KR20050111552A - 선각부재 자동 마킹 및 절단 장치 - Google Patents

선각부재 자동 마킹 및 절단 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강재를 이송하는 컨베이어와, 이송된 강재에 선각부재 정보를 마킹하는 마킹부와, 마킹작업이 종료된 강재를 절단하는 절단부와, 이들 동작을 제어하는 제어부로 구성되되; 상기 컨베이어는 강재를 마킹 및 절단 작업이 이루어질 소정위치까지 이송한 다음 일시 정지하고 마킹과 절단 작업이 종료되면 다음 작업 위치로 이송하게 구성되고; 상기 마킹부는 잉크제트 노즐과, 잉크제트 노즐 고정블럭과, 잉크제트 노즐 고정블럭이 설치되고 고정블럭을 상하방향(Z축방향)으로 이송시켜 노즐 높낮이를 조정할 수 있는 이송수단이 구성된 이송블럭과, 이송블럭이 설치되고 이송블럭을 컨베이어를 가로지르는 방향(Y축방향)으로 이송시킬 수 있는 이송수단이 구성된 수평프레임 및 수평프레임 양측에 일체로 결합되어있는 두 개의 수직프레임으로 이루어지되 상기 수직프레임은 컨베이어 양측면의 설치대에 구성된 이송수단에 의하여 컨베이어 이송방향(X축방향)으로 이송되는 갠트리형(gantry type) 프레임으로 구성되고; 상기 절단부는 절단헤드와, 절단헤드 고정블럭과, 절단헤드 고정블럭이 설치되고 고정블럭을 상하방향(Z축방향)으로 이송시켜 절단헤드 높낮이를 조정할 수 있는 이송수단이 구성된 이송블럭과, 이송블럭이 설치되고 이송블럭을 컨베이어를 가로지르는 방향(Y축방향)으로 이송시킬 수 있는 이송수단이 구성된 수평프레임 및 수직프레임 양측에 일체로 결합되어있는 두 개의 수직프레임으로 이루어지되 상기 수직프레임은 컨베이어 양측면의 설치대에 구성된 이송수단에 의하여 컨베이어 이송방향(X축방향)으로 이송되는 갠트리형(gantry type) 프레임으로 구성된; 것이 특징인 선각부재 자동 마킹 및 절단 장치에 관한 것이다.

Description

선각부재 자동 마킹 및 절단 장치{Marking and cutting equipment}
일반적인 선박의 건조기술은, 강재를 절단하여 선체 일부의 모양에 맞도록 접고 굽혀 만든 선각부재를 조립공장에서 조립 결합하여 블럭으로 만든 후, 블럭들을 도크 안에서 조립 결합해 선박을 건조하게 된다.
선박건조의 최초 작업은 가공공장에서 시작되는 강재전처리작업, 강재절단, 성형작업을 통하여 선각부재를 제작하는 작업으로, 철판을 잘라서 선체 일부의 모양에 맞도록 접고 굽혀 도면과 같이 제작하게 된다. 다음은 소조립공장에서 크기가 작은 몇 개의 선각부재를 서로 결합시키는 작업을 하며, 이것들은 대조립공장으로 넘어가 높이가 16ｍ까지 되는 블럭의 일부가 된다. 이와같은 작업을 거쳐 40ｔ 정도의 무게가 되는 블럭단위로 만든 다음 도크 안에서 탑재 조립해 선박 한 척을 완성하게 된다. 또한, 블럭의 형상에 따라 적합한 공장에서 가장 효율적인 공법으로 만들어서 완성된 블럭은 도장공장에서 도장을 하고 탑재기간을 줄이기 위해 크레인이 들어올릴 수 있는 범위까지 2 내지 3개의 블럭을 결합하기도 한다. 도크 안에서 블럭을 탑재하고 용접하여 선체가 완성되면 도크 속에 바닷물을 넣어 배를 띄우게 된다.
이와 같은 선박 건조 기술에 있어서, 강재를 절단하여 선각부재를 만드는 선각가공 공정 전후에 선각정보를 선각부재에 마킹하는 과정이 필요하게 되는데, 종래에는 마킹작업 수행을 위해 설계실에서 제공한 도면을 장비 운전자가 판독하여 이해한 후 절단장비 가동 중 강재위에 부재별로 수작업으로 마킹작업을 실시함으로서 다량의 공수 및 비용이 소비되었고, 고가의 절단장비의 효율을 떨어뜨리고 부재정보의 오 게재로 인하여 생산라인에 혼란을 초래하는 등 많은 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 선각부재의 절단작업과 마킹작업을 동일 생산라인에서 자동으로 수행하는 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 선각부재 자동 마킹 및 절단 장치는, 크게 강재를 이송하는 컨베이어와, 이송된 강재에 선각부재 정보를 마킹하는 마킹부와, 마킹작업이 종료된 강재를 절단하는 절단부와, 이들 동작을 제어하는 제어부로 구성된다.
상기 컨베이어는 강재를 마킹 및 절단작업이 이루어질 소정위치까지 이송한 다음 일시 정지하고 마킹과 절단작업이 종료되면 다음 작업 위치로 이송하게 구성된다.
상기 마킹부는 잉크제트 노즐과, 잉크제트 노즐 고정블럭과, 잉크제트 노즐 고정블럭이 설치되고 고정블럭을 상하방향(Z축방향)으로 이송시켜 노즐 높낮이를 조정할 수 있는 이송수단이 구성된 이송블럭과, 이송블럭이 설치되고 이송블럭을 컨베이어를 가로지르는 방향(Y축방향)으로 이송시킬 수 있는 이송수단이 구성된 수평프레임 및 수평프레임 양측에 일체로 결합되어있는 두 개의 수직프레임으로 이루어지되 상기 수직프레임은 컨베이어 양측면의 설치대에 구성된 이송수단에 의하여 컨베이어 이송방향(X축방향)으로 이송되는 갠트리형(gantry type) 프레임으로 구성된다.
상기 절단부는 절단헤드와, 절단헤드 고정블럭과, 절단헤드 고정블럭이 설치되고 고정블럭을 상하방향(Z축방향)으로 이송시켜 절단헤드 높낮이를 조정할 수 있는 이송수단이 구성된 이송블럭과, 이송블럭이 설치되고 이송블럭을 컨베이어를 가로지르는 방향(Y축방향)으로 이송시킬 수 있는 이송수단이 구성된 수평프레임 및 수직프레임 양측에 일체로 결합되어있는 두 개의 수직프레임으로 이루어지되 상기 수직프레임은 컨베이어 양측면의 설치대에 구성된 이송수단에 의하여 컨베이어 이송방향(X축방향)으로 이송되는 갠트리형(gantry type) 프레임으로 구성된 것으로, 잉크제트 노즐 대신에 절단헤드가 설치된 것을 제외하면 전체적 구성이 마킹부와 극히 유사하게 구성된다.
상기 이송수단은 스크류나사와, 스크류나사를 회전시키는 구동모터와, 스크류나사에 대응하여 피이송물(이송대상이 되는 것으로 이송블럭과 수평프레임의 관계에서 살펴보면 이송블럭은 피이송물이 되고 수평프레임은 고정물이 되며, 같은 의미에서 고정블럭은 피이송물 이송블럭은 고정물이 되고, 프레임은 피이송물 설치대는 고정물이 된다.)에 구성된 너트부로 구성되며, 가이드블럭과 가이드레일을 피이송물과 고정물에 각각 설치할 수 있다.
상기와 같은 이송수단은 당업자에 의하여 공연히 실시되고 있는 일반적인 기술이며, 또한 스크류나사와 너트부 대신에 레크기어와 피니언 기어를 사용하는 것과 같이 여러가지 형태의 이송수단이 공연히 실시되고 있다.
본 발명에 있어서, 마킹작업과 절단작업은 컨베이어 위의 정지상태에 있는 강재를 대상으로 이루어지는 작업으로서, 컨베이어에 의하여 이송되는 강재가 마킹작업과 절단작업이 이루어질 소정의 위치로 이송되면 컨베이어의 작동을 일시 멈추기 위하여, 강재의 위치를 감지하는 센서를 컨베이어 일측에 설치하고 센서 감지 신호에 따라 제어부에서 컨베이어 작동을 제어한다.
상기와 같은 본 발명의 선각부재 자동 마킹 및 절단 장치를 제시된 도면과 함께 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 선각부재 자동 마킹 및 절단 장치의 사시도이고, 도 2는 마킹부의 부분상세도이며, 도 3은 절단부의 부분상세도이다.
본 발명의 선각부재 자동 마킹 및 절단 장치는, 도면에 도시된 바와 같이, 강재(10)를 이송하는 컨베이어(20)와, 이송된 강재(10)에 선각부재 정보를 마킹하는 마킹부(30)와, 마킹작업이 종료된 강재(10)를 절단하는 절단부(40)와, 이들 동작을 제어하는 제어부(50)로 구성되되; 상기 컨베이어(20)는 강재(10)를 마킹 및 절단 작업이 이루어질 소정위치까지 이송한 다음 일시 정지하고, 마킹과 절단작업이 종료되면 다음 위치로 이송하게 구성되고; 상기 마킹부(30)는 잉크제트 노즐(31)과, 잉크제트 노즐 고정블럭(32)과, 잉크제트 노즐 고정블럭(32)이 설치되고 고정블럭(32)을 상하방향(Z축방향)으로 이송시켜 잉크제트 노즐(31) 높낮이를 조정할 수 있는 이송수단이 구성된 이송블럭(33)과, 이송블럭(33)이 설치되고 이송블럭(33)을 컨베이어(20)를 가로지르는 방향(Y축방향)으로 이송시킬 수 있는 이송수단이 구성된 수평프레임(34) 및 수평프레임(34) 양측에 일체로 결합되어있는 두 개의 수직프레임(35)으로 이루어지되 상기 수직프레임(35)은 컨베이어(20) 양측면의 설치대(60)에 구성된 이송수단에 의하여 컨베이어(20) 이송방향(X축방향)으로 이송되는 갠트리형(gantry type) 프레임으로 구성되고; 상기 절단부(40)는 절단헤드(41)와, 절단헤드 고정블럭(32')과, 절단헤드 고정블럭(32')이 설치되고 고정블럭(32')을 상하방향(Z축방향)으로 이송시켜 절단헤드(41) 높낮이를 조정할 수 있는 이송수단이 구성된 이송블럭(33')과, 이송블럭(33')이 설치되고 이송블럭(33')을 컨베이어(20)를 가로지르는 방향(Y축방향)으로 이송시킬 수 있는 이송수단이 구성된 수평프레임(34') 및 수평프레임(34') 양측에 일체로 결합되어있는 두 개의 수직프레임(35')으로 이루어지되 상기 수직프레임(35')은 컨베이어(20) 양측면의 설치대(60)에 구성된 이송수단에 의하여 컨베이어(20) 이송방향(X축방향)으로 이송되는 갠트리형(gantry type) 프레임으로 구성된; 것이 특징인 선각부재 자동 마킹 및 절단 장치이다.
상기 컨베이어(20)는 구동 모터, 컨베이어 롤러 등을 사용하여 강재(10)를 원하는 위치로 이송하는 것인데, 본 발명에서는 강재(10)를 마킹 및 절단 작업이 이루어질 위치까지 이송한 다음 일시 정지하고, 마킹과 절단 작업이 종료되면 다음 작업 위치로 이송되도록 구성된다.
본 발명에 있어서, 상기 잉크제트 노즐(31)은 잉크가 분사되는 구멍이 한 개인 단노즐이 사용되며, 상기 단노즐은 잉크분사구멍 입구부에 전기장을 발생시키는 장치가 있어서 전기장의 변화로 잉크가 분사되는 각도를 제어하여 문자나 숫자 간단한 도형 등을 마킹하는 것이 가능한 것으로서, 외부에 별도로 설치된 잉크공급장치(미도시)에서 잉크가 공급되는 것인 바, 이와 같은 잉크제트 노즐(31)과 잉크공급장치는 당업자에 의하여 공연히 실시되고 있는 공지의 기술이며, 상기 단노즐 외에도 잉크 분사 구멍이 다수인 여러 가지 잉크제트 노즐이 있다.
상기 단노즐은 강재의 마킹면과 노즐 사이의 거리 즉 노즐의 높이 변화로 마킹되는 문자나 숫자 등의 크기를 여러 가지로 얻을 수 있는 장점이 있다.
상기 이송수단은 스크류나사(90)와 스크류나사를 회전시키는 구동모터(80")와 스크류나사에 대응하여 피이송물에 구성된 너트부(미도시)로 구성되거나, 레크기어(70)와 피니언기어(미도시)및 피니언기어를 회전시키는 구동모터(80)로 구성될 수 있다.
본 발명에서 특히 상기 마킹부(30)와 절단부(40)의 갠트리형 프레임 이송수단은 설치대(60)의 상부면에 설치된 레크기어(70)와, 갠트리형 프레임의 수직프레임 하단부에 설치된 피니언기어(미도시) 및 피니언기어를 회전시키는 구동모터(80)로 구성되어, 마킹부(30)와 절단부(40)의 작동이 개별적으로 제어된다.
상기 컨베이어(20)에 의하여 이송되는 강재(10)가 마킹작업과 절단작업이 이루어질 소정의 위치로 이송되면 컨베이어(20)의 작동을 일시 멈추기 위하여, 강재(10)의 위치를 감지하는 센서(100)를 컨베이어(20) 일측에 설치하고, 센서 감지 신호에 따라 제어부(50)에서 컨베이어(20)의 작동을 제어할 수 있다.
상기 구동모터(80, 80")는 제어부(50)의 전기적 신호에 의하여 회전속도나 회전방향이 가변되는 모터이다.
상기와 같이 구성된 마킹부(30)는 제어부(50)에서 입력된 프로그램에 따라 구동모터의 회전속도나 회전반경을 제어하여 결과적으로 잉크제트 노즐(31)의 X-Y-Z축 운동을 소망하는 경로와 속도로 이동하는 것이 가능케 되는 데, 이 때 잉크제트 노즐(31)로부터 분사되는 잉크를 적정위치에서 분사하여 원하는 문자나 선, 즉 선각부재 정보를 강재의 소망하는 위치에 마킹하게 된다.
상기 절단헤드(41)는 절단방법에 따라 달라지는 것으로, 가스절단 노즐이나 워터제트 노즐 또는 레이저절단용 헤드 중 어느 하나이다.
상기 제어부(50)는 기능을 분산 처리하는 마이크로프로세서와, 모니터, 키보드와 같은 입력장치와, 컨베이어 구동모터(미도시)와 마킹부(30) 및 절단부(40)에 설치된 구동모터들의 제어프로그램과, 잉크제트 노즐(31)의 잉크분사를 제어하는 프로그램을 포함하여 구성되며, 사용의 편의성과 인터페이스(interface)의 효율성을 고려하여 IBM-PC 호환이 되는 외부 컴퓨터를 호스트 컴퓨터(host computer)로 접촉할 수 있는 인터페이스를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 선각부재 자동 마킹 및 절단 장치를 사용하여 강재에 선각부재 정보를 마킹하고 절단하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
강재(10)가 이송되는 컨베이어(20) 일측에 설치된 센서(100)와 제어부(50)의 전기적 신호에 따라 강재(10)가 마킹작업과 절단작업이 이루어질 정위치에 정지상태로 놓이게 되면, 제어(50)부에서 사전에 입력된 프로그램에 따라 마킹부(30)의 잉크제트 노즐(31)을 마킹하고자 하는 위치로 이동시키고 잉크제트 노즐(31)로부터 잉크를 분사하여 강재(10)에 선각부재 정보인 선과 문자 등을 마킹한다.
이 때 선과 문자를 구분하여 모든 문자를 먼저 마킹한 다음 선을 마킹하거나 반대로 모든 선을 마킹한 다음 문자를 마킹하는 것이 바람직한 데, 이는 본 발명의 잉크제트 노즐(31)의 특성과 관계되는 것으로 일반적으로 선은 노즐의 상하(Z축방향) 이동없이 X-Y축 이동으로 마킹하지만, 다양한 크기인 문자나 숫자의 마킹은 노즐의 상하(Z축방향)이동과 X-Y축 이동이 필요하기 때문이다.
마킹작업이 완료되면 마킹부(30)는 절단작업을 방해하지 않도록 한 쪽 구석에 정위치하게 되고, 절단부(40)의 절단헤드(41)를 절단하고자 하는 위치로 이동시켜 절단작업을 수행한다.
물론 마킹작업 시에는 절단부(40)가 마킹작업을 방해하지 않도록 마킹작업이 이루어지는 반대쪽 구석에 정위치하고, 절단작업 시에는 마킹부(30)가 절단작업을 방해하지 않는 또다른 구석에 정위치하는 것은 당연하다.
마킹과 절단작업이 종료되면 제어부(50)의 전기적 신호에 의하여 다시 컨베이어(20)가 작동하여 마킹과 절단작업이 끝난 선각부재를 다음 공정을 위하여 이송시킴과 동시에 또다른 강재가 이송되어져 작업이 반복된다.
상기와 같은 본 발명은, 선각부재의 마킹작업과 절단작업을 동일 라인에서 자동화된 장치로 일괄적으로 수행하는 것이 가능하여 선각부재에 마킹된 선각부재에 마킹된 선각정보의 오 게재가 없고, 선각부재 정보 마킹의 수작업으로 인한 작업시간의 낭비와 과다인력 투입을 줄일 수 있어 비용이 감소되고, 장치의 효율이 증가하여 생산성이 향상되고, 마킹작업과 절단작업에 속도가 향상되어 공기를 단축할 수 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명의 선각부재 자동 마킹 및 절단 장치의 사시도.
도 2는 마킹부의 부분상세도.
도 3은 절단부의 부분상세도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 강재 20 : 컨베이어
30 : 마킹부 31 : 잉크제트 노즐
32, 32' : 고정블럭 33, 33' : 이송블럭
34, 34' : 수평프레임 35, 35' : 수직프레임
40 : 절단부 41 : 절단헤드
50 : 제어부 60 : 설치대
70 : 레크기어 80, 80" : 구동모터
90 : 스크류나사 91 : 가이드레일
92 : 가이드블럭 100 : 센서

Claims (4)

  1. 강재를 이송하는 컨베이어와, 이송된 강재에 선각부재 정보를 마킹하는 마킹부와, 마킹작업이 종료된 강재를 절단하는 절단부와, 이들 동작을 제어하는 제어부로 구성되되;
    상기 컨베이어는 강재를 마킹 및 절단 작업이 이루어질 소정위치까지 이송한 다음 일시 정지하고 마킹과 절단 작업이 종료되면 다음 작업 위치로 이송하게 구성되고;
    상기 마킹부는 잉크제트 노즐과, 잉크제트 노즐 고정블럭과, 잉크제트 노즐 고정블럭이 설치되고 고정블럭을 상하방향(Z축방향)으로 이송시켜 노즐 높낮이를 조정할 수 있는 이송수단이 구성된 이송블럭과, 이송블럭이 설치되고 이송블럭을 컨베이어를 가로지르는 방향(Y축방향)으로 이송시킬 수 있는 이송수단이 구성된 수평프레임 및 수평프레임 양측에 일체로 결합되어있는 두 개의 수직프레임으로 이루어지되 상기 수직프레임은 컨베이어 양측면의 설치대에 구성된 이송수단에 의하여 컨베이어 이송방향(X축방향)으로 이송되는 갠트리형(gantry type) 프레임으로 구성되고;
    상기 절단부는 절단헤드와, 절단헤드 고정블럭과, 절단헤드 고정블럭이 설치되고 고정블럭을 상하방향(Z축방향)으로 이송시켜 절단헤드 높낮이를 조정할 수 있는 이송수단이 구성된 이송블럭과, 이송블럭이 설치되고 이송블럭을 컨베이어를 가로지르는 방향(Y축방향)으로 이송시킬 수 있는 이송수단이 구성된 수평프레임 및 수직프레임 양측에 일체로 결합되어있는 두 개의 수직프레임으로 이루어지되 상기 수직프레임은 컨베이어 양측면의 설치대에 구성된 이송수단에 의하여 컨베이어 이송방향(X축방향)으로 이송되는 갠트리형(gantry type) 프레임으로 구성된; 것이 특징인 선각부재 자동 마킹 및 절단 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 마킹부와 절단부의 갠트리형 프레임의 이송수단은 양측면 설치대의 상부면에 설치된 레크기어와, 갠트리형 프레임의 양쪽 수직프레임의 하단부에 설치된 피니언기어와, 피니언기어를 회전시키는 구동모터로 구성된 것이 특징인 선각부재 자동 마킹 및 절단 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 이송되는 강재가 마킹작업과 절단작업이 이루어질 소정의 위치로 이송되면 컨베이어의 작동을 일시 멈추기 위하여, 강재의 위치를 감지하는 센서를 컨베이어 일측에 설치하고, 센서 감지 신호에 따라 제어부에서 컨베이어의 작동을 정지시키는 것이 특징인 선각부재 자동 마킹 및 절단 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 절단헤드는 가스절단 노즐이나 워터제트 노즐 또는 레이저절단용 헤드 중 어느 하나인 것이 특징인 선각부재 자동 마킹 및 절단 장치.
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