KR20130085248A - 곡 주판 성형을 위한 가열장치 - Google Patents

Abstract

곡 주판 성형을 위한 가열장치는 열간성형으로 곡 주판을 가공하기 위한 것으로서, 내측 중앙부에 빈 공간이 형성되어 있는 한 쌍의 제1 코일 및 제2 코일로 이루어진 고주파 유도 코일부, 고주파 유도 코일부와 연결되며 제1 코일 및 제2 코일의 내측 중앙부를 통과하도록 냉각수를 순환시키는 코일 냉각 경로부를 포함한다.
이에 따르면 화염을 이용한 열간가공 방식에서 나타나는 여러 문제점들을 방지할 수 있고, 선체 곡 주판의 성형작업에서 보다 높은 곡 성형 정도를 제공함과 동시에 곡 주판 성형작업의 효율성을 제고할 수 있다.

Description

곡 주판 성형을 위한 가열장치{Heating Apparatus for Forming Curve Plate}

본 발명은 곡 주판(curve plate)의 가공 기술에 관한 것으로서, 특히 곡 주판의 성형을 위한 가열장치에 관한 것이다.

일반적으로 선체 블록은 외판의 곡(curve) 유무에 따라 선체 중앙부의 평 블록과 선수미에 위치한 곡 블록으로 구분된다. 곡 블록은 선체 블록 무게의 약 1/3 정도인 반면에 제작시 소요되는 공수 및 공기는 거의 절반 수준에 달한다.

특히 탑재 과정에서 발생하는 재절단 작업 등의 정도 관련 문제를 함께 고려하는 경우 곡 블록과 관련된 생산 공수는 더 증가한다. 이에 따라, 곡 블록의 정도 관리를 통한 생산성의 확보가 매우 중요하다.

선체 곡 블록은 곡 주판의 성형과 성형된 주판의 판계 용접, 보강재를 위한 필릿 용접을 통한 단위 블록의 제작, 의장 그리고 PE 공정을 거쳐 제작된다. 따라서 곡 블록의 정도 확보를 위해서는 각 단위 공정에서 일정 수준 이상의 정도가 유지되어야 한다. 그러나 타 제작 공정과 달리 곡 주판의 성형 정도는 작업자의 숙련도와 수작업에 의존한다는 점에서 정도와 관련된 많은 문제점을 야기할 수 있다.

종래 선체 곡 블록의 외판은 일정 곡으로의 냉간가공(cold forming) 후, 화염(flame)을 이용한 선상가열이나 삼각가열 등의 국부적인 열간가공(hot forming)을 이용하여 주판의 횡곡 및 종곡을 성형함으로써 완성된다.

그런데 화염을 이용한 곡 주판의 성형작업은 작업 효율성 측면에서 많은 문제점을 가진다. 먼저 화염에 의한 입열량은 연소가스의 유량에 따라 결정되는데, 가스 공급업체에 의하여 연소가스의 유량이 제어되므로, 입열량을 일정 수준 이상으로 증가시킬 수 없다. 그리고 공장 내의 가스 사용량이 증가함에 따라 발생하는 압력저하로 인하여, MFC(mass flow controller)를 적용하더라도 연소가스의 저장탱크 없이는 항상 100%의 연소가스를 사용할 수가 없다. 또한 연소가스의 혼합비와 양이 작업자 또는 사용환경 하에서 바뀌면, 가열시 발생하는 변형 거동 특성 또한 바뀌게 되므로 성형 정도에 큰 문제가 야기될 수 있다.

한국공개특허공보 제2008-105522호

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 화염을 이용한 열간가공을 대체하여 선체 곡 주판의 성형작업시 보다 높은 곡 성형 정도를 제공함과 동시에 작업의 효율성을 제고할 수 있도록 하는 곡 주판 성형을 위한 가열장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 곡 주판 성형을 위한 가열장치는 열간성형(hot forming)으로 곡 주판(curve plate)을 가공하기 위한 가열장치에 있어서, 내측 중앙부에 빈 공간이 형성되어 있는 제1 코일과, 내측 중앙부에 빈 공간이 형성되어 있으며 상기 제1 코일과 마주보는 제2 코일로 이루어진 고주파 유도 코일부; 및 상기 고주파 유도 코일부와 연결되며 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일의 내측 중앙부를 통과하도록 냉각수를 순환시키는 코일 냉각 경로부를 포함한다.

해당 가열장치는 입력 파라미터의 변화에 따른 변형 거동 특성의 해석정보를 저장하며, 가열선 정보가 주어지면 상기 가열선 정보대로 피 가열재인 곡 주판을 성형하기 위하여 상기 해석정보에 의거하여 상기 고주파 유도 코일부의 입열특성을 제어하는 가열동작 제어부를 더 포함할 수 있다.

해당 가열장치는 상기 고주파 유도 코일부를 고정하며, 냉각 곡에 대한 정보를 입력받아서 가열 동작시 상기 냉각 곡의 형상을 따라 피 가열재와 상기 고주파 유도 코일부 사이의 간극을 일정하게 유지하는 자율 주행 캐리지를 더 포함할 수 있다.

상기 자율 주행 캐리지는 상기 피 가열재를 지정된 속도로 가열하여 상기 피 가열재에 대한 선상가열을 수행할 수 있다.

상기 자율 주행 캐리지는 상기 피 가열재를 지정된 가열시간에 따라 가열하여 상기 피 가열재에 대한 삼각가열을 수행할 수 있다.

본 발명의 곡 주판 성형을 위한 가열장치에 따르면, 화염을 이용한 열간가공 방식을 적용할 때 나타나는 여러 문제점들을 방지할 수 있고, 선체 곡 주판의 성형작업에서 보다 높은 곡 성형 정도를 제공함과 동시에 곡 주판 성형작업의 효율성을 제고할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 곡 주판 성형을 위한 가열장치의 개략적 구성을 보인 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡 주판 성형을 위한 가열장치에 포함되는 자율 주행 캐리지의 구성을 예시한 도면.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 곡 주판 성형을 위한 가열장치에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 곡 주판 성형을 위한 가열장치의 개략적 구성을 보인 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 곡 주판 성형을 위한 가열장치는 열간성형(hot forming)으로 곡 주판(curve plate)을 가공함에 있어 고주파 유도 가열을 적용한 것으로, 도 1에 도시된 것처럼 표면 코일(100)과 가열동작 제어부(200)를 포함한다.

표면 코일(100)은 제1 코일(111) 및 제2 코일(112)이 한 쌍을 이루는 고주파 유도 코일부(110)와, 코일 냉각 경로부(120)를 포함한다.

고주파 유도 코일부(110)는 내측 중앙부에 빈 공간이 형성되어 있는 제1 코일(111)과, 내측 중앙부에 빈 공간이 형성되어 있으며 제1 코일(111)과 마주보도록 위치한 제2 코일(112)로 이루어진다.

코일 냉각 경로부(120)는 고주파 유도 코일부(110)와 연결되며 제1 코일(111) 및 제2 코일(112)의 내측 중앙부를 통과하도록 냉각수를 순환시키는 역할을 한다.

고주파 유도 코일부(120)의 코일(111, 112)은 사용목적 상 다양한 형상을 가질 수 있으나, 선체의 곡 성형을 위한 선상가열 및 삼각가열의 경우 도 2와 같은 형상의 표면 코일(100)을 적용하는 것이 효율적이다. 이러한 표면 코일(100)의 형상은 선상 및 삼각가열의 가열부 영역과 초기 냉간 곡의 형상을 고려하여 도 2와 같이 설계된다. 제1 코일(111) 및 제2 코일(112)의 단면은 내측에 빈 공간이 있는 사각 중공형이며, 각 코일(111, 112)의 중앙부에는 코일의 냉각을 위하여 물이 순환되도록 설계된다.

고주파 유도 가열은 코일(111, 112)에서 전류가 흐르면 자기장이 발생하고, 이로 인하여 피 가열재인 주판(Plate)의 표면을 타고 유도된 2차 전류에 의하여 열이 발생하는 원리를 가지고 있다.

한편 가열동작 제어부(200)는 동일한 가열조건 하에서 입력 파라미터의 변화, 예컨대 가열시간, 입열세기와 피 가열재의 두께 등의 변화에 따른 변형 거동 특성(대표적으로 각 변형량, 횡 수축 변형량, 종 굽힘 변형량)의 해석정보를 저장하며, 가열선 정보가 주어지면 주어진 가열선 정보대로 피 가열재인 곡 주판을 성형하기 위하여 기 저장된 해석정보에 의거하여 고주파 유도 코일부(110)의 입열특성을 제어한다.

예컨대 가열동작 제어부(200)는 시험편을 대상으로 실험하여 가열시간의 변화에 따른 각 변형량과 횡 수축 변형량의 해석정보를 저장하고 가열선 정보로부터 각, 횡 수축의 적정 변형량을 계산한 후, 기 저장된 해석정보에 의거하여 각, 횡 수축의 계산결과에 상응하도록 제1, 제2 코일(111, 112)의 전류값을 제어한다.

또는 가열동작 제어부(200)가 시험편을 기준으로 입열세기(Q)와 피 가열재의 두께(t)의 변화에 따른 각 변형량의 해석정보를 저장하고 입력된 가열선 정보로부터 적정한 각 변형량을 계산한 후, 기 저장된 해석정보에 의거하여 각 변형량의 계산결과에 상응하도록 제1, 제2 코일(111, 112)의 전류값을 제어할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡 주판 성형을 위한 가열장치에 포함되는 자율 주행 캐리지의 구성을 예시한 도면으로서, 표면 코일(100)의 자율 주행 캐리지(300)에 탑재된 형태를 예시하고 있다.

자율 주행 캐리지(300)는 고주파 유도 코일부(110)를 포함한 표면 코일(100)을 고정하며, 냉간가공이 완료된 냉각 곡에 대한 정보를 입력받아서 가열 동작시 냉각 곡의 형상을 따라 피 가열재인 곡 주판(Plate)과 고주파 유도 코일부(110) 사이의 간극을 일정하게 유지한다.

전술한 자율 주행 캐리지(300)는 피 가열재를 지정된 속도로 주행 방향으로 가열하여 피 가열재에 대한 선상가열을 수행하거나, 자율 주행 캐리지(300)의 가열 장치를 주행 방향과 주행 방향에 수직한 방향으로 연동하여 이동하면서 피 가열재를 지정된 가열시간에 따라 가열하여 피 가열재에 대한 삼각가열을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 곡 주판 성형을 위한 가열장치의 구성은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

100: 표면 코일 110: 고주파 유도 코일부
111: 제1 코일 112: 제2 코일
120: 코일 냉각 경로부 200: 가열동작 제어부
300: 자율 주행 캐리지

Claims (5)

1. 열간성형(hot forming)으로 곡 주판(curve plate)을 가공하기 위한 가열장치에 있어서,
   내측 중앙부에 빈 공간이 형성되어 있는 제1 코일과, 내측 중앙부에 빈 공간이 형성되어 있으며 상기 제1 코일과 마주보는 제2 코일로 이루어진 고주파 유도 코일부; 및
   상기 고주파 유도 코일부와 연결되며 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일의 내측 중앙부를 통과하도록 냉각수를 순환시키는 코일 냉각 경로부를 포함하는 곡 주판 성형을 위한 가열장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   입력 파라미터의 변화에 따른 변형 거동 특성의 해석정보를 저장하며, 가열선 정보가 주어지면 상기 가열선 정보대로 피 가열재인 곡 주판을 성형하기 위하여 상기 해석정보에 의거하여 상기 고주파 유도 코일부의 입열특성을 제어하는 가열동작 제어부를 더 포함하는 곡 주판 성형을 위한 가열장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 고주파 유도 코일부를 고정하며, 냉각 곡에 대한 정보를 입력받아서 가열 동작시 상기 냉각 곡의 형상을 따라 피 가열재와 상기 고주파 유도 코일부 사이의 간극을 일정하게 유지하는 자율 주행 캐리지를 더 포함하는 곡 주판 성형을 위한 가열장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 자율 주행 캐리지는 상기 피 가열재를 지정된 속도로 가열하여 상기 피 가열재에 대한 선상가열을 수행하는 것을 특징으로 하는 곡 주판 성형을 위한 가열장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 자율 주행 캐리지는 상기 피 가열재를 지정된 가열시간에 따라 가열하여 상기 피 가열재에 대한 삼각가열을 수행하는 것을 특징으로 하는 곡 주판 성형을 위한 가열장치.

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