KR20000024988A - 복합재료 실린더 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

목적 : 본 발명은 실린더 라이너 둘레에 필라멘트 와인딩 공정에 의하여 복합재료를 감고 경화시켜 제작되는 복합재료 실린더 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
구성 : 본 발명은 일측이 개구되고 개구부측에 나사홈이 파여진 암나사부를 갖고 타측은 폐쇄된 원통형의 실린더 라이너 주위에 필라멘트 와인딩 공정에 의해 수지가 함침(含浸)된 섬유를 소정각도로 감고 유압을 인가하는 유압유 게이트를 갖는 실린더 몸체 및 암나사부의 나사홈에 끼워지는 수나사부의 결합에 의해 실린더 몸체와 일체로 결합시켜 로드가 실린더 몸체 내부에 삽입되어 왕복 운동을 할 때 로드가 실린더 몸체 외부로 이탈되는 것을 방지하고 실린더 몸체의 밀봉을 위한 연결부재로 구성된다.
효과 : 본 발명은 실린더의 무게를 경량화시켜 본 발명의 실린더를 장착한 중장비 작업시 작업 효율을 향상시킬 수 있고, 부식이 거의 발생되지 않는 내식성을 향상시킬 수 있다.

Description

복합재료 실린더 및 그 제조방법
본 발명은 복합재료 실린더 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 중장비 등에 사용되는 실린더를 복합재료로 보강된 복합재료 실린더 및 그 제조방법에 관한 것이다.
굴삭기 또는 로다 등의 중장비는 붐(Boom), 암(Arm) 및 버킷(Bucket) 등의 작업장구를 작동시키기 위하여 유압에 의하여 동작되는 다수의 실린더들을 구비하고 있다.
종래의 경우 상기의 중장비에 사용되는 다수의 실린더들은 금속의 재질로 구성되어 있으므로 장기적인 사용으로 금속의 재질로 된 실린더는 부식이 발생될 수 있고, 금속으로 형성된 중량의 실린더를 장착한 중장비를 사용하여 작업할 때 작업 효율이 떨어지는 문제점을 가지고 있다.
본 발명의 목적은 실린더 라이너 주위에 필라멘트 와인딩 공정에 의하여 복합재료를 감고 경화시켜 실린더를 제작함으로써 실린더를 경량화하여 본 발명의 실린더를 장착한 중장비를 사용한 작업시 작업 효율을 향상시킬 수 있고, 부식이 거의 발생되지 않는 내식성을 향상시킬 수 있는 복합재료 실린더 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 복합재료 실린더는 일측이 개구되고 개구부측에 나사홈이 파여진 암나사부를 갖고 타측은 폐쇄된 원통형의 실린더 라이너 주위에 필라멘트 와인딩 공정에 의해 수지가 함침(含浸)된 섬유를 소정각도로 감고 유압을 인가하는 유압유 게이트를 갖는 실린더 몸체 및 암나사부의 나사홈에 끼워지는 수나사부의 결합에 의해 실린더 몸체와 일체로 결합시켜 로드가 실린더 몸체 내부에 삽입되어 왕복 운동을 할 때 로드가 실린더 몸체 외부로 이탈되는 것을 방지하고 실린더 몸체의 밀봉을 위한 연결부재를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 복합재료 실린더의 제조방법은 일측이 개구되고 개구부측에 나사홈을 갖는 암나사부를 갖고 타측은 폐쇄된 원통형의 실린더 라이너 형성 단계, 실린더 라이너 주위에 필라멘트 와인딩 공정에 의해 수지가 함침(含浸)된 섬유를 소정각도로 감고 경화시켜 실린더 몸체를 형성하는 단계, 실린더 몸체에 유압을 인가하는 유압유 게이트를 형성하는 단계 및 실린더 몸체 내부에 로드를 삽입하고 로드가 실린더 몸체 외부로의 이탈을 방지하고 실린더 몸체의 밀봉을 위한 연결부재를 암나사부의 나사홈에 끼워지는 수나사부에 끼워 수나사부를 나사홈에 결합하여 연결부재를 실린더 몸체에 일체가 되도록 결합하는 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.
섬유는 탄소, 유리 및 보론들 중 어느 한 재질로 이루어지고, 수지는 에폭시계 및 불포화 폴리에스터계들 중 어느 한 재질로 이루어지고, 실린더 라이너 주위에 감겨지는 섬유의 각도는 0도에서 ±90도 사이의 각도인 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 복합재료 실린더의 평면도,
도 2a 내지 도 2c는 도 1의 제조공정을 나타낸 공정도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 실린더 라이너 12 : 암나사부
20 : 섬유 30 : 유압유 게이트
40 : 로드 50 : 연결부재
52 : 수나사부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 복합재료 실린더 및 그 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 복합재료 실린더의 평면도이고, 도2는 복합재료 실린더의 제조공정을 나타낸 공정도이다.
도 1 및 도2a의 본 발명의 복합재료 실린더는 일측이 개구되고 개구부측에 나사홈(14)이 파여진 암나사부(12)를 갖고 타측은 폐쇄된 원통형의 실린더 라이너(10) 주위에 필라멘트 와인딩(Filament Winding) 공정에 의해 수지가 함침(含浸)된 섬유(20)를 소정각도로 감고 유압을 인가하는 유압유 게이트(30)를 갖는 실린더 몸체(100) 및 암나사부(12)의 나사홈(14)에 끼워지는 수나사부(52)의 결합에 의해 실린더 몸체(100)와 일체로 결합시켜 로드(40)가 실린더 몸체(100) 내부에 삽입되어 왕복 운동을 할 때 로드(40)가 실린더 몸체(100) 외부로 이탈되는 것을 방지하고 실린더 몸체(100)의 밀봉을 위한 연결부재(50)로 구성된다.
본 발명의 복합재료 실린더의 제조방법은 일측이 개구되고 개구부측에 나사홈(14)을 갖는 암나사부(12)를 갖고 타측은 폐쇄된 원통형의 실린더 라이너(10) 형성 단계, 실린더 라이너(10) 주위에 필라멘트 와인딩 공정에 의해 수지가 함침(含浸)된 섬유(20)를 소정각도로 감고 경화시켜 실린더 몸체(100)를 형성하는 단계, 실린더 몸체(100)에 유압을 인가하는 유압유 게이트(30)를 형성하는 단계 및 실린더 몸체(100) 내부에 로드(40)를 삽입하고 로드(40)가 실린더 몸체(100) 외부로의 이탈을 방지하고 실린더 몸체(100)의 밀봉을 위한 연결부재(50)를 암나사부(12)의 나사홈(14)에 끼워지는 수나사부(52)에 끼워 수나사부(52)를 나사홈(14)에 결합하여 연결부재(50)를 실린더 몸체(100)에 일체가 되도록 결합하는 단계로 구성된다.
실린더의 특성에 따라 섬유(20)는 탄소, 유리 및 보론들 중 어느 한 재질을 사용하고, 수지는 에폭시계 및 불포화 폴리에스터계들 중 어느 한 재질을 사용한다. 실린더 라이너(10) 주위에 감겨지는 섬유(20)의 각도는 실린더의 압력에 따라 0도에서 ±90도의 임의의 각도로 감으며, 실린더 라이너(10) 주위에 감겨진 섬유(20)의 두께는 실린더의 압력에 따라 결정한다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1의 복합재료 실린더의 제조공정을 나타낸 공정도이다.
도 2a는 실린더 라이너의 평면도를 도시한 것으로, 일측이 개구되고 개구부측에 나사홈(14)을 갖는 암나사부(12)를 갖고 타측은 폐쇄된 얇은 두께를 갖는 원통형의 실린더 라이너(10)를 형성한다. 실린더 라이너(10)는 필라멘트 와인딩 공정시 복합재료로 이루어진 수지가 함침(含浸)된 섬유를 감기 위한 멘드렐(Mandrel)로 사용한다.
도 2b는 실린더 몸체의 평면도를 도시한 것으로, 암나사부(12)를 제외하고 실린더 라이너(10) 둘레에 필라멘트 와인딩 공정에 의해 수지가 함침(含浸)된 섬유를 실린더의 특성에 따라 요구되는 소정각도로 감고, 경화시켜 실린더 몸체(100)를 형성한다. 실린더 라이너(10) 주위에 감겨진 섬유(20)는 실린더의 압력에 따라 요구되는 필요한 만큼의 두께를 갖도록 여러겹으로 감는다. 실린더 라이너(10) 둘레에 섬유를 감은 후 실온 또는 노(爐) 안에서 경화처리하여 실리더 몸체(100)를 형성하고, 실린더 몸체(100)에 유압을 인가하기 위한 유압유 게이트(30)를 형성한다.
필라멘트 와인딩 공정은 원하는 형상을 가지는 멘드렐을 삽입하여 빠른 성형시간과 정확한 위치에 정확한 각도로 멘드렐 둘레에 보강재 필라멘트인 섬유를 감을 수 있다. 섬유에 수지를 함침시키기 위하여 섬유 가닥을 수지액 속을 통과시키거나 미리 수지 처리된 섬유 가닥을 사용하여 멘드렐 둘레에 감는다.
도 2c는 복합재료로 보강된 실린더의 평면도를 도시한 것으로, 실린더 몸체(100) 내부에 로드(40)를 삽입하고 로드(40)가 실린더 몸체(100) 외부로의 이탈을 방지하고, 실린더 몸체(100)의 밀봉을 위한 연결부재(50)를 실린더 라이너(10)의 암나사부(12)의 나사홈(14)에 끼워지는 수나사부(52)에 끼워 수나사부(52)를 나사홈(14)에 결합하여 연결부재(50)를 실린더 몸체(100)와 일체가 되도록 결합한다.
따라서 필라멘트 와인딩 공정에 의해 복합재료로 보강되어 형성된 본 발명의 실린더는 금속으로 형성된 종래의 실린더의 비해 약 40∼50％ 정도로 무게를 감소시켜 경량화되고, 경량화된 실린더를 장착한 중장비를 사용한 작업시 작업 효율을 향상시킬 수 있고, 부식이 거의 발생되지 않으므로 본 발명에 의해 형성된 실린더를 장기간 사용할 수 있다.
본 발명의 복합재료 실린더는 그 무게를 가볍게 할 수 있고, 이로 인해 본 발명의 실린더를 장착한 중장비 작업시 작업 효율을 향상시킬 수 있고, 부식이 거의 발생되지 않는 내식성을 향상시킬 수 있다.

Claims (8)

  1. 유압에 의하여 로드의 왕복운동을 제어하는 실린더에 있어서,
    일측이 개구되고, 개구부측에 나사홈이 파여진 암나사부를 갖고, 타측은 폐쇄된 원통형의 실린더 라이너 주위에 필라멘트 와인딩 공정에 의해 수지가 함침된 섬유를 소정각도로 감고, 유압을 인가하는 유압유 게이트를 갖는 실린더 몸체; 및
    상기의 암나사부의 나사홈에 끼워지는 수나사부의 결합에 의해 상기의 실린더 몸체와 일체로 결합시켜 상기의 로드가 상기의 실린더 몸체 내부에 삽입되어 왕복 운동을 할 때 상기의 로드가 상기의 실린더 몸체 외부로 이탈되는 것을 방지하고, 상기의 실린더 몸체의 밀봉을 위한 연결부재를 구비한 것을 특징으로 하는 복합재료 실린더.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기의 섬유는 탄소, 유리 및 보론들 중 어느 한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 복합재료 실린더.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기의 수지는 에폭시계 및 불포화 폴리에스터계들 중 어느 한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 복합재료 실린더.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기의 실린더 라이너 주위에 감겨지는 섬유의 각도는 0도에서 ±90도 사이의 각도인 것을 특징으로 하는 복합재료 실린더.
  5. 일측이 개구되고, 개구부측에 나사홈을 갖는 암나사부를 갖고, 타측은 폐쇄된 원통형의 실린더 라이너 형성 단계;
    상기의 실린더 라이너 주위에 필라멘트 와인딩 공정에 의해 수지가 함침된 섬유를 소정각도로 감고 경화시켜 실린더 몸체를 형성하는 단계;
    상기의 실린더 몸체에 유압을 인가하는 유압유 게이트를 형성하는 단계; 및
    상기의 실린더 몸체 내부에 로드를 삽입하고 상기의 로드가 상기의 실린더 몸체 외부로의 이탈을 방지하고, 상기의 실린더 몸체의 밀봉을 위한 연결부재를 상기의 암나사부의 나사홈에 끼워지는 수나사부를 끼워 상기의 수나사부를 나사홈에 결합하여 상기의 연결부재를 상기의 실린더 몸체에 일체가 되도록 결합하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 복합재료 실린더 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기의 섬유는 탄소, 유리 및 보론들 중 어느 한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 복합재료 실린더 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기의 수지는 에폭시계 및 불포화 폴리에스터계들 중 어느 한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 복합재료 실린더 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기의 실린더 라이너 주위에 감겨지는 섬유의 각도는 0도에서 ±90도 사이의 각도인 것을 특징으로 하는 복합재료 실린더 제조방법.
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