KR20240026586A - 탄소섬유 인발 성형 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소섬유 공급용 피더(feeder); 상기 피더에 의해 공급된 탄소섬유를 함침시키기 위한 임프레그네이터(impregnator)와, 상기 임프레그네이터에서 함침액에 의해 함침 된 탄소섬유들을 뭉쳐 n(단, n은 2 이상의 정수임)개의 묶음 단위체로 정렬하기 위한 소터(sorter)와, 상기 소터에 의해 정렬된 각 단위체를 가열 건조하여 성형하기 위한 포머(former)로 이루어진 함침성형장치; 상기 함침성형장치의 임프레그네이터에 함침액을 주입하기 위한 인젝션장치; 상기 함침성형장치를 거친 성형품을 커팅하기 위한 커팅장치; 및 상기 함침성형장치를 거친 성형품을 당겨 상기 커팅장치 측으로 이송시키기 위한 풀러(puller);를 포함하도록 구현함으로써, 탄소섬유 공급, 함침, 히팅 성형, 커팅 등의 공정이 자동으로 연속되게 이루어짐에 따라 생산성 및 제품성(製品性)을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 탄소섬유 인발 성형 시스템에 관한 것이다.

Description

탄소섬유 인발 성형 시스템{PULTRUSION MOLDING SYSTEM USING CARBON FIBER}

본 발명은 다수의 탄소섬유를 함침액에 함침시켜 가열 건조하여 일정 형태의 성형품으로 인발 성형하기 위한 것으로, 탄소섬유 공급, 함침, 히팅 성형, 커팅 등의 공정이 자동으로 연속되게 이루어지는 탄소섬유 인발 성형 시스템에 관한 기술이다.

인발 성형 시 권취 된 탄소섬유를 공급하고, 접착제와 경화제로 이루어진 함침액에 인발대상체를 함침시키며, 함침 후 히팅 성형한 성형품을 절단하는 등의 인발 성형에 관한 기술로는,

대한민국 특허공개 특1997-0020388호 (1997.05.28.공개, 이하에서는 '문헌 1'이라고 함) 『연속 섬유 강화 열가소성 수지 제조 방법 및 이를 수행하기 위한 장치』가 제시되어 있는바,

문헌 1은 용융된 열가소성 수지를 압출하기 위한 압출기, 연속 섬유를 상기 열가소성 수지로 함침시키기 위한 인발 함침 다이 및 연속 강화 섬유를 끌어당기기 위한 권취 장치를 포함하는 연속 섬유가 열가소성수지 제조용 장치에 있어서, 상기 인발 함침 다이가 연속 섬유를 주입하기 위한 섬유 주입구, 상기 연속 섬유를 나란하게 배열하기 위한 배열대, 다수의 가이드 핀이 설치된 표막과 본체로 이루어진 적어도 두개의 회전하는 로울러, 섬유를 모으기 위한 응집대 및 강화된 연속 섬유를 배출하기 위한 배출구를 포함하여 이루어진 연속 섬유 강화 열가소성 수지 제조 방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 기술이다.

다른 기술로는, 대한민국 특허등록 제10-1360177호 (2014.02.03.등록, 이하에서는 '문헌 2'라고 함) 『불연성 섬유 강화 플라스틱의 인발 성형 장치 및 방법』이 제시되어 있는바,

문헌 2는 보강재가 공급되는 보강재공급부와; 수용성 수지와 난연재를 물에 용해시킨 수지 수용액을 상기 보강재공급부로부터 공급되는 복수의 보강재에 함침시키는 수지함침부와; 상기 수지함침부에서 공급된 프리플레그 상태의 섬유 강화 플라스틱에 열을 가하여 섬유 강화 플라스틱에 함유된 수분을 건조시키는 건조기와; 상기 건조기를 통과한 섬유 강화 플라스틱이 통과하면서 열 및 압력이 가해져 미리 정해진 형태와 크기의 섬유 강화 플라스틱으로 성형되는 성형부와; 상기 성형부의 일측에 제1선형이동수단에 의해 인발 방향을 따라 수평하게 왕복 이동 가능하게 설치되며, 상기 성형부를 통과한 섬유 강화 플라스틱에 설정된 열 및 압력을 가하면서 수평 이동하여 섬유 강화 플라스틱을 당기는 이동식 프레스기를 포함함으로써, 수용성의 수지를 첨가제와 함께 물에 희석하고 난연 섬유 또는 난연 선재(線材)와 같은 보강재를 혼합시켜 인발 성형 방식으로 연속적으로 생산할 수 있는 불연성 섬유 강화 플라스틱의 인발 성형 장치 및 방법에 관한 기술이다.

또 다른 기술로는, 대한민국 특허등록 제10-0880805호 (2009.01.21.등록, 이하에서는 '문헌 3'이라고 함) 『섬유강화복합소재의 비개방형 인젝션 인발성형장치』가 제시되어 있는 바,

문헌 3은 섬유사를 권회하고 있는 다수의 로빙크릴과, 다수의 로빙크릴로부터 공급되는 섬유사를 성형하기 위한 형태로 공급되도록 복수의 구멍을 통해 안내하는 가이드와, 상기 가이드의 복수구멍을 통해 당겨지면서 공급되는 섬유사를 적층배열하는 직물배열기와, 상기 직물배열기를 통해 적층된 섬유사를 공급받아 수지를 미리 정해진 양만큼 분사하면서 상기 섬유사에 수지를 미리 정해진 형태로 성형을 하는 성형 및 분사기와, 상기 성형 및 분사기로 경화제가 혼합된 수지를 공급하여 분사되도록 제어하는 수지공급기와, 상기 성형 및 분사기를 통해 성형된 성형품을 공급받아 히팅에 의해 경화시키는 히팅부와, 상기 히팅부로부터 경화된 성형품을 인장시키면서 배출하는 풀러와, 상기 풀러를 통해 배출된 성형품을 미리 정해진 크기로 절단하는 절단기를 포함함으로써, 인발성형에 의한 합성수지 성형제품 제조 시 섬유사에 수지용액을 일정한 양으로 분사하여 수지용액이 작업장에 노출되지 않도록 하여 작업장의 유해가스의 발생을 방지하고, 섬유사를 수지 용액에 함침시키지 않고 일정량 분사하여 항상 일정량이 섬유사에 도포되도록 하여 수지성형제품의 균일성을 유지하여 제품의 성능을 향상시킬 수 있는 섬유강화복합소재의 비개방형 인젝션 인발성형장치에 관한 기술이다.

또 다른 기술로는, 대한민국 특허등록 제10-1764091호 (2017.07.26.등록, 이하에서는 '문헌 4'라고 함) 『인발 파이프 제조장치』가 제시되어 있는 바,

문헌 4는 파이프 소재가 인발 금형을 통과하며 인발 성형되는 인발 성형부와; 상기 인발 성형부와 연속적인 공정을 형성하며, 상기 인발 성형부로부터 인발된 파이프를 일정 길이로 절단하는 커팅부와; 상기 커팅부와 연속적인 공정을 형성하며, 상기 커팅부에 의해 절단되어 상기 커팅부로부터 배출되는 파이프의 절단부를 면취 가공하는 면취 가공부를 포함함으로써, 파이프의 인발 성형과, 인발 성형된 파이프의 절단과, 파이프 절단부의 면취 가공을 하나의 장치에서 자동으로 연속적으로 작업할 수 있는 인발 파이프 제조장치에 관한 기술이다.

또 다른 기술로는, 대한민국 특허등록 제10-1964851호 (2019.03.27.등록, 이하에서는 '문헌 5'라고 함) 『다열 복합 인발장치』가 제시되어 있는 바,

문헌 5는 압연, 인발, 교정, 절단공정을 통합하여 수행할 수 있도록 워크테이블에 가압공급기와 고정 절단기 및 캐리지와 스트레치기를 포함하여 구성하고, 고정 절단기는 다열로 공급되는 모재를 선택적으로 고정하고 절단할 수 있도록 클램프부와 커팅부를 구성하여 성형품의 품질 향상과 함께 경제적이면서 대량 양산을 가능하게 하여 생산성을 높일 수 있도록 이루어진 다열 복합 인발장치에 관한 기술이다.

문헌 1. 대한민국 특허공개 특1997-0020388호 (1997.05.28.공개) 문헌 2. 대한민국 특허등록 제10-1360177호 (2014.02.03.등록) 문헌 3. 대한민국 특허등록 제10-0880805호 (2009.01.21.등록) 문헌 4. 대한민국 특허등록 제10-1764091호 (2017.07.26.등록) 문헌 5. 대한민국 특허등록 제10-1964851호 (2019.03.27.등록)

본 발명은 여러 보빈에 감긴 탄소섬유를 삽입 안내하여 일정 묶음 형태로 안정적 공급이 가능한 탄소섬유 인발 성형 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또 본 발명은 여러 조성물로 이루어진 함침액을 공급하기 전에 함침액의 온도 및 점도 등의 상태를 체크할 수 있도록 하여 최적의 함침액을 공급할 수 있도록 한 탄소섬유 인발 성형 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또 본 발명은 다수의 탄소섬유를 상하로 번갈아 가면서 함침되게 하고, 이를 지지 이송하는 원형바에 의해 함침액이 섬유 사이사이의 빈공간으로 침투하여 균일하게 함침될 수 있도록 한 탄소섬유 인발 성형 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또 본 발명은 한 데 묶음된 탄소섬유 다발을 순차적으로 가열 건조시킬 수 있도록 한 탄소섬유 인발 성형 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또 인발 성형 과정을 통해 가공된 성형품과 이의 커팅을 위한 커팅장치 간의 이송 속도를 동일하게 한 후 커팅장치의 커팅이 수행될 수 있도록 한 탄소섬유 인발 성형 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또 기계적 동력원에 의존하지 않고 무부하 상태로 커팅장치가 슬라이딩 이송될 수 있도록 하고, 커팅이 완료되면 동력원에 의해 원래의 위치로 복귀할 수 있도록 한 탄소섬유 인발 성형 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 해결 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 탄소섬유 인발 성형 시스템은,

탄소섬유 공급용 피더(feeder);

상기 피더에 의해 공급된 탄소섬유를 함침시키기 위한 임프레그네이터(impregnator)와, 상기 임프레그네이터에서 함침액에 의해 함침 된 탄소섬유들을 뭉쳐 n(단, n은 2 이상의 정수임)개의 묶음 단위체로 정렬하기 위한 소터(sorter)와, 상기 소터에 의해 정렬된 각 단위체를 가열 건조하여 성형하기 위한 포머(former)로 이루어진 함침성형장치;

상기 함침성형장치의 임프레그네이터에 함침액을 주입하기 위한 인젝션장치;

상기 함침성형장치를 거친 성형품을 커팅하기 위한 커팅장치; 및

상기 함침성형장치를 거친 성형품을 당겨 상기 커팅장치 측으로 이송시키기 위한 풀러(puller);

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 탄소섬유 인발 성형 시스템은,

탄소섬유 공급을 안정적으로 수행할 수 있고, 여러 조성물로 이루어진 함침액을 공급하기 전에 함침액의 온도 및 점도 등의 상태를 체크할 수 있도록 하여 최적의 함침액을 공급할 수 있도록 하며, 다수의 탄소섬유 사이사이로 함침액이 침투하여 균일하게 함침될 수 있도록 하여 내구성이 우수한 고품질의 인발 성형품을 제조할 수 있도록 하고, 이송되는 성형품에 의해 함께 커팅장치가 이송되면서 커팅이 이루어지고, 커팅이 완료되면 원래의 위치로 자동 복귀됨으로써, 뭉쳐있는 다수의 탄소섬유 가닥이 흐트러져 성형제품의 파손을 초래하는 기존 문제점을 해소할 수 있고, 신뢰성 있는 고품질의 성형품을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 탄소섬유 인발 성형 시스템을 나타낸 전체 입체 구성도,
도 2는 도 1의 정면 구성도,
도 3은 피더를 나타낸 입체 구성도,
도 4는 피더를 다른 방향에서 바라본 입체 구성도,
도 5는 인젝션장치를 나타낸 입체 구성도,
도 6은 인젝션지지체를 제거한 상태에서 인젝션장치의 각 구성요소를 보여주기 위한 입체 구성도,
도 7은 도 6을 다른 방향에서 바라본 입체 구성도,
도 8은 탱크 내부의 보울 구조를 보여주기 위한 분해 입체 구성도,
도 9는 믹싱헤드 등을 보여주기 위한 정면 구성도,
도 10은 풀러를 나타낸 입체 구성도,
도 11은 풀러를 나타낸 정면 구성도,
도 12는 함침성형장치를 나타낸 입체 구성도,
도 13은 임프레그네이터 및 포머를 나타낸 입체 구성도,
도 14 및 15는 임프레그네이터 및 소터를 보여주기 위한 입체 구성도,
도 16은 임프레그네이터 및 소터에 의한 탄소섬유 함침 및 이송 과정을 보여주기 위한 평면 구성도,
도 17은 임프레그네이터 및 소터에 의한 탄소섬유 함침 및 이송 과정을 보여주기 위한 정면 구성도,
도 18은 승강수단을 보여주기 위한 일부 정면 구성도,
도 19는 포머를 나타낸 분해 입체 구성도,
도 20은 포머에 의한 탄성섬유의 히팅 성형 및 이송 과정을 보여주기 위한 평면 구성도,
도 21은 커팅장치를 나타낸 입체 구성도,
도 22는 도 21의 정면 구성도,
도 23은 챔버 내부 구조를 보여주기 위한 입체 구성도,
도 24는 챔버를 제거한 상태에서 스테이지, 클램핑수단, 커팅수단, 가이드수단, 인렛가이드, 아웃렛가이드 등을 보여주기 위한 입체 구성도,
도 25는 스테이지, 클램핑수단, 커팅수단을 보여주기 위한 입체 구성도,
도 26은 인렛 및 아웃렛 가이드를 보여주기 위한 입체 구성도,
도 27 내지 도 30은 커팅장치의 동작 상태를 보여주기 위한 정면 구성도.

이하 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 13을 기준으로 임프레그네이터의 바텀블록 측을 하부 또는 하방, 탑블록 측을 상부 또는 상방이라고 방향을 특정하고, 또 도 12를 기준으로 임프레그네이터 측을 일측 또는 좌방, 포머 측을 타측 또는 우방이라고 방향을 특정하며, 또 도 12를 기준으로 테이블의 투시창 측을 전부(前部) 또는 전방, 테이블의 투시창 반대편 측을 후부(後部) 또는 후방이라고 방향을 특정하기로 한다.

도 1 내지 도 30에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 탄소섬유 인발 성형 시스템은,

크게 피더(P1), 함침성형장치(P2), 인젝션장치(P3), 커팅장치(P4), 풀러(P5)로 이루어진다.

각 구성에 대해 살펴보면,

상기 피더(feeder)(P1)는

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이,

탄소섬유(1)를 공급하기 위한 것으로,

피더지지체(P1-1),

상기 피더지지체(P1-1)에 배열되되 전방에서 바라보았을 때 a행 b열(단, a 및 b는 2 이상의 정수임)로 배열되며 탄소섬유(1)가 감겨 있는 a×b개의 보빈(bobbin)(P1-2),

상기 피더지지체(P1-1)의 우측에 배치되는 가이드지지체(P1-3), 그리고

상기 가이드지지체(P1-3)에 구비되어 상기 각 보빈(P1-2)에서 풀린 탄소섬유(1)의 이송을 안내하는 피더가이드(P1-4)

를 포함하여 이루어진다.

이때 도 2 및 도 3에서와 같이, 상기 각 보빈(P1-2)은 전방에서 바라보았을 때 각 행마다 좌측으로 갈수록 점차 높이가 높아지는 형태로 배열됨에 따라 서로 간의 간섭을 최소화할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그리고 도 3에서와 같이, 상기 각 보빈(P1-2)의 우측에는 각 보빈(P1-2)에서 풀리는 탄소섬유(1)가 삽입 안내되는 다수의 홀을 갖는 보조가이드(P1-5)가 더 구비될 수 있다.

그리고 도 4에서와 같이, 상기 피더가이드(P1-4)는 전후 이격 배치되게 한 쌍이 구비되는 것이 바람직하고, 대략 사각 내에 다수의 홀이 격자 형태로 배치되면서 중앙 영역에는 홀이 비(非)형성되어 있는 구조로 이루어진다. 이러한 구조의 상기 피더가이드(P1-4)에 의해 삽입 안내된 탄소섬유(1)는 상기 함침성형장치(P2) 측으로 이송된다.

상기 함침성형장치(P2)는

도 12 내지 도 20에 도시된 바와 같이,

테이블(10), 임프레그네이터(20), 소터(30) 및 포머(40)로 이루어진다.

우선, 상기 테이블(10)은

도 12에 도시된 바와 같이,

다수의 수직 및 수평 프레임에 의해서 사각의 입체적 구조를 이루며, 고정 또는 이동이 가능하도록 바퀴가 구비된다.

아울러 상부면에는 하나 또는 복수의 플레이트(13)에 의해서 평탄면을 이룬다.

특히 도 12에서와 같이, 상기 테이블(10)에는 상기 임프레그네이터(20)와 상기 포머(40)를 서로 연결하는 중계블록(11)과, 상기 임프레그네이터(20) 및 포머(40)의 전방 측에 세워지는 펜스형 투시창(12)이 더 구비된다.

상기 중계블록(11)에 대해서는 상기 임프레그네이터(20)와 상기 포머(40)를 설명할 때에 좀 더 자세하게 설명하기로 한다.

그리고 상기 테이블(10)에는 일측과 타측에 세워지는 한 쌍의 포스트(14)와, 상기 각 포스트(14)의 전방 상단부를 잇는 크로스바(15)가 더 구비된다. 이때 상기 투시창(12)은 상기 크로스바(15)에 상단이 연결되고 상기 테이블(10)의 전방 단부에 하단이 연결되는데, 별도의 프레임을 상기 테이블(10)의 전방 단부에 배치시킨 후 이에 하단이 연결될 수도 있다. 또한 상기 투시창(12)은 하나 또는 둘 이상의 복수 구성으로 이루어질 수 있고, 상기 크로스바(15)에 좌우로 슬라이딩 되게 결합될 수도 있다.

상기 임프레그네이터(impregnator)(20)는

도 12 내지 도 17에 도시된 바와 같이,

상기 테이블(10)의 상부면 일측에 배치되며, 상기 피더(P1)에 의해 연속적으로 공급되는 다수의 탄소섬유(1)에 함침액을 함침(impregnating, 含浸)시키기 위한 것으로,

상방 개구(開口) 되며 함침액이 수용되는 내부 공간부(211) 및 이의 일측과 타측 각각에 연결되는 입구(212)와 출구(213)를 갖는 바텀블록(21),

상기 바텀블록(21)의 입구(212) 바닥면에 배치되는 가이드(22),

상기 바텀블록(21)의 공간부(211)를 세로지르는 형태로 배치되면서 전후 일정 간격을 두고 배열되는 다수의 원형바(23),

상기 바텀블록(21)의 상부에 결합되어 상기 공간부(211)를 덮게 되는 탑블록(24), 그리고

상기 탑블록(24)에 상하 관통되게 형성되는 한 쌍의 주입구(26)

를 포함하여 이루어진다.

이때 도 14 및 도 17에서와 같이, 상기 가이드(22)는 상기 바텀블록(21)의 입구(212) 바닥면에 밀착되게 상기 바텀블록(21)의 전후 내벽에 고정 연결되며, 상단에 상방으로 볼록하게 호형(呼兄)을 이루는 라운딩부(221)가 더 형성된다. 이 라운딩부(221)는 다수의 탄소섬유(1)를 지지하면서 다수의 탄소섬유(1)가 용이하게 이송될 수 있도록 안내하는 역할을 한다. 또한 상기 가이드(22)는 상기 바텀블록(21)의 공간부(211) 전방 측 입구(212)를 차단하는 형태로 배치되어 있기에 상기 공간부(211)에 채워진 함침액이 넘쳐 흘러나오게 되는 것을 방지하는 역할도 한다.

그리고 도 16 및 도 17에서와 같이, 상기 각 원형바(23)는 단면이 원형이 바(bar) 구조로 이루어진다. 이때 상기 각 원형바(23)는 승강수단(25)에 의해 상하 높낮이 조절이 가능한데, 도 18에서와 같이 상기 승강수단(25)은 상기 바텀블록(21)의 전후 내벽에 상하 관통되게 형성되는 안치홀(251)들과, 상기 안치홀(251)의 상단에 고정 결합되는 너트(252)와, 서로 마주보는 두 안치홀(251)에 상기 원형바(23)가 안착된 상태에서 상기 너트(252)에 체결되면서 단부가 상기 원형바(23)의 전후 단부에 체결되는 조절볼트(253)들로 이루어진다. 결국 상기 조절볼트(253)의 조임이나 풀림 동작에 의해 상기 원형바(23)가 상방이나 하방으로 이동하게 된다.

이러한 상기 원형바(23)에 다수의 탄소섬유(1)가 지지되어 이송되며, 이때에 탄소섬유(1)에 함침 된 함침액이 원형바(23)에 의해 눌리면서 탄소섬유(1)들 사이사이로 침투하여 골고루 함침 된다.

나아가 도 17에서와 같이, 상기 각 원형바(23)에서 일측을 시작으로 홀수 번째 원형바(23)는 다수의 탄소섬유(1)가 하부로 지나가도록 지지하고, 짝수 번째 원형바(23)는 다수의 탄소섬유(1)가 상하 두 갈래로 나누어져 상하부로 각각 지나가도록 지지한다. 결국 다수의 탄소섬유(1)가 상기 각 원형바(23)를 상하로 번갈아 가는 형태로 이송됨에 따라 좀 더 균일하게 함침액이 함침 될 수 있다.

그리고 상기 탑블록(24)은 상기 바텀블록(21)과 서로 상응한 크기를 가지며, 볼트 등에 의해서 상기 바텀블록(21)과 서로 결합 및 분리된다. 이렇게 상기 탑블록(24)은 상기 바텀블록(21)의 공간부(211)를 덮어 가림으로써 비산(飛散)되어 온 먼지 등의 이물질이 함침액에 포함되는 것을 방지하는 역할을 한다. 결국 함침액의 성분, 점도, 온도 등의 상태를 일정하게 유지할 수 있도록 하는 데에 큰 도움을 준다.

상기 소터(sorter)(30)는

도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이,

상기 임프레그네이터(20)에서 함침액에 의해 함침 된 탄소섬유(1)들을 뭉쳐 n(단, n은 2 이상의 정수임)개의 묶음 단위체(2)로 정렬하기 위한 것으로,

상기 바텀블록(21)의 공간부(211)에서 마지막 번째 원형바(23)의 타측에 나란히 배치되며 외주면에 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 형성되는 n+1개의 환형(環形) 플랜지(311)를 갖고, 상기 각 플랜지(311) 사이사이로 상기 각 단위체(2)가 지나가는 프론트소터(31), 그리고

상기 바텀블록(21)의 출구(213) 측에 배치되되 상기 프론트소터(31)와 나란히 배치되며 통과되는 각 단위체(2)의 함침액을 짜내는 n개의 프레스홀(321)을 갖는 리어소터(32)

를 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 프론트소터(31)는 단면이 원형인 바(bar) 구조이면서 외주면에 환형의 플랜지(311)가 일정 간격으로 형성되는 구조로 이루어진다. 이때 상기 프론트소터(31) 또한 상기 원형바(23)와 마찬가지로 안치홀(251)에 안착된 너트(252)에 체결되면서 단부에 체결되는 조절볼트(253)에 의해서 상하로의 높낮이 조절이 가능하도록 구현할 수도 있다.

결국 다수의 탄소섬유(1)가 각 플랜지(311) 사이사이로 지나가면서 여러 개의 묶음 단위체(2)로 정렬된다. 이러한 정렬은 작업자가 직접 수작업으로 최초 설정한다.

그리고 상기 리어소터(32)는 전후로 긴 사각의 블록 구조로 이루어진다. 이때 상기 리어소터(32) 또한 상기 원형바(23)와 마찬가지로 안치홀(251)에 안착된 너트(252)에 체결되면서 단부에 체결되는 조절볼트(253)에 의해서 상하로의 높낮이 조절이 가능하도록 구현할 수도 있다.

아울러 도 15에서와 같이, 상기 리어소터(32)의 각 프레스홀(321)에는 별도의 마찰 저감용 링부재(322)가 더 구비될 수 있다.

따라서 각 단위체(2)는 상기 프론트소터(31)에서 지지되어 이송되면서 함침액이 균일하게 침투되어 함침 됨과 동시에 함침액이 짜이면서 1차 정렬되고, 상기 리어소터(31)의 각 프레스홀(321) 또는 이에 구비된 링부재(322)를 통과하면서 함침액이 균일하게 침투되어 함침 됨과 동시에 한 번 더 함침액이 짜이면서 2차 정렬된 후 이후 공정인 포머(40) 측으로 이송된다.

상기 포머(former)(40)는

도 13, 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이,

상기 테이블(10)의 상부면 타측에 배치되며, 상기 소터(30)에 의해 정렬된 각 단위체(2)를 가열 건조하여 성형하기 위한 것으로,

상기 소터(30)의 리어소터(32)를 거친 각 단위체(2)가 통과하는 진입홀(411)을 갖는 터널(41),

상기 터널(41)의 타측에 배치되며 상부면에 n개의 바텀인발라인(421)을 갖는 바텀몰드(42),

상기 바텀몰드(42)의 상부에 결합되며 하부면에 상기 각 바텀인발라인(421)과 서로 마주하게 n개의 탑인발라인(431)을 갖는 탑몰드(43), 그리고

상기 바텀몰드(42) 및 상기 탑몰드(43)를 가열하기 위한 히팅수단(44)

을 포함하여 이루어진다.

이때 상기 터널(41)의 진입홀(411)은 좌우로 관통된 사각의 홀 구조이면서 각 단위체(2)가 통과할 수 있는 정도의 공간 크기를 갖는다.

그리고 도 19에서와 같이, 상기 바텀몰드(42)의 각 바텀인발라인(421)과 상기 탑몰드(43)의 각 탑인발라인(431)은 반구형의 단면 구조를 가지면서 서로 맞닿는 경우 하나의 원을 이룬다. 이는 인발 성형품이 원형인 경우에 해당하는 것으로, 일예로 사각 파이프 구조일 때에는 사각형의 단면 구조를 가질 것이다. 결국 인발 성형품에 따라 다양한 형태로 변경 및 변경 가능할 것이다.

그리고 도 19에서와 같이, 상기 히팅수단(44)은 상기 바텀몰드(42)에 전후로 관통되게 형성되면서 좌우 길이 방향으로 일정 간격을 두고 배열되는 다수의 바텀인서트홀(441)과, 상기 각 바텀인서트홀(441)에 삽입되는 다수의 바텀히팅봉(442)과, 상기 탑몰드(43)에 전후로 관통되게 형성되면서 좌우 길이 방향으로 일정 간격을 두고 배열되는 다수의 탑인서트홀(443)과, 상기 각 탑인서트홀(443)에 삽입되는 다수의 탑히팅봉(444)과, 상기 바텀몰드(42) 또는 상기 탑몰드(43)의 온도를 측정하되 구간별로 나누어 측정하기 위한 다수의 센서(445)로 이루어진다.

이때 상기 각 바텀히팅봉(442)과 상기 각 탑히팅봉(444)은 동일 수직선상에 배치될 수도 있고, 서로 어긋나게 번갈아 가는 형태로 배치될 수도 있다.

나아가 상기 각 바텀히팅봉(442)과 상기 각 탑히팅봉(444)에서 일측을 시작으로 첫 번째 히팅봉부터 발열 온도가 점차 상승하도록 구현할 수 있는데, 일예로 첫 번째 히팅봉에 의해 몰드에서 첫 번째 히팅봉의 주변 영역에 대한 발열 온도는 140도, 그 다음 몰드에서 두 번째 히팅봉의 주변 영역에 대한 발열 온도는 160도가 되도록 점차 발열 온도가 상승하도록 설정할 수 있을 것이다. 이러한 발열 온도는 상기 센서(445)를 통해 측정하여 히팅봉에 의한 발열 온도를 제어할 수 있다.

이러한 발열 온도 제어 시스템은 각 단위체(2)를 서서히 가열한 후 건조시켜 고품질의 인발 성형품으로 제조하는 데에 크게 기여한다.

그리고 도 15 내지 도 17에서와 같이, 상기 테이블(10)의 중계블록(11)은 상기 바텀블록(21)의 출구(213)와 서로 대응되게 내부에 상방 개구되면서 전후로 개방된 └┘자형의 단면 공간을 갖는 블록 구조로 이루어지며, 상기 중계블록(11)과 상기 포머(40)의 바텀몰드(42) 사이에 상기 터널(41)이 개재(介在) 된다. 이때의 상기 터널(41)은 상기 임프레그네이터(20)와 상기 포머(40) 간의 열전달을 차단하는 단열 기능을 한다.

상기 인젝션장치(P3)는

도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이,

상기 함침성형장치(P2)의 임프레그네이터(20)에 함침액을 주입하기 위한 것으로,

인젝션지지체(1001),

상기 인젝션지지체(1001)에 의해 지지되며 함침액을 이루는 두 조성물 각각이 저장되는 한 쌍의 탱크(1002),

상기 각 탱크(1002)에 연결되는 주입라인(1003),

상기 주입라인(1003) 상에 구비되는 펌프(1004),

상기 주입라인(1003) 상에 구비되어 상기 펌프(1004)로 인입 및 인출되는 각 조성물의 압력을 측정하는 한 쌍의 압력게이지(1005), 그리고

상기 주입라인(1003)의 단부에 구비되어 상기 임프레그네이터(20)에 연결되는 믹싱헤드(mixing head)(1006)

를 포함하여 이루어진다.

이때 도 8에서와 같이, 상기 각 탱크(1002)에는 시계 방향을 따라 배치되면서 수평의 내부 통로(1002a-1)를 갖는 다수의 보울(bowl)(1002a)과, 상기 각 보울(1002a)을 상호 연결하면서 수직으로 세워지는 수직샤프트(1002b)와, 상기 수직샤프트(1002b)에 회전 동력을 전달하는 수직샤프트구동부(1002c)가 구비된다.

여기서 상기 각 보울(1002a)의 내부 통로(1002a-1)는 시계 방향 측의 입구에서 시계 반대 방향 측의 출구로 갈수록 공간이 점차 좁아지게 됨으로써, 상기 수직샤프트(1002b) 회전 시 상기 각 보울(1002a)이 함께 회전하면서 상기 탱크(1002)에 저장된 조성물을 와류(渦流) 시켜 교반 혼합률을 향상시킬 수 있다.

그리고 상기 수직샤프트구동부(1002c)는 상기 수직샤프트(1002b)에 연결되는 구동축을 갖는 구동모터 구조로 이루어질 수 있다.

그리고 도 7에서와 같이, 상기 인젝션장치(P3)는 일단이 상기 각 탱크(1002)의 상단에 연결되고 타단이 상기 각 탱크(1002)의 하단에 연결되는 순환라인(1007)과, 상기 순환라인(1007) 상에 구비되어 상기 순환라인(1007)을 통해 인입된 각 조성물의 상태를 측정하기 위한 체크부(1008)와, 상기 인젝션지지체(1001)에 의해 지지되는 첨가물 보조탱크(1009)와, 상기 믹싱헤드(1006)와 상기 보조탱크(1009)를 상호 연결하는 보조주입라인(1010)을 더 포함한다.

상기 체크부(1008)는 인입된 조성물의 온도를 측정하기 위한 센서와, 점도를 측정하기 위한 센서와, 습도를 측정하기 위한 센서 등을 구비하며, 각 센서에서 측정한 센싱값은 별도의 마이컴에서 기설정된 값과 비교하여 여러 정보를 생성하며, 이렇게 생성한 정보는 숫자나 문자, 그래프 등의 다양한 형식으로 디스플레이 등에 표시될 수 있다. 이러한 정보를 획득함으로써 사용되는 함침액을 최적의 상태로 만들어 공급할 수 있는 것이다. 일예로 함침액의 상태에 영향을 줄 수 있는 상기 수직샤프트구동부(1002c)의 동작을 상기 마이컴으로 제어하여 점도를 조절할 수 있는 것이다.

그리고 상기 믹싱헤드(1006)는 내부에 여러 유로가 한데 합쳐지는 출구가 형성되어 있어 각 유로로 인입된 조성물들이나 더 추가되는 첨가물이 한데 믹싱된 후 상기 임프레그네이터(20)의 주입구(26)로 주입된다.

상기 커팅장치(P4)는

도 21 내지 도 30에 도시된 바와 같이,

상기 함침성형장치(P2)를 거친 성형품(3)을 커팅하기 위한 것으로,

베이스(100), 스테이지(200), 클램핑수단(300), 커팅수단(400), 가이드수단(500) 및 리턴수단(600)으로 이루어진다.

우선, 상기 베이스(100)는

도 21 내지 도 24에 도시된 바와 같이,

다수의 수평 및 수직 프레임에 의해 내부에 작업공간(101)을 갖는 사각의 입체 구조로 이루어진다.

이때 상기 베이스(100)의 하부면에는 이동용 바퀴인 캐스터(caster)(102)가 구비되고, 이동 후 고정 및 높낮이 조절을 위한 고정대(103)가 더 구비된다.

상기 스테이지(200)는

도 24 및 도 25에 도시된 바와 같이,

상기 베이스(100)의 작업공간(101)에 배치되는 것으로,

사각의 판형 구조로 이루어진다.

이때 도 25에서와 같이, 상기 스테이지(200) 상부에 플로어블록(201)이 설치되며, 상기 플로어블록(201)은 전방에 세워지는 제1벽체(201a)와, 상기 제1벽체(201a)의 양단부에서 전후로 길게 세워지는 한 쌍의 제2벽체(201b)와, 상기 제1 및 제2 벽체(201a, 201b)의 상단을 연결하면서 덮게 되는 플로어플레이트(201c)로 이루어진다. 이때 상기 플로어플레이트(201c)는 볼팅 등에 의해 상기 제1 및 제2 벽체(201a, 201b)와 고정 결합되고, 상기 제1 및 제2 벽체(201a, 201b) 또한 볼팅 등에 의해 상기 스테이지(200)와 고정 결합된다. 결국 상기 제1 및 제2 벽체(201a, 201b)와 상기 플로어플레이트(201c)에 의해 내부에 비어 있는 공간이 형성된다.

상기 클램핑수단(300)은

도 23 내지 도 25에 도시된 바와 같이,

상기 스테이지(200) 상부에 배치되며 일방향으로 인발 성형된 성형품(3)을 가압 및 이를 해제하기 위한 것으로,

상기 플로어블록(201) 상부, 즉 상기 플로어플레이트(201c)의 상부에 설치되는 ┌┐자 형상의 지지대(301),

상기 지지대(301)의 상단 바닥면에 설치되는 클램핑구동부(302), 그리고

상기 클램핑구동부(302)에 의해 상하 승강되며 하부면에 클램핑공간(303)을 갖는 클램핑헤드(304)

를 포함하여 이루어진다.

이때 상기 클램핑구동부(302)는 단부가 상기 클램핑헤드(304)에 연결되는 클램핑피스톤(302a)과, 상기 클램핑피스톤(302a)의 일부가 내장되며 에어의 선택적 공급에 의해 상기 클램핑피스톤(302a)을 상하로 승강케 하며 상기 지지대(301)의 상단 바닥면에 고정 설치되는 클램핑공압실린더본체(302b)로 이루어진다.

결국 도 28에서와 같이, 상기 클램핑공압실린더본체(302b)에 의해 상기 클램핑피스톤(302a) 하강 시 상기 클램핑헤드(304)가 함께 하강하고, 하강한 클램핑헤드(304)의 클램핑공간(302)으로 성형품(3)을 가압함으로써, 별도의 풀러(puller) 장치를 통해 이송되는 성형품(3)을 가압함에 따라 도 29에서와 같이, 상기 스테이지(200)도 성형품(3)의 이송 방향을 따라 함께 이송되는 것이다.

이렇게 이송 중일 때에 커팅수단(400)의 커팅날(401)을 이용해 성형품(3)에 대한 커팅이 완료되면, 도 30에서와 같이 상기 클램핑공압실린더본체(302b)에 의해 상기 클램핑피스톤(302a)이 원래의 위치로 상승함으로써, 성형품(3)에 대한 가압을 해제한다.

이렇게 가압 해제한 상태의 상기 스테이지(200)는 외력에 의해서 쉽게 좌우로 슬라이딩 될 수 있는데, 본 발명에서는 자동화를 위해 상기 리턴수단(600)을 통해서 원래의 위치로 복귀시킨다.

그리고 도 25에서와 같이, 상기 클램핑수단(300)은 상기 플로어블록(201)의 플로어플레이트(201c)에 좌우로 나란히 이격되게 배치되도록 한 쌍이 구비되는데, 이는 성형품(3)을 좀 더 안정적으로 가압할 수 있도록 하여 상기 스테이지(200)가 좀 더 원활하게 이송될 수 있도록 하기 위함이다. 결국 본 발명에서는 한 쌍의 클램핑수단(300)이 구비되기는 하나, 이는 일예이고 성형품(3)의 크기나 재질 등의 다양한 조건에 맞게 세 개 이상이 나란히 배치될 수 있도록 구현 가능할 것이다.

또한 도 27에서와 같이, 상기 각 클램핑수단(300)의 클램핑헤드(304)에 대한 좌우 길이를 동일하게 하거나, 다르게 구현할 수도 있는데, 이 또한 성형품(3)의 크기나 재질 등의 다양한 조건에 맞게 성형품(3)에 대한 가압력을 높일 수 있도록 변형 및 변경 가능할 것이다.

그리고 도 25에서와 같이, 상기 플로어블록(201)에서 플로어플레이트(201c)에는 후술할 커팅날(401)이 드나들 수 있도록 전후로 길게 파인 형태의 슬릿(slit)(202)이 형성된다. 이러한 슬릿(202)은 상기 제1 및 제2 벽체(201a, 201b)와 상기 플로어플레이트(201c)에 의해 내부에 형성된 비어 있는 공간과 서로 연통됨에 따라 상기 슬릿(202)으로 진입한 커팅날(401)이 비어 있는 공간까지 드나들 수 있는 것이다.

상기 커팅수단(400)은

도 25에 도시된 바와 같이,

상기 스테이지(200) 상부에 배치되어 성형품(3)을 커팅하기 위한 것으로,

상기 한 쌍의 클램핑수단(300) 사이로 드나들면서 성형품(3)을 커팅하기 위한 커팅날(401)

을 포함하여 이루어진다.

이때 상기 커팅수단(400)에는 상기 스테이지(200)의 후방 측 상부에 설치되는 커팅본체(402)와, 상기 커팅본체(402)에 전후로 회동케 연결되는 커팅서포트(403)가 더 구비되며, 상기 커팅서포트(403)의 단부에 상기 커팅날(401)이 회전케 장착된다.

결국 상기 커팅수단(400)은 상기 커팅날(401)이 상기 커팅서포트(403)에 내장되는 모터 등에 의해서 강제 회전되며, 상기 커팅서포트(403)가 상기 커팅본체(402)에 설치된 모터 등에 의해서 전후로 회동되는 통상의 커팅 구조체로 이루어진다.

상기 가이드수단(500)은

도 27에 도시된 바와 같이,

이송되는 성형품(3)을 상기 클램핑수단(300)으로 가압 시 성형품(3)과 함께 상기 스테이지(200)가 이송될 수 있도록 안내하기 위한 것으로,

상기 베이스(100)의 작업공간(101)에서 상기 스테이지(200) 하부 측에 좌우로 길게 배치되는 한 쌍의 가이드봉(501),

상기 각 가이드봉(501)에 한 쌍씩 구비되어 상기 각 가이드봉(501)을 따라 슬라이딩 되며 상기 스테이지(200)의 하부면에 고정 결합되는 슬라이더(502)

를 포함하여 이루어진다.

결국 상기 스테이지(200)는 상기 슬라이더(502)가 상기 가이드봉(501)을 따라 좌우로 슬라이딩 됨에 따라 이와 함께 좌우로 슬라이딩 되는 동작을 한다.

상기 리턴수단(600)은

도 27 내지 도 30에 도시된 바와 같이,

성형품(3)이 상기 커팅수단(400)에 의해 커팅되고 난 후 성형품(3)에 대한 상기 클램핑수단(300)의 가압이 해제될 때에 상기 스테이지(200)를 원래의 위치로 복귀시키기 위한 것으로,

상기 베이스(100)의 작업공간(101)에서 상기 스테이지(200)의 하부 측에 좌우로 길게 배치되는 둘 이상의 리턴가이드봉(601),

상기 각 리턴가이드봉(601)에 좌우로 슬라이딩 되게 결합되는 리턴헤드(602), 그리고

상기 리턴헤드(602)를 좌우로 이동케 하기 위한 리턴구동부(603)

를 포함하여 이루어진다.

이때 도 27에서와 같이, 상기 리턴구동부(603)는 상기 각 리턴가이드봉(601) 사이에 배치되면서 외주면에 나선부를 갖는 리턴샤프트(603a)와, 상기 리턴샤프트(603a)의 단부에 축 결합되는 종동기어(603b)와, 상기 종동기어(603b)와 상호 맞물리는 구동기어(603c)를 갖는 리턴구동모터(603d)로 이루어지는데, 이는 일예이고 상기 리턴헤드(602)를 좌우로 이동케 하기 위한 조건을 만족하는 범위 내에서 다양하게 변형 및 변경 가능할 것이다.

결국 상기 리턴샤프트(603a)의 나선부에 상기 리턴헤드(602)가 나선 결합됨으로써, 상기 리턴구동모터(603d)에 의해 상기 리턴샤프트(603a) 회전 시 상기 리턴헤드(602)가 상기 리턴가이드봉(601)에 안내되면서 좌우로 직선 슬라이딩 동작을 하게 되는 것이다. 이를 통해서 상기 리턴헤드(602)가 좌측으로 이동 시 상기 스테이지(200)를 밀게 됨으로써, 상기 스테이지(200)를 원래의 위치로 복귀시킨다.

여기서 상기 리턴헤드(602)가 상기 스테이지(200)의 우측 단부와 접하여 밀 수도 있으나, 상기 스테이지(200)의 하부면에 별도로 답면블록(203)이 구비되고, 상기 리턴헤드(602)가 상기 답면블록(203)과 접하여 밀 수 있도록 구현 가능할 것이다.

한편, 본 발명에 따른 탄소섬유 인발성형기용 커팅장치는 인렛가이드(inlet guide)(700A)와, 아웃렛가이드(outlet guide)(700B)를 더 포함하는데,

상기 인렛가이드(700A)는

도 26 및 도 27에 도시된 바와 같이,

상기 베이스(100)의 작업공간(101)에서 좌측에 배치되며 인발 성형된 성형품(3)의 반입을 안내하기 위한 것으로,

상기 베이스(100)의 작업공간(101)에서 좌측에 세워지는 인렛지지체(701),

상기 인렛지지체(701)에 설치되며 좌측에서 우측으로 갈수록 점차 좁아지는 형태의 인렛가이더(702), 그리고

상기 인렛지지체(701)에 설치되되 상기 인렛가이더(702)의 우측에 설치되며 전후로 이격 배치되는 한 쌍의 인렛롤러(703)

를 포함하여 이루어진다.

이때 도 26에서와 같이, 상기 각 인렛롤러(703)는 상하로 세워진 롤러 구조이며, 상하 단부에 베어링(703a)이 구비되고, 각 베어링(703a)이 상기 인렛지지체(701)에 설치된 상하 인렛블록(704)의 장공(704a)에 좌우로 슬라이딩 되게 결합된다. 상기 장공(704a)에는 단턱(704b)이 형성되어 있어 이 단턱(704b)에 상기 베어링(703a)이 상하로 이탈되지 않도록 지지됨에 따라 상기 베어링(703a)이 상기 장공(704)을 따라 안정되게 전후로 슬라이딩 된다.

따라서 이송되는 성형품(3)이 상기 인렛가이더(702)의 사이 공간으로 반입된 후, 상기 각 인렛롤러(703) 사이로 반입되면서 이송 안내되는 것이다.

상기 아웃렛가이드(700B)는

도 26 및 도 27에 도시된 바와 같이,

상기 베이스(100)의 작업공간(101)에서 우측에 배치되며 커팅된 성형품(3)의 반출을 안내하기 위한 것으로,

상기 베이스(100)의 작업공간(101)에서 우측에 세워지는 아웃렛지지체(705),

상기 아웃렛지지체(705)에 설치되며 좌측에서 우측으로 갈수록 점차 좁아지는 형태의 아웃렛가이더(706),

상기 아웃렛지지체(705)에 설치되되 상기 아웃렛가이더(706)의 우측에 설치되며 전후로 이격 배치되는 한 쌍의 제1아웃렛롤러(707), 그리고

상기 아웃렛지지체(705)에 설치되되 상기 각 제1아웃렛롤러(707)를 사이에 두고 양측에 설치되는 한 쌍의 제2아웃렛롤러(708)

를 포함하여 이루어진다.

이때 상기 각 제1아웃렛롤러(707)는 상하로 세워진 롤러 구조이며, 상하 단부에 베어링이 구비될 수 있고, 이 베어링은 별도의 지지대에 의해 고정될 수 있다.

그리고 상기 각 제2아웃렛롤러(708)는 전후로 눕혀진 롤러 구조이며, 전후 단부에 베어링이 구비될 수 있고, 이 베어링은 별도의 지지대에 의해 고정될 수 있다.

따라서 이송되는 성형품(3)이 상기 아웃렛가이더(706)의 사이 공간으로 반출된 후, 상기 각 제1아웃렛롤러(707) 사이로 반출되되 상기 각 제2아웃렛롤러(708)에 의해 지지되어 안정적으로 반출되면서 이송 안내되는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 탄소섬유 인발성형기용 커팅장치는 챔버(800)와, 분진처리수단(900)을 더 포함하는데,

상기 챔버(800)는

도 21 내지 도 23에 도시된 바와 같이,

상기 베이스(100)의 작업공간(101)을 감싸 밀폐하되, 상기 인렛가이드(700A)와 상기 아웃렛가이드(700B) 각각과 서로 마주보게 반입구(801)와 반출구(802)를 갖는 함체 구조로 이루어진다.

상기 분진처리수단(900)은

도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이,

상기 챔버(800) 내의 분진을 수집하여 처리하기 위한 것으로,

상기 챔버(800)의 상부에 형성되는 공기 흡입구(901),

상기 챔버(800)의 후면에 일단이 연결되는 흡입파이프(902), 그리고

상기 흡입파이프(902)의 타단이 연결되는 분진처리부(903)

를 포함하여 이루어진다.

이때 상기 분진처리부(903)는 상기 흡입파이프(902)를 통해 흡입 수집된 분진을 사이클론 방식으로 분리 처리할 수 있는 통상의 분진 처리 구조로 이루어진다.

상기 풀러(puller)(P5)는

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이,

상기 함침성형장치(P2)를 거친 성형품(3)을 당겨 상기 커팅장치(P4) 측으로 이송시키기 위한 것으로,

상기 함침성형장치(P2)와 상기 커팅장치(P4) 사이에 배치되는 풀러지지체(1201),

상기 풀러지지체(1201)의 상단에 전후 이격되게 배치되는 한 쌍의 엘엠가이드(1202),

상기 각 엘엠가이드(1202)를 따라 좌우로 이동되는 한 쌍의 엘엠블록(1203),

상기 각 엘엠블록(1203)을 상호 연결하는 형태로 상부 측에 배치되는 하판(1204),

상기 하판(1204)의 상부면에 설치되는 하판가압부(1205),

상기 하판(1204)의 상부 측에 이격 배치되는 중판(1206),

상기 중판(1206)의 하부면에 설치되는 중판가압부(1207),

상기 중판(1206)의 상부 측에 이격 배치되는 상판(1208),

상단이 상기 상판(1208)에 고정되며 하단이 상기 하판(1204)에 고정되면서 상기 중판(1206)이 상하 슬라이딩 되게 결합되는 네 개의 기둥부(1209),

상기 상판(1208)에 설치되어 상기 중판(1206)을 상하로 승강시키는 중판승강구동부(1210), 그리고

상기 하판(1204)을 좌우로 직선 왕복 운동케 하는 하판구동부(1211)

를 포함하여 이루어진다.

이때 상기 중판승강구동부(1210)는 상기 중판(1206)에 연결되는 피스톤과, 이 피스톤이 내장되며 에어의 선택적 공급에 의해 피스톤을 상하 승강시키는 공압실린더 구조로 이루어진다.

그리고 도 11서와 같이, 상기 하판가압부(1205)와 상기 중판가압부(1207)는 서로 상하로 마주보며, 특히 마주보는 각 면에는 미끄러짐을 방지하는 요철(凹凸)가 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 도 11에서와 같이, 상기 하판구동부(1211)는 상기 풀러지지체(1201)에 설치되며 상기 하판(1204)의 하부면에 연결되는 피스톤과, 이 피스톤이 내장되며 에어의 선택적 공급에 의해 피스톤을 좌우로 이동케 하는 공압실린더 구조로 이루어진다.

아울러 본 발명에서는 상기 풀러(P5)가 한 쌍이 구비되어 좌우로 배열되는데, 이는 투스텝 방식으로 성형품(3)을 잡아 당겨 연속적으로 이동시키기 위함이다.

다시 말해, 좌측에 배치된 풀러(P5)에서 각 엘엠가이드(1202)를 따라 각 엘엠블록(1203)이 상기 하판구동부(1211)에 의해 좌측으로 이동될 때에 우측에 배치된 풀러(P5)도 이의 각 엘엠가이드(1202)를 따라 각 엘엠블록(1203)이 상기 하판구동부(121)에 의해 좌측으로 이동된 후, 좌측에 배치된 풀러(P5)에서 중판승강구동부(1201)에 의해 중판가압부(1207)가 하강하여 성형품(3)을 물고 있는 상태에서 우측으로 이동함에 따라 성형품(3)을 잡아 당겨 이동시키게 되고, 가압을 해제한 후 좌측으로 이동할 때에 우측에 배치된 풀러(P5)에서 중판승강구동부(1201)에 의해 중판가압부(1207)가 하강하여 성형품(3)을 물고 있는 상태에서 우측으로 이동함에 따라 성형품(3)을 잡아 당겨 이동시키게 되며, 이러한 동작을 서로 반복함에 따라 성형품(3)을 투스텝 방식으로 연속되게 이동시킬 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "탄소섬유 인발 성형 시스템"을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 탄소섬유
2 : 단위체
3 : 성형품
P1 : 피더
P1-1 : 피더지지체
P1-2 : 보빈
P1-3 : 가이드지지체
P1-4 : 피더가이드
P1-5 : 보조가이드
P2 : 함침성형장치
10 : 테이블
11 : 중계블록
12 : 투시창
13 : 플레이트
14 : 포스트
15 : 크로스바
20 : 임프레그네이터
21 : 바텀블록
211 : 공간부
212 : 입구
213 : 출구
22 : 가이드
221 : 라운딩부
23 : 원형바
24 : 탑블록
25 : 승강수단
251 : 안치홀
252 : 너트
253 : 조절볼트
26 : 주입구
30 : 소터
31 : 프론트소터
311 : 플랜지
32 : 리어소터
321 : 프레스홀
322 : 링부재
40 : 포머
41 : 터널
411 : 진입홀
42 : 바텀몰드
421 : 바텀인발라인
43 : 탑몰드
431 : 탑인발라인
44 : 히팅수단
441 : 바텀인서트홀
442 : 바텀히팅봉
443 : 탑인서트홀
444 : 탑히팅봉
445 : 센서
P3 : 인젝션장치
1001 : 인젝션지지체
1002 : 탱크
1002a : 보울
1002b : 수직샤프트
1002c : 수직샤프트구동부
1003 : 주입라인
1004 : 펌프
1005 : 압력게이지
1006 : 믹싱헤드
1007 : 순환라인
1008 : 체크부
1009 : 보조탱크
1010 : 보조주입라인
P4 : 커팅장치
100 : 베이스
101 : 작업공간
102 : 캐스터
103 : 고정대
200 : 스테이지
201 : 플로어블록
201a : 제1벽체
201b : 제2벽체
201c : 플로어플레이트
202 : 슬릿
203 : 답면블록
300 : 클램핑수단
301 : 지지대
302 : 클램핑구동부
302a : 클램핑피스톤
302b : 클램핑공압실린더본체
303 : 클램핑공간
304 : 클램핑헤드
400 : 커팅수단
401 : 커팅날
402 : 커팅본체
403 : 커팅서포트
500 : 가이드수단
501 : 가이드봉
502 : 슬라이더
600 : 리턴수단
601 : 리턴가이드봉
602 : 리턴헤드
603 : 리턴구동부
603a : 리턴샤프트
603b : 종동기어
603c : 구동기어
603d : 리턴구동모터
700A : 인렛가이드
701 : 인렛지지체
702 : 인렛가이더
703 : 인렛롤러
703a : 베어링
704 : 인렛블록
704a : 장공
704b : 단턱
700B : 아웃렛가이드
705 : 아웃렛지지체
706 : 아웃렛가이더
707 : 제1아웃렛롤러
708 : 제2아웃렛롤러
800 : 챔버
801 : 반입구
802 : 반출구
900 : 분진처리수단
901 : 흡입구
902 : 흡입파이프
903 : 분진처리부
800 : 챔버
801 : 반입구
802 : 반출구
900 : 분진처리수단
901 : 흡입구
902 : 흡입파이프
903 : 분진처리부
P5 : 풀러
1201 : 풀러지지체
1202 : 엘엠가이드
1203 : 엘엠블록
1204 : 하판
1205 : 하판가압부
1206 : 중판
1207 : 중판가압부
1208 : 상판
1209 : 기둥부
1210 : 중판승강구동부
1211 : 하판구동부

Claims (7)

1. 탄소섬유 공급용 피더(feeder)(P1);
   상기 피더에 의해 공급된 탄소섬유를 함침시키기 위한 임프레그네이터(impregnator)(20)와, 상기 임프레그네이터(20)에서 함침액에 의해 함침 된 탄소섬유(1)들을 뭉쳐 n(단, n은 2 이상의 정수임)개의 묶음 단위체(2)로 정렬하기 위한 소터(sorter)(30)와, 상기 소터(30)에 의해 정렬된 각 단위체(2)를 가열 건조하여 성형하기 위한 포머(former)(40)로 이루어진 함침성형장치(P2);
   상기 함침성형장치(P2)의 임프레그네이터(20)에 함침액을 주입하기 위한 인젝션장치(P3);
   상기 함침성형장치(P2)를 거친 성형품(3)을 커팅하기 위한 커팅장치(P4); 및
   상기 함침성형장치(P2)를 거친 성형품(3)을 당겨 상기 커팅장치(P4) 측으로 이송시키기 위한 풀러(puller)(P5);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 인발 성형 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 피더(P1)는
   피더지지체(P1-1)와,
   상기 피더지지체(P1-1)에 배열되되 전방에서 바라보았을 때 a행 b열(단, a 및 b는 2 이상의 정수임)로 배열되며 탄소섬유(1)가 감겨 있는 a×b개의 보빈(bobbin)(P1-2)과,
   상기 피더지지체(P1-1)의 우측에 배치되는 가이드지지체(P1-3)와,
   상기 가이드지지체(P1-3)에 구비되어 상기 각 보빈(P1-2)에서 풀린 탄소섬유(1)의 이송을 안내하는 피더가이드(P1-4)
   로 이루어진 것을 특징으로 하는 탄소섬유 인발 성형 시스템.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 인젝션장치(P3)는
   인젝션지지체(1001)와,
   상기 인젝션지지체(1001)에 의해 지지되며 함침액을 이루는 두 조성물 각각이 저장되는 한 쌍의 탱크(1002)와,
   상기 각 탱크(1002)에 연결되는 주입라인(1003)과,
   상기 주입라인(1003) 상에 구비되는 펌프(1004)와,
   상기 주입라인(1003) 상에 구비되어 상기 펌프(1004)로 인입 및 인출되는 각 조성물의 압력을 측정하는 한 쌍의 압력게이지(1005)와,
   상기 주입라인(1003)의 단부에 구비되어 상기 임프레그네이터(20)에 연결되는 믹싱헤드(mixing head)(1006)
   로 이루어진 것을 특징으로 하는 탄소섬유 인발 성형 시스템.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 각 탱크(1002)에는 시계 방향을 따라 배치되면서 수평의 내부 통로(1002a-1)를 갖는 다수의 보울(bowl)(1002a)과, 상기 각 보울(1002a)을 상호 연결하면서 수직으로 세워지는 수직샤프트(1002b)와, 상기 수직샤프트(1002b)에 회전 동력을 전달하는 수직샤프트구동부(1002c)가 구비되고,
   상기 각 보울(1002a)의 내부 통로(1002a-1)는 시계 방향 측의 입구에서 시계 반대 방향 측의 출구로 갈수록 공간이 점차 좁아지게 되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 인발 성형 시스템.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 인젝션장치(P3)는
   일단이 상기 각 탱크(1002)의 상단에 연결되고 타단이 상기 각 탱크(1002)의 하단에 연결되는 순환라인(1007)과,
   상기 순환라인(1007) 상에 구비되어 상기 순환라인(1007)을 통해 인입된 각 조성물의 상태를 측정하기 위한 체크부(1008)와,
   상기 인젝션지지체(1001)에 의해 지지되는 첨가물 보조탱크(1009)와,
   상기 믹싱헤드(1006)와 상기 보조탱크(1009)를 상호 연결하는 보조주입라인(1010)
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 인발 성형 시스템.
   
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 임프레그네이터(20)는 상방 개구(開口) 되며 함침액이 수용되는 내부 공간부(211) 및 이의 일측과 타측 각각에 연결되는 입구(212)와 출구(213)를 갖는 바텀블록(21)과, 상기 바텀블록(21)의 입구(212) 바닥면에 배치되는 가이드(22)와, 상기 바텀블록(21)의 공간부(211)를 세로지르는 형태로 배치되면서 전후 일정 간격을 두고 배열되는 다수의 원형바(23)와, 상기 바텀블록(21)의 상부에 결합되어 상기 공간부(211)를 덮게 되는 탑블록(24)과, 상기 탑블록(24)에 상하 관통되게 형성되는 한 쌍의 주입구(26)로 이루어진 것을 특징으로 하는 탄소섬유 인발 성형 시스템.
   
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 커팅장치(P4)는
   작업공간(101)을 갖는 베이스(100)와,
   상기 베이스(100)의 작업공간(101)에 배치되는 스테이지(200)와,
   상기 스테이지(200) 상부에 배치되며 일방향으로 인발 성형된 성형품(3)을 가압 및 이를 해제하기 위한 클램핑수단(300)과,
   상기 스테이지(200) 상부에 배치되는 커팅수단(400)과,
   이송되는 성형품(3)을 상기 클램핑수단(300)으로 가압 시 성형품(3)과 함께 상기 스테이지(200)가 이송될 수 있도록 안내하는 가이드수단(500)과,
   성형품(3)이 상기 커팅수단(400)에 의해 커팅되고 난 후 성형품(3)에 대한 상기 클램핑수단(300)의 가압이 해제될 때에 상기 스테이지(200)를 원래의 위치로 복귀시키기 위한 리턴수단(600)
   으로 이루어진 것을 특징으로 하는 탄소섬유 인발 성형 시스템.

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