KR102554788B1 - 판재의 곡률 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대상 판재를 준비하는 단계; 상기 대상 판재를 가압하여 제1차 곡면 판재를 성형하는 단계; 상기 제1차 곡면 판재을 3차원 스캔하여, 상기 제1차 곡면 판재의 일정 위치에 대한 복수개의 좌표값을 생성하는 단계; 상기 제1차 곡면 판재의 복수개의 좌표값을 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인을 설정하는 단계; 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인을 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인을 설정하는 단계; 및 상기 제1차 곡면 판재의 복수개의 좌표값을 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재의 임의의 1점에서의 곡률을 측정하는 단계를 포함하는 판재의 곡률 측정 방법에 관한 것으로, 판재의 곡률을 측정함에 있어, 최소한의 요소만을 고려할 수 있는 판재의 곡률 측정 방법을 제공할 수 있다.

Description

판재의 곡률 측정 방법{A Curvature Analysis Method for plate}
본 발명은 판재의 곡률 측정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열간 성형 장치가 자동적으로 열간 성형을 진행할 수 있고, 판재의 곡률을 측정함에 있어, 최소한의 요소만을 고려할 수 있는 판재의 곡률 측정 방법에 관한 것이다.
선박의 외주면을 이루는 외판의 판재는 선박 항해시 유체에 의한 저항을 감소시키기 위해 비정형적 곡면을 형성한다.
이러한 비정형적 곡면을 형성하는 방법으로는 선박을 건조할 때 평판을 블록단위로 절단한 뒤, 절단된 블록단위의 평판을 곡판으로 가공하여 가공된 곡판을 용접으로 이어 붙이는 방법이 있다.
또한, 비정형적 곡면을 형성하는 다른 방법으로는, 평판을 곡판으로 가공하는 방법이 있으며, 이때, 평판을 곡판으로 가공하는 과정에는 작업자가 가스 토치 등의 열원을 사용하여 평판에 열을 가해 수축, 팽창, 굽힘 변형되어 원하는 형태의 곡판으로 가공되도록 하는 선상 가열 방법(Line Heating Process)이 사용된다.
이는 대상물인 평판의 표면을 국부적으로 가열하면 소성변형이 발생하게 되어, 면외 각변형 또는 면내 수축변형이 발생하게 되는 형상을 이용한 것으로, 작업자는 계획된 곡률을 갖는 곡면이 생성될 때까지 일정한 방향으로 가열작업을 반복 수행한다.
한편, 가열작업을 하면서 작업자는 가열된 피가공판의 곡률이 계획된 곡률에 맞는지 확인하기 위해, 미리 제작된 나무 측정자인 템플레이트(Template)를 이용하여 곡률을 측정하며, 제작된 곡판이 상기 템플이트와 완전히 접촉하면 원하는 곡판이 제작된 것으로 간주한다.
하지만, 상기 선상 가열 방법에 따라 피가공판을 가동하는 과정은 수작업에 의해 진행되는 바, 작업의 효율성이 떨어지고, 정확한 곡면가공을 수행하기 위해서는 정확한 가열위치, 가열속도, 냉각위치, 냉각속도 등 여러 가지 가공정보를 알아야 하는데, 이는 작업자의 숙련도 등에 의해 좌우되는 경우가 많아 작업 결과물이 일정하지 못했다.
뿐만 아니라, 선상 가열 방법에 의해 곡판을 형성하는 작업을 고열 및 소음에 지속적으로 노출되는 작업인 바, 작업자의 건강에 악영향을 미치는 각종 질환을 유발할 수 있는 것으로 알려져 기피하는 작업으로까지 여겨지고 있다.
따라서, 작업자의 숙련도 등에 영향을 받지 않아 일정한 수준의 작업 결과물을 만들어 내고, 작업자에게 발생할 수 있는 건강상의 문제 유발을 최소화하며, 동시작업이 가능하여 작업의 효율성을 높일 수 있는, 실제 상용화가 가능한 판재의 열간 성형 시스템의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
또한, 열간 성형 장치가 자동적으로 열간 성형을 진행함에 있어서, 곡면 판재의 곡률이 소정의 곡률로 곡면이 성형되었는지를 판단하는 것이 필요한데, 이러한 판재의 곡률을 측정함에 있어서, 많은 요소가 고려되어야 하는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제1999-0074014호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 작업자의 숙련도에 영향을 받지 않아 일정한 수준의 작업 결과물을 만들어 낼 수 있는 판재의 열간 성형 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 판재의 곡률을 측정함에 있어, 최소한의 요소만을 고려할 수 있는 판재의 곡률 측정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 대상 판재를 준비하는 단계; 상기 대상 판재를 가압하여 제1차 곡면 판재를 성형하는 단계; 상기 제1차 곡면 판재을 3차원 스캔하여, 상기 제1차 곡면 판재의 일정 위치에 대한 복수개의 좌표값을 생성하는 단계; 상기 제1차 곡면 판재의 복수개의 좌표값을 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인을 설정하는 단계; 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인을 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인을 설정하는 단계; 및 상기 제1차 곡면 판재의 복수개의 좌표값을 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재의 임의의 1점에서의 곡률을 측정하는 단계를 포함하는 판재의 곡률 측정 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인은, 상기 대상판재를 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재의 꼭지점을 포함하는 에지영역 중, 상기 제1차 곡면 판재의 변형된 곡면 중 최대로 변형된 적어도 2점을 연결하는 가상의 라인인 것을 특징으로 하는 판재의 곡률 측정 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제1차 곡면 판재는, 제1꼭지점(A); 상기 제1꼭지점(A)의 X축 방향에 위치하는 제2꼭지점(B); 상기 제1꼭지점(A)과 마주보고 위치하되, 상기 제2꼭지점(B)의 Y축 방향에 위치하는 제3꼭지점(C); 및 상기 제1꼭지점(A)의 Y 방향에 위치하되, 상기 제2꼭지점(B)과 마주보고 위치하는 제4꼭지점(D)을 포함하고, 또한, 상기 제1차 곡면 판재는, 상기 제1꼭지점(A)과 상기 제2꼭지점(B)을 잇는 제1선분; 상기 제2꼭지점(B)과 상기 제3꼭지점(C)을 잇는 제2선분; 상기 제3꼭지점(C)과 상기 제4꼭지점(D)을 잇는 제3선분; 및 상기 제4꼭지점(D)과 상기 제1꼭지점(A)을 잇는 제4선분을 포함하며, 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인이 상기 제1차 곡면 판재의 꼭지점을 연결하는 가상의 라인인 경우, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인과 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인은 동일하고, 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인이, 선분의 라인을 따라 위치하는 가상의 라인인 경우, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인과 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인은 수직한 것을 특징으로 하는 판재의 곡률 측정 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제1차 곡면 판재의 복수개의 좌표값을 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재의 임의의 1점에서의 곡률을 측정하는 단계는, 상기 제1차 곡면 판재의 복수개의 좌표값을 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재 중, 임의의 3점을 선정하는 단계; 및 상기 임의의 3점에 의해 구성되는 둔각 삼각형에서의 둔각의 각도를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 제1차 곡면 판재 중, 임의의 3점을 선정하는 것은, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인과 동일한 방향에 위치하는 임의의 3점을 선정하는 것을 특징으로 하는 판재의 곡률 측정 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 임의의 3점은, P1(x1, y1, z1), P2(x2, y2, z2), P3(x3, y3, z3)의 세 꼭지점을 구성하고, 상기 P1(x1, y1, z1), P2(x2, y2, z2), P3(x3, y3, z3)의 임의의 3점 중, 상기 P2(x2, y2, z2)를, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인 상에 위치하는 중간지점이라고 가정하고, P1(x1, y1, z1)로부터 P2(x2, y2, z2)까지의 선분의 길이를 b, P2(x2, y2, z2)로부터 P3(x3, y3, z3)까지의 선분의 길이를 c, P3(x3, y3, z3)로부터 P1(x1, y1, z1)까지의 선분의 길이를 a라고 가정하고, 상기 P2(x2, y2, z2)에서의 내각을 θ라고 가정시, 상기 P2(x2, y2, z2)에서의 내각 θ는 다음의 수학식 1인 것을 특징으로 하는 판재의 곡률 측정 방법을 제공한다.
Figure 112023030476728-pat00001
... 수학식 1
또한, 본 발명은 상기 P1(x1, y1, z1)로부터 상기 P2(x2, y2, z2)까지의 선분의 길이 b는, 상기 P1(x1, y1, z1) 및 상기 P2(x2, y2, z2)의 Z축 좌표값을 기준으로 선분의 길이를 측정하고, 또한, 상기 P2(x2, y2, z2)로부터 상기 P3(x3, y3, z3)까지의 선분의 길이 c는, 상기 P2(x2, y2, z2) 및 상기 P3(x3, y3, z3)의 Z축 좌표값을 기준으로 선분의 길이를 측정하며, 또한, 상기 P3(x3, y3, z3)로부터 상기 P1(x1, y1, z1)까지의 선분의 길이 a는 상기 P3(x3, y3, z3) 및 상기 P1(x1, y1, z1)의 Z 축 좌표값을 기준으로 선분의 길이를 측정하는 것을 특징으로 하는 판재의 곡률 측정 방법을 제공한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 작업자의 숙련도에 영향을 받지 않아 일정한 수준의 작업 결과물을 만들어 낼 수 있는 판재의 열간 성형 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은, 판재의 곡률을 측정함에 있어, 최소한의 요소만을 고려할 수 있는 판재의 곡률 측정 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 열간 성형을 진행함에 있어서, 무방향성의 임의의 방향으로 열간 성형을 진행하는 것이 아닌, 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인을 기준으로 설정된, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인을 통해 열간 성형을 진행함으로써, 열간 성형의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인과 동일한 방향에 위치하는 임의의 3점을 선정하고, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인이 Z축 좌표값을 기준으로 선정이 되었기 때문에, 상기 제1차 곡면 판재의 임의의 1점에서의 곡률을 측정함에 있어서, 어느 하나의 좌표값, 즉, Z축 좌표값 만을 고려하여 상기 제1차 곡면 판재의 임의의 1점에서의 곡률을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 곡면 성형 수준의 정도가 불량인 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인을 설정함에 있어서, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인을 기준으로 설정하기 때문에, 상기 가열 방향 라인을 따라 열간 성형을 진행함에 의하여, 열간 성형의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 작업자가 판재 상에 복수개의 라인을 생성하는 것을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 판재의 열간 성형 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 대상판재를 준비하는 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 제1차 곡면 판재의 일정 위치에 대한 복수개의 좌표값을 생성하는 것을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인을 설정하는 것을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인을 설정하는 것을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 제1차 곡면 판재의 임의의 1점에서의 곡률을 측정하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 8은 임의의 1점에서의 곡면 성형 수준의 정도를 선정하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 9는 곡면 성형 수준의 정도가 불량인 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인을 선정하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 흐름도이고, 도 10은 곡면 성형 수준의 정도가 불량인 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인을 선정하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 모식도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 작업자가 판재 상에 복수개의 라인을 생성하는 것을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 작업자(12)는 판재의 재질, 판재의 두께, 변형되어야 할 곡률량 등에 대한 전문적인 지식을 바탕으로, 상기 판재(10) 상에 상기 복수개의 라인(11)을 열간 성형의 필요성에 따라 적합하게 생성하게 된다.
즉, 상기 판재(10)에서 열간 성형이 되어야 할 위치, 즉, 복수개(11a, 11b)의 라인(11)은 판재의 재질, 판재의 두께, 변형되어야 할 곡률량 등에 대한 전문적인 지식에 의해 결정되는 것으로, 열간 성형의 필요성의 변수가 다양하기 때문에, 현재까지는 상기 복수개의 라인(11)을 생성하는 것은 자동화될 수 없는 영역에 해당한다.
이에 따라, 판재의 열간 성형 방법이 자동화되는 것이 어려우며, 따라서, 본 출원인은 판재의 열간 성형 방법을 자동화하기 위하여, 하기의 방법을 개발하였다.
도 2는 본 발명에 따른 판재의 열간 성형 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 제1차 곡면 판재의 일정 위치에 대한 복수개의 좌표값을 생성하는 것을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
먼저, 도 2 및 도 4a를 참조하면, 본 발명에 따른 판재의 열간 성형 방법은, 대상 판재(100)를 준비하는 단계를 포함한다(S100).
이때, 상기 대상 판재란, 열간 성형을 진행하기 위한 판재로써, 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 상기 열간 성형을 진행하기 위한 판재를 대상 판재라 정의하기로 한다.
상기 대상 판재(100)는 열간 성형되어, 선박의 외주면을 이루는 외판 등에 해당하는 것으로, 이러한 대상 판재는 선박 항해시 유체에 의한 저항을 감소시키기 위해 비정형적 곡면을 형성하여야 한다.
다만, 본 발명에서 상기 대상 판재의 종류를 제한하는 것은 아니다.
이때, 상기 대상 판재는 다음과 같이 정의될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 대상 판재는, 대상 판재의 길이방향(도 4a의 X 방향); 상기 대상 판재의 길이방향과 동일평면 상에 위치하는 대상 판재의 폭방향(도 4a의 Y 방향); 및 상기 대상 판재의 길이방향과 상기 대상 판재의 폭방향으로부터 수직평면 상에 위치하는 대상 판재의 높이방향(도 4a의 Z 방향)을 포함하며, 이때, 상기 대상 판재가 길게 연장되는 방향을 대상 판재의 길이방향으로 정의할 수 있다.
한편, 상기 대상 판재를 준비하는 단계는 다음과 같은 단계를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 대상판재를 준비하는 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 도 3을 참조하면, 상기 대상 판재를 준비하는 단계는, 대상 판재를 열간 성형하기 위한 설계 곡면 도면을 준비하는 단계를 포함한다(S101).
상기 설계 곡면 도면은, 최종 목적물인 열간 성형된 대상 판재를 3차원 곡면으로 프로그래밍한 도면으로, ANSYS, NASTRAN, 카티아(CATIA) 또는 솔리드 웍스(SOLID works) 등의 3차원 설계프로그램을 통해 설계할 수 있으며, 이는 당업계에서 자명한 사항에 해당하므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 도 3을 참조하면, 상기 대상 판재를 준비하는 단계는, 상기 설계 곡면 도면을 평면으로 전개하여, 설계 평면 도면을 준비하는 단계를 포함한다(S102).
상기 설계 곡면 도면을 평면으로 전개하는 것은, 상술한 바와 같은 3차원 설계프로그램을 통해 진행할 수 있으며, 이는 당업계에서 자명한 사항에 해당하므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 도 3을 참조하면, 상기 대상 판재를 준비하는 단계는, 상기 설계 평면 도면에 따라, 원재료 판재를 절단하여, 대상판재를 준비하는 단계를 포함한다(S103).
즉, 상기 원재료 판재를 설계 평면 도면에 따라 절단함으로써, 대상 판재를 열간 성형함에 있어서, 불필요한 영역을 절단해 낼 수 있다.
이상과 같은 방법에 의하여, 상기 대상 판재를 준비할 수 있다.
계속해서, 도 2 및 도 4b를 참조하면, 본 발명에 따른 판재의 열간 성형 방법은, 상기 대상 판재를 가압하여 제1차 곡면 판재(110)를 성형하는 단계를 포함한다(S110).
상기 대상 판재를 가압하여 제1차 곡면 판재를 성형하는 것은, 후술하는 열간 성형을 진행하기 이전에, 예비적으로 상기 대상 판재를 가압함으로써, 상기 열간 성형에 의해 곡면화되어야 할 양을 최소화하기 위함이다.
예를 들어, 상기 대상 판재를 가압하여 제1차 곡면 판재를 성형하는 것은, 최종적으로 비정형적 곡면을 성형해야 할 양의 70 내지 80%를 성형하는 것일 수 있다.
이때, 상기 대상 판재를 가압하는 것은, 공지의 가압 롤러를 통해 가압할 수 있으며, 이는 당업계에서 자명한 사항이므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다만, 본 발명에서 가압을 통해 상기 대상 판재에 곡면을 성형하는 단계의 유무를 제한하는 것은 아니다.
한편, 상기 대상 판재는 다음과 같이 정의될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 제1차 곡면 판재는, 제1차 곡면 판재의 길이방향(도 4b의 X 방향); 상기 제1차 곡면 판재의 길이방향과 동일평면 상에 위치하는 제1차 곡면 판재의 폭방향(도 4b의 Y 방향); 및 상기 제1차 곡면 판재의 길이방향과 상기 제1차 곡면 판재의 폭방향으로부터 수직평면 상에 위치하는 제1차 곡면 판재의 높이방향(도 4b의 Z 방향)을 포함하며, 이때, 상기 제1차 곡면 판재가 길게 연장되는 방향을 제1차 곡면 판재의 길이방향으로 정의할 수 있다.
계속해서, 도 2 및 도 4c를 참조하면, 본 발명에 따른 판재의 열간 성형 방법은, 상기 제1차 곡면 판재을 3차원 스캔하여, 상기 제1차 곡면 판재(110)의 일정 위치에 대한 복수개의 좌표값을 생성하는 단계를 포함한다(S120).
즉, 상기 제1차 곡면 판재는 격자 좌표에 의해 그 위치가 세분화될 수 있으며, 예를 들어, a1. a2, a3...., b1, b2, b3...., c1, c2, c3..., 등의 좌표로 위치를 설정할 수 있다.
이때, 상기 좌표값은 X축, Y축, Z축 값으로 구분되어, 상기 제1차 곡면 판재의 일정 위치를 3차원 좌표로 설정할 수 있으며, 예를 들어, a1(Xa1, Ya1, Za1)의 좌표로 설정될 수 있고, b1(Xb1, Yb1, Zb1)의 좌표로 설정될 수 있으며, c1(Xc1, Yc1, Zc1)의 좌표로 설정될 수 있다.
또한, 상기 제1차 곡면 판재(110)의 제1면의 일정 위치에 대한 복수개의 좌표값을 생성하는 것은, 일반적인 3차원 좌표값을 생성하는 방법을 이용할 수 있으며, 예를 들어, 본 출원인이 출원하여 등록된 한국등록특허 10-1920610를 참조하여, 상기 제1차 곡면 판재(110)의 제1면의 일정 위치에 대한 복수개의 좌표값을 생성할 수 있다.
이때, 상기 제1차 곡면 판재(110)의 제1면의 일정 위치에 대한 복수개의 좌표값을 생성하는 것은, 예를 들어, 컴퓨터 프로그램을 통해 좌표값이 생성되어, 공지된 디스플레이를 통해 좌표값을 디스플레이할 수 있는 것으로, 이는 일반적인 사항에 해당하므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 발명에서, 상기 제1차 곡면 판재(110)의 일정 위치에 대한 복수개의 좌표값을 생성하는 단계에서는, 상기 제1차 곡면 판재의 꼭지점을 포함하는 에지영역의 좌표값 및 상기 제1차 곡면 판재의 내측영역의 좌표값을 생성할 수 있다.
계속해서, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 판재의 열간 성형 방법은, 상기 제1차 곡면 판재(110)의 복수개의 좌표값을 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인을 설정하는 단계를 포함한다(S130).
이때, 본 발명에서 "제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인"이라 함은, 상기 대상판재를 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재의 꼭지점을 포함하는 에지영역 중, 상기 제1차 곡면 판재의 변형된 곡면 중 최대로 변형된 적어도 2점을 연결하는 가상의 라인을 의미한다.
보다 구체적으로, 상기 제1차 곡면 판재의 변형된 곡면 중 최대로 변형된 적어도 2점을 연결하는 가상의 라인이라 함은, 상기 대상판재의 Z축 좌표값 및 상기 제1차 곡면 판재의 Z축 좌표값을 기준으로 할 수 있다.
예를 들어, 곡면의 성형이 진행되기 전의, 상기 대상판재의 Z축 좌표값을 "0"이라고 가정시, 상기 제1차 곡면 판재의 경우, 곡면의 성형이 진행되었기 때문에, 상기 제1차 곡면 판재의 Z축 값이 다양한 값을 가지게 된다.
이때, 상기 제1차 곡면 판재의 Z축 좌표값이 "0"인 임의의 점을 기준점으로 하여, 상기 제1차 곡면 판재의 꼭지점을 포함하는 에지영역 중, 가장 큰 Z축 좌표값을 갖는 적어도 2점을 선정하고, 상기 적어도 2점을 연결하는 가상의 라인을 통해, 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인을 설정할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인을 설정하는 것을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
먼저, 도 5a를 참조하면, 상기 제1차 곡면 판재는, 제1꼭지점(A); 상기 제1꼭지점(A)의 X축 방향에 위치하는 제2꼭지점(B); 상기 제1꼭지점(A)과 마주보고 위치하되, 상기 제2꼭지점(B)의 Y축 방향에 위치하는 제3꼭지점(C); 및 상기 제1꼭지점(A)의 Y 방향에 위치하되, 상기 제2꼭지점(B)과 마주보고 위치하는 제4꼭지점(D)을 포함할 수 있다.
이때, 도 5a에서는, 상기 제1차 곡면 판재의 Z축 좌표값이 "0"인 임의의 점을 기준점으로 하여, 상기 제1차 곡면 판재의 꼭지점을 포함하는 에지영역 중, 가장 큰 Z축 좌표값을 갖는 적어도 2점이 상기 제1꼭지점(A)과 상기 제3꼭지점(C)이라고 가정시, 상기 제1꼭지점(A)과 상기 제3꼭지점(C)을 연결하는 가상의 라인이 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인에 해당한다.
다만, 상기 제1꼭지점(A)에서의 Z축 값과, 상기 제3꼭지점(C)에서의 Z축 값은 동일한 최대값일 수 있으며, 이와는 달리, 상기 제1꼭지점(A)에서의 Z축 값은 최대값이고, 상기 제3꼭지점(C)에서의 Z축 값은 상기 제1꼭지점(A)에서의 Z축 값의 차후 최대값에 해당할 수 있다.
이를 통해, 상기 제1차 곡면 판재의 꼭지점을 포함하는 에지영역 중, 가장 큰 Z축 좌표값을 갖는 적어도 2점을 선정할 수 있으며, 이때, 본 발명에서, 가장 큰 Z축 좌표값을 갖는 적어도 2점이라 함은, 상술한 바와 같이, 상기 적어도 2점이 동일한 최대값을 갖는 경우 뿐만 아니라, 최대값과 차후 최대값을 갖는 경우를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
다음으로, 도 5b를 참조하면, 상기 제1차 곡면 판재는, 제1꼭지점(A); 상기 제1꼭지점(A)의 X축 방향에 위치하는 제2꼭지점(B); 상기 제1꼭지점(A)과 마주보고 위치하되, 상기 제2꼭지점(B)의 Y축 방향에 위치하는 제3꼭지점(C); 및 상기 제1꼭지점(A)의 Y 방향에 위치하되, 상기 제2꼭지점(B)과 마주보고 위치하는 제4꼭지점(D)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1차 곡면 판재는, 상기 제1꼭지점(A)과 상기 제2꼭지점(B)을 잇는 제1선분; 상기 제2꼭지점(B)과 상기 제3꼭지점(C)을 잇는 제2선분; 상기 제3꼭지점(C)과 상기 제4꼭지점(D)을 잇는 제3선분; 및 상기 제4꼭지점(D)과 상기 제1꼭지점(A)을 잇는 제4선분을 포함한다.
이때, 도 5b에서는, 상기 제1차 곡면 판재의 Z축 좌표값이 "0"인 임의의 점을 기준점으로 하여, 상기 제1차 곡면 판재의 꼭지점을 포함하는 에지영역 중, 가장 큰 Z축 좌표값을 갖는 적어도 2점이, 상기 제1꼭지점(A)과 상기 제2꼭지점(B)을 잇는 제1선분 및 상기 제3꼭지점(C)과 상기 제4꼭지점(D)을 잇는 제3선분을 따라 배치되고 있으며, 이때, 상기 제1선분의 라인 및 상기 제3선분의 라인이 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인에 해당한다.
다만, 상기 제1선분의 라인에서의 Z축 값과, 상기 제3선분에서의 Z축 값은 동일한 최대값일 수 있으며, 이와는 달리, 상기 제1선분의 라인에서의 Z축 값은 최대값이고, 상기 제3선분에서의 Z축 값은 상기 제1선분의 라인에서의 Z축 값의 차후 최대값에 해당할 수 있다.
이를 통해, 상기 제1차 곡면 판재의 꼭지점을 포함하는 에지영역 중, 가장 큰 Z축 좌표값을 갖는 적어도 2점을 선정할 수 있으며, 이때, 본 발명에서, 가장 큰 Z축 좌표값을 갖는 적어도 2점이라 함은, 상술한 바와 같이, 상기 적어도 2점이 동일한 최대값을 갖는 경우 뿐만 아니라, 최대값과 차후 최대값을 갖는 경우를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
계속해서, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 판재의 열간 성형 방법은, 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인을 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인을 설정하는 단계를 포함한다(S140).
이때, 본 발명에서 "제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인"이라 함은, 상기 제1차 곡면 판재을 열간 성형함에 있어서, 열간 성형을 진행할 방향을 제시하는 기준 라인에 해당한다.
즉, 본 발명에서는, 열간 성형을 진행함에 있어서, 무방향성의 임의의 방향으로 열간 성형을 진행하는 것이 아닌, 상술한 바와 같은, 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인을 기준으로 설정된, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인을 통해 열간 성형을 진행함으로써, 열간 성형의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인을 설정하는 것을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
먼저, 도 6a를 참조하면, 상술한 도 5a에서와 같이, 상기 제1차 곡면 판재는, 제1꼭지점(A); 상기 제1꼭지점(A)의 X축 방향에 위치하는 제2꼭지점(B); 상기 제1꼭지점(A)과 마주보고 위치하되, 상기 제2꼭지점(B)의 Y축 방향에 위치하는 제3꼭지점(C); 및 상기 제1꼭지점(A)의 Y 방향에 위치하되, 상기 제2꼭지점(B)과 마주보고 위치하는 제4꼭지점(D)을 포함할 수 있으며, 상기 제1꼭지점(A)과 상기 제3꼭지점(C)을 연결하는 가상의 라인이 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인에 해당한다.
이때, 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인이 제1차 곡면 판재의 꼭지점을 연결하는 가상의 라인인 경우, 본 발명에 따른 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인은, 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인을 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인으로 설정될 수 있다.
즉, 본 발명에서는, 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인이 제1차 곡면 판재의 꼭지점을 연결하는 가상의 라인인 경우, 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인과 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인은 동일하게 된다.
다음으로, 도 6b를 참조하면, 상술한 도 5b에서와 같이, 상기 제1차 곡면 판재는, 상기 제1꼭지점(A)과 상기 제2꼭지점(B)을 잇는 제1선분; 상기 제2꼭지점(B)과 상기 제3꼭지점(C)을 잇는 제2선분; 상기 제3꼭지점(C)과 상기 제4꼭지점(D)을 잇는 제3선분; 및 상기 제4꼭지점(D)과 상기 제1꼭지점(A)을 잇는 제4선분을 포함하며, 상기 제1선분의 라인 및 상기 제3선분의 라인이 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인에 해당한다.
이때, 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인이 선분의 라인을 따라 위치하는 가상의 라인인 경우, 본 발명에 따른 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인은, 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인과 수직한 라인을 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인으로 설정될 수 있다.
즉, 본 발명에서는, 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인이, 선분의 라인을 따라 위치하는 가상의 라인인 경우, 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인과 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인은 수직한 상태로 위치하게 된다.
계속해서, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 판재의 열간 성형 방법은, 상기 제1차 곡면 판재의 복수개의 좌표값을 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재의 임의의 1점에서의 곡률을 측정하는 단계를 포함한다(S150).
도 7은 본 발명에 따른 제1차 곡면 판재의 임의의 1점에서의 곡률을 측정하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 제1차 곡면 판재의 임의의 1점에서의 곡률을 측정하는 단계는, 상기 제1차 곡면 판재의 복수개의 좌표값을 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재 중, 임의의 3점을 선정하는 단계를 포함한다(S151).
이때, 본 발명에서, 상기 제1차 곡면 판재 중, 임의의 3점을 선정하는 것은, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인과 동일한 방향에 위치하는 임의의 3점을 선정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임의의 3점은, 삼각형을 이루게 되며, 상기 삼각형의 경우, P1(x1, y1, z1), P2(x2, y2, z2), P3(x3, y3, z3)의 세 꼭지점을 구성하게 된다.
이때, 임의의 3점에서의 상기 세 꼭지점에서의 내각 중, 어느 하나의 각이 둔각이 될 수 있도록, 상기 임의의 3점에 의해 이루어지는 삼각형이 둔각 삼각형이 되도록, 임의의 3점을 구성하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 제1차 곡면 판재의 임의의 1점에서의 곡률을 측정하는 단계는, 상기 임의의 3점에 의해 구성되는 둔각 삼각형에서의 둔각의 각도를 측정하는 단계를 포함한다(S152).
상술한 바와 같이, 본 발명에서는, 상기 임의의 3점에 의해 이루어지는 삼각형이 둔각 삼각형이 되도록, 임의의 3점을 구성하는 것이 바람직하며, 이때, 상기 P1(x1, y1, z1), P2(x2, y2, z2), P3(x3, y3, z3)의 임의의 3점 중, 상기 P2(x2, y2, z2)를, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인 상에 위치하는 중간지점이라고 가정시, 상기 P2(x2, y2, z2)의 내각이 둔각을 구성하게 되며, 상기 P2(x2, y2, z2)에서의 내각은 코사인 제2법칙에 의해 도출될 수 있다.
예를 들어, P1(x1, y1, z1)로부터 P2(x2, y2, z2)까지의 선분의 길이를 b, P2(x2, y2, z2)로부터 P3(x3, y3, z3)까지의 선분의 길이를 c, P3(x3, y3, z3)로부터 P1(x1, y1, z1)까지의 선분의 길이를 a라고 가정하고, 상기 P2(x2, y2, z2)에서의 내각을 θ라고 가정시, 상기 P2(x2, y2, z2)에서의 내각 θ는 다음의 수학식 1과 같이 도출될 수 있다.
Figure 112023030476728-pat00002
... 수학식 1
이때, 본 발명에서, 상기 P1(x1, y1, z1)로부터 P2(x2, y2, z2)까지의 선분의 길이 b는, 상기 P1(x1, y1, z1) 및 P2(x2, y2, z2)의 Z축 좌표값을 기준으로 선분의 길이를 측정할 수 있고, 또한, P2(x2, y2, z2)로부터 P3(x3, y3, z3)까지의 선분의 길이 c는, 상기 P2(x2, y2, z2) 및 P3(x3, y3, z3)의 Z축 좌표값을 기준으로 선분의 길이를 측정할 수 있으며, 또한, P3(x3, y3, z3)로부터 P1(x1, y1, z1)까지의 선분의 길이 a는 상기 P3(x3, y3, z3) 및 P1(x1, y1, z1)의 Z 축 좌표값을 기준으로 선분의 길이를 측정할 수 있다.
본 발명에서, 상기 선분의 길이 a, b, c를 각각 Z축 좌표값을 기준으로 측정할 수 있는 것은, 즉, X축 좌표값 및 Y축 좌표값을 고려하지 않아도 되는 것은, 상기 제1차 곡면 판재 중, 임의의 3점을 선정하는 것을, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인과 동일한 방향에 위치하는 임의의 3점을 선정하였기 때문이다.
즉, 본 발명에서는, 상술한 바와 같이, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인이 Z축 좌표값을 기준으로 선정이 되었기 때문에, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인과 동일한 방향에 위치하는 임의의 3점에서의 상기 선분의 길이 a, b, c를 측정하는 것은, X축 좌표값 및 Y축 좌표값을 고려하지 않고, Z축 좌표값을 기준으로 측정하는 것이 가능하다.
결국, 본 발명에서는, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인과 동일한 방향에 위치하는 임의의 3점을 선정하고, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인이 Z축 좌표값을 기준으로 선정이 되었기 때문에, 상기 제1차 곡면 판재의 임의의 1점에서의 곡률을 측정함에 있어서, 어느 하나의 좌표값, 즉, Z축 좌표값 만을 고려하여 상기 제1차 곡면 판재의 임의의 1점에서의 곡률을 측정할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에서는, 본 발명에 따른 제1차 곡면 판재의 임의의 1점에서의 곡률을 측정함에 있어서, 상기 제1차 곡면 판재 중, 임의의 3점을 선정하되, 상기 임의의 3점에서의 상기 세 꼭지점에서의 내각 중, 어느 하나의 각이 둔각이 될 수 있도록, 상기 임의의 3점에 의해 이루어지는 삼각형이 둔각 삼각형이 되도록, 임의의 3점을 구성하고, 상기 임의의 3점에 의해 구성되는 둔각 삼각형에서의 둔각의 각도를 측정함에 의하여, 본 발명에 따른 제1차 곡면 판재의 임의의 1점, 즉, 임의의 3점 중 둔각에 해당하는 지점에 대한 곡률을 측정할 수 있다.
계속해서, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 판재의 열간 성형 방법은, 상기 제1차 곡면 판재의 측정된 임의의 1점에서의 곡률값과 설계 곡면 도면에서의 상기 임의의 1점과 대응되는 지점의 곡률값을 비교하는 단계를 포함한다(S160).
즉, 상술한 S150단계에 의해 상기 제1차 곡면 판재의 측정된 임의의 1점에서의 곡률값과, 대상 판재를 열간 성형하기 위한 설계 곡면 도면에서의 상기 임의의 1점과 대응되는 지점의 곡률값을 비교함으로써, 상기 제1차 곡면 판재의 곡면 성형의 완성도를 판단하게 된다.
계속해서, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 판재의 열간 성형 방법은, 상기 제1차 곡면 판재의 측정된 임의의 1점에서의 곡률값과 설계 곡면 도면에서의 상기 임의의 1점과 대응되는 지점의 곡률값을 비교하여, 상기 임의의 1점에서의 곡면 성형 수준의 정도를 선정하는 단계를 포함한다(S170).
예를 들어, 상기 제1차 곡면 판재의 측정된 임의의 1점에서의 곡률값과 설계 곡면 도면에서의 상기 임의의 1점과 대응되는 지점의 곡률값이 동일하거나, 또는, 상기 제1차 곡면 판재의 측정된 임의의 1점에서의 곡률값과 설계 곡면 도면에서의 상기 임의의 1점과 대응되는 지점의 곡률값이 허용오차 범위 이내인 경우에는, 상기 임의의 1점에서의 곡면 성형 수준의 정도는 양호로 선정될 수 있고, 이와는 달리, 상기 제1차 곡면 판재의 측정된 임의의 1점에서의 곡률값과 설계 곡면 도면에서의 상기 임의의 1점과 대응되는 지점의 곡률값이 허용오차 범위를 초과하는 경우, 상기 곡면 성형 수준의 정도는 불량으로 선정될 수 있다.
도 8은 임의의 1점에서의 곡면 성형 수준의 정도를 선정하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1차 곡면 판재의 측정된 임의의 1점에서의 곡률값과 설계 곡면 도면에서의 상기 임의의 1점과 대응되는 지점의 곡률값을 비교하여, 상기 제1차 곡면 판재의 측정된 임의의 1점에서의 곡률값과 설계 곡면 도면에서의 상기 임의의 1점과 대응되는 지점의 곡률값이 동일한 경우 및 허용오차 범위 이내인 경우는 양호(녹색)로 선정하고, 이와는 달리, 허용오차 범위를 초과하는 경우에는 불량(청색)으로 선정될 수 있다.
계속해서, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 판재의 열간 성형 방법은, 상기 제1차 곡면 판재의 임의의 1점 중, 곡면 성형 수준의 정도가 불량인 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인을 선정하는 단계를 포함한다(S180).
이하에서는 본 발명에 따른 가열 방향 라인을 선정하는 단계를 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 9는 곡면 성형 수준의 정도가 불량인 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인을 선정하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 흐름도이고, 도 10은 곡면 성형 수준의 정도가 불량인 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인을 선정하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 모식도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 곡면 성형 수준의 정도가 불량인 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인을 선정하는 단계는, 제1차 곡면 판재의 임의의 1점 중, 곡면 성형 수준의 정도가 불량인 임의의 1점을 선정한다(S171).
이는 상술한 S160 단계와 동일하므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 도 9 및 도 10을 참조하면, 곡면 성형 수준의 정도가 불량인 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인을 선정하는 단계는, 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인을 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인을 설정한다(S172).
이는 상술한 S140 단계와 동일하므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
즉, 상기 S171 단계 및 상기 S172 단계는, 앞선 단계에 의해 선정 또는 설정되어 있다.
다음으로, 도 9 및 도 10을 참조하면, 곡면 성형 수준의 정도가 불량인 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인을 선정하는 단계는, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인을 기준으로, 곡면 성형 수준의 정도가 불량인 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인을 설정하는 단계를 포함한다(S173).
즉, 본 발명에서는, 곡면 성형 수준의 정도가 불량인 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인을 설정함에 있어서, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인을 기준으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 곡면 성형 수준의 정도가 불량인 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인을 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인을 기준으로 설정함에 있어서, 상기 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인과 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인이 평행을 이루도록 설정하거나, 또는, 상기 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인과 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인이 이루는 각도가 허용각도 이내가 되도록, 상기 곡면 성형 수준의 정도가 불량인 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인을 설정할 수 있다.
한편, 본 발명에서 상기 허용각도는 30도 미만일 수 있으며, 바람직하게는 15도 미만일 수 있다.
상기 허용각도가 30도를 초과하는 경우, 상기 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인이 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인을 기준으로 설정된 것이 아니므로, 본 발명에서는 상기 허용각도는 30도 미만인 것이 바람직하다.
도 10에서 라인 L은 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인에 해당하고, 라인 A, 라인 B, 라인 C는 곡면 성형 수준의 정도가 불량인 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인에 해당한다.
이때, 라인 A의 경우, 상기 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인과 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인이 평행을 이루도록 설정된 상태를 도시하고 있으며, 라인 B 및 라인 C의 경우, 상기 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인과 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인이 이루는 각도가 허용각도 이내가 되도록 설정된 상태를 도시하고 있다.
한편, 본 발명에서, 상기 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인을 설정함에 있어서, 곡면 성형 수준의 정도가 불량인 임의의 1점을 기준으로 설정할 수 있을 뿐만 아니라, 도면에 도시된 바와 같이, 적어도 2개 이상의, 곡면 성형 수준의 정도가 불량인 임의의 1점을 가상의 라인으로 연결하여, 상기 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인을 설정할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인을 설정함에 있어서, 상기 제1차 곡면 판재의 임의의 1점 중, 곡면 성형 수준의 정도가 양호인 임의의 1점을 회피하여 설정하는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 후술하는 단계에 의해, 본 발명에서는, 상기 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인에 따라, 열간 성형을 진행하게 되는데, 상기 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인에 곡면 성형 수준의 정도가 양호인 임의의 1점이 포함되는 경우, 상기 곡면 성형 수준의 정도가 양호인 임의의 1점에도 열간 성형이 진행되어, 상기 곡면 성형 수준의 정도가 양호인 임의의 1점의 곡면 성형 정도가 변경될 수 있으므로, 본 발명에서, 상기 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인을 설정함에 있어서, 상기 제1차 곡면 판재의 임의의 1점 중, 곡면 성형 수준의 정도가 양호인 임의의 1점을 회피하여 설정하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 방법에 의하여, 곡면 성형 수준의 정도가 불량인 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인을 선정할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에서는, 곡면 성형 수준의 정도가 불량인 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인을 설정함에 있어서, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인을 기준으로 설정하기 때문에, 상기 가열 방향 라인을 따라 열간 성형을 진행함에 의하여, 열간 성형의 효율을 향상시킬 수 있다.
계속해서, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 판재의 열간 성형 방법은, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 라인을 기준으로, 열간 성형을 진행하는 단계를 포함한다(S190).
이러한 열간 성형을 진행하는 단계는 당업계에서 자명한 사항에 해당하므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 하며, 본 출원인이 출원하여 등록된 한국등록특허 10-1920610를 참조할 수 있다.
이상과 같은 단계에 의하여, 본 발명에 따른 판재의 열간 성형 방법을 진행할 수 있다.
한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 판재의 열간 성형을 진행한 이후에, 다음과 같은 단계를 추가로 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 판재의 열간 성형 방법은, 상기 열간 성형된 제1차 곡면 판재의 곡면 상태와 대상 판재를 열간 성형하기 위한 설계 곡면 도면에서의 곡면 상태를 비교하는 단계를 포함한다.
이는 상술한 S160 단계의 상기 제1차 곡면 판재의 측정된 임의의 1점에서의 곡률값과 설계 곡면 도면에서의 상기 임의의 1점과 대응되는 지점의 곡률값을 비교하는 단계와 동일한 방법으로 비교할 수 있으므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 판재의 열간 성형 방법은, 상기 열간 성형된 제1차 곡면 판재의 곡면 상태와 대상 판재를 열간 성형하기 위한 설계 곡면 도면에서의 곡면 상태를 비교하여, 상기 열간 성형된 제1차 곡면 판재의 곡면 상태와 상기 대상 판재를 열간 성형하기 위한 설계 곡면 도면에서의 곡면 상태가 일치하지 않는 경우, 상기 열간 성형된 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인을 설정하는 단계를 포함한다.
이는 상술한 S130 단계의 상기 제1차 곡면 판재의 복수개의 좌표값을 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인을 설정하는 단계와 동일한 방법으로 설정할 수 있으므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 판재의 열간 성형 방법은, 상기 열간 성형된 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인을 기준으로, 상기 열간 성형된 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인의 가열 방향 기준 라인을 설정하는 단계를 포함한다.
이는 상술한 S140 단계의 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인을 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인을 설정하는 단계와 동일한 방법으로 설정할 수 있으므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 판재의 열간 성형 방법은, 상기 열간 성형된 제1차 곡면 판재의 복수개의 좌표값을 기준으로, 상기 열간 성형된 제1차 곡면 판재의 임의의 1점에서의 곡률을 측정하는 단계를 포함하고, 또한, 상기 열간 성형된 제1차 곡면 판재의 측정된 임의의 1점에서의 곡률값과 설계 곡면 도면에서의 상기 임의의 1점과 대응되는 지점의 곡률값을 비교하는 단계를 포함하며, 또한, 상기 열간 성형된 제1차 곡면 판재의 측정된 임의의 1점에서의 곡률값과 설계 곡면 도면에서의 상기 임의의 1점과 대응되는 지점의 곡률값을 비교하여, 상기 임의의 1점에서의 곡면 성형 수준의 정도를 선정하는 단계를 포함하고, 또한, 상기 열간 성형된 제1차 곡면 판재의 임의의 1점 중, 곡면 성형 수준의 정도가 불량인 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인을 선정하는 단계를 포함하며, 상기 열간 성형된 제1차 곡면 판재의 가열 방향 라인을 기준으로, 2차 열간 성형을 진행하는 단계를 포함한다.
이는 각각 S150 단계 내지 S190 단계와 동일한 방법으로 진행할 수 있으므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이러한 2차 열간성형을 진행하는 단계는 당업계에서 자명한 사항에 해당하므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 하며, 본 출원인이 출원하여 등록된 한국등록특허 10-1920610를 참조할 수 있다.
한편, 상기 2차 열간 성형된 제1차 곡면 판재의 곡면 상태와 대상 판재를 열간 성형하기 위한 설계 곡면 도면에서의 곡면 상태를 비교하여, 상술한 바와 같은 단계를 재차 반복할 수 있음은 당연한 것이다.
이상과 같은 방법으로, 본 발명에 따른 열간 성형된 판재를 제조할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에서는 열간 성형을 진행함에 있어서, 무방향성의 임의의 방향으로 열간 성형을 진행하는 것이 아닌, 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인을 기준으로 설정된, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인을 통해 열간 성형을 진행함으로써, 열간 성형의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인과 동일한 방향에 위치하는 임의의 3점을 선정하고, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인이 Z축 좌표값을 기준으로 선정이 되었기 때문에, 상기 제1차 곡면 판재의 임의의 1점에서의 곡률을 측정함에 있어서, 어느 하나의 좌표값, 즉, Z축 좌표값 만을 고려하여 상기 제1차 곡면 판재의 임의의 1점에서의 곡률을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 곡면 성형 수준의 정도가 불량인 임의의 1점에 대한 가열 방향 라인을 설정함에 있어서, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인을 기준으로 설정하기 때문에, 상기 가열 방향 라인을 따라 열간 성형을 진행함에 의하여, 열간 성형의 효율을 향상시킬 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (6)

  1. 대상 판재를 준비하는 단계;
    상기 대상 판재를 가압하여 제1차 곡면 판재를 성형하는 단계;
    상기 제1차 곡면 판재를 3차원 스캔하여, 상기 제1차 곡면 판재의 일정 위치에 대한 복수개의 좌표값을 생성하는 단계;
    상기 제1차 곡면 판재의 복수개의 좌표값을 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인을 설정하는 단계;
    상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인을 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인을 설정하는 단계; 및
    상기 제1차 곡면 판재의 복수개의 좌표값을 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재의 임의의 1점에서의 곡률을 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인은, 상기 대상판재를 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재의 꼭지점을 포함하는 에지영역 중, 상기 제1차 곡면 판재의 변형된 곡면 중 최대로 변형된 적어도 2점을 연결하는 가상의 라인인 것을 특징으로 하며,
    상기 제1차 곡면 판재는, 제1꼭지점(A); 상기 제1꼭지점(A)의 X축 방향에 위치하는 제2꼭지점(B); 상기 제1꼭지점(A)과 마주보고 위치하되, 상기 제2꼭지점(B)의 Y축 방향에 위치하는 제3꼭지점(C); 및 상기 제1꼭지점(A)의 Y 방향에 위치하되, 상기 제2꼭지점(B)과 마주보고 위치하는 제4꼭지점(D)을 포함하고,
    또한, 상기 제1차 곡면 판재는, 상기 제1꼭지점(A)과 상기 제2꼭지점(B)을 잇는 제1선분; 상기 제2꼭지점(B)과 상기 제3꼭지점(C)을 잇는 제2선분; 상기 제3꼭지점(C)과 상기 제4꼭지점(D)을 잇는 제3선분; 및 상기 제4꼭지점(D)과 상기 제1꼭지점(A)을 잇는 제4선분을 포함하며,
    상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인이 상기 제1차 곡면 판재의 꼭지점을 연결하는 가상의 라인인 경우, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인과 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인은 동일하고,
    상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인이, 선분의 라인을 따라 위치하는 가상의 라인인 경우, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인과 상기 제1차 곡면 판재의 최대 변형 라인은 수직한 것을 특징으로 하는 판재의 곡률 측정 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1차 곡면 판재의 복수개의 좌표값을 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재의 임의의 1점에서의 곡률을 측정하는 단계는,
    상기 제1차 곡면 판재의 복수개의 좌표값을 기준으로, 상기 제1차 곡면 판재 중, 임의의 3점을 선정하는 단계; 및 상기 임의의 3점에 의해 구성되는 둔각 삼각형에서의 둔각의 각도를 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 제1차 곡면 판재 중, 임의의 3점을 선정하는 것은, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인과 동일한 방향에 위치하는 임의의 3점을 선정하는 것을 특징으로 하는 판재의 곡률 측정 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 임의의 3점은, P1(x1, y1, z1), P2(x2, y2, z2), P3(x3, y3, z3)의 세 꼭지점을 구성하고,
    상기 P1(x1, y1, z1), P2(x2, y2, z2), P3(x3, y3, z3)의 임의의 3점 중, 상기 P2(x2, y2, z2)를, 상기 제1차 곡면 판재의 가열 방향 기준 라인 상에 위치하는 중간지점이라고 가정하고, P1(x1, y1, z1)로부터 P2(x2, y2, z2)까지의 선분의 길이를 b, P2(x2, y2, z2)로부터 P3(x3, y3, z3)까지의 선분의 길이를 c, P3(x3, y3, z3)로부터 P1(x1, y1, z1)까지의 선분의 길이를 a라고 가정하고, 상기 P2(x2, y2, z2)에서의 내각을 θ라고 가정시, 상기 P2(x2, y2, z2)에서의 내각 θ는 다음의 수학식 1인 것을 특징으로 하는 판재의 곡률 측정 방법.
    Figure 112023030476728-pat00003
    ... 수학식 1
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 P1(x1, y1, z1)로부터 상기 P2(x2, y2, z2)까지의 선분의 길이 b는, 상기 P1(x1, y1, z1) 및 상기 P2(x2, y2, z2)의 Z축 좌표값을 기준으로 선분의 길이를 측정하고, 또한, 상기 P2(x2, y2, z2)로부터 상기 P3(x3, y3, z3)까지의 선분의 길이 c는, 상기 P2(x2, y2, z2) 및 상기 P3(x3, y3, z3)의 Z축 좌표값을 기준으로 선분의 길이를 측정하며, 또한, 상기 P3(x3, y3, z3)로부터 상기 P1(x1, y1, z1)까지의 선분의 길이 a는 상기 P3(x3, y3, z3) 및 상기 P1(x1, y1, z1)의 Z 축 좌표값을 기준으로 선분의 길이를 측정하는 것을 특징으로 하는 판재의 곡률 측정 방법.


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