KR102229916B1 - 복합재 스프링백 보정 가공 장치 - Google Patents

복합재 스프링백 보정 가공 장치 Download PDF

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김세영
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이재덕
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Abstract

일 실시 예에 따른 복합재 스프링백 보정 가공 장치는, 지지 플레이트; 상기 지지 플레이트로부터 돌출 형성되고, 곡면 형상을 갖는 상부 표면을 구비하는 메인 바디; 상기 메인 바디의 상부 표면에 함몰 형성되는 표면 패스; 상기 메인 바디에 연결되고, 상기 메인 바디로부터 공기를 추출하는 추출 밸브; 상기 추출 밸브에 연결되고, 상기 메인 바디의 내부에 마련되고, 상기 표면 패스에 연통되는 진공압 추출 패스; 및 상기 메인 바디의 상부 표면에 함몰 형성되고, 상기 표면 패스를 둘러싸는 개스킷 그루브를 포함할 수 있다.

Description

복합재 스프링백 보정 가공 장치{COMPOSITE MATERIAL SPRING-BACK COMPENSATION PROCESSING DEVICE}
아래의 설명은 복합재 스프링백 보정 가공 장치에 관한 것이다.
위성과 같은 우주 비행체(spacecraft)는 내부 및/또는 외부 중량의 저감을 위해 여러가지 경량화 재료를 채용하고 있다. 특히, 복합재는 여러가지 경량화 재료들 중에서도 상대적으로 가볍기 때문에, 대부분의 위성 시스템에서 채용하고 있다.
복합재는 제작 시 금속 재료의 공차와 달리 열 및 진공압을 사용하게 되는데, 복합재의 대부분 금속 금형의 열전도도 및/또는 열변형의 차이로 인하여, 스프링백을 발생시키며, 이러한 스프링백은 가공 시 복합재의 형상 치수에 결함을 발생시킬 수 있다.
종래에는 복합재 형상 가공 시 시제에 블록 형태의 물리적 압력을 줌으로써, 국소 부위를 구속하는 방식으로 가공하였다. 종래 기술의 경우, 홀딩 블록을 이용하여 위치를 고정함에 따라 재료의 국소적 변형의 한계성이 나타나며, 홀딩 위치 및/또는 국소 압력에 따라 변형량의 공차에 따른 치수 정확성의 문제가 발생하였다. 또한, 시제의 변형을 최소화하기 위하여 홀딩 개수 및 국소 압력을 줄이게 되면, 시제의 가공에 문제가 생길 여지가 높다. 따라서 시제 변형의 한계성을 극복하기 위해 전체적으로 균일한 압력을 가해줄 필요가 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예의 목적은 복합재의 형상 치수의 정밀도를 향상시키고, 경량화 재질의 스프링백의 보상 역할을 해줄 뿐만 아니라, 복합재 시제의 변형 한계를 극복할 수 있는 복합재 스프링백 보정 가공 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 복합재 스프링백 보정 가공 장치는, 지지 플레이트; 상기 지지 플레이트로부터 돌출 형성되고, 곡면 형상을 갖는 상부 표면을 구비하는 메인 바디; 상기 메인 바디의 상부 표면에 함몰 형성되는 표면 패스; 상기 메인 바디에 연결되고, 상기 메인 바디로부터 공기를 추출하는 추출 밸브; 상기 추출 밸브에 연결되고, 상기 메인 바디의 내부에 마련되고, 상기 표면 패스에 연통되는 진공압 추출 패스; 및 상기 메인 바디의 상부 표면에 함몰 형성되고, 상기 표면 패스를 둘러싸는 개스킷 그루브를 포함할 수 있다.
상기 복합재 스프링백 보정 가공 장치는, 상기 진공압 추출 패스 및 표면 패스를 연통시키는 연통 패스를 더 포함할 수 있다.
상기 표면 패스는, 상기 메인 바디의 상면에서 격자 형태로 복수 개로 마련될 수 있다.
상기 진공압 추출 패스는, 상기 추출 밸브와 나란하게 마련되는 메인 패스; 및 상기 메인 패스에 연통되고, 상기 메인 패스에 교차하도록 마련되는 복수 개의 보조 패스를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 보조 패스는, 제 1 보조 패스; 상기 제 1 보조 패스와 평행하게 마련되고, 상기 추출 밸브에 대하여 상기 제 1 보조 패스 보다 멀리 위치하는 제 2 보조 패스; 및 상기 제 2 보조 패스와 평행하게 마련되고, 상기 제 2 보조 패스를 기준으로 상기 제 1 보조 패스의 반대편에 마련되는 제 3 보조 패스를 포함할 수 있다.
상기 제 2 보조 패스는 상기 제 1 보조 패스 및 제 3 보조 패스 보다 길이가 길 수 있다.
상기 개스킷 그루브는, 상기 표면 패스를 둘러싸는 메인 그루브; 및 상기 메인 그루브의 외측에 형성되고, 상기 메인 그루브의 외측의 적어도 일부를 감싸는 보조 그루브를 포함할 수 있다.
상기 복합재 스프링백 보정 가공 장치는, 상기 메인 그루브 및 보조 그루브 사이에 형성되는 가이드 홀을 더 포함할 수 있다.
상기 가이드 홀은 상기 진공압 추출 패스에 연통될 수 있다.
상기 표면 패스는 곡선 형태를 갖고, 상기 진공압 추출 패스는 직선 형태를 가질 수 있다.
일 실시 예에 따른 복합재 스프링백 보정 가공 장치는, 곡면 형상을 갖는 상부 표면을 구비하는 메인 바디; 상기 메인 바디의 상부 표면에 함몰 형성되는 표면 패스; 상기 메인 바디에 연결되고, 상기 메인 바디로부터 공기를 추출하는 추출 밸브; 상기 추출 밸브에 연결되고 상기 메인 바디의 내부에 마련되는 메인 패스와, 상기 메인 패스에 교차하도록 마련되는 복수 개의 보조 패스를 포함하는 진공압 추출 패스; 및 상기 메인 바디의 상부 표면에 함몰 형성되고, 상기 표면 패스를 둘러싸는 개스킷 그루브를 포함할 수 있다.
상기 복합재 스프링백 보정 가공 장치는, 상기 진공압 추출 패스 및 표면 패스를 연통시키는 연통 패스를 더 포함할 수 있다.
상기 복합재 스프링백 보정 가공 장치는, 상기 표면 패스는 곡선 형태를 갖고, 상기 진공압 추출 패스는 직선 형태를 가질 수 있다.
일 실시 예에 따른 복합재 스프링백 보정 가공 장치는. 복합재의 형상 치수의 정밀도를 향상시키고, 경량화 재질의 스프링백의 보상 역할을 수행할 수 있고, 시제의 변형 한계를 극복할 수 있다.
일 실시 예에 따른 복합재 스프링백 보정 가공 장치는. 시제의 형태 및 강성에 따라 압력을 조절하여 변형을 조절할 수 있어서, 다양한 복합재 및 경량화 재질에 적용할 수 있다.
일 실시 예에 따른 복합재 스프링백 보정 가공 장치는. 기준면 전 구간으로 균일한 압력이 가해지므로, 복합재 설계시 복합재 형상의 예측이 보다 용이하다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 일 실시 예에 따른 복합재 스프링백 보정 가공 장치의 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 복합재 스프링백 보정 가공 장치의 평면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 복합재 스프링백 보정 가공 장치의 정면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 복합재 스프링백 보정 가공 장치의 진공압 추출 패스를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 복합재 스프링백 보정 가공 장치의 단면도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 복합재 스프링백 보정 가공 장치의 사시도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 복합재 스프링백 보정 가공 장치의 평면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 복합재 스프링백 보정 가공 장치의 정면도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 복합재 스프링백 보정 가공 장치의 진공압 추출 패스를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 복합재 스프링백 보정 가공 장치의 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 복합재 스프링백 보정 가공 장치(1, 이하 "가공 장치"라고 함)는 기준면 영역에 복합재(9)를 올려놓은 상태로 가공을 할 수 있다. 기준면 영역은 치수의 기준 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 기준면이란 치수의 지시 및/또는 조정 시 기준이 되는 면을 말한다. 가공은 관, 박판, 필름 또는 특수한 형태의 완성된 제품을 만드는 작업을 말한다.
가공 장치(1)는 지지 플레이트(11), 메인 바디(12), 개스킷 그루브(13), 추출 밸브(14), 진공압 추출 패스(15), 표면 패스(16), 연통 패스(17) 및 가이드 홀(19)을 포함할 수 있다.
지지 플레이트(11)는 가공 장치(1)가 어떠한 위치에 안정적으로 안착될 수 있도록 평평한 바닥면을 구비할 수 있다.
메인 바디(12)는 지지 플레이트(11)로부터 돌출 형성되고, 곡면 형상을 갖는 상부 표면을 구비할 수 있다. 메인 바디(12)는 중앙부가 가장 높고, 테두리부로 갈수록 높이가 낮아지는 형상을 가질 수 있다. 이러한 형상을 통해, 곡면을 갖는 복합재를 가공할 수 있다.
개스킷 그루브(13)는 메인 바디(12)의 상부 표면에 함몰 형성되고, 표면 패스(16)를 둘러쌀 수 있다. 개스킷 그루브(13)는 개스킷, 예를 들어 오링을 수용하는 공간을 마련할 수 있다. 개스킷 그루브(13)의 외곽 라인를 따라 오링이 배치될 수 있다. 개스킷 그루브(13)에 안착된 오링은, 복합재(9)가 기준면 영역에 안착된 상태(도 1 참조)를 기준으로, 개스킷 그루브(13) 내부 영역을 개스킷 그루브(13)의 외부 영역으로부터 밀봉시킬 수 있다. 표면 패스(16)를 따라 유동하는 공기는 개스킷 그루브(13)에 마련되는 오링(미도시)에 의해, 개스킷 그루브(13)의 바깥쪽으로 유동이 차단될 수 있다.
개스킷 그루브(13)는 표면 패스(16)를 둘러싸는 메인 그루브(131)와. 메인 그루브(131)의 외측에 형성되고 메인 그루브(131)의 외측의 적어도 일부를 감싸는 보조 그루브(132)를 포함할 수 있다.
가이드 홀(19)은 메인 그루브(131) 및 보조 그루브(132) 사이에 형성될 수 있다. 가이드 홀(19)은 예를 들어 진공압 추출 패스(15) 또는 다른 별도의 패스(미도시)에 연통될 수 있다. 개스킷 그루브(13)에 의해 공기가 차단된 상태로, 표면 패스(16)를 통해 진공압, 예를 들어 560mmHg 이하의 진공압을 인가하는 방식으로, 복합재(9)는 가공될 수 있다. 가이드 홀(19)은 복합재(9) 가공 실패를 줄이기 위해, 제품 면착 서포트 기능을 수행할 수 있다.
추출 밸브(14)는 메인 바디(12)의 내부를 외부 공간에 연통시킬 수 있다. 추출 밸브(14)는 메인 바디(12)에 연결되고, 메인 바디(12)로부터 공기를 추출할 수 있다.
진공압 추출 패스(15)는 추출 밸브(14)에 연결되고, 메인 바디(12)의 내부에 마련되고, 표면 패스(16)에 연통될 수 있다. 진공압 추출 패스(15)는 추출 밸브(14)와 나란하게 마련되는 메인 패스(151)와, 메인 패스(151)에 연통되고 메인 패스(151)에 교차하도록 마련되는 복수 개의 보조 패스(152)를 포함할 수 있다.
진공압 추출 패스(15)는 복합재가 마련된 기준면 영역의 공기를 토출할 수 있다. 사용자는 기준면 영역의 크기에 따라 진공압이 인가되는 영역, 다시 말하면 진공압 추출 패스(15)가 설치되는 영역을 조절할 수 있다. 예를 들어, 기준면의 영역과 진공압이 인가되는 영역은 비례할 수 있다.
복수 개의 보조 패스(152)는 제 1 보조 패스(152a), 제 2 보조 패스(152b) 및 제 3 보조 패스(152c)를 포함할 수 있다. 제 2 보조 패스(152b)는 제 1 보조 패스(152a) 및 제 3 보조 패스(152c) 사이에 마련되고, 제 1 보조 패스(152a) 및 제 3 보조 패스(152c)와 평행하게 마련될 수 있다. 제 2 보조 패스(152b)는 추출 밸브(14)에 대하여 제 1 보조 패스(152a) 보다 멀리 위치할 수 있다. 제 3 보조 패스(152c)는 제 2 보조 패스(152b)와 평행하게 마련되고, 제 2 보조 패스(152b)를 기준으로 제 1 보조 패스(152a)의 반대편에 마련될 수 있다. 제 2 보조 패스(152b)는 제 1 보조 패스(152a) 및 제 3 보조 패스(152c) 보다 길이가 길 수 있다.
표면 패스(16)는 메인 바디(12)의 상부 표면에 함몰 형성될 수 있다. 표면 패스(16)는 메인 바디(12)의 상면에서 격자 형태로 복수 개로 마련될 수 있다. 표면 패스(16)는 복수 개의 가로 패스와, 복수 개의 가로 패스에 교차하는 복수 개의 세로 패스를 포함할 수 있다. 표면 패스(16)의 적어도 일부는 연통 패스(17)를 통해 진공압 추출 패스(15)에 연통될 수 있다. 표면 패스(16)를 통해 진공압을 인가하는 방식을 통해, 복합재 영역 전반적으로 균일한 진공압을 인가하여, 면착 보정을 수행할 수 있다. 표면 패스(16)는 메인 바디(12)의 상부 표면에 형성되므로, 곡선 형태를 가질 수 있다. 반면, 진공압 추출 패스(15)는 메인 바디(12)의 내부에 형성되므로 직선 형태를 가질 수 있다.
연통 패스(17)는 진공압 추출 패스(15) 및 표면 패스(16)를 연통시킬 수 있다. 연통 패스(17)는 메인 바디(12)의 돌출 방향과 나란하게 마련될 수 있고, 복수 개로 마련될 수 있다. 기준면 영역에 있던 공기는, 표면 패스(16), 연통 패스(17) 및 진공압 추출 패스(15)를 순차적으로 지나서, 추출 밸브(14)를 통해 외부로 토출될 수 있다.
이와 같은 패스 방식의 진공압 인가 구조에 따르면, 가공 장치(1)는, 홀딩 블록 방식을 채용하지 않으므로, 홀딩 위치 및/또는 국소 압력에 따라 변형량의 공차에 따른 치수 정확성의 문제가 발생하지 않는다. 또한, 가공 장치(1)는 가공면 영역 전반적으로 균일한 진공압을 인가할 수 있다.
가공 장치(1)는. 복합재의 형상 치수의 정밀도를 향상시키고, 경량화 재질의 스프링백의 보상 역할을 수행할 수 있고, 시제의 변형 한계를 극복할 수 있다. 또한, 가공 장치(1)는. 시제의 형태 및 강성에 따라 압력을 조절하여 변형을 조절할 수 있어서, 다양한 복합재 및 경량화 재질에 적용할 수 있다. 또한, 가공 장치(1)는. 기준면 전 구간으로 균일한 압력이 가해지므로, 복합재 설계시 복합재 형상의 예측이 보다 용이하다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (13)

  1. 지지 플레이트;
    상기 지지 플레이트로부터 돌출 형성되고, 곡면 형상을 갖는 상부 표면을 구비하는 메인 바디;
    상기 메인 바디의 상부 표면에 함몰 형성되는 표면 패스;
    상기 메인 바디에 연결되고, 상기 메인 바디로부터 공기를 추출하는 추출 밸브;
    상기 추출 밸브에 연결되고, 상기 메인 바디의 내부에 마련되고, 상기 표면 패스에 연통되는 진공압 추출 패스; 및
    상기 메인 바디의 상부 표면에 함몰 형성되고, 상기 표면 패스를 둘러싸는 개스킷 그루브를 포함하는 복합재 스프링백 보정 가공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공압 추출 패스 및 표면 패스를 연통시키는 연통 패스를 더 포함하는 복합재 스프링백 보정 가공 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면 패스는, 상기 메인 바디의 상면에서 격자 형태로 복수 개로 마련되는 복합재 스프링백 보정 가공 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공압 추출 패스는,
    상기 추출 밸브와 나란하게 마련되는 메인 패스; 및
    상기 메인 패스에 연통되고, 상기 메인 패스에 교차하도록 마련되는 복수 개의 보조 패스를 포함하는 복합재 스프링백 보정 가공 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수 개의 보조 패스는,
    제 1 보조 패스;
    상기 제 1 보조 패스와 평행하게 마련되고, 상기 추출 밸브에 대하여 상기 제 1 보조 패스 보다 멀리 위치하는 제 2 보조 패스; 및
    상기 제 2 보조 패스와 평행하게 마련되고, 상기 제 2 보조 패스를 기준으로 상기 제 1 보조 패스의 반대편에 마련되는 제 3 보조 패스를 포함하는 복합재 스프링백 보정 가공 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 보조 패스는 상기 제 1 보조 패스 및 제 3 보조 패스 보다 길이가 긴 복합재 스프링백 보정 가공 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 개스킷 그루브는,
    상기 표면 패스를 둘러싸는 메인 그루브; 및
    상기 메인 그루브의 외측에 형성되고, 상기 메인 그루브의 외측의 적어도 일부를 감싸는 보조 그루브를 포함하는 복합재 스프링백 보정 가공 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 메인 그루브 및 보조 그루브 사이에 형성되는 가이드 홀을 더 포함하는 복합재 스프링백 보정 가공 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가이드 홀은 상기 진공압 추출 패스에 연통되는 복합재 스프링백 보정 가공 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면 패스는 곡선 형태를 갖고, 상기 진공압 추출 패스는 직선 형태를 갖는 복합재 스프링백 보정 가공 장치.
  11. 곡면 형상을 갖는 상부 표면을 구비하는 메인 바디;
    상기 메인 바디의 상부 표면에 함몰 형성되는 표면 패스;
    상기 메인 바디에 연결되고, 상기 메인 바디로부터 공기를 추출하는 추출 밸브;
    상기 추출 밸브에 연결되고 상기 메인 바디의 내부에 마련되는 메인 패스와, 상기 메인 패스에 교차하도록 마련되는 복수 개의 보조 패스를 포함하는 진공압 추출 패스; 및
    상기 메인 바디의 상부 표면에 함몰 형성되고, 상기 표면 패스를 둘러싸는 개스킷 그루브를 포함하는 복합재 스프링백 보정 가공 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 진공압 추출 패스 및 표면 패스를 연통시키는 연통 패스를 더 포함하는 복합재 스프링백 보정 가공 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 표면 패스는 곡선 형태를 갖고, 상기 진공압 추출 패스는 직선 형태를 갖는 복합재 스프링백 보정 가공 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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