KR101730097B1 - 복합 소재 방진구 제작용 맨드릴 및 제작방법, 이에 의해 제작된 방진구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방진구에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 복합 소재 방진구 제작용 맨드릴은 반 원통 형상으로 외주면에 적층되는 복합 소재를 가열할 수 있는 가열수단이 원주 방향을 따라 복수개 형성되어 있다.

Description

복합 소재 방진구 제작용 맨드릴 및 제작방법, 이에 의해 제작된 방진구{Apparatus and Method for Composite Steady Rest and Composite Steady Rest using same}

본 발명은 방진구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복합 소재 방진구 제작장치 및 제작방법, 그리고 이에 의해 제작된 방진구에 관한 것이다.

방진구는 다양한 기계산업분야에서 사용되는 기구이다.

일예로 공작기계에 사용되는 방진구를 설명하면 아래와 같다.

선반의 부속장치의 하나로 사용되는 방진구는 길이에 비하여 직경이 작은 긴 공작물을 가공할 때 공작물이 굽힘과 이로 인한 진동을 방지해주는 도구로서 일정위치에 고정시키는 고정식 방진구과 왕복대에 고정되어 왕복대와 함께 이동하는 이동식 방진구로 나눌 수 있다. 특히 발전기 로터와 같은 중량의 큰 공작물을 가공할 경우 이를 지지하기 위하여 방진구가 반드시 필요하다.

다음으로 도 1에 도시된 바와 같이 방진구(2)는 회전하는 긴축상(1)을 받치면서 회전하는 축에서 진동이 발생하는 것을 억제하여 주기 위해 사용된다.

그런데 이러한 방진구를 제작함에 있어서 기존에는 방진구 위에 복합소재층을 형성하여 주기 어려운 점이 있다.

한국 공개특허 제2012-0069194호(두산중공업: 선반 방진구 쉘 교체장치)

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사항을 고려하여 제안된 것으로, 본 발명은 제작 공정 및 제작시간을 단축시킬 수 있는 복합소재 방진구 제작장치 및 제작방법, 그리고 이에 의해 제작된 복합소재 방진구를 제공하고자 한다.

다음으로 본 발명은 방진구 제작공정에서 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 복합소재 방진구 제작장치 및 제작방법, 그리고 이에 의해 제작된 복합소재 베어링 조립체를 제공하고자 한다.

다음으로 본 발명은 복합소재 방진구에 있어서 방진구 제작 장치를 간소화 및 소형화 시킬 수 있는 복합소재 방진구 제작장치 및 제작방법, 그리고 이에 의해 제작된 복합소재 방진구를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 복합 소재 방진구 제작용 맨드릴은 반 원통 형상으로 외주면에 적층되는 복합 소재를 가열할 수 있는 가열수단이 원주 방향을 따라 복수개 형성되어 있다.

여기서 상기 가열수단은 상기 반 원통 형상의 맨드릴에 원주 방향을 따라 형성된 복수개의 삽입홈 및 상기 삽입홈에 삽입되는 가열 카트리지로 이루어진다.

그리고 상기 맨드릴은 적층된 복합소재 위에 엎어 놓이는 방진구 베이스부 자체 중량에 의한 가압력을 지지 및 적층된 복합소재로 전달하여 적층된 복합소재를 가압하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 복합소재 방진구 제작용 맨드릴은 원주 방향을 따라 외주면과 연통되는 복수개의 연통홈 및 상기 연통홈에 이형제를 공급하는 이형제 공급수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 복합소재 방진구 제작용 맨드릴은 복수개의 맨드릴이 연결 형성될 수 있도록 일측에 연결가이드 및 체결 수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.

다음으로 또 다른 실시예에 따른 복합 소재 방진구 제작용 맨드릴은 중심부는 반 원통 형상으로 외주면에 적층되는 복합 소재를 가열할 수 있는 가열수단이 원주 방향을 따라 복수개 형성되어 있으며 중심부에서 일정 거리가 이격된 양측부에는 길이방향으로 격벽이 형성된다.

여기서 상기 복합소재 방진구 제작용 맨드릴은 적층된 복합소재 위에 엎어 놓이는 방진구 베이스부를 가압 체결하는 가압 체결부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 복합소재 방진구 제작용 맨드릴은 내부에 단열 수단이 형성된 외부 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 복합소재 방진구 제작용 맨드릴은 방진구 베이스부에 형성되는 복합소재의 두께를 조절할 수 있는 필러층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

다음으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합 소재 방진구 제작용 맨드릴 제작방법은 (A) 반원통 형상으로 외주면에 적층되는 복합 소재를 가열할 수 있는 가열수단이 원주 방향을 따라 복수개 형성되어 있는 복합소재 방진구 제작용 맨드릴의 외주면에 복합 소재를 적층하는 적층 단계; (B) 상기 복합 소재가 적층된 맨드릴의 외주면에 방진구 베이스부를 엎어 놓아 상기 방진구 베이스부 자체 중량으로 적층된 복합 소재를 다지며 복합소재에 포함된 기포 및 불순물을 제거하는 가압 단계; (C) 맨드릴의 가열수단을 이용하여 복합소재를 방진구 베이스부에 가열 성형시키는 가열 단계; 및 (D) 맨드릴을 제거하는 제거 단계;를 포함한다.

여기서 상기 (A) 적층 단계는 맨드릴의 외주면에 이형제를 형성하여 준 후 복합 소재를 적층하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 (A) 적층 단계는 맨드릴의 외주면에 방진구 베이스부에 형성되는 복합 소재의 두께 조절을 위해 필러를 적층한 다음 복합 소재를 적층하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 (B) 가압 단계는 적층된 복합 소재위에 방진구 베이스부를 엎어 놓은 다음 체결 수단으로 가압 체결하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 가열수단은 상기 원통 형상의 맨드릴에 원주 방향을 따라 형성된 복수개의 삽입홈 및 상기 삽입홈에 삽입되는 가열 수단으로 이루어진다.

본 발명에 의한 복합소재 방진구 제작장치 및 제작방법, 그리고 이에 의해 제작된 복합소재 방진구는 맨드릴을 이용하여 복합소재층을 제작 및 방진구 베이스 층에 일체로 형성하여 주기 때문에 복합소재 방진구의 제작 공정 및 제작시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명에 의한 복합소재 방진구 제작장치 및 제작방법, 그리고 이에 의해 제작된 복합소재 방진구 조립체는 방진구 자체의 중량을 이용하여 방진구에 복합소재층을 가압 성형하여 주기 때문에 기포 및 불순물 발생을 없애면서도 제작장치를 소형화 및 간소화 시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 방진구의 예시도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합소재 방진구 제작용 맨드릴 구성도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합소재 방진구 제작 참조도
도 4는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예 따른 복합소재 방진구 제작용 맨드릴 구성도
도 5는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예 따른 복합소재 방진구 제작 참조도

본 발명에 따른 실시예에 대하여 구체적으로 설명하기 전에, 본 발명은 이하의 상세한 설명 또는 첨부 도면에 도시된 구성에 한정되지 않으며 다양한 방식으로 사용되거나 수행될 수 있다.

또한, 본 명세서에 사용되는 표현이나 용어는, 단지 설명을 위한 것이며, 한정을 위한 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 알아야 한다.

즉, 본 명세서에 사용되는, "장착된", "설치된", "접속된", "연결된", "지지된", "결합된" 등의 표현은, 다른 것을 나타내는 것으로 지시하거나 한정하고 있는 않는 한, 직접적인 그리고 간접적인 장착, 설치, 접속, 연결, 지지, 및 결합을 모두 포함하는 광범위한 표현으로 사용되고 있다. "접속된", "연결된", "결합된"이라고 하는 표현은, 물리적인 또는 기계적인 접속, 연결 또는 결합에 한정되지 않는다.

그리고 본 명세서에서, 상부, 하부, 하향, 상향, 후방, 바닥, 전방, 후부 등과 같이 방향을 나타내는 용어는 도면을 설명하기 위해 사용되고 있지만, 이러한 용어는, 편의를 위해 도면에 대해 상대적인 방향(정상적으로 봤을 때)을 나타내는 것이다. 이러한 방향을 나타내는 용어는, 어떠한 형태로든 본 발명을 그 문자대로 한정하거나 제한하는 것으로 받아들여져서는 안 된다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 "제1", "제2", "제3" 등의 용어는, 단지 설명을 위한 것이며, 상대적인 중요도를 의미하는 것으로 고려되어서는 안 된다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조로하여 자세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합소재 방진구 제작용 맨드릴(100) (이하 맨드릴로 칭한다.)구성도로서 맨드릴(100)은 금속재질의 반 원통형상으로 이루어져 있다.

맨드릴(100)은 다양한 재질로 이루어질 수 있는데 바람직하기로는 내부 가열수단의 열을 적층되는 복합 소재에 잘 전달할 수 있도록 열 전도성이 좋은 금속 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 맨드릴(100)의 크기는 사용되는 복합소재 방진구(30)의 형상에 맞추어 제작할 수 있으며 반 원통 형상도 제작되는 복합소재 방진구(30)의 형상에 맞추어 일부 변경이 가능하다.

즉, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 반원통이 모두 채워진 형태로 예시하였지만 사용자의 선택에 따라서는 지면에 놓이는 반원통형의 하부 일부를 중공 형태로도 제작하여 사용할 수 있으며 원호의 곡률 등은 사용자의 선택에 따라 변경이 가능하다.

맨드릴(100)에 적층되는 복합소재(310)는 사용자의 사용조건에 맞는 다양한 복합소재(310)가 사용가능하며 적층형태도 면 형태의 복합소재(310)가 반 원통형 맨드릴(100)의 외주면에 여러 겹 겹쳐지게 놓이는 것을 포함하여 사용자의 사용조건에 맞게 다양하게 적층가능하다.

이와 같이 적층되는 복합소재(310)는 수지를 포함하고 있는데 수지는 적층 중에 복합소재에 도포하여 줄 수 있고 또는 수지가 도포된 복합소재를 적층하여 줄 수 있다.

복합소재(310)가 포함하고 있는 수지는 사용자의 선택에 따라 자유롭게 실시가 가능하다.

그리고 맨드릴(100)은 사용자의 선택에 따라 길게 연장 형성된 복합 소재 방진구를 한번에 생성할 수 있도록 복수개의 맨드릴 일측에 연결가이드 및 체결 수단이 구비하여 줌으로써 복수의 맨드릴을 연결하여 사용할 수 있다.

다음으로 맨드릴(100) 외주면에 복합소재(310)의 적층이전에 이형재를 도포하여 복합소재가 맨드릴에서 잘 분리될 수 있도록 하여 줄 수 있다.

그리고 사용자의 선택에 따라서는 맨드릴(100) 원주 방향을 따라 외주면과 연통되는 복수개의 연통홈 및 상기 연통홈에 이형제를 공급하는 이형제 공급수단을 포함하여 이루어짐으로써 복합 방진구 제조 공정 중에 이형제를 공급하여 줄 수 있다.

다음으로 가열수단은 적층되는 복합 소재(310)를 가열하여 방진구 베이스 부(300)에 가열 성형하기 위하여 형성되는데 바람직하기로는 반 원통 형상의 맨드릴(100)에 원주 방향을 따라 형성된 복수개의 삽입홈(110) 및 삽입홈(110)에 삽입되는 가열 카트리지(200)로 이루어진다.

삽입홈(110)은 반원통 형상의 맨드릴(100) 두께 부분 중 외주면에 근접하는 부분에 맨드릴(100)의 길이 방향을 따라 길게 연장 형성된 형태로 이루어지는데 사용자의 선택에 따라서는 삽임홈(110)을 맨드릴(100)의 길이 방향을 따라 관통되게 형성하여 줄 수 있다.

다음으로 가열 카트리지(200)는 전기 저항을 이용하여 발열하는 금속 봉 형태로 삽입홈(110)에 삽입되어 가열된다.

본 실시예에서는 가열 카트리지(200) 형태로 예시하였지만 사용자의 선택에 따라서는 삽임홈(110)에 전기 저항을 이용하여 발열하는 열선을 직접 구비하여 줄 수 있다.

그리고 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맨드릴(100)은 가열시 외부 온도에 따른 변화를 최소화하기 위하여 별도의 가열 케이스(400)를 형성하여 줄 수 있다.

가열 케이스(400)는 맨드릴(100)에 방진구 베이스부(300)가 엎어 놓여진 상태를 수용할 수 있는 크기로 형성되며 내부는 단열소재가 구비되고 사용자의 선택에 따라서는 내부에 온도 센서 및 이를 표시하여 주는 표시부 그리고 사용자가 온도를 제어할 수 있는 제어부를 구비하여 주는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합소재 방진구(30) 제작 참조도로서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합소재 방진구는 도 3에 도시된 바와 같이 맨드릴(100)위에 복합소재(310)를 적층한 후 적층된 복합소재(310) 위에 방진구 베이스부(300)를 엎어진 형태로 올려놓는다.

이와 같이 방진구 베이스부(300)를 엎어진 형태로 올려놓으면 방진구 베이스부(300) 자체 중량에 의한 가압력을 맨드릴이 지지 및 적층된 복합소재(310)로 전달하여 적층된 복합소재(310)를 가압하게 되므로 별도의 가압수단 없이 적층된 복합소재(310)를 가압하여 다질 수 있으며 복합소재(310)에 포함된 기포와 이물질도 제거할 수 있는 효과가 있다.

다음으로 맨드릴(100)의 삽입홈(110)에 가열 카트리지(200)를 삽입한 후 가열시켜 맨드릴(100)에 적층된 복합 소재를 맨드릴 베이스부에 가열 성형시킨다.

그리고 복합 소재(310)가 방진구 베이스부(300)에 가열 성형되면 맨드릴(100)을 제거하여 복합소재 방진구(30)의 제작을 마칠 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합소재 방진구 제작장치는 이와 같이 맨드릴(100)을 포함하는 장치를 이용하며 방진구 베이스부(300)의 자체 중량을 이용함으로서 간단한 공정으로 빠른 시간 안에 불량이 없는 복합 소재 방진구(30)의 제작을 완성할 수 있다.

도 5는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예 따른 복합소재 방진구 제작용 맨드릴(20) 구성도로 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예 따른 복합소재 방진구 제작용 맨드릴(20)은 앞서 설명한 상기 맨드릴과 유사한 구조를 가지며 추가로 양측에 격벽(160, 162)이 형성된다는 특징을 가진다.

따라서 앞서 설명한 맨드릴과 유사한 구조에 대해서는 설명을 생략하고 특징부에 대해서 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예 따른 맨드릴(20)은 중심부(150)는 반 원통 형상으로 외주면에 적층되는 복합 소재(310)를 가열할 수 있는 가열수단이 원주 방향을 따라 복수개 형성되어 있으며 중심부에서 일정 거리가 이격된 양측부에는 길이방향으로 격벽(160, 162)이 형성된다.

격벽(160, 162)은 맨드릴(20) 위에 적층되는 복합소재(310)가 방진구 베이스부(300)가 엎어 놓여 가압할 때 복합소재(310)에 포함된 수지가 외부로 흘러나오는 것을 방지하기 위하여 설치된다.

복합소재(310)에 포함된 수지는 외부로 흘러나올 것을 감안하여 충분한 양이 포함되지만 가압시 너무 많은 수지가 외부로 빠져 나오면 복합소재(310)가 가열 성형시 방진구 베이스부(300)에 제대로 가열 성형이 되지 않을 수 있기 때문에 너무 많은 양의 수지가 빠져 나오지 않도록 격벽(160, 162)을 설치하여 주는 것이 바람직하다.

그리고 격벽(160, 162)은 맨드릴(20) 중심부에서 일정 거리가 이격되게 설치되는데 이는 방진구 베이스부(300)가 놓일 수 있도록 하기 위함이며 이에 더하여 방진구 베이스부(300)에 가열 성형되는 복합소재(310)의 두께를 조절하기 위하여 필러(180)가 놓이기 위함이다.

즉, 격벽(160, 162)의 높이만큼을 기준으로 잡고 격벽(160, 162)의 높이만큼 방진구 베이스부(300)가 놓였을 때 방진구 베이스부(300)와 맨드릴(200)과의 사이거리에서 사용자가 원하는 만큼 필러(180)를 놓여주고 나면 남은 두께가 복합소재(310)의 두께가 된다.

따라서 사용자는 필러(180)의 두께 또는 쌓여지는 필러(180)의 개수만큼 두께를 조절해가면 복합소재(310) 두께 층을 조절할 수 있다.

그리고 사용자의 선택에 따라서는 격벽(160, 162)에 높이를 치수단위로 기재하여 줄 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는 격벽(160, 162)이 맨드릴에 일체로 형성된 것으로 예시하였지만 사용자의 선택에 따라서는 맨드릴을 구비한 상태에서 맨드릴을 수용하는 격벽이 있는 외부 케이스를 형성하여 줄 수 있다.

도 6은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예 따른 복합소재 방진구(30) 제작 참조도로서 맨드릴(20) 위에 원하는 두께로 필러(180)를 적층한 한 다음 복합소재(310)를 적층하고 적층된 복합소재(310) 위에 방진구 베이스부(300)를 엎어진 형태로 올려놓는다.

다음으로 맨드릴(20)의 삽입홈(152)에 가열 카트리지(200)를 삽입한 후 가열시켜 맨드릴(20)에 적층된 복합 소재(310)를 방진구 베이스부(300)에 가열 성형시킨다.

그리고 복합소재(310)가 방진구 베이스부(300)에 가열 성형되면 맨드릴(20)을 제거하여 복합소재 방진구(30)의 제작을 마칠 수 있다.

여기에서 사용자는 추가로 맨드릴(20)과 방진구 베이스부(300)를 가압 체결하는 체결장치(도시하지 않음)를 추가로 구비하여 줄 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 맨드릴은 이와 같이 구성됨으로써 수지의 사용을 최대한 줄이면서 사용자가 원하는 복합소재 두께 층을 가지는 복합 소재 방진구를 일체형으로 적은 장비와 시간을 소요하면서 제작할 수 있는 효과가 있다.

다음으로는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합소재 방진구 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합소재 방진구 제조방법은 크게 적층단계, 가압 단계, 가열 단계 및 제거 단계로 이루어진다.

각각의 단계에 대하여 자세히 설명하며 적층단계는 반 원통 형상의 외주면에 적층되는 복합 소재를 가열할 수 있는 가열수단이 원주 방향을 따라 복수개 형성되어 있는 맨드릴의 외주면에 복합 소재를 적층하는 적층 단계를 말한다.

그리고 이 적층단계는 맨드릴의 외주면에 이형제를 형성하여 준 후 복합 소재를 적층할 수 있다.

다음으로 가압 단계는 상기 맨드릴의 외주면에 적층된 복합 소재를 가압하여 복합 소재를 다지며 복합소재에 포함된 기포 및 불순물을 제거하는 단계를 말한다.

그리고 가열 단계는 방진구 베이스부가 엎어 놓여진 상태에서 가열수단을 이용하여 복합소재를 방진구 베이스부에 가열 성형시키는 단계를 말한다.

마직막으로 제거 단계는 상기 가열 단계를 통하여 방진구 베이스부에 복합 소재가 가열 성형되면 맨드릴을 제거하는 단계를 말한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합소재 방진구 제작장치 및 제작방법, 그리고 이에 의해 제작된 복합소재 방진구는 이와 같이 맨드릴을 이용하여 복합소재층을 제작 및 방진구 베이스부에 일체로 형성하여 주기 때문에 복합소재 방진구의 제작 공정 및 제작시간을 단축시킬 수 있으며 복합소재층의 연결부분 및 결합부분을 없애 방진구의 작동 효과를 높일 수 있다.

그리고 대형 복합소재 방진구 제작에 매우 용이한 면이 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

30: 복합소재 방진구 100: 맨드릴 110: 삽입홈 200: 가열 카트리지
300: 방진구 베이스부 310: 복합소재

Claims (15)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 중심부는 반 원통 형상으로 외주면에 적층되는 복합 소재를 가열할 수 있는 가열수단이 원주 방향을 따라 복수개 형성되어 있으며 중심부에서 일정 거리가 이격된 양측부에는 길이방향으로 격벽이 형성된 복합소재 방진구 제작용 맨드릴.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 복합소재 방진구 제작용 맨드릴은 적층된 복합소재 위에 엎어 놓이는 방진구 베이스부를 가압 체결하는 가압 체결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재 방진구 제작용 맨드릴.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 복합소재 방진구 제작용 맨드릴은 내부에 단열 수단이 형성된 외부 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재 방진구 제작용 맨드릴.
9. 제 6항에 있어서,
   상기 복합소재 방진구 제작용 맨드릴은 방진구 베이스부에 형성되는 복합소재의 두께를 조절할 수 있는 필러층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재 방진구 제작용 맨드릴.
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제

Images