KR100215108B1 - 강판의 곡면 가공 방법과 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 목적은 강판의 곡면 가공을 가열로 행함에 있어서, 모든 공정이 자동적으로 진행되어 작업자가 위험한 환경 하에 놓여지는 일이 없도록 개선한 강판의 곡면 가공 방법과 그 장치를 제공한다.

본 발명의 구성은 핀 지그 상에 적재된 강판의 상면으로 가열 수단이 적당 간격을 두고 대치되게 하고, 상기 가열 수단을 X-Y 구동시켜 소정의 궤적에 따라 주행되게 하여 상기 강판을 가열시키며, 상기 가열에 의한 강판의 쳐짐량을 핀 지그가 측정하여 송출되는 데이터와 상기 가열 수단과 강판 사이의 간격을 검출한 측정치를 컨트롤부가 연산 처리하여 상기 가열 수단의 주행 궤적 및 상기 가열 수단의 높이를 조절하면서 상기 강판이 만곡 성형되게 하는 것이다.

Description

강판의 곡면 가공 방법과 그 장치

본 발명은 선박 등과 같이 곡면을 가진 강판으로 만들어지는 제품에 특히 유용한 강판의 곡면 가공 방법과 그 장치에 관한 것이다.

선박의 건조에서, 선체의 외곽을 구성하는 부분은 강판을 이어 붙여 제조된다. 이때 강판은 부착 부위에 따른 적당한 곡률(비구면 곡률일 수도 있다)을 가지도록 만곡 형성되어야 한다.

강판의 만곡 형성 방법은 여러 가지로 시도될 수 있으나, 선박 건조용 강판은 길이 6 - 14m, 폭 1.2 - 2.8m, 두께 6 - 40mm 정도의 규격을 가지고 있기 때문에 대개는 롤러나 프레스 기법 또는 토오치 가열법을 적용하고 있다. 그런데 상기 롤러나 프레스 기법은 강판의 한쪽 방향으로만 곡면 가공할 수밖에 없는 한계가 있다.

반면에 토오치 가열 법은 가로 세로 방향으로임의 곡면을 부여할 수 있다는 이점이 있으나, 작업자가 토오치를 조작하면서 템플레이트 등으로 적정 만곡이 이루어질 때까지 측정하면서 행해야 하는 관계로 숙련 도를 갖추어야 하고, 게다가 토오치 불꽃에 의해 작업의 위험성이 높은 단점을 가지고 있다.

그러므로 본 발명의 목적은 강판의 곡면 가공을 가열로 행함에 있어서, 모든 공정이 자동적으로 진행되어 작업자가 위험한 환경 하에 놓여지는 일이 없도록 개선한 강판의 곡면 가공 방법과 그 장치를 제공함에 있다.

상기의 목적에 따라 본 발명은 핀 지그 상에 적재된 강판의 상면으로 가열 수단이 적당 간격을 두고 승강 가능하게 대치되고, 상기 가열 수단을 X-Y 구동시켜 소정의 궤적에 따라 주행되게 하여 상기 강판을 가열시키며, 상기 가열에 의한 강판의 쳐짐량을 핀 지그가 측정하여 송출되는 데이터와 상기 가열 수단과 강판 사이의 간격을 검출하여 높이 측정 부를 통해 입력되는 측정치와를 컨트롤 부가 연산 처리하여 상기 가열 수단의 주행 궤적 및 상기 가열 수단의 상하 위치를 조절하면서 상기 강판이 만곡 성형되게 함을 특징으로 하는 철판의 곡면 가공 방법을 제공한다.

또 상기 방법을 구현하는 장치로서, 본 발명은 대각선 방향으로 연장되는 두 개 축선의 교차점에 점 좌표를 이루도록 다수 배열된 핀 지그와; 이들 핀 지그의 일측변으로 평행 배열되는 1쌍의 레일과; 상기 레일 사이로 가로 걸쳐 배치되어서 상기 레일을 타고 이동 가능한 가이드 비임과; 상기 가이드 비임을 타고 주행 가능한 캐리어와; 이 캐리어에 탑재되어 종단의 가열 수단을 승강 이동시키는 승강 로드; 그리고 상기 핀 지그로부터 측정되는 강판의 곡률 측정 신호를 입력받아 이를 연산 처리하는 높이 측정 부와; 이 높이 측정 부의 출력 신호에 맞춰 상기 가이드 비임과 캐리어 및 승강 로드의 위치 이동을 제어하는 컨트롤 부로 구성된 철판의 곡면 가공 장치를 제공한다.

상술한 구성의 본 발명은 가열에 의한 강판의 쳐짐이 발생할 때에 이를 핀 지그가 즉각 검출하여 전기적 신호로 높이 측정 부에 입력시키게 되고, 사이 높이 측정 부는 입력된 데이터를 연산하여 신호를 출력한다. 이렇게 출력된 신호는 컨트롤 부에서 가열 수단의 주행 궤적 조절에 필요한 데이터로 이용된다.

따라서 상기 가열 수단은 강판의 만곡 진행에 맞춰서 가열에 요구되는 궤적이 조절되고, 또 한편으로 항상 강판에 직교하도록 자세 조절된다.

도 1은 본 발명의 방법을 구현하는 장치의 개략 사시도.

도 2는 본 발명의 방법을 설명하기 위한 사시도.

도 3은 본 발명 장치에서 지그 정반의 구성을 나타내는 사시도.

도 4는 도 3의 핀 지그의 사시도.

도 5는 핀 지그에 의한 강판의 곡률 측정 개념을 설명하는 도면.

도 6a, 6b, 6c는 핀 지그에 의한 곡률 측정 예를 나타내는 과정도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 기대 2: 레일

3: 가이드 비임 6: 캐리어

7: 승강 로드 8: 가열 수단

9: 지그 정반 10: 핀 지그

11: 강판 12: 높이 측정부

13: 컨트롤부 14: 구동 모터

이하 본 발명에 관련된 강판의 곡면 가공 방법과 그 장치의 일 실시 예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 방법을 구현하는 장치의 구성도이다.

중앙부가 일정의 공간으로 열려진 기대(1)의 일측 대향 변에는 1쌍의 레일(2)이 평행하게 배열되어 있다. 이 레일(2)에는 상기 기대(2)의 상방을 가로질러 배치되는 가이드 비임(3)이 탑재되어 있다. 이 가이드 비임(3)은 일 측에 부착된 모터(4)에 의해 자주 되는 것이다.

상기 가이드 비임(3)에는 캐리어(5)가 탑재되어서 역시 상기 가이드 비임(3)을 타고 슬라이드 이동할 수 있게 되어 있다.

상기 캐리어(5)도 모터(6)를 갖추고 있어서 스스로 이동할 수 있는 것이다. 그리고 캐리어(5)에는 상기 모터(6)외에 수직으로 연장 설치되어 승강 할 수 있는 승강 로드(7)가 장착되어 있고, 그 하단에는 통상의 가열 수단(8)이 설치되어 있다.

본 발명에서 가열 수단(8)은 가스, 레이저, 유도 전기 등이 적용될 수 있다.

또, 상기 승강 로드(7)의 이동은 랙과 피니언에 의한 이동 혹은 로드리스 실린더 등의 방법이 활용될 수 있다.

상기 기대(1)의 하측 방에는 지그 정반(9)이 위치한다.

지그 정반(9)에는 다수의 핀 지그(10)가 배열되는데, 이들은 대각선 방향으로 연장되는 두 개 축선의 교차점에 점 좌표를 이루도록 배치된다.

상기 핀 지그(10)의 상면에는 강판(11)이 놓여지고, 다시 그 상면으로 가열 수단(8)이 위치하게 된다.

도 2는 상기 핀 지그(10)를 통해 측정되는 데이터를 신호 처리하여 제어하는 계통을 나타내고 있다.

상기 승강 로드(7)의 하측 단에서 가열 수단(8)과 인접한 위치에는 거리 측정 센서(7a)가 부착되어 있고, 이 센서(7a)의 출력 신호는 높이 측정부(12)로 입력되어 연산되고, 그 결과치는 다시 컨트롤부(13)로 입력된다.

상기 컨트롤부(13)는 높이 측정부(12)의 출력 신호에 따라 상기 가이드 비임(3)과 캐리어(5)의 위치를 조절하여 소망하는 곡률로 강판(11)이 만곡 가공되도록 그 가열 궤적을 변화시켜 준다.

이러한 작용에서 상기 센서(7a)는 레이저 또는 초음파 거리 측정 센서 혹은 접촉식 거리 측정 센서가 적용될 수 있다.

도 3은 상기 지그 정반(9)의 상세 구성을 묘사하고 있다.

대각선 방향으로 연장된 2개 축선의 교차점에 점 좌표를 이루도록 배열된 다수의 핀 지그(10)는 신축 가능한 구조로 되어 있다.

도 4는 핀 지그(10)의 예를 나타내는 도면이며, 이것은 두 개의 직경이 다른 중공관체(10a)(10b)를 동축상으로 삽입 연결하되, 중심측 중공관체(10a)가 하측에 배치된 구동 모터(14)에 의해 승강할 수 있게 한 구성으로 되어 있다.

또, 핀 지그(10)의 중심측 중공관체(10a)는 첨예부에 센서(10c)를 갖추고 있어서 강판(11)과의 접촉 여부를 전기적 신호로 나타내게 되어 있다.

상기 센서(10c)는 압력 센서, 리미트 센서 등이 적용될 수 있다.

상기 핀 지그(10)의 상면으로 놓여지는 강판(11)은 초기에 수평상으로 유지되지만, 강판(11)의 가열이 거듭될수록 쳐져서 경사면을 이루게 되고, 이에 따라 해당 핀 지그(10)는 강판(11)과의 접촉을 유지하기 위하여 상승 작동되어 결과적으로 도 5의 도시와 같이 인접하는 두 개의 핀 지그(10)는 상호 높이에 차이를 두게 된다.

이러한 높이 차이는 구동 모터(14)의 구동수를 계수하고 연산하여 각도 α로 구해질 수 있으며, 이 각도 α는 곧 강판(11)의 곡률로 된다.

또, 상기 각도 α가 구해지면 상기 가열 수단(8)이 강판(11)의 표면에 수직을 이루도록 자세 조절된다.

상기 가열 수단(8)의 자세 조절을 위한 수단은 공지된 로봇 아암에서와 같은 다관절 축이 적용될 수 있다.

도 6은 본 발명의 방법에 따른 강판의 만곡 가공을 과정 별로 나타내고 있다.

도 6(a)의 도시와 같이 초기에 강판(11)은 수평상이고, 이것은 다수의 핀 지그(10) 상단에 의해 받쳐져 위치 고정된다.

이 때, 각 핀 지그(10)의 구동 모터(14)는 회전수가 0으로 세트된다.

도 1에 예시한 가열 수단(8)은 레일(2)을 타고 이동하는 가이드 비임(3)과 또 가이드 비임(3)을 타고 이동하는 캐리어(5)의 합동 작용으로 인하여 상기 강판(11)의 표면을 정해진 궤적에 따라 이동하면서 이를 가열시키게 된다.

가열이 진행되면서 강판(11)의 특정 부위는 서서히 만곡되고, 이에 따라 핀 지그(10) 중에는 도 6(b)의 도시와 같이 강판(11)과 간격을 두고 대치하게 되는 것이 생기며, 이 상태에서 해당 핀 지그(10)의 센서(10c)가 이를 검출하여 구동 모터(14)를 구동시키게 됨으로써 도 6(c)의 도시와 같이 즉시로 모든 핀 지그(10)의 선단이 강판(10)의 밑면에 접촉하고 있게 된다.

따라서 도 5를 통해 설명한 바 있는 높이 차가 검출되고, 이에 따라 강판(10)의 곡률이 측정된다.

이렇게 측정된 강판(11)의 곡률에 맞춰서 상기 컨트롤부(13)는 승강 로드(7)의 하측단에 설치된 가열 수단(8)의 자세를 조절하여 항상 상기 가열 수단(8)이 강판(11)에 대하여 수직을 이루도록 조절하여 준다.

이상 설명한 본 발명은 강판의 만곡 가공을 완전 자동으로 행할 수 있게 한 것이므로 생산성과 가공 정밀도가 높게 되는 이점이 있고, 게다가 종래의 토오치 가열에 비하여 작업자가 위험한 토오치를 조작하지 않아도 되기 때문에 산업 재해까지 예방할 수 있는 효과를 가지고 있다.

Claims (6)

1. 핀 지그 상에 적재된 강판의 상면으로 가열 수단이 적당 간격을 두고 승강 가능하게 대치되고, 상기 가열 수단을 X-Y 구동시켜 소정의 궤적에 따라 주행되게 하여 상기 강판을 가열시키며, 상기 가열에 의한 강판의 쳐짐량을 핀 지그가 측정하여 송출되는 데이터와 상기 가열 수단과 강판 사이의 간격을 검출하여 높이 측정부를 통해 입력되는 측정치와를 컨트롤부가 연산 처리하여 상기 가열 수단의 주행 궤적 및 상기 가열 수단의 상하 위치를 조절하면서 상기 강판이 만곡 성형되게 함을 특징으로 하는 철판의 곡면 가공 방법.
2. 대각선 방향으로 연장되는 두 개 축선의 교차점에 점 좌표를 이루도록 다수 배열된 핀 지그와; 이들 핀 지그의 일측변으로 평행 배열되는 1쌍의 레일과; 상기 레일 사이로 가로 걸쳐 배치되어서 상기 레일을 타고 이동 가능한 가이드 비임과; 상기 가이드 비임을 타고 주행 가능한 캐리어와; 이 캐리어에 탑재되어 종단의 가열 수단을 승강 이동시키는 승강 로드; 그리고 상기 핀 지그로부터 측정되는 강판의 곡률 측정 신호를 입력받아 이를 연산 처리하는 높이 측정부와; 이 높이 측정부의 출력 신호에 맞춰 상기 가이드 비임과 캐리어 및 승강 로드의 위치 이동을 제어하는 컨트롤부로 구성된 철판의 곡면 가공 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 핀 지그는 동심상으로 삽입 연결되는 2개의 중공관체로 이루어지고, 중심의 중공관체는 구동 모터에 의해 승강 가능하게 배치함과 아울러 그 선단부에 센서를 갖춘 구성으로 됨을 특징으로 하는 철판의 곡면 가공 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 센서는 압력 센서 또는 리미트 센서에서 선택된 하나로 되는 것임을 특징으로 하는 철판의 곡면 가공 장치.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 승강 로드는 하단에 가열 수단을 갖춘 구성으로 됨을 특징으로 하는 철판의 곡면 가공 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 가열 수단은 통상의 로봇 아암을 개재하여 설치되는 구성으로 됨을 특징으로 하는 철판의 곡면 가공 장치.