KR20090017185A - 멀티 복합 실린더와 유도가열기를 이용한 복합형 선체 외판곡면 성형 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멀티 복합 실린더와 유도가열기를 이용한 복합형 선체 외판 곡면 성형 방법에 관한 것으로, 본 발명의 성형 방법은, 선체 외판의 목적 곡면 형상 정보를 입력하는 곡면형상정보입력단계(S10)와; 상기 입력된 곡면형상 정보에 의해 멀티 복합 실린더(10)의 위치 및 로드 높이를 나타내는 냉간 성형 정보와 고주파 유도 가열기(20)의 가열선 정보를 산출하는 냉열간 복합성형시뮬레이션단계(S20)와; 상기 시뮬레이션 결과를 바탕으로 멀티 복합 실린더 (10)를 원하는 위치로 이동시키고 상기 멀티 복합 실린더(10)를 이용하여 목적하는 곡면으로 성형하는 냉간성형단계(S30)와; 고주파 유도 가열기(20)를 이용하여 곡면의 인장과 수축으로 성형 가능한 이중곡을 성형하는 열간성형단계(S40)와; 상기 냉간 및 열간 성형 후 계측하여 목적 곡면과 비교하는 단계(S50)로 진행됨으로서 기존의 성형공정에 비해 판을 이동시키지 않고 빠른 시간으로 작업이 가능하고 성형시뮬레이션에 의해 시행착오를 줄일수 있으며, 판의 크기 및 곡의 형상에 관계없이 작업 범위를 확대 및 실린더의 위치 및 로드의 높이 조절하여 작업이 가능하며, 고주파 유도 가열기를 이용하기 때문에 열효율이 좋아 열간 성형 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

선체, 외판, 곡면성형, 성형시뮬레이션,멀티복합실린더, 유도가열기

Description

멀티 복합 실린더와 유도가열기를 이용한 복합형 선체 외판 곡면 성형 방법 { Hybrid Forming Method of Induction heating and Multi-Press for Hull Outside Plates }

도 1은 본 발명에 따른 멀티 복합 실린더와 유도가열기를 이용한 복합형 선체 외판 곡면 성형장치의 개략적인 구성을 나타내는 사시도.

도 2는 본 발명의 멀티 복합 실린더와 유도가열기를 이용한 복합형 선체 외판 곡면 성형을 나타내는 플로차트.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

10 : 멀티복합실린더 20 : 고주파유도가열기

30 : 장형유도코일

본 발명은 멀티 복합 실린더와 유도가열기를 이용한 복합형 선체 외판 곡면 성형 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박의 선수부와 선미부 등 대부분 이중곡이 요구되는 선체의 외판을 자동으로 굴곡 성형되게 하는 선체 외판 곡면 성형방법에 관한 것이다.

선체의 많은 부분은 곡면으로 구성되어 진다. 특히, 선수부와 선미부를 비롯하여 선수, 선미 부분과 선체 중앙을 이어주는 부분의 경우에는 대부분 이중곡의 형태를 갖는다. 이중곡은 전개된 형상으로부터 수축이나, 인장이 없이는 생성될

수 없는 곡을 의미한다.

현재 대부분의 이중곡을 가지는 판의 성형은 우선 주방향의 곡을 일차 곡가공을 한 후, 가스 토치 화염이나 고주파 유도 가열기와 같은 가열 열원을 통해 이차곡을 생성하게 된다.

대부분의 작업은 수작업에 의존하고, 일부 장비가 개발 되었으나 새로운 성형 방법이 아닌 기존에 열을 가하는 방법을 로봇 등의 자동화 장비로 대체하는 수준이다.

수작업에 의한 곡면 성형 방법은 작업자의 노하우에 전적으로 의존하고 있다.

그렇기 때문에 곡면의 정확한 형상을 제작하기 위한 작업 지침이 없고, 완성품에 대한 판단도 작업자의 자의적인 판단에 상당부분 의존하므로 성형 후 곡면의 정도가 일정하지 않는다.

그리고 작업시간의 정량적 예측과 가열 열원을 이용한 이차 가공의 필요성 예측이 불가능하여 사전 공정 계획 수립 및 가공 물류 흐름 계획에 부정확성을 초래하고 일부 개발된 장비의 경우도 가스 토치를 자동화 장비에 장착하여 열을 가하는 방법으로 입열량의 정확한 추정이 어렵고 소음 등 작업 환경이 열악한 단점이 있다.

종래의 공지된 기술로는 특허 공개번호 1999-0074013 선체 외판의 곡면 가공 방법 및 장치가 공지되어 있는데 기존의 고안된 방법의 경우 대상이 열간 가공만 국한되어 있고 기존의 방법에서 열간 가공에 해당하는 해석만 수행하는 단점을 안고 있다.

상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는, 한 번에 냉간 성형과 열간 성형을 동시에 작업이 가능하고 냉열간 복합 성형 시뮬레이션을 통해 미리 곡면을 만들 수 있으며, 실린더의 위치 및 실린더 로드의 높이 조절을 통해 판의 크기 변화 및 곡의 형상에 관계없이 작업이 가능하고, 가열 고주파 유도 가열기를 이용하기 때문에 열효율이 좋아 열간 성형 시간을 줄일 수 있는 멀티 복합 실린더와 유도가열기를 이용한 복합형 선체 외판 곡면 성형 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 선체 외판 곡면 성형 방법은, 선체 외판의 목적 곡면 형상 정보를 입력하는 곡면형상정보입력단계(S10)와; 상기 입력된 곡면형상 정보에 의해 멀티 복합 실린더(10)의 위치 및 로드 높이를 나타내는 냉간 성형 정보와 고주파 유도 가열기(20)의 가열선 정보를 산출하는 냉열간 복합성형시뮬레이션단계(S20)와; 상기 시뮬레이션 결과를 바탕으로 멀티 복합 실린더 (10)를 원하는 위치로 이동시키고 상기 멀티 복합 실린더(10)를 이용하여 목적하는 곡면으로 성형하는 냉간성형단계(S30)와; 고주파 유도 가열기(20)를 이용하여 곡면 의 인장과 수축으로 성형 가능한 이중곡을 성형하는 열간성형단계(S40)와; 상기 냉간 및 열간 성형 후 계측하여 목적 곡면과 대상 판을 비교하는 비교 단계(S50)를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징으로는 상기 냉열간 복합성형시뮬레이션단계(S20)는 멀티 복합 실린더(10)의 위치와 로드 높이 및 고주파 유도 가열기(20)의 가열선 정보를 컴퓨터 프로그램에 의해 계산하여 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징으로는 상기 냉간성형단계(S30)와 열간성형단계(S40)는 동시에 작업 수행이 가능한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징으로는 상기 비교단계(S50)는 냉간 및 열간 성형 후 계측한 다음 목적 곡면과 비교하여 오차발생시 다시 냉간 및 열간 성형하여 원하는 곡면으로 성형할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 멀티 복합 실린더와 유도가열기를 이용한 복합형 선체 외판 곡면 성형장치의 개략적인 구성을 나타내는 사시도. 도 2는 본 발명의 멀티 복합 실린더와 유도가열기를 이용한 복합형 선체 외판 곡면 성형을 나타내는 플로차트.

우선, 도 1은 본 발명의 선체 외판 곡면 성형 장치의 구성을 개략적으로 나 타낸 사시도로 원하는 목적 곡면으로 성형하기 위해 다수의 멀티복합실린더(10)가 병렬로 배열되어 있어 실린더의 개수를 늘려 작업 범위를 확대할 수 있기 때문에 확장이 쉽고, 평면상 원하는 x, y 좌표로 이동시키기 위한 이송장치(미도시)가 구비되어 있어 멀티 복합 실린더(10)의 위치 및 로드의 높이 조절을 통해 판의 크기 변화 및 곡의 형상에 관계없이 작업이 가능하게 된다.

한편, 지지대(미도시)에 의해 지지되는 고주파 유도 가열기(20)가 상부에 설치되어 있어 종래에 가열을 위해 사용된 가스 토치보다 열효율이 좋고 열간 성형 시간을 줄일 수 있으며 또한, 소음이 적으므로 친환경적인 장점을 갖게 된다 .

한편, 상기 멀티복합실린더(10)와 고주파유도가열기(20) 사이에는 장형 유도 코일(30)이 설치된 구성이다.

도 2는 도 1의 선체외판 곡면 성형장치에 의해 본 발명의 선체 외판 곡면 성형 방법으로 선체 외판의 목적 곡면 형상 정보를 냉열간 복합 성형 시뮬레이터에 입력하여 시뮬레이션을 통해 냉간 성형 정보인 멀티 복합 실린더(10)의 위치 및 로드의 높이, 고주파 유도 가열기(20)의 가열선 정보를 산출한다.

그리고 판을 투입하여 시뮬레이션 결과를 멀티 복합 실린더(10)를 이용한 도 1의 냉간 성형 장치에 입력하여 판을 냉간 성형한다. 냉간 성형 후 고주파 유도 가열기(20)를 이용하여 열간 성형하고 계측을 통해 목적 곡면과 비교하여 완성하게 되는데 이를 상세히 설명하면 아래와 같다.

우선, 곡면형상정보입력단계(S10)로 선체 외판의 목적하는 곡면의 형상 정보를 입력하게 된다.

상기 곡면형상정보입력단계(S10)에 의해 입력된 곡면형상 정보에 의해 멀티 복합 실린더(10)의 위치 및 로드 높이를 나타내는 냉간 성형 정보와 고주파 유도 가열기(20)의 가열선 정보를 산출하는 냉열간 복합성형시뮬레이션단계(S20)로 이는 멀티 복합 실린더(10)의 위치와 로드의 높이 정보를 산출하기 위해 외판 재료의 운동학적 경화 특성과 대변형, 대변형률을 고려하여 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하고, 전자기장 해석, 고유 변형도법을 이용한 관통 가열 변형 해석을 통해 고주파 유도 가열기(20)의 가열선 정보를 생성한다.

상기 복합성형시뮬레이션단계(S20)에 의한 시뮬레이션 결과를 바탕으로 멀티 복합 실린더(10)를 원하는 위치로 이동시키고 상기 멀티 복합 실린더(10)를 이용하여 목적하는 곡면으로 성형하는 냉간성형단계(S30)로 진행되는데 이는 다수의 멀티 복합 실린더(10)를 위치 이동이 가능한 자동화 장비 즉, 평면상 원하는 x, y 좌표로 이동시키기 위한 이송장치(미도시)로 구성하고 시뮬레이션 결과를 바탕으로 멀티 복합 실린더(10)를 원하는 위치로 이동하여 면의 가장 자리는 멀티 복합 실린더(10) 헤드를 클램프(미도시)로 고정하고 곡면 안쪽은 멀티 복합 실린더(10) 헤드와 맞닿게 고정한 다음 멀티 복합 실린더(10)를 작동하여 원하는 목적 곡면으로 성형하게 된다.

상기 냉간성형단계(S30)에 의해 목적 곡면으로 성형한 다음에 고주파 유도 가열기(20)를 이용하여 곡면의 인장과 수축으로 성형 가능한 이중곡을 열간성형단계(S40)에서 성형하는데 이는 목적하는 이차곡면을 생성하기 위해서는 곡면의 인장과 수축은 필수적인 것으로 곡면의 인장과 수축을 위해 고주파 유도 가열기(20)를 이용하여 열간 성형하게 된다.

상기 냉간 및 열간 성형 후 계측하여 목적 곡면과 비교하는 단계(S50)로 진행하는데 이는 성형이 끝나고 나면 대상 판을 계측하여 목적 곡면과 비교하여 오차가 발생할 경우 다시 냉간 및 열간 성형을 통해 목적 곡면과 일치하도록 하기 위한 것이다.

한편, 본 발명은 종래에 냉간 성형과 열간 성형을 위해 판을 이동하게 되어 있으나 본 발명에서는 한 번에 냉간 성형과 열간성형을 동시에 작업하기 때문에 빠른 시간으로 작업이 가능하고 판을 이동해야하는 번거로움이 없는 장점이 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 기존에 냉간 성형과 열간 성형을 위해 판을 이동하는 방법에 비해 한 번에 냉간 성형과 열간 성형을 동시에 작업하기 때문에 빠른 시간으로 작업이 가능하고 판을 이동해야하는 번거로움이 없으며, 냉열간 복합 성형 시뮬레이션을 통해 미리 곡면을 만듦으로 시행착오를 줄일 수 있으며, 작업자의 노하우 및 기량에 상관없이 동일한 품질을 얻을 수 있다.

또한, 실린더의 개수를 늘리는 것으로 작업 범위를 확대할 수 있기 때문에 확장이 쉬울뿐 아니라 실린더의 위치 및 실린더 로드의 높이 조절을 통해 판의 크기 변화 및 곡의 형상에 관계없이 작업이 가능하고 소음이 적어 친환경이며, 가열의 경우 기존의 가스 토치를 사용하는 것이 아니라 고주파 유도 가열기를 이용하기 때문에 열효율이 좋아 열간 성형 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 선체 외판 곡면 성형방법에 있어서,

   선체 외판의 목적 곡면 형상 정보를 입력하는 곡면형상정보입력단계(S10)와;

   상기 입력된 곡면형상 정보에 의해 멀티 복합 실린더(10)의 위치 및 로드 높이를 나타내는 냉간 성형 정보와 고주파 유도 가열기(20)의 가열선 정보를 산출하는 냉열간 복합성형시뮬레이션단계(S20)와;

   상기 시뮬레이션 결과를 바탕으로 멀티 복합 실린더(10)를 원하는 위치로 이동시키고 상기 멀티 복합 실린더(10)를 이용하여 목적하는 곡면으로 성형하는 냉간성형단계(S30)와;

   고주파 유도 가열기(20)를 이용하여 곡면의 인장과 수축으로 성형 가능한 이중곡을 성형하는 열간성형단계(S40)와;

   상기 냉간 및 열간 성형 후 계측하여 목적 곡면과 대상 판을 비교하는 비교 단계(S50)를; 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 복합 실린더와 유도가열기를 이용한 복합형 선체 외판 곡면 성형 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 냉열간 복합성형시뮬레이션단계(S20)는 멀티 복합 실린더(10)의 위치와 로드 높이 및 고주파 유도 가열기(20)의 가열선 정보를 컴퓨터 프로그램에 의해 계산하여 수행하는 것을 특징으로 하는 멀티 복합 실린더와 유도가열기를 이용한 복 합형 선체 외판 곡면 성형 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 냉간성형단계(S30)와 열간성형단계(S40)는 동시에 작업 수행이 가능한 것을 특징으로 하는 멀티 복합 실린더와 유도가열기를 이용한 복합형 선체 외판 곡면 성형 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 비교단계(S50)는 냉간 및 열간 성형 후 계측한 다음 목적 곡면과 비교하여 오차발생시 다시 냉간 및 열간 성형하여 원하는 곡면으로 성형할 수 있는 것을 특징으로 하는 멀티 복합 실린더와 유도가열기를 이용한 복합형 선체 외판 곡면 성형 방법.

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