KR102191030B1 - 열가소성 복합재 성형 시스템 - Google Patents

열가소성 복합재 성형 시스템 Download PDF

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KR102191030B1
KR102191030B1 KR1020190158333A KR20190158333A KR102191030B1 KR 102191030 B1 KR102191030 B1 KR 102191030B1 KR 1020190158333 A KR1020190158333 A KR 1020190158333A KR 20190158333 A KR20190158333 A KR 20190158333A KR 102191030 B1 KR102191030 B1 KR 102191030B1
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grippers
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서종덕
안민수
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주식회사 신영
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Abstract

본 발명은 열가소성 복합재 성형 시스템에 관한 것이다. 그리퍼들은 설정 크기로 재단된 열가소성 복합재를 공급 구간에서 수평 자세로 공급받아 열가소성 복합재의 좌우측 부위를 각각 파지한다. 이송장치는 그리퍼들을 공급 구간으로부터 전후 방향과 나란한 방향으로 가열 구간과 성형 구간을 차례로 거쳐 배출 구간으로 이송시킨다. 가열장치는 그리퍼들에 의해 파지된 상태로 가열 구간으로 이송된 열가소성 복합재를 설정 온도로 가열한다. 텐션 인가장치는 가열장치에 의해 가열된 열가소성 복합재를 파지한 상태로 성형 구간으로 이송된 그리퍼들을 좌우 방향과 나란한 방향으로 상호 이격시킴에 따라 열가소성 복합재에 텐션을 인가한다. 성형장치는 텐션 인가장치에 의해 텐션이 인가된 열가소성 복합재를 성형 구간에서 가압한 후 설정 온도 이하로 냉각시켜 제품 형상으로 성형한다.

Description

열가소성 복합재 성형 시스템{System for forming thermoplastic composite}
본 발명은 자동차 등과 같은 수송기계에 적용될 수 있는 열가소성 복합재를 성형하기 위한 시스템에 관한 기술이다.
오늘날, 자원 및 에너지의 절약이 요구되는 상황에서, 기계, 구조물의 경량화가 대단히 중요하다. 경량화는 기계, 구조물의 기능적인 특성뿐 아니라, 이들을 만들기 위한 경제성과도 관련이 깊기 때문에 경제성을 무시한 경량화는 있을 수 없다. 경량화에 의한 경제적인 효과는 수송기계가 가장 크므로, 항공기 분야로부터 시작된 경량화는 자동차, 철도, 선박 분야까지 확장되고 있다.
자동차의 경량화는 연비향상기술 중 가장 주목을 받고 있는 것으로, 부품삭감 및 구조개선, 소재의 경량화 등 다양한 부문에서 연구, 개발이 진행되고 있다. 특히, 자동차 소재의 경량화는 엔진효율을 높여 차량의 성능향상을 극대화시키고, 이로 인해 연비향상을 도모할 수 있으므로, 환경오염방지와 연료절감에 가장 적합하고 효과적인 방법이다.
자동차 경량화 소재로 주목 받고 있는 복합재는 사용 수지에 따라 열경화성(Thermoset) 복합재와 열가소성(Thermoplastic) 복합재로 구분될 수 있는데, 소재 특성상 중간재 및 최종 제품에 따라 성형 방법이 달라진다.
열경화성 복합재는 성형 후 다시 성형되거나 변형될 수 없기 때문에 재활용이 되지 않는다는 단점이 있다. 최근 들어, 열경화성 복합재에 비해 형태적으로 변형이 가능하여 자유도가 높고 경제적으로 유리한 열가소성 복합재에 대한 연구가 활발히 이어지고 있다. 따라서, 열가소성 복합재를 생산성 높게 성형하기 위한 시스템을 제안하고자 한다.
등록특허공보 제10-1744205호(2017. 06. 09. 공고)
본 발명의 과제는 열가소성 복합재를 성형하는 일련의 작업들을 자동화하여 생산성을 높일 수 있는 열가소성 복합재 성형 시스템을 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 열가소성 복합재 성형 시스템은 그리퍼들과, 이송장치와, 가열장치와, 텐션 인가장치와, 성형장치, 및 제어기를 포함한다. 그리퍼들은 설정 크기로 재단된 열가소성 복합재를 공급 구간에서 수평 자세로 공급받아 열가소성 복합재의 좌우측 부위를 각각 파지한다. 이송장치는 그리퍼들을 공급 구간으로부터 전후 방향과 나란한 방향으로 가열 구간과 성형 구간을 차례로 거쳐 배출 구간으로 이송시킨다. 가열장치는 그리퍼들에 의해 파지된 상태로 가열 구간으로 이송된 열가소성 복합재를 설정 온도로 가열한다. 텐션 인가장치는 가열장치에 의해 가열된 열가소성 복합재를 파지한 상태로 성형 구간으로 이송된 그리퍼들을 좌우 방향과 나란한 방향으로 상호 이격시킴에 따라 열가소성 복합재에 텐션을 인가한다. 성형장치는 텐션 인가장치에 의해 텐션이 인가된 열가소성 복합재를 성형 구간에서 가압한 후 설정 온도 이하로 냉각시켜 제품 형상으로 성형한다. 제어기는 그리퍼들과 이송장치와 가열장치와 텐션 인가장치 및 성형장치를 제어한다.
본 발명에 따르면, 열가소성 복합재를 성형하는 일련의 작업들을 자동화하여 생산성을 높일 수 있다. 그에 따라, 자동차 등의 수송기계에 대한 열가소성 복합재의 적용이 확대될 수 있으므로, 경제적으로도 유리한 효과가 기대될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 복합재 성형 시스템에 대한 평면 구성도이다.
도 2는 도 1에 대한 측면 구성도이다.
도 3은 그리퍼에 대한 정면 구성도이다.
도 4는 가열장치에 대한 정면 구성도이다.
도 5는 텐션 인가장치 및 성형장치에 대한 정면 구성도이다.
본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 복합재 성형 시스템에 대한 평면 구성도이다. 도 2는 도 1에 대한 측면 구성도이다. 도 3은 그리퍼에 대한 정면 구성도이다. 도 4는 가열장치에 대한 정면 구성도이다. 도 5는 텐션 인가장치 및 성형장치에 대한 정면 구성도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 복합재 성형 시스템(100)은 그리퍼(110)들과, 이송장치(120)와, 가열장치(130)와, 텐션 인가장치(140)와, 성형장치(150), 및 제어기(160)를 포함한다.
그리퍼(110)들은 설정 크기로 재단된 열가소성 복합재(10)를 공급 구간에서 수평 자세로 공급받아 열가소성 복합재(10)의 좌우측 부위를 각각 파지한다. 여기서, 열가소성 복합재(10)는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등과 같은 열가소성 올레핀계 고분자를 기지재로 하고, 탈크, 유리 섬유, 현무암 섬유, 탄소 섬유 등의 보강섬유로 강화시킨 구성으로 이루어질 수 있다.
열가소성 복합재(10)는 적재대로부터 공급 로봇 등에 의해 그리퍼(110)들로 공급될 수 있다. 공급 로봇은 제어기(160)에 의해 구동 제어된다. 그리퍼(110)들은 공급 구간과 가열 구간과 성형 구간과 배출 구간에 각각 한 쌍씩 할당되도록 구비되어, 무한 궤도로 이송될 수 있다. 따라서, 열가소성 복합재(10)들에 대한 연속 성형시 사이클 타임(cycle time)이 단축되어 생산 효율성을 높일 수 있다. 그리퍼(110)는 제어기(160)에 의해 구동 제어된다.
그리퍼(110)는 상측 그립부재(111)와 하측 그립부재(112)가 액추에이터(113)에 의해 상호 근접 또는 이격되도록 구성될 수 있다. 그리퍼(110)는 상,하측 그립부재(111, 112)가 열가소성 복합재(10)를 사이에 두고 상측 그립부재(111)가 액추에이터(113)에 의해 하측 그립부재(112)에 대해 근접 또는 이격되도록 동작함에 따라 열가소성 복합재(10)를 파지 또는 해지할 수 있다.
액추에이터(113)는 제어기(160)에 의해 구동 제어된다. 제어기(160)는 상측 그립부재(111)가 액추에이터(113)에 의해 하측 그립부재(112)로부터 이격된 상태로 대기시킬 수 있다. 이 상태에서, 제어기(160)는 열가소성 복합재(10)의 위치 정보를 기반으로 열가소성 복합재(110)가 상,하측 그립부재(111, 112)의 사이로 공급된 것으로 판단되면, 액추에이터(113)를 구동시켜 상측 그립부재(111)를 하측 그립부재(112)로 근접시킴에 따라 열가소성 복합재(10)를 파지할 수 있다.
상측 그립부재(111)가 하측 그립부재(112)에 대해 선형 이동 가능하게 결합된 경우, 액추에이터(113)는 리니어 액추에이터를 포함하여 구성될 수 있다. 다른 예로, 도시하고 있지 않지만, 상측 그립부재(111)가 하측 그립부재(112)에 대해 피벗 가능하게 결합된 경우, 액추에이터(113)는 회전 액추에이터를 포함하여 구성될 수 있다.
이송장치(120)는 그리퍼(110)들을 공급 구간으로부터 전후 방향과 나란한 방향으로 가열 구간과 성형 구간을 차례로 거쳐 배출 구간으로 이송시킨다. 이송장치(120)는 제어기(160)에 의해 구동 제어된다. 이송장치(120)는 이송 캐리어(121)들과, 이송 레일(122)들과, 이송 캐리어 액추에이터(123)를 포함할 수 있다.
이송 캐리어(121)들은 그리퍼(110)들에 각각 지지된다. 이송 레일(122)들은 한 쌍으로 이루어져 좌우 방향과 나란한 방향으로 이격된 상태로 이송 프레임(120a)에 지지될 수 있다. 이송 레일(122)들은 이송 캐리어(121)들이 전후 방향과 나란한 방향으로 이동하도록 이송 캐리어(121)들의 이동을 안내한다. 따라서, 그리퍼(110)들은 이송 캐리어(121)들에 각각 장착된 상태로 이송 레일(122)들의 안내를 받아 전후 방향과 나란한 방향으로 이송될 수 있다.
이송 레일(122)들은 이송 캐리어(121)들이 무한 궤도로 이동하도록 이송 캐리어(121)들의 이동을 안내할 수 있다. 따라서, 그리퍼(110)들은 이송 캐리어(121)들에 각각 장착된 상태로 이송 레일(122)들의 안내를 받아 무한 궤도로 이송될 수 있다.
이송 캐리어 액추에이터(123)는 이송 캐리어(121)들을 전후 방향으로 이동시킨다. 일 예로, 이송 캐리어 액추에이터(123)는 회전 모터(123a)와, 구동 풀리(123b)들과, 종동 풀리(123c)들, 및 벨트(123d)들을 포함할 수 있다.
회전 모터(123a)는 몸체가 이송 프레임(120a)에 지지된 상태로 구동축을 통해 회전력을 발생시킨다. 회전 모터(123a)는 제어기(160)에 의해 구동 제어된다. 제어기(160)는 열가소성 복합재의 위치와 가열 시간과 텐션 인가 시간 및 성형 시간에 대한 정보를 기반으로 회전 모터(123a)를 구동 제어함으로써, 열가소성 복합재(10)의 이송을 제어할 수 있다.
구동 풀리(123b)들은 좌우 방향과 나란한 축을 중심으로 회전 가능하게 이송 프레임(110a)에 지지된 상태로 회전 모터(123a)로부터 회전력을 제공받아 회전한다. 종동 풀리(123c)들은 구동 풀리(123a)들로부터 전후 방향과 나란한 방향으로 이격되고, 좌우 방향과 나란한 축을 중심으로 회전 가능하게 이송 프레임(120a)에 지지된다.
벨트(123d)들은 한 쌍으로 이루어져 좌우 방향과 나란한 방향으로 이격된다. 벨트(123d)는 폐루프 형태로 구동 풀리(123b)와 종동 풀리(123c)에 걸쳐져 구동 풀리(123b)의 회전에 따라 무한 궤도로 주행한다. 벨트(123d)들은 각 외주를 따라 이송 캐리어(121)들을 고정해서 지지한다. 벨트(123d)들은 무한 궤도로 주행함에 따라 이송 캐리어(121)를 무한 궤도로 이동시킬 수 있다. 다른 예로, 벨트(123d) 대신에 체인이 이용될 수 있고, 이 경우 풀리(123b, 123c) 대신에 스프로킷이 이용될 수 있다.
가열장치(130)는 그리퍼(110)들에 의해 파지된 상태로 가열 구간으로 이송된 열가소성 복합재(10)를 설정 온도로 가열한다. 가열장치(130)는 열가소성 복합재(10)를 180~200℃ 범위에서 설정된 온도로 가열할 수 있다. 여기서, 제어기(160)는 열가소성 복합재(10)의 온도 정보를 기반으로 가열장치(130)를 제어해서 열가소성 복합재(10)를 설정 온도까지 가열할 수 있다.
가열장치(130)는 열가소성 복합재(10)의 상부를 가열하는 상측 가열부(131)와, 열가소성 복합재(10)의 하부를 가열하는 하측 가열부(132)를 포함할 수 있다. 따라서, 열가소성 복합재(10)는 상하부가 상측 가열부(131)와 하측 가열부(132)에 의해 균일하게 가열될 수 있다. 상,하측 가열부(131, 132)는 상하로 이격된 사이로 열가소성 복합재(10)가 배치되면 상호 근접해서 열가소성 복합재(10)를 가열할 수도 있다. 이 경우, 상,하측 가열부(131, 132)는 승강기구(미도시)에 의해 상호 근접되거나 이격될 수 있다.
상측 가열부(131)는 상측 가열 프레임(131a)의 하측에 상측 히터(131b)가 장착되어 구성될 수 있다. 하측 가열부(132)는 하측 가열 프레임(132a)의 상측에 하측 히터(132b)가 장착되어 구성될 수 있다. 상,하측 히터(131b, 132b)는 제어기(160)에 의해 구동 제어된다. 상,하측 히터(131b, 132b)는 열가소성 복합재(10)를 복사 또는 대류 방식으로 가열할 수 있다.
텐션 인가장치(140)는 가열장치(130)에 의해 가열된 열가소성 복합재(10)를 파지한 상태로 성형 구간으로 이송된 그리퍼(110)들을 좌우 방향과 나란한 방향으로 상호 이격시킴에 따라 열가소성 복합재(10)에 텐션을 인가한다. 열가소성 복합재(10)는 가열됨에 따라 열 팽창되어 처질 수 있는데, 텐션 인가장치(140)는 열가소성 복합재(10)에 좌우 방향으로 텐션을 가하여 열가소성 복합재(10)를 팽팽하게 당길 수 있다.
텐션 인가장치(140)는 제어기(160)에 의해 구동 제어된다. 열가소성 복합재(10)와 텐션 인가값 간의 상관 관계는 실험이나 시뮬레이션 등을 통해 미리 구해질 수 있으며, 제어부(160)는 미리 구해진 상관 관계를 기반으로 텐션 인가장치(140)를 구동 제어할 수 있다.
그리퍼(110)들은 이송 캐리어(121)들에 대해 리니어 가이드에 의해 좌우 방향으로 선형 이동 가능하게 지지될 수 있다. 텐션 인가장치(140)는 그리퍼(110)들을 파지 또는 해지하는 텐션 인가용 그립(141)들과, 텐션 인가용 그립(141)들을 좌우 방향으로 각각 선형 이동시키는 리니어 액추에이터(142)들을 포함할 수 있다.
텐션 인가용 그립(141)은 한 쌍의 그립부재들이 그립용 액추에이터에 의해 상호 근접 또는 이격되도록 구성될 수 있다. 리니어 액추에이터(142)는 유압 또는 공압 실린더 등의 리니어 액추에이터로 구성되거나, 토크 모터의 회전운동을 운동변환기에 의해 선형 운동으로 변환하는 리니어 액추에이터로 구성될 수 있다. 리니어 액추에이터(142)는 그립용 액추에이터와 함께 제어기(160)에 의해 제어된다.
성형장치(150)는 텐션 인가장치(140)에 의해 텐션이 인가된 열가소성 복합재(10)를 성형 구간에서 가압한 후 설정 온도 이하로 냉각시켜 제품(10') 형상으로 성형한다. 성형장치(150)는 설정 온도로 가열된 열가소성 복합재(10)를 가압한 후 90~110℃ 범위에서 설정된 온도 이하로 냉각시켜 제품(10') 형상으로 성형할 수 있다.
여기서, 제어기(160)는 열가소성 복합재(10)의 온도 정보 또는 상,하금형(151, 152)의 온도 정보를 기반으로 성형장치(150)를 제어해서 열가소성 복합재(10)를 가압한 상태로 설정 온도 이하까지 냉각시킴으로써, 제품(10') 형상으로 성형할 수 있다.
성형장치(150)는 상금형(151)과 하금형(152)과 금형 구동기구(153) 및 가열원(154)을 포함할 수 있다. 상금형(151)은 하면에 제품(10')의 상부와 반대되는 형상을 갖는 상측 성형부(151a)가 형성된다. 하금형(152)은 상면에 제품(10')의 하부와 반대되는 형상을 갖는 하측 성형부(152a)가 형성된다.
상금형(151)과 하금형(152)은 형분리된 사이에 열가소성 복합재(10)가 배치된 상태에서 형합됨에 따라 열가소성 복합재(10)를 가압함으로써, 열가소성 복합재(10)를 상,하측 성형부(151a, 152a)에 의해 제품(10') 형상으로 성형할 수 있게 한다. 금형 구동기구(153)는 상금형(151)과 하금형(152)을 형합 또는 형분리시킨다. 금형 구동기구(153)는 상금형(151)과 하금형(152)을 상하 방향으로 상호 근접 또는 이격시킴에 따라 상금형(151)과 하금형(152)을 형합 또는 형분리시킬 수 있다. 금형 구동기구(153)는 유압 실린더 등을 포함하여 구성될 수 있다.
가열원(154)은 상금형(151)과 하금형(152)을 열가소성 복합재(10)의 가열 온도보다 낮은 온도로 가열시킨다. 상금형(151)과 하금형(152)은 가열원(154)에 의해 90~110℃ 범위의 설정 온도로 가열됨으로써, 180~200℃ 범위의 설정 온도로 가열된 열가소성 복합재(10)와 열교환시켜 냉각시킬 수 있다.
가열원(154)은 히터 카트리지들을 포함하여 상금형(151)과 하금형(152)에 각각 장착될 수 있다. 또는, 가열원(154)은 상금형(151)과 하금형(152)에 각각 형성된 채널에 고온수를 공급하도록 구성될 수 있다. 가열원(154)은 제어기(160)에 의해 제어된다.
제어기(160)는 그리퍼(110)들과 이송장치(120)와 가열장치(130)와 텐션 인가장치(140) 및 성형장치(150)를 제어한다. 즉, 제어기(160)는 열가소성 복합재(10)를 파지 또는 해지시키도록 그리퍼(110)들을 제어한다. 제어기(160)는 그리퍼(110)들을 공급 구간으로부터 가열 구간 및 성형 구간을 차례로 거쳐 배출 구간으로 이송시키도록 이송장치(120)를 제어한다.
제어기(160)는 가열 구간으로 이송된 열가소성 복합재(10)를 설정 온도로 가열시키도록 가열장치(130)를 제어한다. 제어기(160)는 성형 구간으로 이송된 열가소성 복합재(10)에 텐션을 인가하도록 텐션 인가장치(140)를 제어한다. 제어기(160)는 텐션 인가된 열가소성 복합재(10)를 가압한 후 설정 온도 이하로 냉각시키도록 성형장치(150)를 제어한다. 이러한 제어기(160)는 시스템(100)을 전반적으로 제어하는 프로세서 등을 포함할 수 있다.
전술한 열가소성 복합재 성형 시스템(100)에 의해 열가소성 복합재(10)를 제품(10') 형상으로 성형하는 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 열가소성 복합재(10)는 공급 구간에서 그리퍼(110)들로 공급된다. 이때, 그리퍼(110)들은 해지 동작 상태로 대기해 있다가, 열가소성 복합재(10)를 공급 로봇 등에 의해 공급받으면 열가소성 복합재(10)를 파지할 수 있다.
이어서, 열가소성 복합재(10)는 그리퍼(110)들에 의해 파지된 상태로 이송장치(120)에 의해 가열 구간으로 이송된다. 그러면, 열가소성 복합재(10)는 가열장치(130)에 의해 설정 온도로 가열된다. 이때, 열가소성 복합재(10)는 180~200℃ 범위에서 설정된 온도로 가열할 수 있다.
이어서, 가열된 열가소성 복합재(10)는 그리퍼(110)들에 의해 파지된 상태로 이송장치(120)에 의해 성형 구간으로 이송된다. 그러면, 열가소성 복합재(10)는 텐션 인가장치(140)에 의해 텐션이 인가된다. 이때, 열가소성 복합재(10)를 파지한 그리퍼(110)들이 텐션 인가장치(140)에 의해 좌우 방향으로 상호 이격됨으로써, 열가소성 복합재(10)가 좌우 방향으로 팽팽하게 당겨질 수 있다.
이 상태에서, 열가소성 복합재(10)는 성형장치(150)에 의해 가압된 후 설정 온도 이하까지 냉각됨으로써, 제품(10') 형상으로 성형된다. 이때, 열가소성 복합재(10)는 가압된 상태로 90~110℃ 범위에서 설정된 온도 이하로 냉각되어 제품(10') 형상으로 성형될 수 있다.
이어서, 성형된 제품(10')은 배출대로 배출될 수 있다. 이때, 상금형(151)과 하금형(152)이 형분리된 상태에서, 열가소성 복합재(10)가 그리퍼(110)들에 의해 파지된 상태로 이송장치(120)에 의해 배출 구간으로 이송될 수 있다. 이후, 성형된 제품(10')은 그리퍼(110)들의 해지 동작에 따라 해지된 후, 배출 로봇 등에 의해 배출대로 배출될 수 있다.
다른 예로, 성형된 제품(10')은 그리퍼(110)들의 해지 동작에 따라 해지되고, 상금형(151)과 하금형(152)이 형분리된 상태에서, 배출 로봇 등에 의해 배출대로 배출될 수 있다. 이후, 그리퍼(110)들은 이송장치(120)에 의해 배출 구간으로 이송될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예의 열가소성 복합재 성형 시스템(100)에 의하면, 열가소성 복합재(10)를 성형하는 일련의 작업들을 자동화하여 생산성을 높일 수 있다. 그에 따라, 자동차 등의 수송기계에 대한 열가소성 복합재(10)의 적용이 확대될 수 있으므로, 경제적으로 유리한 효과가 기대될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
110..그리퍼
120..이송장치
130..가열장치
140..텐션 인가장치
150..성형장치
160..제어기

Claims (3)

  1. 설정 크기로 재단된 열가소성 복합재를 공급 구간에서 수평 자세로 공급받아 열가소성 복합재의 좌우측 부위를 각각 파지하는 그리퍼들;
    상기 그리퍼들을 공급 구간으로부터 전후 방향과 나란한 방향으로 가열 구간과 성형 구간을 차례로 거쳐 배출 구간으로 이송시키는 이송장치;
    상기 그리퍼들에 의해 파지된 상태로 가열 구간으로 이송된 열가소성 복합재를 설정 온도로 가열하는 가열장치;
    상기 가열장치에 의해 가열된 열가소성 복합재를 파지한 상태로 성형 구간으로 이송된 상기 그리퍼들을 좌우 방향과 나란한 방향으로 상호 이격시킴에 따라 열가소성 복합재에 텐션을 인가하는 텐션 인가장치;
    상기 텐션 인가장치에 의해 텐션이 인가된 열가소성 복합재를 성형 구간에서 가압한 후 설정 온도 이하로 냉각시켜 제품 형상으로 성형하는 성형장치; 및
    상기 그리퍼들과 이송장치와 가열장치와 텐션 인가장치 및 성형장치를 제어하는 제어기;를 포함하며,
    상기 이송장치는,
    상기 그리퍼들을 리니어 가이드에 의해 좌우 방향으로 선형 이동 가능하게 지지하는 이송 캐리어들과,
    좌우 방향과 나란한 방향으로 이격된 상태로 이송 프레임에 지지되어 상기 이송 캐리어들이 전후 방향과 나란한 방향으로 이동하도록 상기 이송 캐리어들의 이동을 안내하는 한 쌍의 이송 레일들, 및
    상기 이송 캐리어들을 전후 방향으로 이동시키는 이송 캐리어 액추에이터를 포함하며;
    상기 텐션 인가장치는,
    상기 그리퍼들을 파지 또는 해지하는 텐션 인가용 그립들과,
    상기 텐션 인가용 그립들을 좌우 방향으로 각각 선형 이동시키는 리니어 액추에이터들을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 성형 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열장치는,
    열가소성 복합재의 상부를 가열하는 상측 가열부와,
    열가소성 복합재의 하부를 가열하는 하측 가열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 성형 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 성형장치는,
    하면에 제품의 상부와 반대되는 형상을 갖는 상측 성형부가 형성된 상금형과,
    상면에 제품의 하부와 반대되는 형상을 갖는 하측 성형부가 형성된 하금형과,
    상기 상금형과 하금형을 형합 또는 형분리시키는 금형 구동기구, 및
    상기 상금형과 하금형을 열가소성 복합재의 가열 온도보다 낮은 온도로 가열시키는 가열원을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재 성형 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102518252B1 (ko) * 2021-11-05 2023-04-05 재단법인 한국탄소산업진흥원 열가소성 복합체 열성형 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017502856A (ja) * 2013-12-19 2017-01-26 アイエムフラックス インコーポレイテッド オーバーモールド物品を形成する方法
KR101744205B1 (ko) 2015-12-11 2017-06-09 주식회사 엑시아머티리얼스 열가소성 폴리우레탄 코팅층이 구비된 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재료 및 이의 제조방법
KR20170099548A (ko) * 2016-02-24 2017-09-01 (주)엘지하우시스 섬유강화 복합재의 제조장치
KR20190029893A (ko) * 2017-09-13 2019-03-21 주식회사 성우하이텍 복합소재 성형장치
KR20190069902A (ko) * 2017-12-12 2019-06-20 (주)엘지하우시스 섬유강화 복합재 제조 장치 및 제조 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017502856A (ja) * 2013-12-19 2017-01-26 アイエムフラックス インコーポレイテッド オーバーモールド物品を形成する方法
KR101744205B1 (ko) 2015-12-11 2017-06-09 주식회사 엑시아머티리얼스 열가소성 폴리우레탄 코팅층이 구비된 것을 특징으로 하는 열가소성 복합재료 및 이의 제조방법
KR20170099548A (ko) * 2016-02-24 2017-09-01 (주)엘지하우시스 섬유강화 복합재의 제조장치
KR20190029893A (ko) * 2017-09-13 2019-03-21 주식회사 성우하이텍 복합소재 성형장치
KR20190069902A (ko) * 2017-12-12 2019-06-20 (주)엘지하우시스 섬유강화 복합재 제조 장치 및 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102518252B1 (ko) * 2021-11-05 2023-04-05 재단법인 한국탄소산업진흥원 열가소성 복합체 열성형 장치

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