KR102551770B1 - 언와인딩 크릴장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 언와인딩 크릴장치는 섬유가 각각 장착된 복수의 보빈과, 상기 복수의 보빈의 상부 및 하부를 순차적으로 지지하는 자일과, 상기 자일의 장력을 조절하기 위해 상기 자일의 일단부가 결합된 텐션조절유닛을 포함한다.
본 발명에 의하면 복수의 보빈의 상부 및 하부를 순차적으로 지지하는 자일의 장력을 조절함으로써 복수의 보빈에서 언와인딩 되는 섬유의 장력을 균일하게 조절할 수 있는 언와인.딩 크릴장치를 사용하여 얇고 균일한 두께의 시트 형태로 이루어진 프리프레그를 얻을 수 있다.

Description

언와인딩 크릴장치{CREEL DEVICE FOR UNWINDING}

본 발명은 언와인딩 크릴장치에 관한 것이다.

일반적으로, 강화섬유는 수지등에 함침하여 시트 형태의 프리프레그로 제조하여 사용되고 있다.

이때, 프리프레그를 균일한 밀도와 얇은 두께를 갖도록 제조하는 것이 중요하다. 이렇게 함으로써 프리프레그를 적층하여 복합재용 판재로 제작할 경우, 더 얇은 두께와 적은수의 적층으로도 판재의 강도 및 강성을 높일 수 있기 때문이다.

한편, 두께가 얇고 균일한 시트 형태의 프리프레그를 제조하기 위해서는 강화섬유 다발이 수지에 함침되기 전에 얇고 균일한 상태가 되어야 한다. 그리고 이를 위해서는 섬유의 언와인딩 장력을 균일하게 조절해야 한다.

종래의 섬유의 언와인딩에 사용되는 크릴은 기계식 크릴과 전자식 크릴이 있다. 또한, 기계식 크릴은 장력을 균일하게 조절하기 어렵고, 운전중 장력변화에 대응하기 어려울 뿐만 아니라, 멀티 스풀(Multi Spool)의 경우 개별적으로 장력을 조절해야 하는 문제점을 지니고 있다.

반면, 전자식 크릴은 멀티 스풀의 언와인딩 장력을 일정하게 유지하는 것은 가능하지만 지나치게 고가인 문제점을 지니고 있다.

본 발명의 목적은 두께가 얇고 균일한 프리프레그를 제조하기 위해 복수의 보빈에서 언와인딩 되는 섬유의 장력을 균일하게 조절할 수 있는 언와인딩 크릴 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 언와인딩 크릴장치는 섬유가 각각 장착된 복수의 보빈과, 상기 복수의 보빈의 상부 및 하부를 순차적으로 지지하는 자일과,

상기 자일의 장력을 조절하기 위해 상기 자일의 일단부가 결합된 텐션조절유닛을 포함한다.

또한, 언와인딩 크릴장치에 있어서, 상기 복수의 보빈의 양측에 각각 배치되는 제1 공보빈과 제2 공보빈을 더 포함하고, 상기 자일은 순차적으로 상기 복수의 보빈의 일측에 배치된 상기 제1 공보빈에 지지되고, 복수의 보빈에 지지되고, 상기 복수의 보빈의 타측에 배치된 상기 제2 공보빈에 지지된다.

또한, 언와인딩 크릴장치에 있어서, 상기 텐션조절유닛과 상기 제1 공보빈 사이에 위치되고, 상기 제2 공보빈의 후방에 위치되는 가이드 롤러를 더 포함하고, 상기 자일의 타단부는 상기 가이드 롤러에 인접한 바디프레임에 내재된다.

또한, 언와인딩 크릴장치에 있어서, 상기 복수의 보빈, 상기 공보빈 및 상기 가이드 롤러가 내재되고, 집속가이드홀이 형성된 바디 프레임을 더 포함하고, 상기 집속가이드 홀은 상기 복수의 보빈에서 각각 언와인딩된 섬유가 서로 간섭되지 않도록 통과한다.섬유가 통과한다.

또한, 언와인딩 크릴장치에 있어서, 상기 집속가이드 홀을 통과한 상기 섬유가 집속되는 집속롤러를 더 포함할 수 있다.

또한, 언와인딩 크릴장치에 있어서, 상기 보빈, 상기 자일, 상기 텐션조절유닛, 상기 공보빈 및 상기 가이드 롤러는 하나의 층 구조로 이루어지고, 층 구조는 복층으로 상기 바디 프레임에 내재된다.

또한, 언와인딩 크릴장치에 있어서, 상기 자일은 외부자일과 내부자일을 포함하고, 상기 외부자일은 일반고분자로 이루어지고, 상기 내부자일은 고강도 재료로 이루어질 수 있다.

또한, 언와인딩 크릴장치에 있어서, 상기 내부자일은 3 내지 10개의 섬유다발로 구성될 수 있다.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 의하면 복수의 보빈의 상부 및 하부를 순차적으로 지지하는 자일의 장력을 조절함으로써 복수의 보빈에서 언와인딩 되는 섬유의 장력을 균일하게 조절할 수 있는 언와인딩 크릴장치를 사용하여 얇고 균일한 두께의 시트 형태로 이루어진 프리프레그를 얻을 수 있다.

특히 본 발명에서 제공하는 크릴장치는 하나의 층에서 언와인딩 되는 복수개의 섬유의 장력을 조절하는데 상당히 뛰어난 효과를 얻을 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예에 따른 언와인딩 크릴장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 언와인딩 크릴장치의 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 언와인딩 크릴장치에 있어서, 자일의 개략적인 구성도이다.

이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예에 따른 언와인딩 크릴장치를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시한 언와인딩 크릴장치의 개략적인 평면도이고, 도 3은 도 2에 도시한 언와인딩 크릴장치에 있어서, 자일의 개략적인 구성도이다.

도시한 바와 같이, 언와인딩 크릴장치(1000)는 복수의 보빈(1100), 자일(1200), 텐션조절유닛(1300), 공보빈(1400), 가이드 롤러(1500), 바디 프레임(1600) 및 집속롤러(1700)를 포함한다.

보다 구체적으로, 복수의 보빈(1100)에는 섬유(10)가 각각 장착되고, 회전 가능하도록 바디 프레임(1600)에 지지된다. 또한, 보빈(1100)은 복수개가 바디 프레임(1600)에 지지된다.

자일(1200)은 보빈에 장착된 섬유가 언와인딩 될 때 장력을 일률적으로 조절하기 위한 것으로 복수의 보빈(1100)에 순차적으로 연결된다.

또한, 자일(1200)은 복수의 보빈(1100)의 상부 및 하부에 순차적으로 연결되어, 하나의 자일로 복수의 보빈에 마찰력을 부여한다. 즉, 보빈(1100)이 제1 보빈, 제2 보빈, 제3 보빈 및 제4 보빈이 순차적으로 배치될 경우, 자일(1200)은 제1 보빈의 상부에 지지되고, 제2 보빈의 하부에 지지되고, 제3 보빈의 상부에 지지되고, 제4 보빈의 하부에 지지된다.

또한, 자일(1200)은 도 3에 도시한 바와 외부자일(1210)과 내부자일(1220)을 포함한다. 외부자일(1210)은 폴리아미드와 같은 일반고분자로 이루어지고, 내부자일(1220)은 아라미드와 같은 고강도 재료로 이루어질 수 있다. 즉, 폴리아미드는 자일(1200)의 외부에 위치되고, 아라미드는 자일(1200)의 내부에 위치된다. 또한, 내부자일(1220)은 3 내지 10개의 섬유다발로 구성될 수 있다.

자일(1200)을 상기한 바와 같이 구성함에 따라, 자일(1200)이 보빈(1100)에 결합되어 장력이 가해질 경우 자일(1200)이 트위스트되지 않아 보빈과의 마찰력에 불균일이 발생하지 않고, 보빈과의 마찰에 의한 손상이 최소화되어 내구성이 향상된다.

또한, 자일(1200)은 보빈과 마찰되는 정도에 따라 보빈에서 언와인딩되는 섬유의 장력을 균일하게 조절하는 기능을 갖는다.

텐션조절유닛(1300)은 자일(1200)의 장력을 조절하기 위한 것이고, 자일(1200)의 일단부가 결합된다.

공보빈(1400)은 보빈(1100)에 결합되는 자일(1200)의 각도를 일정하게 유지시키기 위한 것으로, 섬유가 장착되지 않는다. 또한 공보빈(1400)은 제1 공보빈(1400a)과 제2 공보빈(1400b)을 포함하고, 복수의 보빈(1100)의 양측에 각각 배치된다.

즉, 자일(1200)은 복수의 보빈(1100)의 일측에 배치된 제1 공보빈(1400a)에 지지되고, 복수의 보빈(1100)에 지지되고, 복수의 보빈(1100)의 타측에 배치된 제2 공보빈(1400b)에 지지된다.

가이드 롤러(1500)는 장력 조절시 자일의 이동을 가이드하기 위한 것이고, 텐션조절유닛(1300)과 제1 공보빈(1400a) 사이에 위치되고, 제2 공보빈(1400b)의 후방에 위치된다.

자일의 타단부는 가이드 롤러에 인접한 바디프레임에 내재된다.

바디 프레임(1600)에는 복수의 보빈(1100), 공보빈(1400) 및 가이드 롤러(1500)가 내재되고, 집속가이드홀(1610)이 형성된다.

집속가이드홀(1610)은 복수의 보빈(1100)에서 언와인딩된 섬유가 서로 간섭되지 않은 상태로 집속롤러(1700)로 진입할 수 있도록 하기 위한 것이다. 또한, 집속가이드홀(1610)과 제2 공보빈(1400b)에서 가장 인접한 보빈 사이의 거리(D)는 1000mm 이상으로 설정되는 것이 바람직하다. 이는 언와이딩 되는 섬유와 집속부 사이의 거리가 길어질수록 장력이 균일해지는 것을 고려한 것이다.

집속롤러(1700)에는 복수의 보빈(1100)을 통과하고 집속 가이드홀(1610)을 통과한 섬유(10)가 집속된다.

또한, 보빈(1100), 자일(1200), 텐션조절유닛(1300), 공보빈(1400) 및 가이드 롤러(1500)는 하나의 층 구조로 이루어지고, 층 구조는 복층으로 상기 바디 프레임에 내재될 수 있다. 도 1은 이에 대한 일례로서 3층구조로 이루어진 언와인딩 크릴장치를 도시한 것이다.

또한, 각 층에서 인출된 언와인딩된 섬유는 집속롤러(1700)에 집속된다.

상기한 바와 같이 이루어짐에 따라 본 발명의 일실시예에 따른 언와인딩 크릴장치는 하기의 표 1에 기재한 바와 같이, 자일, 공보빈, 섬유집속부 거리의 유무에 따라 장력편차 및 시트 두께 편차를 확인 할 수 있다.

구분	장력조절장치					결과
	Spring-Strip	자일	공보빈	섬유집속부 거리		장력편차	시트 두께 편차
				500mm	1000mm
비교예	O			O		±500gf	±0.025mm
실시예1		O		O		±250gf	±0.021mm
실시예2		O	O	O		±100gf	±0.016mm
실시예3		O	O		O	±50gf	±0.012mm

비교예인 자일, 공보빈을 포함하지 않고, 섬유집속부 거리가 500mm인 경우 섬유의 장력편차는 ±500gf이고, 시트 두께 편차는 ±0.025mm로 확인된다.

실시예 1인 자일을 포함하고 공보빈을 포함하지 않고, 섬유집속부 거리가 500mm인 경우, 섬유의 장력편차는 ±250gf이고, 시트 두께 편차는 ±0.021mm로 확인된다.

실시예 2인 자일과 공보빈을 포함하고, 섬유집속부 거리가 500mm인 경우, 섬유의 장력편차는 ±100gf이고, 시트 두께 편차는 ±0.016mm로 확인된다.

실시예 3인 자일과 공보빈을 포함하고, 섬유집속부 거리가 1000mm인 경우, 섬유의 장력편차는 ±50gf이고, 시트 두께 편차는 ±0.012mm로 확인된다.

결국, 실시예 3인 자일과 공보빈을 포함하고, 섬유집속부 거리가 1000mm인 경우 섬유의 장력편차와 시트 두께 편차가 최소화됨을 확인할 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1000: 언와인딩 크릴장치 1100: 복수의 보빈
1200: 자일 1300: 텐션조절유닛
1400: 공보빈 1500: 가이드 롤러
1600: 바디 프레임 1700: 집속롤러

Claims (8)

1. 섬유가 각각 장착된 복수의 보빈;
   상기 복수의 보빈의 상부 및 하부를 순차적으로 지지하는 자일; 및
   상기 자일의 장력을 조절하기 위해 상기 자일의 일단부가 결합된 텐션조절유닛을 포함하며,
   상기 복수의 보빈의 양측에 각각 배치되는 제1 공보빈과 제2 공보빈을 더 포함하고,
   상기 자일은 순차적으로 상기 복수의 보빈의 일측에 배치된 상기 제1 공보빈에 지지되고, 복수의 보빈에 지지되고, 상기 복수의 보빈의 타측에 배치된 상기 제2 공보빈에 지지되는
   언와인딩 크릴장치.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 텐션조절유닛과 상기 제1 공보빈 사이에 위치되고, 상기 제2 공보빈의 후방에 위치되는 가이드 롤러를 더 포함하고, 상기 자일의 타단부는 상기 가이드 롤러에 인접한 바디프레임에 내재되는
   언와인딩 크릴장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 복수의 보빈, 상기 공보빈 및 상기 가이드 롤러가 내재되고, 집속가이드홀이 형성된 바디 프레임을 더 포함하고,
   상기 집속가이드 홀은 상기 복수의 보빈에서 각각언와인딩된 섬유가 통과하는
   언와인딩 크릴장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 집속가이드 홀을 통과한 상기 섬유가 집속되는 집속롤러를 더 포함하는
   언와인딩 크릴장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 보빈, 상기 자일, 상기 텐션조절유닛, 상기 공보빈 및 상기 가이드 롤러는 하나의 층 구조로 이루어지고, 층 구조는 복층으로 상기 바디 프레임에 내재되는
   언와인딩 크릴장치.
   
7. 제 1 항에 있어서
   상기 자일은 외부자일과 내부자일을 포함하고, 상기 외부자일은 일반고분자로 이루어지고, 상기 내부자일은 고강도 재료로 이루어진
   언와인딩 크릴장치.
   
8. 제 7 항에 있어서
   상기 내부자일은 3 내지 10개의 섬유다발로 구성되는
   언와인딩 크릴장치.
   

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