초록 ▼

1. 최종목표
￭본 현장 맞춤형 기술 개발 과제에서는 선박용 배관 고정 서포트의 제조 공정에서 많은 비중을 차지하고 있는 홀커공, V-커팅, 절단 가공을 자동화 하여 제조원가를 줄이고 높은 노동 강도 등 각종 직무기피 요인을 해소시킴과 동시에 생산성 향상 및 품질확보를 가능케 하는 선박용 배관 고정 서포트 가공 자동화 시스템을 개발하는 것을 목표로 함.
2. 개발내용 및 결과
￭2D 프로그램인 AutoCAD를 통하여 개념설계 및 기구부 각 구성품의 상세설계를 수행하였으며, 3D 설계 프로그램인 CATIA V5를 이용

1. 최종목표
￭본 현장 맞춤형 기술 개발 과제에서는 선박용 배관 고정 서포트의 제조 공정에서 많은 비중을 차지하고 있는 홀커공, V-커팅, 절단 가공을 자동화 하여 제조원가를 줄이고 높은 노동 강도 등 각종 직무기피 요인을 해소시킴과 동시에 생산성 향상 및 품질확보를 가능케 하는 선박용 배관 고정 서포트 가공 자동화 시스템을 개발하는 것을 목표로 함.
2. 개발내용 및 결과
￭2D 프로그램인 AutoCAD를 통하여 개념설계 및 기구부 각 구성품의 상세설계를 수행하였으며, 3D 설계 프로그램인 CATIA V5를 이용하여 주요부품 조립 및 기구학적 간섭검토를 수행함.
￭자동화 시스템을 구동하기 위해서 제어장치를 제작하였으며, 개별 컨트롤 시스템과 메인컨트롤 시스템으로 나누워 제작하였다. 각각의 가공장치를 컨트롤 할 수 있는 개별 컨트롤 시스템을 투입장치, 홀가공장치, V-커팅장치, 절단장치 앞에 총 4개 설치하였고 메인시스템은 홀가공장치와 V-커팅장치 사이에 설치함.
￭최대 가공 앵글 150×150×15t 규격의 앵글 5개까지 적재하여 작업이 가능하며, 자동으로 이송부에 자재를 투입시켜주는 투입장치를 개발 및 제작함.
￭앵글의 위치결정과 조립부까지의 자재 이송을 담당하는 이송부 시스템을 설계 및 제작하였으며, 동일한 구동원리로 3곳의 가공부 앞에 총3기를 설치하였다. 접지력 확보와 슬립현상이 발생하지 않도록 우레탄고무와 MC나일론을 사용한 이송기어를 제작함.
￭홀가공 장치에 장착된 7개의 금형은 교체가 가능하며, 볼플랜지 볼트를 이용하여 탈·부착이 가능하도록 하였으며 금형 툴의 회전과 프레임의 상·하 이동은 상부프레임 뒷면에 설치한 유압솔레노이드밸브를 이용하여 구동되도록 하였음. 또한 인덕션 3상 전기모터를 사용하여 공정횟수를 줄일 수 있는 사상 툴을 설계 및 제작함.
￭앵글의 양방향 가공을 위해 상부 프레임과 하부 프레임 사이에 홈을 제작하여 볼베어링을 설치하여 180°회전이 가능하도록 설계하였으며, 터닝실린더와 랙기어, 피니언기어를 사용한 동력전달장치를 통해 작동할 수 있도록 제작함.
￭45°와 90°커팅과 모따기 등 5가지의 커팅공정이 가능한 V-커팅부를 설계 및 제작함. 고정프레임의 상하 이동을 통해 중심점을 찾아 커팅위치의 정확성을 높였으며, 칼날의 유격조절을 통해 커팅면의 표면의 거칠기가 매끄럽게 나올 수 있도록 제작함.
￭절단장치는 상부 컷터날과 하부컷터날 사이에 유격이 생겨 커팅 공정이 제대로 이루어지지 않을 경우를 대비하여 상부 커팅 프레임에 볼플렌지 볼트 홈을 만들어 스프링의 텐션에 의해 상·하부 칼날이 항상 밀착된 상태로 단면 절단 공정 수행하여 제품의 불량률에 대한 문제점을 최소화 할 수 있도록 구현함.
￭발주 도면을 수합하여 입력하면 10m 앵글에 맞게 각 공정별 작업이 이루어 질수 있도록 데이터 값을 정리하여 작업 순번을 결정해주는 Excel 매크로 자동 연산 프로그램을 개발하였음.
￭범용 PLC제어 소프트웨어인 XG5000과 CIMON프로그램을 이용하여 유압제어시스템과 전기제어시스템을 이용하여 작업자가 원하는 데이터 설정과 동장상태를 조절할 수 있음.
￭성능평가를 위한 자체 테스트 결과 자재 절단 오차, 가공 공구 교체 수, V컷·홀 정밀도 및 불량률(%)의 목표치에 벗어나지 않는 양호한 성능을 확인하였으며, 전반적인 기술개발의 정량적 목표를 달성함.
3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
￭선박의 배관 고정용 서포트형상에 따른 절단/홀 가공 공정의 자동화로 현행 수작업으로 진행되는 공정을 체계적으로 표준화할 수 있으며 노동 강도가 심한 서포트 제작 공정중 절단/홀 가공 공정의 사이클타임 감소 및 개선면의 가공정도 향상으로 차단계의 공정(취부, 용접 및 피막/도금)에서의 품질향상(불량률 감소)을 기대할 수 있음.
￭선박의 배관 고정용 서포트 형상에 따른 절단/홀 가공 공정의 자동화로 최적화된 제작공정 설계와 체결공정에 대한 Know-How를 축적할 수 있으며, 설계 생산 공정의 통합화로 전문적이고 독창적인 실용화 기술을 확보할 수 있음.
￭현재 동종사의 생산 공법과 비교하여 충분한 경쟁력을 갖추며, 낮은 원가와 높은 품질, 생산성 향상으로 인한 고객 납기준수는 추후 수주물량 확보에 있어 매우 유리할 것으로 판단됨.
￭선박 제조공정의 중 설치되는 의장품 중 하나인 배관 고정 서포트를 현행 인력에 의존한 방법에서 자동화시스템 도입으로 자체 생산성을 200%이상 향상시킬 수 있으며, 현행에 비하여 작업 안전사고 예방에 기여할 것으로 예상 함.
￭수작업인 작업요소가 많아 근력을 많이 사용하는 관계로 작업자의 피로감 때문에 휴식시간을 필요로 하여 작업시간 지연이 발생하고 작업자의 근골격계 질환을 유발시키며 이러한 요인을 해결함으로써 작업자의 작업환경 개선 및 안정성 확보가 가능할 것으로 판단됨.
4. 적용분야
￭배관 고정용 서포터 제작 산업은 조선산업 뿐만 아니라 건설 및 산업기계 등 사회 전반적으로 시설 및 구조물에 빠질 수 없이 사용되어 그 수요와 시장의 규모가 크며 다양한 분야에 적용함.
￭철의장품과 같은 단품류 등을 제작하는 업체들과 평철작업이 이루어지는 공정에 사용이 가능하며 크레인 및 앵글 보강재에 사용이 가능함.

목차 Contents

• 생산기술사업화 지원사업 최종보고서 ... 1
• 제출문 ... 2
• 생산기술사업화 지원사업 최종보고서 초록 ... 3
• 목차 ... 5
• 제 1 장 서론 ... 7
• 제 1 절 기술개발의 필요성 및 국내·외 관련기술 현황 ... 7
• 1. 기술개발의 필요성 ... 7
• 2. 국내·외 관련 기술 현황 ... 12
• 제 2 절 기술개발 목표 및 내용 ... 14
• 1. 기술개발 최종 목표 ... 14
• 2. 기술개발 내용 및 범위 ... 15
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 18
• 제 1 절 서포트 가공 자동화 시스템의 공정 규격 선정 및 상세설계 ... 18
• 1. 자동화 시스템 개발 관련 앵글 가공 공정 규격 선정 ... 18
• 2. 전체 시스템 구상도 및 상세 설계 ... 19
• 제 2 절 자동화 시스템 주요 기구부 상세설계 및 간섭검토 ... 28
• 1. 주요 기구부 상세 설계 ... 28
• 2. 주요 기구부 간섭 검토 및 섹션 분석 ... 32
• 제 3 절 서포트 가공 자동화 시스템 제어장치 설계 및 제작 ... 36
• 1. 개별 컨트롤 시스템 설계 및 제작 ... 39
• 2. 메인 컨트롤 시스템 제작 및 조립 ... 42
• 제 4 절 서초트 가공 자동화 시스템 가공장치 제작 및 조립 ... 44
• 1. 투입장치 제작 및 조립 ... 44
• 2. 이송장치 제작 및 조립 ... 47
• 3. 홀가공장치 제작 및 조립 ... 51
• 4. V-커팅 장치 제작 및 조립 ... 54
• 5. 절단 장치 제작 및 조립 ... 56
• 제 5 절 자동화 시스템 주요 회로도 설계 ... 58
• 1. 유압시스템 회로 설계 ... 58
• 2. 전기 회로도 설계 ... 60
• 제 6 절 자동화 공정라인 프로그램 설계 ... 62
• 1. Excel 매크로 프로그램 개발 ... 62
• 2. XG5000 제어 코드 작성 ... 69
• 3. CIMON 프로그램 개발 ... 77
• 제 7 절 기술개발 추진결과 ... 80
• 제 8 절 성능평가 및 실험 ... 81
• 1. 성능평가 및 정량적 목표 ... 81
• 2. 현장 적용 및 평가 ... 107
• 제 3 장 결론 ... 111
• 제 1 절 기술개발 결과 ... 111
• 제 2 절 기대효과 및 활용 방안 ... 112
• 1. 기대효과 ... 112
• 2. 활용방안 ... 113
• 제 3 절 향후 기술개발 내용 ... 113
• 부 록 ... 114