KR20070009736A - 단조 공정의 최적화를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

단조 프레스의 세로축을 따라 이동하는 피가공물의 단조를 최적화하기 위한 방법 및 장치. 이 방법은 세로축을 따라 피가공물의 제1단부 및 제2단부의 상대적 위치를 탐지하는 단계 및 제1단부와 제2단부 사이의 피가공물의 길이를 계산하는 단계를 포함한다.

단조, 피가공물, 설정지점, 중심선 강화, 스트로크

Description

단조 공정의 최적화를 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR OPTIMIZING FORGING PROCESSES}

단조 프레스의 상부 금형 및 하부 금형 사이에 금속성 피가공물(workpiece)을 성형 및/또는 연신(draw)하기 위해, 특히 대형의 피가공물(예, 발전용 기계를 위한 크랭크 샤프트(crank shaft))의 단조 작업에 관하여, 개방 금형 단조의 이용이 알려져 있다. 단조된 제품의 품질에 관하여 중요한 한 측면은 균일성, 및 품질을 손상시키는 피가공물 내 기공(cavity) 및 기타 함유물을 제거하기 위한 피가공물 코어(core)의 면밀한 단조이다. 중심선의 균일한 강화를 달성하기 위해, 중심선은 피가공물이 전후로 이동하는 방향에 위치하고, 여기서 피가공물의 질량중심을 단조되는 피가공물의 중심선으로 생각한다. "코깅(cogging)"으로 알려진 공정은 결이 거친, 주괴(cast ingot)를 결이 고운 세공된 빌릿(wrought billet)으로 전환시키기 위해 또는 다시 말해 거친 주형 구조를 분쇄시키고 피가공물 내 내부 결함을 강화시키기 위해 이용된다. 많은 단조 공장에서는, 빨갛게 달아오른 피가공물의 대형 단조 작업에 부과되는 다양한 제약때문에, 단조 공정은 사람 조작자에 의해 제어된다. 그러한 공정에서, 조작자는 피가공물의 측면에 밝은 구조로서 나타나는, 최종 단조 처리의 강화 영역을 결정하기 위해 시각적인 검사에 의해 중심선 강화(center line consolidation)를 제어한다. 이후, 조작자는 경험에 의해 중심선 강화를 개선하기 위한, 다음의 코깅 블로우(cogging blow) 또는 "설정지점(setup points)"의 배치를 측량한다.

공정제어에 있어서 조작자에 따른 차이 및 또한 달성될 강화의 품질에 대한 차이가 결과적으로 나타날 수 있으나, 이는 품질관리 및 경제성의 견지에서 높은 거부율(rejection rate)을 초래할 수 있다. 게다가, 최초로 연신 또는 훼손시키기까지의 그러한 결함의 부존재에 대하여 피가공물을 검사하지 않는다면, 주조 공정 중에 비롯된 기공 및 함유물이 단조 공정 후에도 잔류할 수 있다. 전형적으로, 이러한 결함은 작업 시간, 원료, 및/또는 에너지 비용의 손실을 초래할 수 있는 추가적인 단조 및/또는 피가공물의 폐기를 요구한다.

전술한 내용은 현재 존재하는 것으로 알려진 단조 공정 장치 및 방법에서 알려진 한계를 예증하고 있다. 따라서, 상기 설명된 1 이상의 한계약을 극복할 수 있도록 하는 대안을 제공하는 것이 유리할 것이라는 것은 자명하다. 이에 따라, 대안적인 단조 제어 장치 및 방법이, 이하 게시되는 특징을 보다 자세하게 포함하여 기술될 것이다.

발명의 개요

본 발명에 따르면, 단조 프레스의 세로축(longitudinal axis)을 따라 이동하는 피가공물의 단조를 최적화하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 이 방법에는 세로축을 따라 피가공물의 제1단부 및 제2단부의 상대적 위치를 탐지하는 단계 및 제1단부와 제2단부 사이의 피가공물의 길이를 계산하는 단계를 포함한다.

첨부된 도면과 함께 고려할 경우에, 하기 본 발명의 상세한 설명으로부터 상기 양태 및 기타 양태가 자명하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른, 단조 프레스와 함께 사용되는 단조 제어 시스템의 투시도이고;

도 2는 본 발명에 따른, 단조 프레스와 함께 사용되는 단조 제어 시스템의 평면도이며;

도 3은 본 발명에 따라, 피가공물이 측정평면을 교차할 때, 표적-표면을 사상(mapping)하여 산출한, 피가공물의 측정된 윤곽(profile)에 대한 그래프이고;

도 4는 단조 공정의 교합 비율(bite ratio)을 도해한 개략도이며;

도 5는 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 이용되는 루틴(routine)을 나타내는 공정도이고;

도 6은 중심선 강화의 모델을 도해한 개략도이고;

도 7은 본 발명에 따른, 교합 추적(tracking) 및 교합 이동 최적화 데이터를 시각적으로 디스플레이하기 위한 그래픽기능을 이용한 조작자 인터페이스(interface)이며;

도 8은 본 발명에 따른, 단조 스트로크(stroke)의 설정지점 및 금형 너비를 추적하여 중심선 통합 영역의 조건을 시각적으로 디스플레이하는 그래픽기능을 이용한 조작자 인터페이스이다.

상세한 설명

본 발명은 첨부된 도면에 있어서, 각 부분에 해당하는 참고 번호를 참고하여 이해하는 것이 가장 좋다. 일반적인 관행에 따라, 도면에 나타낸 바와 같은 장치의 구성 부분의 다양한 크기는 축척으로 나타내지 않았으며, 명확성을 위해 확대하지도 않았다는 것을 강조하는 바이다. 또한, 지정된 방향 "좌측" 또는 "우측"은 임의의 특정 방향으로 제한하려는 의도가 아니며, 오히려 도면을 바라보는 시선과 관계하여 이들의 기준을 잡는 목적이다.

본원에 기재된 바와 같은 본 발명의 장치 및 방법에 따르면, 비접촉 레이저 윤곽 측정을 이용하여 단조 공정을 제어하기 위한 비접촉 방법 및 장치가 제공된다. 이 방법 및 장치는 코깅 작업 중에 피가공물의 중심선 강화(center line consolidation)를 제어하는데 특히 유용하다.

요컨대, 본 발명의 방법은 단조 패스(forging pass) 사이의 피가공물의 실시간 길이를 측정한다. 이러한 측정은 중심선 강화 영역의 정확한 기록을 위해서 필수적이다. 이러한 측정은 화학적 및 물리적 특성과 같은 피가공물의 불균일한 품질로 인해 길이가 이론적으로 및/또는 이전의 데이터베이스 측정치에서 유도될 수 없기 때문에 또한 필수적이다. 따라서, 각각의 스트로크 후에 신장 정도를 예상하지 못할 수 있다. 이러한 측정은 2차원 레이저 스캐너로 이루어지는데, 이 측정은 피가공물이 측정평면을 교차할 때, 피가공물 단부의 횡단 윤곽을 측정하는 것이다. 이 방법은 또한 당해 중심선 강화 정도 및 차기 단조 패스를 위한 교합 이동(bite shift) 및/또는 설정지점을 계산하는 단계를 포함한다. 이후, 차기 단조 패스의 위 치가 중심선 강화의 정도를 나타내는 단조 스트로크의 이전의 모든 패스와 함께 공정 디스플레이에 표시된다. 이는 피가공물을 따라 위치하는 이전의 설정지점을 실시간 그래픽으로 차기 설정지점의 잠재적 위치와 함께 디스플레이하는 컴퓨터 프로그램에 의해 이루어진다. 이후, 이 프로그램은 단조 조작자에게 다음 설정지점을 제안하거나, 자동으로 선택하게 하는데, 이는 단조 공장의 모든 일반적 및 특이적 범주의 조건을 고려한다.

그 구조에 전반적으로 참고번호가 매겨진 도면에 관련하여 언급하면, 도 1은 단조 프레스의 상부 금형(32) 및 하부 금형(34) 사이에서 단조되고 있는 피가공물(30)과 함께, 현재 이용되고 있는 단조 제어시스템(10)의 투시도를 보여준다. 단조 프레스(forging press)와 함께 사용되기 위한 배열의 단조 제어시스템(10)을 도 2의 평면도에서 보다 명확히 볼 수 있으며, 이 시스템은 피가공물(30)을 지지 및 조정하기 위한 머니퓰레이터 그리퍼(manipulator gripper)(35) 및 핸들링 체인(36)을 보유한다.

도 1의 시스템(10)은 라인 스캔 모드로 배열되고 제어실(12) 내에 위치한 지지 장치(15)와 연결되어 있는 레이저 스캐닝 헤드(14)를 이용한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 이 지지 장치(15)는 비디오 컬러 디스플레이 모니터(16), 컬러 이미지 프린터(20), 중앙 처리 유닛(22), 및 인터페이스 전자부품(24)을 이용한다. 지지 장치(15)에 연결된 키보드 또는 기타 명령입력 장치(28)를 이용하는 워크스테이션(17)도 또한 제공된다.

피가공물의 비접촉 측정 및 그 크기 및/또는 형상의 결과적인 계산을 수행할 레이저 스캐닝 헤드(14), 지지 장치(15), 및 소프트웨어는 독일 뫼르스시(Moers) 소재 페로트론 테크놀로지(FERROTRON Technologies), 게엠베하(GmbH), 인더스트리알 메져먼트 테크놀로지(Industrial Measurement Technology) 사의, 미네랄즈 테크놀로지 인크.(Minerals Technologies Inc.)라는 방계회사에서 LACAM(레이저 카메라) 이미지화 시스템, 모델 E113으로 시판중이다. 그러한 비접촉 측정 장치는 하기 두 개의 주요 구성요소를 사용하는 레이저 라인 스캐너(Laser Line Scanner)를 포함한다:

1) 레이저 거리 측정 유닛, 예컨대 펄스 반도체 레이저의 비행 시간 측정기(a flight of time measurement), 및

2) 광학적 일축 빔 편향 유닛, 예, 회전 각도 센서가 장칙된 연속적으로 회전하는 거울 휠(wheel).

다른 이들과 함께 본 발명자는, 본원에 참고인용된, 이전에 공개된 국제 특허 출원 WO/01/38900A1에 야금 용기 내 내화성 라이닝의 비접촉 측정에 유용한 LACAM 레이저 윤곽 측정 시스템을 기술하였다. 이 기법은 측정될 내화성 표면 상에 레이저 빔의 펄스 편향을 신속하게 스캐닝하는 것을 기초로 한다. 이 측정을 수행하기 위해, 3차원 그리드(grid)의 측정값이 기록된다. 이러한 목적에 요구되는 레이저의 주기적인 편향은, 각각 수평 및 수직 축 주위로 회전하는 거울을 수단으로하여 수직 및 수평 방향으로 이루어진다.

본원에 참고인용된 논문["Laser Measurements on Large Open Die Forging(LACAM-FORGE)"]에서, 다른 이들과 함께 본 발명자는, 단조 공정 후에 고온 의 피가공물의 3차원 측정을 위한 LACAM 윤곽 측정 시스템의 사용을 또한 기술했고, 이 피가공물의 윤곽을 수득했다. 이러한 측정에서 산출된 데이터는 피가공물의 중요한 기하학적 정보, 즉, 길이, 너비, 높이, 편평도(flatness) 등을 결정하는데 이용된다. 이외에도, 이 논문에는, 스캐닝 헤드가 수직 또는 수평 방향 중 적어도 하나에서 회전하여, 이로써 레이저 라인 스캐너(Laser Line Scanner)에 의해 산출되는 라인-스캔(line-scan)을 제공하기 위하여 고정된 위치에 설치된 것을 제외하고, WO/01/38900A1에 기술된 바와 같이 헤드를 측정하는 LACAM을 이용하여 피가공물의 측정이 수행된다는 것을 기술하였다.

도 1 및 도 2에 나타낸 LACAM 스캐닝 헤드(14)는 또한 측면에서부터 피가공물의 윤곽을 측정하기 위한 2차원 라인 스캔 모드로 작동될 수 있으며, 피가공물이 측정평면을 교차할 때면 언제나 피가공물의 단부를 탐지한다. 라인-스캔 모드를 이용하면, 레이저 펄스의 편향은 회전 축에 대하여 수직인 평면으로 일어나게 된다. 만일 이 피가공물의 단부가 이러한 측정평면을 교차하도록 강제된다면, 스캐닝 헤드의 레이저 펄스는 도 1에 나타낸 바와 같이 피가공물의 표면을 타격할 것이다. 스케닝 헤드에서 거울의 회전 속도가 일정하고/일정하거나 변화하지 않고, 레이저 반복 속도가 일정하고/일정하거나 변화하지 않으면, 각각의 레이저 빔의 편향 각도는 동일한 각거리를 보유할 것이다. 각각의 단일 레이저 측정의 거리값은 거울의 회전각과 동시에 기록되어 단조 프레스를 위한 좌표 시스템을 제공한다. 양 값을 조합하여, 2차원 데카르트 좌표 지도가 레이저 빔이 타격한 임의의 표적-표면에 대하여 수득된다. 이러한 점들이 2차원 그래프 상에 플롯팅(plotting)되면, 피가공 물(30)이 측정평면을 교차할 때 측정된 윤곽이 디스플레이될 수 있다.

측정평면에 수직으로 피가공물의 단부를 세로방향으로 이동시켜, 윤곽을 수득하고 조합하여 도 3에 나타낸 바와 같은 3차원 윤곽을 제공했다. 이 측정된 표면을 분석함으로써, 컴퓨터가 피가공물 단부(38)(도 2)의 굴곡에 존재하는 굴절 지점을 측정할 수 있다. 도 1 및 도 2에 나타낸 피가공물(30)의 경우에는, 핸들링 체인(36)에 의해 고정된 피가공물의 좌측단부(38)의 굴절 지점이 좌측 모서리(38)의 위치를 측정하기 위해, 도 3에 나타낸 측정 윤곽으로부터 계산된다. 그 다음, 기준 모서리(39)(우측 모서리)의 위치와 길이 측정을 위한 모서리의 차이가 계산되어 각각의 단조 패스 후의 피가공물의 실시간 길이가 측정된다. 피가공물(30)의 우측 모서리는, 하부 금형(34)의 우측 모서리와 피가공물(30)의 우측 단부를 일직선으로 정렬하여 공정의 개시와 함께 측정되는데, 이 하부 금형의 우측모서리가 도 2에 나타낸 기준 모서리(39)가 되는 것이다. 기준 모서리는 통상 일정 및/또는 변화하지 않은 채로 남아있다. 공정은 또한 기준 모서리가 좌측 모서리가 되도록 배열될 수도 있다.

결과적으로, 각각의 단일 스트로크 동안 증가되는, 피가공물(30)의 당해 길이가 생산 조건 하에서 단조 작업 동안에 실시간으로 측정될 수 있다. 비접촉 측정을 위한 LACAM 측정 시스템 및 이들의 작동법이 WO/01/38900 A1 및 논문["Laser Measurement on Large Open Die Forging(LACAM-FORGE)"]에 자세하게 기술되어 있기 때문에, 이러한 측정 방법은 단조 공정에서의 중심선 강화를 위한 제어가 효과를 발생하는데 필요한 변형에 관련하여 이하 논의될 것이다.

본 발명의 방법은 또한, 하기의 매개변수를 제어하여 중심선 강화의 당해 각도를 계산하는 단계를 포함한다:

a) 교합 이동(Bite Shift), 이는 도 7에 시각적 디스플레이에 나타나며, 제안된 설정지점(44)(즉, 피가공물의 길이를 따라 금형과 피가공물 사이의 접촉 영역의 중심 위치)와 이전의 패스(42)의 가장 가까운 설정지점 사이의 거리(41)이다. 이전의 패스의 가장 가까운 설정지점은 각각의 단일 단조 스트로크 후에 일어나는 피가공물의 길이에 의해 영향을 받고, 길이의 증가(신장)가 이루어지도록 재배치된다.

b) 교합 비율(Bite ratio)(S_b/H_o), 이는 도 4에 도해되어 있으며, 상부 금형(32) 및 하부 금형(34) 및 피가공물(30)(유효 평편 금형 너비, S_b)와 피가공물의 높이(H_o) 사이의 접촉 면적의 너비에 대한 비율이다. 적어도 0.5의 교합 비율이 적절한 강화 효과를 수득하기 위해 요구된다.

이외에도, 본 발명의 방법 및 장치는 이하 기술된, 도 5에 나타낸 측정 소프트웨어 시스템의 흐름도에 따라 차기 단조 스트로크에 대한 교합 이동을 계산하여 중심선 강화에 효과를 준다.

워크스테이션(workstation)(17)(1)의 개시 단추를 눌러서 장치를 가동시키자마자, 피가공물(30)의 우측 모서리(39)(기준 모서리)가 하부 금형(34) 및/또는 상부 금형(32)의 우측 모서리에 정렬되고, 그 위치가 기록된다. 그리고 나서 측정(100)이 시작된다. 이 시스템은 패스 횟수 및 스트로크 횟수를 0으로 재설정하여 서 초기화된다(110).

피가공물(30)의 좌측 모서리(38)의 굴절 지점이 어디에 위치하는지를 결정(130)하기 위해, 피가공물(30)의 좌측 모서리는 라인 스캐너 측정평면을 통과한다. 이러한 측정으로부터 피가공물의 길이가 수득된다.

당해 패스 횟수가 0이라면, 패스 횟수가 1만큼 증가할 것이고, 그렇지 않다면 시스템은 피가공물이 90°의 각도로 세로축으로 회전할 때까지 대기하며(140), 패스 횟수는 1만큼 증가한다(142).

최초의 패스 이후에, 피가공물의 신장 정도는 피가공물의 당해 길이를 이전 패스의 길이로 나누어 계산된다(144). 이전 설정지점의 위치는 피가공물의 측정된 신장을 기초로하여 보정된다(146).

교합 이동 최적화 루틴(200)이 개시되면, 조작자의 모니터(16) 상에 디스플레이된 차기 설정지점의 위치를 제안한다. 조작자는 다음 설정지점의 위치에 대한 제안을 받아들일 것인가 여부 또는 다른 설정지점을 선택할지 여부를 결정한다. 교합 최적화는 최적의 중심선 강화를 탐지하여 계산되고, 하기의 식에 의해 표현될 수 있다:

i) d_n = S_b - H_o/F, 여기서 (d_n < 0)이면, d_n = 0 이고 F ≥ 2,

상기 식에서 d_n은 스트로크의 중심선 강화 영역의 너비이고, "n"은 스트로크 횟수, 즉 1, 2, 3 등이며, "F"는 최소값이 2인 실험 계수(empirrical factor)이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 중심선 강화 영역의 너비는, 레이저 라인 스캐너 측정에 서 수득될 수 있는 유효 금형 너비(S_b) 및 피가공물의 높이(H_o)(도 6)에 좌우된다.

ii) D = d_n의 총합,

상기 식에서 D는 계산에 있어서 겹치는 영역은 제외한, 중심축을 따라서 위치하는 강화 영역의 총 너비이다(도 8).

iii) Q = 100%·D/L

상기 식에서, Q는 중심선 강화에 대한 품질의 백분율이고, L은 피가공물의 길이이다. 만일 D = L이라면, 피가공물의 전체 길이를 따라 강화가 달성된 것이다(도 8).

이 시스템은 상부 금형(32)이 피가공물(30)을 프레스하는 신호(148)를 기다린다. 이 신호를 탐지한 후에, 이 시스템은 교합 비율을 확인한다(149). 만일 교합 비율이 0.5 미만이라면, 이 시스템은 차기 신호를 기다린다(148), 그렇지 않으면 스트로크 횟수가 1만큼 증가한다(150).

머니퓰레이터(manipulator)(35)의 위치가 기록되고, 당해 스트로크의 설정지점을 결정(152)하기 위하여 피가공물(30)의 좌측 모서리(38)와 우측 모시리(39)의 위치가 비교된다.

이제, 이 시스템은 피가공물이 전체적으로 단조되었는지 여부를 확인한다(154). 만약 피가공물이 완전히 단조되지 않았다면, 새로운 교합 이동 최적화(200)가 계산되어 차기 설정지점을 제안하게 된다. 만약 피가공물이 당해 패스에서 완전히 단조되었다면, 프로그램은 피가공물(30)의 좌측 모서리(38)가 레이저 라 인 스캐너 측정평면(130)을 교차하기를 기다리며, 피가공물의 길이가 측정된다.

최종 패스에서의 단조 후에, 추적 및 교합 이동 최적화 루틴이 종료된다(164). 설정지점의 분포 및 중심선 강화의 품질을 나타내는 보고서가 제출된다(160).

측정 파일이 중앙 처리 유닛(22)에 저장되고(162) 저장된 공정 데이터는 오프-라인 시각화에 사용될 수 있다.

도 6에는 어떻게 중심선 강화 영역의 너비가 계산될 수 있는지가 도해되어 있다.

도 7에는 이전 스트로크의 강화 영역(42) 및 차기 단조 스트로크를 위해 제안된 설정지점의 위치(즉, 제안된 단조 위치)(44)를 위한 교합 추적 및 교합 이동(41)을 나타내는 공정에 있어서 이 공정을 시각화하는데 있어서 단조 조작자를 보조하는 추적 및 교합 이동 최적화의 기록(40)이 나타나 있다. 당해 패스에서 이전 스트로크의 흔적(47) 및 피가공물(30)의 실시간 위치는 상부 금형(32), 하부 금형(34), 및 레이저 라인 스캐너 측정평면(45)에 대하여 나타난다. 또한 단조 조작자에 의해 선택될 수 있는 당해의 잠재적인 설정위치(setup position)를 디스플레이하는 커서(46)가 나타날 수 있다. 커서(46) 위치의 설정 위치에 대하여 계산된 중심선 강화의 품질 지수를 표시하는 안내 필드(48)가 나타나 있다. 이전 및 제안된 설정지점의 위치 및 커서는 적어도 하나의 색, 형상 및/또는 기타 표시에 의해 식별가능하다.

도 8에는 스트로크의 설정지점(수직선으로 나타냄) 및 강화 영역(수평선으로 나타냄)의 너비를 추적하여 중심선 강화 영역의 조건을 추적하고, 나타낸 바와 같은 단조 블로우(blow)의 패스 및 스트로크 횟수에 따라 표시되는, 추가적인 조작자의 디스플레이가 나타나 있다. 각각의 단조 스트로크에 대한 피가공물의 배향각은 색상으로 부호화된 선에 의해 그래픽적으로 표시된다.

본 발명의 교시에 따른 방법 및 장치는 조작자가 설정지점의 위치에 대한 결정을 내리는데 도움을 주는데, 이는 모든 이전의 설정지점이 컴퓨터 스크린 상에 디스플레이되어 있는, 당해 중심선 강화에 대한 실시간 정보가 제공되기 때문이다. 차기의 가능 설정지점의 위치가 디스플레이되고 이러한 설정지점의 품질 계수가 계산된다. 이 방법은 최적 설정지점에 대한 제안을 제공하는데, 이는 일반적이고 구매자-특이적인 규칙 및 주변 조건을 이용하여 계산된 것이다. 당해의 교시에는 추가적인 분석, 예컨대 조작자의 작업을 평가하고, 이로 인해 공정을 개선시키기 위해서 이용될 수 있는 오프-라인 시각화의 공정 데이터를 저장하는 가능성이 포함된다.

공정이 사람 조작자에 의해 상호적인 제어가 가능한 것으로 지금까지 기술되었지만, 공정은 또한, 조작자가 개시 신호를 부여하고, 소프트웨어가 자동적으로 지정된 패스 횟수를 실시하고 측정 리포트가 자동적으로 산출되는 것처럼, 완전히 자동화되도록 설정될 수도 있다.

본 발명의 구체예 및 응용예를 나타내고 기술하였지만, 당해 기술분야에서 숙련된 자들에게는 보다 많은 변형이 본원에 기술된 발명적 개념에서 벗어남이 없이 가능하다는 것이 자명할 것이다. 예를 들어, LACAM 측정 장치를 이용하는 것과 관련된 것이 상기 기술되었지만, 본 발명의 최적화된 단조 방법은 이미지 처리가 되는 CCD-카메라; 단순한 절삭 단부를 보유한 작은 피가공물의 경우 단순한 광센서와 같은 전기 광학적 장치 및 방법을 이용하여; 및/또는 신장 방향에서 피가공물의 단부 상에 직접 레이저 스캐너를 이용하여 수행될 수 있다. 따라서, 본 발명은 변형이 가능하고, 따라서 상기 상세한 설명에 엄밀하게 제한되는 것은 아니다. 오히려, 다양한 변형이 본 발명의 범주에서 벗어남이 없이 청구의 범위와 동등한 범주 및 범위 내에서 보다 구체적으로 이루어질 수 있다.

Claims (23)

1. 세로축을 따라 피가공물의 제1단부 및 제2단부의 상대적 위치를 탐지하는 단계 및 제1단부와 제2단부 사이의 피가공물의 길이를 계산하는 단계를 포함하는, 단조 프레스의 세로축을 따라 이동하고, 이 세로축을 횡단하는 제1단부 및 제2단부를 보유하는 피가공물의 단조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1단부 및 제2단부의 상대적인 위치를 탐지하는 단계는 각각의 단부가 세로축을 횡단하는 측정평면을 교차할 때, 각 단부의 존재를 탐지하여 달성되는 것이 특징인, 단조 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1단부 및 제2단부의 상대적인 위치를 탐지하는 단계가 레이저 스캐닝 장치를 이용하여 수행되는 것이 특징인, 단조 방법.
4. 제2항에 있어서, 세로축을 횡단하는 피가공물의 초기 높이(H_o)를 측정하는 단계를 추가적으로 포함하는 것이 특징인, 단조 방법.
5. 제4항에 있어서, 피가공물 상의 차기 단조 위치에 대한 교합 비율(S_b/H_o)을 계산하는 단계(여기서 S_b는 단조 프레스의 유효 평편 금형 너비이다), 및 이 교합 비율이 0.5 초과인지 여부를 측정하는 단계를 추가적으로 포함하는 것이 특징인, 단조 방법.
6. 제5항에 있어서, 계산된 교합 비율이 0.5보다 크다면, 차기 단조 위치를 제안된 단조 위치로 간주하는 것이 특징인, 단조 방법.
7. 제6항에 있어서, 단조 프레스에 의해 단조 블로우가 수행된 후에, 세로축을 따라 피가공물의 제1단부 및 제2단부의 상대적 위치를 탐지하고, 제1단부와 제2단부 사이의 피가공물의 길이를 계산하며; 새롭게 제안된 단조 위치로 피가공물을 그 세로축을 따라 반복적으로 이동시키고, 교합 비율이 0.5 초과인지 여부를 측정하는 것이 특징인, 단조 방법.
8. 제5항에 있어서, 계산된 교합 비율이 0.5 이하라면, 계산된 교합 비율이 0.5보다 크게 될 때까지 새롭게 제안된 단조 위치로 피가공물을 그 세로축을 따라 반복적으로 이동시키고, 차기 단조 위치를 제안된 단조 위치로 간주하는 것이 특징인, 단조 방법.
9. 제8항에 있어서, 단조 프레스에 의해 단조 블로우가 수행된 후에, 세로축을 따라 피가공물의 제1단부 및 제2단부의 상대적 위치를 탐지하고, 제1단부와 제2단부 사이의 피가공물의 길이를 계산하며; 새롭게 제안된 단조 위치로 피가공물을 그 세로축을 따라 반복적으로 이동시키고, 교합 비율이 0.5 초과인지 여부를 측정하는 것이 특징인, 단조 방법.
10. 제7항에 있어서, 단조 블로우를 수행하기 이전에 제안된 단조 위치에 대한 중심선 강화(center line consolidation)를 계산하는 단계를 추가적으로 포함하는 것이 특징인, 단조 방법.
11. 제9항에 있어서, 단조 블로우 수행 이전에 제안된 단조 위치에 대한 중심선 강화를 계산하는 단계를 추가적으로 포함하는 것이 특징인, 단조 방법.
12. 제10항에 있어서, 상기 중심선 강화는 하기의 방정식에 의해 계산되는 것이 특징인 방법:

    d_n = S_b - H_o/F, (여기서 (d_n < 0)이면, d_n = 0 이고 F ≥ 2 이다)

    상기 식에서:

    d_n은 스트로크의 중심선 강화 영역의 너비이고,

    n은 스트로크 횟수이며,

    S_b는 유효 편평 금형 너비이고,

    H_o는 피가공물의 높이이며,

    F는 최소값이 2인 실험 계수이다.
13. 제10항에 있어서, 상기 중심선 강화는 하기의 방정식에 의해 계산되는 것이 특징인 방법:

    D = d_n의 총합,

    상기 식에서:

    D는 계산에 있어서 겹쳐지는 영역은 제외한, 중심축을 따라서 존재하는 강화 영역의 총 너비이다.
14. 제11항에 있어서, 상기 중심선 강화는 하기의 방정식에 의해 계산되는 것이 특징인 방법:

    Q = 100%ㆍD/L,

    상기 식에서:

    Q는 중심선 강화 품질의 백분율이고

    L은 피가공물의 길이이다.
15. 제6항에 있어서, 단조 블로우의 위치가 그래픽적으로 산출되는 것이 특징인, 단조 방법.
16. 제6항에 있어서, 중심선 강화가 그래픽적으로 산출되는 것이 특징인, 단조 방법.
17. 제6항에 있어서, 상기 차기 단조 위치가 실제 단조 위치로서 자동적으로 선택되는 것이 특징인, 단조 방법.
18. 측정평면을 교차할 때 피가공물의 단부들을 탐지하기 위해 측정평면에서 회전하는 고정된 위치에 설치된 광학 스캐너를 포함하는, 단조 프레스의 세로축을 따라 이동하고 세로축을 횡단하는 제1단부 및 제2단부를 보유하는 피가공물의 실시간 단조 신장의 측정 장치.
19. 세로축을 따라 피가공물의 제1단부 및 제2단부의 상대적 위치를 탐지하고 제1단부와 제2단부 사이의 피가공물의 길이를 계산하는 것을 포함하는, 단조 프레스의 세로축을 따라 이동하고 및 이 세로축을 횡단하는 제1단부 및 제2단부를 보유하는 피가공물의 단조 시스템.
20. 제19항에 있어서, 제1단부 및 제2단부의 상대적인 위치의 탐지는 세로축을 횡단하는 측정평면을 각 단부가 교차할 때, 각각의 단부의 존재를 탐지하여 달성되는 것이 특징인, 단조 시스템.
21. 제19항에 있어서, 상기 제1단부 및 제2단부의 상대적 위치의 탐지는 레이저 스캐닝 장치를 이용하여 수행되는 것이 특징인, 단조 시스템.
22. 제19항에 기재된 시스템에 따라 생산된 피가공물.
23. 제1항의 방법에 따라 생산된 피가공물.

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