KR101699523B1 - 복합재료의 다차원 직물 성형기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제조대상물의 기하 형상에 따라 배치된 다수의 원통형 가이드(62)를 포함하는 가이드 템플릿(60)과, 제조대상물의 기하 형상에 대응되는 운동제어신호를 수신하는 제어신호 수신단부와 상기 운동제어신호에 근거하여 운동 궤적을 형성하는 3차원 운동출력단부(30a)를 포함하는 전기제어 3차원 운동 기구(30)와, 상기 3차원 운동출력단부(30a)에 연결되어 상기 직조 섬유를 상기 제조대상물의 기하 형상에 따라 상기 원통형 가이드(62) 사이에 분포시키는 직조 바늘(14)을 포함하는 복합재료의 다차원 직물 성형기를 제공한다. 본 발명의 복합재료의 다차원 직물 성형기에 의하면 원통형 가이드 및 전기제어 3차원 운동 기구를 이용하여 직조 바늘이 직조 선을 끌고 운동 궤적에 따라 원통형 가이드 사이에 분포시켜 가이드 템플릿을 형성하여 대형의 복잡한 복합재료의 다차원 직물 성형기에 응용될 수 있고 복합재료의 층간 강도를 효율적으로 향상시킬 수 있으며 이 성형기는 고속 성형 기술을 복합재료의 다차원 직물의 성형에 응용하여 자동화 공정을 실현할 수 있다.

Description

복합재료의 다차원 직물 성형기{MULTIDIMENSIONAL WEAVING FORMING MACHINE FOR COMPOSITE MATERIAL}

본 발명은 복합재료 직물 성형 기술 분야에 관한 것으로, 특히 복합재료의 다차원 직물 성형기에 관한 것이다.

탄소섬유, 아라미드 섬유, 폴리에틸렌, 섬유유리 등 고강도 섬유 및 그 복합재료의 제품은 중국의 전략적 새로운 산업의 일부로 질량이 가볍고 강도가 높고 내부식 및 은폐성이 독특한 장점을 구비한다. 복합재료는 풍력 에너지, 항공우주, 자동차, 궤도 교통, 건축, 병기, 장갑, 선박, 화학공업, 체육경기 등 분야에 널리 이용되고 있고 줄곧 세계 각국에서 우선적으로 발전시키고 경쟁이 치열한 중요한 기술분야이다. 항공우주 등 첨단기술 분야에 있어서 복합재료는 기초적인 핵심재료이고, 예를 들어 복합재료 기술은 보잉(Boeing) 사와 에어버스 사가 다투고 있는 첫번째 결정적인 기술로 중국의 민용 비행기 프로젝트의 주요한 애로 기술이다. 보잉 787 비행기에 사용되고 있는 복합재료는 비행기 총 질량의 50％ 이상을 차지한다. 스텔스 전투기의 케이스는 파를 흡수하는 복합재료로 제조된다. 동시에 복합재료는 비행기와 함정의 스텔스 기본요소 중의 하나이다. 복합재료가 여러 가지 우수한 기능을 구비하지만 복합재료의 응용을 진일보로 확대시켜려면 하기 문제점을 개선하여야 한다.

첫번째: 층간 개열이 쉽다.

기존의 섬유 복합재료의 대부분은 섬유 직물, 프리프러그(prepreg) 등 섬유 시트를 일정한 두께로 누적시켜 수지 소재가 경화되어 이루어진다. 시트 평면의 2차원 방향에 초강력 섬유가 있고 그 강도는 강철의 수 배에 달하며, 3000㎫ 이상에 달한다. 하지만 시트 간에 수지 플라스틱 소재가 있으므로 층간의 강도가 낮아 100㎫에 달하며 층 내의 섬유와 층 간의 플라스틱과의 강도 차이가 30배에 달하므로 층간이 쉽게 개열되는 것은 섬유 복합재료에 원래 존재하는 문제이다. 복합재료의 층간 강도가 낮음으로 복합재료의 내충격 강도 및 내압 강도 역시 낮고 특히 충격으로 인한 부하 및 압력으로 인한 부하를 받았을 경우, 층간의 개열은 복합재료의 주요한 실효형태이다.

복합재료의 층간 강도를 향상시키기 위하여 층간의 재봉, 3차원 방직, 3차원 편직 등 방법을 사용할 수 있고 이러한 기술의 연구가 일정한 정도의 결과를 획득하였지만 공정이 복잡하고 원가가 높으므로 제한을 받고 있다. 그리고 널리 이용되고 있는 멀티 축방향 경편(經編) 복합재료는 두께가 제한되어 전반적인 3차원 구조를 얻을 수 없다. 즉, 층간이 쉽게 개열되는 것은 복합재료의 기능중의 주요한 문제임으로 어떻게 낮은 원가로 섬유 복합재료의 층간 강도를 강화할 것인가는 장기적으로 세계적 문제로 되었다.

두번째: 적층 효율이 낮고 원가가 높다.

장섬유를 구조 재료로 하고 일반적으로 선으로 섬유 시트를 구성하며 섬유 시트를 일정한 두께로 누적하여 복합재료 판 혹은 제품을 얻는다. 장섬유를 재료로 하면 반드시 선, 면, 판/체의 과정을 거쳐야 하지만 섬유 복합재료의 제품을 생산하는 전반 과정에 있어서 선에서 면으로의 과정에 있어서만 방직 기술을 이용하여 효율적으로 생산할 수 있다. 섬유 시트를 자동적으로 기계 조작하기가 힘드므로 비행기 제조 등 섬유 시트의 적층에 대한 요구가 높은 첨단기술 분야에서만 고가의 섬유 자동화 층 형성 기계를 이용할 수 있고 이로하여 복합재료 분야에 있어서 섬유 시트를 판과 제품으로 누적하는 공정은 대부분이 수동으로 완성되어 생산 효율이 낮고 원가가 높다. 여기서 수동으로 수행하여 적층 효율이 낮은 것은 복합재료 생산중의 주요한 애로사항이다.

세번째: 탄소섬유, 아라미드 섬유, 고 모듈러스 폴리에틸렌 등 고강도 섬유의 가격이 아주 높다.

섬유 복합재료의 층간 강도가 낮고 누적 효율이 낮으며 누적 공정의 원가가 높으므로 복합재료의 사용 범위는 제한되었고 탄소섬유, 아라미드 섬유, 고 모듈러스 폴리에틸렌 등 고강도 섬유는 주로 첨단 제품에 이용되며 시장용량이 제한되었다. 그리고 선진국이 탄소섬유, 아라미드 섬유, 고 모듈러스 폴리에틸렌 섬유의 기술을 독점하였음으로 이러한 고강도 섬유의 가격은 아주 높다. 최근 중국은 탄소섬유와 고 모듈러스 폴리에틸렌 생산 중의 문제점을 해결하였고 국산화를 실현하였으며 아라미드 섬유 섬유의 국산화 역시 곧 실현하게 될 것이다.

복합재료의 층간 강도를 향상시키면 적층의 저원가 자동화를 실현할 수 있고 복합재료의 수요를 확대시킬 수 있으며 탄소섬유, 아라미드 섬유, 고 모듈러스 폴리에틸렌의 생산량 역시 대폭 향상시키고 제조 원가를 낮출 수 있다.

본 발명은 기존 기술에 자동화 수준이 높고 고강도 복합재료를 직조할 수 있는 제조기계가 개발되지 못한 문제를 해결할 수 있는 복합재료의 다차원 직물 성형기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 제조대상물의 기하 형상에 따라 배치된 다수의 원통형 가이드를 포함하는 가이드 템플릿과, 가이드 템플릿의 상부에 설치되고 제조대상물의 기하 형상에 대응되는 운동제어신호를 수신하는 제어신호 수신단부와 운동제어신호에 근거하여 운동 궤적을 형성하는 3차원 운동출력단부를 포함하는 전기제어 3차원 운동 기구와, 3차원 운동출력단부에 연결되어 직조 섬유를 운동 궤적에 따라 원통형 가이드 사이에서 운동시켜 직조 섬유를 제조대상물의 기하 형상에 따라 원통형 가이드 사이에 분포시키는 직조 바늘을 포함하는 직조 기구를 구비하는 복합재료의 다차원 직물 성형기를 제공한다.

또한, 가이드 템플릿은 직조 평판을 포함하고, 직조 평판에 균일 분포된 다수의 제1 관통공이 설치되고 직조 평판의 하부에 다공판이 설치되며 다공판의 하부에 높이를 조절할 수 있는 다수의 가이드 기둥이 설치되고, 다공판은 제1 관통공과 동일 축을 기준으로 대응되는 다수의 제2 관통공을 구비하고 가이드 기둥은 제1 관통공과 제2 관통공을 통과하며 원통형 가이드는 가이드 기둥을 슬리브하고 높이를 선택할 수 있는 기둥형 슬리브이다.

또한, 3차원 운동출력단부에 직조 바늘, 원통형 가이드 혹은 가이드 기둥을 조이기 위한 공기 척이 설치된다.

또한, 가이드 기둥에 축방향에 따라 동일 간격으로 분포된 클랩핑 홈이 설치되고, 다공판의 하부에 이동가능한 조절판이 설치되며 이동가능한 조절판의 하부에 다공판에 대하여 상대적으로 정지된 가이드 기둥 지지판이 설치되고 이동가능한 조절판은 다공판에 대하여 슬라이드 가능하며 이동가능한 조절판에 다공판의 제2 관통공 위치에 대응되는 다수의 타원형 공가 설치되며 가이드 기둥은 타원형 공을 통과하고 이동가능한 조절판의 운동에 따라 타원형 공 내에서 이동한다.

또한, 이동가능한 조절판에 클랩핑 홈에 결합되는 로크부품이 설치되고 이동가능한 조절판이 로크부품과 홈을 결합시켜 가이드 기둥의 높이를 로크하는 로크 위치와 로크부품과 홈을 분리시키는 해제 위치를 구비한다.

또한, 로크부품은 타원형 공의 연장 방향의 일단에 설치되고 타원형 공 내에 위치하는 가이드 기둥으로 경사지게 연장되는 판스프링이고, 클랩핑 홈은 가이드 기둥의 원추부와 원추부의 소경 단부에 설치된 플랜지로 형성된다.

또한, 이동가능한 조절판의 하부에 제1 지지 프레임이 설치되고, 제1 지지 프레임에 이동가능한 조절판의 외주면에 위치하는 제1 지지 프레임이 설치되며, 제1 지지 프레임에 위치 지정 판이 설치되고 위치 지정 판의 측면에 수평으로 연장되는 조절 나사축이 설치되며 조절 나사축의 제1단부가 이동가능한 조절판에 고정 연결된다.

또한, 이동가능한 조절판의 밑바닥에 시프팅 요우크가 고정 설치되고 조절 나사축의 제1단부는 시프팅 요우크를 통하여 이동가능한 조절판에 고정 연결되며 조절 나사축의 제2단부에 조절 핸들이 설치된다.

또한, 위치 지정 판에 제1 지지 프레임에 연결하기 위한 연결공이 더 설치된다.

또한, 제1 지지 프레임이 4개 제1 지지다리를 포함하고, 가이드 기둥 지지판이 4개 제1 지지다리 사이에 설치된다.

또한, 다공판에 제2 관통공과 동일 축을 기준으로 결합되는 다수의 위치 지정 슬리브가 설치되고 가이드 기둥이 위치 지정 슬리브를 통과한다.

또한, 가이드 기둥의 상단에 직경방향에 따라 외측으로 연장되는 제1 환형 받침대가 설치된다.

또한, 원통형 가이드의 외주면에 직조 섬유의 위치를 제한하는 다층의 환형 홈이 설치된다.

또한, 원통형 가이드의 상단에 직경방향에 따라 외측으로 연장되는 제2 환형 받침대가 설치된다.

또한, 전기제어 3차원 운동 기구가 제1 방향에 따라 연장되는 X축 지지체와, X축 지지체에 설치되는 X축 가이드 레일과, X축 가이드 레일을 따라 설치되고 X축 슬라이더를 구비한 X축 동기 벨트 운동 기구를 포함하는 X축 운동유닛과, X축 슬라이더에 연결되고 제1 방향에 수직되는 제2 방향으로 연장되는 Y축 지지체와, Y축 지지체에 설치되는 Y축 가이드 레일과, Y축 가이드 레일을 따라 설치되고 Y축 슬라이더를 구비한 Y축 동기 벨트 운동 기구를 포함하는 Y축 운동유닛과, 제1 방향과 제2 방향으로 형성된 평면에 수직되는 제3 방향으로 연장되는 Z축 지지체와, Z축 지지체에 설치되는 Z축 가이드 레일과, Z축 가이드 레일을 따라 설치되고 Y축 슬라이더에 고정 연결되는 Z축 슬라이더를 구비한 Z축 동기 벨트 운동 기구를 포함하는 Z축 운동유닛을 포함하고, Z축 지지체의 하단에 3차원 운동출력단부가 형성된다.

또한, X축 지지체는 2개 평형 설치된 제1 지지체와 제2 지지체를 포함하고 X축 가이드 레일은 각각 제1 지지체와 제2 지지체에 설치된 제1 가이드 레일과 제2 가이드 레일을 포함하며, X축 동기 벨트 운동 기구는 제1 지지체에 설치되고, X축 동기 벨트 운동 기구의 동기 벨트는 Y축 지지체의 제1단부에 연결되며, X축 슬라이더는 제1 가이드 레일에 위치하는 제1 슬라이더와 제2 가이드 레일에 위치하는 제2 슬라이더를 포함하며, 제1 슬라이더와 제2 슬라이더는 각각 Y축 지지체의 제1단부와 제2단부의 하부에 위치한다.

또한, 본 발명에 따른 복합재료의 다차원 직물 성형기는 가이드 템플릿의 제1측에 위치하고 가이드 저장 지지틀과 가이드 저장 지지틀에 설치되고 높이가 서로 다른 다수의 원통형 가이드가 미리 저장된 저장판을 포함하는 원통형 가이드 저장틀을 더 포함한다.

또한, 저장판에 균일 분포된 다수의 나사공이 설치되고 나사공 내에 원통형 가이드를 지지하기 위한 저장 지지봉이 설치되며 저장 지지봉의 하단에 나사공에 결합되는 수나사가 설치된다.

또한, 직조 기구가 가이드 템플릿의 제2측에 위치하는 섬유실 전송 및 텐션 장치를 더 포함한다.

또한, 섬유실 전송 및 텐션 장치가 제3 브래킷과, 제3 브래킷의 지지 들보에 설치되고 섬유권을 지지하기 위한 지지봉을 구비하는 섬유권 안착틀과, 제3 브래킷의 지지 들보에 설치되고 직조 바늘로 섬유실을 제공하는 텐션 풀리와 가이드 풀리가 설치되는 텐션 풀리 받침대 판을 포함한다.

또한, 섬유실 전송 및 텐션 장치가 직조 바늘을 저장하고 텐션 풀리 받침대 판의 일측에 위치하는 직조 바늘 받침대를 더 포함한다.

본 발명에 의하면 하기와 같은 유익한 효과를 실현할 수 있다.

본 발명의 복합재료의 다차원 직물 성형기에 의하면 원통형 가이드 및 전기제어 3차원 운동 기구를 이용하여 직조 바늘이 직조 선을 끌고 운동 궤적에 따라 원통형 가이드 사이에 분포시켜 가이드 템플릿을 형성하여 대형의 복잡한 복합재료의 다차원 직물 성형기에 응용될 수 있고 복합재료의 층간 강도를 효율적으로 향상시킬 수 있으며 이 성형기는 고속 성형 기술을 복합재료의 다차원 직물의 성형에 응용하여 자동화 공정을 실현할 수 있다.

상기한 목적, 특징 및 장점 외 본 발명은 기타 목적, 특징 및 장점을 구비한다. 아래 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도면은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명의 명세서의 일부분이고 본 발명의 실시예와 설명은 본 발명을 해석하기 위한 것으로 본 발명을 한정하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합재료의 다차원 직물 성형기의 입체 구조를 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가이드 템플릿의 구조를 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가이드 지지봉의 구조를 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통원통형 가이드의 표면 구조를 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가이드 템플릿의 하부의 이동가능한 조절판의 조절 구조를 나타낸 도면;
도 6은 직조한 후 가이드 지지봉이 자유 락하할 경우의 로크부품과 홈의 위치 관계를 나타낸 도면;
도 7은 이동가능한 조절판이 로크 위치에 위치할 경우, 로크부품과 홈의 위치 관계 나타낸 도면;
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기제어 3차원 운동 기구의 구조를 나타낸 도면;
도 9는 도 8 중의 II부분을 확대한 도면;
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 X축 운동유닛의 구조를 나타낸 도면;
도 11은 도 10 중의 A방향의 일부분 확대도;
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 Y축 운동유닛의 구조를 나타낸 도면;
도 13은 도 12 중의 B방향의 구조를 나타낸 도면;
도 14는 도 8 중의 (30a)의 일부분 확대도;
도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 섬유실 전송 및 텐션 장치의 일부분 확대도.

아래 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만 본 발명은 특허청구범위에 한정되고 커버된 범위내의 여러 가지 형식으로 실시될 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 의하면 다수의 제조대상물의 형상에 따라 배치된 원통형 가이드(62)를 포함하는 가이드 템플릿(60)과, 가이드 템플릿(60)의 상부에 설치되고 운동제어신호를 수신하는 제어신호 수신단부와 운동제어신호에 근거하여 운동 궤적을 형성하는 3차원 운동출력단부(30a)를 포함하는 전기제어 3차원 운동 기구(30)를 포함하는 복합재료의 다차원 직물 성형기를 제공한다. 본 발명에 따른 복합재료의 다차원 직물 성형기는 3차원 운동출력단부(30a)에 연결되어 직조 선을 운동 궤적에 따라 원통형 가이드(62) 사이에 분포시키는 직조 바늘(14)을 포함하는 직조 기구(50)를 더 포함한다.

도 2에 도시한 바와 같이 가이드 템플릿(60)을 성형하기 위하여, 가이드 템플릿(60)은 직조 평판(60a)을 포함하고, 직조 평판(60a)에 균일 분포된 다수의 제1 관통공이 설치되어 있고 직조 평판(60a)은 직사각형 프레임(59)에 지지되고, 직조 평판(60a)의 하부에 다공판(65)이 설치되고, 다공판(65)은 다수의 제1 관통공과 동일 축을 기준으로 대응되는 제2 관통공을 구비하며, 다공판(65)의 하부에는 높이를 조절할 수 있는 다수의 가이드 기둥(61)이 설치되며, 가이드 기둥(61)의 상단은 제1 관통공과 제2 관통공을 통과하여 직조 평판(60a)의 상부에 위치되며, 원통형 가이드(62)는 가이드 기둥(61)을 슬리브하고 높이를 선택할 수 있는 기둥형 슬리브(sleeve)이다.

도 3에 도시한 바와 같이 가이드 기둥(61)에 축방향에 따라 동일 간격으로 분포된 클랩핑 홈(61a)이 설치되고, 클랩핑 홈(61a)은 가이드 기둥(61) 상의 원추부와 원추부의 소경(小徑) 단부에 설치된 플랜지로 형성될 수 있다. 가이드 기둥(61)의 상단에 직경방향에 따라 외측으로 연장되는 제1 환형 받침대(61c)가 설치된다. 조임장치를 이용하여 제1 환형 받침대(61c) 하부의 부분을 조여서 가이드 기둥(61)을 이동시킬 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이 직조 섬유를 원통형 가이드(62)의 표면에 위치시키기 위하여 원통형 가이드(62)의 외주면에 상기 직조 섬유의 위치를 제한하기 위한 다층 환형 홈(62a)이 설치되고, 각 환형 홈(62a)은 원통형 가이드(62)의 다수의 직경방향에 따라 외측으로 연장되는 플랜지로 형성된다. 원통형 가이드(62)를 간단히 조이기 위하여 원통형 가이드(62)의 상단에 직경방향에 따라 외측으로 연장되는 제2 환형 받침대(62c)를 설치할 수 있고 클램퍼로 제2 환형 받침대(62c) 하부의 부분을 조여서 원통형 가이드(62)를 조일 수 있다.

도 5에 도시한 바와 같이 다공판(65)의 하부에 이동가능한 조절판(68)이 설치되고, 이동가능한 조절판(68)의 하부에 다공판(65)에 대하여 정지된 가이드 기둥 지지판(64)이 설치되며, 가이드 기둥(61)(도 2 참조)이 전부 락하할 경우, 가이드 기둥(61)의 하단은 가이드 기둥 지지판(64)위에 위치하며 이동가능한 조절판(68)은 다공판(65)에 대하여 슬라이드 가능하며 이동가능한 조절판(68)에 다수의 다공판(65)의 관통공 위치에 대응되는 타원형 공(72)(도 6 참조)가 설치되고, 가이드 기둥(61)은 타원형 공(72)을 통과하고 이동가능한 조절판(68)의 운동에 따라 타원형 공(72) 내에서 이동한다.

이동가능한 조절판(68)에 홈(61a)에 결합되는 로크부품이 설치되고, 이동가능한 조절판(68)은 로크부품이 홈(61a)에 결합되어 가이드 기둥(61)의 높이를 로크하는 로크 위치와 로크부품과 홈(61a)을 분리시켜 가이드 기둥(61)의 높이를 계속하여 조절하는 해제 위치를 구비한다.

이동가능한 조절판(68)의 하부에 제1 지지 프레임(58)(도 2 참조)이 설치되고, 제1 지지 프레임(58)에 이동가능한 조절판(68)의 외주면에 위치하는 제1 지지 프레임(58a)이 설치되어 있다. 그리고 도5에 도시한 바와 같이 제1 지지 프레임(58a)에 위치 지정 판(63)이 설치되며, 위치 지정 판(63)에 암나공(雌螺孔)이 설치되며 암나공에 암나공에 결합되는 조절 나사축(69)이 설치되며, 조절 나사축(69)의 신축단부는 이동가능한 조절판(65)에 고정 연결된다.

도 6과 도 7에 도시한 바와 같이 로크부품은 타원형 공(72)의 연장 방향의 일단에 설치되어 타원형 공(72) 내의 가이드 기둥(61)으로 경사지게 연장되는 판스프링(71)일 수 있다.

또한 도 5에 도시한 바와 같이 이동가능한 조절판(68)의 밑바닥에 시프팅 요우크(shifting yoke)(70)가 고정 설치되고, 조절 나사축(69)의 제1단부는 시프팅 요우크(70)에 고정 연결되며, 조절 나사축(69)의 제2단부에는 조절 핸들(69a)이 설치되어 있다. 조절 핸들(69a)을 이용하여 조절 나사축(69)을 회전시키고 조절 나사축(69)는 위치 지정 판(63)의 암나공 내에서 신축되면서 시프팅 요우크(70)를 운동시키고 이동가능한 조절판(68)을 이동시키며 이로 인하여 판스프링(71)과 클랩핑 홈(61a)이 결합되어 가이드 기둥(61)을 로크하며, 이때 가이드 기둥(61)은 상승만하고 하강할 수 없다. 부품의 직조가 끝난 후 조절 나사축(69)과 위치 지정 판(63)의 상대적 직선 운동을 통하여 이동가능한 조절판(68)을 직선 운동시키고, 가이드 기둥(61)이 판스프링(71)에 조이지 않고 가이드 기둥 지지판(64)에 자유 낙하된다.

위치 지정 판(63)에 제1 지지 프레임(58a)에 연결되는 연결공(63a)이 설치되어 있다.

그리고, 도 2에 도시한 바와 같이 제1 지지 프레임(58)은 4개 제1 지지다리(58c)을 포함하고 가이드 기둥 지지판(64)은 4개 제1 지지다리(58c) 사이에 설치된다.

다공판(65)에 제2 관통공과 동일 축을 기준으로 결합되는 다수의 위치 지정 슬리브(66)(도 2 및 도 5 참조)가 설치되고 가이드 기둥(61)은 위치 지정 슬리브(66)를 통과한다.

가이드 템플릿(60) 중의 원통형 가이드(62)는 직조대상부품의 외형 특징에 따라 배치된 크기 혹은 형상을 변화시키고, 원통형 가이드(62)를 지지하는 가이드 기둥(61) 높이는 직조대상부품의 외형 특징에 따라 조절할 수 있다. 다공판(65)은 제1 지지 프레임(58)에 고정되고 다공판(65)에는 가이드 기둥(61)의 외주면을 슬리브하는 위치 지정 슬리브(66)가 설치되어 가이드 기둥(61)의 경도를 향상시킬 수 있다. 또한 이동가능한 조절판(68)은 다공판(65)에 고정된 다공판 받침대(67)(도 5를 참조)을 통하여 다공판(65)의 하부에 매달리게 장착되고 다공판(65)에 대하여 직선 운동하며 이동가능한 조절판(68)에서 판스프링(71)과 타원형 공(72)이 협력하여 가이드 기둥(61)의 로크와 해제를 실현한다.

원통형 가이드 저장판(83)(도 1 참조)은 높이가 서로 다른 원통형 가이드(62)를 저장할 수 있고 직조 부품의 외형 형상에 따라 높이가 서로 다른 원통형 가이드(62)를 선택하여 가이드 기둥(62)의 점 행렬을 슬리브하고 유사한 직조를 수행한다.

도 8에 도시한 바와 같이 전기제어 3차원 운동 기구(30)는 제1 방향에 따라 연장되는 X축 지지체와 X축 지지체에 설치된 X축 가이드 레일과 X축 가이드 레일을 따라 설치되고 X축 슬라이더를 구비하는 X축 동기 벨트 운동 기구를 포함하는 X축 운동유닛과, X축 슬라이더에 연결되어 제1 방향에 수직되는 제2 방향에 따라 연장되는 Y축 지지체(12)와 Y축 지지체(12)에 설치된 Y축 가이드 레일(11)과 Y축 가이드 레일(11)을 따라 설치되고 Y축 슬라이더(31)를 구비하는 Y축 동기 벨트 운동 기구를 포함하는 Y축 운동유닛과, 제1 방향과 제2 방향으로 형성된 평면에 수직되는 제3 방향에 따라 연장되는 Z축 지지체(8)와 Z축 지지체(8)에 설치된 Z축 가이드 레일(9)과 Z축 가이드 레일(9)을 따라 설치되고 Z축 슬라이더(33)를 구비하는 Z축 동기 벨트 운동 기구를 포함하는 Z축 운동유닛을 포함하고, Z축 슬라이더(33)과 Y축 슬라이더(31)은 고정 연결되고 Z축 지지체(8)의 하단에 3차원 운동출력단부(30a)가 형성된다.

전기제어 3차원 운동유닛의 지지 강도를 강화하기 위하여 X축 지지체는 2개 평행 설치된 제1 지지체(3)와 제2 지지체(6)를 포함할 수 있고, X축 가이드 레일은 각각 제1 지지체(3)와 제2 지지체(6)에 설치되는 제1 가이드 레일(5)과 제2 가이드 레일(7)을 포함할 수 있다. 제1 가이드 레일(5)과 제2 가이드 레일(7)에 각각 제1 동기 벨트 운동 기구와 제2 동기 벨트 운동 기구가 설치되고, 제1 동기 벨트 운동 기구와 제2 동기 벨트 운동 기구는 각각 제1 슬라이더(17)(도 9 참조)와 제2 슬라이더(27)(도 11 참조)를 포함하며, Y축 지지체(12)의 양단은 각각 제1 슬라이더(17)와 제2 슬라이더(27)에 연결된다.

실제응용에 있어서 4축 운동유닛 혹은 5축 운동유닛 등 다차원 운동유닛을 이용하여 복합재료의 다차원 직조를 실현할 수도 있다.

구체적으로, X축 운동 시스템은 평형 설치되는 제1 가이드 레일(5)과 제2 가이드 레일(7)을 포함하고, 제1 가이드 레일은 제1 지지체(3)에 지지되며 제2 가이드 레일(7)은 제2 지지체(6)에 지지되며, 제1 지지체(3)와 제2 지지체(6)는 소정된 간격을 가지고 제1 지지체(3)와 제2 지지체(6) 사이의 거리는 가이드 템플릿(60)(도 1 참조)의 폭에 의하여 결정되는데 제1 지지체(3)와 제2 지지체(6) 사이의 거리를 크게 설정할 수도 있고 가이드 템플릿(60)을 대응하게 확대시켜 큰 사이즈의 부품 직조에 필요한 공간을 확보할 수 있다. 제1 슬라이더(17)는 제1 가이드 레일(5)에 설치되고 제2 슬라이더(27)는 제2 가이드 레일(7)에 설치되며, 제1 지지체(3)와 제2 지지체(6)는 가로 연결봉(13)(도 8 참조)을 통하여 연결된다. Y축 지지체(12)의 일단은 XY 연결판(18)(도 9 참조)을 통하여 제1 슬라이더(17)에 연결되고 X축 동기 벨트 기구중의 X축 동기 벨트(21)는 X축 동기 벨트 고정판(26)을 통하여 Y축 지지체(12)의 타단에 연결된다.

도 10에 도시한 바와 같이 X축 주동 동기 벨트 풀리(22)는 구름베어링을 통하여 제1 지지체(3) 상의 X축 감속기(24)에 연결되고 X축 종동 동기 벨트 풀리(19)는 베어링과 축단부의 멈춤링을 통하여 X축 종동바퀴 축(50)에 장착되며 X축 종동바퀴 축(50)은 나사산을 통하여 제1 지지체(3)에 결합되고 X축 운동유닛은 X축 모터(25)와 X축 감속기(24)를 동력유닛으로 하고 X축모터(25)를 이용하여 X축 주동 동기 벨트 풀리(22)를 구동시켜 전달유닛으로 하여 제1 슬라이더(17)와 제2 슬라이더(27)를 구동시켜 제1 가이드 레일(5)과 제2 가이드 레일(7)에서 이동시킨다.

도 12에 도시한 바와 같이 Z축 운동유닛은 Z축 가이드 레일(9)을 포함하고 Z축 가이드 레일(9)은 Z축 지지체(8)에 지지되며, Z축 슬라이더(33)은 Z축 가이드 레일(9)에 설치되고 Z축 슬라이더(33)은 YZ 직각 연결판(10)을 통하여 Y축 슬라이더(31)에 연결된다. Y축 동기 벨트 기구중의 Y축 동기 벨트 연결 압력판(38)은 Y축 동기 벨트(32)를 Y축 동기 벨트 고정판(39)으로 누르고 YZ 직각 연결판(10)에 고정되며 Y축 주동 동기 벨트 풀리(35)는 구름베어링을 통하여 Y축 지지체(12) 상의 Y축 감속기(36)에 연결되며 Y축 종동 동기 벨트 풀리(29)는 베어링과 축단부의 멈춤링을 통하여 Y축 종동바퀴 축(49)에 장착되며 Y축 종동바퀴 축(49)은 Y축 지지체(12)(도 9 참조)에 고정되며 Y축 운동 시스템은 Y축모터(37)와 Y축 감속기(36)를 동력유닛으로 하고 Y축모터(37)와 Y축 주동 구동 동기 벨트 풀리(35)를 전달유닛으로 하여 Y축 슬라이더(31)를 구동시켜 Y축 가이드 레일(11)에서 이동시키는 효과를 실현한다.

도 13에 도시한 바와 같이 Z축 주동 동기 벨트 풀리 받침대(42)는 YZ 직각 연결판(10)에 고정되고 Z축 주동 동기 벨트 풀리(47)는 구름베어링을 통하여 Z축 주동 동기 벨트 풀리 받침대(42)에 고정된 Z축 감속기(40)에 연결되며 Z축 주동 동기 벨트(47)는 동기 벨트활차(45)를 통하여 방향을 변경시키고, 동기 벨트활차(45)는 베어링 및 축단부 멈춤링을 통하여 동기 벨트 활차 축(48)에 장착되며 동기 벨트 활차 축(48)은 나사산을 통하여 Z축 주동 동기 벨트 풀리 받침대(42)에 결합된다.

또한 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 복합재료의 다차원 직물 성형기는 가이드 템플릿(60)의 제1측에 위치한 원통형 가이드 저장틀(80)을 더 포함하고, 원통형 가이드 저장틀(80)은 가이드 저장 지지틀(81)과 가이드 저장 지지틀(81)에 설치된 저장판(83)을 포함하며, 높이가 서로 다른 다수의 원통형 가이드(62)가 사전에 저장판(83)에 저장된다.

저장판(83)에 다수의 균일 분포된 나사공이 설치되고 나사공 내에 원통형 가이드(62)를 지지하는 저장 지지봉(미도시)이 설치되며 저장 지지봉의 하단에 나사공과 결합되는 수나사가 설치된다.

도 14에 도시한 바와 같이 3차원 운동출력단부(30a)에 직조 바늘과 사전에 저장판(83)에 저장된 원통형 가이드(62)를 조이기 위한 공기 척(chuck)(15)이 설치된다. 공기 척(15)는 기존의 기준부품을 이용할 수 있다.

또한 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 복합재료의 다차원 직물 성형기의 직조 기구(50)는 가이드 템플릿(60)의 제2측에 위치한 섬유실 전송 및 텐션 장치를 더 포함한다.

도 15에 도시한 바와 같이 섬유실 전송 및 텐션 장치는 제3 브래킷(57)과, 제3 브래킷(57)의 한 지지 들보(57a)에 설치되고 섬유권(55)을 지지하는 지지봉을 구비한 섬유권 안착틀(56)과, 한 지지 들보(57a)에 설치되고 섬유권 안착틀(56)의 경사진 상부에 위치하고 직조 바늘에 섬유실을 공급하는 텐션 풀리(53)와 가이드 풀리(54)가 설치된 텐션 풀리 받침대 판(52)을 포함한다. 섬유권 안착틀(56)은 볼트를 통하여 지지 들보(57a)에 장착되고 섬유권(55)은 가로 섬유권 안착틀(56)에 장착되며 텐션 풀리 받침대 판(52)과 직조 바늘 받침대(51)는 모두 볼트를 통하여 기타 지지 들보(57a)에 장착되며 텐션 풀리(53)와 가이드 풀리(54)는 텐션 풀리 받침대 판(52)에 장착된다. 섬유권(55)의 섬유실은 가이드 풀리(54)에 안내를 받아 텐션 풀리(53)를 거쳐 직조 바늘(14)(도 1 참조)에 끌려서 직조한다.

전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시예로, 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 당업자라면 본 발명에 여러 가지 변화를 가져올 수 있다. 본 발명의 정신과 원칙을 벗어나지 않는 범위 내에서 수행하는 모든 수정, 동등교체, 개량 등은 본 발명의 보호 범위에 속한다.

Claims (21)

1. 제조대상물의 기하 형상에 따라 배치된 다수의 원통형 가이드(62)를 포함하는 가이드 템플릿(60)과,
   상기 가이드 템플릿(60)의 상부에 설치되고 제조대상물의 기하 형상에 대응되는 운동제어신호를 수신하는 제어신호 수신단부와 상기 운동제어신호에 근거하여 운동 궤적을 형성하는 3차원 운동출력단부(30a)를 포함하는 전기제어 3차원 운동 기구(30)와,
   상기 3차원 운동출력단부에 연결되어 직조 섬유를 상기 운동 궤적에 따라 상기 원통형 가이드(62) 사이에서 운동시켜 상기 직조 섬유를 상기 제조대상물의 기하 형상에 따라 상기 원통형 가이드(62) 사이에 분포시키는 직조 바늘(14)을 포함하는 직조 기구(50)를 포함하고,
   상기 가이드 템플릿(60)은 직조 평판(60a)을 포함하고, 상기 직조 평판(60a)에 균일 분포된 다수의 제1 관통공이 설치되고 상기 직조 평판(60a)의 하부에 다공판(65)이 설치되며 상기 다공판(65)의 하부에 높이를 조절할 수 있는 다수의 가이드 기둥(61)이 설치되고, 상기 다공판(65)은 상기 제1 관통공과 동일 축을 기준으로 대응되는 다수의 제2 관통공을 구비하고 상기 가이드 기둥(61)은 상기 제1 관통공과 상기 제2 관통공을 통과하며 상기 원통형 가이드(62)가 상기 가이드 기둥(61)을 슬리브하고 높이를 선택할 수 있는 기둥형 슬리브인 것을 특징으로 하는 복합재료의 다차원 직물 성형기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 3차원 운동출력단부(30a)에 상기 직조 바늘(14), 상기 원통형 가이드(62) 혹은 상기 가이드 기둥(61)을 조이기 위한 공기 척(15)이 설치되는 것을 특징으로 하는 복합재료의 다차원 직물 성형기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 가이드 기둥(61)에 축방향에 따라 동일 간격으로 분포된 클랩핑 홈(61a)이 설치되고, 상기 다공판(65)의 하부에 이동가능한 조절판(68)이 설치되며 상기 이동가능한 조절판(68)의 하부에 상기 다공판(65)에 대하여 정지된 가이드 기둥 지지판(64)이 설치되고 상기 이동가능한 조절판(68)은 상기 다공판(65)에 대하여 슬라이드 가능하며 상기 이동가능한 조절판(68)에 상기 다공판(65)의 제2 관통공 위치에 대응되는 다수의 타원형 공(72)이 설치되며 상기 가이드 기둥(61)은 상기 타원형 공(72)을 통과하고 상기 이동가능한 조절판(68)의 운동에 따라 상기 타원형 공(72) 내에서 이동하는 것을 특징으로 하는 복합재료의 다차원 직물 성형기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 이동가능한 조절판(68)에 상기 클랩핑 홈(61a)에 결합되는 로크부품이 설치되고 상기 이동가능한 조절판(68)이 상기 로크부품과 상기 클랩핑 홈(61a)을 결합시켜 상기 가이드 기둥(61)의 높이를 로크하는 로크 위치와 상기 로크부품과 상기 클랩핑 홈(61a)을 분리시키는 해제 위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합재료의 다차원 직물 성형기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 로크부품은 상기 타원형 공(72)의 연장 방향의 일단에 설치되고 상기 타원형 공(72) 내에 위치하는 상기 가이드 기둥(61)으로 경사지게 연장되는 판스프링(71)이고, 상기 클랩핑 홈(61a)은 상기 가이드 기둥(61)의 원추부와 상기 원추부의 소경 단부에 설치된 플랜지로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합재료의 다차원 직물 성형기.
7. 제4항에 있어서,
   상기 이동가능한 조절판(68)의 하부에 제1 지지 프레임(58)이 설치되고, 상기 제1 지지 프레임(58)에 상기 이동가능한 조절판(68)의 외주면에 위치하는 제1 지지 프레임(58a)이 설치되며, 상기 제1 지지 프레임(58a)에 위치 지정 판(63)이 설치되고 상기 위치 지정 판(63)의 측면에 수평으로 연장되는 조절 나사축(69)이 설치되며 상기 조절 나사축(69)의 제1단부가 상기 이동가능한 조절판(68)에 고정 연결되는 것을 특징으로 하는 복합재료의 다차원 직물 성형기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 이동가능한 조절판(68)의 밑바닥에 시프팅 요우크(70)가 고정 설치되고 상기 조절 나사축(69)의 제1단부는 상기 시프팅 요우크(70)를 통하여 상기 이동가능한 조절판(68)에 고정 연결되며 상기 조절 나사축(69)의 제2단부에 조절 핸들(69a)이 설치되는 것을 특징으로 하는 복합재료의 다차원 직물 성형기.
9. 제7항에 있어서,
   상기 위치 지정 판(63)에 상기 제1 지지 프레임(58a)에 연결하기 위한 연결공(63a)이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 복합재료의 다차원 직물 성형기.
10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 지지 프레임(58)이 4개 제1 지지다리(58c)를 포함하고, 상기 가이드 기둥 지지판(64)이 4개 상기 제1 지지다리(58c) 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 복합재료의 다차원 직물 성형기.
11. 제1항에 있어서,
    상기 다공판(65)에 상기 제2 관통공과 동일 축을 기준으로 결합되는 다수의 위치 지정 슬리브(66)가 설치되고 상기 가이드 기둥(61)이 상기 위치 지정 슬리브(66)를 통과하는 것을 특징으로 하는 복합재료의 다차원 직물 성형기.
12. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 기둥(61)의 상단에 직경방향에 따라 외측으로 연장되는 제1 환형 받침대(61c)가 설치되는 것을 특징으로 하는 복합재료의 다차원 직물 성형기.
13. 제1항에 있어서,
    상기 원통형 가이드(62)의 외주면에 상기 직조 섬유의 위치를 제한하는 다층의 환형 홈(62a)이 형성되는 것을 특징으로 하는 복합재료의 다차원 직물 성형기.
14. 제1항에 있어서,
    상기 원통형 가이드(62)의 상단에 직경방향에 따라 외측으로 연장되는 제2 환형 받침대(62c)가 설치되는 것을 특징으로 하는 복합재료의 다차원 직물 성형기.
15. 제1항에 있어서,
    상기 전기제어 3차원 운동 기구(30)는,
    제1 방향에 따라 연장되는 X축 지지체와, 상기 X축 지지체에 설치되는 X축 가이드 레일과, 상기 X축 가이드 레일을 따라 설치되고 X축 슬라이더를 구비한 X축 동기 벨트 운동 기구를 포함하는 X축 운동유닛과,
    상기 X축 슬라이더에 연결되고 상기 제1 방향에 수직되는 제2 방향으로 연장되는 Y축 지지체(12)와, 상기 Y축 지지체(12)에 설치되는 Y축 가이드 레일(11)과, 상기 Y축 가이드 레일(11)을 따라 설치되고 Y축 슬라이더(31)를 구비한 Y축 동기 벨트 운동 기구를 포함하는 Y축 운동유닛과,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향으로 형성된 평면에 수직되는 제3 방향으로 연장되는 Z축 지지체(8)와, 상기 Z축 지지체(8)에 설치되는 Z축 가이드 레일(9)과, 상기 Z축 가이드 레일(9)을 따라 설치되고 상기 Y축 슬라이더(31)에 고정 연결되는 Z축 슬라이더(33)를 구비한 Z축 동기 벨트 운동 기구를 포함하는 Z축 운동유닛을 포함하되,
    상기 Z축 지지체(8)의 하단에 상기 3차원 운동출력단부가 형성되는 것을 특징으로 하는 복합재료의 다차원 직물 성형기.
16. 제15항에 있어서,
    상기 X축 지지체는 2개 평형 설치된 제1 지지체(3)와 제2 지지체(6)를 포함하고 상기 X축 가이드 레일은 각각 상기 제1 지지체(3)와 상기 제2 지지체(6)에 설치된 제1 가이드 레일(5)과 제2 가이드 레일(7)을 포함하며, 상기 X축 동기 벨트 운동 기구는 상기 제1 지지체(3)에 설치되고, 상기 X축 동기 벨트 운동 기구의 동기 벨트는 상기 Y축 지지체(12)의 제1단부에 연결되며,
    상기 X축 슬라이더는 상기 제1 가이드 레일(5)에 위치하는 제1 슬라이더(17)와 상기 제2 가이드 레일(7)에 위치하는 제2 슬라이더(27)를 포함하고,
    상기 제1 슬라이더(17)와 상기 제2 슬라이더(27)가 각각 상기 Y축 지지체(12)의 제1단부와 제2단부의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 복합재료의 다차원 직물 성형기.
17. 제1항, 제3항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가이드 템플릿(60)의 제1측에 위치하는 원통형 가이드 저장틀(80)을 더 포함하고, 상기 원통형 가이드 저장틀(80)은 가이드 저장 지지틀(81)과, 상기 가이드 저장 지지틀(81)에 설치되고 높이가 서로 다른 다수의 상기 원통형 가이드(62)가 미리 저장된 저장판(83)을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료의 다차원 직물 성형기.
18. 제17항에 있어서,
    상기 저장판(83)에 균일 분포된 다수의 나사공이 설치되고 상기 나사공 내에 상기 원통형 가이드(62)를 지지하기 위한 저장 지지봉이 설치되며 상기 저장 지지봉의 하단에 상기 나사공에 결합되는 수나사가 설치되는 것을 특징으로 하는 복합재료의 다차원 직물 성형기.
19. 제18항에 있어서,
    상기 직조 기구(50)가 상기 가이드 템플릿(60)의 제2측에 위치하는 섬유실 전송 및 텐션 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료의 다차원 직물 성형기.
20. 제19항에 있어서,
    상기 섬유실 전송 및 텐션 장치가
    제3 브래킷(57)과,
    상기 제3 브래킷(57)의 지지 들보(57a)에 설치되고 섬유권(55)을 지지하기 위한 지지봉을 구비하는 섬유권 안착틀(56)과,
    상기 제3 브래킷(57)의 지지 들보(57a)에 설치되고 상기 직조 바늘(14)로 섬유실을 제공하는 텐션 풀리(53)와 가이드 풀리(54)가 설치되는 텐션 풀리 받침대 판(52)을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료의 다차원 직물 성형기.
21. 제20항에 있어서,
    상기 섬유실 전송 및 텐션 장치가 상기 직조 바늘(14)을 저장하고 상기 텐션 풀리 받침대 판(52)의 일측에 위치하는 직조 바늘 받침대(51)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료의 다차원 직물 성형기.

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