KR102275942B1 - 항공기용 복합재의 트림 방법 - Google Patents

항공기용 복합재의 트림 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 항공기의 부품으로 제작되는 항공기용 복합재의 트림(trim) 방법은 (a) 항공기용 복합재를 항공기용 복합재의 길이 방향을 따라 지지 장치에 지지하는 단계, (b) 지지 장치에 지지된 항공기용 복합재의 복수 개의 꼭짓점 중 어느 하나를 3차원 좌표계의 기준점으로 감지하는 단계, (c) 3차원 좌표계의 축선 중 항공기용 복합재의 길이 방향에 평행한 축선 방향을 따라 항공기용 복합재의 적어도 2개의 위치에서 좌표를 감지하는 단계 및 (d) (c) 단계에서 감지된 좌표에 기초하여, 트림 장치를 항공기용 복합재의 길이 방향을 따라 선택적으로 이동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

항공기용 복합재의 트림 방법{METHOD FOR TRIMMING COMPOSITE FOR AIRCRAFT}
본 발명은 항공기용 복합재의 트림 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오토클레이브 또는 오븐에서 경화된 항공기용 복합재를 트림하는 항공기용 복합재의 트림 방법에 관한 것이다.
일반적으로 복합재는 설계 형상에 따라 설계 형상에 대응되는 형상으로 복수 개의 시트를 적층한 후, 오토클레이브 또는 오븐과 같은 경화 장치에서 압력 및 열 또는 열에 의해 경화되어 제작된다. 이러한 복합재는 금속 및 합성수지 보다 상대적으로 같거나 높은 강도를 가질 뿐만 아니라 가벼운 중량을 가짐에 따라 다양한 산업 분야에서 점차 사용이 증가하고 있다.
여기서, 상술한 바와 같은 복합재는 특히 가벼운 중량을 가질 뿐만 아니라 높은 강도가 필요한 항공 산업 분야에서 다른 산업 분야보다 더 사용이 증가하고 있다. 복합재는 항공기 산업 분야에서 널리 사용되고 있으며, 대표적으로 헬리콥터와 같은 회전익 항공기의 로터 블레이드 등에 많이 사용된다.
한편, 항공기에 사용되는 항공기용 복합재는 설계 단계에서 경화 공정을 고려하여 실질적인 공차보다 더 큰 공차를 갖도록 설계한다. 예를 들어 상술한 회전익 항공기에 사용되는 복합재의 시트를 실질적인 설계 공차보다 큰 공차를 갖도록 적층한 후 오토클레이브 또는 오븐과 같은 경화 장치에서 경화된다. 오토클레이브 또는 오븐 등과 같은 복합재 경화 장치에서 경화된 복합재는 실질적으로 항공기의 부품으로 사용하기 위해 트림(trim) 공정을 수행한다. 트림 공정은 경화된 복합재를 지지 장치에 지지한 후, 복합재의 길이 방향을 따라 트림 장치가 이동하여 복합재의 일부분을 커팅 한다.
그런데, 종래의 항공기용 복합재의 트림 방법은 지지 장치에 경화된 복합재를 지지, 그리고 작업자의 육안 확인 후 도면의 치수에 맞추어 트림 장치를 이용하여 복합재의 트림 공정을 수행하고 있으나, 트림 공정이 작업자의 육안에 의해 확인된 후 시행됨에 따라 각각의 항공기용 복합재에 대한 트림 공정을 수행할 때 마다 오차가 발생되는 문제점이 있다.
일본 등록특허공보 제4718758호; 선진적 복합구조체의 제조 방법 및 장치
본 발명의 목적은 오토클레이브 또는 오븐 등과 같은 경화 장치에서 경화된 항공기용 복합재의 균일한 트림 공정을 위하여 항공기용 복합재의 지지위치를 감지하여 트림 공정이 진행할 수 있는 항공기용 복합재의 트림 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 항공기의 부품으로 제작되는 항공기용 복합재의 트림(trim) 방법에 있어서, (a) 상기 항공기용 복합재를 상기 항공기용 복합재의 길이 방향을 따라 지지 장치에 지지하는 단계와, (b) 상기 지지 장치에 지지된 상기 항공기용 복합재의 복수 개의 꼭짓점 중 어느 하나를 3차원 좌표계의 기준점으로 감지하는 단계와, (c) 상기 3차원 좌표계의 축선 중 상기 항공기용 복합재의 길이 방향에 평행한 축선 방향을 따라 상기 항공기용 복합재의 적어도 2개의 위치에서 좌표를 감지하는 단계와, (d) 상기 (c ) 단계에서 감지된 상기 좌표에 기초하여 트림 장치를 상기 항공기용 복합재의 길이 방향을 따라 선택적으로 이동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기용 복합재의 트림 방법에 의해서 이루어진다.
여기서, 상기 (a) 단계에서 상기 지지 장치에 지지되는 상기 항공기용 복합재의 폭 방향을 X축, 길이 방향을 Y축 및 높이 방향을 Z축이라고 할 때, 상기 3차원 좌표계의 기준점에 대한 X축, Y축 및 Z축의 좌표를 감지하는 복수 개의 기준 접촉 센서를 배치할 수 있다.
상기 (a) 단계에서 상기 3차원 좌표계의 기준점은 상기 항공기용 복합재의 하부의 꼭짓점을 기준점으로 감지할 수 있다.
상기 (c) 단계는 Y축의 축선 방향을 따라 복수 개의 상기 기준 접촉 센서가 배치된 일측에 대향된 타측 및 상기 일측과 상기 타측 사이에 배치되는 적어도 2개의 접촉 센서를 포함하여, Y축에 대한 좌표 값을 감지할 수 있다.
상기 (d) 단계에서 적어도 2개의 Y축의 좌표 값이 감지될 때, 상기 트림 장치는 상기 항공기용 복합재의 길이 방향을 따라 이동되어 상기 항공기용 복합재의 상부를 트림할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 항공기용 복합재의 트림 방법의 효과는 경화된 항공기용 복합재를 설계상에서 요구하는 형상 및 치수에 맞추기 위한 트림 공정 시 항공기용 복합재의 가공 위치를 균일하게 결정할 수 있으므로, 제품의 트림 가공 후 동일성 및 품질을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 항공기용 복합재의 트림 시스템에 대한 제 1작동 사시도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 항공기용 복합재의 트림 시스템에 대한 제 2작동 사시도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 항공기용 복합재의 트림 시스템에 대한 제어 블록도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 항공기용 복합재의 트림 방법에 대한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 항공기용 복합재의 트림 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
설명하기에 앞서, 본 발명의 실시 예에 따른 항공기용 복합재의 트림 방법에 사용되는 항공기용 복합재의 트림 시스템은 지지 장치 및 트림 장치을 포함하고 있으나, 이에 한정되지 않고 설계 변경 가능함을 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 항공기용 복합재의 트림 시스템에 대한 제 1작동 사시도, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 항공기용 복합재의 트림 시스템에 대한 제 2작동 사시도, 그리고 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 항공기용 복합재의 트림 시스템에 대한 제어 블록도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 항공기용 복합재의 트림 시스템(1)은 지지 장치(10), 트림 장치(30), 기준 접촉 센서(50) 및 접촉 센서(70)를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따른 항공기용 복합재의 트림 시스템(1)은 오토클레이브(미도시) 또는 오븐(미도시) 등과 같은 복합재 경화 장치에서 경화된 항공기용 복합재(W)를 트림하기 위해 사용된다.
지지 장치(10)는 오토클레이브 또는 오븐 등과 같은 복합재 경화 장치에서 경화된 항공기용 복합재(W)를 트림 공정하기 전 지지하는 역할을 수행한다. 지지 장치(10)는 본 발명의 일 실시 예로서, 지지 장치몸체(11) 및 홀더(13)를 포함한다.
지지 장치몸체(11)는 항공기용 복합재(W)의 길이 방향을 따라 항공기용 복합재(W)를 지지하도록 마련된다. 또한, 지지 장치몸체(11)는 트림 장치(30)가 항공기용 복합재(W)의 길이 방향을 따라 이동되도록 트림 장치(30)를 지지한다.
홀더(13)는 지지 장치몸체(11)에 일정 간격을 두고 항공기용 복합재(W)의 길이 방향으로 항공기용 복합재(W)를 지지하도록 배치된다. 본 발명의 일 실시 예로서, 홀더(13)는 제 1 내지 제 5홀더(13a, 13b, 13c, 13d, 13e)를 포함한다. 홀더(13)는 제 1 내지 제 5홀더(13a, 13b, 13c, 13d, 13e)의 5개로 구성되어 있으나, 3개 이상으로 지지 장치몸체(11)에 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 항공기용 복합재(W)의 길이에 따라 본 발명과 달리 3개, 4개 또는 5개를 초과하여 홀더(13)가 배치될 수 있다.
트림 장치(30)는 지지 장치(10)에 지지된 항공기용 복합재(W)를 트림 공정하기 위해 작동된다. 트림 장치(30)는 지지 장치몸체(11)의 상부에 배치된다. 트림 장치(30)는 지지 장치몸체(11)의 상부에서 길이 방향을 따라 왕복 이동된다. 즉, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 트림 장치(30)는 지지 장치(10)에 지지된 항공기용 복합재(W)를 트림 공정하기 위해서 Y축의 축선 방향을 따라 왕복 이동된다.
기준 접촉 센서(50)는 지지 장치(10)에 지지된 항공기용 복합재(W)의 3차원 좌표계의 기준점을 감지하기 위해 배치된다. 본 발명의 일 실시 예로서, 기준 접촉 센서(50)는 X축, Y축 및 Z축의 기준점을 감지하기 위한 제 1기준 접촉 센서(51), 제 2기준 접촉 센서(53) 및 제 3기준 접촉 센서(55)를 포함한다. 여기서, 제 1 내지 제 3기준 접촉 센서(51, 53, 55)는 항공기용 복합재(W)의 꼭짓점이 접촉될 때 항공기용 복합재(W)의 3차원 좌표계에 대한 기준점을 감지한다. 제 1 내지 제 3기준 접촉 센서(51, 53, 55)는 제 1홀더(13a)에 배치되어 항공기용 복합재(W)의 하부의 꼭짓점을 기준점으로 감지한다.
접촉 센서(70)는 지지 장치(10)의 길이 방향을 따라 배치된다. 접촉 센서(70)는 적어도 2개가 배치되어 3차원 좌표계의 축선 중 항공기용 복합재(W)의 길이 방향에 평행한 축선 방향을 따라 항공기용 복합재(W)의 2개의 위치에서 좌표를 감지한다. 접촉 센서(70)는 제 1접촉 센서(71) 및 제 2접촉 센서(73)를 포함한다. 본 발명의 일 실시 예로서, 제 1접촉 센서(71) 및 제 2접촉 센서(73)는 제 3홀더(13c) 및 제 5홀더(13e)에 배치된다. 즉, 제 1접촉 센서(71)는 항공기용 복합재(W)의 중앙 영역, 그리고 제 2접촉 센서(73)는 기준 접촉 센서(50)가 배치된 제 1홀더(13a)와 대향된 제 5홀더(13e)에 배치된다. 이렇게 제 1접촉 센서(71)와 제 2접촉 센서(73)가 각각 중앙 및 타측 영역에 배치되어 기준점으로부터 끝단까지의 항공기용 복합재(W)의 지지위치를 감지할 수 있다.
제어부(90)는 기준 접촉 센서(50)로부터 제공된 감지 신호 및 접촉 센서(70)로부터 제공된 감지 신호에 기초하여, 3차원 좌표계에 대해 항공기용 복합재(W)가 기준점의 위치 및 항공기용 복합재(W)의 길이 방향에 따른 지지위치를 판단하고 트림 장치(30)의 작동을 제어하는 제어 신호를 출력한다. 예를 들어, 제어부(90)는 기준 접촉 센서(50)로부터 제공된 감지 신호와 접촉 센서(70)로부터 제공된 감지 신호가 기설정된 정보에 상응하면 트림 장치(30)가 항공기용 복합재(W)의 트림 공정을 위해 지지 장치(10)의 길이 방향을 따라 이동되도록 제어 신호를 출력한다.
한편, 본 발명의 일 실시 예와 달리 제어부(90)는 생략될 수 있다. 제어부(90) 대신 기준 접촉 센서(50)와 접촉 센서(70)에 다이얼 게이지(미도시)를 장착할 수 있다. 기준 접촉 센서(50)와 접촉 센서(70)에 연결된 다이얼 게이지에 나타나는 눈금에 따라 지지 장치(10)에 대한 항공기용 복합재(W)의 위치 확인을 수행할 수 있다. 다이얼 게이지에 나타난 눈금이 기설정된 범위를 만족하면 트림 장치(30)는 자동으로 지지 장치(10)의 길이 방향을 따라 이동 또는 작업자에 의해 수동으로 이동되어 항공기용 복합재(W)에 대한 트림 공정을 수행할 수 있다.
마지막으로 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 항공기용 복합재의 트림 방법에 대한 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 항공기용 복합재의 트림 방법은 오토클레이브 또는 오븐 등과 같은 복합재 경화 장치에서 경화된 항공기용 복합재(W)를 지지 장치(10)에 배치한다(S10). S10 단계에서 항공기용 복합재(W)는 지지 장치몸체(11)의 길이 방향을 따라 배치된 제 1 내지 제 5홀더(13a, 13b, 13c, 13d, 13e)에 홀딩 된다. S10 단계에서 항공기용 복합재(W)가 지지 장치(10)에 배치되면 항공기용 복합재(W)의 기준점을 감지한다(S30).
제 1홀더(13a)에 배치된 제 1 내지 제 3기준 접촉 센서(51, 53, 55)에 의해 3차원 좌표계의 기준점 X0, Y0 및 Z0이 감지되었는지 판단한다(S50). S50 단계에서 항공기용 복합재(W)의 하부 꼭짓점이 3차원 좌표계의 기준점 X0, Y0 및 Z0로 감지되면 항공기용 복합재(W)의 길이 방향을 따라 제 3홀더(13c) 및 제 5홀더(13e)에 배치된 제 1접촉 센서(71) 및 제 2접촉 센서(73)가 감지한 좌표 값이 Y1 및 Y2인지 감지한다(S70). 물론, S50 단계에서 기준 접촉 센서(50)가 감지한 감지 신호가 X0, Y0 및 Z0가 아닐 때 항공기용 복합재(W)의 위치를 재조정한다.
S70 단계에서 접촉 센서(70)에 의해 감지된 감지 신호가 Y1 및 Y2이면 항공기용 복합재(W)의 트림 공정을 수행하기 위해 트림 장치(30)를 작동한다(S90). 반면, S70 단계에서 접촉 센서(70)에 의해 감지된 감지 신호가 Y1 및 Y2가 아닐 때는 Y1 및 Y2가 되도록 항공기용 복합재(W)의 위치를 재조정한다.
이에, 경화된 항공기용 복합재를 설계상에서 요구하는 형상 및 치수에 맞추기 위한 트림 공정 시 항공기용 복합재의 가공 위치를 균일하게 결정할 수 있으므로, 제품의 트림 가공 후 동일성 및 품질을 향상할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 항공기용 복합재의 트림 시스템
10: 지지 장치 11: 지지 장치몸체
13: 홀더 30: 트림 장치
50: 기준 접촉 센서 51: 제 1기준 접촉 센서
53: 제 2기준 접촉 센서 55: 제 3기준 접촉 센서
70: 접촉 센서 71: 제 1접촉 센서
73: 제 2접촉 센서

Claims (5)

  1. 항공기의 부품으로 제작되는 항공기용 복합재의 트림(trim) 방법에 있어서,
    (a) 상기 항공기용 복합재를 상기 항공기용 복합재의 길이 방향을 따라 지지 장치에 지지하는 단계와;
    (b) 상기 지지 장치에 지지된 상기 항공기용 복합재의 복수 개의 꼭짓점 중 어느 하나를 3차원 좌표계의 기준점으로 감지하는 단계와;
    (c) 상기 3차원 좌표계의 축선 중 상기 항공기용 복합재의 길이 방향에 평행한 축선 방향을 따라 상기 항공기용 복합재의 적어도 2개의 위치에서 좌표를 감지하는 단계와;
    (d) 상기 (c) 단계에서 감지된 상기 좌표에 기초하여, 트림 장치를 상기 항공기용 복합재의 길이 방향을 따라 선택적으로 이동하는 단계를 포함하며,
    상기 (a) 단계에서 상기 지지 장치에 지지되는 상기 항공기용 복합재의 폭 방향을 X축, 길이 방향을 Y축 및 높이 방향을 Z축이라고 할 때, 상기 3차원 좌표계의 기준점에 대한 X축, Y축 및 Z축의 좌표를 감지하는 복수 개의 기준 접촉 센서를 배치하는 것을 특징으로 하는 항공기용 복합재의 트림 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 상기 3차원 좌표계의 기준점은 상기 항공기용 복합재의 하부의 꼭짓점을 기준점으로 감지하는 것을 특징으로 하는 항공기용 복합재의 트림 방법.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 Y축의 축선 방향을 따라 복수 개의 상기 기준 접촉 센서가 배치된 일측에 대향된 타측 및 상기 일측과 상기 타측 사이에 배치되는 적어도 2개의 접촉 센서를 포함하여, Y축에 대한 좌표 값을 감지하는 것을 특징으로 하는 항공기용 복합재의 트림 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서 적어도 2개의 Y축의 좌표 값이 감지될 때, 상기 트림 장치는 상기 항공기용 복합재의 길이 방향을 따라 이동되어 상기 항공기용 복합재의 상부를 트림하는 것을 특징으로 하는 항공기용 복합재의 트림 방법.
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