KR101931705B1 - 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치 - Google Patents

Abstract

몰드 표면에 FRP와 같은 복합재료를 적층할 때 몰드가 좌우로 회전되는 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치가 개시된다.
본 발명의 일 양상에 따른 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치는 복합재료로 이루어진 선박을 건조하기 위하여 몰드의 표면에 복합재료를 자동으로 적층하는 장치로서, 몰드 베이스, 회전 유닛, 적층 유닛을 포함한다. 몰드 베이스는 선체 형상의 몰드가 상측에 안착되어 고정되도록 한다. 회전 유닛은 상기 몰드 베이스를 좌우로 회전시킨다. 적층 유닛은 몰드의 상부에서 전후 좌우로 이동하면서 몰드의 표면에 복합재료를 적층한다.

Description

복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치{Automatic laminating apparatus for building composite material vessel}

본 발명은 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 FRP와 같은 복합재료를 이용하여 선박을 건조할 때, 몰드의 표면에 복합재료를 자동으로 적층하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 국민소득증대에 따른 생활의 질적 향상과 주 5일 근무제 실시 등에 힘입어 해양레저활동에 대한 관심이 점차 높아지고 있다. 뿐만 아니라 세계적으로 국민소득이 3만 불 이상이 되면 육상레저활동에서 해양레저활동으로 여가패턴이 변화되는 양상을 보이는데, 3면이 바다인 국내의 자연환경 특성상 멀지 않은 미래에 해상레저분야의 비약적인 발전이 예상된다.

이에 부응해서 이미 국내에서도 레저용 고속선의 일종인 중소형 크루저(cruiser) 등이 대표적인 차세대 레저용 선박으로 주목 받는 가운데 해당 선박의 항해범위 또한 평수해역을 넘어서 연근해와 대양에 이르기까지 점차 확대되고 있고, 그 제조방식에 있어서는 대량생산이 가능한 몰드(mould) 타입의 섬유강화 플라스틱(Fiber Glass reinforced Plastic, FRP) 선박이 관심을 끌고 있다.

FRP 선박이란 선체(hull) 등이 복합재료로 이루어진 선박을 총칭하며, 달리 GRP(Glass Reinforced Plastics) 선박이라고 불리기도 한다. 여기서 FRP란 유리섬유, 탄소섬유, 케블라 등의 방향족(芳香族) 나일론섬유와 불포화 폴리에스테르, 에폭시수지 등의 열경화성수지를 결합한 공지의 소재이며, 내구성, 내충격성, 내마모성이 우수하고 녹슬지 않으며 가공성이 뛰어나다는 장점을 보이고 있다.

이에 따라 FRP 선박은 강선 또는 목선과 비교해서 동일수준의 강도를 유지하면서도 한층 더 가볍게 설계 및 건조가 가능하고, 썩거나 부식되지 않아 수리 및 유지에 소모되는 비용이 적으며, 이음매(seam 또는 butt)가 없어 외관이 미려한 것은 물론 선체저항이 작아 선속면에서도 유리한 장점을 보인다.

종래 FRP선박을 제조하기 위해서는 목형 몰드(mold)가 사용되고 있으며, 통상 축소된 설계를 1:1로 설계 목형몰드를 제작하기 위한 전단계인 현도공정, 선체 및 하우스를 성형하기 위하여 금형틀과 같이 목형틀을 제작하는 단계인 목형 몰드 공정, 선박의 표면을 보호하고 외관의 미감을 주기 위하여 선박색상을 선택하여 몰드에 먼저 도포하는 도장공정, 도장을 끝낸 몰드 표면에 복합재료선박의 주 재료인 화이버글라스(fiberglass), 위빙클로스(woven cloth) 및 수지(resin)를 사용하여 기준에 적합한 두께와 강도 따라 복합재료를 적층하는 적층공정, 적층된 선체 외형의 내부에 구조적 지지를 위하여 프레임 또는 섀시 등으로 보강골조를 짜는 골조공정 및 선체의 상하부 갑판을 형성하고 거주설비, 엔진탑재, 전기시설, 항해장비, 편의시설등을 설치하여 제품을 완성하는 내장공정으로 이루어지는 일련의 건조공정을 통하여 건조되어 왔다.

그런데 종래의 선박 건조 장치는 몰드 표면에 FRP를 적층할 때, 몰드가 회전되지 않고 고정되어 있으므로 FRP를 몰드의 표면에 밀착되게 부착시킬 수 없다는 단점이 있었다.

대한민국등록특허공보 제10-1187456호(2012. 9. 25)

본 발명의 과제는 몰드 표면에 FRP와 같은 복합재료를 적층할 때 몰드가 좌우로 회전되는 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치는 복합재료로 이루어진 선박을 건조하기 위하여 몰드의 표면에 복합재료를 자동으로 적층하는 장치로서, 몰드 베이스, 회전 유닛, 적층 유닛을 포함한다. 몰드 베이스는 선체 형상의 몰드가 상측에 안착되어 고정되도록 한다. 회전 유닛은 상기 몰드 베이스를 좌우로 회전시킨다. 적층 유닛은 몰드의 상부에서 전후 좌우로 이동하면서 몰드의 표면에 복합재료를 적층한다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 상기 회전 유닛은 상기 몰드 베이스의 일단 축에 결합된 구동부와 상기 몰드 베이스의 타단 축에 결합된 베어링부를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기 구동부는 전기 모터를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기 구동부는 웜기어를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기 구동부는 유압 실린더를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기 회전 유닛은 상기 몰드 베이스의 회전을 저지하는 앵글락을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상기 몰드 베이스는 양단에 축이 형성되어 있으며 상단이 편평한 받침부와 상기 받침부의 상부에 안착되는 프레임으로 이루어진 것일 수 있다.

본 발명에 따르면, 몰드 표면에 복합재료를 적층할 때 몰드가 좌우로 회전되므로 적층이 용이할 뿐만 아니라 몰드 표면에 복합재료가 밀착 적층되어 복합재료선박의 내구성 등이 좋아지게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치에서 몰드 베이스에 안착된 몰드에 복합재료를 적층하는 모습을 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치에서 몰드 베이스와 회전유닛 부분만을 분해 도시한 것이다.
도 4는 도 1의 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치에서 몰드 베이스 부분만을 분해 도시한 것이다.
도 5는 도 1의 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치를 측면에서 본 모습으로, 몰드 베이스가 회전하는 것을 나타낸 것이다.

전술한, 그리고 추가적인 양상들은 후술하는 실시 예들을 통해 명확해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 대응되는 구성 요소들은 동일한 번호로 참조된다. 또한, 구성요소들의 형상이나 크기 등은 실제보다 과장될 수 있다. 그리고 관련된 공지 기술에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 생각되는 경우 그 공지 기술에 대한 설명은 생략한다.

이하, 본 발명의 다양한 실시 예들을 통해 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서 말하는 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치란 FRP(Fiber Reinforced Plastic)나 GRP(Glass Reinforced Plastic)같은 복합재료로 이루어진 선박을 건조하기 위하여 몰드(M)의 표면에 복합재료를 자동으로 적층하는 장치를 말한다. 몰드(M)는 선박을 건조하기 위해 선박과 동일한 형태를 가진 틀로서, 일반적으로 나무로 만들어진다. 구체적으로 복합재료선박 건조용 목조형틀을 제작하는 방법을 살펴보면 한판, 판재, 각목, 못, FRP판재 등으로, 만들고자 하는 제품의 형상과 동일한 목조형들(몰드)을 수작업 혹은 CNC 및 다축 가공로봇으로 만들고 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치에서 몰드 베이스에 안착된 몰드에 복합재료를 적층하는 모습을 도시한 것이며, 도 3은 도 1의 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치에서 몰드 베이스와 회전유닛 부분만을 분해 도시한 것이고, 도 4는 도 1의 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치에서 몰드 베이스 부분만을 분해 도시한 것이다.

먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치를 설명하기로 한다.

복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치는 몰드 베이스(10), 회전 유닛(20), 적층 유닛(30)을 포함한다.

몰드 베이스(10)는 선체 형상의 몰드(M)가 상측에 안착되어 고정되도록 한다. 몰드 베이스(10)는 양단에 축이 형성되어 있으며 상단이 편평한 받침부와 받침부의 상부에 안착되는 프레임(11)으로 이루어질 수 있다. 그리고 받침부는 중앙의 바닥판(12)과 이 중앙부(12)에 결합된 좌우 날개부(13, 14)로 형성될 수 있다. 좌우 날개부(13, 14)에는 각각 축이 형성되고, 좌 날개부(13)의 축은 아래에서 설명할 회전 유닛(20)의 구동부(21)에, 우 날개부(14)의 축은 아래에서 설명할 회전 유닛(20)의 베어링부(23)와 결합되어 동작될 수 있다. 여기서, 프레임(11)과 받침부는 금속과 같은 견고한 재질로 제작될 수 있다.

회전 유닛(20)은 몰드 베이스(10)를 좌우로 회전시킨다. 회전 유닛(20)은 몰드 베이스(10)의 일단 축에 결합된 구동부(21)와 몰드 베이스(10)의 타단 축에 결합된 베어링부(23)로 이루어져 몰드 베이스(10)를 좌우로 회전시킬 수 있다. 그리고 필수적인 구성은 아니지만 구동부(21)와 베어링부(23)은 수평 가이드(40)를 통해 서로 연결될 수 있다. 구동부(21)와 베어링부(23)가 수평 가이드(40)를 통해 서로 연결된 경우, 구동부(21)와 베어링부(23)에 결합되어 회전하게 되는 몰드(M) 및 몰드 베이스(10)를 안정적으로 지지할 수 있게 된다.

여기서, 회전력을 발생시키는 구동부(21)는 전기 모터를 포함하는 것일 수도 있다. 그리고 더 큰 토크를 발생시키기 위하여 구동부(21)에는 윔기어가 결합되어 있을 수 있다. 이러한 전기 모터를 이용하는 구동부(21)는 건조하고자 하는 선체가 소형인 경우 효과적일 수 있다.

또한, 구동부(21)는 유압 실린더를 포함하는 것일 수도 있다. 구동부가 유압 실린더를 포함하는 경우 큰 동력을 얻을 수 있으므로 건조하고자 하는 선박이 길이가 길고 무거운 경우 효과적이다.

한편, 회전 유닛(20)은 몰드 베이스(10)의 회전을 저지하는 앵글락(22)을 더 포함할 수 있다. 회전 유닛(20)이 앵글락(22)을 포함하는 경우, 몰드 베이스(10)가 회전된 상태로 고정될 수 있다. 이 경우, 몰드 베이스(10)를 원하는 각도로 회전시킨 상태에서 고정시킴으로써 몰드(M)의 원하는 부위에 복합재료를 적층할 수 있게 된다.

적층 유닛(30)은 몰드(M)의 상부에서 전후 좌우로 이동하면서 몰드(M)의 표면에 복합재료를 적층한다. 적층 유닛(30)은 그 선단에서 복합재료가 인출되는 선단부(31)와 해당 선단부(31)를 전후 좌우로 이동시키는 직교로봇으로 이루어질 수 있다. 직교로봇은 일반적으로 산업분야에서 널리 사용되고 있으므로 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.

도 5는 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치를 측면에서 본 모습으로, 몰드 베이스(10)가 회전하는 것을 나타낸 것이다.

도 5를 참조하여 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치를 이용하여 선박을 건조하는 방법을 설명하기로 한다.

몰드 베이스(10)에 몰드(M)을 안착시킨 상태에서, 직교로봇에 달린 적층 유닛(30)의 선단부(31)가 전후좌우로 이동하면서 몰드(M)의 표면에 복합재료를 인출한 후 힘을 가하여 적층하게 된다. 측면이나 곡면과 같이 선단부(31)가 복합재료를 적층하기 힘든 곳을 작업하고자 할 때에는 회전 유닛(20)이 몰드 베이스(10)를 회전시켜 몰드(M)의 표면이 선단부(31)와 직각이 되도록 한 상태에서 복합재료를 몰드(M)의 표면에 인출한 후 힘을 가하여 적층함으로써 적층 작업을 용이하게 할 수 있다.

위와 같이 본 발명에 따른 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치를 이용하여 복합재료선박을 건조하는 경우, 몰드가 좌우로 회전되므로 적층이 용이할 뿐만 아니라 몰드 표면에 복합재료가 밀착 적층되므로 복합재료선박의 내구성 등이 좋아지게 된다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

M: 몰드
10: 몰드 베이스
11: 프레임
12: 바닥판
13, 14: 날개부
20: 회전 유닛
21: 구동부
22: 앵글락
23: 베어링부
30: 적층 유닛
31: 선단부
40: 수평 가이드

Claims (7)

1. 복합재료로 이루어진 선박을 건조하기 위하여 몰드의 표면에 복합재료를 자동으로 적층하는 장치에 있어서,
   중앙의 바닥판, 상기 바닥판의 양 단부에 결합된 좌 날개부, 우 날개부 및 상기 바닥판의 상부에 안착되는 프레임을 포함하며, 선체 형상의 몰드가 상측에 안착되어 고정되도록 하는 몰드 베이스;
   상기 몰드 베이스의 일단 축에 결합된 구동부, 상기 몰드 베이스의 타단 축에 결합된 베어링부, 상기 구동부 및 상기 베어링부를 연결하는 수평 가이드 및 상기 몰드 베이스를 회전된 상태로 고정하며 상기 구동부 측에 위치한 앵글락을 포함하며, 상기 몰드 베이스를 좌우로 회전시키는 회전 유닛; 및
   몰드의 상부에서 전후 좌우로 이동하면서 몰드의 표면에 복합재료를 적층하는 선단부를 포함하는 적층 유닛;을 포함하며,
   상기 좌 날개부의 축은 상기 구동부에 결합되고, 상기 우 날개부의 축은 상기 베어링부에 결합되며,
   상기 적층 유닛은 상기 회전 유닛이 상기 몰드 베이스를 회전시켜 상기 몰드의 표면이 상기 적층 유닛의 선단부와 직각이 되도록 한 상태에서 복합재료를 상기 몰드의 표면에 인출하여 적층하는 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 구동부는 전기 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 구동부는 웜기어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료 선박 건조용 자동 적층 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 구동부는 유압 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료 선박건조용 자동적층장치.
   
6. 삭제
7. 삭제

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