KR101310567B1

KR101310567B1 - 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 공급 장치 및 공급 방법

Info

Publication number: KR101310567B1
Application number: KR1020130041967A
Authority: KR
Inventors: 김성수
Original assignee: 주식회사 티엠씨
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2013-09-23

Abstract

액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 공급 장치는 모재 강판을 이송하는 로봇 암을 가지며 직선운동을 하도록 설치되는 트랜스퍼 로봇을 포함하는 이송부; 상기 이송부의 일측에 설치되어 상기 모재 강판을 공급하는 공급부; 상기 이송부의 일측에 설치되어 상기 모재 강판을 커팅하기 위한 전단부; 상기 전단부에서 커팅된 모재 강판의 배면을 위로 향하도록 하기 위하여, 상기 전단부의 일측에 설치되는 턴오버부; 및 상기 이송부의 일측에 설치되어 상기 턴오버부로부터 상기 모재 강판을 이송하여 적재하는 버퍼부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 공급 장치 및 공급 방법{Shearing Apparatus and Method for Providing Membrane Sheet for Liquified Natural Gas Storage Tank}

본 발명은 모재를 공급하는 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 액화천연가스 저장탱크에 사용되는 멤브레인 시트를 제작하기 위한 공정에 모재를 효율적으로 공급하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 액화천연가스를 운송하기 위한 LNG 선박에는 선체에 직접 단열자재를 이용하여 저장탱크를 설치하고 있다. 이러한 저장탱크는 다양한 형태가 있으나, 탱크 내벽에 멤브레인을 설치하는 방식인 마크-III(MARK-III) 방식이 널리 사용 되고 있다. 이러한 마크-III 방식에서는 다수의 멤브레인 시트를 탱크 내벽의 단열재로 이루어진 제2차 방벽 위에 연속적으로 설치하여 제1차 방벽인 멤브레인을 형성한다.

도 1에는 멤브레인 시트(50)에 대하여 도시하고 있다. 이러한 멤브레인 시트에 의해 형성된 제1차 방벽은 액화천연가스와 직접 접촉하게 된다. 액화천연가스와 접촉하는 멤브레인이 받는 유체 정압(hydrostatic pressure)에 의한 소성 변형(plastic deformation)과 천연가스를 액화시키기 위하여 저온 상태로 유지할 때 발생하는 열 수축(thermal contraction)에 효과적으로 대응하기 위하여, 멤브레인 시트(50)에는 대주름부(large corrugation)(51)와 소주름부(small corrugation)(52)가 형성되어 있으며, 이들 대주름부(51)과 소주름부(52)가 만나는 부분에 교차부(53)가 형성되어 있다. 이러한 멤브레인 시트(50)를 제작하는 종래의 공정에 대하여 도 2에 도시하고 있다.

도 2를 참조하면, 종래의 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트(50)를 제작하는 공정을 나타낸 흐름도를 확인할 수 있다. 멤브레인 시트(50)를 제조하기 우하여, 도 3과 같은 형상의 모재 강판(60)를 준비한다(S100). 이 모재 강판(60)을 대주름부 성형을 위한 프레스에 공급하여 대주름부(51)를 형성한다(S200). 대주름부(51)가 형성된 상태의 모재 강판을 소주름부 및 교차부 성형 프레스에 공급하여, 소주름부(52)와 교차부(53)를 동시에 형성한다(S300). 이 후에, 컨포밍(conforming) 프레스에서 대주름부(51)와 소주름부(52)의 곡면부 등의 형상을 형성함으로써 최종적인 대주름부(51) 및 소주름부(52)의 형상을 형성한다(S400). 다음은 챔퍼링(chamfering) 및/또는 저글링(joggling) 공정(S500)인데, 챔퍼링은 멤브레인 시트의 테두리 부분을 절단해 내는 것이고 저글링은 멤브레인 시트의 겹쳐지는 부분에 단차를 주기 위한 공정으로, 요구되는 멤브레인 시트의 형상에 따라 이 두 작업 또는 어느 한 작업은 생략될 수도 있다. 이렇게 제작된 멤브레인 시트는 육안 검사 등을 수행(S600)한 다음, 이상이 없으면 최종 제품으로 출하(S700)된다.

이와 같은 과정을 통하여 멤브레인 시트를 제작하는데, 종래의 공정에서는 모재 강판(60)를 대주름부(51)를 성형하기 위한 대주름부 성형 프레스에 모재 강판을 공급하기 위하여 작업자 두 명이 멤브레인 시트를 직접 들어 나르는 경우가 있는 반면, 자동화를 위하여 트랜스퍼 로봇을 사용하고 있다. 그런데, 단순히 트랜스퍼 로봇을 적용하더라도 모재 강판의 크기 재단이나 디버링 작업 등을 별도의 위치에서 수행하여야 하고, 나아가 대주름부 성형 프레스에 계속적, 효율적으로 모재 강판을 공급하는데 한계가 있다.

이에 본 발명자는 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 모재 강판의 준비 단계에서 디버링 작업 등을 용이하게 하고, 모재 강판의 공급을 효율적으로 수행하기에 적합한 레이아웃을 갖는 멤브레인 시트의 공급 장치와 공급 방법을 제안하고자 한다.

본 발명의 목적은 모재 강판의 공급을 효율적으로 수행할 수 있는 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 공급 장치 및 공급 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적 및 기타 내재되어 있는 목적들은 아래 설명하는 본 발명에 의하여 모두 용이하게 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 공급 장치는

모재 강판을 이송하는 로봇 암을 가지며 직선운동을 하도록 설치되는 트랜스퍼 로봇을 포함하는 이송부;

상기 이송부의 일측에 설치되어 상기 모재 강판을 공급하는 공급부;

상기 이송부의 일측에 설치되어 상기 모재 강판을 커팅하기 위한 전단부;

상기 전단부에서 커팅된 모재 강판의 배면을 위로 향하도록 하기 위하여, 상기 전단부의 일측에 설치되는 턴오버부; 및

상기 이송부의 일측에 설치되어 상기 턴오버부로부터 상기 모재 강판을 이송하여 적재하는 버퍼부;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 버퍼부와 상기 이송부의 일측에 설치되는 불량 적재부를 더 포함하여도 좋다.

본 발명에서, 상기 턴오버부는 탑재대, 및 상기 탑재대의 일측에 회전 가능하도록 설치되는 시트 홀더를 포함하여도 좋다.

본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 공급 방법은 모재 강판을 커팅 프레스에서 전단하는 단계;

전단된 상기 모재 강판을 배면이 위를 향하도록 뒤집는 단계; 및

배면이 위를 향하고 있는 상기 모재 강판을 이송하여 상기 모재 강판의 긴 변이 대주름부 성형 프레스로 공급되도록 하는 단계;

를 포함하여 이루어진다.

본 발명은 모재 강판의 준비 단계에서 디버링 작업 등을 용이하게 하고, 모재 강판의 공급을 효율적으로 수행하기에 적합한 레이아웃을 가짐으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 멤브레인 시트의 공급 장치와 공급 방법을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

도 1은 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트를 나타낸 사시도이다.
도 2는 종래의 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트를 제작하는 공정을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트를 제작하기 위한 모재 강판을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 공급 장치를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 공급 장치에서 턴오버부의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 공급 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조로 하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 공급 장치를 나타낸 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 공급 장치는 이송부(10), 공급부(11), 전단부(12), 턴오버부(13), 버퍼부(14) 및 불량 적재부(15)로 이루어진다.

이송부(10)는 레일(105)과 이 레일(105)의 상부에서 전방 및 후방으로 이동이 가능한 트랜스퍼 로봇(101)을 포함한다. 참고로 본 명세서에서, '좌측' 및 '우측'은 도 1을 기준으로 하여 '-x' 및 '+x' 방향을, '전방' 및 '후방'은 '+y' 및 '-y' 방향을, '상부' 및 '하부' 방향은 '+z' 및 '-z' 방향을 가리키는 것으로 사용한다.

트랜스퍼 로봇(101)은 레일(105) 위에서 직선 운동을 하도록 이동할 수 있으며, 제자리에서 xy 평면 상에서의 회전이 가능하도록 구성된다. 도 5에서 트랜스퍼 로봇(101)을 보다 자세하게 도시하고 있으므로, 이를 참조하여 설명한다. 트랜스퍼 로봇(101)은 로봇 암(102)을 가지며, 이 로봇 암(102)의 끝 부분에는 제1 흡착판(103)이 설치되어 있다. 제1 흡착판(103)은 바람직하게 복수 개가 설치되며, 제1 흡착판(103)은 모재 강판(60)을 흡착하여 이송할 수 있도록 한다. 제1 흡착판(103)의 내부를 진공 상태로 만들기 위하여 공압 실린더나 에어 펌프 등을 적용하여도 좋다. 로봇 암(103)은 그 반경의 범위 내에서 x, y, z 어느 위치로든 이송할 수 있다. 이를 위하여 로봇 암(103)은 최소한 하나 이상의 관절을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 제1 흡착판(103)이 모재 강판(60)을 흡착한 상태에서, 모재 강판의 방향을 바꾸기 위하여 제1 흡착판(103)을 회전시킬 수 있도록 제1 흡착판 회전 수단(104)를 포함하는 것이 바람직하다. 제1 흡착판 회전 수단(104)은 제1 흡착판(103)이 로봇 암(102)을 회전축으로 하여 회전하도록 한다. 또한, 로봇 암(102)도 트랜스퍼 로봇(101)의 회전에 의하여 xy 평면상에서 회전이 가능하다. 으릴 위해 트랜스퍼 로봇(101)에는 로봇 회전 수단(106)이 설치되어 있다. 트랜스퍼 로봇(101)의 직선 운동을 위하여 x축 이동 수단(107)이 설치된다.

공급부(11)는 이송부(10)의 일측에 설치된다. 공급부(11)에는 가공할 모재 강판(60)이 원재료 상태로 적층되어 있다. 모재 강판(60)은 도 3을 참조하면, 상부를 향하고 있는 상부면(60a)과 하부를 향하는 배면(60b), 그리고 4 개의 변(60a, 60b, 60c, 60d)으로 이루어진다. 공급부(11)에 있는 모재 강판(60)을 트랜스퍼 로봇(11)이 들어올려 전단부(12)로 이송한다.

전단부(12)는 모재 강판을 전단(shearing)하기 위하여 커팅 프레스(cutting press)를 포함한다. 도 4에서는 2 개의 커팅 프레스, 즉 제1 커팅 프레스(121)와 제2 커팅 프레스(122)를 적용하고 있는데, 반드시 두 개의 커팅 프레스를 적용할 필요는 없으며, 필요에 따라서는 하나의 커팅 프레스만 사용하여도 좋다.

모재 강판(60)을 필요한 크기로 재단하기 위하여, 커팅 프레스에서 모재 강판(60)의 인접하는 두 개의 변을 절단한다. 모재 강판(60)은 직사각형의 형상을 가지므로, 필요한 크기로 재단하는 데에는 인접하는 두 변만을 절단하면 되기 때문이다. 또한, 로봇 암(102)은 모재 강판(60)을 xy 평면 상에서 회전시킬 수 있으므로, 하나의 커팅 프레스만을 사용하여도 무방하다. 로복 암(102)이 한 변을 커팅하도록 커팅 프레스에 위치시켜 한 변을 커팅한 다음, 로봇 암(102)이 인접한 다른 한 변이 커팅 프레스에 위치하도록 모재 강판을 회전시켜 나머지 한 변을 절단하도록 한다. 두 개의 커팅 프레스를 사용한 경우를 설명하면, 먼저 트랜스퍼 로봇(101)은 이송부(11)의 일측에 위치한 상태에서, 로봇 암(102)이 작동하여 모재 강판(60)을 흡착하여 들어올린다. 모재 강판(60)은 제1 커팅 프레스(121)로 위치하게 되며, 제1 커팅 프레스(121)의 작동에 의해 한 변(60c)이 절단된다. 이 후 , 제2 커팅 프레스(122)로 모재 강판(60)을 이송하여, 제2 커팅 프레스(122)의 작동에 의하여, 인접한 나머지 한 변(60d)을 절단한다. 이렇게 전단부(11)에서 커팅이 완료된 모재 강판(60)은 트랜스퍼 로봇(101)에 의하여 턴오버부(13)로 이송된다.

턴오버부(13)는 모재 강판(60)의 상부면(60a)을 아래로 향하게 하고, 배면(60b)를 위로 향하게 뒤집는 부분으로, 도 5에 턴오버부(13)의 작동 개념을 도시하고 있다.

도 5를 참조하여 설명하면, 모재 강판(60)의 상부면(60a)은 트랜스퍼 로봇(101)의 로봇 암(102) 말단의 제1 흡착판(103)에 부착되어 이송되는데, 턴오버부(13)의 시트 홀더(132)에 설치된 제2 흡착판(133)에 모재 강판(60)의 배면(60b)이 부착되도록 이송된다.

턴오버부(13)는 하부의 탑재대(131)와 이 탑재대(131)에 회전 가능하도록 설치되는 시트 홀더(132)로 이루어진다. 시트 홀더(132)에는 복수 개의 제2 흡착판(132)이 설치되어 있으며, 제2 흡착판(132)은 제1 흡착판(103)과 마찬가지로, 흡착판 내부를 진공으로 만들기 위한 공압 실린더나 에어 펌프 등을 더 포함하여도 좋다. 시트 홀더(132)는 xz 평면 상에서 회전하기 위한 시트 홀더 회전 수단(134)에 의하여 회전하도록 구성된다. 도 5에서 A 방향으로 모재 강판(60)이 제1 흡착판(103)에서 제2 흡착판(133)으로 옮겨지면, 시트 홀더(132)는 B 방향으로 회전하여 모재 강판(60)이 탑재대(131) 상부로 위치하도록 한다. 모재 강판(60)이 탑재대(131) 상부에 놓이면, 시트 홀더(132)는 다시 회전하여 다음 모재 강판을 받을 준비를 한다.

이와 같이, 모재 강판을 뒤집는 이유는 멤브레인 시트(50)의 대주름부(51)와 소주름부(52)를 형성하는 공정에서, 주름부를 성형하는 프레스가 상부에서 하부로 작동하면서 하부 방향으로 주름부가 돌출하도록 하기 위해서이다.

턴오버부(13)의 탑재대(131)에 배면이 위로 향하도록 놓여 있는 모재 강판(60)은 다시 트랜스퍼 로봇(101)의 로봇 암(102) 말단에 흡착되어 이송부(10)의 일측에 설치되어 있는 버퍼부(14)로 이송된다. 버퍼부(14)는 앞서 가공된 모재 강판이 대주름부 성형 프레스(20)에서 작업이 완료될 때까지 대기하는 곳이다. 또한, 버퍼부(14)에서는 커팅된 모재 강판(60)에 대하여 육안 검사를 수행하여 불량이 발생한 경우 불량 적재부(50)로 이송할 수 있으며, 또한 전단부(12)에서 커팅된 두 변의 디버링(deburring) 작업이 수행될 수 있다. 육안 검사 결과 양품으로 판정되어 디버링 작업이 완료되면, 모재 강판(60)은 트랜스퍼 로봇(101)에 의하여 대주름부 성형 프레스(20)로 이송되어 대주름부가 성형된다. 이 때, 모재 강판의 긴 변(60c 또는 60e)이 전방을 향하도록 하여 대주름부 성형 프레스(20)로 공급된다.

도 6은 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 공급 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 멤브레인 시트의 공급 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 공급부(12)에 모재 강판을 적층한다(S10). 그 다음, 모재 강판(60)을 전단부(12)로 이송하여, 모재 강판의 크기를 맞추기 위하여 전단부에서 커팅 프레스를 이용하여 나머지 두 변을 커팅(S11)한 다음에, 커팅된 모재 강판을 턴오버부(13)로 이송하여, 배면이 위를 향하도록 뒤집는다(S12).

다음, 모재 강판의 배면이 위로 향한 상태에서 버퍼부(14)로 이송한 다(S13). 다음 단계로, 육안 검사를 수행하고 커팅된 두 변의 버를 제거하는 디버링 작업을 수행한다(S14). 육안 검사 결과, 불량이 발견되면 불량품은 불량 적재부(15)로 이송한다(S15). 육안 검사 결과 양품으로 판정되고 디버링 작업이 완료되면, 버퍼부(15)에 있는 모재 강판을 대주름부 성형 프레스(20)로 공급한다(S16).

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명은 본 발명의 이해를 위하여 예를 들어 설명한 것에 불과할 뿐, 본 발명의 범위를 정하고자 하는 것이 아님을 유의하여야 한다. 본 발명의 범위는 아래 첨부된 특허청구범위에 의하여 정하여지며, 이 범위 내에서 본 발명의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10: 이송부 11: 공급부
12: 전단부 13: 턴오버부
14: 버퍼부 15: 불량 적재부
20: 대주름부 성형 프레스 50: 멤브레인 시트
51: 대주름부 52: 소주름부
53: 교차부 60: 모재 강판
101: 트랜스퍼 로봇 102: 로봇 암
103: 제1 흡착판 104: 제1 흡착판 회전 수단
105: 레일 106: 로봇 회전 수단
107: x축 이동 수단 131: 탑재대
132: 시트 홀더 133: 제2 흡착판
134: 시트 홀더 회전 수단

Claims

모재 강판을 이송하는 로봇 암을 가지며 직선운동을 하도록 설치되는 트랜스퍼 로봇을 포함하는 이송부;
상기 이송부의 일측에 설치되어 상기 모재 강판을 공급하는 공급부;
상기 이송부의 일측에 설치되어 상기 모재 강판을 커팅하기 위한 전단부;
상기 전단부에서 커팅된 모재 강판의 배면을 위로 향하도록 하기 위하여, 상기 전단부의 일측에 설치되는 턴오버부; 및
상기 이송부의 일측에 설치되어 상기 턴오버부로부터 상기 모재 강판을 이송하여 적재하는 버퍼부;
를 포함하여 이루어지고, 상기 트랜스퍼 로봇은 상기 전단부의 일측으로부터 상기 버퍼부의 일측에 설치된 대주름부 성형 프레스의 일측까지 이동하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 공급 장치.
제1항에 있어서, 상기 버퍼부와 상기 이송부의 일측에 설치되는 불량 적재부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 공급 장치.
제1항에 있어서, 상기 턴오버부는 탑재대, 및 상기 탑재대의 일측에 회전 가능하도록 설치되는 시트 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 공급 장치.
모재 강판을 커팅 프레스에서 전단하는 단계;
전단된 상기 모재 강판을 배면이 위를 향하도록 뒤집는 단계;
배면이 위를 향하고 있는 상기 모재 강판을 이송하여 상기 전단된 부분의 버를 제거하는 단계; 및
상기 모재 강판의 긴 변이 대주름부 성형 프레스로 공급되도록 하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 공급 방법.