잉자이언트 테크놀로지 | 산업 뉴스 | 2025년 4월 22일
1. 서론
케이블 릴은 대형 이동 장비에 전력, 제어 전력 또는 제어 신호를 공급하는 케이블 권선 장치입니다. 항만, 부두, 수자원 프로젝트 및 철강 분야의 많은 이동 장비에 널리 사용되며, 대표적인 예로는 갠트리 크레인, 타워 크레인, 포털 크레인, 안벽 크레인, 벌크 자재 운반 장비(버킷 휠 스태커 리클레이머), 수력 발전소 댐 상부 갠트리 크레인 및 전기 평판차, 무대 조명 및 음향 장비 등이 있습니다.
2. 제품 형태
동력 방식에 따라 수동식, 카운터웨이트식, 탄성식, 토크 모터식, 히스테리시스식, 가변 주파수 변속식, 유압 커플링식, 자기 커플링식으로 나눌 수 있다.
권선 재료에 따라 케이블 릴, 호스 릴(전송 매체는 기체, 액체), 광케이블 릴로 나눌 수 있습니다.
케이블 릴은 케이블 배열 방식에 따라 축 방향 단일 행과 축 방향 다중 행으로 나뉩니다.
케이블 릴은 집전 슬립링의 위치에 따라 슬립링 내부형과 슬립링 외부형의 두 가지 유형으로 나뉩니다.
3. 설계 원칙
3.1 케이블 사양 및 종류
1) 케이블 외경은 릴의 축 방향 크기에 직접적인 영향을 미칩니다.
2) 케이블 형태, 원형 케이블 또는 평면 케이블. 평면 케이블은 한 줄로만 감을 수 있습니다.
3) 케이블 단위 중량(kg/m)과 길이는 릴의 전력 요구량에 영향을 미칩니다. 단위 중량과 길이가 클수록 릴에 필요한 전력이 높아집니다.
4) 케이블의 굽힘 반경은 릴의 최소 직경에 영향을 미칩니다. 릴 직경이 케이블 굽힘 반경보다 작으면 케이블이 손상될 수 있습니다.
5) 케이블 심선 수는 집전 슬립링의 개수에 영향을 미칩니다.
6) 전압과 전류는 집전 슬립링의 절연 특성과 크기에 영향을 미칩니다. 탄성형 슬립링은 500V 미만의 장비에만 사용할 수 있습니다.
3.2. 권선 길이
릴의 반경 방향 크기와 필요한 동력에 영향을 미칩니다. 길이가 길수록 필요한 동력이 높아집니다.
3.3. 장비 이동 속도
전동 케이블 릴의 모터 출력 및 변속비에 영향을 미칩니다. 장비 이동 속도가 분당 60미터를 초과할 경우 가변 주파수 제어 방식을 선택해야 합니다.
3.4. 장비 설치 높이
설치 높이가 높을수록 전력 소모량이 증가합니다.
3.5. 코일링 방법
코일링 방법 사진
3.6. 기타 요인
1) 릴 재질: 탄소강, 304 스테인리스강, 316 스테인리스강.
2) 보호 등급: IP55, IP56, IP65
3) 케이블 가이드: 가이드가 필요한지 여부, 가이드에 장력 보호 기능이 필요한지 여부
4) 케이블 가이드: 케이블 가이드가 필요한지 여부
5) 전원 공급 방식: 중간 지점/최종 지점 전원 공급 등
가이드 프레임 설치 도면
4. 다양한 케이블 릴의 적용 범위
4.1. 카운터웨이트 케이블 릴
이 장치는 무게를 들어 올릴 때 에너지를 저장하는 원리를 이용하여 케이블을 자동으로 감는 기계 장치입니다. 케이블이 당겨지면 케이블 릴이 회전하고, 이에 따라 케이블 릴과 동축으로 연결된 와이어 로프 릴도 회전하여 무게를 들어 올리고 위치 에너지를 저장합니다. 릴이 케이블을 감으면 무게가 떨어지면서 저장되었던 위치 에너지가 방출됩니다. 와이어 로프의 장력에 의해 와이어 로프 릴과 동축으로 연결된 케이블 릴이 회전하면서 케이블을 동시에 감습니다.
장점: 간단한 구조, 안정적이고 신뢰할 수 있는 성능, 쉬운 설치 및 유지 보수, 긴 수명.
단점: 크기가 커서 이동에 제약이 있으며, 장거리 이동이 필요한 경우 설치 공간을 충분히 확보해야 합니다.
적용 범위: 35mm² 이상의 대형 케이블을 사용하는 단거리 이동 갠트리 크레인, 제철소의 레이들카, 용선차, 슬래그팬카 및 기타 장비. 이러한 장비의 케이블 종단점 및 중간점 고정에 적합합니다.
4.2. 스프링식 케이블 릴
이 장치는 케이블 릴 스프링을 풀어 에너지를 저장하는 원리를 이용하여 케이블을 자동으로 감는 기계 장치입니다. 케이블이 당겨지면 릴이 회전하여 나선형 스프링을 조여 에너지를 저장하고, 릴이 원래 위치로 돌아오면 케이블이 자동으로 감깁니다.
장점: 우수한 동기화 성능, 낮은 케이블 장력, 저렴한 가격.
단점: 스프링 자체의 수명이 제한적이기 때문에 이러한 유형의 릴의 수명은 비교적 짧으며 스트로크에 따라 제한됩니다.
적용 범위: 전자석 흡착컵, 그랩, 전동 평판차 등 리프팅 장비 및 유사한 작업 환경에서 35mm² 이하의 전력 케이블 및 제어 케이블을 수평 및 수직으로 감는 데 사용됩니다. 이 장치는 케이블의 끝단 및 중간 지점 고정에 적합합니다.
4.3. 자석 커플링 케이블 릴
핵심 기술은 영구 자석 커플러를 동기식 차동 메커니즘으로 사용하는 것입니다. 케이블 감기 과정은 동력이 영구 자석 커플러를 통해 릴을 구동하여 케이블을 감는 방식으로 이루어집니다. 커플러와 릴은 지속적으로 차동 미끄러짐을 유지하여 케이블 감기 속도가 장비의 이동 속도와 동일하도록 합니다. 영구 자석 커플러의 출력 토크를 조절함으로써 케이블 장력을 특정 범위 내에서 조절할 수 있습니다. 케이블 해제 과정은 단방향 클러치 장치를 통해 이루어지며, 동력이 커플러와 릴로 전달되지 않습니다. 케이블 장력의 작용으로 릴은 케이블 해제 히스테리시스 장치의 히스테리시스를 극복하고 케이블을 동기적으로 해제합니다.
장점: 성숙한 기술과 높은 가성비. 릴과 이동 장비의 동기화 성능이 안정적이고 신뢰할 수 있습니다. 전송 시스템의 최종 단계에 영구 자석 기술을 사용하여 저속 작동 및 발열 현상이 없으며, 케이블을 감거나 풀 때 케이블 장력을 조절하여 케이블을 보호할 수 있습니다.
단점: 소음이 심함.
적용 범위: 전기 평판차, 트롤리, 타워 크레인, 교량 크레인 또는 갠트리 크레인, 스태커 및 리클레이머 등 규격이 35mm² 이하인 케이블 및 이와 유사한 작업 환경에 적합합니다. 케이블 고정 끝단 및 중간 지점에 사용하기 적합합니다.
4.4. 자석 커플링으로 개선된 케이블 릴
이 케이블 릴의 작동 원리는 위와 동일합니다. 디스크 모터 또는 브레이크 모터는 사용자의 필요에 따라 선택할 수 있습니다. 릴의 전기 제어 방식은 케이블 감기 모터가 작동하면 케이블 풀림 모터의 전원이 차단되는 방식입니다.
장점: 더욱 콤팩트한 구조, 작은 크기, 가벼운 무게, 쉬운 설치.
단점: 소음이 심함.
4.5. 장기 정지 토크 모터 케이블 릴
이 장비는 장시간 정지 및 자체 속도 조절 특성을 갖춘 토크 모터를 동력원으로 사용합니다. 모터의 출력 속도는 외부 부하가 증가함에 따라 자동으로 감소하며, 릴 케이블 속도는 장비의 이동 속도와 동일하게 자동으로 조절됩니다. 케이블을 해제할 때 케이블 장력에 의해 정지 모터의 토크가 극복되어 케이블이 동기적으로 해제됩니다. 주차 및 전원 차단 시에는 토크 모터의 디스크 브레이크를 사용하여 케이블을 고정하여 케이블의 미끄러짐을 방지합니다.
장점: 모터가 항상 작동하고, 전자 제어가 간단하며, 고장률을 줄일 수 있고, 케이블 감기 범위가 넓고, 이동 거리가 깁니다.
단점: 케이블을 풀 때 모터의 스톨 토크 저항을 극복해야 하며, 가는 케이블은 주의해서 사용해야 합니다.
적용 범위: 스태커, 브리지 워커 또는 갠트리 크레인과 같은 대형 케이블 및 장거리 이동 장비에 적합합니다. 이 장치는 케이블의 종단점 및 중간 지점 고정에 적합합니다.
4.6. 히스테리시스 케이블 릴
영구 자석 강판으로 만들어진 디스크는 교류 다극 자기장을 형성합니다. 이 디스크의 반대편에는 강력한 유도 디스크가 있습니다. 모터가 유도 디스크를 고속으로 회전시키면 자기 커플링을 통해 자성 디스크가 회전하게 됩니다. 두 디스크 사이에 속도 슬립이 발생하면 다극 자성 디스크가 반대편 유도 디스크를 교류로 자화시켜 토크(즉, "자기 커플링")를 발생시키고, 이 토크는 슬립을 저항하여 자성 디스크를 회전시킵니다(또는 제동합니다). 모터는 케이블 릴을 구동하여 히스테리시스 커플링에 동력을 전달하고, 감속 후 증폭된 토크를 케이블 릴에 전달합니다. 케이블 릴이 작동 중일 때 모터는 항상 케이블이 감기는 방향으로 회전합니다. 리프팅 장비가 전원에서 멀어지면 케이블이 릴을 반대 방향으로 당겨 두 릴이 미끄러지면서 릴에 감긴 케이블이 풀립니다. 히스테리시스 커플링의 자기장 토크는 케이블이 풀리는 과정 동안 케이블이 항상 장력 상태를 유지하도록 합니다. 리프팅 장비가 복귀하면 릴에 감긴 케이블의 장력이 사라지고, 케이블 릴은 감기 방향으로 회전하여 케이블 감기 작업을 완료합니다.
이 제품의 장점은 콤팩트한 구조, 간편한 설치 및 유지보수, 실제 작업 조건에 따른 출력 토크 조절 기능, 우수한 자체 제동 기능(브레이크 설치 불필요), 그리고 케이블 드럼의 안정적인 작동입니다. 제어 시스템이 간단하여 장비의 정방향 및 역방향 제어 시스템과 연동할 수 있습니다. 장비가 가동 중일 때는 드럼 모터가 계속 작동하며 위상 순서가 변경되지 않습니다. 케이블 드럼 작동 중에는 히스테리시스 커플링을 통해 호스트 장비의 작동 속도에 맞춰 속도를 조절할 수 있으므로 케이블 드럼의 케이블 인출 및 해제 속도가 호스트 장비의 작동 속도와 동기화됩니다.
단점은 케이블 용량이 크고 호스트의 설치 높이가 높은 경우, 로터의 온도 상승을 줄이고 로터의 수명을 늘리기 위해 다중 헤드 소토크 설계 개념을 채택해야 하는데, 이는 상대적으로 비용이 많이 든다는 점입니다.
이 제품은 항만 갠트리 크레인, 컨테이너 크레인, 선박 로더, 타워 크레인 등과 같은 중장비 및 이동식 기계에 적합합니다. 이러한 장비의 케이블 고정 지점 및 중간 지점에 사용하기에 적합합니다.
4.7. 가변 주파수 케이블 릴
가변 주파수 모터는 B5 설치 구조로, 감속기의 입력단에 직접 연결됩니다. 감속기 출력축의 한쪽 끝은 키 연결을 통해 케이블 릴에 연결되고, 다른 쪽 끝은 집전함 내부의 전기 슬립링에 연결됩니다. 감속기와 집전링 전송함은 베이스 상단에 고정됩니다. 인버터 제어 캐비닛은 케이블 릴과 독립적이며, 실제 상황에 따라 적절한 설치 위치를 선택할 수 있습니다. 폐루프 벡터 제어(속도 센서 벡터 제어 포함) 하에서 인버터는 개루프 토크 제어 모드를 선택하고, 두께 적분을 통해 케이블 릴의 실제 직경을 계산하여 모터의 출력 토크를 정밀하게 제어합니다. 이를 통해 케이블이 릴에 감을 때 릴 직경 변화로 인한 장력 변화가 발생하지 않도록, 즉 케이블 장력이 일정하게 유지되도록 합니다. 케이블 릴은 다음과 같은 장점을 제공합니다.
(1) 케이블 감기 및 풀림 과정에서 장비가 트랙의 어느 위치에서 주행하든 케이블에 작용하는 장력은 항상 일정하며 인버터 파라미터 입력과 제어 박스 패널 노브 조작을 통해 케이블 장력을 임의로 조정할 수 있으므로 케이블 보호가 극대화되고 케이블 수명이 크게 연장됩니다.
(2) 릴은 장비의 작동 속도 변화에 빠르게 반응할 수 있고 장비와 동기화될 수 있습니다. 성능이 정밀하고 민감합니다.
(3) 히스테리시스형 및 토크 모터형과 같은 기존 케이블 릴 설계의 병목 현상을 극복합니다. 케이블 규격, 권선 길이, 장비 속도 및 설치 높이의 특수한 규격에 제한받지 않습니다. 복잡한 작업 조건의 케이블 릴은 다양한 출력을 가진 가변 주파수 모터로 구동됩니다.
(4) 적응력이 뛰어나고 하루 종일 높은 부하 상태에서 계속 작동할 수 있습니다.
(5) 릴과 장비는 작동 보호를 위해 연결되어 있어 케이블 단선 등의 사고를 효과적으로 방지합니다.
(6) 릴 모터는 주파수 변환기에 의해 정밀하게 제어되고 보호되어 수명이 연장됩니다.
(7) 가변 주파수 제어 모터형 케이블 릴은 호스트 장비(트롤리)의 설정 장력과 작동 속도에 따라 릴 가변 주파수 모터의 작동 주파수를 자동으로 변경하고 0~n(n은 비동기 속도)의 모든 속도에서 정상적으로 작동할 수 있습니다. 호스트 장비의 전원이 꺼지면 케이블 릴의 가변 주파수 모터 브레이크가 작동하여 케이블이 미끄러지지 않도록 합니다.
장점: 힘을 정확하게 제어할 수 있고, 케이블을 최적으로 보호하며, 케이블 수명을 연장할 수 있습니다.
단점: 유사 제품 중 가격이 가장 비쌉니다.
적용 범위: 항만 갠트리 크레인, 컨테이너 크레인, 선박 적재기, 타워 크레인 및 기타 중장비.
게시 시간: 2025년 4월 23일