KR100789116B1

KR100789116B1 - 복합소재 레일용 빔 및 이의 제작방법

Info

Publication number: KR100789116B1
Application number: KR1020060123675A
Authority: KR
Inventors: 이형배; 윤성훈
Original assignee: 에스엔유 프리시젼 주식회사
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2006-12-07
Publication date: 2007-12-27

Abstract

본 발명은 대상물을 직선 방향으로 3차원 이동시키는 경로 상에 설치되어 대상물을 안내하는 복합소재 레일용 빔에 관한 것으로서, 내부에 중공이 형성된 파이프 형상으로 형성되며, 상면 및 하면에 상호 대응되도록 관통되어 있으며 좌측면 및 우측면에 상호 대응되도록 관통되어 있는 복수의 관통부가 형성되는 내측 빔; 상기 내측 빔의 관통부에 결합되는 보강부재; 상기 내측 빔의 외부를 여러 층으로 감싸는 복합 소재; 상기 복합 소재의 외부에 배치되어 상기 복합 소재와 밀착 결합하는 외측 빔을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 레일용 빔의 처짐 및 진동을 방지할 수 있으며, 대상물을 원하는 위치로 정확하게 이동시킬 수 있게 한다.

복합소재 레일용 빔, 내측 빔, 보강부재, 외측 빔

Description

복합소재 레일용 빔 및 이의 제작방법 {BEAM OF USING COMPOSITE MATERIAL AND MAKING METHOD THEREOF}

도 1은 종래기술에 따른 레일용 빔을 간략하게 도시한 사시도.

도 2는 종래기술에 따른 레일용 빔을 간략하게 도시한 단면도.

도 3은 종래기술에 따른 레일용 빔을 제작하는 방법을 도시한 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 레일용 빔을 도시한 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 레일용 빔에 있어서 내측 빔을 도시한 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 레일용 빔에 있어서 A-A를 따라 관통한 단면을 도시한 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 레일용 빔에 있어서 B-B를 따라 관통한 단면을 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 내측 빔

15: 관통부

20: 복합 소재

30: 외측 빔

40: 보강부재

본 발명은 대상물을 직선 방향으로 3차원 이동시키는 경로 상에 설치되어 대상물을 안내하는 복합 소재 레일용 빔 및 이의 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레일용 빔의 처짐 및 진동을 방지할 수 있는 레일용 빔 및 이를 제작하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체나 엘시디 등의 검사나 측정, 가공시 사용되는 장비들은 높은 정밀도를 요구한다. 특히, 엘시디, PDP의 기판 크기가 점점 대형화됨에 따라 기판을 가공하고 검사하는데 사용되는 장비는 더욱 신속한 이동 및 높은 정밀도가 요구된다.

이러한 대형 엘시디나 PDP의 가공이나 검사 등에 사용되는 제조장비의 이동시 필요한 레일용 빔도 또한 신속한 이동에 대응되는 안정성 및 정밀도를 필요로 한다. 즉, 레일용 빔은 넓은 공간에 걸친 2차원 이동뿐만 아니라 3차원 이동을 신속하고 정확하게 수행할 수 있어야 하며, 이를 위해 처짐이나 진동에 강한 특성을 가진 레일용 빔이 요구된다.

종래 기술에 따른 복합 소재를 포함하는 레일용 빔이 도 1 내지 도 3에 도시되어 있다.

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 레일용 빔을 간략하게 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 종래의 레일용 빔은 복합 소재(20) 및 외측 빔(30)을 포함한다.

복합 소재(20)는 성분이나 형태가 다른 두 종류 이상의 소재가 섞여서 특정한 기능을 가지는 재료로서, 두 종류의 이상의 재료가 조합되어 균질성을 가지는 합금과는 다르다. 이러한 복합 소재는 알루미늄보다 가볍고 철보다 내식, 내열성이 강한 우수한 반영구적인 소재로 매우 큰 강도를 지니고 있다.

외측 빔(30)은 복합 소재(20)의 네 면을 감싸도록 얇은 두께를 갖는 사각 형상으로 이루어져 있으며, 통상 알루미늄 금속이 가볍기 때문에 많이 사용된다.

이러한 종래의 복합 소재 레일용 빔은 복합 소재(20)를 사각 형상으로 성형하기가 어렵기 때문에, 레일용 빔의 제조시 보조 기구인 맨드릴(mandrill)을 사용한다.

도 3은 종래기술에 따른 레일용 빔을 제작하는 방법을 도시한다.

우선, 사각 형상의 맨드릴(A)에 복합 소재(20)를 여러 층으로 감싸고, 복합 소재(20)의 외부 네 면에 외측 빔(30)을 배치한다.

그 다음, 외측 빔(30)에 열과 압력을 가함으로써 복합 소재(20)가 용융되고 복하 소재(20)는 외측 빔(30)과 완전히 밀착 결합한다.

그 다음, 힘을 가해 맨드릴(A)을 X방향으로 제거함으로써 레일용 빔이 제조된다.

그러나, 이러한 종래의 복합재료 레일용 빔 및 제조방법은 LCD 및 PDP 패널 이 대형화로 인해 레일용 빔의 길이(L)가 증대됨으로써, 복합 소재를 사용함에도 불구하고 레일용 빔의 처짐 및 진동을 방지하기 어려운 문제점이 있었다.

또한, 레일용 빔의 길이(L)가 증대됨에 따라 맨드릴을 제거하는 것이 어려우며, 맨드릴 제거 공정을 수행함에 있어서 외측 빔(30)의 변형이 일어나는 문제점이 있었다.

또한, 맨드릴 제거 공정으로 인해 제작비용이 크게 상승하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 길이가 긴 레일용 빔을 제조하는 경우에도 빔의 처짐이나 진동을 방지할 수 있는 레일용 빔 구조를 제공할 수 있다.

또한, 종래의 레일용 빔을 제작하는 경우에 필수적으로 요구되는 맨드릴(A) 제거 공정을 삭제함으로써 외측 빔(30)의 변형을 방지할 수 있는 레일용 빔 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.

또한, 맨드릴 제거 공정을 없앰으로써 레일용 빔의 제작비용을 줄일 수 있는 레일용 빔 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 내부에 중공이 형성된 파이프 형상으로 형성되며, 상면 및 하면에 상호 대응되도록 관통되어 있으며 좌측면 및 우측면에 상호 대응되도록 관통되어 있는 복수의 관통부가 형성되는 내측 빔; 상기 내측 빔의 관통부에 결합되는 보강부재; 상기 내측 빔의 외부를 여러 층으로 감싸는 복합 소재; 상기 복합 소재의 외부에 배치되어 상기 복합 소재와 밀착 결합하는 외측 빔을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재 레일용 빔을 제공한다.

이때, 본 발명에 따른 복합소재 레일용 빔에 있어서, 상기 보강부재는 상기 내측 빔의 관통부에 용접되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 복합소재 레일용 빔에 있어서, 상기 내측 빔 및 외측 빔은 알루미늄으로 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 복합소재 레일용 빔에 있어서, 상기 복합 소재는 탄소와 플라스틱의 조합으로 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명은 내부에 중공이 형성된 파이프 형상의 내측 빔을 성형하는 단계; 상기 내측 빔의 상면과 이에 대응되는 하면 그리고 좌측면과 이에 대응되는 우측면을 사각 형상으로 절단하여 관통부를 형성하는 단계; 상기 내측 빔의 관통부에 막대 형상의 보강부재를 삽입하는 단계; 상기 내측 빔의 관통부와 막대 형상의 보강부재를 결합하는 단계; 상기 내측 빔을 복합 소재로 여러 층으로 감싸는 단계; 상기 복합 소재의 외부에 외측 빔을 배치하고 열과 압력을 가함으로써 복합 소재를 외측 빔과 밀착 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재 레일용 빔 제작방법을 제공한다.

이때, 본 발명에 따른 복합소재 레일용 빔 제작방법은 상기 복합 소재에 밀 착 결합된 외측 빔을 편평하게 가공하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 복합소재 레일용 빔 및 이의 제작방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서에서는 다양한 실시예에 있어서 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하기로 한다.

우선, 본 발명에 따른 복합소재 레일용 빔 구조에 대해 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 레일용 빔을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 레일용 빔에 있어서 내측 빔을 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 복합소재 레일용 빔은, 도4에 도시된 것처럼, 내측 빔(10), 복합재료(20), 외측 빔(30)을 포함한다.

내측 빔(10)은, 도5에 도시된 것처럼, 사각 막대 형상으로 이루어져 있으며, 내부가 비어 있는 얇은 금속판의 형태이다. 내측 빔(10)의 상면과 이에 대응되는 하면 그리고 좌측면과 이에 대응되는 우측면에는 일정한 형상, 예를 들어 사각형으로 절단되어 있는 복수의 관통부(15)가 형성되어 있다.

관통부(15)는 내측 빔(10)의 길이 방향으로 여러 개 형성되어 있으며, 통상 수직 방향과 수평 방향으로 엇갈리게 형성되어 있다. 이는 내측 빔(10)에 후술하는 보강부재(40)를 결합하는 경우 내측 빔(10)의 처짐을 방지하고 강성을 유지하게 하기 위함이다.

상기 내측 빔(10)의 관통부(15)에는 보강부재(40)가 끼워진다. 보강부재(40)는 내측 빔(10)의 수직 방향과 수평 방향으로 결합될 수 있으며, 이 구성은 도6 및 도7에 도시되어 있다.

도 6은 본 발명에 따른 레일용 빔에 있어서 A-A를 따라 관통한 단면을 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 레일용 빔에 있어서 B-B를 따라 관통한 단면을 도시한 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 보강부재(40)는 내측 빔(10)의 관통부(15)에 끼워지며, 보강부재(40)를 더욱 견고히 결합하기 위해 관통부(15)와 보강부재(40) 사이를 용접할 수 있다.

이와 같이 길이가 긴 레일용 빔의 내측 빔(10)을 보강부재(40)에 의해 보강함으로써, 레일용 빔의 무게를 크게 증가시키지 않고도 강성을 증대시킬 수 있게 된다.

보강부재(40)가 내측 빔(10)와 결합한 후, 복합 소재(20)는 내측 빔(10)의 주위를 여러 층 감싸게 된다. 복합 소재(20)는 탄소와 플라스틱의 복합 재질로 이루어져 있으며 가볍고 강성이 우수하여 레일용 빔 재료로 사용되기에 적합하다.

얇은 두께의 복합 소재(20)로 내측 빔(10)을 여러 번 감싼 후, 외측 빔(30)이 복합 소재(10)의 네 면을 감싸게 된다.

외측 빔(30)은 복합 소재(10)의 상면, 하면, 좌측면, 우측면에 배치된다. 외측 빔(30)에 열과 압력을 가함으로써 복합 소재(20)에 열이 전달되고 복합 소재(20)가 용융함으로써 외측 빔(30)과 복합 소재(20)는 완전히 밀착 결합하게 된 다.

또한, 복합 소재(20)가 용융함으로써, 복합 소재(20)와 내측 빔(10)도 열과 압력에 의해 밀착 결합할 수 있게 된다.

이때, 내측 빔(10) 및 외측 빔(30), 보강 부재(40)는 가벼운 성질을 지닌 알루미늄이 사용될 수 있으며, 이와는 다른 재질의 금속이 사용될 수도 있다.

이와 같이, 내측 빔(10)에 보강부재(40)를 결합하고 외측 빔(30)에 열과 압력을 가함으로써 복합 소재(20)를 내측 빔(10) 및 외측 빔(30)과 밀착 결합시킬 수 있다.

이를 통해, 길이가 긴 대형 레일용 빔을 제조하는 경우에도 보강부재(40)가 수평 방향 및 수직 방향으로 힘을 지탱함으로써 빔의 처짐이나 진동을 방지할 수 있게 된다.

또한, 종래의 레일용 빔을 제작하는 경우 필수적으로 요구되는 맨드릴(A) 제거 공정을 삭제함으로써, 맨드릴을 제거하는 경우 발생할 수 있는 외측 빔(30)의 변형을 방지할 수 있다. 이에 따라 제작비용도 또한 절감할 수 있으며 제조 공정의 단순화가 이루어질 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 복합소재 레일용 빔 제작방법에 대해 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 복합소재 레일용 빔 제작방법에 있어서, 우선 얇은 두께를 가진 사각 형상의 내측 빔(10)을 성형한다. 내측 빔(10)는 얇은 금속으로 이루어 져 있으며, 알루미늄을 사용하는 것이 바람직하다.

그 다음, 상기 내측 빔(10)의 상면과 이에 대응되는 하면, 그리고 좌측면과 이에 대응되는 우측면에 사각형의 관통부(15)를 성형한다. 관통부(15)는 사각형이 아닌 원형이나 삼각형으로 이루어질 수도 있다.

그 다음, 상기 내측 빔(10)의 관통부(15)에 막대 형상의 보강부재(40)를 삽입한다. 보강부재(40)는 관통부(15)의 형상에 따라 이에 대응되는 형상으로 이루어져 있으며, 내측 빔(10)와 수평 방향 및 수직 방향으로 엇갈리게 배치된다.

그 다음, 상기 내측 빔의 관통부와 막대 형상의 보강부재를 용접한다.

그 다음, 상기 내측 빔(10)의 외측을 복합 소재(20)로 여러 층 감싼다.

그 다음, 상기 복합 소재의 상면, 하면, 좌측면, 우측면에 각각 금속을 배치하고 열과 압력을 가해 복합 소재를 용융함으로써, 금속을 복합 소재에 밀착 결합한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 복합소재 레일용 빔 제작방법에 의해 레일용 빔을 제작함으로써, 종래의 레일용 빔을 제작하는 경우 필요한 맨드릴(A) 제거 공정을 삭제할 수 있다.

길이가 긴 대형 레일용 빔의 경우 내부에 끼워진 맨드릴을 제거하는 공정을 삭제할 수 있으며, 이를 통해 맨드릴을 제거하는 과정에서 빔의 변형이 생길 수 있는 문제점을 해소할 수도 있다.

본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며 첨부된 특허청구 범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 변형할 수 있는 범위까지 본 발명의 청구 범위 내에 있다는 것이 이해될 것이다.

이와 같이 구성된 레일용 빔 구조에 의하면, 종래와 달리 길이가 긴 레일용 빔을 제조하는 경우 보강부재에 의해 빔의 처짐이나 진동을 방지할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명에 따른 복합소재 레일용 빔 제작방법에 의해 레일용 빔을 제작함으로써, 종래의 레일용 빔을 제작하는 경우 필요한 맨드릴(A) 제거 공정을 삭제할 수 있다. 이에 따라, 외측 빔의 변형을 방지할 수 있으며, 레일용 빔의 제작비용을 줄일 수 있다.

Claims

대상물을 직선 방향으로 3차원 이동시키는 경로 상에 설치되어 대상물을 안내하는 복합소재 레일용 빔에 있어서,

내부에 중공이 형성된 파이프 형상으로 형성되며, 상면 및 하면에 상호 대응되도록 관통되어 있으며 좌측면 및 우측면에 상호 대응되도록 관통되어 있는 복수의 관통부가 형성되는 내측 빔;

상기 내측 빔의 관통부에 결합되는 보강부재;

상기 내측 빔의 외부를 여러 층으로 감싸는 복합 소재;

상기 복합 소재의 외부에 배치되어 상기 복합 소재와 밀착 결합하는 외측 빔을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재 레일용 빔.
제1항에 있어서,

상기 보강부재는 상기 내측 빔의 관통부에 용접되는 것을 특징으로 하는 복합소재 레일용 빔.
제2항에 있어서,

상기 내측 빔 및 외측 빔은 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 복합소재 레일용 빔.
제3항에 있어서,

상기 복합 소재는 탄소와 플라스틱의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 복합소재 레일용 빔.
대상물을 직선 방향으로 3차원 이동시키는 경로 상에 설치되어 대상물을 안내하는 복합소재 레일용 빔을 제작하는 방법에 있어서,

내부에 중공이 형성된 파이프 형상의 내측 빔을 성형하는 단계;

상기 내측 빔의 상면과 이에 대응되는 하면 그리고 좌측면과 이에 대응되는 우측면을 사각 형상으로 절단하여 관통부를 형성하는 단계;

상기 내측 빔의 관통부에 막대 형상의 보강부재를 삽입하는 단계;

상기 내측 빔의 관통부와 막대 형상의 보강부재를 결합하는 단계;

상기 내측 빔을 복합 소재로 여러 층으로 감싸는 단계;

상기 복합 소재의 외부에 외측 빔을 배치하고 열과 압력을 가함으로써 복합 소재를 외측 빔과 밀착 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재 레일용 빔 제작방법.
제5항에 있어서,

상기 복합 소재의 외부에 밀착 결합된 외측 빔을 편평하게 가공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재 레일용 빔 제작방법.