KR20010114228A

KR20010114228A - 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조장치 및 방법

Info

Publication number: KR20010114228A
Application number: KR1020017011894A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 에이치 스튜어트
Original assignee: 데이비드 에이치 스튜어트
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2001-12-31
Also published as: BR0009055A; NZ514243A; CN1349452A; EP1207988A4; JP4643015B2; CA2367731A1; MXPA01009417A; AU3629700A; WO2000054951A1; US6558590B1; CN1139470C; AU774011B2; CA2367731C; JP2002538991A; EP1207988A1

Abstract

프레스에서 성형제품을 제조하는 방법은 하부 몰드(20)에 소정 두께를 갖는 프리폼(24)을 위치시키는 단계와, 수지 리저버가 형성되도록 프리폼(24)과 인접되게 수지의 일정량을 배치시키는 단계, 상기 프리폼(24)의 두께를 통하여 주입되도록 수지 리저버의 일부를 가압하기 위하여, 수지 리저버에 압력을 작용하는 하나 이상의 압력 액튜에이터(28)를 선택적으로 작동시키는 단계로 이루어진다.

상기의 작동 단계에서 상부 테이블(60)에 부착된 하나 이상의 압력 액튜에이터(28)는 압력 액튜에이터(28)를 제어하는 컴퓨터를 포함할 수 있다.

Description

구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조장치 및 방법{A method and machine for manufacturing molded structures using zoned pressure molding}

현재 액체 성형된 합성물의 제조를 탁월하게 하는 기술들의 간략한 개관은 본 발명의 제조에 대한 잇점을 설명하는데 유용하다.

본 발명의 기술과 가장 유사한 종래의 방법은: 시트 몰딩 컴파운드("SMC" : Sheet Moldong Compound), 수지 이송 몰딩("RTM" :Resin Transfer Molding), 구조적 반응의 사출 몰딩("SRIM" : Structural Reaction Injection Molding)이 있다.

상기 SMC방법은 통상적으로 여러가지의 농축제가 충진되고 잘게 부수어진 유리가 강화되어 있는 불포화 폴리에스터 수지 재질의 시트(sheet)를 사용하여 진행되고 있다.

상기 시트는 절단되는 동시에 가열된 기기에 배치되어, 140-200℃(280-390℉)범위의 온도와, 7-14MPa(1000-2000psi)의 압력에서부터 새롭게 공식화된 저압 수준의 1.4MPa(200psi)까지의 압력 범위하에서 압축된다.

상기 시트는 가열 및 가압됨에 따라, 점도가 떨어지고, 재료가 몰드의 윤곽을 따라 흐르게 되며, 통상 약 2분 동안 경화 처리된다.

상기 SMC방법은 수지와 파이버(fiber)가 분리 공정시 미리 혼합되는 액체 몰딩 기술과는 다른 기술이다. 이 SMC방법의 주된 단점은 상대적으로 긴 사이클(cycle) 시간과 결과물의 무게비당 강도가 낮은 점에 있다.

통상적인 RTM 방법에 있어서, 파이버 프리폼(fiber prefoam)이 적절한 기기내에 배치되어 압축되고, 낮은 점도의 정적 혼합 반응물이 진공수준에서부터 1.4MPa(200psi)까지의 압력 범위하에서 하나 또는 다수개의 포트(port)를 통하여 캐비티(cavity)내로 주입된다.

수지가 전방으로 계속 전진함에 따라, 상기 적절한 기기에 배치된 하나 이상의 벤트(vent)를 통하여 밀폐되어 있던 에어(air)가 빠져나가게 된다. 상기 수지가 벤트의 외부로 빠져나가게 되면, 상기 벤트는 닫혀지게 되고, 성형될 제품은 특정 수지 시스템, 포트의 수와 배치관계, 성형품의 형상과 크기에 따라서 약 4분에서 30분 동안 경화 처리된다.

상기 RTM방법의 다이어그램은 도 1에 도시한 바와 같다.

일반적으로, RTM방법에 대한 기기와 에너지 비용은 저렴한 수준이지만, 높은 사이클 시간이 제조량을 감소시킨다. 상기 RTM방법의 주된 단점은 대량생산시 시간이 오래 걸리는 점에 있다.

도 2는 상기 RTM방법과 유사하지만, 수지가 매우 높은 압력 100MPa(1000bar)에서 혼합된 다음, 0.5-1.7MPa(70-200psi)범위의 압력으로 가열된 기기내로 주입되는 점에서 차이가 있는 SRIM 방법을 나타낸다.

상기 SRIM방법에서 사용된 수지 시스템은 매우 빠르게 반응하고, 45초의 짧은 시간내에 경화를 시킬 수 있다. 수지가 굳어지기 전에, 몰드 충진이 이루어지도록, 프리폼이 30%부피율을 초과하지 않아야 한다.

상기 SRIM방법은 상기 RTM방법에 적용된 것보다 더욱 좋은 품질의 몰드와 주입장치 및 공정 제어를 포함하고 있다.

이러한 점에 따르는 상기 두 개 방법간의 차이점은; 상기 RTM방법은 매우 강한 부품을 생산하는 오래 걸리고 저렴한 기술인 반면에, 상기 SRIM방법은 비구조적인 요소의 급속한 생산을 위한 정교하고 값비싼 기술인 점에 있다.

실질적으로, 상기 방법들의 차이점은 미세하다.

상기 SRIM방법은 단지 보다 높은 품질로 반응 주입 몰딩을 이용하고 가열된 몰드를 이용한 RTM방법에 불과하다.

도 3은 RTM방법 및 SRIM방법에서 수지가 전진방향으로 주입되는 상태를 나타내는 개략도이다. 예를들어, 40%파이버체적비를 갖는 예비성형으로 주입하기 위한 시간이 지시되어 있다.

수지가 매우 빠르게 해당부분으로 가압되면, 성형품의 특성을 떨어뜨리는 공기 방울이 형성되거나 예비성형의 파이버가 배열되어진다.

또한, 흐름경로의 변경 예를들어, 중앙에서 끝단쪽으로 수지를 주입하는 경우에는 비균일한 특성을 유발시킬 수 있다. 일반적으로 수지 흐름경로는 본 기술의 사이클 시간을 감소시키는 제한요소이다.

영(Young)과 치우(Chiu)에 의하여 1995년 Vol.25 조성물 재료용 저널에 발간되어 있는 "압축 전달 몰딩(CTM: Compression Transfer Molding)에 관한 논문"에서는 "두께방향을 통한 함입"이 되도록 한 CTM 목적이 설명되어 있다.

여기에 이용된 테스트 장치에 있어서, 몰드를 미세하게 열어서 이등분시키고, 다양한 압력과 기록된 충진 시간에서 캐비티로 수지가 주입된다.

상기 몰드가 충분히 열리지 않으면, 파이버 프리폼은 다소 감압되고, 여전히 수지의 흐름을 방해하게 된다. 한 번 적절한 열림 거리가 결정되면, 몰드 충진 시간은 동일한 주입압력에서 RTM이상으로 37-46% 떨어지게 된다.

이 경우의 제안된 메카니즘은 에비성품과 몰드간의 채널 흐름에 있다.

다음으로, 파이버의 최소 방해를 갖으며 매우 빠르게 두께방향으로 주입되며 상기 몰드가 닫히게 된다. 완성된 부품의 강도와 모듈러스는 RTM 부품과 동일하게 보여지게 된다.

CTM의 한계는 주입중에 프리폼이 견고하게 고정되지 않고, 주입이 발생할 수 있는 최대율을 제한하면서 흐름을 위한 수지용 오픈 채널이 형성되지 않는 점에 있다. 낮은 흐름 저항을 갖는 RTM방법은 매우 유용하고, 특히 자동차용 바디패널과 같은 매우 넓은 평판형 부품을 제조할 때 유용하다.

매우 높은 파이버 부피율을 추구하면, 몰드로 주입된 수지의 총량은 몰드를 통하여 배분되는데 충분하지 않게 되고, 2차원 방향으로 수지의 일부가 용이하게흐르도록 압축시간이 길어져야만 한다.

주입 압축 시스템(ICS:Injection Compression System)이라 불리우는 CTM의 버전이 사용된 다지 바이퍼(Dodge Viper)는 체적률이 낮고, 사이클 시간이 15분으로 길게 걸릴 수 있다. 최종 제품이 완벽하지 않지만, 이는 수지 시스템, 릴리즈 에이전트와 같은 방법의 다른면을 갖는 문제점이 있다.

두께 방향을 통하여 주입되는 또 다른 혁신적인 방법은 특허권을 취득한 시만 조성 수지 주입 몰딩 방법(SCRIMP:Seemann Composite Resin Infusion Molding Process)이다. 이는 진공을 갖는 RTM변화가 유연한 기기 조건에서 진행되고, 단지 하나의 견고한 몰드만을 필요로 한다.

상기 수지는 기기의 표면과 프리폼간에 배치된 높은 투과성의 "분배 매개물(distribution medium)"에 의하여 흐름 유도된다. 진공은 프리폼에 당겨지게 되고, 수지는 상기 매개물에 의하여 빠르게 분배/유도된다. 다음으로, 매우 균일하고 높은 체적 분수비가 만들어지도록 상기 수지는 두께 방향을 통하여 해당부분으로 주입되어진다.

다공성의 필 프라이(peel ply)가 상기 분배 매개물과 프리폼에 배치됨에 따라, 분배매개물이 제거될 수 있다. 이러한 방법은 큰 선체와 철도차량과 같은 거대하고 평판형의 부품을 주조하는데 용이하게 사용되고 있다.

SCRIMP의 작업이 진공 구동 방법으로 용이하게 진행되지만, 진행속도가 느리고 대량생산을 위하여 과도한 스크랩(scrap)이 발생하게 된다.

시만(Seemann)이 보유한 또 다른 특허(미국특허 5,601,852)는 유연하게 몰딩된 외부기기 표면에 물리적인 채널이 형성된 SCRIMP에서 사용된 두께 접근의 변화가 설명되어 있다. 진공의 백(bag) 분배 매개물과 달리, 상기 기기는 빠르게 세정되는 동시에 재사용되지만, 대량생산에서 필요한 스크랩 수준 또는 사이클 시간이 발생되지 않는다.

노드롭 코퍼레이션(Northrop Corperation)의 제임스등에 의하여 개발된 RTM과 같은 시스템이 미국 특허 5,204,042에 공개되어 있다.

몰드 표면간에 Dow Silastic의 실리콘 러버로 만든 일레스토머 패드를 끼워 넣음으로써, "50-60%의 중량비" 로 인용하는 바와 같이, 상기 방법은 RTM의 최대 파이버 체적 한계를 방지하는 방법이다.

파이버가 가열되고 75-80% 중량비까지 압축되는 중에 상기 패드는 팽창한다.

일부가 낮은 다짐정도로 주입되고, 다음으로 경화를 위한 가열중에 과도하게 압축된다. 이는 주입이 빠르게 진행되는 동시에 매우 높은 품질의 부품을 제공한다. SCRIMP와 같이, 단지 하나의 몰드면이 필요하지만, 매우 견고한 상부 몰드를 필요로 한다.

RTM-과 같은 방법의 추세는 통과-두께 주입에 있다.

CTM, SCRIMP 등은 기존의 액체 몰딩에 비하여 우수한 결과물을 얻을 수 있다. 그러나 우수한 결과물을 얻기 위하여 어떤 것을 교환하여야 한다.

CTM은 몰드 충진 시간을 감소시키지만, 프리폼의 체적비에 대하여 여전히 민감하다. SCRIMP는 높은 체적비에도 진행이 용이하지만, 주입 구동을 위한 진공 압력을 사용함으로써, 진행속도에 제한이 있다.

노드롭의 방법은 개선된 몰드 충진과 매우 높은 체적비를 제공하지만, 2차원 주입 경로에 의하여 제한되는 점이 있다.

다양한 현대의 프로세싱 머신에서 중요한 인자는 각 공정에 걸쳐 연습실행될 수 있는 제어량에 있다. 현대 컴퓨터 기술의 출현은 하나의 와이어로 통신되고, 신속한 프로그래밍과 다이어그스틱 툴을 갖는 원거리 입출력 시스템의 개발을 가능하게 한다.

이러한 시스템은 접차 산업분야의 적용처에 적용되고 있고, 미래에는 모든 현재 PLC기반 콘트롤러로 대체될 것이다. 시장에 다양한 프로토콜이 있지만, 산업 제어 시장과 개인 컴퓨터 시장은 어떤 소프트웨어와 통신수단을 도출하기 위하여 상호 노력해왔다.

오늘날, 광대한 범위를 갖는 하드웨어와 소프트웨어 솔루션등이 광대한 범위가 모터의 기본적인 온/오프 제어에서부터 산업공장을 구동시키는 등에 적용되고 있디.

기존의 각 방법은 제한점을 갖는 바, 조성 재료 설계의 전체적인 잠재 가능성을 이용하는 구조물을 생산하는데 사용되는 것을 차단하는 제한점을 갖는다.

상기 SMC 방법은 매우 낮은 사이클 시간을 갖지만, 특정 부분의 강도를 감소시키는 짧은 파이버 길이를 갖는 파이버 체적비가 낮게 한정된다.

RTM 방법은 보다 높은 파이버 체적비의 프리폼을 작동시킬 수 있지만, 수지가 프리폼의 평면을 통하여 흘러야만 하고, 파이버 체적비가 높으면 높을 수록 투과율이 낮아지고, 수지 흐름 단계가 보다 어렵고 시간이 오래 걸리게 된다.

상기 RTM 방법의 변화는 다단계의 주입 포트를 이용하여 수지의 흐름 문제를 해결하고자 하는데 있지만, 방법 제어가 매우 어렵고, 각 몰드를 최적화시키는데 어려움이 있다.

상기 SRIM 방법에서, 폴리우레탄과 같이, 보다 빠른 경화 충격 혼합수지의 이용을 허용하기 위하여, 흐름율이 더욱 높다. 필요로 하는 보다 빠른 흐름율은 부품의 특성을 최적화시키는 수준까지 최대 파이버 체적비를 제한한다.

이와 같은 기존의 방법은 생산-준비 사이클 시간을 달성하고 있지만, 이를 위한 필요한 선택사항으로서 불필요한 무게와 비용이 드는 여분의 수지를 갖는 부품을 초래하는 낮은 파이버 체적비가 교환되어야 한다.

이상적인 액체 몰딩 방법은: (1)결과물의 물리적인 특성을 최대화시키고 수지의 비용을 최소화시켜서, 높은 파이버 체적비의 프리폼을 용이하게 주입할 수 있도록 하고; (2)가능한 저렴하게 높은 체적 생산을 가능하게 하여 낮은 사이클 시간을 제안할 수 있도록 하고; (3)저렴한 기기와 제어 장치를 이용하고; (4)빠르고, 쉽고, 효율적인 비용으로 소량 생산 가동을 수용할 수 있도록 한다.

본 발명은 액체 몰딩에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 몰드 충진과 경화 공정중에 액체 몰딩 공정과 프레스(press)에 대한 액티브 제어(active control)에 관한 것이다.

본 발명의 부분을 구성하는 동시에 본 발명에 부합되는 첨부도면은 본 발명의 여러 구현예 나타내는 바, 이를 참조로 본 발명의 원리를 설명한다

도 1은 RTM 방법을 나타내는 개략도,

도 2는 SRIM 방법을 나타내는 개략도,

도 3은 상기 RTM 및 SRIM 방법에서 수지가 전진하는 주입상태를 나타내는 개략도,

도 4a는 본 발명의 일구현예를 나타내는 분해도,

도 4b는 압력 액튜에이터의 일례를 나타내는 도면,

도 5a-9는 본 발명의 방법이 진행되는 상태를 나타내는 단면도,

도 10은 단차가 진 형태의 상부커버를 나타내는 단면도,

도 11은 공/유압이 복합된 액튜에이터 시스템을 나타내는 개략도,

도 12는 인터버스(Interbus)콘트롤러 카드와 출력 모듈을 두 개의 조절된 압력간에 컴퓨터 제어 스위칭이 이루어지도록 밸브 시스템에 연결하는 방법을 나타내는 도면.

도 13은 구획화된 압력 몰딩 프레스의 설정을 나타내는 개략도,

도 14는 버스와 프레스 구성요소 계층에 의하여 형성된 구별층을 나타내는 다이어그램으로서, 각 계층간의 사용 관계를 나타낸다.

도 15는 사용자-인터페이스에 의한 프레스 제어 패널의 일례를 나타낸다.

이하, 본 발명의 장점과 목적이 상세한 설명에서 설명되고, 그 설명으로부터 본 발명의 구현예를 명백하게 이해할 수 있다.

본 발명에 따른 장점을 달성하기 위한 구현예로서, 첫번째의 관점은 제1몰드와 제2몰드를 포함하는 프레스에서 성형 구조물을 제조하는 방법을 포함하는 구획화된 압력 몰딩 프레스와 방법에 있다.

상기 제2몰드는 다수개의 압력 액튜에이터를 갖는 바, 각각의 압력 액튜에이터는 서로 독립적으로 작동 가능하다.

상기 방법은 제1몰드에서 소정의 두께를 갖는 프리폼의 위치를 설정시키는 단계와, 제1몰드에 선택된 수지량을 배치시키는 단계와, 상기 프리폼의 두께를 통하여 주입되도록 수지 리저버의 일부분을 하나 이상의 압력 액튜에이터로 선택 가압하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 방법은 수지가 주입된 프리폼을 경화시킨 후, 제1몰드로부터 경화된 수지-주입 프리폼을 제거하는 단계를 포함한다.

상기 위치의 설정 단계후, 상부커버가 프리폼상에 배치된다.

상기 상부 커버는 하나 이상의 압력 액튜에이터를 갖는 제1몰드에 밀봉되어진다.

다른 예로서, 상기 상부 커버는 기계적인 클램핑 장치에 의하여 제1몰드에 밀봉되어진다.

상기 수지 리저버는 상기 상부커버와 프리폼간에 형성된다.

상기 하나 이상의 압력 액튜에이터를 선택적으로 구동시키는 단계는 압력 액튜에이터 제어용 컴퓨터가 이용된다.

또한, 상기 컴퓨터는 최소한 제1센서와 반응하여 압력 액튜에이터를 조절한다.

상기 제1센서는 압력 또는 온도센서이다.

두번째 관점으로서, 본 발명은 제1몰드와 제2몰드를 포함하는 프레스에서 성형된 구조물을 제조하는 방법을 포함한다.

상기 제2몰드는 다수개의 압력 액튜에이터를 포함하고, 각각의 압력 액튜에이터는 독립적으로 작동한다.

상기 방법은 제1몰드에 선택된 원료량을 배치시키는 단계와, 상기 제1몰드에 합치되도록 하나 이상의 압력 액튜에이터가 선택 구동되어, 원료 리저버의 최소한 부분을 가압하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 방법은 원료의 경화 단계와, 제1몰드로부터 경화된 부품을 분리하는 단계를 포함한다.

상기와 같은 배치 단계전에, 소정의 두께를 갖는 프리폼이 제1몰드에 위치되고, 선택적인 액튜에이터의 구동 단계로 인하여 에비성형품의 두께를 통하여 주입되도록 원료가 가압된다.

세번째 관점으로서, 본 발명은 성형 및 경화된 원료에 의하여 형성된 몰딩 제품 제조용 기계장치를 포함한다.

상기 기계장치는 제1몰드와 제2몰드를 포함한다. 상기 제1몰드는 원료가 몰딩되고 경화되는 중에 원료를 고정시키기 위한 것이고, 성형된 제품의 제1면을 규정하는 것이다.

상기 제2몰드는 성형된 제품의 제2면을 규정한다. 상기 제2몰드는 다수개의 압력 액튜에이터를 포함하고, 각각의 압력 액튜에이터는 원료가 몰딩되는 중에 원료에 독립적으로 작동한다. 각각의 압력 액튜에이터는 원료가 경화되는 중에도 원료에 독립적으로 작동 가능하다.

부수적으로, 콘트롤러가 다수개의 압력 액튜에이터를 제어하게 된다.

또한, 하나 이상의 제1몰드 센서가 상기 제1몰드에 부착됨으로써, 상기 콘트롤러는 하나 이상의 상기 제1몰드 센서로부터 피드백을 수신한다.

보다 상세하게는, 하나 이상의 압력 액튜에이터 센서가 다수개의 압력 액튜에이터에 부착되어, 상기 콘트롤러는 상기 하나 이상의 압력 액튜에이터 센서로부터 피드백을 수신한다. 상기 콘트롤러는 하나의 컴퓨터를 포함한다.

네번째 관점으로서, 본 발명은 제품 몰딩용 기계장치에서 사용되도록 원료로 상부커버를 몰딩하는 방법을 포함한다.

상기 기계장치는 상부와 하부 몰드를 갖고, 상기 상부 몰드는 다수의 액튜에이터를 포함하며, 각각의 압력 액튜에이터는 독립적으로 작동한다.

상기 방법은 하부 몰드에 상부면을 갖는 시작품을 위치시키는 단계와, 상기 시작품의 상부면상에 원료를 배치시키는 단계와, 원료와 접촉되도록 상기 다수개의 압력 액튜에이터중 적어도 하나를 구동시키는 단계와, 상기 원료를 경화시키는 단계를 포함한다.

부가적으로, 상기 구동 단계는 원료에 적어도 하나의 압력 액튜에이터가 주어진 압력으로 적용되는 단계를 포함한다.

다른 예로서, 상기 구동 단계는 적어도 하나의 압력 액튜에이터가 미리 설정된 거리로 배치되는 단계를 포함한다.

또한, 상기 배치 단계 이전에 각 압력 액튜에이터가 단독적으로 시작품의 상부면과 접촉하도록 하강하고, 각 액튜에이터가 나머지 압력 액튜에이터에 관하여 상대적으로 일정한 위치를 유지하는 방법으로서 상기 다수개의 압력 액튜에이터는 동시에 상승하게 된다.

특히, 상기 구동 단계는 각 액튜에이터가 다른 압력 액튜에이터에 대하여 일정한 위치를 유지하는 방법으로서, 다수개의 압력 액튜에이터가 하강하는 단계를 포함한다.

전술한 일반적인 설명과 후술하는 상세한 설명은 모범적이고 해석적인 구현예로서, 본 발명으로 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 대한 실시예에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

전체 도면에 걸쳐서, 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면부호가 사용된다.

본 발명은 몰드를 채우는 시간의 감소와 최고 수준의 제어 과정을 제공하는 액체 성형 기술에 관한 것이다.

본 발명은 다른 액체 성형 과정의 단점을 피하고, 파이버 프리폼를 주입하는데 있어 다른 접근 방식으로 압축 성형한다.

도 5a-9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 존 압축 성형 과정은 성형되는 원료(22)이 위치해 있는 하부 몰드(20)를 이용한다.

대표적으로, 원료(22)가 단지 수지(34)만을 포함할지라도, 상기 원료(22)는 파이버 프리폼(24)과 수지(34)를 포함한다.

더구나, 수지(34)는 한가지 물질이 아니라 다양한 물질의 접합체 그리고/또는 충전재를 포함하기도 한다.

상부 몰드 어셈블리(26)는 원료(22)의 표면에 압력을 부여하는데 고려된다.

또한, 상기 상부 몰드 어셈블리(26)는 액튜에이터(28)가 배열되어 있다.

각각의 액튜에이터(28)는 하부 몰드(20)에서 원료(22)의 특정 부분 또는 구획(30)에 압력을 부여한다. 상단 커버(32)는 원료(22)의 상부에 위치되어 있다.

각 액튜에이터(28)에 의해 각각의 구획(30)위에 압축력을 부여함에 따라 몰드에 채우고 경화시키는 동안 얻어지는 원료(22)의 압력 분배의 제어가 완전하게 이루어진다.

도 5a-9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 존 압축 성형 과정의 대표적인 진행과정이다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 프리폼(24)는 몰드(20)에 채워지게 된다.

상단 커버(32)는 봉인되어 진공상태에 놓이게 된다.

상기 액튜에이터(28)는 프리폼(24)에 부가적인 압력을 발생시킨다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 한개 또는 그 이상의 중앙 구획(30a)는 액튜에이터(28)에 의해 압축되지 않고, 수지(34)는 미압축 구획로 상단 커버(32)를 통해 주입된다.

프리폼(24)과 상단 커버(32)의 사이에 형성된 수지(34)의 기포는 상기 프리폼(24)를 주입하는데 있어 리저버(36)로 이용된다.

중앙 구획(30a)에서의 압력은 서서히 증가하고, 이 구역안에서 상기프리폼(24)의 두께를 관통한 수지(34)를 가압한다.

전형적으로, 인접 구획(30b)에서의 압력이 상대적으로 높은 수준을 유지하는동안, 중앙 구획(30a)의 압력은 상승된다.

이것은 중앙 구획(30a)에 프리폼(24)의 두께를 관통해 이동하는 수지(34)를 가압하고, 인접 구획(30b)으로 상기 수지(34)의 이동을 방지한다.

중앙 구획(30a)이 두께를 관통해 주입될시, 인접 구획(30b)의 압력은 감소되고, 중앙 구획(30a)의 압력은 완전히 상승하고, 도 6에 도시된 바와 같이, 인접 구획(30b)으로 흐르는 리저버(36)을 가압한다.

그 결과, 한 구역에서 다른 구역으로 상기 수지(34)의 흐름은 매우 빠르다.

또한, 수지(34)가 프리폼(24)으로 흐르는 종래의 액체 성형 가압 과정을 비교하자면, 그것은

도 7에 도시된 바와 같이, 그 사이클은 수지(34)가 상단 커버(32)까지 도달하기 까지 반복된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 프리폼(24)는 완전히 주입되고, 그 부분(38)이 경화되고, 상기 부분(38)의 끝단이 몰드(20)에서 제거된다.

본 발명에 따른 존 압축 성형 과정과 프레스(10)는 몇가지 부가적인 특징을 제공한다.

주입시, 전방으로 흐르는 수지(34)는 용접선을 만들고, 틈을 만든다.

본 발명에 따른 과정은 액튜에이터(28)의 사이클에 의해 이러한 용접선과 틈을 제거하거나 감소시킬 수 있다.

각각의 액튜에이터(28)나 다수의 액튜에이터(28)의 제어는 특정 구획(30)에 부여된다.

상기 액튜에이터(28)의 사이클에 의해, 이 구획에서의 수지(34)는 완전히 혼합된다.

따라서, 초기 수지(34)의 주입후, 상기 액튜에이터(28)은 완전한 파이버를 젖게하는 프리폼(28)을 통해 수지(34)에서의 미세한 흐름을 만드는 사이클을 변경할 수 있다.

또한, 예를 들어, 두께 그리고/또는 다공성이 다양한 프리폼(24)는 수지의 불규칙한 형태에 관계없이 주입된다.

액튜에이터 제어 알고리즘은 필요 또는 우선 유동양식을 적응시키도록 발전된다.

몰드면의 상부에 공급되는 상단 커버(32)는 하부 몰드(20)로 세팅하는 프리폼(24)에 액튜에이터(28)에 의해 부여된 압력을 전달한다.

상기 상단 커버(32)는 액튜에이터(28)의 운동에 적응되도록 충분한 가용성이 필요하다. 그리고, 변화 지역과 구획(30) 사이에서 적응되도록 충분한 경도가 필요하다.

상단 커버(32)의 하부면(42)은 프리폼(24)의 형태로 성형된다.

작동중에 상단 커버(32)는 프리폼(24)에 자리하고, 봉인되어 있으며, 하부 몰드(20) 상에 있다.

상기 상단 커버(32)가 가요성을 가지고 있기 때문에, 상기 액튜에이터(28)가릴리스(release)되거나 부분적으로 릴리스될시, 그것은 상기 프리폼(24) 대신에 수지(34)의 흐름을 변형시킬 수 있다.

상기 상단 커버(32)는 그 상단 커버(32)의 상부면(44)가 단차지게 형성되어 있다.

상기 상부면(44)은 다수의 액튜에이터(28)가 닿는 부분 또는 단차에 형성된다.

도 10에 도시된 바와 같이, 상기 액튜에이터(28)의 축에 각 단차는 수직이다.

상단 커버(32)의 하부면(42)는 상단 몰드면(40)에 형성된다.

따라서, 상단 커버(32)의 하부면은 프리폼의 끝단(38) 형태의 윤곽을 나타낸다.

각각의 액튜에이터(28)에는 하부면(42)에 관계없이, 상단 커버(32) 상부면(44)의 단차(46)에 힘을 부여하는 평면 바닥패드(48)가 형성되어 있다.

이것은 상단 커버(32)에 접근하고, 상단 커버(32) 상부면(44)에 유사 형태의 단차를 제공하며, 성형된 형태의 독립적인 프레스(10)의 배치와 디자인을 고려한다.

그 때문에, 동일한 프레스를 통해 다른 몰드를 만들도록 가요성이 요구된다.

상기 상단 커버(32)의 실제 제작의 가능한 한가지 시나리오의 시작은 상기 상단 커버(32)의 하부면(42)가 한정될 수 있도록 하부 몰드(20)로 원형부분(50)을 삽입하는데 있다.

상기 액튜에이터(28)는 그 자리에 록킹된 원형의 상부면에 내려오게 되고, 록킹된 액튜에이터(28)가 설치된 평판은 상기 원형 부분(50)과 액튜에이터(28) 사이에 갭을 만들어 올릴 수 있다.

선택된 상단 커버의 물질은 직/간접적으로 하부 몰드(20)에 있는 원형 부분(50) 위에 붓게되고, 주입되며 그렇지 않으면 위치된다.

여전히 그 자리에 록킹되고, 그 자리에 내려 올 수 있는 액튜에이터(28)가 설치된 상부 평판(60)은 상단 커버의 두께와 상단 커버의 물질의 경화됨이 없이 원위치와 동일하다.

상기 상단 커버(32)의 실제 제작의 가능한 다른 시나리오의 시작은 몰드 디자인에 있다.

예를 들어, 형태를 가진 몰드를 디자인하는데 이용하는 캐드/캠과 같은 소프트 웨어는 몰드가 상단 커버(32)의 상부면(44)에 대해 적당한 액튜에이터 단차의 외형이 형성된 분리 블록을 자동으로 디자인하는 배치와 기계화가 될시에 선택되어진다.

상기 외형은 값이 싼 도구 물질로부터 기계화가 되고, 상단 커버(32)의 상부면(44)에 대해 몰드로 이용된다.

선택적으로, 다양한 이유에 있어서, 그것은 단차진 상단면을 가지지 않는 상단 커버(32)를 이용하기도 한다.

예를 들어, 단차(46)두께의 변화는 크게 변화하는 상단 커버(32)의 경도가 원인일 수 있다.

그와 같은 경도의 변화는 일측의 구역에서 타측의 구역까지 움직이는 수지 리저버(36)가 보통 인정하는 상단 커버(32)의 일정한 편향을 방지한다.

이러한 경우, 액튜에이터(28)의 패드(48)는 끝단 부분(38)의 바람직한 형태에 거의 일치하게 디자인된다.

상기 상단 커버(32)의 제작 또는 성형은 액튜에이터(28)의 수요가 그자리에 록킹되거나 또는 액튜에이터 단차 외형 블록 수요가 상단 커버(32)의 상부면(44)을 성형하든지 상술한 바와 동일하다.

액튜에이터(28)의 패드(48)는 상기 부분(38)이 상부면에 거의 동일하기 때문에 상단 커버(32)는 일정한 두께를 가지고 있고, 상단 커버 물질 수요는 바람직한 두께를 가진 원형 부분에 놓여있다.

사실, 몇가지 적용에 있어, 상단 커버(32)는 몰드를 실링할 목적으로 얇고, 평평한 시트가 될 필요가 있고, 그러한 경우에 얇고, 평평한 천연 합성 고무 시트와 같은 물질은 상단 커버(32)의 형태이다.

상기 천연 합성 고무 물질은 부분적으로 경화된 상태로 공급된다. 그것은 마지막 경화에 대해 프리폼(24)에 일치한다.

반대로, 만일 몰드가 상단 커버(32)의 상부면을 성형할 목적으로 요구된다면, 그것은 캐드/캠 소프트웨어로 부터 직접 디자인될 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 액튜에이터(28)의 패드(48)는 끝단 부분(38)의 상단면에 동일하거나 거의 동일하게 제작될 수 있다.

이것은 몰드에서 원형 부분위에 패드 물질을 캐스팅하고 경화시키며, 적당한수의 조각으로 패드 물질을 자르는것에 의해 만들어진다.

다른 가능한 제작에 있어, 액튜에이터(28)의 패드(48)와 상단 커버(32)는 필수의 장치로 성형될 수 있다.

이러한 형태는 만일 끝단 부분(38)의 절곡면에 갑작스런 변화가 없다면, 수지가 주입된 단차가 작을시, 액튜에이터 운동의 범위에 특히 적용되고, 액튜에이터(28)에 형성된 패드의 부착은 분명한 경사도 또는 작동각도를 인정하게 된다.

상술한 동일 패드의 제작에 있어, 필수 패드(48)와 상단 커버(32)는 몰드에서 원형 부분 위에 캐스트 될 수 있고, 그러한 상황에서 경화될 수 있다. 상기 필수 패드와 상단 커버는 액튜에이터(28)에 부착됨에 따라, 액튜에이터(28)는 매우 작은 상대적인 운동으로 제한된다.

상기 상단 커버 물질 선택의 주 초점은 게속적인 압축 외형과 인접 지역(30) 사이에 허락되는 충분한 경도를 가지는 동안, 충분한 수지 리저버을 공급하기 위한 충분한 가요성이 확인된다.

성형 부분의 굴곡도가 높을시에 상기 경도는 상기 상단 커버(32)를 변형시키거나 손상시키는 것을 막는데 충분하게 높다. 더구나, 생산하는데 요구되는 많은 수의 사이클은 피로와 마멸의 저항이 있는 상단 커버 물질을 요구한다.

게다가, 액체 성형 과정은 최대의 온도와 반복적인 열 사이클링을 작동하는 능력을 요구한다.

액체 성형 과정에 사용되는 많은 다른 수지 시스템의 양립성은 상단 커버 물질을 선택할 시에 관계된다. 최종적으로, 선택 물질은 적절히 변형될 뿐만 아니라 높은 굴곡도의 부분에 충분히 동일하도록 가요성을 가진 시트 형태로 이용된다.

상단 몰드면(42)을 형성한 가요성을 가진 상단 커버(32)는 천연 합성 고무가 보강된 파이버 또는 비닐이 한정된 러버로 제작된다. 하부 몰드면(62)에 형성된 상단 커버(3)를 봉인하는 것은 바람직하다.

그러한 밀봉재를 공급하는 두가지 대체 방법은 현존해 있다.

첫번째 옵션은 몰드 틈주위의 하부 몰드(20)에 상단 커버(32)를 누르는 메카니즘을 가지는 것이다.

예를 들어, 이러한 메카니즘은 공기에 의해 작용하고, 액튜에이터(28)와 비슷하다. 다른 옵션은 간단한 메카니즘 클램프이다.

이러한 면에서, 상단 커버(32)는 상부 평판과 연결되고, 상기 상부 평판과 같은 하부 몰드(20)에 형성된 상부 몰드 어셈블리(26)의 밀봉은 상기 하부 몰드의 위치로 하강하게 된다.

밀봉재(64)는 상단 커버 물질로 자체적으로 성형되거나 분리 플레이트, 가스켓, O-링 등으로 성형된다. 더구나, 하부 몰드(20)에 형성된 상단 커버(32)를 밀봉하는 방법은 네트(net)형상으로 되어 있으며, 끝단 부분(38)의 성형은 트림 성형이 요구되지 않는다.

상기 상단 커버(32)는 도 13에 도시된 바와 같이, 분사 노즐, 삽입부, 센서, 그물 플레이트를 포함하는 다양한 고정부재(66)와 상호 작용하거나 포함된다.

최종적으로, 그것은 상단 커버(32)에 온도 제어를 포함하는 것이 바람직 하다. 다른 방법으로, 온도 제어는 물질의 선택을 통해 이루어진다.

예를 들어, 상단 커버 물질은 잘게썬 파이버와 같은 첨가물을 포함한다.

상기 상단 커버(32)는 예를 들어, 금속층을 포함한, 하나 또는 그 이상의 물질로 이루어진 멀티층으로 구성된다. 온도 제어는 또한 열적으로 투명한 상단 커버(32)를 소유함에 의해 이루어진다. 더구나, 작동 온도 제어는 상단 커버(32)로 구체화된다.

몇가지 경우에, 전기적인 상단 커버의 히팅은 가장 뛰어난 옵션이다.

상기 액튜에이터(28)의 배치는 특정 부분, 프리폼(24)의 중앙 구획(30) 또는 성형 부분에 적용 압력이 공급된다. 이러한 액튜에이터(28)은 공기압, 수압, 전기 또는 전자기적으로 구동시키는 시트템을 포함한다.

각각은 압력 전환 플레이트(70)을 경유해서 프리폼(24)의 특정 부분 또는 중앙 구획(30)에 압력을 부여한다. 상기 액튜에이터(28)의 배치는 컴퓨터 제어이다.

액튜에이터(28)의 배치는 평판(60)에 부착되고, 상기 평판의 상하강은 액튜에이터(28) 배치의 상하강에 의한 것이다.

따라서, 예를 들어, 압력은 각각의 액튜에이터(28)의 운동을 록킹하는 것에 의해 프리폼(24)에 부여된다. 다음으로, 간단하게 평판을 하강시킨다.

또한, 압력은 평판의 운동을 록킹하는 것에 의해 프리폼(24)에 부여된다. 그리고 난후, 하나 또는 그이상의 각각의 액튜에이터(28)를 작동시킨다. 상기 액튜에이터(28)의 저부 끝단은 압력 전환 플레이트(70)에 형성된다.

압력 전환 플레이트(70)는 액튜에이터(28)에 견고하게 부착되거나, 상기 부차근 하나 또는 그 이상의 자유도를 고려한다. 예를 들어, 그것은 볼 조인트를 경유해서 액튜에이터(28)에 압력 전환 플레이터(70)를 부착하는 것은 바람직 하다.

더구나, 만인 하나 또는 그이상의 자유도가 상기 부착을 고려한다면, 하나 또는 그이상의 운동에 대한 저항은 바람직하다. 예를 들어, 볼 조인트는 미리 장착된다.

전환 플레이트(70)의 크기, 형태와 물질은 끝단 부분(38)의 상단면의 기하학에 의해 결정되고, 인접한 플레이트(70) 틈의 보충의 정렬에 대한 수요에 의해 결정된다. 예를 들어, 연동적인 틈, 열 전달 그리고, 열팽창, 프리폼(24)에 적용된 요구 압력들에 의해 결정된다.

만일 상단 커버가 단차지면, 상술한 바와 같이, 액튜에이터(28)의 전환 플레이트(70)는 간단한 블록이 될 필요가 있고, 알루미늄 또는 스틸로된 기계가 될 필요가 있다.

그러나, 만일 상단 커버가 단차지지 않는다면, 전환 플레이트(70)는 상단 커버(32)의 상부면(44)에 동일하거나 거의 동일하다. 패드(48)는 상단 커버(32)의 상부면(44) 또는 프리폼(24)의 상부면과 거의 동일하다.

만일 상부 커버가 형성되지 않는다면, 전환 플레이트(70)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 접착력이 있는 공기 패드는, 전환 플레이트(70)에 고정된다.

단차진 패드 시트는 단차진 상단 커버의 제작 방법와 동일한 방법으로 성형된다. 액튜에이터(28)는 패드 시트를 단차지게 하고 나서, 각각의 액튜에이터(28)의 패드(48)를 절단한다. 각각은 전환 플레이트(70)에 접착하게 된다.

상기 프리폼(24)에 압력을 부여하는 동안 또는 성형된 부분(38)이 안에서의 간섭으로 끝나지 않는 동안, 패드 물질의 경도는 패드(48)의 변형과 같다. 피로, 마멸, 그리고 열전달 특성은 물질 선택 과정에서 고려된다.

더구나, 만일 압력이 순환하는 동안, 액튜에이터(28)가 상승,하강할 시, 패드(48)는 서로를 마찰한다. 패드 사이에서의 미끄럼 마찰은 최소화된다.

마침내, 중앙 구역(30)에서의 필요 내성과 고려는 상단 커버(32)의 경도 고려 뿐만 아니라 과정의 요건에 의해 영향을 받는다. 예를 들어, 고온의 과정은 패드의 열팽창을 고려하는 추가 제거를 요구한다.

몇가지 적용에서, 그것은 액튜에이터(28)사이의 기계적인 록킹 영역을 제공하는것이 바람직하다.

이러한 록킹 영역은 액튜에이터(28)가 적당한 공간을 유지하고, 정렬하며, 더구나 측면 하중을 나누는 액튜에이터(28)는 굴곡 성형된다. 그것은 전호나 플레이트(70)와 패드의 온도 제어를 포함한 액튜에이터(28)의 온도 제어를 제공하는 몇가지 적용에 있어 바람직하다.

그러한 능동적이고 수동적인 전환 플레이트와 패드의 온도 제어는 상단 커버에 고려되는 온도 제어를 제공할 수 있다.

상기 액튜에이터(28)의 온도 제어는 주입, 경화 과정의 제공을 제어하는 큰 제어도에 바람직한 존 온도 제어를 고려할 수 있다. 게다가, 온도 제어 메카니즘의 결합은 상단 커버를 비교할 시보다 액튜에이터(28)에서 더 용이하게 된다.

열적으로 투명한 상단 커버(32)는 액튜에이터(28)에 적용한 온도 제어의 제공을 고취한다. 특히, 압력과 온도 센서인 센서(72)의 다양함은 주입과 경화 과정을 제어하고 모니터링하는 목적이 있고, 전환 플레이트(70)에 부착될 수 있으며, 쉽게 액튜에이터 패드(48)로 성형된다.

상기 액튜에이터(28)는 수지 리저버(36)을 채울 수 있도록 충분하게 기울어지는 상단 커버를 충분히 이동시킬 수 있다. 필수 이동의 크기는 상단 커버(32)의 경도, 프리폼(24)에 적용한 압력, 액튜에이터(28)의 크기와 형태, 기하학에 달려있다.

예를 들어, 상단 커버(32)의 경도는 가요성을 가진 상단 커버(32)보다 액튜에이터(28)의 이동을 덜 요구한다. 큰 리저버(36)은 둘레에 수지(34)를 저장한다.

그래서, 가요성을 가진 상단 커버(32)와 액튜에이터(28)의 이동은 요구되어 진다. 그래서, 가요성의 상단 커버(32)와 액튜에이터(28)의 이동은 요구된다.

더구나, 상기 액튜에이터(28)는 적절하게 프리폼(24)를 압축하여 이동하는데 충분하고, 상부 평판(60)에 장착된다.

완전한 상부 몰드 어셈블리(26)(상부 평판, 액튜에이터, 전환 플레이트, 패드와 상단 커버등을 포함하여)은 끝단부(38)의 제거를 인정하는 각각의 경화 사이클의 끝으로 보내진다. 상기 상부 몰드 어셈블리의 상승, 하강은 전기적으로 볼 스크류를 작동시키거나 동일한 배치를 가져온다.

본 발명의 과정을 변경하는 생산 라인은 외측의 프레스(10)에 설치되고 장착되며, 주입과 경화를 위해 프레스(10)로 회전되는 몇개의 하부 몰드(20)로 구성되어 있다.

이러한 경우, 전달 시스템은 상부 몰드 어셈블리(26)로 하부 몰드아 프리폼 어셈블리를 자동 배치할 뿐만 아니라 히팅/쿨링 라인의 자동 연결을 포함하여 하부 몰드(20)와 프리폼(24)를 작동시킨다.

높은 체적 생산상황에서, 빠른 릴리스 시스템(74)은 제어 라인, 히팅/쿨링 라인, 와이어 또는 액튜에이터(28)로부터의 다른 라인과 연결되어 있지 않다.

그것에 의해, 평판(60)으로부터 액튜에이터(28)의 릴리스를 촉진하는 것은 상기 액튜에이터(28)의 유지와 보수가 쉽다. 더구나, 프레스(10)가 다양한 몰드로 사용되는 동안, 빠르고 쉽게 액튜에이터(28)를 대체한다.

그에 의해, 시스템의 하중 커패시티 그리고/또는 이동을 조정하는 것은 매우 매력적이다. 상기 액튜에이터(28)의 고려는 바람직한 상황에서 각각 조정될 수 있다.

예를들어, 스틸 용해로를 옮기는 집게를 작동하는 것과 유사한 마찰 그리고/또는 그루브-기초 시스템은 각각의 액튜에이터(28)의 높이에 적응하여 효율적으로 작동할 수 있다.

상기 적응은 평판에 설치된 액튜에이터(28)의 장착 또는 액튜에이터(28)와 전환 플레이트(70)의 실린더 장치 사이에 커넥팅 로드에서 할 수 있다.

고 생산량 프레스에서, 전환 플레이트(70)는 견고하게 액튜에이터(28)에 부착되고, 상단 커버(32)는 단차져 있다.

저 생산량 프레스에서, 전환 플레이트(70)는 많은 몰드와 상단 커버(32)를 작동시킬 수 있도록 디자인되고, 액튜에이터(28)에 축고정될 수 있다. 그러한 축고정은 바이어스 요소를 포함한다.

몇가지 경우에, 액튜에이터(28)가 설치된 전환 플레이트(70)를 연결하는 빠른 릴리스 고정 메카니즘은 바람직하다.

본 발명에 따른 과정의 장점은 큰 구획(30)가 프리폼(24)를 관통하는 수지(34)를 주입시키는 것을 돕는 것이다. 매우 유연하게 굴곡된 큰 부분(38) 또는 파이버가 작게 분할된 부분(38)에 대해 특히 진실이다.

이러한 경우, 구획(30)의 대부분, 상단 커버 부분 그리고, 액튜에이터(28)의 대부분을 포함하는 구획 그룹에 있어 한정된다.

액튜에이터(28)의 바로 가까이의 지역인 각 구획 그룹은 부분적으로 견고하다. 그러나, 액튜에이터(28)와 근접하지 않는 지역은 다소 가요성을 띤다.

구획 그룹에 있는 액튜에이터(28)는 분리되기 때문에, 이러한 기술은 액튜에이터(28)의 수를 감소시키나, 한축 이상을 따라 수지(34)가 제어되게 된다. 이러한 기술은 액튜에이터(28)가 상단 커버로 직접 부착되는 지점에 한개의 단차를 취할 수 있다.

상술한 바와 같이, 상단 커버(32)는 상단 커버(32)와 프리폼(24) 사이에서 수지 리저버의 이동을 고려하기에 충분히 가요성을 가지고 있다.

그러나, 상기 상단 커버(32)는 고파이버 체적편 프리폼를 통해 수지(34)를 주입하는 압력을 전달하기에 충분히 견고하다. 작동중, 상기 액튜에이터(28)는 프리폼(24)가 마지막 파이버 체적편을 결합시키는 충분한 압력을 제공해야 한다.

그러나, 상기 액튜에이터(28)는 프리폼(24)를 손상할 만한 높은 압력을 가지고 있지 않다. 구획의 크기와 경사는 액튜에이터(28)에 주어진 축외부 하중을 결정한다.

주어진 축외부 하중에서, 경사진 구획(30)는 액튜에이터(28)의 중심축에 대해 비스듬한 면을 갖는다. 그러므로, 평평한 구획와 상대적인 경사진 구획는 바람직한 마지막 파이버 체적편에 도달하는 액튜에이터(28)로부터 높은 축외부 하중을 요구하게 된다.

다른 외부 하중 커패시티를 가진 액튜에이터(28)는 끝단부(38)를 통해 일정한 파이버 체적편에 도달되도록 요구되어진다. 다양한 체적편을 가진 상기 끝단부는 본 발명의 과정을 이용해서 특별하게 디자인되고, 용이하게 제작될 수 있다.

더구나, 경사진 구획(30)에 주어진 압력은 액튜에이터(28)에서 발전한 측면 하중을 야기할 것이다.

이러한 측면 하중의 크기는 일반적으로 부여된 축하중, 상단 커버(32)의 상부면(44) 또는 성형부(38)의 경사와, 평판(60)에 형성된 액튜에이터(28)의 상부와 상단 커버(32)에 형성된 액튜에이터(28)의 저부를 결합하는 메카니즘의 기능이 있다.

액튜에이터(28)는 크기대로 분류되고, 이러한 측면 하중을 옮기도록 디자인되어 있다. 다른 메카니즘은 끝단부(38)에 압력을 부여하기도 한다.

약술하는 방법은 직접 또는 상단 커버(32)를 통해서, 프리폼(24)에 압력을 부여하는 액튜에이터(28)로 주로 논한다. 그러나, 본 발명에 따른 관점에서, 다른 적당한 메카니즘은 이용되기도 한다.

예를 들어, 압력은 적당한 크기와 형태를 가진 팽창성의 백을 이용하여 적용된다.

본 발명에 따른 과정은 작동된 상부 몰드면의 많은 형태로 이용되지만, 상기 액추에이션 시스템은 공기문제를 포함한다. 종래의 과정과 비교하여, 본 발명의 과정은 저압 성형 작동이다.

일반적으로, 공압 장치는 수압 장치보다 싸고 깨끗하다.

공기를 이용한 주요 단점은 요구 주입과 성형 압력에서 액튜에이터(28)를 작동하는 충분한 공기압을 발생시키는 것, 시스템에서 일시적으로 큰 압력을 받는것 그리고, 고압도와 고흐름도를 조절할 수 있는 밸브의 비용이 급상승하는 것이다.

예를 들어, 액튜에이터(28)를 경유해서 프리폼에 부여된 400psi 압력의 디자인 상태에 도달하도록, 상당히 높은 공기압은 실린더 장치에서 필요하게 된다.

비싼 2웨이 3포트 직접 솔레노이드 밸브와 프로포셔널 서보 밸브와 같은 밸브는 높은 공기압을 조절할 수 있다.

실린더 축에 부착된 다수의 피스톤을 가진 다중 실린더가 있는 공압 실린더 장치의 디자인은 외부힘이 증가된 실린더의 증가를 가져온다.

예를 들어, 150psi 공기로 작동하는 네개의 피스톤을 가진 실린더 장치는 550psi공기로 작동하는 실린더의 외부힘을 가질 수 있다.

한가지 단점은 프레스(10)에 높은 굽힘 하중이 발생하고, 많은 공간을 차지하는 긴 실린더로써, 다중 실린더를 가진 공압 실린더 장치의 디자인이 어렵다는 것이다.

공압 액튜에이터(28)의 다른 단점은 상기 액튜에이터(28)가 상단 커버나 프리폼와 접촉하여 오기전에 일정 거리를 이동할 시 또는 바람직한 압력이 적용될 시, 접촉하기 위해 채워져야 하는 실린더량은 작동하지 않는 높은 공기압으로 채워져 있다는 것이다. 이와 같은 비효율성은 공기 소비를 크게 증가시킨다. 공압 문제를 해결하지 않는다면, 수압의 이용으로 전환한다는 것이다.

일실시예는 액튜에이터(28)의 수압 실린더와 베어링면의 통합을 포함할 수 있다. 이너 실린더의 외경은 작동하는 액튜에이터(28)면에 부착된 그라운드 실린더의 안에서 슬라이드하는 판베어링과 같은 기능을 갖는다.

이러한 실시예는 주요 문제를 푸는 최소한의 굽힘 모멘트와 베어링면의 상당한 크기의 결과이다. 모든 수압 해법을 가진 문제는 이동 범위를 넘는 액튜에이터(28)에서의 압력을 제어할 필요가 있다.

상술한 바는 공기가 압축 매개체이고, 이동의 작은 변화가 압력의 작은 변화에 기인하는 것처럼, 공압으로 이루기가 쉽다.

수압 실린더 장치에 있어, 그 피스톤의 위치에서의 작은 변화는 실린더의 압력을 0으로 떨어뜨리는 한편, 바람직한 액튜에이터(28) 압력이 공급압력과 다르다면 완전한 스트로크를 넘는 제어 압력을 유지하는 것은 매우 어렵다.

이러한 문제는 수압 작동유 리저버에 영향을 미치는 공기압 근원으로 구성된 수압 축압기의 이용에 따른다.

도 11에 도시된 바와 같이, 공기압/수압 복합 시스템(80)은 정확한 압력으로 효율적인 수압을 제공하도록 디자인되어 있다.

수압 작동유의 체적은 이중 압력 시스템으로 이용될 수 있는 프리폼(24) 또는 상단 커버(32)와 접촉하는 전환 플레이트(70)가 작동하는 액튜에이터(28)의 작동 실린더(82)에 공급한다. 저압 펌프(84)는 상단 커버(32) 또는 프리폼(24)에 접촉하는 전환 플레이트(70)를 이동하여 이용할 수 있다. 상기 시스템(80)은 고압을 공급한다.

고압 작동유(2000psi이상)는 공기압 보조 펌프의 배열에서 만들어진다.

두 실린더는 첫째, 공압 실린더(86), 두번째, 수압 실린더(88)로 결합될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 만일 구역비가 20:1이라면 100psi 숍에어로의 상승은 2000psi 수압으로 귀착될 수 있다.

결과적인 시스템은 정확한 공기압의 압력 제어를 가진 수압의 압축 작용을 제공한다. 2단 수압 시스템은 고압 작동유가 상단 커버(32) 또는 프리폼(24)를 접촉하는 액튜에이터(28)의 작동이 낭비되지 않는 것과 같이, 증가된 효울성을 고려한다.

본 발명의 과정에서 이용된 하부 몰드(20)의 디자인과 제작의 고려는 SMC과정에서 이용된 몰드를 고려하는 것과 유사하다.

몰드의 경도는 물질의 선택과 몰드의 기하학이 둘다 충돌하는 이슈의 핵심이다. 몰드 물질의 경도는 디자인과 큰 생산량이 관련된 다른 핵심 사항이다. 몰드면을 통한 열전달 커패시티는 하부 몰드(20)가 열제어로 이용된 것과 같이 중요하다.

수지 시스템에서의 몰드 물질의 양립성은 관계가 있다.

스틸 몰드는 일반적으로 대부분의 수지와 양립하지만, 다른 몰드 물질은 문제를 야기할 수 있다. 모든 몰드, 비용, 제작의 용이성, 물질의 이용은 중요한 고려 대상이다. 온도 제어 시스템은 종래의 몰드로의 정확성으로 디자인되고 제작된다.

그리고, 본 발명의 하부 몰드(20)는 주입 그리고/또는 경화 과정이 이루어지는 동안, 열의 제거와 부합을 위한 방법과 같다는 점에서 예외가 없다. 기술의 다양성은 온도 제어를 가진 하부 몰드(20)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 스틸, 금속 또는 다른 기계로 만들 수 있는 몰드는 내부 쿨링라인으로 제공될 수 있다.

온도 제어는 십자로 드릴링한 벌집형 지지 물질에 의해 제공된다.

샌드위치 건축, 알루미늄 벌집, 동일한 무게를 가진 고체 플레이트에 견고성을 부여 그리고, 쿨링 또는 히팅 에어는 열전달의 목적으로 십자로 드릴링한 통로를 통해 통과할 수 있다.

다른 온도 제어 계획은 일반적으로 적당한 기술중에서 보통의 기술을 가진 사람이 알 수 있다. 몰드의 굴곡은 프레스(10)의 많은 다른면에 영향을 미친다.

일반적으로, 덜 급한 경사 또는 굴곡을 가진 몰드는 바람직하다.

굴곡이 증가함에 따라, 구획(30)의 효율적인 지역은 압력이 감소하는 액튜에이터(28)에서의 주어진 힘에 의해 프리폼(24)에 적용될 수 있도록 증가한다. 부가적으로, 아주 급한 경사는 주변 지역 뿐만 아니라 액튜에이터(28)에 높은 측면 하중을 형성한다.

큰 굴곡은 상술한 바와 같이, 액튜에이터(28)에 의한 상단 커버(32)의 손상, 또는 하락의 정도가 증가한다. 상술한 상단 커버(32)에서, 다양한 센서는 하부 몰드(20)로 공급된다. 온도, 압력, 습도와 다른 센서는 모니터로 이용되고, 주입과 경화과정을 제어할 수 있다. 그러한 많은 센서는 하부 몰드(20)의 면에 장착된다.

다른 센서는 상단 커버(32)로 성형될 수 있거나, 각각의 액튜에이터(28)로 성형될 수 있다. 상기 센서는 간단히 복합적인 몰드면으로 성형될 수 있다.

프리폼

본 발명의 공정은 액체 복합 성형에서 섬유를 가지는 프리폼을 주입함에 따른 문제점들을 제기하면서 최초로 착상되었다. 그러나, 본 발명은 모든 액체 몰딩 작업에서 똑같이 중요하나 프리폼(24)이 그것의 빠른 수지분배능력을 이용하는데 이용되도록 요구하지는 않는다. 프리폼은 통상 섬유를 가지는 복합소재의 보강재와 다루어지는 동안 섬유의 형상과 방향(orientation)을 유지하도록 도와주는 바인더 또는 기타 다른 작용제(agent)로 구성된다. 프리폼은 또한 최종 제품에서 요구되는 표면막(surface veil), 삽입물, 코어, 리브(rib), 또는 기타 다른 재료들을 포함할 수 있다.

본 발명의 공정은 재료 또는 프리폼(24)의 조립공정에 대한 어떠한 가정도 없다. 프리폼은 다공성 고체로부터 진공까지의 영역을 포함할 수 있고, 액체와 함께 주입하는데 필요한 사이에 끼인 임의의 것이다.

수지 시스템의 사출

프리폼(24)과 상부 커버(32) 사이에 형성된 저장용기(36)로의 수지(34) 사출은 바람직하게는 다양한 비율 특성을 갖는 사출기에 의해 실시될 수 있다. 다양한 비율 특성은 사출기로 하여금 상이한 많은 수지 시스템들을 사출할 수 있게 하는유연성을 가지게 한다. 대표적으로, 이러한 사출기에 대해서 유일한 제한성은 그 사출기의 폴리우레탄을 사출할 수 있는 능력이며, 이것은 다른 대부분의 수지들과는 상이한 장비를 요구한다. 그러나, 생산환경에서 폴리우레탄의 이용 가능성이 낮고, 상기 사출기에 대한 제한성은 본 발명의 실시에 대한 제한성은 아니다.

일반적으로, 수지(34)의 사출은 수지 시스템의 필요물에 따라 반응 사출 성형(reaction injection molding) 또는 수지 트랜스퍼 성형(resin transfer molding)의 변형일 수 있다. 특정 수지 시스템의 선택은 일반적으로 공정변수들, 최종 이용의 응용 특성, 비용, 가용성 등에 근거하고 있다. 본 발명의 공정은 거의 모든 알려진 수지 시스템들:급속 및 완속 경화 수지 시스템, 고점도 및 저점도 수지 시스템, 흡열 및 발열 경화 수지 시스템 및 그 중간 영역에 있는 모든 수지 시스템에 적용될 수 있다.

어떤 경우에 있어서, 특정 수지 시스템의 경화 도중 열적 특성은 몰드의 요구되는 온도 능력을 결정할 수 있다.

또한, 본 발명의 공정은, 바람직하게도 상기 공정이 만족할 만한 몰드방출특성들을 가지는 수지 시스템으로 실시됨에도 불구하고, 수지 시스템에 포함되는 첨가제 또는 충전재에 따른 어떠한 제약도 받지 않는다. 어떤 수지 시스템들은 그들의 몰드방출특성들을 개선시키기 위하여 첨가제들을 필요로 하는 반면에, 나머지 다른 수지 시스템들은 우수한 고유 몰드방출특성들을 가진다. 충전재들은 수지들의 비용을 절감시킬 수 있고, 다른 첨가제들은 표면 마무리를 확실히 개선시킬 수 있다.

또한, 몰드 캐비티(cavity)를 비우기 위하여 진공펌프가 구비되는 것이 바람직하다. 진공포트의 위치와 수는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 누구나 결정할 수 있는 설계 변수들이다. 진공펌프의 이용은 몰드 캐비티가 시일링되어야 하는 것을 요구한다. 전술한 바와 같이, 몇 가지의 선택사항들이 상부커버(32)를 하부 몰드(20)에 시일링하기 위하여 존재한다.

또한, 통상적으로, 상기 상부 커버(32)는 압력 액튜에이터(28)들 사이를 시일링하게 된다. 그러나, 본 발명에 따른 공정의 몇 가지 실시가 상부 커버(32)를 이용하지 않으므로, 수지(34)가 누출되는 것을 방지하기 위하여 각 압력 액튜에이터(28) 사이에 상부 커버(32)와 분리 및 구분되는 시일부재를 필요로 할 수 있다.

인발(pultrusion)

본 발명의 공정은 인발성형공정에 쉽게 적용될 수 있다. 본 발명의 공정을 상기 인발성형공정에서 실시함에 있어서, 인발 다이는 각 구획 그룹이 개개의 액튜에이터에 의해 제어되는 구획들로 분할된 채 몇 개의 구획 그룹들로 분할될 수 있다.

상기 제1실시예의 공정에서와 같이 프리폼(24) 상측으로 저장용기(36)가 이동하는 것에 대비하여, 인발성형에서는 프리폼(24)이 저장용기(36) 전에 당겨질 것이다. 각 구획그룹에서 상기 압력 액튜에이터(28)는 제1실시예와 관련하여 설명한 바 공정에서와 유사하게 작동될 것이다(수지의 유동, 주입, 저장용기 전달 및 최종 파이버(fiber) 체적률로의 압축을 방지하기 위한 프리폼의 클램핑).

인발성형공정에 적용된 바의 본 발명의 공정은 다이에서 클램핑 로드를 줄이거나 상기 구획들을 제품과 함께 이동시킴으로써 다이로부터 최종 제품을 당기는데 요구되는 부하를 줄일 수 있다. 당기는 힘이 상대적으로 작게 요구됨으로써 큰 표면적을 가지는 보다 큰 단면의 제품을 인발시킬 수 있게 된다.

당김부하는 종래의 인발성형에서 일정치 않다. 보강재 롤이 모두 사용되었을 때 다음 롤이 이전 롤의 끝에 이어져야 한다. 최종 부분에서 연속성 및 강도를 확실히 해주기 위해서는 두 롤의 단부 끝이 겹쳐져야 한다. 겹침으로 인한 두께의 일시적인 증가는 고정된 폭의 인발다이를 통한 당김부하를 증가시킨다. 인발성형공정에 적용된 바의 본 발명의 공정은 부피 제어되기보다는 압력 제어되며, 제품에서 일정한 클램핑 또는 당김부하를 유지한다. 안정적인 당김부하는 제품이 보다 고르게, 그리고 보다 일관되게, 그리고 보다 예측 가능하게 당겨질 수 있도록 한다.

공정변수들의 중요성

견줄 수 있는 타 생산공정에 대비하여 본 발명에 따른 공정의 장점은 덴서(denser)와 보다 복잡한 보강재를 가지는 보다 복잡한 형상의 제품을 보다 균일하고 빠르게 생산할 수 있는 능력이다. 이것을 이루기 위해서, 수지(34)와 프리폼(24)에 대한 능동제어가 이루어지게 된다. 이러한 제어의 특정 소스는 상기 프리폼(24)의 상이한 부분에 상이한 압력을 가할 수 있는 능력이다.

상기 프리폼(24)에 대하여 상이한 압력을 가할 수 있다는 것은 수지(34)의 유동을 제어하는데 중요한 요소가 된다. 상기 유동을 능동적으로 제어함은 복잡한 몰드와 프리폼의 급속한 충전을 보장할 수 있는 유일한 방법이다. 또한, 능동제어는 충전공정에 있어서 균일성을 가능하게 한다. 결국, 당해 기술에서 통상의 지식을 가진자라면 쉽게 예측가능한 유로를 따라서만 수지(34)가 흐를 수 있도록 할 수 있기 때문에, 능동제어는 공정이 충전공정의 시뮬레이션에 맞추어 최적화될 수 있게 해준다.

달시의 법칙(Darcy's law)에 따르면, 수지의 유동방향과 유동속도를 결정하는 요소는 수지 내 압력구배와, 수지가 흐르게 되는 매질의 투과성과, 수지의 점도이다. 프리폼(24)의 상부에 가해지는 압력에 대한 능동제어는 이러한 변수들 중 처음 두 개(수지 내 압력구배와 매질의 투과성)에 대해 상대적으로 많은 제어를 하고, 세번째(수지의 점도)에 대해 상대적으로 적은 제어를 한다. 하나의 구획(30)에 가해진 압력을 증가시키는 것은, 수지(34)가 상기 구획 내에 완전히 주입되지는 않으나 상측으로부터 상기 구획 내로 주입될 때, 프리폼(24)의 두께를 통해 수지를 보다 빠르게 흐르도록 해주는 압력구배를 형성시킬 것이다. 완전히 주입되는 두 이웃하는 구획(30)에 상이한 압력을 가하는 것은 상기 두 구획 사이에서 수지(34)가 프리폼(24)의 평면을 통과하여 흐르도록 할 것이다. 평면상의 압력구배의 방향을 빠르게 사이클링(cycling)시키는 것은 상기 두 구획간 경계에서 수지(34)를 혼합시키게 될 것이고 전술한 바의 용접라인과 기타 결점들을 방지할 수 있도록 해줄 것이다. 또한, 수지(34)와 진공부 사이에는 자연적인 압력구배가 있게 된다.

또한, 프리폼(24) 임의의 부분에서의 투과성은 그 부분에 가해지는 압력에 의해 조작될 수 있다. 이것은 프리폼(24)이 수지 유동에 주는 저항의 구획단위 제어를 가능케 하고, 이에 따라 똑같이 중요한 또 다른 하나, 즉 수지가 가게 되는 장소와 시기를 제어하는 중요한 매커니즘을 제공한다. 구획(30)을 고압으로 클램핑해줌으로써 수지(34)로 하여금 건조 구획 내로 이동하지 못하도록 할 수 있다.

상기 두 매커니즘, 즉 수지(34)가 프리폼(24)의 두께를 통해 보다 빠르게 흐를 수 있도록 해주는 압력구배의 이용과, 유동경로를 제어해주는 건조된 프리폼의 클램핑은 본 발명의 공정이 복잡한 제품에서도 짧은 사이클 타임과 품질관리를 이룰 수 있도록 해준다. 본 발명의 공정은 매우 높은 파이버 체적률을 가지는 제품을 주입할 수 있으므로 보다 개선된 구조적 물성의 결과를 얻을 수 있게 한다. 구획(30)은 프리폼(24)의 두께를 통해 주입이 이루어지기 때문에, 주입이 구획에서 고압상태가 아닌 상태에 있는 동안 시작되어 높은 투과성을 가지게 되고, 구획(30)은 보다 빨리 주입이 이루어진다. 또한, 구획(30)은 주입이 이루어지는 동안 매우 높은 체적률로 압축될 수 있다.

다음으로, 압력에 관계된 몇 가지의 고려되어야 할 점들이 있다. 압력은 수지(34)를 빠르게 프리폼(24) 내로 주입할 수 있도록 충분히 높아야 한다. 건조된 프리폼 구획(30)에서 유지되는 압력은 상기 구획이 프리폼의 손상없이 상대적으로 투과성을 가지도록 해주기에 충분해야 한다. 서로 다른 구획들에 가해지는 압력은 최종적으로 나오게 되는 주입된 프리폼의 두께가 매우 다양하게 나타날 정도로 달라서는 안된다. 구획들간의 압력변화가 한 구획의 투영면적(도면부호 28의 압력 액튜에이터가 힘을 가하게 되는)이 때로는 그것의 실제 면적과 약간씩 다르다는 사실로부터 초래될 수 있다.

수지 시스템의 점도를 아는 것은 유동 시뮬레이션에 물성 데이터를 제공하기 위해 중요하다. 상기 점도는 온도와, 전단률(수지가 얼마나 빨리 흐르는가의 함수이고 액튜에이터에 의해 제공된 압력구배에 의해 차례로 영향받게되는)과, 경화상태에 따라 달라진다.

공정변수의 범위

본 발명의 공정은 몰딩공정동안 넓은 범위의 조건을 지원할 수 있다. 아래의 표는 변수들과 상기 공정이 실시될 수 있는 대표적인 작동범위들을 보여주고 있다.

상부 커버가 압력 액튜에이터들 사이에서 시일부재로 대체된다면 공정의 고온 변형이 가능하다. 그 예로서, 용융된 금속은 세라믹 몰드와 세라믹 압력 액튜에이터를 이용하여 2600℉까지의 온도에서 공정이 실시될 수 있다.

보다 특별한 응용의 경우, 고압도 가능하지만, 작동시스템, 몰드, 프레스의 크기 및 복잡성을 증가시키기 때문에 약 450psi를 넘어서게 되면 본 발명의 공정에서 저비용의 장점은 줄어들게 된다.

제어시스템 하드웨어

본 발명의 공정의 경우, 압력 액튜에이터의 배열에서 상기 압력 액튜에이터(28)들을 개별적으로 제어할 수 있는 임의의 시스템은 충분하다.

일 실시예에서, PC를 기초로 한 컨트롤 버스(control bus)가 본 발명의 구획화된 압력 몰딩 프레스(10)에 대하여 실행되고 있다. 실행되는 바와 같이, 이 PC 기초의 컨트롤 버스는 독일 회사인 피닉스 컨택츠 인터버스(Phoenix Contact's Interbus) 시스템을 기초로 하고 있다. 비록 제어용 소프트웨어가 임의의 순간에 쉽게 변경될 수 있는 범위까지 추출되었을지라도, 인터버스의 시스템은 아마도 현재 본 발명의 구획화된 압력 몰딩에 가장 일치되는 산업제어용 네트워크일 것이다. 또한, 인터버스는 본 발명의 응용에 대한 미래의 임의의 수정들을 실행 훨씬 전에 만들 수 있는 매우 다양한 산업용 I/O 모듈, PLC 인터페이스, 모터 시동기 등을 제조하고 있다. 도 12에 도시한 바와 같이, 구획화된 압력 몰딩 프레스 제어시스템 하드웨어는 컨트롤러 카드(90)와 압력선택밸브(94)와 구획 온/오프 밸브(96)과 같은 제어밸브에 연결된 입/출력모듈(92)로 구성될 수 있다. 상기 밸브들은 교대로 압력 액튜에이터(28)들을 제어하게 된다.

현재 실행되는 바와 같이, 제어시스템 하드웨어는 16 디지탈 출력을 가지는 모듈(IB STME 24 DO 16/3)에 연결하기 위한 케이블을 가지는 인터버스 컨트롤러 카드(IBS PC ISA SC/I-T)가 구비된 표준 WINTEL PC로 간단히 구성된다. 이 모듈은 기본적으로 컨트롤러 카드의 명령에 의해 전류를 통전시키는 24V DC 릴레이들을 가지는 스테이션이다. 구획작동은 솔레노이드 밸브가 출력모듈에 배선되었을 때 이루어진다.

상기 특정 응용에서, SMC에 의해 제조된 24V DC 솔레노이드 밸브들이 이용되었다.

제품품질을 이루게 하는 변수들을 적절히 확인하기 위해 복합적으로 가해지는 압력들이 요구되었다. NVS 3114의 균형된 스풀에 의해 압력공급포트(98)과 배출포트(100)가 가압될 수 있고 두 개의 미리 설정된 압력 중 어느 하나를 선택하는데 이용될 수 있다. 상기 두 압력은 저압조절기(102)와 고압조절기(104)로 이루어진 압력조절기에 의해 설정될 수 있고, 매니폴드(106)에 의해 선택밸브(94)들로 분배된다. 다음으로, 부하를 액튜에이터들에 공급하면서, 상기 선택밸브들이 압축공기를 각 압력 구획 밸브를 번갈아 온/오프시키는 NVS 3115 밸브들로 전달한다. 동시에, 이 공압시스템은 구획화된 압력 몰딩 액튜에이터의 세 가지 상태(저, 고, 또는 오프)에 대한 컴퓨터 제어를 허락한다. 실행된 바와 같이, 액튜에이터들이 가할 수 있는 최대 설계 압력은 500psi이다. 프레스상의 모든 공압시스템 구성요소들이 150psi까지만 가능되므로 한 구획에 500psi의 압력을 가하기 위해서 한 쌍의 3" 보어, 1" 스트로크 Bimba 실린더가 조합되었다.

또한, 상기 인터버스는 구획작동의 기능 외에 기타 다른 기능들을 수행할 것으로 기대되고 있다. 그 예로서, 실행된 바와 같이, 하부 몰드(20)에서 포트(110)를 통해 프리폼(24)으로 진공을 공급하는 진공 컷-오프 밸브(108)는 프레스(10)의 출력모듈(92)에 배선될 수도 있다. 보다 많은 자동화된 구획화된 압력 몰딩 프레스(10)가 요구된다면, 인터버스 시스템이, 기타 다른 것들 중에서, 로봇식의 프리폼 로딩과 제품 언로딩 스테이션과의 통신은 물론, 진공펌프, 프레스 플래튼(press platen) 이동, 몰드의 로딩과 언로딩을 전적으로 제어할 수도 있을 것이다.

첨부한 도 12는 컴퓨터가 두 조절된 압력 사이에서의 스위칭을 조절하도록 하기 위하여 인터버스 컨트롤러 카드와 출력모듈이 어떻게 밸브 시스템에 연결되는지를 보여주고 있다. 첨부한 도 13은 구획화된 압력 몰딩 테스트 프레스에서 본 발명의 실행상태를 보여주고 있다.

상기 인터버스 시스템은 두 개의 공압밸브를 이용하고 있고, 이는 많은 수의 디지탈 출력들을 위하여 인터버스 시스템을 가장 빠르게 이용 가능한 시스템으로 만들어준다. 또한, 상기 인터버스 시스템은 임의의 제조회사 밸브와도 호환 가능하기 때문에 사용되었고, 따라서 기타 다른 버스 시스템과 같이 좁은 밸브 선택범위를 가지지는 않는다. 인터버스 시스템과 기타 다른 버스 시스템의 잘 알려진 주된 단점은 아날로그-디지탈 변환이 버스에서 외부로 발생되어 중앙 프로세서에 공동의 통신라인을 따라 전송된다는 점이다. 이것은 아날로그 신호들이 피드백 시스템들의 응답을 제한할 수 있는 낮은 표본추출 비율(sample rate)로 제한된다는 것을 의미한다. 이러한 단점을 극복하기 위하여, 데이터 수집 시스템은 아날로그 신호가 중앙 프로세서로 전용의 신호라인을 따라 전송될 수 있도록 통합될 수 있다.

본 발명의 공정을 실행할 수 있는 프레스(10)는 센서들, 예를 들어 몰드 또는 작동시스템에서의 압력, 온도, 수지 유동의 전방 위치, 경화를 측정하는 센서들을 포함하는 다양한 센서들을 지원할 것이다. 상기 센서들은 특수한 목적들을 위해 이용될 수 있고, 또한 몰딩 및 경화작동동안 능동 피드백을 위해 이용될 수 있다.

제어 소프트웨어

본 발명의 공정을 실행하기 위하여 제조공정을 제어할 기능적 제어 프로그램소프트웨어는 다음의 논리적 구성요소들을 포함할 수 있다.

첫째, 버스 제어 모듈, 즉 통신버스를 경유하여 프레스 하드웨어로 통신하는 것의 세부적인 것들을 다루는 모듈이 있을 수 있다. 그 예로서, 인터버스(INTERBUS) 버스를 제어하기 위한 모듈이 프레스 제어 프로그램이 구비될 수 있다.

둘째, 보다 논리적인 작동들 뒤 임의의 특정 프레스 하드웨어를 제어하는데 필요한 특정 버스 작동들을 은폐시키는 모듈들이 있을 수 있다. 그 예로서, 프레스 제어 프로그램에서, 밸브를 위한 논리적 구조가 있을 수 있고, 이는 밸브들을 온 작동시키거나 오프 작동시키기 위하여 버스에 대해 보내져야 하는 정확한 명령어 또는 버스 시스템이 이용되는 것에 대한 걱정없이 밸브들을 온 작동시키거나 오프 작동시키는데 이용될 수 있다.

셋째, 바람직한 구획 작동들을 수행하는데 필요한 기초적인 하드웨어 작업들로부터 프레스 구획의 논리적 작업도 더 제거해줄 수 있는 유사 모듈이 있을 수 있다.

넷째, 센서들로부터의 아날로그 신호들을 디지털 데이터로 변환시키는 것의 세부적인 것들을 다루는 모듈들이 있을 수 있다. 그 예로서, 데이터 수집용 보드들을 제어하기 위한 모듈이 프레스 제어 프로그램 내에 구비될 수 있다.

다섯째, 기초가 되는 DAQ 시스템에 상관없이, 다양한 센서들을 나타내주는 추상화의 레이어가 있을 수 있다.

여섯째, 작동순서들과 생산되는 각 제품을 위한 센서 데이터의로깅(logging)을 다루는 모듈이 있을 수 있다.

일곱째, 프레스가 제대로 작업되고 있는지 아니면 작업동안 잘못되고 있는 지를 결정하기 위하여 센서 입력을 이용하는 모듈이 있을 수 있다.

여덟째, 시간에 대하여 구획 상태와 센서들을 제어해주기 위한 랭귀지가 있을 수 있다. 상기 랭귀지는 개별적인 구획들에 대한 제어를 가능하게 해주고 다중 구획 영역을 충전하기 위한 보다 높은 수준의 명령어들을 또한 가질 수 있다. 상기 랭귀지는 작동순서들의 반복은 물론 센서 입력을 기초로 하는 분기(分岐)를 통합시킬 수 있다.

최종적으로, 주입과, 경화 시뮬레이션과, 작동 프로그램을 생성하는 것 등, 또는 이들 중 적어도 어느 하나와의 접속을 위하여 전개되는 다른 소프트웨어가 있을 수 있다.

현재 실행되고 있는 바와 같이, 상기 프레스 제어 소프트웨어는, 실험실 규모의 구획화된 압력 몰딩 프레스의 경우, 사용자들로 하여금 구획화된 압력 엑튜에이터들에 의해 제품에 가해지는 압력을 수동적으로 또는 스크립트를 가지고 제어하는 것과, 진공포트와 진공펌프를 수동적으로 또는 스크립트를 가지고 토글링(toggling)시키는 것과, 수동 제어를 통해 수행되든 또는 스크립트된 제어를 통해 수행되든 모든 구획 이동들을 로그(log)하는 것과, 위급한 때에 모든 프레스 구획들을 오프시키는 것을 할 수 있게 한다.

또한, 현재 실행되고 있는 바와 같이, 상기 프레스 제어 프로그램은 객체 지향의 특성을 가지는 컴퓨터 프로그래밍 랭귀지인 마이크로소프트 비주얼 베이직으로 작성될 수 있다. 이는 버스 추상화와, 프레스 구성요소 추상화와, 스크립트 해석 및 실행과, 구획 로깅과, 사용자 인터페이스를 만족시키는 클래스들을 포함하고 있다..

또한, 실험실 규모의 구획화된 압력 몰딩 프레스에 대해 현재 실행되고 있는 바와 같이, 상기 소프트웨어는 인터버스 컨트롤러와 프레스 하드웨어가 부착되는 인터버스 장치들을 추상적으로 나타내주는 클래스들을 포함한다. 상기 버스 제어 클래스들은 명령어들을 인터버스 컨트롤러 카드로 보내주는 인터버스 드라이버를 이용하여 버스 시스템과의 모든 통신들을 다루고 있다. 상기 클래스들은 개시시 연결된 인터버스 장치들을 위한 구성 프레임을 세우기 위하여 적절히 호출하게 된다. 또한, 그들은 프레스 작업동안 장치들에게 공정 데이터들을 작성하여주고, 이는 교대로 프레스 하드웨어가 응답하도록 만든다. 상기 실험실 규모의 구획화된 압력 몰딩 프레스는 두 개의 인터버스 장치를 이용하는 바, 인터버스 테스트 구동 킷(Test Drive Kit) 컨트롤러와 디지털 출력모듈과 기존의 인터버스 디지털 출력모듈이다. 프레스를 제어하는 인터버스 구성으로부터 더하거나 빼는 것 그리고 이러한 변화들을 소프트웨어상에 반영하는 것은 쉽다. 상기 버스 클래스들은, 비주얼 베이직으로 실행될 수 있는 것은 물론, 다양한 랭귀지들에서도 쉽게 실행될 수 있다.

또한, 실험실 규모의 구획화된 압력 몰딩 프레스에 대해 현재 실행되고 있는 바와 같이, 상기 소프트웨어는 밸브들과, 구획화된 압력 액튜에이터들과, 진공펌프를 위한 토글스위치와, 완전한 프레스 그 자체의 물리적인 프레스 구성요소들을 추상적으로 나타내주는 클래스들을 포함하고 있다. 각 구획화된 압력 액튜에이터가두 개의 밸브들을 개별적으로 제어함으로써 제어되기 때문에, 구획화된 압력 액튜에이터의 배열을 나타내는 클래스는 밸브 배열 클래스를 이용한다. 또한, 프레스를 나타내는 클래스는 구획화된 압력 액튜에이터 배열과 토글 스위치 클래스들을 이용한다. 상기 추상화들은 그들이 미래의 제어 소프트웨어 확장성을 확실히 해줄 수 있기 때문에 필요하다. 또한, 명령어들이 몇 개의 레이어들을 거치기 때문에 상기 소프트웨어가 전체 프로그램에 영향을 주지않고 다른 수준에서 작업할 수 있도록 변경하는 것이 가능하다. 또한, 센서와 같은 새로운 하드웨어를 구획화된 압력 몰딩 프레스에 추가하는 것이 가능하고, 이것을 소프트웨어상에 쉽게 반영하는 것이 가능하다. 버스 제어 클래스들과 같은 프레스 구성 클래스들은 또한 다양한 전개 환경에서 쉽게 실행될 수 있다. 첨부한 도 14는 버스 및 프레스 구성 클래스들에 의해 형성된 상이한 레이어들과, 상기 클래스들간의 이용관계를 보여주는 도면이다.

또한, 실험실 규모의 구획화된 압력 몰딩 플레스에 대하여 현재 실행되고 있는 바와 같이, 상기 소프트웨어는 구획화된 압력 몰딩 랭귀지(ZPML:Zoned Pressure Molding Language, 이하 'ZPML'이라 칭함) 스크립트들을 해석하고 실행하는 클래스들을 포함한다. 상기 스크립트 해석 클래는 ZPML 스크립트를 포함하는 파일을 읽고 텍스트를 분석한다. 그 결과는 ZPML 기계코드, 상기 프레스로 보내지는 명령어들을 나타내는 정수 배열이다. 상기 ZPM 프레스를 나타내는 클래스에 적당한 명령어를 내리면서 하나의 독립된 클래스가 ZPML 기계코드를 실행하게 된다.

ZPML 스크립트의 형식은 다음과 같다.

SCRIPT

[ statements ]

END

여기서, 'statements'는 'ACTION' 또는 '대기(WAIT)'가 될 수 있다. 상기 '대기(WAIT)' 명령을 위한 형식은 다음과 같다.

대기(WAIT) n

여기서, 상기 'n'은 다음 명령을 실행하기 전 기다리는 msec 단위의 시간을 나타내는 숫자가 된다. 상기 '액션(ACTION)' 명령의 형식은 다음과 같다.

ACTION {ZONES｜VACUUM}

statement body

END

여기서, 상기 'ACTION ZONES' 명령을 위한 상기 'statement body'는 특정 구획화된 압력 액튜에이터들에게 압력들을 할당하게 되고, 다음 형식의 하나 또는 그 이상의 라인을 이용하게 된다.

ZONE row column {OFF｜LOW｜HIGH}

여기서, 상기 'row'와 'column'은 구획화된 압력 액튜에이터를 2차원적인 구획화된 압력 액튜에이터 배열을 이용하여 지정하게 된다. 구획화된 압력 액튜에이터 배열을 위한 상기 'row'(줄)와 'column'의 지수들은 0에서 시작된다. '액션 진공(ACTION VACUUM)' 명령의 상기 'statement body'는 포트 스위치 또는 펌프 스위치의 어느 진공요소를 토글링(toggling)할 것인가를 지정하게 되고, 다음 형식의하나의 라인을 이용하게 된다.

{PORT｜PUMP} TOGGLE

여기서, 상기 스크립트들 내에서 여백과 들여쓰기(indentation)는 파서(parser)에 의해 무시되나, 판독성을 위하여 포함될 수 있다.

예로서, 진공포트를 토글링하고 2초를 기다리며 구획화된 압력 액튜에이터 배열의 첫째줄에서 제2 및 제3액튜에이터를 고압으로 설정하는 스크립트의 예가 있다. 여기서, ZPML이 2차원적 구획 배열을 지원하는 반면, 실험실 규모의 구획화된 압력 몰딩 프레스는 1줄의 5개 구획들만을 가진다는 점을 밝혀둔다. ZPML 스크립트와 ZPML 기계코드는 미래의 프래스 제어 필요를 위하여 확장 가능하게 설계된다.

스크립트(SCRIPT)

액션진공(ACTION VACUUM)

포트 토글(PORT TOGGLE)

끝(END)

대기(WAIT) 2000

액션구획(ACTION ZONES)

구획(ZONE) 0 1 HIGH

구획(ZONE) 0 2 HIGH

끝(END)

실행된 바와 같이, 상기 소프트웨어는 구획들이 압력변화를 명령받을 때 로그할 수 있는 클래스들을 포함한다. 사용자는 로그(log)를 온 및 오프시킬 수 있고, 상기 로그를 파일에 저장할 수 있다.

마지막으로, 실행된 바와 같이, 구획화된 압력 몰딩 프레스는 사용자 인터페이스를 포함한다.

사용자 인터페이스는 5개의 실험실 규모 구획화된 압력 몰딩 프레스 구획의수동조작을 위한 제어부, 진공포트와 진공펌프를 토글링하기 위한 제어부를 포함한다. 여기서, 임의의 구획을 오프상태 또는 저압상태 또는 고압상태로 설정하기 위하여, 또는 진공포트와 진공펌프를 토글링하기 위하여, 사용자는 적절한 명령버튼을 클릭할 수 있다. 첨부한 도 15는 현재 실행되고 있는 바의 사용자 인터페이스로부터 프레스 제어판(Press Control Panel)을 보여주고 있다. 상기 사용자 인터페이스는 또한 사용자로 하여금 프레스 제어판을 이용하여 스크립트를 로드하거나, 실행 또는 정지시킬 수 있도록 해주는 제어부를 포함한다.

실제적인 실행

본 발명의 구획화된 압력 몰딩 프레스는 2"by10" 테스트 쿠폰들의 준비로 작은 규모에 대해서 증명하였다. 상기 테스트 프레스(도 13에 도시됨)는 다섯개의 2"by2" 액튜에이터로 구성된다. 상기 액튜에이터들은 모듈화되어 있고, 부속된 여러 가지의 구획화된 압력 액튜에이터들을 가질 수 있다. 초기 쿠폰 생산의 경우, 마호가니의 기계화된 블럭이 유연한 상부 커버에 압력을 가하는데 이용되어왔다. 상기 상부 커버는 0.030" 두께의 실리콘 코무를 재질로 하여 제조되고 시일을 형성하기 위하여 몰드에 간단히 클램핑된다. 상기 몰드는 몰드의 하부 절반을 형성하는 1" 두께의 글래스 판에 실리콘으로 부착된 잘라진 2"by10" 채널을 가지는 알루미늄판이다. 상기 글래스는 비디오 카메라에 의해 유동 전방의 모니터링을 가능하게 해준다.

초기 테스트를 위해 이용되었던 프리폼들은 PPG 3oz 랜덤 스트랜드 매트(random strand mat)의 다섯개 레이어들로 구성되고 있다. 이 재료는 높은 체적률로 공정을 실시하기가 어렵고 초과 압력에 의해 손상받기 쉽다. 대량생산을 위한 본 발명의 구획화된 압력 몰딩공정으로 이용될 프리폼과 매우 유사하다. 상기 쿠폰 테스트들은 이 재료의 공정 한계성을 찾아내는데 이용되었다.

상기 쿠폰 테스트들에서 이용된 수지는 느리게 진행되는 상온 경화의 폴리에스테르 시스템이고, 인터플라스틱 레진 코퍼레이션(Interplastic Resin Corporation)사(社) 제품이다. 상기 시스템은 유동분석을 위해 가열이 이루어지지 않는 글래스 하부 몰드의 이용이 가능하도록 상온 경화를 위하여, 그리고 그것의 매우 빠른 경화를 위하여 선택되었다. 특정 유동 지배를 가지고 보다 느리고 신중한 실험을 가능하게 하면서도 대량생산 응용에 이용될 매우 빠른 사이클 타임 수지들의 시뮬레이션을 가능하게 하면서, 상기 시스템은 적절한 촉매 비율에서 30초부터 8분까지의 겔화 시간(gel time)을 가진다.

쿠폰을 위한 전형적인 생산작업은:

고압 및 저압의 공압 버스 압력들이 선택되고 수동적으로 조절되는 단계와; 일 롤(roll)의 매트로부터 2"by10"의 스트립 형태로 절단되고 이들을 적층시켜서프리폼을 준비하는 단계와; 몰드에 제품의 방출을 가능하게 하기 위하여 왁스를 칠하는 단계와; 적절한 수지의 혼합물을 촉매작용이 이루어지지 않도록 하여 준비하는 단계와; 사출기와, 상부 커버와, 커버 플레이트를 부착시키는 단계와; 진공펌프를 시동시키는 단계와; 몰드 진공포트를 통해 프리폼 내에 진공을 형성시키는 단계와; 몰드를 프레스로 로딩시키는 단계와; 작동순서/레코더를 제어 소프트웨어에서 로딩시키는 단계와; 수지를 촉매작용이 이루어지도록 하여 혼합하는 단계와; 주입기에 혼합된 수지를 채우고 이를 사출기에 연결하는 단계와; 비디오 카메라를 작동개시시키는 단계와; 수지를 상부 커버를 통해 주입하는 단계와; 사출기를 닫고 록(lock)시키는 단계와; 계산된 작동순서를 시작시키는 단계와; 진공밸브를 닫아주는 단계와; 제품을 경화시키는 단계와; 액튜에이터들을 탈거하는 단계와; 상부 커버의 클램핑을 해제하고 제품을 제거하는 단계; 의 단계들로 구성된다.

제품 제거 후, 또 다른 쿠폰을 생산하는데 필요한 유일한 준비작업은 몰드 글래스와 상부 커버를 세척하는 것이다. 성공적인 가동으로 제거되어야 할 잔유물이 통상 완전히 제거되거나 극소량만이 남게 된다.

전형적인 쿠폰 테스트를 위하여 다음의 파라미터들이 이용되었다.

프리폼: PPG 3oz 랜덤 스트랜드 매트로 구성된 다섯개의 레이어;

수지: 인터플라스틱 레진 코퍼레이션 40-B2-8099;

촉매제: Norox MEKP 중량 1.75%;

주입된 수지의 체적: 27cc

고압의 버스 압력: 50psi(액튜에이터에서 175psi가 되도록 해줌)

저압의 버스 압력: 30psi(액튜에이터에서 105psi가 되도록 해줌)

몰드 온도: 72℉;

수지 온도: 72℉;

수지 점도: 약 200 centipoise;

젤화 시간: 2:30(min:sec)

다음의 작동 프로그램이 테스트 쿠폰들의 주입을 제어하는데 이용된다. 상기 ZPML 스크립트는 구획들을, 그 나머지 구획들에서 주입이 이루어지는 동안, 고압에서 아직 주입되지 않은 상태로 유지시킨다. 하나의 구획으로부터 또 하나의 구획으로 수지 저장용기를 닫아줄 때 , 상기 스크립트는 이웃 구획과 저장용기에서 압력을 방출시키고, 이후 공압시스템에서 압력 스파이크를 최소화하고 구획간에 보다 많은 조절된 이동을 제공하기 위하여 상기 저장용기에 다시 압력을 가해주게 된다. 상기 압력이 각 구획에서 저장용기에 유지되는 시간은 수지의 교차 결합때문에 증가하는 점도를 고려하기 위하여 달라진다.

스크립트(SCRIPT)

액션구획(ACTION ZONES)

구획(ZONE) 0 0 LOW

구획(ZONE) 0 1 HIGH

구획(ZONE) 0 2 HIGH

구획(ZONE) 0 3 HIGH

구획(ZONE) 0 4 HIGH

끝(END)

대기(WAIT) 2000

액션구획(ACTION ZONES)

구획(ZONE) 0 0 OFF

끝(END)

대기(WAIT) 100

액션구획(ACTION ZONES)

구획(ZONE) 0 1 OFF

끝(END)

대기(WAIT) 500

액션구획(ACTION ZONES)

구획(ZONE) 0 0 LOW

끝(END)

대기(WAIT) 8000

액션구획(ACTION ZONES)

구획(ZONE) 0 1 LOW

끝(END)

대기(WAIT) 2000

액션구획(ACTION ZONES)

구획(ZONE) 0 1 OFF

끝(END)

대기(WAIT) 100

액션구획(ACTION ZONES)

구획(ZONE) 0 2 OFF

끝(END)

대기(WAIT) 500

액션구획(ACTION ZONES)

구획(ZONE) 0 1 LOW

끝(END)

대기(WAIT) 10000

액션구획(ACTION ZONES)

구획(ZONE) 0 2 LOW

끝(END)

대기(WAIT) 3000

액션구획(ACTION ZONES)

구획(ZONE) 0 2 OFF

끝(END)

대기(WAIT) 100

액션구획(ACTION ZONES)

구획(ZONE) 0 3 OFF

끝(END)

대기(WAIT) 500

액션구획(ACTION ZONES)

구획(ZONE) 0 2 LOW

끝(END)

대기(WAIT) 12000

액션구획(ACTION ZONES)

구획(ZONE) 0 3 LOW

끝(END)

대기(WAIT) 4000

액션구획(ACTION ZONES)

구획(ZONE) 0 3 OFF

끝(END)

대기(WAIT) 100

액션구획(ACTION ZONES)

구획(ZONE) 0 4 OFF

끝(END)

대기(WAIT) 500

액션 구획(ACTION ZONES)

구획(ZONE) 0 3 LOW

끝(END)

대기(WAIT) 16000

액션구획(ACTION ZONES)

구획(ZONE) 0 4 LOW

끝(END)

대기(WAIT) 2600

액션 진공(ACTION VACUUM)

포트 토글(PORT TOGGLE)

끝(END)

상기 결과는 58~64% 체적률로 경화된 제품이고, 이는 인장강도 범위 40~50ksi와 모듈러스 2.5~3.2Msi를 가진다. 이 값들은 랜덤 스트랜드 매트와 폴리에스테르 수지의 경우에서 상당히 좋은 값들이다.

반면에, 상기 증가된 제어 복잡성은 증가된 방법 제어로 변경될 수 있다.

방법의 진행중에 주어진 지점에서 주어진 압력의 적용은 여러 다른 인자에 의존한다.

상기 인자들은 네가지 기본적인 그룹으로 묶여지고, 이 그룹 전체는 어느 정도까지 프리폼으로 특정의 수지가 주입됨에 의하여 좌우된다.

상기 인자중 제1그룹은 주로 파이버 체적비 제어에 관한 것이다.

리저버 움직임의 안정은 매우 작게 될 수 있고, 압력이 제로가 아니면, 주입과 최종 고정 압력은 쉽게 에어로스테이스 오트클레이브(aerospace autoclave) 압력까지 도달될 수 있다.

리저버상의 특정 구획에서 일정한 압력은 유도된 RTM-타입의 흐름, 예를들어 프리폼의 평면을 통하는 흐름에 의한 리저버 손실의 원인으로 단정될 수 있다.

서로 이웃하는 구획은 RTM 영역에서 주입시간을 감소시키는 동시에 다공도를 증가시키도록 저압으로 유지시킬 수 있다.

또한, 일정한 압력 경계 상태는 제품 수축중 적절한 부하를 유지시키는데 도음을 줄 수 있다.

상기 인자중 제2그룹은 주로 진행속도와 프리폼 손상간의 교환에 관한 것이다.

수지 리저버가 요구되는 하나 또는 그 이상의 구획에서 압력을 가능한 제로까지 해제함으로써, 상기 수지 리저버는 프리폼의 주변으로 쉽게 이동될 수 있고, 동시에 수지 리저버가 요구되지 않는 구획에 압력이 공급 및 유지되어진다.

두께 방향을 통한 주입 시간은 수지 리저버가 포함되어 있는 구획에 적용되는 압력을 증대시킴으로써, 감소될 수 있다.

상기 인접한 구획에서 다공도를 감소시키는 동시에 RTM-타입 흐름을 억제시키고, 수지 리저버가 현재의 구획 외부로 이동되는 것을 차단하기 위하여, 상기 리저버 구획과 인접한 구획은 프리폼을 고정시키기 위한 압력으로 유지시킨다.

개개의 파이버 또는 프리폼 구조이든 프리폼이 손상되지 않도록 서로 이웃하는 "dry"구획상에 작용하는 부하는 제한될 필요가 있다.

또한, 주입후 최종 고정 압력은 프리폼을 손상시키지 않도록 제한될 필요가 있다.

어느 경우든, 특정 영역과 진행의 특정 단계에 적용된 압력을 증가시킴으로써, 사이클 시간을 감소시킬 수 있고, 프리폼과 이와 일치하는 최종 제품 손상에 의하여 제한될 수 있다.

적용된 압력 매개변수의 제3그룹은 프리폼 형태에 관한 것이다.

글래스 또는 탄소파이버, 불침투성의 코어, 다양한 기하학적 형상등을 본 발명의 방법내에 모두 수용 가능하다.

본 발명의 방법에 대한 구체적인 적용은 작동도식을 결정한다.

드라이 프리폼 고정 압력은 프리폼의 강도에 따라 결정되어 달라질 수 있다.

또한, 비주입된 수지의 점도는 두께 주입과 RTM-타입 흐름으로 유도되도록 증가된 리저버 압력을 요구한다.

RTM-타입의 흐름은 불침투성 코어, 인서트, 다른 특정 함유물보다 낮게 주입하는데 사용된다.

프리폼의 특성에서 큰 변화와 설정된 적용 압력의 넓은 범위는 제어 가능한 액튜에이터의 독립적인 배열로 인하여 본 발명의 방법을 사용 가능하게 한다.

큰 프리폼 변화가 효과적인 제조 비용이 따르지 않더라도, 본 발명의 방법은 여전히 수용 가능하다.

네 번째 압력 매개변수 그룹은 주어진 몰드에 특유하게 적용되는 매개변수이다. 이 그룹은 몰드의 곡률로 인하여 적용된 표면 영역에서의 증분과 압력 액튜에이터에 주어진 축하중용으로 적용된 압력의 감소분과 같은 인자를 포함한다.

또한, 몰드의 윤곽은 이웃하는 압력 액튜에이터간에 트러스트 측하중을 형성함으로써, 액튜에이터 사이의 마찰부하를 증대시키고, 압력 액튜에이터 베어링을 고정시키며, 압력 액튜에이터의 이송플레이트의 오배열이 일어나게 된다.

프레스의 배열

본 발명을 실시하기 위한 프레스의 배열은 생산량 설정에 의거 프레스의 구체적인 실행에 의하여 결정된다.

본 특징은 액튜에이터 설계, 몰드, 로보틱 로딩 및 언로딩, 온도 조절과 수지주입장치, 테이블운동장치등 다양하다.

상기 액튜에이터는 상부커버 또는 리저버에 직접 전달되는 부하를 적용시키는 메카니즘을 포함한다. 로보칙스는 프리폼 로딩 및 제품 언로딩에 사용될 수 있다. 실질적인 실행은 몰드가 프레스의 내부 또는 외부로 이송됨에 따라 달라진다.

몰드가 프레스로 이송된 후에, 몰드에 연결되는 몰드의 온도조절장치가 복잡하게 될 수 있다. 프레스의 내외부로 몰드가 이송되는 것은 주입장치를 복잡하게 만든다.

다른 경우에 있어서, 상부와 하부 테이블은 기계적으로 분리될 필요가 있고, 그에따라 로봇은 몰드에 액세스되거나, 몰드가 내외부로 이동하는 공차를 충분히 갖게 된다.

부수적인 아이템이 특정 적용처에 따라 설정될 수 있다. 액튜에이터 형태의 선택에 따라, 중간의 테이블이 베어링을 수용할 수 있도록 요구된다.

상기 베어링은 몰드의 윤곽에 따라 작동하는 압력 액튜에이터에 의하여 형성된 측트러스트 하중에 작용되도록 요구된다.

중간 테이블은 공압 및 유압실린더, 밸브, 압력 액튜에이터의 배관을 고정시키는데 필요하다.

상기 몰드가 프레스의 영구 설치물이라면, 상부커버는 하강되는 동시에 몰드상에 고정되어진다. 이는 예를들어 락킹장치를 분리형 액튜에이터를 필요로 한다.

본 발명의 다른 구현예는 이상과 같은 본 발명의 실시예와 설명으로부터 당분야의 숙련된 자에게 자명한 사실이다. 단지, 이상의 설명과 실시예는 청구범위에 청구된 본 발명의 진정한 정신과 범위내에 속하는 것이다.

Claims

제1몰드와 각각 독립적으로 작동하는 다수개의 압력 액튜에이터를 갖는 제2몰드를 포함하는 프레스에서 성형품을 제조하는 방법은:

상기 제1몰드에 소정 두께를 갖는 프리폼의 위치를 설정시키는 단계와;

상기 프리폼과 인접되게 소정의 수지량을 배치시켜, 수지 리저버가 형성되도록 한 단계와;

프리폼의 두께를 통하여 상기 수지 리저버의 일부량이 주입되도록 가압하기 위하여, 수지 리저버에 대하여 압력으로 작용하도록 다수개의 압력 액튜에이터중 하나 이상을 선택하여 작동시키는 단계와;

상기 수지가 주입된 프리폼을 경화시키는 단계와;

상기 프레스로부터 경화된 수지-주입 프리폼을 분리시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 선택적인 작동 단계는 수지가 소정의 두께를 통하여 주입된 프리폼의 일부와 인접되어 있는 프리폼에도 압력이 작용되도록 상기 다수개의 압력 액튜에이터중 하나 이상을 선택적으로 작동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 선택적인 작동 단계는 수지가 주입된 프리폼의 일부에 압력이 가감되도록 다수개의 압력 액튜에이터중 하나 이상을 선택적으로 작동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 프리폼은 제1프리폼과 제2프리폼을 포함하는 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 수지 리저버는 제1수지 리저버와 제2수지 리저버를 포함하는 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 위치를 설정시키는 단계후, 상부커버가 상기 프리폼상에 배치되는 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 상부커버는 하나 이상의 압력 액튜에이터를 갖는 제1몰드에 밀봉되는 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 수지 리저버는 상부커버와 프리폼간에 형성되는 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 프레스는 콘트롤러를 포함하고, 상기 선택적인 작동단계는 콘트롤러가 압력 액튜에이터 제어용 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 콘트롤러는 제1센서와 반응하여 압력 액튜에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 제1센서는 압력 센서인 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 제1센서는 다수개의 압력 액튜에이터중 하나에 위치되는 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 제1센서는 제1몰드에 연결된 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 방법.
제1몰드와 각각 독립적으로 작동하는 다수개의 압력 액튜에이터를 갖는 제2몰드를 포함하는 프레스에서 성형품을 제조하는 방법은:

상기 제1몰드에 소정량의 원료를 배치시키는 단계와;

상기 제1몰드에 합치되도록 원료의 일부량을 가압하기 위하여, 원료에 압력이 작용되도록 압력 액튜에이터중 하나 이상이 선택 구동되는 단계와;

경화된 제품이 되도록 상기 원료를 경화시키는 단계와;

제1몰드로부터 경화된 제품을 분리하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 방법.
제 13 항에 있어서, 상기 원료는 프리폼과 소정량의 수지를 포함하고, 상기프리폼은 소정 두께를 갖고, 상기 소정량의 수지는 프리폼과 인접하여 리저버를 형성하는 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 방법.
제 14 항에 있어서, 상기 선택적인 작동 단계는 프리폼의 적어도 일부의 두께를 통하여 주입되도록 적어도 일부의 수지량을 가압하는 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 방법.
원료로부터 제1표면과 제2표면을 갖는 제품을 성형하기 위한 기계장치는:

성형제품의 제1표면으로 정해지는 표면을 갖는 제1몰드와;

평판을 갖고, 각각의 압력 액튜에이터가 원료에 압력을 가할 수 있도록 상기 평판으로부터 연장된 다수개의 압력 액튜에이터를 갖으며, 성형제품의 제2표면으로 정해지는 제2몰드로 구성된 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 장치.
제 16 항에 있어서, 상기 다수개의 압력 액튜에이터중 적어도 하나는 실질적으로 다른 압력 액튜에이터와 독립적으로 작동하는 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 장치.
제 16 항에 있어서, 상기 다수개의 압력 액튜에이터중 적어도 하나는 이송플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 장치.
제 16 항에 있어서, 상기 다수개의 압력 액튜에이터중 적어도 하나는 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 장치.
제 16 항에 있어서, 상기 제2몰드는 상부커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 장치.
제 20 항에 있어서, 상기 상부커버는 상기 다수개의 압력 액튜에이터중 적어도 하나와 연결되는 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 장치.
제 16 항에 있어서, 콘트롤러가 상기 다수개의 압력 액튜에이터 각각을 제어하는 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 장치.
제 22 항에 있어서, 상기 제1몰드는 제1몰드 센서를 포함하고, 상기 콘트롤러는 제1몰드 센서로부터 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 장치.
제 23 항에 있어서, 상기 제1몰드 센서는 온도 센서인 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 장치.
제 22 항에 있어서, 상기 제2몰드는 제2몰드 센서를 포함하고, 상기 콘트롤러는 상기 제2몰드 센서로부터 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 장치.
제 25 항에 있어서, 상기 제2몰드 센서는 압력 센서인 것을 특징으로 하는 구획된 압력 몰딩을 이용한 성형 구조물 제조 장치.