KR101539969B1

KR101539969B1 - 프리폼 고속 니들펀칭방법 및 장치

Info

Publication number: KR101539969B1
Application number: KR1020140022990A
Authority: KR
Inventors: 조채욱; 조민철; 정갑수; 유기범
Original assignee: (주) 데크카본
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2015-07-29

Abstract

본 발명은 프리폼 고속 니들펀칭방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명은 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 구비되며, 프리폼을 형성하는 시트들이 적층된 시트 적층체를 이송시키는 컨베이어 어셈블리; 상기 베이스 프레임에 구비되며, 상하 구동력을 발생시키는 상하구동유닛; 상기 상하구동유닛에 연결되며, 상기 상하구동유닛의 상하 구동력을 전달받아 상하로 움직이면서 컨베이어 어셈블리를 따라 이송된 시트 적층체를 니들 펀칭하는 니들펀칭부재;를 포함하며, 상기 컨베이어 어셈블리는 컨베이어 프레임과, 서로 거리를 두고 컨베이어 프레임에 각각 회전 가능하게 결합되는 두 개의 롤러들과, 상기 두 개의 롤러들에 연결되어 롤러들의 회전에 따라 움직이는 컨베이어벨트와, 상기 한 개의 롤러에 연결되어 롤러를 회전시키는 제1 모터와, 상기 다른 한 개의 롤러에 연결되어 롤러를 회전시키는 제2 모터를 포함한다. 본 발명에 따르면, 탄소 섬유계열의 시트들이 적층된 시트 적층체의 적층방향으로 섬유들을 배치시키는 니들 펀칭 공정속도를 높이고 수직 방향 섬유 분포가 균일하게 한다.

Description

프리폼 고속 니들펀칭방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PUNCHING A PREFORM USING NEEDLES}

본 발명은 프리폼 고속 니들펀칭방법 및 장치에 관한 것이다.

탄소 복합재(Carbon-Carbon Composites)는 마찰 및 마모 특성과 열 충격 저항성이 우수하여 항공기, 자동차 등의 브레이크 디스크로 사용되고 있다.

탄소 복합재의 제조 방법은 탄소계 섬유를 이용하여 프리폼(pre-form)을 제조하는 공정과, 프리폼을 밀도화하는 공정으로 크게 나눌 수 있다.

일반적으로, 프리폼은 시트(sheet) 형태의 탄소 섬유직물이나 시트 형태의 탄소 섬유웹을 설정된 두께로 적층한 다음 적층된 시트들을 적층된 방향으로 니들 펀칭(Needle Punching)하여 제작된다. 시트 형태의 탄소 섬유직물은 탄소 섬유들이 일방향으로 형성된 형태일 수 있고, 탄소 섬유들이 서로 직교하게 짜여진 형태가 될 수 있다. 시트 형태의 탄소 섬유웹은 7 ~ 8 Cm 정도 길이의 탄소 섬유들을 부직포 형태로 제작한 것이다. 적층된 시트들은 시트 형태의 탄소 섬유직물들을 다수 개 적층하거나 시트 형태의 탄소 섬유직물들과 시트 형태의 탄소 섬유웹들을 함께 적층될 수 있다.

니들 펀칭 공정은 시트들이 적층된 시트 적층체의 상하방향(적층방향)으로 니들 펀치가 왕복 운동하면서 니들 펀치에 구비된 니들들이 시트 상에 위치한 섬유들을 적층 방향(시트의 두께 방향)으로 배열시키게 된다. 시트 상에 위치한 섬유들이 적층 방향으로 배열되면서 시트와 시트 사이를 서로 얽히게 하여 적층 방향으로 결속시키게 되므로 적층된 시트들의 적층방향 결합력을 증가시키게 된다.

대한민국 공개특허 제2004-0060017호(2004. 07. 06. 공개일)(이하, 선행기술이라 함)는 니들 펀칭을 이용한 프리폼 제조방법에 관한 것으로, 선행기술에는 서로 간격을 두고 위치하는 두 쌍의 롤러들과, 두 쌍의 롤러들 사이에 위치하여 프리폼을 지지하는 서포트와, 서포트의 상부에서 상하로 움직이면서 서포트 위로 이송되는 시트 적층체(적층 방향으로 니들펀칭되지 않은 프리폼)을 니들펀칭하는 니들펀치를 포함하는 프리폼 니들펀칭장치가 개시되어 있다. 선행기술의 프리폼 니들펀칭장치는 두 쌍의 롤러들의 회전에 의해 시트 적층체가 서포트위로 이송되며 니들펀치가 상하로 움직이면서 서포트 위로 이송된 시트 적층체를 니들펀칭한다.

그러나, 선행기술은 시트 적층체에 니들펀칭한 후 펀칭 밀도를 높이기 위하여 작업자가 시트 적층체를 다시 작업 위치로 이동시켜야 하므로 니들펀칭 공정시간이 많이 소요될 뿐만 작업이 불편하게 된다. 한편, 니들펀치의 니들들을 조밀하게 분포하게 될 경우 시트 적층체를 니들펀칭할 때 압력이 크게 작용하게 될 뿐만 아니라 적층 방향으로 섬유 분포가 잘 이루어지지 않게 되고 섬유 분포가 균일하지 못하게 된다.

본 발명의 목적은 탄소 섬유계열의 시트들이 적층된 시트 적층체의 적층방향으로 섬유들을 배치시키는 니들 펀칭 공정속도를 높이고 수직 방향 섬유 분포가 균일하게 하는 프리폼 고속 니들펀칭방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 구비되며, 프리폼을 형성하는 시트들이 적층된 시트 적층체를 이송시키는 컨베이어 어셈블리; 상기 베이스 프레임에 구비되며, 상하 구동력을 발생시키는 상하구동유닛; 상기 상하구동유닛에 연결되며, 상기 상하구동유닛의 상하 구동력을 전달받아 상하로 움직이면서 컨베이어 어셈블리를 따라 이송된 시트 적층체를 니들 펀칭하는 니들펀칭부재;를 포함하며, 상기 컨베이어 어셈블리는 컨베이어 프레임과, 서로 거리를 두고 컨베이어 프레임에 각각 회전 가능하게 결합되는 두 개의 롤러들과, 상기 두 개의 롤러들에 연결되어 롤러들의 회전에 따라 움직이는 컨베이어벨트와, 상기 한 개의 롤러에 연결되어 롤러를 회전시키는 제1 모터와, 상기 다른 한 개의 롤러에 연결되어 롤러를 회전시키는 제2 모터를 포함하는 프리폼 고속 니들펀칭장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 구비되며, 프리폼을 형성하는 시트들이 적층된 시트 적층체를 이송시키는 컨베이어 어셈블리; 상기 베이스 프레임에 구비되며, 상하 구동력을 발생시키는 제1 상하구동유닛; 상기 제1 상하구동유닛에 연결되며, 상기 제1 상하구동유닛의 상하 구동력을 전달받아 상하로 움직이면서 컨베이어 어셈블리를 따라 이송된 시트 적층체를 니들 펀칭하는 제1 니들펀칭부재; 상기 베이스 프레임에 구비되며, 상하 구동력을 발생시키는 제2 상하구동유닛; 및 상기 제2 상하구동유닛에 연결되며, 상기 제2 상하구동유닛의 상하 구동력을 전달받아 상하로 움직이면서 컨베이어 어셈블리를 따라 이송된 시트 적층체를 니들 펀칭하는 제2 니들펀칭부재;를 포함하는 프리폼 고속 니들펀칭장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 시트 적층체의 양쪽 단부를 제1,2 단부라 할 때, 상기 시트 적층체를 제1 단부쪽 방향으로 이송시키는 단계; 상기 제1 단부쪽으로 이송되는 시트 적층체를 니들펀칭하는 단계; 상기 시트 적층체를 제2 단부쪽 방향으로 이송시키는 단계; 상기 제2 단부쪽 방향으로 이송되는 시트 적층체를 니들펀칭하는 단계;를 포함하는 프리폼 고속 니들펀칭방법이 제공된다.

본 발명은 제1,2 모터로 컨베이어벨트를 정방향과 역방향으로 움직임에 의해 컨베이어벨트에 놓여진 시트 적층체를 정방향으로 움직여 니들펀칭을 하고 이어 시트 적층체를 역방향으로 움직여 니들펀칭하게 되므로 시트 적층체의 니들 펀칭 공정 속도가 빠르게 되어 짧은 시간에 시트 적층체의 니들펀칭공정을 완료하게 된다.

또한, 본 발명은 제1,2 니들펀칭부재가 구비된 경우 시트 적층체를 설정된 간격만큼 연속적으로 움직이면서 제1,2 니들펀칭부재가 각각 시트 적층체에 니들펀칭하게 되므로 시트 적층체에 연속적으로 니들펀칭이 이루어져 시트 적층체의 니들펀칭 공정시간이 짧아지게 된다. 또한, 니들들의 배치 위치가 서로 다른 제1,2 니들펀칭부재가 연속적으로 니들펀칭하게 될 경우 시트 적층체에 니들펀칭이 균일하게 이루어져 시트 적층체에 적층 방향(수직 방향)으로 탄소 섬유가 균일하게 분포하게 될 뿐만 아니라 니들펀칭시 니들펀칭 압력이 작게 작용하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 프리폼 고속 니들펀칭장치의 제1 실시예를 도시한 측면도,
도 2는 본 발명에 따른 프리폼 고속 니들펀칭장치의 제1 실시예를 도시한 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 프리폼 고속 니들펀칭장치의 제1 실시예를 구성하는 제1,2 모터 및 컨베이어벨트를 도시한 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 프리폼 고속 니들펀칭장치의 제1 실시예를 구성하는 상하구동유닛의 다른 실시예를 도시한 측면도,
도 5는 본 발명에 따른 프리폼 고속 니들펀칭장치의 제2 실시예를 도시한 측면도,
도 6은 본 발명에 따른 프리폼 고속 니들펀칭장치의 제2 실시예를 도시한 정면도,
도 7은 본 발명에 따른 프리폼 고속 니들펀칭장치의 제2 실시예를 구성하는 제1,2 니들펀칭부재를 도시한 저면도,
도 8은 본 발명에 따른 프리폼 니들펀칭방법의 일실시예를 도시한 순서도.

이하, 본 발명에 따른 프리폼 고속 니들펀칭방법 및 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 프리폼 고속 니들펀칭장치의 제1 실시예를 도시한 측면도이다. 도 2는 본 발명에 따른 프리폼 고속 니들펀칭장치의 제1 실시예를 도시한 정면도이다.

도 1, 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 프리폼 고속 니들펀칭장치의 제1 실시예는 베이스 프레임(100), 컨베이어 어셈블리(200), 상하구동유닛(300), 니들펀칭부재(400)를 포함하며, 컨베이어 어셈블리(200)는 컨베이어 프레임(210), 두 개의 롤러들(221)(222), 컨베이어벨트(230), 제1 모터(241), 그리고 제2 모터(242)를 포함한다.

베이스 프레임(100)은 서로 간격을 두고 위치하는 두 개의 수직부(110)들과, 두 개의 수직부(110)들의 상부를 연결하는 수평부(120)와, 수직부(110)들의 하부를 서로 연결하며 컨베이어 어셈블리(200)가 장착되는 장착부(130)를 포함한다.

컨베이어 어셈블리(200)는 베이스 프레임(100)의 장착부(130)에 구비된다. 컨베이어 어셈블리(200)는 프리폼을 형성하는 시트들이 적층된 시트 적층체를 양방향으로 이송시킨다. 즉, 시트 적층체가 이송되는 방향을 기준으로 시트 적층체의 양단을 제1,2 단부라 할 때 컨베이어 어셈블리(200)는 시트 적층체를 제1 단부쪽 방향으로 이송시키거나 제2 단부쪽 방향으로 이송시킨다.

컨베이어 어셈블리(200)의 일실시예로, 컨베이어 어셈블리(200)는 베이스 프레임(100)의 장착부(130)에 구비되는 컨베이어 프레임(210)과, 서로 거리를 두고 컨베이어 프레임(210)에 각각 회전 가능하게 결합되는 두 개의 롤러들(221)(222)과, 두 개의 롤러들(221)(222)에 연결되어 롤러들의 회전에 따라 움직이는 컨베이어벨트(230)와, 한 개의 롤러에 연결되어 롤러를 회전시키는 제1 모터(241)와, 다른 한 개의 롤러에 연결되어 롤러를 회전시키는 제2 모터(242)를 포함한다. 컨베이어 프레임(210)은 설정된 길이를 가지며, 양측에 각각 설정된 길이를 갖는 지지부(211)가 구비된다. 두 개의 롤러들(221)(222)을 제1,2 롤러라 할 때 제1,2 롤러는 컨베이어 프레임(210)의 길이 방향으로 서로 간격을 두고 지지부(211)에 각각 회전 가능하게 결합된다. 제1,2 롤러(221)(222) 사이에 보조 롤러(미도시)들이 복수 개 구비됨이 바람직하다. 컨베이어벨트(230)는 제1,2 롤러들(221)(222)과 접촉되도록 제1,2 롤러(221)(222)들을 감싸는 기초벨트(231)와, 기초벨트(231)에 구비되는 서포트벨트(232)를 포함하는 것이 바람직하다. 서포트벨트(232)는 탄성재질인 것이 바람직하다. 제1 모터(241)는 제1 롤러(221)와 연결되고, 제2 모터(242)는 제2 롤러(222)와 연결된다. 제1 모터(241)와 제2 모터(242)는 컨베이어벨트(230)를 평면에서 볼 때, 도 3에 도시한 바와 같이, 서로 대각선 방향으로 위치하도록 제1 롤러(221)와 제2 롤러(222)에 연결되는 것이 바람직하다. 제1,2 모터들(241)(242)은 각각 한 방향 회전력을 발생시키는 모터인 것이 바람직하다. 제1,2 모터들(241)(242)은 양 방향 회전력을 발생시키는 모터가 될 수도 있다.

컨베이어 어셈블리(200)는 시트 적층체가 컨베이어벨트(230) 위에 놓인 상태에서 제1 모터(241)가 작동하게 되면 컨베이어벨트(230)가 제1 모터(241) 방향으로 움직이게 되면서 시트 적층체가 한쪽으로 이송되고, 제2 모터(242)가 작동하게 되면 컨베이어벨트(230)가 제2 모터(242) 방향으로 움직이게 되면서 시트 적층체가 다른 한쪽, 즉 반대편으로 이송된다.

컨베이어 어셈블리(200)는 베이스 프레임(100)과 분리되어 설치될 수도 있다.

상하구동유닛(300)은 베이스 프레임(100)에 구비되며, 상하방향으로 구동력을 발생시킨다. 상하구동유닛(300)의 제1 실시예는, 베이스 프레임(100)에 구비되는 회전모터(310)와, 회전모터(310)의 모터축과 니들펀칭부재(400)에 연결되어 회전모터(310)의 정역회전에 따라 니들펀칭부재(400)를 상하로 움직이는 볼스크류 어셈블리(320)를 포함한다. 회전모터(310)의 모터축이 수직 방향으로 위치하도록 회전모터(310)가 베이스 프레임(100)의 수평부(120)에 구비되는 것이 바람직하다. 볼스크류 어셈블리(320)의 스크류 단부는 니들펀칭부재(400)의 상면에 회전 가능하게 결합된다. 회전모터(310)의 모터축 또는 볼스크류 어셈블리(320)의 스크류가 베이스 프레임(100)의 수평부(120)를 관통한다. 회전모터(310)가 정회전하게 되면 볼스크류 어셈블리(320)가 정회전하면서 니들펀칭부재(400)를 아래로 이동시키고, 회전모터(310)가 역회전하게 되면 볼스크류 어셈블리(320)가 역회전하면서 니들펀칭부재(400)를 위로 이동시키게 된다.

상하구동유닛(300)의 제2 실시예는, 도 4에 도시한 바와 같이, 베이스 프레임(100)에 구비되는 회전모터(330)와, 회전모터(330)의 모터축에 결합되는 피니언(340)과, 니들펀칭부재(400)에 수직 방향으로 결합됨과 아울러 피니언(340)에 맞물려 피니언(340)의 정역회전에 따라 상하로 움직이는 랙부재(350)를 포함한다. 회전모터(330)는 모터축이 수평 방향으로 위치하도록 베이스 프레임(100)의 수평부(120)에 구비되는 것이 바람직하다. 랙부재(350)는 베이스 프레임(100)의 수평부(120)를 관통한다. 회전모터(330)가 정회전하게 되면 피니언(340)이 정회전하면서 피니언(340)에 맞물린 랙부재(350)가 아래로 이동하게 되고 랙부재(350)가 아래로 이동하면서 니들펀칭부재(400)를 아래로 이동시키고, 회전모터(330)가 역회전하게 되면 피니언(340)이 역회전하면서 피니언(340)에 맞물린 랙부재(350)가 위로 이동하게 되고 랙부재(350)가 위로 이동하면서 니들펀칭부재(400)를 위로 이동시킨다.

니들펀칭부재(400)는 상하구동유닛(300)에 연결되며, 상하구동유닛(300)의 상하 구동력을 전달받아 상하로 움직이면서 컨베이어 어셈블리(200)를 따라 이송된 시트 적층체를 니들 펀칭한다. 니들펀칭부재(400)는 니들베이스(410)와, 니들베이스(410)의 하면에 구비되는 다수 개의 니들(420)들과, 니들베이스(410)의 상면에 구비되는 브라켓부(430)를 포함하는 것이 바람직하다. 니들베이스(410)는 사각판 형태로 형성됨이 바람직하다. 니들(420)은 하강시 섬유를 아래로 미는 홈들이나 미늘(barb)들이 구비되며, 니들(420)들은 니들베이스(410)에 복수 개의 열과 복수 개의 행을 이루도록 정방 형태로 배열됨이 바람직하다. 브라켓부(430)는 디귿자 형상으로 형성되며, 상하구동유닛(300)이 연결된다. 니들펀칭부재(4000의 브라켓부(430)는 경우에 따라 생략될 수도 있다.

니들펀칭부재(400)는 가이드유닛(140)을 따라 상하로 움직이는 것이 바람직하다. 가이드유닛(140)은 베이스 프레임(100)의 수직부(110)들에 각각 구비되는 가이드봉(141)들과, 니들펀칭부재(400)의 양쪽에 각각 구비되며 가이드봉(141)들에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이딩블록(142)들을 포함한다. 가이드봉(141)은 수직 방향으로 위치하도록 베이스 프레임(100)의 수직부(110)에 구비된다. 슬라이딩블록(142)은 니들펀칭부재(400)의 니들베이스(410) 측면에 구비되는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명에 따른 프리폼 고속 니들펀칭장치의 제2 실시예를 도시한 측면도이다. 도 6은 본 발명에 따른 프리폼 고속 니들펀칭장치의 제2 실시예를 도시한 정면도이다.

도 5, 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 프리폼 고속 니들펀칭장치의 제2 실시예는, 베이스 프레임(100), 컨베이어 어셈블리(200), 제1 상하구동유닛(300'), 제1 니들펀칭부재(400'), 제2 상하구동유닛(300"), 그리고 제2 니들펀칭부재(400")를 포함한다.

컨베이어 어셈블리(200)는 베이스 프레임(100)의 장착부(130)에 구비된다. 컨베이어 어셈블리(200)는 프리폼을 형성하는 시트들이 적층된 시트 적층체를 이송시킨다. 컨베이어 어셈블리(200)의 일실시예로, 컨베이어 어셈블리(200)는 베이스 프레임의 장착부(130)에 구비되는 컨베이어 프레임(210)과, 서로 거리를 두고 컨베이어 프레임(210)에 각각 회전 가능하게 결합되는 두 개의 롤러(220)들과, 두 개의 롤러(220)들에 연결되어 롤러(220)들의 회전에 따라 움직이는 컨베이어벨트(230)와, 롤러(220)들을 회전시키는 롤러구동유닛(240)을 포함한다. 컨베이어 프레임(210)은 설정된 길이를 가지며, 양측에 각각 설정된 길이를 갖는 지지부(211)가 구비된다. 두 개의 롤러(220)들은 컨베이어 프레임(210)의 길이 방향으로 서로 간격을 두고 지지부(211)에 회전 가능하게 결합된다. 두 개의 롤러(220)들 사이에 보조 롤러(미도시)들이 복수 개 구비됨이 바람직하다. 컨베이어벨트(230)는 두 개의 롤러(220)들과 접촉되도록 두 개의 롤러(220)들을 감싸는 기초벨트(231)와, 기초벨트(231)에 구비되는 서포트벨트(232)를 포함하는 것이 바람직하다. 서포트벨트(232)는 탄성재질인 것이 바람직하다. 롤러구동유닛(240)은 컨베이어 프레임(210)의 한쪽에 장착되어 롤러(220)를 회전시키게 된다.

제1 상하구동유닛(300')은 베이스 프레임에 구비되며, 상하 구동력을 발생시킨다. 제1 상하구동유닛(300')은 베이스 프레임(100)의 수평부(120)에 구비됨이 바람직하다. 제1 상하구동유닛(300')의 제1 실시예로, 제1 상하구동유닛(300')은 본 발명의 제1 실시예를 구성하는 상하구동유닛(300)의 제1 실시예의 구성과 같다. 또한, 제1 상하구동유닛(300')의 제2 실시예로, 제1 상하구동유닛(300')은 본 발명의 제1 실시예를 구성하는 상하구동유닛(300)의 제2 실시예의 구성과 같다. 제1 상하구동유닛(300')의 제1,2 실시예에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

제1 니들펀칭부재(400')는 제1 상하구동유닛(300')에 연결되며, 제1 상하구동유닛(300')의 상하 구동력을 전달받아 상하로 움직이면서 컨베이어 어셈블리(200)를 따라 이송된 시트 적층체를 니들 펀칭한다.

제1 니들펀칭부재(400')는 제1 상하구동유닛(300')에 연결되며, 제1 상하구동유닛(300')의 상하 구동력을 전달받아 상하로 움직이면서 컨베이어 어셈블리(200)를 따라 이송된 시트 적층체를 니들 펀칭한다. 제1 니들펀칭부재(400')는 니들베이스(410)와, 니들베이스(410)의 하면에 구비되는 다수 개의 니들(420)들과, 니들베이스(410)의 상면에 구비되는 브라켓부(430)를 포함하는 것이 바람직하다. 니들베이스(410)는 사각판 형태로 형성됨이 바람직하다. 니들(420)은 하강시 섬유를 아래로 미는 홈들이나 미늘(barb)들이 구비되며, 니들(420)들은 니들베이스(410)에 복수 개의 열과 복수 개의 행을 이루도록 정방 형태로 배열됨이 바람하다. 브라켓부(430)는 디귿자 형상으로 형성되며, 제1 상하구동유닛(300')이 연결된다. 니들펀칭부재(4000의 브라켓부(430)는 경우에 따라 생략될 수도 있다.

제1 니들펀칭부재(400')는 가이드유닛(140)을 따라 상하로 움직이는 것이 바람직하다. 가이드유닛(140)은 베이스 프레임(100)의 수직부(110)들에 각각 구비되는 가이드봉(141)들과, 제1 니들펀칭부재(400')의 양쪽에 각각 구비되며 가이드봉(141)들에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이딩블록(142)들을 포함한다. 가이드봉(141)은 수직 방향으로 위치하도록 베이스 프레임(100)의 수직부(110)에 구비된다. 슬라이딩블록(142)은 제1 니들펀칭부재(400')의 니들베이스(410) 측면에 구비되는 것이 바람직하다.

제2 상하구동유닛(300")은 베이스 프레임(100)에 구비되며, 상하 구동력을 발생시킨다. 제2 상하구동유닛(300")은 베이스 프레임(100)의 수평부(120)에 구비됨이 바람직하다. 제2 상하구동유닛(300")은 제1 상하구동유닛(300')의 옆에 위치하는 것이 바람직하다. 제2 상하구동유닛(300")의 제1 실시예로, 제2 상하구동유닛(300")은 본 발명의 제1 실시예를 구성하는 상하구동유닛(300)의 제1 실시예의 구성과 같다. 또한, 제2 상하구동유닛(300")의 제2 실시예로, 제2 상하구동유닛(300")은 본 발명의 제1 실시예를 구성하는 상하구동유닛(300)의 제2 실시예의 구성과 같다. 제2 상하구동유닛(300")의 제1,2 실시예에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

제2 니들펀칭부재(400")는 제2 상하구동유닛(300")에 연결되며, 제2 상하구동유닛(300")의 상하 구동력을 전달받아 상하로 움직이면서 컨베이어 어셈블리(200)를 따라 이송된 시트 적층체를 니들 펀칭한다. 제2 니들펀칭부재(400")의 니들베이스(410)와 제1 니들펀칭부재(400')의 니들베이스(410)는 같은 면적으로 이루어지며, 제2 니들펀칭부재(400")의 다수 개의 니들(420)들이 배치되는 위치와 제1 니들펀칭부재(400')의 다수 개의 니들(420)들이 배치되는 위치는 다른 것이 바람직하다.

제1,2 니들펀칭부재들(400')(400")의 니들(420)들이 배치되는 일예로, 시트 적층체의 단위 면적당 펀칭해야할 위치가 바둑판 모양처럼 정방 행렬 형태일 경우, 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 니들펀칭부재(400')의 니들(420)들의 배치는, 홀수 열(A1)에는 홀수 행(B1)의 위치에, 짝수 열(A2)에는 짝수 행(B2)의 위치에 각각 니들(420)이 배치되고, 제2 니들펀칭부재(400")의 니들(420)들의 배치는, 홀수 열(A1)에는 짝수 행(B2)의 위치에, 짝수 열(A2)에는 홀수 행(B1)의 위치에 각각 니들(420)이 배치된다. 이로 인하여, 제1 니들펀칭부재(400')가 시트 적층체에 니들펀칭하고 이어 제2 니들펀칭부재(400")가 시트 적층체에 니들펀칭하게 되면 시트 적층체에 바둑판 모양의 니들펀칭이 이루어지게 된다.

도 8은 본 발명에 따른 프리폼 고속 니들펀칭방법의 일실시예를 도시한 순서도이다.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 프리폼 고속 니들펀칭방법의 일실시예는, 먼저, 시트 적층체의 양쪽 단부를 제1,2 단부라 할 때, 상기 시트 적층체를 제1 단부쪽 방향(도 1의 오른쪽 방향)으로 이송시키는 단계(S1)와, 제1 단부쪽으로 이송되는 시트 적층체를 니들펀칭하는 단계(S2)가 진행된다. 시트 적층체는 설정된 이송 거리만큼 연속적으로 이송하며, 시트 적층체가 이송할 때마다 시트 적층체를 니들펀칭하는 것이 바람직하다.

니들펀칭이 완료되면 시트 적층체를 제2 단부쪽 방향(도 1의 왼쪽 방향)으로 이송시키는 단계(S3)와, 제2 단부쪽 방향으로 이송되는 시트 적층체를 니들펀칭하는 단계(S4)가 진행된다. 시트 적층체는 설정된 이송 거리만큼 연속적으로 이송하며, 시트 적층체가 이송할 때마다 시트 적층체를 니들펀칭하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 프리폼 고속 니들펀칭방법 및 장치의 작용과 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 프리폼 고속 니들펀칭장치의 제1 실시예의 작동을 설명한다. 컨베이어 어셈블리(200)의 컨베이어벨트(230)에 시트 적층체(P)를 올려놓고 제2 모터(242)을 작동시켜 제2 롤러(222)를 회전시킴에 의해 컨베이어벨트(230)를 제2 모터(242) 방향으로 움직여 시트 적층체(P)를 니들펀칭부재(400)의 아래인 작업위치로 이동시킨다. 이어, 제2 모터(242)를 작동시켜 컨베이어벨트(230)를 설정된 거리만큼씩 움직이면서 상하구동유닛(300)의 작동에 의해 니들펀칭부재(400)가 상하로 움직이면서 시트 적층체(P)에 설정된 회수만큼 니들펀칭을 수행한다. 시트 적층체의 니들펀칭이 1차 완료되면 제1 모터(241)를 작동시켜 제1 롤러(221)를 회전시킴에 의해 컨베이어벨트(230)를 역방향(제1 모터 방향)으로 설정된 거리만큼씩 움직이면서 상하구동유닛(300)의 작동에 의해 니들펀칭부재(400)가 상하로 움직이면서 시트 적층체(P)에 설정된 회수만큼 니들펀칭을 수행한다. 시트 적층체의 니들펀칭이 2차 완료되면 시트 적층체를 배출 위치로 이동시킨다.

본 발명에 따른 프리폼 고속 니들펀칭장치의 제2 실시예의 작동을 설명한다.

먼저, 컨베이어 어셈블리(200)의 컨베이어벨트(230)에 시트 적층체(P)를 올려놓고 롤러구동유닛(240)을 작동시켜 롤러(220)를 회전시킴에 의해 컨베이어벨트(230)를 한쪽 방향으로 움직여 시트 적층체(P)를 제1 니들펀칭부재(400')의 아래인 작업위치로 이동시킨다. 이어, 롤러구동유닛(240)을 작동시켜 컨베이어벨트(230)를 설정된 거리만큼 움직임에 의해 시트 적층체를 설정된 거리만큼 움직인 후 제1 상하구동유닛(300')의 작동에 의해 제1 니들펀칭부재(400')가 상하로 움직이면서 시트 적층체(P)에 니들펀칭을 수행한다. 그리고 컨베이어벨트(230)를 설정된 거리만큼 움직임에 의해 시트 적층체를 설정된 거리만큼 움직인 후 제1,2 상하구동유닛(300')(300")을 각각 작동시켜 제1,2 니들펀칭부재들(400')(400")을 상하로 각각 움직이면서 시트 적층체에 니들펀칭을 수행한다. 그리고 시트 적층체의 나머지부분은 제2 니들펀칭부재(400")만 상하로 움직이면서 시트 적층체를 니들펀칭한다. 시트 적층체의 면적이 니들펀칭부재의 니들(420)들이 분포된 면적과 같은 경우 제1 니들펀칭부재(400')가 한 번 니들펀칭하고 시트 적층체를 이동시켜 제2 니들펀칭부재(400")가 한 번 니들펀칭하게 된다. 시트 적층체에 니들펀칭이 완료되면 컨베이어 어셈블리(200)를 작동시켜 시트 적층체(P)를 배출위치로 이동시킨다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 제1,2 모터(241)(242)로 컨베이어벨트(230)를 정방향과 역방향으로 움직임에 의해 컨베이어벨트(230)에 놓여진 시트 적층체를 정방향으로 움직여 니들펀칭을 하고 이어 시트 적층체를 역방향으로 움직여 니들펀칭하게 되므로 시트 적층체의 니들 펀칭 공정 속도가 빠르게 되어 짧은 시간에 시트 적층체의 니들펀칭공정을 완료하게 된다. 종래에는 시트 적층체에 1차 니들펀칭공정이 끝나고 이어 작업자가 시트 적층체를 다시 작업위치로 옮겨 시트 적층체에 2차 니들펀칭공정을 수행하여 시트 적층체의 니들펀칭 공정시간이 많이 소요되고 작업자의 작업이 불편하였으나, 본 발명은 니들펀칭 공정시간이 단축되고 작업자의 작업이 편리하게 된다.

또한, 본 발명은 제1,2 니들펀칭부재(400')(400")가 구비된 경우 시트 적층체를 설정된 간격만큼 연속적으로 움직이면서 제1,2 니들펀칭부재(400')(400")가 각각 시트 적층체에 니들펀칭하게 되므로 시트 적층체에 연속적으로 니들펀칭이 이루어져 시트 적층체의 니들펀칭 공정시간이 짧아지게 된다. 또한, 니들(420)들의 배치 위치가 서로 다른 제1,2 니들펀칭부재(400')(400")가 연속적으로 니들펀칭하게 될 경우 시트 적층체에 니들펀칭이 균일하게 이루어져 시트 적층체에 적층 방향으로 탄소 섬유가 균일하게 분포된다. 만일, 니들펀칭부재의 니들들이 조밀하게 분포하게 될 경우 시트 적층체를 니들펀칭할 때 압력이 크게 작용하게 될 뿐만 아니라 적층 방향으로 섬유 분포가 잘 이루어지지 않게 되나, 본 발명은 제1,2 니들펀칭부재들(400')(400")을 연속적으로 니들펀칭하게 되므로 제1,2 니들펀칭부재(400')(400")의 각 니들 분포를 조밀하지 않게 배치하게 되어 니들펀칭시 압력이 작게 작용하게 될 뿐만 아니라 시트 적층체에 적층 방향으로 섬유 분포가 조밀하고 균일하게 된다.

100; 베이스 프레임 200; 컨베이어 어셈블리
300; 상하구동유닛 300'; 제1 상하구동유닛
300"; 제2 상하구동유닛 400; 니들펀칭부재
400'; 제1 니들펀칭부재 400"; 제2 니들펀칭부재

Claims

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베이스 프레임;
상기 베이스 프레임에 구비되며, 프리폼을 형성하는 시트들이 적층된 시트 적층체를 이송시키는 컨베이어 어셈블리;
상기 베이스 프레임에 구비되며, 상하 구동력을 발생시키는 상하구동유닛;
상기 상하구동유닛에 연결되며, 상기 상하구동유닛의 상하 구동력을 전달받아 상하로 움직이면서 컨베이어 어셈블리를 따라 이송된 시트 적층체를 니들 펀칭하는 니들펀칭부재;를 포함하며,
상기 컨베이어 어셈블리는 컨베이어 프레임과, 서로 거리를 두고 컨베이어 프레임에 각각 회전 가능하게 결합되는 두 개의 롤러들과, 상기 두 개의 롤러들에 연결되어 롤러들의 회전에 따라 움직이는 컨베이어벨트와, 상기 두 개의 롤러들 중 한 개의 롤러에 연결되어 롤러를 회전시키는 제1 모터와, 상기 두 개의 롤러들 중 다른 한 개의 롤러에 연결되어 롤러를 회전시키는 제2 모터를 포함하며,
상기 상하구동유닛은 상기 베이스 프레임에 구비되는 회전모터와, 상기 회전모터의 모터축에 결합되는 피니언과, 상기 니들펀칭부재에 수직 방향으로 결합됨과 아울러 상기 피니언에 맞물려 상기 피니언의 정역회전에 따라 상하로 움직이는 랙부재를 포함하는 프리폼 고속 니들펀칭장치.
베이스 프레임;
상기 베이스 프레임에 구비되며, 프리폼을 형성하는 시트들이 적층된 시트 적층체를 이송시키는 컨베이어 어셈블리;
상기 베이스 프레임에 구비되며, 상하 구동력을 발생시키는 상하구동유닛;
상기 상하구동유닛에 연결되며, 상기 상하구동유닛의 상하 구동력을 전달받아 상하로 움직이면서 컨베이어 어셈블리를 따라 이송된 시트 적층체를 니들 펀칭하는 니들펀칭부재;를 포함하며,
상기 컨베이어 어셈블리는 컨베이어 프레임과, 서로 거리를 두고 컨베이어 프레임에 각각 회전 가능하게 결합되는 두 개의 롤러들과, 상기 두 개의 롤러들에 연결되어 롤러들의 회전에 따라 움직이는 컨베이어벨트와, 상기 두 개의 롤러들 중 한 개의 롤러에 연결되어 롤러를 회전시키는 제1 모터와, 상기 두 개의 롤러들 중 다른 한 개의 롤러에 연결되어 롤러를 회전시키는 제2 모터를 포함하며,
상기 니들펀칭부재는 가이드유닛을 따라 상하로 움직이며, 상기 가이드유닛은 상기 베이스 프레임의 양쪽에 각각 구비되는 가이드봉들과, 상기 니들펀칭부재의 양쪽에 각각 구비되며 상기 가이드봉들에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이딩블록들을 포함하는 프리폼 고속 니들펀칭장치.
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베이스 프레임;
상기 베이스 프레임에 구비되며, 프리폼을 형성하는 시트들이 적층된 시트 적층체를 이송시키는 컨베이어 어셈블리;
상기 베이스 프레임에 구비되며, 상하 구동력을 발생시키는 제1 상하구동유닛;
상기 제1 상하구동유닛에 연결되며, 상기 제1 상하구동유닛의 상하 구동력을 전달받아 상하로 움직이면서 컨베이어 어셈블리를 따라 이송된 시트 적층체를 니들 펀칭하는 제1 니들펀칭부재;
상기 베이스 프레임에 구비되며, 상하 구동력을 발생시키는 제2 상하구동유닛; 및
상기 제2 상하구동유닛에 연결되며, 상기 제2 상하구동유닛의 상하 구동력을 전달받아 상하로 움직이면서 컨베이어 어셈블리를 따라 이송된 시트 적층체를 니들 펀칭하는 제2 니들펀칭부재;를 포함하며,
상기 제1 상하구동유닛은, 상기 베이스 프레임에 구비되는 회전모터와, 상기 회전모터의 모터축에 결합되는 피니언과, 상기 제1 니들펀칭부재에 수직 방향으로 결합됨과 아울러 상기 피니언에 맞물려 상기 피니언의 정역회전에 따라 상하로 움직이는 랙부재를 포함하며,
상기 제2 상하구동유닛은, 상기 베이스 프레임에 구비되는 회전모터와, 상기 회전모터의 모터축에 결합되는 피니언과, 상기 제2 니들펀칭부재에 수직 방향으로 결합됨과 아울러 상기 피니언에 맞물려 상기 피니언의 정역회전에 따라 상하로 움직이는 랙부재를 포함하는 프리폼 고속 니들펀칭장치.
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