KR101029047B1 - 구형(球形) 섬유권취물 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 완충재로 사용 가능한 구형(球形) 섬유권취물 제조방법 및 구형 섬유권취물 제조용 섬유권취장치에 관한 것으로서, 구형(球形)의 코어(core) 또는 맨드렐(mandrel)을 사용하지 않고 실을 구형(球形)으로 감을 수 있는 방법과 그 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 구형 섬유권취물 제조방법은, 권취용 보빈의 중앙부에 집중적으로 실을 감아 원통형의 1차 섬유권취물을 형성하는 노멀와인딩 단계(normal winding step)와, 1차 섬유권취물의 둘레에 헬리컬와인딩 방식으로 실을 감아 타원형의 2차 섬유권취물을 형성하는 헬리컬와인딩 단계(helical winding step)와, 2차 섬유권취물의 둘레에 폴라와인딩 방식으로 실을 감아 구형 섬유권취물을 형성하는 폴라와인딩 단계(polar winding step)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 구형 섬유권취물 제조용 섬유권취장치는, 실을 권취하는 권취용 보빈과, 권취용 보빈의 회전축에 평행한 수평방향으로 좌우 이동을 하고 권취용 보빈의 회전축에 직교하는 수직방향으로 전후 신축운동을 하면서 실을 공급하는 트래버스 기구(traverse mechanism)로 구성되며, 특히 상기 트래버스 기구가 좌우이송모터와, 좌우이송모터에 연결되는 좌우이송안내부와, 좌우이송모터의 구동에 의해 좌우이송안내부를 따라 좌우로 이동하는 평판과, 평판 상에 탑재되는 전후신축모터와, 전후신축모터에 연결되는 전후신축안내부와, 전후신축모터의 구동에 의해 전후신축안내부를 따라 권취용 보빈의 회전축에 직교하는 수직방향으로의 전후 신축운동이 가능한 트래버스를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

구형(球形), 권취, 보빈, 사선, 폴라와인딩

Description

구형(球形) 섬유권취물 제조방법{Winding Method for the Spherical Shape without Core}

본 발명은 어느 방향에서 눌러도 섬유권취물이 쉽게 찌그러지지 않고 복원되어 완충재로 사용 가능한 구형(球形) 섬유권취물 제조방법 및 구형 섬유권취물 제조용 섬유권취장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 구형(球形)의 코어(core) 또는 맨드렐(mandrel)을 사용함이 없이 일반적인 형태의 권취용 보빈에 실을 구형(球形)으로 감을 수 있는 방법과 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 보빈(bobbin)에 실을 감을 때는, 실에 의해 이루어지는 섬유권취물이 원기둥 형상이나 원뿔대 형상이 되도록 감는다.

이와 다른 방식으로서, 예를 들면, 공개특허 10-2002-0020762에 개시된 것처럼, 섬유권취물의 사층(絲層)이 붕괴되는 것을 예방할 수 있도록, 섬유권취물의 양측 단부가 비스듬하게 경사지는 형태로 실이 권취되기도 한다.

이러한 일반적인 형태의 권취(이하, 노멀와인딩(normal winding)이라 함)를 위해, 권취용 보빈은 고속으로 회전하며, 보빈의 회전축에 직교하는 수직방향으로 실이 공급되어 감기게 된다.

권취용 보빈에 실을 공급할 때는 트래버스(traverse)라고 부르는 섬유공급수단이 사용되는데, 이 트래버스는 보빈과 일정한 거리를 유지한 채 보빈의 회전축에 평행한 수평방향으로 좌우 이동을 하는 1차원 운동을 하게 된다.

따라서 트래버스의 좌우 이동 속도를 조절하면, 섬유권취물이 원기둥 형상이나 원뿔대 형상으로 제조될 수도 있고, 섬유권취물의 양측 단부가 비스듬하게 경사진 형상으로 제조될 수도 있다.

하지만, 종래 트래버스(100)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 보빈(200)의 회전축에 평행한 수평방향으로만 이동할 수 있으므로, 섬유권취물(300)을 원통형 이외의 다른 형상, 예를 들면 구형(球形)으로 만드는 것이 불가능하다.

그래서 종래에는 구형 섬유권취물을 제조할 때, 구형(球形)의 코어(core) 또는 맨드렐에 실을 감는 방법이 사용되었는데, 이 방법에 의하면, 구형 섬유권취물의 내부에 구형의 코어 또는 맨드렐이 남게 된다. 이 때문에, 종래의 방법에서는 구형 섬유권취물로부터 구형의 코어 또는 맨드렐을 제거하는 후공정이 실시되었다.

또한, 종래 방법에서는, 구형의 코어 또는 맨드렐이 구형 섬유권취물로부터 용이하게 제거될 수 있도록 이들 구형의 코어 또는 맨드렐이 분해조립이 가능한 구조로 제작되거나, 열(熱) 또는 용매에 의해 용해될 수 있는 소재로 제작되거나, 공기의 주입과 배출에 의해 팽창 및 수축 가능한 신축성 소재로 제작되었다.

또한, 미국특허 3,951,349에 의해 알 수 있듯이, 종래 방법에서는 구형의 코어 또는 맨드렐에 대한 실(섬유)의 공급이 원활히 이루어지도록 하기 위해, 3축 제어 이상의 자유도를 가진 복잡한 구조의 섬유공급장치가 사용되었다.

그런데 이러한 종래 방법에 의하면, 구형의 코어 등을 제거하는 후공정이 행해져야 하므로, 구형 섬유권취물을 얻을 때까지의 공정시간이 긴 단점이 있다.

또한, 3축 제어 이상의 자유도를 가진 복잡한 섬유공급장치가 사용되므로 섬유공급장치의 유지·보수에 많은 노력과 비용이 들며, 구형 섬유권취물의 제조비용이 증가하는 단점이 있다.

또한, 종래 방법에 따라 얻어진 구형 섬유권취물은 구형의 코어가 제거되었을 때 그 내부에 커다란 공간이 생기기 때문에, 외부에서 충격이 가해지면 구형 섬유권취물이 쉽게 찌그러지는 단점이 있다.

본 발명은, 구형의 코어 또는 맨드렐을 사용함이 없이 일반적인 형태의 권취용 보빈에 실을 감아도 구형 섬유권취물이 제조 가능한, 구형(球形) 섬유권취물 제조방법 및 구형 섬유권취물 제조용 섬유권취장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명에 의한 구형(球形) 섬유권취물 제조방법은, 권취용 보빈의 중앙부에 집중적으로 실을 감아 원통형의 1차 섬유권취물을 형성하는 노멀와인딩 단계와; 1차 섬유권취물의 둘레에 헬리컬와인딩 방식으로 실을 감아 타원형의 2차 섬유권취물을 형성하는 헬리컬와인딩 단계와; 2차 섬유권취물의 둘레에 폴라와인딩 방식으로 실을 감아 구형 섬유권취물을 형성하는 폴라와인딩 단계; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 구형(球形) 섬유권취물 제조방법은, 상술한 방법과 달리, 권취용 보빈의 중앙부에 집중적으로 실을 감아 원통형의 1차 섬유권취물을 형성하는 노멀와인딩 단계와; 1차 섬유권취물의 둘레에 폴라와인딩 방식으로 실을 감아 구형 섬유권취물을 형성하는 폴라와인딩 단계; 를 포함하는 구성일 수도 있다.

또한, 본 발명에 의한 구형 섬유권취물 제조용 섬유권취장치는, 실을 권취하는 권취용 보빈과, 권취용 보빈의 회전축에 평행한 수평방향으로 좌우 이동을 하고 보빈의 회전축에 직교하는 수직방향으로 전후 신축운동을 하면서 실을 공급하는 트래버스 기구로 구성되는 구형 섬유권취물 제조용 섬유권취장치로서, 특히 트래버스 기구(traverse mechanism)가 좌우이송모터와, 좌우이송모터에 연결되는 좌우이송안내부와, 좌우이송모터의 구동에 의해 좌우이송안내부를 따라 좌우로 이동하는 평판과, 평판 상에 탑재되는 전후신축모터와, 전후신축모터에 연결되는 전후신축안내부와, 전후신축모터의 구동에 의해 전후신축안내부를 따라 보빈의 회전축에 직교하는 수직방향으로의 전후신축운동이 가능한 트래버스를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 트래버스는, 좌우이송안내부를 따른 좌우 수평이동과 전후신축안내부를 따른 전후 신축운동의 조합에 의해, 보빈을 둘러싸는 반원형의 경로를 따라 실을 공급하게 된 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 구형의 코어 또는 맨드렐이 사용되지 않으므로 제조완료된 구형 섬유권취물의 내부에 구형의 코어 또는 맨드렐이 남는 문제가 없다. 따라서 구형 섬유권취물로부터 구형의 코어 또는 맨드렐을 제거하기 위한 후공정이 필요 없어 공정시간이 단축될 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 보빈에 실을 공급하는 트래버스가 보빈의 회전축에 평행한 수평방향으로 좌우 이동을 하고 보빈의 회전축에 직교하는 수직방향으로 전후 신축운동을 함으로써, 구형 섬유권취물이 제조 가능하다. 따라서, 장치의 유지·보수에 노력과 비용이 적게 들며, 구형 섬유권취물의 제조비용도 종래보다 절감될 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 보빈이 차지하고 있던 자리만 비게 되므로 종래보 다 구형 섬유권취물의 내부에 생기는 공간의 크기가 작다. 따라서 구형 섬유권취물의 형태안정성이 향상될 수 있다.

이하, 첨부도면에 의거하여, 본 발명에 따른 구형(球形) 섬유권취물 제조방법 및 구형 섬유권취물 제조용 섬유권취장치의 구체적인 내용을 설명한다.

먼저, 도면과 관련하여, 첨부된 도 1은 본 발명에 따른 구형 섬유권취물 제조용 섬유권취장치의 트래버스가 폴라와인딩 방식으로 작동하는 경우, 트래버스가 권취용 보빈의 단부에 위치해 있을 때의 상태도이고, 도 2는 본 발명에 따른 구형 섬유권취물 제조방법에서의 노멀와인딩 단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 헬리컬와인딩 단계를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 폴라와인딩 단계를 설명하기 위한 도면이다.

도면에 나타나 있는 바와 같이, 본 발명의 구형 섬유권취물 제조용 섬유권취장치는, 실을 권취하는 권취용 보빈(11)(이하, 보빈으로 약칭한다)과, 보빈(11)의 회전축에 평행한 수평방향으로 좌우 이동을 하고 보빈의 회전축에 직교하는 수직방향으로 전후 신축운동을 하면서 실을 공급하는 트래버스 기구(traverse mechanism)로 구성되어 있다.

또한, 트래버스 기구는 좌우이송모터(14)와, 좌우이송모터(14)에 연결되어 있는 좌우이송안내부(15)와, 좌우이송모터(14)의 구동에 의해 좌우이송안내부(15)를 따라 좌우로 수평이동이 가능한 평판(52)과, 평판(52) 상에 설치되는 전후신축모터(50)와, 전후신축모터(50)에 연결되어 있는 전후신축안내부(51)와, 전후신축모 터(50)의 구동에 의해 전후신축안내부(51)를 따라 보빈(11)의 회전축에 직교하는 수직방향으로 전후신축운동을 행하는 트래버스(12)로 구성되어 있다.

다시 말해, 이 트래버스(12)는 전후신축안내부(51)를 따라 보빈(11) 쪽으로 접근하는 전진과 보빈(11)에서 멀어지는 후진이 가능한 구조로 되어 있으며, 좌우이송모터(14)와 연결된 좌우이송안내부(15)를 따라 좌우 이동도 가능하다.

그 결과, 트래버스(12)에 의해 공급되는 실(13)은, 트래버스(12)의 좌우 수평이동과 전후 신축운동의 조합운동인 2차원 운동에 의해, 보빈(11)에 공급되는 상태가 제어되면서, 구형 섬유권취물(10)이 제조된다.

보빈(11)의 중앙부에 집중적으로 실(13)을 권취하여 원통형의 1차 섬유권취물(21)을 형성하는 첫번째 단계(노멀와인딩 단계)에서는, 트래버스(12)가 전후신축운동은 하지 않고 좌우로 수평이동만 하거나, 좌우이송안내부(15)의 대략 중앙부에 정지해 있다.

첫 번째 단계에서 형성되는 1차 섬유권취물(21)은, 원기둥 형상이거나, 또는 도 2에 도시된 것처럼, 사층 붕괴를 방지하기 위해, 양측 단부가 약간 경사진 형상일 수 있다.

두 번째 단계(헬리컬와인딩 단계)에서는, 첫 번째 단계에서 형성된 1차 섬유권취물(21) 주위에 사선(helical)으로 실(13)을 감는다. 이러한 헬리컬와인딩 운동을 위해, 트래버스(12)의 좌우 수평이동 범위는 좀 더 확대되며, 이러한 두 번째 단계를 통해 얻어지는 2차 섬유권취물(22)은 좀 더 구형(球形)에 가까운 형태를 취하게 된다.

마지막 단계(폴라와인딩 단계)에서는, 두 번째 단계에서 형성된 2차 권취물(22) 주위를 실(13)로 감싸, 완전한 형태의 구형 섬유권취물(10)이 제조되도록 하는 폴라와인딩 운동이 실시된다. 이러한 폴라와인딩 운동을 수행하기 위해, 트래버스(12)는 좌우 수평이동과 동시에 전후 신축운동을 수행하게 된다. 즉, 트래버스(12)가 보빈(11)의 중앙부에 위치할 때는 트래버스(12)의 선단을 보빈(11)의 회전축으로부터 멀리 후퇴시키고, 트래버스(12)가 보빈(11)의 양측 단부에 위치할 때는 트래버스(12)의 선단을 보빈(11)의 회전축에 가깝게 접근시키는 폴라와인딩 운동을 행하게 된다. 이러한 폴라와인딩 운동은 보빈(11)을 둘러싸는 반원형의 경로를 따라 이루어지며, 이 과정을 통해, 완전한 형태의 구형 섬유권취물(10)이 제조된다.

[실시예]

바깥지름이 5㎜이고 길이가 80㎜인 금속 보빈과, 300 데니어의 섬도를 가지는 폴리에스테르 섬유(실)를 준비한다. 금속 보빈이 회전하는 상태에서, 폴리에스테르 섬유를 금속 보빈에 공급하며, 이때 트래버스의 좌우 이동거리는 최대 20㎜에서 최소 15㎜로 설정한다. 더 구체적으로, 폴리에스테르 섬유는 권취 높이가 13㎜가 될 때까지 계속해서 금속 보빈에 공급되며, 이때 트래버스의 좌우 이동거리는 20㎜에서 조금씩 감소시켜 마지막에는 좌우 이동거리가 15㎜가 되도록 한다.

이렇게 하는 이유는, 1차 섬유권취물(21)의 양측 단부가 경사지게 하여 사층 붕괴가 일어나지 않도록 하기 위함이다.

1차 섬유권취물(21)이 제조되는 첫 번째 단계에서는, 보빈(11)에 감기는 실(13)의 권취 각도가 보빈(11)의 회전축에 대해 대략 수직(90°)을 이루도록 한다.

두 번째 단계에서는, 트래버스의 좌우 이동거리를 40㎜로 확대하여, 첫 번째 단계에서 형성된 1차 섬유권취물(21) 주위에 사선으로 실(13)이 감기도록 한다. 이때, 실(13)의 권취 각도는 보빈(11)의 회전축에 대해 대략 60°를 이루도록 한다.

마지막 단계에서는, 트래버스의 좌우 이동거리를 60㎜로 확대하고, 전후신축거리를 30㎜로 설정하여, 타원형의 2차 섬유권취물(22)을 둘러싸는 반원형의 경로를 따라 트래버스가 이동되도록 한다. 여기서, 반원형의 경로는 상징적인 의미로서, 트래버스의 좌우 수평이동과 전후 신축운동이 단계적으로 따로따로 이루어지는 경우에는 트래버스가 사실상 ∪자 형상의 경로를 따라 움직이고, 좌우 수평이동과 전후 신축운동이 동시에 이루어지는 경우에는 상기 트래버스가 ∨자 형상이나 ∪자 형상의 경로를 따라 움직인다.

한편, 마지막 단계에서는, 2차 섬유권취물의 양측 단부에서의 실(13)의 권취 각도가 보빈(11)의 회전축에 대해 30°를 이루도록 한다.

마지막 단계를 마친 구형 섬유권취물(10)은, 지름 40㎜ 정도의 완전한 구형 형태를 취한다.

한편, 상술한 세 단계 중에, 두 번째 단계(헬리컬와인딩 단계)는 생략될 수도 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 범위는 상술한 특정 실시예에 한정되지 않으며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 구형(球形) 섬유권취물 제조용 섬유권취장치의 트래버스가 폴라와인딩 방식으로 작동하는 경우, 트래버스가 권취용 보빈의 단부에 위치해 있을 때의 상태도.

도 2는 본 발명에 따른 구형 섬유권취물 제조방법에서의 노멀와인딩 단계를 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 구형 섬유권취물 제조방법에서의 헬리컬와인딩 단계를 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 구형 섬유권취물 제조방법에서의 폴라와인딩 단계를 설명하기 위한 도면.

도 5는 종래의 섬유권취장치를 개략적으로 나타낸 도면.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10...구형 섬유권취물

11...권취용 보빈

12...트래버스

13...실

14...좌우이송모터

15...좌우이송안내부

21...1차 섬유권취물

22...2차 섬유권취물

50...전후신축모터

51...전후신축안내부

52...평판

Claims (4)

1. 구형(球形) 섬유권취물 제조방법에 있어서,

   권취용 보빈의 중앙부에 집중적으로 실을 감아 원통형의 1차 섬유권취물을 형성하는 노멀와인딩 단계와;

   상기 1차 섬유권취물의 둘레에 헬리컬와인딩 방식으로 실을 감아 타원형의 2차 섬유권취물을 형성하는 헬리컬와인딩 단계와;

   상기 2차 섬유권취물의 둘레에 폴라와인딩 방식으로 실을 감아 구형(球形) 섬유권취물을 형성하는 폴라와인딩 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 구형(球形) 섬유권취물 제조방법.
2. 구형(球形) 섬유권취물 제조방법에 있어서,

   권취용 보빈의 중앙부에 집중적으로 실을 감아 원통형의 1차 섬유권취물을 형성하는 노멀와인딩 단계와;

   상기 1차 섬유권취물의 둘레에 폴라와인딩 방식으로 실을 감아 구형 섬유권취물을 형성하는 폴라와인딩 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 구형(球形) 섬유권취물 제조방법.
3. 삭제
4. 삭제

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