KR890000601B1 - 필라멘트 밴드를 권취하는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

필라멘트 밴드를 권취하는 장치 및 방법

제1도는 밴드에 접착제를 주는 수단 및 필라멘트 밴드를 처리하는 안내수단을 갖춘 본 발명에 따른 필라멘트 권취장치의 개략 입면도.

제2도는 본 발명에 따른 필라멘트 권취장치의 부분 사시도.

제3도는 필라멘트 물질을 안내하는 권취용 반원부 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

15 : 권취헤드 20 : 밴드 형성장치

25 : 접착제 처리장치 30 : 제1안내수단

35,105 : 콤(comb) 40,45,50,70,75,140,145 : 바(bar)

60 : 욕(bath) 95 : 형틀(form)

97 : 권취축 100,125 : 운반체(Carriage)

110 : 권취용 반원부 112,160 : 브래킷

115 : 레일 120 : 링

135 : 제2안내수단 165 : 스페이서(spacer)

본 발명은 필라멘트의 권취기술에 의해 물품을 제조하는장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 최저의 강도를 갖도록 하기위해 필라멘트 밴드의 폭을 균일하게 하고 최종제품의 치수의 정확도를 유지하는 능력을 향상시킨 것을 특징으로하는 필라멘트의 권취장치 및 방법에 관한 것이다.

강도가 증가된 제품을 만들기 위해 필라멘트의 권취에 대한 다양한 기술이 점증되고 있다. 이와같은 필라멘트 권취기술은 형틀에 결합재로 이루어진 기질로 고강도의 필라멘트를 권취하거나 또는 최종 물품의 요구된 형상과 일치하는 멘드릴(mandrel)에 필라멘트를 권취하여 기질재료를 보호하는 것을 포함한다.

맨드릴 즉 형틀을 회전시키고 지지하는 수단과 수지계로 필라멘트 재료의 연속적인 밴즈를 계소 함침하는 수단 및 상기 함침된 필라멘트가 맨드릴 주위에 감겨질 때 필라멘트 배향을 유지하기 위해 형틀에 대해 피벗적으로 또한 좌우로 이동하여 맨드릴 길이방향으로 왕복운동을 하는 권취헤드를 갖추고 있는 기계에서 이와같은 필라멘트 권취기술이 수행될 수 있다.

최종제품에 원하지 않는 공간이 형성되는 것을 방지하기 위해서 그리고 치수의 정확도를 높히기 위해서 권취공정을 하는 동안 밴드의 정확한 폭을 유지하는 것은 절대 필요하다.

이전의 필라멘트 권취기술과 장치에 있어서, 권취용 반원부(winding eye)는 형틀에 함침된 필라멘트 밴드를 안내하기 위해 설치하였다. 여기서 높은 필라멘트 밀도(필라멘트와 필라멘트의 접촉)가 요구되며, 곡선모양의 권취용 반원부가 필요하게 되었다. 권취용 반원부와 형틀 사이에 연장된 필라멘트 밴드부분과 권취용 반원부에 들어가는 밴드 부분의 길이방향의 축에 의해 칭의된 "출력각(payout angle)"을 권취용 반원부가 형성된다. 실린더와 같은 대칭형상의 필라멘트 권취에 있어서, 권취용 반원부의 상대적인 부분과 실린더의 회전축이 고정되어 있는 동안 출력각은 일정하게 유지된다. 만약 형틀의 횡단면 모양이 대칭이고 권취축에 대해 맨드릴이 에어포일단면을 갖고 있으면 출력각은 고정된 권취용 반원부와 형틀축에 대해 변하게 된다. 권취용 반원부에 대해서 필라멘트의 출력각의 변화는 휘어진 권취용 반원부와 필라멘트 사이의 선접촉량에 상당한 변화를 주게된다. 필라멘트가 권취용 반원부에서 더 강하게 당겨지고 상기 권취용 반원부와 선접촉량이 증가함으로서, 상기 권취용 반원부와 선접촉량이 증가함으로서, 상기 권취용 반원부에 대한 법선력은 증가하며 따라서 밴드의 중심쪽으로 작용하는 권취용 반원부의 작용력이 증가하고 밴드의 폭이 감소한다. 필라멘트의 작은 출력각은 권취용 반원부와의 선접촉이 작은 것이며 밴드의 중심으로 작용하는 권취용 반원부의 힘은 작게되고 밴드의 폭이 증가한다.

근래의 필라멘트 권취기계에서 권취용 반원부의 위치는 출력각의 적당한 변화를 보상하기 위해서 권취하는 동안에 계속 조절될수 있다. 그러나 이와같은 필라멘트 권취장치는 거대한 풍동터빈의 에어포일 블레이드와 같이 비대칭인 큰 물품에 권취하는 동안에 출력각을 보상하기 위해 권취용 반원부의 위치를 충분히 조정할 능력이 없다. 따라서 본 발명의 주목적은 필라멘트 밴드의 균일한 포을 유지하는 개선된 필라멘트 권취장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 맨드릴의 횡단면이 비대칭인데도 불구하고 필라멘트 밴드의 폭이 보장되는 권취장치와 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 이미 공지된 필라멘트 권취기술과 장치에 잘 부합되는 권취장치와 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 현재 사용되는 필라멘트 권취설비와 방법에 부수적으로 첨가할 것이 거의 없는 권취방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 연속적인 필라멘트 밴드를 제공하며 밴드에 접착제로 처리를 하고 형틀에 권취되기 이전에 권취용 반원부를 통하여 밴드를 지나가게하는 공정을 갖춘 필라멘트 권취방법은 권취용 반원부에 대해 고정된 안내수단을 통하여 밴드를 당기고 다음에 형틀에 감기기 이전에 밴드가 권취용 반원부를 통과하는 단계를 포함한다. 출력각의 변화는 형틀과 권취용 반원부의 사이보다 안내부재와 형틀 사이에서 일어난다. 따라서 권취용 반원부에서 출력각은 필라멘트 권취의 전체공정에 걸쳐 일정하게 유지되며 일정한 밴드의 폭이 보장된다. 양호한 실시예를 보면 안내수단은 필라멘트 밴드를 당길만큼 사이간격을 뛰운 한쌍의 곧은 바를 갖추고 있으며, 이것에 의해 안내수단으로부터 출력각의 변화는 안내수단에 의해서 밴드에 가해지는 횡단작용력에 따라 변하지 않고 따라서 균일한 밴드폭이 유지된다. 앞에서 기술한것과 본 발명의 이점 및 다른 형상은 첨부된 도면과 그 실시예를 봄으로서 더욱 명백히 이해될 것이다.

본 발명에 있어서, 제1도를 참조하면 필라멘트 권취장치(10)는 권취헤드(15)를 갖추며 여러개의 필라멘트를 밴드로 형성하는 수단(20)과 로울러 또는 드럼(55)에 의해 도포되는 접착제로 필라멘트를 도포하는 수단(25) 및 권취헤드포으로 밴드를 안내하는 수단을 갖추고 있다. 밴드 형성수단(20)과 접착제 도포 수단(25) 및 제1안내수단(30)은 필라멘트 권취분야에서 잘 알려져 있으며 이미 공지된 필라멘트 권취장치에서 통상적인것이기 때문에 본 발명의 영역에 포함되지 않는다.

밴드 형성수단(20)는 바깥쪽으로 연장된 콤(comb)(35)을 갖추고 있으며 이 분야에서 잘 알려진 방식대로 콤사이에서 여러개의 연장된 필라멘트가 다수의 스풀(spool)에서 본 장치로 공급된다. 필라멘트는 에스 그라스(S Glass), 이 그라스(E Glass), 흑연, 케브러(kevlar)등과 같은 재료로 만들어진다.

바(40)(45)(50)는 콤의 주위에서 밴드의 저당한 인장력을 유지하기 위해서 설치되었다. 접착제 도포수단(25)은 적당한 접착제가 차있는 욕(bath)(60)에 잠겨져 있으며 표면에 접촉하고 있는 필라멘트의 마찰에 의해 회전하는 큰 접착제 공급 로울러(55)를 갖추고 있으며 상기 욕(60)내에 있는 로울러가 회전함으로서 상부 로울러는 공급 로울러(55)를 거쳐서 지나가는 각각의 필라멘트에 의해 운반된 접착제를 계속 공급받게 된다. 적당한 접착제를 도포한후 필라멘트 밴드는 적절한 형태로 배열된 인장바(65)(70)(75)를 갖춘 제1안내수단(30)에 의해 권취헤드(15)로 안내된다. 형틀(95)은 그 끝에 적당한 형태로 회전할 수 있게 지지되며 전기모터와 같은 구동수단에 의해 회전된다. 필라멘트 밴드의 끝은 형틀에 부착되어 있고, 형틀이 회전함으로서 권취헤드(15)를 통하여 밴드를 당기며 헤드(15)가 형틀의 길이를 따라서 권취축(97)과 평행하게 왕복운동함으로서 접착처리된 밴드가 형틀에 여러겹으로 감겨지고 밴드의 각 겹은 많은 경사선회를 갖추고 있다. 필요한 양의 필라멘트 재료가 형틀에 권취되었을 때 그 물품은 접착제를 경화시켜서, 이 분야에서 알려진 방식으로 형틀을 제거한다.

제2도에서, 권취헤드(15)는 형틀이 회전하여 필라멘트 물질을 권취헤드와 회전하는 형틀 물레를 당기기 때문에 권취축과 평행하게 왕복운동하는 운반체(carriage)(100)를 갖추고 있다. 운반체(100)는 직립의 톱니들 사이로 접착 처리된 필라멘트를 당기는 콤(105)과 필라멘트가 통과하는 권취용 반원부(110)를 갖추고 있으며 상기 반원부는 형틀(95)에 감겨지는 밴드가 공간을 갖지 않도록 좌우로 다져준다. 상기 권취용 반원부는 브래킷(112)위에 부착되어 있으므로 콤(105)과 같이 레일(115)위에 부착되어 있고 레일은 운반체(100)와 함께 왕복운동한다. 레일은 운반체(125)에 대해 회전운동하도록 부착되어 있는 회전링(120)위에 부착되어 있으며, 직접트랙(130)에 대해 수직으로 조절할 수 있다. 레일은 콤(105)의 양쪽끝에 들어가도록 서로 마주보게 이격배치된 멈춤쇠(133)를 갖추고 있으며, 권취용 반원부(110)와 콤사이의 간격이 밴드의 폭을 결정한다.

이 분야에서 잘 알려진 바와같이 필라멘트가 권취용 반원부를 통과함으로서 밴드의 각도 변위와 밴드상의 인장력 때문에 밴드의 중심쪽으로 상호작용력을 가하게 되고 따라서 필라멘트가 강화된다. 밴드의 필라멘트와 권취용 반원부(11)사이에 출력각의 변화에 의한 일종의 캠관계 때문에 권취용 반원부에 의해서 밴드에 가해지는 좌우의 작용력이 변하게 된다.

제3도를 참조하면, 필라멘트 밴드는 형틀(95)의 둘레에 계속 감겨지며(형틀(95)의 위치에서 점선으로 나타내었음), 형틀은 권취용 반원부를 특하여 필라멘트 밴드를 당기고, 권취용 반원부는 필라멘트를 연속적인 밴드를 만들기 위해 좌우측으로 압력을 가한다. 형틀이 실선으로 나타낸 위치로 180℃ 회전되었을때 밴드는 위쪽으로 들려짐을 알수 있다. 이것은 밴드와 권취용 반원부 사이의 선접촉을 증가시키므로 권취용 반원부에서 밴드에 가해지는 좌우 작용력을 증가시키고 따라서 밴드의 폭이 감소된다.

밴드의 최고 적당한 폭이 형틀(95)의 점선위치에 해당된다면, 기술된 방식에서 좁은 밴드는 형틀의 둘레에 감겨질때 필라멘트의 다발로 될것이고 따라서 좁은 밴드사이에 생기는 공간은 감겨진 제품에 공간이 생기게하고 원하는 치수에서 벗어나게 된다. 운반체(125)로써 수직으로 이동하며 링(120)으로 피벗된 권취용 반원부(110)의 상기 권취용 반원부에 대해 밴드가 어떤각도로 벗어나는 것을 어느정도 보상할수 있으나, 감겨진 제품이 에어포일과 같이 극도로 비대칭일때 갖추어진 장치는 권취용 반원부의 수직이동을 하지 못하거나 또는 이용할수 있는 운동량이 부적당하다.

곡선의 권취용 반원부와 관계있는 이러한 문제는 본 발명에서 제2안내수단(135)를 권취용 반원부와 형틀 사이에 장치하며 권취용 반원부에 대해 고정함으로서 해결되며, 제2안내 수단은 권치용 반원부로부터 필라멘트 밴드를 안내하며 권취용 반원부에 대해 어떤각도로 밴드를 제제함으로서 나오는 각도가 일정하게 된다.

양호한 실시예를 보면 제2안내수단은 한쌍의 바를 갖추고 있다. 그 간격은 바의 사이에 처리된 필라멘트가 자유롭게 지나갈 정도의 최소 거리로 조절되어 있다. 바는 권취용 반원부의 브래킷(112)에 고정된 브래킷(160)상에 부착되어 있는 프레임부재(155)의 위에 설치되었다.

제2도에서 보는 바와같이 스페이서(1+5)는 제2안내수단이 권취용 반원부로부터 적당한 간격을 유지하도록 하기위해 설치되었다.

권치공정에서 필라멘트 밴드가 권취용 반원부를 통과한 다음에 제2안내수단을 지나간다. 제2안내수단은 권치용 반원부에 대해서 일정한 출력각도를 유지하며 따라서 형틀(95)과 권취바(140)(145)사이에 연장된 밴드부분의 방향변화에도 불구하고 균일한 밴드폭을 유지한다. 바(140)(145)는 똑바르며 밴드에 이동작용력을 주지않기 때문에 바에서부터 각도의 변화는 밴드의 폭에 변화를 주지 않는다.

Claims (4)

1. 연속적으로 연장된 다수의 필라멘트를 제공하는 단계와 ; 서로일정한 간격으로 가까운 위치에 평행하게 이격 배치됨으로서 필라멘트의 밴드를 형성하는 단계와 ; 필라멘트에 의해 접착제가 흡수되도록 상기 접착제로 필라멘트 밴드를 도포하는 단계와 ; 상기 밴드를 권취용 반원부를 통과시키는 단계 및 물품을 형성하도록 상기 형틀주위에서 상기 필라멘트를 권취하는 단계를 포함하는 필라멘트 권취방법에 있어서, 권취용 반원부(110)에 대해 고정된 제2안내수단(135)을 통하여 상기 필라멘트 밴드를 다이는 단계와 다음에 상기 밴드가 상기 안내수단을 통과하는 단계를 포함하며, 상기 제2안내수단(135)은 권취용 반원부(110)가 비대칭의 형틀 모양에 관계없이 밴드의 폭을 일정하게 유지하기 위해 밴드에 균일한 각도 변위를 주게하는 것을 특징으로하는 필라멘트 밴드를 권취하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 안내 수단은 서로 이격된 부분을 가지고 있는 한쌍의 바(140)(145)를 갖추고 있으며 그사이에서 밴드가 당겨지는 것을 특징으로하는 필라멘트 밴드를 권취하는 방법.
3. 다수의 필라멘트를 밴드로 형성하는 장치(20)와 형틀에 대해 밴드의 적당한 배향성을 유지시키는 권취용 반원부(110) 및 이 권취용 반원부(110)로 필라멘트 밴드를 안내하는 제1안내 수단(30)을 포함하여 제1항의 방법을 수행하도록 형틀주위에 다수의 필라멘트를 권취함으로서 제품을 만드는 장치에 있어서, 상기 권취용반원부(110) 상기형틀(95)사이에 배치되며 상기 권취용반원부(110)로부터 상기 밴드를 안내하여 상기 권취용 반원부(110)에 대해 각 운동을 제한하도록 상기 권취용 반원부(110)에 대해 고정되는 제2안내수단(135)을 구비함으로써 상기 밴드가 상기 형틀주위에 권취될때 상기 권취용 반원부로부터 상기 밴드의 일정한 출력각을 유지하도록 하는 것을 특징으로하는 필라멘트를 권취하는 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 제2안내 수단(135)은 그 사이에 필라멘트 밴드가 들어가는 이격부분이 있는 한쌍의 바(140)(145)를 포함하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 밴드를 권취하는 장치.

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