KR930003320B1 - 섬유재료의 권선방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

섬유재료의 권선방법 및 그 장치

제 1 도는 본 발명에 따른 권선장치의 한 실시예의 사시도.

제 2 도는 제 1 도에 도시된 권선장치의 개략적인 측면도.

제 3 도는 본 발명에 따른 권선장치의 또다른 실시예의 측면벽 중간부분의 측면도.

제4(a)도 및 제4(b)도는 본 발명의 공정의 한 실시예에 따른 섬유재료가 권선된 섬유 강화 플라스틱 비임의 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 권선장치 3 : 회전축

5,7 : 측면벽 15 : 종방향 구멍

9A,9B,11A,11B : 슬릿 21A,21B,21C : 볼트

23A,23B,25A,25B : 돌출단부 31 : 저장장치

33A,33B : 스풀 35A,35B : 절결장치

47,49 : 덮개편 53 : 피봇

본 발명은 섬유재료를 복수개의 래핑으로 권선하는 방법 및 이에 유용한 권선장치에 관한 것이다. 권선장치는 한개의 회전축과 두개의 측면벽을 갖는다.

판스프링과 같은 에너지 흡수비임은 주로 자동차 산업에서의 많은 응용분야에 유용하다.

현재에도 금속으로 제조된 다판 스프링은, 경량이고 수명이 길며 부식되지 않는 섬유 강화 플라스틱 판스프링의 공지된 잇점에도 불구하고, 산업에 사용되고 있다(미합중국 특허 제4,414,049호 참조). 현재까지 공지된 가장 양호한 섬유 강화 플라스틱 판스프링은 종방향에서 굴곡진 형상을 하며, 스프링의 종방향에서 중심부로부터 최소한 이 길이의 주요부를 따라 단부로 감소되는 단면을 갖는 포물선형 스프링이다. 이러한 판스프링은 에너지를 균등하게 흡수할 수 있으며 우수한 강도 대 질량비를 갖는다.

금속 판스프링을 널리 사용하는 주된 이유는 섬유 강화 플라스틱 판스프링을 경제적으로 제조할 수 없기 때문이다.

섬유 강화 플라스틱 판스프링을 제조하는 공지된 방법은 (1) 성형재/박판 압축 성형 및 (2) 필라멘트 권선이다.

제 1 방법에 따른 예비 주입된 필라멘트, 건조된 또는 축축한 섬유질의 처리된 박판 또는 층은 성형틀안에 위치하게 된다. 그러나, 이 방법은 노동집약적이므로 비용이 많이 든다.

그러므로 필라멘트 권선방법이 제안되었다.

축에 대해 형성기를 회전시킴으로써 섬유층이 형성기의 타원형 표면에 권선되는 섬유 강화 플라스틱 판스프링의 제조방법은 유럽 특허 공고 제0 005 916호에 기술되어 있다. 충분한 양의 섬유가 형성기에 적층되면 수지 매트릭스에서 무작위로 놓여진 섬유로부터 예비 형성된 스페이서 요소는 형성기에 사용된다. 형성기에 더 권선됨으로써 섬유층은 더 적층된다. 완성된 조립체는 형성기의 단부에서 절결된다. 이로써 두개의 타원형 판스프링 부분이 형성된다. 제조된 스프링은 스프링의 종방향으로 놓여진 제1 및 제 2 섬유층을 가지며 그 사이에는 수지 매트릭스에 무작위로 놓여진 섬유로부터 예비 성형된 스페이서 요소가 있다. 불리하게도 스페이서 요소는 많은 에너지를 흡수할 수 없다. 스프링에 종방향으로 놓여진 섬유와 같은 판스프링의 하중 지지부는 스프링의 전 길이에 걸쳐 일정한 두께를 갖는다. 이는 스프링의 에너지 흡수 능력을 증가시킨다. 더우기, 다른 물리특성을 갖는 몇몇 재료를 사용하면 스프링이 응력이 받을때 박리현상을 일으킬 수도 있다.

미합중국 특허 제4,414,049호에는 다수의 수지주입 필라멘트가 나란한 필라멘트 가닥의 연속 밴드안에 권선되어 있는 섬유 강화 플라스틱 판스프링의 제조방법이 기술되어 있다. 나란한 가닥은 핀에 대해 적층됨으로써 그 수가 증가되는 다수의 핀에 의해 기부에 형성된 패턴에 대해 적층된다. 핀이 삽입된 기부는 회전한다. 래핑이 완성되면 형성된 비임의 두께는 제 1 핀세트에 의해 형성된 영역에서 최대가 되며 최종 핀 세트에 의해 형성된 영역에서 최소가 된다. 래핑이 완성된 후에 가닥은 원하는 위치에서 절결되어 접히며 적층된 가닥은 필라멘트 강화 플라스틱을 처리하기 위한 열 및 압력에 대해 밀폐되고 노출되는 성형틀안에 위치하게 된다.

비록 이 공정으로 원하는 형상을 갖는 판스프링이 얻어지더라도 경제적이지는 못하다. 회전 기부는 추가의 핀이 삽입되는 시간마다 멈추게 된다.

유럽 특히 공고 제0 200 076호에 유사한 권선방법이 기술되어 있다. 권선장치는 한개의 회전축과 회전축에 수직하게 놓이며 서로 이격되게 배열된 두개의 단부벽을 구비한다. 각각의 단부벽은 핀이 삽입될 수 있는 다수의 구멍을 구비한다. 섬유재료는 핀주위에 감긴다. 미합중국 특허 제4,414,049호와 동일한 원리를 기본으로 하는 방법은 동일한 단점을 갖는다. 추가의 핀이 삽입될때마다 권선이 방해되어 시간이 많이 소모되어 비경제적이다.

일본국 특허출원 제56-141435호와 영문 요약서에는 섬유직물 테이프를 종방향으로 반복해서 접고 테이프의 부분들을 연속으로 쌓아올려서 섬유 강화 플라스틱 판스프링을 제조하는 방법이 기술되어 있다. 일본국 특허출원 제56-141435호의 도면은 미합중국 특허 제4,414,049호 및 유럽 특허 공고 제0 200 076호에 기술된 방법과 동일한 원리를 기본으로 하여 섬유 직물 테이프를 반복해서 접는 방법을 도시하며 이는 동일한 단점을 갖는다.

따라서, 적당히 높은 속도에서 권선을 허용하며 권선 공정이 빈번하게 방해받지 않는 기하학적 형상의 섬유 강화 플라스틱 비임을 제조하기 위해 섬유재료를 권선하는 권선장치 및 방법을 제공하는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명에 따라 한개의 회전축과 회전축에 대해 수직하며 서로 평행하게 배열된 두개의 측면벽을 갖는 권선장치는 각 측면벽이 각 측면벽(이의 단부는 권선장치가 작동할때 가장 큰 반경을 갖는다)의 양쪽 극단부 외부의 측면벽의 모서리까지 회전축으로부터 그리고 측면벽의 중간부분으로부터 연장되는 두개의 슬릿을 구비하는 것과, 볼트 공급원이 권선장치가 작동할 때 슬릿내로 볼트를 공급시킬 수 있을 정도로 배열되어 있도록 볼트는 슬릿의 폭보다 작은 직경과 두개의 측면벽 사이의 가장 긴 수직거리보다 큰 길이를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라 한개의 회전축과 회전축에 대해 수직하며 서로 평행하게 배열된 두개의 측면벽을 가진 권선장치에 의해, 섬유 재료를 권선하는 공정 동안에 섬유재료의 주요부가 놓이는 방향으로 대향 연장부를 가지며 한번 또는 그 이상의 섬유재료의 터언(turn)으로 구성되는 다수의 래핑으로 권선하는 방법은, 권선장치의 각 측면벽이 각 측면벽의 양쪽 극단부 외부의 측면벽 모서리에까지 회전축으로부터 그리고 측면벽의 중간부분으로부터 연장되는 두개의 슬릿을 구비하며, 슬릿의 폭보다 작은 직경과 두개의 측면벽 사이의 가장 긴 수직거리보다 큰 길이를 갖는 최소한 한개의 볼트는 권선장치가 회전하는 동안에 두개의 측면벽에 인접한 두개의 슬릿에 공급되고 한번 또는 그 이상의 섬유재료의 터언으로 쌓이며 섬유재료의 권선이 계속되는 동안 최소한 한개의 볼트가 두개의 측면벽의 인접한 두개의 슬릿에 공급되며, 섬유재료로 볼트를 래핑하고 볼트를 공급하는 것은 원하는 섬유 래핑의 수에 도달할때까지 계속되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 양호한 실시예는 청구범위에 기술되어 있다. 도면을 참조로 하는 것은 청구범위를 도면에 국한 시키려는 것이 아니다.

본 발명의 방법에 따른 권선된 섬유재료는 중심부로부터 최소한 이 길이의 일부분을 따라 단부로 향하는 종방향에서 감소하는 단면을 갖는 형태의 섬유 강화 플라스틱 비임으로 만드는데 유용하다.

본 발명은 섬유 강화 플라스틱 비임을 판스프링의 형태로 강화시키는데 적합하다. 섬유 강화 비임을 제조하는데 사용되는 섬유재료는 유리섬유로 구성되는 것이 양호하지만 면, 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트, 폴리아크릴 니트릴, 폴리아미드, 아라마이드, 탄소 및 세라믹 섬유와 같은 천연 및 합성재료로도 구성될 수 있다.

섬유재료는 예를들어 필라멘트의 형태로 사용될 수 있다. 조방 또는 얀(yarn)은 예를들어 미합중국 특허 제4,414,049호에 기술된 것과 같은 공지된 방법에 따른 필라멘트로부터 제조될 수 있다. 이와는 달리, 필라멘트는 섬유산업에서 널리 공지된 기술에 따른 테이프의 형태에 고정될 수 있다. 섬유 강화 플라스틱 비임의 비틀림 강성을 증가시키기 위해 주로 평행한 필라멘트를 갖는 직물 테이프가 사용될 수 있으며 필라멘트의 중심부분으로 비스듬하게 연장되는 필라멘트를 또한 포함할 수도 있다.

섬유재료는 권선 공정 이전에 주입(impregnation)될 수 있지만 권선 공정후에 주입시키는 것이 양호하다. 건조 섬유를 권선하는 것은 주입된 섬유를 권선하는 것보다 매우 용이하다. 이와달리 예를들어 가벼운 경화가능한 폴리에스터 성형재 조방과 같은 반 건조 섬유는 권선공정에 적합하다. 섬유재료를 주입시키는데 사용되는 플라스틱은 에폭시(epoxy), 폴리에스터 또는 비닐에스터 수지가 좋으며 특히 에폭시 수지가 양호하다. 가열 경화 수지 및 실온에서 경화가능한 수지가 사용될 수 있다. 섬유재료는 유럽 특허 공고 제0 200 076호에 기술된 수지와 주입될 수 있다. 권선 및 주입된 후에 비임의 굴곡진 형상에 적합한 공동을 갖는 성형틀에 비임의 종방향으로 놓인 섬유재료의 중심부분과 비임의 형태로 위치한 후에 비임이 형성되고 수지가 경화된다. 섬유 재료는 비임의 종방향에서 확장되어 성형틀에 위치하게 된다. 이와달리 비임의 형태인 건조 섬유재료는 성형틀에 위치하며 수지는 성형틀안에 분사되어 경화된다.

도면에서 제 1 도에 도시된 권선장치(1)는 회전축(3)과 두개의 평행한 측면벽(5,7)을 갖는다. 회전축은 종방향 구멍(15)을 구비하는 제거가능한 중심 볼트(13)를 갖는다. 측면벽(5,7)은 두개의 슬릿(9a,9b 및 11a,11b)을 각각 구비한다. 슬릿은 회전축(3) 가가이에 위치한 각 측면벽의 중간부분(10,12)으로부터 측면벽의 양쪽 극단부까지 평행하게 연장한다. 상기 극단부는 권선장치가 작동할때 가장 큰 회전 반경을 갖는다. 측면벽(5,7)에 있는 한개 또는 두개의 슬릿은 권선장치의 다른 측면벽과 접하는 개구가 있는 홈의 형상을 취할 수 있다.

다시 말해서, 측면벽(5 또는 7)의 한개의 아암에 있는 슬릿은 볼트를 제거하기 쉽도록 측면벽의 두께를 완전히 관통해야 하고 반면 이후에 설명되는 바와 같이 섬유 루프를 절결하기 위해, 제 1 측면벽과 대향하는 제 2 측면벽의 아암은 슬릿에 의해 완전히 관통된 두께를 필요로 하지 않는다. 제 2 측면벽은 사개물림(rabbet)된 내부 표면을 가질 수 있으므로 제 1 측면벽의 슬릿과 대향하는 채널을 형성하고 그리고나서 볼트의 한 단부는 채널안에 끼워지며 반면 다른 단부가 슬릿을 통해 제 1 측면벽의 외부 표면밖으로 완전히 통과한다.

권선장치는 작동할때 모터에 의해 구동될 수 있다(도시되지 않음). 모터는 두개의 측면벽(5,7)이 동시에 그러나 분리되어 회전하는 방법으로 배열될 수 있다. 그러나, 모터는 단지 한 측면벽만 구동시키며 구동력은 최소한 한개 양호하게는 두개의 결합편(39A,39B)에 의해 이 측면벽으로부터 다른 측면벽으로 전달된다. 결합편(39A,39B)은 사다리꼴판의 단면형상을 갖는다. 이 판은 측면벽(5,7) 사이의 거리보다 길며 슬릿(9A,11A, 및 9B,11B)사이에 꼭맞는 두께를 갖는다. 판의 가느다란 사다리꼴 단면 형태는 슬릿이 회전축 가까이에 테이퍼질때 슬릿(9A,11A 및 9B,11B)의 단부안으로 꽉끼는 것을 허용한다(도시되지 않음).

볼트(21A,11B,21C) 공급원은 권선장치가 작동할 때 슬릿내로 볼트를 공급시킬 수 있을 정도로 배열된다. 볼트는 슬릿(9A,9B 및 11A,11B)의 폭보다 작은 직경과, 두개의 측면벽(5,7) 사이의 거리보다 큰 길이를 갖는다. 양호하게도, 볼트는 a) 슬릿의 폭보다 작은 직경과 두개의 측면벽(5,7) 사이의 거리보다 큰 길이를 가진 원통형 부분 및 b) 원통형 부분과 단부부분 사이에 원형 홈이 위치하게 되는 단부부분을 갖는다. 단부부분은 또한 원통형상을 하며 원통형 부분 a)와 동일한 직경을 갖는다. 볼트의 전체 길이는 두개의 측면벽(5,7) 사이의 거리의 두배보다 크지는 않다. 이와는 달리, 볼트는 상기에 설명한 원통형 부분 a)와 원통형 부분 a)보다 큰 직경을 갖는 헤드 형상 단부부분 b)로 구성된다. 헤드 형상부분 또는 볼트상의 원형홈은 각 볼트의 단부 가까이에 용이하게 쥐어지는 부분을 제공함으로써 볼트의 철회를 용이하게 해준다. 여기에 대해서는 추출장치로 볼트를 제거하는 것이 설명된 부분에서 더 상세히 설명한다. 더우기, 볼트는 또다른 단면을 가질 수 있으며 외부로 향하고 최소한 볼트의 길이부분을 따라 연장되는 절결 모서리를 구비할 수도 있다. 이는 섬유재료의 루프가 볼트의 제거로 절결되도록 하는데 사용되며 여기에 대해서는 하기에 상세히 설명한다.

볼트(21A,21B,21C)는 저장장치(31)에 위치한다. 볼트 매거진과 같은 다양한 형태의 저장장치가 사용될 수 있다. 저장장치(31)는 양호하게도 바닥판(41)과 두개의 단부벽(43,45)과 두개의 덮개편(47,49)을 갖는다. 저장장치(31)는 두개의 측면홈(55,57)을 갖는데 각 홈은 덮개편, 단부벽 및 바닥판에 의해 형성된다. 저장장치는 피봇(53)에 대해 회전가능하다. 바닥판(41)의 한 측면은 단부벽(43,45)과 같은 높이가 아니고 돌출해 있다. 볼트보유기(51)는 바닥판의 돌출부에 고정된다. 볼트 보유기(51)는 볼트(21A,21B,21C)에 대해 평행한 방향에서 바닥판(41)에 고정되며 권선장치(1)의 두개의 측면벽(5,7) 사이의 거리보다 짧은 바아 형상을 갖는다.

비록 단지 한개의 저장장치(31)만 제 1 도에 도시되었지만 두개 또는 세개의 많은 저장장치가 본 발명의 권선장치에 배열될 수 있다. 저장장치는 권선장치의 작동시 측면벽(5,7)의 1회전시 슬릿(9A,11A 및 9B,11B) 안으로 공급될 수 있는 볼트의 수를 용이하게 변경시킬 수 있게 한다.

한 측면벽에서 홈 형상을 하는 각 측면벽(5,7)은 두개의 슬릿에 의해 네개의 분관(17A,17B,17C,17D 및 19A,19B,19C,19D)으로 분리된다. 슬릿에 의해 분리된 한쌍의 분관중의 한 분관(17B,17C 및 19B,19C)은 볼트(21A,21B,21C)의 반경보다 긴 돌출단부(23A,23B,25A,25B)를 구비한다. 측면벽당 두개씩 있는 네개의 돌출단부(23A,23B,25A,25B)는 회전축(3)에 대해 회전가능하게 대칭으로 그리고 측면벽(5,7)에 대해 평행한 평면에 대칭으로 배열된다. 돌출단부와 길이는 슬릿(9A,11A,9B,11B)안에 한번 공급되는 볼트(21A,21B,21C)의 수에 따라 달라진다. 슬릿안에 단 한개의 볼트가 공급되면 돌출단부는 볼트의 반경보다 크며 직경만한 길이를 갖는다. 돌출단부가 길면 권선장치의 작동시에 한개 이상의 볼트가 슬릿안에 공급될 수 있다.

권선장치의 양호한 실시예에서 각 측면벽(5,7)의 극단부에는 관통 구멍이 있는 측면 연장부(27A,28B,29A,29B)가 제공되어 있다. 측면 연장부는 관통구멍 대신에 예를들어 외부로 향하는 걸쇠와 같은 슬릿 및 브로킹 장치를 구비할 수 있다. 상기에 설명한 저장장치(31)는 두개의 인접 측면 연장부(27A,29A,27B,29B) 사이의 거리보다 작은 폭을 갖는다. 권선장치(1)는 두개의 인접 측면 연장부 및 중공형 스풀의 관통구멍을 통해 통과할 수 있는 핀(도시되지 않음)에 의해 측면 연장부(27A,29A,27B,29B)에 부착될 수 있는 중공형인 스풀(33A,33B)을 갖는다. 권선장치는 한개 또는 그 이상의 스풀 호울더(37A,37B)와, 한개 또는 그 이상의 절결장치(35A,35B) 및 한개 또는 그 이상의 볼트 추출기(59A,59B)를 가지는데 이에 대해서는 본 발며의 권선방법을 설명할때 자세히 설명한다.

상기에 설명한 권선장치(1)는 중심부로부터 최소한 이 길이의 중심부분을 따라 비임의 종방향에서 감소되며 굴곡진 형상을 취할 수 있는 단면을 갖는 섬유 강화 플라스틱 비임을 제조하기 위하여 섬유재료를 권선하는데 유용하다. 권선장치를 작동시키기 전에 스트랜드 또는 테이프에 결합될 수 있는 평행한 필라멘트, 조방 또는 얀은 중심 볼트(13)의 종방향 구멍(15)안에 주입된다. 단 한개의 측면벽(5 또는 7)이 한개 또는 그 이상의 모터(도시되지 않음)에 의해 구동되도록 고정되면 두개의 결합편(39A,39B)은 슬릿(9A,11A,9B,11B)안에 양호하게는 두개의 측면멱(5,7)을 견고하게 결합하기 위해 인접한 회전축(3)에 주입된다. 권선장치(1)의 슬릿안에 결합편(39A,39B)이 주입되기 이전 또는 주입된 후에 조방(roving), 드레이드(thread) 또는 스트랜드(strand)의 단부 또는 테이프의 단부는 종방향 구멍(15)안에 주입된다. 종방향 구멍(15)에 필라멘트, 조방, 얀 또는 스트랜드의 단부를 용이하게 주입시키기 위해서 이들 단부는 예를들어 가열 경화성 또는 가열 가소성 수지에 의해 서로 양호하게 결합된다.

예를들어 단부는 수지에 의해 종방향 구멍(15)안에 끼워진 판에 부착될 수 있다. 권선장치(1)가 작동하고 원하는 섬유재료의 회전수로 중심 볼트(13) 및 결합편(39A,39B) 주위에 권선된다. 권선장치의 회전이 계속되는 동안 볼트(21A,21B,21C) 저장장치(31)는 돌출단부(23A,25A,23B,25B)가 저장장치(31) 외부로 원하는 수의 볼트(21A,21B)를 들어올리도록 회전 측면의 가까이로 충분하게 이동한다. 예를들어 저장장치(31)는 피봇(53)에 대해 이동가능하며 축을 따라 위치가 변경될 수 있다(도시되지 않음). 측면벽(5,7)의 돌출단부와 저장장치(31)로부터 제거되는 볼트 사이의 가장 양호한 접촉은 측면벽(5,7)과 수평면 사이의 각이 20°내지 60°일때 일어난다. 그러면 돌출단부(23A,25A 또는 23B,25B)는 저장장치(31) 외부의 볼트 보유기(51)에 근접하게 위치하는 한개 또는 그 이상의 볼트를 들어올린다. 볼트는 슬릿에서 결합편(39A,39B) 주위에 쌓인 섬유재료에 접촉할때까지 측면벽의 중간부분(10,12)으로 활주한다. 측면벽(5,7)이 회전축(3)에 대해 180°회전한 뒤에 상기에 언급한 것과 대향하게 위치하는 돌출단부(23B,25B 또는 23A,25A)는 저장장치(31)로부터 한개 또는 그 이상의 볼트를 다시 제거한다. 저장장치(31)는 돌출단부의 반경으로부터 제거되고 섬유재료의 권선은 원하는 수의 회전이 얻어질때까지 계속된다. 볼트(21A,21B,21C) 저장장치(31)는 측면벽(5,7)의 돌출단부(23A,25A 또는 23B,25B)의 반경안으로 이동하고, 두개의 인접 돌출단부(23A,25A 또는 23B,25B)는 저장장치(31)로부터 한개 또는 그 이상의 볼트를 집고, 이 볼트는 제 1 볼트 주위에 쌓인 섬유재료에 접촉할때까지 측면벽(5,7)의 중간부분(10,12)으로 활주하며, 측면벽(5,7)은 회전축(3)에 대해 약 180°더 회전하고, 볼트를 집는 작동은 돌출단부의 제 1 쌍에 대향하게 위치한 돌출단부(23B,25B 또는 23A,25A)쌍으로 반복되며, 원하는 양의 섬유재료가 이 볼트주위에 쌓인다.

이 공정은 원하는 수의 볼트가 슬릿안에 공급되고 원하는 양의 섬유재료가 볼트 주위에 쌓일때까지 계속 된다. 전 공정동안에 측면벽(5,7)은 회전축(3)에 대해 회전한다.

상기에 설명한 방법 즉 볼트를 슬릿에 공급하고 볼트 주위에 섬유재료를 쌓는 방법은 다양하게 변경가능하다. 볼트의 공급 및 섬유의 래핑은 원하는 형상의 섬유 강화 플라스틱 비임에 적용시킬 수 있다. 예를들어, 섬유재료의 실질량이 결합편(39A,39B) 주위에 쌓이기 전에 한개 또는 그 이상의 볼트(21A,21B,21C)를 슬릿(9A,11A 또는 9B,11B)안에 공급시킬 수 있다. 제 1 도를 참조로 한 상기의 설명에서와 같이 결합편(39A,39B)은 권선장치(1)에 꼭 주입될 필요는 없다. 더우기, 두개의 인접 슬릿(9B,11B)보다는 두개의 인접 슬릿(9A,11A)안에 더 많은 볼트를 공급함으로써 또는 볼트가 슬릿(9A,11B)안에 공급되는 간격과 다른 간격으로 슬릿(9A,11A)안에 볼트를 공급함으로써 비대칭 섬유 강화 플라스틱 비임을 얻을 수 있다. 적합한 길이의 돌출단부(23A,23B,25A,25B)를 선택함으로써 그리고 돌출단부로부터의 저장장치(31)의 거리를 적합하게 선정함으로써 더 많은 볼트가 측면벽(5,7)의 슬릿안에 공급될 수 있고 권선 공정동안에 볼트의 수가 다양해질 수 있다.

이와달리 권선 공정 동안에 공급된 볼트의 수는 상기에 언급한 바와 같이 한개이상의 저장장치를 사용함으로써 다양해질 수 있다.

섬유 강화 플라스틱 비임의 형상 및 크기는 섬유 래핑의 형태 및 수, 슬릿안에 공급되는 볼트의 수 및 볼트 공급 빈도를 다양하게 함으로써 다양해질 수 있다. 예를들어, 섬유 강화 플라스틱 비임의 평행한 중간부분은 결합편(39A,39B) 또는 슬릿에 공급되는 제 1 볼트가 추가의 볼트 공급이 없이 많은 양의 섬유재료로 쌓이면 얻어진다. 볼트의 공급 및 섬유재료의 권선이 계속될때 권선된 섬유재료의 단면은 중간부분으로부터 측면벽의 극단부를 향해 종방향에서 감소된다(제4(a)도 및 제4(b)도와 이에 대한 설명참조). 대체로 평행한 단부 단면을 갖는 섬유 강화 플라스틱 비임을 제조하려면 최종 볼트가 두개의 인접 슬릿(9A,11A 또는 9B,11B)안에 공급된 뒤에 평행한 단부 단면의 원하는 길이에 도달할때까지 섬유재료의 권선이 계속되어야 한다. 스풀(33A,33B)은 예를들어 측면 연장부내의 슬릿 또는 관통구멍 및 스풀의 중심을 통과하는 핀(도시되지 않음)에 의해 각 쌍의 관통 구멍이 있는 측면 연장부(27A,29A 및 27B,29B)에 양호하게 부착된다. 그러면 스풀은 한번 또는 그이상의 섬유재료로 둘러싸인다.

섬유재료의 권선이 완성된 뒤에 측면벽(5,7)의 회전은 멈추게 된다. 스풀(33A,33B)은 신장장치(도시되지 않음)의 스풀 호울더(37A,37B)에 부착된다. 이로써 예를들어 핀(도시되지 않음)과 같은 측면 연장부(27A,29A 및 27B,29B)에 스풀(33A 및 33B)을 부착시키는 수단은 제거된다. 루프 형태인 섬유 래핑은 스풀 호울더(37A,37B) 사이의 거리를 증가시킴으로써 신장된다. 섬유 래핑을 신장하기 전에, 신장하는 동안에 그리고 신장한 후에 중심 볼트(13)는 권선장치로부터 제거된다. 결국 회전축(3)에 가장 가까운 섬유 래핑은 섬유재료의 주된 방향 및 회전축에 수직하게 압축된다. 결합편(39A,39B)은 슬릿으로부터 제거되고, 절결장치(35A,35B)는 회전축(3) 및 볼트가 슬릿으로부터 제거된 뒤에 인접 슬릿(9A,11A 및 9B,11B)안에 각각 주입된다. 권선장치가 결합편을 구비하게 되면, 제일 먼저 결합편이 슬릿으로부터 제거되며 그 다음으로 절결장치(35A,35B)가 그 위치에 놓이게 된다. 볼트(21A,21B,21C)는 절결장치가 슬릿안에 위치하기 전에, 위치하는 동안에 양호하게는 위치한 후에 슬릇으로부터 제거될 수 있다. 권선장치(1)가 결합편(39A,39B)을 갖지 않으면 회전축 다음에 위치한 볼트를 제거하고, 절결장치를 슬릿안에 주입시키고, 슬릿으로부터 남아 있는 볼트를 제거하는 것이 바람직하다. 볼트는 니퍼형상을 하는 볼트 추출기(59A,59B)에 의해 슬릿으로부터 측면으로 제거되는 것이 바람직하다.

각 볼트의 단부부분과 실린더 부분 사이에, 양호하게는 상술한 볼트에 대한 설명에서와 같이 극단부에 매우 가까운 부분에 위치한 원형인 홈을 갖는 볼트를 사용함으로써 볼트 추출 능력이 증가되며 추출작용이 용이해진다. 이와는 달리, 각 볼트에 헤드 형상 단부를 사용함으로써 볼트 추출장치(59A,59B)로 볼트의 추출 능력을 증가시키고 용이하게 하는 동일한 목적으로 작용할 수 있다. 모든 볼트의 원형 홈 또는 헤드 형상 단부 위치는 추출 장치가 볼트를 제거하는데 사용될때 추출장치가 각 볼트의 원형홈 또는 헤드 형상 단부 부분과 명확하게 결합하게 되도록 배열된다. 볼트 추출기(59A,59B)는 슬릿으로부터 볼트를 제거하기 위하여 측면벽(5,7)에 수직하게 이동하는 것이 바람직하다. 절결장치(35A,35B)는 슬릿에서 측면벽(5,7)의 중간부분으로부터 이들의 극단부를 향해 이동함으로써 상기에 설명한 바와 같이 루프 형태인 스풀(33A,33B)을 둘러싸는 래핑이외의 모든 섬유 래핑은 절결된다. 볼트가 날을 구비하면, 섬유 래핑은 측면벽에 평행한 볼트 추출기(59A,59B)를 측면벽의 중간부분으로부터 이들의 극단부를 향해 이동함으로써 절결되므로써 볼트는 슬릿으로부터 제거되는 동시에 섬유 래핑이 절결된다.

섬유재료는 스풀 호울더(37A,37B)를 구비하는 신장장치(도시되지 않음)에 의해 제공된 인장상태하에 있는 동안에 성형틀으로 이송된다. 섬유재료는 상기에 설명한 바와 같이 성형틀내에 주입,경화된다. 스풀(33A,33B)을 둘러싸는 섬유 래핑이 절결되지 않으므로써 섬유재료는 단부 루프를 포함한다. 이러한 루프를 원하지 않으면 이러한 부분의 섬유재료를 제거할 수 있다. 예를들어 섬유재료는 이의 주요방향을 따르는 길이보다 짧은 성형틀에 위치할 수 있다. 성형틀으로부터 돌출하는 섬유재료의 양단부는 절결될 수 있다. 그러나 많은 경우에 있어서, 루프를 제거하는 것은 바람직하지 않다. 예를들어 섬유 강화 플라스틱 비임을 현수하는데에는 루프가 유용하다.

본 발명에 따른 권선장치 및 방법은 우수한 강도대 질량비와 같은 비임의 요구 특성에 중요한 원하는 형상 및 높은 수준의 섬유방향을 갖는 섬유 강화 플라스틱 비임의 연속 생산을 가능하게 한다.

제 2 도는 회전축을 갖는 권선장치(1)의 개략적인 측면도이다. 측면벽(5)은 중간부분(10)과 네개의 분관(17A,17B,17C,17D)을 갖는다. 분관(17A,17B,17C,17D)은 두개의 슬릿(9A,9B)에 의해 분리된다. 두개의 분관(17B,17C)은 회전축(3)에 대해 회전가능하게 대칭으로 배열된 돌출단부(23A,23B)를 갖는다. 볼트(21A,21B)는 측면벽(5)의 1회전동안에 슬릿(9A,9B)안에 공급된다. 볼트(21A,21B)는 섬유재료(61)의 래핑으로 둘러싸이며, 추가의 볼트(21C,21D)는 섬유재료의 래핑 및 볼트의 공급으로 다시 둘러싸이는 슬릿안에 공급되며, 섬유재료의 권선은 공정이 제 2 도에 도시된 단계에 도달할때까지 계속된다. 제 2 도는 아직 저장장치(31)에 위치해 있는 볼트(21X,21Y,21Z)를 돌출단부(23A)에 의해 저장장치의 외부로 어떻게 들어올릴 수 있는가를 도시한다.

제 3 도에서, 측면벽(205)은 두개의 슬릿(209A,209B)을 갖는다. 슬릿(209A,209B)의 폭은 회전축(203)가까이에서 감소된다. 슬릿(209A,209B)의 감소된 부분은 볼트(221A,221B,221C,221D)의 직경보다 작다. 제 1 도를 참조로 설명된 결합편 및 절결장치는 감소된 폭을 갖는 슬릿의 이 부분안에 주입될 수 있다(제 3 도에서는 도시않됨).

제4(a)도 및 제4(b)도는 본 발명의 양호한 방법에 따라 생산되는 섬유 강화플라스틱 비임을 도시한다. 제4(a)도는 성형틀안에 위치하기 전 상태의 직선형상인 섬유 강화 플라스틱 비임의 종단면을 도시한다. 제4(b)도는 성형틀안에서 형상이 변한 뒤의 이의 종방향으로 굴곡진 형상을 갖는 섬유 강화 플라스틱 비임의 종단면을 도시한다. 래핑(14A,14B,14C,14D,14E,14F,14G)은 중립축 즉, 제 2 도에서 슬릿(9A,9B)을 따르는 방향에서 결정된다. 섬유는 양호하게 놓인다. 섬유 강화 플라스틱 비임은 중간 부분(2)과 단부 루프(8A,8B)를 갖는 두개의 단부(6A,6B)를 포함한다. 중간 부분 및 두개의 단부에서 섬유 래핑은 평행하다. 플라스틱 비임은 또한 두개의 테이퍼 부분(4A,4B)을 포함한다.

Claims (10)

1. 회전축(3)과 회전축에 수직하게 배열된 두개의 측면벽(5,7)을 갖는 권선장치에 있어서, 각 측면벽(5,7)은 중간부분(10,12)으로부터 측면벽의 양 극단부로 연장되는 두개의 슬릿(9A,9B 및 11A,11B)을 구비하며, 볼트(21A,21B,21C)의 공급원이 권선장치가 작동할 때 슬릿내로 볼트를 공급시킬 수 있을 정도로 배열되도록, 볼트가 슬릿(9A,9B 및 11A,11B)의 폭보다 작은 직경 및 두개의 측면벽(5,7) 사이의 거리보다 큰 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 권선장치.
2. 제 1 항에 있어서, 회전축(3)은 종방향 구멍(15)이 있는 제거가능한 중심 볼트(13)를 갖는 것을 특징으로 하는 권선장치.
3. 제 1 항 내지 제 2 항중 어느 한 항에 있어서, 볼트(21A,21B,21C)는 a) 슬릿(9A,9B 및 11A,11B)의 폭보다 작은 직경 및 두개의 측면벽(5,7) 사이의 거리보다 큰 길이를 갖는 원통형 부분과, b) 단부부분을 가짐으로써 원형인 홈이 원통형 부분과 단부부분 사이의 볼트 둘레에 위치하는 것을 특징으로 하는 권선장치.
4. 제 1 항 내지 제 2 항중 어느 한 항에 있어서, 각 측면벽(5,7)은 두개의 슬릿(9A,9B 및 11A,11B)에 의해 네개의 분관(17A,17B,17C,17D 및 19A,19B,19C,19D)으로 분리되어 슬릿에 의해 분리된 두개의 분관(17B,17C 및 19B,19C)중의 한개는 볼트(21A,21B,21C)의 반경보다 긴 돌출단부(23A,23B 및 25A,25B)를 구비하는 것을 특징으로 하는 권선장치.
5. 제 1 항 내지 제 2 항중 어느 한 항에 있어서, 각 측면벽(5,7)은 관통구멍이 있는 측면 연장부(27A,27B 및 29A,29B)를 이의 극단부에 구비하는 것을 특징으로 하는 권선장치.
6. 제 5 항에 있어서, 볼트(21A,21B,21C)는 두개의 인접 측면 연장부(27A 및 29A,27B 및 29B) 사이의 거리보다 작은 폭을 갖는 한개 또는 그이상의 저장장치(31)에 위치하는 것을 특징으로 하는 권선장치.
7. 회전축(3)과 회전축에 수직하게 배열된 두개의 측면벽(5,7)을 갖는 권선장치(1)에 의해 권선 공정동안 섬유재료의 중심부분이 놓이는 방향으로 대향 연장하는 연장부를 가지며 한번 또는 그 이상의 섬유재료의 터언을 구비하는 다수의 래핑으로 섬유 재료를 권선하는 방법에 있어서, 권선장치(1)의 각 측면벽(5,7)은 중간부분(10,12)에서부터 측면벽의 양 극단부로 연장되는 두개의 슬릿(9A,9B 및 11A,11B)을 구비하며, 최소한 한개의 볼트(21A,21B,21C)는 슬릿(9A,9B 및 11A,11B)의 폭보다 작은 직경이고 두개의 측면벽(5,7) 사이의 거리보다 큰 길이를 가지며 권선장치가 회전하는 동안에 두개의 측면벽(5,7)내의 두개의 인접 슬릿(9A 및 11A,9B 및 11B)안에 공급되며, 볼트는 한번 또는 그 이상의 터언으로 섬유재료를 감으며, 하나 이상의 추가 볼트는 섬유재료의 권선이 계속되는 동안 두개의 인접 측면내에 두개의 인접 슬릿안에 공급되며, 섬유재료로 볼트를 래핑과 볼트의 공급은 원하는 섬유 래핑의 수에 도달할때까지 계속되는 것을 특징으로하는 권선방법.
8. 제 7 항에 있어서, 권선장치의 각 측면벽(5,7)은 이의 극단부에 관통구멍이 있는 측면 연장부(27A,27B 및 29A,29B)를 구비하며, 섬유재료의 권선은 최종 볼트가 두개의 인접 슬릿(9A,11A 또는 9B,11B)안에 공급된 후에 계속되며, 스풀(33A,33B)은 각쌍의 인접 측면 연장부(27A,29A 및 27B,29B)에 부착되며, 스풀은 한번 또는 그 이상의 섬유재료의 터언으로 포장되는 것을 특징으로 하는 권선방법.
9. 제 7 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 권선장치의 회전축(3)은 섬유재료의 권선이 완료된 후에 권선장치로부터 제거되는 제거가능한 중심 볼트(13)를 가지며, 최소한 섬유 래핑은 섬유재료의 주요 방향 및 회전축에 수직하게 압축되며, 볼트(21A,21B,21C)는 슬릿(9A,11A 및 9B,11B)으로부터 제거되며, 절결장치(35A,35B)는 슬릿으로부터 볼트가 제거되기전에, 제거되는 동안에 혹은 제거된 후에 회전축(3)에 가까운 인접 슬릿(9A,11A 및 9B,11B)의 각쌍에 주입되고, 슬릿(9A,11A 및 9B,11B)안으로 이동되어 측면벽(5,7)의 극단부를 향해 이동함으로써 섬유 래핑에 최소한 약간의 루푸가 절결되는 것을 특징으로 하는 권선방법.
10. 제 8 항에 있어서, 스풀(33A,33B)은 두개의 스풀 호울더(37A,37B)를 구비하는 신장장치에 부착되는 것을 특징으로 하는 권선방법.

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