KR101604449B1 - Simulation apparatus - Google Patents

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KR101604449B1
KR101604449B1 KR1020140022732A KR20140022732A KR101604449B1 KR 101604449 B1 KR101604449 B1 KR 101604449B1 KR 1020140022732 A KR1020140022732 A KR 1020140022732A KR 20140022732 A KR20140022732 A KR 20140022732A KR 101604449 B1 KR101604449 B1 KR 101604449B1
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전만수
남찬희
김봉수
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경상대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 시뮬레이션 장치는 가공물이 구부러지는 굽힘 공정의 시뮬레이션에 필요한 해석 모델을 생성하는 생성부를 포함하고, 상기 해석 모델에는 상기 가공물에서 상기 굽힘 공정으로 구부러지는 굽힘 구간을 가이드하는 굽힘 암(arm)이 마련될 수 있다.The simulation apparatus of the present invention includes a generation section for generating an analysis model necessary for simulation of a bending process in which a workpiece is bent, wherein the bending arm for guiding a bending section bent from the workpiece to the bending process .

Description

시뮬레이션 장치{SIMULATION APPARATUS}[0001] SIMULATION APPARATUS [0002]

본 발명은 가공물이 구부러지는 굽힘 공정을 모의하는 시뮬레이션 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a simulation apparatus for simulating a bending process in which a workpiece is bent.

소성 가공은 물체의 소성을 이용해서 변형시켜 갖가지 모양을 만드는 가공법이다.Plastic processing is a method of making various shapes by using plasticity of an object.

소성 가공은 열 또는 압력 등의 외부 에너지를 물체에 가해 물체의 응력 상태를 항복 규준에 적절하게 도달시키는 것을 전제로 한다. 소성 가공을 통해 물체를 초기 설계치로 가공하기 위해서는 적절한 금형을 선택하고, 가공에 필요한 에너지를 책정하는 등 정확한 가공 환경을 도출할 필요가 있다.Plastic processing is based on the assumption that external energy such as heat or pressure is applied to an object so that the stress state of the object reaches the yielding standard adequately. In order to process an object with an initial design value through plastic working, it is necessary to select an appropriate mold and to determine the exact machining environment, such as the energy required for machining.

이러한 가공 환경의 도출을 위해 다양한 금형을 마련하고 다양한 크기의 에너지를 다양한 방향으로 물체에 인가하는 경험적 방법이 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 방식에 따르면 소성 가공된 물체를 재이용하기 곤란하므로 자원의 낭비가 심한 문제가 있다. 또한, 적절한 가공 환경의 도출까지 많은 시간이 소요된다.In order to derive such a machining environment, an empirical method in which various molds are provided and energy of various sizes is applied to an object in various directions can be used. However, according to this method, since it is difficult to reuse the plastic-processed object, there is a problem that resources are wasted. Further, it takes a long time until the appropriate machining environment is derived.

이러한 문제는 물체를 구부리는 공정에 대해서도 똑같이 발생한다.This problem occurs equally for the process of bending an object.

한국공개특허공보 제2006-0066642호에는 두꺼운 시트면을 내주에 설치할 수 있는 캡 형상 부재의 성형 방법이 개시되고 있으나, 물체를 구부리는 공정을 모의하거나 유동 상태를 확인하는 방안은 개시되지 않고 있다.
Korean Patent Laid-Open Publication No. 2006-0066642 discloses a method of forming a cap-like member capable of mounting a thick sheet surface on the inner periphery thereof, but does not disclose a method of simulating a process of bending an object or confirming the flow state.

한국공개특허공보 제2006-0066642호Korean Patent Publication No. 2006-0066642

본 발명은 가공물이 구부러지는 굽힘 공정을 모의하는 시뮬레이션 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention is intended to provide a simulation apparatus that simulates a bending process in which a workpiece is bent.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise forms disclosed. Other objects, which will be apparent to those skilled in the art, It will be possible.

본 발명의 시뮬레이션 장치는 가공물이 구부러지는 굽힘 공정의 시뮬레이션에 필요한 해석 모델을 생성하는 생성부를 포함하고, 상기 해석 모델에는 상기 가공물에서 상기 굽힘 공정으로 구부러지는 굽힘 구간을 가이드하는 굽힘 암(arm)이 마련될 수 있다.The simulation apparatus of the present invention includes a generation section for generating an analysis model necessary for simulation of a bending process in which a workpiece is bent, wherein the bending arm for guiding a bending section bent from the workpiece to the bending process .

본 발명의 시뮬레이션 장치는 가공물이 구부러지는 굽힘 공정의 시뮬레이션에 필요한 해석 모델을 생성하는 생성부를 포함하고, 상기 해석 모델에는 상기 가공물이 통과하는 중공이 형성된 굽힘 암이 마련되며, 상기 굽힘 암의 기하학적 경계 조건과 역학적 경계 조건이 분리되도록 상기 굽힘 암은 상기 가공물이 구부러진 곡률과 동일한 곡률로 형성될 수 있다.The simulation apparatus of the present invention includes a generation section for generating an analysis model necessary for a simulation of a bending process in which a workpiece is bent, wherein the analysis model is provided with a bending arm having a hollow through which the workpiece passes, The bending arm may be formed with the same curvature as the bent curvature so that the condition and the mechanical boundary condition are separated.

본 발명의 시뮬레이션 장치는 가공물이 구부러지는 굽힘 공정의 시뮬레이션에 필요한 해석 모델을 생성하는 생성부 및 상기 굽힘 공정에서 상기 가공물을 구부리는 모멘트를 적용하는 모멘트부를 포함하고, 상기 해석 모델에는 상기 가공물이 통과하는 중공이 형성된 굽힘 암이 마련되며, 상기 굽힘 암과 상기 가공물의 굽힘 구간이 동일한 가상의 원호를 따라 연장됨으로써 상기 모멘트는 상기 가공물과 상기 굽힘 암 간의 마찰력만으로 결정될 수 있다.
The simulation apparatus of the present invention includes a generation section for generating an analysis model necessary for simulation of a bending process in which a workpiece is bent and a moment section for applying a moment for bending the workpiece in the bending process, And the bending arm and the bending section of the workpiece extend along the same virtual arc, so that the moment can be determined only by the frictional force between the workpiece and the bending arm.

본 발명의 시뮬레이션 장치에 따르면 가공물의 굽힘 공정을 용이하게 모의할 수 있으며, 정밀도를 높일 수 있다.
According to the simulation apparatus of the present invention, the bending process of the workpiece can be easily simulated and the accuracy can be improved.

도 1은 본 발명의 시뮬레이션 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 시뮬레이션 장치에서 제공되는 굽힘 암을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 시뮬레이션 장치를 구성하는 생성부에서 생성한 해석 모델을 나타낸 개략도이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 시뮬레이션 장치에서 생성된 굽힘 암 및 그 동작을 나타낸 개략도이다.
도 6은 가공물의 역학적 경계 조건을 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 시뮬레이션 장치에서 형성된 요소망을 나타낸 개략도이다.
도 8은 실제의 굽힘 공정에 사용되는 작업 암을 나타낸 개략도이다.
도 9는 굽힘 공정에 사용되는 작업 암과 가공물의 경계 조건을 나타낸 개략도이다.1 is a block diagram showing a simulation apparatus of the present invention.
2 is a schematic view showing a bending arm provided in the simulation apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing an analysis model generated by a generation unit constituting the simulation apparatus of the present invention. FIG.
FIGS. 4 and 5 are schematic views showing a bending arm and its operation generated in the simulation apparatus of the present invention.
6 is a schematic view showing the mechanical boundary condition of the workpiece.
7 is a schematic view showing a mesh network formed in the simulation apparatus of the present invention.
8 is a schematic view showing a working arm used in an actual bending process.
9 is a schematic view showing a boundary condition between a work arm and a workpiece used in the bending process.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may be changed according to the intention or custom of the user, the operator. Definitions of these terms should be based on the content of this specification.

도 1은 본 발명의 시뮬레이션 장치를 나타낸 블럭도이다.1 is a block diagram showing a simulation apparatus of the present invention.

도 1에 도시된 시뮬레이션 장치는 생성부(100), 모멘트부(200)를 포함할 수 있다.The simulation apparatus shown in FIG. 1 may include a generating unit 100 and a moment unit 200.

생성부(100)는 가공물(10)이 구부러지는 굽힘 공정의 시뮬레이션(모의, simulation)에 필요한 해석 모델을 생성할 수 있다.The generation unit 100 can generate an analysis model necessary for a simulation of a bending process in which the workpiece 10 is bent.

굽힘 공정은 일방향으로 연장되는 파이프(pipe), 빔(beam) 등의 가공물(10)을 구부리는 공정일 수 있다.The bending process may be a process of bending a workpiece 10 such as a pipe or beam extending in one direction.

가공물(10)의 길이 방향을 따라 가공물(10)을 가압하면서 국부(가공물의 일부)를 유도 가열하고, 소성 가공을 통해 가열된 부분을 구부리는 굽힘 공정은 시뮬레이션하기가 매우 어렵다. 왜냐하면 이러한 작업 공정을 구현하는 모델링의 방안이 제시되지 않고 있기 때문이다.It is very difficult to simulate the bending process in which the local portion (a part of the workpiece) is inductively heated while pressing the workpiece 10 along the longitudinal direction of the workpiece 10 and bending the heated portion through the bake processing. This is because there is no modeling method to implement this work process.

굽힘 공정의 모의 및 분석에 필요한 해석 모델을 생성하기 위해 생성부(100)는 가상의 굽힙 암(arm)을 이용할 수 있다. 다시 말해 생성부(100)에서 생성된 해석 모델에는 가상의 굽힘 암(170)이 마련될 수 있다.The generating unit 100 may use a virtual bending arm to generate an analysis model necessary for simulating and analyzing the bending process. In other words, the virtual bending arm 170 may be provided in the analysis model generated by the generating unit 100. [

굽힘 암(170)은 가공물(10)에서 굽힘 공정으로 구부러지는 굽힘 구간을 가이드할 수 있다.The bending arm 170 can guide the bending section bent in the bending process in the workpiece 10. [

굽힘 암(170)은 실제의 굽힘 공정에서 사용되는 작업 암과 일부 유사할 수 있다.The bending arm 170 may be somewhat similar to the working arm used in an actual bending process.

도 8은 실제의 굽힘 공정에 사용되는 작업 암을 나타낸 개략도이다.8 is a schematic view showing a working arm used in an actual bending process.

살펴보면, 작업 암에는 고정축(79)을 기준으로 회전하는 회전부(71), 회전부(71)의 단부에 마련되고 가공물(10)이 관통하여 슬라이딩되는 슬라이딩부(73)가 마련된다. The working arm is provided with a rotating part 71 rotating on the fixed shaft 79 and a sliding part 73 provided on the end of the rotating part 71 and sliding through the work piece 10. [

가공물(10)이 길이 방향을 따라 가압되면 길이 방향을 따라 이동하게 되는데, 이때 슬라이딩부(73)도 가공물(10)과 함께 이동한다. 그런데 슬라이딩부(73)는 회전부(71)와 일체로 형성되므로 가공물(10)의 길이 방향으로 이동하는 대신 고정축(79)을 기준으로 하여 소정 각도로 회전하게 된다. 이렇게 소정 각도로 회전한 슬라이딩부(73)를 통과할 수 밖에 없는 가공물(10)은 결국 구부러지게 된다.When the workpiece 10 is pressed along the longitudinal direction, the workpiece 10 moves along the longitudinal direction. At this time, the sliding portion 73 also moves with the workpiece 10. Since the sliding portion 73 is integrally formed with the rotation portion 71, the sliding portion 73 rotates at a predetermined angle with respect to the fixed shaft 79 instead of moving in the longitudinal direction of the workpiece 10. [ The workpiece 10, which can not pass through the sliding portion 73 rotated at the predetermined angle, is eventually bent.

작업 암의 슬라이딩부(73)는 도 8과 같이 가공물(10)의 길이 방향을 따라 직선으로 형성되고 있다. 슬라이딩부(73)를 그대로 모델링하면 도 9와 같은 문제가 발생한다.The sliding portion 73 of the working arm is formed in a straight line along the longitudinal direction of the workpiece 10 as shown in Fig. If the sliding portion 73 is modeled as it is, a problem as shown in FIG. 9 arises.

도 9는 굽힘 공정에 사용되는 작업 암과 가공물(10)의 경계 조건을 나타낸 개략도이다. 도 9에는 작업 암을 관통하는 가공물(10)의 단면적이 작업 암의 슬라이딩부(73)보다 작은 것으로 묘사하였다. 실제로는 슬라이딩부(73)와 가공물(10)의 단면적은 거의 유사할 수 있다. 그렇다 하더라도 가공물(10)의 단면적이 슬라이딩부(73)보다 작은 경우와 유사한 경계 조건이 형성될 것이다.9 is a schematic view showing a boundary condition between the work arm and the workpiece 10 used in the bending process. 9, the cross-sectional area of the workpiece 10 passing through the work arm is described as being smaller than the sliding portion 73 of the work arm. The sectional area of the sliding portion 73 and the workpiece 10 may be substantially similar. Even then, a boundary condition similar to the case where the cross-sectional area of the workpiece 10 is smaller than the sliding portion 73 will be formed.

살펴보면, 슬라이딩부(73)에서 서로 다른 부위 h1, h2, h3에 따라 가공물(10)에 가해지는 힘이 다를 것이 자명하다. 그리고 이러한 힘들은 슬라이딩부(73)의 역학적 경계 조건에 해당하는 것으로 고정축(79)을 중심으로 회전하는 슬라이딩부(73)의 위치에 따라서 변할 것이다.Obviously, the forces applied to the workpiece 10 by the different portions h1, h2, and h3 in the sliding portion 73 are different. These forces correspond to the mechanical boundary condition of the sliding part 73 and will vary depending on the position of the sliding part 73 rotating about the fixed shaft 79. [

기하학적 경계 조건에 해당하는 슬라이딩부(73)의 위치에 따라 슬라이딩부(73)에서 h1, h2, h3 부위에 가해지는 힘이 유기적으로 변하므로, 작업 암의 기하학적 경계 조건과 역학적 경계 조건을 분리하는 것이 불가능하다. 다시 말해 작업 암을 그대로 모델화할 경우 가공물(10)에서 구부려지는 구간에 가해지는 힘을 산정하는 것이 매우 어렵다. 이러한 이유로 굽힘 공정의 모의에 필요한 해석 모델을 작업 암으로 구성할 수 없다.Since the forces applied to the h1, h2, and h3 portions of the sliding portion 73 vary organically depending on the position of the sliding portion 73 corresponding to the geometric boundary condition, the geometric boundary condition and the mechanical boundary condition of the working arm are separated It is impossible. In other words, when modeling the working arm as it is, it is very difficult to calculate the force applied to the section bent in the workpiece 10. For this reason, the analysis model necessary for simulating the bending process can not be constructed as a working arm.

정리하면, 시뮬레이션 과정에 작업 암을 적용시킬 경우 가공물(10)에서 작업 암에 끼워진 부분에 대한 모의가 불가능하다.In summary, when a work arm is applied to the simulation process, it is impossible to simulate the portion of the work 10 that is sandwiched between the work arms.

이에 대한 방안으로 가공물(10)에서 작업 암에 끼워진 부분에 대한 모의는 포기하고 나머지 부위에 대한 모의를 진행할 수 있다.In order to solve this problem, it is possible to abandon the simulation of the portion of the workpiece 10 that is sandwiched between the work arms, and to simulate the remaining portions.

일예로 도 8과 같이 작업 암을 가공물(10)에 일체화시켜 작업 암까지 유한 요소 해석의 대상으로 삼고 있다. 가공물(10)의 구부러짐을 포함하는 소성 변형의 모의는 가공물(10)의 유동 선도를 생성 및 추적하는 것으로 이루어질 수 있다. 그런데 작업 암까지 유한 요소 해석의 대상으로 삼는 경우 가공물(10)뿐만 아니라 작업 암에 대해서도 유동 선도를 생성하고 추적해야 하는 문제가 있다. 이에 따르면 모의 시간이 길어지는 문제가 있다. 그리고, 실제의 공정과 달리 슬라이딩부(73)가 가공물(10)의 일부분에 고정된 상태에서 모의가 이루어져야 한다. 즉, 가공물의 변화를 모의하고자 하는 환경에서 가공물 외의 다른 요소의 변화도 반영되므로 모의 결과의 신뢰성이 낮아지는 문제가 있다.For example, as shown in FIG. 8, the work arm is integrated with the workpiece 10 and the work arm is subjected to finite element analysis. Simulation of the plastic deformation including the bending of the workpiece 10 can be made by creating and tracing the flow diagram of the workpiece 10. [ However, when the work arm is subjected to the finite element analysis, there is a problem that a flow diagram is generated and tracked not only for the workpiece 10 but also for the work arm. According to this, there is a problem that the simulation time is prolonged. Unlike the actual process, a simulation should be performed in a state where the sliding portion 73 is fixed to a part of the workpiece 10. That is, since the change of other factors other than the workpiece is also reflected in the environment where the change of the workpiece is to be simulated, the reliability of the simulation result is lowered.

이러한 문제를 해소하기 위해 생성부(100)는 작업 암과 다른 굽힘 암(170)을 제공할 수 있다.In order to solve this problem, the generator 100 may provide a bending arm 170 different from the working arm.

도 2는 본 발명의 시뮬레이션 장치에서 제공되는 굽힘 암(170)을 나타낸 개략도이다.2 is a schematic view showing a bending arm 170 provided in the simulation apparatus of the present invention.

굽힘 공정에 의해 가공물(10)에서 구부러지는 구간을 굽힘 구간이라 할 때, 굽힙 구간의 미소한 부분을 생각하면 원호로 간주할 수 있다. 다시 말해 굽힘 구간 중 적어도 일부는 가공물(10)의 외부에 마련된 회전축(179)을 중심으로 하는 원호를 따라 구부러질 수 있다. 이때, 굽힘 암(170)은 원호를 따라 연장될 수 있다. When a section bent in the work 10 by the bending process is referred to as a bending section, it can be regarded as an arc by considering a minute portion of the bending section. In other words, at least a part of the bending section can be bent along an arc centered on a rotary shaft 179 provided outside the workpiece 10. At this time, the bending arm 170 may extend along the arc.

일예로, 굽힘 암(170)에는 가공물(10)이 통과하는 중공(174)이 마련될 수 있다. 이때 중공(174)은 가공물(10)의 외부에 마련된 회전축(179)을 중심 O로 하는 원호를 따라 연장되며, 가공물(10)의 단면과 동일하게 형성될 수 있다. 가공물(10)의 단면과 동일하게 형성된다는 것은 가공물(10)의 단면 형상 및 단면적이 동일한 것일 수 있다.For example, the bending arm 170 may be provided with a hollow 174 through which the workpiece 10 passes. At this time, the hollow 174 may extend along an arc having a center O as a rotation axis 179 provided on the outside of the workpiece 10, and may be formed to have the same cross section as that of the workpiece 10. The cross-sectional shape of the work 10 may be the same as the cross-section of the work 10.

이러한 구성의 굽힘 암(170)에 따르면 굽힘 암(170)과 회전축(179)을 포함하는 가상의 평면이 이루는 교선은 굽힘 암(170)의 부위와 상관없이 동일할 수 있다. 도 2에는 가상의 평면으로 θ 각도만큼 차이나는 ①과 ②가 개시되고 있다. 평면 ①, ②로 절단된 각 굽힘 암(170)의 각 단면(중공 174', 174'')은 원형으로 서로 동일하다.According to the bending arm 170 having such a configuration, the intersection of the imaginary plane including the bending arm 170 and the rotation axis 179 can be the same regardless of the portion of the bending arm 170. [ In Fig. 2, ① and ②, which are different from each other by an angle of θ in a virtual plane, are disclosed. The cross-sections (hollows 174 ', 174 ") of the respective bending arms 170 cut in the planes 1 and 2 are the same in circular shape.

이와 같이 형성된 굽힘 암(170)은 가공물(10)이 굽힘 암(170)을 따라 회전 운동을 하되 그 이외의 기하학적 경계 조건을 부여할 수 없도록 할 수 있다.The bending arm 170 thus formed can rotate the workpiece 10 along the bending arm 170 but can not provide any other geometric boundary condition.

도 3은 본 발명의 시뮬레이션 장치를 구성하는 생성부(100)에서 생성한 해석 모델을 나타낸 개략도이다. 3 is a schematic view showing an analysis model generated by the generation unit 100 constituting the simulation apparatus of the present invention.

해당 해석 모델에는 가공물(10)을 제1 방향으로 가압하는 가압 모듈(110), 가공물(10)이 제1 방향으로 이동하도록 가이드하는 가이드 모듈(130), 가공물(10)을 가열하는 가열 모듈(150)이 마련될 수 있다. 이때, 제1 방향을 따라 가압 모듈(110), 가이드 모듈(130), 가열 모듈(150) 및 굽힘 암(170)이 순서대로 배열될 수 있다.The analysis model includes a pressing module 110 for pressing the workpiece 10 in the first direction, a guide module 130 for guiding the workpiece 10 to move in the first direction, a heating module 150 may be provided. At this time, the pressing module 110, the guide module 130, the heating module 150, and the bending arm 170 may be arranged in order along the first direction.

도 3에서 제1 방향은 아래로부터 위를 향하는 방향일 수 있다.In Fig. 3, the first direction may be a direction from below to above.

가이드 모듈(130)은 측면 형상이 모래 시계 형상일 수 있으며 제1 방향에 수직한 방향으로 2개의 가이드 모듈(130)이 마련되고 두 가이드 모듈(130) 사이로 가공물(10)이 지나갈 수 있다.The guide module 130 may have an hourglass shape and two guide modules 130 may be provided in a direction perpendicular to the first direction and the workpiece 10 may pass between the guide modules 130.

가이드 모듈(130)은 제1 방향을 따라 다른 위치에 복수로 마련될 수 있다. 이를 통해 가이드 모듈(130)은 가압 모듈(110)에서 인가된 압력에 의해 가공물(10)이 제1 방향으로 이동하도록 유도할 수 있다.The guide modules 130 may be provided at a plurality of positions along the first direction. Accordingly, the guide module 130 can guide the workpiece 10 to move in the first direction by the pressure applied from the pressing module 110.

가열 모듈(150)은 가공물(10)에서 굽힘 구간을 국부 유도 가열시킴으로써 굽힘 구간의 온도 상승을 강제적으로 유도하여 가공물(10)에서 다른 부위에 비하여 굽힘 구간이 보다 용이하게 구부러질 수 있는 환경을 제공할 수 있다.The heating module 150 forcibly induces the temperature rise of the bending section by locally induction heating the bending section in the workpiece 10 to provide an environment in which the bending section can be bent more easily than other sections in the workpiece 10 can do.

도 4와 도 5는 본 발명의 시뮬레이션 장치에서 생성된 굽힘 암(170) 및 그 동작을 나타낸 개략도이다.4 and 5 are schematic views showing the bending arm 170 and its operation generated in the simulation apparatus of the present invention.

굽힘 암(170)은 회전축(179)을 중심으로 회전할 수 있다. 이를 위해 굽힘 암(170)에는 회전축(179)으로부터 방사 방향으로 연장되는 암부(171) 및 굽힘 구간을 감싸고 원호를 따라 연장되는 그랩부(173)가 마련될 수 있다.The bending arm 170 can rotate about the rotation axis 179. [ To this end, the bending arm 170 may be provided with an arm portion 171 extending radially from the rotary shaft 179 and a grip portion 173 extending along the arc and surrounding the bending section.

가공물(10)은 굽힘 암(170)에 상대 운동할 수 있다. 이는 가공물(10)이 굽힘 암(170)에 마련된 중공(174)을 통해 슬라이딩될 수 있음을 의미할 수 있다.The workpiece 10 can move relative to the bending arm 170. [ This can mean that the workpiece 10 can be slid through the hollow 174 provided in the bending arm 170.

상대 운동에 의해 이루어진 굽힘 공정에 대한 분석이 완료되면 굽힘 암(170)은 가공물(10)이 상대 운동한 만큼 굽힘 암(170)을 따라 운동할 수 있다. 그 과정이 도 4 및 도 5에 개시되고 있다.The bending arm 170 can move along the bending arm 170 as much as the workpiece 10 moves relative to the bending arm 170 after the bending process performed by the relative motion is completed. The process is shown in Figs. 4 and 5.

먼저 도 4에는 가공물(10)에서 굽힙 구간 ⓐ 중 일부가 그랩부(173)에 의해 감싸여지고 있다. 이때 굽힘 공정에 대한 분석은 가공물(10)에서 p 지점을 포함하여 그랩부(173)에 의해 둘러싸인 부분에 대해 수행될 수 있다. 이 상태에서 가압 모듈(110)의 구동에 의해 가공물(10)이 화살표 방향으로 움직인다면 소정 시간 경과 후 가공물(10)의 p 지점은 도 5와 같이 Δθ만큼 회전 이동된 상태가 된다. 그런데 이 상태에서 그랩부(173)가 도 4의 위치를 고수한다면 그랩부(173)에서 도 5의 p 지점과 접촉하는 부위는 도 4와 달라질 것이다. 시뮬레이션상 가공물(10)의 p 지점의 변화를 신뢰성 있게 추적하기 위해 p 지점에 접촉하는 그랩부(173)의 부위는 동일한 것이 좋다. 거시적으로 보면 그랩부(173)가 가공물(10)의 굽힘 구간에 고정된 채로 가공물(10)과 함께 이동하는 것으로 보일 수 있으나, 미시적으로 가공물(10)이 그랩부(173)에 대해 상대 이동한 후에 위치가 변경된 가공물(10)의 분석을 위해 그랩부(173)가 따라서 이동한 것이다. 이러한 과정을 통하여 가공물(10) 중심의 요소망으로 고정밀도의 결과를 짧은 시간에 얻을 수 있다. 예를 들어 가공물(10)에서 p 지점에 대한 분석만 수행하고 p 지점에 대한 분석 결과를 가공물(10)의 굽힘 구간 전체에 적용할 수 있다.First, in Fig. 4, part of the bending section a in the workpiece 10 is wrapped by the grip portion 173. At this time, the analysis for the bending process can be performed on the portion surrounded by the grab portion 173 including the point p in the workpiece 10. [ In this state, when the workpiece 10 is moved in the arrow direction by the driving of the pressing module 110, the point p of the workpiece 10 is rotated and moved by ?? as shown in FIG. In this state, if the grip 173 sticks to the position shown in Fig. 4, the portion of the grip 173 which contacts the point p in Fig. 5 will be different from that in Fig. In order to reliably track the change of the p point of the workpiece 10 in the simulation, the portion of the grab portion 173 which contacts the point p is preferably the same. It can be seen that the grip portion 173 moves with the workpiece 10 while being fixed to the bending section of the workpiece 10 in a macroscopically viewpoint but microscopically the workpiece 10 is moved relative to the grip portion 173 And the grab portion 173 moves along for the analysis of the workpiece 10 whose position is changed later. Through this process, a high accuracy result can be obtained in a short time due to the mesh of the center of the workpiece 10. For example, only the analysis of the point p at the workpiece 10 may be performed and the analysis of the point p may be applied to the entire bend section of the workpiece 10. [

가공물(10)을 구부리는데 필요한 모멘트는 모멘트부(200)에서 처리될 수 있다.The moment necessary for bending the workpiece 10 can be processed in the moment portion 200. [

모멘트부(200)는 굽힘 공정에서 가공물(10)을 구부리는 모멘트를 적용할 수 있다. 해석 모델에 위에서 살펴본 굽힘 암(170)이 마련됨으로써 모멘트는 굽힘 암(170)의 형상 또는 위치에 상관없이 가공물(10)과 굽힘 암(170) 간의 마찰력만으로 결정될 수 있다.The moment portion 200 can apply a moment that bends the workpiece 10 in the bending process. The moment can be determined only by the frictional force between the workpiece 10 and the bending arm 170 regardless of the shape or position of the bending arm 170 by providing the bending arm 170 as described above in the analysis model.

굽힘 암(170)의 형상 또는 위치는 기하학적 경계 조건에 해당하는 것이고, 마찰력은 역학적 경계 조건에 해당하는 것이므로 본 발명의 생성부(100) 및 모멘트부(200)에 의하면 기하학적 경계 조건과 역학적 경계 조건을 명확하게 분리시킬 수 있다. 이는 가공물(10)이 구부러진 곡률과 동일한 곡률로 형성된 굽힘 암(170)에 의한 것으로 앞에서는 특히 굽힘 암(170)이 원호를 추종하도록 형성된 경우를 설명하였다. Since the shape or position of the bending arm 170 corresponds to a geometric boundary condition and the frictional force corresponds to a mechanical boundary condition, according to the generating unit 100 and the moment unit 200 of the present invention, the geometric boundary condition and the mechanical boundary condition Can be clearly separated. This is due to the fact that the workpiece 10 is formed by the bending arm 170 having a curvature equal to the curvature of the bending arm 170, and in particular, the bending arm 170 is formed so as to follow the arc.

기하학적 경계 조건과 역학적 경계 조건이 분리되면 굽힘 공정의 모델링 및 시뮬레이션이 매우 단순해질 수 있다.The separation of the geometric boundary condition and the mechanical boundary condition can greatly simplify the modeling and simulation of the bending process.

다시 말해, 굽힘 암(170)과 가공물(10)의 굽힘 구간이 동일한 가상의 원호를 따라 연장됨으로써 모멘트는 가공물(10)과 굽힘 암(170) 간의 마찰력만으로 결정될 수 있다.In other words, since the bending section of the bending arm 170 and the bending section of the workpiece 10 extend along the same imaginary arc, the moment can be determined only by the frictional force between the workpiece 10 and the bending arm 170. [

도 6은 가공물(10)의 역학적 경계 조건을 나타낸 개략도이다. 도 6에는 가공물(10)에서 그랩부(173)를 통과하는 굽힘 구간이 개시된다.Fig. 6 is a schematic view showing mechanical boundary conditions of the workpiece 10. Fig. In Fig. 6, a bending section through the grip portion 173 in the workpiece 10 is started.

설명의 편의상 굽힘 공정의 기하학적 조건이 대칭이라고 가정하였고, 그 대칭면에서의 경계 조건을 나타내었다. 굽힘 암(170)과 가공물(10)의 접촉면에서 법선 속도(수직 항력 F2와 관련)가 구속되며, 그 법선 벡터에 수직한 방향으로 마찰력 F1이 작용한다. 법선 방향의 속도 구속 조건은 굽힘 암(170)의 회전 운동을 반영하며, 마찰력은 굽힘 암(170)에 의하여 가해지는 역방향 모멘트 또는 순방향 모멘트를 생성할 수 있다. 따라서, 도 6의 경계 조건으로 굽힘 암(170)의 기하학적 역할과 역학적 역할을 완전히 분리시킴으로써 굽힘 공정의 시뮬레이션이 가능하다.For the convenience of explanation, it is assumed that the geometric conditions of the bending process are symmetrical, and the boundary conditions at the symmetric plane are shown. The normal velocity (relating to the perpendicular force F2) is restrained at the contact surface between the bending arm 170 and the workpiece 10, and the frictional force F1 acts in a direction perpendicular to the normal vector. The velocity constraint in the normal direction reflects the rotational motion of the bending arm 170, and the frictional force can produce a backward moment or a forward moment exerted by the bending arm 170. Therefore, it is possible to simulate the bending process by completely separating the geometric role and the mechanical role of the bending arm 170 with the boundary condition of Fig.

모멘트는 마찰력과 반지름에 비례할 수 있으며, 이때의 반지름은 가상의 원호에 대한 반지름(도 2의 R)일 수 있다.The moment may be proportional to the frictional force and the radius, and the radius at this time may be the radius for the imaginary arc (R in FIG. 2).

순방향 모멘트는 마찰력의 방향이 가공물(10)의 이동 방향과 반대인 경우이고, 역방향 모멘트는 마찰력의 방향이 가공물(10)의 이동 방향과 동일한 경우이다. 순방향 모멘트는 가공물(10)이 이동하려는 힘을 방해하는 것일 수 있으며, 역방향 모멘트는 가공물(10)을 이동시키는 힘을 제공하는 것일 수 있다. 본 발명의 생성부(100)에 의해 생성된 굽힘 암(170)에 따르면 가공물(10)에 가해지는 모멘트를 마찰력만을 이용하여 구할 수 있다. 왜냐하면 모멘트를 결정하는 다른 인자인 반지름 R은 상수이기 때문이다.The forward moment is a case where the direction of the frictional force is opposite to the moving direction of the workpiece 10, and the backward moment is the case where the direction of the frictional force is the same as the moving direction of the workpiece 10. The forward moment may be that the workpiece 10 interferes with the force to move, and the backward moment may be one that provides the force to move the workpiece 10. According to the bending arm 170 produced by the generator 100 of the present invention, the moment applied to the workpiece 10 can be obtained only by using the frictional force. This is because the radius R, which is another factor that determines the moment, is a constant.

정리하면, 굽힘 암(170)에 의하면 모멘트를 유발하는 외력으로 오로지 마찰력만이 관여하도록 할 수 있다. 이에 따르면 가공물(10)의 굽힘 공정을 해석하는 것이 용이해질 것은 자명하다.In summary, according to the bending arm 170, only the frictional force can be involved by an external force that generates a moment. Accordingly, it is apparent that it is easy to analyze the bending process of the workpiece 10.

또한, 굽힘 암(170)에 대해서 원호의 반지름과 마찰력만 알면 되므로, 작업 암까지 요소 해석의 대상으로 삼아야 하는 도 8의 경우와 달리 실질적인 해석 대상이 되는 가공물(10)만을 요소 해석의 대상으로 삼아 시뮬레이션을 구현할 수 있다.Since only the radius and the frictional force of the arc are known with respect to the bending arm 170, unlike the case of Fig. 8, which is to be subjected to element analysis up to the working arm, only the workpiece 10, Simulation can be implemented.

모멘트부는 사용자의 요구에 따라 마찰력을 결정하는 마찰 계수 또는 마찰 상수를 변경시킬 수 있다. 이때의 마찰 계수 또는 마찰 상수는 이론과 다르게 0 또는 음수가 될 수도 있으므로 사용자가 원하는 다양한 환경의 굽힘 공정을 모의할 수 있다.The moment portion can change the friction coefficient or the friction constant that determines the frictional force according to the user's request. In this case, friction coefficient or friction constant may be 0 or negative, unlike the theoretical case, so that the bending process of various environments desired by the user can be simulated.

도 7은 본 발명의 시뮬레이션 장치에서 형성된 요소망을 나타낸 개략도이다.7 is a schematic view showing a mesh network formed in the simulation apparatus of the present invention.

살펴보면, 굽힘 암(170)은 요소망에서 배제되고, 실제의 관심사에 해당하는 가공물(10)에만 요소망이 형성되고 있음을 알 수 있다.In other words, it can be seen that the bending arm 170 is excluded from the mesh network, and only the workpiece 10 corresponding to the actual interest is formed.

따라서, 추후 분석부 등에서는 짧은 시간에 굽힘 공정 환경에서 가공물(10)의 유동선도를 용이하게 획득할 수 있다. 도 8의 경우 분석부에서는 작업 암의 유동 선도까지 생성하고 이를 가공물(10)로부터 분리하는 복잡한 작업을 수행해야 하는 것과 비교하여 매우 빠르고 정확하게 가공물(10)의 유동 선도를 획득할 수 있음은 자명하다.Therefore, the flow chart of the workpiece 10 can be easily obtained in the bending process environment in a short time in the analysis section etc. in the future. In the case of FIG. 8, it is obvious that the flow diagram of the workpiece 10 can be obtained very quickly and accurately compared with the case where the flow diagram of the work arm is generated and the complicated work of separating the flow diagram from the workpiece 10 is performed .

또한, 시뮬레이션에 필요한 모든 기하학적 정보를 2차원 도면화할 수 있다.In addition, all the geometric information necessary for the simulation can be two-dimensionally detailed.

도 8의 시뮬레이션 방식에 따르면 3차원상으로 슬라이딩부(73)의 각 부위에 가해지는 힘이 모두 다르므로 시뮬레이션 과정을 2차원 도면으로 나타내기 어렵다. 그러나, 본 발명에 따르면 3차원적으로 적용되는 마찰력을 굽힙 구간에서 바깥쪽과 안쪽으로 양분하여 적용할 수 있으므로 2차원 도면으로 나타내는 것이 가능하다.According to the simulation method of FIG. 8, since the forces applied to the respective portions of the sliding portion 73 in three dimensions are different, it is difficult to represent the simulation process as a two-dimensional drawing. However, according to the present invention, since the three-dimensionally applied frictional force can be applied to both the outer side and the inner side in the bending section, it can be expressed in a two-dimensional drawing.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.

100...생성부 110...가압 모듈
130...가이드 모듈 150...가열 모듈
170...굽힘 암 171...암부
173...그랩부 174...중공
179...회전축 200...모멘트부100 ... Generation unit 110 ... Pressurization module
130 ... Guide module 150 ... Heating module
170 ... bent arm 171 ... arm portion
173 ... grab portion 174 ... hollow
179 ... rotation shaft 200 ... moment portion

Claims (9)

가공물이 구부러지는 굽힘 공정의 시뮬레이션에 필요한 해석 모델을 생성하는 생성부; 및
상기 굽힘 공정에서 상기 가공물을 구부리는 모멘트를 적용하는 모멘트부;를 포함하고,
상기 생성부는 상기 가공물이 구부러지는 굽힘 구간의 경계 조건을 설정하기 위해 상기 굽힘 구간의 기하학적 경계 조건과 역학적 경계 조건이 분리되는 해석 모델에 해당하는 굽힘 암(arm)을 생성하며,
상기 굽힘 암은 상기 굽힘 공정으로 구부러지는 상기 굽힘 구간을 가이드하고, 상기 가공물이 구부러진 곡률과 동일한 곡률로 구부러지고,
상기 가공물을 구부리는 모멘트는 상기 굽힘 암의 형상 또는 위치에 상관없이 상기 가공물과 상기 굽힘 암 간의 마찰력만으로 결정되며,
상기 가공물은 상기 굽힘 암에 상대 운동하고,
상기 상대 운동에 의해 상기 가공물의 특정 지점은 상기 굽힘 암에 마련된 중공을 통해 슬라이딩되면서 구부러지며,
상기 가공물의 특정 지점이 상기 중공을 통해 슬라이딩되면서 구부러지는 공정에 대한 분석이 완료되면, 상기 굽힘 암은 상기 가공물이 상기 굽힘 암에 대해 상대 운동한 만큼 상기 가공물을 따라 상대 운동하고,
상기 가공물에 대한 상기 굽힘 암의 상대 운동에 의해 상기 가공물의 특정 지점은 상기 분석 전후에 상기 굽힘 암의 동일 부위에 대면되는 시뮬레이션 장치.
A generation unit generating an analysis model necessary for simulation of a bending process in which a workpiece is bent; And
And a moment portion applying a moment for bending the workpiece in the bending process,
Wherein the generation unit generates a bending arm corresponding to an analysis model in which a geometric boundary condition of the bending section and a mechanical boundary condition are separated to set a boundary condition of a bending section in which the workpiece is bent,
Wherein the bending arm guides the bending section bent by the bending process, and the workpiece is bent at the same curvature as the bent curvature,
The bending moment of the workpiece is determined only by the frictional force between the workpiece and the bending arm regardless of the shape or position of the bending arm,
The workpiece is moved relative to the bending arm,
The relative movement causes the specific point of the workpiece to bend while sliding through the hollow provided in the bending arm,
When the bending arm is relatively moved along the workpiece by the relative movement of the workpiece with respect to the bending arm when the analysis of the bending process is completed while the specific point of the workpiece slides through the hollow,
And a specific point of the workpiece is faced to the same portion of the bending arm before and after the analysis by the relative motion of the bending arm with respect to the workpiece.
제1항에 있어서,
상기 굽힘 구간 중 적어도 일부는 상기 가공물의 외부에 마련된 회전축을 중심으로 하는 원호를 따라 구부러지고,
상기 굽힘 암은 상기 원호를 따라 연장되는 시뮬레이션 장치.
The method according to claim 1,
At least a part of the bending section is bent along an arc centered on a rotation axis provided outside the work,
Wherein the bending arm extends along the arc.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 굽힘 암에 마련된 상기 중공은 상기 가공물의 외부에 마련된 회전축을 중심으로 하는 원호를 따라 연장되며,
상기 중공은 상기 가공물의 단면과 동일하게 형성되는 시뮬레이션 장치.
The method according to claim 1,
The hollow provided in the bending arm extends along an arc centered on a rotation axis provided outside the workpiece,
Wherein the hollow is formed to be the same as the cross section of the workpiece.
제1항에 있어서,
상기 굽힘 구간 중 적어도 일부는 상기 가공물의 외부에 마련된 회전축을 중심으로 하는 원호를 따라 구부러지고,
상기 굽힘 암에는 상기 회전축으로부터 방사상으로 연장되는 암부 및 상기 굽힘 구간을 감싸고 상기 원호를 따라 연장되는 그랩부가 마련되며,
상기 굽힘 암은 상기 회전축을 중심으로 회전 가능한 시뮬레이션 장치.
The method according to claim 1,
At least a part of the bending section is bent along an arc centered on a rotation axis provided outside the work,
Wherein the bending arm is provided with an arm portion extending radially from the rotation shaft and a grip portion surrounding the bending portion and extending along the arc,
Wherein the bending arm is rotatable about the rotation axis.
제1항에 있어서,
상기 해석 모델에는 상기 가공물을 제1 방향으로 가압하는 가압 모듈, 상기 가공물이 상기 제1 방향으로 이동하도록 가이드하는 가이드 모듈, 상기 가공물을 가열하는 가열 모듈이 마련되고,
상기 제1 방향을 따라 상기 가압 모듈, 상기 가이드 모듈, 상기 가열 모듈 및 상기 굽힘 암이 순서대로 배열되는 시뮬레이션 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the analysis model includes a pressing module for pressing the work in the first direction, a guide module for guiding the work to move in the first direction, and a heating module for heating the work,
Wherein the pressure module, the guide module, the heating module, and the bending arm are arranged in order along the first direction.
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