KR101272419B1

KR101272419B1 - 선체 외판 곡면 가공 장치

Info

Publication number: KR101272419B1
Application number: KR1020130000539A
Authority: KR
Inventors: 문병영; 박광복
Original assignee: 군산대학교산학협력단
Priority date: 2013-01-03
Filing date: 2013-01-03
Publication date: 2013-06-07

Abstract

본 발명은 선체 외판 곡면 가공 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 선체 외판 곡면 가공 장치는 가공하고자 하는 강판을 강판 지지모듈이 지지하는 동안 프레임에 장착된 가공 성형부가 이동하면서 강판을 곡면으로 가공한다. 가공 성형부에는 가열부와 냉각부가 구비되며, 가열부와 냉각부는 회전이 가능하다. 또한 본 발명은 강판 가공 정보를 입력받는 정보 입력부와 가공 성형부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 가공 성형부에 회전 가능한 가열부와 냉각부가 구비됨으로써 강판을 곡면으로 가공하는 과정을 빠르고 편리하게 할 수 있으며, 선체 외판 곡면 가공 과정 전체를 자동으로 할 수 있다.

Description

선체 외판 곡면 가공 장치 {Formation apparatus for curved plate in ship}

본 발명은 선체 외판 곡면 가공 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가공하고자 하는 강판을 강판 지지모듈이 지지하는 동안 프레임에 장착된 가공 성형부가 이동하면서 강판을 곡면으로 가공하는 선체 외판 곡면 가공 장치에 관한 것이다.

선박 건조는 수십에서 수백개의 평블록과 곡블록을 용접하여 조립한다. 곡블록은 곡면 형상으로 가공된 강판을 말한다. 이러한 블록들 중에서 기술적 난이도가 높은 부분은 도 1에 도시된 바와 같이 선수미의 복잡한 곡면 형상 부분이다. 이러한 곡면 형상은 일반적으로 선상가열법으로 가공된다. 선상가열법은 가스 토치 등을 이용하여 강판의 표면을 국부적으로 가열하여 원하는 형상으로 가공하는 방법이다.

이러한 선상가열법은 숙련된 작업자의 경험에 의해 수작업으로 이루어지므로 전체 생산성이 작업자의 상태에 따라 달라진다. 따라서 생산된 곡블록의 품질이 일정하지 않다는 문제점이 있다. 또한 선상가열법을 적용하여 작업하는 환경은 위험하고 힘든 작업으로 작업자들이 기피하고 있어 인력 수급에 어려움이 많다.

따라서 선체 외판을 곡면으로 가공하는 과정을 기계화하고자 하는 연구가 이루어지고 있다. 예를 들어 한국공개특허 제2011-0073651호는 선체 외판 곡면 성형장치에 대해서 기재하고 있다. 그러나 종래의 연구들은 선체 외판을 곡면으로 가공하는 과정에서의 가열과 냉각을 위한 수단에 대해서는 연구가 이루어지지 않았다. 또한 선체 외판 곡면 가공 과정 전체를 자동으로 하는 것에 대해서는 인식하지 못하고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 입력된 강판 가공 정보에 따라 선체 외판의 곡면 가공 성형을 자동으로 할 수 있도록 하는 선체 외판 곡면 가공 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 선체 외판 곡면 가공 장치는 프레임, 가공 성형부, 강판 지지모듈을 포함한다. 프레임은 가공하고자 하는 강판의 상부에 이격되어 위치한다. 가공 성형부는 프레임에 이동 가능하게 장착되며, 가열부와 냉각부를 구비한다. 가열부는 강판을 가열하며, 냉각부는 가열된 강판을 냉각시킨다. 강판 지지모듈은 가공하고자 하는 강판을 하부에서 지지한다.

본 발명의 실시예에 따른 선체 외판 곡면 가공 장치는 정보 입력부, 프레임, 가공 성형부, 강판 지지모듈, 제어부를 포함한다. 정보 입력부는 강판 가공 정보를 입력받는다. 프레임은 가공하고자 하는 강판의 상부에 이격되어 위치한다. 가공 성형부는 프레임에 이동 가능하게 장착되며, 가열부와 냉각부를 구비한다. 강판 지지모듈는 가공하고자 하는 강판을 하부에서 지지한다. 제어부는 정보 입력부로 입력된 정보에 따라 가공 성형부를 구동한다.

본 발명의 실시예에 따른 선체 외판 곡면 가공 장치의 프레임은 두 개의 측면 프레임과 상기 두 개의 측면 프레임을 연결하는 연결 프레임을 구비한다. 프레임은 가공하고자 하는 강판을 따라 이동 가능하다. 가공 성형부는 프레임의 연결 프레임을 따라 이동할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 선체 외판 곡면 가공 장치의 가공 성형부에 구비된 가열부와 냉각부는 상하로 이동 가능하다. 또한 가열부와 냉각부는 회전이 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 선체 외판 곡면 가공 장치의 가공 성형부에 구비된 가열부는 연료관과 버너를 구비한다. 연료관은 상부에서 하부로 위치하며, 버너는 연료관의 하단에 회전 가능하게 장착된다. 버너는 회전을 위해 제1 회전모듈을 통해 연료관에 결합될 수 있다. 가공 성형부에 구비된 냉각부는 물관과 분사부를 구비한다. 물관은 연료관을 감싸는 형상이며, 분사부는 물관의 하단에 회전가능하게 결합된다. 분사부는 회전을 위해 제2 회전모듈을 통해 물관에 결합될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 선체 외판 곡면 가공 장치의 가열부에 구비된 버너는 제1 각도조절모듈을 통해 연료관에 결합되어 화염 각도를 조절할 수 있다. 분사부는 제2 각도조절모듈을 통해 물관에 결합되어 분사 각도를 조절할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 선체 외판 곡면 가공 장치의 강판 지지모듈은 상하 이동부와 지지부를 구비한다. 상하 이동부는 상하로 인장과 수축이 가능하며, 지지부는 상하 이동부의 상부에 위치한다. 상하 이동부는 가공하고자 하는 강판을 따라 전후좌우로 이동 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 선체 외판 곡면 가공 장치의 강판 지지모듈에 구비된 지지부는 상부가 곡면 또는 사선 형상일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 선체 외판 곡면 가공 장치의 강판 지지모듈에 구비된 지지부는 상부에 복수의 돌기가 형성될 수 있다. 복수의 돌기의 측면에는 구멍이 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 선체 외판 곡면 가공 장치의 강판 지지모듈에 구비된 지지부는 상하 이동부에 대해 회전 가능하게 결합될 수 있다.

본 발명에 따른 선체 외판 곡면 가공 장치는 가공 성형부가 가열부와 냉각부를 구비함으로써 강판을 곡면으로 가공하는 과정을 빠르고 편리하게 할 수 있다.

또한 본 발명은 강판 가공 정보를 입력받는 정보 입력부와 가공 성형부를 제어하는 제어부를 포함함으로써 선체 외판 곡면 가공 과정 전체를 자동으로 할 수 있다.

도 1은 곡블록이 사용된 선박의 선수미를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선체 외판 곡면 가공 장치를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가공 성형부를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 강판 지지모듈을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 강판 지지모듈의 지지부를 나타내는 도면이다.
도 6은 강판의 가공 정보를 계산하는 것을 나타내는 도면이다.
도 7a와 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 회전 가능한 가열부와 냉각부를 나타내는 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선체 외판 곡면 가공 장치를 개념적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가공 성형부를 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 강판 지지모듈을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 강판 지지모듈의 지지부를 나타내는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 선체 외판 곡면 가공 장치(1000)는 프레임(1100), 가공 성형부(1200), 강판 지지모듈(1300), 정보 입력부(1400), 제어부(1500)를 포함한다.

프레임(1100)은 두 개의 측면 프레임(1110)과 연결 프레임(1120)을 구비한다. 2개의 측면 프레임(1110)은 지면에 대해 수직으로 세워지며, 연결 프레임(1120)은 두 개의 측면 프레임(1110)을 연결한다. 가공하고자 하는 강판(100)은 2개의 측면 프레임(1110) 사이에 위치하며, 연결 프레임(1120)은 강판(100)의 상부에 이격되어 위치한다. 본 실시예에서 측면 프레임(1110)은 2개이지만 다른 실시예에서는 안정적인 지지를 위해 측면 프레임(1110)을 4개를 설치할 수도 있다.

프레임(1100)은 가공하고자 하는 강판(100)을 따라 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 보다 구체적으로는 2개의 측면 프레임(1110)이 레일을 따라 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 이를 위해 프레임(1100)이 이동하는 구간에 레일이 설치될 수 있다. 다른 실시예에서는 측면 프레임(1110)에 롤러를 달아 이동시킬 수도 있다.

가공 성형부(1200)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 가열부(1210), 냉각부(1220), 상하 조절부(1230), 구동부(1240)를 구비한다. 가열부(1210)는 가공하고자 하는 강판(100)을 가열하는 부분이다. 이를 위해 가열부(1210)는 연료관과 버너를 구비할 수 있다. 연료관은 상하 조절부(1230)의 내부에서 상부에서 하부로 위치하여 버너에 연소를 위한 연료를 공급한다. 버너는 연료관의 하단에 위치한다. 냉각부(1220)는 가열된 강판을 냉각시킨다. 본 실시예에서는 물을 분사하는 방식으로 냉각을 한다. 이를 위해 냉각부(1220)는 물관과 분사부를 구비한다. 물관은 상하 조절부(1230)의 내부에서 상부에서 하부로 위치하여 분사부에 물을 공급한다. 분사부는 공급된 물을 강판에 분사한다. 이와 같이 가공 성형부(1200)가 가열부(1210)와 냉각부(1200)를 동시에 구비함으로써 강판(100)을 곡면으로 가공하는 과정을 빠르고 편리하게 할 수 있다.

상하 조절부(1230)는 유압 등으로 구동되어 가열부(1210)와 냉각부(1220)를 상하로 이동시킨다. 이를 위해 상하 조절부(1230)는 복수의 크기가 다른 파이프 형상의 유닛들을 결합시킨 형상이 될 수 있다.

구동부(1240)는 상하 조절부(1230)의 상측에 위치하여 프레임(1100)의 연결 프레임(1120)을 따라 가공 성형부(1200)가 이동할 수 있도록 한다. 이를 위해 구동부(1240)에는 구동모터가 장착될 수 있다. 다른 실시예에서는 연결 프레임(1120)에 리니어 모터(Linear Motor)를 장착하여 구동부(1240)를 구동할 수도 있다.

본 실시예에서는 선체 외판 곡면 가공 장치(1000)가 가공 성형부(1200)를 하나만 포함하고 있지만, 다른 실시예에서는 빠른 가공을 위해 복수의 가공 성형부(1200)를 포함할 수도 있다.

강판 지지모듈(1300)은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상하 이동부(1310)와 지지부(1320)를 구비한다. 상하 이동부(1310)는 상하로 인장과 수축이 가능하다. 본 실시예에서 상하 이동부(1310)는 유압으로 구동되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 지지부(1320)는 상하 이동부(1310)의 상부에 위치하여, 가공하고자 하는 강판(100)을 하부에서 지지한다. 지지부(1320)는 강판(100)에 밀착되어 접하기 위해 상부가 곡면 또는 사선으로 형성될 수 있다. 지지부(1320)의 상부를 어느 방향으로 곡면 또는 사선을 형성할지는 가공하고자 하는 강판(100)의 형상에 따라 달라질 수 있다. 또한 지지부(1320)는 상하 이동부(1310)에 대해 회전 가능하게 결합됨으로써 가공하고자 하는 강판(100)의 형상에 따라 원하는 방향으로 회전시킬 수 있다.

강판 지지모듈(1300)의 지지부(1320)는 상부에 복수의 돌기(1330)가 형성될 수 있다. 복수의 돌기(1330)는 탄성있는 내열성 소재로 형성한다. 복수의 돌기(1330)가 형성됨에 따라 지지부(1320)는 강판(100)을 더욱 안정적으로 지지할 수 있게 된다. 가공 과정에서 강판(100)의 형상이 변하면 상하 이동부(1310)를 움직여서 지지부(1320)를 강판에 밀착시키지만, 미세한 변화까지 따라가기는 어렵다. 이 대 탄성이 있는 복수의 돌기(1330)가 미세한 변화에 대응하여 강판(100)을 안정적으로 지지하게 된다.

복수의 돌기(1330)에는 강판(100)과 접하지 않는 측면에 구멍(1331)이 형성될 수 있다. 구멍(1331)이 형성됨에 따라 복수의 돌기(1330)가 강판(100)과 더욱 밀접하게 접하게 된다. 또한 강판(100)의 가열 과정에서 발생되는 열을 방출시킴으로써 복수의 돌기(1330)가 열에 의해 변형되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 구멍(1331)을 형성함으로써 복수의 돌기(1330)의 내구성과 수명을 연장시킬 수 있다.

강판 지지모듈(1300)의 상하 이동부(1310)는 가공하고자 하는 강판(100)을 따라 전후좌우로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 가공하고자 하는 강판(100)의 크기는 상황에 따라 바뀔 수 있다. 이 때 상하 이동부(1310)가 고정되어 설치되면 다양한 크기의 강판을 가공할 수 없다. 또한 강판(100)은 곡면으로 가공되는 과정에서 수축이 될 수 있는데, 이 때 상하 이동부(1310)가 전후좌우로 고정되어 있으면 강판(100)의 수축에 대응하여 강판(100)을 안정적으로 지지할 수 없다. 따라서 본 발명에서는 상하 이동부(1310)가 전후좌우로 움직일 수 있도록 하여, 강판(100)의 크기 및 가공 과정에서의 수축 등에 대응할 수 있도록 한다.

정보 입력부(1400)는 강판의 가공을 위한 정보를 입력받는다. 가공 정보는, 도 6에 도시된 바와 같이, 강판(100)의 형상을 고려하여 컴퓨터를 이용하여 계산될 수 있다. 가공 정보 계산 방법에 대해서는 이미 공지되어 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

제어부(1500)는 정보 입력부(1400)로 입력된 정보에 따라 가공 성형부(1200)를 구동한다. 보다 정밀한 가공을 위해서 제어부(1500)는 가공 성형부(1200) 및 강판 지지모듈(1300)을 제어할 수도 있다. 즉, 강판(100)의 가공을 위해 가열부(1210)와 냉각부(1220)를 움직이거나, 강판(100)의 가공 정도에 따라 강판 지지모듈(1300)을 이동시켜 강판(100)을 안정적으로 지지하도록 한다.

도 7a와 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 회전 가능한 가열부와 냉각부를 나타내는 단면도이다.

도 7a와 도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가열부(2210)와 냉각부(2220)는 회전 가능하게 장착될 수 있다. 가열부(2210)는 상부에서 하부로 위치하는 연료관(2211)과 연료관(2211)의 하단에 회전 가능하게 장착된 버너(2212)를 구비한다. 회전을 위해 버너(2212)는 연료관(2211)에 제1 회전모듈(2212a)을 통해 연결될 수 있다. 제1 회전모듈(2212a)은 베어링 등과 같이 버너(2212)가 회전할 수 있도록 하는 다양한 구성이 될 수 있다.

냉각부(2220)는 물관(2221)과 분사부(2222)를 구비한다. 물관(2221)은 연료관(2211)을 감싸는 형상이 될 수 있다. 즉, 연료관(2211)이 물관(2221) 내부에 위치하는 형태가 된다. 물관(2221)이 외측에 위치함으로써 연료관(2211)에서 가스 등의 연료가 누출되는 것을 방지할 수 있으며, 외부 충격으로부터 연료관(2211)이 파손되는 것을 방지할 수 있다. 다만, 물관(2221)은 연료관(2211)보다 짧은 길이로 형성된다.

분사부(2222)는 물관(2221)의 하단에 회전 가능하게 장착된다. 다만 버너(2212)는 제1 회전모듈(2212a)에 의해 자전하듯이 회전하지만, 분사부(2222)는 제2 회전모듈(2222a)에 의해 공전하듯이 회전한다. 또한 분사부(2222)는 연료관(2211)의 하측에 위치한 버너(2212)보다 더 높은 곳에 위치하게 된다. 이에 따라 버너(2212)와 분사부(2222)는 서로 영향을 주지 않고 회전할 수 있다.

가열부(2210)와 냉각부(2220)가 회전 가능하면, 강판을 가공할 때 가열 후 냉각을 위해 가공 성형부 전체가 움직일 필요가 없다. 따라서 작업 속도가 빨라지며 가공 성형부 이동을 위한 에너지를 절감할 수 있다.

또한 본 실시예에서 버너(2212)는 제1 각도조절모듈(2212b)을 통해 연료관 (2211)과 연결되며, 분사부(2222)는 제2 각도조절모듈(2222b)을 통해 물관과 연결된다. 제1 각도조절모듈(2212b)은 버너(2212)의 화염 각도를 조절하며, 제2 각도조절모듈(2222b)은 분사부(2222)의 분사 각도를 조절한다. 따라서 강판 가공시 가공 위치를 미세하게 조절하는 것이 가능하다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

1000 : 선체 외판 곡면 가공 장치
1100 : 프레임 1110 : 측면 프레임
1120 : 연결 프레임 1200 : 가공 성형부
1210, 2210 : 가열부 1220, 2220 : 냉각부
1230 : 상하 조절부 1240 : 구동부
1300 : 강판 지지모듈 1310 : 상하 이동부
1320 : 지지부 1400 : 정보 입력부
1500 : 제어부

Claims

가공하고자 하는 강판의 상부에 이격되어 위치하는 프레임; 상기 프레임에 이동 가능하게 장착되며, 강판을 가열하는 가열부와 가열된 강판을 냉각시키는 냉각부를 구비하는 가공 성형부; 및 가공하고자 하는 강판을 하부에서 지지하는 강판 지지모듈;를 포함하고,
상기 가열부는 상부에서 하부로 위치하는 연료관과 상기 연료관의 하단에 자전하듯이 회전 가능하게 장착된 버너를 구비하며,
상기 냉각부는 상기 연료관을 감싸는 형상인 물관과 상기 물관의 하단에 공전하듯이 회전 가능하게 결합된 분사부를 구비하고,
상기 강판 지지모듈은 상하로 인장과 수축이 가능한 상하 이동부와 상기 상하 이동부의 상부에 위치하는 지지부를 구비하며,
상기 지지부의 상부에는 탄성있는 내열성 소재로 된 복수의 돌기가 형성되고,
상기 복수의 돌기에는 상기 강판과 접하지 않는 측면에 구멍이 형성되어, 가열 과정에서 발생되는 열을 방출시키는 것을 특징으로 하는 선체 외판 곡면 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 프레임은 두 개의 측면 프레임과 상기 두 개의 측면 프레임을 연결하는 연결 프레임을 구비하며,
상기 프레임은 가공하고자 하는 강판을 따라 이동 가능한 것을 특징으로 하는 선체 외판 곡면 가공 장치.
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제1항에 있어서,
상기 버너는 제1 회전모듈을 통해 상기 연료관에 회전 가능하게 결합되며,
상기 분사부는 제2 회전모듈을 통해 상기 물관에 회전 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 선체 외판 곡면 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 버너는 제1 각도조절모듈을 통해 상기 연료관에 결합되어 화염 각도를 조절할 수 있으며,
상기 분사부는 제2 각도조절모듈을 통해 상기 물관에 결합되어 분사 각도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 선체 외판 곡면 가공 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 상하 이동부는 가공하고자 하는 강판을 따라 전후좌우로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 선체 외판 곡면 가공 장치.
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