KR102653720B1 - 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치는 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임을 이루는 레일 프레임에 결합된 종축 이동 모터의 구동력을 통해 상기 베이스 프레임 상에서 왕복 운동 가능하게 결합되는 이동 프레임; 상기 이동 프레임 상에 결합된 주축 회전 모터(7)에 축 방향을 따라 회전 가능하게 결합된 보빈 와인더(4); 상기 이동 프레임 상에서 상기 보빈 와인더(4)의 일측 상에 공급되는 원사의 사폭 안정 기능을 하도록 회전 가능하게 이격 배치되는 제품 접촉 롤러(3); 상기 보빈 와인더(4)를 중심으로 하여 상기 제품 접촉 롤러(3)의 이격 간격을 조절하게 하도록 기능하는 접촉 롤러 회전부(5); 공급되는 원사의 폭을 조절하도록 상기 제품 접촉 롤러(3)의 외측에 배치되는 하나 이상의 사폭 조절 롤러;를 포함하고, 종축 이동 모터를 통한 보빈 와인더의 왕복 및 주축 회전 모터를 통한 보빈 와인더의 회전의 2축 정밀 제어 및 보빈 와인더에서 보빈 와인더(4)와 제품 접촉 롤러(3) 간의 이격 간격 조절을 통해 권취되는 원사 폭의 안정성 확보를 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.

Description

탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치{Winding device for winding carbon fiber yarn}

본 발명은 회전하는 보빈의 측방에서 왕복운동하는 가이드 구조를 갖는 방식에서 탈피하여 보빈 자체의 회전과 동시에 왕복을 하는 2축 정밀 제어를 통하여 하나의 와인딩 기계에서 크로스 와인딩(Cross winding) 및 패럴렐 와인딩(Parallel winding)을 모두 권취 가능하게 하는 동시에 접촉형 가이드 바를 통해서 권취되는 원사 폭의 안정성 확보를 가능하게 하는 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치에 관한 것이다.

방사장치를 통해 섬유사를 제조하게 되면, 보빈에 섬유사를 감아서 섬유사가 감긴 보빈(Bobin)을 출하하게 된다. 섬유사가 감기는 보빈은 권취장치에 장착된 스핀들과 스핀들의 외주면에 장착된 슬리브에 고정되고, 스핀들이 회전함에 따라 트래버스 캠을 통과하면서 보빈에 섬유사가 감겨지게 된다.

와인딩 방식은 크로스 와인딩(Cross winding) 및 패럴렐 와인딩(Parallel winding)이 있는데, 크로스 와인딩은 권취 피치가 원사 폭보다 매우 크다는 점, 패턴의 최적화가 필요하다는 점, 원사 간의 점착, 뜯김 등 문제점이 적은 점 및 에지(Edge)부의 사 안정성 부족 및 고속 해사 시 안정성 부족이 있다.

패럴렐 와인딩은 권취 피치가 원사 폭과 비슷하고 패턴이 단순하다는 점, 원사 간의 점착, 뜯김 등 문제 발생 가능성이 있다는 점, 에지부의 사 안정성 우수 및 고속 해사 시 안정성 우수하다는 점을 들 수 있다.

종래에 와인더는 원사공장에서 보빈에 직접 권취되거나, 또는 대용량으로 권취된 실을 제직할 직물에 따른 해당 제직기에 사용될 수 있게 하거나 기타 염색 등 다른 공정을 위하여 다른 보빈에 필요한 양만큼 옮겨 감아주는 것으로서, 이러한 실을 권취하는 과정에서는 실이 보빈에 길이방향으로 골고루 감기도록 하기 위하여 실 가이드가 보빈의 길이를 왕복하는 트래버스 가이드 장치를 이용한다.

트래버스 가이드 장치는 원사의 권취품질을 결정하는 중요한 부분의 하나인데, 종래 와인더의 트래버스 가이드 장치를 살펴보면, 모터의 동력을 전달받아 회전하는 트래버스 캠을 보빈이 장착되는 스핀들의 바로 옆에 구성하여 권취 보빈을 회전시키는 동력을 동시에 연결하여 권취와 동시에 트래버스 캠을 작동토록 한다.

트래버스 캠 가이드 와인더는, 캠 왕복을 캠요홈을 통해 기계적으로 왕복하는 방식과 전자제어 방식의 두가지로 구분되는데, 기계식의 경우엔 권취 방식이 하나로 정해지게 되지만 기계적으로 단순하고 대량 제작 시 비용이 대폭 낮춰지기 때문에 한 제품의 대량 양산 등에서 많이 사용된다. 전자식의 경우엔 상황에 맞는 셋팅이 가능하여 활용 폭이 넓지만 상대적으로 비용이 크게 된다.

한편, 종래의 트래버스 캠장치는 회전하는 축의 외면에 왕복되는 나선형의 캠요홈을 정밀하게 형성하여야 하고, 특히 권취하고자 하는 실이나 보빈의 종류에 따라서 왕복되는 길이 및 피치, 패턴 등을 사전 결정하여 캠요홈을 가공하여야 하기 때문에 권취 형태가 단순하고 작업 환경이나 조건에 맞춰 추가적인 조정은 어렵다. 트래버스 가이드 왕복을 기계식 캠이 아닌 전자식 제어를 통해 제어하는 방식도 있으나 트래버스 캠 장치의 구성이 매우 복잡하고 따라서 비용이 매우 고가인 단점이 있었으며, 수리 등의 유지관리에도 비용과 인력 및 시간이 소요되는 것이었다.

또한, 보빈의 회전에 이용되는 동력을 트래버스장치에 연결하여 구동하므로 권취시 왕복하는 속도를 변화시키는 것이 어려워 권취품질이 다양하지 못한 단점도 있었다.

트래버스 가이드 이동 방식은 보빈이 단순 회전을 하는 상태에서 트래버스 가이드가 원사를 구속하고 보빈의 폭 방향으로 움직인다. 트래버스 가이드의 움직임은 기계식 캠을 이용하여 단순왕복시키거나 전자제어를 하고, 트래버스 가이드의 움직임에 의해 원사의 꼬임이나 뒤틀림 등이 발생할 수 있어 가이드 롤러 등을 다수 장착하여 사용한다.

보빈 이동 방식은 별도의 트래버스 가이드를 두지 않고 원사를 고정 경로로 공급하며, 보빈이 회전을 하면서 직접 좌우 왕복하게 하는데, 원사가 고정 경로로 공급되므로 꼬임, 뒤틀림 등의 발생이 적어 권취 품질이 좋은 특징이 있고, 보빈이 회전하면서 좌우 이동을 해야 하므로 장비 구성이 상대적으로 복잡하게 된다.

(특허문헌 1) 대한민국 등록특허공보 제10-0641681호

(특허문헌 2) 대한민국 등록특허공보 제10-0443701호

본 발명의 목적은 보빈의 측방에서 왕복운동하는 가이드 구조를 갖는 방식에서 탈피하여 보빈 자체의 회전과 동시에 왕복을 하는 2축 정밀 제어를 통하여 크로스 와인딩 및 패럴렐 와인딩을 하나의 기계에서 모두 권취 가능하게 하는 동시에, 권취되는 원사 폭의 안정성 확보를 위하여 가이드 바를 구비한 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치를 제공한다.

본 발명은 보빈의 회전과 연동된 좌우 왕복을 전자식 제어를 통하여 정밀 제어하게 하고, 권취되는 원사의 폭, 두께 등의 정보를 바탕으로 피치(pitch), 장력(tension), edge부 지연 등 상세 설정 및 제어를 가능하게 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치는 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임을 이루는 레일 프레임에 결합된 종축 이동 모터의 구동력을 통해 상기 베이스 프레임 상에서 왕복 운동 가능하게 결합되는 이동 프레임; 상기 이동 프레임 상에 결합된 주축 회전 모터(7)에 축 방향을 따라 회전 가능하게 결합된 보빈 와인더(4); 상기 이동 프레임 상에서 상기 보빈 와인더(4)의 일측 상에 공급되는 원사의 사폭 안정 기능을 하도록 회전 가능하게 이격 배치되는 제품 접촉 롤러(3); 상기 보빈 와인더(4)를 중심으로 하여 상기 접촉 롤러(3)의 이격 간격을 조절하게 하도록 기능하는 접촉 롤러 회전부(5); 공급되는 원사의 폭을 조절하도록 상기 접촉 롤러(3)의 외측에 배치되는 하나 이상의 사폭 조절 롤러;를 포함하고, 종축 이동 모터를 통한 보빈 와인더의 왕복 및 주축 회전 모터를 통한 보빈 와인더의 회전의 2축 정밀 제어 및 보빈 와인더에서 보빈 와인더(4)와 제품 접촉 롤러(3) 간의 이격 간격 조절을 통해 권취되는 장기 권취 안정성 및 원사 폭의 균일성 향상을 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.

상기 보빈 와인더(4) 및 접촉 롤러 회전부(5)는 상기 이동 프레임 상에 고정한 상태에서 작동한다.

상기 이동 프레임 상에서 상기 보빈 와인더(4)의 타측 상에서 제품 접촉 롤러(3)에 대향되는 방식으로 배치되는 위치 옵셋용 보빈 접촉 롤러(6)를 더 포함한다.

상기 사폭 조절 롤러는, 사폭 조절용 가이드 롤러 및 사폭 조절용 가이드 롤러의 외측에 배치되는 사폭 조절용 오목 롤러를 포함한다.

상기 접촉 롤러 회전부(5)는, 상기 이동 프레임에 회동 가능하게 결합된 상태에서 제품 접촉 롤러(3) 또는 위치 옵셋용 보빈 접촉 롤러(6)가 자유 회전 가능하게 결합된 한쌍의 롤러 거치 브라켓; 및 상기 이동 프레임을 기준으로 하여 한쌍의 롤러 거치 브라켓의 대향되는 위치 상에 한쌍의 롤러 거치 브라켓에 연동하도록 배치되는 한쌍의 조절 기어;를 포함하고, 상기 한쌍의 조절 기어는 상호 맛물린 상태에서 회전 구동함으로써 상기 한쌍의 롤러 거치 브라켓 간의 배치각을 조절한다.

본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다.

본 발명에 따른 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치는 트래버스 가이드가 제거된 상태에서 보빈 자체의 회전 및 왕복의 2축 정밀 제어를 통하여 크로스 와인딩 및 패럴렐 와인딩을 한 기계에서 모두 권취 가능하게 하는 동시에 권취되는 원사 폭의 안정성 확보를 가능하게 한다.

본 발명은 보빈의 회전과 연동된 좌우 왕복을 전자식 제어를 통하여 정밀 제어하게 하고, 권취되는 원사의 폭, 두께 등을 정보를 바탕으로 피치(pitch), 장력(tension), edge부 지연 등 상세 설정 및 제어를 가능하게 한다.

본 발명은 권취 반경의 증가 모니터링과 이에 따른 패턴의 자동 최적화를 구현한다.

본 발명은 기존 크로스 와인딩 설비의 트래버스(traverse) 가이드 왕복에 따른 사의 꼬임이나 뒤틀림 발생 등을 개선하게 하는데, 기존의 트래버스 가이드를 사용하지 않음으로써 보빈에 권취 시까지 원사의 흔들림이 발생하지 않음으로써 섬유의 접힘, 꼬임 등의 발생이 없다는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 보빈 와인더(4)에 삽입된 보빈 위에서 권취되는 제품의 권취 반경의 증가에 따른 제품 접촉 롤러(3)의 기구적 접점의 자동 변화 설계와, 권취 반경의 변화 계측에 따른 권취 패턴의 자동 변화/최적화 구조로 다양한 두께/폭 등을 갖는 섬유의 권취 품질을 향상 가능하여 원사의 품질 향상을 가능하게 한다.

본 발명은 제품 내 수지 성분의 함량과 형태안정성, 표면 점착 성능이 상이하여 별도의 구성이 필요한 탄소섬유나 토우 프리프레그에 대하여는 설정만 변경하여 적용 가능하게 한다.

본 발명은 기존의 트래버스 보빈 와인더로 크로스 와인딩을 진행할 경우 피치가 클 경우 사폭의 불안정성 등이 발생할 수 있었는바, 이를 바탕으로 하여 접촉형 가이드 바의 설치, 중간 가이드 롤러의 형상, 위치 최적화로 큰 피치에서도 사 경로 안정성을 확보하게 한다. 즉, 접촉형 가이드 바의 설치, 중간 가이드 롤의 형상을 오목롤 및 평형롤 등으로 구체화 및 위치 최적화로 큰 피치에서도 사 경로 안정성을 확보한다.

기존에 토우프레그 같이 점착성이 높은 섬유를 권취하는 경우에 장기 구동함에 따라, 진행 중 제품에서 또는 기 권취 보빈에서 가이드 바로 수지가 묻어 가이드 바의 점착성 증가로 인하여 필라멘트 단사 또는 감김 현상이 발생하였는데, 본 발명은 권취 반경 모니터링을 위한 접촉형 가이드바와, 대칭 구조이나 벌어짐 각도가 약간 커서 미세하게 보빈 표면에서 띄워져 있는 섬유 접촉 가이드바의 구조로 장기 구동 안정성을 확보한다.

기존 제품의 경우엔 스텝 와이즈(step wise) 방식으로 설정하거나, 중간에 작업자가 권경 증가에 따라 설정을 변경하는 것을 요하지만, 본 발명은 접촉형 가이드 바의 길이 최적화, 제품의 두께, 권취 피치 등 패턴정보의 조합을 통한 권취 형태 안정성을 확보한다.

도 1은 일 실시예에 따른 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치의 전체적인 구조를 보인다.
도 2는 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치의 정면도를 보인다.
도 3은 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치의 측면도를 보인다.
도 4는 다른 실시예에 따른 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치의 전체적인 구조를 보인다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

본 발명은 보빈의 측방에서 왕복운동하는 가이드 구조를 갖는 방식에서 탈피하여 보빈 자체의 회전과 동시에 왕복을 하는 2축 정밀 제어를 통하여 크로스 와인딩 및 패럴렐 와인딩을 한 기계에서 모두 권취 가능하게 하는 동시에 권취되는 원사 폭의 안정성 확보를 위한 가이드 바를 구비한 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치를 제공한다.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치의 구조를 설명한다.

본 발명에 따른 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치는 베이스 프레임(10), 베이스 프레임을 이루는 레일 프레임(20)에 결합된 종축 이동 모터(8)의 구동력을 통해 상기 베이스 프레임 상에서 왕복 운동 가능하게 결합되는 이동 프레임(30), 이동 프레임 상에 결합된 주축 회전 모터(7)에 축 방향을 따라 회전 가능하게 결합된 보빈 와인더(4), 이동 프레임 상에서 상기 보빈 와인더(4)의 일측 상에 공급되는 원사의 사폭 안정 기능을 하도록 회전 가능하게 이격 배치되는 제품 접촉 롤러(3), 이동 프레임 상에서 보빈 와인더(4)의 타측 상에 제품 접촉 롤러(3)에 대향되는 방식으로 배치되는 위치 옵셋용 보빈 접촉 롤러(6), 보빈 와인더(4)를 중심으로 하여 제품 접촉 롤러(3)와 위치 옵셋용 보빈 접촉 롤러(6)의 이격 간격을 조절하게 하도록 기능하는 접촉 롤러 회전부(5), 공급되는 원사의 폭을 조절하도록 상기 제품 접촉 롤러(3)의 외측에 배치되는 하나 이상의 사폭 조절 롤러(1,2)를 포함한다.

레일 프레임(20)은 종축 이동 모터(8)가 고정된 상태에서 베이스 프레임(10) 소정 높이를 유지한 채 고정되는 레일 브라켓(21), 레일 브라켓의 길이 방향을 따라 회전 가능하게 배치되는 이동 스크류(22) 및 레일 브라켓의 양측 상에서 베이스 프레임의 상면 상에 배치되는 가이드 레일(25)을 포함한다. ㄷ 형상을 갖는 레일 브라켓은 양측이 베이스 프레임의 상면에 고정되는 한편 중앙부가 상부 방향으로 이격 형성된 구조를 갖는다. 이동 스크류는 상기 레일 브라켓의 양측 상에 결합된 상태에서 종축 이동 모터에 의해 회전 구동한다. 즉, 이동 스크류는 레일 브라켓의 상부 하면 상에 스크류 결합 구조를 통해 결합된 상태에서, 이동 스크류의 회전에 따라 이동 프레임의 길이 방향을 따른 움직임을 가능하게 한다.

본 발명은 종축 이동 모터를 통한 이동 프레임(30)와 보빈 와인더의 왕복 운동 및 주축 회전 모터(7)를 통한 보빈 와인더(4)의 회전의 2축 정밀 제어 및 보빈 와인더에서 제품 접촉 롤러(3)와 위치 옵셋용 보빈 접촉 롤러(6)의 이격 간격 조절을 통해 권취되는 원사 폭의 안정성 확보를 가능하게 한다.

이동 프레임(30)은 그 하단이 한쌍의 가이드 레일(25)에 결합한 상태에서 왕복 운동을 하는 한쌍의 가이드 판넬(31), 한쌍의 가이드 판넬(31) 상에 수직 방향으로 결합되어지는 동시에 이동 스크류(22)가 관통 결합되는 수직 가이드 판넬(33)을 포함한다.

한쌍의 가이드 판넬(31)의 하단은 가이드 레일(25) 상에 이동 가능하게 결합되는데, 구체적인 예로서는 가이드 레일(25)의 상면 상에 롤러를 통해 구름 운동하는 동시에 가이드 레일(25)의 양측 상에 형성된 가이드 홈 상에 가이드 돌기가 슬라이딩 가능하게 결합된 상태에서 운동하는 것일 수 있다.

수직 가이드 판넬(33)은 이동 스크류와는 볼 스크류 결합을 한다. 구체적으로는 수직 가이드 판넬(33)에 관통 형성된 영역에 장착된 볼 베어링과 이동 스크류가 상호 볼 스크류 결합을 하게 되는데, 상기 구조를 통해서 이동 스크류의 회전을 통해서 레일 브라켓을 따라 전후 방향으로 이동을 하는 과정에서 양측 가이드 레일에 지지되어 안정적인 운동을 가능하게 한다.

상기 접촉 롤러 회전부(5)는 상기 이동 프레임의 수직 가이드 판넬(33)에 회동 가능하게 결합된 상태에서 제품 접촉 롤러(3) 또는 위치 옵셋용 보빈 접촉 롤러(6)가 자유 회전 가능하게 결합된 한쌍의 롤러 거치 브라켓(51); 상기 이동 프레임을 기준으로 하여 한쌍의 롤러 거치 브라켓(51)의 대향되는 위치 상에 한쌍의 롤러 거치 브라켓에 연동하도록 배치되는 한쌍의 조절 기어(53);를 포함하고, 상기 한쌍의 조절 기어는 상호 맛물린 상태에서 회전 구동함으로써 상기 한쌍의 롤러 거치 브라켓 간의 배치각을 조절한다.

롤러 거치 브라켓(51)은 조절 기어(53)를 이루는 기어축 상에 고정 결합되는 브라켓 헤드, 브라켓 헤드에서 연장되어져 보빈 와인더(4)의 길이 방향으로 길게 형성되는 브라켓 지지 로드, 브라켓 지지 로드의 양단 하부로 연장되는 한쌍의 롤러 결합부를 포함한다. 제품 접촉 롤러(3) 또는 위치 옵셋용 보빈 접촉 롤러(6)는 양단이 한쌍의 롤러 결합부 상에 회전 가능하게 결합되어진다.

이동 프레임에 주축 회전 모터(7)를 통해 회전 가능하게 결합된 보빈 와인더(4)에 지관이 삽입되고, 토우프레그 제품이 지관에 감기면서 보빈 와인더(4)의 권취 권경이 커지게 되면, 보빈 와인더(4)에 접촉된 위치 옵셋용 보빈 접촉 롤러(6)이 외측 방향으로 움직이게 되고, 이에 따라 톱니로 맞물린 한쌍의 조절 기어 및 한쌍의 롤러 거치 브라켓를 통해 제품 접촉 롤러(3)를 움직이게 한다.

한편, 제품 접촉 롤러(3) 및 위치 옵셋용 보빈 접촉 롤러(6)가 동일 각도로 벌어지게 되면, 양쪽 롤 모두 보빈 와인더(4)에 접촉하게 되는바, 보빈 와인더(4)와 제품 접촉 롤러(3) 간의 각도를 보빈 와인더(4)와 위치 옵셋용 보빈 접촉 롤러(6)의 각도보다 미세하게 약간 크게 함으로써 제품 접촉 롤러(3)은 보빈 와인더(4)와 접촉을 방지하게 한다.

즉, 기존에 토우프레그 같이 점착성이 높은 섬유를 권취하는 경우에 장기 구동함에 따라, 권취 진행 중에 보빈 와인더(4)에서 가이드 바로 수지가 묻어 가이드 바의 점착성 증가로 인하여 필라멘트 단사 또는 감김 현상이 발생하였는바, 제품 접촉 롤러(3) 및 위치 옵셋용 보빈 접촉 롤러(6) 간의 대칭 구조 및 벌어짐 각도를 조절하여 장기적으로 보빈 와인더(4)의 구동 안정성을 확보한다.

상기 사폭 조절 롤러(1,2)는, 사폭 조절용 가이드 롤러(2) 및 사폭 조절용 가이드 롤러의 외측에 배치되는 사폭 조절용 오목 롤러(1)를 포함한다.

사폭 조절용 오목 롤러(1)는 토우프레그 제조 업체의 원하는 사폭 범위에 따라 가변적일 수 있다. 즉, 사폭 조절용 오목 롤러의 곡률 및 크기 등을 조정할 수 있다.

사폭 조절용 오목 롤러의 역할은 공급되는 실의 진행 안정성을 확보하여 주행 중 좌우 이동 방지하고, 사폭의 컨트롤제품 제조 업체의 사폭 범위와 실 제조 속도에 따라 롤러 곡률 등 조정한다.

한편, 사폭 조절용 가이드 롤러(2)는 평형 롤 구조를 띄거나 또는 사폭의 강제를 위하여 음각형 평형롤을 사용할 수 있다.

한편, 베이스 프레임(10) 상에는 수직 가이드 판넬(33)의 전방 측으로 원사 거치 프레임(12)이 배치되어지는데, 상기 원사 거치 프레임(12)은 사폭 조절 롤러(1,2)의 외측 측에 배치되는 원사 지지롤러(13,14)를 회전 가능한 상태로 유지하게 한다. 즉, 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치 상에 원사를 공급하는 과정에서, 상기 원사 지지롤러(13,14)를 통해 공급되는 원사의 안정적인 흐름을 가능하게 하는데, 원사 거치 프레임(12)을 통해 상기 원사 지지롤러(13,14)를 안정적으로 지지한다.

다음으로, 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치의 구조를 설명한다.

이상, 전술한 일실시예에 따른 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치와 비교하여 동일한 부분은 생략하고 차별적인 부분을 중심으로 설명한다.

본 발명에 따른 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치는 베이스 프레임(10), 베이스 프레임을 이루는 레일 프레임(20)에 결합된 종축 이동 모터(8)의 구동력을 통해 상기 베이스 프레임 상에서 왕복 운동 가능하게 결합되는 이동 프레임(30), 이동 프레임 상에 결합된 주축 회전 모터(7)에 축 방향을 따라 회전 가능하게 결합된 보빈 와인더(4), 이동 프레임 상에서 상기 보인 와인더(4)의 일측 상에 공급되는 원사의 사폭 안정 기능을 하도록 회전 가능하게 배치되는 제품 접촉 롤러(3), 보빈 와인더(4)를 중심으로 하여 접촉 롤러(3)의 움직임을 제어하는 접촉 롤러 회전부(5), 공급되는 원사의 폭을 조절하도록 상기 제품 접촉 롤러(3)의 외측에 배치되는 하나 이상의 사폭 조절 롤러(1,2)를 포함한다.

본 발명은 종축 이동 모터를 통한 이동 프레임(30)과 보빈 와인더의 왕복 운동, 주축 회전 모터(7)를 통한 보빈 와인더(4)의 회전의 2축 정밀 제어 및 보빈 와인더에서 제품 접촉 롤러(3)의 이격 간격 조절을 통해 권취되는 원사 폭의 안정성 확보를 가능하게 한다.

접촉 롤러 회전부(5)는 이동 프레임(30)의 수직 가이드 판넬(33)에 회동 가능하게 결합된 상태에서 제품 접촉 롤러(3)가 자유 회전 가능하게 결합된 롤러 거치 브라켓(51)을 포함한다.

기존과는 다르게 본 발명은 이동 프레임 상에 결합된 주축 회전 모터(7)에 축 방향을 따라 회전 가능하게 결합된 보빈 와인더(4) 및 이동 프레임 상에서 보빈 와인더(4)의 일측 상에 공급되는 원사의 사폭 안정 기능을 하도록 회전 가능하게 배치되는 제품 접촉 롤러(3)를 동일한 이동 프레임 상에 고정한 상태에서 작동을 하게 한다.

제품 접촉 롤러(3)는 보빈 와인더(4)의 외주면 상에서 반경 방향으로 배치된 상태에서 공급되는 원사의 권취를 지원하는 기능을 하는 반면에, 보빈 와인더(4)의 축 방향 운동 시에는 동시에 축방향을 따른 운동을 시행한다.

즉, 이동 프레임에 주축 회전 모터(7)를 통해 회전 가능하게 결합된 보빈 와인더(4)에 지관이 삽입되고, 토우프레그 제품이 지관에 감기면서 보빈 와인더(4)의 권취 권경이 커지게 되면, 제품 접촉 롤러(3)는 이동 프레임(30) 상에 고정된 접촉 롤러 회전부(5)를 축으로 외측 방향으로 움직이게 된다. 제품 접촉 롤러(3)는 보빈 와인더(4)에 권취된 토우프레그 제품 및 가이드 롤러(2)와 동시에 타측에서 맞닿게 된다. 제품 접촉 롤러(3)는 보빈 와인더(4)의 표면에 접촉하거나 또는 이격한 상태이고, 사폭 조절 롤러(1,2) 중 하나인 가이드 롤러(2)가 제품 접촉 롤러(3)에 접촉하는 구조로서, 이를 통해 보빈 트래버스의 움직임에도 원사의 흔들림 및 사폭의 변동 등을 억제하는 구조를 갖는다

즉, 제품 접촉 롤러(3)는 기존 권취된 토우프레그 보빈 외측을 가압하여 형태 안정성을 확보하는 동시에, 섬유 공급 경로 상의 가이드 롤러(2)와도 맞닿아져 보빈 와인더(4)가 회전하면서 좌우 이동을 하여도 공급되는 토우프레그 섬유가 이격된 채로 좌우 움직임을 받지 않고 항상 고정된 경로로만 진행을 하게 된다. 이를 통하여 사 폭의 변화를 최소화하고 권취 안정성을 향상할 수 있다.

본 발명은 트래버스 가이드가 제거된 상태에서 보빈 자체의 회전 및 왕복의 2축 정밀 제어를 통하여 cross winding 및 parallel winding을 하나의 기계에서 모두 권취 가능하게 하는 동시에, 권취되는 원사 폭의 안정성 확보를 가능하게 한다.

이상 실시 예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.

1 : 사폭 조절용 오목 롤러
2 : 사폭 조절용 가이드 롤러
3 : 제품 접촉 롤러
4 : 보빈 와인더
5 : 접촉 롤러 회전부
6 : 위치 옵셋용 보빈 접촉 롤러
7 : 주축 회전 모터
8 : 종축 이동 모터
10 : 베이스 프레임
20 : 레일 프레임
30 : 이동 프레임

Claims (6)

1. 베이스 프레임;
   상기 베이스 프레임을 이루는 레일 프레임에 결합된 종축 이동 모터의 구동력을 통해 상기 베이스 프레임 상에서 왕복 운동 가능하게 결합되는 이동 프레임;
   상기 이동 프레임 상에 결합된 주축 회전 모터(7)에 축 방향을 따라 회전 가능하게 결합된 보빈 와인더(4);
   상기 이동 프레임 상에서 상기 보빈 와인더(4)의 일측 상에 공급되는 원사의 사폭 안정 기능을 하도록 회전 가능하게 이격 배치되는 제품 접촉 롤러(3);
   상기 보빈 와인더(4)를 중심으로 하여 상기 제품 접촉 롤러(3)의 이격 간격을 조절하게 하도록 기능하는 접촉 롤러 회전부(5);
   공급되는 원사의 폭을 조절하도록 상기 제품 접촉 롤러(3)의 외측에 배치되는 하나 이상의 사폭 조절 롤러;를 포함하고,
   종축 이동 모터를 통한 보빈 와인더의 왕복 및 주축 회전 모터를 통한 보빈 와인더의 회전의 2축 정밀 제어 및 보빈 와인더에서 보빈 와인더(4)와 제품 접촉 롤러(3) 간의 이격 간격 조절을 통해 권취되는 원사 폭의 안정성 확보를 가능하게 하는 것을 특징으로 하고
   상기 이동 프레임 상에서 상기 보빈 와인더(4)의 타측 상에서 제품 접촉 롤러(3)에 대향되는 방식으로 배치되는 위치 옵셋용 보빈 접촉 롤러(6)를 더 포함하는, 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 보빈 와인더(4) 및 접촉 롤러 회전부(5)는 상기 이동 프레임 상에 고정한 상태에서 작동하는, 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치.
   
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 사폭 조절 롤러는,
   사폭 조절용 가이드 롤러 및 사폭 조절용 가이드 롤러의 외측에 배치되는 사폭 조절용 오목 롤러를 포함하는, 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 접촉 롤러 회전부(5)는,
   상기 이동 프레임에 회동 가능하게 결합된 상태에서 제품 접촉 롤러(3) 또는 위치 옵셋용 보빈 접촉 롤러(6)가 자유 회전 가능하게 결합된 한쌍의 롤러 거치 브라켓; 및
   상기 이동 프레임을 기준으로 하여 한쌍의 롤러 거치 브라켓의 대향되는 위치 상에 한쌍의 롤러 거치 브라켓에 연동하도록 배치되는 한쌍의 조절 기어;를 포함하고,
   상기 한쌍의 조절 기어는 상호 맛물린 상태에서 회전 구동함으로써 상기 한쌍의 롤러 거치 브라켓 간의 배치각을 조절하는, 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 제품 접촉 롤러(3)는 상기 보빈 와인더(4)의 표면에 접촉하거나 또는 이격한 상태이며, 상기 사폭 조절용 가이드 롤러와 상기 제품 접촉 롤러(3)는 접촉하는 구조를 갖는, 탄소섬유 원사 권취용 와인딩 장치.