KR101394955B1 - Z-pinning device - Google Patents

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권진회
최진호
박용빈
이병희
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경상대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 복수의 프리프레그들이 적층된 적층물에 핀을 상기 적층물의 두께 방향으로 삽입하기 위한 Z-피닝 장치로서, 복수의 타공판 및 초음파 진동자를 포함한다. 복수의 타공판은 상기 핀의 삽입 방향을 따라 연장하는 복수의 핀안내로를 형성하도록 적층되고, 각각 상기 핀의 길이보다 작은 두께를 갖는다. 상기 초음파 진동자는 상기 핀안내로에 장착된 핀에 초음파 진동을 가한다. The present invention is a Z-pinning device for inserting a pin into a laminate in which a plurality of prepregs are laminated in the thickness direction of the laminate, and includes a plurality of perforated plates and an ultrasonic vibrator. The plurality of perforated plates are laminated so as to form a plurality of pin guide paths extending along the inserting direction of the pins, each having a thickness smaller than the length of the pins. The ultrasonic vibrator applies ultrasonic vibration to the pin mounted on the pin guide path.

Description

Ｚ-피닝 장치{Z-PINNING DEVICE}[0001] Z-PINING DEVICE [0002]

본 발명은 복합재료를 구성하는 복수의 적층 프리프레그들 속으로 핀을 삽입하기 위한 Z-피닝 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a Z-pinning device for inserting a pin into a plurality of laminated preforms constituting a composite material.

복합재료는 일방향 프리프레그들을 다양한 각도로 적층한 후 오토클레이브로 성형하여 제조되는 것으로서, 등방성 재료에 비해 비강성, 비강도가 높기 때문에 항공기 산업, 방위산업, 민간사업을 비롯한 각종 산업에 광범위하게 사용되고 있다. Composite materials are manufactured by laminating unidirectional prepregs at various angles and then molding them into autoclaves. They are widely used in various industries including the aircraft industry, the defense industry, and the private sector because of their high strength and non-rigidity compared with isotropic materials have.

복합재료에서는 두께 방향 물성이 취약하기 때문에 외부의 충격에 의해 층간 분리가 발생하기 쉽다. 그리고 이 층간 분리는 복합재료의 압축강도를 저하시키므로 복합재료를 채택한 물체의 갑작스런 파단의 원인이 될 수 있다. 따라서 복합재료에서는 두께 방향 물성을 강화하기 위한 기술이 적용되어야 하고, 이러한 기술로 현재 Z-피닝(Z-Pinning)이 알려져 있다.In the case of composite materials, since the physical properties in the thickness direction are weak, delamination tends to occur due to external impact. This interlayer separation reduces the compressive strength of the composite material and may cause a sudden breakage of an object employing the composite material. Therefore, in order to enhance the physical properties in the thickness direction of the composite material, it is necessary to apply the technique, and Z-pinning is now known with such a technique.

Z-피닝은 적층된 프리프레그들에 이들의 두께 방향으로 핀을 삽입하여 적층된 프리프레그들을 묶는 기술이다. 일반적으로 복합재료를 해석하기 위한 좌표계를 설정하는 설정할 때 두께 방향을 Z 방향으로 설정하기 때문에, 두께 방향으로 핀을 삽입한다는 의미에서 Z-피닝이라 칭해지고 있다. Z-pinning is a technique for binding a stack of prepregs by inserting pins in the thickness direction of the stacked prepregs. Generally, since the thickness direction is set in the Z direction when setting the coordinate system for analyzing the composite material, it is called Z-pinning in the sense of inserting the pin in the thickness direction.

최초 Z-피닝은, 첫째 압축붕괴가 가능한 프리폼에 핀을 박아 놓고 이 프리폼을 최상층 프리프레그의 상면에 위치시키는 과정, 둘째 프리폼의 상면에 철판을 위치시키는 과정, 셋째 진공 패킹 후 오토클레이브로 성형하는 과정, 넷째 성형 이후 압축된 프리폼의 잔재물을 제거하는 과정을 통해 수행되었다. 상기 세 번째 과정에서 성형압력 및 열에 의해 프리폼이 붕괴되고, 이때 핀은 적층된 프리프레그들 속으로 삽입된다.  The first Z-pinning is a process in which a pin is placed in a preform capable of collapsing first and the preform is placed on the top surface of the uppermost prepreg, a process in which an iron plate is placed on the upper surface of the second preform, a third process is formed with an autoclave after vacuum packing And the process of removing the remnants of the compressed preform after the fourth molding. In the third step, the preform is collapsed by molding pressure and heat, and the fins are then inserted into the laminated prepregs.

이후 Z-피닝은 진화하여, 첫째 압축붕괴가 가능한 상층 및 압축붕괴가 가능하지 않은 하층을 갖는 프리폼에 핀을 박아 놓고 이 프리폼을 최상층 프리프레그의 상면에 위치시키는 과정, 둘째 프리폼에 초음파 진동을 가하면서 프리폼의 상층을 압축붕괴시킴과 동시에 핀은 프리프레그들 속으로 삽입하는 과정, 프리폼의 잔재물을 제거하는 과정, 넷째 진공 패킹 후 오토클레이브로 성형하는 과정을 통해 수행되었다.Thereafter, the Z-pinning evolves, first, a pin is inserted into a preform having an upper layer capable of compressive collapse and a lower layer not capable of compression collapse, and positioning the preform on the upper surface of the uppermost prepreg; The preforms were compressed and collapsed, and the fins were inserted into the prepregs, the preform remnants were removed, and the fourth was vacuum - packed and autoclaved.

그러나 이러한 과정의 Z-피닝들에서는 압축붕괴된 프리폼의 잔여물이 인위적으로 제거되어야 하는 점, 이미 사용된 프리폼은 다시 사용될 수 없는 점 등과 같은 여러 문제가 발생한다. However, in the Z-pinning process of this process, various problems arise such that the residue of the compression-collapsed preform is artificially removed, and the preform already used can not be used again.

한국등록특허 제0932302호는 프리폼을 사용하는 Z-피닝이 갖는 문제점을 해결할 수 있는 기술을 개시하고 있다. 이 기술은 하부 가이드와 상부 가이드를 이용하여 Z-피닝을 수행한다. 하부 가이드는 두께 방향으로 형성된 복수의 구멍들을 구비하고, 상부 가이드는 이 구멍들 삽입되기 위한 복수의 가이드핀을 하면에 구비한다. 하부 가이드의 구멍에 미리 삽입된 핀을 상부 가이드의 가이드핀이 가압하면, 핀이 적층된 프리프레그들 속으로 삽입된다.Korean Patent No. 0932302 discloses a technique capable of solving the problems of Z-pinning using a preform. This technique performs Z-peening using a lower guide and an upper guide. The lower guide includes a plurality of holes formed in the thickness direction, and the upper guide includes a plurality of guide pins on the underside for insertion of the holes. When the guide pin of the upper guide presses the pin previously inserted in the hole of the lower guide, the pin is inserted into the laminated prepregs.

한국등록특허 제0932302호에 개시된 기술은 프리폼을 사용하지 않고 상부 가이드 및 하부 가이드를 사용하기 때문에 프리폼을 사용하는 Z-피닝이 갖는 문제점을 해결할 수 있다.The technique disclosed in Korean Patent No. 0932302 can solve the problem of Z-pinning using a preform since an upper guide and a lower guide are used without using a preform.

그러나 특정 길이의 핀에 적용될 수 있도록 제작된 한국등록특허 제0932302호의 상부 가이드 및 하부 가이드는 상기 특정 길이의 핀과 다른 길이의 핀들에 적용되기 어렵다. 따라서 한국등록특허 제0932302호의 기술은 다양한 길이의 핀들을 적층된 프리프레그들 속으로 삽입하기에는 적합하지 않다.However, the upper guide and the lower guide of Korean Patent No. 0932302, which is adapted to be applied to a pin having a specific length, are difficult to apply to pins having a length different from that of the pin having the specific length. Therefore, the technology of Korean Patent No. 0932302 is not suitable for inserting pins of various lengths into laminated prepregs.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다양한 길이의 핀들에 대하여 적용될 수 있는 Z-피닝 장치를 제공하는 것을 목적으로 삼고 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a Z-pinning device that can be applied to pins of various lengths.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 복수의 프리프레그들이 적층된 적층물에 핀을 상기 적층물의 두께 방향으로 삽입하기 위한 Z-피닝 장치로서, 복수의 타공판 및 초음파 진동자를 포함한다. 복수의 타공판은 상기 핀의 삽입 방향을 따라 연장하는 복수의 핀안내로를 형성하도록 적층되고, 각각 상기 핀의 길이보다 작은 두께를 갖는다. 상기 초음파 진동자는 상기 핀안내로에 장착된 핀에 초음파 진동을 가한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a Z-pinning apparatus for inserting a pin into a laminate in which a plurality of prepregs are stacked in a thickness direction of the laminate, including a plurality of perforated plates and an ultrasonic vibrator. The plurality of perforated plates are laminated so as to form a plurality of pin guide paths extending along the inserting direction of the pins, each having a thickness smaller than the length of the pins. The ultrasonic vibrator applies ultrasonic vibration to the pin mounted on the pin guide path.

상기 복수의 타공판 각각의 두께의 합은 상기 핀의 길이보다 작고, 상기 타공판은 3개 이상으로 적층된다. The sum of the thicknesses of the plurality of the perforated plates is smaller than the length of the fin, and the perforated plates are stacked in three or more.

상기 Z-피닝 장치는 적층된 상기 복수의 타공판이 상기 적층물 상에서 움직이는 것을 방지하는 움직임 방지 지그;를 포함한다. 상기 움직임 방지 지그는 상기 타공판의 측면을 감싸는 형태로 마련되고, 상기 타공판을 걷어내는 것이 가능하도록 개방 상면을 갖는다. 그리고 상기 움직임 방지 지그는 서로 착탈 가능하게 결합한 복수의 지그편들을 포함하고, 이 지그편들 사이에는 갭이 형성된다. The Z-pinning device includes a movement preventing jig for preventing the plurality of stacked perforated plates from moving on the stack. The motion-preventing jig is provided in a form to enclose the side surface of the perforated plate and has an open top surface so that the perforated plate can be removed. The motion prevention jig includes a plurality of jig pieces detachably coupled to each other, and a gap is formed between the jig pieces.

본 발명에 따르면 다양한 길이의 핀에 대하여 Z-피닝이 이루어질 수 있다.According to the present invention, Z-pinning can be achieved for pins of various lengths.

또한 본 발명에 따르면 초음파 진동자와 핀이 직접 접촉할 수 있기 때문에 초음파 진동자의 진동을 핀에 전달하면서 핀을 가압하는 수단이 불필요하다.Further, according to the present invention, since the ultrasonic vibrator and the pin can be in direct contact with each other, a means for pressing the pin while transmitting the vibration of the ultrasonic vibrator to the fin is unnecessary.

또한 본 발명에 따르면 3개 이상의 타공판이 사용되기 때문에 걷어내어 지는 타공판에 핀이 딸려 나오는 현상이 발생하지 않는다.Also, according to the present invention, since three or more perforated plates are used, there is no phenomenon that the pins are attached to the perforated plate being pulled out.

또한 본 발명에 따르면 움직임 방지 지그가 구비되기 때문에 Z-피닝이 안정적으로 이루어질 수 있다.In addition, according to the present invention, since the motion-preventing jig is provided, the Z-pinning can be stably performed.

또한 본 발명에 따르면 움직임 방지 지그가 측면에 갭을 구비하기 때문에 걷어낼 타공판의 파지가 용이하게 이루어질 수 있다.In addition, according to the present invention, since the motion preventing jig has a gap on the side surface, it is easy to grasp the perforated plate to be removed.

도 1은 본 발명에 따른 Z-피닝 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 3 내지 도 7은 도 1의 Z-피닝 장치를 이용하여 핀을 프리프레그들로 삽입하는 과정을 나타내는 단면도이다.1 is a perspective view showing a Z-pinning device according to the present invention.
2 is a sectional view taken along line A-A 'in Fig.
FIGS. 3 to 7 are cross-sectional views illustrating a process of inserting pins into the prepregs using the Z-pinning device of FIG. 1. FIG.

이하, 본 발명에 따른 Z-피닝 장치의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야할 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the Z-pinning device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It is to be understood that the terminology or words used herein are not to be construed in an ordinary sense or a dictionary, and that the inventor can properly define the concept of a term to describe its invention in the best possible way And should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명에 따른 Z-피닝 장치(100)는 복수의 프리프레그들(10a)이 적층된 적층물(10)에 핀(20)을 적층물(10)의 두께 방향(이하, "Z축 방향"이라 함)으로 삽입하기 위한 것으로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 타공판(110a 내지 110d)과, 움직임 방지 지그와, 초음파 진동자(150)를 포함한다. The Z-pinning device 100 according to the present invention is characterized in that the pins 20 are arranged in the thickness direction of the laminate 10 (hereinafter referred to as "Z-axis direction") in the laminate 10 in which a plurality of prepregs 10a are laminated, As shown in FIGS. 1 and 2, includes a plurality of perforated plates 110a to 110d, a movement preventing jig, and an ultrasonic transducer 150, as shown in FIGS.

복수의 타공판(110a 내지 110d)은 모두 핀(20)의 길이보다 작은 두께로 마련되고, 복수의 홀(112)을 각각 구비한다. 또한 복수의 타공판(110a 내지 110d)은 Z-피닝 시 적층물(10)의 상면에 차례로 적층되는데, 이때 각 타공판들(110a 내지 110d)의 홀(112)은 서로 연통하여 Z축 방향을 따라 연장하는 핀안내로를 형성하게 된다. 이 핀안내로에는 핀(20)이 장착된다.Each of the plurality of perforated plates 110a to 110d is provided with a thickness smaller than the length of the fin 20 and has a plurality of holes 112, respectively. The plurality of perforated plates 110a to 110d are sequentially stacked on the upper surface of the laminate 10 at the time of Z-pinning. At this time, the holes 112 of the perforated plates 110a to 110d communicate with each other, Thereby forming a pin guide path. A pin 20 is mounted on the pin guide passage.

상기 Z-피닝 장치(100)는 핀(20)의 길이보다 작은 두께의 타공판들(110a 내지 110d)을 구비하기 때문에 다양한 길이의 핀들을 Z-피닝할 수 있다. 예컨대, 특정 길이의 핀을 Z-피닝할 때 4개의 타공판이 적층되었다면, 4개보다 많은 타공판을 적층하여 보다 긴 길이의 핀을 Z-피닝할 수 있고, 4개보다 적은 타공판을 적층하여 보다 짧은 길이의 핀을 Z-피닝할 수 있다. Since the Z-pinning device 100 includes the perforated plates 110a to 110d having a thickness smaller than the length of the pins 20, the pins of various lengths can be Z-pinned. For example, if four perforated plates are laminated when z-pinning a pin of a particular length, more than four perforated plates may be laminated to z-pin longer length pins, and less than four perforated plates may be laminated to produce shorter Length pins can be Z-pinned.

상기 Z-피닝 장치(100)에서는 타공판들(110a 내지 110d) 각각의 두께 합이 핀(20)의 길이보다 작게 되도록 타공판들(110a 내지 110d)이 적층된다. 따라서 핀(20)이 자신의 하단이 최하층 타공판(110d)의 홀(112)에 삽입되도록 핀안내로에 장착되어도, 핀(20)의 상단은 최상층 타공판(110a)의 상부로 돌출하게 된다. In the Z-pinning device 100, the perforated plates 110a to 110d are laminated such that the sum of the thicknesses of the perforated plates 110a to 110d is smaller than the length of the fin 20. [ The upper end of the pin 20 protrudes to the upper portion of the uppermost perforated plate 110a even if the pin 20 is mounted on the pin guide path so that the lower end of the pin 20 is inserted into the hole 112 of the lowest perforated plate 110d.

이와 같이 핀안내로에 장착된 핀(20)의 상단이 최상층 타공판(110a)의 상부로 돌출하게 되면 초음파 진동자(150)가 핀(20)의 상단과 직접 접촉할 수 있게 된다. 따라서 상기 Z-피닝 장치(100)에서는 초음파 진동자(150)의 진동을 핀안내로에 장착된 핀(20)에 전달하면서 핀(20)을 가압하는 수단, 예컨대 한국등록특허 제0932302호의 상부 가이드와 같은 수단이 필요하지 않게 된다.When the upper end of the pin 20 mounted on the pin guide path protrudes to the upper portion of the uppermost perforated plate 110a, the ultrasonic transducer 150 can directly contact the upper end of the pin 20. [ Therefore, in the Z-pinning device 100, means for pressing the pin 20 while transmitting the vibration of the ultrasonic vibrator 150 to the pin 20 mounted on the pin guide path, for example, the upper guide of Korean Patent No. 0932302 The same means are not required.

Z-피닝 장치(100)의 초음파 진동자(150)는 핀안내로에 장착된 핀(20)에 초음파 진동을 가한다. 핀(20)에 초음파 진동이 가해지면 핀(20)의 하단이 적층물(10)을 국소적으로 가열하면서 적층물(10)에 쉽게 삽입된다. 상기 초음파 진동자(150)로는 초음파 혼이 사용될 수 있다.The ultrasonic vibrator 150 of the Z-pinning device 100 applies ultrasonic vibration to the pin 20 mounted on the pin guide path. When the ultrasonic vibration is applied to the fin 20, the lower end of the fin 20 is easily inserted into the laminate 10 while locally heating the laminate 10. The ultrasonic vibrator 150 may be an ultrasonic horn.

한편, 핀안내로에 핀(20)을 장착할 때와 초음파 진동자(150)로 핀(20)을 적층물(10)에 삽입할 때에 적층된 타공판들(110a 내지 110d)이 움직이면, 해당 작업이 원활하게 이루어질 수 없다. 따라서 상기 Z-피닝 장치는 큰 중량의 움직임 방지 지그를 포함한다.On the other hand, when the pins 20 are mounted on the pin guide path and the punched plates 110a to 110d are moved when the pins 20 are inserted into the laminate 10 by the ultrasonic transducer 150, It can not be done smoothly. Therefore, the Z-pinning device includes a large-sized movement preventing jig.

상기 움직임 방지 지그는 적층물(10)의 상면에 놓인다. 그리고 움직임 방지 지그는 적층된 타공판들(110a 내지 110d)의 측면과 접촉하면서 이 측면을 감싸는 형태로 마련되는데, 이로 인해 타공판들(110a 내지 110d)의 움직임이 방지될 수 있다. 또한 움직임 방지 지그의 상면은 개방되어 있는데, 이로 인해 작업자는 타공판들(110a 내지 110d)을 하나씩 걷어낼 수 있게 된다. 또한 움직임 방지 지그는 측면에 갭(134)을 구비하는데, 이로 인해 작업자는 타공판들(110a 내지 110d)을 용이하게 파지할 수 있게 된다. The movement preventing jig is placed on the upper surface of the laminate 10. The movement preventing jig is provided in such a manner as to cover the side surface of the stacked punched sheets 110a to 110d while being in contact with the side surfaces thereof, thereby preventing movement of the punched sheets 110a to 110d. In addition, the upper surface of the movement preventing jig is opened, whereby the operator can remove the perforated plates 110a to 110d one by one. In addition, the anti-motion jig has a gap 134 on its side, which allows the operator to easily grasp the perforated plates 110a through 110d.

위와 같은 움직임 방지 지그의 형태는 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 지그편들(130)을 결합시킴으로써 실현될 수 있다. 이때, 복수의 지그편들(130)은 타공판들(110a 내지 110d)의 측면과만 접촉하고, 서로 분리가 가능하도록 볼트(132a) 및 너트(132b)에 의해 결합된다. 또한 지그편들(130) 길이의 합은 타공판(110a 내지 110d)의 둘레 길이보다 작게 형성된다. The shape of the movement preventing jig may be realized by joining a plurality of jig pieces 130 as shown in FIG. At this time, the plurality of jig pieces 130 are engaged only by the side surfaces of the perforated plates 110a to 110d and by the bolts 132a and the nuts 132b so as to be separated from each other. The sum of the lengths of the jig pieces 130 is smaller than the circumferential length of the perforated plates 110a to 110d.

도시된 바에 따르면, 지그편(130)들은 대략 'ㄱ'자 형태를 갖고 4개로 마련된다. 그러나 지그편(130)의 형태는 타공판들(110a 내지 110d)의 모양에 따라 바뀔 수 있다. 또한 지그편(130)의 개수도 4개와 다르게 설정될 수 있음은 물론이다.As shown, the jig pieces 130 have a substantially "a" shape and are provided in four. However, the shape of the jig piece 130 may be changed according to the shape of the perforated plates 110a to 110d. Also, the number of the jig pieces 130 may be set differently from four.

이후에 보다 구체적으로 설명되겠지만 타공판들(110a 내지 110d)은 핀(20)을 적층체(10)에 삽입하는 과정에서 하나씩 걷어내어 진다. 그런데 타공판들(110a 내지 110d)의 홀(112) 직경은 핀(20)이 Z축 방향으로 정확하게 삽입될 수 있도록 핀(20)의 외경과 거의 동일하게 마련된다. 따라서 타공판들(110a 내지 110d)이 하나씩 걷어내어 질 때 핀(20)이 걷어내어 지는 타공판에 딸려 나올 수 있다. As will be described later in detail, the punched sheets 110a to 110d are removed one by one in the process of inserting the fins 20 into the laminate 10. [ However, the diameter of the hole 112 of the perforated plates 110a to 110d is substantially equal to the outer diameter of the pin 20 so that the pin 20 can be inserted accurately in the Z-axis direction. Therefore, when the perforated plates 110a to 110d are one by one, the fins 20 can be attached to the punched perforated plate.

이와 같은 현상이 방지되기 위해서는 걷어내어 지는 타공판이 핀(20)을 잡는 힘보다 남아있는 타공판과 적층물(10)이 핀(20)을 잡는 힘보다 작아야 한다. 이에 상기 Z-피닝 장치(100)에서는 적어도 3개의 타공판들이 최초에 적층된다.In order to prevent such a phenomenon, the force to hold the fins 20 is smaller than the force to hold the fins 20 and the laminates 10 remaining. In the Z-pinning device 100, at least three perforated plates are stacked first.

이하, 상기 Z-피닝 장치(100)를 이용한 Z-피닝 방법을 설명한다.Hereinafter, a Z-pinning method using the Z-pinning device 100 will be described.

상기 Z-피닝 방법은 타공판 적층단계와, 핀 장착단계와, 핀 삽입단계를 포함한다.The Z-pinning method includes a perforated plate lamination step, a pin mounting step, and a pin inserting step.

타공판 적층단계에서는 우선 핀안내로가 형성되도록 타공판들(110a 내지 110d)이 적층물(10) 상에 적층된다. 이때 타공판들(110a 내지 110d)은 3개 이상이 사용되고, 그 두께들의 합이 핀(20)의 길이보다 작게 되도록 적층된다. 이후 타공판 적층단계에서는 타공판들(110a 내지 110d)의 측면과 접하도록 지그편들(130)이 적층물(10) 상에 놓인 후, 상기 지그편(130)이 볼트(132a) 및 너트(132b)로 결합된다. In the perforated plate lamination step, the perforated plates 110a to 110d are laminated on the laminate 10 such that a pin guide path is first formed. At this time, three or more of the perforated plates 110a to 110d are used and laminated so that the sum of their thicknesses is smaller than the length of the fin 20. [ The jig pieces 130 are placed on the laminate 10 in such a manner that the jig pieces 130 are brought into contact with the side surfaces of the perforated plates 110a to 110d in the laminating step of the perforated plates and then the jig pieces 130 are fastened to the bolts 132a and the nuts 132b, Lt; / RTI >

핀 장착단계에서는 핀안내로에 핀(20)이 장착된다. 핀안내로에 장착된 핀(20)의 하단은 최하층 타공판(110d)의 홀(112)에 삽입되고, 그 상단은 최상층 타공판(110a)의 상부로 돌출된다.In the pin mounting step, the pin 20 is mounted on the pin guide path. The lower end of the pin 20 mounted on the pin guide path is inserted into the hole 112 of the lowermost perforated plate 110d and the upper end thereof is protruded to the upper portion of the uppermost perforated plate 110a.

핀 삽입단계에서는 우선 초음파 진동자(150)에 의해 핀(20)이 최상층 타공판(110a)의 상부로 돌출한 길이만큼 적층물(10)에 삽입되고, 이후 최상층 타공판(110a)이 작업자에 의해 걷어내어 진다. 이때 작업자는 지그편(130)들 간 갭(134)을 통해 최상층 타공판(110a)을 파지한 후 타공판(110a)을 걷어낸다. 또한 최상층 타공판(110a)이 핀(20)을 잡는 힘보다 남아있는 3개의 타공판(110b 내지 110d)이 핀(20)을 잡는 힘이 크기 때문에 핀(20)은 최상층 타공판(110a)에 딸려나오지 않게 된다. 이러한 과정이 완료되면 핀(20)은 도 3에 도시된 바와 같이 3층 타공판(110b)의 상부로 돌출된 상태에 놓인다.In the pin inserting step, the fin 20 is first inserted into the laminate 10 by a length protruding to the upper portion of the uppermost perforated plate 110a by the ultrasonic transducer 150, and then the uppermost perforated plate 110a is removed by the operator Loses. At this time, the operator grasps the uppermost perforated plate 110a through the gap 134 between the jig pieces 130, and then peels the perforated plate 110a. Since the uppermost perforated plate 110a has a greater force to hold the fin 20 than the three perforated plates 110b to 110d that hold the pin 20, the fin 20 is not attached to the uppermost perforated plate 110a do. When this process is completed, the fin 20 is projected to the upper portion of the three-layer perforated plate 110b as shown in FIG.

이후 핀 삽입단계에서는 초음파 진동자(150)에 의해 핀(20)이 3층 타공판(110b)의 상부로 돌출한 길이만큼 적층물(10)에 삽입되고 3층 타공판(110b)이 작업자에 의해 걷어내어 진다. 이때에도 3층 타공판(110b)이 핀(20)을 잡는 힘보다 남아있는 2개의 타공판(110c, 110d)이 핀(20)을 잡는 힘이 크기 때문에 핀(20)은 3층 타공판(110b)에 딸려나오지 않게 된다. 이러한 과정이 완료되면 핀(20)은 도 4에 도시된 바와 같이 2층 타공판(110c)의 상부로 돌출된 상태에 놓인다.Thereafter, in the fin inserting step, the fin 20 is inserted into the laminate 10 by a length protruding to the upper portion of the three-layer perforated plate 110b by the ultrasonic transducer 150, and the three-layer perforated plate 110b is removed by the operator Loses. At this time, since the force of the two piercing plates 110c and 110d holding the pin 20 is greater than the force of holding the piercing plate 20, the pin 20 is pressed against the piercing plate 110b I will not come with you. When this process is completed, the fin 20 is projected to the upper portion of the two-layer perforated plate 110c as shown in FIG.

이후 핀 삽입단계에서는 초음파 진동자(150)에 의해 핀(20)이 2층 타공판(110c)의 상부로 돌출한 길이만큼 적층물(10)에 삽입되고 2층 타공판(110c)이 작업자에 의해 걷어내어 진다. 이때에는 2층 타공판(110c)이 핀(20)을 잡는 힘과 남아있는 1개의 타공판(110d)이 핀(20)을 잡는 힘이 동일하나, 적층물(10)이 남아있는 1개의 타공판(110d)과 함께 핀(20)을 잡고 있기 때문에 핀(20)은 2층 타공판(110c)에 딸려나오지 않게 된다. 이러한 과정이 완료되면 핀(20)은 도 5에 도시된 바와 같이 최하층 타공판(110d)의 상부로 돌출된 상태에 놓인다.Thereafter, in the pin inserting step, the ultrasonic transducer 150 inserts the pin 20 into the laminate 10 by a length protruding to the upper portion of the double-layer perforated plate 110c, and the double-layer perforated plate 110c is removed by the operator Loses. At this time, the force for holding the pin 20 by the two-layer perforated plate 110c and the force for holding the remaining one perforated plate 110d by the pin 20 are the same, but one perforated plate 110d The pin 20 is prevented from coming out of the double-layer perforated plate 110c. When this process is completed, the fin 20 is projected to the upper portion of the lowermost perforated plate 110d as shown in FIG.

이후 핀 삽입단계에서는 초음파 진동자(150)에 의해 핀(20)이 최하층 타공판(110d)의 상부로 돌출한 길이만큼 적층물(10)에 삽입되고 최하층 타공판(110d)이 작업자에 의해 걷어내어 진다. 이때에는 최하층 타공판(110d)이 핀(20)을 잡는 힘보다 적층물(10)이 핀(20)을 잡는 힘이 크기 때문에, 핀(20)은 최하층 타공판(110d)에 딸려나오지 않게 된다. 이러한 과정이 완료되면 핀(20)은 도 6에 도시된 바와 같이 적층물(10)의 상부로 돌출된 상태에 놓인다.Thereafter, in the pin inserting step, the ultrasonic transducer 150 inserts the pin 20 into the laminate 10 by a length protruding to the upper portion of the lowermost perforated plate 110d, and the lowermost perforated plate 110d is taken out by the operator. At this time, since the laminate 10 has a greater force for holding the pin 20 than the force for holding the pin 20 at the lowermost perforated plate 110d, the pin 20 is not attached to the lowest perforated plate 110d. When this process is completed, the fin 20 is projected to the upper portion of the laminate 10 as shown in Fig.

이후 핀 삽입단계에서는 초음파 진동자(150)에 의해 핀(20)이 적층물(10)의 상부로 돌출한 길이만큼 적층물(10)에 삽입된다. 이 과정이 완료되면 핀(20)은 도 7에 도시된 바와 같이 적층물(10)에 완전하게 삽입된다.Thereafter, in the pin inserting step, the fin 20 is inserted into the laminate 10 by the length protruding to the upper portion of the laminate 10 by the ultrasonic vibrator 150. When this process is completed, the fin 20 is completely inserted into the laminate 10 as shown in Fig.

이상과 같은 작업이 완료되면 움직임 방지 지그가 적층물(10)의 상면으로부터 제거되고, 핀(20)이 삽입된 적층물(10)은 오토클레이브 내에서 성형되어 복합재료가 된다. When the above operation is completed, the movement preventing jig is removed from the upper surface of the laminate 10, and the laminate 10 into which the fin 20 is inserted is molded in the autoclave to become a composite material.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the appended claims.

10a : 프리프레그 10 : 적층물
20 : 핀 100 : Z-피닝 장치
110a 내지 110d : 타공판 112 : 홀
130 : 지그편 134 : 갭(gap)
150 : 초음파 진동자10a: prepreg 10: laminate
20: pin 100: Z-pinning device
110a to 110d: perforated plate 112: hole
130: a jig piece 134: a gap;
150: Ultrasonic vibrator

Claims (6)

복수의 프리프레그들이 적층된 적층물에 핀을 상기 적층물의 두께 방향으로 삽입하기 위한 Z-피닝 장치로서,
상기 핀의 삽입 방향을 따라 연장하는 복수의 핀안내로를 형성하도록 적층되고, 상기 핀을 상기 적층물에 삽입하는 과정에서 하나씩 걷어 내어지며, 각각 상기 핀의 길이보다 작은 두께를 갖는 복수의 타공판;
상기 핀안내로에 장착된 핀에 초음파 진동을 가하는 초음파 진동자; 및
상기 타공판의 측면을 감싸는 형태로 마련되어 적층된 상기 복수의 타공판이 상기 적층물 상에서 움직이는 것을 방지하고, 상기 타공판을 걷어내는 것이 가능하도록 개방 상면을 갖는 움직임 방지 지그;를 포함하되,
상기 움직임 방지 지그는 서로 착탈 가능하게 결합한 복수의 지그편들을 포함하고, 상기 지그편들 사이에는 갭이 형성된 Z-피닝 장치.A Z-pinning device for inserting a pin into a laminate in which a plurality of prepregs are stacked in the thickness direction of the laminate,
A plurality of perforated plates stacked to form a plurality of pin guide paths extending along the inserting direction of the pins and each having a thickness smaller than the length of the pins in the process of inserting the pins into the stack;
An ultrasonic vibrator for applying ultrasonic vibration to the pin mounted on the pin guide passage; And
And a movement preventing jig provided on the side surface of the perforated plate so as to prevent the stacked plurality of perforated plates from moving on the laminate and to open the perforated plate,
Wherein the movement preventing jig includes a plurality of jig pieces detachably coupled to each other, and a gap is formed between the jig pieces. 제1항에 있어서,
상기 복수의 타공판 각각의 두께의 합은 상기 핀의 길이보다 작은 Z-피닝 장치.The method according to claim 1,
Wherein the sum of the thicknesses of the plurality of perforated plates is less than the length of the pin. 제2항에 있어서,
상기 타공판은 3개 이상으로 적층된 Z-피닝 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the perforated plates are stacked in three or more pieces. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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