의 직경의 110%를 초과하는 경우 용접부과 연선케이블보다 과도하게 솟아나 타이어와의 접착력이 떨어지고, 용접부의 직경을 최소한 연선케이블의 직경보다 크게 하여 그리인딩 또는 절삭 시 연선케이블의 손상을 방지할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따르면, 도5에 도시된 바와 같이 용접부(50)를 도금하는 단계(S5)와 클립링(60)을 결합하는 단계(S6)를 더 포함할 수 있다.

상기 용접부(50)를 도금하는 단계(S5)는, 상술한 그리인딩 또는 절삭 단계의 수행 후에 용접부(50)를 상기 외층선(20)에 도금된 금속과 동일한 금속으로 도금하는 단계이다.

상기 외층선(20)은 상기한 바와 같이, 청동, 황동, 또는 아연 등으로 도금 처리되고, 상기 용접부(50)는 외층선(20)에 도금된 금속과 동일한 금속으로 도금되어 타이어와는 접착력을 향상시킨다.

상기 클립링(60)을 결합하는 단계(S6)는, 상기 용접부(50)에 상기 외층선(20)과 동일한 금속으로 도금된 클립링(60)을 결합하는 단계이다. 상기 클립링(60)는 용접부(50)를 구조적으로 보호하고, 외층선(20)과 동일한 금속으로 도금됨으로써 타이어와의 접착력 향상에 기여한다.

상기 클립링(60)을 결합하는 단계(S6)는, 상기 용접부(50)를 도금하는 단계를 수행한 후 후속적으로 수행되거나, 상기 용접부(50)를 도금하는 단계를 생략하고 용접부(50)에 클립링(60)을 결합할 수도 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면 케이블비드(100)가 제공된다.

먼저, 도8에 도시된 바와 같이, 본 발명 실시예에 따른 케이블비드(100)는 상술한 케이블비드 제조방법에 의해 제조되는 것으로, 본 발명 실시예에 따른 케이블비드(100)는, 꼬임부(40), 용접부(50), 및 클립링(60)을 포함한다.

상기 꼬임부(40)는 심선(10)과 상기 심선(10)의 외주면에 외층선(20)이 꼬아진 부분을 의미하고, 상기 용접부(50)는 상기 꼬임부(40)의 양단부가 서로 맞대져 용접된 부분을 의미한다.

즉, 상기 케이블비드의 제조방법에서 상세히 설명한 바와 같이, 심선(10)의 외주면에 외층선(20)을 꼬아서 연선케이블(30)을 제조하고 상기 연선케이블(30)을 소정의 길이로 절단하여 양단부를 맞대기 용접하면 환형의 케이블이 제조되는데, 이때 심선(10)의 외주면에 외층선(20)이 꼬아진 부분은 꼬임부(40)이고, 용접된 부분이 용접부(50)에 해당한다.

심선(10) 및 외층선(20)의 제조공정, 심선(10)과 외층선(20)을 이용하여 연선케이블(30)을 제조하는 공정은 일반적으로 공지된 방법에 의한다. 상기 심선(10) 및 외층선(20)은 상술한 바와 같이 탄소강으로 이루어지며, 외층선(20)은 타어이와의 접착력을 향상시키기 위해서 청동, 황동, 또는 아연 등으로 도금된다. 심선(10) 및 외층선(20) 자체의 구성은 이미 제조방법의 설명에서 상술한 바 구체적인 설명은 생략한다.

도8에 도시된 바와 같이, 상기 클립링(60)은 상기 용접부(50)에 결합되는 링 형태의 부재로서, 상기 용접부(50)를 보호한다. 본 발명 실시예에 따르면, 상기 클립링(60)은 상기 외층선(20)에 도금된 금속과 동일한 금속으로 도금된다.

또한, 본 실시예에 따르면, 상기 용접부(50)의 직경은, 상기 심선(10)과 상기 외층선(20)이 꼬아진 연선케이블(30)의 직경의 100% 초과 내지 110% 이하로 이루어진다. 본 실시예에 따르면, 상기 연선케이블(30)은 상기 심선(10)의 외주면에 하나의 외층선(20)이 꼬여져서 이루어지거나, 상기 심선(10)의 외주면에 복수의 외층성이 함께 꼬여져 이루어질 수 있다. 상기 연선케이블(30)이 소정의 길이로 절단된 후에 양단부가 서로 맞대어져 용접된다.

맞대기 용전된 상기 연선케이블(30)의 용접부(50)는, 용접 후에 생성되는 불필요한 버(Burr)를 기계적 그라인딩 또는 절삭에 의해 제거하기 위해 수행된다. 그라인딩 또는 절삭에 의해 용접부(50)의 직경이 다소 감소하는데, 이때 용접부(50)의 최종 직경은 연선케이블(30)의 직경의 100% 초과 내지 110% 이하로 이루어진다. 상기 용접부(50)의 직경을 위와 같은 범위로 설정하는 이유에 관하여는 상술한바 구체적인 설명은 생략한다.

한편, 상기 용접부(50)는 상기 외층선(20)에 도금된 금속과 동일한 금속으로 도금될 수 있다. 상기와 같이 상기 외층선(20)은 청동, 황동, 또는 아연 등으로 도금되며, 상기 용접부(50)는 그라인딩 또는 절삭 후에 외층선(20)에 도금된 금속과 동일한 금속으로 도금될 수 있다. 용접부(50)의 도금에 의한 작용 또는 효과는 상술한 그 구체적인 설명은 생략한다.

이처럼, 본 발명에 따른 단일 용접에 의한 케이블비드의 제조방법 및 케이블비드는, 심선(10)의 외주면에 외층선(20)을 꼬어진 연선케이블(30)을 소정의 길이로 절단한 후에 맞대기 용접하여 제조됨으로써, 종래 케이블비드가 환형의 심선(10)을 맞대기 용접하고 외주면에 외층선(20)을 꼬아서 케이블링하는 공정에 비하여 제조 과정을 간소화하고, 생산효율을 향상시키며, 제조 원가를 절감하는 효과를 제공한다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다.

10... 심선 20... 외층선
30... 연선케이블 40... 꼬임부
50... 용접부 60... 클립링
100... 케이블비드

Claims (4)

1. 심선(10)과 상기 심선(10)의 외주면에 외층선(20)이 꼬아진 꼬임부(40);
   상기 꼬임부(40)를 소정의 길이로 절단하고, 상기 꼬임부(40)의 양단부를 서로 접근시켜 마주하는 상기 심선(10)과 마주하는 상기 외층선(20)이 서로 용접되도록 배치한 후 상기 꼬임부(40)의 양단부가 서로 맞대어 용접된 용접부(50); 및
   상기 용접부(50)에 결합되는 클립링(60);을 포함하고,
   상기 용접부(50)는 상기 심선(10)이 용접되는 부분과 상기 외층선(20)이 용접되는 부분으로 이루어지고,
   상기 용접부(50)의 직경은, 상기 심선(10)과 상기 외층선(20)이 꼬아진 연선케이블(30)의 직경의 100% 초과 내지 110% 이하이며,
   상기 심선(10)이 용접되는 부분과 상기 외층선(20)이 용접되는 부분은 동시에 용접되어 상기 용접부(50)를 형성하며,
   상기 꼬임부(40)의 양단부가 서로 맞대어 용접된 상기 용접부(50)는 제1차 및 제2차에 걸쳐 열처리되며,
   상기 제1차 및 제2차 열처리의 전류, 전압은, 상기 용접부(50)를 형성하기 위한 용접전류 및 용접전압보다 작은 것을 특징으로 하는 단일 용접에 의한 케이블비드.
2. 제1항에 있어서,
   상기 용접부(50)는 상기 외층선(20)에 도금된 금속과 동일한 금속으로 도금된 것을 특징으로 하는 단일 용접에 의한 케이블비드.
3. 제1항에 있어서,
   상기 클립링(60)은 상기 외층선(20)에 도금된 금속과 동일한 금속으로 도금된 것을 특징으로 하는 단일 용접에 의한 케이블비드.
4. 제1항에 있어서,
   상기 외층선(20)의 위에 도금된 도금층을 포함하고, 상기 도금층의 두께는 0.1 내지 1.0㎛ 정도인 것을 특징으로 하는 단일 용접에 의한 케이블비드.

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