KR20230090780A - Multifunctional composite winding device and pressure vessel winding molding method using the same - Google Patents
Multifunctional composite winding device and pressure vessel winding molding method using the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230090780A KR20230090780A KR1020210179841A KR20210179841A KR20230090780A KR 20230090780 A KR20230090780 A KR 20230090780A KR 1020210179841 A KR1020210179841 A KR 1020210179841A KR 20210179841 A KR20210179841 A KR 20210179841A KR 20230090780 A KR20230090780 A KR 20230090780A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- winding
- composite material
- mandrel
- rubber strip
- composite
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 title claims abstract description 163
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 118
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 20
- 238000000465 moulding Methods 0.000 title abstract description 9
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 78
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000004418 eye rotation Effects 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 13
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 7
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 9
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 7
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 6
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 2
- 238000009730 filament winding Methods 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 2
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
- B29C53/56—Winding and joining, e.g. winding spirally
- B29C53/58—Winding and joining, e.g. winding spirally helically
- B29C53/581—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using sheets or strips consisting principally of plastics material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
- B29C53/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C53/8008—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations specially adapted for winding and joining
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
- B29C53/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C53/8008—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations specially adapted for winding and joining
- B29C53/8016—Storing, feeding or applying winding materials, e.g. reels, thread guides, tensioners
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
- B29C53/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C53/82—Cores or mandrels
- B29C53/821—Mandrels especially adapted for winding and joining
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/06—Fibrous reinforcements only
- B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
- B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
- B29C70/32—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core on a rotating mould, former or core
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/712—Containers; Packaging elements or accessories, Packages
- B29L2031/7154—Barrels, drums, tuns, vats
- B29L2031/7156—Pressure vessels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 기존 복수의 와인딩 장치를 이용하여 고무 스트립 및 복합소재를 와인딩하는 과정은 물론, 맨드릴의 축방향으로 보강작업을 모두 하나의 장치에서 수행할 수 있고, 그로 인해 설치 공간 및 설비 비용을 크게 줄일 수 있으며, 성형 공정의 효율성을 극대화할 수 있는 다기능 복합 와인딩 장치 및 이를 이용한 압력용기 제조방법에 관한 것이다.According to the present invention, not only the process of winding rubber strips and composite materials using a plurality of existing winding devices, but also the reinforcing work in the axial direction of a mandrel can be performed in one device, thereby significantly reducing installation space and equipment costs. It relates to a multifunctional composite winding device capable of reducing and maximizing the efficiency of a molding process and a method for manufacturing a pressure vessel using the same.
고압 가스를 저장하기 위한 압력용기는 기본적으로 강인하고 고압에 견디는 특성을 갖는 소재를 필요로 하며, 민수 분야 또는 국방 분야에서 사용되는 연료탱크의 경우 강성과 경량화가 필수적이다.A pressure vessel for storing high-pressure gas basically requires a material having toughness and high-pressure resistance, and rigidity and light weight are essential for fuel tanks used in civil or national defense fields.
따라서 가볍고 강한 탄소섬유 복합재료의 적용은 금속 재질의 압력용기를 대체하는 효과적인 해결방법이 된다. 수소탱크, 압축천연가스(CNG)탱크와 같은 복합재료 압력용기는 카본섬유를 에폭시(epoxy) 수지에 함침시키 뒤 플라스틱 라이너에 와인딩 하여 제조하는 필라멘트 와인딩(Filament sinding)공법을 사용하여 일반적으로 제조하게 되는데 이는 원통형이나 곡률을 가진 구조물을 일체 성형으로 용이하게 제작할 수 있기 때문이다.Therefore, the application of light and strong carbon fiber composites is an effective solution to replace metal pressure vessels. Composite pressure vessels such as hydrogen tanks and compressed natural gas (CNG) tanks are generally manufactured using the filament sinding method, which is manufactured by impregnating carbon fiber with epoxy resin and then winding it around a plastic liner. This is because a cylindrical or curved structure can be easily manufactured by integral molding.
한편, 일반적인 압력용기는 주로 스틸 또는 알루미늄과 같은 금속 재질 라이너에 보호 코팅이 입혀져 있는 Type 1 형태의 용기와, 경량화를 위해 금속 라이너 실린더 중앙부 또는 전면에 섬유로 감은 Type 2, 3 형태의 용기와, 고밀도 플라스틱 재질의 라이너에 섬유가 전면에 감겨 있어 Type 1나 2의 용기에 비해 약 60% 중량 절감을 보이는 복합재를 사용한 Type 4 형태의 용기와, Type 3, 4와 달리 라이너를 생략하고 맨드릴의 표면에 직접 복합재를 사용한 Type 5가 있다.On the other hand, general pressure vessels are mainly
필라멘트 와인딩 공정에서 섬유가 감기는 패턴은 크게는 후프(Hoop), 헬리컬(Helical) 그리고 측지선(Polar) 방식으로 구분할 수 있으며, Type 2 용기에서는 후프 형태의 패턴을 사용하며 Type 3 내지 5에서는 용기 중앙부와 돔 형태의 실린더 끝단을 포함한 전면을 감기 때문에 후프 및 헬리컬 패턴을 혼합하여 사용한다.The pattern in which fibers are wound in the filament winding process can be largely classified into hoop, helical, and polar methods.
Type 2 내지 5의 경우 필라멘트 와인딩 기술을 이용하여 성형하게 되는데, 이는 금형인 맨드릴의 외주면을 따라 가열경화 성능을 가지고 있는 섬유소재 등을 와인딩 후, 가열을 실시하여 내부에 수용공간이 형성되는 성형품을 제조하는 방식이다.
이 중에서 Type 5의 압력용기는 라이너가 없이 맨드릴 표면에 고무 스트립을 감은 다음, 그 위에 탄소섬유를 감은 다음, 경화시켜 성형하는 방식이기 때문에 초경량 특성을 가지고 있다.Among them, the type 5 pressure vessel has ultra-light characteristics because it is formed by winding a rubber strip on the surface of a mandrel without a liner, then wrapping carbon fiber on it, and then curing it.
다만, Type 5의 압력용기의 성형 방식의 경우 이종 소재인 고무 스트립과 복합재, 예를 들어 수지가 도포된 탄소 섬유를 순차적으로 와인딩 성형하기 때문에 고무 스트립을 와인딩하는 장치와, 복합재를 와인딩하는 장치를 별도로 설치하여야 하고, 그로 인해 설치장소 및 공정의 효율성이 크게 저하되는 문제가 있었다.However, in the case of the type 5 pressure vessel molding method, a rubber strip, which is a different material, and a composite material, for example, carbon fiber coated with resin, are sequentially wound and molded, so a device for winding the rubber strip and a device for winding the composite material It has to be installed separately, and as a result, there is a problem that the efficiency of the installation place and process is greatly reduced.
일례로, 대한민국 등록특허 제10-2247198호에 개시된 와인딩 장치를 적용하는 경우 도 7에 도시된 바와 같이, 단일 소재만을 와인딩할 수 있기 때문에 이종 소재를 와인딩하는 경우 공정의 효율성이 크게 저하되는 단점이 있다.For example, in the case of applying the winding device disclosed in Korean Patent Registration No. 10-2247198, as shown in FIG. 7, since only a single material can be wound, the efficiency of the process is greatly reduced when winding different materials. there is.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기존 복수의 와인딩 장치를 이용하여 고무 스트립 및 복합조재를 와인딩하는 과정은 물론, 맨드릴의 축방향으로 보강작업을 모두 하나의 장치에서 수행할 수 있고, 그로 인해 설치 공간 및 설비 비용을 크게 줄일 수 있으며, 성형 공정의 효율성을 극대화할 수 있는 다기능 복합 와인딩 장치 및 이를 이용한 압력용기 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to perform a process of winding a rubber strip and a composite material using a plurality of existing winding devices, as well as reinforcing work in the axial direction of a mandrel. It is to provide a multi-function composite winding device that can be performed in a device of, thereby greatly reducing installation space and equipment costs, and maximizing the efficiency of a molding process and a method for manufacturing a pressure vessel using the same.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 다기능 복합 와인딩 장치는 맨드릴 상에 고무 스트립 및 복합소재를 와인딩하는 것으로서, 맨드릴을 회전가능하도록 지지하는 맨드릴 지지부와; 상기 맨드릴 지지부의 전방에 배치되는 가이드레일과; 상기 가이드레일 상에 설치되어 상기 맨드릴의 축방향을 따라 이동하는 대차와; 상기 대차의 일측에 탑재되며 고무 스트립을 상기 맨드릴 표면에 와인딩하는 고무 스트립 와인딩부와; 상기 대차의 타측에 탑재되며 복합소재를 맨드릴 표면 또는 와인딩된 고무 스트립 표면에 와인딩하는 복합소재 와인딩부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a multifunctional composite winding device according to the present invention winds a rubber strip and a composite material on a mandrel, and includes a mandrel support for rotatably supporting the mandrel; a guide rail disposed in front of the mandrel support; a bogie installed on the guide rail and moving along the axial direction of the mandrel; a rubber strip winding unit mounted on one side of the bogie and winding the rubber strip to the surface of the mandrel; and a composite material winding unit mounted on the other side of the bogie and winding the composite material on a surface of a mandrel or a surface of a wound rubber strip.
또한, 본 발명에 따른 다기능 복합 와인딩 장치에 있어서, 맨드릴 지지부는 상기 맨드릴의 일단에 마련된 샤프트를 지지하는 주축과, 상기 맨드릴의 타단에 마련된 샤프트를 지지하는 테일스톡과, 상기 주축을 회전시키는 회전장치를 포함하되, 상기 테일스톡은 맨드릴의 길이 방향을 따라 이동가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the multifunctional composite winding device according to the present invention, the mandrel support includes a main shaft for supporting a shaft provided at one end of the mandrel, a tailstock for supporting a shaft provided at the other end of the mandrel, and a rotating device for rotating the main shaft. Including, but the tail stock is characterized in that it is installed to be movable along the longitudinal direction of the mandrel.
또한, 본 발명에 따른 다기능 복합 와인딩 장치에 있어서, 고무 스트립 와인딩부 또는 복합소재 와인딩부에서는 고무 스트립 또는 복합소재를 맨드릴의 축방향을 따라 수평하게 부착하는 축방향보강 작업이 가능한 것을 특징으로 한다.In addition, in the multifunctional composite winding device according to the present invention, the rubber strip winding unit or the composite material winding unit is characterized in that an axial reinforcement operation of horizontally attaching the rubber strip or composite material along the axial direction of the mandrel is possible.
또한, 본 발명에 따른 다기능 복합 와인딩 장치에 있어서, 고무 스트립 와인딩부는 고무 스트립을 공급하는 제1크릴(creel)부와; 상기 제1크릴부에서 공급되는 고무 스트립을 가이드하는 제1가이드부와; 상기 제1지지몸체와, 상기 제1지지몸체에 회전가능하게 설치되며 중앙에 관통홀이 형성된 회전드럼과, 상기 회전드럼의 일단에 설치되어 상기 회전드럼과 함께 회전하면서 상기 관통홀을 통해 인출된 고무 스트립을 지지하는 제1헤드부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the multifunctional composite winding device according to the present invention, the rubber strip winding unit includes a first creel unit for supplying a rubber strip; a first guide part for guiding the rubber strip supplied from the first creel part; The first support body, a rotary drum rotatably installed in the first support body and having a through hole in the center, and a rotary drum installed at one end of the rotary drum and drawn out through the through hole while rotating together with the rotary drum. Characterized in that it comprises a; first head portion for supporting the rubber strip.
또한, 본 발명에 따른 다기능 복합 와인딩 장치에 있어서, 복합소재 와인딩부는 복합소재를 공급하는 제2크릴(creel)부와; 상기 제2크릴부에서 공급되는 복합소재를 가이드하는 제2가이드부와; 상기 제2지지몸체와, 상기 제2지지몸체에 회전가능하게 설치되며 중앙에 관통홀이 형성된 회전드럼과, 상기 회전드럼의 일단에 설치되어 상기 회전드럼과 함께 회전하면서 상기 관통홀을 통해 인출된 복합소재를 지지하는 제2헤드부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the multifunctional composite winding device according to the present invention, the composite material winding unit and a second creel (creel) unit for supplying a composite material; a second guide unit for guiding the composite material supplied from the second creel unit; The second support body, a rotary drum rotatably installed in the second support body and having a through hole in the center, and a rotary drum installed at one end of the rotary drum and drawn out through the through hole while rotating together with the rotary drum. It is characterized in that it comprises a; second head portion for supporting the composite material.
또한, 본 발명에 따른 다기능 복합 와인딩 장치에 있어서, 고무 스트립 와인딩부 및 복합소재 와인딩부는 좌우로 움직임으로써, 돔부에 후프 와인딩이 가능하거나 또는 돔부에 축보강이 가능하도록 하는 요잉(yawing) 운동과; 축방향으로 움직이며 맨드릴 표면에 후프 와인딩과 헬리컬 와인딩이 가능하도록 아이 로테이션(Eye rotation) 운동;을 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the multifunctional composite winding device according to the present invention, by moving the rubber strip winding part and the composite material winding part left and right, a yawing motion that enables hoop winding to the dome part or shaft reinforcement to the dome part; It is characterized by performing an eye rotation movement to enable hoop winding and helical winding on the mandrel surface while moving in the axial direction.
특히 요잉(yawing) 운동의 경우, 돔부 후프 와인딩 시에 축방향을 따라 좌우로 이동하면서 곡선이 있는 돔부에 후프 와인딩 및 보강을 위해서는 그 형상에 따라 회전할 필요성이 있게 된다. 만일 기존 방식으로 와인딩시에는 고무 스트립이나 복합소재가 돔부 표면에 정확하게 붙어있지 않고 들뜨는 현상이 발생하게 된다. 상기 요잉 운동은 90도 방향 내지 후프(Hoop) 방향 보강시에도 돔부 보강에 필요한 움직임을 제공할 수 있다.In particular, in the case of a yawing movement, while moving left and right along the axial direction when winding the dome hoop, it is necessary to rotate according to the shape of the curved dome to wind and reinforce the hoop. If winding in the conventional way, the rubber strip or composite material is not accurately attached to the surface of the dome part, and a lifting phenomenon occurs. The yawing motion may provide a movement necessary for reinforcing the dome part even when reinforcing in a 90 degree direction or a hoop direction.
또한, 본 발명에 따른 다기능 복합 와인딩 장치를 이용한 압력용기 제조방법은 시스템을 통하여 위치 동기화가 가능하여 고무 와인딩부와 복합소재 와인딩부가 동일한 시작점을 갖도록 하는 단계와, 고무 스트립 와인딩부에서 공급되는 고무 스트립을 맨드릴 돔부 및 실린더부 표면에 연속적으로 후프 와인딩(hoop winding)하여 고무층을 형성하는 단계와; 복합소재 와인딩부에서 공급된 복합소재를 상기 고무층 표면에 (helical winding)하여 복합소재층을 형성하는 단계와; 복합소재 와인딩부에서 공급된 복합소재를 수평하게 이동시키면서 상기 복합소재층 표면에 수평하게 부착하여 축방향보강을 하는 단계;를 포함하되, 상기 고무 스트립 와인딩부 및 복합소재 와인딩부는 좌우로 움직임으로써, 돔부에 후프 와인딩이 가능하거나 또는 돔부에 축보강이 가능하도록 하는 요잉(yawing) 운동과; 축방향으로 움직이며 맨드릴 표면에 후프 와인딩과 헬리컬 와인딩이 가능하도록 아이 로테이션(Eye rotation) 운동;을 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the pressure container manufacturing method using the multifunctional composite winding device according to the present invention includes the steps of position synchronization through the system so that the rubber winding part and the composite material winding part have the same starting point, and the rubber strip supplied from the rubber strip winding part forming a rubber layer by continuously performing hoop winding on the surfaces of the dome portion and the cylinder portion of the mandrel; forming a composite material layer by helical winding the composite material supplied from the composite material winding unit on the surface of the rubber layer; Moving the composite material supplied from the composite material winding unit horizontally and attaching it horizontally to the surface of the composite material layer to reinforce it in the axial direction, but by moving the rubber strip winding unit and the composite material winding unit left and right, A yawing motion that enables hoop winding on the dome or shaft reinforcement on the dome; It is characterized by performing an eye rotation movement to enable hoop winding and helical winding on the mandrel surface while moving in the axial direction.
본 발명에 따른 다기능 복합 와인딩 장치 및 이를 이용한 압력용기 제조방법에 의하면, 기존 복수의 와인딩 장치를 이용하여 고무 스트립 및 복합조재를 와인딩하는 과정은 물론, 맨드릴의 축방향으로 보강작업을 모두 하나의 장치에서 수행할 수 있고, 그로 인해 설치 공간 및 설비 비용을 크게 줄일 수 있으며, 성형 공정의 효율성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.According to the multifunctional composite winding device and the pressure vessel manufacturing method using the same according to the present invention, the process of winding the rubber strip and the composite material using a plurality of existing winding devices, as well as the reinforcing work in the axial direction of the mandrel, are all performed in one device. It can be performed in, thereby greatly reducing the installation space and equipment costs, and has the effect of maximizing the efficiency of the molding process.
또한, 본 발명은 축방향 보강을 위해 AFP(Automatic Fiber Placement) 등의 별도의 장치를 사용하지 않고 연속적인 공정 수행이 가능한 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of enabling continuous processing without using a separate device such as AFP (Automatic Fiber Placement) for axial reinforcement.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
도 1은 본 발명의 다기능 복합 와인딩 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 다기능 복합 와인딩 장치의 주요 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 헤드부 구조를 나타내는 사시도이다.
도 4a는 본 발명에서 고무 스트립을 돔부에 후프 와인딩하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 4b는 본 발명의 다기능 복합 와인딩 장치를 이용하여 S1단계에서 고무 스트립을 후프 와인딩(hoop winding)하는 모습을 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다기능 복합 와인딩 장치를 이용하여 S2단계에서 복합소재를 헬리컬 와인딩(helical winding)하는 모습을 나타낸 평면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다기능 복합 와인딩 장치를 이용하여 S3단계에서 복합소재를 축방향보강하는 모습을 나타낸 평면도 및 일부 확대도이다.
도 7은 종래 와인딩 장치 구조를 나타낸 도면이다.1 is a plan view schematically showing the overall configuration of a multifunctional composite winding device of the present invention.
Figure 2 is a perspective view showing the main configuration of the multifunctional composite winding device of the present invention.
3 is a perspective view showing the head structure of the present invention.
4A is a view showing hoop winding of a rubber strip to a dome portion in the present invention, and FIG. 4B is a plan view showing hoop winding of a rubber strip in step S1 using the multifunctional composite winding device of the present invention. am.
5 is a plan view showing a state of helical winding a composite material in step S2 using the multifunctional composite winding device of the present invention.
Figures 6a and 6b is a plan view and a partial enlarged view showing a state of axially reinforcing the composite material in step S3 using the multifunctional composite winding device of the present invention.
7 is a view showing the structure of a conventional winding device.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention of a user or operator or a precedent. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
본 발명에서 사용하는 용어 중 복합소재는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유 등 유기/무기 섬유와 섬유에 수지를 함침시켜 제조한 프리프레그를 포함한다.Among the terms used in the present invention, composite materials include organic/inorganic fibers such as glass fibers, carbon fibers, and aramid fibers, and prepregs manufactured by impregnating fibers with resins.
본 발명에서 사용하는 용어 중 '고무'는 천연고무는 물론 SBR, NBR, EPDM 등과 같은 내열고무를 말하며 내열 및 단열 성능 증진을 위하여 탄소섬유, 아라미드 섬유, 실리카 섬유가 필러로 첨가되거나 가류처리 된 고무를 포함한다. 고무는 미가류 상태의 고무를 말하며 프리폼 작업으로 인하여 일부 표면만 가류된 것을 포함한다.Among the terms used in the present invention, 'rubber' refers to heat-resistant rubber such as SBR, NBR, EPDM, etc. as well as natural rubber, and is a rubber in which carbon fiber, aramid fiber, or silica fiber is added as a filler or vulcanized to improve heat resistance and insulation performance. includes Rubber refers to rubber in an unvulcanized state, and includes rubber in which only a part of the surface is vulcanized due to the preform operation.
도 1은 본 발명의 다기능 복합 와인딩 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 2는 본 발명의 다기능 복합 와인딩 장치의 주요 구성을 나타내는 사시도이며, 도 3은 본 발명의 헤드부 구조를 나타내는 사시도이고, 도 4a는 본 발명에서 고무 스트립을 돔부에 후프 와인딩하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 4b는 본 발명의 다기능 복합 와인딩 장치를 이용하여 S1단계에서 고무 스트립을 후프 와인딩(hoop winding)하는 모습을 나타낸 평면도이며, 도 5는 본 발명의 다기능 복합 와인딩 장치를 이용하여 복합소재를 헬리컬 와인딩(helical winding)하는 모습을 나타낸 평면도이고, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다기능 복합 와인딩 장치를 이용하여 S3단계에서 복합소재를 축방향보강하는 모습을 나타낸 평면도 및 일부 확대도이다.1 is a plan view schematically showing the overall configuration of a multifunctional composite winding device of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing the main configuration of the multifunctional composite winding device of the present invention, Figure 3 is a perspective view showing the head structure of the present invention 4A is a view showing hoop winding of a rubber strip to a dome portion in the present invention, and FIG. 4B is a view showing hoop winding of a rubber strip in step S1 using the multifunctional composite winding device of the present invention. 5 is a plan view showing helical winding of a composite material using the multifunctional composite winding device of the present invention, and FIGS. 6a and 6b are S3 using the multifunctional composite winding device of the present invention. It is a plan view and a partially enlarged view showing the axial reinforcement of the composite material in the step.
도 1 내지 도 6b를 참조하면, 본 발명에 따른 다기능 복합 와인딩 장치(100)는 하나의 와인딩 장치를 이용하여 고무 스트립(A), 복합소재(B) 등의 이종 복합 소재에 대한 와인딩을 순차로 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 축방향보강까지 일체로 수행할 수 있기 때문에 와인딩 성형 작업의 효율성을 크게 향상시킬 수 있는 특징이 있다.1 to 6B, the multifunctional
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 다기능 복합 와인딩 장치(100)는 크게 맨드릴(10)을 회전가능하도록 지지하는 맨드릴 지지부(20)와, 상기 맨드릴 지지부(20)의 전방에 배치되는 가이드레일(121)과, 상기 가이드레일(121) 상에 설치되어 상기 맨드릴(10)의 축방향을 따라 이동하는 대차(101)와, 상기 대차(101)의 일측에 탑재되며 고무 스트립(A)을 상기 맨드릴(10) 표면에 와인딩하는 고무 스트립 와인딩부(110a)와, 상기 대차(101)의 타측에 탑재되며 복합소재(B)를 와인딩된 고무 스트립 표면에 와인딩하는 복합소재 와인딩부(110b)를 포함하여 이루어질 수 있다.More specifically, the multifunctional
본 발명의 맨드릴 지지부(20)는 상기 맨드릴(10)의 일단에 마련된 샤프트(11)를 지지하는 주축(21)과, 상기 맨드릴(10)의 타단에 마련된 샤프트(11)를 지지하는 테일스톡(22)과, 상기 주축(21)을 회전시키는 모터 등의 회전장치를 포함할 수 있다.The mandrel support
그리고 상기 테일스톡(22)은 도시하지 않았지만 맨드릴(10)의 길이 방향을 따라 이동가능하도록 레일 상에 설치될 수 있는데, 테일스톡을 좌우로 이동할 수 있기 때문에 크고 작은 다양한 크기의 맨드릴에 적용할 수 있다.In addition, although the
본 발명의 대차(101)는 가이드레일(121)에 설치되어 맨드릴(10)의 길이 방향을 따라 좌우로 반복 이동하면서 와인딩할 수 있도록 해주는 역할을 한다.The bogie 101 of the present invention is installed on the
상기 고무 스트립 와인딩부(110a)는 크게 제1크릴(creel)부(110a')와, 제1가이드부(111)와, 제1헤드부(117a)를 포함할 수 있다.The rubber
상기 제1크릴부(110a')는 고무 스트립을 공급하도록 고무 스트립이 감겨있다.A rubber strip is wound around the
상기 제1가이드부(111)는 상기 제1크릴부(110a')와 제1헤드부(117a) 사이에 배치되어 제1크릴부(110a')에서 공급되는 고무 스트립이 꼬이지 않고 안정적으로 공급되도록 가이드하는 역할을 한다.The
상기 제1헤드부(117a)는 고무 스트립(A)이 맨드릴(10) 표면에 와인딩되도록 안내하는 역할을 하는 것으로서, 제1지지몸체(115)에 회전가능하게 설치되며 중앙에 관통홀이 형성된 회전드럼(116)과, 상기 회전드럼(116)의 일단에 설치되어 상기 회전드럼(116)과 함께 회전하면서 상기 관통홀(116a)을 통해 인출된 고무 스트립(A)을 지지하는 가이드롤러부를 포함하는 것을 예시할 수 있다. The
여기서, 상기 가이드롤러부는 상기 회전드럼(116)에서 연장되는 한 쌍의 지지편(117')과, 상기 한 쌍의 지지편(117') 사이에 설치되는 복수의 가이드롤러(117'')로 구성될 수 있다.Here, the guide roller unit includes a pair of support pieces 117' extending from the
상기 가이드롤러(117'')는 상기 회전드럼(116)에 의해 미리 설정된 방향으로 회전하거나 각도를 유지하게 되는데, 이러한 회전 및 각도 유지는 후프, 헬리컬 와인딩 및 축방향보강에 따라 설정된다.The guide roller 117'' rotates in a preset direction or maintains an angle by the
예를 들어 후프 와인딩의 경우 가이드롤러가 수평을 유지한 상태에서 와인딩이 이루어지고, 헬리컬 와인딩의 경우 유리섬유, 카본섬유 등 유기/무기 섬유 등에 수지를 함침시켜 제조한 프리프레그와 같은 복합소재가 맨드릴의 좌우 돔부에서 감긴 후 되돌아올 때 상기 회전드럼이 회전하여 가이드 롤러가 맨드릴과 일정한 각도를 유지할 수 있도록 한 상태에서 와인딩이 이루어지게 된다.For example, in the case of hoop winding, winding is performed while the guide roller is kept horizontal, and in the case of helical winding, a composite material such as prepreg manufactured by impregnating organic/inorganic fibers such as glass fiber and carbon fiber with resin is used as a mandrel. When returning after winding in the left and right domes, the rotating drum rotates so that the guide roller maintains a constant angle with the mandrel, and winding is performed.
상기 복합소재 와인딩부(110b)는 복합소재를 공급하는 제2크릴(creel)부(110b')와, 상기 제2크릴부에서 공급되는 복합소재(B)를 가이드하는 제2가이드부와, 제2지지몸체와, 상기 제2지지몸체에 회전가능하게 설치되며 중앙에 관통홀이 형성된 회전드럼과, 상기 회전드럼의 일단에 설치되어 상기 회전드럼과 함께 회전하면서 상기 관통홀을 통해 인출된 복합소재(B)를 지지하는 가이드롤러부를 포함하는 제2헤드부(117b)를 포함하여 구성될 수 있다.The composite
상기 복합소재 와인딩부를 구성하는 구성들은 앞서 설명한 고무 스트립 와인딩부의 구성들과 대응되는 것이므로 그 자세한 설명은 생략한다.Since the components constituting the composite material winding unit correspond to the components of the rubber strip winding unit described above, a detailed description thereof will be omitted.
본 발명의 다기능 복합 와인딩 장치는 고무 스트립 와인딩부의 가이드롤러부와, 복합소재 와인딩부의 가이드롤러부를 가지게 되는데, 이 두 가이드롤러부가 동일한 위치의 와인딩 시작점을 갖도록 해야 하는데, 그 방식은 제어시스템 상에서 원점 위치 동기화를 통해 구현할 수 있다.The multifunctional composite winding device of the present invention has a guide roller part of the rubber strip winding part and a guide roller part of the composite material winding part, and these two guide roller parts must have the same winding start point. It can be implemented through synchronization.
한편, 본 발명의 고무 스트립 와인딩부와, 복합소재 와인딩부에서는 각각 축방향보강이 가능한데, 기존의 와인딩 장치는 최소 각도가 12°이하 및 90°각도에서는 와인딩이 어려운데, 본 발명에서는 상술한 회전드럼과 가이드롤러부의 조합을 통해 와인딩이 가능하다.On the other hand, in the rubber strip winding unit and the composite material winding unit of the present invention, axial reinforcement is possible, respectively. In the existing winding device, winding is difficult at a minimum angle of 12 ° or less and a 90 ° angle, but in the present invention, the above-described rotary drum Winding is possible through a combination of the guide roller and the guide roller.
본 발명에 따른 기능 복합소재 와인딩 장치를 이용한 압력용기 제조방법은 시스템을 통하여 위치 동기화가 가능하여 고무 와인딩부와 복합소재 와인딩부가 동일한 시작점을 갖도록 하는 단계와, 도 4에 도시된 바와 같이 고무 스트립 와인딩부에서 공급되는 고무 스트립을 맨드릴 돔부 및 실린더부 표면에 연속적으로 후프 와인딩(hoop winding)하여 고무층을 형성하는 S1단계와, 도 5에 도시된 바와 같이 복합소재 와인딩부에서 공급된 복합소재를 상기 고무층 표면에 헬리컬 와인딩(helical winding)하여 복합소재층을 형성하는 S2단계와, 도 6에 도시된 바와 같이 복합소재 와인딩부에서 공급된 복합소재를 수평하게 이동시키면서 상기 복합소재층 표면에 수평하게 부착하여 축방향보강을 하는 S3단계를 포함하여 이루어질 수 있다.The method for manufacturing a pressure vessel using a functional composite material winding device according to the present invention includes the steps of position synchronization through the system so that the rubber winding part and the composite material winding part have the same starting point, and the rubber strip winding as shown in FIG. Step S1 of forming a rubber layer by continuously hoop winding the rubber strip supplied from the unit on the surface of the mandrel dome unit and the cylinder unit, and as shown in FIG. 5, the composite material supplied from the composite material winding unit is used as the rubber layer. Step S2 of forming a composite material layer by helical winding on the surface, and horizontally attaching the composite material to the surface of the composite material layer while horizontally moving the composite material supplied from the composite material winding unit as shown in FIG. It can be made including step S3 of axial reinforcement.
다만, 상기 S1단계에서 고무 스트립은 후프 와인딩(hoop winding)되고, 상기 S2단계에서 복합소재는 헬리컬 와인딩(helical winding)이 이루어지는 것으로 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 S1단계의 고무 스트립 및 S2단계의 복합소재는 각각 후프 와인딩(hoop winding), 헬리컬 와인딩(helical winding)은 물론 이들의 조합된 방식이 모두 가능하다.However, it is exemplified that the rubber strip is hoop wound in step S1 and helical winding is performed on the composite material in step S2, but is not limited thereto. For example, the rubber strip in step S1 and the composite material in step S2 may be hoop winding, helical winding, or a combination thereof.
한편, 본 발명의 고무 스트립 와인딩부 및 복합소재 와인딩부는 좌우로 움직이며 돔부에 후프 와인딩이 가능하도록 하는 요잉(yawing) 운동과, 축방향으로 움직이며 맨드릴 표면에 후프 와인딩과 헬리컬 와인딩이 가능하도록 아이 로테이션(Eye rotation) 운동을 수행하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the rubber strip winding part and the composite material winding part of the present invention move left and right to enable hoop winding on the dome, and move in the axial direction to enable hoop winding and helical winding on the mandrel surface. It is characterized by performing an eye rotation exercise.
여기서, 특히 요잉(yawing) 운동의 경우, 돔부 후프 와인딩 시에 축방향을 따라 이동하면서 곡선이 있는 돔부에 후프 와인딩 및 보강을 위해서는 그 형상에 따라 회전할 수 있도록 해준다. 만일 기존 방식으로 와인딩시에는 고무 스트립이나 복합소재가 돔부 표면에 정확하게 붙어있지 않고 들뜨는 현상이 발생하게 되는 문제가 있다. Here, in particular, in the case of yawing motion, while moving along the axial direction when winding the dome hoop, it allows the dome to rotate according to its shape for winding and reinforcing the hoop on the curved dome. When winding in the conventional way, there is a problem in that the rubber strip or the composite material is not accurately attached to the surface of the dome part and a lifting phenomenon occurs.
이러한 요잉 운동은 90도 방향 내지 후프(Hoop) 방향 보강시에도 돔부 보강에 필요한 움직임을 제공할 수 있다.This yawing motion can provide a movement necessary for reinforcing the dome part even when reinforcing in a direction of 90 degrees or in a hoop direction.
본 발명의 다기능 복합 와인딩 장치는 5축 구동으로 갠츄리 타입으로 구성되는 것을 특징으로 한다.The multifunctional composite winding device of the present invention is characterized in that it is composed of a gantry type with a 5-axis drive.
결론적으로, 본 발명에 따른 다기능 복합 와인딩 장치 및 이를 이용한 압력용기 제조방법에 의하면, 기존 복수의 와인딩 장치를 이용하여 복합재를 성형하는 과정을 하나의 장치에서 수행할 수 있고, 그로 인해 설치 공간 및 설비 비용을 크게 줄일 수 있으며, 성형 공정의 효율성을 극대화할 수 있는 장점이 있다.In conclusion, according to the multifunctional composite winding device and the pressure vessel manufacturing method using the same according to the present invention, the process of forming a composite material using a plurality of existing winding devices can be performed in one device, thereby providing installation space and equipment It can greatly reduce cost and has the advantage of maximizing the efficiency of the molding process.
또한, 본 발명은 축방향 보강을 위해 AFP(Automatic Fiber Placement) 등의 별도의 장치를 사용하지 않고 연속적인 공정 수행이 가능하다.In addition, the present invention can perform a continuous process without using a separate device such as AFP (Automatic Fiber Placement) for axial reinforcement.
이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention described above is only exemplary, and those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, it will be well understood that the present invention is not limited to the forms mentioned in the detailed description above. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the present invention includes all modifications, equivalents and alternatives within the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.
100 : 와인딩 장치
101 : 대차
110a : 고무 스트립 와인딩부
110b : 복합소재 와인딩부
110a' : 제1크릴부
111 : 제1가이드부
115 : 제1지지몸체
116 : 회전드럼
117a : 제1헤드부
117' : 지지편
117'' : 가이드롤러
121 : 가이드레일
10 : 맨드릴
11 : 샤프트
20 : 맨드릴 지지부
21 : 주축
22 : 테일스톡
A : 고무 스트립
B : 복합소재100: winding device 101: bogie
110a: rubber
110a': first creel unit 111: first guide unit
115: first support body 116: rotary drum
117a: first head part 117': support piece
117'': guide roller 121: guide rail
10: mandrel 11: shaft
20: mandrel support 21: main shaft
22: tail stock A: rubber strip
B: composite material
Claims (7)
맨드릴을 회전가능하도록 지지하는 맨드릴 지지부와;
상기 맨드릴 지지부의 전방에 배치되는 가이드레일과;
상기 가이드레일 상에 설치되어 상기 맨드릴의 축방향을 따라 이동하는 대차와;
상기 대차의 일측에 탑재되며 고무 스트립을 상기 맨드릴 표면에 와인딩하는 고무 스트립 와인딩부와;
상기 대차의 타측에 탑재되며 복합소재를 맨드릴 표면 또는 와인딩된 고무 스트립 표면에 와인딩하는 복합소재 와인딩부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 와인딩 장치.
In the multifunctional composite winding device for winding a rubber strip and a composite material on a mandrel,
a mandrel support for rotatably supporting the mandrel;
a guide rail disposed in front of the mandrel support;
a bogie installed on the guide rail and moving along the axial direction of the mandrel;
a rubber strip winding unit mounted on one side of the bogie and winding the rubber strip to the surface of the mandrel;
A multifunctional composite winding device comprising a; composite material winding unit mounted on the other side of the bogie and winding the composite material on the surface of the mandrel or the wound rubber strip.
상기 맨드릴 지지부는 상기 맨드릴의 일단에 마련된 샤프트를 지지하는 주축과, 상기 맨드릴의 타단에 마련된 샤프트를 지지하는 테일스톡과, 상기 주축을 회전시키는 회전장치를 포함하되,
상기 테일스톡은 맨드릴의 길이 방향을 따라 이동가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 와인딩 장치.
According to claim 1,
The mandrel support includes a main shaft supporting a shaft provided at one end of the mandrel, a tailstock supporting a shaft provided at the other end of the mandrel, and a rotating device for rotating the main shaft,
The multifunctional composite winding device, characterized in that the tail stock is movably installed along the longitudinal direction of the mandrel.
상기 고무 스트립 와인딩부 또는 복합소재 와인딩부에서는 고무 스트립 또는 복합소재를 맨드릴의 축방향을 따라 수평하게 부착하는 축방향보강 작업이 가능한 것을 특징으로 하는 다기능 복합 와인딩 장치.
According to claim 1,
The multifunctional composite winding device, characterized in that the rubber strip winding unit or composite material winding unit can perform an axial reinforcement operation of horizontally attaching the rubber strip or composite material along the axial direction of the mandrel.
상기 고무 스트립 와인딩부는 고무 스트립을 공급하는 제1크릴(creel)부와;
상기 제1크릴부에서 공급되는 고무 스트립을 가이드하는 제1가이드부와;
상기 제1지지몸체와, 상기 제1지지몸체에 회전가능하게 설치되며 중앙에 관통홀이 형성된 회전드럼과, 상기 회전드럼의 일단에 설치되어 상기 회전드럼과 함께 회전하면서 상기 관통홀을 통해 인출된 고무 스트립을 지지하는 가이드롤러부를 포함하는 제1헤드부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 와인딩 장치.
According to claim 1,
The rubber strip winding unit includes a first creel unit supplying a rubber strip;
a first guide part for guiding the rubber strip supplied from the first creel part;
The first support body, a rotary drum rotatably installed in the first support body and having a through hole in the center, and a rotary drum installed at one end of the rotary drum and drawn out through the through hole while rotating together with the rotary drum. Multifunctional composite winding device comprising a; first head portion including a guide roller portion for supporting the rubber strip.
상기 복합소재 와인딩부는 복합소재를 공급하는 제2크릴(creel)부와;
상기 제2크릴부에서 공급되는 복합소재를 가이드하는 제2가이드부와;
상기 제2지지몸체와, 상기 제2지지몸체에 회전가능하게 설치되며 중앙에 관통홀이 형성된 회전드럼과, 상기 회전드럼의 일단에 설치되어 상기 회전드럼과 함께 회전하면서 상기 관통홀을 통해 인출된 복합소재를 지지하는 가이드롤러부를 포함하는 제2헤드부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 와인딩 장치.
According to claim 1,
The composite material winding unit and a second creel (creel) for supplying a composite material;
a second guide unit for guiding the composite material supplied from the second creel unit;
The second support body, a rotary drum rotatably installed in the second support body and having a through hole in the center, and a rotary drum installed at one end of the rotary drum and drawn out through the through hole while rotating together with the rotary drum. A multifunctional composite winding device comprising a; second head portion including a guide roller portion for supporting the composite material.
상기 고무 스트립 와인딩부 및 복합소재 와인딩부는,
좌우로 움직임으로써, 돔부에 후프 와인딩이 가능하거나 또는 돔부에 축보강이 가능하도록 하는 요잉(yawing) 운동과;
축방향으로 움직이며 맨드릴 표면에 후프 와인딩과 헬리컬 와인딩이 가능하도록 아이 로테이션(Eye rotation) 운동;을 수행하는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 와인딩 장치.
According to claim 1,
The rubber strip winding part and the composite material winding part,
By moving left and right, a yawing motion to enable hoop winding on the dome or shaft reinforcement on the dome;
A multifunctional composite winding device characterized in that it performs an eye rotation movement to enable hoop winding and helical winding on the mandrel surface while moving in the axial direction.
시스템을 통하여 위치 동기화가 가능하여 고무 와인딩부와 복합소재 와인딩부가 동일한 시작점을 갖도록 하는 단계와;
고무 스트립 와인딩부에서 공급되는 고무 스트립을 맨드릴 돔부 및 실린더부 표면에 연속적으로 후프 와인딩(hoop winding)하여 고무층을 형성하는 단계와;
복합소재 와인딩부에서 공급된 복합소재를 상기 고무층 표면에 후프 와인딩(hoop winding) 및 헬리컬 와인딩(helical winding)하여 복합소재층을 형성하는 단계와;
복합소재 와인딩부에서 공급된 복합소재를 수평하게 이동시키면서 상기 복합소재층 표면에 수평하게 부착하여 축방향보강을 하는 단계;를 포함하되,
상기 고무 스트립 와인딩부 및 복합소재 와인딩부는 좌우로 움직임으로써, 돔부에 후프 와인딩이 가능하거나 또는 돔부에 축보강이 가능하도록 하는 요잉(yawing) 운동과; 축방향으로 움직이며 맨드릴 표면에 후프 와인딩과 헬리컬 와인딩이 가능하도록 아이 로테이션(Eye rotation) 운동;을 수행하는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 와인딩 장치를 이용한 압력용기 제조방법.
In the pressure vessel manufacturing method using the multifunctional composite winding device of any one of claims 1 to 6,
Position synchronization is possible through the system so that the rubber winding part and the composite material winding part have the same starting point;
forming a rubber layer by continuously hoop-winding the rubber strip supplied from the rubber strip winding unit to the surfaces of the mandrel dome unit and the cylinder unit;
forming a composite material layer by hoop winding and helical winding the composite material supplied from the composite material winding unit on the surface of the rubber layer;
Moving the composite material supplied from the composite material winding unit horizontally and attaching it horizontally to the surface of the composite material layer to reinforce it in the axial direction; including,
a yawing motion for enabling hoop winding on the dome part or shaft reinforcement for the dome part by moving the rubber strip winding part and the composite material winding part left and right; A pressure vessel manufacturing method using a multifunctional composite winding device, characterized in that it performs an eye rotation movement to enable hoop winding and helical winding on the surface of the mandrel while moving in the axial direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210179841A KR102625593B1 (en) | 2021-12-15 | 2021-12-15 | Multifunctional composite winding device and pressure vessel winding molding method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210179841A KR102625593B1 (en) | 2021-12-15 | 2021-12-15 | Multifunctional composite winding device and pressure vessel winding molding method using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230090780A true KR20230090780A (en) | 2023-06-22 |
| KR102625593B1 KR102625593B1 (en) | 2024-01-16 |
Family
ID=86989463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210179841A KR102625593B1 (en) | 2021-12-15 | 2021-12-15 | Multifunctional composite winding device and pressure vessel winding molding method using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102625593B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07266438A (en) * | 1994-03-30 | 1995-10-17 | Toray Ind Inc | Filament winding and device therefor |
| KR100222276B1 (en) * | 1995-08-31 | 1999-10-01 | 최동환 | Manufacturing method of composite pressure container |
| JP6813194B2 (en) * | 2017-01-20 | 2021-01-13 | サムテック株式会社 | Filament winding method and filament winding equipment for using it |
| KR102247198B1 (en) | 2019-12-31 | 2021-04-30 | 한화솔루션 주식회사 | Filament-winding forming apparatus and method thereof |
-
2021
- 2021-12-15 KR KR1020210179841A patent/KR102625593B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07266438A (en) * | 1994-03-30 | 1995-10-17 | Toray Ind Inc | Filament winding and device therefor |
| KR100222276B1 (en) * | 1995-08-31 | 1999-10-01 | 최동환 | Manufacturing method of composite pressure container |
| JP6813194B2 (en) * | 2017-01-20 | 2021-01-13 | サムテック株式会社 | Filament winding method and filament winding equipment for using it |
| KR102247198B1 (en) | 2019-12-31 | 2021-04-30 | 한화솔루션 주식회사 | Filament-winding forming apparatus and method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102625593B1 (en) | 2024-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8517206B2 (en) | High pressure storage vessel | |
| US20150292677A1 (en) | Method of manufacturing a compressed gas cylinder | |
| KR20120137302A (en) | Filament winding method, filament winding apparatus and tank | |
| US9381710B2 (en) | Tank and method of manufacturing the same | |
| JP5609249B2 (en) | High pressure tank manufacturing method, high pressure tank manufacturing apparatus, and high pressure tank | |
| JP2016166617A (en) | High-pressure tank and manufacturing method of high-pressure tank | |
| US7547371B2 (en) | Composite architectural column | |
| KR102625593B1 (en) | Multifunctional composite winding device and pressure vessel winding molding method using the same | |
| JP5257736B2 (en) | Tank manufacturing method and tank manufacturing equipment | |
| JP4085780B2 (en) | Pressure vessel manufacturing method and fiber bundle array device | |
| JP2010249147A (en) | Frp tank and method for manufacturing the same | |
| JP6081860B2 (en) | Composite container, composite container manufacturing method, and composite container manufacturing system | |
| JP2012045826A (en) | Method for manufacturing pressure container | |
| JP2005113963A (en) | Pressure resistant container manufacturing method | |
| JP5120555B2 (en) | Tank manufacturing method | |
| KR102217830B1 (en) | Filament winding apparatus | |
| WO2010058451A1 (en) | Apparatus for producing frp tank | |
| KR102629780B1 (en) | Pressure vessel manufacturing method using rubber and composite materials | |
| JP2009184223A (en) | Apparatus and method for manufacturing fiber-reinforced plastic molded object | |
| KR102655005B1 (en) | Method and system for winding filament around a winding support | |
| LU500070B1 (en) | Process and systems for winding a filament around a winding support | |
| JP2010084908A (en) | Gas tank, and method of manufacturing gas tank | |
| McLarty | Control of filament winding parameters | |
| JP2009166434A (en) | Method for winding resin impregnated fiber to rotating body | |
| JP2019074163A (en) | Method for manufacturing tank |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |