KR950012532B1 - 필라멘트 권취 시스템 및 조립체 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

필라멘트 권취 시스템 및 조립체

제1도는 본 발명의 필라멘트 권취 헤드를 구비한 조립체의 개략도.

제2도는 제1도의 필라멘트 권취 헤드의 사시도.

제3도는 제2도의 필라멘트 권취 헤드의 부분 절개 측면도.

제4도는 제2도 및 3도의 필라멘트 권취 헤드의 절단 및 접합 조립체의 부분 절개 측면도.

제5도는 제4도와 유사한 것으로, 다른 작동 상태를 도시하는 부분 절개 측면도.

제6도는 제2도의 필라멘트 권취 헤드의 부분 평면도.

제7도는 제2도의 필라멘트 권취 헤드에 사용하는 트레이(tray)의 평면도

제8도는 제7도에 도시된 트레이의 정면도.

제9도는 제7도에 도시된 트레이의 부분 절개 측면도.

제10도는 제7도의 10-10의 단면도.

제11도 및 12도는 각각 제3도의 선 11-11, 선 12-12의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 조정기 14 : 필라멘트 권취 헤드

18 : 멘드럴 20 : 공급 로울러

28 : 트레이 34 : 나이프

36 : 접합 로울러 38 : 아이들러 로울러

40 : 왕복대 64 : 스테핑 모터

본 발명은 필라멘트 권취 시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 필라멘트 권취 시스템은 관형 제품을 제조하기 위해 맨드럴(mandrel)상에 연경화성 수지가 함침된 섬유질의 로빙(roving), 토우(tow) 또는 테이프(총칭하여 "필라멘트"라 칭함)를 다수의 층으로 하여 나선 형태로 권취시키도록 구성되어 있다. 대부분의 필라멘트 권취 작업에 있어서, 필라멘트들은 공급 아이(eye)를 통과하거나 또는 공급 로울러로부터 공기층(air space)을 가로질러 권취 부분상에 공급되게 된다. 이러한 형태의 시스템에 있어서는, 작업중에 권취 부분의 변동하는 외형에 따라 필라멘트 공급량을 증감시킬 수 없다. 또한, 이러한 형태의 시스템에 있어서는 권취 부분상에 필라멘트들을 정확히 위치시킬 수 없다. 기존의 테이프 적층 시스템에 있어서는 일반적으로 평평한 또는 외형이 약간 굴곡된 표면상에 필라멘트들을 위치시키게 하고 있지만, 이러한 시스템에 있어서도 연속적으로 권취하거나, 벤드의 폭을 조절할 수가 없다.

비행기의 동체, 테이퍼진 날개 외벽, 도움(dome), 또는 미사일의 노우즈 콘(nose cone)과 같이 불균일한 단면 형태의 권취 부분들에 권취하는 경우, 밴드폭을 변경할 수 없게 되면 권취 밴드가 중첩되거나, 틈새가 형성되는 결과가 발생한다. 권취 부분상에 필라멘트가 부정확하게 위치되게 되면, 권취 형태가 불균일해져, 최종 제품의 구조적 특성이 불균일해지게 된다. 이에 따라, 제품을 예정된 용도에 맞게 사용할 수 없게 되거나, 심한 경우에는 폐기시켜야만 한다.

필라멘트 권취 헤드는 트레이(tray)를 구비하고 있는데, 이 트레이 위로 토우, 로빙과 같은 필라멘트들이 통과하여 멘드럴에 공급될수 있으며, 또한 그 트레이에는 긴 슬롯이 연장되어 있으며, 일측의 슬롯에는, 멘드럴로 공급되는 소정양의 필라멘트를 제공하는 것이 필요할때, 최소한 하나의 필라멘트를 절단하기 위한 나이프가 설치되어 있다. 다른측의 슬롯에는 한쌍의 로울러가 설치되어 있는데, 이 로울러들은 트레이의 양측에 설치되고 절단된 토우와 결합하여 멘드럴에 대한 공급 동작을 재개한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 로빙이나 토우 형태로 된 필라멘트를 불규칙한 형상의 멘드럴에 정확히 공급하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 제1도에는 이상과 같은 본 발명의 조립체(10)가 도시되어 있다. 제1도에 도시된 바와 같이, 토우(16)를 필라멘트 권취 헤드(14)의 공급 로울러(20)로부터 멘드럴(18)에 공급할 수 있도록, 상기 필라멘트 권취 헤드(14)에 조정기(12)가 장착되어 필라멘트 권취 헤드(14)의 위치를 조정하게 된다. 비록 제1도에는 도해의 간명함을 위한 로울러(20)들이 멘드럴(18)로부터 이격 배치된 것으로 도시되어 있으나, 실제로 로울러(20)들은 회전하는 멘드럴(18)과 접촉하게 되어 있다. 조정기(12)는 일례로 비행기 동체를 제작하기 위해 불규칙한 형상의 회전 멘드럴에 대해 적당하게 위치된 헤드(14)의 공급단부의 위치를 유지시킬 수 있게 하는 범위내에서 임의의 적당한 구조를 가질 수 있을 것이다. 공지된 조정기는 예를들면 미합중국, 미시간, 디어본에 소재하는 SME의 1980년판 로보트 국제 기술 잡지에 모세 프랭크가 기고한 "Three Roll Wrist Robot"에 기재된 것을 들 수 있다. 이러한 조정기는 그의 세개의 롤에 의한 다기능성을 갖추고 있으며, 당해 기술분야에서는 3롤식 조정기로서 알려져 있다. 본 발명은 열을 이루어 연결된 다수의 구동 샤프트의 일단에 장착된 단부 기동 장치의 방향을 조정하는 원격 작동식 조정기를 사용하여 실시할 수 있다.

상기 조정기는 두 세트의 동시 샤프트를 구비하고 있는데, 각 세트의 샤프트들은 그 세트의 공통축을 중심으로 각각 독립적으로 회전가능하게 되어 있다. 두 세트의 샤프트 들의 공통축들은 사이에 경사각을 형성하도록 위치되어 있으므로, 제3축을 중심으로 회전 가능한 제3샤프트가 가장 원격한 샤프트 세트에 대하여 소정의 각을 형성하면서 연결되어 있다. 바람직하게, 조정기는 두 세트의 축들과 일지점에서 교차하는 제3샤프트를 구비하고 있고, 상기 제3축이 다수의 샤프트들의 조합된 이동에 의해 발생되는 구형 부채꼴의 구형 표면상의 어느 지점에 대해서도 수직을 이루도록 배향되게 해준다. 이러한 조정기에 관해서는 본문에 참고되는 미합중국 특허 제4,068,536호에 개재되어 있다.

비록 세개의 축을 갖는 조정기가 공지되어 있기는 하지만, 본 발명에 있어서는 상기 조정기를 토우의 공급을 제어하는데 사용토록 하여, 토우를 불규칙한 표면에 정확히 그리고 제어 방식으로 공급할 수 있게 하고 있는 것으로서, 조정기의 이와같은 사용은 본 발명에서 처음 실시한 것이다.

3축 롤식 조정기에 추가해서 헤드(14)에 대하여 캐리지 종축을 중심으로 하는 동작 및, 멘드럴의 회전과 아울러 전체 장치가 출입하는 동작을 실행함으로써, 전체적으로 6개의 축으로한 변형례로 가능하다.

여기에서 설명되는 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서는 신규의 필라멘트 권취 헤드를 사용하여 토우를 권취한다. 제2도 내지 12도에 도시된 필라멘트 권취 헤드(14)는 멘드럴에 대한 토우의 권취 상태를 변화시키고 맨드럴의 곡률 변화에 대응하여 멘드럴에 권취하는 토우의 두께를 제어하는 절단 및 접합(또는 보충)조립체를 특징으로 하고 있다. 일례로, 멘드럴상의 어떤 위치에서는 토우의 공급량을 적게 하는 것이 필요할 수도 있는데, 이것은 절단 및 접합 조립체가 단일의 또는 필요한 수의 토우들을 절단하여 이들 토우가 멘드럴에 권취되는 것을 방지하는 것이 가능하게 된다. 멘드럴의 곡률 반경이 다른 경우에는 일단 절단된 토우들을 다시 멘드럴에 공급하는 것이 필요할 수도 있고, 이 경우에는 절단 및 접합 조립체가 절단된 토우를 다시 공급하게 된다.

제2도는 필라멘트 권취 헤드(14)의 전체 작동 상태를 도시한 것인데 도해 및 이해의 간명함을 위해 도면에는 단지 한개의 토우(16)만을 도시하였다. 그러나, 실제 작동의 경우에는 다수의, 예컨대 30가닥의 토우를 권취 헤드(14)를 통해 공급할 수 있을 것이다. 권취 헤드(14)의 기타의 부분들은 작동시 필요에 따라 필라멘트를 가열 또는 냉각시키도록 온도 제어가 이루어지게 되어 있다. 제2도를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 권취 헤드(14)는 다수의 토우(16)들을 적당히 이격시키기 위한 빗(24)이 장착되어 있는 한쌍의 판(22)을 구비하고 있다. 토우(16)들은 권취 헤드(14)의 고온 영역에서 S형 바아(26) 주위를 통과하게 되는데, 이 고온 영역에서 리본형 토우들은 S형 바아(26)에 설치된 저항 가열기에 의해 가열되게 된다. 그 뒤에, 리본형으로된 토우들은 트레이(28)를 가로질러 제2의 빗(도시안됨)을 통과하게 된다(제7도 참조). 제10도에 도시된 바와 같이, 트레이(28)는 토우들이 트레이(28)의 상면에 제공된 홈(32)을 통해 이송되는 중에는 그 토우들을 보호할 수 있도록 소정의 적당한 재료로 된 커버(30)를 구비하고 있다. 제7도에 도시된 바와 같이, 홈(32)은 트레이(28)의 공급단에서 폭이 좁아지게 되어 있다.

제2도 및 3도에 도시된 바와 같이, 권취 헤드(14)는 세트로 된 공급 로울러(20)들을 지지하고 있는데, 이들 로울러(20)들은 멘드럴 표면상에서 구름 운동할 수 있게끔 권취 장치에 의해 적절히 위치 조정되게 된다. 로울러(20)들은 개별적으로 멘드럴(18)에 대해 가압 접촉하여, 제공된 공구의 형상이 변화하는 대로 일치될 수 있게 되어 있다. 섬유, 로빙 또는 토우(16)들의 밴드는 멘드럴(18)과 공급 로울러(20) 사이로 향할 수 있고, 이에 따라 권취 부분상에 공급될 수 있다. 상기의 로울러들을 다수개 제공하게 되면, 토우(16)가 밴드내에서의 각기 다른 위치에서 멘드럴의 외형에 따라 각기 다른 속도를 공급되게 할수 있다.

후술하는 바와 같이, 본 발명의 중요한 특징은 이동하는 밴드로부터 토우를 절단할 수 있도록 공급 헤드내에서 나이프(34)를 할출(割出;index)할 수 있다는 것이다. 절단된 토우들은 권취 로울러 사이로 이송되고, 이 절단된 토우 단부들은 나이프 부근에 남아 있게 된다.

토우가 밴드에 다시 공급될 필요가 있을때는, 권취 헤드(14)가 접합 로울러(36)를 할출하고, 이 로울러(36)는 아이들러 로울러(38), 그리고 고정되어 있는 절단된 토우와 이동하는 다수의 토우들 모두에 대해 가압 접촉되게 된다.

상기 아이들러 로울러(38)를 통해서 이동하는 토우들은 절단된 토우를 공급 로울러(20)들과 멘드럴(18)사이로 이동시키고, 다시 그 토우를 권취 부분상으로 복귀시키게 된다. 그 뒤에, 접합 로울러(36)와 아이들러 로울러(39)들은 서로 분리되게 되며, 시스템은 또 다른 절단 또는 접합을 위한 준비 상태에 있게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 트레이(28)는 각각의 토우에 대한 이동 경로를 제공하는 홈(32)들과, 각각의 공급 로울러(20)에 대응하는 두개의 챔버들을 구비하고 있다. 나이프와 접합 로울러는 마이크로 프로세서에 의해 제어되는 스테핑 모터(64)에 의해 할출되는 캐리지(40)상에서 함께 주행하게 된다. 나이프(34)는 솔레노이드에 의해 작동하게 되며, 토우를 쵸핑 방식(chopping technique)으로 절단하게 된다. 접합 로울러(36)는 토우 경로의 반대쪽 측부 바로 너머에 위치된 아이들러 로울러(38)에 가압 접촉된 상태에서 별도의 솔레노이드에 의해 작동된다. 멘드럴(18)상에 토우를 위치시키는 로울러(20)들은 동일한 직경을 가지고 있고, 공통축을 중심으로 스프링 부하를 받고 있다.

본 발명에 따르면, 권취 밴드내에서의 작업중 토우 공급을 변화시킬 수 있으며, 따라서 권취 밀도를 변화시킴과 동시에 멘드럴이 외형 및 권취 형태에 따른 보충이 가능하게 된다.

이에 따르면, 멘드럴상에 직접 최소의 인장력으로 토우를 직접 멘드럴상에 권취시킴에 따라 비지오데식 권취 형태(non-geodesic pattern)를 제공하는 것이 가능하게 된다. 각각의 공급 로울러들은 멘드럴의 외형 및 토우의 속도의 변화에 따라 조정되게 된다. 복잡한 권취의 경우에는 권취 헤드의 위치를 정확히 설정할 필요가 있다.

제4도 및 5도에는 나이프(34) 및 접합(또는 보충) 로울러(36)의 작동 상태가 도시되어 있다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 나이프(34)는 솔레노이드(42)와 연결되어 있고, 일련의 토우(16)의 이동 경로와 교차하여 그 이동 경로 하방에서 연장되는 긴 슬롯(44)(제7도)내에서 이동할 수 있게 배치되어 있다. 커버(30)는 슬롯(44)위에 배치된 알루미늄 삽입체와 같은 앤빌(anvil)부(46)를 포함하고 있다. 토우(16)를 절단해야 하는 경우, 솔레노이드(42)가 작동하여, 나이프(34)를 그것이 앤빌부(46)와 접촉하여 앤빌부(46) 아래로 통과하는 토우(16)를 절단할 수 있을 때까지 상방으로 이동시키게 된다. 추후에 절단된 토우를 멘드럴(18)에 공급하기 위해 보충해야 하는 경우에는 제2솔레노이드(48)가 작동하여 접합 로울러(36)를 슬롯(50)내로 상방으로 이동시켜 그것을 슬롯(50)위에 위치된 아이들러 로울러(38)와 접촉되게 한다. 또한, 슬롯(50)은 트레이(28)내에서 다수의 토우의 이동 경로의 길이만큼 연장되어 있는데, 슬롯(44)의 길이에 상당하는 길이를 가지게 된다. 제7도에는 슬롯(50)바로 위에 장착되어 있고 아이들러 로울러(38)를 구비하는 지지 바아(52)가 도시되어 있다.

도시된 실시예에 있어서, 나이프(34)는 단일의 토우(16)의 폭과 일치하는 치수를 가지고 있다(제6도 참조) 그러나, 접합 로울러(36)는 복수의 토우(16)들의 치수에 상당하는 칫수를 가지고 있는 한편, 아이들러 로울러(38)는 슬롯(50)의 길이만큼 연장되는 길이를 가지고 있어, 솔레노이드(48)의 작동시, 로울러(36)는 로울러(38)와의 사이에 집혀 있는(pinched) 절단되지 않은 토우들은 물론이고 절단된 토우(16)도 가압하게 된다. 그 결과, 절단되지 않은 토우들이 아이들러 로울러(38)을 회전되게 하고, 이에 따라 절단된 토우를 전방으로 이동되게 함으로써 절단된 토우가 다시 멘드럴(18)에 공급될 수 있게 한다. 제4도는 나이프(34)와 접합 로울러(36)들을 비작동 상태에서 도시하고 있으며, 제5도는 솔레노이드(42,48)가 작동될때의 나이프(34)와 로울러(36)의 위치를 도시하고 있다. 솔레노이드들은 각각 별도의 작동될 수 있고, 이에 따라 실제로 나이프(34)와 로울러(36)들은 동시에 상승된 위치에 있게 되지 않을 것임을 이해해야 한다.

제4도 및 5도에 도시된 바와 같이, 각각의 솔레노이드에 나이프 조립체 및 로울러 조립체를 교환가능하게 장착시키도록 세트 스크루(54,56)가 사용되는데, 이 세트 스크루(54,58)들은 또한 각각 바아(58)와 접촉할때, 그리고 바아(60)과 접촉할때, 나이프(34)와 로울러(36)의 상향 이동을 제한하기 위한 정지부재로서 작용을 하게 된다.

이미 상술한 바와 같이, 나이프(34)와 로울러(36)들은 스테핑 모터(stepping motor; 64)에 의해 구동되는 볼스크루(ball screw;62)와 결합되어 있는 왕복대(40)에 장착되어 있으며, 상기 볼스크루(62)는 토우의 절단 및 접합을 정확히 제어하기에 적절한 위치에 나이프(34)와 로울러(36)를 정확이 위치시키도록 컴퓨터로 제어되어 트레이(28) 밑에서 왕복대(40)를 횡방향으로 이동시킨다.

볼스크루(62)는 외면에 나사가 형성된 샤프트(61)와 내면에 나사가 형성된 슬리브(63)로 구성되는데, 이들은 패스너(fastener)에 의해 L형 브래킷(65)에 연결되어 있다. 샤프트(61)의 일단은 헤드 하우징의 외측상에 장착되는 베어링 블록에 연결되어 있으며, 타단은 벨로우즈 커플링(bellows coupling)에 의해 마이크로 프로세서로 제어되는 스테핑 모터(64)의 중심축에 연결되어 있다. 스테핑 모터(64)는 반시계방향 또는 시계 방향으로 회전할 수 있도록 당해 기술 분야에서 공지된 방식에 따라 프로그램된 수치 제어 유니트(도시안됨)에 의해 구동되게 된다. 스테핑 모터(64)의 구동에 따라 샤프트(61)가 회전하고, 이에 따라 슬리브(63)가 축방향으로 이동하게 된다. 절단 및 접합 조립체의 L형 브래킷(65)가 부착되어 있는 슬리브(63)의 축방향 이동에 따라, 절단 및 접합 조합체 전체는 하우징내에서 지지 샤프트들을 따라 횡방향으로 이동하게 된다. 절단 및 접합 조립체의 제어는 마이크로 프로세서에 멘드럴의 외형에 관한 정보를 제공함으로써 이루어질 수 있다.

공급 로울러(20)들은 동일한 직경을 갖는 분리된 강철제 링들로서, 베어링(66)상에서 자유롭게 회전하게 된다. 제12도에 도시된 바와 같이, 세개의 내측 링들은 베어링(66)들과 동일한 폭을 가지고 있고, 두개의 외측 링들은 베어링 링보다 폭이 넓게 되어 있어, 작동중에 토우(16)들이 공급 로울러(20)들로부터 미끄러져 이탈하는 것을 방지하게 된다. 베어링(66)들은 접합체에 의해 공급 로울러(20)들의 내면에 접합되어 있다.

공급 로울러(20)들은 분리된 강철 샤프트들을 중심으로 회전하게 된다. 베어링(66)의 내면은 접합제에 의해 상기 샤프트에 접합되어 있다. 링(68)은 속이찬 강철 샤프트(72)에 연결된 강철 링(70)둘레에서 회전하며, 최내측 샤프트인 샤프트(72)는 양단이 강철 아암(78)에 부착되어 있다. 샤프트(68,70)들은 최내측 샤프트(72)의 외경보다 큰 내경을 갖는 중공의 강관이다. 샤프트(68,70)들은 각각 일단부가 강철 아암(74),(76)에 접합제에 의해 접합되어 있다.

공급 로울러(20)들은 멘드럴(18)의 표면을 따라 구름 운동하게 되며, 또한 스프링이 설치된 강철 아암(74,76,78)에 의해 멘드럴(18)에 대해 가압되게 된다. 헤드(14)의 하우징을 횡단하는 강철 바아(72)로부터 인장 스프링(80)들이 연장되어 있는데, 이 스프링(80)들은 강철 아암(74,76,78)에 일정한 장력을 제공하여, 공급 로울러(20)가 작동중에 멘드럴(18)과 접촉을 유지할 수 있게 해준다.

공급 로울러(20)들은 각각 2개까지의 토우(16)를 공급하게 되며, 멘드럴(18)상에 토우(16)가 정확히 위치되게 해준다. 토우(16)가 정확히 위치하게 되면 멘드럴(18)의 전장에 걸쳐 균일한 권취 형태를 제공할 수 있게 되고, 이에 따라 제작된 물품의 구조적 특성이 보다 일정하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 토우(16)들은 그들이 멘드럴(18)과 접촉하게 될때까지 서로 간격을 유지하게 되며, 멘드럴(18)과 접촉하게 되면 토우(16)들은 멘드럴(18)의 압력에 의해 서로 접촉하도록 퍼지면서 접합되게 된다.

장치 작동 개시시, 토우(16)의 단부들은 함께 수동 조작에 의해 군을 이루어 필라멘트 권취 헤드(14)을 통과하게 된다. 헤드(14)를 통과하는 토우(16)들은 평행하며, 테이프 또는 리본과 유사한 평평한 권취 밴드를 형성하게 되는데, 이 권취 밴드는 소정의 적당한 수단에 의해 멘드럴(18)에 연결된다. 멘드럴(18)은 토우(16)를 필라멘트 권취 헤드(14)의 뒤에 있는 로빙 스풀(도시안됨)로부터 상기 필라멘트 권취 헤드(12)를 통해 멘드럴(18)상으로 인출시킬수 있도록 초기에는 수동으로 회전하게 될 것이다.

토우(16)은 유리 또는 흑연과 같은 무기 섬유의 형태, 또는 목화 또는 양모와 같은 동식물성 섬유의 형태, 또는 나일론, 폴리에스터와 같은 합성수지 섬유의 형태, 또는 강선과 같은 금속성 섬유의 형태를 취할 수 있다. 토우(16)는 멘드럴(18)에 권취되기에 앞서 수지욕(resin bath; 도시안됨)을 통과함에 의해 폴리에스터 또는 에폭시 수지와 같은 경화되지 않은 열경화성 수지로 피복될 수도 있다. 수지가 피복되지 않고 건조한 토우(16)를 사용하는 경우에는, 멘드럴(18)의 표면에 접착제막을 피복시켜, 초기 섬유층의 이탈을 방지할 수도 있다.

본 발명을 실시함에 있어서는 소정의 적당한 구성을 갖는 필라멘트를 사용할 수 있다. 바람직하게, 필라멘트에는 헤드(14)에 도달하기전에 수지가 도포되게 된다. 헤드(14)는 작동 효율을 최대화시키기 위해 다양한 고온 및 저온 영역들을 가지고 있다. 일례로, 토우들은 냉각되어 절단을 용이하게 하는데 충분한 강성도를 가질 수 있고, 또한 이에 따라 그들의 완전성을 유지할 수 있고 절단된 토우의 접합을 촉진할 수 있도록 늘어지는 경향이 없게 될 것이다.

토우 안내 트레이(28), 나이프(34), 접합로울러(36), 아이들러 로울러(38), 및 공급 로울러(20)들은 냉각 공기에 의해 40 내지 60℉로 냉각되어, 토우에 피복된 수지가 접촉 부분들로 이전되는 것을 방지시켜준다. 전기 가열층으로부터 가열된 공기는 토우가 권취 부분에 접촉하게 될때 토우에 접착성을 부여하는데 사용된다.

나이프 및 접합 로울러의 가압 및 조정은 솔레노이드 푸시로드의 길이를 조정하여 나이프 또는 로울러의 최대 이동시의 솔레노이드 플런저의 위치를 변경함으로써 이루어지게 된다. 솔레노이드 플런저가 그의 행정 말기에 또는 그 부근에 있을때는 보다 큰 가압력이 얻어진다.

상술한 바와 같은 본 발명의 개념내에서는 다양한 변경이 이루어질 수 있다. 일례로, 도시된 실시예는 구체적으로 각각의 공급 로울러들의 사용, 그리고 단일의 토우에 대하여 횡방향으로 이동 가능한 토우 절단 및 접합 조립체의 사용에 관한 것이지만, 로울러(20)들 대신 속이찬 로울러 또는 스키드(skid)판을 사용하여, 다수의 토우들을 동시에 절단하고 추후에 이을 수 있도록 적당한 칫수를 갖는 고정식의 나이프 및 접합 로울러를 사용할 수도 있다. 이경우, 나이프 및 접합 로울러는 슬롯(44,50)의 전장과 일치하는 길이를 가지게 된다. 컴퓨터 제어는 절단 및 접합 작업시기를 제어하는 데에만 필요하고, 토우 절단 및 조립체를 볼스크루와 같은 것으로 횡방향으로 이동시키는 데에는 필요치 않다. 이러한 변형예는 멘드럴의 소정 부분에 대한 토우의 공급을 완전히 없게 할때 바람직할 수도 있다.

유사하게, 고정식의 나이프 및 접합 로울러 조립체 또는 다수의 그러한 조립체들은 그룹으로 된 토우들을 절단할 수 있는 칫수를 가질 수 있고, 그러한 고정식의 조립체들을 세트로 하여 적당한 슬롯들이 제공되어 있는 트레이(28)의 각기 다른 부분들을 따라 위치 조정되게 할 수도 있다. 본 발명은 또한 고정식의 토우 절단 및 접합 조립체를 가동식의 토우 절단 및 접합 조립체와 조합하여 실시할 수도 있는데, 이경우 가동조립체는 고정조립체의 상류측에 위치하게 된다.

본 발명은 직경 및 형상이 다른 멘드럴들을 사용할 수 있다. 비록 토우 공급 헤드시스템은 토우를 멘드럴상에 360°에 걸쳐 공급하는 필라멘트 권취 시스템에 특별히 적용되지만, 다른 권취 시스템의 채택도 의도된다. 또한, 본 발명은 자체의 길이방향 축을 중심으로 회전함과 동시에 축방향으로 이동하는 멘드럴을 사용하여 실시할 수도 있다.

본 발명은 완전 자동화를 가능하게 하여 생산성을 향상시킴과 동시에 노동력을 최소화시킨다. 권취 작업중에 변경될 수 있는 필요한 모든 각도 위치에서 멘드럴(18)상에 토우를 권취시킬 수 있고 수치 제어 시스템을 프로그램할 수 있다. 요구되는 물품을 제작하는데 필요한 토우의 양은 권취 작업 개시전에 결정할 수 있고, 이에 따라 작업원 없이도 필요 물품을 제작할 수 있게된다. 본 발명의 이점은 멘드럴 축에 대해 0°인 토우의 방향 설정 또는 위치 조정이 가능하다. 절단 및 접합 능력을 갖는 본 발명의 6-축 장치 멘드럴 단부위에 섬유 랩(wrap)을 감을 필요성을 제거함으로써 부스러기의 발생을 감소시켜 준다. 날개 외벽과 같이 테이퍼진 부분들은 권취중에 토우의 공급량을 자동으로 변경시킴에 따라 일정한 두께를 가지게 제작할 수 있다. 또한, 권취중에 각도 밴드에 주름이 발생시키지 않게 하고 토우의 비틀림을 발생시키지 않게 하면서 각도를 변경할 수 있다. 복잡한 외형을 갖는 것이라도, 본 발명에 의하면 단일 부재로서 필라멘트를 권취할 수 있다.

Claims (9)

1. 다수의 상호 이격된 로빙, 토우, 테이프등과 같은 필라멘트를 회전 멘드럴상에 위치시키기 위하여 공급장치에 접촉시키면서 트레이를 가로질러 이송하는 공급 유니트를 구비하는 로빙, 토우, 테이프등과 같은 필라멘트를 불규칙한 외형의 멘드럴에 권취하는 필라멘트 권취 시스템에 있어서, 멘드럴의 외형에 따라 멘드럴에 공급되는 토우등의 양을 감소시키도록 그 토우등을 선택적으로 절단하고, 멘드럴의 외형에 따라 절단된 토우의 공급을 선택적으로 재개시키는 절단 및 접합 조립체와; 토우의 이동 경로의 길이에 상승하는 길이만큼 트레이를 가로질러 연장되는 한쌍의 슬롯들을 포함하고, 상기 절단 및 접합 조립체는 상기 슬롯들중의 하나의 슬롯과 연관된 절단 장치 및, 상기 슬롯들중 다른 하나의 슬롯과 연관된 클램핑 장치를 구비하며, 상기 절단 장치는 상기 하나의 슬롯과 일치하게 상기 트레이 위에 배치된 앤빌과, 그 앤빌과 접촉하도록 상기 하나의 슬롯안으로 연직으로 이동가능한 나이프를 구비하여, 상기 클램핑 장치는 상기 다른 하나의 슬롯과 일치되게 트레이위에 배치된 아이들러 로울러 및 트레이 아래에 배치되어 상기 아이들러 로울러와 접촉하도록 연직으로 이동가능한 접합 로울러를 구비하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 권취 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 토우와 관련하여 상기 절단 및 접합 조립체를 선택적으로 위치시킬 수 있도록 트레이 아래에서 그 트레이와 교차하여 상기 조립체를 선택적으로 이동시키는 수단을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 권취 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 선택적으로 이동시키는 수단이 볼스크루 및 그 볼스크루에 장착되고 상기 클램핑 장치가 부착된 왕복대를 포함하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 권취 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 나이프와 접합 로울러를 선택적으로 수직으로 이동시키기 위한 솔레노이드를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 권취 시스템.
5. 제4항에 있어서, 트레이의 상면에 각각의 토우를 안내하기 위한 다수의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 필라멘트 권취 시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 공급 장치가 멘드럴과 접촉하여 토우들을 멘드럴상에 위치시킬 수 있도록 상기 홈과 일직선을 이루면서 트레이의 하류단에 장착된 다수의 공급 로울러를 구비하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 권취 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 공급 로울러들이 멘드럴과 접촉을 유지할 수 있게 하도록 공급 로울러들의 위치를 제어하기 위하여 상기 공급장치에 연결되는 3개의 회전축을 가지는 조정기를 구비하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 권취 시스템.
8. 각각의 토우를 멘드럴에 공급하는 왕복대를 보유하는 필라멘트 권취 헤드와, 상기 왕복대에 접속되어 그 왕복대의 위치를 조정하여 상기 왕복대의 토우 공급측 단부와 상기 멘드럴이 접촉된 상태로 유지되게 하는 조정기를 구비하여, 상기 조정기는 3개의 회전축을 중심으로 작동하는 3롤식 조정기로 구성되는 것을 특징으로 하는, 로빙, 토우및 테이프등의 필라멘트를 회전하는 불규칙한 외형의 멘드럴에 권취하는 필라멘트 권취 조립체.
9. 제8항에 있어서, 상기 권취 헤드가 토우를 선택적으로 절단하고, 그후, 절단된 토우를 접합하여 공급하는 절단 및 접합 조립체를 구비하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 권취 조립체.

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