KR102031744B1 - 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암 - Google Patents

섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암

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KR102031744B1
KR102031744B1 KR1020190103234A KR20190103234A KR102031744B1 KR 102031744 B1 KR102031744 B1 KR 102031744B1 KR 1020190103234 A KR1020190103234 A KR 1020190103234A KR 20190103234 A KR20190103234 A KR 20190103234A KR 102031744 B1 KR102031744 B1 KR 102031744B1
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윤경수
정상기
박병열
황태경
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국방과학연구소
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Abstract

일 실시 예에 따른 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암은, 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 연결되는 코움 지지 프레임; 상기 코움 지지 프레임에 연결되는 가이드 레일과, 상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩 가능한 복수 개의 코움 로드를 포함하는 가변 코움; 및 상기 베이스 프레임에 연결되는 가변 아이를 포함하고, 상기 복수 개의 코움 로드 중 인접한 2개의 코움 로드 사이의 간격은 조절 가능하다.

Description

섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암{FILAMNET WINDING FEEDING ARM FOR CONSECUTIVE ADJUSTMENT OF FIBER BAND WIDTH}
아래의 설명은 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암에 관한 것이다.
압력 용기와 같은 복합 재료 구조물을 제작하기 위해 필라멘트 와인딩 공법이 주로 사용된다. 필라멘트 와인딩 공법을 이용해 압력 용기를 제작할 경우, 재래식 금속 용기에 비해 단위 무게당 강도를 향상시킬 수 있으며, 파손 시 압력 누출 현상이 먼저 발생함으로 현장에서의 폭발 위험성을 줄일 수 있는 장점이 있다. 복합재 압력 용기 제작 시 용기 외면 전체를 복합 재료로 덮기 위해서 피드와 와인딩 패턴을 조정해야 한다.
복합재 압력 용기는 일반적으로 원통부와 돔부로 구성되어 있다. 원통부는 후프 와인딩으로 제작되며, 돔부는 헬리컬 와인딩으로 돔 오프닝 및 실린더 직경 크기에 따른 특정 각도를 주어 제작된다. 후프 와인딩은 원주 방향의 외력을 지탱하는 역할을 수행하며, 맨드렐의 원주 방향으로 수지가 함침된 섬유를 감는다. 헬리컬 와인딩은 전후방 돔의 외면을 감쌀 수 있도록 일정 각도를 주어 수지가 함침된 섬유를 감는다. 그러나 헬리컬 와인딩은 섬유가 감기는 각도에 따라 밴드 폭이 일정하게 유지되지 않는 단점을 갖는다. 섬유와 기지로 구성된 복합 재료 압력 용기는 와인딩되는 밴드 사이에 빈 공간이 있으면, 고유의 강성 및 강도를 발현하는 데 있어서 큰 지장을 초래한다. 밴드 사이에 빈 공간은 압력 용기의 내압 지탱 능력을 저하시키며, 제작 비용 대비 성능을 치명적으로 저하시킬 수 있다.
일반적으로 필라멘트 와인딩 공법은 거치된 멘드렐을 회전시키면서 피딩 아암을 평행 이동시켜 기존에 와인딩된 섬유 옆으로 새로운 섬유 밴드가 배치되게 함으로써, 와인딩을 진행시킨다. 이 때, 설정된 피드가 섬유 밴드의 밴드 폭과 같은 크기일 때, 앞서 적층된 섬유 밴드의 간격이 일치하게 되어 밴드 사이의 벌어짐이 없는 구조물을 제작할 수 있다. 만약, 밴드 폭이 이미 설정되어 있는 피드보다 작으면 밴드 사이에 벌어짐 현상이 발생하게 되며, 반대로 밴드 폭이 피드보다 클 경우에는 섬유 밴드 간의 겹침 현상이 발생하기도 한다. 여러 섬유 밴드를 동시에 와인딩하는 경우에는 겹치는 부분의 폭이 섬유 엔드 1개 폭의 1/2보다 크게 되면 부분적으로 엔드 간 교차가 일어나서 와인딩 표면이 심각하게 요철되는 현상이 발생하기도 한다.
후프 와인딩에서는 와인딩 각도와 그에 적합한 카운트 수가 설정된다. 카운트 수는 헬리컬 와인딩에서 원주 방향으로 한 바퀴 돌면서 만나는 밴드의 개수와 같다. 카운트 수가 먼저 정해지면 피드를 임의적으로 조절하는 것이 불가능하며, 와인딩되는 섬유 밴드의 전체 폭을 맞추어 주어야 한다. 이를 위해, 피딩 아암에서 코움과 아이를 지나면서 피딩 아암 이전에 수지가 도포된 섬유 밴드가 개별적으로 코움 사이 공간을 지나게 된다. 이 때, 엔드와 엔드 간의 거리는 코움 간 거리의 정수배에서 엔드 자체의 폭을 차감한 크기가 된다. 따라서, 그 크기의 조절은 어떠한 엔드 간 간격 구성으로 코움을 통과시킬 지에 달려 있다. 그리고, 코움을 통과한 섬유 밴드는 아이에 도착하여 그 표면을 지나면서 조금 더 섬유 밴드 간의 간격이 밀착된다. 아이의 직경이 작을수록 밀착되는 효과는 커지게 된다. 실제로 사용 가능한 아이는 보통 금속 재질의 링을 사용한다. 또한, 아이의 직경 크기는 보통 직경 5mm, 10mm 및 20mm 중에서 선택하여 사용한다. 이렇게 고정된 직경의 아이를 사용하게 되면 섬유 밴드 폭을 세밀하게 조절하는 것은 불가능하다.
일 실시 예의 목적은 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암을 제공하는 것이다.
구체적으로, 일 실시 예의 목적은 가변 아이 및 가변 코움을 통해 필라멘트 와인딩 시 요구되는 섬유 밴드 폭을 연속적으로 조절할 수 있는 필라멘트 와인딩용 피딩 아암을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암은, 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 연결되는 코움 지지 프레임; 상기 코움 지지 프레임에 연결되는 가이드 레일과, 상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩 가능한 복수 개의 코움 로드를 포함하는 가변 코움; 및 상기 베이스 프레임에 연결되는 가변 아이를 포함하고, 상기 복수 개의 코움 로드 중 인접한 2개의 코움 로드 사이의 간격은 조절 가능하다.
상기 가변 코움은, 상기 코움 로드로부터 돌출 형성되고, 상기 코움 로드가 상기 가이드 레일에 대해 수직한 상태로 유지되도록 상기 가이드 레일을 감싸는 코움 돌기를 더 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 코움 로드는, 상기 가이드 레일을 따라 순차적으로 배열되는 제 1 코움 로드, 제 2 코움 로드 및 제 3 코움 로드를 포함하고, 상기 가변 코움은, 상기 제 2 코움 로드에 회전 가능하게 연결되고, 일단이 상기 제 1 코움 로드를 따라 슬라이딩 가능하고, 타단이 상기 제 3 코움 로드를 따라 슬라이딩 가능한 제 1 연결바를 더 포함할 수 있다.
상기 가변 코움은, 상기 제 2 코움 로드에 회전 가능하게 연결되고, 일단이 상기 제 1 코움 로드를 따라 슬라이딩 가능하고, 타단이 상기 제 3 코움 로드를 따라 슬라이딩 가능한 제 2 연결바를 더 포함하고, 상기 제 1 코움 로드 상에서 상기 제 1 연결바는 상기 제 2 연결바보다 상측에 위치하고, 상기 제 3 코움 로드 상에서 상기 제 2 연결바는 상기 제 1 연결바 보다 상측에 위치할 수 있다.
상기 제 1 코움 로드는, 상기 제 1 연결바의 일단의 슬라이딩을 가이드하기 위한 제 1 로드 홀을 포함하고, 상기 제 3 코움 로드는, 상기 제 1 연결바의 타단의 슬라이딩을 가이드하기 위한 제 2 로드 홀을 포함할 수 있다.
상기 제 1 코움 로드 및 제 2 코움 로드 사이의 간격은, 상기 제 2 코움 로드 및 제 3 코움 로드 사이의 간격과 동일할 수 있다.
상기 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암은, 상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩 가능하고, 상기 복수 개의 코움 로드를 기준으로 각각 서로 반대편에 위치하는 제 1 폭 조절 나사 및 제 2 폭 조절 나사를 더 포함할 수 있다.
상기 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암은, 상기 코움 지지 프레임으로부터 돌출 형성되고, 상기 가이드 레일을 지지하는 제 1 지지 돌기 및 제 2 지지 돌기를 더 포함할 수 있다.
상기 가변 아이는, 상기 베이스 프레임에 연결되는 아이 지지 프레임; 상기 베이스 프레임으로부터 이격되어 있고, 상기 아이 지지 프레임을 마주하는 푸쉬 프레임; 및 일단이 상기 아이 지지 프레임에 연결되고, 타단이 상기 푸쉬 프레임에 연결되고, 고리 형상을 갖는 아이 헤드를 포함하고, 상기 아이 지지 프레임 및 푸쉬 프레임 사이의 간격은 조절 가능하다.
상기 아이 지지 프레임 및 푸쉬 프레임 사이의 간격에 기초하여, 상기 아이 헤드의 형상이 결정될 수 있다.
상기 가변 아이는, 상기 아이 지지 프레임으로부터 돌출 형성되고, 상기 푸쉬 프레임을 관통하는 아이 로드; 및 상기 아이 로드를 따라 슬라이딩 가능하고, 상기 푸쉬 프레임을 푸쉬 가능한 아이 나사를 더 포함할 수 있다.
상기 가변 아이는, 상기 아이 지지 프레임 및 푸쉬 프레임 사이에 마련되고, 탄성을 갖는 상기 아이 탄성체를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암은, 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 연결되는 코움 지지 프레임; 상기 코움 지지 프레임에 연결되는 가이드 레일과, 상기 가이드 레일을 따라 구비되고 서로 이격 배치되는 복수 개의 코움 로드를 포함하는 가변 코움; 및 상기 베이스 프레임에 연결되는 아이 지지 프레임과, 상기 아이 지지 프레임을 마주하는 푸쉬 프레임과, 일단이 상기 아이 지지 프레임에 연결되고 타단이 상기 푸쉬 프레임에 연결되고 고리 형상을 갖는 아이 헤드를 포함하는 가변 아이를 포함하고, 상기 아이 지지 프레임 및 푸쉬 프레임 사이의 간격에 기초하여, 상기 아이 헤드의 형상이 결정될 수 있다.
상기 가변 아이는, 상기 아이 지지 프레임으로부터 돌출 형성되고, 상기 푸쉬 프레임을 관통는 아이 로드; 및 상기 아이 로드를 따라 슬라이딩 가능하고, 상기 푸쉬 프레임을 푸쉬 가능한 아이 나사를 더 포함할 수 있다.
상기 가변 아이는, 상기 아이 지지 프레임 및 푸쉬 프레임 사이에 마련되고, 탄성을 갖는 상기 아이 탄성체를 더 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 코움 로드는 상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩 가능하다.
상기 가변 코움은, 상기 코움 로드로부터 돌출 형성되고, 상기 코움 로드가 상기 가이드 레일에 대해 수직한 상태로 유지되도록 상기 가이드 레일을 감싸는 코움 돌기를 더 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 코움 로드는, 상기 가이드 레일을 따라 순차적으로 배열되는 제 1 코움 로드, 제 2 코움 로드 및 제 3 코움 로드를 포함하고, 상기 가변 코움은, 상기 제 2 코움 로드에 회전 가능하게 연결되고, 일단이 상기 제 1 코움 로드를 따라 슬라이딩 가능하고, 타단이 상기 제 3 코움 로드를 따라 슬라이딩 가능한 제 1 연결바를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암은 가변 아이 및 가변 코움을 통해 필라멘트 와인딩 시 요구되는 섬유 밴드 폭을 연속적으로 조절할 수 있다.
또한, 필라멘트 와인딩용 피딩 아암은 필라멘트 와인딩 공법에서 와인딩되는 섬유 밴드의 각도와 패턴에 맞게 세밀하게 조정된 밴드 폭을 통해 구조물의 품질을 향상시킬 수 있고, 이로 인한 압력 용기의 강도 증진 효과를 가져올 수 있다.
또한, 일반적으로 와인딩된 복합재 압력 용기의 특성 상 외면을 조절하기가 어려운데, 일 실시 예에 따른 필라멘트 와인딩용 피딩 아암은 가변 아이 및 가변 코움을 활용함으로써, 엔드 사이의 적당한 겹침을 유도하여 외면의 굴곡을 감소시켜 비교적 고른 면이 되도록 보조할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 일 실시 예에 따른 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암이 맨드렐에 섬유 밴드를 감는 모습을 도시하는 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암의 사시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 가변 코움을 도시하는 정면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 가변 코움을 도시하는 배면도이다.
도 5는 도 4에서 복수 개의 코움 로드의 간격이 증가된 모습을 도시하는 배면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 가변 코움의 평면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 가변 아이의 정면도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 가변 아이의 형상이 변화하여, 섬유 밴드의 폭이 감소한 모습을 도시하는 정면도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암이 맨드렐에 섬유 밴드를 감는 모습을 도시하는 사시도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암(1, 이하, "필라멘트 와인딩용 피딩 아암"이라고 함)은 맨드렐(91)에 섬유 밴드를 감을 수 있다. 맨드렐(91)은 맨드렐 거치대(92)에 의해 거치될 수 있다. 섬유 밴드는 복수 개의 섬유로 구성될 수 있다. 필라멘트 와인딩용 피딩 아암(1)은 복수 개의 섬유의 간격을 연속적으로 조절할 수 있다. 필라멘트 와인딩용 피딩 아암(1)은 섬유 밴드의 폭을 좁히거나 증가시킬 수 있다. 필라멘트 와인딩용 피딩 아암(1)은 가변 코움 및/또는 가변 아이를 통해 섬유 밴드의 폭을 조절할 수 있다.
필라멘트 와인딩용 피딩 아암(1)은 베이스 프레임(11), 코움 지지 프레임(12), 지지 돌기(131, 132), 가변 코움(14, 15, 16) 및 가변 아이(19)를 포함할 수 있다. 필라멘트 와인딩용 피딩 아암(1)은 가변 코움을 통해 섬유 밴드의 폭을 1차적으로 조절할 수 있고, 가변 아이(19)를 통해 섬유 밴드의 폭을 2차적으로 미세 조정 가능하다.
베이스 프레임(11)은 가변 코움 및 가변 아이를 지지할 수 있다. 베이스 프레임(11)의 외부 구조물(미도시)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 베이스 프레임(11)은 맨드렐(91)에 감기는 섬유 밴드의 방향을 설정할 수 있다. 예를 들어, 베이스 프레임(11)은 맨드렐(91)의 길이 방향에 대해 수직한 방향을 이룰 수 있다.
코움 지지 프레임(12)은 베이스 프레임(11)에 연결되고, 가변 코움을 지지할 수 있다. 코움 지지 프레임(12)은 베이스 프레임(11)으로부터 상방으로 연장되는 메인 지지 프레임(121)과, 메인 지지 프레임(121)의 상부 부분에서 메인 지지 프레임(121)과 일정 각도를 이루며 연장되는 상단 크로스 프레임(122)과, 메인 지지 프레임(121)의 중앙 부분에서 메인 지지 프레임(121)과 일정 각도를 이루며 연장되는 하단 크로스 프레임(123)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상단 크로스 프레임(122) 및 하단 크로스 프레임(123)은 서로 평행할 수 있다. 상단 크로스 프레임(122)은 가이드 레일(14)을 지지할 수 있고, 하단 크로스 프레임(123)은 가이드 레일(14)에 지지된 복수 개의 코움 로드(15)의 하단부를 지지할 수 있다.
지지 돌기(131, 132)는 코움 지지 프레임(12)으로부터 돌출 형성되고, 가이드 레일(14)을 지지할 수 있다. 지지 돌기(131, 132)는 서로 이격되어 형성되는 제 1 지지 돌기(131) 및 제 2 지지 돌기(132)를 포함할 수 있다. 제 1 지지 돌기(131)는 가이드 레일(14)의 일단을 지지하고, 제 2 지지 돌기(132)는 가이드 레일(14)의 타단을 지지할 수 있다.
가변 코움은 복수 개의 섬유의 간격을 조절할 수 있다. 섬유 공급부(도 1에서 원판 형상으로 도시된 부분)은 복수 개의 섬유를 공급할 수 있으며, 복수 개의 섬유 각각은 가변 코움에 의해 그 사이 간격이 결정될 수 있다. 가변 코움은 지지 돌기(131, 132)에 의해 지지되는 가이드 레일(14)과, 가이드 레일(14)을 따라 슬라이딩 가능한 복수 개의 코움 로드(15)와, 복수 개의 코움 로드(15)에 연결되는 복수 개의 연결바(16)를 포함할 수 있다.
가이드 레일(14)은 코움 지지 프레임(12)에 지지 돌기(131, 132)를 통해 연결될 수 있다. 가이드 레일(14)은 복수 개의 코움 로드(15)의 슬라이딩을 가이드할 수 있다. 가이드 레일(14)은 베이스 프레임(11)의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 가이드 레일(14)은 상단 크로스 프레임(122)에 평행할 수 있다.
복수 개의 코움 로드(15) 중 인접한 2개의 코움 로드 사이의 간격은 조절 가능하다. 복수 개의 코움 로드(15)는 가이드 레일(14)을 따라 슬라이딩 가능하다. 복수 개의 코움 로드(15)는 가이드 레일(14)의 길이 방향에 대해 수직한 방향으로 유지된 상태로, 가이드 레일(14)을 따라 슬라이딩 가능하다. 복수 개의 코움 로드(15)는 각각 섬유 공급부로부터 공급되는 섬유 가닥을 가이드할 수 있다. 복수 개의 코움 로드(15)의 간격에 따라 인접한 섬유 가닥의 간격이 결정될 수 있다. 예를 들어, 인접한 2개의 코움 로드(15) 각각의 중심선 사이의 간격이 5mm일 경우, 인접한 2개의 섬유 가닥 사이의 간격은 5mm로 형성될 수 있다. 복수 개의 코움 로드(15)의 하단은 하단 크로스 프레임(123)에 의해 지지될 수 있다.
연결바(16)는 복수 개의 코움 로드 중 어느 하나의 코움 로드에 회전 가능하게 연결되고, 상기 어느 하나의 코움 로드를 기준으로 양쪽에 구비된 코움 로드에 각각 슬라이딩 가능한 단부를 가질 수 있다. 연결바(16)는 복수 개의 코움 로드(15)가 동일한 간격을 갖도록 보조할 수 있다.
가변 아이(19)는 베이스 프레임(11)에 연결되고, 형상이 조절될 수 있다. 가변 아이(19)는 가변 코움에서 1차적으로 간격이 조절된 섬유 밴드의 간격을 2차적으로 미세 조절할 수 있다. 가변 아이(19)는 고리 형상을 가질 수 있다. 가변 아이(19)의 고리 부분의 내측으로 섬유 밴드가 통과할 수 있다. 가변 아이(19)의 고리 상측 부분의 곡률에 따라 섬유 밴드의 폭이 결정될 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 가변 코움을 도시하는 정면도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 가변 코움을 도시하는 배면도이고, 도 5는 도 4에서 복수 개의 코움 로드의 간격이 증가된 모습을 도시하는 배면도이고, 도 6은 일 실시 예에 따른 가변 코움의 평면도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 가변 코움은 가이드 레일(14), 복수 개의 코움 로드(15), 복수 개의 연결바(16), 복수 개의 코움 돌기(17) 및 폭 조절 나사(181, 182)를 포함할 수 있다.
코움 돌기(17)는 코움 로드(15)로부터 돌출 형성되고, 코움 로드(15)가 가이드 레일(14)에 대해 수직한 상태로 유지되도록 가이드 레일(14)을 감쌀 수 있다. 예를 들어, 코움 돌기(17)는 중앙부에 가이드 레일(14)을 통과시키기 위한 홀을 포함할 수 있다. 코움 돌기(17)의 홀은 가이드 레일(14)에 평행한 방향으로 형성될 수 있다.
폭 조절 나사(181, 182)는 가이드 레일(14)을 따라 슬라이딩 가능하다. 폭 조절 나사(181, 182)는 복수 개의 코움 로드(15)를 기준으로 각각 서로 반대편에 위치하는 제 1 폭 조절 나사(181) 및 제 2 폭 조절 나사(182)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정면도(도 3)을 기준으로, 제 1 폭 조절 나사(181)는 복수 개의 코움 로드(15)의 좌측에 위치하고, 제 2 폭 조절 나사(182)는 우측에 위치할 수 있다. 사용자는 폭 조절 나사(181, 182)의 간격을 조절하여, 복수 개의 코움 로드(15)의 최대 간격을 설정할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 복수 개의 코움 로드(15)의 최대 간격을 증가시키고자 할 경우, 사용자는 제 1 폭 조절 나사(181) 및 제 2 폭 조절 나사(182) 사이의 간격을 증가시킬 수 있다. 가이드 레일(14) 및 폭 조절 나사(181, 182)는 서로 맞물리는 나사산 형상을 가질 수 있다.
복수 개의 코움 로드(15) 각각은 섬유 가닥을 가이드할 수 있다. 예를 들어, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 복수 개의 코움 로드(15)가 9개가 구비될 경우, 복수 개의 코움 로드(15)는 최대 9개의 섬유 가닥을 가이드할 수 있다. 예를 들어, 도 4에서와 같이 복수 개의 코움 로드(15)가 상대적으로 좁게 형성되어 있을 경우, 도 5에서와 같이 복수 개의 코움 로드(15)가 상대적으로 넓게 형성된 경우 보다 섬유 밴드의 폭이 좁아질 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위해, 도 4를 기준으로, 가장 왼쪽에 도시된 코움 로드를 제 1 코움 로드, 그 오른쪽에 도시된 코움 로드를 제 2 코움 로드, 그 오른쪽에 도시된 코움 로드를 제 3 코움 로드라고 지칭하기로 한다.
복수 개의 연결바(16) 중 어느 하나의 연결바(제 1 연결바)는 제 2 코움 로드에 회전 가능하게 연결되고, 일단이 제 1 코움 로드를 따라 슬라이딩 가능하고, 타단이 제 3 코움 로드를 따라 슬라이딩 가능하다. 제 1 코움 로드는 제 1 연결바의 일단의 슬라이딩을 가이드하기 위한 홀을 구비할 수 있다. 제 3 코움 로드는 제 1 연결바의 타단의 슬라이딩을 가이드하기 위한 홀을 구비할 수 있다. 제 1 연결바의 중앙부는 예를 들어 제 2 코움 로드에 힌지 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 연결바는 일단에서 돌출 형성되어 제 1 코움 로드로 삽입되는 제 1 삽입 돌기와, 타단에서 돌출 형성되어 제 3 코움 로드로 삽입되는 제 2 삽입 돌기를 구비할 수 있다. 제 1 코움 로드는 제 1 연결바의 일단, 예를 들어 제 1 삽입 돌기의 슬라이딩을 가이드하기 위한 제 1 로드 홀을 포함하고, 제 3 코움 로드는 제 1 연결바의 타단, 예를 들어 제 2 삽입 돌기의 슬라이딩을 가이드하기 위한 제 2 로드 홀을 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, 제 1 삽입 돌기는 제 1 로드 홀의 상단에 위치하고, 제 2 삽입 돌기는 제 2 로드 홀의 하단에 위치함을 확인할 수 있다.
예를 들어, 제 1 연결바의 중심은 제 2 코움 로드에 회전 가능하게 연결되고, 제 1 연결바의 중심으로부터 제 1 코움 로드에 연결된 일단까지의 거리와, 제 1 연결바의 중심으로부터 제 3 코움 로드에 연결된 타단까지의 거리는 동일할 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 제 1 코움 로드 및 제 2 코움 로드 사이의 간격은, 제 2 코움 로드 및 제 3 코움 로드 사이의 간격과 동일한 상태로 유지될 수 있다. 다시 말하면, 복수 개의 코움 로드(15)의 간격이 변화하더라도, 제 2 코움 로드는 제 1 코움 로드 및 제 3 코움 로드의 중앙에 위치한 상태를 유지할 수 있다.
복수 개의 연결바(16) 중 다른 하나의 연결바(제 2 연결바)는 제 2 코움 로드에 회전 가능하게 연결되고, 일단이 제 1 코움 로드를 따라 슬라이딩 가능하고, 타단이 제 3 코움 로드를 따라 슬라이딩 가능하다. 제 1 코움 로드는 제 2 연결바의 일단의 슬라이딩을 가이드하기 위한 홀을 구비할 수 있다. 제 3 코움 로드는 제 2 연결바의 타단의 슬라이딩을 가이드하기 위한 홀을 구비할 수 있다. 제 2 연결바의 중앙부는 예를 들어 제 2 코움 로드에 힌지 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 연결바 및 제 2 연결바 각각의 중앙부는 서로 오버랩될 수 있다. 예를 들어, 제 2 연결바는 일단에서 돌출 형성되어 제 1 코움 로드로 삽입되는 제 3 삽입 돌기와, 타단에서 돌출 형성되어 제 3 코움 로드로 삽입되는 제 4 삽입 돌기를 구비할 수 있다. 제 1 코움 로드는 제 2 연결바의 일단, 예를 들어 제 3 삽입 돌기의 슬라이딩을 가이드하기 위한 제 3 로드 홀을 포함하고, 제 3 코움 로드는 제 2 연결바의 타단, 예를 들어 제 4 삽입 돌기의 슬라이딩을 가이드하기 위한 제 4 로드 홀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 3 로드 홀은 제 1 로드 홀의 하측에 형성될 수 있고, 제 4 로드 홀은 제 2 로드 홀의 상측에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 연결바 및 제 2 연결바는 서로 크로스된 형태로 마련될 수 있다. 도 4를 참조하면, 제 3 삽입 돌기는 제 3 로드 홀의 하단에 위치하고, 제 4 삽입 돌기는 제 4 로드 홀의 상단에 위치함을 확인할 수 있다.
제 1 코움 로드 상에서 제 1 연결바는 제 2 연결바보다 상측에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제 1 연결바의 제 1 삽입 돌기는 제 2 연결바의 제 3 삽입 돌기보다 상측에 위치할 수 있다. 제 3 코움 로드 상에서 제 2 연결바는 제 1 연결바보다 상측에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제 1 연결바의 제 2 삽입 돌기는 제 2 연결바의 제 4 삽입 돌기 보다 하측에 위치할 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 복수 개의 코움 로드(15)의 간격을 안정적으로 조절할 수 있고, 간격을 조절하는 동안 발생하는 하중을 복수 개의 연결바(16)가 분산시킴으로써, 가변 코움의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 가변 아이의 정면도이고, 도 8은 일 실시 예에 따른 가변 아이의 형상이 변화하여, 섬유 밴드의 폭이 감소한 모습을 도시하는 정면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 가변 아이(19)는, 아이 지지 프레임(191), 아이 헤드(192), 푸쉬 프레임(193), 아이 탄성체(194), 아이 로드(195) 및 아이 나사(196)를 포함할 수 있다.
아이 지지 프레임(191)은 베이스 프레임(11)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 아이 지지 프레임(191)은 베이스 프레임(11)에 일체로 형성될 수 있다.
아이 헤드(192)는 고리 형상을 가질 수 있다. 아이 헤드(192)는 강성한 재질로 형성되나 변형 가능할 수 있다. 아이 헤드(192)의 일단은 아이 지지 프레임(191)에 연결되고, 타단은 푸쉬 프레임(193)에 연결될 수 있다. 아이 헤드(192)의 형상에 따라 섬유 밴드의 폭이 결정될 수 있다.
푸쉬 프레임(193)은 베이스 프레임(11)으로부터 이격되어 있고, 아이 지지 프레임(191)을 마주할 수 있다. 푸쉬 프레임(193) 및 아이 지지 프레임(191) 사이의 간격은 조절 가능하다. 푸쉬 프레임(193)은 아이 지지 프레임(191)을 향해 근접하거나, 아이 지지 프레임(191)으로부터 멀어질 수 있다. 아이 지지 프레임(191) 및 푸쉬 프레임(193) 사이의 간격에 기초하여 아이 헤드(192)의 형상이 결정될 수 있다.
아이 탄성체(194)는 아이 지지 프레임(191) 및 푸쉬 프레임(193) 사이에 마련되고 탄성을 가질 수 있다. 아이 탄성체(194)는 푸쉬 프레임(193)이 아이 지지 프레임(191)을 향해 근접하는 동안 수축되어 탄성 에너지를 저장할 수 있다. 사용자가 푸쉬 프레임(193)을 아이 지지 프레임(191)으로부터 이격시키고자 할 때, 아이 탄성체(194)는 신장됨으로써, 푸쉬 프레임(193)이 아이 지지 프레임(191)으로부터 용이하게 멀어질 수 있도록 보조할 수 있다.
아이 로드(195)는 아이 지지 프레임(191)으로부터 돌출 형성되고, 푸쉬 프레임(193)을 관통할 수 있다.
아이 나사(196)는 아이 로드(195)를 따라 슬라이딩 가능하고, 푸쉬 프레임(193)을 푸쉬 가능하다. 예를 들어, 아이 나사(196) 및 아이 로드(195)는 서로 맞물리는 나사 형상을 가질 수 있다. 아이 나사(196)가 아이 로드(195)에 대해 시계 방향으로 회전하여, 푸쉬 프레임(193)을 아이 지지 프레임(191)으로 푸쉬할 경우, 아이 지지 프레임(191) 및 푸쉬 프레임(193) 사이의 간격은 좁아질 수 있고, 아이 헤드(192)의 고리 형상의 크기는 줄어들고, 섬유 밴드의 폭은 감소할 수 있다.
앞서 설명한, 필라멘트 와인딩용 피딩 아암은 가변 아이 및 가변 코움을 통해 필라멘트 와인딩 시 요구되는 섬유 밴드 폭을 연속적으로 조절할 수 있다. 또한, 필라멘트 와인딩용 피딩 아암은 필라멘트 와인딩 공법에서 와인딩되는 섬유 밴드의 각도와 패턴에 맞게 세밀하게 조정된 밴드 폭을 통해 구조물의 품질을 향상시킬 수 있고, 이로 인한 압력 용기의 강도 증진 효과를 가져올 수 있다. 또한, 일반적으로 와인딩된 복합재 압력 용기의 특성 상 외면을 조절하기가 어려운데, 일 실시 예에 따른 필라멘트 와인딩용 피딩 아암은 가변 아이 및 가변 코움을 활용함으로써, 엔드 사이의 적당한 겹침을 유도하여 외면의 굴곡을 감소시켜 비교적 고른 면이 되도록 보조할 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (18)

  1. 베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임에 연결되는 코움 지지 프레임;
    상기 코움 지지 프레임에 연결되는 가이드 레일과, 상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩 가능한 복수 개의 코움 로드를 포함하는 가변 코움; 및
    상기 베이스 프레임에 연결되는 가변 아이를 포함하고,
    상기 복수 개의 코움 로드 중 인접한 2개의 코움 로드 사이의 간격은 조절 가능한, 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 코움은,
    상기 코움 로드로부터 돌출 형성되고, 상기 코움 로드가 상기 가이드 레일에 대해 수직한 상태로 유지되도록 상기 가이드 레일을 감싸는 코움 돌기를 더 포함하는, 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 코움 로드는, 상기 가이드 레일을 따라 순차적으로 배열되는 제 1 코움 로드, 제 2 코움 로드 및 제 3 코움 로드를 포함하고,
    상기 가변 코움은,
    상기 제 2 코움 로드에 회전 가능하게 연결되고, 일단이 상기 제 1 코움 로드를 따라 슬라이딩 가능하고, 타단이 상기 제 3 코움 로드를 따라 슬라이딩 가능한 제 1 연결바를 더 포함하는, 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가변 코움은,
    상기 제 2 코움 로드에 회전 가능하게 연결되고, 일단이 상기 제 1 코움 로드를 따라 슬라이딩 가능하고, 타단이 상기 제 3 코움 로드를 따라 슬라이딩 가능한 제 2 연결바를 더 포함하고,
    상기 제 1 코움 로드 상에서 상기 제 1 연결바는 상기 제 2 연결바보다 상측에 위치하고, 상기 제 3 코움 로드 상에서 상기 제 2 연결바는 상기 제 1 연결바 보다 상측에 위치하는, 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 코움 로드는, 상기 제 1 연결바의 일단의 슬라이딩을 가이드하기 위한 제 1 로드 홀을 포함하고,
    상기 제 3 코움 로드는, 상기 제 1 연결바의 타단의 슬라이딩을 가이드하기 위한 제 2 로드 홀을 포함하는, 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 코움 로드 및 제 2 코움 로드 사이의 간격은, 상기 제 2 코움 로드 및 제 3 코움 로드 사이의 간격과 동일한, 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩 가능하고, 상기 복수 개의 코움 로드를 기준으로 각각 서로 반대편에 위치하는 제 1 폭 조절 나사 및 제 2 폭 조절 나사를 더 포함하는, 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 코움 지지 프레임으로부터 돌출 형성되고, 상기 가이드 레일을 지지하는 제 1 지지 돌기 및 제 2 지지 돌기를 더 포함하는, 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 아이는,
    상기 베이스 프레임에 연결되는 아이 지지 프레임;
    상기 베이스 프레임으로부터 이격되어 있고, 상기 아이 지지 프레임을 마주하는 푸쉬 프레임; 및
    일단이 상기 아이 지지 프레임에 연결되고, 타단이 상기 푸쉬 프레임에 연결되고, 고리 형상을 갖는 아이 헤드를 포함하고,
    상기 아이 지지 프레임 및 푸쉬 프레임 사이의 간격은 조절 가능한, 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 아이 지지 프레임 및 푸쉬 프레임 사이의 간격에 기초하여, 상기 아이 헤드의 형상이 결정되는, 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 가변 아이는,
    상기 아이 지지 프레임으로부터 돌출 형성되고, 상기 푸쉬 프레임을 관통하는 아이 로드; 및
    상기 아이 로드를 따라 슬라이딩 가능하고, 상기 푸쉬 프레임을 푸쉬 가능한 아이 나사를 더 포함하는, 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 가변 아이는,
    상기 아이 지지 프레임 및 푸쉬 프레임 사이에 마련되고, 탄성을 갖는 상기 아이 탄성체를 더 포함하는, 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암.
  13. 베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임에 연결되는 코움 지지 프레임;
    상기 코움 지지 프레임에 연결되는 가이드 레일과, 상기 가이드 레일을 따라 구비되고 서로 이격 배치되는 복수 개의 코움 로드를 포함하는 가변 코움; 및
    상기 베이스 프레임에 연결되는 아이 지지 프레임과, 상기 아이 지지 프레임을 마주하는 푸쉬 프레임과, 일단이 상기 아이 지지 프레임에 연결되고 타단이 상기 푸쉬 프레임에 연결되고 고리 형상을 갖는 아이 헤드를 포함하는 가변 아이를 포함하고,
    상기 아이 지지 프레임 및 푸쉬 프레임 사이의 간격에 기초하여, 상기 아이 헤드의 형상이 결정되는, 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 가변 아이는,
    상기 아이 지지 프레임으로부터 돌출 형성되고, 상기 푸쉬 프레임을 관통는 아이 로드; 및
    상기 아이 로드를 따라 슬라이딩 가능하고, 상기 푸쉬 프레임을 푸쉬 가능한 아이 나사를 더 포함하는, 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 가변 아이는,
    상기 아이 지지 프레임 및 푸쉬 프레임 사이에 마련되고, 탄성을 갖는 상기 아이 탄성체를 더 포함하는, 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수 개의 코움 로드는 상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩 가능한, 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 가변 코움은,
    상기 코움 로드로부터 돌출 형성되고, 상기 코움 로드가 상기 가이드 레일에 대해 수직한 상태로 유지되도록 상기 가이드 레일을 감싸는 코움 돌기를 더 포함하는, 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수 개의 코움 로드는, 상기 가이드 레일을 따라 순차적으로 배열되는 제 1 코움 로드, 제 2 코움 로드 및 제 3 코움 로드를 포함하고,
    상기 가변 코움은,
    상기 제 2 코움 로드에 회전 가능하게 연결되고, 일단이 상기 제 1 코움 로드를 따라 슬라이딩 가능하고, 타단이 상기 제 3 코움 로드를 따라 슬라이딩 가능한 제 1 연결바를 더 포함하는, 섬유 밴드 폭의 연속적인 조정이 가능한 필라멘트 와인딩용 피딩 아암.
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