KR101975965B1

KR101975965B1 - 열가소성 복합소재를 이용한 입체물 성형장치

Info

Publication number: KR101975965B1
Application number: KR1020180034436A
Authority: KR
Inventors: 안데르스 만손 얀; 장귀인맨슨
Original assignee: 이이엘씨이이주식회사
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2018-03-26
Publication date: 2019-05-07

Abstract

본 발명은 열가소성 복합소재를 이용한 입체물 성형장치에 관한 것으로서, 지그를 사용하지 않고도 바 형상의 열가소성 복합소재를 3차원으로 다양하게 벤딩할 수 있는 입체물 성형장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명은, 테이블(10)과; 상기 테이블(10)의 일측에 구성되어 소재를 공급하는 X축 이송수단(20)과; 상기 테이블(10)에 구성되어 일정각도 회전시켜 상기 소재의 중심선을 기준으로 회전각도를 변경시키도록 하는 회전수단(30)과; 상기 회전수단(30)의 일측에 구성되어 Y축 방향으로 이송시켜 소재와 벤딩툴 사이의 Y축 중심이 맞춰지도록 하는 Y축 이송수단(40)과; 상기 Y축 이송수단(40)의 일측에 구성되어 Z축 방향으로 이송시켜 소재와 벤딩툴 사이의 Z축 중심이 맞춰지도록 하는 Z축 이송수단(50)과; 상기 테이블(10)의 일단에 구성되어 상기 X축 이송수단(20)을 통해 공급되는 소재를 고정시켜 벤딩공정이 수행될 수 있도록 지지하는 클램핑수단(60); 및 상기 테이블(10)의 일단 측에 구성되고 상기 클램핑수단(60)과 근접된 위치에 구성되어, 상기 소재를 일정각도로 벤딩하는 벤딩수단(70);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열가소성 복합소재를 이용한 입체물 성형장치{FORMING DEVICE OF THREE-DIMENSIONAL PRODUCT USING THERMOPLASTIC COMPOSITE MATERIAL}

본 발명은 열가소성 복합소재를 이용한 입체물 성형장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 이송수단과, 회전수단과, 클램핑수단 및 벤딩수단을 통해, 소재를 X축 방향으로 이송시키고, Y축 및 Z축 방향으로 회전시켜 상기 소재의 중심선을 기준으로 다양한 방향으로 3차원 벤딩이 이루어지도록 함으로써, 구현하고자 하는 형상마다 개별적인 지그가 필요 없도록 하여 비용을 절감하고, 손쉽게 원하는 모양으로 성형할 수 있으며, 성형시간을 단축하고 성형제품의 품질을 향상시킬 수 있는 열가소성 복합소재를 이용한 입체물 성형장치에 관한 것이다.

최근 중량을 줄이면서 강도를 향상시킨 열가소성 복합소재가 다양한 산업분야에 이용되고 있으며, 특히 전기 자동차를 경량화하기 위해 많이 사용되고 있다.

이러한 열가소성 복합소재는, 스틸 재질과 유사한 강도를 가지면서 무게가 훨씬 가볍다는 특징이 있다.

상기한 열가소성 복합소재 중 원형의 바(Bar) 형상으로 제조된 소재는, 도 12에 도시된 바와 같이, 다양한 형상으로 벤딩하여 사용된다.

그런데 상기 열가소성 복합소재를 벤딩하는 종래의 벤딩장치는, 구현하고자 하는 형상마다 이에 적합한 지그(Jig)를 사용하여 구부려야 한다.

이에 따라 각 형상에 맞는 지그를 일일이 구비하여야 하므로, 지그 제작비용이 상승되고, 지그의 설치 및 교체에 따라 생산성이 저하된다는 문제점이 있다.

또한 원하는 형상의 크기가 커지게 되면, 이에 따라 지그의 크기도 대형화되고 지그 설계가 복잡해지며, 불량 발생율이 높아진다는 문제가 있다.

한편 파이프를 벤딩하기 위한 기존의 파이프 벤딩 머시인은, 가열장치 및 냉각장치가 없기 때문에 열가소성 복합소재를 벤딩하기에 적합하지 않다.

대한민국 특허공보 제10-1396819호(2014.05.21. 공고) 대한민국 특허공보 제10-1520956호(2015.05.15. 공고) 대한민국 공개특허공보 제10-2017-110697호(2017.10.11. 공개)

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안하는 것으로서, 본 발명의 목적은, 지그를 사용하지 않고도 바 형상의 열가소성 복합소재를 3차원으로 다양하게 벤딩할 수 있는 입체물 성형장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 구현하고자 하는 형상마다 개별적인 지그가 필요 없도록 하여 지그의 설계 및 제작에 따르는 비용을 절감하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 복합소재의 성형시간을 단축하여 생산성을 향상시키고, 성형제품의 품질을 향상시키는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 테이블과; 상기 테이블의 일측에 구성되어 소재를 공급하는 X축 이송수단과; 상기 테이블에 구성되어 일정각도 회전시켜 상기 소재의 중심선을 기준으로 회전각도를 변경시키도록 하는 회전수단과; 상기 회전수단의 일측에 구성되어 Y축 방향으로 이송시켜 소재와 벤딩툴 사이의 Y축 중심이 맞춰지도록 하는 Y축 이송수단과; 상기 Y축 이송수단의 일측에 구성되어 Z축 방향으로 이송시켜 소재와 벤딩툴 사이의 Z축 중심이 맞춰지도록 하는 Z축 이송수단과; 상기 테이블의 일단에 구성되어 상기 X축 이송수단을 통해 공급되는 소재를 고정시켜 벤딩공정이 수행될 수 있도록 지지하는 클램핑수단; 및 상기 테이블의 일단 및 상기 클램핑수단과 근접된 위치에 구성되어, 상기 소재를 일정각도로 벤딩하는 벤딩수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 벤딩수단의 일측에 구성되어, 밴딩 전에 소재를 가열시켜 원활한 벤딩공정이 수행되도록 하는 가열수단; 및 상기 벤딩수단의 타측에 구성되어, 밴딩후에 소재를 냉각시켜 변형을 방지하도록 하는 냉각수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 클램핑수단은, Z축 이송수단의 일측에서 연장되는 작업연장대의 일측에 구성되어 소재를 벤딩하고자 하는 방식에 따라 고정위치를 변경할 수 있도록 하는 제1이송부, 제2이송부 및 제3이송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1이송부는, 제5모터와, 상기 작업연장대의 일측에 구성되고 상기 제5모터에서 제공되는 정,역회전력에 의해 왕복 이송력을 제공하는 이송블록, 및 상기 이송블록에 일측이 연결되어 상기 이송블록의 왕복 이송력에 의해 왕복 이송되는 제3이송판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제2이송부는, 제6모터와, 상기 제3이송판의 일측에 구성되는 동력전달부재, 및 상기 동력전달부재의 일측에 연결되어 상기 동력전달부재에서 제공되는 왕복 이송력에 의해 X축 방향으로 이송되는 제1고정다이를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제3이송부는, 상기 제1이송부의 일측에 구성되는 공압실린더와, 상기 공압실린더의 일측에 연결되는 피스톤, 및 상기 공압실린더의 왕복 이송력에 의해 상기 제2이송부의 제1고정다이에 밀착 또는 해제가 이루어져 소재의 고정 또는 분리공정이 수행되도록 하는 제2고정다이;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 벤딩수단은, 상기 Z축 이송수단의 일측에 구성되는 제7모터와; 상기 7모터에서 제공되는 일정각도 정,역회전력을 전달하는 회전력전달부재와; 상기 회전력전달부재의 일측에 연결되어 일정각도 정, 역회전하는 회전브라켓과; 상기 회전브라켓 상에 구성되는 왕복 이송력을 제공하는 제4이송부와; 상기 회전브라켓의 일단에 구성되는 제1벤딩다이; 및 상기 제4이송부의 일단에 구성되어, 상기 제4이송부의 왕복 이송력에 의해 왕복 이송되면서 상기 제1벤딩다이와 밀착 또는 분리되어 소재의 일측을 고정 또는 분리시키도록 하는 제2벤딩다이;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 제1 및 제2벤딩다이는, 기본적인 벤딩공정이 수행되도록 하는 기본 벤딩툴; 및 큰 곡률의 밴딩모양을 형성하도록 하는 스파이럴 벤딩툴;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 지그를 사용하지 않고도 바 형상의 열가소성 복합소재를 3차원으로 다양하게 벤딩할 수 있는 효과가 있다.

또한 하나의 장비를 사용하여 다양한 형상의 입체물을 신속하고 정밀하게 성형할 수 있는 효과가 있다.

또한 다양한 형상에 대한 지그가 불필요해지므로, 지그 제작비용을 절감할 수 있고, 지그의 교체에 따르는 작업시간의 손실을 방지할 수 있다.

또한 소재의 벤딩작업이 자동적으로 이루어지므로, 인건비를 절감할 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 소재의 벤딩작업이 컨트롤 패널의 제어에 의해 자동으로 이루어지므로, 성형제품의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 가열장치에 의해 소재를 가열한 후 벤딩을 하므로, 적은 힘으로도 벤딩작업을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한 벤딩이 완료된 후에 냉각장치에 의해 연화된 조직을 경화시킴으로써, 성형제품의 변형을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 입체물 성형장치의 전체 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 입체물 성형장치의 요부 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 입체물 성형장치의 개략적인 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 X축 이송수단의 개략적인 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 회전수단의 개략적인 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 Y축 이송수단의 개략적인 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 Z축 이송수단의 개략적인 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 클램핑수단의 개략적인 구성도.
도 9는 본 발명에 따른 제2 및 제3이송부의 개략적인 구성도.
도 10은 본 발명에 따른 벤딩수단의 개략적인 구성도.
도 11은 본 발명에 따른 벤딩툴의 확대도.
도 12는 본 발명에 따른 성형장치를 사용하여 소재를 성형하는 과정을 나타낸 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 입체물 성형장치는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 테이블(10)과, X축 이송수단(20)과, 회전수단(30)과, Y축 이송수단(40)과, Z축 이송수단(50)과, 클램핑수단(60)과, 벤딩수단(70)과, 가열수단(80)과, 냉각수단(90) 및 제어부(100)를 포함하여 구성된다.

상기 테이블(10)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 수평테이블(110) 및 수직테이블(120)을 포함하여 구성되어 각 구성요소들을 지지한다.

또한 상기 수직테이블(120)에는, X축 이송수단(20)의 척(240)이 진출입되는 제1통공(122)이 구성된다.

상기 X축 이송수단(20)은 상기 수평테이블(110) 상에 구성되어, 열가소성 복합소재(1)(이하 간단히 '소재'라 한다)를 벤딩수단(70) 측으로 이송시킨다.

상기 X축 이송수단(20)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 정,역회전력을 제공하는 제1모터(210)와, 상기 제1모터(210)의 일측에 구성되어 왕복 이송력이 제공되도록 지지하는 제1이송대(220)와, 상기 제1이송대(220) 상에 구성되어 왕복 이송되는 제1이송브라켓(230) 및 상기 제1이송브라켓(230)의 일단에 구성되어 소재(1)를 이송하는 척(240)을 포함한다.

상기 제1이송대(220)는 상기 수평테이블(110)의 일측에 고정된다.

또한 상기 제1이송대(220)에는, 상단에 상기 제1이송브라켓(230)과 결합되어 원활한 왕복 이송이 이루어지도록 하는 적어도 하나 이상의 안내홈이 구성된다.

또한 상기 제1이송대(220)의 내측에는, 일단에 제1모터(210)에 연결되는 원동롤이 구비되고, 타단에 종동롤이 구비된다.

상기 원동롤 및 종동롤 사이에는 타이밍벨트가 구비되고, 상기 타이밍벨트의 일측에는 상기 제1이송브라켓(230)의 일단이 고정된다.

상기한 구조에 의해, 상기 제1모터(210)의 정회전 또는 역회전 방향에 따라 원동롤 및 종동롤을 선회하는 타이밍벨트의 왕복 이송이 이루어지게 된다.

여기서 상기 타이밍벨트의 일측에 제1이송브라켓(230)이 고정된 상태이므로, 상기 타이밍벨트의 왕복 이송에 의해 상기 제1이송브라켓(230)이 안내홈을 왕복 이송하면서 일단에 구성된 척(240)을 왕복 이송시킬 수 있다.

상기 척(240)의 왕복이송에 의해, 소재(1)는 벤딩수단(70) 측으로 계속적으로 공급된다.

상기 척(240)은, 소재(1)를 고정하거나 해제하는 과정을 반복하여 일정한 형성으로 성형할 수 있도록 한다.

상기 X축 이송수단(20)에는 척(240)에 의해 소재(1)의 안정적인 이송이 이루어지도록 지지하는 적어도 하나 이상의 롤(250)이 구비된다.

상기 회전수단(30)은, 상기 벤딩수단(70) 등을 회전시켜 소재(1)의 중심선을 기준으로 다양한 각도에서 벤딩작업이 이루어지도록 한다.

상기 회전수단(30)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 수직테이블(120)의 일측에 구성되는 제2모터(310)와, 상기 제2모터(310)의 연장축에 연결되는 원동롤(320)과, 상기 원동롤(320)과 일정간격 이격되는 위치에 수직테이블(120)에 구성되는 종동롤(330)과, 상기 원동 및 종동롤(320)(330) 사이를 선회하도록 구성되는 벨트(340) 및 상기 종동롤(330) 상에 고정되는 회전판(350)을 포함하여 구성된다.

상기 제2모터(310)는 정,역회전력을 제공하며, 상기 원동롤(320)은 상기 수직테이블(120)의 일측에 회전이 가능하도록 지지되어, 상기 제2모터(310)에서 제공되는 회전력에 의해 회전한다.

상기 종동롤(330)은 상기 수직테이블(120)의 일측에 회전 가능하게 지지된다.

상기 벨트(34)는, 상기 원동 및 종동롤(320)(330) 사이를 선회하여 상기 원동롤(320)의 회전력을 종동롤(330)에 전달하는 기능을 수행한다.

상기 회전판(350)은 상기 종동롤(330) 상에 고정되어, 상기 종동롤(330)의 회전방향 및 회전각도에 따라 회전된다.

또한 상기 회전판(350)의 일측에는, X축 이송수단(20)의 척(240)이 진출입하는 제2통공(352)이 구성된다.

상기 Y축 이송수단(40)은, 소재(1)와 벤딩수단(70)의 중심이 일치할 수 있도록 Y축 방향으로 보정하는 기능을 수행한다.

상기 Y축 이송수단(40)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 제3모터(410)와, 상기 회전판(350) 상에 고정되고 일정길이를 갖는 적어도 하나 이상의 제1안내레일(420)과, 상기 제1안내레일(420)에 결합되어 Y축방향으로 이송되는 제1이송판(430) 및 상기 제3모터(410)에서 연장되고 상기 제1이송판(430)에 연결되는 제1나사축(440)을 포함하여 구성된다.

상기 제3모터(410)는 정,역회전력을 제공하며, 상기 제1안내레일(420)은 상기 제1이송판(430)이 Y축 방향으로 왕복 이송될 수 있도록 안내하는 기능을 수행한다.

상기 제1이송판(430)은, 상기 제1안내레일(420)에 연결되어 상기 제1안내레일(420)의 안내에 따라 왕복 이송된다.

상기 제1이송판(430)의 일측에는, X축 이송수단(20)의 척(240)이 진출입하는 제3통공(432)이 구성된다.

상기 제1나사축(440)은 상기 제3모터(410)에서 연장되고, 나사산이 형성된 축형태로 구성된다.

또한 상기 제1나사축(440)은 상기 제1이송판(430)의 어느 일측과 나사결합되어, 상기 제1나사축(440)의 회전방향에 따라 상기 제1이송판(430)이 제1안내레일(420)의 안내를 받으면서 왕복 이송되도록 이송력을 제공한다.

상기 제3모터(410)에서 제공되는 정,역회전력에 의해 제1나사축(440)이 동반 회전함에 따라, 상기 제1나사축(440)의 일측에 결합된 제1이송판(430)이 제1안내레일(420)을 따라 왕복 이송하게 된다.

상기 Z축 이송수단(50)은, 소재(1)와 벤딩수단(70) 등의 중심이 일치할 수 있도록 Z축 방향으로 보정하는 기능을 수행한다.

상기 Z축 이송수단(50)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 제4모터(510)와, 상기 제이송판(430) 상에 고정되고 일정길이를 갖는 적어도 하나 이상의 제2안내레일(520)과, 상기 제2안내레일(520)에 결합되어 Z축 방향으로 이송되는 제2이송판(530) 및 상기 제4모터(510)에서 연장되고 상기 제2이송판(530)에 연결되는 제2나사축(540)을 포함하여 구성된다.

상기 제4모터(510)은 정,역회전력을 제공하며, 상기 제2안내레일(520)은 상기 제2이송판(530)이 Z축 방향으로 왕복 이송될 수 있도록 안내한다.

상기 제2이송판(530)은, 상기 제2안내레일(520)에 연결되어 상기 제2안내레일(520)의 안내에 따라 왕복 이송되도록 한다.

또한 상기 제2이송판(530)의 일측에는, X축 이송수단(20)의 척(240)이 진출입하는 제4통공(532)이 구성된다.

상기 제2나사축(540)은 상기 제4모터(510)에서 연장되고, 나사산이 형성된 축형태로 구성된다.

또한 상기 제2나사축(540)은 상기 제2이송판(530)의 어느 일측과 나사결합되어, 상기 제2나사축(540)의 회전방향에 따라 상기 제2이송판(530)이 제2안내레일(520)의 안내를 받으면서 왕복 이송되도록 이송력을 제공한다.

상기 제2이송판(530)의 일측에는 일정길이로 연장되는 작업연장대(550)가 구비된다.

상기 작업연장대(550)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 척(240)과 벤딩수단(70) 사이의 간격을 유지시켜 소재(1)에 대한 밴딩이 원활하게 수행될 수 있는 작업공간을 확보하도록 한다.

상기한 구조에 의해, 상기 제4모터(510)에서 제공되는 정,역회전력에 의해 제2나사축(540)이 동반 회전하고, 상기 제2나사축(540)의 일측에 결합된 제2이송판(530)이 제2안내레일(520)을 따라 왕복 이송하게 된다.

상기 클램핑수단(60)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 작업연장대(550)의 일단에 구성되어 소재(1)를 안정적으로 고정하기 위한 기능을 수행한다.

상기 클램핑수단(60)은 제1 내지 제3이송부(610)(620)(630)를 포함한다.

상기 제1이송부(610)는, 상기 작업연장대(550)를 기준으로 X축 방향으로 클램핑수단(60)의 위치를 조절하는 기능을 수행한다.

상기 제1이송부(610)는, 정,역회전력을 제공하는 제5모터(612)와, 상기 작업연장대(550)의 일측에 고정되어 상기 제5모터(612)에서 제공되는 정,역회전력에 의해 왕복 이송되도록 하는 이송블록(614), 및 상기 이송블록(614) 상에 구성되어 상기 이송블록(614) 내에서 작용하는 왕복 이송력에 의해 왕복 이송되는 제3이송판(616)을 포함한다.

상기 이송블록(614)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제5모터(612)에서 제공되는 정,역회전력에 의해 내부에서 왕복 이송력이 작용하도록 한다.

상기 제3이송판(616)은 제2 및 제3이송부(620)(630)를 구비하고, 상기 이송블록(614)에 연결되어 상기 이송블록(614)에서 제공되는 왕복 이송력에 의해 상기 제2이송부(620) 및 제3이송부(630)를 왕복 이송시킨다.

상기 제2이송부(620)는, 상기 제1이송부(610)의 일측에 구성되어 X축 방향으로 이송된다.

상기 제2이송부(620)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 정,역회전력을 제공하는 제6모터(622)와, 상기 제6모터(622)의 정,역회전력을 전달받아 왕복 이송력을 전달하는 동력전달부재(624), 및 상기 동력전달부재(624)의 일단에 구성되어 상기 동력전달부재(624)를 통해 전달되는 왕복 이송력에 의해 왕복 이송되는 제1고정다이(626)을 포함하여 구성된다.

상기 제3이송부(630)는, 상기 제1이송부(610)의 일측에 구성되어 X축 방향으로 이송된다.

상기 제3이송부(630)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 공압에 의해 왕복 이송력을 제공하는 공압실린더(632)와, 상기 공압실린더(632)의 일측에 구성되는 피스톤(634), 및 상기 피스톤(634)의 일단에 구성되는 제2고정다이(636)으로 포함하여 구성된다.

상기 제2고정다이(636)가 상기 제2이송부(620)의 제1고정다이(626)와 대향되는 위치에 구성됨으로써, 상기 공압실린더(632)의 왕복 이송력에 의해 상기 제2고정다이(636)가 상기 제1고정다이(626)로 밀착 및 분리가 이루어지면서 소재(1)의 일측을 고정 또는 해제시키게 된다.

이에 따라, 상기 제1이송부(610)는 소재(1)의 벤딩공정에 따라 상기 제2 및 제3이송부(620)(630)를 X축 방향으로 선별적으로 이송시킨다.

상기 제2이송부(620)는, 상기 제3이송부(630)의 제2고정다이(636)가 밀착되는 제1고정다이(626)와의 X축 방향에 대한 고정위치를 조절하는 이송력을 제공한다.

한편, 상기 제2이송부(620) 및 제3이송부(630)에 구성된 제1 및 제2고정다이(626)(636) 각각에는, 도 9에 도시된 바와 같이, 소재(1)를 가열하여 성형공정이 원활하게 이루어지도록 하는 카트리지 히터(640)가 구비된다.

상기 벤딩수단(70)은, 상기 작업연장대(550)의 단부에 구성되어 클램핑수단(60)에 고정된 상태를 유지하는 소재(1)에 일정각도로 절곡하는 기능을 수행한다.

상기 벤딩수단(70)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 제7모터(710)와, 회전력전달부재(720)와, 회전브라켓(730)과, 제4이송부(740)와, 제1 및 제2벤딩다이(750)(760)를 포함하여 구성된다.

상기 제7모터(710)는, 상기 작업연장대(550)의 일측에 구성되어 정,역회전력에 의해 상기 회전력전달부재(720)에 일정각도의 회전력을 제공한다.

상기 회전력전달부재(720)는, 상기 작업연장대(550) 내에 구비되어 상기 제7모터(710)에서 제공되는 정,역회전력을 통해 회전브라켓(730)이 일정각도로 회전이 이루어지도록 한다.

상기 회전브라켓(730)은, 상기 회전력전달부재(720)의 일단에 구비되어, 제공되는 회전력에 의해 일정각도 회전하는 기능을 수행한다.

상기 제4이송부(740)는, 상기 회전브라켓(730) 상에 탑재된 상태를 유지하여, 일단에 구성되는 제2벤딩다이(760)를 제1벤딩다이(750) 측으로 이송 또는 분리시키는 왕복 이송력을 제공한다.

상기 제4이송부(740)의 왕복 이송방식은, 벨트와 풀리방식이나, 모터와 나사축방식 또는 기어열 방식 등 다양한 방식이 채택될 수 있다.

상기 제1벤딩다이(750)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 회전브라켓(630)의 회전 중심선상에 위치되어 소재(1)를 벤딩할 때 기준면이 설정되도록 지지하는 기능을 수행한다.

상기 제2벤딩다이(760)는, 상기 제4이송부(740)의 일단에 구성되어, 상기 제4이송부(740)의 왕복 이송력에 의해 상기 제1벤딩다이(750)와의 밀착 또는 분리공정이 이루어져, 소재(1)에 대한 원활한 벤딩공정 및 밴딩해제 공정이 이루어지도록 지지한다.

이 경우, 상기 제1벤딩다이(750) 및 제2벤딩다이(760) 각각은, 수행하고자 하는 벤딩공정에 따라 벤딩툴을 상호 대응되게 구성하고, 벤딩형상에 따라 벤딩툴을 복수로 구성하여 다양한 벤딩공정이 수행되도록 할 수도 있다.

예컨대, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제1벤딩다이(750) 및 제2벤딩다이(760)는, 일반적인 벤딩공정이 수행되도록 하는 기본벤딩툴(754)(764) 및 곡률이 큰 벤딩형상을 형성하도록 하는 스파이럴 벤딩툴(752)(762)을 복열로 구성함으로써, 벤딩공정에 따라 소재(1)의 위치를 변경하여 다양한 모양을 성형할 수 있다.

상기 가열수단(80)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 벤딩수단(70)에 근접한 위치에 구비되어, 소재(1)가 벤딩되기 전에 일정온도로 가열시킴으로써, 상기 소재(1)가 원활하게 벤딩되도록 한다.

상기 가열수단(80)은, 열풍에 의해 소재(1)의 벤딩부위가 연화되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 냉각수단(90)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 벤딩수단(70)에 의해 벤딩이 완료되면, 냉각공정을 통해 연화된 조직을 경화시켜 소재(1)의 조직 안정화로 성형된 상태를 유지하도록 한다.

상기 냉각수단(90)은 수냉식 또는 공냉식 등 다양한 방식이 사용될 수 있다.

또한 제어부(100)는, 작업자가 작업내용을 입력할 수 있는 컨트롤 패널을 포함하여 구성되어, 상술한 각 수단들을 제어하여, 3차원 방식으로 소재(1)를 자동으로 벤딩할 수 있도록 한다.

상기와 같이 구성된 입체물 성형장치는, X축 이송수단(20)을 통해 소재(1)에 대한 이송량을 제어하고, 회전수단(30)을 통해 상기 소재(1)를 일정각도 회전시켜 벤딩 위치에 대한 변경이 이루어지도록 하며, Y축 및 Z축 이송수단(40)(50)을 상기 X축 이송수단(20)과 벤딩툴 사이의 중심이 맞추어지도록 한다.

또한 클램핑수단(60)과 벤딩수단(70)의 상호 작용으로 소재(1)에 대한 벤딩이 수행되도록 하고, 상기 벤딩수단(70)의 제7모터(710)의 일정각도 회전력에 의해 소재(1)의 밴딩각도를 달리할 수 있다.

또한 상기 벤딩수단(70)의 근접된 위치에, 벤딩 전에 소재(1)를 가열하는 가열수단(80) 및 밴딩 후에 소재(1)를 냉각시키는 냉각수단(90)을 각각 구성함으로써, 소재(1)의 원활한 벤딩 및 조직 안정화로 벤딩된 소재(1)에서 변형이 발생하는 것을 방지할수 있다.

소재(1)의 성형과정을 도 12를 참조하여 살펴보면, (a)에서와 같이, 소재(1)를 일정 길이로 인출하고, (b)에서와 같이, 제공된 소재(1)를 수평방향으로 벤딩하며, (c)에서와 같이, 상기 소재(1)를 일정각도로(예컨대 90도) 회전시키고, (d)에서와 같이, 다시 수평방향으로 벤딩하고, (e)에서와 같이 소재(1)를 일정각도 회전시키고, (f)에서와 같이, 다시 수평방향으로 벤딩하여, 원하는 3차원 형상을 갖는 다방향의 성형품을 제조할 수가 있다.

바 형상의 소재를 성형하는 종래의 입체물 성형장치에 의하면, 원하는 형상에 맞는 지그를 일일이 구비하여 소재를 벤딩하고 있다.

그러나 본 발명에 의하면, 원하는 형상에 맞는 지그를 별도로 준비할 필요가 없이 하나의 장비에서 다양한 형상의 제품을 성형할 수가 있다.

이에 따라 지그의 설계 및 제작에 따르는 비용을 절감할 수 있고, 지그의 교체에 따른 작업시간의 손실을 줄임으로써 생산성을 향상시킬 수가 있다.

또한 소재의 벤딩작업이 자동적으로 이루어지게 되므로, 인건비를 절감할 수 있고, 성형제품의 품질을 향상시킬 수가 있다.

이상에서 설명한 것은 열가소성 복합소재를 이용한 입체물 성형장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니한다. 본 발명에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변경실시가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

10: 테이블(Table) 110: 수평테이블
120: 수직테이블 122: 제1통공
20: X축 이송수단 210: 제1모터
220: 제1이송대 230: 제1이송브라켓
240: 척(Chuck) 250: 롤(Roll)
30: 회전수단 310: 제2모터
320: 원동롤 330: 종동롤
340: 벨트 350: 회전판
352: 제2통공 40: Y축 이송수단
410: 제3모터 420: 제1안내레일
430: 제1이송판 432: 제3통공
440: 제1나사축 50: Z축 이송수단
510: 제4모터 520: 제2안내레일
530: 제2이송판 532: 제4통공
540: 제2나사축 60: 클램핑(Clamping)수단
610: 제1이송부 612: 제5모터
614: 이송블록 616: 제3이송판
620: 제2이송부 622: 제6모터
624: 동력전달부재 626: 제1고정다이
630: 제3이송부 632: 공압실린더
634: 피스톤(Piston) 636: 제2고정다이
640: 카트리지 히터(Cartridge Heater)
70: 벤딩(Bending)수단 710: 제7모터
720: 회전력전달부재 730: 회전브라켓
740: 제4이송부 750, 760: 제1 및 제2벤딩다이
752, 762: 벤딩툴(Bending Tool)
754, 764: 스파이럴 벤딩툴(Spiral Bending Tool)
80: 가열수단 90: 냉각수단

Claims

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테이블(10)과;
상기 테이블(10)의 일측에 구성되어 소재를 공급하는 X축 이송수단(20)과;
상기 테이블(10)에 구성되어, 일정각도 회전시켜 상기 소재의 중심선을 기준으로 회전각도를 변경시키도록 하는 회전수단(30)과;
상기 회전수단(30)의 일측에 구성되어, Y축 방향으로 이송시켜 소재와 벤딩툴 사이의 Y축 중심이 맞춰지도록 하는 Y축 이송수단(40)과;
상기 Y축 이송수단(40)의 일측에 구성되어, Z축 방향으로 이송시켜 소재와 벤딩툴 사이의 Z축 중심이 맞춰지도록 하는 Z축 이송수단(50)과;
상기 테이블(10)의 일단에 구성되어, 상기 X축 이송수단(20)을 통해 공급되는 소재를 고정시켜 벤딩공정이 수행될 수 있도록 지지하는 클램핑수단(60); 및
상기 테이블(10)의 일단 및 상기 클램핑수단(60)과 근접된 위치에 구성되어, 상기 소재를 일정각도로 벤딩하는 벤딩수단(70);을 포함하여 이루어지는 열가소성 복합소재를 이용한 입체물 성형장치에 있어서,
상기 벤딩수단(70)의 일측에 구성되어, 밴딩 전에 소재를 가열시켜 원활한 벤딩공정이 수행되도록 하는 가열수단(80); 및
상기 벤딩수단(70)의 타측에 구성되어, 밴딩 후에 소재를 냉각시켜 변형을 방지하도록 하는 냉각수단(90);을 더 포함하고,
상기 클램핑수단(60)은,
Z축 이송수단(50)의 일측에서 연장되는 작업연장대(550)의 일측에 구성되어, 소재를 벤딩하고자 하는 방식에 따라 고정위치를 변경할 수 있도록 하는 제1이송부(610), 제2이송부(620) 및 제3이송부(630)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합소재를 이용한 입체물 성형장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제1이송부(610)는,
제5모터(612)와, 상기 작업연장대(550)의 일측에 구성되고 상기 제5모터(612)에서 제공되는 정,역회전력에 의해 왕복 이송력을 제공하는 이송블록(614), 및 상기 이송블록(614)에 일측이 연결되어 상기 이송블록(614)의 왕복 이송력에 의해 왕복 이송되는 제3이송판(616)을 포함하고;
상기 제2이송부(620)는,
제6모터(622)와, 상기 제3이송판(616)의 일측에 구성되는 동력전달부재(624), 및 상기 동력전달부재(624)의 일측에 연결되어 상기 동력전달부재(624)에서 제공되는 왕복 이송력에 의해 X축 방향으로 이송되는 제1고정다이(626)를 포함하며;
상기 제3이송부(630)는,
상기 제1이송부(610)의 일측에 구성되는 공압실린더(632)와, 상기 공압실린더(632)의 일측에 연결되는 피스톤(634), 및 상기 공압실린더(632)의 왕복 이송력에 의해 상기 제2이송부(620)의 제1고정다이(626)에 밀착 또는 해제가 이루어져 소재의 고정 또는 분리공정이 수행되도록 하는 제2고정다이(636);를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합소재를 이용한 입체물 성형장치.
청구항 3에 있어서,
상기 벤딩수단(70)은,
상기 Z축 이송수단(50)의 일측에 구성되는 제7모터(710)와;
상기 제7모터(710)에서 제공되는 일정각도 정,역회전력을 전달하는 회전력전달부재(720)와;
상기 회전력전달부재(720)의 일측에 연결되어 일정각도 정, 역회전하는 회전브라켓(730)과;
상기 회전브라켓(730) 상에 구성되는 왕복 이송력을 제공하는 제4이송부(740)와;
상기 회전브라켓(730)의 일단에 구성되는 제1벤딩다이(750); 및
상기 제4이송부(740)의 일단에 구성되어, 상기 제4이송부(740)의 왕복 이송력에 의해 왕복 이송되면서 상기 제1벤딩다이(750)와 밀착 또는 분리되어 소재의 일측을 고정 또는 분리시키도록 하는 제2벤딩다이(760);를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합소재를 이용한 입체물 성형장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제1 및 제2벤딩다이(750)(760)는,
기본적인 벤딩공정이 수행되도록 하는 기본 벤딩툴(754)(764); 및
큰 곡률의 벤딩모양을 형성하도록 하는 스파이럴 벤딩툴(752)(762);을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합소재를 이용한 입체물 성형장치.