KR102567172B1

KR102567172B1 - 복합재 공력면 가공 장치

Info

Publication number: KR102567172B1
Application number: KR1020210044737A
Authority: KR
Inventors: 최오영; 안지민
Original assignee: 코오롱데크컴퍼지트 주식회사
Priority date: 2021-04-06
Filing date: 2021-04-06
Publication date: 2023-08-17
Also published as: KR20220138711A

Abstract

본 발명은 블레이드의 일측 곡면과 타측 곡면을 가공하는 복합재 공력면 가공 장치에 관한 것으로, 상기 블레이드가 안치될 수 있는 베이스, 상기 베이스와 결합되어 상기 일측 곡면과 마주할 수 있는 제1 레일 및 상기 제1 레일을 따라 이동할 수 있고 상기 일측 곡면과 접할 수 있는 제1 가공부를 포함한다.
상기 제1 레일에는 상기 일측 곡면과 대응하는 제1 가이드홈이 형성되어 있고, 상기 제1 가공부는 상기 제1 가이드홈을 따라 이동하면서 상기 일측 곡면을 가공한다.

Description

복합재 공력면 가공 장치{Machining apparatus of aerodynamic composite}

본 발명은 복합재 공력면 가공 장치에 관한 것이다.

에어포일(Airfoil)은 항공기 날개, 보조익, 승강타, 방향타, 프로펠러 등과 같은 블레이드는 양력을 크게 하기 위해서 상면을 유선형으로 만든다. 그리고 블레이드의 트레일링 에지(Trailing edge)와 리딩 에지(Leading edge)부분은 완만한 곡선(공력면)으로 처리하여 공기의 흐름을 원활하게 한다.

한편, 항공기, 블레이드 등을 중량의 저감을 위해 여러가지 경량화 재료를 채용하고 있다. 특히, 복합재는 여러가지 경량화 재료들 중에서도 상대적으로 가볍기 주로 사용되고 있다. 복합재는 금속재료와 차별화되며 비강도, 비강성, 내피로 성능 및 내식성 등이 우수하다.

공력면을 가지는 복합재 구성품은 상/하형 치구를 이용하며, 레일링 에지 및 리딩 에지를 기준으로 상/하형 치구가 구성된다. 레일링 에지 및 리딩 에지부분은 공력 특성에 주요한 영향을 미치게 되어 1/100㎜ 이하의 치수로 관리된다.

복합재 공정 특성상 레진(Resin)이 흘러나와 레일링 에지 및 리딩 에지의 마무리 공정을 작업자가 수작업으로 진행하게 된다. 수작업으로 인하여 레일링 에지 및 리딩 에지부분의 치수가 제품마다 일관되기 어렵다. 특히, 항공기 엔진 블레이드와 같이 3차원 곡면으로 휘어 있는 제품의 경우 작업자의 숙련도와 공구에 따라 제품의 치수 안정성을 유지하기 어렵다.

대한민국 등록특허 제10-1854561호 (2018.04.26.) 대한민국 공개특허 제10-2001-0011192호 (2001.02.15.)

본 발명은 3차원 곡면 형상을 갖는 블레이드의 공력면을 가공함에 있어 가공 치수 안정성을 높이는 복합재 공력면 가공 장치를 제공한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 복합재 공력면 가공 장치는 블레이드의 일측 곡면과 타측 곡면을 가공하는 것으로, 상기 블레이드가 안치될 수 있는 베이스, 상기 베이스와 결합되어 상기 일측 곡면과 마주할 수 있는 제1 레일 및 상기 제1 레일을 따라 이동할 수 있고 상기 일측 곡면과 접할 수 있는 제1 가공부를 포함한다.

상기 제1 레일에는 상기 일측 곡면과 대응하는 제1 가이드홈이 형성되어 있고, 상기 제1 가공부는 상기 제1 가이드홈을 따라 이동하면서 상기 일측 곡면을 가공한다.

상기 제1 가공부는 상기 제1 가이드홈을 따라 이동할 수 있는 가이드몸체, 상기 가이드몸체와 분리 가능하게 결합되어 있고 상기 일측 곡면과 접할 수 있는 가공툴 및 상기 가이드몸체 또는 상기 가공툴과 연결된 손잡이를 포함할 수 있다.

상기 가공툴은 상기 가이드몸체와 분리 가능하게 결합된 연결부재, 그리고 상기 연결부재와 결합되어 상기 일측 곡면과 접하여 가공할 수 있는 팁을 포함할 수 있다.

상기 일측 곡면과 접하는 상기 팁의 부분은 상기 일측 곡면과 대응된 형상으로 형성될 수 있다.

상기 제1 가이드홈과 상기 가이드몸체의 사이에는 걸림턱과 걸림홈이 형성되어 있고, 상기 걸림턱이 상기 걸림홈에 걸리면서 상기 가이드몸체는 상기 제1 레일의 길이 방향을 따라 이동할 수 있다.

상기 베이스에는 상기 블레이드가 놓이는 안치홈이 형성될 수 있다.

상기 복합재 공력면 가공 장치는 상기 베이스와 결합되어 상기 타측 곡면과 마주할 수 있는 제2 레일, 그리고 상기 제2 레일을 따라 이동할 수 있고 상기 타측 곡면과 접할 수 있는 제2 가공부를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 레일에는 상기 타측 곡면과 대응하는 제2 가이드홈이 형성될 수 있다.

상기 제1 레일과 상기 제2 레일은 상기 블레이드를 사이에 두고 비대칭으로 형성될 수 있다.

상기 제1 레일과 상기 제2 레일은 상기 블레이드를 사이에 두고 대칭으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 블레이드의 일측 곡면 및 타측 곡면을 따라 형성된 가이드홈에 가공부가 위치하고, 가공부가 가이드홈을 따라 이동하면서 일측 곡면과 타측 곡면을 가공하게 되어 블레이드 가공에 따른 치수안정성을 높이고, 작업시간 및 제품 제작 비용이 감소되는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 3차원 곡면 형상을 갖는 블레이드의 곡면의 가공을 간편하고 정밀하게 할 수 있다. 그리고 베이스와 가공부를 통해 블레이드의 고정과 곡면 가공을 동시에 할 수 있어 작업성이 향상된다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 복합재 공력면 가공 장치를 나타낸 개략도.
도 2는 도 1의 평면도.
도 3은 도 1의 정면도.
도 4는 도 1의 A 부분 확대도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합재 공력면 가공 장치를 나타낸 개략도.
도 6은 도 5의 정면도.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 복합재 공력면 가공 장치에 대하여 도 1 내지 도 4를 참고하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 복합재 공력면 가공 장치를 나타낸 개략도이고, 도 2는 도 1의 평면도이며, 도 3은 도 1의 정면도이고, 도 4는 도 1의 A 부분 확대도이다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 복합재 공력면 가공 장치(1)는 블레이드(B)의 일측 곡면(Te)과 타측 곡면(Le)을 가공하는 것으로, 베이스(10a), 제1 레일(20) 및 제1 가공부(40)를 포함하며 3차원 곡면 형상을 갖는 블레이드의 공력면을 가공함에 있어 가공 치수 안정성을 높인다. 여기서 일측 곡면(Te)은 블레이드(B)의 트레일링 에지(Trailing edge)일 수 있으며, 타측 곡면(Le)은 블레이드(B)의 리딩 에지(Leading edge)일 수 있다. 일측 곡면(Te)을 트레일링 에지로, 타측 곡면(Le)을 리딩 에지로 한정하는 것은 아니다.

베이스(10a)는 기설정된 넓이를 가지며 상면에 블레이드(B)가 놓일 수 있다. 베이스(10a)의 상면에는 길이 방향(X)을 따라 블레이드(B)의 일부분이 삽입되어 고정되는 안치홈(11)이 형성되어 있다. 안치홈(11)은 베이스(10a)의 상면 일부분이 내부 방향으로 함몰되어 베이스(10a)의 길이 방향을 따라 형성되어 있다. 안치홈(11)의 둘레 형상은 가공하는 블레이드(B)의 형상에 따라 달라질 수 있다. 베이스(10a)의 상면에서 안치홈(11)이 형성된 부분이외 부분은 측면과 직각을 이루는 평면으로 형성되어 있다.

한편, 베이스(10a)에는 지그(도시하지 않음)가 결합되어 있으며 지그는 베이스(10a)가 배치된 테이블(도시하지 않음) 따위에 고정될 수 있다. 베이스(10a)와 테이블의 결합을 지그로 한정하지 않는다. 결합 구성은 복합재 공력면 가공 장치(1)의 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

제1 레일(20)은 베이스(10a)의 상면 일측에 배치되어 상면에서 상부로 멀어지는 방향으로 돌출되어 있다. 제1 레일(20)은 블레이드(B)의 일측 곡면(Te)과 마주할 수 있다. 제1 레일(20)의 내부에는 길이 방향(Z)을 따라 제1 가이드홈(21)이 형성되어 있다. 제1 가이드홈(21)은 가공할 블레이드(B)의 일측 형상과 대응된 형상으로 형성되어 있다. 제1 레일(20) 또한 블레이드(B)의 일측 형상과 대응되게 형성되어 있다. 그러나 제1 레일(20)은 블레이드(B)의 일측 형상과 대응되지 않고 제1 가이드홈(21) 만 블레이드(B)의 일측 형상과 대응되게 형성될 수 있다.

제1 가공부(40)는 가이드몸체(41), 손잡이(42) 및 가공툴(43)을 포함하며 제1 레일(20)을 따라 이동하면서 블레이드(B)의 일측 곡면(Te)을 가공할 수 있다.

가이드몸체(41)는 제1 가이드홈(21)에 배치되어 있다. 가이드몸체(41)의 일단은 제1 가이드홈(21)에서 제1 레일(20)의 외측으로 돌출되어 있다.

가이드몸체(41)와 제1 레일(20)의 내부 둘레는 면접촉하고 있다. 가이드몸체(41)는 제1 가이드홈(21)을 따라 이동, 즉 3차원 곡률 운동을 할 수 있다. 한편, 가이드몸체(41)에는 외부로 돌출된 볼(도시하지 않음)이 간격을 두고 복수 결합될 수 있다. 볼은 제1 레일(20)의 내부 둘레와 접촉하여 가이드몸체(41)의 이동성을 도모한다.

한편, 가이드몸체(41)와 제1 가이드홈(21)이 접하는 부분에는 걸림턱(211)과 걸림홈(411)이 형성되어 있다. 걸림턱(211)은 제1 레일(20)의 내부 둘레에서 제1 레일(20)을 따라 형성되어 있고 걸림홈(411)은 가이드몸체(41)에 형성되어 있다. 그러나 걸림턱(211)은 가이드몸체(41)에서 돌출되어 형성되고 걸림홈(411)은 제1 레일(20)의 내부 둘레에서 제1 레일(20)의 길이 방향을 따라 형성될 수도 있다.

걸림턱(211)이 걸림홈(411)에 삽입되면 가이드몸체(41)는 제1 레일(20)의 길이 방향을 따라 이동하며 가이드몸체(41)의 길이 방향(Z)과 수직한 방향(X)으로는 움직이지 않는다.

손잡이(42)는 제1 레일(20)의 외측에 위치하여 가이드몸체(41)의 일단과 결합되어 있다. 손잡이(42)는 양단이 가이드몸체(41)와 결합되어 있으며 사각 링 형태로 형성되어 있다. 그러나 손잡이(42)는 가이드몸체(41)에서 돌출된 바 형태로 형성될 수 있다. 작업자는 손잡이(42)를 잡고 가이드몸체(41)를 제1 가이드홈(21)을 따라 이동시킬 수 있다.

가공툴(43)은 블레이드(B)의 일측 곡면(Te)과 마주하는 가이드몸체(41)의 타단에 결합되어 있다. 가공툴(43)은 나사 방식으로 가이드몸체(41)와 분리 가능하게 결합된 연결부재(431) 및 연결부재(431)와 결합되어 일측 곡면(Te)과 접할 수 있는 팁(432)을 포함한다. 팁(432)은 연삭 숫돌일 수 있다.

일측 곡면(Te)과 접하고 있는 팁(432)의 부분은 일측 곡면(Te)과 대응되게 형성되어 있다. 이에 팁(432)에는 홈이 형성되어 있고 일측 곡면(Te)의 일부분이 홈에 삽입되어 있다.

일측 곡면(Te)이 팁(432)의 홈에 삽입된 상태에서 가이드몸체(41)가 제1 레일(20)을 따라 이동하면 팁(432)의 홈 둘레가 일측 곡면(Te)과 마찰되면서 일측 곡면(Te)이 가공될 수 있다.

이에 따라 3차원 곡면 형상을 갖는 블레이드의 일측 곡면(Te)과 타측 곡면(Le)의 가공을 간편하고 정밀하게 할 수 있다. 그리고 베이스(10a)와 제1 가공부(40)를 통해 블레이드(B)의 고정과 곡면 가공을 동시에 할 수 있어 작업성이 향상된다.

본 발명의 한 실시예에 따른 복합재 공력면 가공 장치(1)는 제2 레일(30), 그리고 제2 가공부(50)를 포함한다.

제2 레일(30)은 베이스(10a)의 상면 타측에 배치되어 베이스(10a)에 놓인 블레이드(B)를 사이에 두고 제1 레일(20)과 마주하고 있다. 이에 제2 레일(30)은 블레이드(B)의 타측 곡면(Le)과 마주하고 있다. 제2 레일(30)에는 타측 곡면(Le)과 대응된 제2 가이드홈(31)이 형성되어 있다.

제2 레일(30)은 제1 레일(20)과 마주하면서 제1 레일(20)과 서로 다른 형상으로 형성되어 비대칭을 이루고 있다. 그러나 제2 레일(30)은 제1 레일(20)과 마주하면서 제1 레일(20)과 같은 형상으로 형성되어 대칭을 이룰 수 있다. 제1 레일(20)과 제2 레일(30)의 형상은 가공할 블레이드(B)의 형상에 따라 달라질 수 있다.

제2 가공부(50)는 가이드몸체(51), 손잡이(52) 및 가공툴(53)을 포함하며 제2 가이드홈(31)에 위치하여 제2 레일(30)을 따라 이동할 수 있다. 제2 가공부(50)의 가공툴(53)은 타측 곡면(Le)과 접하여 타측 곡면(Le)을 가공할 수 있다.

이와 같은 제2 레일(30) 및 제2 가공부(50)는 제1 레일(20) 및 제2 가공부(50)의 실시예와 동일하므로 중복된 설명은 생략하기로 한다.

다음으로 도 5 및 도 6을 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합재 공력면 가공 장치(1a)를 설명한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합재 공력면 가공 장치를 나타낸 개략도이고, 도 6은 도 5의 정면도이다.

도 5 및 도 6을 참고하면 본 실시예에 따른 복합재 공력면 가공 장치(1a)는 도 1 내지 도 4를 참고하여 설명한 제1 레일(20) 및 제2 레일(30)을 제외한 모든 구성 요소를 포함한다. 다만 베이스(10a)의 일측면에 제1 가공부(40)가 위치한 제1 가이드홈(21a)이 직접 형성되어 있고 타측면에 제2 가공부(50)가 위치하는 제2 가이드홈(31a)이 직접 형성되어 있다. 제1 가공부(40a)와 제2 가공부(50a)는 베이스(10a)의 측면에서 제1 가이드홈(21a)과 제2 가이드홈(31a)을 따라 이동하면서 베이스(10a)의 상면에 놓인 블레이드(B)의 일측 곡면(Te)과 타측 곡면(Le)을 정밀하게 가공한다.

본 실시예에 따른 제1 가공부(40a)의 가이드몸체(41a)는 제1 가이드홈(21a)에 일단이 삽입되어 있으며 타단이 베이스(10b)의 외부로 노출되어 있다. 가공툴(43a)은 가이드몸체(41a)와 연결되어 베이스(10b)의 측면 및 블레이드(B)의 일측 곡면(Te)과 접하고 있다. 손잡이(42a)는 가공툴(43a)과 연결되어 있다. 제2 가공부(50a)의 가이드몸체(51a), 손잡이(52a) 및 가공툴(53a)은 제1 가공부(40a)의 가이드몸체, 손잡이 및 가공툴과 같은 구성 및 작용효과를 가지므로 중복된 설명은 생략한다. 여기서 블레이드(B)의 일측 곡면(Te)과 접하고 있는 가공툴(43a)의 부분과 타측 곡면(Le)과 접하고 있는 가공툴(53a)부분의 형상은 상이하다. 가공툴의 형상은 접하고 있는 일측 곡면(Te)과 타측 곡면(Le)의 형상에 따라 달라질 수 있다.

이외 다른 구성은 도 1 내지 도 4의 실시예의 구성이 그대로 적용될 수 있다

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1, 1a: 복합재 공력면 가공 장치 10a, 10b: 베이스
11: 안치홈 20: 제1 레일
30: 제2 레일 21, 21a: 제1 가이드홈
211: 걸림턱 31, 31a: 제2 가이드홈
40, 40a: 제1 가공부 50, 50a: 제2 가공부
41, 41a, 51, 51a: 가이드몸체 411: 걸림홈
42, 42a, 52. 52a: 손잡이 43, 43a, 53, 53a: 가공툴
431: 연결부재 432: 팁

Claims

블레이드의 일측 곡면과 타측 곡면을 가공하는 것으로,
상기 블레이드가 안치될 수 있는 베이스,
상기 베이스와 결합되어 상기 일측 곡면과 마주할 수 있는 제1 레일, 그리고
상기 제1 레일을 따라 이동할 수 있고 상기 일측 곡면과 접할 수 있는 제1 가공부
를 포함하고,
상기 제1 레일에는 상기 일측 곡면과 대응하는 제1 가이드홈이 형성되어 있고, 상기 제1 가공부는 상기 제1 가이드홈을 따라 3차원 곡률운동을 하면서 상기 일측 곡면을 가공하며,
상기 제1 가공부는
상기 제1 가이드홈을 따라 이동할 수 있는 가이드몸체,
상기 가이드몸체와 분리 가능하게 결합되어 있고 상기 일측 곡면과 접할 수 있는 가공툴
을 포함하고,
상기 가이드몸체에는 외부로 돌출되어 상기 제1 가이드홈의 내측면에 접촉되는 볼이 간격을 두고 복수 결합되어 있는
복합재 공력면 가공 장치.
제1항에서,
상기 제1 가공부는, 상기 가이드몸체 또는 상기 가공툴과 연결된 손잡이를 더 포함하는, 복합재 공력면 가공 장치.
제2항에서,
상기 가공툴은
상기 가이드몸체와 분리 가능하게 결합된 연결부재, 그리고
상기 연결부재와 결합되어 상기 일측 곡면과 접하여 가공할 수 있는 팁
을 포함하는
복합재 공력면 가공 장치.
제3항에서,
상기 일측 곡면과 접하는 상기 팁의 부분은 상기 일측 곡면과 대응된 형상으로 형성되어 있는 복합재 공력면 가공 장치.
제2항에서,
상기 제1 가이드홈과 상기 가이드몸체의 사이에는 걸림턱과 걸림홈이 형성되어 있고, 상기 걸림턱이 상기 걸림홈에 걸리면서 상기 가이드몸체는 상기 제1 레일의 길이 방향을 따라 이동하는 복합재 공력면 가공 장치.
제1항에서,
상기 베이스에는 상기 블레이드가 놓이는 안치홈이 형성되어 있는 복합재 공력면 가공 장치.
제1항에서,
상기 베이스와 결합되어 상기 타측 곡면과 마주할 수 있는 제2 레일, 그리고
상기 제2 레일을 따라 이동할 수 있고 상기 타측 곡면과 접할 수 있는 제2 가공부
를 더 포함하며,
상기 제2 레일에는 상기 타측 곡면과 대응하는 제2 가이드홈이 형성되어 있는
복합재 공력면 가공 장치.
제7항에서,
상기 제1 레일과 상기 제2 레일은 상기 블레이드를 사이에 두고 비대칭으로 형성된 복합재 공력면 가공 장치.
제7항에서,
상기 제1 레일과 상기 제2 레일은 상기 블레이드를 사이에 두고 대칭으로 형성된 복합재 공력면 가공 장치.