KR20150118436A

KR20150118436A - 복합재 프리폼을 성형 및 커팅하기 위한 몰드 및 그 몰드가 적용된 프리폼 성형 프레스 및 그 성형 프레스를 포함하는 프리폼 제조 시스템

Info

Publication number: KR20150118436A
Application number: KR1020140044317A
Authority: KR
Inventors: 천진성; 우남경; 윤주일; 김재관; 유호욱
Original assignee: 주식회사 티포엘
Priority date: 2014-04-14
Filing date: 2014-04-14
Publication date: 2015-10-22
Also published as: KR101632968B1

Abstract

본 발명은 복합재 프리폼을 성형 및 커팅하기 위한 몰드에 관한 것으로, 몰드는 하부몰드와 그 하부몰드에 위치되는 상부몰드로 구성하되; 하부몰드는 하부성형부와 하부쿠션부로 구성하되, 하부몰드는 하부성형부와 하부쿠션부로 구성하되, 하부성형부는 지지판 상부에 일체된 구조이고, 하부쿠션부는 하부성형부가 통과하도록 관통된 메인관통부가 형성되어, 메인관통부 내부에 하부성형부가 위치·조립되는 하부몰드가 구성되어, 지지판 상부와 하부쿠션부 저면 사이는 스프링이 다수개 위치되고, 다수개의 리테이너볼트가 지지판 저면에서 조립되어, 하부쿠션부에 고정되게 조립하며, 하부쿠션부 저면과 지지판 상면 사이는 일정한 간격을 형성하고, 하부성형부와 하부쿠션부가 맞대는 부분의 높이는 유사하며; 상기 상부몰드는 상부푸셔부와 상부성형부로 구성하되, 상부푸셔부는 지지판 하부에 일체된 구조이고, 상부푸셔부 저면에는 메인홈을 형성하여, 메인홈에 상부성형부가 수용되도록 조립되어, 메인홈 저면과 상부푸셔부 상면 사이에는 스프링이 다수개 위치되고, 다수개의 리테이너볼트가 상부푸셔부 상면에서 조립되어, 상부성형부에 고정되게 조립되어, 상부성형부 상면과 메인홈 저면 사이는 일정한 간격을 형성하고, 상부푸셔부와 상부성형부의 맞대는 부분의 높이는 유사하게 형성되어, 하부몰드의 상부에 상부몰드가 결합되는 구조의 몰드를 구성하여, 상기 하부몰드와 상부몰드 사이에 보강섬유와 열변형수지필름이 포함된 재료가 위치되면, 상부성형부와 하부성형부의 결합으로 제품의 형상으로 성형하고, 상부푸셔부가 하부쿠션부와 함께 더 하강하면서 제품의 테두리를 절단하는 구조에 의해서, 복합재 프리폼의 제조가 용이하고 생산성이 높은 특징이 있다.

Description

복합재 프리폼을 성형 및 커팅하기 위한 몰드 및 그 몰드가 적용된 프리폼 성형 프레스 및 그 성형 프레스를 포함하는 프리폼 제조 시스템{the molds for forming and cutting preform of composite and the preform forming press therewith and the preform manufacturing system therewith}

본 발명은 복합재 프리폼을 성형 및 커팅하기 위한 몰드에 관한 것으로, 하부몰드와 상부몰드의 결합으로 프리폼을 제조하는 몰드를 구성하되, 프리폼은 하부몰드의 하부성형부와 상부몰드의 상부성형부의 결합으로 성형하고, 이와 동시에, 하부몰드의 하부쿠션부와 상부몰드의 상부푸셔부가 스프링에 의해 하부로 더 내려오면서, 디자인된 형상대로 프리폼을 절단하도록 하여, 프리폼의 성형과 절단이 용이하도록 한다.

일반적으로 차량은 다양한 부품으로 구성되고, 그 외관은 바디 셀(body shell)에 의해 덮여 있으며, 이러한 바디 셀에는 후드(hood, bonnet) 패널, 트렁크(trunk) 패널, 도어(door) 패널, 루프(roof) 패널 등의 외면 부분이 포함된다.

한편 이러한 바디 셀은 차량의 모양에 따라 다양한 굴곡을 형성하여, 차량의 외관을 담당하기도 하지만, 바디 셀은 외부 충격에 대한 적절한 강도와 충격 흡수 기능을 가져야하므로, 기존의 일반적인 바디 셀은 철판(강판)으로 제조되는데, 바디 셀의 일례로 차량의 엔진을 덮는 후드(후드 패널)을 예를 들면, 국내특허 등록 제0307761호에는 철판을 절곡한 외판과 복합 재료의 허니콤을 일체화한‘자동차의 후드 구조’에 대한 내용이 게시되어 있다.

또한, 최근에는 차량의 바디 셀은 수지와 강화 섬유(유리 섬유나 탄소 섬유 등)의 복합 재료를 적용한 것이 개발되어 있으며, 그 예로, 미국특허등록 제04692291호에는 복합재료의 몰딩 방법에 대한 내용이 게시되어 있고, 또한, 미국특허등록 제07736743호에는 복합재료의 구성에 대한 내용이 게시되어 있으며, 이 두 미국특허 내용에는 복합재료를 차량의 바디 셀에 적용하는 내용이 포함되어 있다.

그러나 기존에 강판으로 제조되는 바디 셀은 차량의 총 중량을 높이고, 도장이 벗겨지면 부식의 우려가 높아서, 바디 셀의 재료로는 가벼우면서, 부식의 우려가 적고, 강도가 우수한 재료의 개발이 필요하다.

그래서 앞서 예시한 두 미국등록특허에서는 복합재료를 차량의 바디 셀에 적용하고 있고, 이를 위해서 상·하로 위치되는 몰드 사이에 복합재료를 위치하여 몰드의 결합으로 바디 셀을 성형하는 몰딩 방식을 적용하고 있는데, 몰딩 방식은 바디 셀을 찍어내면서, 모양은 성형할 수 있으나, 제작 후에, 바디 셀의 모양을 따라 테두리를 절단하고 정리해야 되는 번거로움이 있었으며, 바디 셀의 성형을 위해 재료를 절단하여 몰드에 투입하기도 어려운 문제점이 있었기에, 복합재료의 투입으로 성형과 함께 절단이 함께 이루어지는 몰드의 개발이 필요하다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자, 하부몰드와 상부몰드의 결합으로 프리폼을 제조하는 몰드를 구성하되, 프리폼은 하부몰드의 하부성형부와 상부몰드의 상부성형부의 결합으로 성형하고, 이와 동시에, 하부몰드의 하부쿠션부와 상부몰드의 상부푸셔부가 스프링에 의해 하부로 더 내려오면서, 디자인된 형상대로 프리폼을 절단하도록 하여, 프리폼의 성형과 절단이 용이하도록 한다.

그리고 롤러를 거치할 수 있는 롤러지지대를 다수개 구성하고, 가이드롤러를 다수개 구성한 재료공급부; 한 쌍의 압착롤러가 상하로 구성되고, 상부의 압착롤러는 실린더에 의해 승하강을 제어 할 수 있는 압착부; 내부에 히터가 구비된 챔버를 구성하며, 챔부 내부의 온도을 검출하고, 챔버 내부의 히터의 온도를 제어하는 컨트롤러가 구비된 예열기; 내부에 히터가 구비된 히팅롤러가 상하로 한 쌍이 구성되고, 상부의 압착롤러는 실린더에 의해 승하강하며, 하부의 압착롤러는 모터에 의해 회전하는 히팅부; 폭을 따라 칼날이 반복 이동하는 커팅기와, 모터에 의해 작동하는 인출컨베이어를 포함하는 커팅인출부; 하부몰드 상부의 상부몰드가 실린더에 의해 승하강하는 성형 프레스가 순차로 구성된 프리폼 제조 시스템이 구성되어, 보강섬유와 열변형수지필름이 각각 감긴 롤러가 다수개 설치된 재료공급부에서 재료를 공급받아, 압착부, 예열기와 히팅부를 통과하면서 보강섬유는 열변형수지필름에 의해 서로 부착되며, 인출컨베이어에 적정 길이가 인출된 재료는 커팅기에 의해 절단되고, 재료는 성형 프레스에서 성형과 절단에 의해 복합재의 프리폼을 제조가 완료되어, 프리폼의 제조가 용이하고, 생산성을 높이도록 한다.

이와 같이 본 발명은, 하부몰드와 상부몰드의 결합으로 프리폼을 제조하는 몰드를 구성하되, 프리폼은 하부몰드의 하부성형부와 상부몰드의 상부성형부의 결합으로 성형하고, 이와 동시에, 하부몰드의 하부쿠션부와 상부몰드의 상부푸셔부가 스프링에 의해 하부로 더 내려오면서, 디자인된 형상대로 프리폼을 절단하도록 하여, 프리폼의 성형과 절단이 용이한 효과가 있다.

그리고 롤러를 거치할 수 있는 롤러지지대를 다수개 구성하고, 가이드롤러를 다수개 구성한 재료공급부; 한 쌍의 압착롤러가 상하로 구성되고, 상부의 압착롤러는 실린더에 의해 승하강을 제어 할 수 있는 압착부; 내부에 히터가 구비된 챔버를 구성하며, 챔부 내부의 온도을 검출하고, 챔버 내부의 히터의 온도를 제어하는 컨트롤러가 구비된 예열기; 내부에 히터가 구비된 히팅롤러가 상하로 한 쌍이 구성되고, 상부의 압착롤러는 실린더에 의해 승하강하며, 하부의 압착롤러는 모터에 의해 회전하는 히팅부; 폭을 따라 칼날이 반복 이동하는 커팅기와, 모터에 의해 작동하는 인출컨베이어를 포함하는 커팅인출부; 하부몰드 상부의 상부몰드가 실린더에 의해 승하강하는 성형 프레스가 순차로 구성된 프리폼 제조 시스템이 구성되어, 보강섬유와 열변형수지필름이 각각 감긴 롤러가 다수개 설치된 재료공급부에서 재료를 공급받아, 압착부, 예열기와 히팅부를 통과하면서 보강섬유는 보강섬유는 열변형수지필름에 의해 서로 부착되며, 인출컨베이어에 적정 길이가 인출된 재료는 커팅기에 의해 절단되고, 재료는 성형 프레스에서 성형과 절단에 의해 복합재의 프리폼을 제조가 완료되어, 프리폼의 제조가 용이하고, 생산성이 높은 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 몰드가 적용된 프리폼 성형 프레스의 측면도.
도 2의 (A)와 (B) 본 발명에 따른 몰드의 측단면도 및 프리폼의 일례를 보여주는 후드의 사시도.
도 3의 (C)와 (D)는 본 발명에 따른 하부몰드의 하부쿠션부와 하부성형부의 평면도, (E)는 조립된 하부몰드의 측단면도.
도 4의 (F)와 (G)는 본 발명에 따른 상부몰드의 상부푸셔부와 상부성형부의 저면도, (H)는 조립된 상부몰드의 측단면도.
도 5의 (K)와 (M)는 (L)은 본 발명에 따른 몰드에 의한 성형 및 절단 과정과 그 과정에서의 가이드봉과 가이드홈의 상태를 동시에 보여주는 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 성형 프레스를 포함하는 프리폼 제조 시스템을 보여주는 개략도.
도 7은 도 6의 압착부, 히팅부, 커팅인출부의 확대 및 내부 상태를 보여주는 측면도.

본 발명에 따른 몰드(100)를 먼저 설명하고, 그 몰드(100)가 적용된 프리폼 성형 프레스(200)를 설명하며, 그 성형 프레스(200)를 포함하는 프리폼 제조 시스템을 설명하되, 먼저 몰드(100)는 하부몰드(110)와 상부몰드(120)로 구성하며, 도2의 (A)에 도시한 바와 같이, 하부몰드(110)는 하부성형부(111)와 하부쿠션부(113)가 결합되어 구성하며, 상부몰드(120)는 상부성형부(121)와 상부푸셔부(123)가 결합되어 구성하며, 하부몰드(110)의 상부에 상부몰드(120)가 위치되고, 몰드(100)의 결합으로 프리폼을 성형한다.

한편, 몰드(100)는 적용되는 제품, 예를 들면, 차량의 바디 셀(후드 패널, 트렁크 패널, 도어 패널, 루프 패널)의 종류에 따라 성형을 담당하는 부분이 변화 할 수 있는데, 몰드(100)의 용이한 설명을 위해서 도2의 (B)와 같이 차량 후드(본네트) 패널의 프리폼(preform)을 제조하기 위한 몰드(100) 예를 들어 설명하기로 하며, 먼저, 하부몰드(110)의 하부성형부(111)와 하부쿠션부(113)의 구조를 도3을 참고하여 설명하면, 하부성형부(111)는 지지판(112)에 하부성형부(111)가 상부로 돌출된 구조를 일체로 형성된 구조로, 도2 및 도3의 (D)에 도시한 바와 같이, 하부성형부(111)는 후드의 저면 구조에 대응하는 구조이며, 지지판(112)의 가장자리에는 다수개의 돌출부(116)가 상부로 돌출되게 형성하고, 그 돌출부(116)에는 상부로 돌출된 가이드봉(117)을 구성하며, 가이드봉(117) 주변의 돌출부(116)에는 스토퍼(118)를 구성한다.

또한, 하부성형부(111)를 제외한 지지판(112)의 상면에는 실린더 형상의 홈인 스프링자리(112a)를 다수개 구성하며, 또, 하부성형부(111)를 제외한 지지판(112)에는 관통된 홀(112b)을 형성하고, 그 홀(112b)에는 볼트헤드자리(112b′)를 형성하는데, 볼트헤드자리(112b′)는 지지판(112)의 저면(하부성형부의 반대면)에 형성하고, 이 볼트헤드자리(112b′)의 깊이는 그 홀(112b)에 조립되는 리테이너볼트(115)의 볼트머리(볼트헤드)보다 깊에 형성한다.

또, 도3의 (C)에 도시한 바와 같이, 하부성형부(111)의 하부쿠션부(113)는 하부성형부(111)의 지지판(112)보다 작아서, 하부성형부(111)의 돌출부(116) 내측 공간에 위치될 수 있는 크기이고, 하부쿠션부(113) 중앙은 관통된 메인관통부(113a)를 구성하며, 이 메인관통부(113a)는 돌출된 하부성형부(111)의 외관을 통과할 수 있는 형상이며, 이 메인관통부(113a) 주변의 하부쿠션부(113)에는 상기 지지판(112)의 홀(112b)의 위치에 대응하는 암나사(113b)를 다수개 형성한다.

그래서, 도3의 (E)에 도시한 바와 같이, 지지판(112)의 스프링자리(112a)에 스프링(114)이 끼움되고, 그 위로 하부쿠션부(113)가 위치되며, 지지판(112)의 저면에서 리테이너볼트(115)가 홀(112b)로 끼움되어 하부쿠션부(113)의 암나사(113b)로 고정되는데, 리테이너볼트(115)의 헤드가 볼트헤드자리(112b′)의 끝까지 걸리도록 잠그면, 스프링(114)이 압축된 상태이고, 지지판(112)과 하부쿠션부 사이는 일정 간격을 유지하면서, 하부성형부(111)의 가장자리와 하부쿠션부(113)의 가장자리의 높이는 서로 비슷하게(유사하게) 하거나, 하부쿠션부(113)가 좀 더 상부로 돌출하는 것이 바람직하다.

다음으로, 상부몰드(120)의 상부성형부(121)와 상부푸셔부(123)가 도4 및 도5를 참고하여 설명하면, 도4의 (G) 및 (H)에 도시한 바와 같이, 상부성형부(121)는 상부로 오목하게 형성한 구조로, 상부성형부(121)는 후드의 상면 구조에 대응하는 구조이며, 상부성형부(121)의 상면에는 다수개의 암나사(121a)를 형성한다.

그리고 도4의 (F)에 도시한 바와 같이, 상부푸셔부(123)는 지지판(122)에 상부푸셔부(123)가 하부로 돌출된 구조로, 상부푸셔부(123)의 중앙에는 상부성형부(121)가 안착할 수 있는 공간인 메인홈(123a)이 형성된 구조이며, 지지판(122)의 가장자리에는 다수개의 돌출부(126)가 하부로 돌출되게 형성되고, 그 돌출부(126)에는 가이드홈(126a)이 형성되는데, 그 가이드홈(126a)에는 하부몰드(110)의 가이드봉(117)이 끼움되는 구조를 가진다.

또한, 지지판(122)의 메인홈(123a)에는 실린더 형상의 홈인 스프링자리(123b)를 다수개 구성하고, 또, 메인홈(123a)에는 관통된 홀(123c)을 형성하고, 그 홀(123c)에는 볼트헤드자리(123c′)를 형성하는데, 볼트헤드자리(123c′)는 지지판(122)의 상면(메인홈의 반대면)에 형성하고, 이 볼트헤드자리(123c′)의 깊이는 그 홀(123c)에 조립되는 리테이너볼트(125)의 볼트머리(볼트헤드)보다 깊에 형성한다.

그래서, 도4에 도시한 바와 같이, 상부푸셔부(123)의 스프링자리(123b)에 스프링(124)이 끼움되고, 메인홈(123a)에 하부성형부(111)가 위치되며, 지지판(122)의 상면에서 리테이너볼트(125)가 홀(123c)로 끼움되어 상부성형부(121)의 암나사(121a)로 고정되는데, 리테이너볼트(125)의 헤드가 볼트헤드자리(123c′)까지 걸리도록 잠그면, 리테이너볼트(125)에 의해 상부푸셔부(123)에 하부성형부(111)가 고정되고, 스프링(124)은 압축된 상태이며, 메인홈(123a)과 상부성형부(121) 사이는 일정 간격을 유지하면서, 상부부셔부와 상부성형부(121)가 맞대는 부분에서는, 상부성형부(121)의 가장자리와 상부푸셔부(123)의 가장자리의 높이는 서로 비슷하게(유사하게) 하거나, 상부성형부(121)가 좀 더 하부로 돌출하는 것이 바람직하다.

한편, 앞서 설명한 하부몰드(110)의 하부성형부(111)는 상부로 돌출된 구조이고, 상부몰드(120)의 상부성형부(121)는 위로 오목한한 구조를 가지지만, 오목하고 볼록한 구조를 반대로 구성할 수도 있고, 적용하는 제품에 따라서, 오목한 구조와 볼록한 구조가 동시에 포함되어 있을 수 있다.

이렇게 구성된 하부몰드(110)와 상부몰드(120)는, 도5의 (K)에 도시한 바와 같이, 하부몰드(110)와 상부몰드(120) 사이가 떨어져 있는 상태에서, 그 사이에 재료(810)가 투입되면, 상부몰드(120)가 하강하면서 가이드봉(117)에 가이드홈(126a)이 결합하고, 이어서, 도5의 (L)에 도시한 바와 같이, 하부성형부(111)와 상부성형부(121)의 결합으로 재료(810)는 후드의 모양으로 성형되며, 상부몰드(120)가 더 하강하면, 하부성형부(111)와 상부성형부(121)의 결합은 유지된 채로, 상부몰드(120)의 돌출부(126)가 스토퍼(118)에 닿을 때까지, 상부푸셔부(123)는 하강하면서 하부쿠션부(113)를 누르고, 이 과정에서 상부푸셔부(123)의 끝은 상부성형부(121)와 하부성형부(111)의 측면을 통과하면서 재료(810)를 절단하게 되는데, 이 때, 하부몰드(110)와 상부몰드(120)의 각 스프링(114)(124)은 더욱 압축되고, 각 리테이너볼트(115)(125)의 헤드는 볼트헤드자리(112b′)(123c′)에서 약간 벗어난다.

그리고 다시 하부몰드(110)에서 상부몰드(120)를 상승시키면, 재료(810)는 후드의 형태로 성형되고 테두리가 절단된 구조의 프리폼(820)을 얻을 수 있는데, 이렇게 본 발명에 따른 몰드(100)는 하부몰드(110)와 상부몰드(120)의 결합으로 성형과 동시에 절단이 이루어지므로, 공정이 간략화 되고, 마감 처리가 용이한 특징이 있다.

다음으로, 상기 몰드(100)가 적용된 프리폼 성형 프레스(200)을 도1을 참고하여 설명하면, 성형 프레스(200)는 프레임(210), 베이스판(220), 이동판(230), 상부판(240), 가이드봉(117) 및 실린더(241)로 구성하며, 적절한 크기로 짜여진 프레임(210)에는 베이스판(220)이 고정되고, 그 베이스판(220) 상부에는 상부판(240)이 일정 거리를 두고 평행하게 고정되는데, 베이스판(220)과 상부판(240)의 가장자리를 따라 샤프트(250)를 다수개 구성한다.

그리고 베이스판(220)과 상부판(240) 사이에는 평행한 이동판(230)이 더 구성되어, 이동판(230)이 베이스판(220)과 상부판(240) 사이를 이동하는데, 이를 위해서, 이동판(230)의 가장자리에는 리니어모션부싱(231)(LM bushing, LM 부싱, 리니어 부싱)이 고정되고, 각 리니어모션부싱(231)에는 가이드봉(117)에 끼움되어, 이동판(230)은 가이드봉(117)을 따라 매끄럽게 승하강 할 수 있으며, 또한, 상부판(240) 상부에는 실린더(241)가 고정되고, 그 실린더(241)의 로드는 이동판(230)에 고정되어, 실린더(241)의 작동으로 이동판(230)이 승하강한다.

또한, 베이스판(220)의 상부에는 하부몰드(110)를 고정하고, 상부판(240)의 저면에는 상부몰드(120)를 고정하여, 실린더(241)의 작동으로 이동판(230)을 하강, 승강하여 몰드(100)에 의한 성형이 이루어지는 성형 프레스(200)를 구성한다.

더욱이, 성형 프레스(200)의 정면의 좌우에는 센서(260)(광센서, 리미트 센서 등)를 구비하여, 성형 작업 중(이동판의 이동 중)에 작업자의 진입을 방지하여, 안전성을 높이고, 또한, 성형 프레스(200)의 후면에는 높이에 따라 센서(261)(리미트 센서 등)를 다수개 구성하여, 센서(261)에 의해서 이동판(230)의 이동을 제한할 수 있도록 한다.

이렇게 구성하는 프리폼 성형 프레스(200)는 베이스판(220)과 이동판(230) 사이에 재료(810)를 위치하고, 실린더(241)에 의해 이동판(230)을 하강하여, 상부몰드(120)가 하부몰드(110)와의 결합을 통해 프리폼(820)의 성형 및 절단을 동시에 하고, 또한, 실린더(241)에 의해 이동판(230)을 승강하여, 성형된 프리폼(820)을 수거할 수 있는 것이다.

그리고 앞서 설명한 성형 프레스(200)를 포함하는 프리폼 제조 시스템을 설명하면, 프리폼 제조 시스템은 재료공급부(30), 압착부(400), 예열부(500), 커팅인출부, 성형 프레스(200)가 순차로 배열되어 구성하며, 먼저,재료공급부(30)는, 도6에 도시한 바와 같이, 다수개의 롤러지지대(310)와 다수개의 가이드롤러(320)로 구성하는데, 롤러지지대(310)는 높이를 따라 걸이가 다수개 구성된 포스트(311)가 한 쌍 거리를 두어 구성하고, 이들 한 쌍 포스트(311)는 하부가 연결되고, 다수개의 바퀴에 의해 이동이 용이하도록 한다.

이러한 롤러지지대(310)는 길이 방향을 따라 다수개 구성되고, 롤러지지대(310) 사이에는 재료(810)의 장력 조절을 위한 가이드롤러(320)를 다수개 구성하며, 각 포스트(311)의 걸이에는 공급롤러(800)의 양단을 거치하고, 공급롤러(800)에 감긴 재료(810)가 가이드롤러(320)를 거쳐 적절한 장력으로 풀리면서 재료(810)를 공급하도록 한다.

한편, 재료(810)로는 보강섬유(유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유 등)과 열변형수지필름(열가소성수지필름, 열경화성수지필름)가 있으며, 보강섬유는 원단으로 제직된 것을 사용하는데, 보강섬유는 필요한 내구성 및 강도에 따라 보강섬유로 제직된 평직물, 보강섬유로 제직된 다축직물 등, 다양한 제직 구조의 보강섬유 원단이 준비되고, 열변형수지필름은 열가소성수지필름, 열경화성수지필름과 같이 열에 변형되는 것을 적용가능한데, 구체적으로는 폴리프로필렌필름(pp), 나일론(pa) 등이 적용될 수 있으며, 이러한 열변형수지필름은 보강섬유의 폭으로 감긴 것을 사용하거나, 또는, 적정 폭(30㎜ 정도의 폭)을 가지는 열변형수지필름이 공급롤러(800)에 따라 일정 간격으로 감긴 것을 사용하기도 한다.

그래서 롤에 감긴 재료(810)는 다수개의 가이드롤러(320)를 통과하여 의해서 적절한 장력을 유지하면서 풀리도록 하고, 보강섬유와 열가소성필름은 다수겹이 순차로 적층되어 수평으로 공급되도록 하는데, 보강섬유는 같은 제직 구조를 가지는 보강섬유를 쓰기 보다는, 서로 다른 제직 방법으로 제직된 보강섬유를 혼용하여 공급하여, 제조되는 프리폼(820)의 단면을 보면, 다른 제직 구조를 가지는 보강섬유 층을 가지도록 하여, 강도 및 내구성을 높이도록 한다.

다음으로, 도7에 도시한 바와 같이, 압착부(400)는 상·하로 위치되는 한쌍의 압착롤러(410)(411)로 구성되며, 상부의 압착롤러(410)(411)는 상부의 실린더(420)에 의해 승강 이동되도록 구성하여, 두 압착롤러(410)(411)의 간격 및 접촉되는 압력을 조절할 수 있으며, 이러한 압착부(400)에서는 재료공급부(30)에서 공급되는 다수겹으로 공급되는 재료(810)들이 압착롤러(410)(411) 사이를 통과하면서 압착되어 재료(810)들이 서로 밀착되도록 하며, 필요에 따라, 압착부(400)는 견인과 인출을 위해서 다수개 더 구성하여, 다단계로 재료(810)를 압착한다.

이어지는 예열부(500)는, 도6과 도7에 도시한 바와 같이, 히터(520)에 의해 재료(810)에 열을 가하는 구조로, 길이 방향으로 긴 챔버(510)를 구성하고, 그 내부에 히터(520)를 구성하는데, 히터(520)는 챔버(510)의 상부와 하부를 따라 구성하고, 상하의 히터(520) 사이로 압축된 재료(810)가 통과하면서, 재료(810)에 열을 가하도록 하는데, 챔버(510) 내부에는 온도계를 구비하여 내부의 온도를 제어할 수 있도록하는데, 내부의 온도는 균일하게 하거나, 또는, 길이 방향을 따라 서서히 온도를 높이는 제어 방법으로 재료(810)를 가열하며, 이를 위해서, 외부의 컨트롤패널(530)에서 챔버(510) 내부의 구간에 따른 온도 표시와 히터(520)에 의해서 각 구간의 온도가 제어되도록 하며, 챔버(510) 내부 온도는 열변형수지필름의 재료(810)에 따라 바뀌지만, 대략 150 내지 200℃를 형성한다.

그리고 히팅부(600)는 상·하로 위치되는 한쌍의 히팅롤러(610)(620)로 구성되고, 각 히팅롤러(610)(620)의 내부에는 히터가 포함되어, 히팅롤러(610)(620)의 표면이 발열되도록 구성하는데, 히팅롤러(610)(620)의 온도는 열변형수지필름의 재료(810)에 따라 바뀌지만, 대략 200 내지 260℃를 형성한다.

또한, 상부의 히팅롤러(610)는 실린더(611)에 의해 승강 이동되도록 구성하여, 두 히팅롤러(610)(620)의 간격 및 접촉되는 압력을 조절할 수 있고, 하부의 히팅롤러(620)는 모터(621)에 의해 회전되어, 이러한 히팅부(600)에서는 예열부(500)에서 예열된 재료(810)를 히팅롤러(610)(620) 사이를 통과하면서 열변형수지필름에 의해 보강섬유들이 서로 부착되면서 일체된 복합재의 재료(810)를 구성하며, 히팅롤러(610)(620)는 모터(621)에 의해 회전함에 따라, 재료공급부(30)의 재료(810)들을 당기면서(견인), 다음 과정으로 인출하는데, 이러한 히팅부(600)도 단계별 가열을 위해서 다수개 더 구성할 수 있다.

다음으로, 커팅인출부(700)는 커팅기(710)와 인출컨베이어(720)가 순차로 구성되는데, 커팅기(710)는 칼날(711) 상하좌우로 이동하는 구조에 의해서, 재료(810) 위에서 대기하는 칼날(711)이 하부로 이동하여, 칼날(711)이 재료(810)의 폭을 따라 칼날(711)이 이동하면서 압착된 재료(810)를 폭방향으로 자르고, 다시 칼날(711)은 원래 위치로 복귀하여 대기하는 장치이고, 인출컨베이어(720)는 모터(621)(721)에 의해 작동하며, 벨트 컨베이어나 롤러 컨베이어로 구성되어, 히팅부(600)에서 인출되는 재료(810)를 받고, 적절한 크기가 인출되면, 커팅기(710)에 의해 재료(810)를 절단하고, 인출되어 커팅된 재료(810)는 대기한다.

한편, 인출컨베이어(720) 양쪽에는 클램프(미도시)를 다수개 구성하고, 이 클램프는 길이 방향을 따라 직선 왕복 이동이 가능하도록 구성하여, 히팅롤러(610)(620)에 의해 인출되는 재료(810)의 양단을 클램프가 잡은 상태로 이동하면서 이동하고, 적절한 길이로 인출된 재료(810)은 클램프에 의해 고정된 상태로 커팅기(710)에 의해 커팅하여, 커팅이 매끄럽게 이루어지도록 한다.

마지막으로, 인출컨베이어(720) 다음에는 앞서 설명한 성형 프레스(200)가 위치되며, 이러한 성형 프레스(200)의 하부몰드(110) 및 상부몰드(120) 사이에 절단된 재료(810)를 위치하고, 성성 프레스의 작동으로 하부몰드(110)와 상부몰드(120)의 결합으로 재료(810)는 성형됨과 동시에 절단이 이루어진다.

한편, 성형과 절단이 끝나면, 상부몰드(120)를 들어올린 상태에서 프리폼(820)을 수거하고, 순차로 대기 중인 재료(810)가 시스템을 따라 연속적으로 이동하고, 수거한 프리폼(820)은 테두리 부분의 버나 거친 부분을 확인하고 사포나 기타 도구를 이용하여 마감하며, 이러한 프리폼(820)은 RTM 성형법(Resin Transfer Molding) 등의 방법에 의해서 차량의 바디 셀(후드 패널, 트렁크 패널, 도어 패널, 루프 패널 등)로 제작 및 적용할 수 있다.

이렇게 재료공급부(30), 압착부(400), 예열부(500), 히팅부(600) 및 커팅인출부(700) 및 성형 프레스(200)가 순차로 배열되어 구성되는 프리폼 제조 시스템은 재료(810)의 공급부터 재료(810)를 압착하고 가열하는 과정이 순차적으로 이루어지고, 절단된 재료(810)는 성형 프레스(200)에서 성형과 절단된 프리폼(820)을 제조할 수 있으므로, 마감이 깨끗하고 생산성이 우수한 특징이 있다.

100 : 몰드 110 : 하부몰드 111 : 하부성형부
112 : 지지판 112a : 스프링자리 112b : 홀
112b′: 볼트헤드자리 113 : 하부쿠션부 113a : 메인관통부
113b : 암나사 114 : 스프링 115 : 리테이너볼트
116 : 돌출부 117 : 가이드봉 118 : 스토퍼
120 : 상부몰드 121 : 상부성형부 121a: 암나사
122 : 지지판 123 : 상부푸셔부 123a : 메인홈
123b : 스프링자리 123c : 홀 123c′: 볼트헤드자리
124 : 스프링 125 : 리테이너볼트 126 : 돌출부
126a : 가이드홈 200 : 성형 프레스 210 : 프레임
220 : 베이스판 230 : 이동판 231 : 리니어모션부싱
240 : 상부판 241 : 실린더 250 : 샤프트
260, 261 : 센서 300 : 재료공급부 310 : 롤러지지대
311 : 포스트 312 : 걸이 320 : 가이드롤러
400 : 압착부 410, 411 : 압착롤러 420 : 실린더
500 : 예열부 510 : 챔버 520 : 히터
530 : 컨트롤러 600 : 히팅부 610 : 히팅롤러
611 : 실린더 620 : 히팅롤러 621 : 모터
700 : 커팅인출부 710 : 커팅기 711 : 칼날
720 : 인출컨베이어 721 : 모터 800 : 공급롤러
810 : 재료 820 : 프리폼

Claims

하부몰드와 그 상부의 상부몰드로 구성되어, 열변형수지필름과 보강섬유의 재료를 프리폼으로 성형하는 몰드에 있어서,
하부몰드는 하부성형부와 하부쿠션부로 구성하되, 하부성형부는 지지판 상부에 일체된 구조이고, 하부쿠션부는 하부성형부가 통과하도록 관통된 메인관통부가 형성되어, 메인관통부 내부에 하부성형부가 위치·조립되는 하부몰드가 구성되어, 지지판 상부와 하부쿠션부 저면 사이는 스프링이 다수개 위치되고, 다수개의 리테이너볼트가 지지판 저면에서 조립되어, 하부쿠션부에 고정되게 조립하며, 하부쿠션부 저면과 지지판 상면 사이는 일정한 간격을 형성하고, 하부성형부와 하부쿠션부가 맞대는 부분의 높이는 유사하며;
상기 상부몰드는 상부푸셔부와 상부성형부로 구성하되, 상부푸셔부는 지지판 하부에 일체된 구조이고, 상부푸셔부 저면에는 메인홈을 형성하여, 메인홈에 상부성형부가 수용되도록 조립되어, 메인홈 저면과 상부푸셔부 상면 사이에는 스프링이 다수개 위치되고, 다수개의 리테이너볼트가 상부푸셔부 상면에서 조립되어, 상부성형부에 고정되게 조립되어, 상부성형부 상면과 메인홈 저면 사이는 일정한 간격을 형성하고, 상부푸셔부와 상부성형부의 맞대는 부분의 높이는 유사하게 형성되어,
상기 하부몰드와 상부몰드의 결합으로 재료의 성형과 절단을 하여, 복합재 프리폼의 제조가 용이함을 특징으로 하는 복합재 프리폼을 성형 및 커팅하기 위한 몰드.
제 1항에 있어서,
상기 하부몰드의 지지판에는 스프링자리가 다수개 형성되어, 그 스프링자리에 스프링이 위치되고,
상기 하부몰드의 지지판 저면에는 고정된 리테이너볼드의 헤드보다 깊게 볼트헤드자리를 형성하며,
상기 하부몰드의 지지판 상부에는 상부로 돌출된 돌출부를 다수개 구성하고, 각 돌출부에는 상부로 돌출된 가이드봉을 일체로 구성하며, 그 가이드봉 둘레의 돌출부에는 스토퍼를 구성하고,
상기 상부몰드의 메인홈에는 스프링자리가 다수개 형성되어, 그 스프링자리에 스프링이 위치되며,
상기 상부몰드의 상부푸셔부 상면에는 고정된 리테이너볼드의 헤드보다 깊게 볼트헤드자리를 형성하며,
상기 상부몰드의 지지판 저면에는 하부로 돌출된 돌출부를 다수개 구성하고, 각 돌출부에는 가이드홈이 형성되어,
각 볼트헤드자리에 의해 간섭을 최소화하고, 가이드봉이 가이드홈의 결합으로 몰드의 결합 정확성을 높임을 특징으로 하는 복합재 프리폼을 성형 및 커팅하기 위한 몰드.
열변형수지필름와 보강섬유의 재료를 프리폼으로 성형하는 성형 프레스에 있어서,
청구항 2에 해당하여, 하부몰드와 상부몰드로 구성하는 몰드가 구비되어,
베이스판, 그 베이스판 상부의 이동판, 그 이동판의 상부의 상부판이 평행하게 구성하되, 이동판의 가장자리를 따라 리니어모션부싱이 고정되고, 베이스판과 이동판 사이의 가장자리를 따라 샤프트의 양단이 고정되면서, 그 샤프트는 이동판은 리니어모션부싱을 통과하며,
상기 상부판에 실린더가 위치되고, 그 실린더의 로드는 이동판에 고정하며,
상기 베이스판 상부에 이동판이 고정되고, 상기 이동판 저면에 상부몰드가 고정된 구조의 성평프레스를 구성하여,
상기 실린더에 의한 이동판의 승강으로, 몰드의 결합에 의한 재료의 성형과 절단으로 프리폼을 제조함을 특징으로 하는 몰드가 적용된 프리폼 성형 프레스.
제 3항에 있어서,
상기 성형 프레스의 적어도 하나의 측면에는 높이에 따라 센서를 다수개 구성하여,
센서에 의해 이동판의 이동을 상하 이동을 제한하고, 이동판의 이동 중에 작업자의 진입을 방지하여 안전성을 높임을 특징으로 하는 몰드가 적용된 프리폼 성형 프레스.
롤러를 거치할 수 있는 롤러지지대를 다수개 구성하고, 가이드롤러를 다수개 구성한 재료공급부;
한 쌍의 압착롤러가 상하로 구성되고, 상부의 압착롤러는 실린더에 의해 승하강하는 압착부;
내부에 히터가 구비된 챔버를 구성하며, 챔부 내부의 온도을 검출하고, 챔버 내부의 히터의 온도를 제어하는 컨트롤러가 구비된 예열기;
내부에 히터가 구비된 히팅롤러가 상하로 한 쌍 구성되고, 상부의 압착롤러는 실린더에 의해 승하강하며, 하부의 압착롤러는 모터에 의해 회전하는 히팅부;
폭을 따라 칼날이 반복 이동하는 커팅기와, 모터에 의해 작동하는 인출컨베이어를 포함하는 커팅인출부;
청구항 3 또는 청구항 4에 해당하는 성형 프레스가 순차로 구성된 프리폼 제조 시스템이 구성되어,
보강섬유와 열변형수지필름이 감긴 각 롤러가 설치된 재료공급부에서 재료를 공급받아, 압착부, 예열기와 히팅부를 통과하면서 보강섬유는 열변형수지필름에 의해 서로 부착되며, 인출컨베이어에 인출된 복합재는 커팅기에 의해 절단되고, 절단된 복합재는 성형 프레스에서 성형 및 절단으로 프리폼의 제조가 완료되어,
프리폼의 제조가 용이함을 특징으로 하는 성형 프레스를 포함하는 프리폼 제조 시스템.
제 5항에 있어서,
상기 인출컨베이어 양쪽으로는 클램프를 다수개 더 구성하여,
각 클램프는 길이 방향을 따라 직선 왕복 이동이 가능하도록 구성하여,
인출컨베이어로 인출된 재료의 가장자리를 클램프가 고정하고 이동함에 따라, 커팅기에 의한 재료의 절단이 깨끗함을 특징으로 하는 성형 프레스를 포함하는 프리폼 제조 시스템.