KR101932927B1 - 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치 - Google Patents

복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 불규칙 형상의 복합재 코일 스프링을 제조하는 장치에 관한 것으로, 제조하고자 하는 코일 스프링의 형상에 맞추어 설계 및 제작되는 원통형의 내부 금형; 상기 내부 금형의 외측에 결합되며, 제조하고자 하는 코일 스프링의 형상에 맞추어 설계 및 제작되는 원통형의 외부 금형; 상기 내부 금형의 내측 중심부에 결합되며 상기 내부 금형의 내측과 면 접촉하도록 형성되는 중심 금형; 상기 외부 금형의 외곽에 상기 중심 금형, 내부 금형 및 외부 금형이 일체가 되도록 끼움 결합되는 원통형의 외곽 금형을 포함하며, 상기 내부금형은 길이 방향으로 쪼개어진 형상인 복수 개의 내부 조각금형으로 형성되며, 상기 외부 금형은 길이 방향으로 쪼개어진 형상인 복수 개의 외부 조각금형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치에 관한 것이다.
본 발명은 코일스프링이 불규칙한 형상인 경우, 길이 방향으로 쪼개어진 형상인 복수 개의 내부 조각금형으로 성형하고, 용이하게 분리함으로서 우수한 품질의 복합재 스프링을 제작할 수 있는 반영구적인 규격 금형을 확보할 수 있다.

Description

복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치{A device for manufacturing a composite coil spring using a plurality of engraving dies}
본 발명은 복합재 코일 스프링 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제조할 코일 스프링의 양 단부가 피그 테일(Pig tail)이거나, 불규칙한 형상부가 있는 경우에도 성형 후 금형으로부터 쉽게 탈거될 수 있도록 내부 금형, 외부 금형을 조각 금형으로 형성한 복합재 코일스프링 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 스프링은 탄성을 이용한 진동과 충격 흡수, 완충 작용, 에너지 축적 등의 성능을 이용하여 자동차 부품 이외에도 산업장비, 방산부품, 기계, 스포츠 등 다양한 분야에 적용된다.
코일 스프링은 승용차의 현가장치(Suspension)에 가장 많이 사용되는 스프링으로, 현가장치 시스템은 노면에서 발생하는 충격이 차체나 탑승자에게 전달되지 않도록 에너지를 흡수하는 시스템이다.
또한 코일 스프링은 스틸 제품이 주종을 이루나, 근래에 와서 연비경쟁에 따른 자동차 부품 경량화 추세에 맞추어 복합재료를 이용하는 연구가 활발하다.
복합재료는 스틸에 비해 비중이 3 ~ 5 배 이상 작아 경량화에 적합하고 내식성 및 화학적 저항성이 강하며, 또한 자동화된 복합재 대량 생산 시스템은 기존 스틸 제품의 제조보다 생산 에너지 소비를 감소시켜 매우 경제적이다.
이와 같은 복합재료로 생산되는 코일 스프링은 그 형태를 다양하게 할 수 있으며, 스틸제품에 비해 경량화 할 수 있어, 코일 스프링의 양단부를 피그 테일(Pig tail) 형상으로 하거나, 일정 부위의 코일을 불규칙한 형상으로 성형하여 좁은 공간에서 다른 부품과 결합을 용이함으로 연비 경쟁력 면에서 스틸 제품에 비해 우월한 지위를 확보하고 있다.
복합재 코일 스프링을 제조하는 금형은 주로 내측 금형과 외측 금형의 결합 형태로 되어 있어, 레진(에폭시 수지)을 주입하여 정형화된 코일 스프링을 생산하였으나, 오늘날 다양한 형태의 스프링은 상기 금형으로 생산하는데 어려움이 있다. 특히, 피그 테일 형상이나 불규칙 형상부를 가지는 제품은 성형 후 금형 탈거(탈형)에 어려움이 있다.
본 출원인은 2016년도 탈거를 용이하게 할 수 있는 하부 금형과 상부금형 형태의 발명, 복합재 코일 스프링 제조 장치(출원번호 : 10-2016-0066017)을 출원한 바 있다. 상기 발명은 3D 프린터를 이용하여 하부 금형 몰드를 만들고, 기계가공으로 동일한 하부금형을 제작하여 연질의 상부금형을 덮어씌우는 형태로서 제작이 간편하고 금형 탈거가 용이한 장점이 있으나, 대량 생산에 적합하지 않은 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1551178호(2015. 09. 02.) 대한민국 등록특허공보 제10-1134708호(2012. 04. 02.)
따라서 상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 양 단부가 피그 테일부(Pig tail) 및/또는 불규칙 형상부를 가지는 코일 스프링을 제조하는 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일 스프링 제조 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 피그 테일(Pig tail) 및/또는 불규칙 형상의 섬유강화 플라스틱(FRP, 복합재료) 코일 스프링을 제조함에 있어서, 성형한 뒤 금형을 손상하지 않고 분리할 수 있도록 내부 금형 및 외부금형으로 된 틀이 적용되는 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일 스프링 제조 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 내부 금형, 외부 금형, 중심 금형, 외곽 금형으로 구성되는 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일 스프링 제조 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 내부 금형은, 원통형으로서 제조하고자 하는 코일 스프링의 형상에 맞추어 설계 및 제작되는 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일 스프링 제조 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 내부금형은, 길이 방향으로 쪼개어진 형상인 복수 개의 내부 조각금형으로 형성되고, 그 중 하나의 조각은 탈형 시 내측으로 쉽게 탈거되도록 쐐기 조각금형으로 형성되는 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일 스프링 제조 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 내부 조각금형 표면에는, 복합재 코일스프링의 프리폼이 안착할 수 있도록 프리폼 안착홈이 형성되는 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일 스프링 제조 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 외부 금형은 원통형으로서 내부 금형의 외측에 결합되며, 제조하고자 하는 코일 스프링의 형상에 맞추어 설계 및 제작되는 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일 스프링 제조 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 외부 금형은, 길이 방향으로 쪼개어진 형상인 복수 개의 외부 조각금형으로 이루어지는 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일 스프링 제조 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 외부 금형의 내측 표면에 복합재 코일스프링의 프리폼이 안착할 수 있도록 프리폼 안착홈이 형성되는 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일 스프링 제조 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 중심 금형은, 내부 금형의 내측 중심부에 결합되며 내부 금형의 내측과 면 접촉하는 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일 스프링 제조 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 중심 금형은, 결합 및 탈형 작업을 위해 상하 축 방향으로 볼트를 결합할 수 있도록 나사부가 형성되는 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일 스프링 제조 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 외곽 금형은, 원통형으로서 외부 금형의 외곽에 중심 금형, 내부 금형 및 외부 금형이 일체가 되도록 끼움 결합되는 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일 스프링 제조 장치를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일 스프링 제조 장치의 특징은, 양 단부가 피그 테일부(Pig tail) 및/또는 불규칙 형상부를 가지는 코일 스프링을 제조하는 장치이다.
본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일 스프링 제조 장치의 다른 특징은, 피그 테일(Pig tail) 및/또는 불규칙 형상의 섬유강화 플라스틱(FRP, 복합재료) 코일 스프링을 제조함에 있어서, 성형한 뒤 금형을 손상하지 않고 분리할 수 있도록 내부 금형 및 외부금형으로 된 틀이 적용된다.
본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 또 다른 특징은, 내부 금형, 외부 금형, 중심 금형, 외곽 금형으로 구성된다.
본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 또 다른 특징은, 내부 금형은, 원통형으로서 제조하고자 하는 코일 스프링의 형상에 맞추어 설계 및 제작된다.
이러한 본 발명의 내부 금형은, 길이 방향으로 쪼개어진 형상인 복수 개의 내부 조각금형으로 형성되고, 그 중 하나의 조각은 탈형 시 내측으로 쉽게 탈거되도록 쐐기 조각금형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 내부 조각금형 표면에는, 복합재 코일스프링의 프리폼이 안착할 수 있도록 프리폼 안착홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 또 다른 특징은, 외부 금형은 원통형으로서 내부 금형의 외측에 결합되며, 제조하고자 하는 코일 스프링의 형상에 맞추어 설계 및 제작된다.
이러한 본 발명의 외부 금형은, 길이 방향으로 쪼개어진 형상인 복수 개의 외부 조각금형으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 외부 금형은 내측 표면에는 복합재 코일스프링의 프리폼이 안착할 수 있도록 프리폼 안착홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 또 다른 특징은, 중심 금형은, 내부 금형의 내측 중심부에 결합되며 내부 금형의 내측과 면 접촉하도록 형성된다.
이러한 본 발명의 중심 금형은, 결합 및 탈형 작업을 위해 상하 축 방향으로 볼트를 결합할 수 있도록 나사부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 또 다른 특징은, 외곽 금형은, 원통형으로서, 외부 금형의 외곽에 중심 금형, 내부 금형 및 외부 금형이 일체가 되도록 끼움 결합된다.
이상에서와 같은 본 발명은, 내부 금형 및 외부 금형을 복수 개의 조각 금형으로 형성하였다. 따라서 코일 스프링이 피그 테일(Pig tail) 및/또는 불규칙한 형상이라도 소비자의 요구에 맞는 코일 스프링을 구현할 수 있어 제품 경쟁력을 높일 수 있다.
본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 내부 조각금형 중의 하나는 쐐기 조각금형으로 형성하였다. 따라서 성형 시에는 내부 금형의 결합을 견고하게 하고, 용이하게 탈거되므로 작업 효율성이 매우 뛰어나다.
본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 내부 및 외부 조각금형은 매우 정밀한 면 가공을 한 조각 금형을 사용한다. 따라서 성형 시 조각 금형들의 정밀한 면 접촉에 의해 제품의 형상이 정밀하고 매끄럽게 성형됨으로서 품질이 우수한 제품을 생산할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치는 프리폼에 레진을 함침하는 방법으로 RTM으로 성형을 한다. 따라서 인위적으로 프리폼을 레진에 적셔서 함침하는 공법에 비해, 하부로부터 상부로 수지를 주입함으로서 레진이 균일하게 함침 되어 품질이 우수한 복합재 코일 스프링 생산이 가능하다.
도 1은 일반형 복합재 코일 스프링 및 불규칙 형상부를 가진 복합재 코일 스프링을 나타내는 개략적인 입체도이다.
도 2는 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치를 분해한 개략적인 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 내부 조각금형 및 중심 금형을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 4는 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 중심 금형과 내부 금형이 조립된 모습이다.
도 5는 도 4의 내부 금형의 프리폼 안착홈에 프리폼을 삽입한 후 외부 조각금형을 조립하고 외곽 금형을 결합하는 모습이다.
도 6은 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 중심 금형, 내부 금형, 외부 금형 및 외곽 금형이 조립된 단면의 모습이다.
도 7은 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 RTM 성형기로 프리폼에 수지를 함침하는 모습이다.
도 8은 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 외곽 금형, 외부 금형, 중심 금형 및 내부 금형을 제거하는 모습이다.
도 9는 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 중심 금형, 내부 금형을 탈형하는 순서를 나타내는 모습이다.
도 10은 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치에 의해 제조된 불규칙 형상부를 가진 복합재 코일 스프링의 완성품이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정 하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 사용된 용어나 단어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정 하려는 의도가 아니다. 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의 할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 구체적인 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.
도 1은 일반형 복합재 코일 스프링 및 불규칙 형상부를 가진 복합재 코일 스프링을 나타내는 개략적인 입체도이고, 도 2는 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치를 분해한 개략적인 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 내부 조각금형 및 중심 금형을 나타내는 개략적인 사시도이고, 도 4는 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 중심 금형과 내부 금형이 조립된 모습이고, 도 5는 도 4의 내부금형의 프리폼 안착홈에 프리폼을 삽입한 후 외부 조각금형을 조립하고 외곽 금형을 결합하는 모습이고, 도 6은 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 중심 금형, 내부 금형, 외부 금형 및 외곽 금형이 조립된 단면의 모습이고, 도 7은 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 RTM 성형기로 프리폼에 수지를 함침하는 모습이고, 도 8은 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 외곽 금형, 외부 금형, 중심 금형 및 내부 금형을 제거하는 모습이고, 도 9는 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 중심 금형, 내부 금형을 탈형하는 순서를 나타내는 모습이고, 도 10은 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치에 의해 제조된 불규칙 형상부를 가진 복합재 코일 스프링의 완성품이다.
도 1에서 보는 바와 같이 복합재 코일 스프링(100')은 일반적인 형상으로서 축 방향으로 균일한 지름과 피치를 가지고 있다. 이러한 형상의 복합재 코일 스프링(100')은 주로 내부 금형과 외부금형으로 된 틀에 에폭시 수지로 된 레진(120)을 주입하여 만들어지며, 성형 후에는 먼저 외부 금형을 분리하고 축 방향으로 내부금형을 회전하여 분리한다. 하지만 자동차 부품으로 사용되는 복합재 코일 스프링(100)은 대부분이 좁은 공간에서 타 부품과 결합되어 작동되어야하는 제약이 있어 일반적인 코일 스프링의 형상을 가질 수 없다.
도 2 내지 도 9에서 보는 바와 같이 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일 스프링 제조 장치(10)는, 양 단부가 피그 테일부(Pig tail ; 101) 및/또는 불규칙 형상부(102)를 가지는 코일 스프링을 제조하는 장치이다. 상기와 같은 피그 테일은 타 부품과의 조립을 위하여 양 단부의 형상이 좁아진 형태이고, 불규칙 형상은 제약된 공간에서 스프링의 기능을 부여하기 위하여 축이 휘어지거나 외경이 변화하는 것을 말한다.
본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일 스프링 제조 장치는, 섬유강화 플라스틱(FRP, 복합재료) 코일 스프링으로 상기의 피그 테일(Pig tail) 및/또는 불규칙 형상을 제조함에 있어서 발생할 수 있는 문제점, 즉 코일 스프링을 성형한 뒤 금형을 손상하지 않고 분리할 수 있도록 내부 금형 및 외부금형으로 된 틀을 적용하였다.
이러한 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치는, 내부 금형(200), 외부 금형(300), 중심 금형(400), 외곽 금형(500)으로 구성되며, 상기 금형은 알루미늄, 스틸 및 금속 재질의 소재 등이 사용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 내부 금형(200)은, 원통형으로서 제조하고자 하는 코일 스프링의 형상에 맞추어 설계 및 제작된다.
이러한 본 발명의 내부금형(200)은, 길이 방향으로 쪼개어진 형상인 복수 개의 내부 조각금형(210)으로 형성된다. 상기 내부 조각금형(210)은, 필요에 따라 10여개의 조각으로 구성되며, 원통형을 여러 조각으로 쪼갠 것과 같은 모습으로서 단면형상을 기준으로 외측의 폭이 내측의 폭보다 넓게 형성되나, 그 중 하나의 조각은 외측의 폭보다 내측의 폭이 더 넓게 형성되어, 탈형 시 내측으로 쉽게 탈거되도록 쐐기 조각금형(210')을 포함하고 있다.
이러한 본 발명의 내부 조각금형(210) 표면에는, 복합재 코일스프링의 프리폼(110)이 안착할 수 있도록 불규칙 형상의 프리폼 안착홈(111)이 형성되어 있으며, 상기 내부 조각금형(210) 중 하나에는 상기 프리폼 안착홈(111)에 레진(120)을 주입하고 배출하는 홀(211)이 형성된다.
본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 외부 금형(300)은, 원통형으로서, 내부 금형의 외측에 결합되며, 제조하고자 하는 코일 스프링의 형상에 맞추어 설계 및 제작된다.
이러한 본 발명의 외부 금형(300)은, 길이 방향으로 쪼개어진 형상인 복수 개의 외부 조각금형(310)으로 형성된다. 상기 내부 조각금형(210)은, 필요에 따라 여러 개로 구성할 수 있으나, 최소한 3 ~ 4개의 조각으로 구성되며, 원통형을 여러 조각으로 쪼갠 것과 같은 모습으로서 단면형상을 기준으로 외측의 폭이 내측의 폭보다 넓게 형성된다.
이러한 본 발명의 외부 금형(300)의 내측 표면에는 복합재 코일스프링의 프리폼(110)이 안착할 수 있도록 불규칙 형상의 프리폼 안착홈(111)이 형성되어 있다.
본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 중심 금형(400)은, 상기 내부 금형의 내측 중심부에 결합되며 상기 내부 금형(200)의 내측과 면 접촉하도록 형성된다.
이러한 본 발명의 중심 금형(400)은, 결합 및 탈형 작업을 위해 상하 축 방향으로 볼트를 결합할 수 있도록 나사부(401)가 형성되어 진다.
본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 외곽 금형(500)은, 원통형으로서, 상기 외부 금형(300)의 외곽에 상기 중심 금형(400), 내부 금형(200) 및 외부 금형(300)이 일체가 되도록 끼움 결합된다.
이러한 본 발명의 외곽 금형(500)의 내부는, 직경이 상 단부보다 하 단부가 더 크게 형성된 나팔 모양(테이퍼 진 원통형)으로 형성하여 상기 중심 금형(400), 내부 금형(200) 및 외부 금형(300) 일체를 밀어 넣고 상, 하 단부에는 상부 커버(510)와, 하부커버(520)을 닫을 수 있도록 너트부(미도시)가 원 둘레를 따라 형성되도록 한다.
또한 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치는, 외곽 금형(500)의 상, 하 단부에 수지 배출구(133)가 결합되는 상부 커버(510)와, 수지 주입구(132)가 결합되는 하부커버(520)가 각각 결합되도록 구성된다.
상기 상, 하부 커버(510, 520)에는, 상기 외곽 금형(500)에 결합될 수 있도록 외주연을 따라 나사 홀(미도시)이 형성되며, 상기 프리폼(110)에 레진(120)을 주입하고 배출하는 홀(511)이 형성된다.
이러한 구성의 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치를 이용하여 복합재 코일 스프링을 만드는 순서는 다음과 같다.
A. 금형 설계 및 제작
가. 내부 금형(200)
1) 원통형을 10여개의 쪼개어진 형상의 내부 조각금형(210)으로 설계 및 제작된다.
2) 내부 조각금형(210) 중 하나의 조각은 외측의 폭보다 내측의 폭이 더 넓게 형성되는 쐐기 조각금형(210')으로 설계 및 제작된다.
3) 내부 조각금형(210) 표면에는, 프리폼 안착홈(111)이 형성되도록 설계 및 제작된다.
4) 내부 조각금형(210) 중 하나에는 프리폼 안착홈(111)에 레진(120)을 주입하고 배출하는 홀(211)이 형성된다.
나. 외부 금형(300)
1) 원통형의 길이 방향으로 쪼개어진 형상인 복수 개의 외부 조각금형(310)으로 설계 및 제작된다.
2) 외부 조각금형(310)은, 최소한 3 ~ 4개의 조각으로 설계 및 제작된다.
3) 외부 조각금형(310)은, 단면형상을 기준으로 외측의 폭이 내측의 폭보다 넓게 설계 및 제작된다.
4) 내측 표면에는 프리폼(110)이 안착할 수 있도록 프리폼 안착홈(111)이 형성되어 설계 및 제작된다.
다. 중심 금형(400)
1) 내부 금형(200)의 내측과 면 접촉하도록 설계 및 제작된다.
2) 상, 하단에 축 방향으로 볼트가 체결되도록 나사부(401)가 형성된다.
라. 외곽 금형(500)
1) 원통형으로서, 내부의 상 단부보다 하 단부의 직경을 더 크게 형성한다.
2) 상, 하 단부에는 상부 커버(510)와, 하부커버(520)을 닫을 수 있도록 너트부가 원 둘레를 따라 형성되도록 한다.
B. 금형 조립 및 프리폼 삽입
가. 하부 커버(520) 위에 중심 금형(400)을 세우고, 그 외측 면에 내부 금형의 조각금형(210)을 조립한다.
나. 조립된 내부 조각금형의 외측 프리폼 안착홈(111)에 프리폼(110)을 장입한다.
- 이 때, 프리폼(110)은 글래스 파이퍼, 카본 파이버, 하이드로 파이버를 사용하며, 트위스트, 브레이딩또는 필라멘트 와인딩방법 등으로 직조된 것을 사용한다.
다. 외부 금형의 조각 금형(310)을 장입된 프리폼 및 내부 금형과 결합한다.
라. 외곽 금형(500)의 내경이 넓은 쪽을 상방에서 하방으로 눌러서 결합한다.
마. 상부에 상부 커버(510)를 덮고, 상, 하부 커버를 체결한다.
- 이 때, 상, 하부 커버는 오링에 의해 밀봉된다.
C. RTM(Resin Transfer Molding) 성형
가. RTM 성형기에 프리폼(110)이 장입된 본 발명의 복합재 코일 스프링 제조장치(10)를 연결한다.
나. 수지 주입용기(131)로부터 질소가스 압력을 이용하여 에폭시 수지(레진:120)를 주입한다.
- 이 때, 에폭시 수지(120)는 아래쪽에 있는 주입구(132)로 주입되어 하부 커버(520)의 홀(511)과 내부 조각금형의 홀(211)을 통해서 프리폼 안착홈(111)에 유입되고, 장입되어 있는 프리폼(110)을 함침한 후 잔여 수지는 위쪽의 배출구(133)로 나온다.
다. 레진 함침이 완료되면, 제조장치(10)를 드라이 오븐에서 에폭시 수지 경화온도로 성형한다.
D. 금형 탈거
가. 외곽 금형, 외부 금형을 순차적으로 제거한다.
나. 중심 금형을 축 방향으로 뽑아서 제거한다.
다. 내부 금형의 쐐기 조각금형(210')을 안쪽으로 뽑아서 제거한다.
라. 그 외 내부 조각금형을 순차적으로 제거한다.
E. 가공 및 검사
가. 복합재 코일 스프링 성형물 표면의 버(Burr)를 제거하고, 불균일한 부분을 가공한다.
나. 규정된 완제품 검사 및 테스트를 실시한다.
이와 같은 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치는 다음과 같은 특징이 있다.
먼저, 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치는 내부 금형(200) 및 외부 금형(300)을 복수 개의 조각 금형으로 형성하였다.
따라서 코일 스프링이 피그 테일(Pig tail) 및/또는 불규칙한 형상이라도 소비자의 요구에 맞는 코일 스프링을 구현할 수 있어 제품 경쟁력을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 내부 조각금형 중의 하나는 쐐기 조각금형(210')으로 형성하였다.
따라서 성형 시에는 내부 금형의 결합을 견고하게 하고, 용이하게 탈거하여 작업 효율성이 매우 뛰어나다.
또한, 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치의 내부 및 외부 조각금형은 매우 정밀한 면 가공을 한 조각 금형을 사용한다.
따라서 성형 시 조각 금형들의 정밀한 면 접촉에 의해 제품의 형상이 정밀하고 매끄럽게 성형됨으로서 품질이 우수한 제품을 생산할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치는 프리폼에 레진을 함침하는 방법으로 RTM으로 성형을 한다.
따라서 인위적으로 프리폼을 레진에 적셔서 함침하는 공법에 비해, 하부로부터 상부로 수지를 주입함으로서 레진이 균일하게 함침 되어 품질이 우수한 복합재 코일 스프링 생산이 가능하다.
10 : 복합재 코일 스프링 제조장치
100 : 복합재 코일 스프링(피그 테일형)
100' : 복합재 코일 스프링(일반형)
101 : 피그 테일부
102 : 불규칙 형상부
110 : 프리폼
111 : 프리폼 안착홈
120 : 레진
130 : RTM 성형기
131 : 수지 주입용기
132 : 주입구
133 : 배출구
200 : 내부 금형
210 : 내부 조각금형(1 ~ n )
210': 쐐기 조각금형
211 : 홀
300 : 외부 금형
310 : 외부 조각금형(1 ~ n)
400 : 중심 금형
401 : 나사부
500 : 외곽 금형
510 : 상부 커버
520 : 하부 커버
511 : 홀

Claims (6)

  1. 양 단부가 피그테일(Pig Tail) 형상 및/또는 일정부위의 코일이 불규칙 형상인 복합재 코일 스프링을 제조하는 장치에 관한 것으로,
    제조하고자 하는 상기 피그테일(Pig Tail) 형상 및/또는 일정부위의 코일이 불규칙 형상인 복합재 코일 스프링의 형상에 맞추어 길이 방향으로 쪼개어진 복수 개의 내부 조각금형(210)으로 설계 및 제작되는 원통형의 내부 금형(200);
    상기 내부 금형의 외측에 결합되며, 제조하고자 하는 상기 피그테일(Pig Tail) 형상 및/또는 일정부위의 코일이 불규칙 형상인 복합재 코일 스프링의 형상에 맞추어 길이 방향으로 쪼개어진 형상인 3 ~ 4개의 외부 조각금형(310)으로 설계 및 제작되는 원통형의 외부 금형(300);
    상기 내부 금형의 내측 중심부에 결합되며 상기 내부 금형(200)의 내측과 면 접촉하도록 형성되는 중심 금형(400);
    상기 외부 금형(300)의 외곽에 상기 중심 금형(400), 내부 금형(200) 및 외부 금형(300)이 일체가 되도록 끼움 결합되는 원통형의 외곽 금형(500);을 포함하며,
    상기 내부 조각금형(210)의 표면과 상기 외부 조각금형(310)의 내측 면에는, 프리폼(110)을 장입할 수 있도록 코일 스프링 형상의 프리폼 안착홈(111)이 형성되며, 상기 내부 조각금형(210) 중 어느 하나는, 단면 형상이 외측의 폭보다 내측의 폭이 더 넓은 쐐기 형상의 조각금형(210')으로 형성되며, 상기 내부 조각금형(210) 중 어느 하나에는, 에폭시 수지가 프리폼 안착홈(111)의 프리폼(110)을 함침하고 배출될 수 있도록, 상, 하 단면부에 수지 주입구(132) 및 수지 배출구(133)와 연결되는 홀(211)이 형성되며,
    상기 외곽 금형(500)의 상, 하 단부에는, 수지 배출구(133) 및 수지 주입구(132)와 연결되도록 홀(511)이 형성된 상부 커버(510)와, 하부커버(520)가 각각 오링에 의해 밀봉되고 볼트로 체결되는 것을 특징으로 하는 복수 개의 조각금형을 이용한 복합재 코일스프링 제조장치.















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