KR20120052658A - Method of manufacturing door frame in wind tower - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a door frame for a wind generator tower is provided to reduce manufacturing costs and time by excluding rough cutting. CONSTITUTION: A method for manufacturing a door frame for a wind generator tower comprises the steps of: forming a through hole(110) in the center of a disk shaped material through forging, heating the material, processing the material into a circular ring shape with a ring forging method, inserting a deformation prevention jig(70) to the center of the material and pressing both sides of the material to form a straight section through upset forging, and completing a door frame through finish cutting.

Description

풍력 타워용 도어 프레임 제작 공법{ method of manufacturing door frame in wind tower}Method of manufacturing door frame for wind tower

본 발명은 풍력 타워용 도어 프레임 제작 공법에 관한 것으로서, 풍력 타워에 설치되는 도어 프레임을 제작하기 위한 공법에 관한 것이다.The present invention relates to a door frame manufacturing method for a wind tower, and to a method for manufacturing a door frame installed in a wind tower.

석유의 한정된 자원이 얼마 지나지 않아 고갈될 것을 예측되며, 이러한 석유 자원을 대신하여 사용될 대체 에너지가 많이 연구되고 있다. 그에 관한 많은 기술이 소개되어 왔지만 태양이나 바람, 물과 같이 거의 무한적인 자연에너지를 이용하는 발전이 가장 이상적인 대체 에너지원이라는 인식 하에 많은 기술들이 연구되어 왔으며, 바람의 힘에 의해 회전하는 날개로 전기를 얻는 풍력 발전 기술은 실용화 단계에 이르게 되었다.It is anticipated that the limited resources of petroleum will soon be exhausted, and a lot of alternative energy to be used in place of these petroleum resources is being studied. Although many technologies have been introduced, many technologies have been studied under the recognition that power generation using almost infinite natural energy such as the sun, wind, and water is the ideal alternative energy source. The obtained wind power technology has come to practical use.

그러나, 이러한 풍력 발전은 한 개의 시설과 시스템을 설치하는데 막대한 면적과 경비가 소요된다는 문제점이 있다.However, such wind power generation has a problem in that a large area and cost are required to install a single facility and system.

따라서, 최근에는 이러한 풍력 발전 설비의 제작 비용을 절감할 수 있는 여러 방안들이 제안되고 있다.Therefore, in recent years, various methods have been proposed to reduce the manufacturing cost of such a wind turbine.

도 1은 일반적인 풍력 타워를 도시하는 사시도이다.1 is a perspective view showing a typical wind tower.

일반적인 풍력 타워(1)의 최상부에 설치된 프로펠러(5)에 연결된 발전부(4)를 점검하기 위하여 일측에는 도어 프레임(3)을 통해서 도어(2)가 설치된다.In order to check the power generation unit 4 connected to the propeller 5 installed at the top of the general wind tower 1, the door 2 is installed at one side through the door frame 3.

이러한 도어 프레임은 도 2에 도시된 바와 같이 원소재(10:slab, ingot)를 단조를 통해서 평판 형태로 가공하고, 황삭 및 정삭을 통해서 도어 틀 형태의 도어 프레임(20)으로 최종가공하게 된다.The door frame is processed into a flat plate form through the forging of the raw material (10: slab, ingot), as shown in Figure 2, and the final processing to the door frame 20 of the door frame form through roughing and finishing.

그러나, 이러한 종래의 제작 공법은 황삭 및 정삭 과정에서 원소재의 가공부(12)가 많아서 소재의 낭비가 심하고, 제작 시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.
However, such a conventional manufacturing method has a problem in that a large amount of the processing portion 12 of the raw material during roughing and finishing process wastes a lot of material and takes a long time to produce.

본 발명의 목적은 풍력 타워용 도어 프레임의 제작 비용 및 제작 시간을 절감할 수 있는 제작 공법을 제공하는 데 있다.
An object of the present invention is to provide a manufacturing method that can reduce the production cost and manufacturing time of the door frame for a wind tower.

본 발명에 따른 풍력 타워용 도어 프레임 제작 공법은 원판형 소재에 단조 공정을 통해서 중심부에 관통홀을 형성시키는 제1단계와, 상기 제1단계를 거친 소재를 가열시키는 제2단계와, 상기 제2단계를 통해서 가열된 소재의 관통홀을 중심으로 링 단조 공법을 통해서 상기 소재의 중심원의 원주 길이가 도어 프레임의 중심선의 길이와 일치되도록 원형 링 형태로 가공시키는 제3단계와, 제3단계를 거친 소재의 중심에 변형 방지용 지그를 삽입시키고, 업셋 단조를 통해서 상기 링 형태의 소재 양측면을 눌러서 직선 구간을 형성시키는 제4단계와, 상기 제4단계를 거친 소재를 정삭 가공하여 도어 프레임을 완성시키는 제5단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The door frame manufacturing method for a wind tower according to the present invention includes a first step of forming a through hole in a center portion of a disc-shaped material through a forging process, a second step of heating a material passed through the first step, and the second step. The third step and the third step of processing in the form of a circular ring so that the circumferential length of the center circle of the material coincides with the length of the center line of the door frame through the ring forging method around the through-hole of the heated material through the step Inserting the deformation preventing jig in the center of the rough material, and pressing the both sides of the ring-shaped material through the upset forging to form a straight section, and finishing the rough material to finish the door frame by finishing the fourth step It is characterized by consisting of a fifth step.

여기서, 제3단계를 거친 소재를 일정한 두께로 절단시키는 절단 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.Here, the cutting step of cutting the material passed through the third step to a predetermined thickness is characterized in that it further comprises.

그리고, 상기 제4단계에서 이용되는 변형 방지용 지그는 상부면이 계단형태임을 특징으로 한다.In addition, the deformation preventing jig used in the fourth step is characterized in that the upper surface is a step shape.

또한, 상기 제4단계에서 이용되는 변형 방지용 지그는 하부 지그에 수직으로 설치되는 다수 개의 탄성 지지부와, 상기 탄성 지지부의 상측에 설치되는 지지판을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the deformation preventing jig used in the fourth step is characterized in that it comprises a plurality of elastic support portion installed perpendicular to the lower jig, and a support plate installed on the upper side of the elastic support.

마지막으로, 상기 탄성 지지부는 유압 장치에 연결된 댐퍼와, 상기 댐퍼의 외부에 결합된 코일 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Finally, the elastic support portion is characterized in that it comprises a damper connected to the hydraulic device, and a coil spring coupled to the outside of the damper.

본 발명에 따른 풍력 타워용 도어 프레임 제작 공법은 링 단조 공법과 변형 방지용 지그를 이용하여 도어 프레임의 원형에 가깝게 성형하고, 정삭 공정을 통해서 제품을 완성하므로 종래의 황삭 공정을 생략할 수 있어 제작 비용 및 제작 시간을 절감할 수 있는 장점이 있다.
The door frame manufacturing method for the wind tower according to the present invention is formed close to the circular shape of the door frame using the ring forging method and the deformation preventing jig, and finished the product through the finishing process, so that the conventional roughing process can be omitted, manufacturing cost And there is an advantage to reduce the production time.

도 1은 일반적인 풍력 타워를 도시하는 사시도.
도 2는 종래의 풍력 타워용 도어 프레임 제작 공법의 예시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 풍력 타워용 도어 프레임 제작 공법의 예시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 풍력 타워용 도어 프레임 제작 공법 중 제3단계를 거친 소재와 최종 제품의 비교도.
도 5는 제4단계를 거친 소재의 변형을 예시하는 평면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 풍력 타워용 도어 프레임 제작 공법 중 제4단계에 이용되는 변형 방지용 지그를 도시하는 사시도.
도 7은 또 다른 변형 방지용 지그를 도시하는 사시도.
도 8은 제3단계를 거친 소재를 절단하는 공정을 도시하는 사시도.1 is a perspective view showing a typical wind tower.
Figure 2 is an exemplary view of a conventional manufacturing method for the door frame for a wind tower.
Figure 3 is an exemplary view of a door frame manufacturing method for a wind tower according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a comparison of the final product and the material passed through the third step of the door frame manufacturing method for a wind tower according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view illustrating deformation of a material that has undergone a fourth step;
Figure 6 is a perspective view showing a strain preventing jig used in the fourth step of the door frame manufacturing method for a wind tower according to an embodiment of the present invention.
7 is a perspective view showing another jig for preventing deformation.
8 is a perspective view showing a process of cutting a material that has passed through a third step;

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 풍력 타워용 도어 프레임 제작 공법의 예시도이다.Figure 3 is an exemplary view of a manufacturing method of the door frame for a wind tower according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 풍력 타워용 도어 프레임 제작 공법은 도 3의 (a)에 도시된 제1단계를 거치기 전에, 잉곳(ingot) 형태의 소재를 코깅(Cogging) 공정과 양단부를 절단시키는 공정을 통해서 원통 형태로 가공하고, 업셋팅 단조(Upsetting forging) 공정을 통해서 원판 형태로 가공한다.As shown in FIG. 3, the method for manufacturing a door frame for a wind tower according to the present invention includes a cogging process and both ends of an ingot-shaped material before the first step shown in FIG. It is processed into a cylindrical form through the process of cutting, and is processed into a disc form through the upsetting forging process.

이러한 원판 소재는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 원판형 소재(100)에 단조 공정(구체적으로는 펀칭(Punching))을 통해서 중심부에 관통홀(110)을 형성시키는 제1단계를 거친다.The raw material is subjected to the first step of forming the through-hole 110 in the center through the forging process (specifically punching) in the disk-shaped material 100, as shown in Figure 3 (a). .

상기 제1단계를 거친 소재를 가열시키는 제2단계와, 도 3의 (b)에 도시된 상기 제2단계를 통해서 가열된 소재의 관통홀을 중심으로 링 단조 공법을 통해서 상기 소재의 중심원의 원주 길이가 도어 프레임의 중심선의 길이와 일치되도록 원형 링 형태로 가공시키는 제3단계를 거친다.The second step of heating the material passed through the first step and the through-hole of the material heated through the second step shown in (b) of FIG. The circumferential length is processed in the form of a circular ring so that the circumferential length coincides with the length of the center line of the door frame.

다음으로, 도 3의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이 제3단계를 거친 소재의 중심에 변형 방지용 지그를 삽입시키고, 업셋 단조를 통해서 상기 링 형태의 소재 양측면을 눌러서 직선 구간을 형성시키는 제4단계를 거치게 된다.Next, as shown in (c) and (d) of FIG. 3, a deformation preventing jig is inserted into the center of the material that has undergone the third step, and the straight portion is formed by pressing both sides of the ring-shaped material through upset forging. There is a fourth step.

도 3의 (e)에 도시된 바와 같이 상기 제4단계를 거친 소재를 정삭 가공하여 도어 프레임을 완성시키는 제5단계로 거치게 된다.As shown in (e) of FIG. 3, the material undergoing the fourth step is subjected to the fifth step of completing the door frame.

제3단계에 대해 상세히 살펴보면,If you look at the third stage in detail,

도 3의 (b)에 도시된 제3단계는 관통홀을 중심으로 링 단조 공법을 통해서 상기 소재의 중심원의 원주 길이가 도어 프레임의 중심선의 길이와 일치되도록 원형 링 형태로 가공시키는 공정이다.The third step shown in (b) of FIG. 3 is a process of forming a circular ring shape so that the circumferential length of the center circle of the material coincides with the length of the center line of the door frame through the ring forging method around the through hole.

도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 풍력 타워용 도어 프레임 제작 공법 중 제3단계를 거친 소재와 최종 제품의 비교도이다.Figure 4 is a comparison of the final product and the material passed through the third step of the door frame manufacturing method for a wind tower according to an embodiment of the present invention.

도 4의 (a)에 도시된 제3단계를 거친 소재(100)의 중심원(102)의 원주 길이는 도 4의 (b)에 도시된 최종 완성품인 도어 프레임(200)의 중심선(202)의 길이와 같아지도록 설계되어야 한다.The circumferential length of the center circle 102 of the material 100 passed through the third step shown in (a) of FIG. 4 is the center line 202 of the door frame 200 as the final finished product shown in FIG. It should be designed to be equal to the length of.

이러한 링 단조 공정은 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 소재(100)의 관통홀에 회전 지그(10)를 삽입시키고, 상부 금형(60)을 프레스 등으로 가압시키는 공정이다.The ring forging process is a process of inserting the rotary jig 10 into the through hole of the material 100 and pressing the upper die 60 by a press or the like as shown in FIG.

상부 금형(60)이 반복적으로 이동되면서 회전 지그(10)가 소재를 일정한 각도로 회전시켜서 소재(100)의 관통홀 직경을 확대시키고, 소재(100)의 폭을 점차 축소시키는 공정이다.As the upper mold 60 is repeatedly moved, the rotary jig 10 rotates the material at a predetermined angle to enlarge the through-hole diameter of the material 100 and gradually reduce the width of the material 100.

다음으로, 제4단계에 대해 살펴보면,Next, let's look at the fourth stage.

도 3의 (c) 및 (d)에 도시된 제4단계는 업셋 단조를 통해서 링 형태의 소재 양측면을 눌러서 직선 구간을 형성시키는 단계이다.The fourth step shown in (c) and (d) of Figure 3 is a step of forming a straight section by pressing both sides of the ring-shaped material through the upset forging.

이러한 업셋 단조(upset forging)시에 소재를 일정한 온도로 재가열하여야 하며, 하부 금형(50)에 가열된 소재(100)를 올리고, 상부 금형(60)을 프레스 등으로 가압시켜서 양측면에 직선 구간을 형성시키게 된다.During the upset forging, the material should be reheated to a constant temperature, and the heated material 100 is raised on the lower mold 50, and the upper mold 60 is pressed by a press to form straight sections on both sides. Let's go.

도 5는 제4단계를 거친 소재의 변형을 예시하는 평면도이다.5 is a plan view illustrating a deformation of the material that passed through the fourth step.

도 5에 도시된 바와 같이 제4단계를 거친 소재(100)의 양측면에는 가공 과정에서 중심부가 변형될 수 있다. 이러한 변형의 경우 최종 제품(200)을 정삭하는 과정에서 미성형부가 발생될 가능성이 있다.As shown in FIG. 5, the central portion of the material 100 that has undergone the fourth step may be deformed during processing. In the case of such a deformation, there is a possibility that an unmolded part is generated in the process of finishing the final product 200.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 변형 방지용 지그가 이용된다. 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이 소재(100)의 중심에 변형 방지용 지그(70)를 삽입하여 양측면을 가압시키면, 소재 측면이 변형되는 과정에서 중심에서 소재를 지지하여 소재의 측면이 굴곡되는 현상을 방지하게 된다.In order to solve this problem, the deformation preventing jig is used in the present invention. As shown in Figure 3 (d) by inserting the deformation preventing jig 70 in the center of the material 100 to press both sides, the side of the material is bent by supporting the material from the center in the process of the material side is deformed This prevents the phenomenon.

이러한 변형 방지용 지그는 상부면이 계단형태로 제작되는 것이 바람직하다.The deformation preventing jig is preferably made of a stepped upper surface.

도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 풍력 타워용 도어 프레임 제작 공법 중 제4단계에 이용되는 변형 방지용 지그를 도시하는 사시도이다.FIG. 6 is a perspective view illustrating a strain preventing jig used in a fourth step of a door frame manufacturing method for a wind tower according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이 변형 방지용 지그(70)는 상부면이 계단 형태(l1,l2,l3)로 제작되어 각 도어 프레임의 크기에 따라서 필요한 부위를 소재의 중심에 삽입하도록 할 수 있다.As illustrated in FIG. 6, the deformation preventing jig 70 may have a top surface formed in a stair shape (l1, l2, l3) so as to insert a necessary portion in the center of the material according to the size of each door frame.

도 7은 또 다른 변형 방지용 지그를 도시하는 사시도이다.7 is a perspective view showing another deformation preventing jig.

도 7에 도시된 변형 방지용 지그(80)는 하부 지그(50)에 수직으로 설치되는 다수 개의 탄성 지지부(84)와, 상기 탄성 지지부(84)의 상측에 설치되는 지지판(82)을 포함한다.The deformation preventing jig 80 illustrated in FIG. 7 includes a plurality of elastic support parts 84 installed perpendicular to the lower jig 50, and a support plate 82 provided above the elastic support parts 84.

여기서, 상기 탄성 지지부(84)는 유압 장치에 연결된 댐퍼(84b)와, 상기 댐퍼(84b)의 외부에 결합된 코일 스프링(84a)으로 이루어진다. 이러한 구조는 자동차에서 이용되는 숍 업저버(shock absorber)와 유사한 구조이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.Here, the elastic support portion 84 is composed of a damper (84b) connected to the hydraulic device, and a coil spring (84a) coupled to the outside of the damper (84b). This structure is similar to the shop absorber (shock absorber) used in the vehicle, so a detailed description thereof will be omitted.

따라서, 상부 금형(60)이 소재(100)의 측면을 가압하면 상기 탄성 지지부(84)에 의해서 지지대는 지지판(82)이 소재의 내측면을 탄성 지지하여 소재의 측면이 변형되는 것을 방지하게 된다.Therefore, when the upper mold 60 presses the side surface of the material 100, the support plate 82 is supported by the elastic support part 84 to elastically support the inner side of the material, thereby preventing the side of the material from being deformed. .

부가적으로, 제3단계를 거친 소재를 일정한 두께로 절단시키는 절단 단계가 더 포함될 수도 있다.In addition, a cutting step of cutting the material passed through the third step to a predetermined thickness may be further included.

도 8은 제3단계를 거친 소재를 절단하는 공정을 도시하는 사시도이다.8 is a perspective view illustrating a process of cutting a material that has passed through a third step.

제3단계를 거친 소재(100)는 두께 방향으로 확대되며, 따라서, 다수 개의 제품을 생산하는 경우 두께 방향으로 소재를 절단시키는 절단 공정이 추가될 수도 있다.The material 100 which has undergone the third step is enlarged in the thickness direction, and thus, when a plurality of products are produced, a cutting process of cutting the material in the thickness direction may be added.

도 8에 도시된 바와 같이 제3단계를 거친 소재(100)를 관통홀에 회전 지그(10)를 삽입시키고, 칼날 프레스(62)를 통해서 소재를 두께 방향으로 가격하여 절단시키는 것이다.As shown in FIG. 8, the rotary jig 10 is inserted into the through hole through the material 100 that has passed through the third step, and the material is cut in the thickness direction through the blade press 62.

이상과 같이 본 발명은 풍력 타워용 도어 프레임 제작 공법을 제공하는 것을 주요한 기술적 사상으로 하고 있으며, 도면을 참고하여 상술한 실시 예는 단지 하나의 실시 예에 불과하므로 본 발명의 진정한 범위는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
As described above, the present invention has a main technical idea to provide a door frame manufacturing method for a wind tower, and the above-described embodiment with reference to the drawings is only one embodiment, so the true scope of the present invention is the scope of the claims. Must be determined by

10: 회전 지그
50: 하부 지그
60: 상부 지그
100: 원판형 소재
110: 관통홀
70,80: 변형 방지용 지그]
82: 지지판
84: 탄성 지지부
84a: 코일 스프링
84b: 댐퍼10: rotary jig
50: lower jig
60: upper jig
100: disc material
110: through hole
70,80: Jig for preventing deformation]
82: support plate
84: elastic support
84a: coil spring
84b: damper

Claims (5)

원판형 소재에 단조 공정을 통해서 중심부에 관통홀을 형성시키는 제1단계와;
상기 제1단계를 거친 소재를 가열시키는 제2단계와;
상기 제2단계를 통해서 가열된 소재의 관통홀을 중심으로 링 단조 공법을 통해서 상기 소재의 중심원의 원주 길이가 도어 프레임의 중심선의 길이와 일치되도록 원형 링 형태로 가공시키는 제3단계와;
제3단계를 거친 소재의 중심에 변형 방지용 지그를 삽입시키고, 업셋 단조를 통해서 상기 링 형태의 소재 양측면을 눌러서 직선 구간을 형성시키는 제4단계와;
상기 제4단계를 거친 소재를 정삭 가공하여 도어 프레임을 완성시키는 제5단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력 타워용 도어 프레임 제작 공법.
A first step of forming a through-hole in the center portion of the disc-shaped material through a forging process;
A second step of heating the material passed through the first step;
A third step of processing a circular ring shape such that the circumferential length of the center circle of the material coincides with the length of the center line of the door frame through a ring forging method centering on the through-hole of the material heated through the second step;
Inserting a deformation preventing jig into the center of the material which has passed through the third step, and pressing the both sides of the ring-shaped material through upset forging to form a straight section;
And a fifth step of finishing the door frame by finishing the fourth rough material.
제 1 항에 있어서,
제3단계를 거친 소재를 일정한 두께로 절단시키는 절단 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 풍력 타워용 도어 프레임 제작 공법.
The method of claim 1,
Door frame manufacturing method for a wind tower characterized in that it further comprises a cutting step of cutting the material passed through the third step to a certain thickness.
제 1 항에 있어서,
상기 제4단계에서 이용되는 변형 방지용 지그는,
상부면이 계단형태임을 특징으로 하는 풍력 타워용 도어 프레임 제작 공법.
The method of claim 1,
The deformation preventing jig used in the fourth step,
Door frame manufacturing method for a wind tower, characterized in that the upper surface is a staircase shape.
제 1 항에 있어서,
상기 제4단계에서 이용되는 변형 방지용 지그는,
하부 지그에 수직으로 설치되는 다수 개의 탄성 지지부와;
상기 탄성 지지부의 상측에 설치되는 지지판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 타워용 도어 프레임 제작 공법.
The method of claim 1,
The deformation preventing jig used in the fourth step,
A plurality of elastic supports installed perpendicular to the lower jig;
Door frame manufacturing method for a wind tower comprising a; support plate installed on the upper side of the elastic support.
제 4 항에 있어서,
상기 탄성 지지부는,
유압 장치에 연결된 댐퍼와;
상기 댐퍼의 외부에 결합된 코일 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 타워용 도어 프레임 제작 공법.
The method of claim 4, wherein
The elastic support,
A damper connected to the hydraulic device;
Door frame manufacturing method for a wind tower comprising a; coil spring coupled to the outside of the damper.
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