KR100254399B1 - 세장형 복합재 튜브 제작방법 및 그 툴 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세장형 복합재 튜브 제조방법 및 그 툴에 관한 것으로, 특히 한쪽 선단에 중심축방향을 따라 왼나사구멍(1b)이 형성된 원기둥 형상의 메일툴(1)과, 절반은 왼나사부(2a)가 형성되어 상기 메일툴의 왼나사구멍(1b)에 결합되고, 나머지 절반은 오른나사부(2b)가 형성된 탈형치구(2)와, 상기 탈형치구(2)의 오른나사부(2b)에 나사결합식으로 삽입되고, 한쪽 선단에는 직경이 선단으로 갈수록 확대되는 확관부(3a)가 구비되고 다른 쪽 선단에는 플랜지부(3b)가 구비된 부싱(3)으로 이루어진 툴 외주면에 프리프레그를 와인딩 적층하여 경화시킨 다음, 탈형치구(2)를 돌려서 부싱(3)으로부터 이탈시키면 이 탈형치구(2)는 메일툴(1)을 튜브(4)에서 밀어내어 분리시키도록 된 것이다.

Description

세장형 복합재 튜브 제작방법 및 그 툴(METHOD AND TOOLS FOR MAKING A LONG SLENDER TUBE OF COMPOSITE MATERIAL)

본 발명은 우주항공용 구조물에 사용되는 세장형 복합재 튜브의 제작방법 및 그 툴에 관한 것으로, 특히 선단에 다른 구조물이 연결되도록 선단에 부시가 결합된 세장형 튜브 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 우주항공용 구조물이나 일반산업용 구조물에는 사용되는 튜브는 강성이 충분하고 무게도 가벼워야 하는 특성을 고려하여 최근에는 복합재 튜브가 많이 사용되고 있다.

이러한 복합재 튜브는 원기둥 형태의 메일 툴(male tool) 외주에 섬유와 수지가 서로 혼합된 소위 프리프레그(Prepreg)를 적층한 상태에서 오토클레이브(Autoclave) 내부에서 고온·고압으로 성형하여 경화시킨 다음, 내부의 메일 툴을 분리하여 제작한다.

또 상기 튜브는 금속재보다는 상대적으로 강도가 약한 복합재로 되어 있기 때문에 이 복합재 튜브에 금속재의 다른 부품, 예컨데 항공기의 컨트롤 로드 등을 연결하는 데에는 복합재 튜브에 직접 부품을 연결하지 못하고 그 튜브선단에 부싱을 삽입하여 부싱을 매개로 다른 금속재 부품을 연결해 사용한다.

그런데 상기 종래의 부싱은 단순히 링형상으로 된 것을 사용하여 단순히 튜브내측면에 삽입되게 되어 있어 튜브와 견고히 접합되지 못하고, 이 부싱에 다른 구조물이 끼워진 상태에서 축방향의 힘이 약간만 가해져도 복합재 튜브에서 분리되는 문제점이 있었다.

또한 길이에 대한 단면적이 상대적으로 작은 세장형 튜브를 제작하는 경우에는 튜브의 길이가 길어서 메일툴과 접촉하는 면적이 커져서 결합력이 증대하게 되므로 튜브가 경화된 후 튜브에서 메일툴을 분리해내기가 어려운 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기 종래의 세장형 복합재 튜브 제작방법이 가진 문제점을 해결하고자 고안된 것으로서, 튜브가 경화된 후 메일툴을 분리해내기가 쉽게 되어 있고, 또한 부싱이 튜브로부터 분리되지 않도록 된 세장형 복합재 튜브의 제조방법과 그 장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 메일툴에 중심축방향으로 왼나사구멍을 형성하여, 이 메일툴에 한쪽은 왼나사부가 형성되고 다른 쪽은 오른나사가 형성된 탈형보울트의 왼나사부를 나사결합하고 오른나사부에는 한쪽 선단이 확관된 부싱을 나사결합하는 튜브제작용 툴 셋팅단계와, 상기 메일툴과 부싱의 외주에 복합재 프리프레그를 와인딩하여 적층하고 경화시켜 튜브를 성형하는 튜브성형단계와, 상기 성형된 튜브에서 탈형보울트만을 한쪽방향으로 돌려서 메일툴을 튜브에서 밀어냄으로써 메일툴을 분리시키는 단계로 이루어져 있다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 세장형 복합재 제작용 툴은 한쪽 선단에 중심축방향을 따라 왼나사구멍이 형성된 원기둥 형상의 메일툴과, 절반은 왼나사부가 형성되어 상기 메일툴의 왼나사구멍에 결합되고, 나머지 절반은 오른나사부가 형성된 탈형치구와, 상기 탈형치구의 오른나사부에 나사결합식으로 삽입되고, 한쪽 선단에는 직경이 선단으로 갈수록 확대되는 확관부가 구비되고 다른 쪽 선단에는 플랜지부가 구비된 부싱으로 이루어져 있다.

따라서 상기 툴을 이용하여 세장형 복합재 튜브를 성형하고나서 탈형치구를 돌려주면 이 탈형치구가 분리되면서 튜브내부에 들어있는 메일툴을 튜브밖으로 밀어내어 분리시키게 되므로 튜브에서 메일툴을 탈형시키기 쉽게 된다.

또한 튜브에 결합된 지그의 선단이 확관되어 튜브와 걸려져 있기 때문에 지그에 튜브축방향 인장하중이 가해지더라도 확관부가 튜브에 걸려서 고정되게 되어 축방향 인장하중에 대하여 결합강도가 우수해지게 되고, 지그에 압축하중이 가해지더라도 플랜지부가 튜브선단에 맞닿아 지지되므로 압축강도도 높아지게 되는 것이다.

도 1 은 본 발명에 따라 제작된 세장형 복합재 튜브의 결합단면도,

도 2 는 본 발명에 따른 튜브 제작용 치구의 메일툴 사시도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 메일툴 1a; 왼나사구멍

2: 탈형치구 2a: 왼나사부

2b:오른나사부 2c: 생크부

3: 부싱 3a: 확관부

3b: 플랜지부 3c: 오른나사구멍

이하 본 발명에 따른 세장형 복합재 튜브 제조방법 및 그 툴을 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 세장형 복합재 튜브 제조방법에 사용되는 툴은, 도 1에 도시된 바와 같이, 한쪽 선단에 중심축방향을 따라 왼나사구멍(1b)이 형성된 원기둥 형상의 메일툴(1)과, 절반은 왼나사부(2a)가 형성되어 상기 메일툴의 왼나사구멍(1b)에 결합되고, 나머지 절반은 오른나사부(2b)가 형성된 탈형치구(2)와, 중심축방향으로 오른나사구멍(3c)이 관통형성되어 상기 탈형치구(2)의 오른나사부(2b)에 나사결합식으로 삽입되고, 한쪽 선단에는 직경이 선단으로 갈수록 확대되는 확관부(3a)가 구비되고 다른 쪽 선단에는 플랜지부(3b)가 구비된 부싱(3)으로 이루어져 있다.

본 발명에 따른 세장형 복합재 투브를 제조할 때 우선 상기 툴을 먼저 상호 조립하여야 한다. 즉 부싱(3)의 오른나사구멍(3c)을 탈형치구(2)의 오른나사부(2b)에 나사결합시켜 끼운 상태에서 이 탈형치구(2)의 왼나사부(2a)를 메일툴(1)의 왼나사구멍(1a)에 끼워 조립하되, 상기 메일툴(1)의 선단면과 부싱의 확관부(3a)쪽 선단면이 서로 밀착되게 조립한다.

이와 같이 툴이 조립되면 상기 메일툴(1)과 부싱(3)의 외주에 프리프레그를 와인딩하여 적층시키고 이와같이 프리프레그가 와인딩된 툴을 오토클레이브(도시안됨)안에 넣고 가압하면서 가열하여 그 프리프레그를 경화시킨다.

프리프레그가 완전히 경화되고 나면 그 상태에서 탈형치구(2)와 메일툴(1)을 분리해내면 튜브(4)가 성형되게 된다. 즉 부싱(3)과 메일툴(1)에 결합된 탈형치구(2)의 생크부(2c)잡고 왼쪽으로(반시계방향으로)회전시키면 이 탈형치구(2)는 부싱(3)과는 오른나사로 결합되어 있으므로 부싱(3)에서 분리되게 되지만, 이와 동시에 탈형치구(2)의 왼나사부(2a)는 메일툴(1)과 왼나사로 결합되어 있으므로 왼쪽으로 회전함에 따라 메일툴(1)을 밀어서 경화된 튜브(4)에서 분리시키게 된다.

이와 같이 메일툴(1)이 분리되고 나면 선단에 부싱(3)이 조립된 세장형 튜브(4)가 성형완료되게 되는 것이다.

상기한 바와 같이 프리프레그가 툴위에서 경화되고 난 후 탈형치구(2)만 회전시켜 주면 탈형치구(2)가 부싱(3)으로부터 분리되면서 메일툴(1)을 밀어내어 경화된 튜브(4)에서 분리시키게 되므로 튜브(4)가 길고 가는 세장형이더라도 튜브(4)에 변형을 가하지 않고 메일툴(1)을 분리해내기가 아주 쉬워진다.

또한 다른 구조물이 결합되는 부싱(3)은 확관부(3a)가 튜브(4)안에서 걸려서 고정되므로 축방향 인장력이나 압축력에도 충분한 강도로 튜브(4)에 결합되어 있게 되는 것이다.

Claims (2)

1. 메일툴(1)에 중심축방향으로 왼나사구멍(1a)을 형성하여, 이 메일툴(1)의 왼나사구멍(1a)에, 한쪽은 왼나사부(2a)가 형성되고 다른 쪽은 오른나사부(2b)가 형성된 탈형치구(2)의 왼나사부(2a)를 나사결합하고 오른나사부(2b)에는 한쪽 선단이 확관되어 이루어진 확관부(3a)가 형성된 부싱(3)을 나사결합하는 튜브제작용 툴 셋팅단계;

   상기 메일툴(1)과 부싱(3)의 외주에 복합재 프리프레그를 와인딩하여 적층하고 경화시켜 튜브(4)를 성형하는 튜브성형단계; 및

   상기 성형된 튜브(4)에서 탈형치구(2)만을 한쪽방향으로 돌려서 메일툴(1)을 튜브(4)에서 밀어냄으로써 메일툴(1)을 분리시키는 메일툴 분리단계로 이루어진 세장형 복합재 튜브 제조방법.
2. 한쪽 선단에 중심축방향을 따라 왼나사구멍(1b)이 형성된 원기둥 형상의 메일툴(1);

   절반은 왼나사부(2a)가 형성되어 상기 메일툴의 왼나사구멍(1b)에 결합되고, 나머지 절반은 오른나사부(2b)가 형성된 탈형치구(2); 및

   중심축방향으로 오른나사구멍(3c)이 관통형성되어 상기 탈형치구(2)의 오른나사부(2b)에 나사결합식으로 삽입되고, 한쪽 선단에는 직경이 선단으로 갈수록 확대되는 확관부(3a)가 구비되고 다른 쪽 선단에는 플랜지부(3b)가 구비된 부싱(3)으로 이루어진 세장형 복합재 튜브 제작용 툴.

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