KR101653977B1 - 금형속대 교체형 화살대 제작장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에폭시 수지에 함침된 상태의 카본섬유 또는 유리섬유를 금형 내로 투입시킨 후 인발공정을 통해서 화살대를 제작하기 위한 금형 내부에 화살대의 규격에 맞도록 별도 제작된 파이프 형태의 금형속대를 교체할 수 있도록 구성된 금형속대 교체형 화살대 제작장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 화살대 제작장치는 화살대 소재의 외주면 성형을 위해 설치되는 본체의 내부에 금형속대 조립홈이 축 방향으로 길게 형성되고, 금형속대 조립홈에는 별도 제작된 파이프 형태의 금형속대가 교체 가능하도록 설치되는 금형; 화살대 소재의 내주면 성형을 위해 금형의 내부에 상기 금형의 축 중심을 따라 길게 설치되는 맨드릴; 금형으로 화살대 소재의 몸체를 이루는 섬유사가 공급되도록 설치되는 섬유사 공급수단; 섬유사 공급수단과 금형 입구 사이에 위치되어 섬유사 공급수단으로부터 공급되는 섬유사에 수지가 함침되도록 설치되는 수지 함침조; 및 금형의 출구를 통해 화살대 소재가 인발되도록 금형의 출구 측에 설치되는 인발기; 를 포함하여 구성이 이루어질 수 있다.

Description

금형속대 교체형 화살대 제작장치{APPARATUS FOR DRAWING ARROW SHAFT}

본 발명은 금형속대 교체형 화살대 제작장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에폭시 수지에 함침된 상태의 카본섬유 또는 유리섬유를 금형 내로 투입시킨 후 인발공정을 통해서 화살대를 제작하기 위한 금형 내부에 화살대의 규격에 맞도록 별도 제작된 파이프 형태의 금형속대를 교체할 수 있도록 구성된 금형속대 교체형 화살대 제작장치에 관한 것이다.

화살은 핸들, 날개, 현 등으로 구성될 활에 장전된 상태에서 발사되어 목표물까지 날아갈 수 있도록 구성된 것이다. 일반적인 화살은 길이가 길게 형성된 화살대를 기준으로 전단에는 화살촉이 조립되고, 후단에는 오늬가 조립되며, 화살대의 후방 부분에는 시위를 떠난 화살이 목표물까지 안정되게 날아갈 수 있도록 보조하는 기능을 하는 화살깃이 조립된다.

화살의 몸체를 이루는 화살대는 목재, 금속, 합성수지 등 다양한 재료로 만들어질 수 있는데, 최근에는 카본섬유 또는 유리섬유 등을 포함하는 복합재료로 제작되는 것이 많이 사용되고 있다.

한편, 카본섬유 등 복합재료를 사용하여 화살대를 제작하는 대표적인 방법으로는 크게 성형방식과 인발방식 두 가지 방법이 있다.

우선, 성형방식을 이용하여 화살대를 제작할 때에는 카본섬유로 짜진 카본시트 원단을 여러 겹으로 적층하여 전개한 상태에서 제작하고자 하는 화살대의 규격으로 재단한 후, 에폭시 수지에 함침된 상태의 재단된 카본시트를 금형에 넣어 성형하게 된다. 이 과정에서 금형의 내부에는 중공의 화살대가 제작될 수 있도록 맨드릴이 사용되는데, 에폭시 수지 및 접착제가 경화된 상태에서 화살대 몸체로부터 맨드릴을 빼내기 위해서는 맨드릴은 어느 한쪽이 다른 한쪽의 직경보다 작게 테이퍼진 구조로 형성된다. 즉, 전술한 바와 같은 금형과 맨드릴을 이용하여 화살대의 몸체를 기초 성형하고, 기초 성형된 화살대의 외주면은 롤링 공정을 통해서 표면이 다듬어지게 된다.

그런데 전술한 바와 같은 성형공정을 이용한 화살대의 제조방법에서는 재단된 카본시트를 금형에 위치시켜 양쪽 끝이 상호 맞닿게 하는 공정에서 그 이음새가 정확하게 맞물리면 최상의 제품을 생산할 수 있겠으나, 작업자의 기능이나 장치의 환경 차이로 인해서 일률적으로 정확한 제품을 생산하는 데에는 한계가 있다.

다음으로, 인발방식을 이용하여 화살대를 제작하는 과정에서는 에폭시 수지가 함침된 카본섬유들을 금형이 통과되도록 하고 금형 후단에 마련된 인발기에 의해서 투입된 재료가 파이프 형상으로 성형된 채 연속적으로 출력되도록 한다. 이렇게 연속적으로 출력된 파이프 형태의 소재를 일정한 간격으로 절단하여 화살대를 만들게 된다. 이와 같은 인발방식은 파이프 형상을 갖는 다양한 산업 제품들을 생산하는데 일반적으로 이용되고 있다. 인발방식을 이용하여 화살대를 제작하게 되면 성형방법에 의해 화살대를 제작하는 과정에서 재단된 카본시트의 양쪽 이음새를 정확하게 맞닿게 해야만 했던 문제점들이 해결될 수 있을 뿐만 아니라 생산성에서도 유리하게 된다.

그런데 전술한 바와 같은 인발방식을 이용하여 화살대를 제작하는 과정에서도 몇 가지 문제점이 지적되고 있다. 화살은 궁사의 스타일 또는 환경에 따라서 다양한 지름을 갖는 화살의 제공이 요구되고 있으나 한정된 사이즈의 금형으로는 그 요구를 충족하지 못하고 있다.

또한, 화살대를 제작하는 데 사용되는 일반적인 금형은 일체형 금형 또는 분리형 금형으로 구분형성되는데, 생산품의 품질 향상을 위해 내부면이 도금처리되는 일체형 금형은 생산과정에서 도금에 손상이 발생하게 되거나 내부에 막힘현상이 발생할 수 있고 청소가 어려운 점 등의 단점이 있었으며, 분리형 금형은 일체형 금형에서 발생할 수 있는 문제점은 해결할 수 있는 장점이 있었으나 금형끼리 연결되는 연결부에서 이격이 발생할 경우 투입된 원료가 새는 현상이 발생하게 되거나 생산품에 흠집이 발생할 수 있는 등의 문제점이 있었다.

대한민국특허청 등록특허공보 10-0420538호 대한민국특허청 공개특허공보 10-2012-0015993호 대한민국특허청 공개특허공보 10-2003-0038036호

따라서 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 에폭시 수지에 함침된 상태의 카본섬유 또는 유리섬유를 금형 내로 투입시킨 후 인발공정을 통해서 화살대를 제작하기 위한 금형 내부에 화살대의 규격에 맞도록 별도 제작된 파이프 형태의 속대를 교체할 수 있도록 구성된 금형속대 교체형 화살대 제작장치를 제공하는 데 목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 수단으로 본 발명은 다음과 같은 구성으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 화살대 제작장치는 화살대 소재의 외주면 성형을 위해 설치되는 본체의 내부에 금형속대 조립홈이 축 방향으로 길게 형성되고, 금형속대 조립홈에는 별도 제작된 파이프 형태의 금형속대가 교체 가능하도록 설치되는 금형; 화살대 소재의 내주면 성형을 위해 금형의 내부에 상기 금형의 축 중심을 따라 길게 설치되는 맨드릴; 금형으로 화살대 소재의 몸체를 이루는 섬유사가 공급되도록 설치되는 섬유사 공급수단; 섬유사 공급수단과 금형 입구 사이에 위치되어 섬유사 공급수단으로부터 공급되는 섬유사에 수지가 함침되도록 설치되는 수지 함침조; 및 금형의 출구를 통해 화살대 소재가 인발되도록 금형의 출구 측에 설치되는 인발기; 를 포함하여 구성이 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 금형속대 교체형 화살대 제작장치에서 금형은 입구부터 출구까지 일체로 형성된 일체형 금형으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 금형속대 교체형 화살대 제작장치에서 금형은 축 중심을 기준으로 양쪽으로 분리가능한 분리형 금형으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 금형속대 교체형 화살대 제작장치에서 인발기의 후방에는 출력되는 화살대 소재를 절단하기 위한 절단기가 더 설치될 수 있다.

본 발명에 따른 금형속대 교체형 화살대 제작장치에서 금형, 맨드릴 및 인발기는 그 축 중심은 수직방향으로 일치되도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 금형속대 교체형 화살대 제작장치에 의하면 화살대를 제작하기 위한 금형의 내부에 다양한 규격의 금형속대를 교체할 수 있게 됨으로써 하나의 금형으로도 다양한 규격의 화살대 소재를 제작할 수 있는 커다란 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 금형속대 교체형 화살대 제작장치에 의하면 금형 내부를 청소를 포함한 유지관리가 용이하게 이루어질 수 있음에 따른 노력 및 비용을 절감할 수 있는 커다란 장점이 있다.

도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 화살대 제작장치의 구성도.
도 2 는 도 1 에 표시된 A-A선 단면도.
도 3 은 도 1 에 표시된 A-A선 단면도로서 본 발명의 다른 실시 예에 따른 화살대 제작장치의 단면도.
도 4 는 본 발명의 실시 예에 따라 화살대 제작장치에 적용되는 금형속대의 구성도.
도 5 는 도 4 에 표시된 B-B선 단면도.
도 6 은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 화살대 제작장치의 구성도.
도 7 은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 형성된 화살대의 구성도.

이하에서는 본 발명에 따른 화살대 제작장치에 대해서 몇 실시예를 보인 도면들을 참고하며 보다 구체적으로 설명한다. 도면 중에 표시되는 도면부호 200은 본 발명의 실시예에 따른 화살대 제작장치를 지시하는 것이며, 도면부호 100 은 본 발명에 따라 제작된 화살대 소재를 지시하는 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 화살대 제작장치(200)는 도 1 에서 보이는 바와 같이 파이프 형태의 소재를 인발공정을 통해서 제작하기 위한 것으로서, 화살대 소재(100A)의 외주면 성형을 위해 설치되는 금형(210), 화살대 소재(100A)의 내주면 성형을 위해 금형(210)의 내부에 설치되는 맨드릴(230), 금형(210)과 맨드릴(230) 사이의 공간을 통과하면서 성형되는 화살대 소재(100A)를 인발하기 위해 설치되는 인발기(240), 금형(210) 내부로 카본 또는 유리 섬유가가 입력되도록 설치되는 섬유사 공급수단(250) 및 섬유사에 에폭시 등 수지가 함침되도록 설치되는 수지 함침조(260)를 포함하여 구성된다. 전술한 인발기(240)의 후방에는 성형 제작되어 인발기 후방으로 출력되는 화살대 소재(100A)를 필요한 길이로 절단하기 위한 절단기(270)가 설치될 수 있다.

특히, 본 발명의 실시 예에 따른 화살대 제작장치(200)의 금형(210) 내부에는 도 2 에 도시된 바와 같이 동일한 금형을 활용하고도 다양한 규격의 화살대를 제작할 수 있도록 하기 위한 금형속대(220)가 더 설치된다. 이를 위해 금형(210) 내부에는 금형속대(220)의 교체 장착을 위한 금형속대 조립홈(212)이 금형(210)의 축 중심방향으로 길게 형성된다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 화살대 제작장치(200)의 금형은 도 2 에 도시된 바와 같이 입구에서 출구까지 하나의 몸체로 된 일체형 금형이 적용될 수도 있고, 도 3 에 도시된 바와 같이 축 중심을 기준으로 금형(210)의 몸체(210a,210b)는 양쪽으로 분리 가능한 구조의 분리형 금형으로 적용될 수도 있다.

도 4 는 본 발명의 실시 예에 따른 화살대 제작장치에 적용되는 금형속대의 구성도이고, 도 5 는 도 4 에 표시된 B-B선 단면도로 화살대 제작장치에 적용되는 여러 사양의 금형속대 모습을 보인 도면이다.

도 4 및 도 5 에 도시된 바와 같이 금형속대(220)는 그 바깥지름이 금형(210)에 형성된 금형속대 조립홈(212)에 대응하는 크기로 동일하게 형성되더라도 그 안지름은 다양한 화살대의 외경에 맞춰 다양한 지름으로 형성될 수 있다. 참고로, 도 5는 (a)에서 (d)를 향할수록 안지름이 점차 감소된 여러 형태의 금형속대의 구조를 보인 것이다.

즉, 화살은 사용자나 용도에 따라서 다양한 길이와 지름을 갖는 화살대의 공급이 요구되고 있으나, 금형 제작비용이 상당하기 때문에 다양한 사이즈의 화살대 제공에는 한계가 있었다. 하지만, 본 발명의 실시 예에서와 같이 금형(210) 내부구조를 금형속대(220)의 교체 적용이 가능한 구성으로 하게 되면, 원하는 사이즈의 화살대 규격에 맞는 금형속대(220)를 교체하는 방식으로 하나의 금형으로도 다양한 사이즈의 화살대 소재(100A)를 제작할 수 있게 된다.

한편, 속대(220)는 알루미늄, 마그네슘, 세라믹, 스테인레스 스틸 중 어느 하나 또는 그들의 합금으로 제작될 수 있다.

그리고 본 발명의 다른 실시 예에 따른 화살대 제작장치(200)를 보인 도 6 에서와 같이 금형(210), 맨드릴(230) 및 인발기(240)는 각각 그 축 중심이 수직방향으로 일체가 되도록 설치될 수 있다. 그리고 카본 섬유사 또는 유리 섬유사의 공급을 위한 섬유사 공급수단(250)과, 섬유사 공급수단(250)으로부터 공급되는 섬유사에 에폭시 수지 등이 함침될 수 있도록 하기 위한 수지 함침조(260)가 금형(210)의 상부쪽에 차례로 설치된다. 한편, 미설명부호 300은 전술한 금형(210) 및 인발기(230) 등의 구성요소들이 수직방향으로 안정되게 설치될 수 있도록 설치되는 프레임을 지시하는 것이다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 화살대 제작장치(200)를 통해서 제작된 화살대 소재(100A)는 도 7 에서 보이는 바와 같이 화살대 소재(100A)를 단면하였을 경우에 화살대 소재의 상측 부분(A)과 하측 부분(B) 및 측면 부분(C)의 원주 충진도가 상대적으로 고르게 된다. 즉, 금형(210), 맨드릴(230) 및 인발기(240) 등이 수직방향으로 설치된 경우에는, 금형(210) 내부로 수지가 함침된 섬유사가 금형속대(220)와 맨드릴(230) 사이의 공간을 통과하면서 성형된 화살대 소재(100A)의 원주 충진도가 상대적으로 우수하게 된다. 따라서, 이와 같은 방식으로 제작된 화살은 그 화살대(100)가 수직 인발 방식에 의해서 제작되는 과정에서 원주 충진도가 우수하게 됨에 따라서 시위를 떠난 화살이 목표까지 비행하는 과정에서 보다 안정되게 비행할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 각 실시 예에 따라 제작된 화살대 소재(100A)는 필요한 규격으로 후가공되어 화살의 몸체인 화살대(100)로 사용되고, 화살대(100)의 전단에는 화살촉이 조립되며, 후단에는 오늬가 조립되고, 후방 부분에는 화살깃이 조립됨으로써 최종적인 화살로 완성된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 각 실시 예에 따른 화살대 제작장치(200)는 제작하고자 하는 화살대의 규격에 맞춰 금형(210) 내부에 별도의 속대(220)를 설치할 수 있게 된다. 따라서, 제작하고자 하는 화살의 규격에 맞춰 금형(210) 내부에 설치되는 금형속대(220)를 결정하게 됨으로써, 하나의 금형(210)으로도 다양한 규격의 화살대 소재를 제작할 수 있게 된다. 또한, 일정 수량 이상의 화살대 소재를 제작하여 금형속대(220)에 변형이 발생한 경우에는 금형 내부에 설치되는 금형속대(220)만을 교체 사용하게 된다. 따라서, 종래기술에 따른 화살대 제작장치에서 금형의 변형에 따른 문제점을 해소할 수 있게 된다.

이상에서는 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 화살대의 제작장치에 대한 몇 실시예에 대해서 설명하였다. 이러한 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술 사상에 포함되는 것이다. 또한, 이러한 실시 예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 본 발명의 특허청구범위를 해석함에 있어 한정 해석해서는 아니 된다.

100 : 화살대 100A : 화살대 소재
200 : 화살대 제작장치 212 : 금형속대 조립홈
220 : 금형속대 230 : 맨드릴
240 : 인발기 250 : 섬유사 공급수단
260 : 수지 함침조 300 : 프레임

Claims (5)

1. 섬유사 공급수단, 상기 섬유사 공급수단에서 공급되는 섬유사에 에폭시 수지가 함침될 수 있도록 설치되는 수지 함침조, 상기 수지 함침조에서 에폭시 수지가 함침된 카본섬유 또는 유리섬유가 금형 내부에 공급되도록 설치되는 섬유사 공급수단 및 상기 금형을 통과하며 성형된 소재가 상기 금형의 출구를 통해 인발되도록 설치되는 인발기를 포함하여 구성되는 화살대 소재의 제작장치에 있어서,
   상기 금형의 본체 내부에 축방향으로 길게 형성되는 금형속대 조립홈;
   상기 금형속대 조립홈에 교체 가능하도록 설치되며 화살대 소재의 외주면이 성형되도록 하는 파이프 형상의 금형속대; 및
   상기 금형의 축 중심을 따라 길게 설치되어 화살대 소재의 내주면이 성형되도록 하는 맨드릴; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 금형속대 교체형 화살대 제작장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 금형은 입구부터 출구까지 일체로 형성된 일체형 금형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 금형속대 교체형 화살대 제작장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 금형은 축 중심을 기준으로 양쪽으로 분리가능한 분리형 금형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 금형속대 교체형 화살대 제작장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 인발기의 후방에는 출력되는 화살대 소재를 절단하기 위한 절단기가 더 설치된 것을 특징으로 하는 금형속대 교체형 화살대 제작장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 금형, 맨드릴 및 인발기는 그 축 중심이 수직방향으로 일치가 되도록 설치된 것을 특징으로 하는 금형속대 교체형 화살대 제작장치.

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