KR100554274B1 - 필라멘트 와인딩용 맨드럴장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 필라멘트 와인딩용 맨드럴장치에 관한 것으로, 일정 길이의 중심축과; 상기 중심축으로부터 외측을 향하되, 상호 대향되도록 배치된 복수개의 피스톤로드가 구비되어 상기 중심축 상에 설치된 제1 및 제2실린더장치와; 상기 제1 및 제2실린더장치의 피스톤로드에 결합되며, 상기 축봉의 외측에 배치된 제1 내지 제4호형지지편과; 상기 제1 및 제2실린더장치를 구동시켜서 상기 피스톤로드를 인입시키거나 인출시키는 제어부;로 구성된다.

상술한 구성의 본 발명에 따르면, 맨드럴의 외면을 이루는 제1 내지 제4호형지지편이 유압장치에 의해 동시에 팽창 및 수축이 가능하여 맨드럴의 직경을 필요에 따라 변경시킬 수 있게 함으로써, 그 외면에 권회되어 경화된 복합재료관을 간편하게 탈형시킬 수 있어 제조공수를 절감할 수 있으며, 불량율을 현저히 절감시킬 수 있는 장점이 제공된다.

맨드럴(MANDREL), 실린더장치, 피스톤로드, 호형지지편체, 탈형, 필라멘트 와인딩, 복합재료관

Description

필라멘트 와인딩용 맨드럴장치 { mandrel for filament winding }

도 1은 본 발명에 따른 필라멘트 와인딩용 맨드럴장치의 사시도

도 2는 본 발명에 따른 필라멘트 와인딩용 맨드럴장치의 단면도

도 3은 본 발명에 따른 필라멘트 와인딩용 맨드럴장치의 실시예에 대한 사시도

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 필라멘트 와인딩용 맨드럴장치의 사용상태를 보여주는 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 실린더장치 4 : 중심축

6 : 틈새 22 : 피스톤로드

24 : 호형지지편체 100 : 복합재료관

본 발명은 필라멘트 와인딩용 맨드럴장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 맨드럴의 외면이 임의로 수축 및 팽창이 가능함으로써 그 외주연에 권회 성형된 필 라멘트 복합재료관의 탈형이 간편하므로 제조공정을 단축시킬 수 있는 필라멘트 와인딩용 맨드럴장치에 관한 것이다.

일반적으로 상수도의 수질 문제는 원수 또는 정수 과정의 문제가 아니라 송수관, 배수관 및 급수관으로 사용되는 강관의 부식, 연결부의 파손 등에 의한 이물질의 유입 등이 주원인이다.

또한, 잦은 상수도관의 보수공사는 비용의 손실을 초래함은 물론 작업기간중에 교통체증을 유발하므로 국민 생활에 큰 불편을 초래하게 되는 문제점이 있었다.

따라서 이러한 문제점을 보완하기 위해 필라멘트 와인딩된 복합재료관을 제작하여 실수요와 노후관의 교체에 대체하고, 더 나아가 하수관, 가스관, 송유관, 공장용배관, 토목공사용, 건축용 등에 널리 적용시키고자 국내, 국외적으로 많은 연구와 실제 사용이 이루어지고 있다.

즉, 상기의 필라멘트 와인딩으로 관(파이프)을 제작하는 공정은 일정 직경을 갖는 맨드럴(mandel)의 외면에 필라멘트 수지에 함침된 섬유를 권회시킨 후 수지가 경화되면 맨드럴로부터 탈형시킴으로써 필라멘트 복합재료로 필라멘트 와인딩 된 원통형의 관(파이프)이 제작된다.

그런데, 종래에는 상기 맨드럴의 외면에 비닐을 씌워 경화된 복합재료관의 탈형이 용이하도록 하였으나, 길이가 긴 복합재료관을 맨드럴로부터 탈형시키기가 매우 까다롭고 번거로워 작업공정을 복잡하게 하며 보다 큰 작업공간을 필요로 하게 되고, 더욱이 탈형과정에서 복합재료관이 손상될 우려가 있어 복합재료관의 제작공정이 까다로우므로 제조시간과 비용이 증대되는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 맨드럴의 외면이 유압장치에 의해 팽창 및 수축이 가능하여 맨드럴의 직경을 필요에 따라 수축시킬 수 있어 그 외면에 권회되어 경화된 복합재료관의 탈형이 용이하여 제조공정과 비용을 절감시킬 수 있으며, 파손에 의한 불량품 발생을 현저히 절감시킬 수 있도록 한 필라멘트 와인딩용 맨드럴장치을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은
일정 길이의 중심축과; 상기 중심축으로부터 외측을 향하되, 상호 대향되도록 배치된 복수개의 피스톤로드가 구비되어 상기 중심축 상에 설치된 제1 및 제2실린더장치와; 상기 제1 및 제2실린더장치의 피스톤로드에 결합되며, 상기 축봉의 외측에 배치된 제1 내지 제4호형지지편과; 상기 제1 및 제2실린더장치를 구동시켜서 상기 피스톤로드를 인입시키거나 인출시키는 제어부;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

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이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면 중에서 도 1은 본 발명에 따른 필라멘트 와인딩용 맨드럴장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 필라멘트 와인딩용 맨드럴장치의 단면도, 도 3은 본 발명에 따른 필라멘트 와인딩용 맨드럴장치의 실시예에 대한 사시도, 도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 필라멘트 와인딩용 맨드럴장치의 사용상태를 보여주는 단면도이다.

상기 중심축(4)은 제작되는 복합재료관(100)의 길이에 따른 맨드럴(A)의 내측 중심부에 삽입되는 축봉으로써, 축 상에는 일정 간격을 두고 제1 및 제2실린더장치(2a,2b)를 한개 조로 하여 일정 간격을 두고 다수개의 조가 장착된다.

여기서, 상기 제1 및 제2실린더장치(2a,2b)는 일측에 유압호스(21a,21b)가 연결되는 연결잭(20a,20b)이 설치된 몸체와, 이 몸체의 일측에 서로 대향되게 배치된 2개의 피스톤로드를 구비시킨 양방향 실린더의 구조를 따르는 것이며, 상기 제1 및 제2실린더장치(2a,2b)를 직교되게 배치시킴으로써 0°, 90°, 180°, 270°의 4방향으로 피스톤로드(22a,22b,22c,22d)가 배열되도록 하였다.

이때, 상기 연결잭과 유압호스간의 연결구조는 도 2에 도시된 바와 같이, 외주연에 너트(208a)가 게재되며 유입공(202a) 내주연에 오링(204a) 및 볼스토퍼(206a)가 게재된 연결잭(20a,20b)과; 외주연 일측에 상기 너트(208a)가 체결되는 나사부(212a)가 형성되고, 외주연 타측에는 상기 볼스토퍼(206a)에 대응하는 환턱(214a)이 형성된 끼움부(210a)가 유압호스(21a,21b)의 끝단에 구비된 것이며, 상기 연결잭(20a,20b)에 끼움부(210a)가 암수 끼움결합된 후 너트(208a)를 체결함으로써 고정이 완료된다.

또한, 상기 제1 및 제2실린더장치(2a,2b)는 제어부에 의해 시차를 두고 2단계에 걸쳐 연속되게 동작되는 것으로, 제1 및 제2호형지지편(24a,24b)을 담당하는 제1실린더장치(2a)가 먼저 동작하여 그의 피스톤로드(22a,22b)가 인입된 후 나머지 제3 및 제4호형지지편(24c,24d)을 담당하는 제2실린더장치(2b)가 동작하여 피스톤로드(22c,22d)가 인입됨으로써 수축동작이 완료되며, 팽창동작시에는 상기의 역순으로 진행된다.

따라서, 중심축(4) 상에 다수개의 조로 설치된 제1 및 제2실린더장치는 유압호스에 의해 연통되어 있으므로, 수축 및 팽창구동이 동시에 이루어질 수 있다.

상기 제1 내지 제4호형지지편(24a,24b,24c,24d)은, 필요로 하는 맨드럴(A)의 외경과 동일한 원통체를 길이방향으로 실린더장치(2)의 피스톤로드(22a,22b,22c,22d)의 갯수에 맞도록 4 등분시켜 제작되는 것으로, 제1 내지 제4호형지지편(24a,24b,24c,24d)이 접어졌을 때는 하나의 원통체를 이루도록 하였으며, 제1 내지 제4호형지지편(24a,24b,24c,24d)의 내주연 일측에는 상기 피스톤로드(22a,22b,22c,22d)의 끝단이 체결되어 고정된다.

그런데, 원통형으로 배열된 제1 내지 제4호형지지편(24a,24b,24c,24d)은 상기 피스톤로드(22a,22b,22c,22d)의 출입동작에 의해 동시에 수축되거나 팽창되는 동작이 이루어지게 되는데, 이러한 수축 및 팽창동작은 시차를 두고 2단계에 걸쳐 수행되므로 제1 내지 제4호형지지편(24a,24b,24c,24d)은 서로 부딪히지 않게 된다.

따라서, 도면에서 보이듯이, 먼저 1단계로 수축 또는 팽창되는 제1 및 제2호형지지편(24a,24b)은 그 절단각도를 중심부에 대해 '∧ '형상으로 비스듬하게 형성시킴으로써 수축시 제3 및 제4호형지지편(24c,24d)과 부딪힘을 방지할 수 있고, 팽창시 전개된 제1 내지 제4호형지지편(24a,24b,24c,24d)간에 틈새가 없도록 하였다.

이와 같이 구성된 본 발명의 사용상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 중심홈에 와인딩머신의 척(도시하지 않음)을 고정시킴으로써 본 발명의 맨드럴장치(A)를 거치시킨 후 유압호스(21a,21b)를 연결잭(20a,20b)에 연결시킨 상태에서 제어부(도시하지 않음)에 의해 상기 제1 및 제2실린더장치(2a,2b)를 구동시켜 피스톤로드(22a,22b,22c,22d)가 인출되게 하여 제1 내지 제4호형지지편(24a,24b,24c,24d)이 인출되어 원통체를 이루도록 함으로써 적절한 맨드럴(A)이 형성되게 한다.

이후, 유압호스(21a,21b)를 연결잭(20a,20b)에서 분리시킨 후 상기 제1 내지 제4호형지지편(24a,24b,24c,24d)의 외면에 필라멘트 와인딩작업을 실시하면서 일정 시간 경화시킨다.

경화가 완료되어 복합재료관(100)이 성형되면 다시 상기 연결잭(20a,20b)에 유압호스(21a,21b)를 연결시키고, 제어부에 의해 제1실린더장치(2a)를 구동시켜 그의 피스톤로드(22a,22b)를 인입시키면 이에 동반되어 제1 및 제2호형지지편(24a,24b)이 수축되는 1단계가 진행되고, 곧바로 제2실린더장치(2b)가 작동되어 제3 및 제4호형지지편(22c,22d)이 수축되는 2단계 동작이 이루어짐으로써 제1 내지 제4호형지지편(24a,24b,24c,24d)이 내측으로 수축됨에 의해 복합재료관(100)의 내면과 이탈되도록 한다.

이렇게 완전한 이탈이 이루어지면 완성된 복합재료관을 맨드럴장치로부터 탈형시켜서 완제품을 얻을 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 필라멘트 와인딩용 맨드럴장치은 맨드럴의 외면을 이루는 제1 내지 제4호형지지편이 유압장치에 의해 동시에 팽창 및 수축이 가능하여 맨드럴의 직경을 필요에 따라 변경시킬 수 있게 함으로써, 그 외면에 권회되어 경화된 복합재료관을 간편하게 탈형시킬 수 있어 제조공수를 절감할 수 있으며, 불량율을 현저히 절감시킬 수 있는 장점이 제공된다.

Claims (5)

1. 일정 길이의 중심축(4)과;

   상기 중심축(4)으로부터 외측을 향하되, 상호 대향되도록 배치된 복수개의 피스톤로드(22a,22b,22c,22d)가 구비되어 상기 중심축(4) 상에 설치된 제1 및 제2실린더장치(2a,2b)와;

   상기 제1 및 제2실린더장치(2a,2b)의 피스톤로드(22a,22b,22c,22d)에 결합되며, 상기 중심축(4)의 외측에 배치된 제1 내지 제4호형지지편(24a,24b,24c,24d)과;

   상기 제1 및 제2실린더장치(2a,2b)를 구동시켜서 상기 피스톤로드(22a,22b,22c,22d)를 인입시키거나 인출시키는 제어부;

   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩용 맨드럴장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1실린더장치(2a)의 피스톤로드(22a,22b)와, 상기 제2실린더장치(2b)의 피스톤로드(22c,22d)는 서로 직교되게 배치되되, 상기 중심축(4)을 기준으로 0°와 180°방향으로 피스톤로드(22a,22b)가 대향되게 배치되고, 90°와 270°방향으로 피스톤로드(22c,22d)가 대향되게 배치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩용 맨드럴장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제1실린더장치(2a)의 피스톤로드(22a,22b)와, 제2실린더장치(2b)의 피스톤로드(22a,22b)는 시차를 두고 순차적으로 작동되어 2단계 동작으로 수축 및 팽창되도록 한 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩용 맨드럴장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1 내지 제4호형지지편(24a,24b,24c,24d)은 원통체를 길이방향으로 등분시켜서 된 호형의 편체이며, 상기 제1 및 제2실린더장치(2a,2b)의 인출동작에 의해 피스톤로드(22a,22b,22c,22d)가 인출되면 원통체를 이루도록 한 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩용 맨드럴장치.
5. 삭제

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