KR101167840B1 - A curved surface processing apparatus for thick plate using of high frequency induction heating by controlling automatic positioning of the coil - Google Patents
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Abstract
본 발명은 코일 위치 자동 정밀 제어에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 후판의 곡가공 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thick plate bending machine using high frequency induction heating by coil position automatic precision control.
본 발명에 의한 코일 위치 자동 정밀 제어에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 후판의 곡가공 장치는, 전원공급수단(100)과, 다수 부품을 지지하는 프레임(200)과, 작업대(210)에 안착된 후판(P)에 고주파 유도 가열을 실시하는 가열수단(300)과, 상기 가열수단(300) 또는 작업대(210)의 움직임을 안내하는 이송수단(400)과, 상기 가열수단(300) 일측을 경유하여 냉각하는 열교환기(500)와, 상기 가열수단(300), 이송수단(400) 및 열교환기(500)의 동작을 제어하는 제어수단(600)을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. 이와 같은 구성에 의하면, 곡가공 시간 및 전력 사용량이 현저히 감소하고 더불어 기존의 가스 토치식 선상 가열법과는 달리 열원으로서 가스를 사용하지 않으므로 친환경적이며, 생산성 및 전기 효율이 향상되는 이점이 있다.The apparatus for processing a thick plate using high frequency induction heating by automatic coil position automatic precision control according to the present invention includes a power plate 100, a frame 200 supporting a plurality of parts, and a thick plate seated on a work table 210. (P) via a heating means 300 for performing high frequency induction heating, a transfer means 400 for guiding the movement of the heating means 300 or the work table 210, and one side of the heating means 300. It comprises a cooling heat exchanger 500, and the control means 600 for controlling the operation of the heating means 300, the transfer means 400 and the heat exchanger (500). According to such a configuration, the processing time and power consumption is significantly reduced, and unlike the conventional gas torch type on-line heating method, there is an advantage in that it is environmentally friendly, productivity, and electrical efficiency are improved because no gas is used as a heat source.
선박, 후판, 고주파, 유도 가열, 곡가공 Marine, Thick Plate, High Frequency, Induction Heating, Curved Machining
Description
도 1 은 종래 기술에 의한 후판 곡가공 장치의 사용 상태도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a state diagram of use of a thick plate bending machine according to the prior art;
도 2 는 다른 종래 기술에 의한 후판 곡가공 장치의 사용 상태도.2 is a use state diagram of another thick plate bending machine according to the prior art;
도 3 은 본 발명에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 후판의 곡가공 장치를 나타낸 사시도.3 is a perspective view showing a curved plate processing apparatus of a thick plate using high frequency induction heating according to the present invention.
도 4 는 본 발명에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 후판의 곡가공 장치를 나타낸 정면도.Figure 4 is a front view showing a curved plate processing apparatus of a thick plate using high frequency induction heating according to the present invention.
도 5 는 본 발명에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 후판의 곡가공 장치에서 가열수단을 나타낸 사시도.Figure 5 is a perspective view of the heating means in the processing apparatus of the thick plate using high frequency induction heating according to the present invention.
도 6 은 본 발명에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 후판의 곡가공 장치에서 가열수단의 요부 구성인 트랜스포머를 나타낸 부분 확대도.Fig. 6 is a partially enlarged view showing a transformer which is a main component of a heating means in a curved processing apparatus of a thick plate using high frequency induction heating according to the present invention;
도 7 은 트랜스포머의 바람직한 실시예의 구성을 보인 정면도.7 is a front view showing the configuration of a preferred embodiment of a transformer.
도 8 은 트랜스포머의 바람직한 실시예의 구성을 보인 측면도.8 is a side view showing the configuration of a preferred embodiment of a transformer.
도 9 는 본 발명에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 후판의 곡가공 장치에서 일 구성인 간격유지구의 구성을 보인 종단면도.Fig. 9 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a spacing holding structure, which is one configuration in a thick plate bending machine using high frequency induction heating according to the present invention;
도 10 은 본 발명에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 후판의 곡가공 장치를 이용한 후판의 곡가공시 열전달 해석 결과.10 is a heat transfer analysis result of the thick plate of the thick plate using the processing apparatus of the thick plate using high frequency induction heating according to the present invention.
도 11 은 본 발명에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 후판의 곡가공 장치를 이용한 후판의 곡가공시 열전달 해석 위치를 표시한 개략도.Fig. 11 is a schematic diagram showing a heat transfer analysis position at the time of bending a thick plate using a thick plate bending machine using high frequency induction heating according to the present invention;
도 12 는 도 11의 위치에서 가열선 방향 함수에 대한 열전달 해석 결과를 나타낸 그래프.12 is a graph showing a heat transfer analysis result for a heating line direction function at the position of FIG. 11;
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100. 전원공급수단 200. 프레임100. Power supply means 200. Frame
210. 작업대 220. 지지대210. Workbench 220. Support
300. 가열수단 320. 트랜스포머300. Heating means 320. Transformer
322. 코어 324. 코일322.Core 324. Coil
340. 컨트롤박스 360. 연결구340.
362. 유로 364. 냉각파이프362. Euro 364. Cooling Pipes
380. 간격유지구 382. 결합부380.
384. 탄성발생부 385. 탄성부재384.
386. 볼 388. 높이조절부386.
389. 조임새 400. 이송수단389.
420. 좌우이송부 440. 전후이송부420. Left and
460. 상하이송부 500. 열교환기460. Shanghai Song 500. Heat Exchanger
600. 제어수단 P . 후판600. Control means P. Plate
본 발명은 코일 위치 자동 정밀 제어에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 후판의 곡가공 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
조선소는 선박의 사용 목적과 선주의 요구 사항에 부합하도록 화물의 적재량, 속도, 연료 소비율 등을 고려하여 최적의 주행 성능을 갖도록 선형을 설계한다. The shipyards design the alignment to have the optimum driving performance by considering the cargo load, speed and fuel consumption rate to meet the purpose of the ship and the requirements of the owner.
따라서, 선체의 외판은 많은 3차원 곡면으로 구성된다. 선형 설계에 의하여 정의된 선체 외판은 랜딩(Landing) 과정을 거쳐 약 100~300개 정도의 외판으로 분할된다.Thus, the outer shell of the hull is composed of many three-dimensional curved surfaces. The hull shell, defined by the linear design, is divided into about 100-300 shells through a landing process.
이러한 다수의 외판은 선박의 내구성을 높이기 위해 후판으로 이루어지며 대략 70% 이상이 곡면으로 이루어져 있다.Many of these shells are made of thick plates to increase the durability of the vessel, and more than 70% of the outer shell is made of curved surfaces.
종래에는 다양한 롤러나 프레스등과 같은 곡가공 장치를 이용하여 후판의 곡가공을 실시하고 있다.Conventionally, the thick plate is processed by using a variety of processing equipment such as rollers and presses.
대한민국 공개특허 제10-2009-0093657호에는 "선체 외판의 성형을 위한 다점 프레스 위치정보 산출방법을 이용한 선체 외판 성형장치"가 개시되어 있으며, 개략적인 사용 상태도는 도 1에 도시되어 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2009-0093657 discloses a "hulling shell forming apparatus using a method for calculating the multi-point press position information for forming the hull shell," and a schematic state diagram of use is shown in FIG.
그러나, 상기 다점 프레스(20)를 이용한 선체의 외판(10)을 성형하는데에는 다음과 같은 문제점이 있다.However, there is a problem in forming the
즉, 프레스(20)를 이용하여 곡면 가공을 실시하게 되면, 초기에 많은 변형량이 발생하게 되며, 성형 위치, 성형 깊이 등의 공정 변수가 다수 존재하므로 곡률의 정밀도는 작업자의 숙련도에 크게 의존하게 되는 문제점이 있다.That is, when the surface processing is performed by using the
이에 따라 최근에는 선체의 외판을 곡면으로 가공하기 위한 선상 가열을 이용한 열간 가공방법이 적용되고 있다.Accordingly, in recent years, a hot working method using linear heating for processing the outer shell of a hull into a curved surface has been applied.
이러한 종래 기술은 가스 토치를 이용하여 판의 일정 영역을 집중 가열하고 냉각하는 과정을 거치면서 판의 인장과 압축과정을 통해 후판에 소성변형을 발생시키는 원리를 이용한 것으로, 첨부된 도 2와 같이 사용된다.This conventional technique uses the principle of generating plastic deformation in the thick plate through the tension and compression of the plate while undergoing a process of intensive heating and cooling a certain region of the plate using a gas torch, as shown in FIG. do.
즉, 곡가공을 위한 후판(30) 상측에 다수의 가스토치(40)를 구비하고, 상기 다수 가스토치(40)는 일직선 상에서 이격 배치되어 하방향으로 화염을 방사하게 된다.That is, a plurality of
그러나, 열간 가공 방법은 후판(30)에 국부적으로 높은 열을 가하게 되어 후판(30)의 재료가 변질되는 문제점이 있고, 가열방향, 속도, 입열량, 냉각방법, 판의 두께 등 작업에 영향을 주는 요인이 많아서 요구되는 후판의 곡률이 가공될 수 있도록 제어하는데 어려움이 있다.However, the hot working method has a problem in that the material of the
또한 자동화를 위한 노력이 지속적으로 진행되고는 있으나, 실용화되지 못하고 있으며, 열변형 데이터베이스의 구축 및 열변형량 제어가 어려운 문제점이 있다.In addition, although efforts for automation are continuously being progressed, they have not been put to practical use, and there is a problem in that the construction of the heat deformation database and the control of heat deformation are difficult.
따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 고주파 유도 가열을 이용하여 공정시간을 현저히 단축하면서도 후판의 곡가공이 가능하도록 한 코일 위치 자동 정밀 제어에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 후판의 곡가공 장치를 제공하는 것에 있다.Therefore, an object of the present invention for solving the above problems, the use of high frequency induction heating to significantly reduce the process time, while the processing of the back plate of the steel plate using the high-frequency induction heating by automatic precision control of the coil position to enable the processing of the thick plate It is to provide a processing apparatus.
본 발명의 다른 목적은 가열코일의 형상 및 배치를 최적화하여 급속 가열이 가능하도록 하고, 가열코일의 3차원 움직임이 가능하도록 이송수단을 구비함으로써 작업성 및 생산성이 향상되도록 한 코일 위치 자동 정밀 제어에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 후판의 곡가공 장치를 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to optimize the shape and arrangement of the heating coil to enable rapid heating, and to provide automatic control of the coil position to improve workability and productivity by providing a conveying means to enable three-dimensional movement of the heating coil. It is an object of the present invention to provide a processing apparatus for a thick plate using high frequency induction heating.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 후판의 곡가공 장치는, 전원공급수단과, 다수 부품을 지지하는 프레임과, 작업대에 안착된 후판에 고주파 유도 가열을 실시하는 가열수단과, 상기 가열수단 또는 작업대의 움직임을 안내하는 이송수단과, 상기 가열수단 일측을 경유하여 냉각하는 열교환기와, 상기 가열수단, 이송수단 및 열교환기의 동작을 제어하는 제어수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the apparatus for processing thick plates using high frequency induction heating according to the present invention is characterized by performing high frequency induction heating on a power plate, a frame supporting a plurality of parts, and a thick plate seated on a work table. It comprises a heating means, a conveying means for guiding the movement of the heating means or work table, a heat exchanger for cooling via one side of the heating means, and a control means for controlling the operation of the heating means, the conveying means and the heat exchanger. It is characterized by.
상기 이송수단은, 상기 가열수단이 후판에 대하여 3차원적으로 이동 가능하도록 안내하는 것을 특징으로 한다.The conveying means is characterized in that the heating means is guided to be movable in three dimensions with respect to the thick plate.
상기 가열수단은, 상기 가열수단의 하측에 위치하여 후판을 유도 가열하는 트랜스포머와, 상기 전원공급수단으로부터 전원을 인가받아 고주파 전류의 출력크기를 제어하는 컨트롤박스와, 상기 컨트롤박스와 트랜스포머가 전기적으로 연결되게 하는 연결구를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The heating means includes a transformer positioned under the heating means for induction heating the thick plate, a control box for controlling the output size of the high frequency current by receiving power from the power supply means, and the control box and the transformer electrically It characterized in that it comprises a connector for connecting.
상기 트랜스포머는 상기 컨트롤박스로부터 고주파 전류를 제공받아 교번자속을 발생하는 코일과, 상기 코일을 내부에 수용하는 코어를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The transformer is characterized in that it comprises a coil for generating an alternating flux by receiving a high frequency current from the control box, and a core for receiving the coil therein.
상기 코일은 사각 단면을 가지는 봉재를 다수회 절곡하여 형성됨을 특징으로 한다.The coil is characterized in that it is formed by bending a bar having a rectangular cross section a number of times.
상기 코일은 일방향으로 개구되도록 절곡됨을 특징으로 한다.The coil is bent to open in one direction.
상기 코어는 다수의 규소강판으로 형성됨을 특징으로 한다.The core is characterized in that formed of a plurality of silicon steel sheet.
상기 트랜스포머와 연결구를 동시에 냉각하는 것을 특징으로 한다.Cooling the transformer and the connector at the same time characterized in that.
상기 트랜스포머와 컨트롤박스 및 연결구는 일체로 결합되어 동시에 이동하는 것을 특징으로 한다.The transformer, the control box and the connector are integrally coupled and move simultaneously.
상기 연결구는, 금속판재를 다수회 절곡하여 형성되며, 일측에는 상기 열교환기로부터 제공되는 냉각수가 경유하도록 유로가 형성됨을 특징으로 한다.The connector is formed by bending a metal plate a plurality of times, characterized in that the flow path is formed on one side via the cooling water provided from the heat exchanger.
상기 트랜스포머로부터 이격된 외측에는 상기 후판과 접촉하여 구름운동함으로써 상기 트랜스포머와 후판의 이격 거리를 제한하는 간격유지구가 구비됨을 특징으로 한다.The outer side spaced apart from the transformer is characterized in that the gap holding region for limiting the separation distance between the transformer and the rear plate by rolling motion in contact with the rear plate.
상기 이송수단은, 상기 가열수단이 프레임의 높이 방향으로 직선 왕복 운동 가능하도록 하는 상하이송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The conveying means is characterized in that it comprises a shanghai sending portion for allowing the heating means to linearly reciprocate in the height direction of the frame.
이와 같은 구성에 의하면, 곡가공 시간 및 전력 사용량이 현저히 감소하게 되어 생산성 및 전기 효율이 향상되는 이점이 있다.According to this configuration, there is an advantage that the processing time and power consumption is significantly reduced, thereby improving productivity and electrical efficiency.
이하에서는 첨부된 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 의한 고주파 유도 가 열을 이용한 후판의 곡가공 장치의 구성을 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying Figures 3 and 4 will be described the configuration of the curved plate processing apparatus using a high frequency induction heating according to the present invention.
도 3에는 본 발명에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 후판의 곡가공 장치(이하 '곡가공 장치'라 칭함)를 나타낸 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 후판의 곡가공 장치를 나타낸 정면도가 도시되어 있다.FIG. 3 is a perspective view of a thick plate processing apparatus (hereinafter referred to as a 'bending apparatus') using high frequency induction heating according to the present invention, and FIG. 4 is a curve of a thick plate using high frequency induction heating according to the present invention. A front view showing the processing apparatus is shown.
도면과 같이, 본 발명에 의한 곡가공 장치는, 후판을 고주파 유도 가열하여 곡면을 갖도록 가공하기 위한 장치이다.As shown in the drawing, the curved processing device according to the present invention is a device for processing a thick plate by induction heating to have a curved surface.
이를 위해 상기 곡가공 장치는, 전원공급수단(100)과, 다수 부품을 지지하는 프레임(200)과, 작업대(210)에 안착된 후판(P)에 고주파 유도 가열을 실시하는 가열수단(300)과, 상기 가열수단(300) 또는 작업대(210)의 움직임을 안내하는 이송수단(400)과, 상기 가열수단(300) 일측을 경유하여 냉각하는 열교환기(500)와, 상기 가열수단(300), 이송수단(400) 및 열교환기(500)의 동작을 제어하는 제어수단(600)을 포함하여 구성된다.To this end, the grain processing apparatus, the power supply means 100, the
상기 전원공급수단(100)은 상기 가열수단(300)에 전원을 공급하여 고주파 유도 가열이 실시될 수 있도록 하는 구성으로, 본 발명의 실시예에서는 최대 20㎑ 의 고주파를 발생하고, 100㎾의 출력용량을 가지며 최대 1000℃까지 가열할 수 있도록 구성하였다.The power supply means 100 is a configuration for supplying power to the heating means 300 so that high frequency induction heating can be carried out, in the embodiment of the present invention generates a high frequency of up to 20 Hz, the output of 100 Hz It has a capacity and is configured to be heated up to 1000 ℃.
상기 전원공급수단(100)의 좌측에는 프레임(200)이 위치한다. 상기 프레임(200)은 다수의 부품을 지지하고, 전방에는 작업대(210)가 구비되어 후판(P)이 안착되도록 한다.The
보다 구체적으로 살펴보면, 상기 작업대(210)는 다수의 봉재를 서로 결합하여 내부에 공간이 형성되도록 함으로써 상기 가열수단(300)이 매달린 상태로 지지될 수 있도록 한다.Looking in more detail, the work table 210 is coupled to a plurality of rods to each other to form a space therein so that the heating means 300 can be supported in a suspended state.
상기 프레임(200)에는 이송수단(400)이 구비된다. 상기 이송수단(400)은 가열수단(300)이 후판(P)에 대하여 3차원적으로 이동 가능하도록 안내하는 구성으로, 상기 프레임(200)을 기준으로 가열수단(300)이 좌/우 방향 및 상/하 방향으로 직선 왕복운동 가능하게 하고, 상기 작업대(210)의 전/후 방향 직선 왕복운동을 가능하게 한다.The
즉, 상기 이송수단(400)은, 가열수단(300)과 결합되고 상기 프레임(200)의 상면에 안착되어 가열수단(300)의 하중을 지지하는 지지대(220)가 좌/우 방향으로 직선 왕복 운동하도록 강제하는 좌우이송부(420)와, 상기 작업대(210)의 하면을 상방향으로 지지하여 전/후 방향 움직임을 강제하는 전후이송부(440)와, 상기 지지대(220)에 대하여 가열수단(300)의 상/하 방향 이송을 강제하는 상하이송부(도 5의 도면부호 460)를 포함하여 구성된다.That is, the transfer means 400 is coupled to the heating means 300 and is mounted on the upper surface of the
상기 좌우이송부(420)와 전후이송부(440)는 레일과 가이드 그리고 가이드의 직선 왕복운동을 강제하는 모터를 포함하여 구성되며, 상기 상하이송부(460)는 스크류와 캠이 적용되었다.The left and
상기 프레임(200)의 후측에는 열교환기(500)가 구비된다. 상기 열교환기(500)는 냉각수를 순환시켜 상기 가열수단(300)이 냉각될 수 있도록 하는 구성으로, 냉각수를 저장하기 위한 저장조와, 상기 저장조에 저장된 냉각수를 강제 순환 하기 위한 펌프 등으로 구성될 수 있다.The
상기 프레임(200)의 우측에는 제어수단(600)이 구비된다. 상기 제어수단(600)은 가열수단(300), 이송수단(400) 및 열교환기(500)의 동작을 제어하기 위한 것으로, 가열수단(300)에 의해 가열되어질 후판(P)의 가열온도, 가열수단(300) 또는 작업대(210)의 이송을 위한 이송수단(400)의 구동, 열교환기(500)의 냉각수 순환 유량 등을 제어할 수 있도록 구성된다.The control means 600 is provided on the right side of the
한편, 상기 제어수단(600)의 좌측에는 본 발명의 요부 구성인 가열수단(300)이 구비된다. 상기 가열수단(300)은 전원공급수단(100)으로부터 전원을 인가받아 후판(P)을 유도 가열하는 구성으로, 이하 가열수단(300)의 상세 구성을 첨부된 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.On the other hand, the left side of the control means 600 is provided with a heating means 300 which is a main component of the present invention. The heating means 300 is a configuration for induction heating the thick plate (P) by receiving power from the power supply means 100, a detailed configuration of the heating means 300 will be described with reference to FIGS. do.
도 5에는 본 발명에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 후판의 곡가공 장치에서 가열수단(300)을 나타낸 사시도가 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 후판의 곡가공 장치에서 가열수단(300)의 요부 구성인 트랜스포머를 나타낸 부분 확대도가 도시되어 있다.Figure 5 is a perspective view showing a heating means 300 in the thickening apparatus of the thick plate using the high frequency induction heating according to the present invention, Figure 6 is heating in the curved processing apparatus of the thick plate using the high frequency induction heating according to the present invention A partially enlarged view is shown showing the transformer which is the principal component of the
먼저 도 5와 같이, 상기 가열수단(300)은, 상기 가열수단(300)의 하측에 위치하여 후판(P)을 유도 가열하는 트랜스포머(320)와, 상기 전원공급수단(100)으로부터 전원을 인가받아 고주파 전류의 출력크기를 제어하는 컨트롤박스(340)와, 상기 컨트롤박스(340)와 트랜스포머(320)가 전기적으로 연결되게 하는 연결구(360)를 포함하여 구성된다.First, as shown in FIG. 5, the heating means 300 is located below the heating means 300, and a
상기 트랜스포머(320)는 가열수단(300)의 여러 구성 중에서도 가장 중요한 구성으로서, 사각 단면을 가지는 규소 강판 봉재를 다수회 절곡하여 일방향으로 개구된 형상을 가지는 페라이트로 형성된 코일(324)과, 상기 코일(324)을 내부에 수용하는 코어(322)를 포함하여 구성된다.The
상기 트랜스포머(320)의 상측에는 연결구(360)가 구비된다. 상기 연결구(360)는 금속판재를 다수회 절곡하여 형성된 것으로, 전방에서 볼 때 중앙부가 대략 'ㄷ' 형상을 갖도록 절곡하였으며, 하단부에는 상기 트랜스포머(320)가 전기적으로 연결된다.The
그리고, 상기 연결구(360)의 상측 후단부는 상기 컨트롤박스(340)와 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 연결구(360)는 컨트롤박스(340)와 트랜스포머(320)가 전기적으로 연결될 수 있도록 하는 역할을 수행한다.In addition, the upper rear end of the
그리고, 상기 연결구(360)와 컨트롤박스(340) 및 트랜스포머(320)는 일체로 결합되어 동시에 이동 가능하다. 즉, 전술한 바와 같이 상기 프레임(200)에는 지지대(220)가 직선 왕복 운동 가능하도록 지지되어 있으며, 상기 지지대(220)에는 컨트롤박스(340)의 하중이 지지된다.In addition, the
따라서, 상기 지지대(220)의 이송에 따라 컨트롤박스(340)가 움직이게 되면, 상기 연결구(360)와 트랜스포머(320)는 프레임(200)을 기준으로 좌/우 방향의 직선 왕복 이동이 가능하게 된다.Therefore, when the
상기 연결구(360)의 표면에는 유로(362)가 구비된다. 상기 유로(362)는 열교환기(500)를 경유하면서 열교환되어 냉각된 냉각수가 연결구(360)를 경유할 수 있도록 하는 구성으로, 내부가 빈 관형상을 가지며, 다수회 절곡된 형상을 가진 상태 로 상기 연결구(360)의 외면에 부착된다.The
따라서, 상기 유로(362)를 따라 유동하는 냉각수는 연결구(360)의 열을 흡열하여 냉각시킬 수 있게 된다.Therefore, the coolant flowing along the
한편, 상기 열교환기(500)는 가열수단(300)을 냉각하는 역할도 동시에 수행한다. 즉, 상기 열교환기(500)를 경유하는 냉각수는 가열수단(300) 내부를 경유하도록 설치된 냉각파이프(364)를 따라 순환하도록 구성된다.On the other hand, the
보다 구체적으로는 도 7 및 도 8과 같이 상기 냉각파이프(364)는 코어(322) 내부와 연통하도록 연결되어 냉각수가 상기 트랜스포머(320)를 경유하면서 열교환에 의해 냉각될 수 있도록 구성된다.More specifically, as shown in FIGS. 7 and 8, the
또한 상기 냉각파이프(364)는 도 5와 같이 다수 갈래로 분지되어 상기 유로(362) 및 트랜스포머(320) 내부와 연통하도록 결합될 수도 있다.In addition, the
상기 트랜스포머(320)의 외측에는 간격유지구(380)가 구비된다. 상기 간격유지구(380)는 트랜스포머(320)의 외측에 서로 이격되도록 4개가 구비되며, 상기 후판(P)과 트랜스포머(320)의 이격 거리를 제한하는 역할을 수행한다.An outer
첨부된 도 9에는 간격유지구(380)의 상세 구성이 도시되어 있다. 도면과 같이, 상기 간격유지구(380)는 가열수단(300) 일측에서 지면에 대하여 직립하도록 고정된 결합부(382)와, 상기 결합부(382)의 하측에 위치하여 후판(P)과 선택적으로 접촉시에 탄성복원력을 발생하는 탄성발생부(384)와, 상기 탄성발생부(384)의 높이 조절을 위한 높이조절부(388)을 포함하여 구성된다.9 is a detailed configuration of the
상기 결합부(382)는 높이조절부(388)와 하단이 결합되며, 상기 높이조절 부(388) 내부에는 공간이 형성되어 탄성발생부(384)의 상/하 방향 직선 운동이 가능하도록 한다(도 9의 우측 그림 참조). 그리고, 상기 높이조절부(388)의 우측면을 관통해서는 조임새(389)가 구비된다. The
따라서, 상기 조임새(389)의 회전에 의해 상기 탄성발생부(384)는 외면이 가압되어 높이조절부(388) 내부로의 삽입 깊이가 고정될 수 있다.Accordingly, the outer surface of the
그리고, 상기 탄성발생부(384) 내부에는 탄성부재(385)가 구비되고, 상기 탄성부재(385)의 하측에는 볼(386)이 회전 가능하게 구속되어 있다. 따라서, 상기 볼(386)은 간격유지구(380)의 최하측에 위치하여 후판(P)과 접촉하며, 상기 후판(P)과의 접촉 압력이 증가함에 따라 상방향으로 밀려올라가면서 탄성부재(385)에 탄성복원력이 발생될 수 있도록 구성된다.An
따라서, 상기 볼(386)은 전후이송부(440)의 작용에 의해 후판(P)이 이송될 때 후판(P)의 상면을 따라 구름운동하여 후판(P)에 찍힘 등의 불량이 미연에 방지될 수 있도록 한다.Therefore, when the
이하 첨부된 도 10 내지 도 12를 참조하여 상기와 같이 구성되는 곡가공 장치를 이용한 실험결과를 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying Figures 10 to 12 will be described the experimental results using the processing apparatus configured as described above.
도 10에는 본 발명에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 후판의 곡가공 장치를 이용한 후판의 곡가공시 열전달 해석 결과가 도시되어 있고, 도 11에는 본 발명에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 후판의 곡가공 장치를 이용한 후판의 곡가공시 열전달 해석 위치를 표시한 개략도가 도시되어 있으며, 도 12에는 도 11의 위치에서 가열선 방향 함수에 대한 열전달 해석 결과를 나타낸 그래프가 도시되어 있다.Figure 10 shows the results of heat transfer analysis of the thick plate of the thick plate using the high-frequency induction heating apparatus according to the present invention, Figure 11 shows a thick plate processing apparatus using the high frequency induction heating according to the present invention A schematic diagram showing the heat transfer analysis position of the used thick plate during the bending process is shown, and FIG. 12 is a graph showing the heat transfer analysis result for the heating line direction function at the position of FIG. 11.
먼저, 본 발명을 위한 실험에서는, 17㎜×300㎜×500㎜의 크기를 갖는 SS400 재질의 후판(P)을 사용하였고, 상기 코어(322)는 페라이트 자성체가 적용되었으며 구리가 코팅되었다. First, in the experiment for the present invention, a thick plate (P) of the SS400 material having a size of 17mm x 300mm x 500mm was used, the
그리고 상기 코어(322)는 다수의 규소 강판이 적층된 형상을 갖도록 하였다.In addition, the
상기 후판(P)의 이송속도는 5㎜/s 이며, 400㎾ 의 전원을 인가하였으며, 상기 가열수단(300)과 후판(P)의 이격 거리 즉, 에어갭(air gap)은 5㎜를 유지하였다.The feed rate of the thick plate (P) is 5mm / s, 400 kW power is applied, the separation distance of the heating means 300 and the thick plate (P), that is, the air gap (air gap) to maintain 5mm It was.
공기 대류 계수(air convection coefficient)는 0.02N/sec/㎜/℃이다.The air convection coefficient is 0.02 N / sec / mm / ° C.
상기와 같은 조건으로 유산 요소 해석한 결과, 도 10과 같이 가열선이 위치하는 후판(P)의 중심 영역에 집중적으로 열입량이 분포, 후판(P)의 오스테나이트(A3) 변태 온도 이상(최소 950 ℃ 이상)으로 온도가 올라감을 예측할 수 있다. As a result of the lactic acid element analysis under the conditions described above, as shown in FIG. 10, the heat input amount was distributed intensively in the center region of the thick plate P where the heating line is located, and at least the austenite A3 transformation temperature of the thick plate P (minimum) 950 ℃ or more) can be expected to increase the temperature.
그리고, 도 11과 같이 각기 다른 5개의 지점에서 후판(P)의 온도 프로파일을 예측해 본 결과, step 1에 해당하는 후판(P)의 초기 모서리 부분에서 모서리 효과에 의한 와전류 극대화로 인해, 기타 부분에 비해 100 ℃ 이상 과열되는 현상이 발생한다. And, as a result of predicting the temperature profile of the thick plate (P) at five different points as shown in Figure 11, due to the eddy current maximized by the edge effect at the initial corner of the thick plate (P) corresponding to step 1, Compared with over 100 ℃ overheating occurs.
또한 도 8 및 도 9와 같은 코일-코어 설계에 따라 첫 번째 코어 블록에 둘러싸인 코일 면이 후판(P) 위에 위치할 때 첫 번째 국부 최고 온도에 도달했다가, 중심부에서 온도가 다소 떨어진 후, 두 번째 코어 블록에 둘러싸인 코일 면이 후판(P) 위에 위치할 때, 전체 최고 온도에 도달함을 또한 예측할 수 있다. In addition, according to the coil-core design as shown in FIGS. 8 and 9, when the coil surface surrounded by the first core block is positioned on the thick plate P, the first local maximum temperature is reached, and after the temperature is slightly dropped from the center, When the coil face surrounded by the first core block is located on the thick plate P, it can also be predicted that the overall maximum temperature is reached.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정하지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.The scope of the present invention is not limited to the above-exemplified embodiments, and many other modifications based on the present invention may be made by those skilled in the art within the above technical scope.
위에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 코일 위치 자동 정밀 제어에 의한 고주파 유도 가열을 이용한 후판의 곡가공 장치에서는, 코일과 코어의 형상 및 배치를 최적화함과 동시에 코일의 움직임을 자동 제어, 국부적으로 가열선 중심부만 급속 가열이 가능하도록 구성하였다. 이 때 코일 설계 미숙으로 인한 코일 모서리부의 추가적인 가열이 발생하지 않게 되므로 후판의 재질 변형을 미연에 차단하여 곡가공성이 향상되는 이점이 있다.As described in detail above, in the thick plate bending apparatus using high frequency induction heating according to the coil position automatic precision control according to the present invention, the shape and arrangement of the coil and the core are optimized, and the movement of the coil is automatically controlled and locally heated. Only the wire center was configured to enable rapid heating. At this time, since additional heating of the coil edges due to inadequate coil design does not occur, there is an advantage that the workability is improved by blocking material deformation of the thick plate in advance.
따라서, 곡가공을 위한 공정 시간을 현저히 단축할 수 있게 되므로 생산성이 향상되는 이점이 있다.Therefore, the process time for the grain processing can be significantly shortened, there is an advantage that the productivity is improved.
더불어 어떠한 가스도 이용하지 않으므로 기존 가스 토치 식에 비해 이산화탄소 배출이 전혀 없는 등, 친환경 공법으로의 적용이 가능하다.In addition, since it does not use any gas, it can be applied as an eco-friendly method because there is no carbon dioxide emission compared to the existing gas torch type.
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KR102137725B1 (en) | 2020-05-19 | 2020-07-27 | (주)피티더블유스틸솔루션 | Furnace for thick plate |
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- 2009-12-29 KR KR1020090132645A patent/KR101167840B1/en active IP Right Grant
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