KR101163538B1 - 필라멘트 와운드 압력 용기 제작용 와인딩 머신에 이용되는 커터겸용 필라멘트 가이드 및 와인딩 머신이 포함되는 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 필라멘트 와운드 압력 용기 제작용 와인딩 머신에 이용되는 커터겸용 필라멘트 가이드 및 그 커터겸용 필라멘트 가이드가 적용된 필라멘트 와운드 압력 용기 제작용 와인딩 머신 및 그 와인딩 머신이 포함되는 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템 및 그 자동화 제조 시스템에 의해 제조된 필라멘트 와운드 압력 용기에 관한 것으로, 다수의 필라멘트의 끝단을 잡아 라이너에 자동 공급하는 캐칭유닛, 상기 캐칭유닛을 수평 이동·복귀하도록 하는 수평이동실린더, 필라멘트를 자르는 커팅부로 구성하는 커터겸용 필라멘트 가이드에, 레진이 함침된 필라멘트를 공급하여, 샤프트에 조립된 라이너에 감아내는 와인딩 머신이 구비되어; 필라멘트를 공급하는 크릴, 필라멘트를 함침하는 레진이 구비된 레진함침부; 상기 와인딩 머신; 레진의 경화 온도로 가열한 뒤 냉각하는 레진경화부; 라이너에 조립된 샤프트를 분리하는 샤프트제거부; 가압, 내압 시험을 하는 시험부; 밸브와 임팩트쉴드를 조립하는 마감부로 구성하는 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템을 순차로 구성하여, 상기 와인딩 머신과 자동화 제조 시스템에 의해, 균일한 물성과 높은 품질을 가지는 필라멘트 와운드 압력 용기를, 높은 생산성으로 안전하고 용이하게 생산할 수 있는 것이다.

Description

필라멘트 와운드 압력 용기 제작용 와인딩 머신에 이용되는 커터겸용 필라멘트 가이드 및 와인딩 머신이 포함되는 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템 {the guide with cutter for making of filament wound pressure vessels and the auto manufacture system therewith}

본 발명은 필라멘트 와운드 압력 용기 제작용 와인딩 머신에 이용되는 커터겸용 필라멘트 가이드 및 그 커터겸용 필라멘트 가이드가 적용된 필라멘트 와운드 압력 용기 제작용 와인딩 머신 및 그 와인딩 머신이 포함되는 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템 및 그 자동화 제조 시스템에 의해 제조된 필라멘트 와운드 압력 용기에 관한 것으로, 다수의 필라멘트의 끝단을 잡아 라이너에 자동 공급하는 캐칭유닛, 상기 캐칭유닛을 수평 이동·복귀하도록 하는 수평이동실린더, 필라멘트를 자르는 커팅부로 구성하는 커터겸용 필라멘트 가이드에, 레진이 함침된 필라멘트를 공급하여, 샤프트에 조립된 라이너에 감아내는 와인딩 머신이 구비되어; 필라멘트를 공급하는 크릴, 필라멘트를 함침하는 레진이 구비된 레진함침부; 상기 와인딩 머신; 레진의 경화 온도로 가열한 뒤 냉각하는 레진경화부; 라이너에 조립된 샤프트를 분리하는 샤프트제거부; 가압, 내압 시험을 하는 시험부; 밸브와 임팩트쉴드를 조립하는 마감부로 구성하는 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템을 순차로 구성하여, 상기 와인딩 머신과 자동화 제조 시스템에 의해, 균일한 물성과 높은 품질을 가지는 필라멘트 와운드 압력 용기를, 높은 생산성으로 안전하고 용이하게 생산할 수 있는 것이다.

일반적으로, 기체를 수용하는 용기(또는, 압력 용기)는, 중간은 튜브 형태(실린더 형상)이고, 양단은 반구 형태의 형상으로, 일단에는 기체의 입출구가 형성된 구조를 가지며, 이러한 용기는 수용하는 기체의 압력을 견디기 위해서, 기존에는 금속 재질로 제작하였으나, 최근에는 필라멘트 와운드 용기(filament wound vessels, 또는 필라멘트 와운드 압력 용기, filament wound pressure vessels)를 사용한다.

상기 필라멘트 와운드 용기는, 그 분야의 통상의 용기 형태로 형상화한 라이너(주로, 강도가 우수한 합성수지로 만든다)를 구비하고, 탄소 섬유, 유리 섬유 등과 같이 내구성이 우수한 특성을 가지는 필라멘트(필라멘트는 다수 가닥을 단위로 사용한다)를 레진(주로 열경화성 레진)에 함침한 다음, 상기 구비된 라이너의 외주연을 따라 다수회 감아서 적절한 두께를 만든 다음 경화시켜 필라멘트 와운드 용기를 구성한다.

그래서 필라멘트 와운드 용기는, 라이너 외부에 다수 가닥 및 다수개의 필라멘트가 보강되어, 가벼우면서도, 내화학성, 내후성, 강도, 내구성 및 내압성이 우수한 특징이 있다.

이러한 필라멘트 와운드 용기를 제조하기 위한 필라멘트 와인딩 제조 장치의 예를 들면 다음과 같다.

첫 번째 예로, 국내공개특허 제 2004-00154756호에는, 고정장치부에 고정시킨 가공물의 외측에서 회전, 이동하면서 테이프를 가공물에 감는 와인딩 장치를 구성하되, 상기 와인딩 장치는 로봇 아암과 연결되어 가공물의 외주에서 회전 이동하면서 와인딩 작업이 이루어지게 한 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치에 대해서 게시되어 있다.

두 번째 예로, 국내실용신안 제0317059호에는, 각종 탱크 외부에 필라멘트를 소정간격으로 균일하게 와인딩할 수 있는 필라멘트 와인딩 머신을 구성함에 있어서, 상기 필라멘트 와인딩 머신을 구성하는 좌우의 바디 상에는 상하 다단으로 서보모터에 의해 각각 회전구동하는 척-스핀들과 이의 대응부에는 공압실린더에 의해 좌우 소정 폭 출몰작동할 수 있도록 이송축이 설치되고, 상기 좌우바디 상부는 가이드레일을 설치하여 서보모터에 의해 정역 구동되는 리드스크류를 설치하여 이와 연결된 캐리지가 좌우 이동될 수 있도록 하고, 상기 캐리지에는 필라멘트 가이더프레임이 전후로 슬라이드될 수 있도록 리드스크류를 정역구동되는 서보모터와 연결하며, 상기 가이더프레임에는 필라멘트 안내용 가이더를 정역 회전시키는 서보모터와 연결구동토록 하고, 상기 서보모터에는 필라멘트를 와인딩코자 하는 탱크에 따라 정역 회전 방향 및 회전수가 프로그램 제어될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 머신에 대해서 게시되어 있다.

그러나 앞서 예시한 와인딩 제조 장치 중에서, 첫 번째 와인딩 장치는, 로봇아암이 회전하면서 가공물에 테이프를 감게되고, 가공물은 회전하지 않으므로, 레진이 함침된 테이프를 감으면, 중력에 의해서, 레진이 하부쪽으로 이동하여, 가공물의 단면을 따라, 레진이 균일하게 경화하지 못하는 문제점이 있었으며, 또한, 가공물에 감기는 테이프를 로봇에 공급하거나, 테이프를 커팅하는 작업은, 기계를 정지시킨 다음 작업자에 의해 수동으로 이루어지게 되므로, 생산성이 낮고, 작업자의 안전성이 떨어지는 문제점이 있었다.

아울러, 앞서 예시한 와인딩 제조 장치 중에서, 두 번째 와인딩 머신은, 탱크를 고정하는 부분인 척-스핀들과 이송축이, 통상의 선반 구조인, 척(chuck)과 심압대(tail stock)와 같은 구조로 되어 있는데, 이러한 구조의 경우, 탱크의 일단은 척-스핀들에 의해 견고히 고정되지만, 이송축쪽에서는 탱크를 길이 방향으로 누르면서 고정하는 구조에서 탱크가 회전하면서, 탱크에 와인딩 작업을 하게 되므로, 척-스핀들과 멀어질수록 비틀림이 커지고, 처짐 현상이 발생하므로, 완성된 탱크의 길이 방향 및 원주 방향을 따라 품질과 물성이 균일하지 못한 문제점이 있었다.

더욱이, 기존의 필라멘트 와운드 용기의 제조 장치에서는, 필라멘트를 함침하여 라이너에 와인딩 하는 장치, 공급된 필라멘트를 커팅하는 장치, 라이너에 필라멘트를 감는 와인딩 장치, 열경화하는 장치, 마감하는 장치, 검사하는 장치, 포장하는 장치 등이 별개로 독립 구성되므로, 장비간 연계에 소요되는 시간이 길어 제품의 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자, 다수의 필라멘트의 끝단을 잡아 라이너에 자동 공급하는 캐칭유닛, 상기 캐칭유닛을 수평 이동·복귀하도록 하는 수평이동실린더, 필라멘트를 자르는 커팅부로 구성하는 커터겸용 필라멘트 가이드를 통상의 와운드 압력 용기 제작용 와인딩 머신에 적용함으로써, 수작업에 의해 진행되던 필라멘트의 공급과 커팅을 자동화하도록 한다.

또한, 와인딩 머신은, 수평이동운동을 제어하는 위치제어부, 상기 커터겸용 필라멘트 가이드, 샤프트가 관통 조립된 라이너, 상기 라이너의 샤프트 양단이 장착되어 회전하도록 구성한 라이너회전부, 샤프트가 조립된 라이너의 필라멘트 와인딩기로의 공급과 필라멘트가 감긴 라이너를 레진경화부로의 이송하기 위한 로봇으로 구성하여, 라이너에 필라멘트가 감기는 과정에서, 처짐을 방지하고, 길이 방향으로의 흔들림을 최소화하여, 제조하는 필라멘트 와운드 압력 용기를 비틀림과 변형이 없는 균일한 물성의 제품을 생산할 수 있도록 하며, 상기 로봇을 통해 라너회전부로 라이너의 공급, 필라멘트가 감긴 라이너의 레진경화부로의 이송이 용이하도록 한다.

또한, 상기의 필라멘트 와인딩 머신; 레진의 경화 온도로 가열한 뒤 냉각하는 레진경화부; 라이너에 조립된 샤프트를 분리하는 샤프트제거부; 가압, 내압 시험을 하는 시험부; 밸브와 임팩트쉴드를 조립하는 마감부로 구성하는 필라멘트 와운드 압력 용기 제조를 위한 자동화 제조 시스템을 구성하여, 상기 와인딩 머신과 이와 연계된 자동화 제조 시스템에 의해, 균일한 물성과 높은 품질을 가지는 필라멘트 와운드 압력 용기를 제공하고, 높은 생산성으로 필라멘트 와운드 압력 용기를 안전하고 용이하게 생산하도록 한다.

이와 같이 본 발명은, 다수의 필라멘트의 끝단을 잡아 라이너에 자동 공급하는 캐칭유닛, 상기 캐칭유닛을 수평 이동·복귀하도록 하는 수평이동실린더, 필라멘트를 자르는 커팅부로 구성하는 커터겸용 필라멘트 가이드를 통상의 와운드 압력 용기 제작용 와인딩 머신에 적용함으로써, 수작업에 의해 진행되던 필라멘트의 공급과 커팅을 자동화하는 효과가 있다.

또한, 와인딩 머신은, 수평이동운동을 제어하는 위치제어부, 상기 커터겸용 필라멘트 가이드, 샤프트가 관통 조립된 라이너, 상기 라이너의 샤프트 양단이 장착되어 회전하도록 구성한 라이너회전부, 샤프트가 조립된 라이너의 필라멘트 와인딩기로의 공급과 필라멘트가 감긴 라이너를 레진경화부로의 이송하기 위한 로봇으로 구성하여, 라이너에 필라멘트가 감기는 과정에서, 처짐을 방지하고, 길이 방향으로의 흔들림을 최소화하여, 제조하는 필라멘트 와운드 압력 용기를 비틀림과 변형이 없는 균일한 물성의 제품을 생산할 수 있도록 하며, 상기 로봇을 통해 라너회전부로 라이너의 공급, 필라멘트가 감긴 라이너의 레진경화부로의 이송이 용이한 효과가 있다.

또한, 상기의 필라멘트 와인딩 머신; 레진의 경화 온도로 가열한 뒤 냉각하는 레진경화부; 라이너에 조립된 샤프트를 분리하는 샤프트제거부; 가압, 내압 시험을 하는 시험부; 밸브와 임팩트쉴드를 조립하는 마감부로 구성하는 필라멘트 와운드 압력 용기 제조를 위한 자동화 제조 시스템을 구성하여, 상기 와인딩 머신과 이와 연계된 자동화 제조 시스템에 의해, 균일한 물성과 높은 품질을 가지는 필라멘트 와운드 압력 용기를 제공하고, 필라멘트 와운드 압력 용기의 생산이 용이하고, 높은 생산성과 안전성을 가지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템에 따른 전체 평면 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 크릴, 위치제어부, 레진함침부, 와인딩 머신을 보여주는 평면 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 크릴과 필라멘트간격가이드를 보여주는 평면 개략도.
도 4는 본 발명에 따라 에어제어센서가 부착된 상태의 필라멘트 와운드 라이너를 보여주는 평면도.
도 5는 본 발명에 따라 에어제어센서가 부착된 상태의 필라멘트 와운드 라이너를 보여주는 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 레진경화부의 챔버 내부에 위치한 컨베이어와 체인회전부를 보여주는 평면도.
도 7의 (가), (나), (다)는 본 발명에 따른 와인딩 머신의 커터겸용 필라멘트 가이드의 작동 상태를 보여주는 측면도.
도 8은 본 발명에 따른 와인딩 머신의 커터겸용 필라멘트 가이드의 평면도.
도 9는 본 발명에 따라 샤프트제거부, 시험부, 마감부를 보여주는 평면 개략도.
도 10은 본 발명에 따라 제조된 필라멘트 와운드 압력 용기를 보여주는 평면도 및 일부 확대 단면도.

본 발명은 필라멘트 와운드 압력 용기 제작용 와인딩 머신에 이용되는 커터겸용 필라멘트 가이드 및 그 커터겸용 필라멘트 가이드가 적용된 필라멘트 와운드 압력 용기 제작용 와인딩 머신 및 그 와인딩 머신이 포함되는 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템 및 그 자동화 제조 시스템에 의해 제조된 필라멘트 와운드 압력 용기에 관한 것으로, 다수의 필라멘트의 끝단을 잡아 라이너에 자동 공급하는 캐칭유닛, 상기 캐칭유닛을 수평 이동·복귀하도록 하는 수평이동실린더, 필라멘트를 자르는 커팅부로 구성하는 커터겸용 필라멘트 가이드에, 레진이 함침된 필라멘트를 공급하여, 샤프트에 조립된 라이너에 감아내는 와인딩 머신이 구비되어; 필라멘트를 공급하는 크릴, 필라멘트를 함침하는 레진이 구비된 레진함침부; 상기 와인딩 머신; 레진의 경화 온도로 가열한 뒤 냉각하는 레진경화부; 라이너에 조립된 샤프트를 분리하는 샤프트제거부; 가압, 내압 시험을 하는 시험부; 밸브와 임팩트쉴드를 조립하는 마감부로 구성하는 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템을 순차로 구성하여, 상기 와인딩 머신과 자동화 제조 시스템에 의해, 균일한 물성과 높은 품질을 가지는 필라멘트 와운드 압력 용기를, 높은 생산성으로 안전하고 용이하게 생산할 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 와인딩 머신을 설명하면서, 커터겸용 필라멘트 가이드를 설명하고, 이어서, 그 와인딩 머신을 포함하는 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템을 설명하며, 그 자동화 제조 시스템 이용한 필라멘트 와운드 압력 용기의 제조 과정을 순차로 설명하면 다음과 같다.

우선, 와인딩 머신은, 도2 및 도5에 도시한 바와 같이, 위치제어부(10), 커터겸용 필라멘트 가이드(20), 라이너회전부(30), 로봇(40)으로 순차로 구성한다.

먼저, 위치제어부(10)는, 도2 및 도5에 도시한 바와 같이, 필라멘트(311)의 수평상의 좌·우, 전·후 방향의 위치를 제어하는 장치로, 필라멘트(311)가 통과하는 수용부(13)의 수평 방향을 제어를 위해서 적어도 두 개의 직선이동수단(11)(11′)을 서로 수직으로 교차되게 설치하여, 수용부(13)가 직선이동수단(11)(11′)에 의해 수평 이동이 가능하도록 구성한다.

한편, 상기 직선이동수단(11)(11′)으로는, 직선 이동에 적합한 라이너가이드, 너트와 스크류 결합(너트와 스크류 결합은, 통상의 스크류, TM 스크류, 볼스크류, 롤러 스크류와 상기 스크류에 대응하는 너트를 사용한 결합을 말한다) 등이 적용되어, 수용부(13)의 이동이 용이하게 하고, 수용부(13)를 제어를 위해서 각 직선이동수단(11)(11′)에 모터(12)(12′)를 적용하여, 모터(12)(12′)의 작동으로 수용부(13)가 좌·우 방향으로 이동할 수 있도록 하는데, 이러한 방법은 통상, 수평상의 이동에 주로 적용되는 방법이므로 더욱 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

그리고 커터겸용 필라멘트 가이드(20)는 위치제어부(10)를 통과한 필라멘트(311)를 로봇(40)이 잡을 수 있는 위치까지 안내·복귀하고, 필라멘트(311)를 커팅할 수 있는 장치로, 도2 및 도5에 도시한 바와 같이, 위치제어부(10)에 종속되어 움직이게 되며, 캐칭유닛(21)과 수평이동실린더(22)와 커팅부(23)로 각각 구성한다.

먼저, 도7 및 도8에 도시한 바와 같이, 캐칭유닛(21)은 안내판(21a)과 상기 안내판(21a) 상부의 캐칭부(21b)로 구성하는데, 안내판(21a)은 내부에 길이 방향(필라멘트의 이동 방향)로 판 형태로 관통된 이동로(21a′)를 형성하고, 안내판(21a)의 상부 중간 부분에는 이동로(21a′)와 관통되는 푸시공(21a″)이 형성된 구조로, 푸시공(21a″)은 안내판(21a)의 폭을 따라 형성하는 것이 바람직하다.

그리고 캐칭부(21b)는 안내판(21a)의 푸시공(21a″) 상부측에 구성하는데, 캐칭부(21b)는 캐처(21b′)와 캐칭실린더(21b″)로 구성하며, 더욱 자세하게는, 캐칭실린더(21b″)는 안내판(21a)을 벗어난 위치에 안내판(21a)의 푸시공(21a″) 양단 상부측에 적어도 한 쌍(도면에는 양측에 두 개씩 두 쌍이 설치된 것으로 도시되어있다)으로 구성하고, 상기 캐칭실린더(21b″)의 로드에는 캐처(21b′)를 설치하며, 캐칭실린더(21b″)와 안내판(21a)은 일정 간격을 가지고, 일체된 구조를 가진다.

그래서 캐칭실린더(21b″)에 의해 캐처(21b′)가 상·하로 작동하되, 도7의 (가) 및 (다)에 도시한 바와 같이. 캐처(21b′)는 캐칭실린더(21b″)의 작동으로 푸시공(21a″)에 끼워지면서 안내판(21a)의 이동로(21a′) 바닥까지 닿고, 복귀 방향으로는 푸시공(21a″)을 벗어나는 행정 거리를 가진다.

그리고 도7의 (가) 및 (다)에 도시한 바와 같이, 수평이동실린더(22)는 캐칭부(21b)의 전면 방향(안내판의 필라멘트 입구 방향)에 구성하고, 수평이동실린더(22)의 로드는 캐칭유닛(21)에 연결되어, 수평이동실린더(22)에 의해 캐칭유닛(21)를 전면 방향으로 이동시켰다가 다시 복귀하는 직선 운동을 반복한다.

아울러, 커팅부(23)는 캐칭부(21b)의 후면 방향(안내판의 필라멘트 출구 방향)에 구성하며, 커팅부(23)는 커팅실린더(23b)와 그 실린더 로드에 설치되는 칼날(23a)로 구성하는데, 도7의 (가) 및 (나)에 도시한 바와 같이, 커팅실린더(23b)의 작동으로 칼날(23a)은 안내판(21a)의 위치를 통과하도록 하며(안내판을 통과하는 필라멘트를 칼날에 의해 자르도록 한다), 커팅실린더(23b)의 고정위치는 수평이동실린더(22)에 의해 움직이는 캐칭유닛(21)의 이동에 간섭이 없는 위치에 설치하는 것이 바람직하다.

이렇게 커터겸용 필라멘트 가이드(20)는, 캐칭부(21b)와 상기 캐칭부(21b) 전·후면의 수평이동실린더(22)와 커팅부(23)로 구성하며, 이러한 커터겸용 필라멘트 가이드(20)는, 도7 및 도8에 도시한 바와 같이, 상기 캐칭유닛(21)의 안내판(21a)의 이동로(21a′)로 필라멘트(311)가 통과하되, 필라멘트(311)의 커팅시에는, 캐칭실린더(21b″)가 작동되어 캐처(21b′)가 필라멘트(311)를 눌러 고정한 상태에서, 커팅실린더(23b)의 작동으로 칼날(23a)이 필라멘트(311)를 절단한다.

그리고 캐칭유닛(21) 전면으로 필라멘트(311)를 일정 길이로 돌출하기 위해, 캐칭실린더(21b″)의 작동으로, 캐처(21b′)가 필라멘트(311)를 눌러 고정한 상태(필라멘트를 잡고 있는 상태)에서, 수평이동실린더(22)의 작동으로 캐칭유닛(21)이 전면 방향으로 이동한 다음, 캐칭실린더(21b″)의 작동으로 캐처(21b′)가 원래 위치로 복귀하고, 순차로, 수평이동 실린더의 작동으로 캐칭유닛(21)이 본래의 위치로 복귀하면, 캐칭유닛(21) 전면으로 필라멘트(311)가 전면으로 돌출된 상태를 유지한다.

참고로, 상기 커터겸용 필라멘트 가이드(20)에서 사용하는 각 캐칭실린더(21b″), 수평이동실린더(22), 커팅실린더(23b)와 같은 실린더는 수직 이동을 위한 것으로, 그 실린더는 앞서 설명한 직선이동수단(라이너가이드, 너트와 스크류 결합 등)의 예들과 모터의 결합으로 대체할 수 있으나, 빠른 작동과 구조의 최소화를 위해 실린더를 사용하는 것이 바람직하다.

아울러, 이와 같은 커터겸용 필라멘트 가이드(20)는, 통상의 와인딩 머신(100)에서, 라이너(200)에 필라멘트(311)를 공급하고 커팅하는 가이드로 사용할 수 있는 것이다.

그리고 커터겸용 필라멘트 가이드(20) 다음으로는, 라이너회전부(30)가 설치되는데, 도2 및 도5에 도시한 바와 같이, 라이너회전부(30)는, 라이너(200)가 설치되어 회전하도록 구성한 것으로, 필라멘트(311)가 공급되는 방향에 대해서 양쪽으로, 척(31)과 샤프트클램프(32)가 맞보게 구성하고, 샤프트클램프(32)는 샤프트부재(샤프트 종류를 말함)가 끼워지도록 조립되어 자유 회전하도록 구성하고, 척(31) 측에는 모터에 의해 회전하도록 구성한다.

한편, 상기 라이너회전부(30)는, 라이너(200)와 조립된 샤프트(210)의 양단이 조립되는데, 라이너(200)와 샤프트(210)는 미리 조립된 상태로 공급하며, 그 구조를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 라이너(200)는 내화학성, 내후성, 강도, 내구성 및 내압성 우수한 합성수지를 이용하되, 주로 고밀도폴리에틸렌(HDPE, High Density Polyethylene)을 사용하며, 도4에 도시한 바와 같이, 통상의 용기에 구조와 맞게 형성한 것으로, 중간은 튜브 형태(실린더 형상)를 가지고, 양단은 반구 형태를 가지되, 양단의 중심에는 샤프트(210)가 통과하도록 관통된 구멍을 가진다.

그리고 도4 및 도6에 도시한 바와 같이, 라이너(200)에 끼움되는 샤프트(210)는 일단은 파이프 형상의 주입부(211)와 통상 봉 형상의 솔리드부(212)가 일체된 구조로, 주입부(11)의 끝단에는 주입밸브(213)가 장착되고, 주입부(211)의 중간 부분에는 분출공(214)을 다수개 형성하며, 주입부(211)측과 샤프트(210) 측에는 라이너(200)에 끼워져 위치를 고정할 수 있는 픽싱부재(215)(215′)가 조립된다.

추가로, 상기 샤프트(210)의 솔리드부(212) 측에는 스프라켓(216)이 더 일체로 조립되는데, 스프라켓(216)의 용도는, 와인딩 머신(100)을 포함하는 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템에서 필라멘트 와운드 압력 용기를 제조하는 과정에서 설명하기로 한다.

그래서, 상기 라이너(200)의 길이 방향으로 샤프트(210)를 관통하도록 끼운 다음, 샤프트(210)의 양단이 돌출되는 적절한 위치에 픽싱부재(215)(215′)를 이용하여 라이너(200)의 위치를 고정하고, 미리 주입밸브(213)를 통해 에어를 고압으로 유지되도록 주입하여, 라이너(200)에 필라멘트(311)를 감을 때, 라이너(200) 내부의 압력으로 형태의 변형을 방지하며, 이때, 도4에 도시한 바와 같이, 압력의 주입시에는 샤프트(210)에 에어제어센서(240)에 의해 설정 압력 이상이 넘지 않도록 한다.

이렇게 샤프트(210)와 조립한 라이너(200)는 로봇(40)에 의해 공급되도록 대기하며, 또한, 그렇게 대기한 라이너(200)는, 라이너회전부(30)에 샤프트(210)의 양단이 고정되게 설치되어, 라이너회전부(30)의 모터에 의해 회전하는 구조이다.

그리고 라이너회전부(30) 다음으로는 로봇(40)이 설치되는데, 도2 및 도5에 도시한 바와 같이, 로봇(40)(다양한 작업을 수행하는 다관절 로봇이 적합하다)은 로봇팔(41)의 이동범위 내에서, 로봇팔(41)에 설치되는 지그에 따라 다양한 일을 수행하는데, 그 예로, 샤프트(210)와 조립된 라이너(200)를 라이너회전부(30)에 장착하고, 라이너(200)에 처음 필라멘트(311)를 감기 위해서, 커터겸용 필라멘트 가이드(20)에서 돌출된 필라멘트(311)의 끝단을 잡아서 라이너(200)의 표면에 고정(부착)하며, 또, 라이너(200)에 필라멘트(311)를 감으면서 불필요한 수지를 훑어 내는(스퀴징) 작업을 수행하며, 또한, 라이너(200)에 필라멘트(311)가 다 감긴 후에는 잘린 필라멘트(311)의 끝단이 라이너(200)에 고정(부착)되도록 정리하는 작업을 수행하는데, 각 작업에 필요한 지그는 작업 순서에 맞추어 로봇(40)에 의해 자동으로 교환하면서 작업하도록 하는 것이 바람직하다.

이렇게 위치제어부(10), 커터겸용 필라멘트 가이드(20), 라이너회전부(30), 및 로봇(40)이 순차로 설치되어, 필라멘트 와운드 압력 용기 제작용 와인딩 머신(100)을 구성한다.

한편, 필라멘트 와운드 압력 용기 제작용 와인딩 머신(100)을 이용하여 라이너(200)에 필라멘트(311)를 감을 때, 한번에 많은 라이너(200)를 적용하면 단시간에 많은 필라멘트 와운드 압력 용기(230)를 제작하여 생산성을 높일 수 있는데, 이를 위해서, 도5에 도시한 바와 같이, 샤프트(210)를 끼운 라이너(200)는 수직 방향으로 다수개가 고정되는 지그를 구성하고, 상기 라이너(200)의 개수에 맞도록, 라이너회전부(30)를 상·하로 다수개 구성하며, 또한, 상기 라이너(200)에 개수에 대응하는 커터겸용 필라멘트 가이드(20)를 구성하도록 하며, 이러한 구성은 라이너(200)를 수직 방향으로 배열하는 방법 외에도, 도2에 도시한 바와 같이, 이러한 필라멘트 와운드 압력 용기 제작용 와인딩 머신(100)을 좌·우로 다수개 배열하면, 한번에 여러 개의 라이너(200)에 필라멘트(311)를 감을 수 있으므로, 필라멘트 와운드 압력 용기(230)의 생산성을 높일 수 있다.

참고로, 도5에 도시한 바와 같이, 도면에서 수직 방향으로 라이너(200)를 4개를 공급하는 것은, LPG 탱크와 같이 규격 정해진 용기(탱크)는 4개 정도를 배열하였을 때, 일반 성인키에 대응되어, 수동 작업이 필요한 경우, 작업자의 안전성을 높이도록 하며, 만약, 다른 규격의 라이너를 수직 배열하더라도, 수직 배열되는 라이너가 작업자의 키보다 높지 않도록 하는 것이 바람직하며, 시간당 생산성을 높이기 위한 라이너(200)의 배열은 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템에 대해서 설명하면서 추가로 설명하기로 한다.

다음으로, 와인딩 머신(100)이 적용된 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템을 설명하면서, 필라멘트 와운드 압력 용기(230)가 제작되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

우선, 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템은, 도1에 도시한 바와 같이, 크릴(300), 레진함침부(500), 필라멘트 와운드 압력 용기 제작용 와인딩 머신(100), 레진경화부(500), 샤프트제거부(600), 레진경화부(500), 마감부(800)가 순차로 구성되어 구성한다.

먼저, 도3에 도시한 바와 같이, 크릴(300)은 필라멘트(311)가 감긴 보빈(310)이 다수개 조립된 것으로, 통상의 크릴을 사용하며, 그 크릴(300)에는 필라멘트(311)가 감긴 보빈(310)을 설치하여, 보빈(310)의 필라멘트(311)가 풀리면서 필라멘트(311)의 공급을 용이하게 한다.

참고로, 크릴(300)에 설치하는 보빈(310)의 개수는 라이너(200)에 감는데 필요한 필라멘트(311) 개수의 두 배로 설치하여, 필라멘트(311)가 다 소진되었을 때, 바로 교체할 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 또한, 크릴(300)에 설치하는 보빈(310)의 지름으로 인하여, 공급하는 필라멘트(311) 사이의 거리를 일정하게 좁혀주기 위하여, 도3에 도시한 바와 같이, 각각의 필라멘트(311)를 일정한 간격으로 통과시키되, 단계별로 필라멘트(311)의 좁혀주는 필라멘트간격가이드(320)를 다단계로 설치하는 것이 바람직하다.

다음으로, 레진함침부(500)는 공급된 필라멘트(311)에 레진(420)을 함침하는 것으로, 레진(420)을 필라멘트(311)에 분사하는 방법, 레진(420)에 필라멘트(311)를 통과시키는 방법 등이 있는데, 통상 후자의 방법을 많이 사용하며, 이를 위해, 내부에 다수개의 롤러(410)가 설치된 배스(통, 용기)를 구비하고, 그 배스에 레진(420)을 부은 다음, 필라멘트(311)를 롤러(410)를 따라 이동하면서 필라멘트(311)를 함침하도록 하는데, 배스의 구조에 따라, 레진(420)에 함침된 필라멘트(311)가 베스에서 빠져나오면서 필라멘트(311) 표면의 레진(420)을 한번 훑어주는(스퀴징하는) 장치가 포함될 수도 있다.

아울러, 본 발명에 따른 수지함침부는 구조적 효율을 위해서, 도5에 도시한 바와 같이, 위치제어부(10)의 수용부(13)에 설치하는 것이 바람직하고, 이러한 수지함침부는, 설치된 커터겸용 필라멘트 가이드(20)의 개수(라이너회전부에 설치되는 라이너 개수)에 대응되는 개수로 설치되는 것이 바람직하다.

이렇게 크릴(300)에 설치된 각 보빈(310)의 필라멘트(311)는 필라멘트간격가이드를(320) 거쳐, 레진함침부(400)에서 레진(420)에 함침되고, 다음의 와인딩 머신(100)으로 공급되어 라이너(200)에 감기는 구조이다.

다시 말하면, 앞선 수지함침부에서 레진(420)이 함침된 필라멘트(311)는 커터겸용 필라멘트 가이드(20)의 안내판(21a)으로 통과한 상태로 대기하고(커터겸용 필라멘트 가이드를 통과하는 필라멘트는 다수 가닥이고 레진에 함침된 상태이므로, 흡사 테이프 같은 구조를 가진다), 또한, 로봇(40)은 로봇팔(41)에 의해 샤프트(210)와 조립된 라이너(200)를 라이너회전부(30)에 설치하여 대기한다.

그리고 레진(420)이 함침된 필라멘트(311)는, 로봇팔(41)에 의해 대기된 라이너(200)에 부착시킨 뒤, 로봇팔(41)은 원래 위치로 복귀하며, 위치제어부(10)에 따른 커터겸용 필라멘트 가이드(20)의 좌·후, 전·후의 수평 움직임(2개의 축) 및 라이너회전부(30)에 따른 라이너(200)의 회전(1개의 축)에 의해서, 라이너(200)에 레진(420)이 함침된 필라멘트(311)를 감고, 필요에 따라, 로봇팔(41)에 의해 필라멘트(311)는 180도 뒤집는 회전(1개의 축)으로, 총 4개의 축을 이용하여 라이너(200)에 필라멘트(311)를 감아 필라멘트 와운드 라이너(220)(이하, 라이너에 필라멘트를 감은 다음부터, 필라멘트를 감은 라이너의 레진을 경화하고, 샤프트를 제거한 양단에 엔드캡과 밸브가 조립되기 전까지의 라이너의 상태를‘필라멘트 와운드 라이너’라 칭한다)를 구성한다.

참고로, 라이너(200)에 필라멘트(311)에 감는 방법은, 라이너(200)의 길이 방향에 대해 수직 방향의 원주를 따라 감는 루프 형태, 또는, 라이너(200)의 길이 방향에 대해 사선 방향으로 감는 헬리컬 형태 등의 감는 방법을 반복하여 라이너(200)의 외부 전면을 따라 균일하게 감는다.

또한, 라이너(200)에 필라멘트(311)를 다 감으면, 커터겸용 필라멘트 가이드(20)의 칼날(23a)로 의해 필라멘트(311)를 절단하고, 또는, 라이너(200)에 필라멘트(311)를 감는 도중에, 필요에 따라 필라멘트(311)를 절단하는데, 절단한 다음에는, 커터겸용 필라멘트 가이드(20)에 의해 필라멘트(311)를 전면으로 돌출된 상태로 대기하여, 로봇팔(41)이 필라멘트(311)를 잡을 수 있도록 한다.

그리고 로봇(40)은 각 라이너(200)에 필라멘트(311)에 감는 과정에서는 스퀴징 작업을 시행하는데, 로봇팔(41)의 지그에 의해, 라이너(200)의 형태를 따라 스퀴징을 하며, 이때, 라이너(200)가 다수개 구성될 경우에는, 각 라이너(200) 하단에는 받침대를 설치하여, 필라멘트(311)를 감는 라이너(200)에서 떨어지는 레진(420)을 받도록 하고, 또한, 받침대는 서랍식으로 구성하여, 받침대가 레진(420)으로 차면, 쉽게 제거할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

이렇게 와인딩 머신(100)에 의해 필라멘트 와운드 라이너(220)를 구성하고, 다음의 레진경화부(500)는 필라멘트 와운드 라이너(220)에 열을 가하고 냉각하는 과정으로 레진(420)을 경화하는 것이다.

그래서 레진경화부(500)에서는 레진(420)을 경화하기 위해서, 열기나 열풍을 공급하는 히터를 구성하여 레진(420)에 열을 가하고(라이너에 가하는 온도를 서서히 올려서 예열한 뒤, 가열하는 것이 일반적인 가열 방법이다), 냉각수단(냉각수단으로는, 상온 방치, 또는, 상온이나 냉풍을 불어내는 방법이 있다)에 의해서 냉각한다.

또한, 필라멘트 와운드 라이너(220)에 열을 가하기 전에 샤프트(210)의 주입밸브(213)를 통해 압력을 적정 이하로 제거하여, 필라멘트 와운드 라이너(220)에 열을 가하더라도 라이너(200) 내부의 압력이 급격히 상승하는 것을 방지하며, 공기를 뺀 필라멘트 와운드 라이너(220)는 가열과 냉각이 순차로 이루어져 레진(420)을 경화한다.

이를 위해, 도1, 도5 및 도6에 도시한 바와 같이, 필라멘트 와운드 라이너(220)가 컨베이어(510)를 따라 이동하면서, 필라멘트 와운드 라이너(220)의 공기 빼는 작업과, 레진(420)을 경화시키는 작업이 순차로 이루어지도록 하되, 필라멘트 와운드 라이너(220)가 이동하는 컨베이어(510) 양측은, 필라멘트 와운드 라이너(220)의 샤프트(210)가 안착되는 안착부를 구성한다.

그리고 컨베이어(510) 중앙에는 다수개의 챔버(530)를 구성하되, 챔버(530) 양측으로 컨베이어(510)가 돌출되도록 구성하는데, 챔버(530) 전면 측에 돌출된 입구측 컨베이어에는 와인딩 머신(100)에서 만들어진 필라멘트 와운드 라이너(220)가 안착되어, 공기를 빼는 장치가 구성되고, 챔버(530) 후면측에 돌출된 컨베이어(510)에는 경화된 필라멘트 와운드 라이너(220)가 빠져나오는 출구측 컨베이어를 구성한다.

더욱 자세하게는, 도2에 도시한 바와 같이, 입구측 컨베이어에의 일측의 안착부에는 샤프트(210) 일측면을 누르는 누름부재와, 압력을 측정할 수 있는 에어제어센서(512)를 구비하는데, 이는, 입구측 컨베이어 전면 안착부에 필라멘트 와운드 라이너(220)의 샤프트(210)가 안착되면, 누름부재가 주입밸브(213)를 눌러 에어제어센서(240)에 정해진 압력까지 공기를 빼서, 필라멘트 와운드 라이너(220) 내부의 압력을 떨어뜨린다.

그리고 이어지는 챔버(530) 내부에는, 히터와 냉각수단을 순차로 구비하되, 히터는 여러 개로 구성되어, 필라멘트 와운드 라이너(220)의 이동 방향에 따라 개별적인 온도 제어가 가능하도록 하여, 컨베이어(510) 전면 쪽에서는 레진(420) 경화를 위한 설정 온도까지 바로 올리지 않고, 처음은 온도를 서서히 올려 필라멘트 와운드 라이너(220)를 예열하면서, 차츰 설정 온도까지 올리고, 경화를 위해서, 설정 온도를 유지하는 구간을 두도록 하며, 또한, 순차로 냉각수단에 의해 냉각이 이루어지도록 하며, 상기 챔버(530)에서 경화된 필라멘트 와운드 라이너(220)는 출구측 컨베이어로 빠져나오도록 한다.

참고로, 출구측 컨베이어로 빠져나온 필라멘트 와운드 라이너(220)(또는, 필라멘트 와운드 압력 용기)는, 관리(불량, 재고 등의 관리)하기 위해서, 필요시, 생산된 필라멘트 와운드 라이너(220)에 고유번호를 남기는 넘버링을 한다.

한편, 필라멘트 와운드 라이너(220)는 레진경화부(500)의 컨베이어(510)를 따라 이동하면서, 내부의 압력 제거, 가열, 냉각을 순차로 거치는데, 일정 압력으로 감압된 필라멘트 와운드 라이너(220)는 외부에 레진(420)이 경화되지 않은 상태이므로, 컨베이어(510)를 따라 같은 포지션으로 이동하면, 레진(420)이 중력에 의해서 하부쪽으로 이동하여 필라멘트 와운드 압력 용기(230)의 품질의 불균형이 발생할 수 있으므로, 이를 방지하기 위해서, 챔버(530) 내부에는 별도의 체인회전부(520)를 추가로 더 설치한다.

상기 체인회전부(520)는 상기 챔버(530) 내부에 구성하되, 도6에 도시한 바와 같이, 컨베이어(510)에 안착된 샤프트(210)의 스프라켓(216)에 대응하는 위치에는, 체인(521)이 순환하는 체인회전부(520)를 구성하는데, 체인회전부(520)의 체인(521)의 이동 방향은 컨베이어(510)의 이동 방향에 대해 반대 방향으로 움직이도록 한다.

그래서, 필라멘트 와운드 라이너(220)가 챔버(530) 내부에서 컨베이어(510)를 따라 이동하더라도, 체인회전부(520)에 의해 스프라켓(216)이 체인(521)을 따라 움직임에 따라, 샤프트(210)가 컨베이어(510) 이동 방향의 반대 방향으로 회전하면서 필라멘트 와운드 라이너(220)도 회전하여, 필라멘트에 함침된 레진(420)이 중력에 의해 하부쪽으로 이동하는 것을 방지하여, 필라멘트 와운드 라이너(220)의 물성이 균일하도록 한다.

다음으로, 샤프트제거부(600)는, 도1 및 도9에 도시한 바와 같이, 상기 출구측 컨베이어에서 이동된 필라멘트 와운드 라이너(220)에서 샤프트(210)를 분리해내고, 필라멘트 와운드 라이너(220)의 일단 구멍에 엔드캡(231)을 설치하는 과정으로, 이 과정 역시, 샤프트 제거 및 엔드캡 부착 장치(610)(샤프트 제거 및 엔드캡 부착 장치는, 주로, 모터, 너트 러너 등의 구성으로, 이 분야에서 널리 사용되는 통상의 구조이므로, 구체적인 구조 설명은 생략한다)에 의해 자동으로 샤프트(210)를 제거하고, 자동으로 엔드캡(231)을 설치하며, 상기 엔드캡은 필라멘트 와운드 라이너(220)에 조립되어, 내압, 내구성, 밀폐성을 가지도록 한다.

이 과정에서, 작업자가 필라멘트 와운드 라이너(220)의 상태를 눈으로 검사하여, 필라멘트 와운드 라이너(220) 표면의 매끄럽지 못한 부분(예를 들어, 감긴 필라멘트의 끝단)을 그라인딩하여 매끄럽게 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 필라멘트 와운드 라이너(220)에 분리된 샤프트(210)는, 본 발명에 따른 자동화 제조 시스템에 따른 생산 라인에 다시 투입되기 위해서, 샤프트(210)와 라이너(200)와 조립하는 곳으로 이동·대기한 뒤에, 샤프트(210)와 새 라이너(200)와 조립한 다음, 라이너회전부(30)에 공급되도록 하는데, 샤프트(210)은 자동화 제조 시스템에서 순환하면서 반복 사용된다.

한편, 앞의 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템의, 크릴(300), 레진함침부(500), 필라멘트 와운드 압력 용기 제작용 와인딩 머신(100), 레진경화부(500), 샤프트제거부(600)는, 필라멘트 와운드 압력 용기(230)의 시간당 생산량을 높이기 위해서 최대한 한번에 많은 양을 제작하는 것이 필요한데, 이에 따라, 도1 및 도5에 도시한 바와 같이, 라이너회전부(30)에는 수직 방향으로 4개의 라이너(200)가 회전부가 공급되도록 구성하고, 이러한 라이너회전부(30)는 좌·우로 4개가 구성되도록 하며, 이러한 라이너회전부(30) 구조에 따라, 크릴(300)과 레진함침부(500) 및 커터겸용 필라멘트 가이드(20)를 구성하며, 로봇(40)은 그 작동 범위에 의해 적어도 두 대를 구성하며, 로봇(40)의 중간에 레진경화부(500)의 컨베이어(510)를 구성하도록 하며, 컨베이어(510) 끝의 샤프트제거부(600)에서 발생하는 샤프트(210)는 다시 로봇(40) 가까이 이동되어, 다시 새 라이너(200)와 조립되고, 공기가 주입된 상태로, 로봇(40) 옆에서 4개 단위로 로봇팔(41)이 잡을 수 있도록 대기할 수 있도록 준비되어, 한번에 16개의 라이너(200)가 순차적으로 생산될 수 있도록 한다.

다음으로, 시험부(700)는, 도9에 도시한 바와 같이, 필라멘트 와운드 라이너(220)의 내압시험과 가압시험을 시행하는 것으로, 이와 같은 작업도 내압시험장치(710) 및 가압시험장치(720)에 의해 자동으로 진행되는데, 내압시험은 물이 채워진 수조(711)에 엔드캡(231)이 아래로 위치하도록 필라멘트 와운드 라이너(220)를 세워 넣어서 수압에 견디고, 누설이 없는지 검사하며, 가압 장치는 적절한 공기압을 반복해서 주입 배출시키면서 필라멘트 와운드 라이너(220)의 변형이나 팽창의 발생 여부를 검사하는 것으로, 이러한 레진경화부(500)는 일반적인 필라멘트 와운드 압력 용기의 제조에서 통상적으로 실시하는 장치와 방법으로 시행한다.

이러한 시험장치를 거쳐서 불량하거나 불균일한 품질의 필라멘트 와운드 라이너(220)를 골라내며, 이렇게 시험장치는, 생산하는 필라멘트 와운드 라이너(220)를 모두 실험할 수도 있고, 몇 개를 골라 표본 조사를 할 수 있으며, 이러한 시험부(700)에서도 필라멘트 와운드 라이너(220)을 이동하는 것으로 로봇(730)이 사용된다.

마지막으로, 마감부(800)는 필라멘트 와운드 라이너(220)에 밸브(232)와 임팩트쉴드를 조립하여, 필라멘트 와운드 압력 용기(230) 제작을 완료하는 것으로, 도9에 도시한 바와 같이, 밸브(232)는 엔드캡(231)이 조립된 필라멘트 와운드 라이너(220)의 타단 구멍으로 조립하여 필라멘트 와운드 압력 용기(230)를 완성하고, 또한, 이러한 필라멘트 와운드 라이너(220)는 그 양단이 모두 반구 형태를 형성하므로, 상부는 반구 형상으로 오목하고, 저면은 평평한 구조를 가지는 임팩트쉴드에 세워 조립하면, 적재가 용이하며, 이러한 밸브(232) 조립과 임팩트쉴드 조립은 컨베이어(510)를 따라 이동하면서 각각 엔드캡 조립 장치(810) 및 임팩트쉴드 조립 장치(820)에 의해 순차로 이루어지는데, 이러한, 마감부(800)는 일반적인 필라멘트 와운드 용기(또는, 필라멘트 와운드 압력 용기)의 제조에서 통상적으로 실시하는 장치와 방법을 사용한다.

이렇게 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템에 의해, 필라멘트 와운드 압력 용기(230)의 제작이 완료되며, 이러러 자동화 제조 시스템을 통해서 시간당 많은 필라멘트 와운드 압력 용기(230)를 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 제조된 필라멘트 와운드 압력 용기(230)는 품질이 균일하고, 불량 발생이 적으며, 자동화로 이루어지므로 인력 소모를 최소화하는 장점이 있다.

아울러, 와인딩 머신(100)을 통해서 라이너(200)에 필라멘트(311)를 용이하게 감을 수 있으며, 또한, 필라멘트(311)는 커터겸용 필라멘트 가이드(20)에 의해 자동으로 커팅을 할 수 있고, 또한, 로봇팔(41)이 잡을 수 있도록 돌출되게 대기시켜 주므로, 작업이 연속적으로 진행되어 생산성과 작업자의 안전성이 높은 특징이 있다.

더욱이, 라이너(200)는 샤프트(210)와 조립 과정에서 미리 공기가 주입되어, 적절한 압력을 유지하여, 라이너(200)에 필라멘트(311)에 감기는 과정과, 열경화 동안 라이너(200)의 변형을 방지하며, 또한, 필라멘트(311)를 감기 위해 라이너(200)를 고정·회전시키는 라이너회전부(30)는 라이너(200)를 고정한 샤프트(210)의 양단을 고정하고 있으므로, 라이너(200)에 필라멘트(311)가 감기면서 회전하는 과정에서도, 라이너(200)의 길이 방향에 따른 처짐이 없고, 라이너(200)의 비틀림 최소화되므로, 제작하는 필라멘트 와운드 압력 용기(230)의 형상, 물성이 균일하고 높은 품질을 가지는 특징이 있다.

또한, 균일한 필라멘트(311)를 와인딩 위해 라이너의 형상을 양측 끝단이 관통된 형상으로 제작하고 이에 샤프트(210)를 관통 삽입하여 라이너(200)를 회전시키는 라이너회전부(30)에 라이너(200)의 양단을 고정하여 회전시킴으로, 라이너(200)에 필라멘트(311)가 와인딩하는 과정에서도, 라이너(200)의 길이 방향에 따른 처짐이 없고, 라이너(200)의 비틀림 최소화되므로, 제작하는 필라멘트 와운드 용기(230)의 형상, 물성이 균일하고 높은 품질을 가지는 특징이 있다.

10 : 위치제어부 20 : 커터겸용 필라멘트 가이드
21 : 캐칭유닛 21a : 안내판
22: 수평이동실린더 23 : 커팅부
30 : 라이너회전부 40 : 로봇
100 : 와인딩 머신 200 : 라이너
210 : 샤프트 213 : 주입밸브
220 : 필라멘트 와운드 라이너
230 : 필라멘트 와운드 압력 용기
300 : 크릴 311 : 필라멘트
400 : 레진함침부 420 : 레진
500 : 레진경화부 510 : 컨베이어
520 : 체인회전부 530 : 챔버
600 : 샤프트제거부 700 : 시험부
800 : 마감부

Claims (9)

1. 삭제
2. 와인딩 머신에서, 라이너에 감는 필라멘트를 안내하는 가이드에 있어서,
   필라멘트를 잡고 놓는 캐칭유닛, 상기 캐칭유닛을 수평 이동·복귀하도록 하는 수평이동실린더, 필라멘트를 자르는 커팅부로 구성하는 커터겸용 필라멘트 가이드를 구성하되,
   상기 캐칭유닛은,
   필라멘트가 통과하는 이동로를 관통되게 형성하고, 상기 이동로와 관통된 푸시공이 형성된 안내판을 구성하며, 상기 이동로 상부에 캐처를 구성하고, 상기 캐처를 푸시공을 통과하여 이동로 바닥까지 이동·복귀하는 캐칭실린더로 구성하며,
   상기 커팅부는,
   상기 안내판 끝단에 위치하는 칼날과, 상기 칼날을 안내판에서 벗어나도록 이동·복귀하는 커팅실린더로 구성되어,
   상기 커터겸용 필라멘트 가이드는 필라멘트 와운드 압력 용기를 제조하는 통상의 와인딩 머신에 적용되어, 필라멘트의 공급과 커팅이 용이함을 특징으로 하는 커터겸용 필라멘트 가이드.
   
3. 삭제
4. 수평 이동 운동을 제어하는 위치제어부와, 상기 위치제어부에 종속되도록 구성되어, 청구항 2에 해당하는 커터겸용 필라멘트 가이드와, 라이너가 조립된 샤프트가 척과 샤프트클램프에 의해 고정·회전하도록 구성한 라이너회전부와, 로봇으로 구성하는 와인딩 머신이 구비되어,
   필라멘트가 감긴 보빈이 다수개 설치된 크릴과;
   레진이 수용되어 상기 필라멘트를 레진에 함침하는 레진함침부와;
   커터겸용 필라멘트 가이드로 공급된 필라멘트를 로봇이 잡아 라이너에 부착시켜, 레진에 함침된 필라멘트를 라이너에 감는 상기 와인딩 머신과;
   레진에 함침된 필라멘트가 감긴 라이너를 가열한 뒤 냉각하는 레진경화부와;
   상기 라이너에 조립된 샤프트를 분리하는 샤프트제거부와;
   통상의 방법으로 가압 시헙과 내압 시험을 하는 시험부와;
   밸브와 임팩트쉴드를 조립하는 마감부로 구성하는 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템을 순차로 구성하여,
   상기 와인딩 머신과 자동화 제조 시스템에 의해 필라멘트 와운드 압력 용기를 제조함을 특징으로 하는 와인딩 머신이 포함되는 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 와인딩 머신의 라이너회전부에 적용하는 라이너는,
   중간은 실린더 형상이고, 양단은 반구 형상으로 일체이며, 내부가 빈 구조이이되, 양단은 관통된 구조로,
   상기 라이너에 샤프트가 끼움되어 양단으로 돌출되도록 고정·조립하고,
   라이너가 조립된 샤프트의 양단은, 라이너회전부의 척과 샤프트클램프에 각각 조립되어,
   라이너에 필라멘트가 감기면서, 라이너의 길이 방향에 따른 처짐과 비틀림을 최소화하여, 균일한 품질의 필라멘트 와운드 압력 용기를 제공함을 특징으로 하는 와인딩 머신이 포함되는 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템.
   
6. 제 4항에 있어서,
   상기 크릴과 레진함침부 사이에는, 라이너에 감기는 필라멘트의 간격을 설정하는 필라멘트간격가이드를 다단계로 구성하고,
   상기 레진함침부는 위치제어부에 종속되도록 구성하며,
   상기 레진경화부는, 컨베이어와 이 컨베이어 구간에 구성하는 챔버, 상기 챔버 내부에 개별 온도 제어가 가능한 다수개의 히터로 구성하여,
   컨베이어를 따라 챔버 내부에서 가열이 이루어지도록 구성함을 특징으로 하는 와인딩 머신이 포함되는 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 와인딩 머신에서, 라이너회전부에 장착되는 라이너의 샤프트에는, 샤프트의 일단에 스프라켓을 일체로 구성하고,
   상기 레진경화부의 챔버 내부의 컨베이어에는,
   상기 샤프트의 스프라켓이 안착되는 위치에 체인이 컨베이어의 회전방향의 반대 방향으로 움직이는 체인회전부를 구성하여,
   균일한 품질의 필라멘트 와운드 압력 용기를 제조함을 특징으로 하는 와인딩 머신이 포함되는 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템.
   
8. 제 7항에 있어서,
   라이너에 조립하는 샤프트의 일단은, 다수개의 분출공이 형성된 파이프 형상으로 형성하고, 그 끝단에 주입밸브가 구성되어,
   와인딩 머신의 라이너회전부에 공기가 주입된 라이너를 공급하고,
   상기 레진경화부의 챔버 입구의 컨베이어에는 누름부재와 에어제어센서 설치되어, 라이너 내부의 공기를 설정된 압력까지 빠지도록 구성하여,
   제조하는 필라멘트 와운드 압력 용기의 변형을 방지함을 특징으로 하는 와인딩 머신이 포함되는 필라멘트 와운드 압력 용기 자동화 제조 시스템.
   
9. 삭제

Images