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KR20190024091A - 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치 - Google Patents

탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치 Download PDF

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KR20190024091A
KR20190024091A KR1020170110701A KR20170110701A KR20190024091A KR 20190024091 A KR20190024091 A KR 20190024091A KR 1020170110701 A KR1020170110701 A KR 1020170110701A KR 20170110701 A KR20170110701 A KR 20170110701A KR 20190024091 A KR20190024091 A KR 20190024091A
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cutting
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blade
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Abstract

개시되는 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치가 커팅장치 프레임과, 커팅 부재와, 장력 유지 롤러 부재를 포함함에 따라, 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 피딩장치에 의해 띠 형태로 공급되는 탄소섬유를 그 장력이 유지되는 상태에서 요구되는 길이로 자동적이고 정확하게 절단할 수 있게 되는 장점이 있다.

Description

탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치{Carbon fiber cutting apparatus for carbon fiber supplying device}
본 발명은 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치에 관한 것이다.
탄소섬유 공급설비는 탄소섬유를 이용한 프리폼(preform)의 제작을 위하여 탄소섬유를 적층시키는 등의 작업을 위하여 탄소섬유를 공급할 수 있는 장치를 말하는데, 이러한 탄소섬유 공급설비의 예로 제시될 수 있는 것이 아래 제시된 특허문헌의 그 것이다.
이러한 탄소섬유 공급설비는 탄소섬유가 감겨있는 섬유 릴(fiber reel)과, 상기 섬유 릴로부터 탄소섬유를 풀어서 탄소섬유 공급이 요구되는 대상체 쪽으로 탄소섬유를 공급하는 탄소섬유 피딩장치를 포함한다.
그러나, 종래의 탄소섬유 공급설비에서는, 상기 탄소섬유 피딩장치에 의해 공급되는 탄소섬유를 상기 탄소섬유 공급이 요구되는 대상체 쪽에 부착시키기 위하여 절단이 요구될 때, 작업자가 별도 도구를 사용하여 수작업으로 절단하는 등의 불편함이 있었다.
등록특허 제 10-1635434호, 등록일자: 2016.06.27., 발명의 명칭: 확사 폭 유지를 위한 장력부여수단이 구비된 탄소섬유 공급장치
본 발명은 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 피딩장치에 의해 띠 형태로 공급되는 탄소섬유를 요구되는 길이로 자동적으로 절단할 수 있는 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치는 띠 형태의 탄소섬유가 감겨있는 섬유 릴(fiber reel)과, 상기 섬유 릴로부터 상기 탄소섬유를 풀어서 상기 탄소섬유 공급이 요구되는 대상체 쪽으로 상기 탄소섬유를 공급하는 탄소섬유 피딩장치를 포함하는 탄소섬유 공급설비에 적용되는 것으로서,
커팅장치 프레임; 상기 커팅장치 프레임에 연결되어, 상기 섬유 릴에서 풀려 상기 탄소섬유 피딩장치를 경유하면서 공급되는 상기 탄소섬유를 절단할 수 있는 커팅 부재; 및 상기 커팅 부재에서 상기 탄소섬유의 커팅 시에 상기 탄소섬유의 장력을 미리 설정된 요구 커팅 장력으로 유지시켜 주는 장력 유지 롤러 부재;를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치에 의하면, 상기 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치가 커팅장치 프레임과, 커팅 부재와, 장력 유지 롤러 부재를 포함함에 따라, 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 피딩장치에 의해 띠 형태로 공급되는 탄소섬유를 그 장력이 유지되는 상태에서 요구되는 길이로 자동적이고 정확하게 절단할 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치가 적용된 탄소섬유 공급설비를 보이는 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치가 적용된 탄소섬유 공급설비의 내부 모습을 보이는 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 피딩장치를 구성하는 장력 조절 부재가 적용된 모습을 보이는 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 피딩장치를 구성하는 피딩 롤러 부재, 피딩 롤러 회전 수단 및 피딩 롤러 푸쉬 부재를 보이는 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 피딩장치를 구성하는 피딩 롤러 부재 및 피딩 롤러 회전 수단을 보이는 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 피딩장치를 구성하는 장력 감지 부재를 보이는 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치의 구조를 보이는 단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치를 구성하는 장력 유지 롤러 부재의 각 구성을 보이는 사시도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치를 구성하는 커팅 감지 센서 및 칼날 이동 속도 조절 부재를 보이는 사시도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치가 적용된 탄소섬유 공급설비를 보이는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치가 적용된 탄소섬유 공급설비의 내부 모습을 보이는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에서 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 피딩장치를 구성하는 장력 조절 부재가 적용된 모습을 보이는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에서 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 피딩장치를 구성하는 피딩 롤러 부재, 피딩 롤러 회전 수단 및 피딩 롤러 푸쉬 부재를 보이는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에서 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 피딩장치를 구성하는 피딩 롤러 부재 및 피딩 롤러 회전 수단을 보이는 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에서 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 피딩장치를 구성하는 장력 감지 부재를 보이는 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치의 구조를 보이는 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치를 구성하는 장력 유지 롤러 부재의 각 구성을 보이는 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치를 구성하는 커팅 감지 센서 및 칼날 이동 속도 조절 부재를 보이는 사시도이다.
도 1 내지 도 9를 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치(300)는 탄소섬유 공급설비(100)에 적용되는 것인데, 상기 탄소섬유 공급설비(100)는 띠 형태의 탄소섬유(10)가 감겨있는 섬유 릴(fiber reel)(110)과, 상기 섬유 릴(110)에서 풀린 상기 탄소섬유(10)를 요구되는 길이로 절단하는 상기 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치(300)와, 상기 섬유 릴(110)로부터 풀린 상기 탄소섬유(10)를 상기 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치(300) 쪽으로 공급하는 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 피딩장치(200)와, 상기 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치(300)에 의해 절단된 상기 탄소섬유(10)를 상기 탄소섬유(10) 공급이 요구되는 대상체에 접착시키는 분배 롤러 부재(120)와, 상기 분배 롤러 부재(120)에 의해 접착된 상기 탄소섬유(10)를 눌러주어 그 접착력을 배가시키는 푸싱 롤러 부재(130)를 포함하여, 띠 형태의 상기 탄소섬유(10)가 감겨있는 섬유 릴(110)로부터 상기 탄소섬유(10) 공급이 요구되는 대상체 쪽으로 상기 탄소섬유(10)를 공급할 수 있는 설비이다.
상기 섬유 릴(110)은 복수 개가 함께 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 섬유 릴(110)은 12개가 함께 적용되되, 3개씩 묶여서, 후술되는 공급장치 프레임(210)에서 사방으로 연장된 각 부분에 각각 배치되어, 상기 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 피딩장치(200) 쪽으로 한꺼번에 12줄의 상기 탄소섬유(10)를 공급할 수 있다.
이하에서는 상기 탄소섬유 공급설비(100)에서 한 줄의 상기 탄소섬유(10)를 공급하는 과정들과 그에 관여되는 구성요소들에 대해 설명하나, 이러한 설명들은 나머지 상기 탄소섬유(10)들의 공급 과정 및 그에 관여하는 구성요소들에 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.
본 실시예에서, 상기 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 피딩장치(200)는 상기 공급장치 프레임(210)과, 장력 감지 부재(220)와, 장력 조절 부재(230)를 포함한다.
상기 공급장치 프레임(210)은 상기 장력 감지 부재(220)와 상기 장력 조절 부재(230)가 설치되는 것으로, 일정 면적으로 넓은 플레이트 형태로 형성될 수 있다.
상기 공급장치 프레임(210) 상의 상부에 상기 장력 조절 부재(230)가 설치되고, 상기 공급장치 프레임(210)에서 상기 장력 조절 부재(230)의 하측 공간에 상기 장력 감지 부재(220)가 설치된다.
상기 장력 감지 부재(220)는 상기 공급장치 프레임(210)에 연결되어, 상기 섬유 릴(110)로부터 공급되는 상기 탄소섬유(10)의 장력을 감지하는 것이다.
상세히, 상기 장력 감지 부재(220)는 텐션 블록(231)과, 텐션 로드(222)와, 로드측 롤러(223)와, 텐션 탄성체(224)와, 텐션 센서(225)를 포함한다.
상기 텐션 블록(231)은 상기 공급장치 프레임(210)에 연결되는 것이다.
상기 텐션 로드(222)는 상기 텐션 블록(231)에 대해 수축 또는 신장될 수 있도록 상기 텐션 블록(231)에서 돌출되는 것으로, 상기 텐션 로드(222)는 실린더 형태의 상기 텐션 블록(231)에 삽입된 피스톤 형태이다.
상기 로드측 롤러(223)는 상기 탄소섬유(10)가 걸려 상기 탄소섬유(10)의 이동 방향이 변환되면서 상기 탄소섬유(10)가 경유될 수 있도록, 상기 텐션 로드(222)의 말단부에 회전 가능하게 연결되는 것이다.
상기 텐션 탄성체(224)는 상기 텐션 로드(222)를 지지하도록 상기 텐션 블록(231) 내에 삽입되되 탄성을 가진 것으로, 스프링 등이 그 예로 제시될 수 있다.
상기 텐션 센서(225)는 상기 텐션 탄성체(224)의 저면과 지지하여 상기 텐션 탄성체(224)에 걸리는 압력을 감지하는 것이다.
상기 텐션 블록(231)의 중앙부를 따라 함몰 홈이 깊게 형성되고, 상기 함몰 홈의 바닥면에 상기 텐션 센서(225)가 배치되고, 상기 텐션 센서(225) 상에 상기 텐션 탄성체(224)가 놓이도록 상기 함몰 홈 내로 상기 텐션 탄성체(224)가 삽입되고, 상기 텐션 탄성체(224)에 의해 지지되도록 상기 함몰 홈 내의 상기 텐션 탄성체(224) 상에 상기 텐션 로드(222)가 삽입되되, 상기 로드측 롤러(223)가 상기 텐션 블록(231)으로부터 일정 높이 상에 이격되도록 상기 텐션 로드(222)가 돌출된 구조로 이루어진다.
상기와 같이 구성되면, 상기 장력 감지 부재(220) 쪽으로 이동된 상기 탄소섬유(10)가 상기 로드측 롤러(223)에 걸쳐지면서 일정 각도 방향이 전환되고, 그러한 구조로 인해 상기 탄소섬유(10)의 장력에 의해 상기 텐션 로드(222)가 일정 깊이로 눌리게 되고, 상기 텐션 탄성체(224)가 탄성 변형되면서 상기 텐션 로드(222)를 지지하게 된다. 이 때, 상기 텐션 탄성체(224)가 탄성 변형되면서 그 하단의 상기 텐션 센서(225)가 눌리게 되어, 상기 텐션 센서(225)에서 상기 탄소섬유(10)의 장력을 감지할 수 있게 된다. 따라서, 상기 탄소섬유(10)의 장력이 임의로 변화되는 경우, 실시간으로 상기 텐션 센서(225)에서 그러한 상기 탄소섬유(10)의 장력의 임의 변화를 감지할 수 있게 된다.
본 실시예에서는, 상기 텐션 센서(225)가 로드 셀(load cell)로 구성된다. 그러면, 상기 로드측 롤러(223)에 걸린 상태로 이동되는 상기 탄소섬유(10)의 장력에 따라 상기 텐션 로드(222)가 상기 텐션 블록(231) 내부로 수축되거나 상기 텐션 블록(231)으로부터 신장될 때의 상기 텐션 탄성체(224)에 걸리는 압력 변화를 로드 셀인 상기 텐션 센서(225)가 감지하고, 그에 따라 상기 탄소섬유(10)의 장력이 실시간으로 정확하게 감지될 수 있게 된다.
상기 장력 조절 부재(230)는 상기 장력 감지 부재(220)에 의해 감지된 상기 탄소섬유(10)의 장력을 미리 설정된 요구 공급 장력으로 조절하는 것이다.
상세히, 상기 장력 조절 부재(230)는 장력 조절 롤러(231)와, 장력 조절 가압체(232)와, 공압 실린더(234)를 포함한다.
상기 장력 조절 롤러(231)는 상기 공급장치 프레임(210)에 회전 가능하게 연결되어, 상기 섬유 릴(110)에서 공급되는 상기 탄소섬유(10)가 그 외주면의 일정 면적을 감으면서 상기 탄소섬유(10)의 이동 방향이 변경되도록 하는 것이다.
상기 장력 조절 가압체(232)는 상기 장력 조절 롤러(231)의 외주 공간에서 상기 장력 조절 롤러(231)에 닿은 상기 탄소섬유(10)를 상기 장력 조절 롤러(231) 쪽으로 가압할 수 있는 것으로, 상기 장력 조절 가압체(232)의 저면은 상기 장력 조절 롤러(231)와 맞추어질 수 있는 곡면의 함몰 홈 형태로 형성된다.
상기 공압 실린더(234)는 상기 장력 조절 가압체(232)를 공압(air pressure)으로 상기 장력 조절 롤러(231) 쪽으로 밀어줄 수 있는 것이다.
도면 번호 234는 상기 공압 실린더(234)에서 돌출되어 상기 장력 조절 가압체(232)를 밀어주거나 당겨줄 수 있는 장력 조절 피스톤이고, 도면 번호 236은 상기 장력 조절 피스톤(234)에 감겨 상기 공압 실린더(234)와 상기 장력 조절 가압체(232) 사이에서 탄성을 인가할 수 있는 스프링 등의 장력 조절 탄성체이다.
상기 공압 실린더(234)가 작동되어 상기 장력 조절 가압체(232)를 하강시키면, 상기 장력 조절 가압체(232)가 상기 장력 조절 롤러(231)를 누르는 힘이 커지게 되어, 상기 장력 조절 가압체(232)와 상기 장력 조절 롤러(231) 사이를 지나는 상기 탄소섬유(10)가 상대적으로 더 눌리면서 상기 장력 감지 부재(220) 쪽에서 상기 탄소섬유(10)의 장력이 커질 수 있다.
반면, 상기 공압 실린더(234)가 작동되어 상기 장력 조절 가압체(232)를 상승시키면, 상기 장력 조절 가압체(232)가 상기 장력 조절 롤러(231)를 누르는 힘이 작아지게 되어, 상기 장력 조절 가압체(232)와 상기 장력 조절 롤러(231) 사이를 지나는 상기 탄소섬유(10)가 상대적으로 덜 눌리면서 상기 장력 감지 부재(220) 쪽에서 상기 탄소섬유(10)의 장력이 작아질 수 있다.
상기 텐션 센서(225)에서 감지된 상기 탄소섬유(10)의 장력과 상기 미리 설정된 요구 공급 장력의 차이값이 보정되도록 상기 공압 실린더(234)가 상기 장력 조절 가압체(232)를 가압하는 공압을 가변하면, 상기 장력 조절 가압체(232)가 상기 장력 조절 롤러(231) 및 상기 장력 조절 롤러(231)에 닿은 상기 탄소섬유(10)를 가압하는 압력이 가변됨으로써, 상기 장력 조절 부재(230)를 통과하는 상기 탄소섬유(10)의 장력이 가변될 수 있게 되고, 이러한 상기 탄소섬유(10)의 장력 가변이 실시간으로 이루어질 수 있게 된다.
한편, 상기 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 피딩장치(200)는 릴 장력 조절 개재 롤러(240)와, 장력 조절 로드 개재 롤러(245)와, 로드 후측부 롤러(250)와, 피딩 롤러 부재(260)와, 피딩 롤러 회전 수단(270)과, 피딩 롤러 푸쉬 부재(280)를 포함한다.
상기 릴 장력 조절 개재 롤러(240)는 상기 공급장치 프레임(210)에서 상기 섬유 릴(110)과 상기 장력 조절 롤러(231) 사이 부분에 회전 가능하게 연결되되, 상기 공급장치 프레임(210)에서 상기 장력 조절 롤러(231)에 비해 상대적으로 하측부에 연결되어, 상기 섬유 릴(110)에서 공급되는 상기 탄소섬유(10)가 감기면서 상기 장력 조절 롤러(231) 쪽으로 향하도록 상기 탄소섬유(10)의 이동 방향을 상방으로 변경시키는 것이다.
상기 장력 조절 로드 개재 롤러(245)는 상기 공급장치 프레임(210)에서 상기 장력 조절 롤러(231)와 상기 로드측 롤러(223) 사이 부분에 회전 가능하게 연결되되, 상기 공급장치 프레임(210)에서 상기 장력 조절 롤러(231)와 상기 로드측 롤러(223) 사이 부분이면서 상기 로드측 롤러(223)에 비해 상대적으로 상기 텐션 블록(231)에 근접된 부분에 연결되어, 상기 장력 조절 롤러(231)를 경유하면서 이동 방향이 변경된 상기 탄소섬유(10)의 이동 방향을 상기 로드측 롤러(223) 쪽으로 변경시키는 것이다.
상기 로드 후측부 롤러(250)는 상기 공급장치 프레임(210)에서 상기 로드측 롤러(223)와 상기 피딩 롤러 부재(260) 사이 부분에 회전 가능하게 연결되되, 상기 탄소섬유(10)의 이동 방향을 기준으로 후측부이면서 상기 로드측 롤러(223)에 비해 상대적으로 상기 텐션 블록(231)에 근접된 부분에 연결되어, 상기 로드측 롤러(223)를 경유하면서 이동 방향이 변경된 상기 탄소섬유(10)의 이동 방향을 상기 텐션 블록(231) 쪽으로 변경시키는 것이다.
상기 장력 조절 로드 개재 롤러(245)와 상기 로드 후측부 롤러(250)에 의해 상기 탄소섬유(10)가 상기 로드측 롤러(223)를 눌러주는 형태가 될 수 있고, 그에 따라 상기 텐션 센서(225)에서 정확한 장력 감지가 가능해진다.
상기 피딩 롤러 부재(260)는 상기 공급장치 프레임(210)에서 상기 장력 감지 부재(220)의 하부에 회전 가능하게 연결되어, 상기 탄소섬유(10)를 당겨줌으로써, 상기 장력 감지 부재(220)에서 정확한 장력 감지가 이루어지도록 하고, 상기 장력 조절 부재(230)에서 정확한 장력 조절이 이루어지도록 한다.
상세히, 상기 피딩 롤러 부재(260)는 상기 공급장치 프레임(210)에 회전 가능하게 연결되는 제 1 피딩 롤러(261)와, 상기 탄소섬유(10)가 당겨지도록 상기 제 1 피딩 롤러(261)와 맞물려 상기 제 1 피딩 롤러(261)와 반대 방향으로 회전되게 상기 공급장치 프레임(210)헤 회전 가능하게 연결되는 제 2 피딩 롤러(262)와, 상기 제 1 피딩 롤러(261)와 상기 제 2 피딩 롤러(262)가 서로 반대 방향으로 회전되도록 서로 맞물리면서 상기 제 1 피딩 롤러(261)와 상기 제 2 피딩 롤러(262)의 각 회전축 상에 형성된 제 1 피딩 기어(263) 및 제 2 피딩 기어(264)와, 상기 제 1 피딩 롤러(261)의 회전축 상에 상기 제 1 피딩 기어(263)와 이격되어 형성되어 후술되는 피딩 원동 기어(272)와 맞물리는 피딩 종동 기어(265)를 포함한다.
상기 피딩 롤러 회전 수단(270)은 상기 피딩 롤러 부재(260)를 회전시켜줄 수 있는 것으로, 상기 공급장치 프레임(210)에 고정되는 전기 모터 등의 피딩 롤러 회전 원동체(271)와, 상기 피딩 롤러 회전 원동체(271)의 회전축에 형성된 상기 피딩 원동 기어(272)를 포함한다.
상기 피딩 롤러 푸쉬 부재(280)는 상기 피딩 롤러 부재(260), 상세히는 상기 제 2 피딩 롤러(262)를 밀어주어 상기 제 1 피딩 롤러(261)와 상기 제 2 피딩 롤러(262) 사이의 간격을 조절하여, 상기 탄소섬유(10)의 당겨지는 힘이 가변될 수 있도록 하는 것으로, 유공압에 의해 작동되는 피딩 푸쉬 실린더(282)와, 상기 피딩 푸쉬 실린더(282)에서 돌출되어 상기 제 2 피딩 롤러(262)를 밀어줄 수 있는 피딩 푸쉬 피스톤(281)을 포함한다.
본 실시예에 따른 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치(300)는 상기 탄소섬유 공급설비(100)에 적용되는 것으로서, 커팅장치 프레임(310)과, 커팅 부재(320)와, 장력 유지 롤러 부재(330)를 포함한다.
상기 커팅장치 프레임(310)은 상기 공급장치 프레임(210)의 하부에 연결되거나, 상기 공급장치 프레임(210)과 일체로 형성되어, 상기 커팅 부재(320) 및 상기 장력 유지 롤러 부재(330)가 결합되는 것이다.
상기 커팅 부재(320)는 상기 커팅장치 프레임(310)에 연결되어, 상기 섬유 릴에서 풀려 상기 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 피딩장치(200)를 경유하면서 공급되는 상기 탄소섬유를 요구되는 길이로 절단할 수 있는 것이다.
상세히, 상기 커팅 부재(320)는 고정 칼날(321)과, 이동 맞물림 칼날(322)과, 칼날 이동 수단(323)을 포함한다.
상기 고정 칼날(321)은 상기 커팅장치 프레임(310)에 고정된 칼날로, 상기 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치(300)로 인입되는 상기 탄소섬유의 일 측면에 위치된다.
상기 이동 맞물림 칼날(322)은 상기 커팅장치 프레임(310)에 대해 이동 가능하여, 상기 고정 칼날(321)과 맞물리면서 상기 탄소섬유를 커팅할 수 있는 칼날로, 상기 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치(300)로 인입되는 상기 탄소섬유의 타 측면에 위치된다.
상기 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치(300)로 인입되는 상기 탄소섬유를 사이에 두고, 상기 탄소섬유의 일 측면과 일정 거리 이격되게 상기 고정 칼날(321)이 배치되고, 상기 탄소섬유의 타 측면과 일정 거리 이격되게 상기 이동 맞물림 칼날(322)이 배치된다.
상기 칼날 이동 수단(323)은 상기 이동 맞물림 칼날(322)을 이동시킬 수 있는 것으로, 유공압 실린더 등이 그 예로 제시될 수 있고, 이 경우 상기 칼날 이동 수단(323)의 피스톤 말단부에 상기 이동 맞물림 칼날(322)이 고정되어 이동될 수 있다.
상기 칼날 이동 수단(323)이 상기 이동 맞물림 칼날(322)을 후퇴시킨 상태에서는, 상기 이동 맞물림 칼날(322)과 상기 고정 칼날(321)이 상기 탄소섬유와 접하지 아니하여 절단이 이루어지지 않는다. 그러다가, 상기 칼날 이동 수단(323)이 상기 이동 맞물림 칼날(322)을 전진시키면, 상기 이동 맞물림 칼날(322)이 상기 탄소섬유와 접하면서 미세하게 밀게 되고, 그에 따라 상기 탄소섬유와 상기 고정 칼날(321)도 접하게 되며, 이러한 상태로 상기 이동 맞물림 칼날(322)이 더 전진하게 되면, 상기 이동 맞물림 칼날(322)과 상기 고정 칼날(321)이 서로 교차하면서 상기 탄소섬유가 절단될 수 있게 된다.
물론, 상기 탄소섬유에 대한 절단이 완료된 다음에는, 상기 칼날 이동 수단(323)에 의해 상기 이동 맞물림 칼날(322)이 다시 후퇴되어, 상기 이동 맞물림 칼날(322)과 상기 고정 칼날(321)이 상기 탄소섬유와 비접촉되는 상태로 복귀된다.
또한, 상기 커팅 부재(320)는 커팅 감지 센서(325)와, 칼날 이동 속도 조절 부재(324)를 더 포함할 수 있다.
상기 커팅 감지 센서(325)는 상기 고정 칼날(321)과 상기 이동 맞물림 칼날(322)이 맞물리면서 진행되는 상기 탄소섬유의 커팅을 감지하는 것으로, 예를 들어, 상기 이동 맞물림 칼날(322) 또는 상기 칼날 이동 수단(323)의 피스톤의 행정을 감지하여, 해당 행정이 일정 행정 이상으로 감지된 경우 커팅이 일어난 것으로 감지될 수 있다.
상기 칼날 이동 속도 조절 부재(324)는 상기 이동 맞물림 칼날(322)의 이동 속도가 조절될 수 있도록, 상기 칼날 이동 수단(323)의 작동을 조절하는 것으로, 상기 칼날 이동 수단(323)이 유공압 실린더인 경우, 상기 칼날 이동 속도 조절 부재(324)는 상기 칼날 이동 수단(323)으로 공급되는 유공압을 조절함으로써, 상기 이동 맞물림 칼날(322)의 이동 속도를 조절시킬 수 있다.
상기 장력 유지 롤러 부재(330)는 상기 커팅 부재(320)에서 상기 탄소섬유의 커팅 시에 상기 탄소섬유의 장력을 미리 설정된 요구 커팅 장력으로 유지시켜 주는 것이다.
상세히, 상기 장력 유지 롤러 부재(330)는 커팅 전측 장력 유지 롤러(331)와, 커팅 전측 맞물림 롤러(332)와, 커팅 후측 장력 유지 롤러(333)와, 커팅 후측 맞물림 롤러(334)와, 장력 유지 롤러 구동 수단(338)을 포함한다.
상기 커팅 전측 장력 유지 롤러(331)는 상기 커팅장치 프레임(310)에 회전 가능하게 연결되어, 상기 탄소섬유의 이동 방향을 기준으로 상기 탄소섬유가 커팅되는 지점의 전측부(예를 들어, 상측에서 하측으로 상기 탄소섬유가 이동되는 경우 상기 탄소섬유가 커팅되는 지점의 상측부)에서 상기 탄소섬유를 가압하는 것이다.
상기 커팅 전측 맞물림 롤러(332)는 상기 커팅장치 프레임(310)에 회전 가능하게 연결되어, 상기 커팅 전측 장력 유지 롤러(331)와 맞물려 상기 탄소섬유를 가압하는 것이다.
상기 커팅 후측 장력 유지 롤러(333)는 상기 커팅장치 프레임(310)에 회전 가능하게 연결되어, 상기 탄소섬유의 이동 방향을 기준으로 상기 탄소섬유가 커팅되는 지점의 후측부(예를 들어 상측에서 하측으로 상기 탄소섬유가 이동되는 경우 상기 탄소섬유가 커팅되는 지점의 하측부)에서 상기 탄소섬유를 가압하는 것이다.
상기 커팅 후측 맞물림 롤러(334)는 상기 커팅장치 프레임(310)에 회전 가능하게 연결되어, 상기 커팅 후측 장력 유지 롤러(333)와 맞물려 상기 탄소섬유를 가압하는 것이다.
상기 장력 유지 롤러 구동 수단(338)은 상기 커팅 전측 장력 유지 롤러(331)와 상기 커팅 후측 장력 유지 롤러(333)를 일정 토크로 회전시켜 주는 것으로, 토크 모터(torque motor)가 그 예로 제시될 수 있다.
도면 번호 339는 상기 토크 모터의 회동축에 연결된 토크 원동 기어이고, 도면 번호 335는 상기 토크 원동 기어(339)와 맞물리고 상기 커팅 전측 장력 유지 롤러(331)의 축에 연결된 커팅 전측 종동 기어이고, 도면 번호 337은 상기 토크 원동 기어(339)와 맞물리고 상기 커팅 후측 장력 유지 롤러(333)의 축에 연결된 커팅 후측 종동 기어이고, 도면 번호 336은 상기 커팅 전측 종동 기어(335)와 상기 커팅 후측 종동 기어(337)가 서로 같은 방향으로 회전되도록 상기 커팅 전측 종동 기어(335)와 상기 커팅 후측 종동 기어(337)에 함께 맞물리는 연결 기어이다.
상기와 같이, 상기 커팅 전측 장력 유지 롤러(331)와 상기 커팅 후측 장력 유지 롤러(333)가 상기 커팅 전측 맞물림 롤러(332)와 상기 커팅 후측 맞물림 롤러(334)와 각각 맞물리면서 상기 장력 유지 롤러 구동 수단(338)에 의해 각각 일정 토크로 회전됨으로써, 상기 고정 칼날(321)과 상기 이동 맞물림 칼날(322)에 의해 절단되는 상기 탄소섬유의 장력이 유지될 수 있게 된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치(300)의 작동에 대하여 설명한다.
상기 피딩 롤러 부재(260)의 회전에 따라 상기 탄소섬유(10)가 당겨지면서 상기 섬유 릴(110)에서 풀려지고, 이러한 상기 탄소섬유(10)가 상기 장력 조절 부재(230)를 경유하여 장력이 조절되면서 상기 장력 감지 부재(220)를 경유하고, 이 과정에서 상기 탄소섬유(10)의 장력이 실시간으로 감지되어, 그 감지된 값이 상기 장력 조절 부재(230)로 피드백되어 상기 탄소섬유(10)의 장력이 실시간으로 조절될 수 있게 된다.
상기 피딩 롤러 부재(260)를 경유한 상기 탄소섬유(10)는 상기 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치(300)를 경유하면서 커팅된다. 이 때, 상기 피딩 롤러 부재(260)를 경유한 상기 탄소섬유(10)는 상기 장력 유지 롤러 부재(330)에 의해 그 장력이 유지된 상태로 상기 커팅 부재(320)에 의해 커팅된다.
상기와 같은 커팅이 이루어진 다음, 상기 분배 롤러 부재(120)와 상기 푸싱 롤러 부재(130)에 의해 상기 탄소섬유(10) 공급이 요구되는 대상체에 부착된다.
상기와 같이, 상기 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 피딩장치(200)가 상기 공급장치 프레임(210)과, 상기 장력 감지 부재(220)와, 상기 장력 조절 부재(230)를 포함함에 따라, 상기 섬유 릴(110)에서 풀린 상기 탄소섬유(10)의 장력이 상기 장력 감지 부재(220)에 의해 실시간으로 감지되고, 그 감지된 값에 따라 상기 탄소섬유(10)의 장력이 상기 장력 조절 부재(230)에 이해 실시간으로 조절되면서 공급될 수 있게 되므로, 상기 탄소섬유(10) 공급이 원활하게 이루어질 수 있도록 띠 형태의 상기 탄소섬유(10)의 장력 변화에 능동적으로 대응할 수 있는 구조를 이룰 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치(300)가 상기 커팅장치 프레임(310)과, 상기 커팅 부재(320)와, 상기 장력 유지 롤러 부재(330)를 포함함에 따라, 상기 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 피딩장치(200)에 의해 띠 형태로 공급되는 상기 탄소섬유를 그 장력이 유지되는 상태에서 요구되는 길이로 자동적이고 정확하게 절단할 수 있게 된다.
상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치에 의하면, 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 피딩장치에 의해 띠 형태로 공급되는 탄소섬유를 요구되는 길이로 자동적으로 절단할 수 있으므로, 그 산업상 이용가능성이 높다고 하겠다.
100 : 탄소섬유 공급설비
110 : 섬유 릴
200 : 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 피딩장치
300 : 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치
310 : 커팅장치 프레임
320 : 커팅 부재
330 :장력 유지 롤러 부재

Claims (5)

  1. 띠 형태의 탄소섬유가 감겨있는 섬유 릴(fiber reel)과, 상기 섬유 릴로부터 상기 탄소섬유를 풀어서 상기 탄소섬유 공급이 요구되는 대상체 쪽으로 상기 탄소섬유를 공급하는 탄소섬유 피딩장치를 포함하는 탄소섬유 공급설비에 적용되는 것으로서,
    커팅장치 프레임;
    상기 커팅장치 프레임에 연결되어, 상기 섬유 릴에서 풀려 상기 탄소섬유 피딩장치를 경유하면서 공급되는 상기 탄소섬유를 절단할 수 있는 커팅 부재; 및
    상기 커팅 부재에서 상기 탄소섬유의 커팅 시에 상기 탄소섬유의 장력을 미리 설정된 요구 커팅 장력으로 유지시켜 주는 장력 유지 롤러 부재;를 포함하는 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 커팅 부재는
    상기 커팅장치 프레임에 고정된 칼날인 고정 칼날과,
    상기 커팅장치 프레임에 대해 이동 가능하여, 상기 고정 칼날과 맞물리면서 상기 탄소섬유를 커팅할 수 있는 칼날인 이동 맞물림 칼날과,
    상기 이동 맞물림 칼날을 이동시킬 수 있는 칼날 이동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 커팅 부재는
    상기 고정 칼날과 상기 이동 맞물림 칼날이 맞물리면서 진행되는 상기 탄소섬유의 커팅을 감지하는 커팅 감지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 커팅 부재는
    상기 이동 맞물림 칼날의 이동 속도가 조절될 수 있도록, 상기 칼날 이동 수단의 작동을 조절하는 칼날 이동 속도 조절 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 장력 유지 롤러 부재는
    상기 탄소섬유의 이동 방향을 기준으로 상기 탄소섬유가 커팅되는 지점의 전측부에서 상기 탄소섬유를 가압하는 커팅 전측 장력 유지 롤러와,
    상기 커팅 전측 장력 유지 롤러와 맞물려 상기 탄소섬유를 가압하는 커팅 전측 맞물림 롤러와,
    상기 탄소섬유의 이동 방향을 기준으로 상기 탄소섬유가 커팅되는 지점의 후측부에서 상기 탄소섬유를 가압하는 커팅 후측 장력 유지 롤러와,
    상기 커팅 후측 장력 유지 롤러와 맞물려 상기 탄소섬유를 가압하는 커팅 후측 맞물림 롤러와,
    상기 커팅 전측 장력 유지 롤러와 상기 커팅 후측 장력 유지 롤러를 회전시켜 주는 장력 유지 롤러 구동 수단을 포함하고,
    상기 커팅 전측 장력 유지 롤러와 상기 커팅 후측 장력 유지 롤러가 상기 커팅 전측 맞물림 롤러와 상기 커팅 후측 맞물림 롤러와 각각 맞물리면서 상기 장력 유지 롤러 구동 수단에 의해 각각 회전됨으로써, 상기 고정 칼날과 상기 이동 맞물림 칼날에 의해 절단되는 상기 탄소섬유의 장력이 유지될 수 있는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 공급설비용 탄소섬유 커팅장치.
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