KR102660323B1 - 선박용 알루미늄 환창 수밀성 강화 및 생산성 향상을 위한 하부 흡착 방식의 조립체 자동조립 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박용 알루미늄 환창 수밀성 강화 및 생산성 향상을 위한 하부 흡착 방식의 조립체 자동조립 장치에 관한 것이다.
종래 알루미늄 환창을 제조하는 과정 중 조립과정은 압력을 가하여 조립하는 것으로, 통상 수작업으로 수행됨으로 인해 일정한 압력이 유지되지 못한 상태로 조립되는 문제점이 있던 것을 극복하기 위하여 안출된 본 발명은, 하부 압착방식을 이용하여 압력의 일정한 제공이 가능하도록 하여, 환창의 품질을 향상시킬 수 있도록 하는, 선박용 알루미늄 환창 수밀성 강화 및 생산성 향상을 위한 하부 흡착 방식의 조립체 자동조립 장치에 관한 것이다.
한편 본 특허는 다음과 같은 지원사업으로 출원하는 특허임.
[과제고유번호] J23001-07
[부처명] 전라남도
[연구관리 전문기관]전남테크노파크
[연구사업명] 전남 소재부품뿌리산업 연구개발대행 원스톱 지원사업
[연구과제명] 선박용 알루미늄 환창 수밀성 강화 및 생산성 향상을 위한 하부 흡착식 Glass Retaining Ring 조립 자동화 시스템 개발
[주관기관] ㈜대양알루미늄
[연구기간] 2023. 7. 1. ~ 2024. 6. 30.
[기여율] 10/10
- 이 특허는 2023년 전라남도와 전남테크노파크의 전남 소재?부품?뿌리산업 연구개발대행 원스톱 지원사업의 지원을 받아 수행된 연구임.(“This paper has been written with the support of Jeollannam-do (‘2023 R&D supporting program’ operated by Jeonnam Technopark)).

Description

선박용 알루미늄 환창 수밀성 강화 및 생산성 향상을 위한 하부 흡착 방식의 조립체 자동조립 장치{Automatic assembly of lower adsorption type assembly for strengthening watertightness and productivity improvement of marine aluminum ventilation}

본 발명은 선박용 알루미늄 환창 수밀성 강화 및 생산성 향상을 위한 하부 흡착 방식의 조립체 자동조립 장치에 관한 것이다.

종래 알루미늄 환창을 제조하는 과정 중 조립과정은 압력을 가하여 조립하는 것으로, 통상 수작업으로 수행됨으로 인해 일정한 압력이 유지되지 못한 상태로 조립되는 문제점이 있던 것을 극복하기 위하여 안출된 본 발명은, 하부 압착방식을 이용하여 압력의 일정한 제공이 가능하도록 하여, 환창의 품질을 향상시킬 수 있도록 하는, 선박용 알루미늄 환창 수밀성 강화 및 생산성 향상을 위한 하부 흡착 방식의 조립체 자동조립 장치에 관한 것이다.

선박용 기자재는 선박 발주량과 관련 있으며, IMO 환경규제 강화 및 노후선박 증가로 관련 수요가 증가 추세에 있다. 선박은 육상의 다른 운송수단에 비하여 내구성, 내식성, 안전성 등이 요구되며 선급협회 등을 통하여 엄격한 품질검사가 이루어지는 산업이다.

투입되는 기자재별 소요량이 적고 선종 등에 따라 기자재가 다양하여 표준화가 어려워 개별 주문형태 수주하며, 1개의 선박기자재업체가 다수의 조선업체와 동시거래하는 경우가 많은 실정이다.

기술적 측면에서, 조산선업 패러다임은 친환경·스마트선박 등 미래 유망 선박 상용화가 됨에 따라 국내 조선업 내 기술선점 및 수주경쟁력에 맞는 생산역량 확보를 위한 기술개발 필요성 증대 및 관련 선박 생산·공정 효율화 기술개발 추진 계획 중이다.

조선산업은 타 산업과 달리 고객(선주)별로 선박 주문 규격이 매우 상이하여 제조공정 표준화 및 자동화(로봇)의 적용이 상대적으로 어려워 타 제조산업에 비해 공정별 자동화 기술 적용 정도가 낮다.

중소형 조선소의 경우 연구인력 및 자금 부족으로 제조공정 일부 혹은 전체를 수작업에 의존하고 있으며, 전시적인 공유 기술이 부재하여 각종 조립공정에서 자동 측정/센싱 등 아날로그적 방식으로 진행되고 있다.

글로벌 조선산업은 4차 산업혁명의 핵심기술이 조선소의 생산현장에 적용 가능토록 제조혁신 엔지니어링 기술개발 진행 중으로, 기존 경험과 장비의 기계화, 자동화를 넘어 ICT 기술과 빅데이터 기술을 활용한 자동화, 연결화가 추구되고 있는 실정이다.

국내 대형조선소 중심으로 생산성 향상을 위한 생산공정별 생산자동화 시스템 도입 및개발 중이나, 조선해양 관련 R&D 80% 이상 선박 또는 기자재 설계 기술에 집중되어 `10년 이후 지원된 400여개 R&D 중 생산자동화, 효율성 향상과 관련된 R&D는 전체 7% 수준이다.

조선산업의 핵심 경쟁력인 생산성 향상을 위해 경쟁상대국(중국, 일본, 유럽 등)은 이미 다양한 정부지원을 통해 선박 제조공정의 스마트화를 진행 중이다.

선박 내 조립공정은 R&D 인력을 보유하고 있는 국내 대형조선소를 중심으로 자체 기술개발 노력이 이뤄지고 있고 일부자동화 장치 개발에 성공하였으나, 장비가 제품을 인식하고 자율적으로 작업을 수행하는 부분에 대한 기술 고도화가 필요한 실정이다.

이 중 선박용 창호에 대하여 살펴보면, 선박용 창호는 크게 각창과 환창으로 분류되며, 적용 소재로는 선박건조 시 주된 재료인 스틸(Steel)과 알루미늄(Aluminum)으로 나뉘나 대부분 알루미늄을 사용하여 제조 중이다.

각창	환창

선박용 알루미늄 환창은 주물 소재로 입고되어 약 8가지 단계의 공정을 필요로 하며, 가공공정 전반이 100% 수작업으로 이루어지고 있는 실정이다.

상기 8가지 단계의 공정이란, 주물소재입고, 선반, 밀링, 레디알, 드릴가공, 연마, 피막처리, 조립 및 수압테스트 등으로서, 이 중 중요공정은 ‘선반’, ‘밀링’, ‘조립’ 으로, 특히 ‘조립’ 공정은 적정한 공압 표준화가 요구되는 공정으로 이는 해상악화에 의해 해수가 선체내로 유입을 막는 중요 제조 공정이다.

※ 환창 기초 가공 공정별 예시(맨 하측은 조립)

이때, 기존 환창 제작 내 유리 조립공정은 유리에 유압으로 압력을 가하고, 조립 과정을 수작업으로 진행하여 압력이 일정하게 유지되지 못한 상태에서 조립되는 등의 문제점을 가지고 있다.

압력의 일정함을 지키지 못하는 것은, 결국 환창의 품질을 좌우하기 때문에, 국내 조선업 알루미늄 환창 제조공정 효율성을 위한 환창의 품질을 좌우하는 ‘조립’ 공정 내 하부 압착 방식을 이용한 환창 유리틀 자동조립 시스템을 개발하고자 한다.

각창에 관련하여서는, 등록특허공보 제10-2568016호의 자동용접이 가능한 알루미늄 각창 자동생산 장치(선행기술 1)가, 등록특허공보 제10-2613561호에는 알루미늄 각창 자동생산기의 클램핑 구조(선행기술 2)이 기재되어 있다.

선행기술 1은, 자동용접이 가능한 알루미늄 각창 자동생산 장치에 관한 것으로서, 360° 턴오버 방식으로 알루미늄 각창을 자동으로 용접할 수 있도록 구성됨으로써, 선박용 알루미늄 각창의 종래 수동용접 공정을 자동으로 수행할 수 있는 순수 국내 기술력을 확보할 수 있는, 자동용접이 가능한 알루미늄 각창 자동생산 장치에 관한 것이다. 본 발명은 종래 수동용접 고정을 자동화함에 따라, 작업에 따른 공수절감과, 공정 간소화 등의 효과를 도출하여, 단순작업에 인력이 투입되는 것을 방지하여 노동력을 절감할 수 있어서 기업의 생산성 향상을 도모할 수 있는 장점을 가지는, 자동용접이 가능한 알루미늄 각창 자동생산 장치에 관한 것이다.

또한 선행기술 2는, 선박용 알루미늄 각창의 종래 수동용접 공정을 자동으로 수행할 수 있는 순수 국내 기술력을 확보할 수 있는 알루미늄 각창 자동생산기를 구성함에 있어서, 자동생산기의 알루미늄 각창을 고정하기 위한 클램핑 구조를 제공할 수 있는, 알루미늄 각창 자동생산기의 클램핑 구조에 관한 것이다.

이처럼 각창에 관련된 조립 기술은 다수 기재되어 있으나, 환창에 대한 조립 기술은 부족한 실정이다.

다만, 환창에 대해서는, 등록실용신안공보 제20-0449361호의 자유 개폐식 원형창문(선행기술 3)과, 등록실용신안공보 제20-0123458호의 원형창문의 개폐장치(선행기술 4)가 기재되어 있다.

선행기술 3은, 다양한 방식으로의 회전개폐를 이뤄 시시각각 독특한 심미감을 연출할 수 있으면서도 실내환기 및 비상시의 대피통로와 방범창의 용도로써 활용가능한 자유 개폐식 원형창문에 관한 것이다.

부연하면 둘 이상의 회전창과 창틀의 조합구조로 이루어진 통상의 원형창문에 있어서, 상기 회전창들의 동일 외주면 일측부에 맞물림 결합상태에서 각각의 상기 회전창을 개별로 회동시켜 개방 및 밀폐하기 위한 개폐장치와; 상기 창틀의 단부 일측에 수직하게 수용조립된 채로 상기 회전창의 회동을 불가하게 제동시켜 폐쇄하기 위한 회동제어장치;를 더 포함하여 구성되되, 상기 개폐장치는, 상기 창틀의 일측단에 조립구성되되, 별도의 구동모터에 의해 자전하게 된 드럼형 힌지축과, 상기 드럼형 힌지축과의 연계조립 및 상기 회전창들과의 연결결합으로 창문의 자유 개방 및 밀폐를 위한 개별 회동을 이루는 다수의 회동림과, 상기 회동림 각각이 상기 드럼형 힌지축과 개별로 연계 회전토록 하기 위한 매개수단과, 상기 매개수단을 내부에 끼움결합한 채로 상기 다수의 회동림의 각 내경면에 맞춤 삽입되어 상기 드럼형 힌지축과 연계회동케 하기 위한 다수개의 링기어와, 상기 창틀의 전,후방단 일측부에 상기 드럼형 힌지축의 양 선단이 밀착된 상태에서 원활한 회동이 가능토록 하는 복수의 지지베어링과, 상기 매개수단의 지지고정을 위한 다수의 절개수용홈이 형성된 마감캡과, 그리고, 상기 마감캡을 상기 창틀의 일단면에 조립부착하기 위한 캡고정링으로 구성된다.

선행기술 4는, 원형창문의 개폐장치에 관한 것으로서, 종래의 원형창문은 알루미늄제등의 금속창문틀에 투명유리를 고정시켜서 된 것이므로 이는 전혀 개폐시킬 수 없어 실내의 공기를 환기시킬 수 없는등의 불편이 따르게 되어 창문으로서의 목적을 충분히 달성시킬 수 없는 결점이 있었다. 이를 극복하기 위해 알루미늄으로 된 원형의 창문지지틀에는 핸들의 톱니축과 연동되는 한쌍의 기어를 유착하고 반원투명유리를 끼워 고정한 알루미늄제의 창문틀에는 고무제등으로 된 톱니가이판을 고정하여 기어와 이맞춤시키고 한쌍의 반원투명유리는 서로 축으로 유착하여 핸들을 간단히 회전시켜 한쌍의 문을 개폐시킬 수 있도록 한 것으로서, 원형창문의 용도로 사용되는 것이다.

이처럼 원형창문에 대한 구조적인 기술이 개발되고는 있으나, 조립을 위한 기술은 개발되지 않은 실정이다.

등록특허공보 제10-2568016호(2023.08.13. 등록) 등록특허공보 제10-2613561호(2023.12.08. 등록) 등록실용신안공보 제20-0449361호(2010.06.28. 등록) 등록실용신안공보 제20-0123458호(1998.05.26. 등록)

종래 알루미늄 환창을 제조하는 과정 중 조립과정은 압력을 가하여 조립하는 것으로, 통상 수작업으로 수행됨으로 인해 일정한 압력이 유지되지 못한 상태로 조립되는 문제점이 있던 것을 극복하기 위한 본 발명의 목적은, 하부 압착방식을 이용하여 압력의 일정한 제공이 가능하도록 하여, 환창의 품질을 향상시킬 수 있도록 하는, 선박용 알루미늄 환창 수밀성 강화 및 생산성 향상을 위한 하부 흡착 방식의 조립체 자동조립 장치를 제공하는데 있다.

상술된 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로 본 발명에 따른 선박용 알루미늄 환창 수밀성 강화 및 생산성 향상을 위한 하부 흡착 방식의 조립체 자동조립 장치는, 상부 일측에 환창조립체를 고정하기 위한 고정판이 구성된 지그베이스와;

상기 지그베이스의 다른 일측에 구성된 진공발생과 발생된 진공의 조절을 가능하게 하는 진공조절기와;

상기 지그베이스의 또 다른 일측 중 상기 고정판의 하측에 대응되는 위치에서 구성되어 상기 진공조절기와 연결되어 흡착 기능을 수행하는 흡착부;를 포함함으로써,

상기 고정판의 하측에서 흡착을 수행하여 환창조립체를 고정하여, 상기 환창조립체에 균일한 압력을 가하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 지그베이스의 상측으로 '┌'자 방향으로 절곡되어 구성되되, 최상단 단부에 에어실린더가 포함되며, 상기 에어실린더의 로드에 결합되는 단부체를 기준으로,

상기 단부체의 양측방향으로 연장되도록 결합된 2개의 샤프트와;

상기 단부체의 하방으로 결합되어, 상기 고정판에 고정된 환창조립체를 상부에서 가압하는 기능을 수행하는 가압판;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 샤프트에는 가이드블럭이 결합되며, 상기 가이드블럭의 하방으로 가이드가 샤프트에 대해 수직된 방향으로 연장되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 선박용 알루미늄 환창 수밀성 강화 및 생산성 향상을 위한 하부 흡착 방식의 조립체 자동조립 장치는, 알루미늄 환창의 조립 과정에서, 본 발명에 따른 장치를 기반으로 하측에서 흡착하여 압력을 일정하게 유지할 수 있도록 구성함에 따라, 종래 수동으로 이루어짐으로 인해 압력의 일정한 유지가 불가능해, 알루미늄 환창의 품질을 저하시키던 문제점을 극복할 수 있는 장점을 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 선박용 알루미늄 환창 수밀성 강화 및 생산성 향상을 위한 하부 흡착 방식의 조립체 자동조립 장치를 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 선박용 알루미늄 환창 수밀성 강화 및 생산성 향상을 위한 하부 흡착 방식의 조립체 자동조립 장치를 다른 방향에서 나타낸 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

본 발명은 선박용 알루미늄 환창 수밀성 강화 및 생산성 향상을 위한 하부 흡착 방식의 조립체 자동조립 장치에 관한 것이다.

종래 알루미늄 환창을 제조하는 과정 중 조립과정은 압력을 가하여 조립하는 것으로, 통상 수작업으로 수행됨으로 인해 일정한 압력이 유지되지 못한 상태로 조립되는 문제점이 있던 것을 극복하기 위하여 안출된 본 발명은, 하부 압착방식을 이용하여 압력의 일정한 제공이 가능하도록 하여, 환창의 품질을 향상시킬 수 있도록 하는, 선박용 알루미늄 환창 수밀성 강화 및 생산성 향상을 위한 하부 흡착 방식의 조립체 자동조립 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 선박용 알루미늄 환창 수밀성 강화 및 생산성 향상을 위한 하부 흡착 방식의 조립체 자동조립 장치를 나타낸 것이고, 도 2는 도 1의 선박용 알루미늄 환창 수밀성 강화 및 생산성 향상을 위한 하부 흡착 방식의 조립체 자동조립 장치를 다른 방향에서 나타낸 것이다.

첨부된 도면에 따르면, 본 발명의 선박용 알루미늄 환창 수밀성 강화 및 생산성 향상을 위한 하부 흡착 방식의 조립체 자동조립 장치는, 상부 일측에 환창조립체를 고정하기 위한 고정판이 구성된 지그베이스와;

상기 지그베이스의 다른 일측에 구성된 진공발생과 발생된 진공의 조절을 가능하게 하는 진공조절기와;

상기 지그베이스의 또 다른 일측 중 상기 고정판의 하측에 대응되는 위치에서 구성되어 상기 진공조절기와 연결되어 흡착 기능을 수행하는 흡착부;를 포함한다.

또한, 상기 지그베이스의 상측으로 '┌'자 방향으로 절곡되어 구성되되, 최상단 단부에 에어실린더가 포함되며, 상기 에어실린더의 로드에 결합되는 단부체를 기준으로, 상기 단부체의 양측방향으로 연장되도록 결합된 2개의 샤프트와;

상기 단부체의 하방으로 결합되어, 상기 고정판에 고정된 환창조립체를 상부에서 가압하는 기능을 수행하는 가압판;을 더 포함한다.

이때, 상기 샤프트에는 가이드블럭이 결합되며, 상기 가이드블럭의 하방으로 가이드가, 샤프트에 대해 수직된 방향으로 연장되도록 구성되는데, 상기 가이드는 에어실린더의 로드가 하강하여 가압판이 환창조립체를 가압할 때, 하방으로의 조작을 가이드하는 기능을 수행한다.

한편, 가이드블럭에 대하여 아래와 같이 구성할 수도 있다.

가이드블럭은, 샤프트를 기준으로 상측에 위치되는 제1 블럭과; 하측에 위치되는 제2 블럭;이 볼트에 의해 결합된다. 이때 제1 및 제2 블럭의 마주하는 제1 블럭의 하면과 제2 블럭의 상면에는 샤프트가 관통되기 위한 샤프트 홈이 형성된다.

또한, 상기 샤프트 홈의 위치를 피해 볼트가 결합되는 것으로서, 제1 블럭과 제2 블럭 사이에 위치된 볼트의 외면에는 스프링이 결합되도록 한다.

이에 따라, 볼트를 다소 풀음으로써, 가이드블럭이 샤프트로부터 움직일 수 있도록 되고, 볼트를 다소 조임으로써 스프링에 의해 탄성적으로 고정되는 것이다.

또한, 제2 블럭의 하면으로는 홈부가 형성되는데, 상기 홈부에는 가이드의 일부가 내삽되어 결합된다.

이때, 상기 가이드는 제1 가이드와 제2 가이드로 분리되며, 상기 홈부에 내삽되는 것은 제1 가이드이다. 그리고 상기 홈부와 제1 가이드는 일측에 단턱을 구성하여 홈부로부터 제1 가이드가 이탈되는 것을 방지하도록 한다.

또한, 홈부의 일면에서부터 제1 가이드의 일면까지 스프링이 결합됨으로써, 중력에 의해 제1 가이드는 항상 홈부로부터 최대한 노출되었다가, 제1 가이드의 하방에서 가압되는 힘이 발생되면 제1 가이드가 홈부로 내삽되었다가, 가압되는 힘이 제거되면 스프링의 탄성으로 인해 다시 노출되는 것이다.

또한, 상기 제1 가이드의 내부에는 제2 홈부가 형성되며, 상기 제2 홈부에는 제2 가이드가 내삽된다. 즉, 제2 가이드의 외경은 제1 가이드의 제2 홈부의 내경에 대응되는 것이다.

그리고 상기 제2 가이드의 일측 중, 제2 홈부에 내삽되는 단부에는 자석이 구비되며, 제2 홈부에도 체인이나 탄성끈 등으로 연결된 자석이 구비된다.

이때, 제2 가이드 및 제2 홈부 각각에 구성된 자석들 중 어느 1개만 자석으로 구성하고 나머지 1개는 자석에 붙는 금속재질로 구성하여도 무관하다.

따라서, 제2 가이드는 제1 가이드의 제2 홈부 내부로 인출되어 길이 가변이 가능하며, 이에 따라, 가이드는 가이드의 기능은 물론, 가이드가 고정판에 닿았음에도, 가압판이 환창조립체에 닿지 못한 경우, 가압판이 환창조립체에 닿을 수 있도록 가이드의 길이가 일부 조절될 수 있는 것이다.

상술된 바와 같이 구성된, 본 발명에 따른 선박용 알루미늄 환창 수밀성 강화 및 생산성 향상을 위한 하부 흡착 방식의 조립체 자동조립 장치는, 알루미늄 환창의 조립 과정에서, 본 발명에 따른 장치를 기반으로 하측에서 흡착하여 압력을 일정하게 유지할 수 있도록 구성함에 따라, 종래 수동으로 이루어짐으로 인해 압력의 일정한 유지가 불가능해, 알루미늄 환창의 품질을 저하시키던 문제점을 극복할 수 있는 장점을 가진다.

상기에서 도면을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도면의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

Claims (3)

1. 상부 일측에 환창조립체를 고정하기 위한 고정판이 구성된 지그베이스와;
   상기 지그베이스의 다른 일측에 구성된 진공발생과 발생된 진공의 조절을 가능하게 하는 진공조절기와;
   상기 지그베이스의 또 다른 일측 중 상기 고정판의 하측에 대응되는 위치에서 구성되어 상기 진공조절기와 연결되어 흡착 기능을 수행하는 흡착부;를 포함함으로써,
   상기 고정판의 하측에서 흡착을 수행하여 환창조립체를 고정하여, 상기 환창조립체에 균일한 압력을 가하며;
   상기 지그베이스의 상측으로 '┌'자 방향으로 절곡되어 구성되되, 최상단 단부에 에어실린더가 포함되며, 상기 에어실린더의 로드에 결합되는 단부체를 기준으로,
   상기 단부체의 양측방향으로 연장되도록 결합된 2개의 샤프트와;
   상기 단부체의 하방으로 결합되어, 상기 고정판에 고정된 환창조립체를 상부에서 가압하는 기능을 수행하는 가압판을 더 포함하고,
   상기 샤프트에는 가이드블럭이 결합되며, 상기 가이드블럭의 하방으로 가이드가 샤프트에 대해 수직된 방향으로 연장되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 선박용 알루미늄 환창 수밀성 강화 및 생산성 향상을 위한 하부 흡착 방식의 조립체 자동조립 장치.
   
   
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