KR101840662B1 - the manufacture system of hollow type preform comprising rim of automobile wheel and the manufacture method of hollow type preform comprising rim of automobile wheel and the preform for rim of automobile wheel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차 휠 림을 포함하는 중공 타입 프리폼 제조 시스템 및 자동차 휠 림을 포함하는 중공 타입 프리폼 제조 방법 및 그 제조 방법에 의해 제조되는 자동차 휠 림용 프리폼에 관한 것으로, 보빈을 포함하는 캐리어의 이동에 따라 보빈에 감긴 섬유의 상호 교차로 브레이드를 편조하는 브레이딩기; 적어도 하나의 보빈이 원형으로 회전하면서 보빈에 감긴 섬유를 공급하는 와인딩기; 몰드와 그 몰드를 고정하는 고정구, 그 고정구를 직선 이동하는 이동수단을 포함하는 맨드릴부의 프리폼 제조 시스템을 구성하고; 브레이딩기와 와인딩기 사이에 몰드를 위치하는 몰드 준비 단계(S1); 몰드를 와인딩기 쪽으로 이동하면서 브레이딩기에 의해 몰드 외면에 브레이드를 편조하는 브레이딩 단계(S2); 몰드를 브레이딩기 쪽으로 이동하면서 와인딩기에 의해 몰드 외면에 섬유를 감는 와인딩 단계(S3); 브레이딩 단계(S2)와 와인딩 단계(S3)의 반복으로 설계된 프리폼의 외형으로 브레이드 편조와 섬유 감기를 반복하며, 브레이딩기의 섬유와 와인딩기의 섬유를 절단하는 정리 단계(S4); 프리폼이 구성된 몰드를 수거하는 수거 단계(S5)에 의해 중공 타입의 프리폼의 제조가 완료되어, 편조된 브레이드와 감긴 섬유가 다축으로 여러 겹 구성되면서 제조한 프리폼은 강도가 우수하고, 프리폼은 자동차 휠 림용 프리폼에도 적용되어, 와인딩되는 섬유가 브레이드를 몰드에 밀착하므로, 전체적으로 균질한 품질의 휠 림용 프리폼을 제조하여, 우수한 강도 및 강성의 휠 림을 제조할 수 있는 것이다.The present invention relates to a hollow type preform manufacturing system including an automobile wheel rim and a hollow type preform manufacturing method including the automobile wheel rim and a preform for an automobile wheel rim manufactured by the manufacturing method, A braiding device for braiding the braid by mutual intersection of the fibers wound on the bobbin; A winder for supplying fibers wound on the bobbin while rotating at least one bobbin in a circular shape; A preform manufacturing system of a mandrel portion including a mold, a fixture for fixing the mold, and a moving means for linearly moving the fixture; A mold preparing step (S1) of placing a mold between a braiding machine and a winder; A braiding step (S2) of braiding the braid to the outer surface of the mold by a braiding machine while moving the mold toward the winder; A winding step (S3) of winding the fibers on the outer surface of the mold by the winding machine while moving the mold toward the braiding machine; A cleaning step (S4) of repeating the braiding and the winding of the fabric by repeating the braiding step (S2) and the winding step (S3), and cutting the fibers of the braiding machine and the fibers of the winding machine; The preforms of the hollow type are completed by the collecting step S5 of collecting the molds constituted by the preforms, and the preforms produced by forming the braided braids and the wound fibers in multiple layers in multiple axes are excellent in strength. The present invention is also applicable to preforms for rims, and since the fibers to be wound are in close contact with the molds, the preforms for wheel rims of uniform overall quality can be manufactured and wheel rims having excellent strength and rigidity can be manufactured.
Description
본 발명은 자동차 휠 림을 포함하는 중공 타입 프리폼 제조 시스템 및 자동차 휠 림을 포함하는 중공 타입 프리폼 제조 방법 및 그 제조 방법에 의해 제조되는 자동차 휠 림용 프리폼에 관한 것으로, 보빈을 포함하는 캐리어의 이동에 따라 보빈에 감긴 섬유의 상호 교차로 브레이드를 편조하는 브레이딩기; 적어도 하나의 보빈이 원형으로 회전하면서 보빈에 감긴 섬유를 공급하는 와인딩기; 몰드와 그 몰드를 고정하는 고정구, 그 고정구를 직선 이동하는 이동수단을 포함하는 맨드릴부의 프리폼 제조 시스템을 구성하고; 브레이딩기와 와인딩기 사이에 몰드를 위치하는 몰드 준비 단계(S1); 몰드를 와인딩기 쪽으로 이동하면서 브레이딩기에 의해 몰드 외면에 브레이드를 편조하는 브레이딩 단계(S2); 몰드를 브레이딩기 쪽으로 이동하면서 와인딩기에 의해 몰드 외면에 섬유를 감는 와인딩 단계(S3); 브레이딩 단계(S2)와 와인딩 단계(S3)의 반복으로 설계된 프리폼의 외형으로 브레이드 편조와 섬유 감기를 반복하며, 브레이딩기의 섬유와 와인딩기의 섬유를 절단하는 정리 단계(S4); 프리폼이 구성된 몰드를 수거하는 수거 단계(S5)에 의해 중공 타입의 프리폼의 제조가 완료되어, 편조된 브레이드와 감긴 섬유가 다축으로 여러 겹 구성되면서 제조한 프리폼은 강도가 우수하고, 그 프리폼은 자동차 휠 림용 프리폼에도 적용되어, 와인딩되는 섬유가 브레이드를 몰드에 밀착하므로, 전체적으로 균질한 품질의 휠 림용 프리폼을 제조하여, 우수한 강도 및 강성의 휠 림을 제조할 수 있는 것이다.The present invention relates to a hollow type preform manufacturing system including an automobile wheel rim and a hollow type preform manufacturing method including the automobile wheel rim and a preform for an automobile wheel rim manufactured by the manufacturing method, A braiding device for braiding the braid by mutual intersection of the fibers wound on the bobbin; A winder for supplying fibers wound on the bobbin while rotating at least one bobbin in a circular shape; A preform manufacturing system of a mandrel portion including a mold, a fixture for fixing the mold, and a moving means for linearly moving the fixture; A mold preparing step (S1) of placing a mold between a braiding machine and a winder; A braiding step (S2) of braiding the braid to the outer surface of the mold by a braiding machine while moving the mold toward the winder; A winding step (S3) of winding the fibers on the outer surface of the mold by the winding machine while moving the mold toward the braiding machine; A cleaning step (S4) of repeating the braiding and the winding of the fabric by repeating the braiding step (S2) and the winding step (S3), and cutting the fibers of the braiding machine and the fibers of the winding machine; The production of the hollow type preform is completed by the collecting step S5 of collecting the mold constituted by the preform, and the preforms produced by forming the braided braid and the wound fibers in multiple layers in multiple axes are excellent in strength, The present invention is also applied to preforms for wheel rims so that the windings are brought into close contact with the molds of the braids so that the preforms for wheel rims of uniform overall quality can be manufactured and wheel rims having excellent strength and rigidity can be manufactured.
일반적으로 복합재(composite materials)는 두 가지 이상의 재료를 섞어서 전체적인 재료의 특성을 향상시킨 혼합 재료를 말하는 것으로, 일반적인 형태로 에프알피(FRP, Fiber Glass Reinforced Plastics, 섬유 강화 플라스틱) 복합재가 있으며, 에프알피 복합재는 몰드에 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유 등의 고강도 섬유 재료를 수지(열가소성 수지, 열경화성 수지)를 함침하면서 적층·경화한 복합재질의 형태로 적용하여 사용하고 있다.In general, composite materials are composite materials that improve the overall properties of materials by mixing two or more materials. In general, there are composite materials such as FRP (Fiber Glass Reinforced Plastics) The composite material is used as a composite material in which a high strength fiber material such as carbon fiber, glass fiber, and aramid fiber is laminated and cured by impregnating a resin (thermoplastic resin, thermosetting resin) into a mold.
이외에도, 고강도 섬유 재료에 에프알피 복합재는 수지(열가소성 수지, 열경화성 수지)가 함침된 원사, 띠 또는 시트 형태를 가지는 프리프레그(prepreg)를 적층하거나, 와인딩 등의 방법으로 몰드에 설치한 다음 열을 가하여 몰드의 형태를 가지는 복합재로 제작할 수 있다.In addition, in the high-strength fiber material, the FEP composite may be formed by laminating a prepreg having a yarn, a belt or a sheet form impregnated with a resin (thermoplastic resin, thermosetting resin) To form a composite having a mold shape.
이러한 에프알피 복합재는 성형하는 형태에 따라서 다양한 방법으로 제작할 수 있으며, 에프알피의 가벼운 특성으로 인해서 자동차의 여러 부품에 적용할 수 있는데, 최근에는 에프알피를 차동차의 타이어휠에도 적용하고 있다.These FFP composites can be manufactured in various ways depending on the molding form and can be applied to various parts of automobile due to the light characteristics of FPC. Recently, FPC has been applied to the tire wheel of a secondary car.
그리고 자동차휠에 에프알피 복합재를 적용한 예를 살펴보면, 대한민국특허등록 제1394875호에는, 휠의 형상에 따른 상부, 하부의 목형을 제작하여, 재단한 프리프레그를 적층하여 오토클래이브에 의해 성형되는 일체형 탄소 섬유 복합체 휠의 제조방법에 대한 내용에 대해 게시되어 있고, 미국특허공개 제20140375112호에는, 실린더 형상의 코어 몰드에 레이디얼 브레이딩 머신을 통해서 섬유 재료를 레이어하는 방법으로 제조되는 휠과 그 제조 방법에 대한 내용이 게시되어 있다.An example of applying an F-ALP composite to an automobile wheel is disclosed in Korean Patent Registration No. 1394875, in which upper and lower wooden shapes corresponding to the shape of a wheel are manufactured, and a trimmed prepreg is laminated and integrally molded by an auto- Carbon fiber composite wheel, and U.S. Patent Publication No. 20140375112 discloses a wheel manufactured by a method of layering a fiber material on a cylindrical core mold through a radial braiding machine, There is information on how to do it.
그러나 앞서 첫 번째로 예시한 탄소 섬유 복합체 휠의 경우, 목형에 프리프레그를 적층해서 제작되므로 부분에 따른 정밀한 두께 조절이 불가능하고, 일체로 제작되기 때문에 다축 방향에 따른 강성 보강이 어려운 문제점이 있었으며, 앞서 두 번째로 예시한 휠의 경우, 브레이딩 머신을 통해서 섬유 재료가 소정의 각도를 가지도록 레이어하고 있으나, 휠의 단면은 길이 방향을 따라 다양한 요철을 형성하고 있으므로, 브레이딩 머신으로 코어 몰드에 브레이딩을 하면, 휠의 요철에 의해 오목한 부분에는 섬유 재료가 메워지지 않고 뜨면서 편조되는 문제점이 있었고, 앞서 예시한 바와 마찬가지로, 브레이드 머신으로 레이어드 하더라도 휠 부분에 따른 두께를 맞추기에는 한계가 있었으며, 이렇게 요철 부분의 섬유 재료가 뜨게되면, 프리폼을 이용한 성형 과정에서 섬유체적비(vf, volume fraction, 섬유와 수지의 비율로, 섬유체적비가 높을수록 수지에 대해 섬유가 차지하는 비율이 높고, 섬유체적비가 높을수록 우수한 복합재라고 할 수 있다)가 낮아지고, 프리폼에 의해 제조된 제품의 품질이나 물성이 부분에 따라 균일하지 못한 문제점이 있었다. However, in the case of the carbon fiber composite wheel of the first example, since it is manufactured by laminating the prepreg on the wood, it is impossible to control the precise thickness according to the part and it is difficult to reinforce the rigidity according to the direction of the multi- In the case of the second example of the wheel, the fiber material is layered at a predetermined angle through the braiding machine, but since the cross section of the wheel forms various irregularities along the longitudinal direction, When the braiding is performed, there is a problem that the concave portion of the wheel is knitted while the fiber material is not filled in the concave portion due to the unevenness of the wheel, and there is a limit in adjusting the thickness along the wheel portion even when layered with a blade machine, When the fiber material of the irregular portion is floated, In the mold process, the volume ratio (vf, volume fraction, ratio of fibers to resin, the higher the ratio of fibers to the resin, the higher the ratio of fibers to the resin, the higher the volume ratio of fibers) There is a problem that the quality and physical properties of a product manufactured by the method are not uniform depending on the part.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자, 보빈을 포함하는 캐리어의 이동에 따라 보빈에 감긴 섬유의 상호 교차로 브레이드를 편조하는 브레이딩기, 적어도 하나의 보빈이 원형으로 회전하면서 보빈에 감긴 섬유를 공급하는 와인딩기, 몰드와 그 몰드를 고정하는 고정구, 그 고정구를 직선 이동하는 이동수단으로 구성하는 맨드릴부를 포함하며, 브레이딩기의 캐리어 배열 면과 와인딩기의 보빈 회전 면이 평행하고, 브레이딩기와 와인딩기 사이에 맨드릴부의 몰드를 위치하며, 이동수단에 의해 몰드를 브레이딩기 쪽이나 와인딩기 쪽으로 반복 이동하는 프리폼 제조 시스템을 구성하여, 이동수단에 의해 몰드를 이동하면서 브레이딩기로 몰드에 브레이드를 편조하는, 와인딩기로 몰드에 섬유를 와인딩하는 것을 반복하여 중공 타입의 프리폼을 제조하여, 편조된 브레이드와 감긴 섬유가 다축으로 여러 겹 구성되면서 제조한 프리폼은 강도가 우수하고, 프리폼은 자동차 휠 림용 프리폼에도 적용되어, 와인딩되는 섬유가 브레이드를 몰드에 밀착하므로, 전체적으로 균질한 품질의 휠 림용 프리폼을 제조하여, 우수한 강도 및 강성의 휠 림을 제조하도록 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a bending machine for bending a braid by mutual crossing of fibers wound on a bobbin in accordance with movement of a carrier including a bobbin, And a mandrel part constituted of a winding device, a mold, a fixture for fixing the mold, and a moving device for linearly moving the fixture, wherein the carrier arrangement surface of the braiding device and the rotation surface of the bobbin of the winding device are parallel, A preform manufacturing system in which the mold is positioned between the mandrel portion and the moving means and the mold is repeatedly moved toward the braiding machine side or the winder side so as to warp the braid to the mold with the braiding machine while moving the mold by the moving means, Repeatedly winding the fiber on the base mold to produce a hollow type preform The preforms produced by forming braided braided and wound fibers in multiple layers in multiple shafts have excellent strength and the preforms are also applied to the preforms for automobile wheel rims so that the fibers to be wound are in close contact with the molds, To produce a wheel rim having excellent strength and rigidity.
이와 같이 본 발명은, 보빈을 포함하는 캐리어의 이동에 따라 보빈에 감긴 섬유의 상호 교차로 브레이드를 편조하는 브레이딩기, 적어도 하나의 보빈이 원형으로 회전하면서 보빈에 감긴 섬유를 공급하는 와인딩기, 몰드와 그 몰드를 고정하는 고정구, 그 고정구를 직선 이동하는 이동수단으로 구성하는 맨드릴부를 포함하며, 브레이딩기의 캐리어 배열 면과 와인딩기의 보빈 회전 면이 평행하고, 브레이딩기와 와인딩기 사이에 맨드릴부의 몰드를 위치하며, 이동수단에 의해 몰드를 브레이딩기 쪽이나 와인딩기 쪽으로 반복 이동하는 프리폼 제조 시스템을 구성하여, 이동수단에 의해 몰드를 이동하면서 브레이딩기로 몰드에 브레이드를 편조하고, 와인딩기로 몰드에 섬유를 와인딩하는 것을 반복하여 프리폼을 제조하여, 편조된 브레이드와 감긴 섬유가 다축으로 여러 겹 구성되면서 제조한 프리폼은 강도가 우수한 효과가 있고, 프리폼은 자동차 휠 림용 프리폼에도 적용되어, 와인딩되는 섬유가 브레이드를 몰드에 밀착하므로, 전체적으로 균질한 품질의 휠 림용 프리폼을 제조하여, 휠 림용 프리폼을 적용한 휠 림은 섬유체적비가 높고 강도 및 강성이 우수한 효과가 있다.As described above, the present invention provides a bending machine comprising: a braiding machine for braiding a braid at mutual intersections of fibers wound on a bobbin in accordance with movement of a carrier including a bobbin; a winder for supplying fibers wound on the bobbin while rotating at least one bobbin in a circular shape; And a mandrel portion constituted by a fixture for fixing the mold and a moving means for linearly moving the fixture, wherein the carrier array surface of the braiding machine and the bobbin rotation surface of the winder are parallel, and the mold of the mandrel portion between the braiding machine and the winder A preform manufacturing system for repeatedly moving the mold from the braiding machine side to the winding machine side by means of the moving means, braiding the mold to the mold with the braiding machine while moving the mold by the moving means, Winding is repeated to produce a preform, which is then wound with braided braided fibers And the preforms are also applied to preforms for automobile wheel rims. Since the winded fibers are in close contact with the molds, the preforms for the overall uniformity of the wheel rims are manufactured , The wheel rim to which the preform for the wheel rim is applied has a high fiber volume ratio and excellent strength and rigidity.
도 1은 본 발명에 따른 중공 타입 프리폼의 제조 시스템의 측면도.
도 2의 (A)와 (B)는 본 발명에 따른 중공 타입 프리폼의 제조 시스템의 맨드릴부와 와인딩기의 정면도와 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 중공 타입 프리폼의 제조 시스템에 대해서 몰드가 설치된 초기 상태를 보여주는 일부 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 중공 타입 프리폼의 제조 시스템에 대해서 몰드에 브레이딩이 된 상태를 보여주는 일부 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 중공 타입 프리폼의 제조 시스템에 대해서 몰드에 브레이딩이 되고 와인딩이 일부 된 상태를 보여주는 일부 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 중공 타입 프리폼의 제조 시스템과 제조 방법에 의해 몰드에 브레이딩과 와인딩을 한 상태의 몰드 측면도.
도 7은 본 발명에 따른 중공 타입 프리폼의 제조 시스템에 대해서 트리엑셀 브레이딩기가 적용된 상태를 보여주는 측면도.
도 8은 본 발명에 따른 중공 타입 프리폼의 제조 방법에 따른 순서도.1 is a side view of a system for manufacturing a hollow type preform according to the present invention;
2 (A) and 2 (B) are a front view and a side view of a mandrel portion and a winder of a hollow type preform manufacturing system according to the present invention.
3 is a partial side view showing an initial state in which a mold is installed for a hollow type preform manufacturing system according to the present invention.
4 is a partial side view showing a state in which the mold is braided with respect to the hollow type preform manufacturing system according to the present invention.
FIG. 5 is a partial side view showing a state where the mold is braided and the windings are partially formed on the hollow type preform manufacturing system according to the present invention. FIG.
6 is a side view of a mold in which a mold is braided and wound by a manufacturing system and a manufacturing method of a hollow type preform according to the present invention.
FIG. 7 is a side view showing a state in which a triplexer is applied to a hollow type preform manufacturing system according to the present invention. FIG.
8 is a flowchart showing a method of manufacturing a hollow type preform according to the present invention.
본 발명은 자동차 휠 림을 포함하는 중공 타입 프리폼 제조 시스템 및 자동차 휠 림을 포함하는 중공 타입 프리폼 제조 방법 및 그 제조 방법에 의해 제조되는 자동차 휠 림용 프리폼에 관한 것으로, 보빈을 포함하는 캐리어의 이동에 따라 보빈에 감긴 섬유의 상호 교차로 브레이드를 편조하는 브레이딩기; 적어도 하나의 보빈이 원형으로 회전하면서 보빈에 감긴 섬유를 공급하는 와인딩기; 몰드와 그 몰드를 고정하는 고정구, 그 고정구를 직선 이동하는 이동수단을 포함하는 맨드릴부의 프리폼 제조 시스템을 구성하고; 브레이딩기와 와인딩기 사이에 몰드를 위치하는 몰드 준비 단계(S1); 몰드를 와인딩기 쪽으로 이동하면서 브레이딩기에 의해 몰드 외면에 브레이드를 편조하는 브레이딩 단계(S2); 몰드를 브레이딩기 쪽으로 이동하면서 와인딩기에 의해 몰드 외면에 섬유를 감는 와인딩 단계(S3); 브레이딩 단계(S2)와 와인딩 단계(S3)의 반복으로 설계된 프리폼의 외형으로 브레이드 편조와 섬유 감기를 반복하며, 브레이딩기의 섬유와 와인딩기의 섬유를 절단하는 정리 단계(S4); 프리폼이 구성된 몰드를 수거하는 수거 단계(S5)에 의해 중공 타입의 프리폼의 제조가 완료되어, 편조된 브레이드와 감긴 섬유가 다축으로 여러 겹 구성되면서 제조한 프리폼은 강도가 우수하고, 프리폼은 자동차 휠 림용 프리폼에도 적용되어, 와인딩되는 섬유가 브레이드를 몰드에 밀착하므로, 전체적으로 균질한 품질의 휠 림용 프리폼을 제조하여, 우수한 강도 및 강성의 휠 림을 제조할 수 있는 것이다.The present invention relates to a hollow type preform manufacturing system including an automobile wheel rim and a hollow type preform manufacturing method including the automobile wheel rim and a preform for an automobile wheel rim manufactured by the manufacturing method, A braiding device for braiding the braid by mutual intersection of the fibers wound on the bobbin; A winder for supplying fibers wound on the bobbin while rotating at least one bobbin in a circular shape; A preform manufacturing system of a mandrel portion including a mold, a fixture for fixing the mold, and a moving means for linearly moving the fixture; A mold preparing step (S1) of placing a mold between a braiding machine and a winder; A braiding step (S2) of braiding the braid to the outer surface of the mold by a braiding machine while moving the mold toward the winder; A winding step (S3) of winding the fibers on the outer surface of the mold by the winding machine while moving the mold toward the braiding machine; A cleaning step (S4) of repeating the braiding and the winding of the fabric by repeating the braiding step (S2) and the winding step (S3), and cutting the fibers of the braiding machine and the fibers of the winding machine; The preforms of the hollow type are completed by the collecting step S5 of collecting the molds constituted by the preforms, and the preforms produced by forming the braided braids and the wound fibers in multiple layers in multiple axes are excellent in strength. The present invention is also applicable to preforms for rims, and since the fibers to be wound are in close contact with the molds, the preforms for wheel rims of uniform overall quality can be manufactured and wheel rims having excellent strength and rigidity can be manufactured.
본 발명에 따른 중공 타입 프리폼의 제조 시스템에 대해 먼저 설명하고, 중공 타입 프리폼의 제조 방법을 순차로 설명하되, 제조 시스템과 제조 방법을 설명하면서 휠 림용 프리폼의 제조를 같이 설명하며, 먼저 중공 타입 프리폼의 제조 시스템은 브레이딩기(100), 와인딩기(200), 맨드릴부(300)로 구성된다.The manufacturing system of the hollow type preform according to the present invention will be described first and then the manufacturing method of the hollow type preform will be described in detail. A winder 200, and a
먼저, 도1과 도3에 도시한 바와 같이, 브레이딩기(100)는 다수의 캐리어(110)(또는, 얀캐리어, 섬유 공급 장치, 섬유가 감긴 보빈을 포함하면서, 실이 풀릴 때 적절한 장력을 조절하는 장치이다)를 배열하고, 그 캐리어(110)를 장착한 슬라이더(120)(한편으로는, 캐리어와 슬라이더를 별도로 구분하지 않고, 슬라이더에 얀캐리어가 장착된 것을 캐리어라고도 한다)는 트랙을 따라 규칙적인 방향으로 안내하도록 하여, 각 보빈(111)에 감긴 섬유(400)(410)의 상호 꼬임(편조, 編造)으로, 표면이 일정한 각도를 가지는 사선 형태의 브레이드(braid, 또는, 브레이디드 슬리브, braided sleeve)를 편조(編造, braid, braiding)하며, 이러한 브레이딩기(100)의 종류로는 바이엑셀 브레이딩기와 3차원 브레이딩기가 있다.First, as shown in FIGS. 1 and 3, the
더욱 구체적으로, 바이엑셀 브레이딩기(biaxial braiding machine)는, 섬유(400)(410)가 사선으로 교차되어 브레이드를 편조하는 브레이딩기(100)이며, 3차원 브레이딩기(three dimensional braiding machine)는 다수의 캐리어(110)를 다수의 행렬을 가지는 사각의 매트릭스 구조로 배열하거나, 또는, 다수의 캐리어(110)를 원형으로 다중 배열하여, 다수의 섬유가 입체적으로 일체화된 구조(여러 개의 레이어)로 편조되는 브레이드를 제조한다.More specifically, a biaxial braiding machine is a
한편, 캐리어(110)가 바닥에 대해 수평하게 배열되는 구조에 의해서, 편조되는 브레이드가 수직 상부 방향으로 편조되는 수직 브레이딩기가 있고, 또, 도1에 도시한 바와 같이, 캐리어(110)가 바닥에 대해 수직하게 배열되는 구조에 의해서, 편조되는 브레이드가 바닥과 평행하게 수평 방향으로 편조되는 수평 브레이딩기가 있다.On the other hand, there is a vertical braiding machine in which the braid braiding is braided in the vertical upward direction by the structure in which the
그리고 브레이딩기(100)는 섬유가 교차하는 방향(축)의 종류에 따라 기본적으로 두 개의 섬유(400)(410)가 일정한 각도를 가지고 교차하는 꼬임으로 구성하면서, 섬유의 방향에 따라 2개의 축을 기본으로 가지고 있고, 또한, 대한민국특허등록 제1155633호에 게시된 바와 같이, 교차하는 2개의 섬유(400)(410)의 중심을 통과하는 엑셀얀의 섬유(420)가 추가되어 편조되는 섬유(400)(410)(420)가 3개의 축을 가지는 트리엑셀 브레이딩기가 있다.The
위와 같이 예시한 다양한 브레이딩기(100)가 본 발명에 따른 중공 타입 프리폼의 제조 시스템에 적용될 수 있으며, 이러한 브레이딩기(100)는 일반적인 내용으로 구체적인 내용은 생략하기로 한다.The
다음으로, 와인딩기(200)는 적어도 하나의 보빈(221)이 원형으로 회전을 반복하는 장치로, 와인딩기(200)는 후에 설명하는 맨드릴부(300)의 몰드(310) 둘레를 회전하면서 보빈(221)에 감신 섬유(500)를 몰드(310)에 감는 구조인데, 와인딩기(200)는 보빈(221)이 원형으로 회전하기 위한 구조로 구성되며, 보빈(221)의 회전하는 면은 브레이딩기(100)의 캐리어(110)가 배열된 면과 평형하게 구성된다.Next, the
그리고 와인딩기(200)의 구조를 도1과 도2를 참고하여 설명하면, 와인딩기(200)는 베이스(210), 링기어(220), 구동기어(230), 모터(240), 보빈(221), 롤러가이드(213) 등으로 구성되는데, 베이스(210)는 베이스판(211)과 베이스지지대(212)로 구성하며, 베이스판(211)은 브레이딩기(100)의 캐리어(110)가 배열된 면과 평행하게 구성되는 판으로 구성하고, 베이스지지대(212)는 베이스판(211)을 지지하는 구조로 구성하며, 베이스판(211)의 중심은 관통된 구조로 구성된다.1 and 2, the
또, 베이스판(211)에는 관통된 중심 둘레를 따라서 롤러가이드(213)가 원형으로 배열되는데, 그 롤러가이드(213)는 롤러가 자유 회전하는 구조이며, 베이스판(211)에는 링기어(220)를 평행하게 위치하고, 그 링기어(220)는 롤러가이드(213)에 의해 지지되는데, 링기어(220)는 중앙이 관통된 링 형상으로, 관통된 내부에 기어이(톱니)가 형성된 구조로 구성하며, 링기어(220)의 둘레를 따라 롤러가이드(213)에 의해 지지되어 회진되도록 설치되므로, 링기어(220)의 가장자리 단면과 롤러가이드(213)의 단면은 대응되는 형상으로 구성하는 것이 바람직하다.The
또한, 구동기어(230)는 링기어(220)의 내부에서 접촉되는 기어로, 그 구동기어(230)는 모터(240)와 연결되어 회전하며, 구동기어(230)의 회전으로 링기어(220)가 회전하는 구조이며, 구동기어(230)와 모터(240) 사이에는 감속기가 추가될 수 있다.The
그리고 보빈(221)은 섬유(500)가 감긴 것으로, 그 보빈(221)은 링기어(220)에 적어도 하나 이상을 설치하고, 보빈(221)은 섬유(500)가 풀리는 장력을 조절하는 장력 조절 장치를 포함하는 것이 바람직하며, 보빈(221)의 섬유(500)는 후에 설명하는 맨드릴부(300)의 몰드(310)에 감긴다.The
추가로, 도2 및 도3에 도시한 바와 같이, 보빈(221)과 몰드(310) 사이에는 가이드(222)와 보조가이드(223)를 하나 이상 더 구성하여, 그러한 가이드(222)와 보조가이드(223)에 의해서 섬유(500)의 장력을 적절히 유지하고, 섬유(500)의 방향을 설정할 수 있는데, 가이드(222)는 링기어(220)에 설치되어 섬유(500)가 몰드(310)의 길이 방향에 대해서 수직으로 감기도록 한다.2 and 3, at least one
한편, 보빈(221)은 링기어(220)에 하나 또는 하나 이상 설치하는데, 도2에 도시한 바와 같이, 보빈(221)이 링기어(220)에 180°의 간격으로 설치되어 있으면, 링기어(220)가 한 번 회전할 때마다 두 가닥의 섬유(500)를 한 번에 감을 수 있다.One or
다음으로, 맨드릴부(300)는 도3을 참고하여 설명하면, 맨드릴부(300)는 몰드(310), 고정구(320), 이동수단(330)을 포함하며, 몰드(310)는 제조하는 내부가 빈 구조, 즉, 중공 타입의 프리폼을 제조하는데 필요한 것으로, 도6에서 도시한 몰드(310)는 제조하려는 제품에 대응하는 표면 형상을 가진다.3, the
예를 들어, 자동차용 휠(wheel)의 림(rim)을 제조하는 프리폼을 제조하는 경우, 자동차 휠 림 내주연의 구조에 대응하는 구조로 몰드의 표면을 형성하는 것이 바람직하고, 도6에는, 자동차용 휠의 림용 프리폼을 제조하기 위한 몰드(310)를 매우 단순한 형태로 도시하고 있는데, 실제의 휠 림은 길이 방향을 따라 단면 크기가 일정하지 않고, 길이 방향의 따라 표면에 다수의 요철을 형성한다.For example, when manufacturing a preform for manufacturing a rim of an automobile wheel, it is preferable to form the surface of the mold with a structure corresponding to the structure of the periphery of the automobile wheel rim. In Fig. 6, The
그리고 맨드릴부(300)의 고정구(320)는 몰드(310)를 지지하고 고정하는 구조로, 후에 설명하는 이동수단(330)의 종류 따라 다양한 구조로 구성할 수 있으며, 도1에서 도시한 바와 같이, 고정구(320)는 몰드(310)를 고정하면서 적정 길이로 구성하고 있다.The
또한, 이동수단(330)은 고정구(320)를 직선 이동하는 장치로, 리니어모션가이드를 설치하고 모터(240)나 실린더 등에 의해 이동하는 구조로 구성하거나, 또는, 도1에 도시한 바와 같이, 로봇을 구성하여, 로봇팔이 고정구(320)를 잡고, 직선 이동하는 것으로 구성하면 간섭을 최소화하면서 로봇에 의해서 브레이드와 와인딩이 끝난 몰드(310)의 수거가 용이한 특징이 있다.The moving
이렇게 구성하는 브레이딩기(100), 와인딩기(200), 맨드릴부(300)에 의해서 중공 타입 프리폼 제조 시스템을 구성하고, 브레이딩기(100)의 캐리어(110) 배열에 평행하여 와인딩기(200)를 설치하고, 캐리어(110)와 와인딩기(200) 사이에 맨드릴부의 몰드(310)를 위치하며, 그 몰드(310)는 고정구(320)에 의해 지지되고, 고정구(320)는 이동수단(330)에 의해 브레이딩기(100) 쪽이나 와인딩기(200) 쪽으로 직선 이동을 반복한다.The hollow type preform manufacturing system is constructed by the
더욱 구체적으로, 도1에 도시한 바와 같이, 수평 브레이딩기(100)와 와인딩기(200)를 구성하되, 와인딩기(200)의 보빈(221)이 회전하는 면과 브레이딩기(100)의 캐리어(110)가 배열되는 면이 평행하게 구성하며, 브레이딩기(100)와 와인딩기(200) 사이에 맨드릴부(300)를 구성하는데, 그 맨드릴부(300)의 몰드(310)는 브레이딩기(100)와 와인딩기(200) 사이에 위치하고, 맨드릴부(300)의 고정구(320)는 몰드(310)를 지지하는 구조이며, 고정구(320)를 브레이딩기(100)와 와인딩기(200) 사이에서 직선 이동케하는 이동수단(330)으로는 로봇을 구성하여, 브레이딩기(100), 몰드(310), 와인딩기(200), 로봇이 순차로 배열되게 구성하고, 로봇이 와인딩기(200)를 통과하는 고정구(320)를 잡은 상태에서 몰드(310)가 직선 이동이 가능하도록 한다.More specifically, as shown in FIG. 1, the
이렇게 도1에 도시한 바와 같이 수평 브레이딩기의 구조에 의해서 브레이딩기(100), 맨드릴부(300), 와인딩기(200)가 수평 방향을 따라 연속 배치되어 구성할 수 있고, 참고로, 브레이딩기(100)로 수직 브레이딩기(미도시)가 적용되면, 브레이딩기(100)의 상부로 와인딩기(200)를 구성하며, 그 브레이딩기(100)와 와인딩기(200) 사이에 맨드릴부(300)를 구성하되, 브레이딩기(100)와 와인딩기(200) 사이에 몰드(310)를 구성하고, 몰드(310)는 고정구(320)에 의해 고정하며, 고정구(320)는 로봇에 의해 수직 방향으로 이동이 이루어지도록 구성한다.1, the
또한, 도1에 도시한 바와 같이, 일반적인 브레이딩기(100)와 같이 두 개의 보빈(111)이 교차하면서 섬유(400)(410)가 일정한 각도를 가지면서 교차하여 편조되는 브레이딩기(100)를 적용할 수 있으며, 또한, 도7에 도시한 바와 같이, 트리엑셀 브레이딩기에서 캐리어(110)의 중심을 통과하는 섬유(420)를 포함하면, 트리엑셀 브레이딩기의 편조로 몰드(310)의 길이 방향에 따라 공급되는 엑셀얀인 섬유(420)가 추가되어, 다축 방향에 따른 섬유(400)(410)(420)에 의해서 프리폼의 강도를 높이는 특징이 있으며, 3차원 브레이딩기(100)를 적용하면 2차원 브레리딩기를 적용한 것에 비해서 편조된 브레이드의 강도가 더 우수한 특징이 있다.As shown in FIG. 1, a
아울러, 브레이딩기(100)와 와인딩기(200) 사이의 몰드(310)의 위치는, 브레이딩기(100)에 의해서 몰드(310)에 브레이딩이 가능한 위치이면서, 와인딩기(200)의 가이드(222)에 의해서 보빈(221)의 섬유(500)가 몰드(310)의 길이 방향에 대해서 최대한 수직 방향으로 섬유(500)가 감길 수 있도록 하는데, 다시 말하면, 와인딩기(200)의 가이드(222)가 돌출된 범위 내에서 몰드(310)가 위치되고 이동되어, 가이드(222)에 의해 몰드(310)의 길이 방향에 대해 90°에 가깝도록 섬유(500)가 공급되도록 한다.The position of the
이렇게 구성하는 중공 타입의 프리폼 제조 시스템에 따른 중공 타입의 프리폼 제조 방법을 도8의 순서도를 참고하여 설명하면, 먼저, 도3에 도시한 바와 같이, 몰드 준비 단계(S1)는 제조하기 위한 중공 타입의 제품에 따른 몰드(310)를 준비하는 단계로, 준비하는 몰드(310)는 제조하려는 프리폼의 내부 구조와 대응하는 외부 형태를 가지도록 형성하되, 몰드(310)는 제작하려는 프리폼에 따라 원통 형상은 물론, 사각 형태도 가능하며, 길이가 긴 프리폼에 따른 몰드(310)의 적용이 가능하며, 도3에는 프리폼 제조 시스템에 휠 림용 몰드를 단순한 구조로 도시하였으며, 실제의 휠 림용 몰드는 길이 방향을 따라 단면의 크기가 다르고, 다수의 요철을 형성하고 있다.Referring to the flow chart of FIG. 8, a hollow type preform manufacturing method according to the hollow type preform manufacturing system will be described. First, as shown in FIG. 3, the mold preparing step S1 is a hollow type The
더욱 자세하게는, 본 발명에 따른 제조 시스템에 의한 프리폼 외부 형상에 따른 제약은 없는데, 제작하려는 프리폼의 두께가 길이 방향을 따라 일정한 것을 적용할 수 있음은 물론, 길이 방향에 따라 직경이나 단면 형상이 바뀌는 형태도 가능하며, 제작하려는 프리폼이 길이 방향에 따라 두께 차이가 나는 것도 가능하며, 제작하려는 프리폼이 길이 방향에 따라 요철이 심한 것도 적용이 가능하므로, 제작하려는 프리폼의 중공 내부 구조를 가지는 몰드(310)를 준비한다.More specifically, there is no restriction according to the outer shape of the preform by the manufacturing system according to the present invention. The thickness of the preform to be manufactured may be constant along the longitudinal direction, and the diameter and cross- And the thickness of the preform to be manufactured may vary depending on the length direction. Also, since the preform to be manufactured may have a large irregularity along the length direction, the
이렇게 제작하려는 프리폼에 대응하는 몰드(310)를 구성하면, 맨드릴부(300)의 고정구(320)에 몰드(310)를 설치하는데, 도3과 도4에 도시한 바와 같이, 자동차 휠의 림용 프리폼을 제작하기 위한 몰드(310)를 맨드릴부(300)의 고정구(320)에 설치하되, 몰드(310)의 길이를 고려하여 와인딩기(200)의 돌출된 가이드(222)의 범위 내에서 몰드(310)가 움직이도록 세팅하여 준비하며, 몰드(310)의 초기 위치를 보면, 와인딩기(200) 쪽의 몰드(310) 끝이 적어도 가이드(222) 범위 내에 위치하도록 하고, 적어도 몰드(310)의 길이만큼 와인딩기(200) 방향으로 이동하여도 브레이딩기(100) 쪽의 몰드(310) 끝이 적어도 가이드(222) 범위 내에 위치하도록 하여, 균일한 브레이딩과 와인딩이 이루어지도록 브레이딩기(100), 몰드(310) 및 와인딩기(200)를 배치한다.When the
그리고 도4에 도시한 바와 같이, 브레이딩 단계(S2)는 브레이딩기(100)를 통해 몰드(310) 둘레를 브레이드를 편조하는 단계로, 와인딩기(200)에 가까운 몰드(310) 둘레로부터 브레이드를 편조하고, 맨드릴부(300)의 이동수단(330)에 의해서 몰드(310)를 와인딩기(200) 쪽으로 이동하면서 몰드(310) 끝까지 브레이딩하여, 몰드(310)의 둘레 면이 브레이딩에 의해 브레이드가 편조되어 덮이며, 브레이딩이 끝났을 때 몰드(310)가 이동수단(330)에 의해 이동한 위치를 보면, 브레이딩기(100)쪽의 몰드(310) 끝이 와인딩기(200)의 가이드(222) 범위 내에 포함되어 있는 것이 바람직하고, 다시 말하면, 다음 단계인 와인딩 단계(S3)에서 몰드(310)의 와인딩할 부분이 가이드(222) 범위 내에 있어야 한다.4, the braiding step S2 is a step of braiding a braid around the
한편, 몰드(310)의 외부면에 편조되는 브레이드는 브레이딩기(100)의 섬유(400)(410)가 교차되어 일정한 각도를 이루는데, 도7에 도시한 바와 같이, 앞서 설명한 캐리어(110)의 중앙으로 섬유(420)가 공급되는 트리엑셀 브레이딩기를 적용한 경우에는, 몰드(310)의 외부면에 편조되는 브레이드는 브레이딩기(100)의 섬유(400)(410)가 교차되어 일정한 각도를 가지고, 교차하는 섬유(400)(410) 사이에 섬유(420)가 몰드(310)의 길이 방향을 따라 같이 편조된다.The braid braided on the outer surface of the
또한, 도5와 도6에 도시한 바와 같이, 와인딩 단계(S3)는 브레이딩이 끝난 몰드(310)에 와인딩을 하는 단계로, 와인딩기(200)의 모터(240)를 작동하여, 구동기어(230) 및 링기어(220)의 회전으로 보빈(221)이 회전하게 되며, 보빈(221)에 감긴 섬유(500)는 가이드(222)를 거쳐 몰드(310)에 감기고, 이동수단(330)에 의해서 몰드(310)를 브레이딩기(100) 쪽으로 이동하면서 와인딩을 하며, 이 과정에서 몰드(310)의 특정 부분에 섬유(500)를 여러 번 감을 수 있고, 가이드(222)에 의해 몰드(310)의 길이 방향에 대해 거의 수직 방향으로 섬유(500)를 감을 수 있다.5 and 6, the winding step S3 is a step of winding on the
따라서, 와인딩 단계(S3)에서는, 와인딩기(200)에 의해서 몰드(310)에 편조된 브레이드 위로 섬유(500)를 적절한 장력으로 감으며, 몰드(310)의 표면에 요철이 있더라도 와인딩에 의해서 뜨는 부분이 없이 몰드(310)에 밀착되게 섬유(500)를 감는다.
Therefore, in the winding step S3, the
한편, 브레이딩기(100)에 적용되는 섬유(400)(410)(420)의 형태는 원사, 또는, 원사에 수지가 포함(함침)된 토우 프리프레그(tow prepreg), 또는, 직물에 수지가 포함(함침)된 프리프레그(prepreg)를 적용할 수 있으며, 또, 와인딩기(200)에 적용하는 섬유(500)의 형태는 원사, 또는, 원사에 수지가 포함(함침)된 토우 프리프레그(tow prepreg), 또는, 직물에 수지가 포함(함침)된 프리프레그(prepreg)를 적용할 수 있다.The shape of the
그리고 브레이딩기(100)의 보빈(111)에 적용하는 섬유(400)(410)(420)의 종류는 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유 등의 고강도 섬유를 적용하고, 마찬가지로, 와인딩기(200)의 보빈(221)에 감기는 섬유(500)의 종류는 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유 등의 고강도 섬유를 적용하며, 브레이딩기(100)에 적용되는 보빈(111)은 장력조절장치가 포함되어 일정한 장력으로 섬유(400)(410)를 공급하고, 와인딩기(200)에 적용되는 보빈(221)은 장력조절장치가 포함되어 적절한 장력으로 섬유(500)를 공급하는 것이 바람직하다.The types of the
이렇게 브레이딩 단계(S2)에서 브레이딩기(100)에 의해 몰드(310) 표면에 브레이드를 편조하고, 와인딩 단계(S3)에서 와인딩기(200)에 의해 편조된 브레이드에 섬유(500)를 감는데, 브레이딩 단계(S2)와 와인딩 단계(S3)를 반복하여, 원하는 두께와 강도 및 외부 형태를 가지도록 하며, 제작하려는 프리폼이 길이 방향을 따라 두께가 다른 경우에는 와인딩기(200)에 의해 섬유(500)를 감는 정도(양, 횟수)를 조절하여 두께를 맞출 수 있는데, 자동차 휠 림과 같이 길이 방향을 따라 두께가 달라지는 제품의 경우에는, 설계 두께에 맞추어서 브레이딩과 와인딩을 반복하여 설계된 구조를 완성한다.In this way, in the braiding step S2, the braid is braided to the surface of the
또한, 정리 단계(S4)는 브레이딩 단계(S2)와 와인딩 단계(S3)에 의해 몰드(310) 표면에 편조된 브레이드에 연결된 섬유(400)(410)(420)와 와인딩된 섬유(500)를 정리하는 단계로, 몰드(310)의 양쪽에 브레이딩과 와인딩이 끝난 상태에서 브레이드기에서 공급되는 섬유(400)(410)(420)와 와인딩기(200)에서 공급되는 섬유(500)를 각각 절단하고, 절단된 섬유(400)(410)(420)(500)가 날리지 않도록 부착하며, 이에 의해 몰드(310) 표면 위에 프리폼의 제조는 완료가 된다.The clearance step S4 further includes winding the
마지막으로, 수거 단계(S5)는 섬유(400)(410)(420)(500)가 정리된 몰드(310)를 수거하는 단계로, 프리폼이 포함된 몰드(310)는 고정구(320)에서 분리하여 몰드(310)를 빼내거나, 프리폼이 포함된 몰드(310)와 고정구(320)를 함께 수거하는데, 이송수단(330)으로 로봇을 적용한 경우, 로봇이 몰드(310)와 고정구(320)를 와인딩기(200) 밖으로 빼내고 수거하는 쪽으로 이동시켜 몰드(310) 또는 몰드(310)를 포함하는 고정구(320)를 수거할 수 있으며, 수거한 몰드(310)에는 프리폼을 포함하고 있으며, 이러한 과정으로 중공 타입의 프리폼의 제조가 완료된다.Finally, the collection step S5 is a step of collecting the
이렇게 몰드(310)에 구성하는 중공 타입의 프리폼은 제조하는 제품의 외부 형상에 따른 성형몰드(미도시)를 구비하며, 그 성형몰드에 프리폼을 포함하는 몰드(310)를 내부에 위치하도록 조립하고 제품으로 성형하는데, 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유 등과 같은 고강도 섬유로 구성된 프리폼은 몰드(310)를 포함하는 성형몰드 내부로 열경화성 수지나 열가소성 수지를 주입하여 경화하는 RTM(Resin Transfer Molding) 성형 방법으로 제품을 성형하거나, 또는, 프리프레그가 적용된 프리폼은 몰드(310)가 포함된 성형몰드를 가열해서 열성형하는 오토클래이브(Autoclave) 성형 방법을 적용하고, 프리폼이 수지에 의해 일정 형상으로 경화된 제품은 탈형하여 제품이나 부품 등으로 제작되는 것이다.The hollow type preform to be formed in the
위와 같이 본 발명에 따라 제작되는 중공 타입의 프리폼은 다수의 섬유가 교차되어 편조하는 브레이딩과 몰드(310)의 원주 방향(몰드의 길이 방향에 따른 수직 방향)으로 감기는 와인딩에 의해 여러 방향(다축)의 섬유가 존재하므로, 그 중공 타입의 프리폼으로 제조되는 제품의 강도 및 강성이 우수한 특징이 있다.As described above, the hollow type preform manufactured according to the present invention can be manufactured in various directions (for example, a rectangular shape) by braiding crossing a plurality of fibers and winding the
또한, 프리폼을 제작하는 몰드(310) 표면에 요철이 있더라도, 와인딩에 의해서 홈(요철) 부분에 위치한 브레이드를 몰드(310) 표면에 밀착하므로, 설계된 제품과 같이 섬유를 감아서 프리폼을 제조하여, 그 프리폼으로 제조되는 제품은 섬유체적비가 높고, 제품 전체적으로 품질과 물성이 균일하고 강도 및 강성이 우수한 특징이 있다.In addition, even if there is irregularity on the surface of the
그리고 브레이딩기(100)와 와인딩기(200) 사이에서 몰드(310)가 반복 이동을 하면서 프리폼을 제작하므로, 프리폼 제작 공간을 최소화하고, 프리폼 제작이 용이한 특징이 있다.Since the preform is manufactured by repeatedly moving the
이렇게 본 발명에 따라 제작되는 중공 타입의 프리폼은 전체적으로 균일하고, 우수한 내열성과 높은 강도를 가지므로, 앞서 예시한 바와 같이, 자동차용 휠의 림에 적용할 수 있음은 물론, 제트 엔진과 같이 길이가 긴 비행기 엔진에도 적용이 가능하며, 이외에도 본 발명에 따른 프리폼의 제조 시스템과 제조 방법은 길이 방향에 따라 단면 모양이 달라지는 중공 타입의 프리폼을 제작할 수 있는 특징이 있다.Thus, the hollow type preforms manufactured according to the present invention are uniform as a whole, have excellent heat resistance and high strength, and thus can be applied to the rim of an automotive wheel, The present invention can also be applied to a long flight engine. In addition, the manufacturing system and the manufacturing method of the preform according to the present invention are characterized in that a hollow type preform having a different sectional shape along the longitudinal direction can be manufactured.
100 : 브레이딩기 110 : 캐리어 111 : 보빈
120 : 슬라이더
200 : 와인딩기 210 : 베이스 211 : 베이스판
212 : 베이스지지대 213 : 롤러가이드 220 : 링기어
221 : 보빈 222 : 가이드 223 : 보조가이드
230 : 구동기어 240 : 모터
300 : 맨드릴부 310 : 몰드 320 : 고정구
330 : 이동수단
400, 410, 420, 500 : 섬유100: Braiding machine 110: Carrier 111: Bobbin
120: Slider
200: winder 210: base 211: base plate
212: base support 213: roller guide 220: ring gear
221: bobbin 222: guide 223: auxiliary guide
230: driving gear 240: motor
300: mandrel portion 310: mold 320: fastener
330: Moving means
400, 410, 420, 500: fiber
Claims (7)
다수의 보빈을 포함하는 캐리어를 배열하고, 그 캐리어가 트랙을 따라 이동하면서, 보빈에 감긴 섬유의 상호 교차로 브레이드를 편조하는 브레이딩기,
적어도 하나의 보빈이 원형으로 회전하면서 보빈에 감긴 섬유를 공급하는 와인딩기,
몰드와 그 몰드를 고정하는 고정구, 그 고정구를 직선 이동하는 이동수단으로 구성하는 맨드릴부를 포함하는 프리폼 제조 시스템을 구성하되,
브레이딩기의 캐리어 배열 면과 와인딩기의 보빈 회전 면이 평행하고, 브레이딩기와 와인딩기 사이에 맨드릴부의 몰드를 위치하며, 이동수단에 의해 몰드를 브레이딩기 쪽이나 와인딩기 쪽으로 반복 이동하여,
이동수단에 의해 몰드를 이동하면서 브레이딩기로 몰드에 브레이드를 편조하고, 와인딩기로 몰드에 와인딩하는 것을 반복하여, 내부가 빈 구조를 가지는 중공 타입의 프리폼을 제작할 수 있음을 특징으로 하는 자동차 휠 림을 포함하는 중공 타입 프리폼의 제조 시스템.
A preform manufacturing system for manufacturing preforms by winding fibers on the outside of a mold,
A braiding machine for arranging a carrier including a plurality of bobbins and moving the carrier along a track, braiding the braids at mutual intersections of the fibers wound on the bobbins,
At least one bobbin being rotated in a circular shape to supply fibers wound on the bobbin,
A preform manufacturing system including a mandrel unit including a mold, a fixture for fixing the mold, and a moving unit for moving the fixture in a straight line,
The carrier array surface of the braiding machine is parallel to the bobbin rotation surface of the winder and the mold of the mandrel part is positioned between the braiding machine and the winder and the mold is repeatedly moved toward the braiding machine side or the winder side by the moving means,
A hollow type preform having an inner hollow structure can be manufactured by repeatedly braiding a braid to a mold with a braiding device while moving the mold by a moving means and winding the mold with a winder. Containing hollow preforms.
와인딩기는,
자유 회전하는 롤러 구조의 롤러가이드가 원형으로 배열된 베이스를 구성하고,
링 내부에 기어이가 형성된 링기어, 그 링기어의 기어이에 맞물리는 구동기어, 그 구동기어를 회전하는 모터를 포함하며,
링기어의 둘레는 베이스판의 롤러가이드에 의해 지지되어 회전하고, 그 링기어에는 섬유가 감긴 보빈과 그 보빈의 섬유를 공급하면서 거치는 가이드를 더 구성하여,
모터에 의해 구동기어와 링기어가 회전하면서, 보빈의 회전으로 섬유가 가이드를 거처 몰드에 감김을 특징으로 하는 자동차 휠 림을 포함하는 중공 타입 프리폼의 제조 시스템.
The method according to claim 1,
The winding machine,
A base on which roller guides of a freely rotating roller structure are arranged in a circular shape,
A ring gear having a gear inside the ring, a driving gear meshed with the gear of the ring gear, and a motor for rotating the driving gear,
The circumference of the ring gear is supported and rotated by the roller guide of the base plate and the ring gear is further provided with a guide which passes through the bobbin with the fiber wound thereon and the fiber of the bobbin,
Characterized in that the motor drives the drive gear and the ring gear to rotate the bobbin so that the fibers are guided by the guide through the mold.
맨드릴부의 이동수단은 로봇을 적용하며,
와인딩기의 가이드는 몰드의 이동에 따른 범위를 모두 포함하도록 돌출되게 구성하여,
로봇에 의한 몰드의 이동과 수거가 용이하고, 가이드에 의해 몰드의 길이 방향에 대해 수직으로 섬유를 감을 수 있음을 특징으로 하는 자동차 휠 림을 포함하는 중공 타입 프리폼의 제조 시스템.
3. The method of claim 2,
The moving means of the mandrel part applies a robot,
The guide of the winder is configured to protrude so as to include all the range according to the movement of the mold,
Wherein the mold is easily moved and collected by the robot, and the fiber can be wound perpendicularly to the longitudinal direction of the mold by the guide, thereby manufacturing a hollow type preform.
브레이딩기는 각 캐리어의 중앙을 통과하는 섬유를 공급하는 트리엑셀 브레이딩기를 적용하고,
브레이딩기의 섬유는, 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 프리프레그 중에서 선택하여 적용하며,
와인딩기의 보빈에 감긴 섬유는, 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 프리프레그 중에서 선택하여 적용함을 특징으로 하는 자동차 휠 림을 포함하는 중공 타입 프리폼의 제조 시스템.
The method of claim 3,
The braiding machine applies a tri-excel braider to supply fibers passing through the center of each carrier,
The fibers of the braiding machine are selected from among carbon fiber, glass fiber, aramid fiber and prepreg,
Wherein the fibers wound on the bobbin of the winder are selected from carbon fiber, glass fiber, aramid fiber and prepreg.
적어도 하나의 보빈이 원형으로 회전하면서 보빈에 감긴 섬유를 공급하는 와인딩기를 구성하여,
브레이딩기와 와인딩기 사이에 몰드를 위치하는 몰드 준비 단계(S1);
몰드를 와인딩기 쪽으로 이동하면서 브레이딩기에 의해 몰드 외면에 브레이드를 편조하는 브레이딩 단계(S2);
몰드를 브레이딩기 쪽으로 이동하면서 와인딩기에 의해 몰드 외면에 섬유를 감는 와인딩 단계(S3);
브레이딩 단계(S2)와 와인딩 단계(S3)의 반복으로 설계된 프리폼의 외형으로 브레이드 편조와 섬유 감기를 반복하며,
브레이딩기의 섬유와 와인딩기의 섬유를 절단하는 정리 단계(S4)로 프리폼의 제조가 완료되어, 내부가 빈 구조를 가지는 중공 타입의 프리폼을 제조하여, 다축의 섬유에 의해 우수한 강도 및 강성을 가짐을 특징으로 하는 자동차 휠 림을 포함하는 중공 타입 프리폼의 제조 방법.
A braiding machine for braiding the braid at the mutual intersection of the fibers wound on the bobbin in accordance with the movement of the carrier including the bobbin,
At least one bobbin is rotated in a circular shape to constitute a winding machine for supplying fibers wound on the bobbin,
A mold preparing step (S1) of placing a mold between a braiding machine and a winder;
A braiding step (S2) of braiding the braid to the outer surface of the mold by a braiding machine while moving the mold toward the winder;
A winding step (S3) of winding the fibers on the outer surface of the mold by the winding machine while moving the mold toward the braiding machine;
Braid braiding and fiber winding are repeated with the outer shape of the preform designed by repeating the braiding step (S2) and the winding step (S3)
The preparation of the preforms is completed by the step S4 of cutting the fibers of the braiding machine and the fibers of the winding machine to produce hollow type preforms having hollow structures and have excellent strength and rigidity due to multiaxial fibers Wherein the preform comprises a car wheel rim.
브레이딩기의 보빈에 감긴 섬유의 형태는, 원사, 원사에 수지가 함침된 토우 프리프레그, 직물에 수지가 함침된 프리프레그 중에서 선택하여 적용하고,
와인딩기의 보빈에 감긴 섬유의 형태는, 원사, 원사에 수지가 함침된 토우 프리프레그, 직물에 수지가 함침된 프리프레그 중에서 선택하여 적용하며,
몰드는 고정구에 의해 고정되고, 그 고정구를 직선 이동하는 이동수단에 의해 이동하여,
브레이딩 단계(S2)와 와인딩 단계(S3)에서의 몰드는 이동수단에 의해 이동하며,
정리 단계(S4) 다음으로는,
프리폼이 구성된 몰드, 또는 몰드를 포함하는 고정구를 수거하는 수거 단계(S5)가 추가됨을 특징으로 하는 자동차 휠 림을 포함하는 중공 타입 프리폼의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
The form of the fiber wound on the bobbin of the braiding machine is selected from a yarn, a tow prepreg impregnated with a resin in a yarn, and a prepreg impregnated with a resin in the fabric,
The form of the fibers wound on the bobbin of the winding machine is selected and applied from a yarn, a tow prepreg impregnated with a resin in a yarn, and a prepreg impregnated with a resin in the fabric,
The mold is fixed by a fixture, moved by a moving means for linearly moving the fixture,
The mold in the braiding step S2 and the winding step S3 is moved by the moving means,
Theorem 4 (S4) Next,
(S5) for collecting a mold comprising a preform, or a fixture including a mold, is added to the mold of the hollow type preform.
자동차 휠 림의 구조에 따른 몰드를 적용하여 휠의 림 구조를 가지는 휠 림용 프리폼이 제조되어,
와인딩에 의해 감기는 섬유는 브레이드를 몰드에 밀착하여, 다축의 섬유에 의해 강도와 강성이 우수함을 특징으로 하는 자동차 휠 림용 프리폼.The preform for a wheel rim is constituted by the manufacturing method according to claim 5 or 6,
A preform for a wheel rim having a rim structure of a wheel is manufactured by applying a mold according to the structure of an automobile wheel rim,
The preform for automobile wheel rim is characterized in that the fiber wound by winding is in close contact with the mold and has excellent strength and rigidity due to multiaxial fibers.
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