KR100783159B1 - 항공기 보강재용 충전재 제조장치 - Google Patents

항공기 보강재용 충전재 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항공기 보강재용 충전재 제조장치에 관한 것으로서, 그 구성은, 상기 충전재의 원자재를 공급하는 원자재 공급부; 상기 원자재 공급부의 일측에 마련되고, 원자재의 폭이 축소되도록 상기 공급된 원자재를 길이방향으로 절단하여 사용 원자재와 잉여 원자재를 생성하는 절단부; 상기 절단부의 일측에 마련되고, 상기 사용 원자재와 상기 잉여 원자재의 이형지를 회수하는 회수부; 상기 회수부의 일측에 마련되고, 이형지가 제거된 상기 사용 원자재를 성형이 용이한 상태로 가열하는 제1가열부; 상기 제1가열부의 일측에 마련되고, 외주면에 다수개의 골이 연속적으로 형성되어 있는 롤러를 포함하여, 상기 제1가열부에 의해 가열된 상기 사용 원자재를 상기 롤러 외주면의 형상대로 성형되도록 하는 제1성형부; 상기 제1성형부의 일측에 마련되고, 상기 제1성형부에 의해 성형된 상기 사용 원자재를 성형이 용이한 상태로 가열하는 제2가열부; 상기 제2가열부의 일측에 마련되고, 상기 제2가열부에 의해 가열된 상기 사용 원자재를 폭방향으로 압축 성형하는 제2성형부; 상기 제2성형부의 일측에 마련되고, 상기 제2성형부에 의해 압축 성형된 상기 사용 원자재를 상기 충전재의 최종 형상으로 성형되도록 하는 제3성형부;를 포함하며, 항공기 보강재용 충전재를 연속적으로 성형하여 제조할 수 있으며, 충전재의 형상이 깨끗하고, 품질이 향상된 충전재를 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 충전제 제조를 전자동화 함으로써, 생산성이 향상될 수 있고, 가공시간이 단축되고, 가공능률이 향상되며, 인력의 감소 등으로 인해 비용절감의 효과를 기대할 수 있다.
항공기 보강재, 스트링거, 충전재, 필러, 프리프레그

Description

항공기 보강재용 충전재 제조장치{Apparatus for manufacturing filler for airplane reinforcement}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 항공기 보강재용 충전재 제조장치를 개략적으로 도시한 개념도.
도 2는 도 1의 회수부를 확대하여 도시한 사시도.
도 3은 도 1의 제1성형부를 확대하여 도시한 사시도.
도 4는 도 3의 A-A선을 취하여 본 단면도.
도 5는 도 3의 제1성형부의 다른 실시예를 도시한 단면도.
도 6은 도 1의 제2성형부를 도시한 사시도.
도 7은 도 6의 B-B선을 취하여 본 단면도.
도 8은 도 1의 제3성형부를 도시한 사시도.
도 9는 도 8의 제3성형부의 본체 내부에 마련된 제1,2포밍롤러를 도시한 사시도.
도 10은 도 8의 C-C선을 취하여 본 단면도.
도 11은 종래 항공기 보강재용 충전재의 여러가지 사용예를 도시한 사시도.
도 12는 종래 복합재 충전재의 성형 장치를 도시한 개념도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 원자재 공급부 20 : 절단부
30 : 회수부 31 : 잉여 원자재 회수롤러
33 : 이형지 회수롤러 40 : 제1가열부
50 : 제1성형부 51 : 롤러
51a: 골 60 : 제2가열부
70 : 제2성형부 80 : 제3성형부
81 : 본체 83 : 제1포밍롤러
83a : 제1성형면 83b : 삼각홈
85 : 제2포밍롤러 85a : 제2성형면
85b : 사각홈 90 : 커터부
100 : 원자재 110 : 사용 원자재
130 : 잉여 원자재 150 : 이형지
본 발명은 항공기 보강재용 충전재 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 항공기에는 앵글(angls)이나 채널(channel)재를 조합하여 보강재로 사용하며, 이렇게 여러 가지 모양의 앵글 또는 채널재의 조합시 모서리부분의 라운드진 형상에 따라 도 11에 도시한 바와 같은 틈새가 생기게 되므로 이러한 틈새를 충전재(filler)(32,35,48)로 충전하게 된다.
이러한 복합재 충전재의 성형 장치가 일본공개특허 제 1991-089515호인 "복합재 충전재의 성형 장치"에 개시되어 있다. 상기의 공보에 따르면, 도 12에 도시한 바와 같이, 충전재용 프리프레그를 적층하기 위한 적층 장치와; 충전재를 이송하는 롤러와; 송출되는 충전재를 충전재의 단면 형상에 따라 절단하는 절단 장치와; 폭방향 중앙부에 충전재의 단면 형상에 대응한 형을 형성하고 절단 되는 충전재를 성형하는 한 쌍의 성형 롤러와; 성형되는 충전재를 소정 길이에 절단하는 절단 장치와; 한 쌍의 성형 롤러 중의 한편의 성형 롤러의 양측에 중앙부에 설치한 형의 양테두리부터 돌출하는 플랜지부; 및 한편의 성형 롤러의 양측에 설치되며, 상기 플랜지 중앙부에 설치한 형보다 소경의 소경부를 포함하고 있다.
그러나 전술한 구성의 복합재 충전재의 성형 장치는 다음과 같은 문제가 있다.
또한, 원하는 충전재의 형상대로 성형이 용이하지 못하고, 충전재의 형상이 깨끗하지 못하며, 품질이 떨어진다는 문제점이 있다.
따라서, 충전재의 형상을 깨끗하게 성형할 수 있으며, 품질이 향상된 충전제를 제조할 수 있는 항공기 보강재용 충전재 제조장치의 개발이 지속적으로 요구되어 오고 있는 실정이다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 항공기 보강재용 충전재를 연속적으로 성형하여 제조할 수 있으며, 충전재의 형상이 깨끗하고, 품질이 향상된 충전재를 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 충전제 제조를 전자동화 함 으로써, 생산성이 향상될 수 있고, 가공시간이 단축되고, 가공능률이 향상되며, 인력의 감소 등으로 인해 비용절감의 효과를 기대할 수 있는 항공기 보강재용 충전재 제조장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 항공기 보강재용 충전재 제조장치는, 상기 충전재의 원자재를 공급하는 원자재 공급부; 상기 원자재 공급부의 일측에 마련되고, 원자재의 폭이 축소되도록 상기 공급된 원자재를 길이방향으로 절단하여 사용 원자재와 잉여 원자재를 생성하는 절단부; 상기 절단부의 일측에 마련되고, 상기 사용 원자재와 상기 잉여 원자재의 이형지를 회수하는 회수부; 상기 회수부의 일측에 마련되고, 이형지가 제거된 상기 사용 원자재를 성형이 용이한 상태로 가열하는 제1가열부; 상기 제1가열부의 일측에 마련되고, 외주면에 다수개의 골이 연속적으로 형성되어 있는 롤러를 포함하여, 상기 제1가열부에 의해 가열된 상기 사용 원자재를 상기 롤러 외주면의 형상대로 성형되도록 하는 제1성형부; 상기 제1성형부의 일측에 마련되고, 상기 제1성형부에 의해 성형된 상기 사용 원자재를 성형이 용이한 상태로 가열하는 제2가열부; 상기 제2가열부의 일측에 마련되고, 상기 제2가열부에 의해 가열된 상기 사용 원자재를 폭방향으로 압축 성형하는 제2성형부; 상기 제2성형부의 일측에 마련되고, 상기 제2성형부에 의해 압축 성형된 상기 사용 원자재를 상기 충전재의 최종 형상으로 성형되도록 하는 제3성형부;를 포함한다.
상기에 있어서, 상기 회수부는, 상기 잉여 원자재가 감기는 잉여 원자재 회 수롤러와, 상기 사용 원자재의 이형지가 감기는 이형지 회수롤러와, 상기 잉여 원자재 회수롤러 및 이형지 회수롤러를 각각 구동시키는 제3구동수단을 포함하는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 골은 그 단면이 삼각형 형상인 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 제3성형부는, 표면에 둘레를 따라 제1성형면이 형성되어 있는 제1포밍롤러와, 상기 제1포밍롤러와 외접하며, 표면에 둘레를 따라 제2성형면이 형성되어 있는 제2포밍롤러와, 상기 제1포밍롤러 및 제2포밍롤러를 구동시키는 제2구동수단을 포함하며, 상기 제1형성부에 의해 압축 성형된 상기 사용 원자재가 상기 제1포밍롤러 및 제2포밍롤러 사이를 통과하여 상기 제1성형면 및 상기 제2성형면의 형상대로 성형되도록 하는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 제1성형면에는, 그 단면이 내측으로 볼록하게 라운드 진 삼각형 형상의 삼각홈이 상기 제1포밍롤러의 길이방향으로 다수개 형성되고, 상기 제2성형면에는, 상기 제1성형면의 상기 삼각홈에 대응되는 위치에 사각 형상의 사각홈이 형성된 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 항공기 보강재용 충전재 제조장치를 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 2는 도 1의 회수부를 확대하여 도시한 사시도이며, 도 3은 도 1의 제1성형부를 확대하여 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A선을 취하여 본 단면도이며, 도 5는 도 3의 제1성형부의 다른 실시예를 도시한 단면도이고, 도 6은 도 1의 제2성형부를 도시한 사시도이며, 도 7은 도 6의 B-B선을 취하여 본 단면도이고, 도 8은 도 1의 제3성형부를 도시한 사시도이며, 도 9는 도 8의 제3성형부의 본체 내부에 마련된 제1,2포밍롤러를 도시한 사시도이고, 도 10은 도 8의 C-C선을 취하여 본 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 항공기 보강재용 충전재 제조장치는 원자재 공급부(10)와 절단부(20)와 회수부(30)와 제1가열부(40)와 제1성형부(50)와 제2가열부(60)와 제2성형부(70)와 제3성형부(80)를 포함한다.
원자재 공급부(10)는 충전재의 원자재(100)를 공급한다. 본 명세서의 도면에서는 원자재 공급부(10)를 언코일러(Uncoiler)로 도시하였지만, 이에 한정하는 것을 아니다.
일반적으로 항공기 보강재용 충전재로는 프리프레그(prepreg)를 사용하며, 본 실시예에서 원자재는 상기 프리프레그 뿐만 아니라 충전재로 사용할 수 있는 다양한 복합소재 등이 될 수 있을 것이다.
절단부(20)는 원자재 공급부(10)의 일측에 마련되어 원자재 공급부(10)로부터 원자재(100)를 공급받아 원자재의 폭이 축소되도록 원자재를 길이방향으로 절단한다. 절단된 원자재는 사용 원자재(110)와 잉여 원자재(130)로 구분된다.
회수부(30)는 절단부(20)의 일측에 마련되고, 사용 원자재(110)와 잉여 원자재(130)의 이형지(150)를 회수한다.
이러한 회수부(30)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 잉여 원자재(130)가 감기는 잉여 원자재 회수롤러(31)와, 사용 원자재(110)의 이형지(150)가 감기는 이형지 회수롤러(33)와, 잉여 원자재 회수롤러(31) 및 이형지 회수롤러(33)를 각각 구동시키는 제3구동수단(미도시)을 포함한다.
상기와 같이 구성된 회수부(30)의 잉여 원자재 회수롤러(31)에는 잉여 원자재(130)가 감겨 회수되고, 이형지 회수롤러(33)에는 사용 원자재(110)에서 분리된 이형지(150)가 감겨 회수된다.
제1가열부(40)는 회수부(30)의 일측에 마련되고, 이형지(150)가 제거된 사용 원자재(110)를 성형이 용이한 상태로 가열한다. 즉, 본 실시예에서 원자재로 사용된 프리프레그는 레진(resin)을 함유하고 있어 열을 가하면 레진이 눅진눅진한 상태로 되어 성형하기 용이해진다. 따라서, 제1가열부(40)에서는 원자재를 가열하여 성형하기 용이한 상태로 만드는 것이다.
제1성형부(50)는 제1가열부(40)의 일측에 마련되고, 도 3에 도시한 바와 같이, 외주면에 다수개의 골(51a)이 길이방향을 따라 연속적으로 형성되어 있는 롤러(51)를 포함하고 있어, 제1가열부(40)에 의해 가열된 사용 원자재(110)가 롤러(51) 외주면을 지나면서 사용 원자재(110)는 롤러(51) 외주면의 형상대로 성형되는 것이다.
상기에서, 롤러(51)의 골(51a)은 그 단면이 삼각형 형상인 것이 바람직하다.
통상 항공기의 보강재 접합부 사이의 공간에 채워지는 충전재는 그 단면이 대략 삼각형 형상인 것이 많으므로 롤러(51)의 골(51a)은 이에 대응하는 형상인 삼각형 형상으로 되는 것이 바람직하다.
상기 제1성형부(50)에 의해 성형된 사용 원자재(110)의 단면을 도 4에 도시하였다.
제1성형부(50')의 다른 실시예를 살펴보면, 도 5에 도시한 바와 같이, 롤러(51',53'))는 한 쌍으로 구성되어 서로 외접한다. 각 롤러(51',53')에는 삼각형 형상의 골(51a',53a')이 롤러(51',53')의 길이방향을 따라 연속적으로 형성되어 있다.
사용 원자재는 한 쌍으로 구성된 롤러(51',53')의 사이를 통과하며, 한 쌍의 롤러(51',53')에 형성된 골(51a',53a')의 형상대로 성형된다.
한편, 제2가열부(60)는 제1성형부(50)의 일측에 마련되어, 제1성형부(50)에 의해 성형된 사용 원자재(110)를 다시 성형이 용이한 상태로 가열한다.
제2성형부(70)는 제2가열부(60)의 일측에 마련되고, 도 6에 도시한 바와 같이, 제2가열부(60)에 의해 가열된 사용 원자재(110)를 폭방향으로 압축 성형한다.
상기 제2성형부(70)에 의해 압축 성형된 사용 원자재(110)의 단면을 도 7에 도시하였다.
제3성형부(80)는 제2성형부(70)의 일측에 마련되고, 도 8에 도시한 바와 같이, 제2성형부(70)에 의해 압축 성형된 사용 원자재(110)를 충전재의 최종 형상으로 성형되도록 한다.
이러한 제3성형부(80)는, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 본체(81)와 제1포밍롤러(83)와 제2포밍롤러(85)와 제2구동수단(미도시)을 포함한다.
제1포밍롤러(83)는 표면에 둘레를 따라 제1성형면(83a)이 형성되어 있으며, 이러한 제1성형면(83a)에는 단면이 내측으로 볼록하게 라운드 진 삼각형 형상의 삼각홈(83b)이 제1포밍롤러(83)의 길이방향으로 다수개 형성되는 것이 바람직하다.
제2포밍롤러(85)는 제1포밍롤러(83)와 외접하며, 표면에 둘레를 따라 제2성형면(85a)이 형성되어 있다. 이러한 제2성형면(85a)에는 제1성형면(83a)의 삼각홈(83b)에 대응되는 위치에 사각 형상의 사각홈(85b)이 형성된 것이 바람직하다. 또한, 각 삼각홈(83b)과 사각홈(85b)의 사이즈는 각각 다른 것이 바람직하다.
이렇게 각각 사이즈가 다른 삼각홈(83b)과 사각홈(85b)이 제1성형면(83a)과 제2성형면(85a)에 형성되어 있어, 필요한 사이즈에 따라 삼각홈(83b)과 사각홈(85b)을 선택하여 사용할 수 있다.
상기에서 제1성형면(83a)의 삼각홈(83b)과 제2성형면(85a)의 사각홈(85b)은 통상적으로 사용되는 충전재의 최종 형상에 대응하는 형상으로 일실시예에 불과하며, 제1성형면(83a)과 제2성형면(85a)의 형상은 충전재의 최종 형상에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.
제2구동수단(미도시)은 제1포밍롤러(83) 및 제2포밍롤러(85)를 구동시킨다.
상기와 같이 구성되어, 제2성형부(70)에 의해 압축 성형된 사용 원자재(110)가 제1포밍롤러(83) 및 제2포밍롤러(85) 사이를 통과하며, 제1성형면(83a) 및 제2성형면(85a)의 형상대로 성형된다.
상기 제3성형부(80)에 의해 최종 성형된 사용 원자재(110)의 단면을 도 10에 도시하였다.
미설명부호인 95,96,97은 원자재의 이동을 가이드하는 가이드 롤러이다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 항공기 보강재용 충전재 제조장치의 작동 상태를 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 원자재 공급부(10)인 언코일러에 감겨진 원자재가 절단부(20)로 이송된다.
절단부(20)로 이송된 원자재는 절단부(20)에 의해 폭이 축소되도록 길이방향으로 절단되어 사용 원자재(110)와 잉여 원자재(130)로 구분된다.
잉여 원자재(130)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 잉여 원자재 회수롤러(31)에 감겨 회수되고, 사용 원자재(110)의 이형지(150)는 사용 원자재(110)로부터 분리되어 이형지 회수롤러(33)에 감겨 회수된다.
이형지(150)가 분리된 사용 원자재(110)는 제1가열부(40)로 이송되어 제1가열부(40)에 의해 성형이 용이한 상태로 가열된다.
제1가열부(40)에 의해 가열된 사용 원자재(110)는 제1성형부(50)로 이송되어 제1성형부(50)의 롤러(51) 외주면의 형상대로 성형된다.
즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 롤러(51)의 외주면에 다수개의 골(51a)이 연속적으로 형성되어 있어, 이러한 롤러(51) 외주면의 형상대로 사용 원자재(110)의 단면은 도 4에 도시한 바와 같이 성형된다.
제1성형부(50)의 의해 성형된 사용 원자재(110)는 제2가열부(60)로 이송되어 제2가열부(60)에 의해 성형이 용이한 상태로 재가열된다.
가열된 사용 원자재(110)는 제2성형부(70)로 이송되어, 도 6에 도시한 바와 같이, 제2성형부(70)에 의해 폭방향으로 압축 성형된다. 압축 성형된 사용 원자재(110)의 단면은 도 7에 도시한 바와 같다.
제2성형부(70)에 의해 압축 성형된 사용 원자재(110)는 제3성형부(80)로 이송되고, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 제1포밍롤러(83) 및 제2포밍롤러(85) 사이를 통과하여 제1성형면(83a) 및 제2성형면(85a)의 형상대로 최종 성형된다.
충전재의 최종 형상으로 성형된 사용 원자재(110)의 단면은 도 10에 도시한 바와 같다.
상기와 같이 제3성형부(80)에 의해 최종 성형된 사용 원자재(110)는 커터부(90)로 이송되어 적절한 길이로 절단하여 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 항공기 보강재용 충전재 제조장치에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
항공기 보강재용 충전재를 연속적으로 성형하여 제조할 수 있으며, 충전재의 형상이 깨끗하고, 품질이 향상된 충전재를 제조할 수 있다.
또한, 충전제 제조를 전자동화 함으로써, 생산성이 향상될 수 있고, 가공시 간이 단축되고, 가공능률이 향상되며, 인력의 감소 등으로 인해 비용절감의 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 항공기의 보강재 접합부 사이의 공간에 채워지는 충전재 제조장치에 있어서,
    상기 충전재의 원자재를 공급하는 원자재 공급부;
    상기 원자재 공급부의 일측에 마련되고, 원자재의 폭이 축소되도록 상기 공급된 원자재를 길이방향으로 절단하여 사용 원자재와 잉여 원자재를 생성하는 절단부;
    상기 잉여 원자재가 감기는 잉여 원자재 회수롤러와, 상기 사용 원자재의 이형지가 감기는 이형지 회수롤러와, 상기 잉여 원자재 회수롤러 및 이형지 회수롤러를 각각 구동시키는 제3구동수단을 포함하며, 상기 절단부의 일측에 마련되고, 상기 사용 원자재와 상기 잉여 원자재의 이형지를 회수하는 회수부;
    상기 회수부의 일측에 마련되고, 이형지가 제거된 상기 사용 원자재를 성형이 용이한 상태로 가열하는 제1가열부;
    상기 제1가열부의 일측에 마련되고, 외주면에 다수개의 골이 길이방향을 따라 연속적으로 형성되어 있는 롤러를 포함하여, 상기 제1가열부에 의해 가열된 상기 사용 원자재를 상기 롤러 외주면의 형상대로 성형되도록 하는 제1성형부;
    상기 제1성형부의 일측에 마련되고, 상기 제1성형부에 의해 성형된 상기 사용 원자재를 성형이 용이한 상태로 가열하는 제2가열부;
    상기 제2가열부의 일측에 마련되고, 상기 제2가열부에 의해 가열된 상기 사용 원자재를 폭방향으로 압축 성형하는 제2성형부;
    상기 제2성형부의 일측에 마련되고, 상기 제2성형부에 의해 압축 성형된 상기 사용 원자재를 상기 충전재의 최종 형상으로 성형되도록 하는 제3성형부;를 포함하는 항공기 보강재용 충전재 제조장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 골은 그 단면이 삼각형 형상인 것을 특징으로 하는 항공기 보강재용 충전재 제조장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제3성형부는,
    표면에 둘레를 따라 제1성형면이 형성되어 있는 제1포밍롤러와,
    상기 제1포밍롤러와 외접하며, 표면에 둘레를 따라 제2성형면이 형성되어 있는 제2포밍롤러와,
    상기 제1포밍롤러 및 제2포밍롤러를 구동시키는 제2구동수단을 포함하며,
    상기 제1형성부에 의해 압축 성형된 상기 사용 원자재가 상기 제1포밍롤러 및 제2포밍롤러 사이를 통과하여 상기 제1성형면 및 상기 제2성형면의 형상대로 성형되도록 하는 것을 특징으로 하는 항공기 보강재용 충전재 제조장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1성형면에는,
    그 단면이 내측으로 볼록하게 라운드 진 삼각형 형상의 삼각홈이 상기 제1포밍롤러의 길이방향으로 다수개 형성되고,
    상기 제2성형면에는,
    상기 제1성형면의 상기 삼각홈에 대응되는 위치에 사각 형상의 사각홈이 형성된 것을 특징으로 하는 항공기 보강재용 충전재 제조장치.
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