KR101504174B1

KR101504174B1 - 유압 조절식 마그네틱 클램핑 장치

Info

Publication number: KR101504174B1
Application number: KR20130153463A
Authority: KR
Inventors: 문병영; 박광복
Original assignee: 군산대학교산학협력단
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2015-03-20

Abstract

본 발명에 따른 유압 조절식 마그네틱 클램핑 장치는 베이스 프레임(1); 상기 베이스 프레임(1) 상을 따라 일렬로 배치되는 복수의 흡착 유닛부(10); 및 상기 복수의 흡착 유닛부(10)를 상호 연결하는 유압 파이프(20);를 포함하며, 상기 베이스 프레임(1) 하부에 놓인 곡면 블럭의 이송을 위해 상기 복수의 흡착 유닛부(10)가 자력을 이용하여 상기 곡면 블럭에 흡착하는 경우에, 상기 복수의 흡착 유닛부(10)는 상기 유압 파이프(20)를 통해 내부 압력이 일정하게 동일하게 유지될 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

유압 조절식 마그네틱 클램핑 장치{Magnetic Clamping Apparatus through Controlling Hydraulic Pressure}

본 발명은 유압 조절을 통해 선박용 곡면 블럭을 이송할 수 있는 마그네틱 클램핑 기술에 관한 것이며, 구체적으로는 선박 조립에 사용되는 곡가공된 강판 블럭을 이송하는 경우에 이송되는 강판과 마그네틱 클램프의 안정된 접촉을 위하여 상기 마그네틱 클램프에 유압 밸런싱 기술을 적용함으로써 안전사고를 방지하고자 하는 유압 조절식 마그네틱 클램핑 장치에 대한 것이다.

선박을 건조하는 경우에는 수십 내지 수백개의 평블럭과 곡블럭을 용접하여 조립, 제작하는 생산 공정이 진행되야 한다. 대부분의 대형 및 중소 조선소는 이러한 다수의 블럭들을 외주 가공으로 제작하여 납품받아 선박을 건조하고 있다.

기존에는 대형 철판 등을 들어올려 이송하는 크레인에 있어서, 철판과 같은 운반체와 상기 운반체에 접촉하는 마그네틱과의 불안전한 접촉으로 인해서 운반체를 이송하는 도중에 예기치 않게 마그네틱과 운반체가 분리되는 안전 사고가 발생하는 일이 있어왔다.

한편, 강판의 크기 및 종류에 따라 발생할 수 있는 운반 상의 문제점을 해소하기 위한 종래의 기술을 제시하는 시도들이 있어왔다.

등록특허 제10-8534804호를 참조하면, 하부에는 마그네트를 구성하고, 상부에는 고정레일과 실린더가 구성된 메인 프레임이 배치되고, 측면으로는 상기 고정레일에 대응하는 이동레일이 돌출되게 구성하고, 하부에 마그네트가 설치된 가변 프레임이 구비된 상태에서, 상기 실린더의 로드가 각 가변프레임에 고정되어, 실린더의 작동으로 가변 프레임이 고정레일을 따라 이동하는 리프트 프레임을 구성한 후, 상기 실린더를 통한 리프트 프레임의 폭 조절로 다양한 크기를 가지는 강판을 적재하게 하는 방안을 제공한다.

그러나, 위 종래기술은 평블럭 뿐만 아니라 곡블럭을 안정적으로 이송해야 하는 선박 가공에 있어서 곡블럭의 변동 곡률에 대응하여 흡착하는 마그네트에 따라 유압 실린더에 작용하는 유압이 달라짐으로 인해서 곡블럭에 대한 복수의 지점을 클램핑하는 클램프 중 일부가 상기 곡블럭으로부터 이탈된다는 위험성이 여전히 상존한다는 문제가 있었다.

(특허문헌 1) KR10-8534804 B1

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하고자 하는 것으로서, 베이스 프레임에 부설된 복수의 흡착 유닛부를 구성하는 복수의 유압 실린더 간을 상호 연결하여 유압을 조절하는 한편 곡면 블럭에 흡착하는 마그네트 및 유압 실린더 간에 힌지 구조를 도입함으로써 곡면 블럭에 고정되는 흡착 유닛부에 적용되는 압력 변동을 최소화할 수 있는 유압 조절식 마그네틱 클램핑 장치를 제공하는 것이 목적이다.

또한, 본 발명은 선박 조립에 사용되는 곡가공된 강판 블럭을 이송하는 경우에 이송되는 강판과 마그네틱 클램프의 안정된 접촉을 위하여 흡착 유닛부에 유압 밸런싱 기술을 적용함으로써 안전사고를 방지하고자 하는 유압 조절식 마그네틱 클램핑 장치를 제공하는 것이 목적이다.

상기 흡착 유닛부(10)는, 중공의 실린더 하우징(11); 상기 실린더 하우징(11) 내에 상하 슬라이딩 가능하게 배치되는 피스톤(12); 상기 피스톤(12)의 일단에 연결된 상태로 상기 실린더 하우징(11)의 하단을 관통하도록 배치되는 로드(13); 상기 로드(13)의 하단에 결합되는 힌지부(30); 및 상기 힌지부(30)에 의해서 상기 로드(13)에 대한 각도가 변동가능하도록 결합되는 마그네트(15);를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 장치는, 상기 실린더 하우징(11)의 측벽에 부설되는 필터(16);를 더 포함하고, 상기 실린더 하우징(11)은 상기 피스톤(12)을 기준으로 상측에 배치되는 상부 챔버(17) 및 하측에 배치되는 하부 챔버(18)를 포함하며, 상기 필터(16)는 상기 상부 챔버(17)에 연통하도록 부설되는 것이 바람직할 수 있다.

상기 유압 파이프(20)는 상기 복수의 흡착 유닛부(10)의 하부 챔버(18) 사이를 연통하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 힌지부(30)는, 상기 마그네트(15)에 결합되는 베이스(31), 상기 베이스(31) 상에 결합되는 볼 수용부(32), 상기 볼 수용부(32) 내에 회전 가능하게 배치되는 링크 볼(34), 및 상기 링크 볼(34)과 상기 로드(13)를 연결하는 어댑터(35)를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 곡면 블럭의 두께는 30mm를 넘도록 적용되어 상기 마그네트(15)와 상기 곡면 블럭 간의 흡착을 증대하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 마그네트(15)과 상기 곡면 블럭 간의 틈은 최대 0.6mm에 이르도록 배치되는 것이 바람직할 수 있다.

상기 곡면 블럭은 SUS430, S45C, FC400, S45C Hardened, FC200, SKH2, 및 SFH2 Hardened 로 이루어진 그룹 중 어느 하나로부터 제조되는 것이 바람직할 수 있다.

상기 곡면 블럭은 SUS430 로부터 제조되는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명은 선박 조립에 사용되는 곡가공된 강판 블럭을 이송하는 경우에 이송되는 곡면 블럭과 마그네틱 클램프의 안정된 접촉을 위하여 흡착 유닛부에 유압 밸런싱 기술을 적용함으로써 안전사고를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 베이스 프레임에 부설된 복수의 흡착 유닛부를 구성하는 복수의 유압 실린더를 힌지를 통해 구성해서 곡면 가공된 대형 철판을 이송하는 경우에 각각의 흡착 유닛부에 동일한 정도의 장력이 가해지게 함으로써 철판의 이송 도중에 낙하하는 현상을 방지하는 것이 가능할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 유압 조절식 마그네틱 클램핑 장치를 나타낸 개념도,
도 2는 마그네트, 흡착 유닛부, 힌지 간의 연결 관계를 구체적으로 보이기 위한 도 1의 일부 확대도,
도 3은 흡착 유닛부를 작동하여 마그네트를 곡블럭을 향해 하강하게 하는 과정을 도시한 도면,
도 4는 마그네트가 곡블럭에 부착된 상태에서 복수의 흡착 유닛부 간의 유압을 조절하면서 곡블럭을 들어올리는 과정을 도시한 도면,
도 5는 흡착 유닛부의 구체적인 구성을 보이는 도면,
도 6은 흡착 유닛부를 구성하는 마그네트 및 힌지의 작동을 보이는 도면,
도 7은 곡면 블럭의 철판 두께에 따른 흡착 정도를 나타내는 그래프,
도 8은 마그네트면과 곡면 블럭의 철판면과의 틈에 따른 흡착 정도를 나타내는 그래프, 및
도 9는 곡블럭의 재질에 따른 흡착 정도를 나타내는 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

이하 설명에서 '곡블럭' 내지 '곡면 블럭' 등의 표현은 선박 제작에 사용되는 곡가공된 철판 내지 강판 등을 지칭하는 부재를 의미하는 것으로 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 유압 조절식 마그네틱 클램핑 장치는 베이스 프레임(1), 베이스 프레임(1) 상을 따라 일렬로 배치되는 흡착 유닛부(10), 흡착 유닛부(10)를 상호 연결하는 유압 파이프(20)를 포함한다. 여기에서, 상기 베이스 프레임(1)은 그 상단에 크레인 와이어(5)가 연결되고, 크레인(2)은 결합링(4)과 결합 후크(3)를 통해 와이어(5)에 연결된다.

본 발명의 유압 조절식 마그네틱 클램핑 장치는 곡면 블럭을 들어올려 이송하는 과정에서 복수의 흡착 유닛부(10)에 가해지는 하중을 조절하여 동일한 유압이 상기 복수의 흡착 유닛부(10)에 일률적으로 작용하게 조절하는 과정을 통해서 하중이 불규칙하게 작용하는 것을 방지하게 하여 곡면 블럭의 낙하를 방지한다.

흡착 유닛부(10)는 중공의 실린더 하우징(11), 실린더 하우징(11) 내에 상하 슬라이딩 가능하게 배치되는 피스톤(12), 피스톤(12)의 일단에 연결된 상태로 실린더 하우징(11)의 하단을 관통하도록 배치되는 로드(13), 로드(13)의 하단에 결합되는 힌지부(30), 힌지부(30)에 의해서 로드(13)에 대한 각도가 변동가능하도록 결합되는 마그네트(15), 및 실린더 하우징(11)의 측벽에 부설되는 필터(16)를 포함한다.

흡착 유닛부(10)의 실린더 하우징(11)은 피스톤(12)을 기준으로 상측에 상부 챔버(17)가 배치되고, 하측에 하부 챔버(18)가 배치된다. 한편, 복수의 흡착 유닛부(10)가 베이스 프레임(1) 상을 따라 일렬로 배치된 상태에서 상기 복수의 하부 챔버(18)를 상호 연결하도록 유압 파이프(20)가 연결 배치된다.

필터(16)는 실린더 하우징(11)의 상부 챔버(17) 및 외부 대기를 연통하게 설치된다. 구체적으로, 상부 챔버(17)는 필터(16)를 통해 외부와 통하게 됨으로써 결과적으로 대기압과 동일한 압력을 유지한다. 더불어, 하부 챔버(18)에서 피스톤(12)의 외측 틈새를 통해 상부 챔버(17)에 유입될 수 있는 유체의 외부로의 누설을 차단하는 기능을 수행한다.

도 5 및 도 6을 참조하여 힌지부(30)의 구체적 구성을 보면 다음과 같다.

힌지부(30)는 마그네트(15) 상단에 결합되는 베이스(31), 베이스(31) 상에 결합되는 볼 수용부(32), 베이스(31)와 볼 수용부(32)를 결합 고정하는 체결 수단(33), 볼 수용부(32) 내에 회전 가능하게 배치되는 링크 볼(34), 링크 볼(34)과 로드(13)를 연결하는 어댑터(35), 및 어댑터(35)를 둘러싸도록 체결되는 잠금 너트(36)를 포함한다. 볼 수용부(32) 내에 배치되는 링크 볼(34)은 소정의 힘이 가해지면 상기 볼 수용부(32) 내에서 회전 구동이 가능할 수 있다.

도 6에서는 마그네트(15)를 곡면 블럭에 부착시키는 과정에서 소정 각도로 기울어진 형태를 보이고 있다. 즉, 링크 볼(34)은 마그네트(15)와 로드(13) 사이에서의 각도 변경을 가능하게 하고, 이를 통해서 지면과 평행하게 배치되던 마그네트(15)는 지면을 기준으로 θ만큼 기울어진 형태에서 곡면 블럭에 부착되어질 수 있다.

이하, 도 3을 참조하여 크레인(2)에 와이어(5)를 통해 연결된 베이스 프레임(1)을 하강하여 복수의 흡착 유닛부(10)가 하부에 위치한 곡면 블럭(7)에 흡착하는 과정을 보이고 있다. 여기에서는 제1 흡착 유닛부(10a), 제2 흡착 유닛부(10b) 및 제2 흡착 유닛부(10c)가 베이스 프레임(1) 상에 좌측으로부터 순차적으로 배열된 모습을 보인다.

도 3에서는 제2 흡착 유닛부(10b)의 직하부에 해당하는 곡면 블럭(7)의 지점이 가장 하부에 위치하고, 그 다음으로 제1 흡착 유닛부(10a)의 직하부 지점 및 제2 흡착 유닛부(10b)의 직하부 지점 순서로 높아지는 구조이다. 상기와 같은 곡면 블럭(7)의 형상에 따라서 마그네트(15)가 하부 방향으로 상대적으로 다르게 이동한 상태를 보이고 있다.

즉, 복수의 흡착 유닛부(10)가 동일한 규격을 갖는다고 할 때, 제2 흡착 유닛부(10b)의 마그네트(15b)가 최하측으로 이동함으로써 상부 챔버(17)는 결과적으로 제2 상부 챔버(17b), 제1 상부 챔버(17a) 및 제3 상부 챔버(17c)의 순서로 점유 공간이 작아진다. 한편, 하부 챔버(18)는 제2 하부 챔버(18b) 제1 하부 챔버(18a) 제3 하부 챔버(18c)의 순서로 점유 공간이 커지게 된다.

유압 파이프(20)는 제1,2,3 하부 챔버(18a,18b,18c) 간을 상호 연통하게 하는 과정을 통해 유압을 일정하게 유지하게 한다. 한편, 제1,2,3 상부 챔버(17a,17b,17c)의 경우도 필터(16)를 통해 외부 대기와 연통하는 구조를 통해 압력을 일정하게 유지하게 할 수 있다.

하부 방향으로 상대적으로 상이한 거리를 이동한 제1,2,3 마그네트(15a,15b,15c)들은 각각에 연결된 힌지부(30)에 의해서 결합 각도가 가변되어짐으로 인해서 곡면 블럭(7)의 경사도에 맞추어 정교한 흡착이 가능하게 된다.

상기 제1,2,3 상부 챔버(17a,17b,17c)는 모두 외부와 연통하는 상태이므로 대기압과 동일한 압력을 형성하게 된다. 따라서, 제1,2,3 마그네트(15a,15b,15c)들이 곡면 블럭(7)에 흡착하는 경우에는 제1,2,3 하부 챔버(18a,18b,18c)의 용적에 따라서 변동될 수 있다.

이하, 도 4를 참조하여 복수의 제1,2,3 마그네트(15a,15b,15c)들이 곡면 블럭(7)에 흡착된 상태에서 크레인(2)을 이용하여 곡면 블럭(7)을 들어올리는 과정을 보이고 있다. 본 과정에서는 복수의 흡착 유닛부(10)에 밀착된 곡면 블럭(7)을 원하는 장소로 이동시킬 수 있다.

여기에서, 곡면 블럭(7)의 각각의 지점에 흡착되는 복수의 흡착 유닛부(10)에 상이하게 작용하는 부하에 따라서 제1,2,3 하부 챔버(18a,18b,18c)의 내부 용적이 바뀐 상태가 되어짐으로써 결과적으로 동일한 내부 압력을 갖게 한다.

다음으로는, 도 7 내지 도 9를 참조하여 곡면 블럭의 두께, 재질, 및 마그네트면과 곡면 블럭 간의 간격에 따른 마그네트의 흡인 정도를 설명한다. 상기 흡인 정도는 마그네트과 곡면 블럭의 흡착된 정도를 나타내는 것으로 한다.

도 7에서는 곡면 블럭의 철판 두께에 따른 흡인 정도를 나타낸다. 구체적으로, 곡면 블럭의 철판 두께가 10mm 인 경우는 20%의 흡인 정도를 보이고, 20mm 인 경우는 80%의 흡인 정도를 보이고, 30mm를 넘는 경우에는 100%의 흡인 능력에 도달하는 것을 확인할 수 있다.

도 8에서는 마그네트면과 곡면 블럭의 철판면과의 틈에 따른 흡인 능력 정도를 나타낸다. 구체적으로, 틈이 없는 경우에는 100%의 흡인 능력을 보이는 반면에, 마그네트면과 곡면 블럭 간의 틈이 0.6mm 정도까지는 급격하게 흡인 능력이 저하되는 것을 확인할 수 있다.

도 9는 곡블럭의 재질에 따른 흡착 정도를 나타낸다. 이는 복수의 곡블럭 간의 상대적인 흡착 능력치를 나타내는 것이다. 구체적으로, 곡블럭이 SS400 인 경우에는 흡인 능력이 100%로 최대인 것을 확인할 수 있고, SUS430, S45C, FC400, S45C Hardened, FC200, SKH2, SFH2 Hardened 의 순서로 흡인 능력이 낮아지는 것을 확인할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 베이스 프레임에 부설된 복수의 흡착 유닛부 및 상기 흡착 유닛부 사이를 유압 파이프를 통해 연결해서 곡면 가공된 대형 철판을 이송하는 경우에 상기 각각의 흡착 유닛부에 동일한 정도의 장력이 가해지게 함으로써 철판의 이송 도중에 낙하하는 현상을 방지하는 것이 가능할 수 있다.

더불어, 곡면 블럭에 흡착되는 복수의 마그네트와 상하 이동하는 피스톤을 힌지를 통해 연결한 상태에서 복수의 흡착 유닛부와 곡면 블럭 간의 결합 각도를 가변하게 하여 곡면 블럭의 경사도에 맞추어 정교한 흡착이 가능하게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

1 : 베이스 프레임
7 : 곡면 블럭
10 : 흡착 유닛부
11 : 실린더 하우징
12 : 피스톤
13 : 로드
15 : 마그네트
16 : 필터
17 : 상부 챔버
19 : 상부 챔버
20 : 유압 파이프
30 : 힌지부

Claims

베이스 프레임(1);
상기 베이스 프레임(1) 상을 따라 일렬로 배치되는 복수의 흡착 유닛부(10); 및
상기 복수의 흡착 유닛부(10)를 상호 연결하는 유압 파이프(20);를 포함하며,
상기 베이스 프레임(1) 하부에 놓인 곡면 블럭의 이송을 위해 상기 복수의 흡착 유닛부(10)가 자력을 이용하여 상기 곡면 블럭에 흡착하는 경우에,
상기 복수의 흡착 유닛부(10)는 상기 유압 파이프(20)를 통해 내부 압력이 일정하게 동일하게 유지되며,
상기 흡착 유닛부(10)는,
중공의 실린더 하우징(11);
상기 실린더 하우징(11) 내에 상하 슬라이딩 가능하게 배치되는 피스톤(12);
상기 피스톤(12)의 일단에 연결된 상태로 상기 실린더 하우징(11)의 하단을 관통하도록 배치되는 로드(13);
상기 로드(13)의 하단에 결합되는 힌지부(30); 및
상기 힌지부(30)에 의해서 상기 로드(13)에 대한 각도가 변동가능하도록 결합되는 마그네트(15);를 포함하는 것을 특징으로 하는,
유압 조절식 마그네틱 클램핑 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 장치는,
상기 실린더 하우징(11)의 측벽에 부설되는 필터(16);를 더 포함하고,
상기 실린더 하우징(11)은 상기 피스톤(12)을 기준으로 상측에 배치되는 상부 챔버(17) 및 하측에 배치되는 하부 챔버(18)를 포함하며,
상기 필터(16)는 상기 상부 챔버(17)에 연통하도록 부설되는 것을 특징으로 하는,
유압 조절식 마그네틱 클램핑 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 유압 파이프(20)는 상기 복수의 흡착 유닛부(10)의 하부 챔버(18) 사이를 연통하는 것을 특징으로 하는,
유압 조절식 마그네틱 클램핑 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 힌지부(30)는, 상기 마그네트(15)에 결합되는 베이스(31), 상기 베이스(31) 상에 결합되는 볼 수용부(32), 상기 볼 수용부(32) 내에 회전 가능하게 배치되는 링크 볼(34), 및 상기 링크 볼(34)과 상기 로드(13)를 연결하는 어댑터(35)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
유압 조절식 마그네틱 클램핑 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 곡면 블럭의 두께는 30mm 초과 50mm 이하의 범위로 설정되어져 상기 마그네트(15)와 상기 곡면 블럭 간의 흡착을 증대하는 것을 특징으로 하는,
유압 조절식 마그네틱 클램핑 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 마그네트(15)과 상기 곡면 블럭 간의 틈은 최대 0.6mm에 이르도록 배치되는 것을 특징으로 하는,
유압 조절식 마그네틱 클램핑 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 곡면 블럭은 SUS430, S45C, FC400, S45C Hardened, FC200, SKH2, 및 SFH2 Hardened 로 이루어진 그룹 중 어느 하나로부터 제조되는 것을 특징으로 하는,
유압 조절식 마그네틱 클램핑 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 곡면 블럭은 SUS430 로부터 제조되는 것을 특징으로 하는,
유압 조절식 마그네틱 클램핑 장치.