(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2012년02월27일
(11) 등록번호 10-1120874
(24) 등록일자 2012년01월30일
(51) Int. Cl.
B23K 37/02 (2006.01) B23K 31/00 (2006.01)
B23K 9/32 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2009-0041688
(22) 출원일자 2009년05월13일
심사청구일자 2009년05월13일
(65) 공개번호 10-2010-0122675
(43) 공개일자 2010년11월23일
(56) 선행기술조사문헌
KR1020060037993 A*
KR1020060038048 A*
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
에스티엑스조선해양 주식회사
경상남도 창원시 진해구 명제로 60 (원포동)
(72) 발명자
최준기
광주광역시 남구 봉선로19번길 30-2 (주월동)
윤훈성
경상남도 창원시 팔용동 원풍벽산아파트 305-1502
(뒷면에 계속)
(74) 대리인
특허법인화우
전체 청구항 수 : 총 11 항 심사관 : 정혜진
(54) 선박의 흘수 마크 형성 장치 및 방법
(57) 요 약
본 발명은 선박의 흘수 마크 형성 장치 및 방법에 관한 것으로, 선체의 외판에 흘수 마크를 형성하기 위한 장치
에 있어서, 흘수 마크의 배치방향을 따라 연장 길이를 가지며, 임의의 곡률로 굽힘 가능한 탄성 및 원상복원력이
있는 스프링강판으로 구성되어, 선체 외판(10)의 형상에 따라 굴곡된 형태로 선체 외판(10)상에 설치되는 플렉시
블 레일(100); 상기 플렉시블 레일(100)에 장착 및 가이드되어, 흘수 마크의 배치방향을 따라 직선 경로 또는 곡
선 경로를 주행하게 되는 용접 캐리지(200); 상기 플렉시블 레일(100)의 길이 방향(X축 방향)에 직각되는 방향(Y
축 방향)으로의 가이드 경로를 제공하는 가이드 레일을 구비하여 상기 용접 캐리지(200)에 탑재되는 Y축가이더
(411)와, Y축 방향으로의 연장 길이를 가지고 상기 Y축가이더(411)에 장착 및 가이드되어 Y축 방향으로 이동되는
Y축슬라이더(412)가 구비되는 Y축슬라이드(410); 및 상기 플렉시블 레일(100)의 길이 방향(X축 방향)에 수직되는
방향(Z축 방향)으로의 가이드 경로를 제공하는 가이드 레일을 구비하여 상기 Y축슬라이더(412)에 설치되는 Z축가
이더(421)와, 흘수 마크 마킹을 위한 용접 토치(20)가 장착되며, 상기 Z축가이더(421)에 장착 및 가이드되어 Z축
방향으로 이동되는 Z축슬라이더(422)가 구비되는 Z축슬라이드(420);를 포함하여 구성되는 것을 기술적 요지로 하
여, 선체의 중앙부 뿐만 아니라 곡률을 가지는 선수부, 선미부에도 흘수 마크 형성을 위한 용접작업을 자동으로
안전하고 용이하게 수행할 수 있는 선박의 흘수 마크 형성 장치 및 방법에 관한 것이다.
대 표 도 - 도3
등록특허 10-1120874
- 1 -
(72) 발명자
양종수
부산광역시 동래구 사직로 80, 쌍용예가아파트 10
7동 403호 (사직동)
김호경
경상남도 창원시 성주동 한림푸르지오아파트
101-703
김은태
경상남도 창원시 진해구 자은로64번길 40, 삼성아
파트 102동 202호 (자은동)
등록특허 10-1120874
- 2 -
특허청구의 범위
청구항 1
선체의 외판에 흘수 마크를 형성하기 위한 장치에 있어서,
흘수 마크의 배치방향을 따라 연장 길이를 가지며, 임의의 곡률로 굽힘 가능한 탄성 및 원상복원력이 있는 스프
링강판으로 구성되어, 선체 외판(10)의 형상에 따라 굴곡된 형태로 선체 외판(10)상에 설치되는 플렉시블 레일
(100);
상기 플렉시블 레일(100)에 장착 및 가이드되어, 흘수 마크의 배치방향을 따라 직선 경로 또는 곡선 경로를 주
행하되, 용접 토치(20) 내지 용접 토치 이동수단을 탑재가능한 골조를 제공하는 캐리지 본체부(210)와, 외면부
가 상기 플렉시블 레일(100)의 길이방향으로의 회전변위를 가지도록 상기 캐리지 본체부(210)상에 설치되고 상
기 플렉시블 레일(100)의 좌, 우측단부에 접속 설치되어 상기 캐리지 본체부(210)의 측방향 이동을 구속하며 상
기 플렉시블 레일(100)을 따라 가이드하는 다수의 가이드롤러부(230)가 구비되는 용접 캐리지(200);
상기 플렉시블 레일(100)의 길이 방향(X축 방향)에 직각되는 방향(Y축 방향)으로의 가이드 경로를 제공하는 가
이드 레일을 구비하여 상기 용접 캐리지(200)에 탑재되는 Y축가이더(411)와, Y축 방향으로의 연장 길이를 가지
고 상기 Y축가이더(411)에 장착 및 가이드되어 Y축 방향으로 이동되는 Y축슬라이더(412)가 구비되는 Y축슬라이
드(410); 및
상기 플렉시블 레일(100)의 길이 방향(X축 방향)에 수직되는 방향(Z축 방향)으로의 가이드 경로를 제공하는 가
이드 레일을 구비하여 상기 Y축슬라이더(412)에 설치되는 Z축가이더(421)와, 흘수 마크 마킹을 위한 용접 토치
(20)가 장착되며, 상기 Z축가이더(421)에 장착 및 가이드되어 Z축 방향으로 이동되는 Z축슬라이더(422)가 구비
되는 Z축슬라이드(420);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 흘수 마크 형성 장치.
청구항 2
제1항에 있어서, 상기 플렉시블 레일(100)은,
흘수 마크의 배치방향을 따라 연장 길이를 가지는 스프링강판으로 구성되는 판스프링부(110);
상기 판스프링부(110)의 길이방향 강성을 보강하도록 상기 판스프링부(110)상에 길이방향을 따라 연속 설치되는
레일보강부(120); 및
상기 용접 캐리지(200)에 구비된 피니언부(220)가 기어접속가능한 연속된 기어치 배열을 상기 판스프링부(110)
에 제공하는 랙기어부(130);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 흘수 마크 형성 장치.
청구항 3
제2항에 있어서, 상기 플렉시블 레일의 판스프링부(110)는,
두께방향으로 겹쳐진 다수의 스프링강판으로 이루어지며, 스프링강판의 겹침 갯수에 따라 다른 탄성 및 원상복
원력을 구현하는 것을 특징으로 하는 선박의 흘수 마크 형성 장치.
청구항 4
제2항에 있어서, 상기 플렉시블 레일의 레일보강부(120)는,
상기 판스프링부(110)의 길이방향에 수직되는 방향(Z축 방향)으로의 돌출높이를 가지도록 상기 판스프링부(11
0)의 좌, 우측단부상에 설치되며, 상기 플렉시블 레일(100)의 좌측면 또는 우측면이 > 또는 < 형상을 가지도록
경사형성되는 것을 특징으로 하는 선박의 흘수 마크 형성 장치.
등록특허 10-1120874
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청구항 5
제1항 또는 제2항에 있어서,
온오프 스위치 작동에 의해 자력의 세기를 조절가능한 구조를 가지며, 상기 플렉시블 레일(100)의 길이방향을
따라 다수가 이격 설치되어, 상기 플렉시블 레일(100)을 선체 외판(10)에 굴곡된 형상으로 고정시키는 부착력을
제공하는 스위쳐블 마그넷(300);
을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 흘수 마크 형성 장치.
청구항 6
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용접 캐리지(200)는,
상기 플렉시블 레일(100)에 형성된 랙기어부(130)에 기어접속가능한 기어치 배열을 가지고 상기 캐리지 본체부
(210)에 연결설치되며, 회전에 의해 상기 캐리지 본체부(210)와 함께 상기 랙기어부(130)를 따라 상기 플렉시블
레일(100)의 길이방향으로 이동되는 피니언부(220);
를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 흘수 마크 형성 장치.
청구항 7
삭제
청구항 8
제1항에 있어서,
상기 용접 캐리지(200)의 주행에 의해 흘수 마크의 배치 방향을 따라 이동되며 선체 외판(10)의 굴곡형상에 대
한 정보를 자동으로 감지, 획득하는 레이저 변위센서(500);
를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 흘수 마크 형성 장치.
청구항 9
흘수 마크의 배치방향을 따라 연장 길이를 가지는 플렉시블 레일(100)을 선체 외판(10)의 형상에 대응되는 형태
로 굴곡하여 선체 외판(10)상에 부착 설치하는 레일설치단계;
용접 토치(20) 내지 용접 토치 이동수단이 탑재되는 용접 캐리지(200)를 상기 플렉시블 레일(100)에 장착하는
캐리지장착단계;
상기 용접 캐리지(200)를 상기 플렉시블 레일(100)을 따라 주행시키며, 레이저 변위센서(500)를 이용해 선체 외
판(10)과의 거리를 계측하여 흘수 마크가 형성되는 선체 외판(10)의 굴곡형상에 대한 정보를 획득하는 외판형상
인식단계; 및
상기 외판형상인식단계에서 인식된 선체 외판(10)의 형상 정보를 이용하여 상기 용접 토치(20)와 선체 외판(1
0)간의 거리가 일정하게 유지되도록 판스프링부(110)의 길이방향에 수직되는 방향(Z축 방향)으로 상기 용접 토
치(20)를 이동시키면서, 상기 용접 캐리지(200)를 상기 플렉시블 레일(100)을 따라 주행시키며 흘수 마크 형성
을 위한 용접을 수행하는 흘수마킹단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 흘수 마크 형성 방법.
청구항 10
제9항에 있어서, 상기 흘수마킹단계는,
상기 플렉시블 레일(100)의 길이 방향(X축 방향)에 직각되는 방향(Y축 방향)으로 상기 용접 토치(20)의 이동을
가이드하는 Y축슬라이드(410)와, 상기 플렉시블 레일(100)의 길이 방향(X축 방향)에 수직되는 방향(Z축 방향)으
로 상기 용접 토치(20)의 이동을 가이드하는 Z축슬라이드(420)를 이용하여, 흘수 마크의 형상에 대해 기설정된
등록특허 10-1120874
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정보와, 상기 외판형상인식단계를 통해 인식된 선체 외판(10)의 굴곡 형상에 대한 정보에 따라 자동으로 용접을
수행하는 것을 특징으로 하는 선박의 흘수 마크 형성 방법.
청구항 11
제9항에 있어서, 상기 흘수마킹단계는,
용접에 의해 흘수 마크의 외곽에 대응되는 형상의 비드를 형성하는 것을 특징으로 하는 선박의 흘수 마크 형성
방법.
청구항 12
제9항에 있어서,
상기 플렉시블 레일(100)의 전 길이에 걸쳐 상기 용접 캐리지(200)를 이동시키며 흘수 마크 마킹한 후, 상기 용
접 캐리지(200)와 플렉시블 레일(100)을 선체로부터 순차적으로 이탈시키는 설치해제단계;
를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 흘수 마크 형성 방법.
명 세 서
발명의 상세한 설명
기 술 분 야
본 발명은 선박의 흘수 마크 형성 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선체(船體)가 물에 잠기는 깊[0001]
이나 정도를 확인할 수 있도록 선체 외판에 표시되는 흘수 마크를 형성하는 장치와 방법에 관한 것이다.
배 경 기 술
일반적으로 선수, 선미 또는 선체의 중앙부(midship)에 해당되는 위치에는 선박이 물 위에 떠 있을 때 물에 잠[0002]
겨 있는 부분의 깊이를 나타낼 수 있도록, 선체 외판에 흘수 마크(draft mark)가 형성된다.
종래에 흘수 마크를 형성함에 있어서는, NC 절단기를 이용하여 철판(steel plate)을 흘수 마크 형상으로 절단한[0003]
후, 선수, 선미 또는 선체 중앙부의 외판상에 절단된 각 흘수 마크의 외곽을 수동으로 용접하고 있으며, 선체의
중앙부는 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 평면 내지 평면에 가까운 형상을 가지는 반면에, 선수부, 선미부는 도
1의 (b)에 도시된 바와 같이 굴곡된 표면형상을 가진다.
이에 따라, 특히, 선수, 선미에 흘수 마크를 형성함에 있어서는, 마크 형성 위치 등의 정확도를 고려하여 선체[0004]
의 중앙부와 조립되어 선박의 건조가 이루어진 후에 흘수 마크를 형성하고 있다.
다른 방법으로는 흘수 마크의 외곽을 용접 비드로 만든 후 내부에 페인트칠을 하여 흘수 마크를 형성하고 있으[0005]
며, 작업자들이 줄자를 사용하여 수직선과 수평선으로 위치를 마킹하고, 흘수 마크의 형상을 가지는 숫자판이나
글자판을 이용하여 작업자들이 직접 선체에 흘수 마크를 표시하며, 흘수 마크가 표시된 위치에 펀칭 및 용접작
업을 시행하고 있다.
선박의 건조 후 흘수 마크를 형성함에 있어서는, 작업자가 고소차 상에서 주로 정면 및 상측을 향하여 작업을[0006]
수행하기 때문에 자세불안에 따른 작업 불량과, 불량한 자세나 부주의 등으로 인해 고소차에서 실족하는 등의
안전사고가 발생되며, 흘수 마크를 선체에 접합하기 위한 장비 자체가 무겁기 때문에 여러명의 작업자를 요구한
다는 문제점이 있었다.
작업자의 기량에 의존하는 수동 작업이므로 품질이 균형을 이루지 못하거나 저하되어 선박 건조 후 재작업으로[0007]
인한 추가공정이 발생할 수 있으며, 작업 시간이 길어져 해당 라인의 전체 작업 스케줄이 지연될 우려가 있고,
특히, 큰 곡률을 가지는 선수부, 선미부에 흘수 마크를 형성함에 있어서는 각 흘수 마크의 크기와 모양이 상이
하게 형성되기 쉬워 정밀한 곡가공과 가접이 요구된다는 문제점이 있었다.
등록특허 10-1120874
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수동작업에 의해 글자 위치마킹, 숫자판이나 글자판을 이용한 숫자, 글자의 표시, 펀칭 및 용접 작업을 순차적[0008]
으로 시행함에 따른 불편함을 해결하기 위한 종래기술로서, 도 2에 도시된 바와 같은 구조를 가지는 한국특허등
록 제330547호의 흘수 마크 용접 장치가 개시되어 있다.
그러나, 수평 몸체(32)와, 수직 몸체(34)(36)와, 하부 지지대(38)와, 수평 몸체와 하부 지지부의 하부에 설치되[0009]
고 바퀴 고정체(58)와 바퀴 고정장치(62)를 설치한 이동용 바퀴(60)를 구비한 구조에서 알 수 있는 바와 같이,
선체의 곡면형상을 전혀 고려하지 않아 평탄면에만 그 적용이 가능하다는 한계가 있었다.
이에 따라, 곡률을 가지는 선수부, 선미부에 흘수 마크를 형성함에 있어서는 그 적용이 불가능하며, 선체의 중[0010]
앙부가 곡률을 가지는 경우에는 이 또한 적용이 불가능하여, 실제로 선박의 건조가 이루어진 후에 작업자가 직
접 흘수 마크 형성을 위한 용접작업을 수행하고 있는 실정이다.
발명의 내용
해결 하고자하는 과제
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 선체의 중앙부 뿐만 아니라 곡률을 가지는[0011]
선수부, 선미부에도 흘수 마크 형성을 위한 용접작업을 자동으로 안전하고 용이하게 수행할 수 있는 선박의 흘
수 마크 형성 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제 해결수단
상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 선체의 외판에 흘수 마크를 형성하기 위한 장치에 있어서, 흘수[0012]
마크의 배치방향을 따라 연장 길이를 가지며, 임의의 곡률로 굽힘 가능한 탄성 및 원상복원력이 있는 스프링강
판으로 구성되어, 선체 외판(10)의 형상에 따라 굴곡된 형태로 선체 외판(10)상에 설치되는 플렉시블 레일
(100); 상기 플렉시블 레일(100)에 장착 및 가이드되어, 흘수 마크의 배치방향을 따라 직선 경로 또는 곡선 경
로를 주행하게 되는 용접 캐리지(200); 상기 플렉시블 레일(100)의 길이 방향(X축 방향)에 직각되는 방향(Y축
방향)으로의 가이드 경로를 제공하는 가이드 레일을 구비하여 상기 용접 캐리지(200)에 탑재되는 Y축가이더
(411)와, Y축 방향으로의 연장 길이를 가지고 상기 Y축가이더(411)에 장착 및 가이드되어 Y축 방향으로 이동되
는 Y축슬라이더(412)가 구비되는 Y축슬라이드(410); 및 상기 플렉시블 레일(100)의 길이 방향(X축 방향)에 수직
되는 방향(Z축 방향)으로의 가이드 경로를 제공하는 가이드 레일을 구비하여 상기 Y축슬라이더(412)에 설치되는
Z축가이더(421)와, 흘수 마크 마킹을 위한 용접 토치(20)가 장착되며, 상기 Z축가이더(421)에 장착 및 가이드되
어 Z축 방향으로 이동되는 Z축슬라이더(422)가 구비되는 Z축슬라이드(420);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로
하는 선박의 흘수 마크 형성 장치를 기술적 요지로 한다.
여기서, 상기 플렉시블 레일(100)은, 흘수 마크의 배치방향을 따라 연장 길이를 가지는 스프링강판으로 구성되[0013]
는 판스프링부(110); 상기 판스프링부(110)의 길이방향 강성을 보강하도록 상기 판스프링부(110)상에 길이방향
을 따라 연속 설치되는 레일보강부(120); 및 상기 용접 캐리지(200)에 구비된 피니언부(220)가 기어접속가능한
연속된 기어치 배열을 상기 판스프링부(110)에 제공하는 랙기어부(130);를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 플렉시블 레일의 판스프링부(110)는, 두께방향으로 겹쳐진 다수의 스프링강판으로 이루어지며, 스[0014]
프링강판의 겹침 갯수에 따라 다른 탄성 및 원상복원력을 구현하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 플렉시블 레일의 레일보강부(120)는, 상기 판스프링부(110)의 길이방향에 수직되는 방향(Z축 방향)[0015]
으로의 돌출높이를 가지도록 상기 판스프링부(110)의 좌, 우측단부상에 설치되며, 상기 플렉시블 레일(100)의
좌측면 또는 우측면이 > 또는 < 형상을 가지도록 경사형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 온오프 스위치 작동에 의해 자력의 세기를 조절가능한 구조를 가지며, 상기 플렉시블 레일(100)의 길이[0016]
방향을 따라 다수가 이격 설치되어, 상기 플렉시블 레일(100)을 선체 외판(10)에 굴곡된 형상으로 고정시키는
부착력을 제공하는 스위쳐블 마그넷(300);을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 용접 캐리지(200)는, 용접 토치(20) 내지 용접 토치 이동수단을 탑재가능한 골조를 제공하는 캐리지[0017]
본체부(210); 및 상기 플렉시블 레일(100)에 형성된 랙기어부(130)에 기어접속가능한 기어치 배열을 가지고 상
기 캐리지 본체부(210)에 연결설치되며, 회전에 의해 상기 캐리지 본체부(210)와 함께 상기 랙기어부(130)를 따
등록특허 10-1120874
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라 상기 플렉시블 레일(100)의 길이방향으로 이동되는 피니언부(220);를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 용접 캐리지(200)는, 외면부가 상기 플렉시블 레일(100)의 길이방향으로의 회전변위를 가지도록[0018]
상기 캐리지 본체부(210)상에 설치되며, 상기 플렉시블 레일(100)의 좌, 우측단부에 접속 설치되어 상기 용접
캐리지(200)의 측방향 이동을 구속하며 상기 플렉시블 레일(100)을 따라 가이드하는 다수의 가이드롤러부(23
0);를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 플렉시블 레일(100)의 길이 방향(X축 방향)에 직각되는 방향(Y축 방향)으로의 가이드 경로를 제공하[0019]
는 가이드 레일을 구비하여 상기 용접 캐리지(200)에 탑재되는 Y축가이더(411)와, Y축 방향으로의 연장 길이를
가지고 상기 Y축가이더(411)에 장착 및 가이드되어 Y축 방향으로 이동되는 Y축슬라이더(412)가 구비되는 Y축슬
라이드(410); 및 상기 플렉시블 레일(100)의 길이 방향(X축 방향)에 수직되는 방향(Z축 방향)으로의 가이드 경
로를 제공하는 가이드 레일을 구비하여 상기 Y축슬라이더(412)에 설치되는 Z축가이더(421)와, 흘수 마크 마킹을
위한 용접 토치(20)가 장착되며, 상기 Z축가이더(421)에 장착 및 가이드되어 Z축 방향으로 이동되는 Z축슬라이
더(422)가 구비되는 Z축슬라이드(420);를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 용접 캐리지(200)의 주행에 의해 흘수 마크의 배치 방향을 따라 이동되며 선체 외판(10)의 굴곡형[0020]
상에 대한 정보를 자동으로 감지, 획득하는 레이저 변위센서(500);를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 흘수 마크의 배치방향을 따라 연장 길이를 가지는 플렉시블 레일(100)을 선체 외판(10)의 형[0021]
상에 대응되는 형태로 굴곡하여 선체 외판(10)상에 부착 설치하는 레일설치단계; 용접 토치(20) 내지 용접 토치
이동수단이 탑재되는 용접 캐리지(200)를 상기 플렉시블 레일(100)에 장착하는 캐리지장착단계; 상기 용접 캐리
지(200)를 상기 플렉시블 레일(100)을 따라 주행시키며, 레이저 변위센서(500)를 이용해 선체 외판(10)과의 거
리를 계측하여 흘수 마크가 형성되는 선체 외판(10)의 굴곡형상에 대한 정보를 획득하는 외판형상인식단계; 및
상기 외판형상인식단계에서 인식된 선체 외판(10)의 형상 정보를 이용하여 상기 용접 토치(20)와 선체 외판(1
0)간의 거리가 일정하게 유지되도록 상기 판스프링부(110)의 길이방향에 수직되는 방향(Z축 방향)으로 상기 용
접 토치(20)를 이동시키면서, 상기 용접 캐리지(200)를 상기 플렉시블 레일(100)을 따라 주행시키며 흘수 마크
형성을 위한 용접을 수행하는 흘수마킹단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 흘수 마크 형성
방법을 다른 기술적 요지로 한다.
그리고, 상기 흘수마킹단계는, 상기 플렉시블 레일(100)의 길이 방향(X축 방향)에 직각되는 방향(Y축 방향)으로[0022]
상기 용접 토치(20)의 이동을 가이드하는 Y축슬라이드(410)와, 상기 플렉시블 레일(100)의 길이 방향(X축 방
향)에 수직되는 방향(Z축 방향)으로 상기 용접 토치(20)의 이동을 가이드하는 Z축슬라이드(420)를 이용하여, 흘
수 마크의 형상에 대해 기설정된 정보와, 상기 외판형상인식단계를 통해 인식된 선체 외판(10)의 굴곡 형상에
대한 정보에 따라 자동으로 용접을 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 흘수마킹단계는, 용접에 의해 흘수 마크의 외곽에 대응되는 형상의 비드를 형성하는 것이 바람직하[0023]
다.
그리고, 상기 플렉시블 레일(100)의 전 길이에 걸쳐 상기 용접 캐리지(200)를 이동시키며 흘수 마크 마킹한 후,[0024]
상기 용접 캐리지(200)와 플렉시블 레일(100)을 선체로부터 순차적으로 이탈시키는 설치해제단계;를 더 포함하
여 구성되는 것이 바람직하다.
효 과
상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명은, 선체 외판의 형상에 대응되는 형태로 플렉시블 레일을 굴곡하여 선체[0025]
외판상에 부착 설치하고, 용접 토치 내지 용접 토치 이동수단이 탑재되는 용접 캐리지를 플렉시블 레일에 장착
하여 선체 외판의 굴곡면을 따라 주행시키면서 흘수 마크 형성을 위한 용접작업을 자동으로 수행할 수 있다는
효과가 있다.
그리고, 용접 캐리지를 X축방향으로 가이드하는 플렉시블 레일, 용접 캐리지에 탑재되는 용접 토치를 Y축, Z축[0026]
방향으로 가이드하는 Y축슬라이드, Z축슬라이드를 이용하여, 흘수 마크 형상 및 선체 외판 형상에 따라 용접 토
치를 3축방향으로 자유롭게 이동시키면서 균일한 품질로 정밀하게 용접을 수행할 수 있다는 다른 효과가 있다.
이에 따라, 선체의 중앙부 뿐만 아니라 곡률을 가지는 선수부, 선미부에도 적용하여 자동으로 용접을 수행할 수[0027]
있으며, 흘수 마크의 형상에 해당되는 비드를 형성시키는 용접을 자동으로 수행함으로써, 작업자가 수동으로 선
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체 외판에 직접 용접하여야 하는 기존의 방식을 탈피하여, 간단하고 신속하며 안전하게 흘수 마크를 형성할 수
있다는 다른 효과가 있다.
또한, 플렉시블 레일, Y축슬라이드, Z축슬라이드에 해당되는 간단한 구성에 의해 3축 이동 구조를 구현할 수 있[0028]
어, 제작이 용이할 뿐만 아니라, 경량화로 인해 작업 현장간의 이동성이 뛰어나며, 용접 캐리지, Y축슬라이드,
Z축슬라이드를 구동조정하는 제어부를 별도로 분리 제작하여 작업자가 안전한 위치에서 손쉽게 조정을 수행할
수 있다는 다른 효과가 있다.
발명의 실시를 위한 구체적인 내용
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명을 다음의 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.[0029]
도 3은 본 발명에 따른 선박의 흘수 마크 형성 장치의 제1실시예를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 요부분해[0030]
사시도이고, 도 5는 도 3의 저면도이며, 도 6은 도 3의 요부우측면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 선박의 흘수
마크 형성 장치의 설치 및 사용상태를 도시한 사시도이며, 도 8은 본 발명에 따른 선박의 흘수 마크 형성 방법
의 제1실시예를 도시한 흐름도이다.
본 발명에 따른 선박의 흘수 마크 형성 장치는, 선체(船體)가 물에 잠기는 깊이나 정도를 확인할 수 있도록 선[0031]
체 외판에 표시되는 흘수 마크를 형성하는 장치에 관한 것으로, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 플렉시블
레일(100), 용접 캐리지(200), Y축슬라이드(410), Z축슬라이드(420)를 포함하는 구성을 가진다.
상기 플렉시블 레일(flexible rail)(100)은, 서로 다른 형상으로 다수가 이격형성되는 흘수 마크의 배치방향(X[0032]
축 방향이라 한다)을 따라 연장 길이를 가지며, 선체 외판(10)상의 임의의 지점에서 상기 선체 외판(10)의 형상
에 대응되는 형태로 굴곡가능하도록, 임의의 곡률로 굽힘 가능한 탄성 및 원상복원력이 있는 스프링강판으로 구
성된다.
본 발명의 제1실시예에서 상기 플렉시블 레일(100)은, 흘수 마크의 배치방향을 따라 연장 길이를 가지는 스프링[0033]
강판으로 구성되는 판스프링부(110)와, 상기 판스프링부(110)의 길이방향 강성을 보강하도록 상기 판스프링부
(110)상에 길이방향을 따라 연속 설치되는 레일보강부(120)와, 상기 용접 캐리지(200)에 구비된 피니언부(220)
가 기어접속가능한 연속된 기어치 배열을 상기 판스프링부(110)에 제공하는 랙기어부(130)로 이루어진다.
상기 플렉시블 레일의 판스프링부(110)는, 얇은 두께를 가지는 다수의 스프링강판, 즉, 탄성 및 원상복원력이[0034]
우수하나 상대적으로 강성이 낮은 스프링 강판을 두께방향으로 겹쳐서, 작업조건이나 선박의 외면형상, 상기 용
접 캐리지(200)의 하중 등을 종합적으로 고려하여, 흘수 마크 형성 작업에 보다 적합한 강성을 가지도록 한다.
상기 판스프링부(110)는 스프링강판의 겹침 갯수에 따라 다른 탄성 및 원상복원력을 구현하게 되는데, 일반적으[0035]
로 흘수 마크가 형성되는 선체의 외판부는 반경 1000m 이하의 곡률을 가지므로, 상기 판스프링부(110)를 반경
1000m 이하로 굴곡가능한 탄성 및 원상복원력을 가지도록 제작하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 선체 외판(10)의
굴곡형상에 대응되는 형상으로 굴곡시킨 상태로 무리없이 설치할 수 있다.
상기 플렉시블 레일의 레일보강부(120)는, 상기 판스프링부(110)의 길이방향에 수직되는 방향(Z축 방향)으로의[0036]
돌출높이를 가지도록 상기 판스프링부(110)의 좌, 우측단부상에 설치되며, 상기 판스프링부(100)의 좌, 우측단
부 각각에 설치됨에 있어서는 상기 판스프링부(110)의 일측면과 타측면상에 각각 Z축 방향으로 동일한 위상을
가지도록 설치된다.
상기 레일보강부(120)의 측면부로 상기 용접 캐리지(200)에 구비되는 가이드롤러부(230)(이하 설명)를 가이드[0037]
함에 있어서는, 상기 가이드롤러부(230)의 Z축 방향으로의 이동을 구속시키면서 X축 방향으로의 이동을 명확하
게 가이드할 수 있도록, 상기 플렉시블 레일(100)의 길이 방향(X축 방향)에 직각되는 방향(Y축 방향)으로 돌출
부 또는 함몰부를 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1실시예에서는 Z축 방향으로 동일한 위상을 가지는 위치에 설치되는 한쌍의 상기 레일보강부(120)[0038]
가, 서로 반대되는 방향으로 경사형성되어, 상기 플렉시블 레일(100)의 좌측면 또는 우측면이 > 또는 < 형상을
가지도록 함으로써 Y축 방향으로의 돌출부 또는 함몰부를 형성하는 구조를 가진다.
상기 플렉시블 레일(100)을 굴곡된 지정 형상으로 선체 외판(10)상에 고정, 유지함에 있어서는, 온오프 스위치[0039]
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작동에 의해 자력의 세기를 조절가능한 구조를 가지는 스위쳐블 마그넷(switch-able magnet)(300) 다수를 상기
플렉시블 레일(100)의 길이방향을 따라 이격 설치함으로써, 상기 스위쳐블 마그넷(300)을 이용하여 다수의 지점
에서 상기 플렉시블 레일(100)을 선체 외판(10)에 굴곡된 형상으로 고정, 유지시키는 부착력을 선택적으로 부여
하게 된다.
상기 스위쳐블 마그넷(300)은, 한국마린엔지니어링학회 2006년도 후기학술대회논문집, 2006. 11
application for Shipbuilding Industry), 배성호(Seongho Bae) 저, pp. 131~133 (3 pages)>에 개재된 내용을
포함하여, 온오프 스위치 작동에 의해 자력의 세기를 조절가능한 구조를 가지는 당업계에 공지된 switch-able
magnet 중 적절한 것을 선택 적용하므로, 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상기 용접 캐리지(200)는, 용접 토치(20) 내지 용접 토치 이동수단을 탑재가능한 골조를 제공하는 캐리지 본체[0041]
부(210)를 구비한 구성요소로, 상기 플렉시블 레일(100)에 장착 및 가이드되어, 흘수 마크의 배치방향을 따라
직선 경로 또는 곡선 경로를 주행하게 되며, 본 발명의 제1실시예서는 상기 플렉시블 레일의 랙기어부(130)에
접속되는 피니언부(220)와 상기 플렉시블 레일의 레일보강부(120)에 접속되는 가이드롤러부(230)를 구비한 구조
를 가진다.
상기 피니언부(220)는, 상기 상기 플렉시블 레일(100)에 형성된 랙기어부(130)에 기어접속가능한 기어치 배열을[0042]
가지고 상기 캐리지 본체부(210)에 연결설치되며, 회전에 의해 상기 캐리지 본체부(210)와 함께 상기 랙기어부
(130)를 따라 상기 플렉시블 레일(100)의 길이방향으로 이동된다.
상기 가이드롤러부(230)는, 외면부가 상기 플렉시블 레일(100)의 길이방향으로의 회전변위를 가지도록 상기 캐[0043]
리지 본체부(210)상에 설치되며, 다수가 상기 플렉시블 레일(100)의 좌, 우측단부에 접속 설치되어 상기 용접
캐리지(200)의 측방향 이동을 구속하며 상기 플렉시블 레일(100)을 따라 가이드하게 된다.
상기 피니언부(220)와, Z축 방향으로 동일한 위상을 가지는 위치에 설치되는 한쌍의 상기 레일보강부(120) 각각[0044]
에 접속되는 한쌍의 가이드롤러부(230)는 동축상에 설치되어, 상기 피니언부(220)와 가이드롤러부(230)는 동일
한 회전각 변위로 회전됨과 동시에, 상기 가이드롤러부(230)가 상기 레일보강부(120)의 측면형상에 대응되는 경
사면을 가지도록 형성되어, 상기 피니언부(220)와 가이드롤러부(230)는 동일한 변위로 위치 이동이 이루어지게
된다.
상기 용접 캐리지(200)를 상기 플렉시블 레일(100)의 길이방향(X축 방향)을 따라 이동시키면서, 상기 용접 토치[0045]
(20)의 이동을 상기 플렉시블 레일(100)의 길이 방향(X축 방향)에 직각되는 방향(Y축 방향)과 수직되는 방향(Z
축 방향)으로 가이드하는 Y축슬라이드(410)와, 상기 플렉시블 레일(100)의 길이 방향(X축 방향)에 Z축슬라이드
(420)를 이용하여, 상기 용접 토치(20)를 X축, Y축, Z축 방향으로 자유롭게 이동시킬 수 있다.
상기 Y축슬라이드(410)는, 상기 플렉시블 레일(100)의 길이 방향(X축 방향)에 직각되는 방향(Y축 방향)으로의[0046]
가이드 경로를 제공하는 가이드 레일을 구비하여 상기 용접 캐리지(200)에 탑재되는 Y축가이더(411)와, Y축 방
향으로의 연장 길이를 가지고 상기 Y축가이더(411)에 장착 및 가이드되어 Y축 방향으로 이동되는 Y축슬라이더
(412)를 구비한 구조를 가진다.
상기 Z축슬라이드(420)는, 상기 플렉시블 레일(100)의 길이 방향(X축 방향)에 수직되는 방향(Z축 방향)으로의[0047]
가이드 경로를 제공하는 가이드 레일을 구비하여 상기 Y축슬라이더(412)에 설치되는 Z축가이더(421)와, 흘수 마
크 마킹을 위한 용접 토치(20)가 장착되며, 볼스크류(ball-screw) 방식 등으로 상기 Z축가이더(421)에 장착 및
가이드되어 Z축 방향으로 이동되는 Z축슬라이더(422)를 구비한 구조를 가진다.
상기 용접 캐리지(200)와 Y축슬라이드(410)를 이용해, 제어부(미도시)에 기설정, 저장된 흘수 마크의 형상 정보[0048]
에 따라 상기 용접 토치(20)의 X축, Y축 방향으로의 이동을 자동 제어할 수 있으며, 상기 용접 캐리지(200)의
주행에 의해 흘수 마크의 배치 방향을 따라 이동되며 선체 외판(10)의 굴곡형상에 대한 정보를 자동으로 감지,
획득하는 레이저 변위센서(500)를 구비하면, 상기 Z축슬라이드(420)를 이용해, 상기 레이저 변위센서(500)에서
획득한 선체 외판의 형상정보에 따라 상기 용접 토치(20)와 선체 외판(10)이 일정한 이격거리를 유지하도록 상
기 용접 토치(20)를 Z축 방향으로의 이동을 자동 제어할 수 있다.
레이저 변위센서는 빛을 이용해 변위를 측정하는 센서로서, 레이저를 발생시켜 검출체에 주사하면, 검출체 표면[0049]
에서 다양한 각도의 반사광이 발생되고, 센서 수광렌즈로 입사되어 광위치 검출소자에 도달하게 되며, 수광렌즈
에 입사된 반사광의 위치로부터 반사광의 각을 도출함으로써, 검출체의 위치를 최종적으로 검출하는 작동원리를
가지며, 광위치 검출소자로는 주로 PSD(Position Sensitive Device), CCD(Charge Coupled Device) 등이 사용되
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며, 일반적으로 분해능이 0.01㎛에 달하는 정밀한 측정이 가능하다.
본 발명에 따른 선박의 흘수 마크 형성 방법은, 상기와 같은 구조를 가지는 선박의 흘수 마크 형성 장치를 이용[0050]
해 선작에 흘수 마크를 형성하는 방법에 관한 것으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 크게 레일설치단계, 캐리지장
착단계, 외판형상인식단계, 흘수마킹단계로 이루어진 구성을 가진다.
상기 레일설치단게에서는, 흘수 마크의 배치방향을 따라 연장 길이를 가지는 상기 플렉시블 레일(100)을 선체[0051]
외판(10)의 형상에 대응되는 형태로 굴곡하여 선체 외판(10)상에 부착 설치하고, 상기 캐리지장착단계에서는,
용접 토치(20) 내지 용접 토치 이동수단이 탑재되는 상기 용접 캐리지(200)를 상기 플렉시블 레일(100)에 장착
한다.
상기 외판형상인식단계에서는, 상기 용접 캐리지(200)를 상기 플렉시블 레일(100)을 따라 주행시키며, 상기 레[0052]
이저 변위센서(500)를 이용해 선체 외판(10)과의 거리를 계측하여 흘수 마크가 형성되는 선체 외판(10)의 굴곡
형상에 대한 정보를 획득한다.
상기 흘수마킹단계에서는, 상기 외판형상인식단계에서 인식된 선체 외판(10)의 형상 정보를 이용하여 상기 용접[0053]
토치(20)와 선체 외판(10)간의 거리가 일정하게 유지되도록 상기 판스프링부(110)의 길이방향에 수직되는 방향
(Z축 방향)으로 상기 용접 토치(20)를 이동시키면서, 상기 용접 캐리지(200)를 상기 플렉시블 레일(100)을 따라
주행시키며 흘수 마크 형성을 위한 용접을 수행한다.
상기 흘수마킹단계에서는, 상기 용접 캐리지(200)를 상기 플렉시블 레일(100)을 따라 주행시킴과 동시에, 상기[0054]
Y축슬라이드(410)와 Z축슬라이드(420)를 이용하여, NC 코드로 데이터베이스화 되어 제어부(미도시)에 기설정,
저장된 흘수 마크의 형상에 대한 정보와 상기 외판형상인식단계를 통해 인식된 선체 외판(10)의 굴곡 형상에 대
한 정보를 선택적으로 호출하여, 상기 용접 토치(20)의 이동을 X축, Y축, Z축 방향으로 제어하며 자동으로 용접
을 수행하게 된다.
상기 흘수마킹단계에서는, 용접에 의해 흘수 마크의 외곽에 대응되는 형상의 비드를 형성함으로써 별도의 추가[0055]
공정 없이도 흘수 마크를 마킹할 수 있으며, 별도로 제작된 흘수 형상의 판넬을 용접에 의해 부착하는 작업에도
적용가능하나 흘수 형상의 판넬을 선체 외판(10)상에 견고하게 용접하기 위해서는 상기 용접 토치(20)의 각도를
조정할 수 있는 용접 토치 각도 조정 수단이 추가로 구비되는 것이 바람직하다.
상기 플렉시블 레일(100)의 전 길이에 걸쳐 상기 용접 캐리지(200)를 이동시키며 흘수 마크 마킹한 후에는, 상[0056]
기 용접 캐리지(200)와 플렉시블 레일(100)을 선체로부터 순차적으로 이탈시키는 설치해제단계를 거쳐, 다음 작
업 위치로 이동하여 상기 레일설치단계부터 다시 반복하여 적용하게 된다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 선박의 흘수 마크 형성 장치 및 방법에 의하면, 선체 외판(10)의 형[0057]
상에 대응되는 형태로 상기 플렉시블 레일(100)을 굴곡하여 선체 외판(10)상에 부착 설치하고, 용접 토치(20)
내지 용접 토치 이동수단이 탑재되는 상기 용접 캐리지(200)를 상기 플렉시블 레일(100)에 장착하여 상기 선체
외판(10)의 굴곡면을 따라 주행시키면서 흘수 마크 형성을 위한 용접작업을 자동으로 수행할 수 있다.
그리고, 상기 용접 캐리지(200)를 X축방향으로 가이드하는 상기 플렉시블 레일(100), 상기 용접 캐리지에 탑재[0058]
(200)되는 용접 토치(20)를 Y축, Z축 방향으로 가이드하는 상기 Y축슬라이드(410), Z축슬라이드(420)를 이용하
여, 흘수 마크 형상 및 선체 외판 형상에 따라 용접 토치(20)를 3축방향으로 자유롭게 이동시키면서 균일한 품
질로 정밀하게 용접을 수행할 수 있다.
이에 따라, 선체의 중앙부 뿐만 아니라 곡률을 가지는 선수부, 선미부에도 적용하여 자동으로 용접을 수행할 수[0059]
있으며, 흘수 마크의 형상에 해당되는 비드를 형성시키는 용접을 자동으로 수행함으로써, 작업자가 수동으로 선
체 외판에 직접 용접하여야 하는 기존의 방식을 탈피하여, 간단하고 신속하며 안전하게 흘수 마크를 형성할 수
있다.
또한, 상기 플렉시블 레일(100), Y축슬라이드(410), Z축슬라이드(420)에 해당되는 간단한 구성에 의해 3축 이동[0060]
구조를 구현할 수 있어, 제작이 용이할 뿐만 아니라, 경량화로 인해 작업 현장간의 이동성이 뛰어나며, 상기 용
접 캐리지(200), Y축슬라이드(410), Z축슬라이드(420)를 구동조정하는 제어부를 상기 용접 캐리지(200)와 별도
로 분리 제작하여 작업자가 안전한 위치에서 손쉽게 조정을 수행할 수 있다.
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이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이[0061]
아니고, 상기 실시예들을 기존의 공지기술과 단순히 조합적용한 실시예와 함께 본 발명의 특허청구범위와 상세
한 설명에서 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 변형하여 이용할 수 있는 기술은 본 발명의 기술범위에 당
연히 포함된다고 보아야 할 것이다.
도면의 간단한 설명
도 1 - 선체의 외판에 흘수마크가 형성된 상태의 사진[0062]
도 2 - 종래기술에 따른 흘수 마크 용접장치의 제1실시예를 도시한 사시도[0063]
도 3 - 본 발명에 따른 선박의 흘수 마크 형성 장치의 제1실시예를 도시한 사시도[0064]
도 4 - 도 3의 요부분해사시도[0065]
도 5 - 도 3의 저면도[0066]
도 6 - 도 3의 요부우측면도[0067]
도 7 - 본 발명에 따른 선박의 흘수 마크 형성 장치의 설치 및 사용상태를 도시한 사시도[0068]
도 8 - 본 발명에 따른 선박의 흘수 마크 형성 방법의 제1실시예를 도시한 흐름도[0069]
<도면에 사용된 주요 부호에 대한 설명>[0070]
10 : 선체 외판 20 : 용접 토치[0071]
100 : 플렉시블 레일 110 : 판스프링부 [0072]
120 : 레일보강부 130 : 랙기어부 [0073]
200 : 용접 캐리지 210 : 캐리지 본체부 [0074]
220 : 피니언부 230 : 가이드롤러부 [0075]
300 : 스위쳐블 마그넷 410 : Y축슬라이드 [0076]
411 : Y축가이더 412 : Y축슬라이더 [0077]
420 : Z축슬라이드 421 : Z축가이더 [0078]
422 : Z축슬라이더 500 : 레이저 변위센서[0079]
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도면7
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도면8
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