KR102050389B1 - Fiber stacking apparatus and mehtod for manufacturing direct preform - Google Patents

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Abstract

복수 열의 섬유를 동시에 인출하면서 프리폼의 형태로 배열하도록 하는 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치 및 방법이 개시된다.
본 발명의 일 양상에 따른 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치는, 강화 섬유를 테이블(22) 상에서 적층하여 섬유 프리폼(preform)을 제조하기 위해, 상기 테이블(22)로 상기 강화 섬유를 공급하여 적층시키는 장치로서, 강화섬유 공급 로봇(30), 에지 고정 로봇(40)를 포함한다. 강화섬유 공급 로봇(30)은 표면에 열가소성 수지가 도포된 다수의 강화섬유를 정해진 길이로 공급하고, 에지 고정 로봇(40)은 상기 열가소성 수지가 융해되어 상기 강화섬유가 접착되는 동안 상기 강화섬유 공급 로봇(30)으로부터 인출된 강화섬유의 단부를 상기 테이블(22)에 눌러 고정시킨다.
특히, 상기 강화섬유 공급 로봇(30)은, 표면에 열가소성 수지가 도포된 강화섬유(F)가 감겨진 복수의 릴(33), 상기 복수의 릴(33)로부터 인출된 강화섬유(F)를 상기 테이블(22)로 이송시켜 공급하는 복수의 공급롤러(34), 상기 공급롤러(34)를 통하여 공급되는 상기 강화섬유(F)를 정해진 길이로 절단하는 커터(36), 및 상기 커터(36)에 의해 절단된 상기 강화섬유(F)의 단부를 상기 테이블(22)에 밀착시키는 압착롤러(37)를 포함한다.Disclosed is a fiber laminating apparatus and method for manufacturing a direct preform in which a plurality of rows of fibers are simultaneously drawn out and arranged in the form of a preform.
A fiber laminating apparatus for manufacturing a direct preform according to an aspect of the present invention is an apparatus for supplying and reinforcing the reinforcing fibers to the table 22 in order to produce a fiber preform by laminating reinforcing fibers on the table 22. As the reinforcing fiber supply robot 30, the edge fixing robot 40 is included. The reinforcing fiber supply robot 30 supplies a plurality of reinforcing fibers coated with a thermoplastic resin on a surface of a predetermined length, and the edge fixing robot 40 supplies the reinforcing fiber while the thermoplastic resin is melted and the reinforcing fibers are bonded. An end portion of the reinforcing fiber drawn out from the robot 30 is pressed and fixed to the table 22.
In particular, the reinforcing fiber supply robot 30 is a plurality of reels 33 wound around the reinforcing fibers (F) coated with a thermoplastic resin on the surface, the reinforcing fibers (F) drawn out from the plurality of reels (33) A plurality of feed rollers 34 to be transferred to the table 22 to supply, a cutter 36 for cutting the reinforcing fibers (F) supplied through the feed roller 34 to a predetermined length, and the cutter 36 It includes a pressing roller 37 for close contact with the end of the reinforcing fiber (F) cut by the table 22).

Description

다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치 및 방법{FIBER STACKING APPARATUS AND MEHTOD FOR MANUFACTURING DIRECT PREFORM}FIBER STACKING APPARATUS AND MEHTOD FOR MANUFACTURING DIRECT PREFORM}

본 발명은 섬유 강화 수지의 중간제품인 프리폼을 제조하기 위해 섬유를 적층하는 섬유 적층 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수 열의 섬유를 동시에 인출하면서 프리폼의 형태로 배열하도록 하는 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fiber laminating apparatus for laminating fibers in order to produce a preform, which is an intermediate product of fiber reinforced resin, and more particularly, to a fiber laminating apparatus for direct preform manufacturing, which allows a plurality of rows of fibers to be simultaneously drawn out and arranged in the form of a preform. It is about a method.

유리섬유, 탄소 섬유 또는 나일론 섬유 등의 강화섬유와 수지의 복합재료인 섬유 강화 수지(Fiber Reinforced Plastics, FRP)은 가볍고 강도가 우수하여 산업 전반에서 폭넓게 적용하게 되고 있다. Fiber Reinforced Plastics (FRP), which is a composite material of glass fiber, carbon fiber or nylon fiber and resin, and a composite material of resin, has been widely applied throughout the industry because of its light and excellent strength.

특히, 가볍고 강도가 우수한 기계적인 특성을 이용하여 최근에는 차량의 외장재로도 각광받고 있다. 수지는 경도는 우수한 반면 인장강도가 약하지만, 이를 상기 강화섬유가 보강하므로, 상기 차량의 외장재로 적용하면, 차량의 경량화가 가능하여 연비를 향상시킬 수 있다.In particular, the use of light and excellent mechanical properties have recently been in the spotlight as a vehicle exterior material. The resin is excellent in hardness but weak in tensile strength, but since the reinforcing fiber is reinforced, when applied to the exterior material of the vehicle, it is possible to reduce the weight of the vehicle and improve fuel efficiency.

이와 같은 섬유 강화 수지를 제조하는 방법으로 소정의 형재에 판상의 프리프레그(강화 섬유에 미리 매트릭스 수지를 함침한 것)를 적층한 후, 가열 경화하여 성형하는 방법이 있다. 상기 프리프레그를 수작업으로 적층하면, 자유로운 형상으로 적층하는 것이 가능하지만, 상기 프리프레그의 크기가 커지면 작업시간이 길어지고, 작업자의 숙련도에 따라 제품의 품질이 좌우되는 문제점이 있었다.As a method of manufacturing such a fiber-reinforced resin, there is a method of laminating a plate-shaped prepreg (which has been impregnated with a matrix resin in a reinforced fiber in advance) on a predetermined shape, followed by heat curing and molding. When the prepreg is laminated by hand, it is possible to laminate it in a free shape, but when the size of the prepreg is increased, the working time becomes long, and there is a problem that the quality of the product depends on the skill of the operator.

이를 해소하고자, 자동으로 상기 강화섬유를 적층하는 방법이 있다. 상기 강화수지에 미리 수지가 함침된 프리프레그를 맨드릴 표면을 가압하면서 적층함과 동시에, 별도로 구비된 가열 장치나 오토클레이브 등에 의해 함침된 수지를 용융하여 고착하여 가는 성형 방법이다. 그러나, 상기와 같이, 이는 비용이 많이 들고, 대형의 프리프레그를 수용할 수 있는 대형의 오토클레이브가 필요하게 된다.To solve this, there is a method of automatically stacking the reinforcing fibers. A prepreg impregnated with resin is pre-preg impregnated in the reinforcing resin while pressing the surface of the mandrel, and at the same time, the resin impregnated by a separately provided heating apparatus, autoclave, or the like is melted and fixed. However, as mentioned above, this is expensive and requires a large autoclave that can accommodate large prepregs.

이에 프리프레그를 이용한 성형 방법보다는 성형 사이클을 단축할 수 있도록 섬유 프리폼(preform, 수지가 충전되지 않은 섬유만의 형태를 갖는 것)을 만든 후 수지를 함침하여 FRP를 제조하는 수지충진성형법(Resin Transfer Molding, RTM)의 적용이 확대되고 있다.Thus, Resin Transfer is a method of preparing FRP by impregnating a resin after making a fiber preform (preform, which has a form of only fiber not filled with resin), so as to shorten a molding cycle rather than a method using a prepreg. Molding (RTM) applications are expanding.

도 1에는 상기 RTM법으로 자동차 부품을 제조하는 공정이 도시되어 있는데, 먼저, 섬유로 섬유 시트를 제작하고 재단한다. 이후, 최종 성형품의 형상에 대응되게 형성된 워크피스의 상부면에 상기 섬유 시트를 적층시켜 상기 프리폼이 제작된다. 상기 프리폼을 가열된 상부금형과 하부금형 사이에 배치한 상태에서 일측으로는 수지를 가압된 상태로 상기 금형으로 주입하고 타측에서는 상기 상부금형과 상기 하부금형 사이에 존재하는 공기를 흡입하여 제거한다.1 shows a process for manufacturing an automobile part by the RTM method. First, a fiber sheet is manufactured and cut into fibers. Thereafter, the preform is manufactured by laminating the fiber sheet on the upper surface of the workpiece formed corresponding to the shape of the final molded product. In the state in which the preform is disposed between the heated upper mold and the lower mold, resin is injected into the mold in a pressurized state on one side and suction is removed from the air existing between the upper mold and the lower mold on the other side.

그러나, 상기 RTM법은 상기 워크피스의 모서리 영역에서 접착제 또는 별도의 기구를 이용하여 상기 섬유를 상기 워크피스에 고정하면서 작업해야 하므로, 작업시간이 많이 소요되는 문제점이 있다. 또한, 섬유 가닥 하나 하나마다 점착제 도포부, 냉각부, 가열부 및 절단부를 구비하여야 하므로 배열헤드(워크피스에 섬유를 적층시키는 부분)의 구성이 복잡하고, 상기 배열헤드 내부에서 접착제가 가열부에 의해 응고와 용융상태를 반복하여 상기 배열헤드가 쉽게 오염된다.However, the RTM method requires a lot of working time since the fiber must be fixed to the workpiece by using an adhesive or a separate mechanism in the corner region of the workpiece. In addition, since each of the fiber strands must be provided with an adhesive coating part, a cooling part, a heating part, and a cutting part, the configuration of the array head (part of laminating fibers on the workpiece) is complicated, and an adhesive is formed on the heating part inside the array head. By repeating the solidification and molten state, the array head is easily contaminated.

미국등록특허 US8,312,907(2012.11.20)United States Patent US8,312,907 (Nov. 20, 2012)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 강화섬유 프리폼을 형성하기 위해 강화섬유의 적층시 동시에 복수의 가닥이 직접 테이블에 배열되도록 하면서, 상기 복수의 가닥의 강화섬유를 한 번에 절단 또는 한가닥씩 절단할 수 있으며, 가열부가 필요하지 않는 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been invented to solve the above problems, while at the same time the plurality of strands are arranged directly on the table at the same time when the reinforcing fibers are laminated to form a reinforcing fiber preform, the plurality of strands of reinforcing fibers at once It is an object of the present invention to provide a fiber laminating apparatus and method for direct preform production, which can be cut or cut by strands and does not require a heating part.

본 발명의 다른 목적은 강화 섬유를 인출하는 로봇과 이를 고정하는 로봇을 분리하여 작동되도록 함으로써 신속하면서도 원하는 형상으로 적층되도록 하는 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a fiber laminating apparatus and method for manufacturing a direct preform, which allows the robot to pull out the reinforcing fibers and the robot holding the same to be separated and operated so as to be quickly and laminated in a desired shape.

본 발명의 또 다른 목적은 강화섬유의 인출시 건조한 상태로 인출되도록 함으로써, 상기 강화섬유의 인출로 인한 오염을 최소화할 수 있는 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a fiber laminating apparatus and method for manufacturing a direct preform by minimizing contamination due to the withdrawal of the reinforcing fiber by being drawn out in a dry state when the reinforcing fiber is withdrawn.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치는, 강화 섬유를 테이블 상에서 적층하여 섬유 프리폼(preform)을 제조하기 위해, 상기 테이블로 상기 강화 섬유를 공급하여 적층시키는 프리폼 제조용 섬유 적층 장치에 있어서, 표면에 열가소성 수지가 도포된 다수의 강화섬유를 정해진 길이로 공급하는 강화섬유 공급 로봇; 상기 열가소성 수지가 융해되어 상기 강화섬유가 접착되는 동안 상기 강화섬유 공급 로봇으로부터 인출된 강화섬유의 단부를 상기 테이블에 눌러 고정시키는 적어도 하나 이상의 에지 고정 로봇;을 포함하고, 상기 강화섬유 공급 로봇은, 표면에 열가소성 수지가 도포된 강화섬유가 감겨진 복수의 릴; 상기 복수의 릴로부터 인출된 강화섬유를 상기 테이블로 이송시켜 공급하는 복수의 공급롤러; 상기 공급롤러를 통하여 공급되는 상기 강화섬유를 정해진 길이로 절단하는 커터; 및 상기 커터에 의해 절단된 상기 강화섬유의 단부를 상기 테이블에 밀착시키는 압착롤러;를 포함한다.In order to achieve the above object, a fiber laminating apparatus for manufacturing a direct preform according to an aspect of the present invention is laminated by supplying the reinforcing fibers to the table in order to manufacture a fiber preform by laminating reinforcing fibers on a table. A fiber lamination apparatus for preform manufacturing, comprising: a reinforcing fiber supply robot for supplying a plurality of reinforcing fibers coated with a thermoplastic resin on a surface of a predetermined length; And at least one edge fixing robot that presses and fixes an end portion of the reinforcing fiber drawn from the reinforcing fiber supply robot to the table while the thermoplastic resin is melted and the reinforcing fiber is bonded. A plurality of reels wound with reinforcing fibers coated with a thermoplastic resin on a surface thereof; A plurality of feed rollers for transferring the reinforcing fibers drawn from the plurality of reels to the table; A cutter for cutting the reinforcing fiber supplied through the feed roller to a predetermined length; And a pressing roller for closely contacting an end of the reinforcing fiber cut by the cutter to the table.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기 강화 섬유 공급 로봇은, 상기 복수의 릴은 정해진 개수가 동축상에 설치되어 릴유닛을 구성하고, 상기 릴유닛은 복수로 마련되어 서로 이격된 위치에서 상기 릴유닛의 축이 서로 평행하게 설치될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the reinforcing fiber supply robot, the plurality of reels are provided in a predetermined number coaxially constitute a reel unit, the reel unit is provided in plurality a plurality of the reel unit at a position spaced apart from each other The axes of may be installed parallel to each other.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 서로 인접할 릴유닛의 릴로부터 인출된 강화섬유를 취합하여 상기 압착롤러로 공급할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the reinforcing fibers drawn from the reels of the reel unit adjacent to each other can be collected and supplied to the pressing roller.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기 커터는 상기 복수의 공급롤러 중에서, 상기 강화섬유가 최종적으로 통과하는 공급롤러와 상기 압착롤러 사이에 설치될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the cutter may be installed between the feed roller and the pressing roller through which the reinforcing fiber finally passes, among the plurality of feed rollers.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기 커터는 상기 복수의 강화섬유와 같은 수로 설치되어, 각각의 강화섬유는 서로 독립적으로 커팅될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the cutter is installed in the same number as the plurality of reinforcing fibers, each reinforcing fiber can be cut independently of each other.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기 커터는 상기 복수의 강화섬유를 모두 커버하는 폭으로 형성되어, 동시에 상기 복수의 강화섬유를 커팅할 수 있다.According to another aspect of the invention, the cutter is formed in a width to cover all the plurality of reinforcing fibers, it is possible to cut the plurality of reinforcing fibers at the same time.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기 압착롤러는 상기 복수의 릴로부터 인출된 강화섬유를 동시에 상기 테이블로 가압시킬 수 있다.According to another aspect of the present invention, the pressing roller may press the reinforcing fibers drawn from the plurality of reels to the table at the same time.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기 압착롤러는 내부에 가열수단이 구비될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the compression roller may be provided with a heating means therein.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기 테이블은 이송프레임에 주행가능하게 설치되는 작업대의 상부에 설치되고, 상기 작업대는 상기 테이블을 회전 및 틸팅시키는 테이블 자세제어부를 포함하며, 상기 테이블은 상기 강화섬유에 도포된 열가소성 수지를 용융시키는 가열수단을 포함할 수 있다.According to another aspect of the invention, the table is installed on top of the worktable is installed to run on the transfer frame, the worktable includes a table attitude control unit for rotating and tilting the table, the table is the reinforcing fiber It may include a heating means for melting the thermoplastic resin applied to.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기 에지 고정 로봇은, 복수의 링크와 관절로 이루어지는 로봇암의 단부에 커팅된 상기 강화섬유의 단부를 상기 테이블로 밀착시키는 가압부가 설치될 수 있다. According to another aspect of the present invention, the edge fixing robot may be provided with a pressing portion for closely contacting the end of the reinforcing fiber cut to the table at the end of the robot arm consisting of a plurality of links and joints.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기 에지 고정 로봇은 서로 이격되어 복수로 설치되고, 어느 하나의 에지 고정 로봇이 상기 강화섬유 공급 로봇으로부터 공급된 강화섬유의 단부를 상기 테이블에 고정하고 있는 동안 나머지 에지 고정 로봇은 상기 강화섬유 공급 로봇으로부터 상기 테이블로 상기 강화섬유를 공급할 수 있도록 상기 테이블과 이격된 상태를 유지할 수 있다. According to another aspect of the present invention, the edge fixing robot is provided in plurality in spaced apart from each other, while any one of the edge fixing robot while fixing the end of the reinforcing fiber supplied from the reinforcing fiber supply robot to the table The edge fixing robot may be kept spaced apart from the table to supply the reinforcing fiber from the reinforcing fiber supply robot to the table.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기 이송프레임의 일측에는 상기 성형된 강화섬유 프리폼를 후공정을 위해 상기 작업대로부터 상기 강화섬유 프리폼을 수지와 함침되는 후공정을 수행하는 성형부로 공급하는 언로딩 로봇을 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, one side of the transfer frame to the unloading robot for supplying the molded reinforcing fiber preform from the workbench for a post-processing to the forming unit for performing a post-process impregnated with a resin It may further include.

한편, 본 발명의 일 양상에 따른 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 방법은, 표면에 열가소성 수지가 도포된 다수의 강화섬유를 정해진 길이로 공급하는 강화섬유 공급 로봇과, 상기 열가소성 수지가 융해되어 상기 강화섬유가 접착되는 동안 상기 강화섬유 공급 로봇으로부터 인출된 강화섬유의 단부를 테이블에 눌러 고정시키는 복수의 에지 고정 로봇를 포함하는 섬유 적층 장치를 이용한 섬유 적층 방법에 있어서, 복수의 릴에 각각 감겨진 강화섬유를 인출하여, 그 단부를 각각 상기 강화섬유 공급 로봇의 정해진 위치로 셋팅하는 a)단계; 상기 강화섬유 공급 로봇로부터 정해진 길이만큼 상기 강화섬유를 테이블로 인출시키는 b)단계; 복수의 에지 고정 로봇 중 어느 하나의 에지 고정 로봇이 상기 강화섬유의 단부를 상기 테이블에 고정시키는 c)단계; 상기 강화섬유 공급 로봇에 구비된 커터가 인출이 완료된 지점에서 상기 강화섬유를 커팅하는 d)단계; 상기 어느 하나의 에지 고정 로봇이 상기 강화섬유의 단부를 고정하고 있는 동안 상기 강화섬유 공급 로봇이 상기 강화섬유를 상기 테이블로 인출시키는 d)단계; 복수의 에지 고정 로봇 중 나머지 에지 고정 로봇이 상기 강화섬유의 단부를 상기 테이블에 고정시키는 f)단계; 상기 강화섬유 공급 로봇에 구비된 커터가 인출이 완료된 지점에서 상기 강화섬유를 커팅하는 g)단계;를 포함하고, 상기 복수의 릴에 감겨진 강화섬유가 소진될 때까지 상기 b)단계 내지 g)단계를 반복한다.On the other hand, the fiber lamination method for manufacturing a direct preform according to an aspect of the present invention, a reinforcing fiber supply robot for supplying a plurality of reinforcing fibers coated with a thermoplastic resin on a surface of a predetermined length, and the thermoplastic resin is fused to the reinforcing fibers In the fiber laminating method using a fiber laminating apparatus including a plurality of edge fixing robot for pressing and fixing the end of the reinforcing fiber pulled out from the reinforcing fiber supply robot on the table while being bonded, the reinforcing fiber wound around the plurality of reels, respectively A) setting end portions thereof to predetermined positions of the reinforcing fiber supply robots, respectively; B) drawing out the reinforcing fibers to the table by a predetermined length from the reinforcing fiber supply robot; C) fixing an end of the reinforcing fiber to the table by one edge fixing robot of a plurality of edge fixing robots; D) cutting the reinforcing fiber at the point where the cutter provided in the reinforcing fiber supply robot is finished withdrawing; D) the reinforcing fiber supply robot withdrawing the reinforcing fiber to the table while the one edge fixing robot is fixing the end of the reinforcing fiber; F) fixing the ends of the reinforcing fibers to the table by the remaining edge fixing robots of the plurality of edge fixing robots; A step g) of cutting the reinforcing fibers at the point where the cutter provided in the reinforcing fiber supply robot is withdrawn, and the steps of b) to g) until the reinforcing fibers wound on the plurality of reels are exhausted. Repeat the steps.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 상기 d)단계 또는 상기 g)단계에서 상기 복수의 강화섬유는 가닥가닥 커팅될 수 있다.According to another aspect of the present invention, in step d) or g), the plurality of reinforcing fibers may be strand-cut.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기 d)단계 또는 상기 g)단계에서 상기 복수의 강화섬유는 상기 복수의 강화섬유를 모두 동시에 커팅될 수 있다.According to another aspect of the present invention, in the step d) or the g), the plurality of reinforcing fibers may be simultaneously cut all of the plurality of reinforcing fibers.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기 b)단계 내지 g)단계는 상기 테이블이 승온된 상태에서 수행될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the steps b) to g) may be performed while the table is elevated.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치에 따르면, 강화섬유 프리폼을 형성하기 위해 강화섬유의 적층시 동시에 복수의 가닥이 직접 테이블에 배열되도록 함으로써 신속하게 강화섬유 프리홈을 성형할 수 있다.According to the fiber laminating apparatus for direct preform manufacturing according to the present invention having the above configuration, a plurality of strands may be directly arranged on a table at the same time when the reinforcing fibers are laminated to form a reinforcing fiber preform, thereby rapidly forming a reinforcing fiber pre-groove. Can be.

그리고, 강화 섬유를 인출하는 로봇과 이를 고정하는 로봇을 분리하여 작동되도록 함으로써 신속하면서도 강화섬유의 인출량을 조정함으로써 용이하게 원하는 형상으로 적층되도록 할 수 있다.And, by separating the robot to take out the reinforcing fibers and the robot fixing it can be quickly and easily laminated to the desired shape by adjusting the amount of retraction of the reinforcing fibers.

또한, 상기 복수의 가닥의 강화섬유를 한 번에 절단할 수 있다.In addition, the plurality of strands of reinforcing fibers can be cut at one time.

아울러, 열가소성 수지를 도포하는 부위가 불필요하여 강화섬유의 인출시 건조한 상태로 인출되도록 함으로써, 상기 강화섬유의 인출로 인한 오염을 최소화할 수 있고, 가열부도 필요하지 않으므로, 구조가 간단해지고 유지. 보수가 용이해진다.In addition, since the portion to which the thermoplastic resin is applied is not required to be drawn out in a dry state when the reinforcing fiber is taken out, the contamination due to the withdrawal of the reinforcing fiber can be minimized, and a heating part is not required, so the structure is simplified and maintained. Maintenance is easy.

도 1은 RTM법으로 자동차 부품을 제조하는 공정을 도시한 것이다
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치의 평면도이다.
도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치에서 강화섬유 공급 로봇의 하부를 도시한 측면도이다.
도 5의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 일실시예에 따른 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치에서 에지 고정 로봇의 가압부의 예시이다
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 방법을 도시한 순서도.1 illustrates a process for manufacturing an automotive part by the RTM method.
Figure 2 is a schematic diagram of a fiber laminating apparatus for direct preform manufacturing according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view of a fiber laminating apparatus for manufacturing a direct preform according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a side view showing a lower portion of the reinforcing fiber supply robot in the fiber laminating apparatus for direct preform manufacturing according to an embodiment of the present invention.
5 (a) to (c) is an illustration of the pressing portion of the edge fixing robot in the fiber laminating apparatus for direct preform manufacturing according to an embodiment of the present invention.
6 is a plan view of a fiber laminating apparatus for manufacturing a direct preform according to another embodiment of the present invention.
Figure 7 is a flow chart illustrating a fiber lamination method for direct preform manufacturing according to an embodiment of the present invention.

전술한, 그리고 추가적인 양상들은 후술하는 실시 예들을 통해 명확해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 대응되는 구성 요소들은 동일한 번호로 참조된다. 또한, 구성요소들의 형상이나 크기 등은 실제보다 과장될 수 있다. 그리고 관련된 공지 기술에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 생각되는 경우 그 공지 기술에 대한 설명은 생략한다.The foregoing and further aspects will become apparent from the embodiments described below. Corresponding elements in each figure are referred to by the same numerals in this specification. In addition, the shape or size of the components may be exaggerated than actual. And if the description of the related art is considered to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the description of the known art is omitted.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치에 대하여 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a fiber laminating apparatus for manufacturing a direct preform according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2와 도 3는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치의 개략도와 평면도이다.2 and 3 are schematic and plan views, respectively, of a fiber laminating apparatus for manufacturing a direct preform according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이렉트 프리폼 제조용 섬형적층 장치는, 작업대(20)와, 강화섬유 공급 로봇(30)과, 에지 고정 로봇(40)을 비롯하여, 성형이 완료된 섬유 프리폼(preform)을 후공정으로 공급하는 언로딩 로봇(50), 그리고 이들을 제어하는 제어부(70)를 포함할 수 있다.As shown in Figures 2 and 3, the island stacking device for direct preform production according to an embodiment of the present invention, including a workbench 20, reinforcing fiber supply robot 30, edge fixing robot 40 It may include an unloading robot 50 for supplying the completed fiber preform to the post-process, and a control unit 70 for controlling them.

작업대(20)는 이송프레임(10)을 따라 슬라이딩하면서, 상기 작업대(20)에서 성형된 섬유 프리폼(P)을 다음 단계로 이송시킨다.The workbench 20 slides along the transfer frame 10, and transfers the fiber preform P formed in the workbench 20 to the next step.

상기 작업대(20)는 상기 작업대(20)에서 강화섬유 프리폼(P)이 완성되면 정해진 위치로 이송시킨 후 복귀한다.The work table 20 returns to the predetermined position after the reinforcing fiber preform (P) is completed in the work table 20.

상기 작업대(20)의 상부에는 상기 강화섬유 프리폼(P)이 성형되는 공간을 제공하는 테이블(22)이 설치된다. 상기 테이블(22)은 그 상부면이 바람직하게는 정해진 면적을 갖는 평면을 갖도록 형성된다. 상기 테이블(22)이 상기 작업대(20)에 설치될 때에는 상기 테이블(22)이 상기 작업대(20)에 대하여 회전 및 틸팅이 가능하도록 테이블 자세제어부(21)를 통하여 설치된다. 또한, 상기 테이블(22)은 가열수단, 예컨대 열선이 구비되어 있어서, 강화섬유 프리폼(P)의 성형되는 동안에는 상기 테이블(22)이 승온된 상태를 유지하도록 한다. 상기 강화섬유 프리폼(P)의 성형시 상기 테이블(22)이 승온된 상태를 유지하게 되므로, 상기 강화섬유(F)의 표면에 도포된 열가소성 수지를 용융시킬 수 있다. 또한, 상기 가열수단이 상기 테이블(22)에 구비됨으로써, 강화섬유 공급 로봇(30)에 설치되는 경우에 비하여, 상기 강화섬유 공급 로봇(30)의 구성을 간단히 할 수 있고, 유지 및 보수가 용이해진다.The table 22 is provided on the work table 20 to provide a space in which the reinforcing fiber preform P is molded. The table 22 is formed such that its upper surface has a plane having a predetermined area. When the table 22 is installed on the work table 20, the table 22 is installed through the table attitude controller 21 so that the table 22 can be rotated and tilted with respect to the work table 20. In addition, the table 22 is provided with a heating means, such as a heating wire, so that the table 22 is maintained in a heated state while the reinforcing fiber preform P is being molded. When the reinforcing fiber preform (P) is formed, the table 22 is maintained in a heated state, and thus the thermoplastic resin coated on the surface of the reinforcing fiber F may be melted. In addition, since the heating means is provided on the table 22, the structure of the reinforcing fiber supply robot 30 can be simplified, and the maintenance and repair are easy, as compared with the case where the reinforcing fiber supply robot 30 is installed. Become.

강화섬유 공급 로봇(30)는 로봇암(31)의 단부에 강화섬유를 공급하는 배열헤드가 설치되도록 한다. 상기 배열헤드는 상기 강화섬유 공급 로봇(30)에서 상기 로봇암(31)에 의해 위치가 정해지면, 상기 테이블(22)로 상기 강화섬유(F)를 정해진 길이로 공급하도록 한다.The reinforcing fiber supply robot 30 is arranged so that the array head for supplying the reinforcing fiber at the end of the robot arm 31. When the array head is positioned by the robot arm 31 in the reinforcing fiber supply robot 30, the array head is configured to supply the reinforcing fiber F to the table 22 in a predetermined length.

로봇암(31)은 복수의 링크와 관절로 이루어져, 상기 로봇암(31)의 단부가 공간상에서 원하는 위치로 이동할 수 있게 한다. 상기 로봇암(31)에 대한 기술은 주지, 관용의 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 로봇암(31)의 단부에는 프레임과 같은 구조체가 설치되어, 후술되는 구성요소가 상기 프레임에 설치되게 한다.Robot arm 31 is composed of a plurality of links and joints, so that the end of the robot arm 31 can move to a desired position in space. Since the description of the robot arm 31 is a well-known and common technique, a detailed description thereof will be omitted. At the end of the robot arm 31, a structure such as a frame is installed to allow components described later to be installed on the frame.

여기서 배열헤드는 강화섬유(F)가 감겨진 복수의 릴(33), 상기 복수의 릴(33)로부터 상기 강화섬유를 인출하여 공급하는 복수의 공급롤러(34), 상기 강화섬유(F)를 정해진 길이로 절단하는 커터(36) 및 상기 절단된 강화섬유를 상기 테이블(22)로 가압하는 압착롤러(37)를 포함한다.Here, the array head includes a plurality of reels 33 on which reinforcing fibers F are wound, a plurality of supply rollers 34 for drawing and supplying the reinforcing fibers from the plurality of reels 33, and the reinforcing fibers F. A cutter 36 for cutting to a predetermined length and a pressing roller 37 for pressing the cut reinforcing fiber to the table 22.

릴(33)은 복수로 구비되고, 각각의 릴(33)에는 표면에 열가소성 수지가 도포된 강화섬유(F)가 권취되어 있다.The reel 33 is provided in plurality, and each reel 33 is wound with reinforcing fibers F coated with a thermoplastic resin on its surface.

상기 강화섬유(F)는 선가공을 통하여, 상기 강화섬유(F)의 표면에 열가소성 수지가 도포 후 건조하여, 상기 강화섬유(F)는 건조된 상태가 된다. 또한, 상기 강화섬유(F)는 상기 릴(33)에 권취와 인출이 용이하도록 테이프의 형태로 가공될 수 있다. 예컨대, 복수의 강화섬유를 평면상으로 배열한 후, 열가소성 수지를 이용하여 서로 접착시켜 테이프의 형태를 갖도록 할 수 있다.The reinforcing fiber (F) through the line processing, the thermoplastic resin is applied to the surface of the reinforcing fiber (F) and dried, the reinforcing fiber (F) is in a dried state. In addition, the reinforcing fibers (F) may be processed in the form of a tape to facilitate winding and withdrawal on the reel (33). For example, a plurality of reinforcing fibers may be arranged in a plane, and then bonded to each other using a thermoplastic resin to have a tape shape.

상기 릴(33)은 정해진 개수의 릴(33)이 동축상에 서로 간격을 두고 설치되어 하나의 릴유닛(33U)을 이루고, 이러한 릴유닛(33U)이 서로 이격된 상태로 복수로 설치되도록 한다. 예컨대, 3개의 릴(33)이 하나의 릴유닛(33U)을 이루고, 이러한 릴유닛(33U)이 4개가 배치되어 있으므로, 상기 강화섬유 공급 로봇(30)에서는 동시에 12개의 릴(33)로부터 각각 강화섬유(F)가 공급된다. 여기서, 상기 릴유닛(33U)을 구성하는 릴(33)의 개수와, 상기 강화섬유 공급 로봇(30)에 설치되는 릴유닛(33U)의 개수는 필요에 따라 적정한 개수로 조정할 수 있다.The reels 33 are provided with a predetermined number of reels 33 are coaxially spaced from each other to form one reel unit 33U, such that the reel unit 33U is installed in a plurality spaced apart from each other. . For example, since three reels 33 constitute one reel unit 33U and four such reel units 33U are disposed, the reinforcing fiber supply robot 30 simultaneously each of the twelve reels 33 is used. Reinforcement fiber F is supplied. Here, the number of reels 33 constituting the reel unit 33U and the number of reel units 33U installed on the reinforcing fiber supply robot 30 may be adjusted to appropriate numbers as necessary.

상기 릴유닛(33U)은 서로 이격되게 배치되고, 각각의 릴유닛(33U)의 축이 서로 평행하게 배치되도록 한다. 따라서, 상기 강화섬유 공급 로봇(30)에 설치되는 모든 릴(33)은 모두 평행하게 배치되는 것이 바람직하다.The reel units 33U are spaced apart from each other, and the axes of each reel unit 33U are arranged in parallel with each other. Therefore, it is preferable that all the reels 33 installed in the reinforcing fiber supply robot 30 are all arranged in parallel.

공급롤러(34)는 복수로 설치되어, 각각의 릴(33)로부터 인출된 강화섬유(F)를 상기 테이블(22)로 공급되도록 한다. 각각의 공급롤러(34)에는 일측에 서보모터와 같은 구동모터가 설치되어 있어서, 상기 구동모터가 상기 공급롤러(34)를 회전시켜, 상기 릴(33)로부터 상기 테이블(22)까지 상기 릴(33)이 공급되도록 한다.A plurality of feed rollers 34 are installed so that the reinforcing fibers F drawn from each reel 33 are supplied to the table 22. Each feed roller 34 is provided with a drive motor such as a servo motor on one side, and the drive motor rotates the feed roller 34 so that the reel (from the reel 33 to the table 22) 33) to be supplied.

상기 공급롤러(34)는 상기 프레임의 내부에 복수로 설치되는 데, 서로 인접한 릴유닛(33U)으로부터 인출된 강화섬유(F)가 복수의 공급롤러(34)를 통과하면서, 서로 취합되어 상기 테이블(22)로 공급된다. 예컨대, 서로 인접한 2개의 릴유닛(33U)에서 인출된 강화섬유(F)가 1차적으로 취합된 후, 2차로 나머지 2개의 릴유닛(33U)에서 인출된 강화섬유(F)와 서로 취합되어 상기 테이블(22)로 공급된다.The feed roller 34 is installed in a plurality in the interior of the frame, the reinforcing fibers (F) drawn from the reel unit 33U adjacent to each other while passing through a plurality of feed rollers 34, are gathered together Supplied to (22). For example, the reinforcing fibers F drawn from two reel units 33U adjacent to each other are collected first, and then reinforced with the reinforcing fibers F drawn from the remaining two reel units 33U. It is supplied to the table 22.

상기 공급롤러(34)들은 상기 복수의 릴(33)로부터 상기 테이블(22)가 상기 강화섬유를 공급할 수 있도록 배치되는 것으로, 구체적인 위치는 적절히 변경될 수 있다.The feed rollers 34 are arranged to supply the reinforcing fiber to the table 22 from the plurality of reels 33, and a specific position thereof may be appropriately changed.

이때, 상기 복수의 공급롤러(34)와 상기 복수의 릴(33)은 서로 회전축이 평행하게 배치된다. 상기 릴(33)과 상기 공급롤러(34)의 회전축이 서로 평행하게 형성되므로, 상기 릴(33)로부터 인출된 강화섬유(F)는 꼬이지 않고, 공급될 수 있다.In this case, the plurality of feed rollers 34 and the plurality of reels 33 are arranged in parallel with the rotation axis. Since the rotating shafts of the reel 33 and the supply roller 34 are formed in parallel with each other, the reinforcing fibers F drawn from the reel 33 may be supplied without being twisted.

커터(36)는 상기 복수의 공급롤러(34) 중에서 최종 공급롤러(34)를 통과한 강화섬유(F)를 커팅한다. 상기 커터(36)는 상기 강화섬유(F)의 진행방향과 수직하게 왕복운동하도록 하여, 커팅신호가 커터 액츄에이터(36)로 입력되면, 상기 커터(36)는 상기 강화섬유(F)를 커팅한다.The cutter 36 cuts the reinforcing fibers F passing through the final feed roller 34 among the plurality of feed rollers 34. The cutter 36 reciprocates perpendicularly to the traveling direction of the reinforcing fiber F, and when a cutting signal is input to the cutter actuator 36, the cutter 36 cuts the reinforcing fiber F. .

상기 커터(36)는 각각의 강화섬유(F)를 절단하도록 상기 릴(33)의 개수와 동일한 개수로 설치될 수도 있고, 한번에 상기 커터(36)를 통과하는 복수의 강화섬유(F)를 커팅할 수 있도록 그에 상응하는 폭으로 형성될 수 있다. 즉, 각각의 강화섬유(F)를 절단하도록 상기 릴(33)의 개수와 동일한 개수로 설치되면, 각각의 강화섬유(F)는 가닥가닥 별도로 상기 커터(36)에 의해 절단된다. 또는 상기 커터(36)가 상기 복수의 강화섬유(F)를 모두 커버하는 폭으로 형성되는 경우에는 한번에 절단할 수 있다.The cutter 36 may be installed in the same number as the number of the reels 33 to cut each reinforcing fiber (F), cutting a plurality of reinforcing fibers (F) passing through the cutter 36 at a time So that it can be formed in a corresponding width. That is, when the same number as the number of the reel 33 is installed to cut each reinforcing fiber (F), each reinforcing fiber (F) is stranded separately by the cutter (36). Alternatively, when the cutter 36 is formed to have a width covering all of the plurality of reinforcing fibers (F) can be cut at once.

압착롤러(37)는 상기 강화섬유 공급 로봇(30)에 최하단에 설치된단다. 상기 압착롤러(37)는 상기 복수의 릴(33)로부터 인출된 강화섬유(F)를 상기 테이블(22)로 압착시켜, 상기 공급롤러(34) 중 최종 공급롤러(34)와 상기 압착롤러(37)의해 상기 강화섬유(F)가 장력을 갖도록 하고, 최종 공급롤러(34)와 상기 압착롤러(37) 상에 상기 커터(36)를 배치하여 상기 커터(36)의 커팅이 용이하도록 한다. 특히, 상기 압착롤러(37)는 내부에 가열수단을 구비하여 상기 강화섬유(F)를 상기 테이블(22)에 압착시킬 때, 승온된 상태로 압착시켜, 압력뿐만 아니라, 열에 의해서도 상기 강화섬유(F)가 상기 테이블(22)에 압착되도록 한다.The pressing roller 37 is installed at the bottom of the reinforcing fiber supply robot 30. The pressing roller 37 compresses the reinforcing fibers F drawn from the plurality of reels 33 to the table 22, and thus the final supply roller 34 and the pressing roller (of the feeding roller 34) 37) the reinforcing fibers (F) to have a tension, and the cutter 36 is disposed on the final feed roller 34 and the compression roller 37 to facilitate the cutting of the cutter (36). In particular, the pressing roller 37 is provided with a heating means therein to press the reinforcing fiber (F) to the table 22, the pressing in the elevated temperature state, the pressure of the reinforcing fibers ( F) is pressed against the table 22.

에지 고정 로봇(40)은 상기 강화섬유 공급 로봇(30)으로부터 상기 테이블(22)로 공급된 강화섬유(F)의 단부를 눌러 고정시킨다.The edge fixing robot 40 presses and fixes the end of the reinforcing fiber F supplied from the reinforcing fiber supply robot 30 to the table 22.

상기 에지 고정 로봇(40)은 복수의 관절과 링크로 구비된 로봇암(41)과 상기 로봇암(41)의 단부에 상기 강화섬유(F)를 상기 테이블(22)로 밀착시키는 가압부(43)를 포함한다.The edge fixing robot 40 is a robot arm 41 provided with a plurality of joints and links and the pressing portion 43 for close contact with the reinforcing fiber (F) to the table 22 to the end of the robot arm 41. ).

상기 로봇암(41)은 앞서 설명한 강화섬유 공급 로봇(30)의 로봇암(31)과 마찬가지로, 복수의 링크와 관절로 이루어져 상기 로봇암(41)의 단부가 원하는 위치로 이동하도록 한다.Like the robot arm 31 of the reinforcing fiber supply robot 30 described above, the robot arm 41 is composed of a plurality of links and joints to move the end of the robot arm 41 to a desired position.

상기 가압부(43)는 상기 테이블(22)에 상기 강화섬유(F)가 접착되는 동안 상기 강화섬유(F)의 단부를 상기 테이블(22)로 가압시켜 밀착시킨다. 상기 가압부(43)는 상기 로봇암(41)과 고정지그(42)로 연결될 수도 있다.The pressing part 43 presses the end of the reinforcing fiber F to the table 22 while the reinforcing fiber F is adhered to the table 22 so as to be in close contact. The pressing part 43 may be connected to the robot arm 41 and the fixing jig 42.

상기 강화섬유(F)에는 열가소성 수지가 도포되어 있고, 상기 테이블(22)은 승온된 상태이므로, 상기 가압부(43)로 상기 강화섬유(F)를 상기 테이블(22)로 가압하는 것으로 상기 강화섬유(F)를 상기 테이블(22)에 접착시킬 수 있다.Since the thermoplastic resin is coated on the reinforcing fibers F, and the table 22 is in an elevated state, the reinforcing fibers F are urged by the pressing unit 43 to the table 22. The fiber F can be bonded to the table 22.

도 5의 (a) 내지 (c)에는 상기 가압부(43)의 일례가 도시되어 있다.5A to 5C show an example of the pressing part 43.

상기 가압부(43)의 일례로서, 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 유압 또는 공압에 의해 신축되거나, 전기적인 신호에 의해 신축되는 피스톤(43a)이 될 수 있다.As an example of the pressurizing portion 43, as shown in 5 (a), it may be a piston (43a) stretched by hydraulic or pneumatic, or stretched by an electrical signal.

또한, 상기 가압부(43)는 스프링(43bb)에 의해 탄성지지되면서, 상기 강화섬유(F)를 가압하는 푸셔(43ba)가 될 수도 있다(5의 (b) 참조).In addition, the pressing portion 43 may be a pusher 43ba for pressing the reinforcing fiber F while being elastically supported by the spring 43bb (see (b) of 5).

아울러, 상기 가압부(43)는 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 에어의 공급에 의해 팽창하는 에어벌룬(43c)이 될 수도 있다.In addition, the pressurizing portion 43 may be an air balloon 43c that is expanded by supply of air, as shown in 5 (c).

상기 에지 고정 로봇(40)은 하나만 설치될 수 있으나, 바람직하게는 복수로 설치될 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 에지 고정 로봇(40)이 2개로 설치된다면, 상기 강화섬유 공급 로봇(30)으로부터 공급된 강화섬유(F)의 단부를 어느 하나의 에지 고정 로봇(40)이 고정시킨 상태에서, 상기 강화섬유 공급 로봇(30)이 상기 강화섬유(F)를 상기 테이블(22)로 인출시켜 공급한다. 이 때, 나머지 에지 고정 로봇(40)은 상기 테이블(22)과 이격되어 대기중인 상태이고, 상기 강화섬유 공급 로봇(30)이 상기 테이블(22)에 강화섬유(F)를 공급하면 나머지 에지 고정 로봇(40)이 새로이 상기 강화섬유(F)의 단부를 누르게 되고, 상기 어느 하나의 에지 고정 로봇(40)은 상기 테이블(22)과 이격된다. 이러한 과정을 반복하여 2개의 에지 고정 로봇(40)이 상기 강화섬유(F)의 단부를 번갈아 고정함으로써, 작업속도를 향상시킬 수 있다.Only one edge fixing robot 40 may be installed, but a plurality of edge fixing robots 40 may be installed. That is, as shown in FIG. 6, if two edge fixing robots 40 are installed, one edge fixing robot 40 ends the end of the reinforcing fibers F supplied from the reinforcing fiber supplying robot 30. In the fixed state), the reinforcing fiber supply robot 30 draws out the reinforcing fibers F to the table 22 and supplies them. At this time, the remaining edge fixing robot 40 is in a waiting state spaced apart from the table 22, the remaining edge fixing when the reinforcing fiber supply robot 30 supplies the reinforcing fiber (F) to the table 22. The robot 40 newly presses the end of the reinforcing fiber F, and the one edge fixing robot 40 is spaced apart from the table 22. By repeating this process, the two edge fixing robots 40 alternately fix the ends of the reinforcing fibers F, thereby improving the working speed.

또한, 상기 에지 고정 로봇(40)이 복수로 설치되는 경우, 도 8에 도시된 바와 같이, 서로 평행하게 배치될 수도 있으나, 서로 수직하게 배치될 수 도있다.In addition, when a plurality of the edge fixing robot 40 is installed, as shown in Figure 8, it may be arranged in parallel to each other, may be disposed perpendicular to each other.

언로딩 로봇(50)은 로봇암(51)과 홀더(52)로 구성되어 있어, 상기 테이블(22)에서 성형이 완료되어 이송된 강화섬유 프리폼(P)을 상기 테이블(22)로부터 언로딩하여 성형부(60)로 공급함으로써, 상기 성형부(60)에서 상기 후공정이 진행될 수 있도록 한다. 여기서, 후공정은 상기 강화섬유 프리폼(P)에 수지가 함침되도록 하여 섬유 강화 수지(FRP)가 되도록 하는 공정이다.The unloading robot 50 is composed of a robot arm 51 and a holder 52, by unloading the reinforcing fiber preform (P) transferred from the table 22 after the molding is completed in the table 22 By supplying to the molding unit 60, the post-process may be performed in the molding unit 60. Here, the post-process is a step of the resin is impregnated in the reinforcing fiber preform (P) to be a fiber reinforced resin (FRP).

제어부(70)는 상기 작업대(20), 상기 강화섬유 공급 로봇(30), 상기 에지 고정 로봇(40), 상기 언로딩 로봇(50)과 전기적으로 연결되어, 각 구성요소의 작동에 필요한 신호를 출력함으로써, 본 발명에 따른 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치가 작동하도록 한다. 상기 제어부(70)에는 후술되는 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 방법에 대한 로직이 내장되어 있어, 상기 로직에 따라 상기 섬유 적층 장치를 작동시킨다.The control unit 70 is electrically connected to the work table 20, the reinforcing fiber supply robot 30, the edge fixing robot 40, and the unloading robot 50, the signal required for the operation of each component By outputting, the fiber laminating apparatus for direct preform production according to the present invention is operated. The control unit 70 has built-in logic for the fiber stacking method for direct preform production, which will be described later, to operate the fiber stacking device according to the logic.

이하에서는 본 발명에 따른 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a fiber lamination method for manufacturing a direct preform according to the present invention will be described.

본 발명에 따른 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 방법은, 앞서 설명한 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치를 이용하여 도 9에 도시된 바와 같은 순서로 수행된다.The fiber lamination method for direct preform production according to the present invention is performed in the order as shown in FIG. 9 using the fiber lamination apparatus for direct preform production described above.

먼저, 상기 강화섬유 공급 로봇(30)에 표면에 열가소성 수지가 도포된 강화섬유(F)가 감겨긴 릴(33)를 적재한다. 상기 강화섬유 공급 로봇(30)에는 복수의 릴(33)를 설치할 수 있으므로, 상기 릴(33)을 설치할 수 있는 모든 위치에 상기 릴(33)을 설치한다. 상기 강화섬유(F)는 사전 가공을 통하여 표면에 열가소성 수지가 도포되어 건조된 상태이고, 바람직하게는 테이프의 형태로 가공되어 상기 릴(33)에 감져진 상태로 공급되고, 이를 상기 강화섬유 공급 로봇(30)에 적재한다.First, the reinforcing fiber supply robot 30 is loaded with a reel 33 wound around the reinforcing fiber (F) coated with a thermoplastic resin on the surface. Since the reinforcing fiber supply robot 30 may be provided with a plurality of reels 33, the reels 33 may be installed at all positions where the reels 33 may be installed. The reinforcing fiber (F) is a state in which a thermoplastic resin is applied to the surface through a pre-processing and dried, preferably processed in the form of a tape is wound on the reel (33), it is supplied to the reinforcing fiber The robot 30 is loaded.

이후, 상기 복수의 릴(33)에 감겨진 강화섬유(F)를 각각 인출하여, 상기 강화섬유 공급 로봇(30)에 정해진 최초 위치에 세팅한다(S10). 예컨대, 상기 강화섬유(F)의 단부는 상기 압착롤러(37)에 위치하도록 셋팅할 수 있다.Thereafter, the reinforcing fibers (F) wound around the plurality of reels (33) are taken out, respectively, and set in the initial position determined in the reinforcing fiber supply robot 30 (S10). For example, the end of the reinforcing fiber (F) may be set to be located in the compression roller 37.

상기 강화섬유 공급 로봇(30)은 테이블(22) 위를 이동하면서, 상기 강화섬유(F)를 미리 정해진 길이만큼 인출한다(S20). 상기 강화섬유(F)는 상기 강화섬유 공급 로봇(30)으로부터 인출되면서, 상기 압착롤러(37)에 의해 상기 테이블(22)에 1차로 압착된다. 상기 강화섬유(F)가 상기 압착롤러(37)에 의해 상기 테이블(22)에 1차로 압착될 때에는 압력과 열 중의 어느 하나로 압착될 수 있지만 바람직하게는 압력과 열이 동시에 작용하여 압착되는 것이 바람직하다.The reinforcing fiber supply robot 30 draws out the reinforcing fibers F by a predetermined length while moving on the table 22 (S20). The reinforcing fiber (F) is withdrawn from the reinforcing fiber supply robot 30, it is primarily pressed to the table 22 by the pressing roller 37. When the reinforcing fiber (F) is primarily pressed to the table 22 by the pressing roller 37, it may be pressed by any one of pressure and heat, but preferably pressure and heat are simultaneously pressed to act. Do.

상기 강화섬유 공급 로봇(30)으로부터 정해진 길이만큼 상기 강화섬유(F)가 인출되면, 복수의 에지 고정 로봇(40) 중에서 어느 하나의 에지 고정 로봇(40)이 상기 강화섬유(F)의 단부(인출이 안료된 부위)를 상기 테이블(22)로 압착하여 고정시킨다(S30).When the reinforcing fiber F is drawn out from the reinforcing fiber supply robot 30 by a predetermined length, any one of the edge fixing robots 40 among the plurality of edge fixing robots 40 is formed at an end portion of the reinforcing fiber F. The withdrawal pigmented part) is fixed to the table 22 by pressing (S30).

이후, 인출이 완료된 지점에서 상기 강화섬유 공급 로봇(30)에 구비된 커터(36)로 상기 강화섬유(F)를 커팅한다(S40). 상기 강화섬유(F)가 커팅되더라도, 상기 에지 고정 로봇(40)에 의해 커팅된 상기 강화섬유의 단부는 상기 테이블(22)로부터 분리되지 않는다.Subsequently, the reinforcing fiber F is cut by the cutter 36 provided in the reinforcing fiber supply robot 30 at the point where the withdrawal is completed (S40). Even if the reinforcing fiber F is cut, the end of the reinforcing fiber cut by the edge fixing robot 40 is not separated from the table 22.

한편, 상기 에지 고정 로봇(40)이 상기 강화섬유(F)를 고정하고 있는 동안, 상기 강화섬유 공급 로봇(30)으로부터 상기 강화섬유(F)가 상기 테이블(22)로 인출된다(S50).On the other hand, while the edge fixing robot 40 is fixing the reinforcing fiber (F), the reinforcing fiber (F) is drawn out to the table 22 from the reinforcing fiber supply robot 30 (S50).

그 다음 상기 복수의 에지 고정 로봇(40) 중에서 나머지 에지 고정 로봇(40)이 상기 강화섬유(F)의 단부를 상기 테이블(22)로 압착하여 고정시키고(S60), 상기 커터(36)로 커팅한다(S70).Then, the remaining edge fixing robot 40 of the plurality of edge fixing robot 40 is pressed and fixed to the end of the reinforcing fiber (F) by the table 22 (S60), cutting with the cutter 36 (S70).

한편, 각각의 릴(33)에 감겨진 강화섬유(F)가 소진될 때까지 상기 S30 단계 내지 상기 S70 단계를 반복 수행하여, 상기 테이블(22)상에서 강화섬유 프리롬이 성형되도록 한다. 상기 S30 단계 내지 상기 S70 단계가 반복 수행되는 동안, 상기 S20 단계와 S50 단계를 통하여 상기 테이블(22)위로 상기 강화섬유가 인출되면서, 강화섬유 프리폼(P)을 형성하게 된다.On the other hand, by repeating the steps S30 to S70 until the reinforcing fibers (F) wound on each reel 33 is exhausted, the reinforcing fiber pre-rom is formed on the table 22. While the steps S30 to S70 are repeatedly performed, the reinforcing fibers are drawn out onto the table 22 through the steps S20 and S50, thereby forming a reinforcing fiber preform (P).

상기 S20 단계와 S50 단계는 반복 수행되지만, 상기 강화섬유 프리폼의 형상에 따라 상기 강화섬유 공급 로봇(30)으로부터 인출되는 강화섬유(F)의 길이는 다르게 설정될 수 있다. 상기 강화섬유 프리폼(P)의 형태가 단순한 장방형이라면, 상기 S20 단계와 S50 단계에서 인출되는 강화섬유(F)의 길이는 동일하겠지만, 그 이외의 형태에서는 상기 S20 단계와 S50 단계에서 인출되는 강화섬유(F)의 길이는 다르게 형성될 수 있다.Although the steps S20 and S50 are repeatedly performed, the length of the reinforcing fibers F drawn from the reinforcing fiber supply robot 30 may be set differently according to the shape of the reinforcing fiber preform. If the shape of the reinforcing fiber preform (P) is a simple rectangle, the length of the reinforcing fibers (F) drawn out in the step S20 and S50 will be the same, but in other forms the reinforcing fibers drawn in the S20 step and S50 step The length of (F) can be formed differently.

성형된 강화섬유 프리폼은 후공정으로 이송되어, 수지와 함침되면서 섬유 강화 수지(FRP)로 가공된다.The molded reinforcing fiber preform is transferred to a post process and processed into fiber reinforced resin (FRP) while being impregnated with resin.

위에서 설명한 바와 같은 방법을 통해 강화섬유 프리폼(P)을 제조하면, 상기 테이블(22) 상에서 원하는 형태로 성형할 수 있다. 또한, 상기 강화섬유(F)를 인출하는 단계가 반복수행되는 동안, 그 인출량을 서로 다르게 함으로써, 원하는 형상의 강화섬유 프리폼(P)을 제조할 수 있다.When the reinforcing fiber preform (P) is manufactured through the method as described above, it may be molded into a desired shape on the table 22. In addition, while the step of drawing out the reinforcing fibers (F) is repeatedly performed, by pulling out the different amounts, it is possible to produce a reinforcing fiber preform (P) of the desired shape.

또한, 에지 고정 로봇(40)이 복수로 구비되면, 테이블(22)에 인출된 강화섬유를 번갈아 고정할 수 있으므로 작업속도가 향상되고, 이로 인하여 생산성도 좋아진다.In addition, when the edge fixing robot 40 is provided in plural, the reinforcing fibers drawn out on the table 22 can be fixed alternately, thereby increasing the working speed, thereby improving productivity.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments illustrated in the accompanying drawings, this is merely exemplary, and a person of ordinary skill in the art may understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. There will be. Accordingly, the true scope of protection of the invention should be defined only by the appended claims.

10 : 이송프레임 20 : 작업대
21 : 테이블 자세제어부 22 : 테이블
30 : 강화섬유 공급 로봇 31 : 로봇암
33 : 릴
33U : 릴유닛 34 : 공급롤러
36 : 커터
36 : 커터 액츄에이터 37 : 압착롤러
40 : 에지 고정 로봇 41 : 로봇암
42 : 고정지그 43 : 가업부
43a : 실린더 43ba : 푸셔
43bb : 스프링 50 : 언로딩 로봇
51 : 로봇암 52 : 홀더
60 : 성형부 70 : 제어부
P : 강화섬유 프리폼 F : 강화섬유10: transfer frame 20: working table
21: table posture control unit 22: table
30: reinforcing fiber supply robot 31: robot arm
33: reel
33U: Reel Unit 34: Feed Roller
36: cutter
36: cutter actuator 37: pressing roller
40: edge fixed robot 41: robot arm
42: fixed jig 43: business unit
43a: Cylinder 43ba: Pusher
43bb: Spring 50: Unloading Robot
51: robot arm 52: holder
60: molding part 70: control unit
P: Reinforcing Fiber Preform F: Reinforcing Fiber

Claims (16)

강화 섬유를 테이블 상에서 적층하여 섬유 프리폼(preform)을 제조하기 위해, 상기 테이블로 상기 강화 섬유를 공급하여 적층시키는 프리폼 제조용 섬유 적층 장치에 있어서,
표면에 열가소성 수지가 도포된 다수의 강화섬유를 정해진 길이로 공급하는 강화섬유 공급 로봇;
상기 열가소성 수지가 융해되어 상기 강화섬유가 접착되는 동안 상기 강화섬유 공급 로봇으로부터 인출된 강화섬유의 단부를 상기 테이블에 눌러 고정시키는 적어도 하나 이상의 에지 고정 로봇;
을 포함하고,
상기 강화섬유 공급 로봇은,
표면에 열가소성 수지가 도포된 강화섬유가 감겨진 복수의 릴;
상기 복수의 릴로부터 인출된 강화섬유를 상기 테이블로 이송시켜 공급하는 복수의 공급롤러;
상기 공급롤러를 통하여 공급되는 상기 강화섬유를 정해진 길이로 절단하는 커터; 및
상기 커터에 의해 절단된 상기 강화섬유의 단부를 상기 테이블에 밀착시키는 압착롤러;
를 포함하며,
상기 압착롤러는 내부에 가열수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치.In the fiber laminating apparatus for preform production by supplying and reinforcing the reinforcing fibers to the table in order to laminate the reinforcing fibers on the table to produce a fiber preform,
Reinforcing fiber supply robot for supplying a plurality of reinforcing fibers coated with a thermoplastic resin on the surface in a predetermined length;
At least one edge fixing robot that presses and fixes an end portion of the reinforcing fiber drawn from the reinforcing fiber supply robot to the table while the thermoplastic resin is melted to bond the reinforcing fiber;
Including,
The reinforcing fiber supply robot,
A plurality of reels wound with reinforcing fibers coated with a thermoplastic resin on a surface thereof;
A plurality of feed rollers for transferring the reinforcing fibers drawn from the plurality of reels to the table;
A cutter for cutting the reinforcing fiber supplied through the feed roller to a predetermined length; And
A pressing roller for bringing an end of the reinforcing fiber cut by the cutter into close contact with the table;
Including;
The pressing roller is a fiber laminating apparatus for direct preform manufacturing, characterized in that the heating means is provided therein. 제1항에 있어서,
상기 강화 섬유 공급 로봇은,
상기 복수의 릴은 정해진 개수가 동축상에 설치되어 릴유닛을 구성하고,
상기 릴유닛은 복수로 마련되어 서로 이격된 위치에서 상기 릴유닛의 축이 서로 평행하게 설치되는 것을 특징으로 하는 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치.The method of claim 1,
The reinforcing fiber supply robot,
The plurality of reels are a predetermined number coaxially installed to constitute a reel unit,
The reel unit is provided with a plurality of the fiber laminating apparatus for direct preform manufacturing, characterized in that the axis of the reel unit is installed in parallel to each other at a position spaced apart from each other. 제2항에 있어서,
상기 복수의 공급롤러는,
서로 인접할 릴유닛의 릴로부터 인출된 강화섬유를 취합하여 상기 압착롤러로 공급하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치.The method of claim 2,
The plurality of feed rollers,
A fiber laminating apparatus for direct preform manufacturing, characterized in that the reinforcing fibers drawn from the reels of the reel unit adjacent to each other are collected and supplied to the pressing roller. 제3항에 있어서,
상기 커터는 상기 복수의 공급롤러 중에서, 상기 강화섬유가 최종적으로 통과하는 공급롤러와 상기 압착롤러 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치.The method of claim 3,
The cutter is a fiber laminating apparatus for direct preform manufacturing, characterized in that installed between the feed roller and the pressing roller through which the reinforcing fiber finally passes among the plurality of feed rollers. 제1항에 있어서,
상기 커터는 상기 복수의 강화섬유와 같은 수로 설치되어, 각각의 강화섬유는 서로 독립적으로 커팅되는 것을 특징으로 하는 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치.The method of claim 1,
The cutter is installed in the same number as the plurality of reinforcing fibers, each reinforcing fiber is a fiber laminating apparatus for direct preform production, characterized in that the cut independently. 제1항에 있어서,
상기 커터는 상기 복수의 강화섬유를 모두 커버하는 폭으로 형성되어, 동시에 상기 복수의 강화섬유를 커팅하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치.The method of claim 1,
The cutter is formed in a width to cover all the plurality of reinforcing fibers, the fiber laminating apparatus for direct preform manufacturing, characterized in that at the same time cutting the plurality of reinforcing fibers. 제4항에 있어서,
상기 압착롤러는 상기 복수의 릴로부터 인출된 강화섬유를 동시에 상기 테이블로 가압시키는 것을 특징으로 하는 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치.The method of claim 4, wherein
The pressing roller is a fiber laminating apparatus for direct preform manufacturing, characterized in that to press the reinforcing fibers drawn from the plurality of reels at the same time to the table. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 테이블은 이송프레임에 주행가능하게 설치되는 작업대의 상부에 설치되고,
상기 작업대는 상기 테이블을 회전 및 틸팅시키는 테이블 자세제어부를 포함하며,
상기 테이블은 상기 강화섬유에 도포된 열가소성 수지를 용융시키는 가열수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치.The method of claim 1,
The table is installed on the upper portion of the worktable is installed to run on the transfer frame,
The work table includes a table posture control unit for rotating and tilting the table,
The table is a fiber laminating apparatus for direct preform manufacturing, characterized in that it comprises a heating means for melting the thermoplastic resin applied to the reinforcing fibers. 제1항에 있어서,
상기 에지 고정 로봇은,
복수의 링크와 관절로 이루어지는 로봇암의 단부에 커팅된 상기 강화섬유의 단부를 상기 테이블로 밀착시키는 가압부가 설치되는 것을 특징으로 하는 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치.The method of claim 1,
The edge fixing robot,
A fiber laminating apparatus for direct preform manufacturing, characterized in that a pressing portion for closely contacting the end of the reinforcing fiber cut to the table is provided at the end of the robot arm consisting of a plurality of links and joints. 제9항에 있어서,
상기 에지 고정 로봇은 서로 이격되어 복수로 설치되고,
어느 하나의 에지 고정 로봇이 상기 강화섬유 공급 로봇으로부터 공급된 강화섬유의 단부를 상기 테이블에 고정하고 있는 동안 나머지 에지 고정 로봇은 상기 강화섬유 공급 로봇으로부터 상기 테이블로 상기 강화섬유를 공급할 수 있도록 상기 테이블과 이격된 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치.The method of claim 9,
The edge fixing robot is installed a plurality of spaced apart from each other,
While one edge fixing robot fixes the end of the reinforcing fiber supplied from the reinforcing fiber supply robot to the table, the other edge fixing robot can supply the reinforcing fiber from the reinforcing fiber supply robot to the table. Fiber laminating apparatus for direct preform production, characterized in that it is kept spaced apart from the. 제9항에 있어서,
상기 이송프레임의 일측에는 상기 성형된 강화섬유 프리폼를 후공정을 위해 상기 작업대로부터 상기 강화섬유 프리폼을 수지와 함침되는 후공정을 수행하는 성형부로 공급하는 언로딩 로봇을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 장치.The method of claim 9,
One side of the transfer frame further comprises an unloading robot for supplying the molded reinforcing fiber preform from the workbench to a forming unit for performing a post-process impregnated with a resin for the post-processing step. Fiber lamination apparatus for manufacturing. 표면에 열가소성 수지가 도포된 다수의 강화섬유를 정해진 길이로 공급하는 강화섬유 공급 로봇과, 상기 열가소성 수지가 융해되어 상기 강화섬유가 접착되는 동안 상기 강화섬유 공급 로봇으로부터 인출된 강화섬유의 단부를 테이블에 눌러 고정시키는 복수의 에지 고정 로봇를 포함하는 섬유 적층 장치를 이용한 섬유 적층 방법에 있어서,
복수의 릴에 각각 감겨진 강화섬유를 인출하여, 그 단부를 각각 상기 강화섬유 공급 로봇의 정해진 위치로 셋팅하는 a)단계;
상기 강화섬유 공급 로봇로부터 정해진 길이만큼 상기 강화섬유를 테이블로 인출시키는 b)단계;
복수의 에지 고정 로봇 중 어느 하나의 에지 고정 로봇이 상기 강화섬유의 단부를 상기 테이블에 고정시키는 c)단계;
상기 강화섬유 공급 로봇에 구비된 커터가 인출이 완료된 지점에서 상기 강화섬유를 커팅하는 d)단계;
상기 어느 하나의 에지 고정 로봇이 상기 강화섬유의 단부를 고정하고 있는 동안 상기 강화섬유 공급 로봇이 상기 강화섬유를 상기 테이블로 인출시키는 e)단계;
복수의 에지 고정 로봇 중 나머지 에지 고정 로봇이 상기 강화섬유의 단부를 상기 테이블에 고정시키는 f)단계;
상기 강화섬유 공급 로봇에 구비된 커터가 인출이 완료된 지점에서 상기 강화섬유를 커팅하는 g)단계;
상기 복수의 릴에 감겨진 강화섬유가 소진될 때까지 상기 b)단계 내지 g)단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 방법.The reinforcing fiber supply robot for supplying a plurality of reinforcing fibers coated with a thermoplastic resin on a surface in a predetermined length, and the ends of the reinforcing fibers drawn from the reinforcing fiber supply robot while the thermoplastic resin is melted and the reinforcing fibers are bonded to the table. In the fiber laminating method using a fiber laminating apparatus including a plurality of edge fixing robot to press and fix in,
A) step of drawing out the reinforcing fibers respectively wound on a plurality of reels, and setting the ends of the reinforcing fibers respectively to predetermined positions of the reinforcing fiber supply robots;
B) drawing out the reinforcing fiber to the table by a predetermined length from the reinforcing fiber supply robot;
C) fixing an end of the reinforcing fiber to the table by an edge fixing robot of any one of a plurality of edge fixing robots;
D) cutting the reinforcing fiber at the point where the cutter provided in the reinforcing fiber supply robot is finished withdrawing;
E) the reinforcing fiber supply robot withdrawing the reinforcing fiber to the table while the one edge fixing robot is fixing the end of the reinforcing fiber;
F) fixing the ends of the reinforcing fibers to the table by the remaining edge fixing robots of the plurality of edge fixing robots;
G) cutting the reinforcing fiber at the point where the cutter provided in the reinforcing fiber supply robot is finished withdrawing;
And repeating steps b) to g) until the reinforcing fibers wound around the plurality of reels are exhausted. 제13항에 있어서,
상기 d)단계 또는 상기 g)단계에서 상기 복수의 강화섬유는 가닥가닥 커팅되는 것을 특징으로 하는 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 방법.The method of claim 13,
In step d) or step g), the plurality of reinforcing fibers are strand-cut fibers, characterized in that the strands cut. 제13항에 있어서,
상기 d)단계 또는 상기 g)단계에서 상기 복수의 강화섬유는 상기 복수의 강화섬유를 모두 동시에 커팅되는 것을 특징으로 하는 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 방법.The method of claim 13,
In step d) or step g), the plurality of reinforcing fibers are all laminated the plurality of reinforcing fibers at the same time, characterized in that the fiber stacking method for direct preform manufacturing. 제13항에 있어서,
상기 b)단계 내지 g)단계는 상기 테이블이 승온된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 다이렉트 프리폼 제조용 섬유 적층 방법.The method of claim 13,
The step b) to g) is a method for laminating fibers for direct preforms, characterized in that the table is carried out in the elevated temperature state.
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