KR20190046044A - 강판모형 자동절단 시스템 및 자동절단 방법 - Google Patents

강판모형 자동절단 시스템 및 자동절단 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강판 공급부터 절단, 이송, 엣징 및 모형절단까지 하나의 라인에서 강판모형을 자동절단하여 생산하는 강판모형 자동절단 시스템 및 자동절단 방법에 관한 것이다.
본 발명의 강판모형 자동절단 시스템은 강판 원재를 공급받아 이송하는 제1컨베이어와, 제1컨베이어의 폭방향으로 설치되어 복수의 강판 원재를 하나씩 제1컨베이어에 공급하는 트레버서와, 제1컨베이어에 설치되어 강판 원재를 1차로 예비절단하여 예비 절단품을 형성하는 예비절단기와, 예비 절단품을 엣지처리하는 엣징기와, 엣지처리된 예비 절단품을 모형으로 절단하여 모형 절단품을 형성하는 모형절단기와, 모형 절단품을 이송하는 제2컨베이어와, 강판 원재와 예비 절단품 및 모형 절단품에 대한 이송과 엣징 및 절단을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 조각 절단품에 대한 신뢰성을 높이고 인력 소모 및 공정시간을 단축시켜, 강판 모형의 품질을 높이고 생산능력을 극대화하는 효과가 있다.

Description

강판모형 자동절단 시스템 및 자동절단 방법{Apparatus and method for automatic model cutting using the steel plate}
본 발명은 강판모형 자동절단시스템 및 자동절단 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강판 공급부터 절단, 이송, 엣징 및 모형절단까지 하나의 라인에서 강판모형을 자동절단하여 생산하는 강판모형 자동절단 시스템 및 자동절단 방법에 관한 것이다.
강판 절단은 전 산업을 이루는 기초가 되는 뿌리가 되는 산업으로, 경제 성장 및 산업 발전과 함께 발전 성장해 나가는 산업이다. 국내 절단 설비 산업은 조선 산업을 비롯하여 플랜트 산업 등과 함께 발전 성장해 나가고 있다.
조선 산업에서 부재의 절단시에는 가공물의 사이즈가 크기 때문에 기계적 절단법이 아닌 열 절단법을 주조 사용한다. 열 절단법은 기계적 절단의 절삭공구에 해당하는 열원의 형상과 크기가 일정하지 않고 자유롭게 변하는 전이 기체이므로 피 절단재와의 상호작용에 의해 절단면의 형상이 수시로 변하게 된다.
일반적으로 강재 절단 방법에는 기계적 절단, 레이저 절단, 플라즈마 절단, 가스 절단 등이 있다. 가스 절단은 경제성이 가장 뛰어나므로, 간극에 대한 허용치를 확대시킬 수 있다면 선박이나 플랜트 산업의 제조원가를 낮출 수 있는 잇점이 있다. 강재 절단 설비에서는 두꺼운 철판에 적용이 가능한 가스 절단 토치에 대한 관심이 높으며, 조선 산업의 경우에 작업성 향상을 요구하는 대량 생산 작업을 이루기 위해 자동 가스 절단 토치가 CNC 절단기에 부착되어 사용되고 있다.
현재 대부분의 NC 및 CNC 절단기를 채용하는 절단 시스템은 작업자가 직접 원자재를 공급하여 절단 생산품을 획득하는 시스템으로서, 강재 절단 이후에 엣징(edging) 및 조각 절단품에 대해서 반자동화에 그치고 있다. 즉 기존의 절단 공정은 강판을 자동절단한 후 수작업으로 모형 가공을 실시하여 엣징(edging)기로 운반하는 공정이다.
한국등록특허 제10-1040660호(등록일: 2011.06.03.)
본 발명의 목적은 강판 공급부터 절단, 이송, 엣징 및 모형절단까지 하나의 라인에서 강판모형을 자동절단하여 생산하므로써 모형 절단품에 대한 신뢰성을 높이고 인력 소모 및 공정시간을 단축시키는 강판모형 자동절단 시스템 및 자동절단 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 강판모형 자동절단 시스템은 강판 원재를 공급받아 이송하는 제1컨베이어와, 제1컨베이어의 폭방향으로 설치되어 복수의 강판 원재를 하나씩 제1컨베이어에 공급하는 트레버서와, 제1컨베이어에 설치되어 강판 원재를 1차로 예비절단하여 예비 절단품을 형성하는 예비절단기와, 예비 절단품을 엣지처리하는 엣징기와, 엣지처리된 예비 절단품을 모형으로 절단하여 모형 절단품을 형성하는 모형절단기와, 모형 절단품을 이송하는 제2컨베이어와, 강판 원재와 예비 절단품 및 모형 절단품에 대한 이송과 엣징 및 절단을 제어하는 제어부를 포함한다.
제어부는 제1컨베이어 및 제2컨베이어의 이송속도와 예비절단기 및 모형절단기의 이송속도를 주요 2인자로 설정하여 실험계획 이원배치법을 활용하여 모형가공의 조건을 선정한다.
제어부는 예비절단기 및 모형절단기의 연료가스와 산소유량을 2인자로 추가로 설정하여 실험계획 이원배치법을 활용하여 모형가공의 조건을 선정할 수도 있다.
본 발명에 의한 강판모형 자동절단 방법은 강판 원재를 제1컨베이어에 공급하는 강판 원재 공급 단계와, 제1컨베이어에 공급된 강판 원재를 예비 절단기를 사용하여 1차로 예비 절단하여 복수 개의 예비 절단품을 형성하는 단계와, 제1컨베이어에서 이송된 예비 절단품의 모서리를 가공하는 엣지 처리 단계와, 엣지 처리된 예비 절단품을 모형 절단기로 절단하여 모형 절단품을 형성하는 단계와, 모형 절단품을 이송하는 모형 절단품 이송 단계를 포함하며, 모형 절단품을 형성하는 단계에서는 제1컨베이어 및 제2컨베이어의 이송속도와 예비절단기 및 모형절단기의 이송속도를 주요 2인자로 설정하여 실험계획 이원배치법을 활용하여 모형가공의 조건을 선정하여 예비 절단품을 모형 절단한다.
모형 절단품을 형성하는 단계에서는 예비절단기 및 모형절단기의 연료가스와 산소유량을 2인자로 추가로 설정하여 실험계획 이원배치법을 활용하여 모형가공의 조건을 선정할 수도 있다.
본 발명의 강판모형 자동절단 시스템 및 자동절단 방법에 의하면, 조각 절단품에 대한 신뢰성을 높이고 인력 소모 및 공정시간을 단축시켜, 강판 모형의 품질을 높이고 생산능력을 극대화하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 강판 모형 자동절단 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 입면도이다.
도 3은 도 1의 트레버서의 일예로 롤러 트레버스의 일부를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 4은 본 발명의 실시예에 의한 강판모형 자동절단 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 강판 모형 자동절단 시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1의 입면도이다. 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 강판모형 자동절단 시스템(100)은 강판 공급부터 절단, 이송, 엣징 및 모형절단까지 하나의 라인에서 강판모형을 자동절단하여 생산하는 시스템으로서, 제1컨베이어(110), 트레버서(120), 예비절단기(130), 엣징기(140), 모형절단기(150), 제2컨베이어(160) 및 제어부(170)를 포함한다.
제1컨베이어(110)는 트레버스(120)를 통해 강판 원재(P)를 공급받아 예비절단기(130)에 의해 절단된 예비 절단품을 엣징기(140)로 이송시키는 컨베이어로서, 롤러 컨베이어로 되어 있다.
트레버스(120)는 제1컨베이어(110)의 폭방향으로 설치되어 복수의 강판 원재(P)를 하나씩 제1컨베이어(110)에 공급하는 장치로서, 체인 트레버스나 롤러 트레버스 등이 설치될 수 있다. 체인 트레버스는 체인의 구동에 의해 강판원재를 공급하고, 롤러 트레버서는 롤러의 구동(수동 또는 자동)에 의해 강판원재를 공급한다.
도 3은 롤러 트레버스의 일부를 개략적으로 나타내는 구성도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 롤러 트레버스(120')는 베이스 프레임(121) 상에 복수의 롤러(122)가 제1컨베이어(110)의 길이에 대한 직각방향으로 복수의 줄(도2에서는 2줄만 표시)을 이루며 설치되어 강판 원재(P)를 제1컨베이어(110)에 로딩한다. 복수의 롤러(122)는 커버 플레이트(123)에 의해 그 상부가 돌출되게 감싸진다. 베이스 프레임(121)은 복수개(도2에서는 2개)가 맞대어 정렬된다.
예비절단기(130)는 제1컨베이어(110)에 설치되어 강판 원재(P)를 1차로 예비절단하여 예비 절단품을 형성한다. 예비절단기(130)는 강판 원재(P)를 길이방향 및 폭방향으로 복수개로 절단한다. 예비절단기(130)는 강판 원재(P)를 가스로 절단하는 가스절단기로서, 산소탱크 및 가스탱크의 메인밸브를 개방하면 유량기에서 유량과 압력이 제어되어 산소 및 가스가 각각 호스를 통해 공급되고, 토오치의 밸브에 의해 차단 및 공급이 이루어진다. 예비절단기(130)는 레이저 절단기나 플라즈마 절단기 등이 사용될 수 있다.
엣징기(140)는 제1컨베이어(110)에 의해 이송된 예비 절단품의 모서리를 라운딩처리하는 장치로서, 최종 모형 절단된 모형 절단품의 용접을 용이하게 한다.
모형절단기(150)는 엣지처리된 예비 절단품을 모형으로 절단하여 모형 절단품을 형성한다. 모형절단기(150)는 예비 절단품을 가스로 절단하는 가스절단기로서, 산소탱크 및 가스탱크의 메인벨브를 개방하면 유량기에서 유량과 압력이 제어되어 산소 및 가스가 각각 호스를 통해 공급되고, 토오치의 밸브에 의해 차단 및 공급이 이루어진다. 모형절단기(150)는 레이저 절단기나 플라즈마 절단기 등이 사용될 수 있다.
제2컨베이어(160)는 모형 절단품을 용접 또는 조립하여 최종 모형품을 형성하기 위해 이송하는 컨베이어로서, 롤러 컨베이어로 되어 있다.
제어부(170)는 강판 원재(P)와 예비 절단품 및 모형 절단품에 대한 이송과 엣징 및 절단을 제어하는 제어장치로서, 모니터 및 조작 보드를 포함하는 컨트롤 판넬 등으로 되어 있다.
제어부(170)는 제1컨베이어(110) 및 제2컨베이어(160)의 이송속도와 예비절단기(130) 및 모형절단기(150)의 이송속도를 주요 2인자로 설정하여 실험계획 이원배치법을 활용하여 모형가공의 조건을 선정한다. 이때, 제어부(170)는 예비절단기(130) 및 모형절단기(150)의 연료가스와 산소유량을 2인자로 추가로 설정하여 실험계획 이원배치법을 활용하여 모형가공의 조건을 선정할 수도 있다.
한편, 제어부(170)는 절단부위에서 열영향부의 금속조직을 검사 및 분석하여 절단 결함을 분석하여 최적의 공정을 선정할 수도 있다. 금속조직 검사 및 분석은 결정립의 크기 및 형태, 분포 형상, 편성 형상 등을 검사하고 분석한다. 금속조직 검사는 SEM(Scanning Electron Microscope)을 사용한다.
실험계획 이원배치법은 표 1과 같은 (실험)회차에 따른 인자 A와 인자 B를 설정하고 직교배열표로 배치하여 모형가공의 조건을 선정하는 방법이다. 실험계획 이원배치법은 알려진 방법이므로 자세한 설명을 생략한다.
회차
(run)
인자 A 인자 B
1 A1 B1
2 A1 B2
3 A1 B3
4 A2 B1
5 A2 B2
6 A2 B3
7 A3 B1
8 A3 B2
9 A3 B3
도 4은 본 발명의 실시예에 의한 강판모형 자동절단 방법을 나타내는 플로우 차트이다. 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 강판모형 자동절단 방법은 도 1 및 도 2에 도시된 강판모형 자동절단 시스템을 이용한 방법으로서, 강판 원재 공급 단계(S10), 예비 절단품을 형성하는 단계(S20), 엣지처리 단계(S30), 모형 절단품을 형성하는 단계(S40) 및 모형 절단품 이송 단계(S50)를 포함한다.
강판 원재 공급 단계(S10)는 트레버스(120)를 통해 강판 원재(P)를 제1컨베이어(110)에 공급하는 단계이고, 예비 절단품을 형성하는 단계(S20)는 제1컨베이어(110)에 공급된 강판 원재(P)를 예비 절단기(130)를 사용하여 1차로 예비절단하여 복수 개의 예비 절단품을 형성하는 단계이며, 엣지처리 단계(S30)는 제1컨베이어(110)에서 이송된 예비 절단품의 모서리를 가공하는 단계이고, 모형 절단품을 형성하는 단계(S40)는 엣지 처리된 예비 절단품을 모형 절단기(140)로 절단하여 모형 절단품을 형성하는 단계이며, 모형 절단품 이송단계(S50)는 모형 절단품을 용접 또는 조립하여 최종 모형품을 형성하기 위해 제2컨베이어(160)를 통해 이송하는 단계이다.
모형 절단품을 형성하는 단계(S40)에서는 제1컨베이어(110) 및 제2컨베이어(160)의 이송속도와 예비절단기(130) 및 모형절단기(150)의 이송속도를 주요 2인자로 설정하여 실험계획 이원배치법을 활용하여 모형가공의 조건을 선정하여 예비 절단품을 모형 절단한다.
모형 절단품을 형성하는 단계(S40)에서는 예비절단기(130) 및 모형절단기(150)의 연료가스와 산소유량을 2인자로 추가로 설정하여 실험계획 이원배치법을 활용하여 모형가공의 조건을 선정할 수도 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
110 : 제1컨베이어 120 : 트레버스
130 : 예비절단기 140 : 엣징기
150 : 모형절단기 160 : 제2컨베이어
170 : 제어부
P : 강판 원재

Claims (5)

  1. 강판 원재를 공급받아 이송하는 제1컨베이어와,
    상기 제1컨베이어의 폭방향으로 설치되어 복수의 강판 원재를 하나씩 상기 제1컨베이어에 공급하는 트레버서와,
    상기 제1컨베이어에 설치되어 상기 강판 원재를 1차로 예비절단하여 예비 절단품을 형성하는 예비절단기와,
    상기 예비 절단품을 엣지처리하는 엣징기와,
    엣지처리된 상기 예비 절단품을 모형으로 절단하여 모형 절단품을 형성하는 모형절단기와,
    상기 모형 절단품을 이송하는 제2컨베이어와,
    상기 강판 원재와 상기 예비 절단품 및 상기 모형 절단품에 대한 이송과 엣징 및 절단을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 강판모형 자동절단 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1컨베이어 및 상기 제2컨베이어의 이송속도와 상기 예비절단기 및 상기 모형절단기의 이송속도를 주요 2인자로 설정하여 실험계획 이원배치법을 활용하여 모형가공의 조건을 선정하는 것을 특징으로 하는 강판모형 자동절단 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 예비절단기 및 상기 모형절단기의 연료가스와 산소유량을 2인자로 추가로 설정하여 실험계획 이원배치법을 활용하여 모형가공의 조건을 선정하는 것을 특징으로 하는 강판모형 자동절단 시스템.
  4. 강판 원재를 제1컨베이어에 공급하는 강판 원재 공급 단계와,
    상기 제1컨베이어에 공급된 상기 강판 원재를 예비 절단기를 사용하여 1차로 예비 절단하여 복수 개의 예비 절단품을 형성하는 단계와,
    상기 제1컨베이어에서 이송된 예비 절단품의 모서리를 가공하는 엣지처리 단계와,
    엣지 처리된 상기 예비 절단품을 모형 절단기로 절단하여 모형 절단품을 형성하는 단계와,
    상기 모형 절단품을 이송하는 모형 절단품 이송 단계를 포함하며;
    상기 모형 절단품을 형성하는 단계에서는 상기 제1컨베이어 및 상기 제2컨베이어의 이송속도와 상기 예비절단기 및 상기 모형절단기의 이송속도를 주요 2가지 인자로 설정하여 실험계획 이원배치법을 활용하여 모형가공의 조건을 선정하여 예비 절단품을 모형 절단하는 것을 특징으로 하는 강판모형 자동절단 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 모형 절단품을 형성하는 단계에서는 상기 예비절단기 및 상기 모형절단기의 연료가스와 산소유량을 2가지 인자로 추가로 설정하여 실험계획 이원배치법을 활용하여 모형가공의 조건을 선정하는 것을 특징으로 하는 강판모형 자동절단 방법.
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