KR20150056005A - 복합재료 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합재료 성형장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 복합재료 성형장치는 내부에 수지주입구가 구비된 고정금형과, 상기 고정금형과의 사이에 성형공간이 형성되게 상기 고정금형에 합형되고, 내부에 높이방향을 따라 상하이동 가능하게 설치된 작동코어를 구비하는 이동금형 및, 상기 고정금형에 설치되어 상기 수지주입구를 통해 상기 성형공간에 수지가 주입되게 수지를 공급하는 수지주입기를 포함하여 이루어지되, 상기 작동코어는 상기 이동금형의 내부 상측면에 설치된 탄성부재에 결합되어 탄성 이동되는 것을 특징으로 한다.

Description

복합재료 성형장치{COMPOSITE MOLDING APPARATUS}

본 발명은 복합재료 성형장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면, 하나의 장치를 이용해 프리포밍 성형과 사출성형을 함으로써 복합재료를 성형할 수 있는 복합재료 성형장치에 관한 것이다.

섬유강화 복합재료, 특히, 탄소섬유와 매트릭스수지로 이루어지는 탄소섬유강화 복합재료는 그 역학적 특성이 우수하다는 점에서 골프클럽, 테니스라켓, 낚싯대 등의 스포츠 용품을 비롯해서 항공기나 차량 등의 구조재료, 콘크리트 구조물의 보강 등 폭넓은 분야에서 사용되고 있다.

도 1은 종래의 섬유강화 복합재료의 제조공정을 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래 섬유강화 복합재료는 상부금형(12)과 하부금형(14)으로 구성된 프레스 금형(10)에 인서트물(1)을 예열기(미도시)를 통해 예열한 후 인서트하여 하부금형(14)의 상부에 안착시킨 후 압착 및 트리밍하여 원하는 형상으로 먼저 프리포밍 성형하고, 프리포밍 성형된 인서트물(1)을 재차 예열기(미도시)를 통해 예열하여 이동금형(22)과 고정금형(24)으로 이루어진 사출금형(20)의 내부에 인서트시킨 후 사출금형(20)을 형폐하고 프리포밍 성형된 인서트물(1)에 수지주입기(26)를 통해 수지를 주입하여 사출성형함으로써 섬유강화 복합재료를 제조하였다.

그러나, 전술한 종래 섬유강화 복합재료의 제조공정은 프리포밍과 사출성형 공정을 각각 개별적으로 함으로써 공정이 복잡하였고, 복잡한 공정으로 인해 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 각각의 공정에 해당하는 프레스 금형과, 사출금형을 각각 구비해야 함으로써 설비 투자비가 증가되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 하나의 성형장치로 프리포밍 성형과 사출 성형을 하여 공정을 간소화함으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 복합재료 성형장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 프레스 금형과, 사출금형을 각각 별도로 구매하지 않아도 되기 때문에 설비 투자비를 낮출 수 있는 복합재료 성형장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 내부에 수지주입구가 구비된 고정금형과, 상기 고정금형과의 사이에 성형공간이 형성되게 상기 고정금형에 합형되고, 내부에 높이방향을 따라 상하이동 가능하게 설치된 작동코어를 구비하는 이동금형 및, 상기 고정금형에 설치되어 상기 수지주입구를 통해 상기 성형공간에 수지가 주입되게 수지를 공급하는 수지주입기를 포함하여 이루어지되, 상기 작동코어는 상기 이동금형의 내부 상측면에 설치된 탄성부재에 결합되어 탄성 이동되는 것을 특징으로 하는 복합재료 성형장치를 제공한다.

상기 이동금형의 양측면에는 단부에 고정구가 구비된 한 쌍의 실린더가 마련되고, 상기 고정구는 상기 작동코어의 외주면 소정 위치에 형성된 고정홈에 삽입되어 상기 작동코어의 위치를 고정하는 것을 특징으로 한다.

상기 고정금형의 양측면에는 한 쌍의 고정바가 설치되고, 상기 작동코어의 외주면 소정 위치에는 상기 한 쌍의 고정바에 대응되는 한 쌍의 이동바가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 고정금형의 중심부에는 상기 고정금형의 상부면에 안착되는 인서트물의 위치를 고정하는 위치결정핀이 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 고정금형의 양측 가장자리 소정 위치에는 상기 고정금형의 상부면에 안착되는 인서트물을 고정하는 고정핀이 설치되되, 상기 고정핀은 상기 고정금형의 양측 가장자리 소정 위치에 형성된 홈에 설치된 스프링에 의해 탄성 지지되는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 하나의 성형장치로 프리포밍 성형과 사출 성형을 하여 공정을 간소화함으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 프레스 금형과, 사출금형을 각각 별도로 구매하지 않아도 되기 때문에 설비 투자비를 낮출 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 섬유강화 복합재료의 제조공정을 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복합재료 성형장치를 개략적으로 도시하는 도면.
도 3은 도 1에 도시된 복합재료 성형장치를 이용한 복합재료의 제조공정을 개략적으로 도시하는 제조공정도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복합재료 성형장치를 개략적으로 도시하는 도면, 도 3은 도 1에 도시된 복합재료 성형장치를 이용한 복합재료의 제조공정을 개략적으로 도시하는 제조공정도이다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 복합재료 성형장치(100)는 고정금형(110), 이동금형(120), 수지주입기(140)를 포함하여 이루어진다.

고정금형(110)은 내부에 수지주입구(112)가 구비되고, 상부면에는 인서트물(1)이 안착되는데, 본 발명에서의 인서트물(1)은 탄소섬유 또는 유리섬유로 이루어진 직조원단(Prepreg)이 된다.

여기서, 고정금형(110)의 중심부에는 위치결정핀(114)이 설치되는데, 이는 고정금형(110)의 상부면에 안착된 인서트물(1)의 위치를 고정한다. 이때, 인서트물(1)에는 위치결정핀(114)이 삽입될 수 있는 홀(2)이 형성되어 있다.

이와 더불어, 고정금형(110)의 양측 가장자리 소정 위치에 홈(116)을 형성하고, 이 홈(116)에 고정핀(118)을 설치하여 고정금형(110)의 상부면에 안착되는 인서트물(1)을 고정하는 것도 가능하다. 이 경우에도 인서트물(1)에는 고정핀(118)이 삽입될 수 있는 홀(미도시)이 형성된다.

이때, 고정핀(118)은 홈(116)에 설치된 스프링(116a)에 의해 탄성 지지되어 상하이동 가능하게 홈(116)에 삽입되는 것이 바람직한데, 이는 고정금형(110)의 상부면에 안착된 인서트물(1)의 프리포밍 성형 및 사출 성형시 방해가 되지 않도록 하고, 성형완료된 제품의 취출을 용이하게 한다.

이동금형(120)은 고정금형(110)을 향해 이동하여 고정금형(110)과의 사이에 성형공간(S)이 형성되게 고정금형(110)에 합형되고, 내부에 높이방향을 따라 상하이동 가능하게 설치된 작동코어(130)를 구비한다.

작동코어(130)는 이동금형(120)이 고정금형(110)에 합형될 때 고정금형(110)의 상부면에 안착된 인서트물(1)을 원하는 형상으로 프리포밍시키고, 인서트물(1)의 일측면에 후술하는 수지주입기(140)를 통해 수지가 주입되어 사출 성형될 수 있도록 성형되는 제품의 두께를 형성한다.

여기서, 작동코어(130)는 이동금형(120)의 내부 상측면에 설치된 탄성부재(122)에 결합되어 탄성 이동되고, 외주면 소정 위치에는 고정홈(132)이 형성된다.

또한, 이동금형(120)의 양측면에는 단부에 고정구(124a)가 구비된 한 쌍의 실린더(124)가 마련되는데, 이는 이동금형(120)이 고정금형(110)을 향해 이동하여 합형될 때 작동코어(130)가 후술하는 이동바(134)와 고정바(119)에 의해 이동금형(120)의 높이방향을 따라 상승되었을 때 고정구(124a)가 고정홈(132)에 삽입되어 작동코어(130)의 위치를 고정한다.

아울러, 고정금형(110)의 양측면에는 한 쌍의 고정바(119)가 설치되고, 작동코어(130)의 외주면 소정 위치에는 한 쌍의 고정바(119)와 대응되는 한 쌍의 이동바(134)가 설치되는데, 이는 이동금형(230)이 고정금형(110)에 합형될 때 한 쌍의 이동바(134)가 한 쌍의 고정바(119)와 맞닿아 작동코어(130)가 이동금형(120)의 높이방향으로 상승되게 한다.

수지주입기(140)는 고정금형(110)에 설치되어 수지주입구(112)를 통해 성형공간(S)에 수지가 주입되게 수지를 공급하는 것으로서, 이는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

이하, 전술한 바와 같이 구성된 복합재료 성형장치의 작동을 설명하기로 한다.

먼저, 인서트물(1) 즉, 탄소섬유 또는 유리섬유로 이루어진 직조원단(Prepreg)을 원하는 크기로 재단하여 준비한 후, 준비된 인서트물(1)을 예열기(미도시)를 통해 예열하고, 고정금형(110)의 상부면에 안착시킨다.

이후, 이동금형(110)을 작동시켜 고정금형(110)에 합형시키면, 고정금형(110)의 상부면 안착된 인서트물(1)은 사용자가 원하는 형상으로 이동금형(120), 고정금형(110) 및, 작동코어(130)에 의해 프리포밍된다.

이때, 작동코어(130)는 이동금형(124)의 높이방향을 따라 상승된 후, 이동금형(120)의 양측면에 마련된 한 쌍의 실린더(124)의 단부에 구비된 고정구(124a)가 고정홈(132)에 삽입됨으로써 위치가 고정된다.

인서트물(1)의 프리포밍이 완료된 후 수지주입기(140)를 통해 수지를 수지주입구(112)에 공급한 후 압착하여 사출 성형을 완료한 다음 취출함으로써 복합재료의 성형이 완료된다.

즉, 인서트물(1)에 수지를 주입함으로써 종래의 단일 인서트물로는 성형이 불가한 두께를 형성할 수 있어 리브(Rib), 보스(Boss) 등의 체결부 형상을 구현할 수 있는 복합재료를 제조할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 복합재료 성형장치는 하나의 성형장치로 프리포밍 성형과 사출 성형을 하여 공정을 간소화함으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 종래와 같이 프레스 금형과, 사출금형을 각각 별도로 구매하지 않아도 되기 때문에 설비 투자비를 낮출 수 있는 효과가 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였지만, 당해 기술 분야에 숙련된 사람은 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110: 고정금형
112: 수지주입구
114: 위치결정핀
116: 홈
116a: 스프링
118: 고정핀
119: 고정바
120: 이동금형
122: 탄성부재
124: 실린더
124a: 고정구
130: 작동코어
132: 고정홈
134: 이동바
140: 수지주입기

Claims (5)

1. 내부에 수지주입구가 구비된 고정금형;
   상기 고정금형과의 사이에 성형공간이 형성되게 상기 고정금형에 합형되고, 내부에 높이방향을 따라 상하이동 가능하게 설치된 작동코어를 구비하는 이동금형; 및,
   상기 고정금형에 설치되어 상기 수지주입구를 통해 상기 성형공간에 수지가 주입되게 수지를 공급하는 수지주입기;를 포함하여 이루어지되,
   상기 작동코어는 상기 이동금형의 내부 상측면에 설치된 탄성부재에 결합되어 탄성 이동되는 것을 특징으로 하는 복합재료 성형장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 이동금형의 양측면에는 단부에 고정구가 구비된 한 쌍의 실린더가 마련되고,
   상기 고정구는 상기 작동코어의 외주면 소정 위치에 형성된 고정홈에 삽입되어 상기 작동코어의 위치를 고정하는 것을 특징으로 하는 복합재료 성형장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 고정금형의 양측면에는 한 쌍의 고정바가 설치되고, 상기 작동코어의 외주면 소정 위치에는 상기 한 쌍의 고정바에 대응되는 한 쌍의 이동바가 설치되는 것을 특징으로 하는 복합재료 성형장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 고정금형의 중심부에는 상기 고정금형의 상부면에 안착되는 인서트물의 위치를 고정하는 위치결정핀이 설치되는 것을 특징으로 하는 복합재료 성형장치.
   
5. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
   상기 고정금형의 양측 가장자리 소정 위치에는 상기 고정금형의 상부면에 안착되는 인서트물을 고정하는 고정핀이 설치되되,
   상기 고정핀은 상기 고정금형의 양측 가장자리 소정 위치에 형성된 홈에 설치된 스프링에 의해 탄성 지지되는 것을 특징으로 하는 복합재료 성형장치.

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