KR100261207B1 - 열경화성 플라스틱 제품의 제조시에 보강 섬유를 급송하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열경화성 플라스틱 제품의 생산시 강화 섬유들을 공급하는 장치에 관한 것이며, 그 장치는 섬유사(15)용 매거진 스풀(magazine spool)을 적어도 하나, 그리고 그 섬유사를 섬유 이송 헤드(13)로 안내하는 안내 수단(17, 18, 19)을 포함한다. 상기 이송 헤드에는 상기 안내 수단에 의하여 상기 매거진 스풀로부터 상기 섬유사를 이송하는 이송 수단(21, 22, 31, 32)과, 상기 섬유사를 절단할 수 있는 절단 수단(26, 26a, 27)이 마련되어 있다. 이송 헤드(13) 수단의 이송 수단은 한편으로는 상기 섬유사용 닙(nip)을 적어도 하나 형성하는 피동 이송 롤러들(21, 22)과, 다른 한편으로는 섬유 방출 수단(31, 32)을 포함한다. 상기 절단 수단(26, 26a, 27)은 개별적으로 구동되고, 상기 이송 롤러들(21, 22)과 상기 섬유 방출 수단(31, 32) 사이에 배치된다.

Description

[발명의 명칭]

열경화성 플라스틱 제품의 제조시에 보강 섬유를 급송하는 장치

[기술 배경]

본 발명은 열경화성 플라스틱 제품의 제조시에 보강 섬유(reinforcement fibres)를 급송하는 장치에 관한 것으로, 그러한 장치는 적어도 하나의 섬유사(纖維絲)용 매거진 스풀(magazine spool), 및 섬유 급송 헤드(fibre feedout head)까지 섬유사를 안내하기 위한 안내 수단을 포함하며, 상기 급송 헤드에는 안내 수단에 의해 매거진 스풀로부터 섬유사를 급송하는 급송 수단, 및 상기 섬유사를 절단할 수 있는 절단 수단이 마련되어 있으며, 상기 급송 헤드의 급송 수단은 한편으로는 섬유 사용 닙(nip)을 적어도 하나 형성하는 피동 급송 롤러, 그리고 다른 한편으로는 섬유 방출 수단을 포함한다

[발명의 배경]

섬유 보강 열경화성 플라스틱 제품의 생산은 자동화하기가 어려운데, 그 제품의 품질은 그 제품이 하중을 어떻게 받을 것인가에 관한 섬유의 방향에 따라 상당히 의존하기 때문이다. 최근의 품질 조건으로는 제품이 강도가 최대가 되도록 배향되는 적정량의 섬유들을 구비하고, 섬유들이 제품의 외부 플라스틱층을 통해 밖으로 돌출하지 않아야 하는 것이 일반적이다.

한 가지의 제조 방법으로는, 섬유 카펫트가 필요한 형상으로 예비 성형되고, 섬유들을 함께 유지시키는 결합제를 활성화시키기 위한 열처리를 그 예비 성형품에 실시한다. 이러한 방법으로 생산된 예비 성형품의 연부는 대개 수동으호 절단되어, 잉여 섬유들은 열경화성 플라스틱의 최종 성형이 이루어지기 전에 그 연부들에서 제거된다. 섬유 카펫트의 사용 및 잉여 섬유들의 수동 제거의 필요성은 이 제조 방법이 비싸다는 것을 의미한다. 게다가, 섬유들의 강도는 단지 미미한 정도로만 이용될 뿐이다.

따라서, 이 분야에서 개량의 가능성이 존재하며, 그 제조 공정의 자동화에 의한 개선점들은 구조체가 반복하여 재료를 더 쉽게 취득할 수 있게 되고, 기술적으로 더욱 향상될 수 있도록 재료의 이용을 향상시킨다. 이것에 의해, 심지어 나쁜 작업 환경 및 노동력 손실의 문제점들을 감소시킬 수 있는 가능성 까지도 얻어진다.

[기술적인 문제점]

본 발명의 목적은 열경화성 제품의 생산시 보강 섬유를 급송하기 위한 장치를 제공하는 것으로, 상기 장치는 예컨대 로봇을 이용함으로서 제품에 보강 섬유의 급송을 자동화할 수 있어서, 그 예비 성형 제품은 무한 코일에 권선되어 있는 섬유, 규칙 방향으로 절단된 섬유 및 비규칙 방향으로 절단된 섬유로서 섬유사로부터 반복적으로 생산될 수 있다.

[해결책]

이러한 목적을 위해서, 본 발명은 절단 수단이 상기 급송 롤러들로부터 개별적으로 구동되고, 상기 급송 롤러들과 상기 섬유 방출 수단 사이에 배치되며, 외향으로 돌출한 나이프 블레이드들을 가진 피동 나이프 롤러 및, 이 나이프 롤러와 맞물리거나 맞물리지 않는 위치로 조정 가능한 지지 롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

[도면의 간단한 설명]

이하 첨부된 도면에 도시된 실시예에 관하여 본 발명을 설명할 것이다.

제1도는 측부로부터 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 급송 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

제2도는 급송 장치의 일부를 형성하는 굴곡 부품을 확대 축척으로 도시한 도면이다.

제3도는 측부로부터 도시된 바와 같이, 제2도와 상응하는 축척으로 급송 장치의 일부를 형성하는 급송 헤드를 도시한 도면이다.

[실시예들의 설명]

제1도에 개략적으로 도시된 장치는 섬유사 스풀(11)용 매거진(magazine)(10), 분말 결합제(pulverulent bonding agent)용 매거진(12), 섬유사 및 결합제용 급송 헤드(13), 그리고 중앙 제어부(14)를 포함한다.

그 급송 헤드(13)는 도시되지 않은 로봇 아암 상에 장착되는 것이 바람직한 데, 상기 로봇 아암은 공간 내에서 자유로이 움직일 수 있고 마이크로 프로세서에 의해 통제되어, 프로그램화가 가능하다.

섬유사(15)는 급송 장치를 통해 급송 헤드(13)에 이른다. 급송 장치는 단부 부품(16), 직선의 관상 부품(17), 그리고 굴곡 부품(18)을 포함한다. 섬유사 스풀(11)에 가장 가까이 배치된 단부 부품(16)에는 압축 공기용 연결부가 마련되어 있으며, 그 압력 매체는 급송 장치를 통해 섬유사의 단부를 급송 헤드(13)까지 전진시키기 위해 사용되며, 그 동안 이 급송 헤드는 급송 장치의 급송 단부 부품(16)과 인접한 결합 위치에 배치된다. 섬유사의 단부가 급송 혜드(13)에 도달되었을 때, 섬유사는 급송 롤러들에 의해 급송 장치를 통해 당겨질 것이다. 그 결과 급송 헤드(13)는 그 결합 위치로부터 움직일 수 있다.

굴곡 부품들(18)중 하나가 제2도에 더욱 상세하게 도시되어 있고, 서로에 대해 직각으로 배치되고 중앙 챔버(18b)속으로 이르는 튜브들(17)에 사용될 구멍(18a)을 갖춘 직사각형의 블럭(18)을 포함한다. 한편으로 그 중앙 챔버(18b)에는 편향벽(18c)이 장착되어 있으며, 이것은 압축 공기에 의해 급송된 섬유 단부를 한 쪽 튜브에서 다른쪽 튜브로 편향시키며, 다른 한편으로 그 중앙 챔버(18b)에는 굴곡 니이들(needle)(18d)이 장착되어 있으며, 이것은 섬유사가 급송 장치를 통해 당겨질 경우에 섬유사용 접촉면을 형성한다. 그래서, 굴곡 니이들(18d)은 튜브(17)와 관련하여 배치되어 있으므로 섬유사는 굴곡 부품(18)의 영역에서 튜브들의 내측면을 맞물지 않을 것이다.

급송 헤드(13)는 제3도에 더욱 상세하게 도시되어 있고, 하우징(19)속에 수용된다. 섬유사(11)용 안내 튜브(20)가 그 하우징(19)속에 마련되어 있다. 그 안내 튜브(20)는 두 롤러(21, 22) 사이에서 닙으로 연장하고, 두 롤러중 롤러(21)는 변위 가능하게 지지되어 가압 스프링(23)에 의해 다른 롤러(22)쪽으로 밀린다. 롤러(22)는 도시되지 않은 구동 모터에 의해서 속도(V₁)로 속도를 조정할 수 있는 방식으로 구동된다. 속도 조정은 중앙 제어부(14)와 접속되어 있는 펄스 계산 수단(pulse counting means)에 의해 달성된다.

롤러(21, 22)는 약 90°로 각이 형성된 튜브(25)을 통해 섬유사(IS)를 전진시키며, 그 튜브(25)는 나이프 롤러(knife roller)(26)와 지지 롤러(27) 사이의 닙에서 개방된다. 나이프 롤러(26)에는 3 개의 나이프 블레이드(26a)가 장착되어 있으며, 롤러의 외주부를 따라 거의 등간격으로 이격되어 있다. 롤러(26)는 도시되지 않은 구동 모터에 의해서 속도(V₂)로 속도가 조정될 수 있는 방식으로 구동될 수 있다. 속도 조정은 펄스 계산 수단(28)에 의해 달성되며, 이것은 중앙 제어부(14)와 접속되어 있다. 지지 롤러(27)는 수직 안내부(29)에 변위 가능하게 장착되어 있고, 공압 피스톤(30)에 의해 조정 가능하다

급속 헤드(13)에는 급송 튜브(31)가 마련되어 있으며, 그 튜브에는 압축 공기용 연결부(32)가 장착되어 있으며, 가압 매체는 절단된 섬유사 단편(15a)을 급송할 목적으로 이용된다. 더군다나, 급송 튜브(31)에는 매거진(12)으로부터 분말 결합제의 공급용으로 제어 유닛에 연결된 연결부(33)(제1도 참조)가 마련되어 있다. 튜브(31)는 급송 헤드(13)의 다른 부분에 대해 전기적으로 절연되어 있다. 재료를 적합하게 선택하므로, 섬유사는 튜브를 지나는 통로에서 전기적으로 하전되어 정전기를 띨 수 있다. 이러한 배치로서, 분말 결합제가 급송된 섬유사에 접착된다.

일 동작 위치에서 타 동작 위치로 선회 가능한 편향판(34)(제1도 참조)은 공압 피스톤 실린더(35)에 의해 작동 가능하다. 이 편향판(34)이 비작동 위치에 있는 경우, 절단된 섬유(15a)는 종방향으로 방향이 불규칙적으로 배향된 표면상에 급송될 것이다. 그 편향판(34)이 작동 위치에 있는 경우, 절단된 섬유사(15a)는 종방향으로 방향이 규칙적으로 배향된 표면상에 급송될 것이다.

전술한 장치를 이용하면, 섬유사는 결합제가 코팅된 연속적인 점유사로서 급송될 수 있다. 이것에 의해 로봇 아암은 무한(endless) 섬유사가 유리한 형태, 예컨대 볼트를 수납할 구멍 둘레에 코일 형태로 배향되는 그러한 방식으로 급송 헤드(13)를 제어할 수 있다. 선택적으로 나이프 롤러(26)를 작동시킴으로서, 그리고 구동 롤러(22)의 속도에 의해 제어되는 섬유사의 속도에 비례하여 적절한 절단 횟수(appropriate knife frequency)가 정해지는 속도로 지지 롤러(27)와 접촉하여 그 나이프 롤러를 회전시킴으로서 섬유사는 필요한 길이로 정확하게 절단될 수도 있다.

매번 절단하는 순간, 섬유사(15)는 정상적으로 전진하는 것보다 더 빠른 속도로 짧은 거리씩 단속적으로 전방으로 당겨진다. 구동 롤러(21, 22) 상에 섬유사의 파열 또는 마모의 증가를 유발할 수 있는 급격한 당김 현상(jerks)이 섬유사에는 존재하지 않는다는 것을 확인하기 위해, 원호형으로 굴곡된 튜브(25)는 급격한 당김 현상 억제기(jerk equalizer)로써 역할을 한다. 정상적으로 구동 롤러(21, 22)는 튜브(25)를 지나는 섬유사(15)를 가압하여 섬유사는 그 튜브 내부의 외부 반경을 따라간다. 나이프 블레이드는 그때 섬유사를 물어서 지지 롤러(27)와 맞닿아 섬유사를 절단할 때, 급송 롤러(21, 22)와 섬유사 방출 수단 사이의 전진 영역에는 섬유사가 일정하게 작동할 수 있도록 소정의 직경이 있으며, 그 직경은 제3도에 이중 화살표(36)로 도시되어 있는데, 그 이중 화살표는 섬유사(15)와 튜브(25) 내부의 내경 사이에 직경을 도시한다.

매거진(12)에는 결합제 분말의 정확한 분량을 위한 급송 수단(37)이 마련되어 있다. 이러한 수단(37)은 중앙 제어부(14)에 접속되어 있다. 또한, 섬유사(15)용 매거진(10)은 전자 저울로써 설계되어 있으며, 이것 또한 중앙 제어부(14)에 접속되어 있다. 이는 섬유사와 분말 공급이 정확하게 제어될 수 있어서 열경화성 플라스틱 제품을 성형하는 예비 성형품이 적정량의 섬유사와 결합제로 제조될 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명은 또한 예비 성형없이 단 한번의 단계로 유리 섬유 보강 열경화성 소재들의 생산용으로 이용될 수 있다.

전술한 장치는 2 개의 섬유사를 급송할 목적으로 동일한 커버(19) 안에 두 개가 있을 수 있다. 동시에, 로봇 아암에 2 개의 상기 급송 헤드를 장착하기 쉽고, 이것에 의해 로봇은 동시에 4 개의 섬유사를 처리할 수 있다.

본 발명은 여기에 전술한 실시예에 국한되지 않지만 몇몇 변형이 첨부된 특허 청구항의 범위 안에서 고려 가능하다. 예컨대 급송 헤드(13)는 액체 결합제들, 또는 가령 폴리우레탄과 같은 몇가지 종류의 플라스틱을 급송하는 도관에 연결될 수도 있다. 급송 튜브(31)는 활주판, 채널(channel) 또는 수로(gutter)로 대체될 수 있다.

Claims (10)

1. 열경화성 플라스틱 제품의 제조시에 보강 섬유를 급송하는 장치로서, 상기 장치는 섬유사(15)용으로 하나 이상의 매거진 스풀(magazine spool)과, 상기 섬유사를 섬유 급송 헤드(13)까지 안내하기 위한 안내 수단(17, 18, 19)을 포함하며, 상기 급송 헤드에는 상기 안내 수단에 의하여 상기 매거진 스풀로부터 상기 섬유사를 급송하는 급송 수단(21, 22, 31, 32), 그리고 상기 섬유사를 절단할 수 있는 절단 수단(26, 26a, 27)이 마련되어 있으며, 상기 급송 헤드(13)의 급송 수단은 한편으로는 상기 섬유사(15)를 위한 하나 이상의 닙(nip)을 형성하는 피동 롤러(21, 22), 그리고 다른 한편으로는 섬유 방출 수단(31, 32)을 포함하는 보강 섬유 급송 장치에 있어서, 상기 절단 수단(26, 26a, 27)은 급송 롤러(21, 22)로부터 개별적으로 구동되고 상기 급송 롤러(21, 22)와 상기 섬유 방출 수단(31, 32) 사이에 배치되고, 외향으로 돌출한 나이프 블레이드(26a)를 갖춘 피동 나이프 롤러(26)와 이 나이프 롤러(26)와 맞물리거나 맞물리지 않는 위치로 조정 가능한 지지 롤러(27)를 구비하는 것을 특징으로 하는 보강 섬유 급송 장치.
2. 제1항에 있어서, 매거진(10)으로부터 급송되는 섬유량의 무게를 연속적으로 계측하는 측정 매거진(10)으로부터 급송되는 섬유량의 무게를 연속적으로 계측하는 측정 수단과, 소정량의 섬유에 관하여 상기 급송 롤러(21, 22)의 구동 안내용 제어 수단(14)을 특징으로 하는 보강 섬유 급송 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제어 수단(14)은 지지 롤러(27)의 제어 및 나이프 롤러(26)의 구동 조정용 수단(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 보강 섬유 급송 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 섬유 방출 수단(31, 32)의 하류측에는 작동 위치와 비작동 위치 사이에 선회 가능한 방식으로 섬유 편향판(34)이 선회식으로 장착되는 것을 특징으로 하는 보강 섬유 급송 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 섬유사(15)는 상기 급송 롤러(21, 22)와 상기 섬유 방출 수단(31, 32) 사이에서 원호형으로 주행하는 것을 특징으로 하는 보강 섬유 급송 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 섬유사(15)는 원호형으로 굴곡된 튜브(25)를 통과하고, 소정의 직경을 가지며, 그 튜브는 상기 급송 롤러(21, 22)와 상기 섬유 방출 수단(31, 32) 사이의 전진 영역에서 상기 섬유사가 일정하게 작동할 수 있도록 소정의 직경을 가지며, 상기 섬유사가 작동하면 상기 섬유사의 단부가 그 섬유사의 정상적인 급송 속도보다 더 빠른 속도로 전방으로 짧은 거리로 단속적으로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 보강 섬유 급송 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 급송 헤드(13)로 상기 섬유사(15)를 안내하는 안내 수단은 직선 튜브(17)와 이 튜브들을 상호 연결하는 굴곡 부품들(18)을 포함하며, 그 굴곡 부품은 내측에 상기 섬유사에 대해 작은 접촉 표면을 가지는 상기 섬유사용 지지 수단(18d)을 구비하는 것을 특징으로 하는 보강 섬유 급송 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 섬유 방출 수단(31, 32)은 공압으로 구동되고, 상기 섬유사(15)를 정전기로 대전시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 보강 섬유 급송 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 섬유 방출 수단(31, 32)에는 분말 결합제의 공급을 제어하기 위한 연결부(33)가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 보강 섬유 급송 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 제어 수단(14)은 분말 결합제의 공급 조정용 수단(37)을 포함하는 것을 특징으로 하는 보강 섬유 급송 장치.