KR101036660B1 - Line heating system for initial imposed deformation condition and method thereof - Google Patents
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Abstract
강판의 강제 변형을 고려한 선상 가열 방법 및 그 장치가 제공된다. 본 발명에 따른 강판의 강제 변형을 고려한 선상 가열 방법은, 현재 가공중인 강판을 계측하고, 상기 강판의 설계 형상 및 현재 가공 중인 상기 강판의 계측된 형상 정보를 입력하는 단계, 상기 강판의 구속 및 강제 변형 위치를 계산하는 단계, 상기 강판의 구속 위치에 따른 상기 강판의 강제 각변형량을 계산하는 단계, 상기 계산된 강제 각변형량에 따라 상기 강판의 가열선의 위치 및 세기를 설정하는 단계 및 상기 설정된 가열선의 위치 및 세기에 따라 곡면을 가공하는 단계를 포함하여, 강판의 강제 변형을 고려하지 않은 선상 가열 방법보다 적은 수의 가열선으로 선상 가열을 수행함으로써 보다 효율적으로 강판을 열간 가공할 수 있다.Provided are a linear heating method and a device thereof in consideration of forced deformation of a steel sheet. The linear heating method in consideration of the forced deformation of the steel sheet according to the present invention comprises the steps of measuring the steel sheet currently being processed, inputting the design shape of the steel sheet and the measured shape information of the steel sheet currently being processed, restraint and forcing of the steel sheet Calculating a deformation position, calculating a forced angular deformation amount of the steel sheet according to the restraint position of the steel sheet, setting a position and intensity of a heating wire of the steel sheet according to the calculated forced angular deformation amount, and The steel sheet may be hot worked more efficiently by performing the linear heating with fewer heating lines than the linear heating method without considering the forced deformation of the steel sheet, including the step of processing the curved surface according to the position and strength.
선상 가열, 강판, 열간 가공, 구속, 도그 Linear heating, steel plate, hot working, restraint, dog
Description
본 발명은 선상 가열 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 강제 변형을 고려한 선상 가열 방법 및 그 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a linear heating method and a device thereof, and more particularly, to a linear heating method and a device in consideration of forced deformation.
선박의 곡면 선체는 유체역학, 구조역학, 진동 등의 엔지니어링 기술을 바탕으로 설계된 3차원 곡면으로, 일정 두께 철판을 가공하여 제작되며, 선체 외판의 가공 정밀도는 선박 전체의 설계 성능을 좌우한다고 할 수 있다. The curved hull of a ship is a three-dimensional curved surface designed based on engineering techniques such as fluid mechanics, structural mechanics, and vibration. It is manufactured by processing a certain thickness of steel plate, and the precision of hull shell plating determines the design performance of the entire ship. have.
이 때, 외판의 3차원 형상으로의 가공은 크게 2단계 방법을 사용하는데, 2단계 방법은 프레스(Press)나 롤러(Roller) 등을 통한 기계적인 1차 냉간 가공과 철판에 가스 토치 등으로 열을 가해 가공하는 2차 열간 가공으로 나누어진다. At this time, the machining of the outer plate into three-dimensional shape is largely using a two-step method, the two-step method is a mechanical primary cold working through a press or a roller (roller), etc. and heat with a gas torch, etc. It is divided into secondary hot working which is processed by adding.
냉간 가공은 롤 프레스(roll press) 나 멀티 프레스(multi press) 또는 벤딩 프레스 (bending press) 등을 이용하여 곡을 만드는 방법으로서, 현재 대부분의 조선소에서는 전개 가능한 형상을 만들기 위해 주로 사용된다. 이러한 전개 가능한 형상은 절단된 평판을 면내 수축이나 팽창 없이 단순 굽힘 변형만으로 만들 수 있는 형상을 의미한다.Cold work is a method of making a piece using a roll press, a multi press, or a bending press, which is currently used in most shipyards to create a deployable shape. Such a deployable shape refers to a shape that can make a cut plate by simple bending deformation without in-plane shrinkage or expansion.
열간 가공은 가스 토치(gas torch) 및 고주파 유도가열 장치 등의 열원을 사용하여 철판(강판)에 열(熱)을 주어 수축, 팽창, 굽힘 변형을 일으켜 강판을 3차원 곡면형상으로 만드는 과정이다. Hot working is a process of producing a three-dimensional curved steel sheet by causing heat, such as gas torch and high frequency induction heating device, to give heat to the steel sheet (shrinkage), causing shrinkage, expansion, and bending deformation.
이 때, 열간 가공에서의 수축과 팽창은 특정한 방향성을 가지고 발생하지 않는 물리/역학적인 특성이 있다. 따라서 열강 가공 과정에서는 특정방향의 변형을 유발하거나, 또는 억제시켜야만 설계된 목적 곡면 제작이 가능하다. At this time, shrinkage and expansion in hot working have physical / mechanical characteristics that do not occur with a specific orientation. Therefore, in the process of hot steel processing, it is possible to produce the desired curved surface only by inducing or suppressing deformation in a specific direction.
따라서, 열간 가공을 통하여 강판을 원하는 형상으로 가공하기 위하여는 열간 가공되는 과정에서 강판(鋼板)의 적합한 위치에 적절한 열량을 투입하여야 할 뿐만 아니라 적합한 위치에 강제적인 경계조건(Boundary)등이 반드시 필요하다. Therefore, in order to process the steel plate into a desired shape through hot working, not only the appropriate amount of heat should be input to the proper position of the steel sheet during hot working but also the boundary condition (Boundary) is necessary at the proper position. Do.
이와 같은 2차 열간 가공 작업은 일반적으로 강판의 적합한 위치에 가열선을 그은 후 가열선에 적절한 열을 가함으로써 이루어진다. 이 때, 이와 같은 작업들은 주로 수동으로 이루어지며 작업기량이 10년 이상인 고도의 기능을 갖는 작업자가 주로 하는 어려운 작업이다.Such secondary hot working is generally accomplished by drawing a heating wire at a suitable position of the steel sheet and then applying appropriate heat to the heating wire. At this time, such work is mainly a manual work and is a difficult task mainly performed by a worker with a high function of more than 10 years working skills.
한편, 선박의 곡면 외판은 곡면의 가우스 곡률에 따라 크게 Concave(내종곡)형(가우스 곡률 > 0), Saddle(외종곡)형(가우스 곡률 < 0), 실린더 형 (가우스 곡률 = 0)으로 나눌 수 있다. Concave 형은 다시 순수 Concave와 Twist(비틀림) 형으로 구분지어 질 수 있다. 대부분의 조선업체에서는 이러한 곡면형상에 따라 열간 가공 방법을 다르게 하여 작업자에 의한 수동 가열을 통하여 최종 형상을 제작하고 있다. Meanwhile, the curved shell of a ship is divided into Concave type (Gaussian curvature> 0), Saddle type (Gaussian curvature <0), and cylinder type (Gaussian curvature = 0) according to the curved Gaussian curvature. Can be. Concave types can be further divided into pure Concave and Twist types. Most shipbuilders manufacture the final shape through manual heating by the operator by changing the hot working method according to this curved shape.
그 방법은 크게 선상 가열(Line Heating)과 삼각 가열(Triangularity Heating)로 나뉘어진다. The method is largely divided into line heating and triangularity heating.
선상 가열법은 강판(鋼板)의 표면을 가스(Gas)를 주 열원으로 직선 또는 임의 곡선 형태로 가열하고, 냉각하여 나감으로써 판에 굽힘을 발생시키는 방법이다. The linear heating method is a method of bending a plate by heating gas (Gas) in a straight or arbitrary curve form as a main heat source and cooling the surface of the steel sheet.
삼각 가열법(부분 가열법)은 강판의 가장자리를 국부적으로 가열하고, 냉각시켜 수축을 유발시키는 방법으로, 냉각을 시킴으로써 열이 다른 부위로 전달되는 것을 막아 국부적인 면내의 수축(inplane Deformation)을 유도하는 방법이다. 가열 표면 형상이 삼각형에 가까워 삼각가열(Triangular Heating)이라 불리우고 있다. Triangular heating (partial heating) is a method of locally heating the edge of a steel sheet and cooling it to cause shrinkage. By cooling, heat is prevented from being transferred to other parts, thereby inducing local inplane deformation. That's how. Since the heating surface is close to a triangle, it is called triangular heating.
이와 같은 선상 가열 및 삼각 가열을 포함하는 현재까지의 곡면 외판의 열간 가공작업은 앞서 설명한 바와 같이 전적으로 가스 열원을 사용하여 숙련된 고기량 기술인력의 수작업에 의존하므로 작업속도 향상 및 정도 향상에 한계가 있다. As described above, the hot working of the curved shell and shell plates, including the linear heating and the triangular heating, depends entirely on the manual labor of skilled meat mass technicians using a gas heat source. have.
또한 작업자간의 기량차나 작업방식이 상이하여 작업 표준화 및 기술 전수도 어려워 저기량자는 더욱 어려움을 겪는 공정이다. In addition, due to the differences in skills and working methods among workers, it is difficult to standardize work and transfer skills.
이에 열간 가공 작업의 자동화가 필요하게 되었으며 이를 해결하기 위한 여러가지 선행기술이 소개, 개발되었다. 이와 같은 선행 기술로는 출원번호 제10-2002-0071131호, 제10-1998-0007332호, 제10-2004-7014619호. 10-2007-0053225호 등이 있다. This necessitates the automation of hot machining operations and various prior arts have been introduced and developed to solve this problem. Such prior arts include Application Nos. 10-2002-0071131, 10-1998-0007332, and 10-2004-7014619. 10-2007-0053225, and the like.
이와 같은 선행 기술에서는 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 임의 영역에 열을 가해줄 경우 두께에 따른 온도 분포에 따라 온도 편차가 발생하게 됨에 따라 각변형이 발생하는 과정을 이용하여 열간 가공을 수행하도록 한다. In the prior art, as shown in FIGS. 1A to 1C, when heat is applied to an arbitrary region, a temperature deviation occurs according to a temperature distribution according to thickness, and thus hot processing is performed using a process in which angular deformation occurs. Do it.
보다 상세히, 도 1a에 도시된 편평한 강판의 일 영역에 열을 가하여 주면, 도 1b와 같이 각변형이 발생하게 된다. 도 1b에서와 같이 1회 가열로서 얻을 수 있는 각변형이 a radian이고, 중첩의 원리가 적용된다고 가정하여 3회 가열을 실시한다면 그림 1c와 같이 3a radian의 최종 변형을 얻을 수 있다.In more detail, when heat is applied to one region of the flat steel sheet shown in FIG. 1A, angular deformation occurs as shown in FIG. 1B. As shown in FIG. 1B, if the angular deformation obtained as a single heating is a radian and the heating principle is applied three times assuming that the principle of superposition is applied, the final deformation of the 3a radian can be obtained as shown in FIG. 1C.
도 2는 강제 변형이 없는 상태에서 열원(Gas 가열 or 고주파 유도가열)에 따른 강재(AH32, Mild steel)의 변형특성을 나타내고 있다.Figure 2 shows the deformation characteristics of the steel (AH32, Mild steel) according to the heat source (Gas heating or high frequency induction heating) in the absence of forced deformation.
공지된 대부분의 열간 가공 자동화를 위한 가공정보 생성 시스템은 상기와 같이 강판에 열을 가할 경우 발생하게 되는 각변형 조건만을 고려하여 가공하고자 하는 강판의 변형 특성을 추출하고, 이를 활용하여 가열위치, 가열속도 등의 가공정보를 계산하여 열간 가공 작업을 수행하도록 한다.Most known processing information generating systems for automating hot processing extract the deformation characteristics of the steel sheet to be processed by considering only the angular deformation conditions that occur when heat is applied to the steel sheet as described above. Calculate machining information such as hot work.
그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 열간 가공은 투입된 열에 의하여 수축-팽창과정을 통하여 변형을 일으키게 되는데, 수축과 팽창은 특정한 방향성을 가지고 발생하지 않는 물리/역학적인 특성이 있다. However, as described above, hot working causes deformation through shrinkage-expansion by heat input, which has physical / dynamic properties that do not occur with a specific orientation.
따라서 열간 가공 과정에서는 가공하고자 하는 강판의 특정 방향의 변형을 유발하거나, 또는 억제시켜야만 설계된 목적곡면 제작이 가능하다. 이는 열 가공되는 과정에서 강판(鋼板)의 적합한 위치에 적절한 열량 투입뿐만 아니라 적합한 위치에 강제적인 경계조건(Boundary) 등이 반드시 필요하다는 것을 의미한다. Therefore, in the hot working process, it is possible to produce a designed target surface only by inducing or suppressing deformation of a specific direction of the steel sheet to be processed. This means that not only the appropriate amount of heat input at the proper position of the steel sheet in the process of heat processing, but also the mandatory boundary condition (Boundary) at the proper position is necessary.
이 때, 강제적인 경계조건이란 열 가공되는 강판의 일 위치에 강제적인 힘을 제공하여 강판의 열간 가공에 따른 변형에도 불구하고 변형이 일어나지 않거나 혹 은 변형이 더 많이 일어날 수 있도록 하는 강제 변형 조건을 의미한다.At this time, the forced boundary condition is a forced deformation condition that provides a forced force to a position of the steel sheet to be thermally processed so that deformation does not occur or more deformation occurs despite deformation due to hot working of the steel sheet. it means.
강판의 열간 가공시 이와 같은 강제 변형이 고려되었을 때의 변형효과를 도면을 달리하여 살펴본다. The deformation effect when such forced deformation is considered in the hot working of the steel sheet will be described by different drawings.
도 3a 내지 3d는 도 1a 내지 1c에서와 같이 a radian을 발생시킬 수 있는 열원으로 3회 가열하는 방식이며, 초기 강제 변형 b radian이 추가된 상태로 가열되는 강판이 변형되는 과정을 도시한 도면이다.3A to 3D illustrate a method of heating three times with a heat source capable of generating a radian, as shown in FIGS. 1A to 1C, and a process of deforming a steel sheet heated with an initial forced deformation b radian added thereto. .
도 3a처럼 탄성영역에서 강재의 끝부분에 윗방향으로 힘을 주면 b radian 만큼의 강제 변형이 발생한다. 이 때, 도 1b에서 a radian의 각변형을 유도할 수 있는 열량으로 도 3b와 같이 열을 가한 후에 발생된 각변형을 도 3c에서와 같이 c radian( c > a )이라고 규정한다.As shown in FIG. 3a, when the force is applied upward to the end of the steel in the elastic region, a forced deformation as much as b radian occurs. At this time, the angular deformation generated after applying heat as shown in FIG. 3B as the amount of heat capable of inducing the angular deformation of a radian in FIG. 1B is defined as c radian (c> a) as shown in FIG. 3C.
이때 각도 c와 각도 b의 크기에 따라 다음과 같은 경우를 고려해 볼 수 있다. In this case, the following cases may be considered according to the magnitudes of the angle c and the angle b.
먼저, c > b 일 경우이다. c > b 일 경우는 강제 탄성변형(b radian)이 가열작업에 의한 100% 탄성응력 제거와 추가적인 소성변형 발생에 의해 최종적으로 c radian의 각변형이 발생한 경우이다. 이 경우는 강제 변형을 위해 가해진 힘이 제거된 상태로서, 힘을 유지하기 위해 사용되는 반목이 단순히 지지 역할을 수행한다. 이후 2회의 가열은 강제 변형이 없는 상태이므로 중첩의 원리에 의해 2a radian이 발생하게 되고, 최종 변형은 (2a+c) radian이 발생하게 되어, 3a의 각변형이 발생한 도 1의 변형보다는 큰 최종 변형을 얻을 수 있다.(case 1)First, c> b. In the case of c> b, the forced radiance is the final angular deformation of c radian due to the removal of 100% elastic stress by heating and the occurrence of additional plastic deformation. In this case, the force exerted for the forced deformation is removed, and the antagonism used to maintain the force simply serves as a support. After 2 heating, there is no forced deformation, so the 2a radian is generated by the principle of superposition, and the final deformation is (2a + c) radian, and the final deformation is larger than the deformation of FIG. 1 where the angular deformation of 3a occurs. You can get (case 1)
다음으로, c < b 인 경우이다. c < b 인 경우는 가열작업에 의해 탄성응력 이 완벽하게 제거되지 않고 남아 있어 강제 변형을 완벽하게 제거하지 못한 상태이다. 이때에는 힘을 제거하면 일부 강제 탄성 변형이 회복될 수 있으며, 반목은 여전히 위쪽 방향으로 힘을 가하는 상태에 놓여 있다. 초기 강제 변형에 의한 b radian 보다는 작은 강제 변형이 여전히 남아 있는 상태에서 가열을 수행하게 되면 다시 a radian 보다는 큰 d radian의 각변형이 유발된다.(case 2) Next, when c <b. In the case of c <탄성 b, the elastic stress is not completely removed by the heating operation and the forced deformation is not completely removed. At this time, some forced elastic deformation can be recovered by removing the force, and the antagonism is still in the upward direction. If heating is performed while the smaller coercive force remains less than the initial radiant coercion, the angular deformation of the d radian larger than the a radian is caused again (case 2).
이 때, c+d > b 인 경우 2회 가열된 상황에서 강제 변형의 효과는 사라지게 되며, 3회째 가열에 의해 발생되는 a radian의 각변형을 포함하여 최종 각변형은 도 3d와 같이 (c+d+a)가 된다.(case 3)At this time, when c + d> d b, the effect of the forced deformation disappears when heated twice, and the final angular deformation including the angular deformation of the a radian generated by the third heating is performed as shown in FIG. (a) (case 3)
여기서, 다시 c+d < b 인 경우에는, 마지막 가열을 하면 다시 e radian(e>a)의 각변형이 발생한다고 하면, 최종 변형량은 (c+d+e)가 된다. Here, in the case of c + d <b again, if the angular deformation of e radian (e> a) occurs again after the last heating, the final deformation amount is (c + d + e).
만일, 초기 강제 변형 b가 탄성 영역 내에서 충분히 클 경우에는 c+d+e < b인 상황이 발생할 수 있다. If the initial forced deformation b is sufficiently large in the elastic region, a situation where c + d + e <μb may occur.
이러한 과정을 종합하여 도 1에서의 최종 각변형(3a radian)과 비교하였을 때 강제 변형을 고려한 가열에서의 case 1,2 및 3 의 최종 변형량은 (각변형 c, d 및 e는 각변형 a보다 크기 때문에) 항상 3a 보다는 크게 발생하게 된다. 따라서, 강제 변형을 준 경우가, 강제 변형을 주지 않은 경우보다 효율적으로, 즉 보다 큰 각변형을 유발하게 됨을 알 수 있다.Taken together, the final strains of
이와 같은 강제 변형을 강판의 열간 가공에 적용하기 위하여, 실제로 현재 수작업 방식에서는 강판의 구속을 위하여 도그(dog)라 불리우는 "ㄱ"자 모양의 걸쇠와 나무(大변형) 및 금속(小변형) 반목을 사용하여 적절한 위치에 구속 및 지 지(supporting) 등의 경계조건을 부여하여 작업을 수행하고 있다. 이 때, 반목이란 나무 또는 금속재질로서 쐐기 형태의 도구로서, 도그와 함께 짝을 이루어, 강판을 단순 지지하거나, 강제 변형된 강판을 강제 지지하는 용도로 사용된다. In order to apply such forced deformation to the hot working of steel sheet, in fact, in the current manual method, the "b" shaped clasp and the wooden (small strain) and metal (small strain) antagonist called dog for the restraint of the steel sheet. The work is carried out by imposing boundary conditions such as restraint and support at the appropriate position. At this time, the banjo is a tool of the wedge shape as a wood or metal material, paired with the dog, is used for the purpose of simply supporting the steel sheet or forcibly supporting the steel sheet deformed by force.
여기서 강제 변형된 강판을 강제 지지 한다는 것은, 작업자가 열을 통하여 강판을 가공할 때 변형을 쉽고, 빠르게 일으키기 위하여 강판에 힘을 주어 일정부분 탄성변형을 일으킨 후에 열을 가하여 목적하는 방향으로의 소성변형을 유발하는 것이다. 이때 강제 변형된 부분을 유지시키는 역할을 반목이 수행하게 된다. 즉, 도그를 사용하여 특정부위를 고정하고, 일정부분에 힘을 주어 강판에 강제 탄성 변형시킨 후 이 곳을 유지시키는 역할을 반목이 수행하는 것이다. Here, forcibly supporting the steel sheet which is forcibly deformed is easy for the worker to process the steel sheet through heat, and in order to cause the steel sheet to give a force to the steel sheet to cause a certain part of elastic deformation, and then heat is applied to the plastic deformation in the desired direction. Will cause. At this time, the antagonist plays the role of maintaining the forced deformation part. In other words, using a dog to fix a specific part, by applying a force to a certain portion to force the elastic deformation of the steel sheet to maintain the place that the antagonist performs.
이와 같이 수작업 방식에서는 강제 변형을 고려하여 강판을 강제 지지하도록 하는 경우가 있었으나, 이와 같은 작업은 모두 숙련된 작업자의 경험에 의한 방법에 의존하고 있었으며, 현재까지 제안된 여러 곡면 가공방법이나 시스템에서는 강판에 강제 변형을 고려한 상태에서 강판의 가열 위치 및 가열 조건 등의 가공정보를 결정하는 방법에 대해서 언급된 바가 없었다. 따라서, 강판의 곡면 가공시 강제 변형을 고려한 강판의 가열 위치 및 가열 조건 등의 가공 정보를 결정하기 위한 방법을 개발해야 할 필요성이 있다.As such, in some manual methods, steel sheets were forced to be supported in consideration of forced deformation, but all of these tasks were dependent on the method of experienced workers. There is no mention of the method of determining the processing information such as heating position and heating condition of the steel sheet in consideration of forced deformation. Therefore, there is a need to develop a method for determining processing information such as heating position and heating conditions of steel sheet in consideration of forced deformation during steel sheet bending.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 따라 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 자동화된 열간 가공 작업을 수행함에 있어, 작업의 효율을 높이기 위하여 강판에 강제 변형을 일으켰을 경우의 경계조건을 고려한 선상 가열 방법 및 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made in accordance with the necessity as described above, the object of the present invention is to perform a linear hot working operation, the linear heating method considering the boundary conditions in the case of forced deformation of the steel sheet in order to increase the efficiency of the work and It is to provide a device.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 강판의 강제 변형을 고려한 선상 가열 방법으로서, 현재 가공중인 강판을 계측하고, 상기 강판의 설계 형상 및 현재 가공 중인 상기 강판의 계측된 형상 정보를 입력하는 단계, 상기 강판의 구속 및 강제 변형 위치를 계산하는 단계, 상기 강판의 구속 위치에 따른 상기 강판의 강제 각변형량을 계산하는 단계, 상기 계산된 강제 각변형량에 따라 상기 강판의 가열선의 위치 및 세기를 계산하는 단계 및 상기 계산된 가열선의 위치 및 세기에 따라 곡면을 가공하는 단계를 포함하는, 강판의 강제 변형을 고려한 선상 가열 방법이 제공된다.In order to achieve the above object, according to the present invention, as a linear heating method in consideration of the forced deformation of the steel sheet, measuring the steel sheet currently being processed, input the design shape of the steel sheet and the measured shape information of the steel sheet currently being processed Calculating a restraint and a forced strain position of the steel sheet; calculating a forced angular strain amount of the steel sheet according to the restraint position of the steel sheet; and position and strength of a heating line of the steel sheet according to the calculated forced angular strain amount. Provided is a linear heating method in consideration of the forced deformation of the steel sheet, including the step of calculating and processing the curved surface according to the calculated position and strength of the heating wire.
이 때, 본 발명에 따르면, 상기 강제 각변형량은 상기 강판의 탄성 영역 내의 강제 각변형량과 하중에 의한 임계 강제 각변형량을 비교하여 그 중 작은 값으로 선택된다. At this time, according to the present invention, the forced angular deformation amount is selected to a smaller value by comparing the forced angular deformation amount in the elastic region of the steel sheet with the critical forced angular deformation amount due to the load.
이 때, 본 발명에 따르면, 상기 강판의 구속 위치 및 강제 변형 위치를 계산하는 단계 이전에, 상기 현재 가공 중인 강판의 구속 및 강제 변형 사용여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. At this time, according to the present invention, before the step of calculating the restraint position and the forced deformation position of the steel sheet, may further comprise the step of determining whether to use the restraint and forced deformation of the steel sheet currently being processed.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 곡면을 가공하는 단계 이후에 상기 설계 형상 과 상기 현재 가공 중인 형상의 일치 여부를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이 때, 상기 설계 형상과 상기 현재 가공 중인 형상이 일치할 경우 가공 작업을 완료하고, 상기 설계 형상과 상기 현재 가공 중인 형상이 일치하지 않는 경우, 상기 현재 가공중인 강판을 계측하고, 상기 강판의 설계 형상 및 현재 가공 중인 상기 강판의 계측된 형상 정보를 입력하는 단계부터 반복할 수 있다. In addition, according to the present invention, after the step of processing the curved surface may further comprise the step of checking whether the design shape and the shape being processed currently, wherein, the design shape and the shape currently being processed If the match is completed, the machining operation is completed, and if the design shape and the shape currently being processed do not match, the currently processed steel sheet is measured, and the design shape of the steel sheet and the measured shape information of the steel sheet currently being processed. You can repeat from the step of inputting.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 가열선의 위치 및 세기를 계산하는 단계는, 상기 강제 각변형량에 따른 강판 가공 후 강판의 잔류 강제 각변형량을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 때, 상기 잔류 강제 각변형량을 계산하는 단계에서, 상기 잔류 강제 각변형량이 존재하는 경우, 상기 잔류 강제 각변형량이 없어질 때까지 추가적으로 가열선의 위치 및 세기를 계산할 수 있다. Further, according to the present invention, the step of calculating the position and strength of the heating wire, may further comprise the step of calculating the residual forced angular deformation of the steel sheet after the steel sheet processing according to the forced angular deformation amount, wherein the residual In the step of calculating the forced angular deformation amount, if the residual forced angular deformation amount is present, it is possible to additionally calculate the position and intensity of the heating line until the residual forced angular deformation amount disappears.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 가열선의 위치 및 세기를 계산하는 단계는, 상기 잔류 강제 변형을 계산하는 단계에서 잔류 강제 변형이 없을 경우, 상기 강판의 강제 변형을 미 고려한 각 변형량을 계산하는 단계, 상기 강제 변형을 미 고려한 각 변형량에 따른 가열 세기 및 가열 위치를 결정하는 단계 및 가열 정보 생성 완료 여부를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다. Further, according to the present invention, the step of calculating the position and strength of the heating wire, if there is no residual coercion in the step of calculating the residual coercion, calculating the amount of deformation without considering the forced strain of the steel sheet, The method may further include determining a heating intensity and a heating position according to each deformation amount without considering the forced deformation and confirming whether the heating information is generated.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 강판의 강제 변형을 고려한 선상 가열 장ㅇ치로서, 가공 중인 강판의 형상과 가공 정보를 측정하는 측정부, 상기 측정부로부터 측정된 측정 정보와 가공정보 및 목적하는 강판의 설계 형상 정보를 저장하는 데이터 베이스, 상기 데이터 베이스에 저장된 측정 정보와 목적하는 강판의 설계 형상 정보를 이용하여 상기 강판의 곡면 정합 및 변형률 계산을 수행하고, 상기 강판의 구속 및 강제 변형 위치를 계산하며, 상기 강판의 강제 각변형량을 계산하고, 상기 강제 각변형량에 따른 가열 정보를 계산하는 가열 정보 계산부, 상기 가열 정보 계산부에서 계산된 강판의 구속 및 강제 변형 위치에 따라 강판을 구속 및 강제 변형하는, 강판 구속 및 강제 변형 장치 및 상기 가열 정보 계산부에서 계산된 가열 정보에 따라 강판을 곡면 가공하는 곡면 가공 장치를 포함하는, 강판의 강제 변형을 고려한 선상 가열 장치가 제공된다. According to another aspect of the present invention, as a linear heating apparatus in consideration of the forced deformation of the steel sheet, a measuring unit for measuring the shape and processing information of the steel sheet being processed, the measurement information and processing information and the target steel sheet measured from the measuring unit A surface storing the design shape information of the steel sheet, using the measurement information stored in the database and the design shape information of the target steel sheet to calculate the surface registration and strain of the steel sheet, and calculate the restraint and force strain position of the steel sheet And a heating information calculator configured to calculate the forced angular strain of the steel sheet and calculate heating information according to the forced angular strain, and to constrain and force the steel sheet according to the restraint and forced strain positions of the steel sheet calculated by the heating information calculator. Deform the steel sheet according to the steel sheet restraint and force deformation apparatus and the heating information calculated by the heating information calculation unit. The surface heating device board, taking into account the deformation force of the steel sheet comprising a surface processing apparatus for processing is provided.
이 때, 본 발명의 다른 측면에 따른 선상 가열 장치는 상기 가열 정보 계산부에서 계산된 가열 정보를 저장하는 저장부 및 상기 가열 정보를 출력하는 출력부 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.At this time, the linear heating apparatus according to another aspect of the present invention may further include at least one of a storage unit for storing the heating information calculated by the heating information calculation unit and an output unit for outputting the heating information.
본 발명에 따르면, 강판의 선상 가열시 강제 변형을 고려함으로써 강제 변형을 고려하지 않는 경우와 비교할 때, 보다 적은 수의 가열선을 생성하면서도 빠른 시간 안에 설계 형상으로의 강판 가공이 가능하다. According to the present invention, compared to the case where the forced deformation is not considered by considering the forced deformation during linear heating of the steel sheet, the steel sheet can be processed into a design shape in a short time while generating fewer heating wires.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 변형을 고려한 선상 가열 방법 및 장치에 대하여 설명한다. 이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 선상 가열 방법 및 장치를 설명함에 있어 이하에서는 본 발명의 일 실시예의 구성 중 종래 기술에 개시된 내용 및 일반적으로 알려진 내용에 대한 설명은 상세하게 설명하지 않거나 간단하게 설명하고, 종래 기술에서 설명하고 있지 않은 본 발명의 특징적인 내용을 보다 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, a linear heating method and apparatus in consideration of forced deformation according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. At this time, in the description of the linear heating method and apparatus according to an embodiment of the present invention in the following description of the contents disclosed in the prior art and generally known contents of the configuration of an embodiment of the present invention will not be described in detail or simple It will be described in detail, and will be described in more detail the features of the present invention that are not described in the prior art.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 변형을 고려한 선상 가열 장치를 도시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating a linear heating apparatus considering forced deformation according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 변형을 고려한 선상 가열 장치(1)는, 가공 중인 강판의 형상을 측정하는 측정부(10), 상기 측정부(10)로부터 측정된 측정 정보 및 목적하는 강판의 설계 형상 정보를 저장하는 데이터 베이스(20), 상기 데이터 베이스(20)에 저장된 측정 정보와 목적하는 강판의 설계 형상 정보를 이용하여 강제 변형에 따른 가열 정보를 계산하는 가열 정보 계산부(30), 상기 가열 정보 계산부(30)에서 계산된 강판의 구속 및 강제 변형 위치에 따라 강판을 구속 및 강제 변형하는 강판 구속 및 강제 변형 장치(40), 그리고 상기 가열 정보 계산부(30)에서 계산된 가열 정보에 따라 강판을 곡면 가공하는 곡면 가공 장치(50)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the
보다 상세히, 측정부(10)는 가공 중인 강판의 가공 중인 형상 정보를 측정하기 위한 계측 장치를 포함한다. 이와 같은 계측 장치는 현재 가공 중인 강판의 형상 및 치수 등을 측정하도록 형성된다. In more detail, the measuring
이 때, 가공 중인 강판은, 강판이 가공되는 동안 지속적으로 혹은 주기적으로 강판의 형상 정보가 측정될 수 있으며, 이와 같이 지속적으로 혹은 주기적으로 측정된 형상 정보는 측정 후의 강판 가공을 위한 정보로서 이용가능하도록 데이터 베이스(20)에 저장된다. At this time, the steel sheet being processed, the shape information of the steel sheet can be measured continuously or periodically while the steel sheet is processed, the shape information measured continuously or periodically can be used as information for processing the steel sheet after the measurement To be stored in the
데이터 베이스(20)는, 측정 장치에 의하여 측정된 강판의 형상 정보 및 목적 하는 강판의 설계 형상 정보를 저장하도록 형성된다. 이와 같은 설계 형상 정보는 CAD 프로그램을 통하여 강판이 최종적으로 가공되어야 하는 설계 형상을 미리 결정하여 둠으로써 제공될 수 있다. The
가열 정보 계산부(30)는 본 발명의 일 실시예에 따른 강판의 강제 변형을 고려한 선상 가열 방법을 구현하기 위한 복수의 장치들, 예를 들어, 강판 구속 및 강제 변형 장치(40)와 강판을 가열하는 곡면 가공 장치(50)에 필요한 정보를 생성하고 생성된 가공 정보를 각각의 장치들에 전송하여 각각의 장치들이 상기 가공 정보에 따라 작동함으로써 강판의 강제 변형에 따른 선상 가열이 이루어질 수 있도록 하기 위한 구성요소이다. The heating
이를 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르면, 가열 정보 계산부(30)는 상기 데이터 베이스에 저장된 측정 정보와 목적하는 강판의 설계 형상 정보를 이용하여 강판의 곡면 정합 및 변형률을 계산하고, 강판 구속 및 강제 변형 위치를 계산하여 강판의 강제 각변형량을 계산하고, 상기 강제 각변형량에 따른 가열 정보를 계산하도록 형성된다. To this end, according to an embodiment of the present invention, the heating
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가열 정보 계산부(30)는 곡면 정합 및 변형률 계산 모듈(32), 구속 및 강제 변형 위치 계산 모듈(34), 강제 각변형량 계산 모듈(36) 및 가열 정보 계산 모듈(38)을 포함할 수 있다. 곡면 정합 및 변형률 계산 모듈, 구속 및 강제 변형 위치 계산 모듈, 강제 각변형량 계산 모듈 및 가열 정보 계산 모듈은 각각의 계산 단계를 개별적으로 수행하도록 형성될 수 있으나, 하나의 종합적인 계산을 수행하는 계산 모듈이 강판의 강제 변형을 고려한 선상 가 열을 수행하도록 하기 위한 계산을 순차적 또는 동시에 수행하도록 형성될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the heating
가열 정보 계산부의 곡면 정합 및 변형률 계산, 구속 및 강제 변형 위치 계산, 강제 각변형량 계산 및 가열 정보 계산 방법에 대하여는 후술한다. Surface matching and strain calculation, restraint and forced strain position calculation, forced angular strain calculation, and heating information calculation method will be described later.
한편, 가열 정보 계산부(30)에서 계산되어진 강판의 가열 정보는 새로운 정보로서 가열 정보 계산부(30)와 연결된 저장부(60)에 데이터로서 저장되거나, 혹은 사용자가 확인할 수 있도록 출력부(70)를 통하여 출력되도록 형성된다. 이를 위해 저장부(60) 및 출력부(70) 중 적어도 어느 하나가 가열 정보 계산부에 연결된다. On the other hand, the heating information of the steel sheet calculated by the heating
보다 상세히, 저장부(60)는 상기 가열 정보 계산부(30)에서 계산된 강판의 가열 정보 데이터를 저장하기 위한 구성요소로서, 앞서 설명한 강판 형상 정보 및 설계 정보 데이터를 저장하는 데이터 베이스(20)를 저장부로 함께 이용하거나 혹은 개별적으로 저장 공간을 형성함으로써 제공될 수 있다. 이와 같이 제공된 저장부에 저장된 강판 가열 정보 데이터는 하기하는 출력부(70)를 통하여 사용자에게 출력될 수 있다. In more detail, the
출력부(70)는 프린터(72)와 같은 인쇄물 출력 장치 및 LCD 디스플레이 모니터 장치(74)와 같은 화면 출력 장치로 구현될 수 있다. The
본 발명의 일 실시예에 따른 강판의 강제 변형을 고려한 선상 가열 장치(1)는 강판의 설계 형상과 현재 가공중인 강판의 실제 형상을 계측하여 비교한 후, 가열 정보 계산부(30)에서 설계 형상으로 가공하기 위하여 필요한 가열 정보를 계산하고, 이와 같이 계산된 가열 정보에 따라 곡면 가공 장치가 강판을 곡면 가공하도록 형성된다. The
이 때, 가열 정보 계산부(30)에서는 강판의 구속 및 강제 변형을 위한 구속 및 강제 변형 위치를 계산하고, 강제 변형 상태에서의 강제 각변형량을 계산하여, 최종적인 가열 정보, 예를 들어, 강판의 1회 열간 가공을 위하여 필요한 가열선의 수, 상기 가열선 중 강제 변형 상태에서 가열이 이루어져야 하는 가열선의 수 및, 가열선의 가열 순서 등에 대한 정보를 생성하도록 형성된다. At this time, the heating
이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 선상 가열 장치(1)는 계측 장치에서 계측된 계측 정보를 이용하여 계산된 가열 정보에 따라 구속 및 강제 변형 장치가 강판에 구속 및 강제 변형을 부여하고, 또한 생성된 가열 정보에 따라 곡면 가공을 수행하는 작업을 반복함으로서 현재 가공 중인 강판을 설계 형상으로 가공하도록 한다. Accordingly, in the
이하, 상기와 같은 구성으로 이루어진 강판의 강제 변형을 고려한 선상 가열 장치에 의하여 강판의 강제 변형을 고려한 선상 가열 과정을 설명한다. Hereinafter, the linear heating process considering the forced deformation of the steel sheet by the linear heating device considering the forced deformation of the steel sheet having the above configuration will be described.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 강판의 강제 변형을 고려한 선상 가열 장치에 의하여 강판의 강제 변형을 고려한 선상 가열 방법을 수행하기 위한 플로우 차트이다. 5 is a flowchart for performing a linear heating method considering forced deformation of a steel plate by a linear heating apparatus considering forced deformation of the steel sheet according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 강판의 강제 변형을 고려한 선상 가열 방법은, 현재 가공중인 강판을 계측하고, 상기 강판의 설계 형상 및 현재 가공 중인 강판의 계측된 형상 정보를 입력하는 단계(S510), 상기 현재 가공 중인 강판의 구속 및 강제 변형 사용여부를 결정하는 단계(S520), 구속 및 강제 변형 위치를 계산하는 단계(S530), 강제 각변형량을 계산하는 단계(S540), 상기 계산된 강제 각변형량에 의하여 가열선의 위치 및 세기를 계산하는 단계(S550) 및 상기 계산된 가열선의 위치 및 세기에 따라 곡면을 가공하는 단계(S560)를 포함한다. Referring to FIG. 5, in the linear heating method considering the forced deformation of the steel sheet according to an embodiment of the present invention, the steel sheet being processed is measured, and the design shape of the steel sheet and the measured shape information of the steel sheet being processed are input. Step (S510), determining whether to use the restraint and force deformation of the steel sheet being processed (S520), calculating the restraint and force deformation position (S530), calculating the force angular deformation amount (S540), Computing the position and intensity of the heating line by the calculated forced angular deformation amount (S550) and the step of processing the curved surface according to the calculated position and intensity of the heating line (S560).
이하, 이상과 같은 단계로 이루어지는 강판의 강제 변형을 고려한 선상 가열 방법의 각각의 단계를 상세히 설명한다. Hereinafter, each step of the linear heating method in consideration of the forced deformation of the steel sheet consisting of the above steps will be described in detail.
(1) 설계형상 및 현재 가공중인 형상 정보 DB 입력 단계(S510)(1) Input the design shape and the shape information DB currently being processed (S510)
설계 형상과 현재 가공 중인 형상을 입력하는 단계(S510)에서는, 설계형상 정보 및 가공중인 형상 정보를 데이터 베이스(20)에 저장한다. In step S510 of inputting the design shape and the shape currently being processed, the design shape information and the shape information being processed are stored in the
이 때, 가공하고자 하는 강판의 최종적인 가공 형상에 대한 설계 형상 정보는 CAD 프로그램에서 추출되어 데이터 베이스(20)에 저장된다. 이 때, 설계 형상 정보의 형태는 규칙화된 점(point) 정보, IGS 등의 표준 CAD 파일 포맷 등으로 구성되어질 수 있다. 이와 같은 설계 형상 정보는 선박번호, 블록번호, 강판번호 등으로 분류되어 데이터 베이스에 저장되는 것이 바람직하다. At this time, the design shape information for the final processed shape of the steel sheet to be processed is extracted from the CAD program and stored in the
한편, 현재 가공중인 강판의 형상 정보는 측정부(10)에 포함된 계측장치를 통하여 측정되어, 가공하고자 하는 강판의 최종적인 가공 형상에 대한 설계 형상 정보와 동일한 형태로 데이터 베이스(20)에 저장된다. On the other hand, the shape information of the steel sheet currently being processed is measured through a measuring device included in the measuring
이와 같은 설계 형상 정보 및 가공 중인 강판의 형상 정보는, 가공하고자 하는 강판의 최종적인 가공 형상이 3차원적인 입체 형상이므로, 3차원 형상 정보로서 데이터 베이스(20)에 저장되는 것이 바람직하다. DB에 저장된 3차원 형상정보는 시 스템의 호출에 의하여 3차원 곡면으로 자동으로 수치화되어 곡면정합(surface registration)을 자동으로 수행하도록 형성된다.Such design shape information and shape information of the steel sheet being processed are preferably stored in the
(2) 구속 및 강제 변형 사용 여부 결정 단계(S520)(2) Step of determining whether to use restraint and forced deformation (S520)
구속 및 강제 변형 사용 여부 결정 단계(S520)에서는 구속 및 강제 변형 사용 여부를 판단한다. 이 때, 구속 및 강제 변형을 사용하지 않는 경우에는 구속 및 강제 변형이 없는 상태에서, 가열선의 위치 및 가열 세기를 계산(S550)한 후 열간 가공을 통하여 곡면 가공 작업을 하도록 한다. (S560)In step S520 of determining whether to use the constraint and coercion deformation, it is determined whether the constraint and coercive deformation are used. In this case, when restraint and coercion are not used, the curved surface work is performed through hot working after calculating the position and heating intensity of the heating wire (S550) without restraint and coercive strain. (S560)
이와 같이 구속 및 강제 변형이 없는 상태로 작업을 하는 경우는, 예를 들어, 구속 및 강제 변형이 없는 상태에서도 적은 수의 가열선을 생성하여 작업이 가능한 경우이다. In this case, the work is performed in the absence of restraint and forced deformation, for example, when a small number of heating wires are generated even in the absence of restraint and forced deformation.
이 때, 구속 및 강제 변형이 없는 상태에서 가열선의 위치 및 가열 세기를 계산하는 것은, 예를 들어, 도 2에 도시된 Gas 열원-변형 특성 곡선 및 고주파 열원-변형 특성 등을 고려하여, 공지된 선행 기술에 따라 가열선의 위치 및 가열 세기를 계산할 수 있다. At this time, calculating the position and heating intensity of the heating line in the absence of restraint and forced strain is known, for example, in consideration of the gas heat source-strain characteristic curve and high frequency heat source-strain characteristic shown in FIG. According to the prior art it is possible to calculate the position and heating intensity of the heating line.
그러나, 강판의 변형 정도가 커야 하거나, 설계 형상으로의 가공이 복잡한 경우에는 구속 및 강제 변형을 준 상태에서 가열선을 가열하는 것이 바람직할 것이다. However, when the degree of deformation of the steel sheet must be large or the processing into a design shape is complicated, it will be preferable to heat the heating wire in the state of being restrained and forcedly deformed.
본 단계에서는 이와 같이 구속 및 강제 변형 조건을 계산할 필요가 있는지를 결정하여, 구속 및 강제 변형을 줄 필요가 없는 경우에는 구속 및 강제 변형 조건 을 고려하지 않고 가열 정보를 생성하여 열간 가공을 수행하도록 하고, 구속 및 강제 변형을 줄 필요가 있다고 판단한 경우에는 구속 및 강제 변형 조건을 계산한 후 이를 가열 정보 생성시 고려하도록 한다. 이 때, 예를 들어, 강판이 외종곡인 경우 즉, 가우스 곡률이 0보다 작은 경우는 구속 및 강제 변형이 필요할 수 있으며, 강판이 내종곡인 경우, 즉 가우스 곡률이 0보다 큰 경우는 구속 및 강제 변형이 불필요하다. 따라서, 강판이 외종곡인지 내종곡인지 여부에 따라, 강제 변형을 고려하여 열간 가공을 수행할지 여부에 대하여 판단할 수 있다. In this step, it is determined whether constraints and coercion conditions need to be calculated in this way, and if it is not necessary to impose constraints and coercion, the heating information is generated without considering the constraints and coercive condition to perform hot work. If it is determined that the restraint and coercion need to be applied, the restraint and coercive condition should be calculated and considered in the generation of heating information. In this case, for example, when the steel sheet is an extra grain, that is, when the Gaussian curvature is less than zero, restraint and coercion may be required. No modification is necessary. Therefore, depending on whether the steel sheet is an outer grain or an inner grain, it may be determined whether to perform hot working in consideration of forced deformation.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 가열선을 생성하여 곡면을 가공하는 작업을 수행하는 과정은 복수개의 가열선을 생성하고, 생성된 가열선을 따라 열간 가공하여 곡면 가공을 수행하는 과정으로 이루어진다. On the other hand, as described above, the process of generating a heating wire to perform the process of processing the curved surface consists of a process of generating a plurality of heating wire, hot processing along the generated heating line to perform the curved surface processing.
이와 같은 가열선 생성 및 열간 가공 과정에서는 설계 형상 정보와 현재 형상 간의 형상 차이를 비교하여 현재 형상으로부터 목적하는 형상을 형성하기 위하여 현재 형상을 계측하고, 이와 같은 현재 형상으로부터 목적하는 형상으로 열간 가공을 수행하는 과정을 반복하게 된다. In this heating line generation and hot working process, the current shape is measured to form the desired shape from the current shape by comparing the shape difference between the design shape information and the current shape, and the hot working is performed from the current shape to the desired shape. You will repeat the process.
이 때, 현재 형상으로부터 설계 형상으로의 열간 가공은 한번의 가공으로 이루어질 수도 있으나, 일반적으로는 수 차례의 형상 계측 및 계측된 형상에 대한 열간 가공 과정을 반복하여 이루어진다. At this time, the hot working from the current shape to the design shape may be performed in one process, but in general, several times the shape measurement and the hot working process for the measured shape are repeated.
또한, 열간 가공시 구속 및 강제 변형은 모든 경우의 가열선 가공 시에 이루어지는 것이 아니라, 경우에 따라서는 구속 및 강제 변형을 하지 않은 상태로 단순한 가열선 가공을 수행하도록 한다. In addition, restraint and coercion at the time of hot working are not carried out at the time of heating line processing in all cases, but it is made to perform simple heating line process without restraint and coercion in some cases.
이 때, 하나의 강판에 복수개의 가열선을 생성하는 경우에도, 강판에 생성되는 가열선 모두에 구속 및 강제 변형을 주는 것이 아니라 가열선의 가열시 구속 및 강제 변형을 고려할 필요가 있다고 판단되는 가열선에 대하여만 선택적으로 구속 및 강제 변형을 준 상태로 가열선을 열간 가공하도록 한다. At this time, even when a plurality of heating wires are generated in one steel plate, the heating wires that are considered to need to consider restraint and forced deformation during heating of the heating wires, rather than restraining and forcing the heating wires generated in the steel sheets. Only the heating wire is to be hot worked with restraint and forced deformation.
이 때, 구속 및 강제 변형을 준 상태로 가공해야 하는 가열선을 선택하는 것은 설계 형상으로 가공을 하기 위하여 고려해야 하는 강판의 강제 각변형량을 고려하여 이루어진다. 상기 강제 각변형량에 따라 구속 및 강제 변형을 주어야 하는 가열선의 선택 방법 대한 보다 구체적인 설명은 후술한다. At this time, the selection of the heating wire to be processed with the restrained and forced deformation is made in consideration of the forced angular deformation of the steel sheet to be considered in order to process the design shape. A more detailed description of the method of selecting the heating wire to be restrained and forced strain in accordance with the forced angular deformation amount will be described later.
(3) 구속 및 강제 변형 위치 계산 단계(S530)(3) Constraints and Force Deformation Position Calculation Steps (S530)
강판의 곡면 가공시 구속 및 강제 변형 위치를 계산하는 단계(S530)에서는, 강판을 구속하기 위한 도그를 강판의 구속 위치에 위치시키고 강제 변형을 주기 위한 위치를 계산한다. In the step (S530) of calculating the restraint and forced strain positions when the steel sheet is curved, the dog for restraining the steel sheet is placed at the restraint position of the steel sheet and the position for giving the forced strain is calculated.
이 때, 강판의 구속 위치를 계산하는 과정은, 먼저 강판의 설계 형상 정보 및 가공 중인 강판의 형상 정보를 이용하여 설계 형상 정보와 측정된 강판의 형상 정보 간의 차이에 의하여 계산될 수 있는 강판의 굽힘 변형률과 면내 변형률을 계산하는 과정을 포함한다. At this time, the process of calculating the restraint position of the steel sheet, first, the bending of the steel sheet that can be calculated by the difference between the design shape information and the measured shape information of the steel sheet using the design shape information of the steel sheet and the shape information of the steel sheet being processed Calculating the strain and the in-plane strain.
이 때, 상기 계산된 굽힘 변형률과 면내 변형률에 따른 가열선 주 방향 또는 주 굽힘 변형률 방향이 강판을 구속하기 위한 방향으로 결정된다. At this time, the heating wire main direction or the main bending strain direction according to the calculated bending strain and in-plane strain is determined as the direction for restraining the steel sheet.
또한, 강판의 무게 중심의 위치를 계산하여, 강판의 무게 중심을 지나는 가 열선의 주 방향이 강판의 두 측면의 모서리부와 만나는 지점(도 8a에서 도그 위치)이 강판의 구속 위치로 결정된다. Further, by calculating the position of the center of gravity of the steel sheet, the point where the main direction of the heating wire passing through the center of gravity of the steel sheet meets the corner portions of the two sides of the steel sheet (dog position in Fig. 8A) is determined as the restraint position of the steel sheet.
이와 같은 강판의 구속 위치에 대한 강제 변형 위치는, 일반적으로 강판의 두 측면에 형성되는 두개의 구속 위치의 중앙 지점에서 가열선의 주 방향에 수직한 직선이 강판의 다른 두 측면 모서리부와 만나는 지점(도 8a에서 반목 위치)으로 결정할 수 있다. The force deformation position with respect to the restraint position of the steel sheet is generally a point where a straight line perpendicular to the main direction of the heating line meets the other two side edge portions of the steel sheet at the center point of the two restraint positions formed on the two sides of the steel sheet. Antagonist position in FIG. 8A).
이와 같은 구속 위치를 결정하기 위한 방법 및 시스템은 본 출원인이 출원한 출원 번호 제 10-2008-0086986호에 개시되어 있다. Methods and systems for determining such restraint locations are disclosed in Appl. No. 10-2008-0086986 filed by the Applicant.
이와 같이 계산된 강판의 구속 위치 및 강제 변형을 위한 힘을 부여하는 강제 변형 위치는 구속 및 강제 변형 위치 계산 모듈(34)에서 계산되어, 구속 및 강제 변형 위치 정보가 구속 및 강제 변형 장치(40)로 전달되고, 구속 및 강제 변형을 고려한 가열선 생성시 구속 및 강제 변형 장치(40)에 의하여 강판의 구속 및 강제 변형이 이루어질 수 있도록 형성된다. The force strain position which imparts the force for the restraint position and the force deformation of the steel sheet thus calculated is calculated in the restraint and force strain
이 때, 가열선의 생성시 고려되는 구속 및 강제 변형 위치는 복수의 가열선을 가열하는 동안 동일한 위치일 수도 있고, 각각의 가열선에 따라 서로 다른 위치일 수도 있다. At this time, the restraint and forced deformation positions considered in the generation of the heating wire may be the same position while heating the plurality of heating wires, or may be different positions depending on the respective heating wires.
(4) 강제 각변형량 계산 단계(S540)(4) Forced Angular Strain Calculation Step (S540)
구속 및 강제 변형 위치를 계산하는 단계(S530)에서 구속 위치 및 강제 변형 위치를 계산한 후, 강제 변형 위치에서 변형되어야 할 강제 각변형량을 계산한 다(S540). 도 6은 강제 각변형량 계산 단계(S540)를 상세히 도시한 플로우 차트이다. After calculating the restraint position and the force strain position in the step S530 of calculating the restraint and coercion position, the force angle deformation to be deformed at the force strain position is calculated (S540). 6 is a flow chart showing the forced angular deformation amount calculation step S540 in detail.
이 때, 강제 각변형량을 계산하는 단계(S540)에서 중요한 핵심 요소는 강제 변형이 주어진 상태에서 열원의 속도, 세기에 따라 발생되는 각 변형량을 적절하게 판단하는 것이다.At this time, an important key factor in calculating the forced angular deformation amount (S540) is to properly determine the amount of angular deformation generated according to the speed and intensity of the heat source in the state of forced deformation.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이와 같은 강제 각변형량의 계산은 탄성 영역내의 곡률 반경을 계산(S620)하여 탄성 영역 내의 강제 각변형량을 계산(S630)하고, 하중에 의한 임계 강제 각변형량을 계산(S640)한 후, 상기 탄성 영역 내의 강제 각변형량과 상기 하중에 의한 임계 강제 각변형량을 비교(S650)하여 그 중 작은 값을 최적 강제 각변형량으로 선택(S660)하도록 형성된다. According to one embodiment of the present invention, the calculation of the forced angular deformation amount is calculated by the radius of curvature in the elastic region (S620) to calculate the forced angular deformation amount in the elastic region (S630), and calculates the critical forced angular strain due to the load After (S640), the amount of forced angular strain in the elastic region and the critical forced angular strain due to the load are compared (S650), and a smaller value is selected as the optimal forced angular strain (S660).
이하 강제 각변형량을 계산하기 위한 과정을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, a process for calculating the forced angular strain will be described in more detail.
먼저, 앞서 구속 및 강제 변형 위치 계산 단계에서 계산된 구속 위치 및 강제 변형 위치를 확인(S610)한다. First, the restraint position and the forced strain position calculated in the restraint and coercion position calculation step are checked (S610).
그 후, 강제 변형이 주어지는 강재의 탄성 영역 내의 곡률 반경을 계산한다(S620). 이 때, 강제 변형이 주어지는 강재의 탄성 영역 내의 곡률 반경을 계산하는 것은 강제 변형을 유발하고자 하는 강재의 탄성 범위를 확인하기 위함이다. Thereafter, the radius of curvature in the elastic region of the steel to which the forced deformation is given (S620). At this time, the calculation of the radius of curvature in the elastic region of the steel to which the forced deformation is given is to confirm the elastic range of the steel to cause the forced deformation.
보다 상세히, 곡면 부재에 부여되는 강제 각변형량은 강판 자체의 탄성영역 이내에서 결정되어야 한다. 왜냐하면, 과도한 강제 변형은 과도한 하중으로 작용하여 곡면을 이루고 있는 강판의 불특정 구역에 소성변형을 유발하여 의도하지 않는 변형을 초래할 수 있기 때문이다. 따라서, 본 발명에 따른 구속 및 강제 변형을 고 려한 선상 가열 방법에서의 강제 변형은, 강제 변형(하중)을 제거하면 원래의 모습으로 돌아갈 수 있는 탄성영역 내에서 강판이 변형되도록 한다. In more detail, the amount of forced angular strain imparted to the curved member must be determined within the elastic region of the steel sheet itself. This is because excessive forced deformation may cause an unintentional deformation by causing plastic deformation in an unspecified region of the steel sheet which is acting as an excessive load to form a curved surface. Therefore, the forced deformation in the linear heating method considering the restraint and forced deformation according to the present invention causes the steel sheet to deform in the elastic region that can be returned to its original state by removing the forced deformation (load).
탄성영역 내에 존재할 수 있도록 강제 각변형량을 계산하기 위한 방법으로 도 8a와 같이 곡면 부재를 잘게 나누어 여러 개의 스트립(strip)으로 구분 짓고, 그 하나의 스트립에 널리 알려진 Beam 이론을 적용할 수 있도록 단순화 가정을 적용하였다. 도 8a에서 점선으로 표시된 부분을 잘라내어 옆면을 보게 되면 도 8b과 같이 표현할 수 있다. As a method for calculating the forced angular deformation so that it exists in the elastic region, the curved member is divided into several strips, as shown in FIG. 8A, and a simplified assumption is made to apply the well-known beam theory to one strip. Was applied. If a part indicated by a dotted line in FIG. 8A is cut out and viewed from the side, it may be expressed as shown in FIG. 8B.
도 8b에서 두 곡면은 곡면 정합이 이루어져 있으며 SM 는 현재 곡면, SD 는 설계 곡면을 의미하며, θ는 두 곡면 사이의 곡률차이에 의하여 발생하는 각도를 의미한다. 이 때, 두 곡면의 끝단부 차이량은 다음과 같은 식 1에 의하여 계산될 수 있다. 이 때, L은 부재의 길이이다. In FIG. 8B, two surfaces are curved matching, S M is a current surface, S D is a design surface, and θ is an angle generated by a curvature difference between the two surfaces. At this time, the amount of difference between the ends of the two curved surfaces can be calculated by the following equation (1). At this time, L is the length of the member.
하지만 이때 강판 내부에 소성 변형 영역 발생여부는 여전히 불확실하다고 볼 수 있다. 따라서 강판 내부에 소성 변형 영역 발생여부를 검토해 볼 수 있는 방법이 필요하다. However, at this time, it is still uncertain whether the plastic deformation region is generated inside the steel sheet. Therefore, there is a need for a method for examining whether plastic deformation regions are generated in the steel sheet.
이를 위하여 Beam Theory (J.Case, L.Chilver and C.T.F.Ross,"Strength of Materials & Structures London, Edward Arnold,1993)를 이용하여 도 9와 같이 Beam 요소가 하중을 받아 변형될 때 소성 변형이 발생하지 않고, 탄성영역 내에서 변형하게 되는 최대 곡률 R을 다음의 식 2와 같이 계산할 수 있다.To this end, plastic deformation does not occur when a beam element is deformed under load using a beam theory (J. Case, L. Hill and CT FRoss, "Strength of Materials & Structures London, Edward Arnold, 1993"). Instead, the maximum curvature R to be deformed in the elastic region can be calculated as shown in
상기 식 2에서 h는 강판의 두께, h0 는 탄성 영역의 두께, E는 탄성계수(Young's Modulus), R은 곡률반경 (radius of Curvature), 는 항복응력(Yield Stress)을 의미한다. 따라서 식 2를 활용하면 항복응력 이하의 응력상태에서 (즉, 탄성영역) 발생할 수 있는 최대 곡률 R을 구할 수 있게 된다.In
앞서 구해진 최대 곡률 R을 이용하여 탄성 영역 내에서 변형될 수 있는 강제 각변형량(dE)을 구한다(S630). 이 때 강제 각변형량은 강재가 탄성적으로 변형될 때, 가장 많이 변형될 수 있는 거리, 예를 들어, 바닥에 편평하게 놓인 소정의 넓이의 강재의 양 측을 구속하고 강재의 구속되지 않은 모서리부를 강제로 상측으로 들어올릴 때, 강재가 들어올려질 수 있는 거리로 이해할 수 있다. Using the maximum curvature R obtained above, a forced angular deformation amount d E that can be deformed in the elastic region is obtained (S630). At this time, the amount of forced angular deformation constrains both sides of the steel that is most deformable when the steel is elastically deformed, for example, a predetermined width lying flat on the floor, When forcibly lifted upwards, it can be understood as the distance that steel can be lifted.
앞서 계산된 곡률 반경 R과 곡면 부재의 크기를 고려하여 도 10와 같이 θ와 d를 결정할 수 있게 되며, 최종적으로 하기 식 3와 같이 가공중인 곡면부재가 탄성 영역 내에서 발생할 수 있는 곡률 반경 R과 강제 각변형량 d와의 관계를 유도해 낼 수 있게 된다.Considering the radius of curvature R and the size of the surface member calculated above, it is possible to determine θ and d as shown in FIG. 10. Finally, as shown in
한편, 실제 열가공 작업 및 작업조건을 고려해 봤을 때 중요한 요소는 강제 변형(하중)을 지탱하는 Dog(걸쇠)의 허용 범위를 고려하여 강제 각변형량을 결정해야 한다는 것이다. On the other hand, when considering the actual heat processing work and working conditions, an important factor is to determine the forced angular deflection in consideration of the allowable range of the dog which supports the forced deformation (load).
아무리 최적화되어진 탄성영역 이내의 강제 각변형량이라 하더라도, 이를 수행하는 장비가 처리할 수 있는 수준 이상이라면 불필요한 정보에 불과하다. 따라서 본 발명에서는 작업현장에서 부여 가능한 최대 하중을 고려하여 강판의 두께에 따른 최대 변형량을 계산(S640)하여 이를 임계 강제 각변형량(dF)으로 규정하였다.No matter how optimized the angular strain within the elastic region is, even if the equipment that performs it is more than can handle it, it is unnecessary information. Accordingly, in the present invention, the maximum deformation amount according to the thickness of the steel sheet is calculated in consideration of the maximum load that can be applied at the work site (S640), and this is defined as the critical forced angular deformation amount d F.
즉, 강재의 탄성 영역 하에서 강제 각변형량의 크기가 아무리 크더라도 해당 작업 조건하에서는 임계 강제 각변형량(dF)을 초과할 수 없게 된다. 도 11에 도시된 그래프는 최대 5 Ton의 하중으로 발생시킬 수 있는 강재 종류, 두께에 따른 최대 강제 각변형량을 각도(radian)로 표현한 것이다. 도 11에 도시된 그래프에 따르면,That is, no matter how large the magnitude of the forced angular strain under the elastic region of the steel, the critical forced angular deflection d F cannot be exceeded under the corresponding working conditions. The graph shown in FIG. 11 represents the maximum forced angular strain amount according to the type of steel and the thickness, which can be generated with a load of up to 5 Ton, in degrees. According to the graph shown in FIG.
y= 24500* x^(-3.9556) (Mildsteel의 경우, R=0.99593) 식 4y = 24500 * x ^ (-3.9556) (R = 0.99593 for Milsteel)
y= 1565.1* x^(-3.209) (AH32의 경우, R= 0.99498) 식 5y = 1565.1 * x ^ (-3.209) (R = 0.99498 for AH32)
이 때, y는 두께에 따른 최대 강제 각변형량으로서 radian 값이며, x는 강판의 두께로서,단위는 mm이다. 도 11에서 알 수 있는 바와 같이, 강재의 두께가 두꺼워 질수록 동일한 최대 하중으로 발생시킬 수 있는 강제 각변형량은 제한되어 있다.In this case, y is a radian value as the maximum forced angular strain according to the thickness, x is the thickness of the steel sheet, the unit is mm. As can be seen in Figure 11, the thicker the thickness of the steel is limited the amount of forced angular deformation that can be generated with the same maximum load.
따라서, 앞서 계산된 탄성 영역 내에서의 강제 각변형량(dE)과 임계 강제 각변형량(dF)을 비교하여(S650) 그 중 작은 값을 현재 강판에 가해질 수 있는 최적의 강제 각변형량(θM)으로 계산한다. (S660)Therefore, the forced angular strain amount d E and the critical forced angular strain amount d F in the elastic region calculated above (S650) are compared (S650). M ) (S660)
(5) 가열선의 세기 및 위치를 계산하는 단계(S550)(5) calculating the strength and position of the heating line (S550)
도 7은 강제 변형을 고려한 선상 가열 방법에서 가열선의 위치 및 세기를 결정하기 위한 플로우 차트를 도시한 도면이다. 7 is a diagram illustrating a flow chart for determining the position and intensity of the heating line in the linear heating method in consideration of forced deformation.
앞서 강제 각변형량 계산 단계(S540)에서 최적의 강제 각변형량(θM)을 구한 상태에서 강제 변형을 고려한 임계 각변형을 계산한다(S710).The critical angular deformation is calculated in consideration of the forced deformation in a state where the optimal forced angular deformation amount θ M is obtained in the forced angular deformation amount calculation step S540 (S710).
강제 각변형량에 따른 임계 각변형은, 가공되는 강판의 두께, 가열 속도 및 가열 세기를 고려하여, 주어진 강제 각변형량에 따라 실험적으로 구해질 수 있다. The critical angular strain according to the forced angular deformation amount can be experimentally determined according to the given forced angular deformation amount in consideration of the thickness, heating rate and heating intensity of the steel sheet to be processed.
본 발명의 발명자는 실험을 통하여 조선용 AH32강재와 Mild steel에 대하여 특정 강제 변형을 부여하였을 경우에 발생하는 속도와 두께에 따른 변형특성을 실 험하여, 그 실험 결과로서 조선용 AH32강재와 Mild steel에 대하여 특정 강제 변형을 부여하였을 경우에 발생하는 속도와 두께에 따른 변형특성을 확인하였다. 그에 따른 결과가 도 12a 및 도 12b에 도시되어 있다. The inventor of the present invention experiments the deformation characteristics according to the speed and thickness generated when a specific forced deformation is given to the shipbuilding AH32 steel and Mild steel through the experiment, and as a result of the experiment to the shipbuilding AH32 steel and Mild steel Deformation characteristics according to the speed and thickness that occurred when a specific forced deformation was applied were confirmed. The result is shown in FIGS. 12A and 12B.
도 12a 및 12b에서 각각의 x축의 강제 각변형량은 부재의 크기와 무관하게 부여할 수 있도록 각도(radian)로 표현되어 있으며, 0인 경우는 강제 각변형량이 전혀 없는 상태, 즉 도 2와 같은 상태라 할 수 있다. In FIGS. 12A and 12B, the forced angular deformation amount of each x-axis is expressed as an angle so as to be given irrespective of the size of the member, and in the case of 0, the forced angular deformation amount is not present at all, that is, as shown in FIG. 2. It can be said.
하기 식 6 및 식 7은 도 12a 및 12b에 도시된 고주파 유도가열 열원을 사용할 경우 조선용 AH32강재와 Mild steel 각각에 대한 강제 변형을 고려한 변형특성을 표현하는 수식이다.Equations 6 and 7 are equations representing deformation characteristics in consideration of forced deformation of the AH32 steel and Mild steel for shipbuilding, respectively, when the high frequency induction heating source shown in FIGS. 12A and 12B is used.
여기서 는 강제 변형이 없는 상태에서의 각 변형량, v는 가열속도, h는 판의 두께, 는 각도로 표현된 강제 각변형량을 의미한다. Where is the amount of deformation in the absence of forced deformation, v is the heating rate, h is the thickness of the plate, and is the amount of forced angular deformation expressed in degrees.
상기 식 6 및 식 7을 이용하면, 의 강제 각변형량이 있는 경우, v의 가열속도로 h두께의 강판을 가열한 경우 각 변형량 θ를 구할 수 있게 된다. Using Equations 6 and 7 above, when there is a forced angular strain of, the strain amount θ can be obtained when the steel plate of h thickness is heated at a heating rate of v.
따라서, 앞서 계산된 탄성영역 내에서 하중 조건을 고려한 최적의 강제 각변 형량을 최적의 각 변형량(θM)이라고 할 경우, 상기 최적의 각 변형량의 강제 변형이 있는 상태에서, 주어진 조건에서 강제 변형을 고려한 임계 각 변형량(θFM)을 구할 수 있게 된다. Therefore, when the optimal forced angular deformation amount considering the load condition in the elastic region calculated above is called the optimal angular deformation amount θ M , the forced deformation is performed under a given condition in the presence of the forced deformation of the optimal angular deformation amount. The critical angular deformation amount θ FM taken into account can be obtained.
이와 같이 구해진 강제 변형을 고려한 임계 각 변형량 (θFM)을 구함으로써 작업 대상물에 강제 변형을 가한 상태에서 강재에 열간 가공할 경우 각 변형량을 계산할 수 있게 된다. By calculating the critical angular deformation amount θ FM in consideration of the obtained forced deformation, it is possible to calculate the angular deformation amount when hot work is performed on the steel in the state where the forced deformation is applied to the workpiece.
강제 변형을 고려한 상태에서의 각 변형량을 구할 수 있게 되면, 해당되는 각 변형량을 고려하여 가열선의 세기 및 가열 위치를 계산한다(S720). When the amount of deformation in the state in which the forced deformation is considered can be obtained, the strength and the heating position of the heating line are calculated in consideration of the respective amount of deformation (S720).
이 때, 강판의 강제 변형을 고려한 각 변형량을 이용하여 계산되는 가열선의 수 및 위치는 설계 형상으로 가공하기 위하여 필요한 강제 각변형량을 고려하여 가열 정보 계산 모듈(38)에서 계산될 수 있다. At this time, the number and position of the heating wires calculated using the respective deformation amounts in consideration of the forced deformation of the steel sheet may be calculated in the heating
가열 정보 계산 모듈(38)에서는 강판에 강제 변형을 준 상태에서 계산된 특정 가열 선으로 가열한 후에도 탄성 영역 범위에서 잔존할 수 잇는 잔류 강제 각변형량을 계산한다. (S730). The heating
이 때, 잔류 강제 각변형량이란, 강제 변형을 고려한 가열선으로 가공을 하더라도 강제변형이 모두 제거되지 않고 여전히 잔존하고 있는 탄성 변형량을 의미하며, 강제 변형 장치를 제거할 경우 탄성 회복 될 수 있는 양을 의미한다. 예를 들어, 도 12a에서 x축으로 표현되어진 임계 강제 각변형량 (θFM)에서 0.03rad이 강제 각변형량으로 선택되어진 경우, 이 때 특정한 조건 1개의 가열 작업으로 인해 물리/역학적으로 발생될 수 있는 최대 각변형량은 도 12a의 y 축에 표현되어져 있는 것과 같이 0.02rad 보다는 작은 값이 변형으로 발생하게 된다. 따라서, 부여된 강제 각변형량 0.03rad과 실제 발생된 0.02rad의 변형량의 차이만큼의 잔류 강제 각변형량이 존재하게 되고, 강제 변형을 제거해 버리면 탄성 회복되어지는 값이라 볼 수 있다. At this time, the residual forced angular deformation amount means the amount of elastic deformation which is not removed even though the forced deformation is not removed even when processing with heating wire considering the forced deformation, and the amount that can be elastically recovered when the forced deformation device is removed. it means. For example, when 0.03 rad is selected as the forced angular deformation amount in the critical forced angular deformation amount θ FM represented by the x-axis in FIG. The maximum angular strain amount is less than 0.02 rad, as represented by the y-axis of FIG. Therefore, the residual forced angular deformation amount as much as the difference between the given forced angular deformation amount 0.03 rad and the actual amount of deformation of 0.02 rad actually generated, and it can be regarded as a value that is elastically recovered when the forced deformation is removed.
따라서, 가열 정보 계산 모듈(38)에서는 이와 같은 잔류 강제 각변형량의 크기에 따라 강제 변형에 의한 각변형을 고려한 가열선의 배치를 다시 수행할지 혹은 강제 변형을 고려하지 않은 각변형을 고려한 가열선의 배치를 수행할지를 결정한다(S740). Therefore, according to the magnitude of the residual forced angular deformation amount, the heating
만일 강제 변형에 의한 각변형을 고려한 가열선의 배치를 다시 수행하여야 한다고 판단하는 경우에는, 추가적으로 강제 변형을 고려한 각 변형량을 발생시키기 위하여 강판에 가열선을 생성하도록 계산하고, 이와 같이 생성된 가열선을 열간 가공 함으로써 잔류 강제 변형이 없어질 수 있도록 설정한다. If it is determined that the arrangement of the heating wire considering the angular deformation due to the forced deformation is to be performed again, the heating wire is generated in the steel sheet to generate the angular deformation amount considering the forced deformation, and the heating wire thus generated is hot Set to eliminate residual forced deformation by machining.
그 후 잔류 강제 변형이 없게 된 경우, 가열 정보 계산 모듈에서는 강제 변형을 고려하지 않은 다른 가열선의 임계 각변형을 계산(S750)하여 강판의 가열선 및 가열 위치를 결정하고 가열 정보를 생성한다(S760). After that, if there is no residual forced deformation, the heating information calculation module calculates critical angular deformation of another heating line not considering forced deformation (S750) to determine the heating line and the heating position of the steel sheet, and generates heating information (S760). .
이와 같이 가열 정보를 생성하는 과정을 반복하여, 하나의 강판 상에서 가열되어야 하는 복수개의 가열선이 모두 생성되면, 가열 정보 생성이 완료된다(S770).By repeating the process of generating the heating information as described above, when all the plurality of heating wires to be heated on one steel sheet are generated, the heating information generation is completed (S770).
가열 정보 계산 모듈에서 생성된, 가열선에 대한 정보는 데이터 베이스(20)에 저장되거나 출력부(70)로 출력될 수 있다. The information about the heating line, generated by the heating information calculation module, may be stored in the
도 13a 및 13b는 조선소에서 사용되는 선체 외판 곡면부재를 가공하는 과정의 동일 단계에서 강제 변형이 없는 경우의 가공정보(가열선)과 강제 변형을 고려한 경우의 가공정보(가열선)의 계산결과를 보여주고 있다. 13A and 13B illustrate the calculation results of machining information (heating line) in the absence of forced deformation and processing information (heating line) in the case of forced deformation in the same step of processing a hull shell curved member used in a shipyard. Is showing.
강제 변형을 고려하지 않은 기존 방법으로 생성된 도 13a와 비교할 때, 강제 변형을 고려한 도 13b의 가열선의 개수가 6개에서 5개로 줄어들었고, 가열선의 순서 배치 및 간격이 다르게 되어 있음을 확인할 수 있다. 가열순서와 관련하여 도 13b는 가열선 1의 생성시에만 강제 변형을 준 경우이며, 나머지 가열선은 강제 변형 효과가 없다고 판단하여 강제 변형을 주지 않은 상태에서 가열선을 계산하여 배치한 결과이다.Compared with FIG. 13A generated by the conventional method without considering the forced deformation, the number of heating wires in FIG. 13B considering the forced deformation was reduced from 6 to 5, and the ordering and spacing of the heating wires was different. . With regard to the heating sequence, FIG. 13B illustrates a case in which forced deformation is applied only when the
(6)곡면 가공 작업 단계(S560)(6) Curve machining step (S560)
곡면 가공 작업 단계(S560)에서는, 가열 정보 계산부(30)에서 계산된 가열 정보에 근거하여 구속 및 강제 변형 장치(40)가 강판의 구속 및 강제 변형을 수행하고, 곡면 가공 장치(50)가 곡면 가공 작업을 수행하도록 한다. In the curved surface working step (S560), the restraint and force
(7) 설계 형상 일치 여부 확인 단계(S570)(7) Check step of design shape match (S570)
가열 정보에 따른 구속 및 강제 변형 장치(40)와 곡면 가공 장치(50)의 가공이 완료되면, 측정부(10)에서 다시 계측을 수행하고, 곡면 정합 및 변형률 계산 모듈(32)에서 곡면 정합 과정을 거치면서 설계 형상과 가공 중인 형상의 일치 여부를 확인한다. When the processing of the restraint and
만일 설계 형상과 가공 중인 형상이 불일치할 경우 다시 처음의 설계형상 및 현재 가공중인 형상 정보 DB 입력단계(S510)로 돌아가 계측 형상을 입력하고 가공 작업을 반복하여 수행하게 된다. If there is a mismatch between the design shape and the shape being processed, the process returns to the first design shape and the current shape information DB input step (S510), inputs the measurement shape, and repeats the machining operation.
이와 같은 반복 작업을 수행하여 설계 형상과 가공 중인 형상이 일치하게 된 경우 모든 가공 작업이 완료된다. When this repetitive operation is performed to match the design shape with the machining shape, all machining operations are completed.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 변형을 고려한 선상 가열 방법을 사용하면, 강제 변형을 고려하여 열간 가공 작업을 수행할 수 있기 때문에, 설계 형상으로 강판을 가공할 때 보다 적은 수의 가열선 만을 생성하여도 되므로, 가공 작업 시간이 단축될 수 있으며, 이에 따라 가공 작업 효율이 좋아지게 된다. As described above, when using the linear heating method in consideration of the forced deformation according to an embodiment of the present invention, since the hot working operation can be performed in consideration of the forced deformation, less number when machining the steel sheet in the design shape Since only the heating wire of may be generated, the machining operation time can be shortened, thereby improving the machining operation efficiency.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 변형을 고려한 선상 가열 방법 및 장치에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although the above description has been given of the linear heating method and apparatus in consideration of the forced deformation according to an embodiment of the present invention, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, those skilled in the art to understand the spirit of the present invention Within the scope of the same idea, other embodiments may be easily proposed by adding, changing, deleting or adding components, but this will also fall within the scope of the present invention.
도 1a 내지 1c는 강제 변형이 고려되지 않은 상태에서의 열간 가공에 의한 강판의 변형 상태를 도시한 도면, 1A to 1C are diagrams showing a deformed state of the steel sheet by hot working in a state where no forced deformation is considered;
도 2는 Gas 열원 및 고주파 열원의 선상 가열 시 변형 특성을 도시한 그래프2 is a graph illustrating deformation characteristics during linear heating of a gas heat source and a high frequency heat source
도 3a 내지 3d는 강제 변형 조건에서의 열간 가공에 따른 강판의 변형 상태를 설명하기 위한 도면, 3A to 3D are views for explaining the deformation state of the steel sheet during hot working under the forced deformation condition;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 변형을 고려한 선상 가열 장치의 구성도, 4 is a configuration diagram of a linear heating apparatus in consideration of forced deformation according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 변형을 고려한 선상 가열 방법의 플로우 차트, 5 is a flow chart of a linear heating method considering forced deformation according to an embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 변형을 고려한 선상 가열 방법의 강제 각변형량 계산 과정을 도시한 플로우 차트, 6 is a flowchart illustrating a process of calculating a forced angular deformation amount of a linear heating method in consideration of forced deformation according to an embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 강제 변형을 고려한 선상 가열 방법의 가열선 위치 및 세기를 계산하는 과정을 도시한 플로우 차트 7 is a flowchart illustrating a process of calculating a heating line position and intensity of a linear heating method in consideration of forced deformation according to an embodiment of the present invention.
도 8a 및 8b는 본 발명의 일실시예에 따라 Beam 이론을 적용하기 위한 3차원 곡면을 단순화한 상태를 도시한 도면, 8A and 8B illustrate a simplified state of a three-dimensional curved surface for applying a beam theory according to an embodiment of the present invention;
도 9은 Beam 단면 요소의 탄-소성 변형을 도시한 도면,9 shows the elastic-plastic deformation of the beam cross-section element,
도 10은 곡률 반경 R과 강제 변형d의 관계를 나타내기 위한 도면, 10 is a diagram for illustrating a relationship between a radius of curvature R and a forced strain d;
도 11은 5톤의 하중으로 발생할 수 있는 곡면 두께별 최대 변형량을 도시한 그래프, 11 is a graph showing the maximum amount of deformation per surface thickness that can occur with a load of 5 tons,
도 12a 및 12b는 고주파 열원의 선상 가열시 변형 특성을 도시한 그래프, 및 12A and 12B are graphs showing deformation characteristics during linear heating of a high frequency heat source, and
도 13a는 강제 변형을 미 고려한 가열선 생성 상태도이고, 도 13b는 강제 변형을 고려한 가열선 생성 상태도이다. FIG. 13A is a state diagram of heating wire generation without considering forced deformation, and FIG. 13B is a state diagram of heating wire generation considering forced deformation.
-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-Explanation of symbols on main parts of drawing
1 강제 변형을 고려한 선상 가열 장치 10 측정부 1 Linear heating apparatus considering forced
20 데이터 베이스 30 가열 정보 계산부 20
40 구속 및 강제 변형 장치 50 곡면 가공 장치 40 Constraints and
60 저장부 70 출력부60
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