KR20120040206A

KR20120040206A - 강화섬유 기재 적층 장치 및 그 적층 방법

Info

Publication number: KR20120040206A
Application number: KR1020127001793A
Authority: KR
Inventors: 겐타로 신도; 노조무 가와세츠; 다카오 구로이와; 히로카즈 야마사키
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2012-04-26
Also published as: CN102470611B; JP5751751B2; CN102470611A; EP2517863A1; WO2011078336A1; MX2012002860A; JP2011136432A; AU2010336190A1; US20120186730A1; EP2517863B1; EP2517863A4

Abstract

시트 형상의 강화섬유 기재를 만곡이나 굴곡 된 형상의 형 위에 적층할 때에 생기는 주름의 방지와 노동 부하의 경감과 작업의 효율화가 가능한 강화섬유 기재 적층 장치 및 그 적층 방법을 제공한다. 형(15) 위에 적층시킬 강화섬유 기재 시트(14)를 투입하는 시트 투입부와, 형(15) 위에 강화섬유 기재 시트(14)를 압접시키는 압접부(3)를 갖는 강화섬유 기재 적층 장치(1)에 있어서, 압접부(3)는 강화섬유 기재 시트(14)보다 좁은 폭을 갖고, 시트 투입부는 압접부(3)와의 사이를 부하하면서 강화섬유 기재 시트(14)를 공급한다.

Description

강화섬유 기재 적층 장치 및 그 적층 방법{DEVICE FOR LAMINATING REINFORCEMENT FIBER BASE MATERIAL AND METHOD FOR LAMINATING SAME}

본 발명은 강화섬유 기재 적층 장치 및 그 적층 방법에 관한 것으로서, 특히, 시트 형상의 강화섬유 기재를 만곡이나 굴곡 된 형상의 형(型) 위에 적층하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 경량이면서 고강도를 갖는 복합재로서 섬유 강화 플라스틱(FRP : Fiber Reinforced Plastic) 등이 항공기, 건축, 풍차 등의 대형 구조 부재에 이용되고 있다. 섬유 강화 플라스틱은, 강화섬유 기재를 형 위에 적층시킨 후에 수지를 함침시키고, 함침시킨 수지를 경화시킨 것이다. 이러한 강화섬유 기재를 형 위에 적층시키는 장치에 대해서는 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에 개시되어 있다.

일본 공개 특허 제 평6-39133 호 공보 일본 공개 특허 제 평5-254724 호 공보 일본 공개 특허 제 2006-335049 호 공보

그러나, 시트 형상의 강화섬유 기재(이하, 「강화섬유 기재 시트」라 함)를 만곡이나 굴곡 된 형상의 대형의 형 위에 적층하는 경우에는, 대개는 수작업에 의해 실행되고 있어서 적층 작업에 시간을 필요로 하여 작업 효율에 문제가 있었다. 또한, 강화섬유 기재 시트를 적층할 때에 주름 등이 발생하여 품질에 격차가 생긴다는 문제가 있었다.

특허문헌 1에 개시되어 있는 발명은 로빙(roving) 재료 또는 실 형상으로 한 강화섬유 기재를 적층하는 것이다.

특허문헌 2에는, 강화섬유 기재를 테이프 형상으로 하고 그 강화섬유 기재와 동일한 폭을 갖는 롤러에 의해 섬유 폭 전체를 눌러서 형 위에 압접하면서 적층시키는 장치가 개시되어 있으나, 시트 형상의 강화섬유 기재를 적층하는 구체적인 방법 등에 대해서는 개시되어 있지 않다.

특허문헌 3에는, 강화섬유 기재 시트를 형 위에 적층시키는 문형의 장치가 개시되어 있으나, 장치가 대규모이기 때문에 설치 비용이 든다는 문제가 있었다.

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 시트 형상의 강화섬유 기재를 만곡이나 굴곡 된 형상의 형 위에 적층할 때에 생기는 주름의 방지와, 노동 부하의 경감과, 작업의 효율화가 가능한 강화섬유 기재 적층 장치 및 그 적층 방법을 제공한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 강화섬유 기재 적층 장치 및 그 적층 방법은 이하의 수단을 채용한다.

즉, 본 발명의 제 1 태양은, 형 위에 적층시킬 강화섬유 기재 시트를 투입하는 시트 투입부와, 상기 형 위에 상기 강화섬유 기재 시트를 압접시키는 압접부를 갖는 강화섬유 기재 적층 장치에 있어서, 상기 압접부는 상기 강화섬유 기재 시트보다 좁은 폭을 갖고, 상기 시트 투입부는 상기 압접부와의 사이에서 장력을 부하하면서 상기 강화섬유 기재 시트를 공급하는 것을 특징으로 하는 강화섬유 기재 적층 장치이다.

상기 본 발명의 제 1 태양에 따른 강화섬유 기재 적층 장치는, 장력을 부하하면서 강화섬유 기재 시트를 형 위로 투입하는 동시에 장력을 보지한 채로 강화섬유 기재 시트를 형 위에 압접한다. 강화섬유 기재 시트보다 폭이 좁은 압접부에 의해 강화섬유 기재 시트를 압접하므로, 압접 부분은 형 위의 소정 위치에 구속되지만, 강화섬유 기재 시트의 압접되지 않은 부분은 형 위에 구속되지 않기 때문에, 시트 투입부와 압접부 사이의 장력에 의해 강화섬유 기재 시트가 변형하여 장력 방향으로 상대적으로 변위한다(어긋난다). 그 때문에, 형이 곡면을 갖는 경우라도 강화섬유 기재 시트를 형에 따르도록 주름 없이 적층할 수 있다. 따라서, 압접부보다 폭넓은 강화섬유 기재 시트를 형 위로 주름 없이 적층할 수 있다.

또한, 강화섬유 기재 시트는 유리섬유나 카본섬유 등의 강화섬유로 형성되어 있으며, 예컨대, 폭이 약 1m의 시트 형상의 직물을 말한다. 본 발명의 강화섬유 기재 적층 장치에 의해 형 위에 강화섬유 기재 시트를 적층시킨 후, VaRTAM 공법 등을 이용하여 수지를 함침시켜 경화시키는 것에 의해 구조 부재인 복합재(섬유 강화 플라스틱)가 제작된다.

본 발명의 제 1 태양에 따른 강화섬유 기재 적층 장치에 있어서, 상기 압접부는 상기 강화섬유 기재 시트의 중앙부를 압접하는 구성이어도 좋다.

이 구성에 의하면, 강화섬유 기재 시트는, 장력을 갖고 형 위로 투입되는 동시에 중앙부가 압접된다. 그 때문에, 중앙부가 압접된 강화섬유 기재 시트의 좌우(양측)에는 균등하게 힘이 걸린다. 따라서, 중앙부가 압접된 강화섬유 기재 시트의 좌우를 주름 없이 형 위에 적층하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 제 1 태양에 따른 강화섬유 기재 적층 장치에 있어서, 상기 시트 투입부로부터 투입되는 상기 강화섬유 기재 시트의 장력은 상기 시트 투입부의 마찰 저항에 의해 발생되는 구성이어도 좋다.

이 구성에 의하면, 강화섬유 기재 시트는 강화섬유 기재 시트 투입부의 마찰 저항에 의해 장력이 발생된다. 그 때문에, 강화섬유 기재 시트의 장력을 발생시키기 위한 기구를 별도로 마련하는 일 없이 장력을 발생시킬 수 있다. 따라서, 강화섬유 기재 시트를, 장력을 발생시켜서 형 위에 투입하는 한편, 압접부에 의해 형 위에 압접하므로, 강화섬유 기재 시트를 주름 없이 형 위에 적층할 수 있다.

또한, 「마찰 저항」은, 예컨대, 강화섬유 기재 시트를 투입하는 움직임과 함께 발생하는 마찰에 의해 생기는 저항을 의미하며, 예컨대, 강화섬유 기재 시트 투입부가 섬유 롤과, 롤의 심 또는 롤의 심 내를 지나는 축을 지지하는 베어링으로 구성되는 경우에는 베어링에 미끄럼 마찰력이 발생하는 베어링 부재를 채용하는 것에 의해 실현할 수 있다.

본 발명의 제 1 태양에 따른 강화섬유 기재 적층 장치에 있어서, 상기 시트 투입부는, 상기 강화섬유 기재 시트와 상기 형을 접착시키는 접착제를 공급하는 접착제 공급부를 구비하고 있는 구성이어도 좋다.

이 구성에 의하면, 강화섬유 기재 적층 장치는 접착제 공급부를 구비하고 있다. 그 때문에, 강화섬유 기재 적층 장치는 형 위로의 강화섬유 기재 시트의 투입과, 주름을 펴는 것과, 압접과 함께 접착을 실시할 수 있다. 따라서, 강화섬유 기재의 적층 작업의 효율화를 도모할 수 있다.

본 발명의 제 1 태양에 따른 강화섬유 기재 적층 장치에 있어서, 상기 형은, 상기 강화섬유 기재 시트를 적층시키는 것에 의해 풍차의 블레이드 등의 대형 섬유 강화 플라스틱 제품을 형성하는 것이며, 상기 시트 투입부는 핸들을 갖고, 상기 압접부는 압접 롤러와 해당 압접 롤러를 구동하는 구동부를 구비하고 있는 구성이어도 좋다.

이 구성에 의하면, 강화섬유 기재 적층 장치에는 압접 롤러와 압접 롤러를 구동하는 구동부가 마련되어 있어서, 적층 위치의 제어는 핸들을 조작하여 수동에 의해 실행하는 장치로 되어 있다. 그 때문에, 강화섬유 기재 시트의 형 위로의 적층 작업을 간이적인 강화섬유 기재 적층 장치에 의해 실시하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 종래는 많은 인원수에 의한 수작업으로 실행되던 풍차의 블레이드를 형성하기 위한 강화섬유 기재 시트의 적층 작업을 적은 인원수에 의해 실행할 수 있어서, 노동 부하의 경감 및 작업의 효율화를 도모할 수 있다.

본 발명의 제 1 태양에 따른 강화섬유 기재 적층 장치에 있어서, 상기 강화섬유 기재 시트를 상기 형 위에 압압하는 보조 압접부가 마련되어 있는 구성이어도 좋다.

이 구성에 의하면, 보조 압접부에 의해 강화섬유 기재 시트는 형 위에 보다 넓은 면적으로 압접된다. 이 보조 압접부에 의한 압압력은 압접부의 압접력보다 작은 것으로 되며, 강화섬유 기재 시트가 형 위로부터 박리되는 것을 억제할 수 있는 정도로 한다. 따라서, 강화섬유 기재 시트가 형 위로부터 박리되는 것을 억제할 수 있어서, 보다 복잡한 곡면에 주름 없이 섬유를 적층시키는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 제 1 태양에 따른 강화섬유 기재 적층 장치에 있어서, 상기 시트 투입부와 상기 압접부가 접속되어 있는 가동부를 갖고, 해당 가동부는, 상기 형의 길이 방향을 따르도록 이동되며, 상기 시트 투입부와 상기 압접부를 상기 형의 폭 방향과, 상기 형의 길이 방향 및 폭 방향에 대해서 직교하는 수직 방향으로 이동 가능하게 하는 구성이어도 좋다.

이 구성에 의하면, 시트 투입부와 압접부는 형의 길이 방향과, 형의 길이 방향 및 폭 방향에 대해서 직교하는 수직 방향으로 이동 가능하게 된다. 그 때문에, 만곡이나 굴곡 된 형 위에 강화섬유 기재 시트를 적층하는 경우라도, 가동부를 이동하는 것에 의해 압접부를 형 위로 이동 가능하게 할 수 있다. 따라서, 만곡이나 굴곡 된 형 위라도 형 위로부터 압접부가 이격되는 일 없이 강화섬유 기재 시트를 적층할 수 있다.

또한, 가동부를 이동시키는 것에 의해, 섬유 시트 투입 수단이나 섬유 시트 롤의 교환 또는 압접부의 메인터넌스 시에, 시트 투입부나 압접부를 형의 길이 방향 및 폭 방향에 대해서 직교하는 수직 방향으로 이동할 수 있다. 따라서, 섬유 시트 투입부나 섬유 시트 롤의 교환 또는 압접부의 메인터넌스가 용이해진다.

또한, 시트 투입부나 압접부를 연속적으로 형의 길이 방향으로 이동할 수 있으므로, 강화섬유 기재 시트를 용이하게 대형 부재의 형에 적층시킬 수 있다.

본 발명의 제 2 태양은, 형 위에 적층시킬 강화섬유 기재 시트를 투입하는 시트 투입부와, 상기 형 위에 상기 강화섬유 기재 시트를 압접시키는 압접부를 갖는 강화섬유 기재 적층 장치의 적층 방법에 있어서, 상기 압접부는 상기 강화섬유 기재 시트보다 좁은 폭을 갖고, 상기 시트 투입부는 상기 압접부와의 사이에서 장력을 부하하면서 상기 강화섬유 기재 시트를 공급하는 것을 특징으로 하는 강화섬유 기재 적층 장치의 적층 방법이다.

본 발명에 따른 강화섬유 기재 적층 장치는, 장력을 부하하면서 강화섬유 기재 시트를 형 위로 투입하는 동시에 장력을 보지한 채로 강화섬유 기재 시트를 형 위에 압접한다. 강화섬유 기재 시트보다 폭이 좁은 압접부에 의해 강화섬유 기재 시트를 압접하므로, 강화섬유 기재 시트의 압접되지 않은 부분은 시트 투입부와 압접부 사이의 장력에 의해 강화섬유 기재 시트가 변형하여 장력 방향으로 상대적으로 변위한다. 그 때문에, 형 위가 곡면을 갖는 경우라도 강화섬유 기재 시트를 형 위에 적층할 수 있다. 따라서, 압접부보다 폭넓은 강화섬유 기재 시트를 형 위에 주름 없이 적층할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 강화섬유 기재 적층 장치의 측면도,
도 2는 도 1에 도시한 강화섬유 기재 적층 장치의 정면도,
도 3a는 제 1 실시형태에 따른 형의 사시도,
도 3b는 도 3a에 도시한 A부의 부분 확대도,
도 4a는 도 1에 도시한 강화섬유 기재 시트 및 형의 부분 확대 사시도,
도 4b는 상측 도면은 도 1에 도시한 강화섬유 기재 시트 및 형의 부분 확대 평면도이며, 하측 도면은 형 위에 형성된 호 길이에 강화섬유 기재 시트를 적층시킨 측면도,
도 5는 강화섬유 기재 시트를 도시하며, 그 위쪽은 강화섬유 기재 시트의 평면도이고 그 아래쪽은 측면도,
도 6은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 강화섬유 기재 적층 장치의 측면도,
도 7은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 강화섬유 기재 적층 장치의 사시도.

[제 1 실시형태]

본 발명의 제 1 실시형태에 따른 강화섬유 기재 적층 장치에 대해서 도 1 및 도 2에 근거하여 설명한다.

본 실시형태에 따른 강화섬유 기재 적층 장치(1)는, 시트 투입 기구(시트 투입부)(2)와, 이 시트 투입 기구(2)로부터 투입되는 강화섬유 기재 시트(14)를 익형(형)(15) 위에 압접하는 압접 롤러(압접부)(3)를 구비하고 있다.

시트 투입 기구(2)는 시트 롤부(2a)와 롤축(2b)을 구비하고 있다. 시트 롤부(2a)는 그 중심을 롤축(2b)이 관통하고 있다. 시트 롤부(2a)는, 투입될 강화섬유 기재 시트(14)가 감긴 상태로 형성되어 있다. 이 강화섬유 기재 시트(14)는, 섬유 방향이 익형(15)의 길이 방향 즉 투입 방향으로 공급되도록 감겨 있다.

압접 롤러(3)는 압접 롤러부(3a)와 압접 롤러축(3b)을 구비하고 있다. 압접 롤러부(3a)는 시트 롤부(2a)로부터 투입된 강화섬유 기재 시트(14)를 익형(15) 위에 압접한다. 압접 롤러부(3a)는 그 중심을 압접 롤러축(3b)이 관통하고 있다. 압접 롤러부(3a)와 압접 롤러축(3b)은 시트 롤부(2a) 즉 강화섬유 기재 시트(14)의 폭보다 좁게 되어 있다. 익형(15) 위에는, 압접 롤러부(3a)를 거쳐서, 압접 롤러(3) 및 압접 롤러(3)의 상방에 위치하는 시트 투입 기구(2) 등의 중량이 가해진다. 이 압접 롤러부(3a)를 통한 중량에 의해서, 시트 롤부(2a)로부터 투입된 강화섬유 기재 시트(14)가 익형(15) 위에 압접된다.

압접 롤러축(3b)의 일단에는 모터(구동부)(9)가 마련되어 있다. 모터(9)는 압접 롤러축(3b)을 회전 구동시키는 구동원이다. 압접 롤러축(3b)이 회전 구동함으로써 압접 롤러부(3a)가 회전한다.

시트 투입 기구(2)는 2개의 프레임(13a, 13b)에 의해 하방으로부터 지지되어 있다. 이들 프레임(13a, 13b)의 일단(도 2에 있어서 상단)은 시트 투입 기구의 롤축(2b)(도 1 참조)의 양단에 접속되어 있다. 또한, 이들 프레임(13a, 13b)의 타단(도 2에 있어서 하단)은 압접 롤러축(3b)의 양단에 접속되어 있다. 이들 프레임(13a, 13b)은 시트 투입 기구(2)의 롤축(2b)으로부터 압접 롤러축(3b)으로 경사 하방을 향해 연장되어 있다. 또한, 압접 롤러축(3b)의 폭은 시트 투입 기구(2)의 롤축(2b)의 폭에 비해 좁기 때문에, 2개의 프레임(13a, 13b)의 간격은, 도 2에 도시하는 바와 같이 롤축(2b)으로부터 압접 롤러축(3b)을 향해 서서히 좁아지고 있다. 이에 의해, 본 실시예에서는, 압접 롤러(3)는 강화섬유 기재 시트(14)의 중앙부를 압접할 수 있게 되어 있다. 또한, 롤축(2b)의 양단에는 접착제 공급용의 프레임(13c)이 시트 투입 기구(2)의 롤축(2b)에 대해서 평행하게 되도록 접속되어 있다. 이 접착제 공급용의 프레임(13c)은 시트 롤부(2a)의 근방에 마련되어 있다.

롤축(2b)의 양단에는, 익형(15) 위에 대해서 평행인 한편, 작업자가 파지부를 파지했을 때에 서로 평행하게 되도록 2개의 핸들(8)(도 1 참조)이 연장되어 있다. 각 핸들(8)의 타단(도 1에 있어서 우단)에는 작업자가 파지하는 파지부가 마련되어 있다. 핸들(8)과 프레임(13) 사이는, 도 1에 도시하는 바와 같이 측면에서 보았을 때에 예각을 이루도록 접속되어 있다.

접착제 공급부(7)는 접착제 분사 노즐(7a)과 접착제 공급 탱크(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 접착제 공급 탱크는, 예컨대, 접착제 공급용의 프레임(13c)에 내장되어 있다. 접착제 분사 노즐(7a)은 접착제 공급용의 프레임(13c) 위에 하나 또는 복수(본 실시형태에서는 3개) 마련되어 있다. 접착제 공급용의 프레임(13c) 및 접착제 공급부(7)는 시트 롤부(2a)의 근방에 마련되어 있기 때문에 시트 롤부(2a)의 표면에 접착제를 살포할 수 있게 되어 있다.

본 실시형태에 이용되는 익형(15)(도 3a 및 도 3b 참조)은 풍차(도시하지 않음)의 블레이드(도시하지 않음)의 형상에 맞춘 형상으로 되어 있다. 풍차의 블레이드의 형(15)은 날개의 전연과 후연을 분할선으로 하여 바람을 받는 측의 면인 배측(腹側)과 그 반대면의 등측(背側)으로 2 분할된다. 도 3a의 익형(15)은 등측의 익형(15)을 나타내고 있다.

강화섬유 기재 시트(14)는, 본 실시형태에 따른 강화섬유 기재 적층 장치(1)에 의해 익형(15) 위에 적층된 후, VaRAM 공법 등을 이용하여 수지가 함침되어 경화된다. 이에 의해, 블레이드의 배측과 등측의 복합재(섬유 강화 플라스틱)가 형성된다. 블레이드는, 이와 같이 제작된 배측과 등측의 복합재를 맞춰서 일체화되는 것에 의해 형성된다.

도 3a에 도시하는 등측의 익형(15)은, 강화섬유 기재 시트(14)(도 1 참조)가 적층되는 면을 상방으로 향한 상태로 설치되어 있다. 익형(15)은 그 길이 방향으로 연장하며, 익형(15)의 폭 방향(날개 단면에 있어서의 익현 방향)으로는 오목 형상(하방을 향해 볼록하게 되는 형상)으로 만곡되어 있다. 또한, 도 3a 중의 A부의 부분 확대도인 도 3b에 도시하는 바와 같이, 익형(15)의 강화섬유 기재 시트(14)가 적층되는 면의 일부는, 익형(15)의 길이 방향으로는 상방을 향해 볼록 형상을 갖는 한편, 익형(15)의 폭 방향으로는 오목 형상을 형성하는 안장형 형상(비유클리드)으로 되어 있다. 즉, 익형(15)의 강화섬유 기재 시트(14)를 적층시키는 면은, 익형(15)의 길이 방향으로 형성되어 있는 원호(AB, EG, DC)가 상방을 향해 볼록 형상의 원호를 형성하고, 익형(15)의 폭 방향으로 형성되어 있는 원호(AD, FH, BC)가 오목 형상의 원호가 되도록 형성되어 있다. 그 때문에, 각각의 원호단(A, B, C, D)을 접속하여 형성되는 면(ABCD)은 전체적으로 오목 형상을 이루고 있다. 원호(AB, DC)와 원호(EG)는 원호(EG)의 반경(Rc)이 원호(AB, DC)의 반경(Re)보다 작은 것으로 되어 있다.

도 4a 및 도 4b에는, 안장형 형상을 갖는 익형(15)의 길이 방향으로, 평면 형상의 강화섬유 기재 시트(14)의 섬유 방향을 맞춰서 압접시켰을 경우, 강화섬유 기재 시트(14)에 주름이 생기는 원리가 도시되어 있다.

도 4a에 도시하는 바와 같이, 익형(15)의 길이 방향과 강화섬유 기재 시트(14)의 섬유 방향을 동일한 방향으로 한다. 익형(15)의 폭 방향인 원호(AD, BC)에 강화섬유 기재 시트(14)의 두 변(A'D', B'C')을 맞추도록 단순하게 바로 위로부터 누르도록 적층시킨다.

도 4a의 익형(15)과 강화섬유 기재 시트(14)를 측면에서 보았을 경우, 도 4b의 하측 도면에 도시하는 바와 같이, 익형(15)의 면(ABCD)(도 4a 참조)은 원호(AB, DC)로부터 원호(EG)를 향해 오목 형상이 되는 원호에 의해 형성되어 있다. 그 때문에, 익형(15)을 측면에서 보았을 경우에는 원호(EG)가 원호(AB, DC)보다 하방에 위치하고 있다. 또한, 호 길이(EG)는 호 길이(AB, DC)에 비해 짧게 되어 있다. 익형(15)의 면(ABCD)(도 4a참조)을 형성하는 길이 방향의 호 길이는 호 길이(EG)로부터 호 길이(AB) 또는 호 길이(DC)에 가까워짐에 따라 길게 되어 있다. 한편, 강화섬유 기재 시트(14)의 면(A'B'C'D')은 평면 형상이기 때문에, 그 두 변(A'B', D'C')과, 두 변(A'D', B'C')의 중간점(E', G')을 연결한 길이 방향의 중앙부(E'G')의 길이는 같다.

따라서, 강화섬유 기재 시트(14)의 길이 방향의 중앙부(E'G')의 길이는 익형(15)의 호 길이(EG)보다 길어진다. 그 때문에, 익형(15)의 원호(AD, BC)에 강화섬유 기재 시트(14)의 두 변(A'D', B'C')을 맞추도록 적층시켰을 경우에는, 도 4b의 상측 도면에 도시하는 바와 같이, 강화섬유 기재 시트(14)의 두 변(A'B', D'C')의 각 중간점(F', H')을 연결한 폭 방향의 중앙부(F'H') 근방에 주름이 생긴다. 이는, 상술한 바와 같이, 익형(15)의 면(ABCD)(도 4a 참조)을 형성하는 길이 방향의 원호가 원호(EG)로부터 원호(AB, DC)를 향해 호 길이가 길어지고 있기 때문이다. 이와 같이 강화섬유 기재 시트(14)의 폭 방향의 중앙부(F'H') 근방에 생기는 주름은 강화섬유 기재 시트(14)의 한 변(A'B')(도 4b 참조) 또는 한 변(D'C')(도 4b 참조)에 가까워짐에 따라 감소한다.

도 5에는 강화섬유 기재 시트(14)가 도시되어 있다. 도 5에 있어서, 상측의 도면은 강화섬유 기재 시트(14)를 평면에서 본 도면이며, 하측의 도면은 측면에서 본 도면이다. 도 5에는, 강화섬유 기재 시트(14)가 섬유 방향(길이 방향)으로 어긋나는 상태가 도시되어 있다.

강화섬유 기재 시트(14)는, 예컨대, 약 5㎜ 폭의 유리섬유나 탄소섬유 등의 각 연속 섬유다발(14a, 14b, 14c, …)이 익형(15)(도 3a 및 도 3b 참조)의 길이 방향을 따라서 평행하게 배열된 직물이며, 약 1m의 폭을 가지고 있다. 또한, 강화섬유 기재는 높은 탄성률을 가지고 있기 때문에, 강화섬유 기재 시트(14)는 적층시의 압접력에 의해 발생하는 작용력으로는 길이 방향으로 신장하지 않는 특성을 가지고 있다.

한편, 도 5의 상측 도면에 도시하는 바와 같이, 강화섬유 기재 시트(14)는, 그 중앙부를 압접하고 익형(15)(도 3a 및 도 3b 참조)의 길이 방향으로 힘이 가해진 경우에는, 압접력이 가해진 중앙부의 연속 섬유다발(14d)에 대해서, 압접력이 가해지지 않은 연속 섬유다발(14c, 14e)이 강화섬유 기재 시트(14)에 가해지는 장력에 의해 끌려가므로 익형(15)(도 3a 및 도 3b 참조)의 길이 방향으로 어긋남을 일으키는 것은 가능하다. 이 특성을 이용함으로써, 안장형 형상을 갖는 익형(15)(도 3a 및 도 3b 참조)에 주름을 발생시키지 않고 강화섬유 기재 시트(14)를 적층할 수 있다.

중앙 단부로부터 길이 방향을 따라서 압접하는 경우에는, 도 5의 하측 도면의 측면도에 도시하는 대로, 압접 방향으로 섬유가 어긋나기 때문에, 단순히 위로부터 누르는 경우(도 4a 및 도 4b 참조)에 발생했던 강화섬유 기재 시트(14)의 주름은 발생하지 않는다.

다음에, 도 1 및 도 2에 도시한 강화섬유 기재 적층 장치(1)의 적층 방법에 대해 설명한다.

강화섬유 기재 적층 장치(1)는 수동으로 조작된다. 작업자가 핸들(8)의 파지부를 파지하고, 강화섬유 기재 적층 장치(1)를 익형(15)의 길이 방향으로 누르도록 이동한다. 또한, 모터(9)는 압접 롤러축(3b)을 회전 구동시키기 위해서 작동된다. 이에 의해, 작업자가 강화섬유 기재 적층 장치(1)를 익형(15)의 길이 방향으로 누르도록 이동하는 동시에 압접 롤러부(3a)가 익형(15) 위를 회전한다. 그 때문에, 강화섬유 기재 적층 장치(1)는 익형(15) 위를 이동할 수 있다.

강화섬유 기재 적층 장치(1)가 익형(15) 위를 이동하는 동시에, 롤축(2b)이 회전하여 시트 롤부(2a)로부터 압접 롤러(3)로 강화섬유 기재 시트(14)가 장력을 부하하면서 투입된다. 시트 롤부(2a)로부터 압접 롤러(3)로 투입된 강화섬유 기재 시트(14)의 장력은 롤축(2b)의 회전시의 마찰 저항에 의해 발생된다. 롤축(2b)의 회전시의 마찰 저항은, 롤축(2b)과 프레임(13a, 13b)의 접속 부분에 회전을 원활하게 하는 구름 베어링 등을 생략하고, 미끄럼 마찰력을 발생시키는 미끄럼 베어링을 채용하는 것에 의해 발생된다.

또한, 시트 롤부(2a)가 회전할 때에는, 접착제 공급부(7)로부터 접착제가 시트 롤부(2a)에 감겨 있는 강화섬유 기재 시트(14)의 표면에 분사된다. 시트 롤부(2a)로부터 투입된 강화섬유 기재 시트(14)는 그 중앙부가 압접 롤러(3)에 의해 익형(15)에 압접되는 동시에 접착된다.

상기와 같이, 본 실시형태에 따른 강화섬유 기재 적층 장치(1)에 의하면, 이하의 작용 효과를 얻는다.

강화섬유 기재 적층 장치(1)는, 장력을 부하하면서 강화섬유 기재 시트(14)를 익형(15)에 투입하는 동시에 장력을 보지한 채로 강화섬유 기재 시트(14)를 익형(15)에 압접한다. 강화섬유 기재 시트(14)보다 폭이 좁은 압접 롤러(3)에 의해 강화섬유 기재 시트(14)를 압접하므로, 압접 부분은 익형(15) 위의 소정 위치에 구속되어 버리지만, 강화섬유 기재 시트(14)의 압접되지 않은 부분은 익형(15) 위에 구속되지 않기 때문에, 시트 투입 롤러(2)와 압접 롤러(3) 사이의 장력에 의해 강화섬유 시트가 변형하여 장력 방향으로 상대적으로 변위한다(어긋난다). 그 때문에, 익형(15) 위가 곡면을 갖는 경우라도 강화섬유 기재 시트(14)를 익형(15) 위를 따르도록 주름 없이 적층할 수 있다. 따라서, 압접 롤러(3)보다 폭넓은 강화섬유 기재 시트(14)를 익형(15) 위에 주름 없이 적층할 수 있다.

강화섬유 기재 시트(14)에는 시트 투입 기구(2)의 롤축(2b)과 베어링의 마찰 저항에 의해 장력이 부하된다. 그 때문에, 강화섬유 기재 시트(14)의 장력을 발생시키는 기구를 별도로 마련하는 일 없이 장력을 발생시킬 수 있다. 따라서, 간편한 강화섬유 기재 적층 장치(1)로 강화섬유 기재 시트(14)에 장력을 발생시켜서 익형(15) 위로 투입하는 한편, 압접 롤러(3)에 의해 익형(15) 위에 압접하므로, 간편한 강화섬유 기재 적층 장치(1)에 의해 강화섬유 기재 시트(14)를 주름 없이 익형(15) 위에 적층할 수 있다.

강화섬유 기재 시트(14)는, 장력을 갖고 익형(15) 위에 투입되는 동시에 중앙부가 압접된다. 그 때문에, 중앙부가 압접된 강화섬유 기재 시트(14)의 좌우(양측)에는 균등하게 힘이 걸린다. 따라서, 중앙부가 압접된 강화섬유 기재 시트(14)의 좌우를 주름 없이 익형(15) 위에 적층하는 것이 가능하게 된다.

강화섬유 기재 적층 장치(1)는 접착제 공급부(7)를 구비하고 있다. 그 때문에, 강화섬유 기재 적층 장치(1)는 강화섬유 기재 시트(14)의 익형(15) 위로의 투입과, 주름을 펴는 것과, 압접과 함께 접착을 실시할 수 있다. 따라서, 강화섬유 기재 적층 작업에 있어서의 작업의 효율화를 도모할 수 있다.

강화섬유 기재 시트(14)의 섬유 방향은 익형(15)의 길이 방향과 동일한 방향으로 했으므로, 강화섬유 기재 시트(14)를 압접한 경우, 압접된 섬유(14d)(도 5의 상측 도면 참조)는 그 길이 방향으로는 늘어나지 않지만, 그 주변의 섬유(14c, 14e)(도 5의 상측 도면 참조)는 길이 방향으로 구속되지 않기 때문에 장력에 의해 길이 방향으로 변위하여 어긋남을 일으키게 할 수 있다.

강화섬유 기재 적층 장치(1)에는 압접 롤러부(3a)와, 이 압접 롤러부(3a)를 구동하는 모터(9)가 마련되어 있으며, 핸들(8)을 조작하여 수동 제어에 의해 이동이 가능하다. 해당 장치에서는 복잡한 제어 기구는 불필요하고, 강화섬유 기재 시트(14)의 익형(15) 위에의 적층 작업을 간이적인 강화섬유 기재 적층 장치(1)에 의해 실시하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 종래의 수작업에 의한 적층 작업에 대하여, 소인원수로 풍차의 블레이드를 형성하기 위한 강화섬유 기재 시트(14)의 적층 작업을 실행할 수 있어서 노동 부하의 경감 및 작업의 효율화를 도모할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 강화섬유 기재 시트(14)의 장력은 롤축(2b)과 프레임(13a, 13b) 사이의 회전시의 마찰 저항에 의해 생기는 것으로서 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 엄밀한 장력의 제어가 필요한 경우에는 마찰 저항을 기계적으로 제어하는 기구를 마련해도 상관없다.

또한, 본 실시형태에서는 형에 풍차의 블레이드를 형성하는 익형(15)을 이용하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 만곡이나 굴곡 하고 있는 형이면 좋다. 이러한 형에 적층하는 강화섬유 기재로서는 유리섬유나 탄소섬유 등을 들 수 있다.

[제 2 실시형태]

이하, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태의 강화섬유 기재 적층 장치의 구성과 적층 방법은 보조 압접 수단을 구비하고 있는 점에서 제 1 실시형태와 상이하고, 그 외는 동일하다. 따라서, 동일한 구성 및 적층 방법에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.

도 6에는, 도 1에 도시한 강화섬유 기재 적층 장치(1)에 보조 압접부(4, 5)가 마련되어 있는 것이 도시되어 있다.

보조 압접 롤러(보조 압접부)(4, 5)는 복수(예컨대, 2개) 구비되어 있다. 이들 보조 압접 롤러(4, 5)는 보조 압접 롤러부(4a, 5a)와, 도시하지 않은 보조 압접 롤러축을 구비하고 있다.

보조 압접 롤러축은 프레임(13a, 13b)으로부터 하방으로 신장되는 부재(10, 11)에 일단이 접속되어 있다. 또한, 각 부재(10, 11)에는 스프링(10a, 11a)이 마련되어 있다.

프레임(13a, 13b)으로부터 하방으로 신장되는 부재(10, 11)에 접속되어 있는 보조 압접 롤러축은 보조 압접 롤러부(4a, 5a)의 중심을 관통하고 있다. 보조 압접 롤러(4, 5)는 압접 롤러(3)의 양측에 마련되며, 압접 롤러(3)를 사이에 두고 익형(15)의 폭 방향으로 일렬이 되도록 균등한 간격을 두고 마련되어 있다. 보조 압접 롤러(4, 5)는, 강화섬유 기재 시트(14)가 익형(15) 위로부터 박리되지 않도록 강화섬유 기재 시트(14)를 익형(15) 위에 압압한다.

보조 압접 롤러(4, 5)가 강화섬유 기재 시트(14)를 익형(15) 위에 압압하는 압압력은, 강화섬유 기재 시트(14)가 떠오르지 않게 억제하는 정도의 힘으로 충분하며, 강화섬유 기재 시트(14)를 익형(15) 위에 눌러서 고정하는 것을 목적으로 한 압접 롤러(3)에 의한 압접력보다 작은 것으로 된다. 구체적으로는, 프레임(13a, 13b)으로부터 하방으로 신장되는 부재(10, 11)에 마련되어 있는 스프링(10a, 11a)에 의해 조정할 수 있는 것으로 되어 있다.

강화섬유 기재 적층 장치(1)는 강화섬유 기재 시트(14)의 중앙부를 압접 롤러(3)에 의해 익형(15)의 길이 방향으로 압접하는 동시에, 압접된 섬유의 주변 섬유를 익형(15) 위로부터 박리되지 않도록 보조 압접 롤러(4, 5)에 의해 익형(15)의 길이 방향으로 압압한다.

보조 압접 롤러(4, 5)에 의해, 강화섬유 기재 시트(14)는 익형(15) 위에 압압된다. 따라서, 강화섬유 기재 시트(14)가 익형(15) 위로부터 박리되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 보조 압접 롤러(4, 5)를 익형(15)의 폭 방향으로 압접 롤러(3)를 사이에 두고 일렬이 되도록 마련한다고 하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 보조 압접 롤러(4, 5)를 프레임(13a, 13b)의 하방에 프레임(13a, 13b)에 대해서 평행하게 되도록 마련해도 좋고, 형 형상이나 섬유 종류?형태에 맞추어 배치하면 좋다.

[제 3 실시형태]

이하, 본 발명의 제 3 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태의 강화섬유 기재 적층 장치의 구성 및 적층 방법은, 가동부를 갖고, 가동부가 익형의 길이 방향을 따르도록 이동되는 점에서 제 1 실시형태와 상이하며, 그 외는 동일하다. 따라서, 동일한 구성 및 적층 방법에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.

도 7에는, 도 1에 도시한 강화섬유 기재 적층 장치(1)에 마련되어 있는 가동부(20)를 갖고, 가동부(20)가 익형(15)의 길이 방향을 따르도록 레일(30) 위를 이동하는 것이 도시되어 있다.

아암 수단(가동부)(20)은, 아암(22)이 접속되어 있는 베이스(21)와, 시트 투입 기구(2) 및 압접 롤러(3)를 구비한 아암(22)을 가지고 있다.

베이스(21)는 베이스부(21a)와 주행 롤러(21b)와 모터(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 주행 롤러(21b)는 공장 내에 마련되어 있는 레일(30) 위를 회동한다. 베이스부(21a)에는 모터와, 도시하지 않은 결합부(이하, 제 1 결합부라 함)가 마련되어 있다. 베이스부(21a)의 제 1 결합부에는 아암(22)이 접속되어 있다. 이 제 1 결합부에 의해 아암(22)은 익형(15)의 폭 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 베이스부(21a)에 마련되어 있는 모터는 아암(22)을 이동시키는 동력원이다. 이 모터는, 아암(22)을 제 1 결합부에 의해 익형(15)의 폭 방향과, 후술하는 제 2 결합부에 의해 익형(15)의 길이 방향 및 폭 방향에 대하여 직교하는 수직 방향(도 7에 있어서 상하 방향)으로 이동 가능하게 한다.

아암(22)은 2개의 부재(22a, 22b)와, 도시하지 않은 결합부(이하, 제 2 결합부라 함)를 가지고 있다. 각 부재(22a, 22b)의 일단은 제 2 결합부에 의해 접속되어 있다. 아암(22)은, 이 제 2 결합부에 의해 한쪽의 부재(22a)에 대해서 다른 쪽의 부재(22b)가 움직일 수 있게 되며, 익형(15)의 길이 방향 및 폭 방향에 대해서 직교하는 수직 방향(도 7에 있어서 상하 방향)으로 이동 가능하게 되어 있다. 부재(22b)의 타단은 롤축(2b)에 접속되어 있다. 이에 의해 아암(22)은 시트 투입 기구(2)와 압접 롤러(3)를 편측 지지하고 있다.

다음에, 본 실시형태에 따른 강화섬유 기재 적층 장치(1)의 적층 방법에 대해 설명한다.

아암부(20)를 구비하고 있는 강화섬유 기재 적층 장치(1)는 공장 내에 마련된 레일(30) 위에 구비되어 있다. 이 레일(30) 근방에는 레일(30)의 연장하는 방향과 익형(15)의 길이 방향이 동일하게 되도록 익형(15)이 마련되어 있다. 이 익형(15)은 적층되는 면을 상방으로 하여 설치되어 있다. 강화섬유 기재 적층 장치(1)는 작업자에 의해 레일(30) 위를 익형(15) 위의 길이 방향으로 이동된다. 강화섬유 기재 적층 장치(1)가 레일(30) 위를 이동하는 동시에, 아암 수단(20)에 마련되어 있는 시트 투입 기구(2)로부터 강화섬유 기재 시트(14)가 투입된다. 투입된 강화섬유 기재 시트(14)는 압접 롤러(3)에 의해 익형(15) 위에 압접 및 접착된다. 아암부(20)에 마련되어 있는 모터에 의해 아암(22)을 이동시킴으로써, 익형(15) 위의 폭 방향의 임의의 위치에 강화섬유 기재 시트(14)와 압접 롤러(3)를 이동시킬 수 있다.

시트 투입 기구(2)와 압접 롤러(3)는, 익형(15)의 길이 방향과, 익형(15)의 길이 방향 및 폭 방향에 대해서 직교하는 수직 방향(도 7에 있어서 상하 방향)으로 이동 가능하게 된다. 그 때문에, 만곡이나 굴곡 된 익형(15) 위에 강화섬유 기재 시트(14)를 적층하는 경우라도, 아암부(20)를 이동하는 것에 의해 압접 롤러(3)를 익형(15) 위에 압접할 수 있다. 따라서, 만곡이나 굴곡 된 익형(15) 위에서라도 익형(15) 위로부터 압접 롤러(3)가 이격되는 일 없이 강화섬유 기재 시트(14)를 적층할 수 있다.

또한, 아암부(20)를 이동시키는 것에 의해, 강화섬유 시트 롤의 교환, 시트 투입 기구(2) 및 압접 롤러(3)의 메인터넌스 시에, 시트 투입 기구(2)나 압접 롤러(3)를 익형(15)의 길이 방향 및 폭 방향에 대해서 직교하는 수직 방향(도 7에 있어서 상하 방향)으로 이동할 수 있기 때문에, 이러한 작업이 용이해진다.

또한, 시트 투입 기구(2)나 압접 롤러(3)를 연속적으로 익형(15)의 길이 방향으로 이동할 수 있으므로, 강화섬유 기재 시트(14)를 간이적으로 대형의 익형(15) 위에 적층시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 강화섬유 기재 적층 장치(1)는 수동에 의해 레일(30) 위를 이동한다고 하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 강화섬유 기재 적층 장치(1)를 모터 등의 구동 수단에 의해 레일(30) 위를 이동시키는 것으로 해도 좋다.

또한, 아암(22)은 시트 투입 기구(2)와 압접 롤러(3)를 편측 지지하고 있다고 설명했지만, 프레임을 증설하여 압접 롤러(3)의 중앙 위치를 지지하는 형태로 해도 좋다.

나아가, 압접 롤러(3)는 수평으로 지지할 뿐만 아니라, 익형(15) 형상에 따라서는 경사지게 지지하여 작업성을 향상시키는 것도 가능하다.

1 : 강화섬유 기재 적층 장치 2 : 시트 투입부(시트 투입 기구)
3 : 압접부(압접 롤러) 14 : 강화섬유 기재 시트
15 : 형(익형)

Claims

형 위에 적층시킬 강화섬유 기재 시트를 투입하는 시트 투입부와,
상기 형 위에 상기 강화섬유 기재 시트를 압접시키는 압접부를 갖는 강화섬유 기재 적층 장치에 있어서,
상기 압접부는 상기 강화섬유 기재 시트보다 좁은 폭을 갖고,
상기 시트 투입부는 상기 압접부와의 사이에서 장력을 부하하면서 상기 강화섬유 기재 시트를 공급하는 것을 특징으로 하는
강화섬유 기재 적층 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 압접부는 상기 강화섬유 기재 시트의 중앙부를 압접하는 것을 특징으로 하는
강화섬유 기재 적층 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 시트 투입부로부터 투입되는 상기 강화섬유 기재 시트의 장력은 상기 시트 투입부의 마찰 저항에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는
강화섬유 기재 적층 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시트 투입부는, 상기 강화섬유 기재 시트와 상기 형을 접착시키는 접착제를 공급하는 접착제 공급부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는
강화섬유 기재 적층 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 형은 상기 강화섬유 기재 시트를 적층시키는 것에 의해 풍차의 블레이드 등의 대형 섬유 강화 플라스틱 제품을 형성하는 것이며,
상기 시트 투입부는 핸들을 갖고,
상기 압접부는 압접 롤러와 상기 압접 롤러를 구동하는 구동부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는
강화섬유 기재 적층 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강화섬유 기재 시트를 상기 형 위에 압압하는 보조 압접부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
강화섬유 기재 적층 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시트 투입부와 상기 압접부가 접속되어 있는 가동부를 갖고,
상기 가동부는, 상기 형의 길이 방향을 따르도록 이동되며, 상기 시트 투입부와 상기 압접부를 상기 형의 폭 방향과, 상기 형의 길이 방향 및 폭 방향에 대해서 직교하는 수직 방향으로 이동 가능하게 하는 것을 특징으로 하는
강화섬유 기재 적층 장치.
형 위에 적층시킬 강화섬유 기재 시트를 투입하는 시트 투입부와,
상기 형 위에 상기 강화섬유 기재 시트를 압접시키는 압접부를 갖는 강화섬유 기재 적층 장치의 적층 방법에 있어서,
상기 압접부는 상기 강화섬유 기재 시트보다 좁은 폭을 갖고,
상기 시트 투입부는 상기 압접부와의 사이에서 장력을 부하하면서 상기 강화섬유 기재 시트를 공급하는 것을 특징으로 하는
강화섬유 기재 적층 장치의 적층 방법.