일반기술

필라멘트 와인딩 기계의 장력 제어장치

* 원리 및 구성 본 기술은 복합재료 성형기계의 핵심기술이라 할 수 있는 복합재료 장력을 설계된 값으로 일정하게 유지시켜줄 수 있는 필라멘트 와인딩 기계의 장력 제어장치이다. 기기본체와 이를 지지하는 프레임에 설치되는 스풀, 스풀의 필라멘트가 특정 속도로 이동되게 하는 장력 변화 장치, 필라멘트 장력의 변화량을 감지하는 감지기, 필라멘트가 감겨 돌아가는 멘드릴 및 장력 변화 장치를 제어하는 제어부로 구성되어 있다. * 개발 배경 고기능 고강도를 발휘할 수 있는 복합재료 성형제품의 제조 과정에서는 복합재료의 장력 제어가 강도를 결정짓는다. 장력이 설계치보다 높으면 복합재료의 함유량이 증가하여 제품의 강도는 증가하지만 일정이상이 되면 함침을 위한 수지의 양이 부족하게 되어 많은 잔류응력이 남게 된다. 그러므로 설계된 일정 장력이 유지되지 않으면 성형제품의 치수 안정성이 떨어지거나, 기공 같은 것이 발생하여 취약한 부분을 통한 응력 집중 현상으로 인해서 치명적인 결함을 일으킬 수 있는 것이다. * 중요성 및 독창성 본 기술은 기기본체의 베이스에 장력 변화량 감지기와 장력 변화 수단을 설치하여 복합재료 성형기계의 핵심기술이라 할 수 있는 복합재료 장력을 설계된 값으로 일정하게 유지시켜줄 수 있는 것이다.* 적용제품 및 경쟁제품 CNG 버스의 압력용기는 복합재료를 와인딩하여 성형되는데 이 압력 용기는 무게 대비 강도가 높아 생산이 증가하고 있다. 이처럼 복합재료 성형제품의 시장이 성장하고 있으나 우리나라에는 그 복합재료 성형제품 제작용 기계의 제조업체가 거의 없는 실정이고 외국 기계를 복사하는 수준의 업체가 있을 뿐이다. 현재 거의 모든 복합재료 성형제품 제작용 기계는 수입되고 있으므로 복합재료 제품 성형기계의 핵심부품인 제어장치의 유지관리에 매우 어려움이 있다. * 효과- 장력 변화량 감지기와 장력 변화 수단을 설치하여 복합재료 장력을 설계 치로 일정하게 유지시켜줄 수 있다.- 구동롤러를 작동시킴과 아울러 지지롤 조정체를 통해 이동되는 필라멘트의 장력이 적절하게 조정됨에 따라 멘드릴로의 정상적인 필라멘트 공급이 이루어진다.- 필라멘트 지지용 스프링이 설치되어 구동롤러의 장력 제어가 정상적으로 이루어지고 이 스프링에 의해 구동롤러에서 순간적으로 발생되는 큰 힘이 좀 더 넓은 시간 간격으로 증가시켜진다.