KR101184329B1 - Dimensional tolerance minimization apparatus of a composite bogie frame using bolt tightening force - Google Patents

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김정석
윤혁진
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한국철도기술연구원
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Abstract

PURPOSE: An apparatus for minimizing a dimensional tolerance of a composite material bogie frame using bolt coupling force is provided to prevent the torsion of a bogie frame and to minimize a dimensional tolerance by controlling the coupling force and coupling lengths of pressurizing bolts. CONSTITUTION: An apparatus for minimizing a dimensional tolerance of a composite material bogie frame using bolt coupling force comprises a lower mold(210), an upper mold(220), a push bar(230), and a pressurizing bolt. The lower mold comprises a receiving space on which a base structure material for a composite material bogie frame is placed. The upper mold is arranged above the lower mold to finish the upper part of the receiving space. The push bar is installed along an inner wall of the lower mold and is closely attached to the side surface of the base structure material for the composite material bogie frame. The pressurizing bolt is laterally passed through the lower mold to pressurize the push bar toward the side surface of the base structure material for the composite material bogie frame.

Description

볼트 체결력을 이용한 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치 {Dimensional Tolerance Minimization Apparatus of a Composite Bogie Frame using Bolt Tightening Force}Dimensional Tolerance Minimization Apparatus of a Composite Bogie Frame using Bolt Tightening Force}

본 발명은 볼트 체결력을 이용한 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 철도차량의 핵심부품 중의 하나인 대차에 적용되는 대차프레임을 복합소재를 이용하여 제작시 대차프레임의 비틀림 및 치수 공차를 최소화할 수 있도록 볼트 체결력을 이용한 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a device for minimizing the dimensional tolerance of a composite bogie frame using a bolting force, more specifically, the torsion of the bogie frame when manufacturing the bogie frame applied to the bogie, one of the core parts of the railway vehicle using the composite material And a device for minimizing dimensional tolerances of a composite bogie frame using bolting force to minimize dimensional tolerances.

일반적으로 철도차량의 대차프레임은 철도차량에서 스프링 하중량을 제외한 모든 차량의 하중을 지지하는 부품으로 차량의 안전운행과 가장 밀접한 관련이 있는 부품이다. In general, the bogie frame of a railroad car is a part that supports the load of all vehicles except the unloaded weight of the railroad car and is the part most closely related to the safe operation of the vehicle.

이러한 대차프레임은 주로 지지하는 하중의 크기와 운행시 발생하는 힘의 크기에 따라 강성이 큰 철강소재를 이용하여 용접 구조의 형태로 제작되는 것이 일반적이다. 그러나 이러한 금속재 대차프레임을 제작할 경우 무게는 대략 1.3 ~ 2톤으로 무겁고 강성이 크다. Such a bogie frame is generally manufactured in the form of a welded structure using a steel material having a large rigidity according to the size of a supporting load and a force generated during operation. However, when manufacturing such a metal bogie frame weight is about 1.3 ~ 2 tons heavy and rigid.

물론, 이러한 기존의 대차프레임을 경량화하기 위해 섬유강화 복합소재를 대차프레임 적용하는 시도들이 있었다. 이 경우 기존 금속재 대차프레임 대비 무게를 25 ~ 50%까지 줄일 수 있다. Of course, there have been attempts to apply the fiber reinforced composite material to the balance frame in order to reduce the weight of the existing balance frame. In this case, the weight can be reduced by 25-50% compared to the existing metal balance frame.

이와 같은 섬유강화 복합소재를 대차프레임 적용한 예로 유럽공개특허 제EP0260440호(이하 "특허문헌 1"이라 함)가 제시된 바 있다. 상기 특허문헌 1은 도 1에 도시된 바와 같은 철도차량용 복합소재 대차프레임(composite bogie frame)의 제작에 관련된 것으로, 복합소재 대차프레임은 종축 지지대(2, 4)와 횡축 지지대(6)로 이루어진다. 이러한 철도차량용 복합소재 대차프레임을 제작하기 위해 도 2에 도시한 바와 같은 채움재(4, 10, 12, 16, 18로 구성됨)를 먼저 제작하고, 여기에 강화섬유를 수지에 함침하여 반경화시킨 프리프레그로 적층하거나, 미리 강화시켜 놓은 표면부(skin)(22, 26, 44)를 차례로 접착하여 제작한다. As an example of applying the fiber-reinforced composite material to the balance frame, the European Patent Publication No. EP0260440 (hereinafter referred to as "Patent Document 1") has been presented. The patent document 1 relates to the manufacture of a composite bogie frame for a railway vehicle as shown in FIG. 1, wherein the composite bogie frame consists of longitudinal supporters 2 and 4 and a transverse support 6. In order to manufacture such a composite vehicle bogie frame for a railway vehicle, first, a filling material (consisting of 4, 10, 12, 16, and 18) as shown in FIG. It is produced by laminating with legs or by adhering the skin parts 22, 26, 44 which have been reinforced in advance.

이와 같은 종래의 복합소재 대차프레임은 형상 자체가 상당히 복잡하기 때문에 오토클레이브 성형시에는 얇은 강판을 대차프레임의 형상으로 절단 및 절곡하여 대차프레임의 표면에 맞대는 방법을 이용하게 되는데, 이 방법은 비용이 저렴하고 표면은 매끈하게 성형하는 것이 가능하나 정밀하게 치수를 조절할 수 없다. 이 방법으로 제작된 복합소재 대차프레임은 사상(sanding process)공정을 추가로 해야 한다. 이를 경우 제작시간 및 비용 증가의 요인이 된다. Since the conventional composite bogie frame is quite complicated in shape, autoclave molding uses a method of cutting and bending a thin steel plate into the bogie frame to face the surface of the bogie frame. This inexpensive and smooth surface is possible but cannot be precisely dimensioned. Composite bogie frames manufactured in this way require an additional sanding process. This is a factor in the increase of manufacturing time and cost.

또한, 대차프레임과 동일한 형태의 틀을 이용할 경우 성형과정에서 열변형에 의한 팽창 및 변형에 의해 치수를 정밀하게 성형하는 것이 어렵다. 따라서, 성형과정에서 발생하는 열변형과 무관하게 치수의 정밀도를 확보할 수 있는 방법이 필요한 실정이다.
In addition, when using the frame of the same shape as the bogie frame, it is difficult to precisely mold the dimensions by expansion and deformation due to thermal deformation during the molding process. Therefore, there is a need for a method capable of securing the accuracy of the dimensions regardless of thermal deformation occurring during the molding process.

특허문헌 1: 유럽공개특허 제EP0260440호Patent Document 1: European Patent Publication No. EP0260440

따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 철도차량의 핵심부품 중의 하나인 대차에 적용되는 대차프레임을 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유 및 이들을 혼합한 강화섬유로 제작시 상온 경화 또는 오토클레이브에서 성형(curing)하는 경우 변형을 최소화시킬 수 있도록 볼트 체결력을 이용한 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치를 제공하는데 있다.
Therefore, the present invention is to solve these problems, an object of the present invention when manufacturing the bogie frame applied to the bogie, one of the core parts of the railway vehicle with carbon fiber, glass fiber, aramid fiber and reinforcing fiber mixed them It is to provide a device for minimizing the dimensional tolerance of the composite bogie frame using the bolt fastening force to minimize deformation in the case of curing at room temperature or autoclave (curing).

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은; In order to solve such a technical problem,

복합소재 대차프레임용 기본구조재가 안착될 수 있는 수용공간이 마련되는 하부몰드와, 상기 하부몰드의 상측에 구비되어 수용공간의 상측을 마감하는 상부몰드와, 상기 하부몰드의 내부벽면을 따라 하나 이상 분할 구비되어 복합소재 대차프레임용 기본구조재의 측면에 밀착되는 푸쉬바와, 상기 하부몰드의 측면을 관통하여 상기 푸쉬바를 복합소재 대차프레임용 기본구조재의 측면 방향으로 가압하는 가압볼트로 구성되는 것을 특징으로 하는 볼트 체결력을 이용한 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치를 제공한다.A lower mold provided with a receiving space in which the basic structural material for the composite bogie frame can be seated, an upper mold provided at an upper side of the lower mold to close an upper side of the receiving space, and at least one along an inner wall surface of the lower mold; And a push bar which is divided and closely adheres to the side of the basic structural material for the composite bogie frame, and a pressing bolt for penetrating the side of the lower mold to press the push bar toward the side of the basic structural material for the composite bogie frame. It provides a device for minimizing the dimensional tolerance of the composite bogie frame using a bolt fastening force.

이때, 상기 푸쉬바의 상단에는 지지돌부가 형성되고, 상기 상부몰드의 하부에는 상기 푸쉬바의 상단에 형성되는 지지돌부가 안착되는 제1걸침홈이 형성되고, 상기 하부몰드의 수용공간에는 상기 푸쉬바의 하단부가 안착되는 제2걸침홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.In this case, a support protrusion is formed at an upper end of the push bar, and a first latching groove in which a support protrusion formed at an upper end of the push bar is seated is formed at a lower part of the upper mold, and the push space is accommodated in the accommodation space of the lower mold. Characterized in that the second latching groove is formed is seated on the lower end of the bar.

그리고, 상기 하부몰드의 측면에는 외부에서 상기 수용공간으로 관통하는 체결공이 형성되고, 그 체결공에는 가압볼트가 체결되어 하부몰드의 측면을 관통하여 상기 푸쉬바를 복합소재 대차프레임용 기본구조재의 측면 방향으로 가압하는 것을 특징으로 한다.And, the side of the lower mold is formed with a fastening hole penetrating from the outside to the receiving space, the fastening bolt is fastened to the fastening hole penetrates the side of the lower mold to the side of the basic structural material for the composite bogie frame It is characterized in that the pressing.

또한, 상기 복합소재 대차프레임용 기본구조재는 강화섬유를 포함하여 이루어지는 종축지지대용 채움재와 횡축지지대용 채움재를 접착제를 이용하여 일체로 결합하거나 체결부재를 통해 결합하여 제작된 것을 특징으로 한다.In addition, the base material for the composite bogie frame is characterized in that the longitudinal support portion filling material and the transverse support portion filling material comprising a reinforcing fiber is integrally bonded using an adhesive or coupled through a fastening member.

이때, 상기 종축지지대용 채움재는 복합소재 리브 사이에 포상물질을 메워서 이루어지는 것을 특징으로 한다.At this time, the longitudinal support material is characterized in that made by filling the foam material between the composite material rib.

또한, 상기 복합소재 리브는 강화섬유가 기지재료에 함침된 프리프레그(prepreg)를 적층하여 경화시키거나, 강화섬유 프리폼(preform)에 수지를 주입하여 경화시킨 후 원하는 크기와 형상으로 절단하여 제작되는 것을 특징으로 한다.In addition, the composite rib is manufactured by laminating a prepreg impregnated with a reinforcing fiber on a base material, or by injecting a resin into a reinforcing fiber preform and curing the resin to a desired size and shape. It is characterized by.

그리고, 상기 횡축지지대용 채움재는 강화섬유에 에폭시, 폴리에스터 및 페놀 등의 기지재료에 함침된 프리프레그(prepreg)를 적층하여 제작하는 것을 특징으로 한다.And, the filling material for the transverse support is characterized in that the prepreg impregnated with a base material such as epoxy, polyester and phenol on the reinforcing fiber is laminated.

아울러, 상기 횡축지지대용 채움재는 금속재로 제작되는 것을 특징으로 한다.In addition, the filling material for the transverse support is characterized in that it is made of a metal material.

또한, 상기 횡축지지대용 채움재는 그 단면이 원형 또는 다각형의 실린더 형상인 것을 특징으로 한다.In addition, the filling member for the transverse support is characterized in that the cross section is a cylindrical shape of a circular or polygonal.

그리고, 상기 강화섬유는 탄소, 유리, 아라미드 또는 이들의 혼합 섬유인 것을 특징으로 한다.
And, the reinforcing fibers are characterized in that the carbon, glass, aramid or mixed fibers thereof.

본 발명에 따르면, 대차프레임을 오토클레이브 또는 상온에서 성형할 경우 상부 및 하부몰드 사이에 설치되는 푸쉬바들을 측면에서 가압볼트의 체결력 및 체결길이를 조절하여 대차프레임의 비틀림을 방지하고 치수 공차를 최소화하는 장점이 있다.According to the present invention, when the bogie frame is formed at an autoclave or at room temperature, the push bars installed between the upper and lower molds are adjusted from the side to adjust the clamping force and the length of the pressure bolt to prevent the bogie frame from twisting and minimize the dimensional tolerance. There is an advantage.

특히, 본 발명에 의하면 제작된 복합소재 대차프레임은 제작단계에서 발생 가능한 비틀림 및 치수공차를 최소화하여 구조 안전성 및 조립성을 향상시키는 장점이 있다.
Particularly, according to the present invention, the manufactured composite bogie frame has an advantage of minimizing torsion and dimensional tolerances that may occur in the fabrication step, thereby improving structural safety and assembly.

도 1 및 도 2는 종래 복합소재로 이루어지는 대차프레임의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 복합소재 대차프레임을 제작하기 위한 종축지지대용 채움재와 횡축지지대용 채움재를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 종축지지대용 채움재와 횡축지지대용 채움재를 결합한 복합소재 대차프레임용 기본구조재를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치의 결합 사시도이다.
도 7은 본 발명의 상하부몰드 내부에 구비되는 푸쉬 바(Push bar)들을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치의 일측 단면 구조를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치의 볼트체결 전 상태를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치의 볼트 체결 상태를 도시한 단면도이다.1 and 2 are views illustrating an example of a bogie frame made of a conventional composite material.
Figure 3 is a view showing the filling material for the longitudinal support and the transverse support for producing a composite material frame according to the present invention.
Figure 4 is a view showing the basic structural material for a composite bogie frame in combination with the longitudinal support material filling material and the transverse support material filling material.
Figure 5 is an exploded perspective view of the dimensional tolerance minimizing apparatus of the composite bogie frame according to the present invention.
6 is a perspective view of the combined tolerance device of the dimensional tolerance of the composite bogie frame according to the present invention.
FIG. 7 is a view illustrating push bars provided in upper and lower molds of the present invention.
8 is a view showing one side cross-sectional structure of the device for minimizing the dimensional tolerance of the composite bogie frame according to the present invention.
9 is a cross-sectional view showing a state before the bolt fastening of the dimensional tolerance minimizing device of the composite bogie frame according to the present invention.
10 is a cross-sectional view showing a bolt fastening state of the dimensional tolerance minimizing device of the composite bogie frame according to the present invention.

본 발명에 따른 볼트 체결력을 이용한 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치를 첨부한 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.With reference to the accompanying drawings, the dimension tolerance minimizing apparatus of the composite bogie frame using the bolting force according to the present invention will be understood by the embodiments described in detail below.

도 3은 본 발명에 따른 복합소재 대차프레임을 제작하기 위한 종축지지대용 채움재와 횡축지지대용 채움재를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 종축지지대용 채움재와 횡축지지대용 채움재를 결합한 복합소재 대차프레임용 기본구조재를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치의 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치의 결합 사시도이고, 도 7은 본 발명의 상하부몰드 내부에 구비되는 푸쉬 바(Push bar)들을 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치의 일측 단면 구조를 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치의 볼트체결 전 상태를 도시한 단면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치의 볼트 체결 상태를 도시한 단면도이다.
Figure 3 is a view showing a longitudinal support member for filling material and a transverse support member for producing a composite material balance frame according to the present invention, Figure 4 is a composite material bogie combining the longitudinal support member filling material and the transverse support member filling material of the present invention; Figure 5 is a view showing a basic structural material for the frame, Figure 5 is an exploded perspective view of the dimensional tolerance minimizing apparatus of the composite bogie frame according to the present invention, Figure 6 is a perspective view of the combined dimensions of the dimensional tolerance minimizing apparatus of the composite bogie frame according to the present invention 7 is a view showing push bars provided in the upper and lower molds of the present invention, and FIG. 8 is a view showing one side cross-sectional structure of an apparatus for minimizing dimensional tolerances of a composite bogie frame according to the present invention. 9 is a cross-sectional view showing a state before the bolt fastening of the device for minimizing the dimensional tolerance of the composite bogie frame according to the present invention, Figure 10 Name is a graph illustrating the bolting condition of the composite material to minimize dimensional tolerances of the bogie frame cross-section the device according to.

먼저, 도 3은 본 발명에 따른 수지이송법을 이용하여 제작되는 복합소재 대차프레임을 제작하기 이전에 준비된 종축지지대용 채움재(110)와 횡축지지대용 채움재(120)를 나타낸 것이다. First, Figure 3 shows the longitudinal support material filling material 110 and the transverse support material filling material 120 prepared before manufacturing the composite material balance frame produced using the resin transfer method according to the present invention.

이때, 상기 본 발명의 수지이송법을 이용하여 제작되는 복합소재 대차프레임은 두 개의 종축지지대와 이 종축지지대를 연결하는 1개 이상의 횡축지지대로 구성되기 때문에 이러한 종축지지대와 횡축지지대를 구성하는 종축지지대용 채움재(110)와 횡축지지대용 채움재(120)는 수지이송법을 이용한 복합소재 대차프레임의 기본 구조를 형성하게 된다. In this case, the composite bogie frame produced by the resin transfer method of the present invention is composed of two longitudinal support and one or more horizontal support connecting the longitudinal support, the longitudinal support constituting such longitudinal support and the horizontal support Substitute filler material 110 and the transverse support material filler 120 is to form the basic structure of the composite bogie frame using the resin transfer method.

먼저, 상기 종축지지대용 채움재(110)는 복합소재 리브(112)의 사이에 포상물질(114)을 메워서 이루어진다. 좀 더 상세하게는 상기 종축지지대용 채움재(110)를 구성하는 복합소재 리브(112)는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유 및 이들의 혼합재 등의 강화섬유가 기지재료에 함침된 프리프레그(prepreg)를 적층하여 경화시키거나, 강화섬유 프리폼(preform)에 수지를 주입하여 경화시킨 후 원하는 크기와 형상으로 절단하여 제작된다. First, the longitudinal support filling material 110 is made by filling the foam material 114 between the composite ribs (112). More specifically, the composite rib 112 constituting the longitudinal supporter filling material 110 is a prepreg impregnated with a base material of reinforcing fibers such as carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, and a mixture thereof. After laminating or curing, or by injecting a resin into the reinforcing fiber preform (cured), it is produced by cutting to a desired size and shape.

그리고, 상기 포상물질(foam)(114)은 복합소재 리브(112) 사이의 공간을 메우는 가볍고 변형이 쉬운 물질(foam)로 구성된다. In addition, the foam material (foam) 114 is composed of a light and easy deformation (foam) to fill the space between the composite ribs (112).

이와 같은 종축지지대용 채움재(110)의 구성요소들의 두께, 길이 및 폭 등은 적용되는 철도차량의 하중크기에 따라 변하게 된다. 그리고 종축지지대용 채움재(110)를 제작하기 위해서는 종축지지대용 채움재(110)를 구성하는 복합소재 리브(112) 및 포상물질(114)을 접착제를 이용하여 접착하게 된다.The thickness, length, and width of the components of the longitudinal support filling material 110 are changed according to the load size of the railway vehicle to which it is applied. In order to manufacture the longitudinal support filler 110, the composite material rib 112 and the foam material 114 constituting the longitudinal support filler 110 is bonded using an adhesive.

한편, 상기 횡축지지대용 채움재(120)는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유 및 이들의 혼합재 등의 강화섬유에 에폭시, 폴리에스터 및 페놀 등의 기지재료에 함침된 프리프레그(prepreg)를 적층하여 제작하거나 알루미늄이나 강재 등의 금속재를 이용하여 제작할 수 있다. On the other hand, the horizontal support member 120 is manufactured by laminating prepregs impregnated with base materials such as epoxy, polyester, and phenol on reinforcing fibers such as carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, and mixtures thereof. Or it can manufacture using metal materials, such as aluminum and steel materials.

특히, 상기 횡축지지대용 채움재(120)는 종축지지대용 채움재(110)를 연결하기 위해 1개 이상이 이용되며, 그 단면이 원형 또는 다각형의 실린더 형상으로 이루어질 수 있다.In particular, the horizontal support member filler material 120 is used to connect one or more longitudinal support member filler material 110, the cross section may be made of a circular or polygonal cylinder shape.

이때, 상기 종축지지대용 채움재(110)와 횡축지지대용 채움재(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 접착제를 이용하여 일체로 결합하거나 리벳이나 볼트 및 너트의 체결을 통해 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)를 제작하게 된다.At this time, the longitudinal support member 110 and the transverse support member 120 is integrally bonded using an adhesive as shown in Figure 4 or the basic structural material for a composite bogie frame through the fastening of rivets or bolts and nuts 100 will be produced.

이와 같이 제작된 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)에 요구 두께만큼의 프리프레그(prepreg)를 적층하여 대차프레임의 성형전 준비를 완료하게 된다.
The prepreg of the required thickness is laminated to the basic structural material 100 for the composite bogie frame thus manufactured, thereby completing preparation before molding the bogie frame.

한편, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 볼트 체결력을 이용한 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치(200)를 설명하기 위한 도면으로 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유 및 이들의 혼합재 등의 강화섬유를 이용한 대차프레임을 제작하는데 이용한다.On the other hand, Figure 5 and Figure 6 is a view for explaining the dimensional tolerance minimizing device 200 of the composite bogie frame using the bolting force according to the present invention reinforcing fibers such as carbon fiber, glass fiber, aramid fiber and mixtures thereof Used to produce a bogie frame using.

이때, 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)를 이용해 복합소재 대차프레임을 제작하는데 사용되는 복합소재 프리프레그(prepreg)는 반경화 상태로 약간의 점성이 존재한다. At this time, the composite prepreg used to produce the composite balance frame using the basic structural material 100 for the composite balance frame has a slight viscosity in a semi-cured state.

그러나, 오토클레이브에서 성형할 경우 프리프레그에 함침된 수지들은 액화되어 유동을 하게 된다. 따라서, 이러한 복합소재의 특성상 최종 제작되는 대차프레임의 비틀림 및 치수공차를 최소화하기 위한 방법이 요구된다. However, when molded in an autoclave, the resins impregnated in the prepreg liquefy and flow. Therefore, there is a need for a method for minimizing the torsional and dimensional tolerances of the final bogie frame produced due to the characteristics of the composite material.

특히, 복합소재 대차프레임은 형상이 복잡하기 때문에 그에 적합한 비틀림 및 치수공차의 최소화가 필요하다. In particular, since the composite bogie frame is complicated in shape, it is necessary to minimize the torsion and dimensional tolerances.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 볼트 체결력을 이용한 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치(200)는 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)가 안착될 수 있는 수용공간(212)이 마련되는 하부몰드(Lower mold)(210)와, 상기 하부몰드(210)의 상측에 구비되어 수용공간(212)의 상측을 마감하는 상부몰드(Upper mold)(220)와, 상기 하부몰드(210)의 내부벽면을 따라 하나 이상 분할 구비되어 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)의 측면에 밀착되는 푸쉬바(Push bar)(230)와, 상기 하부몰드(210)의 측면을 관통하여 상기 푸쉬바(230)를 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)의 측면 방향으로 가압하는 가압볼트(240)로 구성된다.As shown, the apparatus 200 for dimensional tolerance minimization of the composite bogie frame using the bolt fastening force according to the present invention is a lower mold provided with a receiving space 212 on which the basic structural material 100 for the composite bogie frame is provided. (Lower mold) 210, the upper mold 220 provided on the upper side of the lower mold 210 to close the upper side of the receiving space (212), and the inner wall surface of the lower mold 210 One or more divided along the push bar (230) to be in close contact with the side of the basic structural material 100 for the composite bogie frame, and the push bar 230 through the side of the lower mold (210) Consists of a pressure bolt 240 for pressing in the lateral direction of the basic structural material 100 for the composite material balance frame.

즉, 하부몰드(210)의 수용공간(212)에 푸쉬바(230)를 삽입하여 대차프레임을 성형시에 각각의 측면에서 가압볼트(240)를 체결하면 그 가압볼트(240)의 체결력에 의해 생기는 압력을 이용해 푸쉬바(230)가 대차프레임을 고정시켜 준다. 각 대차프레임 제작용 몰드는 금속재 (강철, 스테인레스 및 알루미늄 등)로 제작된다. That is, by inserting the push bar 230 in the receiving space 212 of the lower mold 210 to fasten the pressing bolt 240 at each side when forming the bogie frame by the fastening force of the pressing bolt 240 The pressure generated by the push bar 230 is fixed to the bogie frame. Each bogie frame manufacturing mold is made of metal material (steel, stainless steel, aluminum, etc.).

한편, 도 7은 하부몰드(210)의 수용공간(212)에 설치되는 다수의 푸쉬바(230)들을 도시한 도면으로, 다수의 안쪽 푸쉬바(Inner push bar)(232)와 바깥쪽 푸쉬바(Outer push bar)(234)로 구성되며, 이들의 결합상태 단면은 도 8에 도시된다. 물론, 상기 푸쉬바(230)들은 필요에 따라 적절한 수로 분할하여 제작 및 이용할 수 있음은 당연하다.On the other hand, Figure 7 is a view showing a plurality of push bars 230 installed in the receiving space 212 of the lower mold 210, a plurality of inner push bar (Inner push bar) (232) and the outer push bar And an outer push bar 234, the cross section of the coupled state of which is shown in FIG. Of course, the push bars 230 may be manufactured and used by dividing into appropriate numbers as necessary.

한편, 도 9 및 도 10에 의하면 각각의 푸쉬바(230)의 상단에는 지지돌부(231)가 형성되고, 상기 상부몰드(220)의 하부에는 상기 푸쉬바(230)의 상단에 형성되는 지지돌부(231)가 안착되는 제1걸침홈(221)이 형성되고, 상기 하부몰드(210)의 수용공간(212)에는 상기 푸쉬바(230)의 하단부가 안착되는 제2걸침홈(211)이 형성된다. 이와 같은 구조에 의해 상기 하부몰드(210)의 수용공간(212)에 수직으로 위치하는 푸쉬바(230)가 기립상태를 유지하게 된다. Meanwhile, according to FIGS. 9 and 10, a support protrusion 231 is formed at an upper end of each push bar 230, and a support protrusion formed at an upper end of the push bar 230 at a lower portion of the upper mold 220. A first hooking groove 221 is formed on which the 231 is seated, and a second hooking groove 211 is formed in the receiving space 212 of the lower mold 210 to seat the lower end of the push bar 230. do. By this structure, the push bar 230 positioned perpendicular to the receiving space 212 of the lower mold 210 maintains the standing state.

이때, 상기 푸쉬바(230)가 하부몰드(210)의 수용공간(212) 내측으로 일정거리(예를 들어 3 ~ 5㎜) 이동가능하도록 제1 및 제2걸침홈(211,221)의 폭을 푸쉬바(230)의 지지돌부(231) 또는 하단부의 폭에 비해 넓게 형성한다. At this time, the push bar 230 pushes the width of the first and second locking grooves (211, 221) to be moved to a predetermined distance (for example 3 ~ 5mm) into the receiving space 212 of the lower mold 210 It is formed wider than the width of the support protrusion 231 or the lower end of the bar 230.

그리고, 상기 하부몰드(210)의 측면에는 외부에서 상기 수용공간(212)으로 관통하는 체결공(213)이 형성되고, 그 체결공(213)에는 가압볼트(240)가 체결되어 하부몰드(210)의 측면을 관통하여 상기 푸쉬바(230)를 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)의 측면 방향으로 가압하게 된다. 이때 상기 체결공(213)과 가압볼트(240)의 위치에 따라 적절하게 조절할 수 있다.
In addition, a fastening hole 213 penetrating from the outside to the receiving space 212 is formed at a side surface of the lower mold 210, and a pressure bolt 240 is fastened to the fastening hole 213 to lower mold 210. The push bar 230 is pressed in the lateral direction of the basic structural material 100 for the composite bogie frame by penetrating the side of the). At this time, it can be appropriately adjusted according to the position of the fastening hole 213 and the pressure bolt 240.

이와 같은 구조에 의하면 하부몰드(210)의 수용공간(212)에 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)를 삽입한 후 다수의 푸쉬바(230)를 끼우고 상부몰드(220)를 덮은 후 가압볼트(240)를 조여 푸쉬바(230)를 수평방향으로 밀어주면서 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)를 가압하여 목표하는 치수를 맞춤과 동시에 내부의 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)를 고정시켜 준다.According to the structure as described above, after inserting the basic structural material 100 for the composite bogie frame in the receiving space 212 of the lower mold 210, a plurality of push bars 230, covering the upper mold 220 and pressurized While tightening the bolts 240 to push the push bar 230 in the horizontal direction to press the basic structural material 100 for composite bogie frame to fit the target dimensions and at the same time the basic structural material 100 for composite bogie frame inside Fix it.

즉, 가압볼트(240)를 조정함으로써 각각의 푸쉬바(230)들이 복합소재 대차프레임용 기본구조재(100)의 각각의 면에 압력을 발생시켜 오토클레이브 성형시에 발생할 수 있는 비틀림과 치수 공차를 최소화시키고 강도가 가장 높은 섬유 비율인 60%의 원하는 사이즈를 제작할 수 있다.
That is, by adjusting the pressure bolt 240, each push bar 230 generates pressure on each surface of the basic structural material 100 for the composite bogie frame to torsion and dimensional tolerance that may occur during autoclave molding The desired size of 60%, which is the smallest and highest strength fiber ratio, can be produced.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be preferred embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

110: 종축지지대용 채움재 111: 관통공
120: 횡축지지대용 채움재 130: 스킨부
210: 하부몰드 212: 수용공간
220: 상부몰드 230: 푸쉬바
240: 가압볼트110: filler for longitudinal support 111: through hole
120: filler for the transverse support 130: skin portion
210: lower mold 212: accommodation space
220: upper mold 230: push bar
240: pressure bolt

Claims (10)

복합소재 대차프레임용 기본구조재가 안착될 수 있는 수용공간이 마련되는 하부몰드와, 상기 하부몰드의 상측에 구비되어 수용공간의 상측을 마감하는 상부몰드와, 상기 하부몰드의 내부벽면을 따라 하나 이상 분할 구비되어 복합소재 대차프레임용 기본구조재의 측면에 밀착되는 푸쉬바와, 상기 하부몰드의 측면을 관통하여 상기 푸쉬바를 복합소재 대차프레임용 기본구조재의 측면 방향으로 가압하는 가압볼트로 구성되는 것을 특징으로 하는 볼트 체결력을 이용한 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치.
A lower mold provided with a receiving space in which the basic structural material for the composite bogie frame can be seated, an upper mold provided at an upper side of the lower mold to close an upper side of the receiving space, and at least one along an inner wall surface of the lower mold; And a push bar which is divided and closely adheres to the side of the basic structural material for the composite bogie frame, and a pressing bolt for penetrating the side of the lower mold to press the push bar toward the side of the basic structural material for the composite bogie frame. Device for minimizing dimension tolerance of composite bogie frames using bolt tightening force.
제 1항에 있어서,
상기 푸쉬바의 상단에는 지지돌부가 형성되고, 상기 상부몰드의 하부에는 상기 푸쉬바의 상단에 형성되는 지지돌부가 안착되는 제1걸침홈이 형성되고, 상기 하부몰드의 수용공간에는 상기 푸쉬바의 하단부가 안착되는 제2걸침홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 볼트 체결력을 이용한 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치.
The method of claim 1,
A support protrusion is formed at an upper end of the push bar, and a first latching groove is formed at a lower portion of the upper mold to seat a support protrusion formed at an upper end of the push bar. A device for minimizing dimensional tolerances of a composite bogie frame using a bolting force, characterized in that a second latching groove is formed on which the lower end is seated.
제 1항에 있어서,
상기 하부몰드의 측면에는 외부에서 상기 수용공간으로 관통하는 체결공이 형성되고, 그 체결공에는 가압볼트가 체결되어 하부몰드의 측면을 관통하여 상기 푸쉬바를 복합소재 대차프레임용 기본구조재의 측면 방향으로 가압하는 것을 특징으로 하는 볼트 체결력을 이용한 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치.
The method of claim 1,
The side of the lower mold is formed with a fastening hole penetrating from the outside to the receiving space, the fastening bolt is fastened to the fastening hole penetrates the side of the lower mold to press the push bar toward the side of the basic structural material for the composite bogie frame Dimensional tolerance minimizing device of the composite bogie frame using a bolting force.
제 1항에 있어서,
상기 복합소재 대차프레임용 기본구조재는 강화섬유를 포함하여 이루어지는 종축지지대용 채움재와 횡축지지대용 채움재를 접착제를 이용하여 일체로 결합하거나 체결부재를 통해 결합하여 제작된 것을 특징으로 하는 볼트 체결력을 이용한 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치.
The method of claim 1,
The composite structural frame material for the composite frame is a composite using a bolt fastening force, characterized in that the longitudinal support material filling material and the transverse support material filling material comprising a reinforcing fiber is integrally bonded using an adhesive or coupled through a fastening member Dimension tolerance device of material bogie frame.
제 4항에 있어서,
상기 종축지지대용 채움재는 복합소재 리브 사이에 포상물질을 메워서 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼트 체결력을 이용한 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치.
The method of claim 4, wherein
Filling material for the longitudinal support is a device for minimizing the dimensional tolerance of the composite bogie frame using bolt fastening, characterized in that by filling the foam material between the composite ribs.
제 5항에 있어서,
상기 복합소재 리브는 강화섬유가 기지재료에 함침된 프리프레그(prepreg)를 적층하여 경화시키거나, 강화섬유 프리폼(preform)에 수지를 주입하여 경화시킨 후 원하는 크기와 형상으로 절단하여 제작되는 것을 특징으로 하는 볼트 체결력을 이용한 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치.
6. The method of claim 5,
The composite rib may be manufactured by stacking a prepreg impregnated with a reinforcing fiber and then cutting it into a desired size and shape after injecting a resin into a reinforcing fiber preform. Minimizing dimension tolerance of composite bogie frame using bolt tightening force.
제 4항에 있어서,
상기 횡축지지대용 채움재는 강화섬유에 기지재료에 함침된 프리프레그(prepreg)를 적층하여 제작하는 것을 특징으로 하는 볼트 체결력을 이용한 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치.
The method of claim 4, wherein
Filling material for the transverse support is a device for minimizing the dimensional tolerance of the composite bogie frame using bolt fastening, characterized in that the prepreg (prepreg) impregnated in the base material on the reinforcing fiber laminated.
제 4항에 있어서,
상기 횡축지지대용 채움재는 금속재로 제작되는 것을 특징으로 하는 볼트 체결력을 이용한 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치.
The method of claim 4, wherein
Filling material for the transverse support is a device for minimizing the dimensional tolerance of the composite bogie frame using bolt fastening, characterized in that made of a metal material.
제 4항에 있어서,
상기 횡축지지대용 채움재는 그 단면이 원형 또는 다각형의 실린더 형상인 것을 특징으로 하는 볼트 체결력을 이용한 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치.
The method of claim 4, wherein
Filling material for the transverse support is a device of minimizing the dimensional tolerance of the composite bogie frame using bolt fastening, characterized in that the cross-section is a circular or polygonal cylinder shape.
제 4항에 있어서,
상기 강화섬유는 탄소, 유리, 아라미드 또는 이들의 혼합 섬유인 것을 특징으로 하는 볼트 체결력을 이용한 복합소재 대차프레임의 치수공차 최소화 장치.
The method of claim 4, wherein
The reinforcing fiber is carbon, glass, aramid or a device for minimizing the dimensional tolerance of the composite bogie frame using bolt fastening, characterized in that a mixed fiber thereof.
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