KR101322860B1 - 곡면부재 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 곡면부재 제조장치에 관한 것으로서,
수지에 함침된 섬유를 공급받아 곡면부재(400)로 성형하는 성형장치(100);
상기 성형장치(100)에서 성형된 곡면부재(400)를 당겨 연속으로 성형 되게 하는 인발장치(200); 및
상기 인발된 곡면부재(400)를 일정 간격으로 잘라주는 커팅장치(300);를 포함하되,
상기 인발장치(200)는 상기 곡면부재(400)와 동일한 곡률반경을 가지는 지점에 축 고정되어 시계추 운동을 하면서 곡면부재(400)를 잡아 당겨주는 것으로서, 한 쌍이 마련되어 상기 곡면부재(400)의 진행 방향을 따라 각각 정해진 구간에서 왕복을 하면서 번갈아 곡면부재(400)를 잡아 당겨주는 것임을 특징으로 하여,
터널이나 교량 등에 사용되는 곡면부재의 인발, 절단 공정으로 이어지는 생산공정을 자동화하여 비교적 빠르고 안정적으로 연속하여 생산할 수 있게 되는 곡면부재 제조장치에 관한 것이다.

Description

곡면부재 제조장치{Manufacturing apparatus for round surface panel}

본 발명은 터널 라이닝 또는 교량과 같은 지상 구조물 또는 지중 구조물 등에 사용되는 곡면부재를 제조하기 위한 곡면부재 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 터널은 산허리를 관통하는 도로나 철로 등을 형성하기 위한 산악터널과, 도심지의 지중에 형성되는 시가지 터널 등으로 구분된다. 그리고 터널, 특히 산악 터널에 사용되는 터널형식은 병렬터널, 2-아치터널, 대단면 터널 등이 있다.

통상, 상기와 같은 터널을 시공하는 경우에는, 상기 터널의 내부를 보강하기 위하여 상기 터널의 내부에 콘크리트를 타설하거나 패널을 설치한다. 이러한 패널은 자재의 특성 및 제조방법상의 한계로 인하여 직선형으로 일정 길이를 갖는 직판 형상으로만 제작이 되어 왔으므로, 상기 터널 내부를 보강하는 경우에는 상기 직판 형상의 패널로만 시공이 가능하였다.

따라서, 종래에는 상기 일정 길이를 갖는 직판 형상의 패널을 상기 터널의 길이방향을 따라 배치되도록 하여 다수 개를 아치 내부를 둘러 층을 이루도록 조립을 하였다.

그러나, 아치 형상의 터널의 구조에 있어서, 상기 직판 형상의 패널을 사용하여 상기 아치 형상의 터널의 내부를 보강하는 경우에, 상기와 같이 조립된 직판 형상의 패널들은 아치를 두르는 동안 패널과 패널 간에 결합 되는 곳이 많기 때문에 그 지지력이 감쇠하는 문제점이 있다. 즉, 상기 직판 형상의 패널은 상기 아치형상의 터널의 내부에서 일정 이상의 힘을 견디지 못할 수 있다.

이에 근래에 들어 상기와 같은 터널의 내부를 보강시공하는 경우에, 상기 터널의 내부에서의 지지력을 향상시킬 수 있도록 곡면형상의 패널을 상기 터널의 내부에 설치하는 방법이 요구되고 있다.

이를 위해 2007. 12. 27.자 등록된 등록 제10-0791590-0000 호 "곡면패널 제조방법 및 곡면패널 제조장치"가 제안된 바 있으며, 이를 통해 연속적으로 곡면부재를 신속하게 제조하고 있었다.

본 발명은 종래 곡면부재 제조장치를 더욱 개선하여 용이하고 신속하게 곡면부재를 제조하여 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에서는 종래 곡면부재 제조장치를 개선하여 곡면부재를 신속하게 제조할 수 있도록 함으로써 상기의 목적을 달성한다.

본 발명에 따르면 터널이나 교량 등에 사용되는 곡면부재의 인발, 절단 공정으로 이어지는 생산공정을 자동화하여 비교적 빠르고 안정적으로 연속하여 생산할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 곡면부재 성형장치의 개략적인 구성을 보여주는 예시도,
도 2는 본 발명에 곡면부재 성형장치에서 인발장치 부분을 확대한 발췌도,
도 3은 본 발명에 의한 인발장치의 구성을 측면에서 보여주는 예시도,
도 4는 본 발명에 의한 커팅장치의 예시도,
도 5는 본 발명에 의한 커팅장치에 의해 곡면부재가 절단되는 상태를 보여주는 예시도,
도 6은 본 발명에 의한 이동장치의 다른 실시예시도,
도7a 내지 7d는 본 발명에 의한 곡면부재 성형장치로 곡면부재를 성형하는 과정을 보여주는 예시도.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 수지에 함침된 섬유를 공급받아 곡면부재로 성형하는 성형장치; 상기 성형장치에서 성형된 곡면부재를 당겨 연속으로 성형 되게 하는 인발장치; 및 상기 인발된 곡면부재를 일정 간격으로 잘라주는 커팅장치;를 포함하되,

상기 인발장치는 상기 곡면부재와 동일한 곡률반경을 가지는 지점에 축 고정되어 시계추 운동을 하면서 곡면부재를 잡아 당겨주는 것으로서, 한 쌍이 마련되어 상기 곡면부재의 진행 방향을 따라 각각 정해진 구간에서 왕복을 하면서 번갈아 곡면부재를 잡아 당겨주는 것임을 특징으로 하는 곡면부재 제조장치를 제안한다.

이하 본 발명을 첨부된 도면 도 1 내지 도 7을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 곡면부재 성형장치의 개략적인 구성을 보여주는 예시도, 도 2는 본 발명에 곡면부재 성형장치에서 인발장치 부분을 확대한 발췌도, 도 3은 본 발명에 의한 인발장치의 구성을 측면에서 보여주는 예시도, 도 4는 본 발명에 의한 커팅장치의 예시도, 도 5는 본 발명에 의한 커팅장치에 의해 곡면부재가 절단되는 상태를 보여주는 예시도, 도 6은 본 발명에 의한 이동장치의 다른 실시예시도 이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 곡면부재 제조장치는 수지에 함침된 섬유를 공급받아 곡면부재(400)로 성형하는 성형장치(100), 상기 성형장치(100)에서 성형된 곡면부재(400)를 당겨 연속으로 성형 되게 하는 인발장치(200) 및 상기 인발된 곡면부재(400)를 일정 간격으로 잘라주는 커팅장치(300)를 포함한다.

성형장치(100)는 수지에 함침된 섬유가 통과하면서 곡면부재(400) 형태로 성형되도록 하는 장치이다. 최종 생산될 곡면부재(400)의 단면 형상과 같은 성형공(110)이 형성된 금형이 마련되어 있어서 수지에 함침된 섬유가 상기 성형공(110)을 꽉 메우면서 관통하여 곡면부재(400)로 형성되게 된다.

상기 성형공(110)은 일정한 곡률을 가지게 형성함으로써 인발되는 곡면부재(400)가 자연스럽게 호형으로 형성되게 한다. 따라서 상기 성형공(110)의 길이방향 곡률을 조절함으로써 다양한 곡률을 가진 곡면부재(400)를 제작할 수 있게 된다.

상기 성형장치(100)는 일정 정도 열을 가할 수 있게 형성하는 것이 바람직하다. 이를 통해 수지에 함침된 섬유가 성형공(110)을 통과하면서 열을 받아 경화되어 곡면부재(400)로 형성되게 하는 것이다.

인발장치(200)는 성형공(110)을 관통하여 인발되는 곡면부재(400)를 당겨서 연속적으로 곡면부재(400)가 형성되게 하는 장치이다. 상기 인발장치(200)는 곡면부재(400)의 진행방향을 따라 배치되어 곡면부재(400)의 진행방향을 따라 움직이면서 곡면부재(400)를 당겨주게 된다. 본 발명에서는 한 쌍의 인발장치(200)를 마련하여 상기 인발장치(200)가 서로 번갈아가며 곡면부재(400)를 잡아 당겨줄 수 있게 한다.

이를 위해 본 발명에서는 곡면부재(400)의 진행방향을 따라 이동하는 것으로서 곡면부재(400)를 잡아주는 압착기(212)가 구비된 몸체(210)를 포함하되, 상기 몸체(210)의 일단은 축 고정되고 타단에는 이동장치(220)가 구비되어 상기 이동장치(220)에 의해 정해진 구간에서 왕복하며 시계추 운동을 하는 인발장치(200)를 적용한다.

두 개의 인발장치(200)가 구비될 경우 하나의 축에 두 인발장치의 몸체(210)가 같이 축 고정된다. 따라서, 인발장치(200)가 동일한 곡률로 동일한 궤적을 따라 축 회동을 하며 시계추 운동을 하게 된다.

상기 몸체(210)는 사각 틀 형상으로서 내부를 곡면부재(400)가 관통하는 것이며, 상기 압착기(212)가 몸체(210) 내부에 설치되어 외부 신호를 받아 유압에 의해 작동하면서 몸체(210) 내부를 관통하는 상기 곡면부재(400)를 잡거나 놓아주게 된다.

상기 몸체(210)는 곡면부재(400)의 진행방향을 따라 곡면부재(400) 일측 또는 양측에 설치되는 설치프레임(290)에서 정해진 경로를 따라 이동가능하게 설치되어 상기 곡면부재(400)를 잡아 당겨준 다음 놓아 주고 다시 원위치로 돌아가는 왕복운동을 하면서 곡면부재(400)를 당겨주게 된다.

몸체(210)가 설치프레임(290)에서 정해진 경로를 따라 이동하는 구성은 설치프레임(290)에 레일을 형성하고 몸체(210)에는 레일에 대응하는 롤러를 설치함으로써 롤러가 레일을 타고 이동하는 구성으로 달성할 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다.

상기 몸체(210)를 이동시키는 이동장치(220)는 모터에 의해 회전하는 회전축(222)과 곡면부재(400)의 진행 방향을 따라 일정 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 지지축(224) 및 벨트(226)를 포함한다

상기 회전축(222)은 설치프레임(290)에 축 고정되어 있으며, 마찬가지로 지지축(224)도 설치프레임(290)에 축 고정되어 전체적으로 삼각형상을 이루게 배치된다. 이 상태에서 벨트(226)가 연결되는바, 모터의 회전에 의해 회전축(222) 회전하면 벨트(226)가 지지축(224)과 회전축(224)를 따라 회전하게 된다.

상기 몸체(210)는 상기 지지축(224) 사이에서 벨트(226)에 연결된다. 따라서, 회전축(222)의 회전 방향에 따라 진행 방향이 바뀌며 왕복하는 것이다.

여기서, 상기 이동장치(220)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 몸체(210)를 곡면부재(400)의 진행 방향을 따라 밀고 당겨 왕복시키는 유압피스톤일 수 있다. 유압피스톤을 설치함으로써 외부 신호에 의해 유압피스톤이 몸체(210)를 밀거나 당겨줌으로써 몸체(210)가 정해진 구간에서 왕복운동을 하게 할 수 있는 것이다.

커팅장치(300)는 상기 곡면부재(400)의 진행방향에 수직 방향으로 이동하면서 고속으로 회전하며 곡면부재(400)를 절단하는 커터날(320)을 포함한다.

이러한 커팅장치(300)는 필요에 따라 상기 두 개의 인발장치(200) 중 뒤쪽에 배치된 인발장치(200)에 같이 설치할 수 있으나, 본 발명에서는 별도로 설치된 것을 예로 한다.

상기 커터날(320)은 모터에 연결되어 고속으로 회전하는 것으로서 곡면부재(400)의 진행방향에 수직 방향으로 이동함과 아울러 곡면부재(400)의 진행방향으로 상기 곡면부재(400)의 진행속도와 동일한 속도로 진행하며 절단함으로써 정확한 위치를 절단하여 줄 수 있게 구성된다.

이를 위해 본 발명에서는 커터날(320)이 곡면부재(400)의 진행방향에 수직 방향으로 왕복하게 하는 가이드(340)와 상기 가이드(340)가 세워져 설치되되 곡면부재(400)의 진행방향에 대해 수직 하방으로 이동하며 왕복하는 왕복판(360) 및 상기 왕복판(360)이 곡면부재(400)의 진행방향으로 따라 왕복운동을 하게 하는 베이스(370)를 포함함으로써 결과적으로 커터날(320)이 3축 운동을 하면서 곡면부재(400)의 진행방향을 따라 이동하며 곡면부재(400)를 절단하여 주게 된다.

가이드(340)와 왕복판(30)의 이동은 모터장치와 체인 장치를 적절하게 설치하여 달성할 수 있는바, 외부 신호에 의해 곡면부재(400)의 진행에 따라 작동하게 구성한다.

상기 가이드(340)에는 길이방향을 따라 체인이 설치되어서 상기 체인이 모터에 의해 회전하면서 커터날(320)의 진행을 제어한다. 마찬가지로 가이드(340) 또한 모터에 의해 회전하는 체인에 의해 동일한 구간을 왕복하게 구성할 수 있다. 이렇게 동일한 구간에서 왕복하는 구성은 상기 설명한 구성 외에도 동일한 구간을 왕복하게 하는 구성이라면 어떠한 구성이라도 가능하다.

이하, 본 발명에 의한 곡면부재 제조장치를 이용해 곡면부재를 제조하는 방법을 설명한다.

도7a 내지 7d는 본 발명에 의한 곡면부재 성형장치로 곡면부재를 성형하는 과정을 보여주는 예시도 이다.

도 1과 도7a 내지 7d에 도시된 바와 같이 섬유롤(500)에서 공급되는 섬유는 수지가 담겨져 있는 호퍼(600)를 통과하면서 함침되어 성형장치(100)로 공급된다. 이때, 섬유롤(500)은 다수 개가 마련되어 섬유가 서로 중첩되어 함침됨으로써 일정한 두께가 되게 한다. 성형장치(100)로 공급되는 수지에 함침된 섬유의 두께는 미리 결정되는바, 섬유가 중첩되는 지점과 함침되는 지점을 순차적으로 여러 군데 형성함으로써 순차적으로 원하는 두께를 형성하게 할 수 있다.

수지에 함침된 섬유는 성형장치(100)로 공급하여 끝단이 성형공(110)을 관통하게 한다. 이 상태에서 성형공(110)을 관통한 섬유를 당겨주게 되면 수지에 함침된 섬유가 상기 성형공(110)을 꽉 메우면서 통과하면서 일정한 단면 형태를 가지게 경화되어 곡면부재(400)가 형성된다. 상기 성형공(110)은 앞서 설명한 바와 같이 일정한 곡률을 가지게 형성되어 있음에 따라 수지에 함침된 섬유가 자연스럽게 일정한 곡률을 가진 곡면부재(400)가 인발되게 한다.

성형공(110)을 통과한 곡면부재(400)가 일정한 길이를 이루게 되면 인발장치(200)가 자동으로 작동하여 곡면부재(400)를 당겨준다. 한 쌍으로 구비된 인발장치(200)가 서로 번갈아 가며 곡면부재(400)를 당겨주게 되는데, 각각의 인발장치(200)가 일정한 구간에서 왕복운동을 하면서 곡면부재(400)를 당겨주는 것이다.

더욱 상세히 설명하면,

최초에 곡면부재(400)를 당겨주기 시작하는 시점에서 앞쪽에 배치된 인발장치(200)는 성형장치(100) 쪽으로 최대한 근접한 상태이고, 뒤쪽에 배치된 인발장치(200)는 앞족에 배치된 인발장치(200)가 왕복하는 구간쪽으로 최대한 근접한 위치에 자리 잡은 상태이다.

이 상태에서 앞쪽에 배치된 인발장치(200)가 압착기(212)로 곡면부재(400)를 잡아 주면 모터가 이를 감지하여 작동을 함으로써 회전축(222)을 회전시킨다. 따라서 벨트(226)가 회전하여 인발장치(200)가 곡면부재(400)를 잡아준 상태로 이동하여 시계추 운동을 하면서 곡면부재(400)를 당겨주게 된다.

이후, 앞쪽에 배치된 인발장치(200)가 왕복구간 말미에 이르면 압착기(212)가 잡고 있던 곡면부재(400)를 놓아주고 이와 동시에 뒤쪽에 배치된 인발장치(200)에서는 압착기(212)가 곡면부재(400)를 잡아서 당겨주게 된다. 이때, 앞쪽에 배치된 인발장치(200)는 모터가 반대방향으로 회전하여 원위치로 복귀한다.

뒤쪽에 배치된 인발장치(200)가 곡면부재(400)를 당겨주는 방법은 앞서 앞쪽에 배치된 인발장치(200)와 마찬가지 과정을 거친다. 그리고 뒤쪽에 배치된 인발장치(200) 또한 곡면부재(400)를 당겨주다가 왕복구간 말미에 이르면 압착기(212)가 잡고 있던 곡면부재(400)를 놓아주고, 이를 감지한 모터가 반대방향으로 회전하면서 인발장치(200)를 원위치로 복귀시키게 된다.

상기와 같이 뒤쪽에 배치된 인발장치(200)가 원위치로의 복귀를 시작하면 앞쪽에 배치된 인발장치(200)가 이를 감지하여 다시 곡면부재(400)를 잡아 당겨주면서 앞서 설명한 과정을 끊임없이 반복하며 연속적으로 곡면부재(400)를 당겨주게 되는 것이다.

한편, 상기와 같이 작동하는 인발장치(200)는 곡면부재(400)를 대략 40~70cm/min 속도로 당겨줌으로써 연속적으로 곡면부재(400)가 형성되게 하는 것이다. 상기 속도는 곡면부재(400)가 경화되는 속도를 감안한 것으로서 필요에 따라 당겨주는 속도를 조절하여 줄 수 있음은 물론이다.

이상에 따라 연속적으로 생산되는 곡면부재(400)는 미리 설정된 길이에 이를 경우 커팅장치(300)를 통해 절단한다. 상기 커팅장치(300)는 커터날(320)이 가이드(340)를 따라 이동하면서 곡면부재(400)를 절단하게 되며, 이와 동시에 가이드(340)가 왕복판(360)과 베이스(370)를 따라 이동하면서 곡면부재(400)의 진행속도 및 궤적과 동일한 속도로 진행하여 곡면부재(400)를 절단하여 주게 된다.

이와 같이 곡면부재(400)의 진행속도와 동일한 속도로 이동하면서 절단함으로써 정확한 지점을 정확하게 잘라 주는 것이며, 이를 통해 일정한 곡률을 가지며 일정한 길이로 형성된 곡면부재(400)는 필요에 따라 마감처리 과정을 거쳐 완성품으로 형성하게 된다.

100 : 성형장치, 200 : 인발장치,
210 : 몸체, 212 : 압착기,
220 : 이동장치, 222 : 회전축,
224 : 지지축, 226 : 벨트,
290 : 설치프레임, 300 : 커팅장치,
400 : 곡면부재, 500 : 섬유롤러,
600 : 호퍼.

Claims (5)

1. 수지에 함침된 섬유를 공급받아 곡면부재(400)로 성형하는 성형장치(100), 상기 성형장치(100)에서 성형된 곡면부재(400)를 당겨 연속으로 성형 되게 하는 인발장치(200) 및 상기 인발된 곡면부재(400)를 일정 간격으로 잘라주는 커팅장치(300)를 포함하고,
   상기 인발장치(200)는 곡면부재(400)의 진행방향을 따라 이동하며 곡면부재(400)를 잡아주는 압착기(212)가 구비된 몸체(210)를 포함하여 상기 몸체(210) 일단이 상기 곡면부재(400)와 동일한 곡률반경을 가지는 지점에 축 고정되고 타단에는 이동장치(220)가 구비되어 상기 이동장치(220)에 의해 정해진 구간에서 시계추 운동을 하며 왕복하되,
   한 쌍이 마련되어 상기 곡면부재(400)의 진행 방향을 따라 각각 정해진 구간에서 왕복을 하면서 압착기(212)로 곡면부재(400)를 잡아 번갈아 당겨주는 것을 특징으로 하는 곡면부재 제조장치.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 이동장치(220)는 모터에 의해 회전하는 회전축(222)과 곡면부재(400)의 진행 방향을 따라 일정 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 지지축(224)이 삼각형태로 배치되어 벨트(226)가 설치되되,
   상기 몸체(210)가 상기 지지축(224) 사이에서 벨트(226)에 연결되어 회전축(222)의 회전 방향에 따라 진행 방향이 바뀌며 왕복하는 것임을 특징으로 하는 곡면부재 제조장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 이동장치(220)는 상기 몸체(210)를 곡면부재(400)의 진행 방향을 따라 밀고 당겨 왕복시키는 유압피스톤임을 특징으로 하는 곡면부재 제조장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 커팅장치(300)는,
   상기 곡면부재(400)의 진행방향에 수직 방향으로 이동하면서 고속으로 회전하며 곡면부재(400)를 절단하는 커터날(320)을 포함하되,
   상기 커터날(320)은 곡면부재(400)의 진행방향을 따라 상기 곡면부재(400)의 진행속도와 동일한 속도로 진행하며 절단하는 것임을 특징으로 하는 곡면부재 제조장치.

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