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문제 정의
- 따라서 작업비용이 크게 소요되고 생산성 및 품질확보가 작업자의 숙련 정도에 의존하는 등 여러 어려움이 있다. 따라서 본 논문에서는 중소 선박제조업체의 애로를 해결하기 위해 현장맞춤형 철의장 자동화시스템을 설계하고 개발하게 되었다.
- 반면에 PCNC (Personal Computer based Numerical Control)는 개인용컴퓨터를 이용하여 선반과 머시닝센터등 공작기계를 일괄 제어하는 장치를 말하며, 이는 공작기계를 제어하는 CNC 장치에 PC가 지닌 무한의 확장성과 개방성 그리고 사용자 위주의 편리성을 접목한 차세대 수치제어장치이다[9]. 본 논문에서는 범용 공작기계의 제어에 적용할 수 있는 개방성과 확장성을 보장하고, 고속/고정밀 제어를 가능하도록 PCNC를 철의장 자동화시스템의 NC콘트롤러로 설계하였다. 사용한 PCNC는 터보테크의 HX-Deluxe로 하드웨어 및 소프트웨어의 구성은 그림 8과 같다.
- 본체 프레임은 사각파이프를 이용해 제작되도록 설계되었으나, 약 3톤에 해당하는 하중에 변형이 발생할 경우 본 시스템의 기능을 수행할 수 없다. 본 논문에서는 장치의 구조적 결함 등의 문제점을 사전에 방지하여 최적화된 구조를 지닌 장치를 설계 ․ 제작하고자 구조해석을 실시하였다. 모델링은 3차원 범용 설계 프로그램인 CATIA[7]를 이용하였으며, 상용해석 프로그램인 ANSYS[8]를 이용하여 효과적인 구조해석을 실시하였다.
- 본 논문에서는 철의장시스템의 각 구성파트를 제어하고 가공 공정을 모니터링 하기 위한 제어장치를 설계하고 제작하였다. 제어장치는 크게 입출력부, 연산제어부, 서보제어부로 구성된다.
- 본 논문은 부품의 표준화가 되어 있지 않은 선박용 핸드레일 및 가드레일에 적용되는 지주(stanchion) 및 가로지지대(stay) 부품의 철의장 소재의 절단과 다양한 형상의 철판 가공공정을 자동화할 수 있는 전용의 철의장가공 자동화시스템(이하, 철의장자동화시스템) 개발에 관한 것이다. 개발된 철의장자동화시스템 적용을 통하여 작업자의 작업환경을 개선하고 가공품질을 향상시키며 제조원가의 절감등을 통해 생산성을 증진시키는 효과를 얻을 수 있다.
- 철의장 자동화시스템은 전자석과 공압실린더를 이용하여 자동으로 철의장을 이송시켜며 본체 프레임에 안착시키는 기구를 설계함으로서 수동 소재공급 방식을 자동으로 전환하여 안전사고 및 작업자의 노동강도 최소화를 목표로 하였다. 철의장 소재 자동 공급 및 이송 장치는 호스트와 유사한 방식으로 대차부에 적재된 철의장을 한 사이클동안 4개씩, 두 사이클에 걸쳐 철의장 정렬 가이드롤러부에 안착시킬 수 있도록 설계되어 있다.
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