KR102314984B1 - Apparatus for automatically assembling curved angle template - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박 건조의 곡가공에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 선박의 건조 과정에서 외판을 곡선으로 성형하기 위해 소요되는 곡가공 템플레이트 자동조립 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to curved processing in shipbuilding, and more particularly, to an apparatus for automatically assembling a curved processing template required to shape an outer plate into a curved shape in a shipbuilding process.
곡가공 작업은 가스 토치 등의 열원을 이용하여 철판을 가열하고 냉각시킬 때 발생하는 응력을 이용하여 원하는 곡을 만들어 내는 작업이다. 일반적으로 작업자가 가스 토치를 이용하여 가열선을 따라 수동으로 가열 및 냉각하고, 일정 작업 후 측정하고자 하는 부위의 곡형이 셋팅된 다수의 템플레이트를 이용하여 곡의 형상을 측정하여 목적곡을 형성한다.The bending operation is the operation of creating a desired curve by using the stress generated when heating and cooling an iron plate using a heat source such as a gas torch. In general, the operator manually heats and cools the heating wire along the heating wire using a gas torch, and after a certain operation, measures the shape of the song using a number of templates in which the shape of the part to be measured is set to form the target song.
곡량 측정에 사용되는 템플레이트 조립은 종이 도면을 출력하여 작업자가 도면에 주어진 정보(측정부위와 높이값)를 직접 확인하고, 수동으로 높이를 조절 후 볼트와 너트를 고정하여 대상 부재에 맞추어 조립한다. 일반적인 컨테이너선 1척의 경우 곡가공 작업이 필요한 부재가 약 800개에 달하며, 각 부재마다 최소 5개 이상의 템플레이트 측정 부위가 있다. 템플레이트는 3~14개의 개별 높이 조절 볼트가 있으며 작업자는 볼트/너트를 고정/해체하는 단순한 작업을 반복한다.As for the template assembly used for measuring the amount of curvature, the worker directly checks the information given in the drawing (measured part and height value) by printing a paper drawing, adjusts the height manually, and fixes the bolts and nuts to assemble it according to the target member. In the case of a typical container ship, there are about 800 members that require curved processing, and each member has at least 5 or more template measuring parts. The template has 3 to 14 individual height adjustment bolts, and the operator repeats the simple operation of fastening/dismounting the bolts/nuts.
이와 더불어 템플레이트로 곡량을 측정하기 때문에 곡가공 부재의 품질 및 선체를 조립하는 블록 용접 및 블록간의 용접시 용접겝 조절에도 많은 영항을 미치게 된다.In addition, since the amount of curvature is measured with the template, it has a great influence on the quality of the curved member and the welding control during block welding and between blocks assembling the hull.
이와 관련되어 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 등록실용신안공보 제0438057호, 공개특허공보 제2018-0039944호 등이 알려져 있다.As prior art documents that can be referenced in this regard, Korean Utility Model Publication No. 0438057, Korean Patent Publication No. 2018-0039944, etc. are known.
전자는 일정 곡률의 다수의 곡형틀을 꿰듯이 관통하여 결합하거나 분해를 할 수 있는 삽입형 고정 수단을 포함하여 곡형틀판 교체와 작업속도를 높이는 효과를 기대한다. 후자는 곡가공용 토치에 LPG가스 및 산소가 일정하게 공급되고 불꽃이 균일하게 분사되도록 하여 작업 부재의 과도한 가공을 방지하고 양질의 곡가공물을 얻는 효과를 기대한다.The former includes an insert-type fixing means that can penetrate and combine or disassemble as if threading a number of curvatures of a certain curvature, and is expected to replace the curvature plate and increase the working speed. The latter is expected to prevent excessive processing of work members and obtain high-quality grain products by ensuring that LPG gas and oxygen are constantly supplied to the torch for grain processing and the flame is uniformly sprayed.
그러나, 상기한 선행문헌도 근본적으로 작업자의 수동력에 의존하므로 품질과 생산성 향상에 한계성을 드러낸다.However, since the above-mentioned prior literature also fundamentally depends on the manual power of the operator, it exposes limitations in improving quality and productivity.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 작업자의 조립 오차를 센서를 이용하여 측정함으로써 블록 조립 및 탑재 등 후행 용접 작업을 조력하고 부재 정보 및 곡량 정보가 포함된 라벨지를 출력하여 편의성을 확보하기 위한 곡가공 템플레이트 자동조립 장치를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to improve the conventional problems as described above, by measuring the assembly error of the operator using a sensor to assist in post-welding operations such as block assembly and mounting, and to output label paper containing member information and curvature information. An object of the present invention is to provide a device for automatically assembling a curved processing template to ensure convenience.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 대상물인 곡가공 템플레이트를 자동으로 조립하는 장치에 있어서, 작업대와 가이드레일을 갖춘 본체; 상기 작업대 상에 상부클램프와 하부클램프를 개재하여 대상물을 파지하는 고정부; 상기 가이드레일 상으로 너트체결기를 이동시키며 대상물이 설정된 형태를 이루도록 체결하는 작동부; 및 상기 고정부와 작동부를 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an apparatus for automatically assembling a curved processing template, which is an object, comprising: a main body having a work table and a guide rail; a fixing part for holding an object on the workbench with an upper clamp and a lower clamp interposed therebetween; an operation unit for moving the nut fastener on the guide rail and fastening the object to form a set shape; and a control unit for controlling the fixing unit and the operating unit with a set algorithm.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 고정부는 일정 간격으로 배치되는 다수의 상부클램프를 개별적으로 직선운동 가능하게 지지하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, the fixing part is characterized in that it supports the plurality of upper clamps arranged at regular intervals to be individually linear motion.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 본체는 일정 간격으로 배치되는 다수의 하부클램프 사이에 체결용 볼트를 지지하는 보조구를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, the main body is characterized in that it is provided with an auxiliary tool for supporting the fastening bolt between the plurality of lower clamps arranged at regular intervals.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 작동부는 작업대의 경사운동을 유발하는 경사구동부 및 상부클램프의 직선운동을 유발하는 LM구동기를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, the operation unit is characterized in that it is provided with an inclination driving unit for inducing an inclination motion of the work table and an LM actuator for inducing a linear motion of the upper clamp.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어부는 제어회로를 탑재한 제어패널, 상부클램프의 위치변동을 검출하는 위치센서, 대상물의 정보를 인쇄하는 라벨출력기를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to a detailed configuration of the present invention, the control unit is characterized in that it is provided with a control panel mounted with a control circuit, a position sensor for detecting a position change of the upper clamp, and a label output machine for printing the information of the object.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 곡가공을 위한 템플레이트를 자동으로 조립하고 조절하는 장치를 기반으로 곡가공 오차를 줄이고 공정 지연을 최소화하며 언제든지 곡량 정보를 확인하기 용이한 효과를 도모한다.As described above, according to the present invention, based on an apparatus for automatically assembling and adjusting a template for processing, it is possible to reduce processing errors, minimize process delays, and facilitate checking of information on the amount of grain at any time.
도 1은 본 발명에 따른 장치를 정면에서 나타내는 구성도
도 2는 본 발명에 따른 장치를 측면에서 나타내는 구성도
도 3은 본 발명에 따른 장치의 주요부를 나타내는 구성도
도 4는 본 발명에 따른 장치의 가동 상태를 나타내는 사진1 is a block diagram showing an apparatus according to the present invention from the front;
2 is a block diagram showing the device according to the present invention from the side;
3 is a block diagram showing the main part of the device according to the present invention;
4 is a photograph showing the operating state of the device according to the present invention;
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings.
본 발명은 대상물인 곡가공 템플레이트를 자동으로 조립하는 장치에 관하여 제안한다. 선박의 건조 과정에서 외판을 곡선으로 성형하는 공정과 관련되지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. The present invention proposes with respect to an apparatus for automatically assembling a curved processing template as an object. It is related to, but not necessarily limited to, the process of forming the shell plate into a curve in the process of building a ship.
도 1에서 부호 10은 대상물인 곡량 측정용 템플레이트로서 바텐바(11), 장부재(12), 단부재(13)로 구성된다. 유연성을 지닌 수지재의 바텐바(11)는 다수의 단부재(13)와 힌지(14)를 개재하여 연결된다. 다수의 단부재(13)는 바텐바(11)와 유사한 길이의 장부재(12)에 체결부재(15)를 개재하여 연결된다. 체결부재(15)는 볼트/너트로서 바텐바(11)가 설정된 곡률을 유지하도록 결합된다.In FIG. 1 ,
종래에는 작업자가 곡가공 작업 전 도면을 참조하여 수작업으로 템플레이트를 조정 및 조립하며, 선종 및 작업 부재에 따라 템플레이트의 사이즈, 형태 및 곡량이 모두 다르다. 템플레이트 조립에서 발생한 오차로 인하여 블록조립, 블록 탑재 등에 영향을 주고 있다.Conventionally, the operator adjusts and assembles the template manually with reference to the drawings before the bending operation, and the size, shape and amount of the template are all different according to the type of ship and the work member. Due to the error occurred in the template assembly, it affects the block assembly and block mounting.
본 발명의 장치는 본체(20) 상에 고정부(30), 작동부(40), 제어부(50)를 갖추고 템플레이트(10)의 조정 및 조립을 자동화 공정으로 수행한다.The device of the present invention is equipped with a
본 발명에 따르면 본체(20)가 작업대(21)와 가이드레일(25)을 갖춘 구조를 이룬다. 작업대(21)는 로딩되는 대상물의 파지가 가능하도록 충분한 길이와 폭으로 형성된다. 가이드레일(25)은 작업대(21)의 상측으로 대상물과 항시 평행을 유지하도록 설치된다.According to the present invention, the main body 20 forms a structure having a work table 21 and a
또한, 본 발명에 따르면 고정부(30)가 상기 작업대(21) 상에 상부클램프(32)와 하부클램프(36)를 개재하여 대상물을 파지하는 구조를 이루고 있다. 대상물인 템플레이트(10)는 바텐바(11), 장부재(12), 단부재(13)가 힌지(14)와 체결부재(15)에 의하여 가조립된 상태로 작업대(21)에 수동으로 로딩된다. 상부클램프(32)와 하부클램프(36)는 작업대(21)에 동일한 수로 설치된다. 상부클램프(32)는 바텐바(11)를 파지하고 하부클램프(36)는 장부재(12)를 파지한다.In addition, according to the present invention, the
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 고정부(30)는 일정 간격으로 배치되는 다수의 상부클램프(32)를 개별적으로 직선운동 가능하게 지지하는 것을 특징으로 한다. 가조립 상태로 로딩되는 템플레이트(10)에서 바텐바(11)를 설정된 곡류로 조정하기 위해서는 상부클램프(32)의 개별적인 직선운동이 수반되어야 한다. 일측 상부클램프(32)부터 타측 상부클램프(32)까지 순차적으로 위치를 조절하면서 바텐바(11)의 곡률 세팅을 점진적으로 완료한다. According to the detailed configuration of the present invention, the
이때, 어느 하나의 상부클램프(32)를 통한 단부재(13)의 위치변동이 여타 단부재(13)에 영향을 주므로 후술하는 제어부(50)의 알고리즘에 의하여 시행착오를 줄이는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable to reduce trial and error by the algorithm of the
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 본체(20)는 일정 간격으로 배치되는 다수의 하부클램프(36) 사이에 체결용 볼트를 지지하는 보조구(23)를 구비하는 것을 특징으로 한다. According to the detailed configuration of the present invention, the main body 20 is characterized in that it is provided with an
도 2를 참조하면, 다수의 상부클램프(32)와 대향하는 위치에 조립지그(22)가 설치된 상태를 나타낸다. 조립지그(22)는 템플레이트(10)의 장부재(12)를 지지하기 충분한 폭과 길이로 형성된다. 조립지그(22)는 상면에 단부재(13)와 동일한 간격으로 배치되는 다수의 보조구(23)를 구비한다. 보조구(23)는 체결용 볼트의 헤드와 맞물리는 각형의 요홈 형태로 형성된다. 가조립 상태의 장부재(12) 및 단부재(13)는 볼트가 보조구(23)에 파지된 상태이므로 상부에서 너트만 조이면 템플레이트(10)의 완성이 가능하다.Referring to FIG. 2 , it shows a state in which the
또한, 본 발명에 따르면 작동부(40)가 상기 가이드레일(25) 상으로 너트체결기(45)를 이동시키며 대상물이 설정된 형태를 이루도록 체결하는 구조를 이루고 있다. 개별적인 상부클램프(32)의 위치 조정으로 바텐바(11)가 설정된 곡률을 이루게 되면 장부재(12)와 단부재(13)를 체결부재(15)로 조여서 템플레이트(10)의 설정된 형태를 완성한다. 너트체결기(45)는 조립지그(22)와 평행을 유지하면서 이동하며 보조구(23)에 지지되는 볼트 상에 가결합된 너트를 순차적으로 조인다.In addition, according to the present invention, the operation unit 40 moves the
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 작동부(40)는 작업대(21)의 경사운동을 유발하는 경사구동부(41) 및 상부클램프(32)의 직선운동을 유발하는 LM구동기(43)를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to the detailed configuration of the present invention, the operation unit 40 includes an
도 2에서 작동부(40)를 구성하는 경사구동부(41), LM구동기(43) 및 너트체결기(45)가 나타난다. 경사구동부(41)는 작업대(21)의 선단의 힌지를 중심으로 후단의 상승을 유발한다. 작업대(21)가 경사진 상태로 유지되면 작업자가 템플레이트를 로딩/언로딩하기 편리하다. LM구동기(43)는 각각의 상부클램프(32)에 연결되어 직선운동을 유발한다. LM구동기(43)는 유공압실린더보다 정밀제어가 가능한 전기식 액추에이터를 사용한다. In FIG. 2 , the
또한, 본 발명에 따르면 제어부(50)가 상기 고정부(30)와 작동부(40)를 설정된 알고리즘으로 제어하는 구조이다. 제어부(50)는 본체(20)의 일측에 설치되고 터치스크린 방식으로 입출력을 처리한다. 제어부(50)는 서버는 각종 부재의 3D 데이터를 저장하는 외부의 서버를 포함한다. 제어부(50)는 설계 데이터와 장비간의 데이터 I/F 및 설계 곡정보 전송을 수행한다.In addition, according to the present invention, the
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어부(50)는 제어회로를 탑재한 제어패널(51), 상부클램프(32)의 위치변동을 검출하는 위치센서(53), 대상물의 정보를 인쇄하는 라벨출력기(55)를 구비하는 것을 특징으로 한다. According to the detailed configuration of the present invention, the
제어부(50)는 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 탑재한 제어패널(51)을 기반으로 한다. 제어패널(51)은 대상물의 정보를 입력할 수 있는 터치스크린 외에 도면 독출을 위한 인식수단(바코드, QR코드, 마커 등)도 갖춘다. 위치센서(53)는 각각의 상부클램프(32)의 위치변동을 레이저 방식으로 검출한다. 상부클램프(32)는 위치센서(53)의 레이저광이 투과되도록 측정공(34)을 구비한다. 라벨출력기(55)는 호선/부재/곡형 등의 정보를 인쇄물 형태로 출력한다.The
작동의 일예로서, 작업자는 제어패널(51)을 통하여 대상물의 부재번호 입력하거나 도면 정보를 전달받아 대상물 조립을 위한 설계 정보를 자동으로 로딩하는 과정으로 준비를 마친다. 이후 도 4(a)처럼 본체(20)의 작업대(21)를 기울이고 가조립된 대상물(템플레이트)을 상부클램프(32)와 하부클램프(36)에 파지하고, 도 4(b)처럼 작업대(21)를 수평으로 복귀시킨 다음 제어패널(51)을 통하여 가동을 개시한다. 제어패널(51)은 마이컴 제어로 위치센서(53)의 정보를 입력하면서 각각의 상부클램프(32)의 위치를 변동하여 바텐바(11)를 설정된 곡률로 맞춘다. 바텐바(11)의 곡률 세팅이 완료되면 너트체결기(45)를 가동하여 체결부재(15)의 볼트/너트 체결을 완료한다.As an example of the operation, the operator enters the reference number of the object through the
이와 같이 본 발명은 곡가공 대상물의 설계 데이터(호선/블록/부재 정보, 템플레이트 위치, 곡량, 부재방향 등)를 기반으로 하므로 작업자의 수작업 없이 장비를 이용하여 자동으로 곡량형성, 측정, 조립 및 검사 등이 수행된다. 이에 따라, 작업자에 의한 조립 오차를 최소화하고 후행공정에서 발생할 수 있는 문제들을 최소화 할 수 있다.As described above, the present invention is based on the design data (arc line/block/member information, template position, curvature, member direction, etc.) of the object to be processed, so it automatically forms, measures, assembles and inspects the curvature using the equipment without the manual work of the operator. etc. are performed. Accordingly, it is possible to minimize the assembly error by the operator and to minimize the problems that may occur in the subsequent process.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.The present invention is not limited to the described embodiments, and it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, it should be said that such variations or modifications fall within the scope of the claims of the present invention.
10: 템플레이트 11: 바텐바
12: 장부재 13: 단부재
14: 힌지 15: 체결부재
20: 본체 21: 작업대
22: 조립지그 23: 보조구
25: 가이드레일 30: 고정부
32: 상부클램프 34: 측정공
36: 하부클램프 40: 작동부
41: 경사구동기 43: LM구동기
45: 너트체결기 50: 제어부
51: 제어패널 53: 위치센서
55: 라벨출력기10: Template 11: Battenba
12: long member 13: end member
14: hinge 15: fastening member
20: body 21: workbench
22: assembly jig 23: auxiliary tool
25: guide rail 30: fixed part
32: upper clamp 34: measuring hole
36: lower clamp 40: operating part
41: Inclined actuator 43: LM actuator
45: nut fastener 50: control unit
51: control panel 53: position sensor
55: label printer
Claims (5)
작업대(21)와 가이드레일(25)을 갖춘 본체(20);
상기 작업대(21) 상에 상부클램프(32)와 하부클램프(36)를 개재하여 대상물을 파지하는 고정부(30);
상기 가이드레일(25) 상으로 너트체결기(45)를 이동시키며 대상물이 설정된 형태를 이루도록 체결하는 작동부(40); 및
상기 고정부(30)와 작동부(40)를 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어부(50);를 포함하되,
상기 고정부(30)는 일정 간격으로 배치되는 다수의 상부클램프(32)를 개별적으로 직선운동 가능하게 지지하고,
상기 본체(20)는 일정 간격으로 배치되는 다수의 하부클램프(36) 사이에 체결용 볼트를 지지하는 보조구(23)를 구비하며,
상기 작동부(40)는 작업대(21)의 경사운동을 유발하는 경사구동부(41) 및 상부클램프(32)의 직선운동을 유발하는 LM구동기(43)를 구비하는 것을 특징으로 하는 곡가공 템플레이트 자동조립 장치.In the device for automatically assembling the workpiece processing template,
a main body 20 having a work table 21 and a guide rail 25;
a fixing part 30 for holding an object via an upper clamp 32 and a lower clamp 36 on the work table 21;
an operation unit 40 for moving the nut fastener 45 on the guide rail 25 and fastening the object to form a set shape; and
A control unit 50 for controlling the fixing unit 30 and the operating unit 40 with a set algorithm; including,
The fixing part 30 individually supports a plurality of upper clamps 32 arranged at regular intervals so as to be able to move in a straight line,
The main body 20 is provided with an auxiliary tool 23 for supporting the fastening bolt between a plurality of lower clamps 36 arranged at regular intervals,
The actuating part 40 includes an inclined drive part 41 for inducing an inclined motion of the work table 21 and an LM driver 43 for inducing a linear motion of the upper clamp 32. assembly device.
상기 제어부(50)는 제어회로를 탑재한 제어패널(51), 상부클램프(32)의 위치변동을 검출하는 위치센서(53), 대상물의 정보를 인쇄하는 라벨출력기(55)를 구비하는 것을 특징으로 하는 곡가공 템플레이트 자동조립 장치.The method according to claim 1,
The control unit 50 includes a control panel 51 equipped with a control circuit, a position sensor 53 for detecting a change in the position of the upper clamp 32, and a label output machine 55 for printing information about the object. A device for automatically assembling grain processing templates.
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