KR102327603B1

KR102327603B1 - 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치

Info

Publication number: KR102327603B1
Application number: KR1020200183554A
Authority: KR
Inventors: 정다훈
Original assignee: (주)에이엔에이치스트럭쳐
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2021-11-17

Abstract

본 발명은 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치에 관한 발명으로서, 원통형상으로 마련되며, 테이프가 권취되는 권취 롤러; 상기 권취 롤러의 방향으로 테이프를 인출하는 테이프 공급장치; 상기 권취 롤러와 정렬되도록 형성되며, 권취 롤러에 의해 권취되는 테이프를 압착시키는 압착 롤러 및 상기 테이프에 열을 인가하는 가열 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치 {Winding molding device for manufacturing tubes with thermoplastic composites}

본 발명은 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 적어도 하나 이상의 가열 수단을 이용하여 테이프를 기설정된 온도로 가열함으로써, 테이프를 기설정된 온도로 유지할 수 있어 품질이 뛰어난 튜브를 제조할 수 있는 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치에 관한 것이다.

일반적으로 복합재 부품은 우수한 기계적 및 물리적 특징을 가지는 열경화성 복합재가 사용되고 있다.

종래기술인 한국등록특허 제10-0536748호 등은 열경화성 튜브의 제조방법에 대하여 개시하고 있으나, 최근 생산성 향상 및 생산단가 절감을 위해 열가소성 복합재에 대한 관심이 커지고 있다.

특히, 열가소성 복합재는 재료 보관이 용이하고, 성형시간 단축, 재활용 가능성 등의 장점을 가지고 있어 열경화성 복합재의 대안으로 주목받고 있다.

한편, 튜브 형상의 복합재 부품은 여러 산업분야에서 널리 사용되고 있으며, 한국등록특허 제10-0629959호와 같이 필라멘트 와인딩 성형 공정이 일반적으로 적용되고 있다.

필라멘트 와인딩 성형 공정은 수지가 함침된 하이버글라스(fiberglass, 이하 보강섬유라 함)를 회전하는 권취 롤러 위에 규칙적으로 감아서 정해진 두께에 도달시킴으로써 성형품을 제작하고(성형단계), 상기 성형품이 형성된 권취 롤러를 경화조(오븐)에 투입한 후 경화조를 적절한 온도 및 압력을 유지시켜 성형품을 강화시키고(경화단계), 이렇게 경화된 성형품을 권취 롤러에서 탈형하여 줌으로써(탈형단계) 최종 제품을 얻는 성형 공정이다.

그러나, 고온 경화시에 성형품의 두께에 따라 균열 또는 박리 현상이 발생될 수 있으며, 이러한 균열 및 박리 현상은 성형품의 경화진행방향과 수축방향 및 경화진행 속도에 따른 것인데, 통상의 필레멘트 와인딩 성형 공정은 보강섬유가 권선된 권취 롤러를 경화조(오븐)에 투입하여 경화조 내부의 온도 및 압력을 적절히 유지시킴으로써, 이 때 보강섬유는 경화조 내부에 공급되는 온도 및 압력에 의해 외측부터 경화가 이루어져 점점 내측으로 진행된다.

이렇게 경화의 진행방향이 외측에서 내측으로 진행되면 보강섬유의 수축방향도 경화의 진행방향과 동일하게 결정되어 보강섬유 내부에 잠재되어 있던 불순물 및 수분이 내측방향으로 이동되어 불순물은 맨드릴과의 접촉면으로 석출되고, 수분은 내측면으로 배출되면서 그 접촉면에 크랙이 형성될 수 있다.

이렇게 석출된 불순물 또는 수분에 의한 크랙이 발생되면 권취 롤러와 보강섬유의 접촉면이 고르지 못하게 되어 성형품의 품질을 떨어뜨리고, 이와 더불어 성형품의 탈형도 어려워지는 문제점이 발생된다.

또한, 필라멘트 와인딩 성형 공정은 상기와같이 적층, 성형, 후처리 등 여러 단계로 진행되므로 생산성이 낮고 생산단가가 매우 높은 문제점이 있다.

따라서, 제작 공정의 단순화 및 자동화가 가능한 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치에 관한 기술개발이 절실한 실정이다.

본 발명은 적어도 하나 이상의 히터를 이용하여 테이프를 기설정된 온도로 가열함으로써, 테이프를 기설정된 온도로 유지할 수 있는 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 에어 히터부를 이용하여 적층면 사이를 가열함으로써, 테이프의 접합이 용이한 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치는, 원통형상으로 마련되며, 테이프가 권취되는 권취 롤러; 상기 권취 롤러의 방향으로 테이프를 인출하는 테이프 공급장치; 상기 권취 롤러와 정렬되도록 형성되며, 권취 롤러에 의해 권취되는 테이프를 압착시키는 압착 롤러 및 상기 테이프에 열을 인가하는 가열 장치를 포함할 수 있다.

또한, 상기 가열 장치는, 테이프 공급장치에서 공급되는 테이프와 권취 롤러에 의해 권취되는 테이프에 열을 인가하도록 구비되되, 권취 롤러의 외주면을 따라 만곡된 테이프에 열을 인가하는 권취 롤러 가열부 및 권취 롤러 방향으로 인출되는 테이프에 열을 인가하는 테이프 가열부를 포함하고, 상기 권취 롤러 가열부는, 권취 롤러의 원주 둘레를 감싸는 형상으로 구비되되, 권취 롤러의 축 중심을 기준으로 가열 수단의 각도가 가변 가능하도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 압착 롤러는, 연장 및 축소되는 실린더에 의해 권취 롤러의 방향으로 운동할 수 있다.

또한, 상기 권취 롤러 가열부 또는 테이프 가열부는, 권취 롤러에 의해 권취되는 테이프에 가열된 공기를 분사하는 에어 히터부를 더 포함하고, 상기 에어 히터부는, 공기를 가열하고 공기 분사를 위한 압력을 제공하는 공기 가열 장치 및 상기 공기 가열 장치로부터 제공되는 가열된 공기를 공급받아 에어 분사 노즐로 공급하는 공기 공급호스를 포함하고, 상기 에어 분사 노즐은, 권취 롤러의 방향으로 가열된 공기를 분사하되, 가열된 공기를 분사하는 각도가 60°내지 75°의 각도를 가지도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 권취 롤러는, 권취 롤러 외주면 둘레의 직경을 조절하는 직경 조절부를 포함하고, 상기 직경 조절부는, 권취 롤러 중심에 구비되는 축; 상기 축의 원주 둘레에서 일정 간격으로 구비되는 연장 실린더 및 상기 연장 실린더의 단부에 구비되되, 단면이 호의 형상을 가지도록 형성되는 직경 조절 부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치는, 권취 롤러에 권취되어 성형되는 테이프의 불량을 감지하는 불량 감지부를 더 포함하고, 상기 불량 감지부는, 권취 롤러의 방향으로 길이를 형성하는 불량 감지 프레임; 상기 불량 감지 프레임에 구비되어, 권취 롤러와 접하여 회전하도록 구비되는 불량 감지 롤러 및 불량 감지 프레임과 불량 감지 롤러가 결합되는 결합면에 구비되어, 권취 롤러에 의해 권취되는 테이프의 두께를 측정하는 불량 감지 센서를 포함할 수 있다.

또한, 상기 권취 테이프 가열부는, 권취 롤러 방향으로 인출되는 테이프의 길이에 따라 연장 또는 축소되도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치는, 권취 롤러에 권취되어 성형되는 테이프의 화재 발생시, 화재를 진압하는 화재 진압부를 더 포함하고, 상기 화재 진압부는, 화재 진압을 위한 소화제를 저장하는 소화제 저장 탱크 및 소화제 저장 탱크로부터 소화제를 공급받아 권취 롤러의 방향으로 분사하는 소화제 분사 모듈을 포함하고, 상기 소화제 분사 모듈은, 테이프 가열부가 구비되는 붐 프레임의 내부에서 붐 프레임의 길이 방향을 따라 슬라이딩 운동할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치는 적어도 하나 이상의 가열수단을 이용하여 테이프를 기설정된 온도로 가열함으로써, 테이프를 기설정된 온도로 유지할 수 있어 우수한 품질의 튜브를 제작할 수 있는 장점을 가진다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치는, 에어히터를 이용하여 적층면 사이를 가열함으로써, 테이프의 접합이 용이한 효과를 가진다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치는, 직경이 가변되는 권취 롤러로 하여, 보다 다양한 직경의 튜브를 제조할 수 있는 장점을 가진다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치는, 제조 과정에서 발생되는 불량 튜브를 감지할 수 있으며, 화재 진압부를 더 포함하여, 제조 과정에서 발생되는 화재에 대한 문제에 신속하게 대처할 수 있는 장점을 가진다.

도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치의 예시도이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치의 부분 확대도이다.
도 3 의 (a) 및 (b) 는 본 발명의 실시 예에 따른 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치의 작동 예시도이다.
도 4 는 본 발명의 실시 예에 따른 에어 히터부가 구비된 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치의 예시도이다.
도 5 는 도 4 를 측면에서 바라본 모습을 보여주기 위한 예시도이다.
도 6 의 (a) 및 (b) 는 본 발명의 실시 예에 따른 에어 분사 노즐의 각도를 보여주기 위한 예시도이다.
도 7 은 본 발명의 직경 조절부가 구비된 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치의 예시도이다.
도 8 은 도 7 에 도시된 본 발명의 직경 조절부가 확장된 모습을 보여주는 예시도이다.
도 9 의 (a) 및 (b) 는 직경 조절부의 동작을 자세히 보여주기 위한 작동 예시도이다.
도 10 은 본 발명의 실시 예에 따른 불량 감지부가 구비된 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치의 예시도이다.
도 11 은 연장 가능하도록 구비되는 테이프 가열부의 예시도이다.
도 12 의 (a) 및 (b) 는 도 11 에 도시된 테이프 가열부가 연장되는 모습을 보여주기 위한 작동 예시도이다.
도 13 은 본 발명의 실시 예에 따른 화재 진압부가 구비된 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치의 예시도이다.
도 14 는 도 13 에 도시된 화재 진압부의 동작 예시도이다.

이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부된 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하에서 본 발명의 실시 예에 따른 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치(1)에 관하여 첨부된 도면 1 내지 14 를 기초로 상세하게 설명하면서 구체적인 실시 예를 함께 살펴보도록 한다.

먼저, 도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치의 예시도이고, 도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치의 부분 확대도이며, 도 3 의 (a) 및 (b) 는 본 발명의 실시 예에 따른 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치의 작동 예시도이다.

도 1 내지 도 3 을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치(1)는, 권취 롤러(100), 테이프 공급장치(200), 압착 롤러(300) 및 가열 장치(400)를 포함할 수 있다.

서술하기에 앞서, 상기 권취 롤러(100), 테이프 공급장치(200), 압착 롤러(300) 및 가열 장치(400)는, 작업을 위한 선반 또는 테이블(G)의 상부에 구비될 수 있다.

이때, 상기 선반 또는 테이블(G)은, 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 권취 롤러(100), 테이프 공급장치(200), 압착 롤러(300) 및 가열 장치(400)를 충분히 지지할 수 있는 적절한 강도와 내구성을 갖는 구조체일 수 있다.

먼저, 상기 권취 롤러(100)는, 원통의 형상을 가지도록 마련되어, 튜브 제작을 위한 테이프(T)가 권취될 수 있다.

또한, 상기 권취 롤러(100)는, 선반 또는 테이블(G)에서 탈부착 가능하도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 권취 롤러(100)는, 일단이 회전 모터(M)와 결속되고, 소정 위치가 선반(G)의 상부에 거치됨으로써, 회전운동 하도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 테이프 공급장치(200)는, 상기 권취 롤러(100)의 회전 방향으로 테이프(T)를 인출할 수 있다.

구체적으로, 상기 테이프 공급장치(200)는, 이후 서술될 가열 장치(400)로 인해 인출되지 않았던 테이프(T)에 열이 가해지는 것을 방지하기 위해, 테이프 공급장치(200)의 외주면을 감싸는 형상의 보호 하우징이 구비될 수도 있으며, 회전 운동을 통해 테이프(T)를 인출할 수 있도록, 테이프(T)를 거치시킬 수 있는 거치축(210)이 마련될 거치 프레임(220)이 구비될 수 있다.

또한, 상기 압착 롤러(300)는, 상기 권취 롤러(100)와 정렬되도록 형성될 수 있으며, 권취 롤러(100)에 의해 권취되는 테이프(T)의 일면을 가압하여 압착시킬 수 있다.

또한, 상기 가열 장치(400)는, 상기 테이프(T)에 열을 인가할 수 있다.

또한, 상기 가열 장치(400)는, 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치(1)의 외부 혹은 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치(1)를 이루는 기계적 장치들과 결합된 컨트롤러(미도시)에 의해 가열 온도가 제어될 수 있다.

이때, 상기 가열 장치(400)는, 일반적으로 이용되는 열선 또는 적외선 히터를 통한 가열 장치(400)가 이용될 수 있으나, 이는 바람직한 실시 예일 뿐, 반드시 한정하는 수단은 아니며, 테이프(T)에 열을 인가하기 위한 수단이 모두 이용될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 가열 장치(400)는, 테이프 공급장치(200)에서 공급되는 테이프(T)와 권취 롤러(100)에 의해 권취되어 성형중인 테이프(T)에 열을 인가할 수 있다.

또한, 상기 가열 장치(400)는, 권취 롤러 가열부(410) 및 테이프 가열부(420)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 권취 롤러 가열부(410)는, 권취 롤러(100)의 외주면을 따라 만곡된 테이프(T)의 표면에 열을 인가할 수 있으며, 나아가, 권취 롤러(100)의 원주 둘레를 감싸는 형상으로 구비되기 위해, 개별적으로 구비되는 복수의 모듈로 구비될 수 있다.

또한, 상기 권취 롤러 가열부(410)는, 권취 롤러(100)의 축 중심을 기준으로 테두리의 결합면이 힌지(H) 결합되어, 롤러 가열부(410)에 구비되는 가열 수단(411)의 각도가 가변 가능하도록 구비될 수 있으며, 상기 권취 롤러 가열부(410)의 외곽면에는, 사용자가 손으로 잡아 롤러 가열부(410)의 각도를 가변시킬 수 있는 손잡이(HD)가 마련될 수 있다.

또한, 상기 테이프 가열부(420)는, 권취 롤러(100)의 방향으로 인출되는 테이프(T)에 열을 인가할 수 있으며, 도 3 을 함께 살펴보며 자세히 서술하자면, 테이프 가열부(420)에 구비되는 가열 수단(421)으로 하여, 테이프(T)가 이송되는 상방에서 길이를 가지도록 구비되어 열을 인가할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치(1)는, 적어도 하나 이상의 가열 수단(411, 421)을 이용하여 테이프(T)를 기설정된 온도로 가열함으로써, 테이프(T)의 전체적인 온도를 기설정된 온도로 유지할 수 있어 우수한 품질의 복합재 튜브를 제작할 수 있는 장점을 가진다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 압착 롤러(300)는, 권취 롤러(100)의 방향으로 전진 및 후진 운동하도록 구비될 수 있다.

구체적으로, 상기 압착 롤러(300)는, 압착 롤러(300)와 결속된 실린더(C)에 의해 권취 롤러(100)의 방향으로 운동할 수 있다.

이때, 상기 실린더(C)의 구성은 압착 롤러(300)를 권취 롤러(100)의 방향에서 운동시키기 위한 하나의 기계적 수단일 뿐, 압착 롤러(300)를 권취 롤러(100)의 방향으로 운동시킬 수 있는 기계적 수단을 모두 포함할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치(1)는, 전진 및 후진 운동 가능하도록 구비되는 압착 롤러(300)로 하여, 권취 롤러(100)에서 성형중인 테이프(T)를 가압하여, 보다 높은 강도를 가지는 튜브를 제작할 수 있는 장점을 가진다.

또한, 도 4 는 본 발명의 실시 예에 따른 에어 히터부가 구비된 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치의 예시도이고, 도 5 는 도 4 를 측면에서 바라본 모습을 보여주기 위한 예시도이며, 도 6 의 (a) 및 (b) 는 본 발명의 실시 예에 따른 에어 분사 노즐의 각도를 보여주기 위한 예시도이다.

도 4 내지 도 6 을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 권취 롤러 가열부(410) 또는 테이프 가열부(420)는, 에어 히터부(430)를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 에어 히터부(430)는, 권취 롤러(100)에 의해 권취되는 테이프(T)에 가열된 공기를 분사하기 위해 구비되는 구성으로서, 이를 위해, 상기 에어 히터부(430)는, 공기 가열 장치(431), 공기 공급호스(432) 및 에어 분사 노즐(433)을 포함할 수 있다.

먼저, 상기 공기 가열 장치(431)는, 공기를 가열하고 공기 분사를 위한 압력을 제공할 수 있으며, 이를 위해, 공기 가열 장치(431)의 내부에 가열을 위한 가열 장치와, 가열된 공기에 공압을 제공하기 위한 컴프레셔가 구비될 수 있다.

또한, 상기 공기 공급호스(432)는 상기 공기 가열 장치(400)로부터 제공되는 가열된 공기를 공급받아, 이후 서술될 에어 분사 노즐(433)로 공급할 수 있다.

이때, 상기 공기 공급호스(432)는, 고온의 열에 노출되어도 녹지 않는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 에어 분사 노즐(433)은, 앞서 상술되었던 권취 롤러 가열부(410)와 테이프 가열부(420)의 측면에 구비될 수 있으며, 공기 공급호스(432)를 통해 전달받은 가열된 공기를 테이프(T)의 방향으로 분사할 수 있다.

또한, 상기 에어 분사 노즐(433)은,도 6 의 (a) 및 (b) 에 도시된 바와 같이, 권취 롤러(100)의 방향으로 가열된 공기를 분사하되, 가열된 공기를 분사하는 각도가 테이프(T)와 대면되는 입사각을 기준으로, 분사 각도가 60° 내지 75°의 각도를 가지도록 구비될 수 있다.

이때, 가열된 공기의 분사 각도가 75° 이상일 경우, 구체적으로, 테이프(T)에서 수직하게 가열된 공기를 분사할 경우, 공기의 압력에 의해 성형되고 있는 복합재 튜브의 표면에 변형을 가하는 문제점이 발생될 수 있고, 분사 각도가 60° 이하일 경우, 테이프(T)에 수월하게 가열된 공기를 제공할 수 없는 문제점이 발생할 수 있으므로, 상기 에어 분사 노즐(433)의 분사 각도는 상술된 각도의 범의 내로 구비되는 것이 가장 바람직하다.

이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치(1)는, 에어 히터부(430)를 이용하여 적층면 사이를 가열함으로써, 테이프(T)의 접합이 용이한 효과를 가진다.

또한, 도 7 은 본 발명의 직경 조절부가 구비된 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치의 예시도이고, 도 8 은 도 7 에 도시된 본 발명의 직경 조절부가 확장된 모습을 보여주는 예시도이며, 도 9 의 (a) 및 (b) 는 직경 조절부의 동작을 자세히 보여주기 위한 작동 예시도이다.

도 7 내지 도 9 를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 권취 롤러(100)는, 권취 롤러(100) 외주면 둘레의 직경을 조절하는 직경 조절부(110)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 직경 조절부(110)는, 축(111), 연장 실린더(112) 및 직경 조절 부재(113)를 포함할 수 있다.

먼저, 상기 축(111)은, 권취 롤러(100)의 중심에 구비될 수 있으며, 일단이 회전 모터(M)와 결합될 수 있다.

또한, 상기 연장 실린더(112)는, 상기 축(111)의 원주 둘레를 따라 일정한 간격으로 구비될 수 있다.

또한, 상기 직경 조절 부재(113)는, 상기 연장 실린더(112)가 축(111)과 결합된 반대편의 단부에 결합될 수 있어, 전체적인 형상이 도 7 과 같이 형성될 수 있다.

또한, 상기 직경 조절 부재(113)는, 단면이 호의 형상을 가지도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 직경 조절 부재(113)와 연장 실린더(112)는, 도 9 에 도시된 바와 같이 각각 3 개씩 구비될 수 있으나, 이는 이해를 돕기 위한 예시적인 형상일 뿐, 반드시 한정되는 것이 아닌, 360°의 범위 내에서 4 개 이상의 복수개로 구비될 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치(1)는, 직경이 가변될 수 있는 권취 롤러(100)로 하여, 보다 다양한 직경의 복합재 튜브를 제조할 수 있는 장점을 가진다.

또한, 도 10 은 본 발명의 실시 예에 따른 불량 감지부가 구비된 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치의 예시도이다.

도 10 을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치(1)는, 권취 롤러(100)에 권취되어 성형되는 테이프(T)의 불량을 감지하는 불량 감지부(500)를 더 포함할 수 있다.

종래의 와인딩 성형장치(1)의 경우, 고속으로 회전하는 권취 롤러(100)로 인하여 성형되는 복합재 튜브의 표면에 이물질이 달라붙거나, 테이프(T)의 권취 상태가 불량하여 표면이 울게 되는 경우에도, 작업자가 육안으로 이를 파악하기 용이하지 않은 문제점이 있었으며, 이하에서 개시하는 실시 예는 상기와 같은 문제점을 해소하고자 고안된 것이다.

구체적으로, 상기 불량 감지부(500)는, 불량 감지 프레임(510), 불량 감지 롤러(520) 및 불량 감지 센서(530)를 포함할 수 있다.

먼저, 상기 불량 감지 프레임(510)은, 상기 권취 롤러(100)의 방향으로 길이를 형성할 수 있다.

또한, 상기 불량 감지 롤러(520)는, 상기 불량 감지 프레임(510)의 길이방향 끝단에 구비되어, 귄취 롤러(520)와 맞닿아 함께 회전하도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 불량 감지 센서(530)는, 상기 불량 감지 프레임(510)과 불량 감지 롤러(520)가 구비되는 결합면에 구비될 수 있다.

또한, 상기 불량 감지 센서(530)는, 스프링(531)과 압력 감지 센서(532)의 조합을 통해 이루어질 수 있으며, 권취 롤러(100)에 의해 권취되는 테이프(T)의 두께를 측정할 수 있다.

즉, 불량 감지부(500)가 권취 롤러(100)와 맞닿아 회전하고 있는 와중, 일정한 압력을 압력 감지 센서(530)가 감지하고 있다가, 권취되고 있는 테이프(T)의 표면에 울림이나 이물질이 감지될 경우, 스프링(531)을 통해 불량 감지 센서(532)를 통해 이와 같은 정보가 도출되고, 작업자는 성형되고 있는 복합재 튜브의 불량 상태를 파악할 수 있는 것이다.

또한, 도 11 은 연장 가능하도록 구비되는 테이프 가열부의 예시도이고, 도 12 의 (a) 및 (b) 는 도 11 에 도시된 테이프 가열부가 연장되는 모습을 보여주기 위한 작동 예시도이다.

도 11 및 도 12 를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 테이프 가열부(420)는, 권취 롤러(100) 방향으로 인출되는 테이프(T)의 길이에 따라 연장 또는 축소되도록 구비될 수 있다.

구체적으로, 상기 권취 테이프 가열부(420)는, 도 11 에 도시된 바와 같이 굴삭기 붐(BOOM)대와 같은 형상의 붐 프레임(B)으로 구비될 수 있었다.

그러나, 본 절에서 개시하는 테이프 가열부(420)는, 가열 수단(421)이 고정되었던 붐 프레임(B)이 제 1 및 제 2 붐 프레임(B1, B2)으로 분단되도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 제 1 붐 프레임(B1)과 제 2 붐 프레임(B2)은 서로 끼워 맞춤되는 형상으로 구비되어, 이에 따라 길이 가변이 가능하도록 구비될 수 있다.

이때, 상기 붐 프레임(B1)의 양 측면에는, 붐 프레임(B)의 연장에 따라 지지력을 보강하기 위한 보강 프레임(SF)이 구비될 수 있으며, 상기 보강 프레임(SF)은, 도 12 에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 붐 프레임(B1, B2)의 연장에 따라 함께 연장하도록 구비되어, 붐 프레임(B)의 쳐짐을 유발하는 하중을 대각선 방향으로 분산시킬 수 있다.

마지막으로, 도 13 은 본 발명의 실시 예에 따른 화재 진압부가 구비된 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치의 예시도이며, 도 14 는 도 13 에 도시된 화재 진압부의 동작 예시도이다.

도 13 및 도 14 를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치(1)는, 권취 롤러(100)에 권취되어 성형되는 테이프(T)의 화재 발생시, 화재를 진압하는 화재 진압부(600)를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 화재 진압부(600)는, 소화제 저장 탱크(610) 및 소화제 분사 모듈(620)을 포함할 수 있다.

먼저, 상기 소화제 저장 탱크(610)에는 화재 진압을 위한 소화제가 저장될 수 있으며, 이때 이용되는 소화제는, 액체, 기체, 고형의 소화제일 수 있다.

또한, 상기 화재 진압부(600)는, 소화제 저장 탱크(610)에 저장된 소화제를 소화제 분사 모듈(620)로 공급하는 호스(HS)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 소화제 분사 모듈(620)은, 상기 소화제 저장 탱크(610)로부터 소화제를 공급받아 권취 롤러(100)의 방향으로 분사할 수 있다.

또한, 상기 소화제 분사 모듈(620)은, 상기 테이프 가열부(420)가 구비되었던 붐 프레임(B)의 내부에서 붐 프레임(B)의 길이 방향으로 따라 슬라이딩 운동 하도록 구비될 수 있다.

즉, 도 14 의 (a) 에 도시된 바와 같이, 한참 작업중인 와중에는, 소화제 분사 모듈(620)이 붐 프레임(B)의 내부에 숨어있다가, 화재 발생시, 작업자가 앞서 서술되었던 권취 롤러 가열부(410)의 손잡이(HD)를 잡아 위로 젖힌 이후, 붐 프레임(B)의 내부에서 소화제 분사 모듈(620)을 인출하여, 소화제 분사 모듈(620)로 하여 화재를 진압할 수 있는 것이다.

이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치(1)는, 제조 과정에서 발생되는 불량 튜브를 감지할 수 있으며, 화재 진압부(600)를 더 포함하여, 제조 과정에서 발생되는 화재에 대한 문제에 신속하게 대처할 수 있는 장점을 가진다.

이상으로 첨부된 도면 1 내지 도 14 를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치(1)를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.

1 : 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치
100 : 권취 롤러
110 : 직경 조절부 111 : 축
112 : 연장 실린더 113 : 직경 조절 부재
200 : 테이프 공급장치
210 : 거치축 220 : 거치 프레임
300 : 압착 롤러
400 : 가열 장치
410 : 권취 롤러 가열부
411 : 권취 롤러 가열부에 구비되는 가열 수단
420 : 테이프 가열부
421 : 테이프 가열부에 구비되는 가열 수단
430 : 에어 히터부
431 : 공기 가열 장치 432 : 공기 공급호스
433 : 에어 분사 노즐
500 : 불량 감지부
510 : 불량 감지 프레임 520 : 불량 감지 롤러
530 : 불량 감지 센서 531 : 스프링
532 : 압력 감지 센서
600 : 화재 진압부
610 : 소화제 저장 탱크 620 : 소화제 분사 모듈
G : 선반 또는 테이블 T : 테이프
M : 회전 모터 C : 실린더
HD : 손잡이 HS : 호스
BF : 붐 프레임
B1 : 제 1 붐 프레임 B2 : 제 2 붐 프레임
SF : 보강 프레임
S1 : 제 1 보강 프레임 S2 : 제 2 보강 프레임

Claims

원통형상으로 마련되며, 테이프가 권취되는 권취 롤러;
상기 권취 롤러의 방향으로 테이프를 인출하는 테이프 공급장치;
상기 권취 롤러와 정렬되도록 형성되며, 권취 롤러에 의해 권취되는 테이프를 압착시키는 압착 롤러 및
상기 테이프에 열을 인가하는 가열 장치를 포함하고,
상기 가열 장치는,
테이프 공급장치에서 공급되는 테이프와 권취 롤러에 의해 권취되는 테이프에 열을 인가하도록 구비되되,
권취 롤러의 외주면을 따라 만곡된 테이프에 열을 인가하는 권취 롤러 가열부 및
권취 롤러 방향으로 인출되는 테이프에 열을 인가하는 테이프 가열부를 포함하고,
상기 권취 롤러 가열부는,
권취 롤러의 원주 둘레를 감싸는 형상으로 구비되되, 권취 롤러의 축 중심을 기준으로 가열 수단의 각도가 가변 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 압착 롤러는,
연장 및 축소되는 실린더에 의해 권취 롤러의 방향으로 운동 가능한 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치
제 1 항에 있어서,
상기 권취 롤러 가열부 또는 테이프 가열부는,
권취 롤러에 의해 권취되는 테이프에 가열된 공기를 분사하는 에어 히터부를 더 포함하고,
상기 에어 히터부는,
공기를 가열하고 공기 분사를 위한 압력을 제공하는 공기 가열 장치 및
상기 공기 가열 장치로부터 제공되는 가열된 공기를 공급받아 에어 분사 노즐로 공급하는 공기 공급호스를 포함하고,
상기 에어 분사 노즐은,
권취 롤러의 방향으로 가열된 공기를 분사하되, 가열된 공기를 분사하는 각도가 60°내지 75°의 각도를 가지도록 구비되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치
제 1 항에 있어서,
상기 권취 롤러는,
권취 롤러 외주면 둘레의 직경을 조절하는 직경 조절부를 포함하고,
상기 직경 조절부는,
권취 롤러 중심에 구비되는 축;
상기 축의 원주 둘레에서 일정 간격으로 구비되는 연장 실린더 및
상기 연장 실린더의 단부에 구비되되, 단면이 호의 형상을 가지도록 형성되는 직경 조절 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치
제 1 항에 있어서,
상기 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치는,
권취 롤러에 권취되어 성형되는 테이프의 불량을 감지하는 불량 감지부를 더 포함하고,
상기 불량 감지부는,
권취 롤러의 방향으로 길이를 형성하는 불량 감지 프레임;
상기 불량 감지 프레임에 구비되어, 권취 롤러와 접하여 회전하도록 구비되는 불량 감지 롤러 및
불량 감지 프레임과 불량 감지 롤러가 결합되는 결합면에 구비되어, 권취 롤러에 의해 권취되는 테이프의 두께를 측정하는 불량 감지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치
제 1 항에 있어서,
상기 테이프 가열부는,
권취 롤러 방향으로 인출되는 테이프의 길이에 따라 연장 또는 축소되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치
제 1 항에 있어서,
상기 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치는,
권취 롤러에 권취되어 성형되는 테이프의 화재 발생시, 화재를 진압하는 화재 진압부를 더 포함하고,
상기 화재 진압부는,
화재 진압을 위한 소화제를 저장하는 소화제 저장 탱크 및
소화제 저장 탱크로부터 소화제를 공급받아 권취 롤러의 방향으로 분사하는 소화제 분사 모듈을 포함하고,
상기 소화제 분사 모듈은,
테이프 가열부가 구비되는 붐 프레임의 내부에서 붐 프레임의 길이 방향을 따라 슬라이딩 운동하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재가 적용된 튜브 제작을 위한 와인딩 성형장치