KR20220008572A

KR20220008572A - 복합재료 다공 펀치

Info

Publication number: KR20220008572A
Application number: KR1020200086837A
Authority: KR
Inventors: 황지영; 강승범; 박영수; 손남기
Original assignee: 재단법인 한국탄소산업진흥원
Priority date: 2020-07-14
Filing date: 2020-07-14
Publication date: 2022-01-21
Also published as: KR102372308B1

Abstract

본 발명에 따른 복합재료 다공 펀치는,
복합재료가 배치되는 스테이지유닛; 상기 스테이지유닛에 배치된 상기 복합재료에 복수 개의 구멍을 형성하는 다공펀칭유닛; 상하 이동하여 상기 다공펀칭유닛을 가압하는 가압유닛; 및 상기 스테이지유닛과 상기 가압유닛을 지지하는 프레임유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 사용하면, 다공이 형성된 복합재료 테스트용 시편을 제작하기 위해 복합재료에 수작업으로 일일이 구멍을 뚫을 필요가 없다. 이로 인해, 복합재료 테스트를 위한 준비과정이 간단해지고, 준비에 소요되는 시간을 대폭 줄일 수 있다. 또한, 복합재료에 구멍의 모양이나 배열이 일정하게 형성되지 않고 불량률도 높아 테스트에 대한 신뢰성이 떨어지는 문제점을 해결할 수 있다.

Description

복합재료 다공 펀치{Multi-Hole Punch for Composite Materials}

본 발명은 복합재료 다공 펀치에 관한 것이다.

복합재료로 PU/PC/PVA 필름, EPDM, 전도성 고무 등 여러 가지가 있다. 이러한 복합재료의 가시성을 확보하고 유연성을 향상시키기 위해, 복합재료에 다공을 형성하는 방안들이 강구되고 있다.

이렇게, 다공이 형성된 복합재료는 실제로 사용되기 전에, 인장강도, 유연성 등 여러 가지 테스트를 거친다.

종래에는 이러한 테스트를 위해 복합재료에 수작업으로 일일이 구멍을 뚫어 테스트용 시편을 제작하였다. 이로 인해 복합재료에 대한 테스트를 위한 준비과정이 복잡하고, 준비에 많은 시간이 소요되었다. 또한, 복합재료에 구멍의 모양이나 배열을 일정하게 형성하기 어렵고 불량률도 높아 테스트에 대한 신뢰성이 떨어지는 문제점을 가지고 있었다.

한국등록특허(10-0156625)

본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 복합재료 다공 펀치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 복합재료 다공 펀치는,

복합재료가 배치되는 스테이지유닛;

상기 스테이지유닛에 배치된 상기 복합재료에 복수 개의 구멍을 형성하는 다공펀칭유닛;

상하 이동하여 상기 다공펀칭유닛을 가압하는 가압유닛; 및

상기 스테이지유닛과 상기 가압유닛을 지지하는 프레임유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 사용하면, 다공이 형성된 복합재료 테스트용 시편을 제작하기 위해 복합재료에 수작업으로 일일이 구멍을 뚫을 필요가 없다. 이로 인해, 복합재료 테스트를 위한 준비과정이 간단해지고, 준비에 소요되는 시간을 대폭 줄일 수 있다. 또한, 복합재료에 구멍의 모양이나 배열이 일정하게 형성되지 않고 불량률도 높아 테스트에 대한 신뢰성이 떨어지는 문제점을 해결할 수 있다.

본 발명의 배출접시를 사용하면, 펀칭 후 주사바늘들 내부에 잔존하는 펀칭 찌꺼기들을 쉽게 모아서 버릴 수 있어, 복합재료 다공 펀치의 청소가 편리해진다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 복합재료 다공 펀치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 복합재료 다공 펀치를 정면에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 다공펀칭유닛을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 다공펀칭유닛의 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 복합재료 다공 펀치를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 다공펀칭유닛과 가압유닛의 단면을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 스테이지유닛의 단면을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 5에 도시된 스테이지유닛을 상부에서 바라본 모습을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 복합재료 다공 펀치에 의해 펀칭된 복합재료를 나타낸 도면이다.

이하, 제1실시예에 따른 복합재료 다공 펀치를 자세히 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 복합재료 다공 펀치는 스테이지유닛(110), 다공펀칭유닛(120), 가압유닛(130), 프레임유닛(140)으로 구성된다.

[스테이지유닛]

스테이지유닛(110)에는 복합재료가 배치된다. 복합재료는 테스트용 시편 규격으로 형성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 스테이지유닛(110)은 작업대(111), 작업배드(112)로 구성된다.

작업대(111)는 프레임유닛(140)의 하면플레이트(142)에 고정된다. 일예로, 작업대(111)는 소정 높이를 갖는 원기둥으로 형성된다.

작업배드(112)는 작업대(111)의 상면에 위치되어 복합재료가 배치된다. 작업배드(112)는 복합재료의 테스트용 시편 규격보다 큰 크기로 형성되며 작업대(111)의 중앙 상면에 위치된다. 작업배드(112)는 다공펀칭유닛(120)에 의해 구멍이 뚫리지 않는 강도를 갖고, 복합재료의 미끄러짐을 방지하는 딱딱한 재질로 형성된다. 예를 들어, 세라믹, 탄소복합재 재질이 있다.

[다공펀칭유닛]

다공펀칭유닛(120)은 스테이지유닛(110)에 배치된 복합재료에 복수 개의 구멍을 형성한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 다공펀칭유닛(120)은 헤드부(121), 다공블록(122), 주사바늘(123)들로 구성된다.

헤드부(121)는 가압유닛(130)의 하강에 의해 가압된다.

다공블록(122)은 헤드부(121)의 하면에 착탈가능하게 삽입된다. 헤드부(121)가 가압유닛(130)에 의해 가압될 때 다공블록(122)에 가압력이 전체적으로 작용된다. 다공블록(122)은 중앙 영역에 상면에서 하면으로 연통되는 복수 개의 바늘결합공(124)들이 형성된다. 복수 개의 바늘결합공(124)들은 일정 간격으로 정렬되어 배치된다.

주사바늘(123)은 복수 개가 구비되며 내부가 중공되어 있다. 주사바늘(123)의 하단은 복합재료의 절단이 용이하도록 날카롭게 형성될 수 있다. 또한, 주사바늘(123)들은 다공블록(122)의 바늘결합공(124)들에 삽입 고정되며, 다공블록(122)의 하면에서 소정 길이로 돌출되어 있다. 여기서 소정 길이는 복합재료의 두께 이상의 길이이다.

[가압유닛]

가압유닛(130)은 상하 이동하여 다공펀칭유닛(120)을 가압한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 가압유닛(130)은 가압플레이트(131), 가압대(132)로 구성된다.

가압플레이트(131)는 다공펀칭유닛(120)을 가압한다. 가압플레이트(131)는 다공펀칭유닛(120)의 헤드부(121)와 접촉하며, 헤드부(121)를 통해 전달된 가압력에 의해 다공펀칭유닛(120)의 주사바늘(123)들이 복합재료에 복수개의 구멍을 일정간격으로 한꺼번에 뚫는다.

가압대(132)는 상부플레이트(143)의 중심을 관통한다. 가압대(13)의 일단은 가압플레이트(131)에 연결되고, 타단은 구동부(미도시)와 연결된다. 구동부(미도시)는 가압대(132)를 상하로 이동시킨다. 물론, 구동부(미도시)없이 가압대(132)를 수동으로 상하로 이동시킬 수도 있다.

[프레임유닛]

프레임유닛(140)은 스테이지유닛(110)과 가압유닛(130)을 지지한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 프레임유닛(140)은 베이스(141), 하면플레이트(142), 상부플레이트(143), 지지대(144)들로 구성된다.

하면플레이트(142)는 베이스(141)의 상면에 연결되어 스테이지유닛(110)이 고정된다.

상부플레이트(143)의 중심부에, 가압유닛(130)의 가압대(132)가 관통된다.

지지대(144)는 두 개가 구비된다. 지지대(144)는 일단이 하면플레이트(142)에 연결되고 타단이 상부플레이트(143)에 연결된다. 지지대(144)는 상부플레이트(143)와 하면플레이트(142) 상하 이격된 거리를 유지시킨다.

이하, 제1실시예에 따른 복합재료 다공 펀치의 동작을 설명한다. 도 1 내지 도 4를 기본적으로 참조한다.

복합재료를 스테이지유닛(110)의 작업배드(112)에 올려놓는다.

다공펀칭유닛(120)을 복합재료에서 구멍이 형성되는 부위에 올려놓는다.

가압유닛(130)을 하강시켜 가압유닛(130)의 가압플레이트(131)를 다공펀칭유닛(120)의 헤드부(121)와 접촉시킨다.

가압유닛(130)으로 다공펀칭유닛(120)을 가압하면 다공펀칭유닛(120)의 주사바늘(123)들이 하강하며 복합재료에 복수개의 구멍을 일정간격으로 한꺼번에 뚫는다.

가압유닛(130)을 상승시켜 제자리로 복귀시킨다. 복합재료에 도 9에 도시된 바와 같은 다공이 형성된다.

다공펀칭유닛(120)의 헤드부(121)와 다공블록(122)을 분리한 후 주사바늘(123)의 중공에 에어건으로 공기를 불어넣어, 주사바늘(123)들의 중공에 남아있는 펀칭 찌꺼기를 바깥으로 분출시켜 제거한다.

이하, 제2실시예에 따른 복합재료 다공 펀치를 자세히 설명한다. 제2실시예는, 제1실시예의 특징을 모두 가지면서, 펀칭 찌꺼기들을 쉽게 모아서 버릴 수 있는 특징을 가진다. 이를 위해, 도 5 내지 도8에 도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 복합재료 다공 펀치는, 스테이지유닛(210), 다공펀칭유닛(220), 가압유닛(230), 프레임유닛(240)으로 구성된다. 이하에서는 제1실시예의 구성요소와 구별되는 스테이지유닛(210), 다공펀칭유닛(220), 가압유닛(230)을 설명한다.

[스테이지유닛]

도 5, 도 7, 도 8에 도시된 바와 같이, 스테이지유닛(210)은 작업대(211), 작업배드(212), 배출접시(213)로 구성된다.

작업대(211)는 내부가 중공되고 하면이 개구된다. 작업대(211)의 측면에는 공기가 배출되는 공기배출구(211a)가 형성된다.

한편, 배출접시(213) 바닥에 모인 펀칭 찌꺼기들이 공기배출구(211a)를 통해 외부로 빠져나가는 것을 방지하기 위하여, 공기배출구(211a)에 다공성막이 설치될 수 있다. 다공성막은 펀칭 찌꺼기는 빠져나가지 못하고 공기만 통과 가능한 막이다. 이를 위해, 다공성막에는 공기만 통과시키는 무수히 많은 세공(細孔)이 형성된다. 이러한 다공성막으로는 PTFE 멤브레인(Polytetrafluoroethylene membrane)이 사용될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 작업대(211)의 상면에는 작업배드(212)가 삽입 결합되는 함몰부(211b)와, 함몰부(211b)에서 내측으로 연장되어 작업배드(212)를 지지하는 플랜지(211c)가 형성된다.

작업배드(212)는 작업대(211)의 상면에 형성된 함몰부(211b)에 삽입 결합된다. 작업배드(212)의 중앙에는 주사바늘(123)들이 관통하는 바늘관통공(212a)들이 형성된다. 바늘관통공(212a)들은 다공펀칭유닛(220)의 주사바늘(223)들이 관통할 수 있도록 상응하는 위치에 상응하는 개수와 배열로 형성된다.

배출접시(213)의 내주면에 작업대(211)가 착탈가능하게 삽입 결합된다. 배출접시(213) 안으로 복합재료의 펀칭 찌꺼기가 모인다.

[다공펀칭유닛]

도 6에 도시된 바와 같이, 다공펀칭유닛(220)은 헤드부(221), 다공블록(222), 주사바늘(223)들로 구성된다.

헤드부(221)의 상면은 가압유닛(230)의 가압플레이트(231)의 하면에 고정 결합된다. 헤드부(221)는 내부가 중공되고 하면이 개구된다. 헤드부(221)의 상면 중앙에는 가압유닛(230)과 연통되는 헤드부용 공기유입구(221a)가 구비된다.

다공블록(122)은 헤드부(121)의 하면에 고정결합된다.

[가압유닛]

가압유닛(230)은 상하 이동할 때 다공펀칭유닛(220)도 함께 움직인다.

가압유닛(230)은 가압플레이트(231), 가압대(232)로 구성된다.

가압대(232)의 중앙에는 헤드부용 공기유입구(221a)와 연통되는 가압유닛용 공기유입구(233)가 형성된다. 가압유닛용 공기유입구(233)는 공기를 불어넣는 에어펌프(미도시)와 연결된다.

이하, 제2실시예에 따른 복합재료 다공 펀치의 동작을 설명한다. 도 5 내지 도 8을 기본적으로 참조한다.

복합재료를 스테이지유닛(210)의 작업배드(212)에 올려놓는다.

구동부(미도시)가 가압유닛(230)을 하강시키면 다공펀칭유닛(220)도 하강한다. 다공펀칭유닛(220)의 주사바늘(223)들은 복합재료에 복수개의 구멍을 일정간격으로 한꺼번에 뚫으면서, 작업배드(212)에 형성된 바늘관통공(212a)들에 삽입된다.

에어펌프(미도시)가 가압유닛용 공기유입구(233)와 헤드부용 공기유입구(221a)를 통해 헤드부(221)의 내부에 공기를 주입시킨다. 주사바늘(223)들 내부에 잔존하는 펀칭 찌꺼기들이 공압에 의해 분출되어, 스테이지유닛(210)의 배출접시(213)로 떨어져 모인다. 작업대(211) 내부에 유입된 공기는 공기배출구(211a)를 통해 외부로 배출된다.

배출접시(213)를 작업대(211)와 하면플레이트(242)로부터 분리하여, 배출접시(213)에 모인 펀칭 찌꺼기를 버린다.

110, 210: 스테이지유닛 111, 211: 작업대
112, 212: 작업배드 120, 220: 다공펀칭유닛
121, 221: 헤드부 122, 222: 다공블록
123, 223: 주사바늘 130, 230: 가압유닛
140, 240: 프레임유닛

Claims

복합재료가 배치되는 스테이지유닛;
상기 스테이지유닛에 배치된 상기 복합재료에 복수 개의 구멍을 형성하는 다공펀칭유닛;
상하 이동하여 상기 다공펀칭유닛을 가압하는 가압유닛; 및
상기 스테이지유닛과 상기 가압유닛을 지지하는 프레임유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료 다공 펀치.
제1항에 있어서, 상기 다공펀칭유닛은,
상기 가압유닛에 의해 가압되는 헤드부;
상기 헤드부의 하면에 착탈가능하게 결합되며, 상면에서 하면으로 연통되는 복수 개의 바늘결합공들이 형성된 다공블록; 및
상기 다공블록의 바늘결합공들에 삽입 고정되며, 상기 다공블록의 하면에서 소정 길이로 돌출되는 복수 개의 주사바늘들을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료 다공 펀치.
제1항에 있어서, 상기 다공펀칭유닛은,
상기 가압유닛에 고정결합된 헤드부;
상기 헤드부의 하면에 고정결합되며, 상면에서 하면으로 연통되는 복수 개의 바늘결합공들이 형성된 다공블록; 및
상기 다공블록의 바늘결합공들에 삽입 고정되며, 상기 다공블록의 하면에서 소정 길이로 돌출되는 복수 개의 주사바늘들을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료 다공 펀치.
제3항에 있어서, 상기 헤드부의 중앙에는 상기 가압유닛과 연통되는 헤드부용 공기유입구가 구비되며, 상기 가압유닛에는 상기 헤드부용 공기유입구와 연통되는 가압유닛용 공기유입구가 형성된 것을 특징으로 하는 복합재료 다공 펀치.
제4항에 있어서, 상기 스테이지유닛은,
내부가 중공되고 하면이 개구되며, 측면에 공기가 배출되는 공기배출구가 형성된 작업대;
상기 작업대의 상면에 위치되어 상기 복합재료가 배치되며, 상기 주사바늘들이 관통하는 바늘관통공들이 형성된 작업배드; 및
상기 작업대가 삽입 결합되며, 상기 복합재료의 펀칭 찌꺼기가 모이는 배출접시를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료 다공 펀치.