KR20180039944A

KR20180039944A - 선상 가열 곡가공 장치

Info

Publication number: KR20180039944A
Application number: KR1020160131372A
Authority: KR
Inventors: 김상준; 김성엽
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2018-04-19

Abstract

본 발명은 선상 가열 곡가공 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 블록 또는 철판과 같은 작업 부재에 대한 곡가공을 실시하도록 구성되는 토치에 공급되는 LPG가스 및 산소의 공급이 일정한 압력, 온도 및 유량이 공급되도록 함으로서 토치에서 분사되는 불꽃이 균일하게 분사되도록 하고, 이로 인해 작업 부재의 과도한 가공을 방지하여 양질의 곡가공물을 얻을 수 있는 선상 가열 곡가공 장치에 관한 것이다.
본 발명은 블록 또는 철판을 곡가공하기 위한 토치; 상기 토치에 각각 연결되되, LPG가스를 공급하는 LPG가스 공급관과, 산소를 공급하는 산소공급관; 상기 LPG가스 공급관 및 산소공급관으로 공급되는 LPG가스 및 산소의 유량을 제어하는 컨트롤러; 및 상기 토치를 통하여 곡가공되는 블록 또는 철판을 일정구간 이동시키는 이동용 롤러를 포함한다.

Description

선상 가열 곡가공 장치{A CURVED SURFACE PROCESSING APPARATUS FOR A LINE HEATING}

본 발명은 선상 가열 곡가공 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 블록 또는 철판과 같은 작업 부재에 대한 곡가공을 실시하도록 구성되는 토치에 공급되는 LPG가스 및 산소의 공급이 일정한 압력, 온도 및 유량이 공급되도록 함으로서 토치에서 분사되는 불꽃이 균일하게 분사되도록 하고, 이로 인해 작업 부재의 과도한 가공을 방지하여 양질의 곡가공물을 얻을 수 있는 선상 가열 곡가공 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 조선소는 선박의 사용 목적과 선주의 요구 사항 등에 부합하도록, 화물의 적재량, 속도, 연료 소비율 등을 고려하여 최적의 주행 성능을 가질 수 있도록 선형을 설계한다. 따라서 선체의 외판은 많은 3차원 곡면으로 구성될 수 있다.

선형 설계에 의하여 정의된 선체 외판은 랜딩(landing) 과정을 거쳐 약 100 내지 300개 정도의 외판으로 분할된다. 다수의 외판은 선박의 내구성을 향상시키기 위해서 후판으로 이루어지며 대략 50% 이상이 곡면으로 이루어져 있다.

참고로, 롤러나 프레스 등과 같은 곡가공 장치를 이용하여 후판의 곡가공이 실시될 수 있고, 또는 선상 가열을 통해 곡가공 작업이 수행될 수도 있다.

도 1은 종래의 선상 가열 곡가공 장치를 도시한다. 도시된 바와 같이, 작업 부재(10)의 적어도 일부에 대해서 선상 가열 곡가공 작업이 가열 수단(20)에 의해 수행되고, 그러한 곡가공 작업 동안 작업 부재(10)를 지지하기 위해서 상기 작업 부재(10)의 하측에 복수의 고정 반목(30)이 구비될 수 있다.

이와 관련하여, 작업 부재(10)의 가열 부위는 상대적으로 항복 강도가 낮아지게 되고, 따라서 반목의 위치에 따라 상기 작업 부재(10)가 굽혀지는 양상이 크게 달라진다.

하지만, 종래의 선상 가열 곡가공 장치에서는 고정 반목(30)을 이용하여 작업 부재(10)를 지지하고 상기 고정 반목(30)은 곡가공이 용이한 위치에 고정 설치된다. 또한, 종래의 선상 가열 곡가공 장치에서는 고정된 반목의 위치를 미리 계산하여 제시하는 방법을 사용하였지만, 이는 모든 가열선에 대해서 균등한 하중을 생성할 수 없는 단점이 있고 따라서 작업 부재(10)의 과도한 변형을 초래하게 된다.

다시 말하면, 종래의 고정 반목(30) 만으로는 작업 부재(10)의 가열선 양단에 균등한 하중이 걸리게 하도록 구현하는 것이 매우 어렵다.

그러므로 선상 가열 곡가공 작업을 수행함에 있어, 가열선의 위치에 따라 가열선 양단의 하중을 균일하게 하고 그에 따라 불균등한 하중 분포로 인한 작업 부재의 과도한 가공을 방지할 수 있는 개선된 선상 가열 곡가공 장치에 대한 필요가 증가하고 있는 상황이다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 선상 가열 곡가공 작업을 수행할 시 LPG 산소의 화염에 의한 곡가공 방법이 일반적이다. 그러나 자동화를 위해서는 일정한 입열량이 보장되어야 하지만 공장 내의 장거리 배관을 통해 공급되는 LPG와 산소는 온도와 압력에서 균일함을 보장받기 어려운 문제점이 있었다.

최근 이러한 문제를 해결하기 위해 곡가공 자동화 장치에서는 상대적으로 입열량제어가 용이한 고주파 유도 가열법을 주로 사용되고 있으나, 상대적으로 큰 가열부로 인해 곡률이 심한 다양한 곡면을 생성하는데 에는 한계가 있다.

대한민국 공개특허 10-2015-0023094호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 그 목적은 블록 또는 철판과 같은 작업 부재에 대한 곡가공을 실시하도록 구성되는 토치에 공급되는 LPG가스 및 산소의 공급이 일정한 압력, 온도 및 유량이 공급되도록 함으로서 토치에서 분사되는 불꽃이 균일하게 분사되도록 하고, 이로 인해 작업 부재의 과도한 가공을 방지하여 양질의 곡가공물을 얻을 수 있는 선상 가열 곡가공 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 블록 또는 철판을 곡가공하기 위한 토치; 상기 토치에 각각 연결되되, LPG가스를 공급하는 LPG가스 공급관과, 산소를 공급하는 산소공급관; 상기 LPG가스 공급관 및 산소공급관으로 공급되는 LPG가스 및 산소의 유량을 제어하는 컨트롤러; 및 상기 토치를 통하여 곡가공되는 블록 또는 철판을 일정구간 이동시키는 이동용 롤러를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 LPG가스 공급관 및 산소공급관은, 각각의 중간에는 LPG가스 공급관으로 공급되는 LPG가스의 압력을 체크하는 LPG가스 압력 조정부와, 산소공급관으로 공급되는 산소의 압력을 체크하는 산소 압력 조정부를 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 LPG가스 공급관 및 산소공급관)은, 컨트롤러에 의해 개도가 제어되도록 각각에 LPG가스 유량조절밸브와, 산소 유량조절밸브가 구비되되, 상기 컨트롤러가 LPG가스 유량조절밸브와, 산소 유량조절밸브의 개도를 제어하여 토치에서 분사되는 불꽃의 세기를 일정하게 조절하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 LPG가스 공급관 및 산소공급관에는, LPG가스 온도센서 및 산소 온도센서가 각각 구비되어, 상기 LPG가스 공급관 및 산소공급관으로 공급되는 LPG가스 및 산소의 온도에 따라 LPG가스 유량조절밸브와 산소 유량조절밸브의 개도를 조절하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 토치의 불꽃의 세기에 따라 상기 이동용 롤러의 속도를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 선상 가열 곡가공 장치에 의하면, 첫째, 작업 부재에 대한 곡가공을 실시하도록 구성되는 토치에 공급되는 LPG가스 및 산소의 공급이 일정한 압력, 온도 및 유량이 공급되기 때문에 토치에서 분사되는 불꽃도 균일함을 유지할 수 있으며, 이로 인해 양질의 곡가공물을 얻을 수 있는 효과가 있다.

둘째, 가스와 산소의 압력과 온도에 따른 유량을 보상하여 균일한 당량비로 화염이 발생하도록 하여 철판에 가해지는 열량을 일정하게 함으로써 일정한 품질의 곡가공이 이루어지는 효과가 있다.

셋째, 작업 부재의 과도한 가공을 방지하여 양질의 곡가공물을 얻을 수 있도록 작업 부재의 이동 속도도 일정한 속도로 유지할 수 있어 곡가공물을 얻을 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 선상 가열 곡가공 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 선상 가열 곡가공 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 모식도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 선상 가열 곡가공 장치를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 선상 가열 곡가공 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 모식도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 선상 가열 곡가공 장치는 선체 외판을 구성하는 곡판을 형성하기 위해 사용되는 것이다. 이와 같은 곡가공 장치는 부재의 수축을 이용한 곡가공 방법으로, 부재를 국부 가열하여 일시적으로 팽창시킨 후, 냉각 과정을 통해 수축을 유도하여 원하는 형상을 만들기 위한 수단으로 사용되는 것이다.

이와 같은 선상 가열 곡가공 장치는 블록 또는 철판을 곡가공하기 위한 토치(100)가 구비된다. 또한, 상기 토치(100)에 각각 연결되되, LPG가스를 공급하는 LPG가스 공급관(110)과, 산소를 공급하는 산소공급관(210)이 구비되어 토치(100)에 LGP가스와 산소를 공급함으로서 불꽃이 분사될 수 있도록 하는 것이다.

한편, 상기 토치(100)에 적정량의 LGP가스와 산소가 공급되도록 하기 위해 LPG가스 공급관(110) 및 산소공급관(210)으로 공급되는 LPG가스 및 산소의 유량을 제어하는 컨트롤러(300)가 구비된다.

한편, 상기 LPG가스 공급관(110) 및 산소공급관(210)은, 각각의 중간에는 LPG가스 공급관(110)으로 공급되는 LPG가스의 압력을 체크하는 LPG가스 압력 조정부(111)와, 산소공급관(210)으로 공급되는 산소의 압력을 체크하는 산소 압력 조정부(211)가 더 구비될 수 있다.

한편, 상기 LPG가스 공급관(110) 및 산소공급관(210)은, 컨트롤러(300)에 의해 개도가 제어되도록 각각에 LPG가스 유량조절밸브(112)와, 산소 유량조절밸브(212)가 구비되어, 상기 컨트롤러(300)가 LPG가스 유량조절밸브(112)와, 산소 유량조절밸브(212)의 개도를 제어하여 토치(100)에서 분사되는 불꽃의 세기를 일정하게 조절하게 되는 것이다.

또한, 상기 LPG가스 공급관(110) 및 산소공급관(210)은, 중간에 LPG가스 온도센서(113) 및 산소온도센서(213)가 각각 구비되어, 상기 LPG가스 공급관(110) 및 산소공급관(210)으로 공급되는 LPG가스 및 산소의 온도에 따라 LPG가스 유량조절밸브(112)와 산소 유량조절밸브(212)의 개도를 조절할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 토치(100)에 의해 곡가공되는 블록 또는 철판을 일정구간 이동시키는 이동용 롤러(400)가 구비된다. 상기 이동용 롤러(400)는 토치(100)의 불꽃의 세기에 따라 이동 속도가 제어될 수 있도록 컨트롤러(300)의 제어를 받을 수 있도록 구성된다.

한편, 상기한 토치(100)는 복수로 구성될 수 있으며, 이에 따라 각각의 토치(100)에 LPG가스 및 산소가 균일하게 공급되어야 각 토치에서 분사되는 불꽃의 세기가 동일하게 유지되는 것이다. 따라서 상기한 컨트롤러(300) 및 컨트롤러(300)의 제어에 의해 개도가 조절되는 LPG가스 유량조절밸브(112) 및 산소 유량조절밸브(212)에 의해 LPG가스 공급관(110) 및 산소공급관(210)으로 공급되는 LPG가스 및 산소의 유량이 균일하게 공급되며, 이에 따라 각 토치(100)에서 분사되는 불꽃의 세기도 균일하게 제어되는 것이다.

상기한 불꽃의 균일한 분사에 대하여 구체적으로 살펴보면, LPG 가스의 연소로 인해 발생하는 열량을 제어하기 위해서는 당량비 즉, LPG 가스의 연소에 필요한 산소의 량이 몰(mol)비로 정확하게 제어가 되어 한다. 이를 위해서는 LPG의 몰 흐름량과 산소의 몰 흐름량을 정확하게 일정하게 유지시키는 기술이 필요하다. 이때 몰 흐름량을 조절하기 위해 기체의 상태방정식 PV=nRT로 부터 시간당 유량과 시간당 몰 흐름량을 유도하면 P*V/t = n/t*R*T가 되는데, 여기서 압력(P)을 먼저 일정하게 만든 후, 가스의 온도(T)에 따른 유량(V/t)을 보상하게 되면 정확하게 몰 흐름량을 제어할 수 있게 된다.

이와 같이 산소 및 LPG의 공급량을 조절하는 방식은 통상적으로 사용되는 LPG와 산소의 압력이 어느 정도 일정한 범위에 들도록 한 후 유량만으로 불꽃을 조절하는 방식과 달리 LPG연소에 필요한 산소의 량을 몰비로 정확하게 제어함으로서 열량도 정확한 조절이 가능하다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 선상 가열 곡가공 장치의 작동상태에 대하여 살펴보기로 한다.

우선 작업을 위하여 블록 또는 철판을 곡가공하기 위해 이동용 롤러(400)의 상부에 올려놓게 된다.

이후, LPG가스 공급관(110) 및 산소공급관(210)에 LPG가스 및 산소를 공급하면서 토치(100)를 점화하게 된다. 이후 상기 이동용 롤러(400)를 소정 거리 이동시키면서 곡가공 작업을 하게 되는 것이다.

이때, 상기 LPG가스 공급관(110) 및 산소공급관(210) 각각의 중간에 구비되는 LPG가스 압력 조정부(111) 및 산소 압력 조정부(211)를 통하여 LPG가스 및 산소가 적정 압력으로 공급되는지는 체크하게 된다.

또한, 토치(100)에서 분사되는 불꽃의 세기를 파악하여 일정하게 유지될 수 있도록 LPG가스 유량조절밸브(112) 및 산소 유량조절밸브(212)의 개도를 컨트롤러(300)가 제어하여 토치(100)의 불꽃을 일정 세기로 조절하게 되는 것이다.

여기서 LPG가스 유량조절밸브(112) 및 산소 유량조절밸브(212)의 개도는 LPG가스 온도센서(113) 및 산소온도센서(213)에서 감지되는 LPG가스 및 산소의 온도에 따라 LPG가스 유량조절밸브(112)와 산소 유량조절밸브(212)의 개도를 조절하여 안정적인 불꽃의 분사세기를 일정하게 유지할 수 있게 되는 것이다.

이와 관련하여 불꽃의 분사세기를 일정하게 유지하면서 작업 부재를 일정속도로 유지시키기 위해서 컨트롤러(300)는 이동용 롤러(400)의 속도도 제어하게 되는 것이다. 또한, 이동용 롤러(400)의 속도 제어를 통해 작업 부재에 분사되는 불꽃의 세기뿐만 아니라 분사 시간도 이동용 롤러(400)의 이동속도 제어를 통해 가능하게 된다.

이상에서 설명된 본 발명의 선상 가열 곡가공 장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 토치 110 : LPG가스 공급관
111 : LPG가스 압력 조정부 112 : LPG가스 유량조절밸브
113 : LPG가스 온도센서 210 : 산소공급관
211 : 산소 압력 조정부 212 : 산소 유량조절밸브
213 : 산소 온도센서 300 : 컨트롤러
400 : 이동용 롤러

Claims

블록 또는 철판을 곡가공하기 위한 토치(100);
상기 토치(100)에 각각 연결되되, LPG가스를 공급하는 LPG가스 공급관(110)과, 산소를 공급하는 산소공급관(210);
상기 LPG가스 공급관(110) 및 산소공급관(210)으로 공급되는 LPG가스 및 산소의 유량을 제어하는 컨트롤러(300); 및
상기 토치(100)를 통하여 곡가공되는 블록 또는 철판을 일정구간 이동시키는 이동용 롤러(400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 선상 가열 곡가공 장치.
제1 항에 있어서,
상기 LPG가스 공급관(110) 및 산소공급관(210)은,
각각의 중간에는 LPG가스 공급관(110)으로 공급되는 LPG가스의 압력을 체크하는 LPG가스 압력 조정부(111)와, 산소공급관(210)으로 공급되는 산소의 압력을 체크하는 산소 압력 조정부(211)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선상 가열 곡가공 장치.
제1 항에 있어서,
상기 LPG가스 공급관(110) 및 산소공급관(210)은,
컨트롤러(300)에 의해 개도가 제어되도록 각각에 LPG가스 유량조절밸브(112)와, 산소 유량조절밸브(212)가 구비되되,
상기 컨트롤러(300)가 LPG가스 유량조절밸브(112)와, 산소 유량조절밸브(212)의 개도를 제어하여 토치(100)에서 분사되는 불꽃의 세기를 일정하게 조절하는 것을 특징으로 하는 선상 가열 곡가공 장치.
제3 항에 있어서,
상기 LPG가스 공급관(110) 및 산소공급관(210)에는,
LPG가스 온도센서(113) 및 산소 온도센서(213)가 각각 구비되어, 상기 LPG가스 공급관(110) 및 산소공급관(210)으로 공급되는 LPG가스 및 산소의 온도에 따라 LPG가스 유량조절밸브(112)와 산소 유량조절밸브(212)의 개도를 조절하는 것을 특징으로 하는 선상 가열 곡가공 장치.
제1 항 또는 제3 항에 있어서,
상기 컨트롤러(300)는,
상기 토치(100)의 불꽃의 세기에 따라 상기 이동용 롤러(400)의 속도를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선상 가열 곡가공 장치.