KR102247198B1 - Filament-winding forming apparatus and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 필라멘트 와인딩 장치 및 필라멘트 와인딩 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침시키기 위해 연속적인 공정과정 중 수지선택부를 통해 이종의 수지가 수용된 수지공급부 중 어느 하나를 선택하여 신율, 강성 및 내열성이 서로 다른 수지가 함침된 섬유를 와이딩 하여 압력용기를 제조함에 따라 고압의 기체가 수용된 압력용기의 크랙을 방지하면서 내열성 및 강성을 동시에 높일 수 있는 필라멘트 와인딩 장치 및 필라멘트 와인딩 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a filament winding device and a filament winding method, and more particularly, to impregnate different types of resins by crossing each other according to the direction or length of the fibers wound on the liner. By selecting any one of the resin supply parts containing the resin and winding the fibers impregnated with resins having different elongation, stiffness and heat resistance to manufacture the pressure vessel, the pressure vessel containing the high-pressure gas is prevented from cracking while maintaining heat resistance and stiffness. It relates to a filament winding device and a filament winding method that can be increased at the same time.
복합재료를 성형하는 방법은 여러 가지가 있는데, 고분자 물질을 기지로 하는 복합재료의 성형방법으로는, 오토클레이브(Autoclave) 성형법, 진공백 성형법(Vacuum Bag Molding), 압축성형법(Compression Molding), 필라멘트 와인딩(Filament Winding), SMC 성형법(Sheet Molding Compound) 또는 BMC 성형법(Bulk Molding Compound),RTM 성형법(Resin Transfer Molding), 인발 성형법(Pultrusion), 열프레스 성형법 등이 있다. 이러한 방법들 중에서 원형 형태의 제품제조에 주로 사용되는 방법이 필라멘트 와인딩 성형법이다.There are several methods of molding composite materials, and the molding methods for composite materials based on polymer materials include autoclave molding, vacuum bag molding, compression molding, and filament. There are Filament Winding, SMC molding method (Sheet Molding Compound) or BMC molding method (Bulk Molding Compound), RTM molding method (Resin Transfer Molding), pultrusion molding method (Pultrusion), heat press molding method, etc. Among these methods, filament winding molding is a method mainly used for manufacturing circular products.
필라멘트 와인딩 공법은 수지가 함침된 연속섬유를 원통형상의 회전하는 금형 (Mandrel)에 돌려 감은 후 경화시켜 회전대칭인 구조물을 제조하는 복합재 성형공법으로, 섬유를 라이너에 돌려 감기 직전에 섬유가 수지 베스 (Resin Bath)를 통과 하면서 함침이 되는 습식 와인딩 (Wet Winding) 공법과, 토우 프리프레그를 이용하는 건식 와인딩 (Dry Winding) 공법의 적용이 가능하다. The filament winding method is a composite molding method in which continuous fibers impregnated with resin are wound around a cylindrical rotating mold (Mandrel) and then cured to produce a rotationally symmetrical structure. Resin Bath) and impregnated wet winding method and dry winding method using toe prepreg are applicable.
이 중 습식 와인딩 (Wet Winding) 공법의 경우 수지가 함침된 섬유가 라이너에 감기게 되는데 수지의 점도, 섬유의 장력, 함침롤의 압력등에 의해 섬유에 남아있는 수지 함침량은 크게 달라지게 되며 이는 제품의 품질을 좌우하는 요인이 된다.Among these, in the case of the wet winding method, the fiber impregnated with resin is wound on the liner. The amount of resin impregnated in the fiber varies greatly due to the viscosity of the resin, the tension of the fiber, and the pressure of the impregnating roll. It becomes a factor that influences the quality of the product.
최근 차세대 운송수단으로 수소연료전지차에 대한 개발이 활성화 되어 있으며, 수소연료전지차는 가솔린 내연기관 대신 수소와 공기 중의 산소를 반응시켜 얻은 전기를 이용해 모터를 구동하는 방식으로 운행하는 친환경 자동차이다. 수소연료전지차는 공해물질이 거의 배출되지 않으므로 환경오염이 적으며, 적은 연료량으로도 먼거리 주행이 가능하다. 그러나 심한 차량 사고 시에는 수소가 폭발할 가능성이 있으며, 수소를 생성해 내는 데 있어 에너지 소모가 커 경제성이 단점으로 지적된다. 수소연료전지차의 핵심인 전기 발생은 수소와 산소가 촉매를 통해 반응하여 생성되는 전기로 모터를 구동시킨다. 즉, 물을 전기분해 하면 양(+)극에서 산소가 생성되고 음(-)극에서 수소가 생성되는데, 이것을 반대로 하여 수소를 이용해서 물을 만들면 그 과정에서 전기가 생성된다. 이러한 수소연료전지차의 핵심이 되는 수소를 저장하는 방식 중 가장 효율적인 방식은 수소탱크에 수소를 고압으로 저장하는 방법이다. 이는 압축수소탱크/액체수소탱크를 이용하여 수소를 공급하는 방식으로 운행 시 발생하는 것은 물 뿐이라 완전 무공해이다. 다만 탱크 탑재로 인한 차량 부피 증대, 수소의 불안정성, 수소공급 인프라 구축의 어려움 등이 단점이라 할 수 있다.In recent years, the development of hydrogen fuel cell vehicles as a next-generation vehicle has been actively developed, and hydrogen fuel cell vehicles are eco-friendly vehicles that operate by driving a motor using electricity obtained by reacting hydrogen and oxygen in the air instead of a gasoline internal combustion engine. Hydrogen fuel cell vehicles rarely emit pollutants, so environmental pollution is low, and long distance driving is possible with a small amount of fuel. However, in the event of a severe vehicle accident, there is a possibility that hydrogen may explode, and the economy is pointed out as a disadvantage due to the high energy consumption in generating hydrogen. The generation of electricity, which is the core of a hydrogen fuel cell vehicle, drives a motor with electricity generated by reacting hydrogen and oxygen through a catalyst. In other words, when water is electrolyzed, oxygen is generated at the positive (+) electrode and hydrogen is generated at the negative (-) electrode. If you reverse this and use hydrogen to create water, electricity is generated in the process. The most efficient method of storing hydrogen, which is the core of such a hydrogen fuel cell vehicle, is a method of storing hydrogen at high pressure in a hydrogen tank. This is a method of supplying hydrogen using a compressed hydrogen tank/liquid hydrogen tank, and it is completely pollution-free because only water is generated during operation. However, the increase in vehicle volume due to the mounting of the tank, the instability of hydrogen, and the difficulty of establishing the hydrogen supply infrastructure are disadvantages.
고압 가스를 저장하기 위한 압력용기는 기본적으로 강인하고 고압에 견디는 특성을 갖는 소재를 필요로 하며, 특히 자동차에 사용되는 압력용기의 경우 자동차의 연비 및 성능향상을 위해서 구조물의 경량화가 필수적이다. 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. Pressure vessels for storing high-pressure gas basically require a material that is strong and withstands high pressure. In particular, in the case of pressure vessels used in automobiles, it is essential to reduce the weight of the structure in order to improve fuel efficiency and performance of automobiles. Therefore, the application of a light and strong carbon fiber composite material is an effective solution to replace the pressure vessel made of metal. Composite pressure vessels such as hydrogen tanks and compressed natural gas (CNG) tanks are generally manufactured using a filament sinding method, which is manufactured by impregnating carbon fiber with epoxy resin and then winding it on a plastic liner. This is because a cylindrical structure or a structure having a curvature can be easily manufactured by integral molding.
또한, 수소탱크는 충전압력이 350bar 또는 700bar이며, 수소의 불안정성에 의한 사고를 예방하기 위해 용기제조시에는 1.5배의 압력으로 안정성을 검증하도록 규제 되고 있다.In addition, the filling pressure of the hydrogen tank is 350 bar or 700 bar, and in order to prevent accidents due to instability of hydrogen, it is regulated to verify the stability with a pressure of 1.5 times when manufacturing the container.
도 1 및 2를 참조하면, 수소탱크와 같은 압력용기를 제조하기 위해 수지를 함친한 섬유를 플라스틱 라이너에 와인딩 하는 방법의 종류는 후프랩(Hoop Wrapped, 수직감기)과 헬리컬랩(Helical Wrapped, 나선감기)가 있는데, 후프랩(Hoop Wrapped, 수직감기)은 신율을 높이기 위한 방법으로 사용되며, 헬리컬랩(Helical Wrapped, 나선감기)은 강도를 위해 사용된다. 1 and 2, the types of methods of winding resin-impregnated fibers on a plastic liner in order to manufacture a pressure vessel such as a hydrogen tank are Hoop Wrapped (Vertical Winding) and Helical Wrapped (Helix). Winding), Hoop Wrapped (Vertical Winding) is used as a method to increase elongation, and Helical Wrapped (helical winding) is used for strength.
도 3을 참조하면, 종래 필라멘트 와인딩 장치 및 필라멘트 와인딩 방법에 의해 제조된 압력용기는 신율이 동일한 단일수지가 함침된 섬유를 이용하여 플라스틱 라이너에 와인딩하는 방법으로 압력용기를 제조하게 되므로, 제조된 압력용기에 가스를 충전하거나 내압시험을 하게되면 가스용기가 팽창하게 되고 이 경우 압력용기의 실린더방향(A방향)과 원주방향(B방향) 사이에 팽창의 정도가 달라 상대적으로 팽창의 정도가 큰 원주방향(B방향)으로는 크랙(Crack)(C)이 발생하게 되어 압력용기 의 성능과 안정성이 저하되는 문제점이 있었다.Referring to FIG. 3, since the pressure vessel manufactured by the conventional filament winding device and the filament winding method is manufactured by winding a plastic liner using fibers impregnated with a single resin having the same elongation, the manufactured pressure When the container is filled with gas or an internal pressure test is performed, the gas container expands. In this case, the degree of expansion is different between the cylinder direction (A direction) and the circumferential direction (B direction) of the pressure container, so that the degree of expansion is relatively large. In the direction (direction B), cracks (C) occur, which deteriorates the performance and stability of the pressure vessel.
또한, 종래 필라멘트 와인딩 장치 및 필라멘트 와인딩 방법에 의해 제조된 압력용기는 제조된 압력용기에 가스를 충전하거나 내압시험을 하는 과정에서 가스용기가 팽창되어 원주방향(B방향)으로는 크랙(Crack)이 발생하게 된 상태에서 압력용기를 작업자 또는 수소연료전지차의 운전자등이 사용하게 되므로 폭발력이 매우 높은 수소가스등의 폭발로 인한 내압시험을 진행하는 실험자의 불편을 초래하고 자동차 등 재산상의 사고나 인명사고등 안전사고가 발생될 위험성이 매우높은 문제점이 있었다. In addition, in the conventional filament winding device and the pressure vessel manufactured by the filament winding method, the gas vessel expands during the process of filling gas or performing an internal pressure test into the manufactured pressure vessel, causing cracks in the circumferential direction (B direction). Since the pressure vessel is used by the operator or the driver of a hydrogen fuel cell vehicle in the state in which it has occurred, it causes inconvenience to the experimenter conducting the internal pressure test due to the explosion of hydrogen gas, etc., which has very high explosive power, and property accidents such as automobiles or personal accidents. There was a problem with a very high risk of a safety accident.
게다가. 종래 필라멘트 와인딩 장치 및 필라멘트 와인딩 방법에 의해 제조된 압력용기는 가스를 충전하거나 내압시험을 하는 과정에서 빈번하게 파손되어 내구성이 낮아 내압시험을 진행하는 과정에서는 시험재료물인 압력용기를 자주교체해야 하므로 시험시간을 지연시키는 문제점이 발생되고, 자동차 등에 장착하여 사용하는 경우에는 안정성을 위해 압력용기를 교체하거나 자동차 자체를 교체해야하는 등 자동차 등 유지비용이 매우 증대되는 문제점이 있었다.Besides. Conventional filament winding devices and pressure vessels manufactured by the filament winding method are frequently damaged during gas filling or internal pressure testing, and thus have low durability, so the pressure vessel, which is the test material, must be frequently replaced during the internal pressure test. There is a problem of delaying the time, and when it is installed and used in a vehicle, there is a problem in that the maintenance cost of a vehicle, etc. has to be greatly increased, such as having to replace the pressure vessel or the vehicle itself for stability.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 신율이 서로 다른 이종의 수지를 서로 교차하여 함침시킨 섬유를 라이너에 와인딩 하여 압력용기를 생산하여 고압의 기체가 수용된 압력용기의 크랙을 방지하여 압력용기의 내구성 및 안정성을 높이고, 압력용기 내에 수용된 수소가스등의 폭발로 인한 내압시험 실험자의 불편을 방지하고 재산상 또는 인명사고등 안전사고를 예방할 수 있는 필라멘트 와인딩 장치 및 필라멘트 와인딩 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to wind the liner with fibers impregnated with different types of resins having different elongation depending on the direction or length of the fibers wound on the liner. To increase the durability and stability of pressure vessels by preventing cracks in pressure vessels containing high-pressure gas, prevent discomfort of test subjects due to explosion of hydrogen gas contained in pressure vessels, and safety accidents such as property damage or personal accidents. It is to provide a filament winding device and a filament winding method that can prevent the.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치는 섬유에 수지를 함침시키는 주입유닛; 회전 이동 및 수직 이동 가능하도록 상기 주입유닛에 인접하게 설치되어 상기 주입유닛에 의해 수지가 함침된 섬유를 라이너에 와인딩하는 캐리지 유닛; 상기 캐리지 유닛에서 인접하게 설치되어 상기 주입유닛에 의해 수지가 함침된 섬유를 라이너에 와인딩하기 위해 상기 라이너를 회전시키는 스피닝 유닛; 및 상기 주입유닛, 상기 캐리지 유닛, 및 상기 스피닝유닛의 작동을 제어하는 제어유닛;을 포함하고, 상기 주입유닛은 상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침시킬 수 있다.In order to achieve the object of the present invention, the filament winding apparatus according to the present invention comprises: an injection unit for impregnating a resin into a fiber; A carriage unit installed adjacent to the injection unit to enable rotational movement and vertical movement to wind the fibers impregnated with resin by the injection unit into the liner; A spinning unit installed adjacent to the carriage unit and rotating the liner to wind the fibers impregnated with resin by the injection unit on the liner; And a control unit for controlling the operation of the injection unit, the carriage unit, and the spinning unit, wherein the injection unit crosses and impregnates different types of resins according to the direction or length of the fibers wound on the liner. I can.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치는 섬유를 공급하는 공급유닛; 상기 공급유닛에서 공급되는 섬유에 수지를 함침시키는 주입유닛; 회전 이동 및 수직 이동 가능하도록 상기 주입유닛에 인접하게 설치되어 상기 주입유닛에 의해 수지가 함침된 섬유를 라이너에 와인딩하는 캐리지 유닛; 및 상기 캐리지 유닛에서 인접하게 설치되어 상기 주입유닛에 의해 수지가 함침된 섬유를 라이너에 와인딩하기 위해 상기 라이너를 회전시키는 스피닝 유닛;을 포함하고, 상기 주입유닛은 상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침시킬 수 있다.In order to achieve the object of the present invention, the filament winding device according to the present invention comprises: a supply unit for supplying fibers; An injection unit for impregnating a resin into the fibers supplied from the supply unit; A carriage unit installed adjacent to the injection unit to enable rotational movement and vertical movement to wind the fibers impregnated with resin by the injection unit into the liner; And a spinning unit installed adjacent to the carriage unit to rotate the liner so as to wind the fibers impregnated with resin by the injection unit into the liner, wherein the injection unit comprises a direction of the fibers wound on the liner or Depending on the length, different types of resin can be intersected and impregnated.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치는 섬유에 수지를 함침시키는 주입유닛; 회전 이동 및 수직 이동 가능하도록 상기 주입유닛에 인접하게 설치되어 상기 주입유닛에 의해 수지가 함침된 섬유를 라이너에 와인딩하는 캐리지 유닛; 상기 캐리지 유닛에서 인접하게 설치되어 상기 주입유닛에 의해 수지가 함침된 섬유를 라이너에 와인딩하기 위해 상기 라이너를 회전시키는 스피닝 유닛; 및 상기 라이너에 수지가 함침된 섬유의 와인딩이 완료된 압력용기를 운반하는 운반 유닛;을 포함하고, 상기 주입유닛은 상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침시킬 수 있다.In order to achieve the object of the present invention, the filament winding apparatus according to the present invention comprises: an injection unit for impregnating a resin into a fiber; A carriage unit installed adjacent to the injection unit to enable rotational movement and vertical movement to wind the fibers impregnated with resin by the injection unit into the liner; A spinning unit installed adjacent to the carriage unit and rotating the liner to wind the fibers impregnated with resin by the injection unit on the liner; And a conveying unit for conveying a pressure container in which the fiber impregnated with resin in the liner has been wound, and the injection unit is configured to impregnate different types of resin by crossing each other according to the direction or length of the fiber wound in the liner. I can.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치는 섬유에 수지를 함침시키는 주입유닛; 회전 이동 및 수직 이동 가능하도록 상기 주입유닛에 인접하게 설치되어 상기 주입유닛에 의해 수지가 함침된 섬유를 라이너에 와인딩하는 캐리지 유닛; 상기 캐리지 유닛에서 인접하게 설치되어 상기 주입유닛에 의해 수지가 함침된 섬유를 라이너에 와인딩하기 위해 상기 라이너를 회전시키는 스피닝 유닛; 및 상기 주입유닛을 통해 수지가 함침된 섬유의 상태 및 상기 라이너에 수지가 함침된 섬유의 와인딩 상태를 검사하는 검사유닛;을 포함하고, 상기 주입유닛은 상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침시킬 수 있다.In order to achieve the object of the present invention, the filament winding apparatus according to the present invention comprises: an injection unit for impregnating a resin into a fiber; A carriage unit installed adjacent to the injection unit to enable rotational movement and vertical movement to wind the fibers impregnated with resin by the injection unit into the liner; A spinning unit installed adjacent to the carriage unit and rotating the liner to wind the fibers impregnated with resin by the injection unit on the liner; And an inspection unit for inspecting the state of the fibers impregnated with the resin through the injection unit and the state of the winding of the fibers impregnated with the resin in the liner, wherein the injection unit corresponds to the direction or length of the fibers wound on the liner. Accordingly, it is possible to impregnate different resins by crossing each other.
또한, 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 캐리지 유닛은, 상기 주입유닛에 인접하게 설치되는 지주부; 상기 지주부를 따라 수평방향으로 이동 가능하게 설치되는 슬라이딩부; 상기 슬라이딩부의 선단에 수직방향 및 높이방향으로 이동 가능하게 설치되는 암부; 및 상기 암부의 선단에 회전 가능하게 설치되어 상기 라이너에 수지가 함침된 섬유를 와인딩하는 와인딩부;를 포함할 수 있다.In addition, in another preferred embodiment of the filament winding device according to the present invention, the carriage unit includes: a holding unit installed adjacent to the injection unit; A sliding part installed to be movable in a horizontal direction along the holding part; An arm portion installed to be movable in a vertical direction and a height direction at the front end of the sliding portion; And a winding part rotatably installed at the front end of the arm part to wind the fibers impregnated with the resin in the liner.
또한, 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 스피닝 유닛은, 상기 지주부에 인접하고 상기 지주부와 수평방향으로 평행하게 설치되는 베드부; 상기 베드부에 회전 가능하게 설치되어 상기 라이너를 클램핑하는 스핀들부; 및 상기 스핀들부를 회전 구동시키는 구동부;를 포함할 수 있다.In addition, in another preferred embodiment of the filament winding apparatus according to the present invention, the spinning unit includes: a bed portion adjacent to the holding portion and installed in parallel with the holding portion in a horizontal direction; A spindle portion rotatably installed on the bed portion to clamp the liner; And a driving unit for rotationally driving the spindle unit.
또한, 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 제어유닛은, 상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침시키고 수지가 함침된 섬유를 상기 라이너에 와인딩하기 위한 정보를 저장하는 데이터 저장부; 상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침시키고 수지가 함침된 섬유를 상기 라이너에 와인딩하기 위한 신호와 정보를 입력 또는 출력하는 입출력부; 상기 데이터 저장부에 저장된 정보와 상기 입출력부에서 입력되거나 출력되는 신호에 의해 상기 공급유닛, 상기 캐리지 유닛, 상기 스피닝 유닛, 상기 주입유닛, 상기 운반유닛, 및 상기 검사유닛의 작동상태를 확인하는 확인부; 상기 확인부의 확인결과와 상기 데이터 저장부에 저장된 정보와 상기 입출력부에서 입력되거나 출력되는 신호에 의해 상기 공급유닛, 상기 캐리지 유닛, 상기 스피닝 유닛, 상기 주입유닛, 상기 운반유닛, 및 상기 검사유닛의 작동순서를 판단하는 판단부; 및 상기 판단부의 판단결과와 상기 데이터 저장부에 저장된 정보와 상기 입출력부를 통해 입력되거나 출력되는 신호에 의해 상기 라이너에 와인딩되는 섬유에 함침되는 수지의 종류를 선택하여 수지를 함침시키도록 상기 공급유닛, 상기 캐리지 유닛, 상기 스피닝 유닛, 상기 주입유닛, 상기 운반유닛, 및 상기 검사유닛의 작동신호를 출력하는 지령부;를 포함할 수 있다.In addition, in another preferred embodiment of the filament winding device according to the present invention, the control unit, according to the direction or length of the fibers wound on the liner, impregnate different kinds of resins to each other and impregnate the fibers impregnated with the resin into the liner. A data storage unit for storing information for winding in; An input/output unit for impregnating different types of resins crossing each other according to the direction or length of the fibers wound on the liner and inputting or outputting signals and information for winding the fibers impregnated with the resin into the liner; Confirmation to confirm the operation status of the supply unit, the carriage unit, the spinning unit, the injection unit, the transport unit, and the inspection unit by information stored in the data storage unit and signals input or output from the input/output unit part; The supply unit, the carriage unit, the spinning unit, the injection unit, the conveying unit, and the inspection unit according to the confirmation result of the verification unit and the information stored in the data storage unit and a signal input or output from the input/output unit. A determination unit that determines the order of operation; And the supply unit to impregnate the resin by selecting a type of resin impregnated into the fiber wound on the liner according to the determination result of the determination unit, information stored in the data storage unit, and signals input or output through the input/output unit. And a command unit for outputting an operation signal of the carriage unit, the spinning unit, the injection unit, the transport unit, and the inspection unit.
또한, 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 제어유닛은, 상기 지령부의 지령신호에 의해 상기 공급유닛, 상기 캐리지 유닛, 상기 스피닝 유닛, 상기 주입유닛, 상기 운반유닛, 및 상기 검사유닛의 정상작동 유무를 분석하는 분석부;를 더 포함할 수 있다.In addition, in another preferred embodiment of the filament winding device according to the present invention, the control unit comprises the supply unit, the carriage unit, the spinning unit, the injection unit, the conveying unit, and the It may further include an analysis unit that analyzes whether or not the inspection unit is in normal operation.
또한, 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 제어유닛은, 상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침시키고 수지가 함침된 섬유를 상기 라이너에 와인딩하여 상기 라이너에 수지가 함침된 섬유의 와인딩이 완료된 압력용기를 제조하기 위해 상기 공급유닛, 상기 캐리지 유닛, 상기 스피닝 유닛, 상기 주입유닛, 상기 운반유닛, 상기 검사유닛, 상기 데이터 저장부, 상기 입출력부, 상기 확인부, 상기 판단부, 상기 지령부, 및 상기 분석부 간에 서로 신호를 주고 받는 통신부;를 더 포함할 수 있다.In addition, in another preferred embodiment of the filament winding device according to the present invention, the control unit, according to the direction or length of the fibers wound on the liner, impregnate different kinds of resins to each other and impregnate the fibers impregnated with the resin into the liner The supply unit, the carriage unit, the spinning unit, the injection unit, the conveying unit, the inspection unit, the data storage unit, The input/output unit, the confirmation unit, the determination unit, the command unit, and a communication unit that exchanges signals with each other between the analysis unit may further include.
또한, 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 주입유닛은, 상기 주입유닛의 내부로 인입되거나 상기 주입유닛의 외부로 인출되는 섬유를 가이드하는 가이드부; 상기 가이드부 사이에 설치되어 상기 주입유닛의 내부로 인입되어 상기 주입유닛의 외부로 인출되는 동안에 섬유의 장력을 조절하는 장력조절부; 상기 주입유닛의 내부로 인입된 섬유에 수지를 함침시키기 위해 수지를 공급하는 수지공급부; 및 상기 라이너에 외인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 섬유에 함침시키기 위해 상기 수지공급부를 이동시키는 수지선택부;를 포함할 수 있다.In addition, in another preferred embodiment of the filament winding device according to the present invention, the injection unit includes: a guide unit for guiding fibers that are drawn into the injection unit or drawn out of the injection unit; A tension control unit installed between the guide units to adjust the tension of the fibers while being introduced into the injection unit and being drawn out of the injection unit; A resin supply unit for supplying a resin to impregnate the resin into the fibers introduced into the injection unit; And a resin selection unit for moving the resin supply unit to impregnate the fibers with different types of resins according to the direction or length of the fibers external to the liner.
또한, 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 주입유닛은, 상기 수지공급부와 상기 수지선택부를 통해 수지가 함침된 섬유가 상기 주입유닛의 외부로 인출되기 전에 상기 섬유가 섞이지 않도록 빗살형태로 형성되어 상기 섬유를 정리하는 분리부;를 더 포함할 수 있다.In addition, in another preferred embodiment of the filament winding device according to the present invention, the injection unit is configured to prevent the fibers from being mixed before the fibers impregnated with the resin are drawn to the outside of the injection unit through the resin supply unit and the resin selection unit. It may further include a separation unit formed in the shape of a comb to organize the fibers.
또한, 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 주입유닛의 상기 가이드부는, 섬유가 인입되는 인입가이드홀을 구비하고, 상기 섬유가 상기 주입유닛의 내부로 인입되도록 상기 섬유를 가이드하는 인입가이드부; 및 상기 수지선택부를 통해 선택된 수지공급부에 수용된 수지가 함침된 섬유가 인출되는 인출가이드홀을 구비하고, 상기 주입유닛의 외부로 인출되도록 상기 수지가 함침된 섬유를 가이드하는 인출가이드부;를 포함할 수 있다.In addition, in another preferred embodiment of the filament winding device according to the present invention, the guide portion of the injection unit includes an inlet guide hole through which the fiber is introduced, and guides the fiber so that the fiber is introduced into the infusion unit. A lead-in guide; And a withdrawal guide hole through which the resin-impregnated fibers accommodated in the resin supply unit selected through the resin selection unit are drawn out, and a lead-out guide portion for guiding the resin-impregnated fibers to be drawn out to the outside of the injection unit. I can.
또한, 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 주입유닛의 상기 장력조절부는, 상기 수지공급부로 인입되는 섬유에 장력을 조절하기 위해 상기 인입가이드부와 상기 수지공급부 사이에 고정 설치되는 제1 장력조절부; 및 상기 인출가이드부에 인접하게 설치되어 상기 인출가이드부를 통해 인출되는 수지가 함침된 섬유의 장력을 조절하는 제2 장력조절부;를 포함할 수 있다.In addition, in another preferred embodiment of the filament winding device according to the present invention, the tension control part of the injection unit is fixedly installed between the inlet guide part and the resin supply part in order to adjust the tension on the fiber introduced into the resin supply part. The first tension control unit to be; And a second tension control unit installed adjacent to the withdrawal guide portion to adjust the tension of the resin-impregnated fiber drawn through the withdrawal guide portion.
또한, 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 제2 장력조절부는, 소정 간격으로 이격되게 고정설치되어 상기 인출가이드부를 통해 인출되는 수지가 함침된 섬유의 장력을 조절하는 메인조절부; 및 수지가 함유된 섬유를 상기 라이너에 와인딩하는 경우에 수지가 함침된 섬유의 장력을 조절하여 수지가 함침된 섬유를 상기 인출가이드부를 통해 인출되도록 하기 위해 상기 메인조절부 사이에 승하강 가능하게 설치되는 서브조절부;를 포함할 수 있다.In addition, in another preferred embodiment of the filament winding device according to the present invention, the second tension control unit is fixedly installed spaced apart at a predetermined interval to control the tension of the resin-impregnated fiber drawn through the withdrawal guide unit. part; And when the fiber containing resin is wound on the liner, the tension of the fiber impregnated with the resin is adjusted so that the fiber impregnated with the resin is pulled out through the withdrawal guide. It may include a; sub-adjustment unit.
또한, 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 주입유닛의 수지공급부는, 제1 장력조절부에 인접하게 설치되어 상기 인입가이드부와 상기 제1 장력조절부를 통해 유입되는 섬유에 수지를 공급하는 제1 수지공급부; 상기 인입가이드부와 상기 제1 장력조절부를 통해 유입되는 섬유에 상기 제1 수지공급부에 수용된 수지와 이종의 수지를 공급하기 위해 상기 제1 수지공급부와 상기 제2 장력조절부 사이에 설치되는 제2 수지공급부; 및 상기 제1 수지공급부 또는 상기 제2 수지공급부에 의해 공급된 수지가 섬유에 함침되도록 상기 제2 수지공급부에 인접하게 설치되는 함침롤;을 포함할 수 있다.In addition, in another preferred embodiment of the filament winding device according to the present invention, the resin supply unit of the injection unit is installed adjacent to the first tension control unit to the fiber introduced through the inlet guide unit and the first tension control unit. A first resin supply unit for supplying a resin; A second installed between the first resin supply unit and the second tension control unit in order to supply the resin accommodated in the first resin supply unit and the different types of resin to the fibers introduced through the inlet guide unit and the first tension control unit. Resin supply unit; And an impregnation roll installed adjacent to the second resin supply unit so that the resin supplied by the first resin supply unit or the second resin supply unit is impregnated into the fibers.
또한, 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 제1 수지공급부 및 상기 제2 수지공급부는 각각, 수지가 수용되는 베스부; 상기 베스부에 회전가능하게 설치되어 상기 베스부에 수용된 수지를 이동시키는 드럼부; 및 상기 드럼부에 인접하게 설치되어 상기 드럼부의 회전과 연동하여 이동하는 수지의 양을 조절하기 위해 상기 베스부에 설치되는 블레이드부;를 포함할 수 있다.In addition, in another preferred embodiment of the filament winding apparatus according to the present invention, the first resin supply unit and the second resin supply unit, respectively, the bath portion in which the resin is accommodated; A drum unit rotatably installed on the bath unit to move the resin accommodated in the bath unit; And a blade part installed adjacent to the drum part and installed in the bath part to adjust the amount of resin that moves in conjunction with the rotation of the drum part.
또한, 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 수지선택부의 섬유이동부는, 상기 수지공급부에 인접하게 설치되는 지지부; 상기 제1 수지공급부 및 상기 제2 수지공급부와 각각 높이방향으로 마주하도록 상기 지지부에 설치되는 복수의 실린더부; 상기 실린더부에 인입 또는 인출가능하게 설치되는 로드부; 섬유를 파지하여 이동시키기 위해 상기 로드부에 회전가능하게 설치되는 한 쌍의 롤링부; 및 상기 섬유이동부의 작동을 감지하기 위해 상기 실린더부에 설치되는 감지부;를 포함하고, 상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침하기 위해 상기 제1 수지공급부와 상기 제2 수지공급부에는 각각 이종의 수지가 수용되고, 상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라상기 제1 수지공급부에 인접한 상기 로드부가 인입하는 경우에는 상기 제2 수지공급부에 인접한 상기 로드부가 인출되고, 제1 수지공급부에 인접한 상기 로드부가 인출되는 경우에는 상기 제2 수지공급부에 인접한 상기 로드부가 인입될 수 있다.In addition, in another preferred embodiment of the filament winding device according to the present invention, the fiber moving part of the resin selection part includes: a support part installed adjacent to the resin supply part; A plurality of cylinder portions installed on the support portion so as to face the first resin supply portion and the second resin supply portion in a height direction, respectively; A rod portion installed to be retractable or retractable in the cylinder portion; A pair of rolling parts rotatably installed on the rod part to grip and move the fibers; And a sensing unit installed in the cylinder unit to detect the operation of the fiber moving unit, wherein the first resin supply unit is used to impregnate different types of resins by crossing each other according to the direction or length of the fibers wound on the liner. And the second resin supply unit each accommodates different types of resin, and when the rod unit adjacent to the first resin supply unit is introduced according to the direction or length of the fiber wound on the liner, the rod adjacent to the second resin supply unit When the additional portion is withdrawn and the rod portion adjacent to the first resin supply portion is withdrawn, the rod portion adjacent to the second resin supply portion may be drawn in.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 방법은 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침하기 위한 이종의 수지를 준비하는 단계; 상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침시키고 수지가 함침된 섬유를 상기 라이너에 와인딩하기 위한 데이터를 데이터 저장부에 저장하는 단계; 상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침시키고 수지가 함침된 섬유를 상기 라이너에 와인딩하기 위해 입출력부 또는 통신부를 통해 신호와 정보를 수신하는 단계; 스피닝 유닛의 스핀들부에 상기 라이너를 장착하는 단계; 공급유닛을 통해 주입유닛에 의해 수지를 함침시키기 위한 섬유를 공급하는 단계; 상기 데이터 저장부에 저장된 정보와 상기 입출력부에서 입력되거나 출력되는 신호에 의해 상기 공급유닛, 캐리지 유닛, 상기 스피닝 유닛, 상기 주입유닛, 운반유닛, 및 검사유닛의 작동상태를 확인부에서 확인하는 단계; 상기 확인부의 확인결과와 상기 데이터 저장부에 저장된 정보와 상기 입출력부에서 입력되거나 출력되는 신호에 의해 상기 공급유닛, 상기 캐리지 유닛, 상기 스피닝 유닛, 상기 주입유닛, 상기 운반유닛, 및 상기 검사유닛의 작동순서를 판단부에서 판단하는 단계; 상기 판단부의 판단결과와 상기 데이터 저장부에 저장된 정보와 상기 입출력부를 통해 입력되거나 출력되는 신호에 의해 상기 라이너에 와인딩되는 섬유에 함침되는 수지의 종류를 선택하여 수지를 함침시키도록 상기 공급유닛, 상기 캐리지 유닛, 상기 스피닝 유닛, 상기 주입유닛, 상기 운반유닛, 및 상기 검사유닛의 작동신호를 지령부에서 출력하는 단계; 상기 지령부에서 출력되는 신호에 의해 현재 상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 보관하는 제1 수지공급부와 제2 수지공급부 중에서 1개의 수지공급부를 수지선택부에서 선택하고 선택된 수지공급부를 이동시키는 단계; 및 상기 스피닝 유닛의 상기 스핀들부에 클램핑된 상기 라이너를 회전시키고 상기 캐리지 유닛을 작동시켜 상기 수지선택부에 의해 선택된 상기 제1 수지공급부 또는 상기 제2 수지공급부에 보관중인 수지에 함침된 섬유로 상기 라이너를 와인딩하는 단계;를 포함할 수 있다.In order to achieve the object of the present invention, the method of winding a filament according to the present invention comprises the steps of preparing different types of resins for impregnating different types of resins by crossing each other according to the direction or length of the fibers wound on the liner; Impregnating different types of resins crossing each other according to the direction or length of the fibers wound in the liner and storing data for winding the fibers impregnated with the resin into the liner in a data storage unit; Impregnating different types of resins crossing each other according to the direction or length of the fibers wound on the liner and receiving signals and information through an input/output unit or a communication unit to wind the fibers impregnated with the resin into the liner; Mounting the liner on the spindle of the spinning unit; Supplying fibers for impregnating the resin by the injection unit through the supply unit; Checking the operation status of the supply unit, the carriage unit, the spinning unit, the injection unit, the conveying unit, and the inspection unit by the information stored in the data storage unit and the signal input or output from the input/output unit at the check unit. ; The supply unit, the carriage unit, the spinning unit, the injection unit, the conveying unit, and the inspection unit according to the confirmation result of the verification unit and the information stored in the data storage unit and a signal input or output from the input/output unit. Determining an operation order by a determination unit; The supply unit to impregnate the resin by selecting the type of resin impregnated into the fiber wound on the liner according to the determination result of the determination unit, information stored in the data storage unit, and signals input or output through the input/output unit. Outputting operation signals of the carriage unit, the spinning unit, the injection unit, the transport unit, and the inspection unit from a command unit; According to the signal output from the command unit, one resin supply unit from the first resin supply unit and the second resin supply unit to store heterogeneous resins according to the direction or length of the fiber currently wound on the liner is selected from the resin selection unit. Moving the resin supply unit; And rotating the liner clamped to the spindle portion of the spinning unit and operating the carriage unit to use the fibers impregnated with the resin stored in the first resin supply unit or the second resin supply unit selected by the resin selection unit. It may include; winding the liner.
또한, 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 방법의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 와인딩 단계 이후에, 상기 지령부의 지령신호에 의해 상기 공급유닛, 상기 캐리지 유닛, 상기 스피닝 유닛, 상기 주입유닛, 상기 운반유닛, 및 상기 검사유닛의 정상작동 유무를 분석부에서 분석하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, in another preferred embodiment of the filament winding method according to the present invention, after the winding step, the supply unit, the carriage unit, the spinning unit, the injection unit, the conveying unit, and It may further include a step of analyzing in the analysis unit whether or not the normal operation of the inspection unit.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 압력용기는 본 발명에 따른 필라멘트 와인딩 장치로 제조될 수 있다.In order to achieve the object of the present invention, the pressure vessel according to the present invention can be manufactured with the filament winding device according to the present invention.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 압력용기는 본 발명에 따른 필라멘트 와인딩 방법으로 제조될 수 있다.In order to achieve the object of the present invention, the pressure vessel according to the present invention may be manufactured by the filament winding method according to the present invention.
본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치 및 필라멘트 와인딩 방법은 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향에 따라 또는 섬유의 길이에 따라 신율이 서로 다른 수지를 교차하여 함침시킨 섬유를 통해 압력용기를 생산함에 따라 가스를 충전하거나 내압시험을 하는 과정에서 상대적으로 팽창의 정도가 큰 원주방향(B방향)에 대한 신율 높이기 위해 원주방향(B방향)에 대해서는 신율이 높은 수지가 함침된 섬유를 통해 섬유를 와인딩 하여 압력용기에 크랙(Crack)이 생기는 것을 예방하여 압력용기의 내구성 및 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다. The filament winding device and the filament winding method according to the present invention are filled with gas as the pressure vessel is produced through fibers impregnated with resins having different elongation depending on the direction of the fibers wound on the liner or the length of the fibers. During the pressure test, in order to increase the elongation in the circumferential direction (direction B) where the degree of expansion is relatively large, the pressure vessel is cracked by winding the fibers through the fibers impregnated with a resin having a high elongation in the circumferential direction (direction B). It has the effect of increasing the durability and stability of the pressure vessel by preventing (crack) from occurring.
또한, 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치 및 필라멘트 와인딩 방법은 가스를 충전하거나 내압시험을 하는 과정에서 가스용기가 팽창되어 원주방향(B방향)으로는 크랙(Crack)(C)이 발생하게 되는 것을 사전에 예방하므로 폭발력이 매우 높은 수소등을 안전하게 보관하여 압력용기가 보관된 자동차 등의 폭발 등 재산상 사고나 내압시험을 작업하거나 가스를 충전하는 작업자 또는 수소연료전지차 등의 운전자를 포함한 인명사고 등 안전사고를 방지 할 수 있는 효과가 있다.In addition, the filament winding device and the filament winding method according to the present invention are used to prevent the occurrence of cracks (C) in the circumferential direction (B direction) due to expansion of the gas container during the process of filling gas or performing an withstand pressure test. It is possible to safely store hydrogen, which has very high explosive power, so that it is safe for property accidents such as explosions such as automobiles in which pressure vessels are stored, or personal accidents including workers charging gas or drivers such as hydrogen fuel cell vehicles. There is an effect that can prevent accidents.
게다가. 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치 및 필라멘트 와인딩 방법은 연속적인 과정에서 자동적으로 이종의 수지를 교차하여 함침시키므로 작업시간을 최소화 할 수 있으며,내구성이 높은 압력용기를 생산하게 되므로 가스를 충전하거나 내압시험을 하는 과정에서 빈번하게 파손되어 압력용기를 자주교체하여 시험시간을 지연되는 것을 방지하여 시험시간을 최소화 하고, 압력용기가 장착된 자동차의 경우 안정성을 위해 파손된 압력용기를 교체하거나 자동차 자체를 교체할 필요가 없어 실험비용 및 유지비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. Besides. The filament winding device and the filament winding method according to the present invention can minimize the working time because it automatically crosses and impregnates different resins in a continuous process, and since it produces a pressure vessel with high durability, it is possible to fill gas or perform an internal pressure test. In the process of being damaged, the test time is minimized by preventing delays in test time by frequently replacing the pressure container. In the case of a car equipped with a pressure container, the damaged pressure container should be replaced or the vehicle itself should be replaced. As there is no need, there is an effect of reducing the cost of experimentation and maintenance.
도 1은 수지를 함친한 섬유를 플라스틱 라이너에 후프랩(Hoop Wrapped, 수직감기)으로 와인딩 하는 상태를 나타낸다.
도 2는 수지를 함친한 섬유를 플라스틱 라이너에 헬리컬랩(Helical Wrapped, 나선감기)으로 와인딩 하는 상태를 나타낸다.
도 3은 종래 필라멘트 와인딩 장치 및 필라멘트 와인딩 방법에 의해 생산된 압력용기를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필라멘트 와인딩 장치의 사시도를 나타낸다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 필라멘트 와인딩 장치의 주입유닛의 수지선택부의 작동에 따라 이종의 수지가 섬유에 함침되어 라이너에 와인딩 되는 과정을 나타낸다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 필라멘트 와인딩 장치의 주입유닛의 수지선택부의 작동에 따라 이종의 수지가 섬유에 함침되어 라이너에 와인딩 되는 과정을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 필라멘트 와인딩 장치의 제어유닛의 블록도를 나타낸다.
도 10은 은 본 발명의 일 실시예에 따른 필라멘트 와인징 방법의 절차도를 나타낸다.1 shows a state in which a fiber impregnated with a resin is wound on a plastic liner with a hoop wrapped (vertical winding).
FIG. 2 shows a state in which fibers impregnated with resin are wound with a helical wrap (helical wrap) on a plastic liner.
3 shows a pressure vessel produced by a conventional filament winding device and a filament winding method.
4 shows a perspective view of a filament winding device according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 show a process in which different types of resins are impregnated into fibers and wound on a liner according to the operation of the resin selection unit of the injection unit of the filament winding device according to an embodiment of the present invention.
7 and 8 show a process in which different types of resins are impregnated into fibers and wound on a liner according to the operation of the resin selection unit of the injection unit of the filament winding device according to an embodiment of the present invention.
9 is a block diagram of a control unit of a filament winding device according to an embodiment of the present invention.
10 shows a flow chart of a filament winding method according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 필라멘트 와인딩 장치 및 필라멘트 와인딩 방법의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, with reference to the drawings of the filament winding apparatus and the filament winding method according to an embodiment of the present invention will be described in detail. The following embodiments are provided as examples in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. In addition, in the drawings, the size and thickness of the device may be exaggerated for convenience. The same reference numerals represent the same elements throughout the specification.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and the general knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to the possessor, and the invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same elements throughout the specification. In the drawings, the sizes and relative sizes of layers and regions may be exaggerated for clarity of description.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/ 또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terms used in this specification are for describing exemplary embodiments, and therefore, are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used in the specification, "comprise" and/or "comprising" refers to the presence of one or more other components, steps, actions and/or elements in which a recited component, step, operation and/or element is Or does not preclude additions.
도 1은 수지를 함친한 섬유를 플라스틱 라이너에 후프랩(Hoop Wrapped, 수직감기)으로 와인딩 하는 상태를 나타내고, 도 2는 수지를 함친한 섬유를 플라스틱 라이너에 헬리컬랩(Helical Wrapped, 나선감기)으로 와인딩 하는 상태를 나타낸다.FIG. 1 shows a state in which resin-impregnated fibers are wound on a plastic liner with a hoop wrap (vertical winding), and FIG. 2 is a helical wrapped fiber on a plastic liner. It indicates the winding state.
도 3은 종래 필라멘트 와인딩 장치 및 필라멘트 와인딩 방법에 의해 생산된 압력용기를 나타내고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필라멘트 와인딩 장치의 사시도를 나타낸다.3 shows a pressure vessel produced by a conventional filament winding device and a filament winding method, and FIG. 4 is a perspective view of a filament winding device according to an embodiment of the present invention.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 필라멘트 와인딩 장치의 주입유닛의 수지선택부의 작동에 따라 이종의 수지가 섬유에 함침되어 라이너에 와인딩 되는 과정을 나타낸다.5 and 6 show a process in which different types of resins are impregnated into fibers and wound on a liner according to the operation of the resin selection unit of the injection unit of the filament winding device according to an embodiment of the present invention.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 필라멘트 와인딩 장치의 주입유닛의 수지선택부의 작동에 따라 이종의 수지가 섬유에 함침되어 라이너에 와인딩 되는 과정을 나타낸다.7 and 8 show a process in which different types of resins are impregnated into fibers and wound on a liner according to the operation of the resin selection unit of the injection unit of the filament winding device according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 필라멘트 와인딩 장치의 제어유닛의 블록도를 나타내고, 도 10은 은 본 발명의 일 실시예에 따른 필라멘트 와인징 방법의 절차도를 나타낸다.9 shows a block diagram of a control unit of a filament winding apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 shows a procedure diagram of a filament winding method according to an embodiment of the present invention.
이하에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다. "수평방향"이란 동일부재에서 길이방향인 가로방향을 의미하고, "수직방향"이란 길이방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 세로방향을 의미하며, "높이방향"이란 길이방향과 폭방향에 대해 직교하면서 동일부재에서 높이방향을 의미한다. 또한, 상방(상부)이란 "높이방향"에서 위쪽 방향, 즉 위쪽을 향하는 방향을 의미하고, 하방(하부)이란 "높이방향"에서 아래쪽 방향, 즉 아래쪽을 향하는 방향을 의미한다. The definitions of terms used below are as follows. "Horizontal direction" means the transverse direction in the longitudinal direction in the same member, "vertical direction" means the longitudinal direction in the same member while being orthogonal to the longitudinal direction, and "height direction" is orthogonal to the longitudinal direction and the width direction. And means the height direction in the same member. In addition, upward (upper) means an upward direction in the "height direction", that is, an upward direction, and downward (lower) means a downward direction in the "height direction", that is, a downward direction.
도 4 내지 도 8를 참조하여 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치(1)를 설명한다. 도 4에 도시된 것처럼 본 발명에 따른 필라멘트 와인딩 장치(1)는 공급유닛(1000), 주입유닛(2000), 스피닝유닛(3000), 캐리지유닛(4000), 제어유닛(5000), 운반유닛(6000), 및/또는 검사유닛(7000)을 포함한다.The
도 4를 참조하면 본 발명의 의한 필라멘트 와인딩 장치(1)의 공급유닛(1000)은 섬유(2)를 공급하는 역할을 하며, 섬유(2)는 탄소섬유(carbon fiber) 등 내열성, 내충격성이 뛰어나고 화학약품에 강하며 가열과정에서 산소, 수소, 질소 등의 분자가 빠져나가 중량이 감소되어 금속(알루미늄)보다 가볍고, 금속(철)에 비해 탄성과 강도가 뛰어난 섬유로 이루어 질 수 있다.4, the
본 발명의 의한 필라멘트 와인딩 장치(1)의 주입유닛(2000)은 공급유닛(1000)에서 공급되는 섬유(2)에 수지(4,5)를 함침시키는 역할을 한다. 함침(impregnation)이란 화학 약품등을 스며들게 하는 조작을 의미한다.The
본 발명의 의한 필라멘트 와인딩 장치(1)의 캐리지 유닛(4000)은 회전 이동 및 수직 이동 가능하도록 주입유닛(2000)에 인접하게 설치되며, 주입유닛(2000)에 의해 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)를 라이너(3)에 와인딩(winding)하는 역할을 한다. 와인딩(winding)이란 섬유(2)를 라이너에 말아서 감싸는 것을 의미한다.The
도 4를 참조하면, 캐리지 유닛(4000)은 지주부(4100), 슬라이딩부(4200), 암부(4300), 및 와인딩부(4400)을 포함한다. Referring to FIG. 4, the
지주부(4100)는 주입유닛(2000))에 인접하게 설치되어 있으며 도면과 같이 ㄷ 자 형상으로 형성될 수 있다. 슬라이딩부(4200)는 지주부(4100)를 따라 수평방향으로 이동 가능하게 설치되어 수평방향으로 왕복 이동가면서 라이너(3)를 와인딩 할 수 있다. The holding
암부(4300)는 슬라이딩부(4000)의 선단에 수직방향 및 높이방향으로 이동 가능하게 설치되어 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)를 라이너(3)에 다양한 위치에서 와인딩 할 수 있다. 와인딩부(4400)는 암부(4300)의 선단에 회전 가능하게 설치되어 있으며, 직접적으로 라이너(3)에 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)를 와인딩하는 역할을 한다.예를 들면, 암부(4300)의 선단에 와인딩부(4400)가 높이방향으로 위치하게 되면 도 1과 같이 후프랩(Hoop Wrapped, 수직감기)을 수행하게 되고, 암부(4300)의 선단에 와인딩부(4400)가 높이방향으로 위치하는 것이 아니라 회전하여 기울어진 상태가 되면 도 2와 같이 헬리컬랩(Helical Wrapped, 나선감기)을 수행하게 될 수 있다.The
본 발명의 의한 필라멘트 와인딩 장치(1)의 스피닝유닛(3000)은 캐리지 유닛(4000)에서 인접하게 설치되어 있으며, 주입유닛(2000)에 의해 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)를 라이너(3)에 와인딩하기 위해 라이너(3)를 회전시키는 역할을 한다. The
도 4를 참조하면, 스피닝유닛(3000)은 베드부(3100), 스핀들부(3200), 및 구동부(3300)를 포함한다. 베드부(3100)는 지주부(4100)에 인접하고 지주부(4100)와 수평방향으로 평행하게 설치되어 스피닝유닛(3000)을 지지하는 역할을 한다. 스핀들부(3200)는 베드부(3100)에 회전 가능하게 설치되어 라이너(3)를 클램핑하는 역할을 하며, 구동부(3300)는 스핀들부(320)를 회전 구동시키는 것으로 라이너(3)가 회전구동되도록 하여 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)를 라이너(3)에 와인딩 할 수 있다.Referring to FIG. 4, the
본 발명의 의한 필라멘트 와인딩 장치(1)의 운반유닛(6000)은 라이너(3)에 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)의 와인딩이 완료된 압력용기를 운반하는 역할을 한다.The conveying
도 4를 참조하면, 본 발명의 의한 필라멘트 와인딩 장치(1)의 검사유닛(7000)은 주입유닛(2000)을 통해 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)의 상태 및 상기 라이너(3)에 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)의 와인딩 상태를 검사하는 역할을 한다. 검사유닛(7000)의 검사과정을 거침에 따라 본 발명에 의한 장치 및 방법에 의한 압력용기의 품질을 향상시킬 수 있다.4, the
본 발명의 의한 필라멘트 와인딩 장치(1)의 주입유닛(5000)은 공급유닛(1000)에서 공급되는 섬유(2)에 수지(4, 5)를 함침시키는 역할을 한다. The
도 5 내지 도 9를 참조하면, 주입유닛(5000)은 가이드부(2100), 장력조절부(2200), 수지공급부(2300), 수지선택부(2400) 및/또는 분리부(2500)를 포함한다. 5 to 9, the
주입유닛(5000)의 가이드부(2100)는 주입유닛(5000)의 내부로 인입되거나 주입유닛(5000)의 외부로 인출되는 섬유(2)를 가이드하는 역할을 한다. 가이드부(2100)는 섬유(2)가 인입되는 인입가이드홀(2111)을 구비하고, 섬유(2)가 주입유닛(2000)의 내부로 인입되도록 섬유(2)를 가이드하는 인입가이드부(2110) 및 수지선택부(2400)를 통해 선택된 수지공급부(2300)에 수용된 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)가 인출되는 인출가이드홀(2120)을 구비하고, 주입유닛(2000)의 외부로 인출되도록 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)를 가이드하는 인출가이드부(2120)를 포함한다.The guide part 2100 of the
즉, 가이드부(2100)는 공급유닛(1000)에서 공급되는 섬유(2)가 인입가이드홀(2111)을 통해 전달되어 섬유(2)가닥이 꼬이거나 엉키지 않은 상태를 유지하면서 주입유닛(5000)의 내부로 인입되므로 수지공급부(2300)에서 공급되는 수지(4,5)가 잘 함침될 수 있도록 할 수 있고, 주입유닛(5000)에서 수지공급부(2300)에 의해 수지(4,5)가 함침된 섬유(2)가 그 다음 공정인 라이너(3)에 와인딩 되기 위해 인출가이드홀(2120)을 통해 전달되어 섬유(2)가닥이 꼬이거나 엉키지 않은 상태를 유지하면서 캐리지 유닛(4000)으로 전달되도록 한다.That is, in the guide unit 2100, the
주입유닛(5000)의 장력조절부(2200)는 가이드부(2100) 사이에 설치된다. 즉, 인입가이드부(2110)와 인출가이드부(2120) 사이에 설치되어 주입유닛(2000)의 내부로 인입되어 주입유닛의(2000) 외부로 인출되는 동안에 섬유(2)의 장력을 조절하는 역할을 한다. 장력조절부(2200)는 수지공급부(2300)로 인입되는 섬유(2)에 장력을 조절하기 위해 인입가이드부(2110)와 수지공급부(2300) 사이에 고정 설치되는 제1 장력조절부(2210) 및 인출가이드부(2120)에 인접하게 설치되어 인출가이드부(2120)를 통해 인출되는 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)의 장력을 조절하는 제2 장력조절부(2220) 포함한다.The tension control unit 2200 of the
구체적으로 제2 장력조절부(2220)는 소정 간격으로 이격되게 고정설치되어 인출가이드부(2120)를 통해 인출되는 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)의 장력을 조절하는 메인조절부(2221) 및 수지(4, 5)가 함유된 섬유(2)를 라이너(3)에 와인딩하는 경우에 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)의 장력을 조절하여 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)를 인출가이드부(2120)를 통해 인출되도록 하기 위해 메인조절부(2221) 사이에 승하강 가능하게 설치되는 서브조절부(2222)를 포함한다.Specifically, the second
즉, 제1 장력조절부(2210)는 회전되지 않고 고정설치되어 공급유닛(1000)에서 공급되는 섬유(2)에 텐션(tention)을 가하여 섬유(2)를 펼치는 역할을 하여 섬유(2)가닥이 잘 펴진 상태를 유지하면서 수지공급부(2300)에 의해 공급된 수지(4, 5)가 잘 함침 되도록 할 수 있고, 제2 장력조절부(2220)는 수지공급부(2300)에 의해 수지(4,5)가 함침된 섬유(2)에 텐션(tention)을 가하여 섬유(2)를 스프레딩(spreading)하여 그 다음 공정인 라이너(3)에 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)가 정확하고 정밀하게 와인딩 되도록 한다. That is, the first
또한, 제2 장력조절부(2220)는 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)가 스피닝 유닛(3000)의 회전에 의해 라이너(3)에 와인딩 되는 과정에서 스피닝 유닛(3000)의 회전력, 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)의 장력등의 변화에 맞춰 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)의 장력을 조절할 필요가 있는 경우를 위해 서브조절부(2222)가 메인조절부(2221) 사이에 승하강 가능하게 설치된다. 예를 들면, 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)에 장력을 더 부여해야 하는 경우에는 서브조절부(2222)가 승강하여 메인조절부(2221) 사이에서 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)를 더 강하게 잡아당김으로서 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)의 장력을 가하고, 반대로 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)에 장력을 감해야 하는 경우에는 서브조절부(2222)가 하강하여 메인조절부(2221) 사이에서 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)를 잡아당겼던 힘을 약하게 해제함으로서 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)의 장력을 감소시킬 수 있다.In addition, the second
주입유닛(5000)의 분리부(2500)는 수지공급부(2300)와 수지선택부(2400)를 통해 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)가 주입유닛(2000)의 외부로 인출되기 전에 섬유(2)가 섞이지 않도록 빗살형태로 형성되어 섬유(2)를 정리하는 역할을 한다.The
주입유닛(5000)의 수지공급부(2300)는 주입유닛(2000)의 내부로 인입된 섬유(2)에 수지(4, 5)를 함침시키기 위해 수지(4, 5)를 공급한다. 수지공급부(2300)는 제1 수지공급부(2310), 제2 수지공급부(2320) 및 함침롤(2330)을 포함한다.The resin supply unit 2300 of the
제1 수지공급부(2310)는 제1 장력조절부(2210)에 인접하게 설치되어 인입가이드부(2110)와 제1 장력조절부(2210)를 통해 유입되는 섬유(2)에 수지(4)를 공급하는 역할을 한다.The first
제2 수지공급부(2320)는 제1 수지공급부(2310)와 제2 장력조절부(2220)의 사이에 설치되고, 인입가이드부(2110)와 제1 장력조절부(2210)를 통해 유입되는 섬유(2)에 제1 수지공급부(2310)에 수용된 수지(4)와 이종의 수지(5)를 공급하는 역할을 한다.The second
제1 수지공급부(2310) 및 제2 수지공급부(2320)는 각각 수지(4, 5)가 수용되는 베스부(2341), 베스부(2341)에 회전가능하게 설치되어 베스부(2341)에 수용된 수지(4, 5)를 회전이동시키는 드럼부(2342) 및 드럼부(2342)에 인접하게 설치되어 드럼부(2342)의 회전과 연동하여 이동하는 수지(4, 5)의 양을 조절하기 위해 베스부(2341)에 설치되는 블레이드부(2343)를 포함한다.The first
함침롤(2330)은 제1 수지공급부(2310) 또는 제2 수지공급부(2320)에 의해 공급된 수지(4, 5)가 섬유(2)에 함침되도록 섬유(2)를 가압하는 역할을 하고, 제2 수지공급부(2320)에 인접하게 설치된다.The
주입유닛(5000)의 수지선택부(2400)는 라이너(3)에 외인딩되는 섬유(2)의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지(4, 5)를 섬유(2)에 함침시키기 위해 수지공급부(2300)를 이동시킨다. 즉, 수지선택부(2400)는 제1 수지공급부(2310) 또는 제2 수지공급부(2320) 중 어느 하나를 선택하여 섬유(2)가 제1 수지공급부(2310)의 베스부에 수용되 수지 또는 제2 수지공급부(2320)의 베스부에 수용된 이종의 수지 중 어느 하나만을 함침하도록 하는 역할을 한다.The resin selection unit 2400 of the
수지선택부(2400)는 라이너(3)에 와인딩되는 섬유(2)의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침하기 위해 제1 수지공급부(2310)와 제2 수지공급부(2320)에는 각각 이종의 수지(4,5) 가 수용되고, 라이너(3)에 와인딩되는 섬유(2)의 방향 또는 길이에 따라 제1 수지공급부(2310)에 인접한 로드부(2413)가 인입하는 경우에는 제2 수지공급부에 인접한 상기 로드부가 인출되고, 제1 수지공급부에 인접한 로드부가 인출되는 경우에는 제2 수지공급부에 인접한 로드부가 인입되는 것을 특징으로 한다.The resin selection unit 2400 is provided in the first
수지선택부(2400)는 섬유이동부(2410)와 베스이동부(2420)을 포함한다. 섬유이동부(2410)는 섬유(2)가 라인너에 와인딩되기 위해 전달되는 위치를 조절하여 제1 수지공급부(2310)의 베스부에 수용되 수지 또는 제2 수지공급부(2320)의 베스부에 수용된 이종의 수지 중 어느 하나만을 함침하는 방법이다.The resin selection unit 2400 includes a
섬유이동부(2410)는 지지부(24110), 실린더부(2412), 로드부(2413), 롤링부(2414) 및 감지부(2415)를 포함한다. 지지부(2411)는 수지공급부(2300)에 인접하게 설치된다. 구체적으로 도 5 및 6과 같이 수지공급부(2300)의 상부에 이격되어 형성된다. 실린더부(2412)는 제1 수지공급부(2310) 및 제2 수지공급부(2320)와 각각 높이방향으로 마주하도록 상기 지지부(2411)에 설치된다. 로드부(2413)는 실린더부(2412)에 인입 또는 인출가능하게 설치된다. 즉 로드부(2413)가 실린더부(2412)에서 인출된 경우에는 제1 수지공급부(2310) 및 제2 수지공급부(2320)와 인접하게 되고 반대로 로드부(2413)가 실린더부(2412)에서 인인되는 경우에는 제1 수지공급부(2310) 및 제2 수지공급부(2320)와 멀어지게 된다.The
롤링부(2414)는 한 쌍으로 이루어 질 수 있으며, 한 쌍으로 이루어진 각각의 롤링부(2414)의 사이에 섬유(2)가 통과되도록 하여 섬유(2)를 파지하여 섬유(2)가 라인너에 와인딩되기 위해 전달되는 위치를 조절하여 섬유(2)가 엉키거나 끊김 없이 원활하게 이동되도록 하기 위해 로드부(2413)에 회전가능하게 설치 된다.The rolling
감지부(2415)상기 섬유이동부(2410의 작동을 감지하기 위해 실린더부(2412)에 설치된다. 즉, 후술하는 섬유이동부(2410)의 작동의 정상상태 여부를 확인하여 작동의 오류가 없는지 감지한다.The
본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치(1)의 주입유닛(2000)은 라이너(3)에 와인딩되는 섬유(2)의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지(4, 5)를 서로 교차하여 함침시키는 것을 특징으로 한다.The
필라멘트 와인딩 장치를 통해 수소탱크, 압축천연가스(CNG)탱크와 같은 압력용기를 제조할 때에는 사용되는 수지 중 하나는 에폭시(epoxy) 수지이다, 이는 에폭시(epoxy) 수지가 기계적 물성, 내열성 및 내화학성이 우수하기 때문에 안전인증이 필수적인 압력용기에 적합하기 때문이다. 또한, 다른 종류의 수지로 우레탄(urethane) 수지는 신율 및 내화학성은 우수하지만 내열성이 낮은 단점이 있고, 페놀수지는 내화학성 및 내열성이 높으나 점도가 높아 습식 와인딩 공정을 진행하기에 적합지는 않다. When manufacturing pressure vessels such as hydrogen tanks and compressed natural gas (CNG) tanks through filament winding equipment, one of the resins used is epoxy resin, which is characterized by mechanical properties, heat resistance, and chemical resistance. Because it is excellent, it is suitable for pressure vessels where safety certification is essential. In addition, urethane resins, as other types of resins, have excellent elongation and chemical resistance, but have low heat resistance, and phenolic resins have high chemical resistance and heat resistance, but high viscosity, and thus are not suitable for performing a wet winding process.
본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치(1)는 제1 수지공급부(2310)의 베스부(2341)에 수용된 수지(4)와 제2 수지공급부(2320)의 베스부(2341)에 수용된 수지(5)는 서로 다른 종류의 수지로 형성된다.The
구체적으로 제1 수지공급부(2310)의 베스부(2341)에 수용된 수지(4)는 신율이 높은 수지를 사용하고 제2 수지공급부(2320)의 베스부(2341)에 수용된 수지(5)는 신율이 낮은 수지를 사용한다. 또는 이와는 반대로 제1 수지공급부(2310)의 베스부(2341)에 수용된 수지(4)는 신율이 낮은 수지를 사용하고 제2 수지공급부(2320)의 베스부(2341)에 수용된 수지(5)는 신율이 높은 수지를 사용한다Specifically, the
신율(elongation)이란 재료 인장 시험 시 재료가 늘어나는 비율을 의미한다, 본 발명에서는 신율이 높은 수지와 낮은 수지 2종의 수지를 사용함으로서 압력용기에 수소를 충전하는 경우에 용기가 팽창하여 압력용기의 원주방향으로 크랙이 발생되는 것을 방지하기 위해 고신율의 수지가 함침된 섬유를 이용하여 와인딩 하고, 고압의 가스가 충전되는 압력용기 자체의 고강성을 유지하기 위해 신율이 낮은 수지가 함친된 섬유를 고신율의 수지가 함침된 섬유와 교차로 이용하여 라이너에 와인딩 한다. The elongation refers to the rate at which the material is stretched during the tensile test of the material.In the present invention, two resins with a high elongation and a low resin are used. In order to prevent cracks from occurring in the circumferential direction, fibers impregnated with a high-elongation resin are used for winding, and fibers impregnated with a resin with low elongation are impregnated to maintain the high stiffness of the pressure vessel itself filled with high-pressure gas. The high-elongation resin is impregnated with fibers and is used at intersections to wind the liner.
신율이 높은 수지는 늘어나는 비율은 높아 압력용기의 팽창에 유연하게 신장되는 장점은 있으나 신율이 높은 수지는 Tg값이 낮아 내열성능이 부족한 문제점이 있다. 반대로 신율이 낮은 수지는 내열성능 및 강성이 높은 장점이 있으나. 신장되는 능력이 낮아 압력용기 팽창에 의해 압력용기에 크랙이 생기는 문제점이 발생된다. Resins with high elongation have the advantage of being flexibly elongated due to the expansion of the pressure vessel due to their high elongation rate, but resins with high elongation have a problem of insufficient heat resistance due to low Tg values. On the contrary, resins with low elongation have advantages of high heat resistance and rigidity. Due to the low elongation ability, a problem occurs in that the pressure vessel is cracked due to the expansion of the pressure vessel.
따라서 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치(1)는 제1 수지공급부(2310)의 베스부(2341)에 수용된 수지(4)는 신율이 높은 수지를 사용하고 제2 수지공급부(2320)의 베스부(2341)에 수용된 수지(5)는 신율이 낮은 수지를 사용하거나 이와는 반대로 제1 수지공급부(2310)의 베스부(2341)에 수용된 수지(4)는 신율이 낮은 수지를 사용하고 제2 수지공급부(2320)의 베스부(2341)에 수용된 수지(5)는 신율이 높은 수지를 사용하여 신율이 낮은 수지와 교차로 사용함으로서 내열성능 및 신율을 모두 보완 할 수 있다.Therefore, in the
본 발명에 의한 필라필라멘트 와인딩 장치(1)의 수지공급부(2300)의 베스부(2341)에 수용되는 이종의 수지(4, 5) 중 어느 하나인 신율이 낮은 수지는 신율이 1% 이상 내지 3% 이하로 이루어지고, 이종의 수지(4, 5) 중 다른 하나인 신율이 높은 수지는 신율이 5% 이상 내지 10% 이하로 이루어 질 수 있다,One of the different types of
만약, 이종의 수지(4, 5) 중 어느 하나인 신율이 낮은 수지의 신율이 1% 미만인 경우에는 섬유가 늘어나는 정도가 너무 적어 와인딩 과정에서 섬유가 와인딩되는 과정 중 섬유에 걸리는 장력에 의해 끊어질 수 있고, 신율이 3%를 초과하는 경우에는 내열성이 너무 낮아 압력용기의 검증항목을 준수하지 못할 뿐만 아니라 강성이 너무 낮아 압력용기 내에 수소 등 폭발의 위험이 발생되는 문제점이 있다.If the elongation of the resin with low elongation, which is one of the different resins (4, 5), is less than 1%, the degree of elongation of the fiber is too small to break due to the tension applied to the fiber during the winding process. If the elongation exceeds 3%, the heat resistance is too low to comply with the verification items of the pressure vessel, and the rigidity is too low, causing a risk of explosion such as hydrogen in the pressure vessel.
또한, 만약 이종의 수지(4, 5) 중 어느 다른 하나인 신율이 높은 수지의 신율이 5% 미만인 경우에는 섬유가 늘어나는 정도가 너무 적어 필라멘트 와인딩 장치 및 필라멘트 와인딩 방법에 의해 제조된 압력용기에 가스를 충전하거나 내압시험을 하게되면 가스용기가 팽창하게 되고 이 경우 압력용기의 실린더방향(A방향)과 원주방향(B방향) 사이에 팽창의 정도가 다르고 상대적으로 팽창의 정도가 큰 원주방향(B방향)으로의 팽창정도에 대응되도록 섬유가 늘어나지 못하게 되어 압력용기의 원주방향(B방향)으로 크랙(Crack)(C)이 발생하게 되어 압력용기의 성능과 안정성이 저하되는 문제점이 발생된다. 또한, 신율이 10%를 초과하는 경우에는 섬유가 늪어나느 정도가 너무 많아 라이너(3)를 섬유가 와인딩 하여 섬유의 장력에 라이너를 가압하는 힘이 너무 적어 압축가스가 수용된 압축용기의 강성이 너무 낮아져 압력용기의 검증항목을 준수하지 못할 뿐만 아니라 강성이 너무 낮아 압력용기 내에 수소 등 폭발의 위험이 발생되는 문제점이 있다.In addition, if the elongation of the resin with high elongation, which is one of the different types of resins (4, 5), is less than 5%, the degree of stretching of the fibers is too small, so gas in the pressure vessel manufactured by the filament winding device and the filament winding method. The gas container expands when the gas is filled or the pressure test is performed. In this case, the degree of expansion is different between the cylinder direction (A direction) and the circumferential direction (B direction) of the pressure container, and the degree of expansion is relatively large in the circumferential direction (B Direction) so that the fibers cannot be stretched to correspond to the degree of expansion in the direction), and a crack (C) occurs in the circumferential direction (B direction) of the pressure vessel, resulting in a problem of deteriorating the performance and stability of the pressure vessel. In addition, when the elongation exceeds 10%, there is too much fiber to be swamped, and the force to press the liner against the tension of the fiber is too small due to the fiber winding around the
상술한 바와 같이 수지공급부(2300)의 베스부(2341)에 수용되는 이종의 수지(4, 5) 중 어느 하나인 신율이 낮은 수지는 신율이 1% 이상 내지 3% 이하로 이루어지고, 이종의 수지(4, 5) 중 다른 하나인 신율이 높은 수지는 신율이 5% 이상 내지 10% 이하로 이루어지고 신율이 높은 수지와 낮은 수지 2종의 수지를 후술하는 수지 선택부에 의해 교차로 사용하게 되면 고신율의 수지가 함침된 섬유를 이용하여 와인딩하여 압력용기에 수소를 충전하는 경우에 용기가 팽창하여 압력용기의 원주방향으로 크랙이 발생되는 것을 방지하고, 신율이 낮은 수지가 함친된 섬유를 이용하여 와인딩을 교자로 하여 고압의 가스가 충전되는 압력용기 자체의 고강성을 유지하여 압력용기 자체의 안정성을 높여 내압시험을 작업하거나 가스를 충전하는 작업자 또는 수소연료전지차 등의 운전자를 포함한 인명사고 등 안전사고를 방지 할 수 있다.As described above, the resin having a low elongation, which is any one of the
본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치(1)는 라이너(3)에 와인딩되는 섬유(2)의 방향 또는 길이에 따라 상술한 신율이 높은 수지 또는 신율이 낮은 수지 인 이종의 수지(4, 5)를 서로 교차하여 함침시킨다. The
도 5를 참조하여 예를 들어 설명하면, 라이너(3)에 와인딩되는 섬유(2)의 방향이 후프랩(Hoop Wrapped, 수직감기)인 경우에는 캐리지 유닛(4000)의 암부(4300)의 선단에 와인딩부(4400)가 높이방향으로 위치하게 되면서 도 1과 같이 후프랩(Hoop Wrapped, 수직감기)을 수행하게 되는데 후프랩(Hoop Wrapped, 수직감기)은 신율을 높이기 위한 방법으로 사용되는 것으로 이 경우에는 신율이 높은 수지가 함침된 섬유(2)를 이용하여 와인딩을 해야 한다.Referring to FIG. 5 for example, when the direction of the
만약 제1 수지공급부(2310)에 신율이 높은 수지(4)가 수용되어 있고, 제2 수지공급부(2320)에는 신율이 낮은 수지(5)가 수용되어 있다면, 제1 수지공급부(2310)의 상부에 마주하게 설치되어 있는 실린더부(2412)의 로드부(2413)는 인출되게 되고 로드부(2413)는 제1 수지공급부(2310)와 인접하게 인출되어 롤링부(2414)의 사이에 끼워져 있는 섬유(2)또한 제1 수지공급부(2310)와 인접하는 방향으로 이동하여 섬유(2)가 제1 수지공급부(2310)의 드럼부(2341)와 접촉하게 되어 제1 수지공급부(2310)에 수용된 신율이 높은 수지(4)가 드럼부(2341)를 타고 이동하여 섬유(2)와 서로 접촉됨에 따라 섬유(2)에 신율이 높은 수지(4)가 함침되게 된다.If a
또한, 이와 동시에 신율이 낮은 수지(5)가 수용되어있는 제2 수지공급부(2320)의 드럼부(2341)와 섬유(2)는 접촉되지 않아야 하므로 제2 수지공급부(2320)의 상부에 마주하게 설치되어 있는 실린더부(2412)의 로드부(2413)는 인입되어, 로드부(2413)는 제2 수지공급부(2320)와 멀어지도록 인입되어 롤링부(2414)의 사이에 끼워져 있는 섬유(2)또한 제2 수지공급부(2320)와 멀어지는 방향으로 이동하여 섬유(2)가 제2 수지공급부(2320)의 드럼부(2341)와 접촉되지 않도록 하여 제2 수지공급부(2320)에 수용된 신율이 낮은 수지(5)는 섬유(2)에 함침되는 것을 막는다.In addition, at the same time, since the
도 6을 참조하여 도 5와는 반대의 경우의 예를 설명하면, 라이너(3)에 와인딩되는 섬유(2)의 방향이 도 2와 같이 헬리컬랩(Helical Wrapped, 나선감기)인 경우에는 캐리지 유닛(4000)의 암부(4300)의 선단에 와인딩부(4400)가 높이방향으로 위치하는 것이 아니라 회전하여 기울어진 상태가 되면 도 2와 같이 헬리컬랩(Helical Wrapped, 나선감기)을 수행하게 되는데 헬리컬랩(Helical Wrapped, 나선감기)은 강도를 높이기 위해 사용되는 것으로 이 경우에는 신율이 낮은 수지가 함침된 섬유(2)를 이용하여 와인딩을 해야 한다.Referring to FIG. 6, an example in the opposite case to that of FIG. 5 will be described, when the direction of the
만약 제1 수지공급부(2310)에 신율이 높은 수지(4)가 수용되어 있고, 제2 수지공급부(2320)에는 신율이 낮은 수지(5)가 수용되어 있다면, 제2 수지공급부(2320)의 상부에 마주하게 설치되어 있는 실린더부(2412)의 로드부(2413)는 인출되게 되고 로드부(2413)는 제2 수지공급부(2320)와 인접하게 인출되어 롤링부(2414)의 사이에 끼워져 있는 섬유(2)또한 제2 수지공급부(2320)와 인접하는 방향으로 이동하여 섬유(2)가 제2 수지공급부(2320)의 드럼부(2341)와 접촉하게 되어 제2 수지공급부(2320)에 수용된 신율이 낮은 수지(5)가 드럼부(2341)를 타고 이동하여 섬유(2)와 서로 접촉됨에 따라 섬유(2)에 신율이 낮은 수지(5)가 함침되게 된다.If a
또한, 이와 동시에 신율이 높은 수지(4)가 수용되어있는 제1 수지공급부(2310)의 드럼부(2341)와 섬유(2)는 접촉되지 않아야 하므로 제1 수지공급부(2310)의 상부에 마주하게 설치되어 있는 실린더부(2412)의 로드부(2413)는 인입되어, 로드부(2413)는 제1 수지공급부(2310)와 멀어지도록 인입되어 롤링부(2414)의 사이에 끼워져 있는 섬유(2)또한 제1 수지공급부(2310)와 멀어지는 방향으로 이동하여 섬유(2)가 제1 수지공급부(2310)의 드럼부(2341)와 접촉되지 않도록 하여 제1 수지공급부(2310)에 수용된 신율이 높은 수지(4)는 섬유(2)에 함침되는 것을 막는다.In addition, at the same time, the
또한, 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치는 라이너(3)에 와인딩되는 섬유(2)의 길이에 따라서 상술한 동작을 수행할 수 있는 데 예를 들어 라이너(3)에 와인딩되는 섬유(2)의 길이가 일정길이 이하인 경우에는 도 5와 같은 동작을 구현학고 그 이후에는 도 6과 같은 동작을 구현하는 방식으로 신율이 높은 수지 또는 신율이 낮은 수지 인 이종의 수지(4, 5)를 서로 교차하여 섬유(2)에 함침시킬 수 있다.In addition, the filament winding device according to the present invention can perform the above-described operation according to the length of the
이처럼 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치는 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향에 따라 또는 섬유의 길이에 따라 신율이 서로 다른 수지를 교차하여 함침시킨 섬유를 통해 압력용기를 생산함에 따라 가스를 충전하거나 내압시험을 하는 과정에서 상대적으로 팽창의 정도가 큰 원주방향(B방향)에 대한 신율 높이기 위해 원주방향(B방향)에 대해서는 신율이 높은 수지가 함침된 섬유를 통해 섬유를 와인딩 하여 압력용기에 크랙(Crack)이 생기는 것을 예방하여 압력용기의 내구성 및 안정성을 높일 수 있고, 가스를 충전하거나 내압시험을 하는 과정에서 가스용기가 팽창되어 원주방향(B방향)으로는 크랙(Crack)(C)이 발생하게 되는 것을 사전에 예방하므로 폭발력이 매우 높은 수소등을 안전하게 보관하여 압력용기가 보관된 자동차 등의 폭발 등 재산상 사고나 내압시험을 작업하거나 가스를 충전하는 작업자 또는 수소연료전지차 등의 운전자를 포함한 인명사고 등 안전사고를 방지 할 수 있다.As described above, the filament winding device according to the invention produces a pressure vessel through fibers impregnated with resins having different elongation depending on the direction of the fibers wound on the liner or the length of the fibers. In the process, in order to increase the elongation in the circumferential direction (direction B), which has a relatively large degree of expansion, the fiber is wound through the fiber impregnated with a resin having a high elongation in the circumferential direction (direction B) to cause cracks in the pressure vessel It is possible to increase the durability and stability of the pressure container by preventing it from occurring, and it is possible to prevent the occurrence of cracks (C) in the circumferential direction (B direction) due to the expansion of the gas container during the process of filling gas or performing an internal pressure test. Because it is prevented in advance, accidents on property such as explosions of automobiles in which pressure vessels are stored by safe storage of hydrogen, etc. with very high explosive power, or personal accidents including workers who perform internal pressure tests or charge gas or drivers of hydrogen fuel cell vehicles, etc. It can prevent safety accidents.
본 발명에 의한 수지선택부(2400)는 베스이동부(2420)를 포함한다. 베스이동부(2420), 서포트부(2421), 하우징부(2422), 승하강부(2423) 및 검출부(2424)를 포함한다.The resin selection unit 2400 according to the present invention includes a bath moving unit 2420. It includes a bath moving part 2420, a
서포트부(2421)는 수지공급부(2300)에 인접하게 설치되어 수지공급부를 지지하는 역할을 한다. 서포트부(2421)는 지지부(2411)와 서로 높이방향으로 마주하면서 이격되도록 설치될 수 있다.The
하우징부(2422)는 복수로 형성될 수 있고, 각각의 하우징부(2422)는 제1 수지공급부의 하부와 서포트부(2421)의 상부 사이에 설치되고 제2 수지공급부의 하부와 서포트부(2421)의 상부 사이에 설치된다.The
승하강부(2423)는 하우징부(2422)에 인입 또는 인출가능하게 설치된다.The elevating
검출부(2424)는 베스이동부(2420)의 작동을 감지하기 위해 하우징부(2422)에 설치된다.The
베스이동부(2420)는 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침하기 위해 상기 제1 수지공급부와 상기 제2 수지공급부에는 각각 이종의 수지가 수용되고, 상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라상기 제1 수지공급부에 인접한 상기 승하강부가 인입(하강)하는 경우에는 상기 제2 수지공급부에 인접한 상기 승하강부가 인출(승강)되고, 제1 수지공급부에 인접한 상기 승하강부가 인출되는 경우에는 상기 제2 수지공급부에 인접한 상기 승하강부가 인입되는 것을 특징으로 한다.The bath moving part 2420 accommodates different types of resins in the first resin supply unit and the second resin supply unit, respectively, in order to impregnate different types of resins by crossing each other according to the direction or length of the fibers wound on the liner. When the elevating portion adjacent to the first resin supply portion is drawn in (lowered) according to the direction or length of the fiber to be wound, the elevating portion adjacent to the second resin supply portion is drawn (elevated) and adjacent to the first resin supply portion. When the elevating portion is drawn out, the elevating portion adjacent to the second resin supply portion is drawn in.
도 7을 참조하여 예를 들어 설명하면, 도 5와 마찬가지로 라이너(3)에 와인딩되는 섬유(2)의 방향이 후프랩(Hoop Wrapped, 수직감기)인 경우에는 캐리지 유닛(4000)의 암부(4300)의 선단에 와인딩부(4400)가 높이방향으로 위치하게 되면서 도 1과 같이 후프랩(Hoop Wrapped, 수직감기)을 수행하게 되는데 후프랩(Hoop Wrapped, 수직감기)은 신율을 높이기 위한 방법으로 사용되는 것으로 이 경우에는 신율이 높은 수지가 함침된 섬유(2)를 이용하여 와인딩을 해야 한다.Referring to FIG. 7 for example, when the direction of the
이 경우 상술한 바와 같이 섬유이동부(2410)가 동작하게 되는데 섬유이동부(2410)의 동작과 동시에 베스이동부(2420)도 같이 동작하게 된다. 만약 제1 수지공급부(2310)에 신율이 높은 수지(4)가 수용되어 있고, 제2 수지공급부(2320)에는 신율이 낮은 수지(5)가 수용되어 있다면, 제1 수지공급부(2310)의 하부에 설치되어 있는 하우징부의 승하강부(2423)는 인출(상승)되게 되어 제1 수지공급부(2310)를 가압하면서 밀게 되므로 제1 수지공급부(2310)는 섬유(2)와 인접하게 되도록 상승된다. 이에 따라 섬유가 제1 수지공급부(2310)의 드럼부(2341)와 접촉하게 되면 제1 수지공급부(2310)에 수용된 신율이 높은 수지(4)가 드럼부(2341)를 타고 이동하여 섬유(2)와 서로 접촉되게 됨에 따라 섬유(2)에 신율이 높은 수지(4)가 함침되게 된다.In this case, the
또한, 이와 동시에 신율이 낮은 수지(5)가 수용되어있는 제2 수지공급부(2320)의 드럼부(2341)와 섬유(2)는 접촉되지 않아야 하므로 제2 수지공급부(2320)의 하부에 설치된 하우징부의 승하강부(2423)는 입입(하강)되어 제2 수지공급부(2320)는 하강하면서 섬유(2)와 멀어지도록 하강된다. 이에 따라 섬유가 제2 수지공급부(2320)의 드럼부(2341)와 접촉되지 않도록 하여 제2 수지공급부(2320)에 수용된 신율이 낮은 수지(5)는 섬유(2)에 함침되는 것을 막는다.In addition, at the same time, since the
도 8을 참조하여 도 7과 반대의 경우의 예를 설명하면, 라이너(3)에 와인딩되는 섬유(2)의 방향이 도 2와 같이 헬리컬랩(Helical Wrapped, 나선감기)인 경우에는 캐리지 유닛(4000)의 암부(4300)의 선단에 와인딩부(4400)가 높이방향으로 위치하는 것이 아니라 회전하여 기울어진 상태가 되면 도 2와 같이 헬리컬랩(Helical Wrapped, 나선감기)을 수행하게 되는데 헬리컬랩(Helical Wrapped, 나선감기)은 강도를 높이기 위해 사용되는 것으로 이 경우에는 신율이 낮은 수지가 함침된 섬유(2)를 이용하여 와인딩을 해야 한다. 따라서 상술한 도 7의 경우와 반대로 작동하게 된다. Referring to FIG. 8, an example in the opposite case to that of FIG. 7 will be described, when the direction of the
또한, 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치는 라이너(3)에 와인딩되는 섬유(2)의 길이에 따라서 상술한 동작을 수행할 수 있는 데 예를 들어 라이너(3)에 와인딩되는 섬유(2)의 길이가 일정길이 이하인 경우에는 도 7와 같은 동작을 구현학고 그 이후에는 도 8과 같은 동작을 구현하는 방식으로 신율이 높은 수지 또는 신율이 낮은 수지 인 이종의 수지(4, 5)를 서로 교차하여 섬유(2)에 함침시킬 수 있다.In addition, the filament winding device according to the present invention can perform the above-described operation according to the length of the
이처럼 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치는 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향에 따라 또는 섬유의 길이에 따라 신율이 서로 다른 수지를 교차하여 함침시키는 방법을 상술한 섬유이동부 뿐만 아니라 베스이동부의 작동에 의해서도 구현하도록 섬유이동부에 의해 섬유가 하강함과 동시에 베스이동부에 의해 베스부가 승강하고 반대의 경우 반대의 동작을 동시에 구현하여, 서로 이종의 수지 중 선택된 수지가 있는 드럼부와 섬유가 서로 용이하고 정밀하게 접촉되어 섬유에 함침시키고 나머지 수지는 함침되지 않도록 하여 더욱 신속하면서도 정확하고 정밀하게 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향에 따라 또는 섬유의 길이에 따라 신율이 서로 다른 수지를 교차하여 함침시키는 동작을 구현하여, 필라멘트 와인딩 작업시간을 최소화 할 수 있다.As described above, the filament winding device according to the invention provides a method of impregnating resins having different elongation depending on the direction of the fibers wound on the liner or the length of the fibers by crossing and impregnating not only the above-described fiber moving unit but also the bath moving unit. As the fiber descends by the eastern part, the bath part is raised and lowered by the bath moving part, and in the opposite case, the opposite operation is implemented at the same time, so that the drum part with the selected resin among the different types of resins and the fiber come into contact with each other easily and precisely. Filament winding operation by impregnating the resin with different elongation depending on the direction of the fiber wound on the liner or the length of the fiber by impregnating it with the rest of the resin so that the remaining resin is not impregnated. Time can be minimized.
게다가 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치는 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향에 따라 또는 섬유의 길이에 따라 신율이 서로 다른 수지를 교차하여 함침시키는 방법을 상술한 섬유이동부 뿐만 아니라 섬유 자체의 이동이 아닌 섬유와는 무관하게 베스만이 이동하는 베스이동부의 작동에 의해서도 구현하여 섬유가 와인딩 되는 과정 중 과도한 섬유이동부의 작동에 의해 섬유가 장력을 받아 섬유가 손상되는 것을 최소화 하고, 섬유의 장력이 빈번하게 변경되어 섬유의 장력의 변경에 따른 함침되는 함침률이 균일하게 되지 못하여 불량의 압력용기가 생산되는 것을 방지함으로서 압력용기의 내구성 및 안정성을 높일 수 있다. In addition, the filament winding device according to the present invention describes a method of impregnating resins having different elongation depending on the direction of the fibers wound on the liner or the length of the fibers. Regardless, it is implemented by the operation of the bath moving part, where only the bath moves, and minimizes damage to the fiber due to tension caused by the operation of the excessive fiber moving part during the fiber winding process, and the fiber tension is changed frequently. It is possible to increase the durability and stability of the pressure vessel by preventing the production of defective pressure vessels because the impregnation rate of impregnation cannot be uniform due to the change of the tension of the pressure vessel.
공급유닛(1000), 주입유닛(2000), 스피닝 유닛(3000), 캐리지 유닛(4000)은 방수 코팅층을 포함하며, 상기 방수 코팅층은 방수 코팅 조성물을 이용하여 형성된다. 또한, 다른 실시 예로, 수축 필름, 진공 필름이 사용될 수 있다. 이때, 수축 필름, 진공 필름의 재질은 PP, PE 등이 활용된다.The
상기 방수 코팅 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물; 바인더; 무기 입자; 계면 활성제 및 분산제를 포함한다.The waterproof coating composition may include a silane compound represented by
상기 바인더는 아크릴계 바인더, 우레탄계 바인더, 실리콘계 바인더 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며, 보다 구체적으로 실리콘계 바인더이며, 보다 더 구체적으로 폴리하이드로실록산을 바인더로 이용할 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않는다.The binder is selected from the group consisting of an acrylic binder, a urethane binder, a silicone binder, and a mixture thereof, more specifically a silicone binder, and more specifically, polyhydrosiloxane may be used as a binder, but is not limited to the above example.
상기 계면활성제는 베타인계 계면활성제이며, 보다 구체적으로 알킬베타인계, 아미드베타인계, 술포베타인계, 히드록시술포베타인계, 아미도술포베타인계, 포스포베타인계 및 이미다졸리늄베타인계로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않는다.The surfactant is a betaine-based surfactant, and more specifically, an alkyl betaine, amide betaine, sulfo betaine, hydroxysulfobetaine, amidosulfo betaine, phosphobetaine and imidazolinium betaine. It may be selected from the group consisting of, but is not limited to the above example.
상기 분산제는 카본계 필러의 분산제로 당업계에서 채용하는 공지된 성분을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 폴리에스테르계 분산제, 폴리페닐렌에테르계 분산제, 폴리올레핀계 분산제, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 분산제, 폴리아릴레이트계 분산제, 폴리아미드계 분산제, 폴리아미드이미드계 분산제, 폴리아릴설폰계 분산제, 폴리에테르이미드계 분산제, 폴리에테르설폰계 분산제, 폴리페닐렌 설피드계 분산제, 폴리이미드계 분산제; 폴리에테르케톤계분산제, 폴리벤족사졸계 분산제, 폴리옥사디아졸계 분산제, 폴리벤조티아졸계 분산제, 폴리벤즈이미다졸계 분산제, 폴리피리딘계 분산제, 폴리트리아졸계 분산제, 폴리피롤리딘계 분산제, 폴리디벤조퓨란계 분산제, 폴리설폰계 분산제, 폴리우레아계 분산제, 폴리우레탄계 분산제, 폴리포스파젠계 분산제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않는다.The dispersant may be a known component employed in the art as a dispersant for a carbon-based filler. More specifically, polyester-based dispersant, polyphenylene ether-based dispersant, polyolefin-based dispersant, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer dispersant, polyarylate-based dispersant, polyamide-based dispersant, polyamide-imide-based dispersant, polyaryl sulfone-based Dispersant, polyetherimide-based dispersant, polyethersulfone-based dispersant, polyphenylene sulfide-based dispersant, polyimide-based dispersant; Polyether ketone dispersant, polybenzoxazole dispersant, polyoxadiazole dispersant, polybenzothiazole dispersant, polybenzimidazole-dispersant, polypyridine dispersant, polytriazole-based dispersant, polypyrrolidine, dibenzolan dispersant It may be selected from the group consisting of a dispersant, a polysulfone dispersant, a polyurea dispersant, a polyurethane-based dispersant, a polyphosphagen-based dispersant, and a mixture thereof, but is not limited to the above examples.
상기 무기 입자는 티타늄졸, 알루미나졸, 실리카졸 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 알루미나졸 및 실리카졸을 혼합하여 이용할 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않는다.The inorganic particles are selected from the group consisting of titanium sol, alumina sol, silica sol, and mixtures thereof, and preferably, alumina sol and silica sol may be mixed and used, but the examples are not limited thereto.
보다 구체적으로, 상기 코팅 조성물은 바인더를 포함하며, 상기 바인더 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물 30 내지 50 중량부; 무기 입자 5 내지 10 중량부; 계면 활성제 10 내지 20 중량부 및 분산제 10 내지 15 중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서 사용하는 경우에, 코팅 조성물의 구성 성분 간의 혼합 작용에 의해, 방수 효과가 나타나며, 범위 미만 이거나 범위 초과인 경우 방수 효과가 저해되는 문제가 발생할 수 있다.More specifically, the coating composition includes a binder, and based on 100 parts by weight of the binder, 30 to 50 parts by weight of a silane compound represented by the following formula (1); 5 to 10 parts by weight of inorganic particles; 10 to 20 parts by weight of a surfactant and 10 to 15 parts by weight of a dispersant may be included. When used within the above range, a waterproof effect appears due to a mixing action between the constituents of the coating composition, and if it is less than or exceeds the range, a problem of inhibiting the waterproofing effect may occur.
상기 방수 코팅 조성물은 스프레이 코팅법에 의해 방수 코팅층을 형성할 수 있으며, 방수 코팅 조성물을 이용하여 방수 코팅층을 형성하는 것은 상기 스프레이 코팅법 이외에 다른 공지된 방법을 이용할 수 있다.The waterproof coating composition may form a waterproof coating layer by a spray coating method, and to form a waterproof coating layer using the waterproof coating composition, other known methods other than the spray coating method may be used.
본 발명의 의한 필라멘트 와인딩 장치(1)의 제어유닛(5000)은 주입유닛(2000), 캐리지 유닛(4000), 및 스피닝 유닛(3000)의 작동을 제어하는 역할을 한다.The
도 6을 참조하면, 제어유닛(5000)은 데이타 저장부(5100), 입출력부(5200), 통신부(5300), 확인부(5400), 판단부(5500), 지령부(5600), 분석부(5700)을 포함한다.6, the
또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치(1)의 제어유닛(5000)은 수치제어부와 PLC를 포함한다.In addition, although not shown in the drawings, the
수치제어부는 NC(numerical control, NC) 또는 CNC(computerized numerical control)를 포함하고, 각종 수치 제어 프로그램이 내장되어 있다. 또한, 수치제어부는 PLC 및 제어유닛(5000)과 소정의 프로토콜에 의해 통신을 수행한다.The numerical control unit includes numerical control (NC) or computerized numerical control (CNC), and various numerical control programs are built-in. In addition, the numerical control unit communicates with the PLC and the
또한, 수치제어부는 제어유닛, PLC, 공급유닛, 주입유닛, 스피닝 유닛, 캐리지 유닛, 운반유닛, 및 검사유닛의 구동에 사용되는 서보모터, 이동부와 통신을 수행하고, 서보모터와 이동부로부터 피드백 정보를 전달 받는다.In addition, the numerical control unit communicates with the control unit, PLC, supply unit, injection unit, spinning unit, carriage unit, transport unit, and servomotor used to drive the inspection unit, and the moving unit, and from the servomotor and the moving unit. Receive feedback information.
또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 이러한 수치제어부는 주조작부를 포함하고, 이러한 주조작부는 화면표시 프로그램과 화면표시 선택에 따른 데이터 입력 프로그램을 포함하고, 화면표시 프로그램의 출력에 따라 표시화면에 소프트웨어 스위치를 디스플레이하고, 소프트웨어 스위치의 온(ON)/오프(OFF)를 인식하여 기계 동작의 입출력 명령을 내리는 기능을 수행한다. In addition, although not shown in the drawings, according to a preferred embodiment of the present invention, such a numerical control unit includes a casting unit, this casting unit includes a screen display program and a data input program according to screen display selection, and It displays the software switch on the display screen according to the output of the display program, recognizes the ON/OFF of the software switch, and issues input/output commands for machine operation.
또한, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 주조작부는 필라멘트 와인딩 장치의 하우징, 케이스, 또는 일측에 설치되어 다양한 기능스위치 또는 버튼과 각종 정보를 표시할 수 있는 모니터를 구비한다.In addition, although not necessarily limited thereto, the casting unit is provided with a housing, a case, or a side of the filament winding device and includes a monitor capable of displaying various function switches or buttons and various information.
PLC(Programmable Logic Controller)는 제어유닛, 공급유닛, 주입유닛, 스피닝 유닛, 캐리지 유닛, 운반유닛, 및 검사유닛 등과 소정의 프로토콜에 의한 통신을 수행하고, 이러한 통신을 통해 제어명령을 수행한다. 즉, PLC는 수치제어부 및 제어유닛의 수치 제어 프로그램에 따라 공급유닛, 주입유닛, 스피닝 유닛, 캐리지 유닛, 운반유닛, 및 검사유닛의 서보모터 이동부를 구동시킨다.A PLC (Programmable Logic Controller) performs communication with a control unit, a supply unit, an injection unit, a spinning unit, a carriage unit, a conveying unit, and an inspection unit, etc. according to a predetermined protocol, and executes a control command through such communication. That is, the PLC drives the supply unit, the injection unit, the spinning unit, the carriage unit, the conveying unit, and the servomotor moving unit of the inspection unit according to the numerical control unit and the numerical control program of the control unit.
데이터 저장부(5100)는 라이너(3)에 와인딩되는 섬유(2)의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지(4, 5)를 서로 교차하여 함침시키고 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)를 라이너(3)에 와인딩하기 위한 정보를 저장한다. 예를 들면 와인딩 되는 패턴에 대한 정보, 후프랩(Hoop Wrapped, 수직감기)을 수행하는 속도, 위치, 헬리컬랩(Helical Wrapped, 나선감기)을 수행하는 속도, 위치 등, 와인딩 되는 패턴에 따른 수지선택부(2400)가 작동에 대한 정보 등을 저장한다. 이러한 데이터 저장부(5100)는 ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기일 수 있고, 인터넷(internet)상에서 데이터 저장부의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)일 수도 있다. The
입출력부(5200)는 라이너(3)에 와인딩되는 섬유(2)의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침시키고 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)를 라이너(3)에 와인딩하기 위한 신호와 정보를 입력 또는 출력한다. 이러한 입출력부(5200)는 HMI(Human-Machine Interface), 즉 사용자 인터페이스 기반의 프로그램을 갖는 다양한 형태의 장비로 형성될 수 있다.The input/
통신부(5300)는 라이너(3)에 와인딩되는 섬유(2)의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지(4, 5)를 서로 교차하여 함침시키고 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)를 라이너(3)에 와인딩하여 라이너(3)에 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)의 와인딩이 완료된 압력용기를 제조하기 위해 공급유닛(1000), 캐리지 유닛(4000)), 스피닝 유닛(3000), 주입유닛(2000), 운반유닛(6000), 검사유닛(7000_, 데이터 저장부(5100), 입출력부(5200), 확인부(5300), 판단부(5500), 지령부(5600), 및 분석부(5700) 간에 서로 신호를 주고 받는다. 이러한 통신부(5300)는 이동통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식(예를 들어, GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등)에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 임의의 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신할 수 있다.The
확인부(5400)는 데이터 저장부(5200)에 저장된 정보와 입출력부(5200)에서 입력되거나 출력되는 신호에 의해 공급유닛(1000), 캐리지 유닛(4000), 스피닝 유닛(3000), 주입유닛(2000), 운반유닛(6000), 및 검사유닛(7000)의 작동상태를 확인한다.The
판단부(5500)는 확인부(5400)의 확인결과와 데이터 저장부(5100)에 저장된 정보와 입출력부(5200)에서 입력되거나 출력되는 신호에 의해 공급유닛(1000), 캐리지 유닛(4000), 스피닝 유닛(3000), 주입유닛(2000), 운반유닛(6000), 및 검사유닛(7000)의 작동순서를 판단한다. 이러한 판단부(5500)는, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세스(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.The
지령부(5600)는 판단부(5500)의 판단결과와 데이터 저장부(5100)에 저장된 정보와 입출력부(5200)를 통해 입력되거나 출력되는 신호에 의해 라이너(3)에 와인딩되는 섬유(2)에 함침되는 수지(4, 5)의 종류를 선택하여 수지(4, 5)를 함침시키도록 공급유닛(1000), 캐리지 유닛(4000), 스피닝 유닛(3000), 주입유닛(2000), 운반유닛(6000), 및 검사유닛(7000)의 작동신호를 출력한다. The
분석부(5700)는 지령부(5600)의 지령신호에 의해 공급유닛(1000), 캐리지 유닛(4000), 스피닝 유닛(3000), 주입유닛(2000), 운반유닛(6000), 및 검사유닛(7000)의 정상작동 유무를 분석한다. The
고압 가스를 저장하기 위한 압력용기는 기본적으로 강인하고 고압에 견디는 특성을 갖는 소재를 필요로 하며, 특히 자동차에 사용되는 압력용기의 경우 자동차의 연비 및 성능향상을 위해서 구조물의 경량화가 필수적이다. 따라서, 본 발명에 따른 압력용기는 상술한 따른 필라멘트 와인딩 장치로 제조되고, 본 발명에 따른 압력용시는 후술하는 필라켄트 와인딩 방법으로 제조 된다.Pressure vessels for storing high-pressure gas basically require a material that is strong and withstands high pressure. In particular, in the case of pressure vessels used in automobiles, it is essential to reduce the weight of the structure in order to improve fuel efficiency and performance of automobiles. Accordingly, the pressure vessel according to the present invention is manufactured by the filament winding apparatus described above, and the pressure vessel according to the present invention is manufactured by the filament winding method described later.
도 10을 참조하여 본 발명에 따른 필라멘트 와인딩 방법을 설명한다. 도 10에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 필라멘트 와인딩 방법은 수지준비 단계(S1), 데이터 저장 단계(S2), 수신 단계(S3),라이너 장착 단계(S4), 섬유공급 단계(S5), 확인 단계(S6), 판단 단계(S7), 지령 단계(S8), 선택 단계(S9), 와인딩 단계(S10), 및 분석 단계(S11)로 이루어진다.The filament winding method according to the present invention will be described with reference to FIG. 10. As shown in Figure 10, the filament winding method according to the present invention comprises a resin preparation step (S1), a data storage step (S2), a receiving step (S3), a liner mounting step (S4), a fiber supply step (S5), and confirmation. It consists of a step (S6), a judgment step (S7), a command step (S8), a selection step (S9), a winding step (S10), and an analysis step (S11).
라이너(3)에 와인딩되는 섬유(2)의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지(4, 5)를 서로 교차하여 함침하기 위한 이종의 수지(4, 5)를 준비한다.Different types of
수지준비 단계(S1) 이후에 라이너(3)에 와인딩되는 섬유(2)의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지(4, 5)를 서로 교차하여 함침시키고, 서로 다른 수지 중 어느 하나의 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)를 라이너(3)에 와인딩하기 위한 데이터를 데이터 저장부(5100)에 저장한다.After the resin preparation step (S1), different resins (4, 5) are impregnated by crossing each other according to the direction or length of the fibers (2) wound on the liner (3), and any one of the different resins (4) is impregnated. The data for winding the
데이터 저장 단계(S2)이후에 라이너(3)에 와인딩되는 섬유(2)의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지(4, 5)를 서로 교차하여 함침시키고 수지(4, 5)가 함침된 섬유(2)를 라이너(3)에 와인딩하기 위해 입출력부(5200) 또는 통신부(5300)를 통해 신호와 정보를 수신한다.After the data storage step (S2), depending on the direction or length of the
수신 단계(S3) 이후에 스피닝 유닛(3000)의 스핀들부(3200)에 라이너(3)를 장착한다.After the receiving step (S3), the
라이너 장착 단계(S4) 이후에 공급유닛(1000)을 통해 주입유닛(2000)에 의해 수지(4, 5)를 함침시키기 위한 섬유(2)를 공급한다.The
섬유공급 단계(S5) 이후에 데이터 저장부(5100)에 저장된 정보와 입출력부(5200)에서 입력되거나 출력되는 신호에 의해 공급유닛(1000), 캐리지 유닛(4000), 스피닝 유닛(3000), 주입유닛(2000), 운반유닛(6000), 및 검사유닛(7000)의 작동상태를 확인부(5400)에서 확인한다.After the fiber supply step (S5), the
확인 단계(S6) 이후에 확인부(5400)의 확인결과와 데이터 저장부(5100)에 저장된 정보와 입출력부(5200)에서 입력되거나 출력되는 신호에 의해 공급유닛(1000), 캐리지 유닛(4000), 스피닝 유닛(3000), 주입유닛(2000), 운반유닛(6000), 및 검사유닛(7000)의 작동순서를 판단부(5500)에서 판단한다. After the verification step (S6), the
판단 단계(S7) 이후에 판단부(5400)의 판단결과와 데이터 저장부(5100)에 저장된 정보와 입출력부(5200)를 통해 입력되거나 출력되는 신호에 의해 라이너(3)에 와인딩되는 섬유(2)에 함침되는 수지(4, 5)의 종류를 선택하여 수지(4, 5)를 함침시키도록 공급유닛(1000), 캐리지 유닛(4000), 스피닝 유닛(3000), 주입유닛(2000), 운반유닛(6000), 및 검사유닛(7000)의 작동신호를 지령부(5600)에서 출력한다. After the determination step (S7), the
지령 단계(S8) 이후에 지령부(5600)에서 출력되는 신호에 의해 현재 라이너(3)에 와인딩되는 섬유(2)의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지(4, 5)를 보관하는 제1 수지공급부(2310)와 제2 수지공급부(2320) 중에서 1개의 수지공급부(2310)를 수지선택부(2400)에서 선택하고 선택된 수지공급부(2300)를 이동시킨다.The first resin that stores different types of
선택 단계(S9) 이후에 스피닝 유닛(3000)의 스핀들부(3200)에 클램핑된 라이너(3)를 회전시키고 캐리지 유닛(4000)을 작동시켜 수지선택부(2400)에 의해 선택된 제1 수지공급부(2310) 또는 제2 수지공급부(2320)에 보관중인 수지(4, 5)에 함침된 섬유(2)로 라이너(3)를 와인딩한다. After the selection step (S9), the first resin supply unit selected by the resin selection unit 2400 by rotating the
와인딩 단계(S10) 이후에 지령부(5600)의 지령신호에 의해 공급유닛(1000), 캐리지 유닛(4000), 스피닝 유닛(3000), 주입유닛(2000), 운반유닛(6000), 및 검사유닛(700)의 정상작동 유무를 분석부(5700)에서 분석한다.After the winding step (S10), the
이처럼, 본 발명에 의한 필라멘트 와인딩 방법은 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향에 따라 또는 섬유의 길이에 따라 신율이 서로 다른 수지를 교차하여 함침시킨 섬유를 통해 압력용기를 생산함에 따라 가스를 충전하거나 내압시험을 하는 과정에서 상대적으로 팽창의 정도가 큰 원주방향(B방향)에 대한 신율 높이기 위해 원주방향(B방향)에 대해서는 신율이 높은 수지가 함침된 섬유를 통해 섬유를 와인딩 하여 압력용기에 크랙(Crack)이 생기는 것을 예방하여 압력용기의 내구성 및 안정성을 높일 수 있다,As described above, the filament winding method according to the present invention produces a pressure vessel through fibers impregnated with resins having different elongation depending on the direction of the fibers wound on the liner or the length of the fibers. During the process, in order to increase the elongation in the circumferential direction (direction B), which has a relatively large degree of expansion, the fibers are wound through the fibers impregnated with a resin having a high elongation in the circumferential direction (direction B) to crack ) Can be prevented to increase the durability and stability of the pressure vessel.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.In the detailed description of the present invention described above, it has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, but those skilled in the art or those of ordinary skill in the relevant technical field of the present invention described in the claims to be described later It will be appreciated that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and technical scope. Accordingly, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be determined by the claims.
1 : 필라멘트 와인딩 장치, 1000 : 공급유닛,
2000 : 주입유닛, 2100 : 가이드부,
2200 : 장력조절부, 2300 : 수지공급부,
2400 : 수지선택부, 2500 : 분리부,
3000 : 스피닝유닛, 3100 : 배드부,
3200 : 스핀들부, 3300 : 구동부,
4000 : 캐리지유닛, 4100 : 지주부,
4200 : 슬라이딩부, 4300 : 암부,
4400 : 와인딩부, 5000 : 제어유닛,
5100 : 데이터저장부, 5200 : 입출력부,
5300 : 통신부, 5400 : 확인부,
5500 : 판단부, 5600 : 지령부,
5700 : 분석부, 6000 : 운반유닛,
7000 : 검사유닛.1: filament winding device, 1000: supply unit,
2000: injection unit, 2100: guide part,
2200: tension control unit, 2300: resin supply unit,
2400: resin selection unit, 2500: separation unit,
3000: spinning unit, 3100: bad part,
3200: spindle unit, 3300: drive unit,
4000: carriage unit, 4100: support,
4200: sliding part, 4300: arm part,
4400: winding part, 5000: control unit,
5100: data storage unit, 5200: input/output unit,
5300: communication unit, 5400: confirmation unit,
5500: judgment unit, 5600: command unit,
5700: analysis unit, 6000: transport unit,
7000: Inspection unit.
Claims (21)
회전 이동 및 수직 이동 가능하도록 상기 주입유닛에 인접하게 설치되어 상기 주입유닛에 의해 수지가 함침된 섬유를 라이너에 와인딩하는 캐리지 유닛;
상기 캐리지 유닛에서 인접하게 설치되어 상기 주입유닛에 의해 수지가 함침된 섬유를 라이너에 와인딩하기 위해 상기 라이너를 회전시키는 스피닝 유닛; 및
상기 주입유닛, 상기 캐리지 유닛, 및 상기 스피닝유닛의 작동을 제어하는 제어유닛;을 포함하고,
상기 주입유닛은 상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침시키는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
An injection unit for impregnating the fiber with a resin;
A carriage unit installed adjacent to the injection unit to enable rotational movement and vertical movement to wind the fibers impregnated with resin by the injection unit into the liner;
A spinning unit installed adjacent to the carriage unit and rotating the liner to wind the fibers impregnated with resin by the injection unit on the liner; And
Including; a control unit for controlling the operation of the injection unit, the carriage unit, and the spinning unit,
The injection unit is a filament winding device, characterized in that impregnating different resins crossing each other according to the direction or length of the fibers wound on the liner.
상기 공급유닛에서 공급되는 섬유에 수지를 함침시키는 주입유닛;
회전 이동 및 수직 이동 가능하도록 상기 주입유닛에 인접하게 설치되어 상기 주입유닛에 의해 수지가 함침된 섬유를 라이너에 와인딩하는 캐리지 유닛; 및
상기 캐리지 유닛에서 인접하게 설치되어 상기 주입유닛에 의해 수지가 함침된 섬유를 라이너에 와인딩하기 위해 상기 라이너를 회전시키는 스피닝 유닛;을 포함하고,
상기 주입유닛은 상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침시키는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
A supply unit for supplying fibers;
An injection unit for impregnating a resin into the fibers supplied from the supply unit;
A carriage unit installed adjacent to the injection unit to enable rotational movement and vertical movement to wind the fibers impregnated with resin by the injection unit into the liner; And
Including; a spinning unit installed adjacent to the carriage unit to rotate the liner in order to wind the fibers impregnated with resin by the injection unit to the liner,
The injection unit is a filament winding device, characterized in that impregnating different resins crossing each other according to the direction or length of the fibers wound on the liner.
회전 이동 및 수직 이동 가능하도록 상기 주입유닛에 인접하게 설치되어 상기 주입유닛에 의해 수지가 함침된 섬유를 라이너에 와인딩하는 캐리지 유닛;
상기 캐리지 유닛에서 인접하게 설치되어 상기 주입유닛에 의해 수지가 함침된 섬유를 라이너에 와인딩하기 위해 상기 라이너를 회전시키는 스피닝 유닛; 및
상기 라이너에 수지가 함침된 섬유의 와인딩이 완료된 압력용기를 운반하는 운반 유닛;을 포함하고,
상기 주입유닛은 상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침시키는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
An injection unit for impregnating the fiber with a resin;
A carriage unit installed adjacent to the injection unit to enable rotational movement and vertical movement to wind the fibers impregnated with resin by the injection unit into the liner;
A spinning unit installed adjacent to the carriage unit and rotating the liner to wind the fibers impregnated with resin by the injection unit on the liner; And
Including; a conveying unit for conveying the pressure vessel in which the winding of the fiber impregnated with the resin in the liner is completed,
The injection unit is a filament winding device, characterized in that impregnating different resins crossing each other according to the direction or length of the fibers wound on the liner.
회전 이동 및 수직 이동 가능하도록 상기 주입유닛에 인접하게 설치되어 상기 주입유닛에 의해 수지가 함침된 섬유를 라이너에 와인딩하는 캐리지 유닛;
상기 캐리지 유닛에서 인접하게 설치되어 상기 주입유닛에 의해 수지가 함침된 섬유를 라이너에 와인딩하기 위해 상기 라이너를 회전시키는 스피닝 유닛; 및
상기 주입유닛을 통해 수지가 함침된 섬유의 상태 및 상기 라이너에 수지가 함침된 섬유의 와인딩 상태를 검사하는 검사유닛;을 포함하고,
상기 주입유닛은 상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침시키는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
An injection unit for impregnating the fiber with a resin;
A carriage unit installed adjacent to the injection unit to enable rotational movement and vertical movement to wind the fibers impregnated with resin by the injection unit into the liner;
A spinning unit installed adjacent to the carriage unit and rotating the liner to wind the fibers impregnated with resin by the injection unit on the liner; And
Including; an inspection unit for inspecting the state of the fiber impregnated with the resin through the injection unit and the winding state of the fiber impregnated with the resin in the liner,
The injection unit is a filament winding device, characterized in that impregnating different resins crossing each other according to the direction or length of the fibers wound on the liner.
상기 캐리지 유닛은,
상기 주입유닛에 인접하게 설치되는 지주부;
상기 지주부를 따라 수평방향으로 이동 가능하게 설치되는 슬라이딩부;
상기 슬라이딩부의 선단에 수직방향 및 높이방향으로 이동 가능하게 설치되는 암부; 및
상기 암부의 선단에 회전 가능하게 설치되어 상기 라이너에 수지가 함침된 섬유를 와인딩하는 와인딩부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
The method according to any one of claims 1 to 4,
The carriage unit,
A holding part installed adjacent to the injection unit;
A sliding part installed to be movable in a horizontal direction along the holding part;
An arm portion installed to be movable in a vertical direction and a height direction at the front end of the sliding portion; And
A filament winding device comprising: a winding portion rotatably installed at the tip of the arm portion to wind a fiber impregnated with a resin in the liner.
상기 스피닝 유닛은,
상기 지주부에 인접하고 상기 지주부와 수평방향으로 평행하게 설치되는 베드부;
상기 베드부에 회전 가능하게 설치되어 상기 라이너를 클램핑하는 스핀들부; 및
상기 스핀들부를 회전 구동시키는 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
The method of claim 5,
The spinning unit,
A bed portion adjacent to the holding portion and installed parallel to the holding portion in a horizontal direction;
A spindle portion rotatably installed on the bed portion to clamp the liner; And
A filament winding device comprising a; driving unit for rotating the spindle unit.
상기 제어유닛은,
상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침시키고 수지가 함침된 섬유를 상기 라이너에 와인딩하기 위한 정보를 저장하는 데이터 저장부;
상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침시키고 수지가 함침된 섬유를 상기 라이너에 와인딩하기 위한 신호와 정보를 입력 또는 출력하는 입출력부;
상기 데이터 저장부에 저장된 정보와 상기 입출력부에서 입력되거나 출력되는 신호에 의해 상기 공급유닛, 상기 캐리지 유닛, 상기 스피닝 유닛, 상기 주입유닛, 상기 운반유닛, 및 상기 검사유닛의 작동상태를 확인하는 확인부;
상기 확인부의 확인결과와 상기 데이터 저장부에 저장된 정보와 상기 입출력부에서 입력되거나 출력되는 신호에 의해 상기 공급유닛, 상기 캐리지 유닛, 상기 스피닝 유닛, 상기 주입유닛, 상기 운반유닛, 및 상기 검사유닛의 작동순서를 판단하는 판단부; 및
상기 판단부의 판단결과와 상기 데이터 저장부에 저장된 정보와 상기 입출력부를 통해 입력되거나 출력되는 신호에 의해 상기 라이너에 와인딩되는 섬유에 함침되는 수지의 종류를 선택하여 수지를 함침시키도록 상기 공급유닛, 상기 캐리지 유닛, 상기 스피닝 유닛, 상기 주입유닛, 상기 운반유닛, 및 상기 검사유닛의 작동신호를 출력하는 지령부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
The method of claim 6,
The control unit,
A data storage unit for storing information for impregnating different types of resins by crossing each other according to the direction or length of the fibers wound on the liner and for winding the fibers impregnated with the resin into the liner;
An input/output unit for impregnating different types of resins crossing each other according to the direction or length of the fibers wound on the liner and inputting or outputting signals and information for winding the fibers impregnated with the resin into the liner;
Confirmation to confirm the operation status of the supply unit, the carriage unit, the spinning unit, the injection unit, the transport unit, and the inspection unit by information stored in the data storage unit and signals input or output from the input/output unit part;
The supply unit, the carriage unit, the spinning unit, the injection unit, the conveying unit, and the inspection unit according to the confirmation result of the verification unit and the information stored in the data storage unit and a signal input or output from the input/output unit. A determination unit that determines the order of operation; And
The supply unit to impregnate the resin by selecting the type of resin impregnated into the fiber wound on the liner according to the determination result of the determination unit, information stored in the data storage unit, and signals input or output through the input/output unit. And a command unit for outputting an operation signal of the carriage unit, the spinning unit, the injection unit, the transport unit, and the inspection unit.
상기 제어유닛은,
상기 지령부의 지령신호에 의해 상기 공급유닛, 상기 캐리지 유닛, 상기 스피닝 유닛, 상기 주입유닛, 상기 운반유닛, 및 상기 검사유닛의 정상작동 유무를 분석하는 분석부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
The method of claim 7,
The control unit,
An analysis unit for analyzing whether the supply unit, the carriage unit, the spinning unit, the injection unit, the transport unit, and the inspection unit operate normally according to a command signal of the command unit; Winding device.
상기 제어유닛은,
상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침시키고 수지가 함침된 섬유를 상기 라이너에 와인딩하여 상기 라이너에 수지가 함침된 섬유의 와인딩이 완료된 압력용기를 제조하기 위해 상기 공급유닛, 상기 캐리지 유닛, 상기 스피닝 유닛, 상기 주입유닛, 상기 운반유닛, 상기 검사유닛, 상기 데이터 저장부, 상기 입출력부, 상기 확인부, 상기 판단부, 상기 지령부, 및 상기 분석부 간에 서로 신호를 주고 받는 통신부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
The method of claim 8,
The control unit,
To manufacture a pressure vessel in which different resins are impregnated with each other according to the direction or length of the fibers wound on the liner, and the fibers impregnated with the resin are wound on the liner to complete winding of the fibers impregnated with the resin in the liner. Between the supply unit, the carriage unit, the spinning unit, the injection unit, the transport unit, the inspection unit, the data storage unit, the input/output unit, the confirmation unit, the determination unit, the command unit, and the analysis unit Filament winding device further comprising a; communication unit for sending and receiving signals to each other.
상기 주입유닛은,
상기 주입유닛의 내부로 인입되거나 상기 주입유닛의 외부로 인출되는 섬유를 가이드하는 가이드부;
상기 가이드부 사이에 설치되어 상기 주입유닛의 내부로 인입되어 상기 주입유닛의 외부로 인출되는 동안에 섬유의 장력을 조절하는 장력조절부;
상기 주입유닛의 내부로 인입된 섬유에 수지를 함침시키기 위해 수지를 공급하는 수지공급부; 및
상기 라이너에 외인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 섬유에 함침시키기 위해 상기 수지공급부를 이동시키는 수지선택부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
The method of claim 9,
The injection unit,
A guide part for guiding fibers introduced into the injection unit or drawn out of the injection unit;
A tension control unit installed between the guide units to adjust the tension of the fibers while being introduced into the injection unit and being drawn out of the injection unit;
A resin supply unit for supplying a resin to impregnate the resin into the fibers introduced into the injection unit; And
And a resin selection unit for moving the resin supply unit to impregnate the fibers with different types of resins according to the direction or length of the fibers external to the liner.
상기 주입유닛은,
상기 수지공급부와 상기 수지선택부를 통해 수지가 함침된 섬유가 상기 주입유닛의 외부로 인출되기 전에 상기 섬유가 섞이지 않도록 빗살형태로 형성되어 상기 섬유를 정리하는 분리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
The method of claim 10,
The injection unit,
And a separation unit configured to organize the fibers by being formed in a comb shape so that the fibers are not mixed before the fibers impregnated with the resin through the resin supply unit and the resin selection unit are drawn out of the injection unit. Filament winding device.
상기 주입유닛의 상기 가이드부는,
섬유가 인입되는 인입가이드홀을 구비하고, 상기 섬유가 상기 주입유닛의 내부로 인입되도록 상기 섬유를 가이드하는 인입가이드부; 및
상기 수지선택부를 통해 선택된 수지공급부에 수용된 수지가 함침된 섬유가 인출되는 인출가이드홀을 구비하고, 상기 주입유닛의 외부로 인출되도록 상기 수지가 함침된 섬유를 가이드하는 인출가이드부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
The method of claim 11,
The guide portion of the injection unit,
A lead-in guide portion provided with a lead-in guide hole into which the fiber is introduced, and guides the fiber so that the fiber is introduced into the infusion unit; And
And a drawing guide hole for guiding the fibers impregnated with the resin so as to be drawn out of the resin-impregnated fibers accommodated in the resin supply unit selected through the resin selection unit, and the resin-impregnated fibers are guided to the outside of the injection unit. Filament winding device, characterized in that.
상기 주입유닛의 상기 장력조절부는,
상기 수지공급부로 인입되는 섬유에 장력을 조절하기 위해 상기 인입가이드부와 상기 수지공급부 사이에 고정 설치되는 제1 장력조절부; 및
상기 인출가이드부에 인접하게 설치되어 상기 인출가이드부를 통해 인출되는 수지가 함침된 섬유의 장력을 조절하는 제2 장력조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
The method of claim 12,
The tension control part of the injection unit,
A first tension control unit fixedly installed between the introduction guide unit and the resin supply unit to adjust tension on the fibers introduced into the resin supply unit; And
A filament winding device comprising: a second tension control unit installed adjacent to the withdrawal guide portion to adjust the tension of the resin-impregnated fiber drawn through the withdrawal guide portion.
상기 제2 장력조절부는,
소정 간격으로 이격되게 고정설치되어 상기 인출가이드부를 통해 인출되는 수지가 함침된 섬유의 장력을 조절하는 메인조절부; 및
수지가 함유된 섬유를 상기 라이너에 와인딩하는 경우에 수지가 함침된 섬유의 장력을 조절하여 수지가 함침된 섬유를 상기 인출가이드부를 통해 인출되도록 하기 위해 상기 메인조절부 사이에 승하강 가능하게 설치되는 서브조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
The method of claim 13,
The second tension control unit,
A main control unit that is fixedly installed at a predetermined interval to adjust the tension of the resin-impregnated fibers drawn through the withdrawal guide unit; And
When the fiber containing resin is wound on the liner, it is installed so that the resin-impregnated fiber is pulled out through the withdrawal guide part by adjusting the tension of the fiber impregnated with the resin. Filament winding device comprising a; sub-adjustment unit.
상기 주입유닛의 수지공급부는,
제1 장력조절부에 인접하게 설치되어 상기 인입가이드부와 상기 제1 장력조절부를 통해 유입되는 섬유에 수지를 공급하는 제1 수지공급부;
상기 인입가이드부와 상기 제1 장력조절부를 통해 유입되는 섬유에 상기 제1 수지공급부에 수용된 수지와 이종의 수지를 공급하기 위해 상기 제1 수지공급부와 상기 제2 장력조절부 사이에 설치되는 제2 수지공급부; 및
상기 제1 수지공급부 또는 상기 제2 수지공급부에 의해 공급된 수지가 섬유에 함침되도록 상기 제2 수지공급부에 인접하게 설치되는 함침롤;을 포함하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
The method of claim 14,
The resin supply part of the injection unit,
A first resin supply unit installed adjacent to the first tension control unit to supply resin to the fibers introduced through the inlet guide unit and the first tension control unit;
A second installed between the first resin supply unit and the second tension control unit in order to supply the resin accommodated in the first resin supply unit and the different types of resin to the fibers introduced through the inlet guide unit and the first tension control unit. Resin supply unit; And
And an impregnation roll installed adjacent to the second resin supply unit so that the resin supplied by the first resin supply unit or the second resin supply unit is impregnated into the fibers.
상기 제1 수지공급부 및 상기 제2 수지공급부는 각각,
수지가 수용되는 베스부;
상기 베스부에 회전가능하게 설치되어 상기 베스부에 수용된 수지를 이동시키는 드럼부; 및
상기 드럼부에 인접하게 설치되어 상기 드럼부의 회전과 연동하여 이동하는 수지의 양을 조절하기 위해 상기 베스부에 설치되는 블레이드부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
The method of claim 15,
Each of the first resin supply unit and the second resin supply unit,
Bath portion in which the resin is accommodated;
A drum unit rotatably installed on the bath unit to move the resin accommodated in the bath unit; And
A filament winding device comprising: a blade unit installed adjacent to the drum unit and installed on the bath unit to adjust the amount of resin that moves in conjunction with the rotation of the drum unit.
상기 수지선택부의 섬유이동부는,
상기 수지공급부에 인접하게 설치되는 지지부;
상기 제1 수지공급부 및 상기 제2 수지공급부와 각각 높이방향으로 마주하도록 상기 지지부에 설치되는 복수의 실린더부;
상기 실린더부에 인입 또는 인출가능하게 설치되는 로드부;
섬유를 파지하여 이동시키기 위해 상기 로드부에 회전가능하게 설치되는 한 쌍의 롤링부; 및
상기 섬유이동부의 작동을 감지하기 위해 상기 실린더부에 설치되는 감지부;를 포함하고,
상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침하기 위해 상기 제1 수지공급부와 상기 제2 수지공급부에는 각각 이종의 수지가 수용되고, 상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라상기 제1 수지공급부에 인접한 상기 로드부가 인입하는 경우에는 상기 제2 수지공급부에 인접한 상기 로드부가 인출되고, 제1 수지공급부에 인접한 상기 로드부가 인출되는 경우에는 상기 제2 수지공급부에 인접한 상기 로드부가 인입되는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
The method of claim 16,
The fiber moving part of the resin selection part,
A support portion installed adjacent to the resin supply portion;
A plurality of cylinder portions installed on the support portion so as to face the first resin supply portion and the second resin supply portion in a height direction, respectively;
A rod portion installed to be retractable or retractable in the cylinder portion;
A pair of rolling parts rotatably installed on the rod part to grip and move the fibers; And
Includes; a sensing unit installed in the cylinder unit to detect the operation of the fiber moving unit,
Different types of resins are accommodated in each of the first resin supply unit and the second resin supply unit in order to impregnate different types of resins to cross each other according to the direction or length of the fibers wound on the liner, and the direction of the fibers wound on the liner Or, when the rod portion adjacent to the first resin supply portion is drawn in according to the length, the rod portion adjacent to the second resin supply portion is withdrawn, and when the rod portion adjacent to the first resin supply portion is drawn, the second resin supply portion Filament winding device, characterized in that the adjacent rod is drawn in.
상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침시키고 수지가 함침된 섬유를 상기 라이너에 와인딩하기 위한 데이터를 데이터 저장부에 저장하는 단계;
상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 서로 교차하여 함침시키고 수지가 함침된 섬유를 상기 라이너에 와인딩하기 위해 입출력부 또는 통신부를 통해 신호와 정보를 수신하는 단계;
스피닝 유닛의 스핀들부에 상기 라이너를 장착하는 단계;
공급유닛을 통해 주입유닛에 의해 수지를 함침시키기 위한 섬유를 공급하는 단계;
상기 데이터 저장부에 저장된 정보와 상기 입출력부에서 입력되거나 출력되는 신호에 의해 상기 공급유닛, 캐리지 유닛, 상기 스피닝 유닛, 상기 주입유닛, 운반유닛, 및 검사유닛의 작동상태를 확인부에서 확인하는 단계;
상기 확인부의 확인결과와 상기 데이터 저장부에 저장된 정보와 상기 입출력부에서 입력되거나 출력되는 신호에 의해 상기 공급유닛, 상기 캐리지 유닛, 상기 스피닝 유닛, 상기 주입유닛, 상기 운반유닛, 및 상기 검사유닛의 작동순서를 판단부에서 판단하는 단계;
상기 판단부의 판단결과와 상기 데이터 저장부에 저장된 정보와 상기 입출력부를 통해 입력되거나 출력되는 신호에 의해 상기 라이너에 와인딩되는 섬유에 함침되는 수지의 종류를 선택하여 수지를 함침시키도록 상기 공급유닛, 상기 캐리지 유닛, 상기 스피닝 유닛, 상기 주입유닛, 상기 운반유닛, 및 상기 검사유닛의 작동신호를 지령부에서 출력하는 단계;
상기 지령부에서 출력되는 신호에 의해 현재 상기 라이너에 와인딩되는 섬유의 방향 또는 길이에 따라 이종의 수지를 보관하는 제1 수지공급부와 제2 수지공급부 중에서 1개의 수지공급부를 수지선택부에서 선택하고 선택된 수지공급부를 이동시키는 단계; 및
상기 스피닝 유닛의 상기 스핀들부에 클램핑된 상기 라이너를 회전시키고 상기 캐리지 유닛을 작동시켜 상기 수지선택부에 의해 선택된 상기 제1 수지공급부 또는 상기 제2 수지공급부에 보관중인 수지에 함침된 섬유로 상기 라이너를 와인딩하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 방법.
Preparing different types of resins for impregnating different types of resins by crossing each other according to the direction or length of the fibers wound on the liner;
Impregnating different resins to each other according to the direction or length of the fibers wound on the liner and storing data for winding the fibers impregnated with the resin into the liner in a data storage unit;
Impregnating different types of resins crossing each other according to the direction or length of the fibers wound on the liner and receiving signals and information through an input/output unit or a communication unit to wind the fibers impregnated with the resin into the liner;
Mounting the liner on the spindle of the spinning unit;
Supplying fibers for impregnating the resin by the injection unit through the supply unit;
Checking the operation state of the supply unit, the carriage unit, the spinning unit, the injection unit, the conveying unit, and the inspection unit by the information stored in the data storage unit and the signal input or output from the input/output unit at the check unit. ;
The supply unit, the carriage unit, the spinning unit, the injection unit, the conveying unit, and the inspection unit according to the confirmation result of the verification unit and the information stored in the data storage unit and the signal input or output from the input/output unit. Determining an operation order by a determination unit;
The supply unit to impregnate the resin by selecting the type of resin impregnated into the fiber wound on the liner according to the determination result of the determination unit and the information stored in the data storage unit and a signal input or output through the input/output unit. Outputting operation signals of the carriage unit, the spinning unit, the injection unit, the transport unit, and the inspection unit from a command unit;
According to the signal output from the command unit, one resin supply unit from the first resin supply unit and the second resin supply unit to store heterogeneous resins according to the direction or length of the fiber currently wound on the liner is selected from the resin selection unit and selected. Moving the resin supply unit; And
The liner with fibers impregnated with resin stored in the first resin supply unit or the second resin supply unit selected by the resin selection unit by rotating the liner clamped to the spindle unit of the spinning unit and operating the carriage unit Winding a; filament winding method comprising a.
상기 와인딩 단계 이후에,
상기 지령부의 지령신호에 의해 상기 공급유닛, 상기 캐리지 유닛, 상기 스피닝 유닛, 상기 주입유닛, 상기 운반유닛, 및 상기 검사유닛의 정상작동 유무를 분석부에서 분석하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 방법.
The method of claim 18,
After the winding step,
And analyzing, by an analysis unit, whether the supply unit, the carriage unit, the spinning unit, the injection unit, the transport unit, and the inspection unit operate normally according to a command signal of the command unit. Filament winding method.
A pressure vessel manufactured with the filament winding device according to any one of claims 1 to 4.
A pressure vessel manufactured by the filament winding method according to any one of claims 18 to 19.
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