KR101363722B1 - 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 대주름부 성형 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 대주름부 성형 장치는 전방 스트리퍼, 상부 금형 및 후방 스트리퍼가 설치되고 상하로 작동하는 펀치 홀더; 상기 전방 스트리퍼의 하부에 위치하고 전방 곡면부가 형성되어 있는 전방 하부 금형; 상기 후방 스트리퍼의 하부에 위치하고 후방 곡면부가 형성되어 있는 후방 하부 금형; 상기 전방 하부 금형의 전방 측으로 연장되어 형성되고, 상부에 제1 실린더가 설치된 전방 지지대; 및 상기 후방 하부 금형의 후방 측으로 연장되어 형성되고, 상부에 제1 지지핀이 설치된 후방 지지대로 이루어지고, 상기 실린더 및 지지핀은 상하로 이동하며, 상기 실린더의 지지판은 상기 펀치 홀더, 전방 하부 금형 및 후방 하부 금형이 작동할 때 상기 전방 하부 금형 및 후방 하부 금형의 상부에 위치하는 모재 강판의 높이보다 하부에 위치하는 것을 특징으로 한다.

Description

액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 대주름부 성형 장치 및 방법{Apparatus and Method for Forming Large Corrugation of Membrane Sheet for Liquified Natural Gas Storage Tank}

본 발명은 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 제작 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 멤브레인 시트의 생산 공정 중에서 대주름부를 성형하는 공정을 개선함으로써 최종 생산품의 품질을 향상시킬 수 있는 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 대주름부 성형 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 액화천연가스(LNG)를 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 사용되고 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 위하여, 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). 이와 같은 대주름부 성형을 위한 프레스는 대한민국특허 제10-0743472호에 개시되어 있다. 대주름부(51)가 형성된 상태의 모재 강판을 소주름부 및 교차부 성형 프레스에 공급하여, 소주름부(52)와 교차부(53)를 동시에 형성한다(S300). 이와 같은 소주름부 및 교차부 성형 프레스는 대한민국특허 제10-0763309호에 개시되어 있다. 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). 도 4에 컨포밍 공정에 의한 대주름부(51)의 단면 형상의 변화를 나타내고 있다. 단계 S100에 의하여 형성된 대주름부(51)의 단면 형상은 도 4의 좌측과 같은 형상을 가지며, 컨포밍 공정을 거친 후의 대주름부(51)의 단면 형상은 도 5의 우측 그림과 같은 형상을 갖는다.

다음 공정은 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.

이러한 공정들 중에서, 대주름부를 성형하는 공정(S200)과 관련하여 멤브레인 시트의 대주름부를 성형하는 장치에 대하여 대한민국특허 제10-0743472호에 개시되어 있다. 이 특허에서는 실린더에 의하여 작동하는 지지판이 모재 강판의 긴 변을 밀어주고, 고정용 핀이 모재 강판의 다른 긴 변을 지지하고 있는 상태에서 상부 금형이 작동하여 대주름부를 형성하고 있다.

그러나, 상기 특허에서와 같이 지지판이 모재 강판을 압박하는 상태에서 성형 프레스가 작동하는 경우, 모재 강판과 지지판이 맞닿아 있는 부분이 손상될 수 있어 최종 제품의 품질의 저하되는 문제점이 발생한다.

이에 본 발명자는 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 대주름부를 성형할 때에 지지판에 의하여 모재 강판이 손상되는 것을 방지할 수 있는 대주름부 성형 장치 및 방법을 제안하고자 한다.

본 발명의 목적은 최종 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 대주름부 성형 장치 및 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 대주름부 성형 장치는

전방 스트리퍼, 상부 금형 및 후방 스트리퍼가 설치되고 상하로 작동하는 펀치 홀더;

상기 전방 스트리퍼의 하부에 위치하고 전방 곡면부가 형성되어 있는 전방 하부 금형;

상기 후방 스트리퍼의 하부에 위치하고 후방 곡면부가 형성되어 있는 후방 하부 금형;

상기 전방 하부 금형의 전방 측으로 연장되어 형성되고, 상부에 제1 실린더가 설치된 전방 지지대; 및

상기 후방 하부 금형의 후방 측으로 연장되어 형성되고, 상부에 제1 지지핀이 설치된 후방 지지대;

로 이루어지고, 상기 실린더 및 지지핀은 상하로 이동하며,

상기 실린더의 지지판은 상기 펀치 홀더, 전방 하부 금형 및 후방 하부 금형이 작동할 때 상기 전방 하부 금형 및 후방 하부 금형의 상부에 위치하는 모재 강판의 높이보다 하부에 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 실린더는 지지판이 설치된 피스톤을 전후방으로 이동시키도록 하는 것이 좋다.

본 발명에서, 상기 제1 실린더와 상기 제1 지지핀 사이의 간격은 상기 모재 강판의 길이와 동일한 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 제1 실린더의 전방에 설치되는 제2 실린더; 및

상기 제1 지지핀의 전방에 설치되는 제2 지지핀;

을 더 포함하고, 상기 제1 실린더 및 제2 실린더 사이의 간격은 두 대주름부 사이의 간격과 동일하고, 상기 제2 실린더 및 제2 지지핀 사이의 간격은 상기 모재 강판의 길이와 동일하게 하여도 좋다.

본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 대주름부 성형 방법은

모재 강판을 공급하는 단계;

상기 공급된 모재 강판의 일측 변을 밀어주는 단계;

상기 모재 강판의 다른 일측 변을 고정시키는 단계;

상기 모재 강판의 일측 변을 밀어주는 것을 정지하는 단계; 및

상기 모재 강판의 일측 변을 밀어주는 부분이 제거된 상태에서 상부 금형이 작동하여 대주름부를 성형하는 단계;

로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 최종 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 대주름부 성형 장치 및 방법을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

도 1은 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 일예를 나타낸 사시도이다.
도 2는 종래의 멤브레인 시트를 제작하는 공정 순서를 나타낸 흐름도이다.
도 3은 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트를 제작하기 위한 모재 강판을 나타낸 사시도이다.
도 4는 멤브레인 시트에 대주름부의 형상을 형성하는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 5는 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 다른 예를 나타낸 사시도이다.
도 6은 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 제작 장치의 전체 레이아웃을 나타낸 평면도이다.
도 7은 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 제작 장치의 전단부에서 턴오버 유닛의 작동을 설명하기 위한 정면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 대주름부 성형 장치의 작동 단계 중 제1 단계를 나타내기 위한 측면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 대주름부 성형 장치의 작동 단계 중 제2 단계를 나타내기 위한 측면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 대주름부 성형 장치의 작동 단계 중 제3 단계를 나타내기 위한 측면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 대주름부 성형 장치의 작동 단계 중 제4 단계를 나타내기 위한 측면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 대주름부 성형 장치의 작동 단계 중 제5 단계를 나타내기 위한 측면도이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조로 하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 6은 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 제작 장치의 전체 레이아웃을 나타낸 평면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 제작 장치는 전단부(100), 대주름부 성형부(200), 소주름부 성형부(300), 컨포밍부(400), 챔퍼링 및 저글링부(500), 및 검사부(600)로 이루어진다.

전단부(100)는 모재 강판(60)을 필요한 크기에 맞게 전단(shearing)하여 대주름부 성형부(200)로 공급하는 장치이다. 이러한 전단부(100)는 이송 유닛(110)을 중심으로 하여, 그 일측에 배치되는 공급 유닛(111), 전단 프레스(112), 턴오버 유닛(113), 버퍼 유닛(114) 및 불량 적재 유닛(115)으로 이루어진다.

이송 유닛(110)은 제1 트랜스퍼 로봇(10)이 모재 강판(60)을 각 부분으로 이송할 수 있도록 구성된다. 바람직하게, 제1 트랜스퍼 로봇(10)이 레일(11) 상에서 직선 운동을 하도록 구성된다. 도 6에서는 레일(11)이 y축 방향으로 배치되어 있으나, 제1 트랜스퍼 로봇(10)이 모재 강판(60)을 대주름부 성형부(200)로 공급할 수 있도록, 대주름부 성형부(200)의 일측에 제1 트랜스퍼 로봇(10)이 위치할 수 있다면, 이송 유닛(110)의 레일(11)을 x축 방향 또는 다른 방향으로 배치하여도 좋다. 본 명세서에서는 도 6과 같이, y축 방향으로 배치된 형태로 설명한다.

제1 트랜스퍼 로봇(10)은 레일(11) 상에서 y축 방향으로 전방 및 후방 직선운동을 하게 된다. 참고로 본 명세서에서, 도 6에 표시된 좌표를 기준으로 하여 '좌측' 및 '우측'은 '-x' 및 '+x' 방향을, '전방' 및 '후방'은 '+y' 및 '-y' 방향을, '상부' 및 '하부' 방향은 '+z' 및 '-z' 방향을 가리키는 것으로 사용한다.

공급 유닛(111)은 모재 강판(60)을 공급하는 있는 장소이며, 다수 개의 모재 강판(60)이 적재되어 있다. 제1 트랜스퍼 로봇(10)은 모재 강판을 한 장씩 픽업(pick up)하여 이송한다. 모재 강판은 제1 트랜스퍼 로봇(10)의 이동 경로 및 작업 반경 내에서 x, y, z 축 중의 어느 방향으로든지 이송될 수 있다. 공급 유닛(111)의 모재 강판은 전단 프레스(112)로 이송된다. 전단 프레스(112)에서는 모재 강판의 인접한 두 변을 절단하여, 필요한 크기로 재단한다. 재단된 모재 강판은 다시 제1 트랜스퍼 로봇(10)에 의하여 턴오버 유닛(113)으로 이송된다. 전단 프레스(112)에서 가공된 모재 강판은 하부 방향의 버(burr)를 갖는데, 이 버(burr)가 상부로 향하도록 턴오버 유닛(113)에서 뒤집어진다. 이는 멤브레인 시트의 대주름부, 소주름부 및 교차부를 형성할 때, 프레스의 펀치 형상이 하부 방향으로 돌출된 형태를 가지기 때문에 이들 주름부가 하부 방향으로 돌출되는 형상으로 가공되기 때문이다. 제1 트랜스퍼 로봇(10) 및 턴오버 유닛(113)의 자세한 구성에 대하여 도 7에 도시되어 있다.

도 7을 참조하여 설명하면, 제1 트랜스퍼 로봇(10)은 로봇 본체(101)에 xz 평면상에서 회전 가능하도록 설치되는 로봇 암(102)을 가진다. 로봇 암(102)은 그 끝 부분을 xz 평면상에서 회전 가능하도록 하는 최소한 하나 이상의 관절(105)을 포함하여도 좋다. 로봇 암(102)의 끝 부분에는 시트 흡착판(103)이 최소한 하나 이상이 설치된다. 시트 흡착판(103)은 모재 강판(60)을 흡착하여 픽업하는 역할을 한다. 이를 위하여 시트 흡착판(103) 내부를 진공 상태로 만들기 위한 공압 실린더 또는 진공 펌프 등을 포함하여도 좋다. 이 시트 흡착판(103)이 모재 강판(60)을 흡착한 상태에서 로봇 암(103)을 축으로 하는 회전이 가능하도록 하는 시트 회전 수단(104)이 로봇 암(103)에 설치된다. 로봇 본체(101)는 로봇 본체 회전 수단(106)에 의하여 z축 방향을 중심으로 하는 회전이 가능하다. 또한, 로봇 본체(106)는 레일(11) 상에서 y축 방향의 운동을 위한 y축 이동 수단(107)을 갖는다. 이와 같은 제1 트랜스퍼 로봇(10)의 구성은 제3 트랜스퍼 로봇(30) 및 제4 트랜스퍼 로봇(40)의 구성과 동일하며, 제2 트랜스퍼 로봇(20)은 y축 이동 수단을 갖지 않는 점만 제외하고는 제1 트랜스퍼 로봇(10)의 구성과 동일한 구성을 갖는다.

로봇 암(102)의 말단에 설치된 시트 흡착판(103)에 흡착되어 이송되는 모재 강판(60)은 도 7의 A 방향에 따라 턴오버 유닛(113)의 시트 홀더(1132)에 설치된 최소한 하나 이상의 시트 홀더 흡착판(1133)에 부착되고, 로봇 암(102)은 모재 강판(60)을 놓게 된다. 모재 강판(60)은 시트 홀더(1132)의 시트 홀더 흡착판(1133)에 부착된 상태로, 시트 홀더(1132)가 시트 홀더 회전 수단(1134)에 의해 B 방향으로 회전하여 모재 강판(60)을 턴오버 유닛(113)의 상판(1131) 위로 올려 놓는다. 시트 홀더(1132)는 모재 강판을 상판 위에 놓고 나서 다시 원위치로 회전한다. 이와 같은 방법으로 모재 강판(60)의 배면(60e)이 위로 향하도록 뒤집는다.

턴오버 유닛(113)에서 뒤집어진 모재 강판(60)은 제1 트랜스퍼 로봇(10)에 의하여 버퍼 유닛(114)로 이송되며, 버퍼 유닛(114)에서 모재 강판의 외관 상태를 검사하여 불량인 경우 불량 적재 유닛(115)으로 이송하고, 양품인 경우 제1 트랜스퍼 로봇(10)이 대주름부 성형부(200)로 이송한다. 이 때, 모재 강판의 긴 변(60c 또는 60e)이 전방을 향하도록 하여 대주름부 성형부(200)로 보낸다.

대주름부 성형부(200)는 대주름부 성형 장치(200')를 포함한다. 대주름부 성형 장치(200')는 상형과 하형에 대주름부를 형성하기 위한 펀치 및 다이 금형들을 포함한다.

본 발명에서, 대주름부 성형 장치(200')에서 형성되는 대주름부는 상부에서 하부로 향하도록 형성된다. 도 4의 좌측 그림에서는 대주름부가 위를 향하게 도시되어 있지만, 실제에 있이서는 아래를 향하여 성형되며, 나중에 컨포밍부(400)에서 이를 뒤집어서 상부로 향한 상태로 곡면부(R1, R2, R3)가 가공이 된다.

대주름부 성형부(200)에서는 제1 대주름부(51a), 제2 대주름부(51b), 제3 대주름부(51c)가 순차적으로 가공된다. 일반적인 멤브레인 시트는 3개의 대주름부를 가지고 있으나, 반드시 3개의 대주름부에 한정되는 것은 아니다. 대주름부 성형부(200)에서 가공을 마친 모재 강판은 3개의 대주름부를 가진 상태로 소주름부 성형부(300)으로 이송된다. 대주름부 성형 장치(200')에 의하여 대주름부를 성형하는 공정에 대하여 아래 도 8 내지 도 12를 참조하여 설명한다.

도 8은 본 발명에 따른 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 대주름부 성형 장치(200')의 작동 단계 중 제1 단계를 나타내기 위한 측면도이다.

전단부(100)로부터 제1 트랜스퍼 로봇(10)에 의하여 공급되는 모재 강판(60)은 긴 변이 전방을 향하는 상태로 대주름부 성형 장치(200')로 공급된다.

본 발명에 따른 대주름부 성형 장치(200')는 상부 금형(210), 전방 하부 금형(221) 및 후방 하부 금형(222)으로 이루어진다. 상하로 작동하는 펀치 홀더(205)에는 전방 스트리퍼(211)와 후방 스트리퍼(212)가 설치되어 있으며, 전방 스트리퍼(211)와 후방 스트리퍼(212)의 사이에는 펀치 홀더(205)의 작동과 별개로도 상하 운동이 가능한 상부 금형(210)이 설치되어 있다.

전방 하부 금형(221)의 상부에는 모재 강판(60)의 일부가 놓이게 되며, 전방 하부 금형(221)의 전방 측으로는 전방 지지대(230)가 연결되어 있어, 전방 하부 금형(221)과 함께 전, 후방으로 작동한다. 마찬가지로, 후방 하부 금형(222)의 상부에는 모재 강판(60)의 다른 일부가 놓이게 되며, 후방 하부 금형(222)의 후방 측으로는 후방 지지대(240)가 연결되어 있어, 후방 하부 금형(222)과 함께 전, 후방으로 작동한다.

전방 지지대의 상부에는 제1 실린더(231)가 설치된다. 제1 실린더(231)는 상부 및 하부로 이동이 가능하며, 상부에 위치할 때에는 모재 강판(60)과 같은 높이로 위치하며, 하부에 위치할 때에는 모재 강판(60)의 하부에 위치한다. 제2 실린더(232)는 제1 실린더(231)의 전방에 설치되며, 제1 실린더(231)와 마찬가지로 상하 이동이 가능하다. 제1 실린더(231)와 제2 실린더(232) 사이의 간격은 인접하는 두 대주름부 사이의 거리와 동일한 것이 바람직하다. 제1 실린더(231) 및 제2 실린더(232)는 모두 전후방으로 작동하는 피스톤(233) 및 피스톤(233)의 후방에 설치되는 지지판(234)을 갖는다. 제1 및 제2 실린더(231, 232)는 모재 강판의 긴 변을 지지하고 밀어주도록 지지판(234)의 전후 구동을 담당하고 있다. 따라서, 비록 실린더라는 명칭을 사용하고 있지만, 지지판(234)을 전후 이동 가능하게 하는 수단이면, 모터나 기타 이와 유사한 수단으로 대체가 가능하며, 본 발명의 실린더는 그 명칭 자체에 한정되지 않는다.

후방 지지대(240)의 상부에는 제1 지지핀(241)과 제2 지지핀(242)이 설치되어 있다. 제1 지지핀(241)은 제2 지지핀(242)의 후방에 설치되며, 제1 지지핀(241)과 제2 지지핀(242) 사이의 간격은 인접하는 두 대주름부 사이의 거리와 동일한 것이 바람직하다. 제1 지지핀(241) 및 제2 지지핀(242)은 상부로 돌출되었다가 하부에 위치할 수 있도록 작동한다. 상부로 돌출된 경우 모재 강판(60)의 후방 쪽의 긴 변을 지지하게 되며, 하부로 위치한 경우에는 모재 강판(60)의 하부에 위치한다.

전방 하부 금형(221)에는 전방 곡면부(223)가 형성되어 있고, 후방 하부 금형(222)에는 후방 곡면부(224)가 형성되어 있다. 전방 곡면부(223)의 형상은 대주름부의 반쪽 형상이며, 후방 곡면부(234)의 형상은 대주름부의 나머지 반쪽 형상이다. 전방 하부 금형(221)은 후방으로 이동하고, 후방 하부 금형(222)이 전방으로 이동하면, 전방 곡면부(223)와 후방 곡면부(224)가 서로 맞닿게 되어, 대주름부의 형상을 갖게 된다. 이 때, 모재 강판(60)의 상부로 상부 금형(210)이 모재 강판을 가압하면 대주름부의 형상이 모재 강판(60)에 형성된다. 자세한 공정 순서는 이하에서 설명하기로 한다.

먼저, 도 8에서와 같이, 전방 하부 금형(221) 및 후방 하부 금형(222)의 상부에 모재 강판(60)이 위치하게 된다. 이 상태에서, 제1 실린더(231) 및 제1 지지핀(241)이 상승하여 모재 강판(60)과 같은 높이에 위치하게 된다.

다음으로, 도 9에서와 같이, 제1 실린더(231)가 작동하여 지지판이 후방으로 이동하면서 모재 강판(60)을 후방으로 밀어준다. 모재 강판(60)의 후방 측이 제1 지지핀(241)에 닿을 때까지 밀어준다.

그 다음 공정에서, 도 10에서와 같이, 제1 실린더(231)의 지지판이 전방으로 다시 이동하여, 더 이상 모재 강판(60)을 밀어주지 않도록 한다.

다음으로, 도 11에서와 같이, 펀치 홀더(205)가 하부로 이동하면서, 전방 스트리퍼(211)와 후방 스트리퍼(212)가 함께 하강하여 모재 강판(60)의 상부를 가압한 상태에서, 전방 하부 금형(221)은 시계방향으로 작동하고 후방 하부 금형(222)은 반시계 방향으로 작동한다. 바람직하게, 전방 스트리퍼(211)와 후방 스트리퍼(212)는 전방 하부 금형(221)과 후방 하부 금형(222)의 작동에 대응하여, 후방 및 전방 측으로 약간 이동한다. 이 때, 상부 금형(210)이 하강하여 모재 강판을 가압하여 대주름부의 형상을 만들게 된다.

이 후, 도 12에서와 같이, 펀치 홀더(205)와 상부 금형(210)이 상승하게 되고, 전방 하부 금형(221) 및 후방 하부 금형(222)는 원래 위치로 돌아온다.

그 다음 공정은 도면에 도시되지 않았지만, 모재 강판은 제1 트랜스퍼 로봇(10)에 의하여 전방으로 한 피치 이동하게 되고, 제2 실린더(232)와 제2 지지핀(242)이 작동하면서 펀치 홀더(205), 전방 하부 금형(221) 및 후방 하부 금형(222)가 위의 과정을 반복하게 된다. 이렇게 하여 또 하나의 대주름부를 성형한다.

소주름부 성형부(300)는 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 트랜스퍼 로봇(20)을 중심으로 하여, 제1 소주름부 성형 프레스(310) 및 제2 소주름부 성형 프레스(320)가 마주보는 형태로 배열되어 있다. 이와 같이, 2 개의 소주름부 성형 프레스를 가동할 수 있도록 하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

제1 소주름부 성형 프레스(310)의 후방에는 전방 탑재대(311)가 설치되어 있으며, 제1 소주름부 성형 프레스(310)의 전방에는 후방 탑재대(312)가 설치되어 있다. 전방 탑재대(311)에 대주름부가 이미 형성된 모재 강판이 제2 트랜스퍼 로봇(20)에 의하여 이송되면, 모재 강판은 전방 탑재대(311)에 설치되어 있는 피치 이송 수단에 의하여 제1 소주름부 성형 프레스(310)로 한 피치씩 이송된다. 피치 이송 수단은 모재 강판을 인접한 두 소주름부 사이의 간격인 한 피치(pitch)씩 밀어주는 역할을 한다. 모재 강판이 한피치씩 이송되면서 제1열 소주름부(52a)로부터 제8열 소주름부(52h)의 순서로 한 열, 한 열씩 소주름부 및 교차부가 형성된다. 이를 위하여, 제1 소주름부 성형 프레스(310)는 상형과 하형에 소주름부 및 교차부를 형성하기 위한 펀치 및 다이 금형들을 포함한다. 이러한 금형의 형상이나 프레스의 구조, 피치 이송 수단 등은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 구성할 수 있는 사항이므로 자세한 설명은 생략한다.

소주름부 및 교차부가 모두 형성되면, 후방 탑재대(312) 위로 모재 강판이 위치하게 된다. 마찬가지로, 제2 소주름부 성형 프레스(320)의 후방에는 전방 탑재대(321)가 설치되어 있으며, 제2 소주름부 성형 프레스(310)의 전방에는 후방 탑재대(322)가 설치되어 있다. 이들의 작동은 제1 소주름부 성형 프레스(310)의 경우와 같다.

제2 트랜스퍼 로봇(20)은 대주름부가 성형된 모재 강판을 제1 소주름부 성형 프레스(310)의 전방 탑재대(311)와 제2 소주름부 성형 프레스(320)의 전방 탑재대(321)에 순차적으로 이송하여, 하나의 모재 강판이 제1 소주름부 성형 프레스(310)에서 작업이 이루어지는 동안에도 다른 모재 강판을 제2 소주름부 성형 프레스(320)에서 성형이 될 수 있도록 모재 강판을 공급한다.

대주름부, 소주름부 및 교차부가 형성된 모재 강판은 그 다음 공정인 컨포밍부(400)로 이송된다. 컨포밍부(400)는 도 6에서와 같이, 제1 컨포밍 프레스(410), 제2 컨포밍 프레스(420) 및 제3 트랜스퍼 로봇(31)을 포함한다.

제1 컨포밍 프레스(410)는 도 4의 좌측 그림과 같은 형상의 대주름부(51) 및 소주름부(52)의 형상을 도 4의 우측 그림과 같은 형태로 제1 내지 제3 곡면부(R1, R2, R3)을 갖도록 성형하는 프레스이다. 따라서, 상형과 하형에 그 형상에 대응하는 금형을 가지고 있다. 제1 컨포밍 프레스(410)의 전방에는 전방 탑재대(411)가, 후방에는 후방 탑재대(412)가 설치되어 있다. 전방 탑재대(411)에는 모재 강판을 한 피치씩 전방으로 이송시키는 피치 이송 수단이 설치되어 있다. 또한 전방 탑재대(411)의 일측에는 모재 강판을 뒤집기 위한 제1 컨포밍부 턴오버 유닛(413)이 설치되어 있다.

제2 컨포밍 프레스(420)도 제1 컨포밍 프레스(410)와 같은 역할을 하며, 제2 컨포밍 프레스(420)의 전방에는 전방 탑재대(421)가, 후방에는 후방 탑재대(422)가 설치되어 있다. 전방 탑재대(421)에는 모재 강판을 한 피치씩 전방으로 이송시키는 피치 이송 수단이 설치되어 있다. 또한 전방 탑재대(421)의 일측에는 모재 강판을 뒤집기 위한 제2 컨포밍부 턴오버 유닛(423)이 설치되어 있다.

제3 트랜스퍼 로봇(31)은 소주름부 성형부(300)의 제1 소주름부 성형 프레스(310)의 후방 탑재대(312) 및 제2 소주름부 성형 프레스(320)의 후방 탑재대(322)의 일측으로부터 컨포밍부(400)의 제1 컨포밍 프레스(410)의 전방 탑재대(411) 및 제2 컨포밍 프레스(420)의 전방 탑재대(421)의 일측까지 y축 방향 이송이 가능하도록 설치된 레일(31) 상에서 이동한다. 소주름부 및 교차부가 형성된 모재 강판은 제3 트랜스퍼 로봇(30)에 의하여 컨포밍부(400)로 공급된다. 이 때, 제3 트랜스퍼 로봇(30)은 모재 강판의 후방이 전방을 향하도록 방향을 변경하여 컨포밍부(400)의 전방 탑재대(411, 421)에 이송한다. 즉, 모재 강판의 제일 후방에 형성되는 제8열 소주름부(51h)가 맨 앞의 위치로 향하도록 하여 컨포밍 공정을 수행하도록 한다. 이는 소주름부 성형 시에 순차적으로 발생하는 누적 공차를 컨포밍 공정을 수행하면서 보상하도록 하여 최종 제품의 품질을 향상시키기 위한 것이다.

제1 컨포밍 프레스(410)의 전방 탑재대(411)의 일측에는 제1 컨포밍부 턴오버 유닛(413)이 설치되어 있으며, 제2 컨포밍 프레스(420)의 전방 탑재대(421)의 일측에는 제2 컨포밍부 턴오버 유닛(423)이 설치되어 있다. 제1 컨포밍부 턴오버 유닛(413) 및 제2 컨포밍부 턴오버 유닛(423)은 모재 강판을 다시 뒤집어서 컨포밍 프레스로 공급하기 위한 것으로, 앞서 설명한 전단부(100)의 턴오버 유닛(113)과 동일한 구성을 갖는다.

컨포밍부(400)에서 곡면부 가공이 완료된 모재 강판은 후방 탑재대(412, 422)에 놓여 있는데, 제4 트랜스퍼 로봇(40)에 의하여 챔퍼링 및 저글링부(500)로 이송된다. 즉, 제4 트랜스퍼 로봇(40)은 컨포밍부(400)의 후방으로부터 모재 강판을 이송한다.

챔퍼링 및 저글링부(500)는 멤브레인 시트의 형상에 따라 선택적으로 작동한다. 즉, 도 5에서와 같이, 멤브레인 시트에 챔퍼드 에지(54a, 54b)를 형성할 필요가 있는 경우, 대주름부 저글(55)이나 소주름부 저글(56)을 형성할 필요가 있는 경우, 또는 대주름부의 한 쪽 끝에 리브(57a, 57b, 57c)를 형성할 필요가 있는 경우에 챔퍼링 및 저글링부(500)에서 작업이 수행된다.

챔퍼링 및 저글링부(500)는 이를 위하여, 이송 유닛(510), 제3 컨포밍 프레스(520), 챔퍼링 프레스(530), 대주름부 저글링 프레스(540) 및 소주름부 저글링 프레스(550)로 이루어지며, 선택적으로 이형 피치 소주름부 저글링 프레스(560)를 더 포함하여도 좋다.

이송 유닛(510)은 컨포밍부(400)에서 성형 완료된 모재 강판을 이송하기 위하여 설치된 레일(41) 상에서 이동하는 제4 트랜스퍼 로봇(40)을 포함한다.

제3 컨포밍 프레스(520)는 이송 유닛(510)의 일측에 설치되어 있으며, 제3 컨포밍 프레스(520)의 일측에는 챔퍼링 프레스(530)가 설치된다. 제3 컨포밍 프레스(520)의 다른 일측에는 대주름부 저글링 프레스(540)가 설치된다.

제3 컨포밍 프레스(520)는 도 5에서와 같이, 제1열 소주름부(52a) 쪽의 대주름부에 리브(57a, 57b, 57c)가 형성될 필요가 있는 경우에 적용된다. 제4 트랜스퍼 로봇(40)이 모재 강판을 제3 컨포밍 프레스(520)로 공급하여 성형 작업이 이루어진다. 제3 컨포밍 프레스(520)는 리브 형상을 갖는 펀치와 다이 금형을 포함한다. 리브의 성형은 컨포밍 공정과 동시에 수행하는 것이며, 컨포밍 프레스의 펀치 및 다이 형상에 따라 리브를 형성할 수도, 안할 수도 있다. 또한, 필요에 따라 펀치와 다이 금형은 교체하여 작동할 수 있으므로, 제1 컨포밍 프레스(410) 또는 제2 컨포밍 프레스(420)에서 리브를 형성할 수도 있다.

챔퍼링 프레스(530)는 챔퍼드 에지(54a, 54b)를 성형하기 위한 것으로, 이송 유닛(510)의 일측에 설치되며, 제4 트랜스퍼 로봇(40)이 모재 강판의 끝 부분을 챔퍼링 프레스(530)에 위치한 상태에서 펀치의 작동에 의해 모서리 부분을 절단한다.

대주름부 저글링 프레스(540)는 이송 유닛(510)의 일측에 설치되며 대주름부의 형상을 포함하는 멤브레인 시트의 말단 부분에 필요에 따라 형성되는 대주름부 저글(55)을 성형한다. 대주름부 저글링 프레스(550)는 대주름부 저글(55) 형상에 대응하는 펀치와 다이 금형을 포함한다.

소주름부 저글링 프레스(550)는 이송 유닛(510)의 일측에 설치되며 소주름부의 형상을 포함하는 멤브레인 시트의 말단 부분에 필요에 따라 형성되는 소주름부 저글(56)을 성형한다. 소주름부 저글링 프레스(550)는 소주름부 저글(56) 형상에 대응하는 펀치와 다이 금형을 포함한다.

이형 피치 소주름부 저글링 프레스(560)는 이송 유닛(510)의 일측에 설치되며 소주름부의 피치가 상이한 경우에 그 형상에 맞는 소주름부 저글을 성형한다. 이형 피치 소주름부 저글링 프레스(560)는 이형 피치를 갖는 소주름부 저글의 형상에 대응하는 펀치와 다이 금형을 포함한다.

만일, 요구되는 멤브레인 시트의 형상이 챔퍼드 에지, 저글 및 리브 중의 어느 하나의 형상도 갖지 않는 도 1과 같은 형태일 경우, 챔퍼링 및 저글링부(500)에서는 어느 하나의 가공도 이루어지지 않는다. 이 경우, 제4 트랜스퍼 로봇(40)는 컨퍼밍부(400)에서 가공이 완료된 모재 강판을 검사부(600)로 직접 이송한다.

챔퍼링 및 저글링부(500)에서의 가공이 완료된 모재 강판은 완제품으로서의 멤브레인 시트(50)가 된다. 이 멤브레인 시트(50)는 최종 출하되기 전에 검사부(600)로 이송된다.

검사부(600)는 멤브레인 시트의 검사를 수행하는 장소로서, 컨베이어(610), 제1 검사대(620), 제3 검사대(630) 및 출하 적재대(640)로 이루어진다.

컨베이어(610)는 멤브레인 시트(50)를 제1 검사대(620)로 이송하는 장치이다. 제1 검사대(620)에서는 멤브레인 시트의 외관 상태, 피치, 가공 공차 등을 측정한다. 제2 검사대(630)에서는 멤브레인 시트의 배면의 외관 상태 등을 검사한다. 제1 검사대(620) 및 제2 검사대(630)의 검사를 통과한 멤브레인 시트(50)는 출하 적재대(640)에 적재되어 최종 출하된다. 제1 검사대(620), 제2 검사대(630) 및 출하 적재대(640)로의 멤브레인 시트(50)를 이송하기 위하여, 제1 시트 홀더(660), 제2 시트 홀더(670) 및 제3 시트 홀더(680)가 포함된 트랜스퍼 유닛(650)을 상부에 설치하여도 좋다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명은 본 발명의 이해를 위하여 하나의 실시예를 들어 설명한 것에 불과할 뿐, 본 발명의 범위를 정하고자 하는 것이 아님을 유의하여야 한다. 본 발명의 범위는 아래 첨부된 특허청구범위에 의하여 정하여 지며, 이 범위 내에서의 본 발명의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 제1 트랜스퍼 로봇 20: 제2 트랜스퍼 로봇
30: 제3 트랜스퍼 로봇 40: 제4 트랜스퍼 로봇
11, 31, 41: 레일 50: 멤브레인 시트
60: 모재 강판 100: 전단부
110: 이송 유닛 111: 공급 유닛
112: 전단 프레스 113: 턴오버 유닛
114: 버퍼 유닛 115: 불량 적재 유닛
200: 대주름부 성형부 205: 펀치 홀더
210: 상부 금형 211: 전방 스트리퍼
212: 후방 스트리퍼 221: 전방 하부 금형
222: 후방 하부 금형 223: 전방 곡면부
224: 후방 곡면부 230: 전방 지지대
231: 제1 실린더 232: 제2 실린더
233: 피스톤 234: 지지판
240: 후방 지지대 241: 제1 지지핀
242: 제2 지지핀
300: 소주름부 성형부
310: 제1 소주름부 성형 프레스 320: 제2 소주름부 성형 프레스
311, 321: 전방 탑재대 312, 322: 후방 탑재대
400: 컨포밍부 410: 제1 컨포밍 프레스
420: 제2 컨포밍 프레스 411, 421: 전방 탑재대
412, 422: 후방 탑재대 413: 제1 컨포밍부 턴오버 유닛
423: 제2 컨포밍부 턴오버 유닛 500: 챔퍼링 및 저글링부
510: 이송 유닛 520: 제3 컨포밍 프레스
530: 챔퍼링 프레스 540: 대주름부 저글링 프레스
550: 소주름부 저글링 프레스
560: 이형 피치 소주름부 저글링 프레스
600: 검사부 610: 컨베이어
620: 제1 검사대 630: 제2 검사대
640: 출하 적재대 650: 트랜스퍼 유닛

Claims (5)

1. 모재 강판을 이송하는 로봇 암을 가지며 직선운동을 하도록 설치되는 제1 트랜스퍼 로봇을 포함하는 이송 유닛; 상기 이송 유닛의 일측에 설치되어 상기 모재 강판을 공급하는 공급 유닛; 상기 이송 유닛의 일측에 설치되어 상기 모재 강판을 커팅하기 위한 전단 프레스; 상기 전단 프레스에서 커팅된 상기 모재 강판의 배면을 위로 향하도록 하기 위하여, 상기 전단 프레스의 일측에 설치되는 턴오버 유닛; 및 상기 이송 유닛의 일측에 설치되어 상기 턴오버 유닛으로부터 상기 모재 강판을 이송하여 적재하는 버퍼 유닛;으로 이루어지는 전단부의 일측에 설치되어, 상기 전단부로부터 이송된 모재 강판에 대주름부를 성형하기 위한 대주름부 성형 장치에 있어서,
   상기 대주름부 성형부의 일측에 설치되고, 상기 대주름부가 성형된 모재 강판을 이송하는 제2 트랜스퍼 로봇과, 상기 제2 트랜스퍼 로봇의 양측에 설치되는 제1 소주름부 성형 프레스 및 제2 소주름부 성형 프레스를 포함하는 소주름부 성형부;
   상기 소주름부 성형부의 일측에 설치되고, 상기 소주름부 성형부로부터 모재 강판을 이송하는 제3 트랜스퍼 로봇과, 상기 제3 트랜스퍼 로봇의 양측에 설치되는 제1 컨포밍 프레스 및 제2 컨포밍 프레스를 포함하는 컨포밍부;
   상기 컨포밍부에서 성형된 모재 강판을 이송하는 제4 트랜스퍼 로봇의 일측에 설치되고 모재 강판의 외관을 검사하기 위한 검사대가 설치된 검사부; 및
   상기 제4 트랜스퍼 로봇의 일측에 설치되는 챔퍼링 프레스, 상기 제4 트랜스퍼 로봇의 일측에 설치되는 대주름부 저글링 프레스, 및 상기 제4 트랜스퍼 로봇의 일측에 설치되는 소주름부 저글링 프레스로 이루어지는 챔퍼링 및 저글링부;
   를 더 포함하고, 상기 대주름부 성형 장치는
   전방 스트리퍼, 상부 금형 및 후방 스트리퍼가 설치되고 상하로 작동하는 펀치 홀더;
   상기 전방 스트리퍼의 하부에 위치하고 전방 곡면부가 형성되어 있는 전방 하부 금형;
   상기 후방 스트리퍼의 하부에 위치하고 후방 곡면부가 형성되어 있는 후방 하부 금형;
   상기 전방 하부 금형의 전방 측으로 연장되어 형성되고, 상부에 제1 실린더가 설치된 전방 지지대; 및
   상기 후방 하부 금형의 후방 측으로 연장되어 형성되고, 상부에 제1 지지핀이 설치된 후방 지지대;
   로 이루어지고, 상기 제1 실린더 및 제1 지지핀은 상하로 이동하며, 상기 제1 실린더의 후방에는, 상기 전단부로부터 상기 제1 트랜스퍼 로봇에 의하여 상기 전방 하부 금형 및 후방 하부 금형의 상부로 이송되어 위치하는 모재 강판의 전방 끝 부분에 닿아서 상기 모재 강판을 후방으로 밀어주도록 전후 방향으로 이동하는 지지판이 설치되어 있고,
   상기 지지판은 상기 모재 강판을 후방으로 이동시켜 상기 모재 강판의 후방 끝 부분이 상기 제1 지지핀에 닿도록 하며, 상기 지지판은 상기 모재 강판을 후방으로 밀어주어 상기 모재 강판의 후방 끝 부분이 상기 제1 지지핀에 닿도록 한 상태에서, 상기 펀치 홀더, 전방 하부 금형 및 후방 하부 금형이 작동을 시작하기 전에, 상기 모재 강판의 전방 끝 부분에 닿지 않도록 후방으로 이동하여 위치하며,
   상기 제3 트랜스퍼 로봇은 상기 소주름부 성형 프레스의 제1 및 제2 소주름부 성형 프레스의 일측로부터 상기 컨포밍부의 제1 컨포밍 프레스 및 제2 컨포밍 프레스 사이를 이동하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 대주름부 성형 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 실린더의 지지판이 상기 모재 강판의 전방 끝에 닿았을 때, 상기 지지판과 상기 제1 지지핀 사이의 간격은 상기 모재 강판의 길이와 동일한 것을 특징으로 하는 액화천연가스 저장탱크용 멤브레인 시트의 대주름부 성형 장치.
   
4. 삭제
5. 삭제

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