KR100295951B1 - 냉연압연장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 두개의 두개의 크랭크가 크랭크핀으로 두개의 연결봉상에 결합되며, 크랭크의 관성력은 대을 질량으로 최소한 부분적으로 보정되어지고, 대응 질량은 연결봉에 대하여 180 °전치 되어지는 크랭크의 회전축에 대하여 편심상으로 크랭크에 배열되어지는, 왕복 운동하는 지지체로 구성된 냉연 압연 장치에 관한 것이다.

최적의 질량- 및 회전 모멘트 보정을 구조적 간단하게 하고, 분리되지 않은 장치를 사용하여 얕은 기초 깊이가 필요하여 결과적으로 경제적인 개선된 형태의 압연 장치용 크랭크 구동을 제공하기 위하여, 대칭 분배되어 있는 운동장치부는 모터, 커플링 및 원추차 기어로 구성되어진 전동봉이 놓여진 공동의 롤 평면 내어서 대칭 분배되어 있는 운동 장치부는, 운동 장치의 회전축이 각각 평행이며 수형으로 배열되어 있고 또한 양 운동 장치부의 크랭크는 서로에 대하여 반대 방향으로 회전하도록, 공동의 축상에서 함께 결합되어지는, 롤 축에 대하여 수직의 단면상에 두개가 대칭적으로 분배되어 배열된 크랭크 구동과 대응질량으로 형성된 운동 장치를 제공한다.

Description

냉연압연장치

제1도는 본 발명에 따른 냉연압연장치용 크랭크구동장치의 개략적 구성을 나타낸 것이며,

제2도는 완전한 보상장치를 갖는 본 발명에 따른 크랭크구동장치이며,

제3도는 추가의 플라이웨이트가 설치되어 있는 본 발명에 따른 크랭크구동장치이다.

본 발명은 왕복 운동하는 지지체를 포함하는 냉연 압연 장치에 관한 것으로서, 이 지지체가 커넥팅 로드에 의해 크랭크의 크랭크핀과 결합하고, 지지체의 관성 질량은 카운터웨이트(counterweight, 均衡錘)에 의해 적어도 부분적으로 보상될 수 있으며, 여기서 카운터웨이트는 플라이웨이트(flyweight)의 형태로 크랭크상에, 커넥팅 로드의 결합 지점에 대해 180°로, 크랭크의 회전축에 편심 배열되는 냉연 압연 장치에 관한 것이다.

통상적인 냉연 압연장치의 롤 지지체의 왕복 운동은 여러 가지의 크랭크 구동 형태로 이루어졌다. 롤을 포함한 롤 지지체의 큰 운동 관성 질량(inertia mass)은 매우 큰 관성력을 발생하게 되며, 이에 따른 진동의 발생을 감소시키기 위하여 카운터 웨이트의 도입이 불가피하였다. 여기서 크랭크 구동의 크랭크축 상에 카운트웨이트를 대칭 배치하는 간단한 방법이 있으나, 질량의 보상이 낮을 뿐만 아니라 진동 발생을 감소시키고자 하는 목적에 부합하지도 않았다.

대부분의 냉연 압연장치는, 완전한 질량 보상이 가능하고, 회전 모멘트 보상이 좋은 회전 모멘트-질량 보상 시스템을 장착하고 있다. 크랭크 구동 상에 회전 모멘트 보상 시스템을 갖는 이러한 냉연 압연 장치는, 롤 지지체의 정지시 크랭크 사점에서 영이 되는 운동에너지를 크랭크 구동에서 90°의 각도로 배치되어 수직 왕복 운동하는 카운터웨이트 내에 저장하고, 이 에너지를 롤 지지체의 가속에 다시 이용하는 것으로 행하여진다.

이러한 수직 회전 모멘트 보상 시스템은 전진, 후퇴에 있어서 롤의 회전 모멘트를 고려하여, 구동 모터와 크랭크 샤프트 사이의 전체 구동력이 순간적으로 역류되는 운동에너지에 의해 균형을 이루도록 되어 있다. 또한, 일정한 크랭크 회전수에 의하여 구동 모멘트의 크기를 일정하게 하여 주며, 반면에 구동장치 사이의 운동 에너지는, 모터에 관계없이 변동하게 된다(만네스만 야금 기술집, "냉연 압연 방법에 의한 압연재의 생산기기와 장치", 제18면 내지 제19면 참조).

이러한 형태들은 질량-회전 모멘트 보상의 계산이 충분히 고려되어 있으나, 상당한 설치 비용이 필요하게 되는 경제적 부담이 있다. 또한, 크랭크 핀 및 크랭크 샤프트 장치와 별도의 고가의 장치를 사용해야 하는 문제점이 있었다.

완전한 질량 보상과 완전한 회전 모멘트 보상이 가능한 소형의 롤 용량을 갖는 유성 크랭크 구동이 또한 개시되어 있다. 이 롤 장치는 일체로 설치되어지며 설치 비용이 적은 반면에, 큰 용량의 냉연 압연 장치에는 적용할 수 없는 단점이 있다.

마지막으로, 서로 평행하며 동일한 간격으로 배치된 서로 다른 3개의 축으로 구성되며, 이들 축 중 중간 축이 크랭크 샤프트로서 롤 지지체에 커넥팅 로드와 크랭크 핀으로 연결가능하게 결합되는 형태의 간단한 구조를 갖는 냉연 압연기용 크랭크 구동이 개시되어 있다(DE 41 24 691 C1). 이 장치는 카운터웨이트가 크랭크상에 편십 부가되어 위치하며 두개의 다른 축에 카운터웨이트가 부가되어 있고, 그 총합은 롤 지지체의 관성 질량과 일치하도록 되어 있다. 이 방법 역시, 일체 구조로 완전한 질량 보상이 가능하지만, 구동 핀, 카운터웨이트 및 다른 축들을 포함하므로 전체 구조가 커진다. 특히, 큰 롤 용량을 갖는 냉연 압연 장치에 있어서, 구동 장치의 전체 높이를 최소화하더라도 구동 거리를 크게 해야 하는 필요가 있다. 또한, 이 형태는 크랭크 회전속도의 비 보상성에 대비한 카운터웨이트의 고려가 없다.

본 발명은, DE 41 24 691 C1에 개시되어 있는 기술의 냉연 압연기에서의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 간단한 구조로 최적의 질량-회전 모멘트 보상이 이루어지고, 일체로 이루어진 장치를 사용함으로써 경제적으로 개선된 형태의 압연 장치용 크랭크 구동을 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 왕복 이동시킬 수 있는 지지체를 갖는 냉연 압연 장치에 있어서, 상기 지지체가 커넥팅 로드에 의해 크랭크의 크랭크핀과 결합하고, 상기 지지체의 관성 질량은 카운터웨이터에 의해 적어도 부분적으로 보상될 수 있으며, 여기서 상기 카운터웨이트는 플라이웨이트의 형태로 상기 크랭크상에, 커넥팅 로드의 결합 지점에 대해 180°로, 크랭크의 회전축에 편심 배열되며, 크랭크 및 카운터웨이트로 이루어진 기어부가, 롤 축의 수직 단면에 대칭적으로 배열된 두 개의 기어 유닛으로 분리되며, 상기 기어 유닛부는 롤면의 하부에 배열되며, 모터, 커플링 및 디프렌셜 기어로 이루어진 파워트레인 축에 의해 상호 결합되어 있으며, 여기서 상기 기어 유닛의 회전축은 상호 평행하고 수평으로 배열되며, 상기 기어 유닛들의 크랭크는 서로 반대 방향으로 회전하는 냉연 압연 장치를 제공한다.

보다 바람직하게는, 본 발명은 구동축이 없으며, 수평 방향으로 놓여진 회전축을 가지고 중간축의 양 옆에 각각 배치되는 부 구동 장치를 포함하는 크랭크 구동을 추가로 제공한다. 기어 구동부를 두 개로 분리함으로써, 구동 하부 또는 롤 평면 상부에 위치하는, 압연된, 압연재 또는 보다 큰 부피에 대한 자유로운 관통이 가능하게 된다. 이에는 단지 평면적인 배열만이 필요하게 된다.

본 발명에 따른 크랭크 구동 구조는, 냉연 압연 공중 중에 생산되는 압연재를 크랭크축 위로 올려 보내야 하기 때문에 지금까지의 구동, 예를 들어 MERR 방법에서는 불가능하였던 크랭크를 롤 지지체 구동으로서 이용하는 것이 가능하게 한다.

본 발명에서 냉연 압연 장치의 구동장치는, 롤 축과 평행한 구동 축을 가지며 롤 면의 하부에 배열된 모터를 구비하고, 상기 모터의 구동 축은 커플링에 의해 디퍼렌셜 기어와 연결되고, 롤 축에 대해 수직 및 수평 방향으로 연장되는 상기 디퍼렌셜 기어의 구동축에 의해 구동 모멘트가 상기 기어 유닛부로 전달된다.

본 발명의 하나의 실시예는 운동질량에 의한 관성력을 보상하기 위하여 상기 기어 유닛의 크랭크의 회전축에 대하여 평행한 축상에 배치되는 플라이웨이트를 추가로 포함하고, 상기 축에는 크랭크의 평기어에 치합되는 평기어를 설치하여, 크랭크의 플라이웨이트와 추가된 플라이웨이트는 서로 반대 방향으로 회전하게 된다.

기어 유닛부의 크랭크에서 플라이웨이트는 크랭크 구동과 커넥팅 로드로부터 발생하는 회전 및 왕복운동에 의한 원심력과 동일하다. 각 크랭크 상에서 중간축의 반대면에 추가된 플라이웨이트는 크랭크의 회전수와 동일한 회전수로 회전하면서 롤 지지체와 커넥팅 로드의 운동질량에 의한 관성력의 제1차 성분을 완전히 보상한다.

본 발명의 또 다른 실시예는 운동질량에 의한 관성력의 제2차 성분까지 보상하기 위한 것으로서, 파워 트레인을 기어 유닛에 연결하는 두개의 구동축상에 편심 배치되어 수직으로 회전하는 댐퍼를 추가로 포함한다. 이 댐퍼는 크랭크의 회전수의 2배의 속도로 서로 반대방향으로 회전한다.

또한 본 발명은 각각의 기어 유닛에 평행한 두 개의 축상에 각각 분배하여 플라이웨이트를 배치할 수 있으며, 상기 축은 각 기어 유닛의 크랭크의 양 측에 평 기어를 통해 연결될 수 있다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에 왕복하는 롤 지지체는 도면부호 1로 나타내었으며, 냉연 압연로 쌍은 도면부호 2로 각각 나타내었다. 롤 지지체(1)에 커넥팅 로드(4)의 소경부(3)가 회전 가능하게 설치되고, 커넥팅 로드의 대경부(5)가 크랭크핀(6)으로 크랭크(7)에 각각 결합되며, 크랭크(7)의 양단(8, 9)은 도면에 도시하지 않은 지지체에 결합되어 있다.

제1도의 하부에는 롤 축(10)의 양측에 두개의 대칭된 기어 유닛부가 도시되어 있고, 크랭크(7)에는 다른 구동부가 연결된다.

각각의 기어 유닛부의 크랭크 상에는 편심된 플라이웨이트(11; flyweight)가 크랭크핀(6)에 대하여 180°로 대향되어 배치되고, 양 기어 유닛부의 플라이웨이트(11)의 합은 크랭크 전체의 회전 및 운동질량에 의한 관성력의 제1차성분을 보상할 수 있는 크기와 같다.

롤 축의 양측에 배치되는 기어 유닛부는 두 개의 커넥팅 로드 사이를 관통하고 파워 트레인 위를 지나는 압연롤의 자유로운 이동을 가능하게 하는 것으로 볼 수 있다.

파워 트레인은, 제1도의 하측 도면에 나타난 바와 같이, 모터(12), 커플링(13) 및 디퍼렌셜 기어(14)로 구성되며, 그 구동 모멘트는 두 개의 상호 직렬로 연동되는 회전축(15a, 15b)에 분리되어 전달되며, 이들 축은 파워 트레인에 대해 직교하며 수평으로 펼쳐져 있다. 회전축(15a, 15b) 각각에는 크랭크 샤프트의 회전 주기를 일정하게 하는 댐퍼(16; damper)가 부가되어 있다. 회전축(15a, 15b)에는 지지체(17)와 평기어(18)가 결합되며, 이 평기어(18)는 크랭크(7)의 평기어(19)와 4 : 1의 회전속도로 연결되어 있다. 댐퍼(16)는 플라이웨이트(11)에 동기화된 회전수로 화살표 방향으로 움직이며, 이 방법으로 진동을 보상한다.

제2도에 나타난 크랭크 구동 구조는 플라이웨이트(20)를 추가하여 크랭크(7)의 플라이웨이트(11), 크랭크 및 커넥팅 로드의 회전질량에 의한 원심력과, 롤 지지체와 커넥팅로드의 운동 질량에 의한 관성력의 제1차 성분을 보다 성공적으로 보상한다.

추가된 플라이웨이트(20)는 동일한 수평면에서 크랭크(7)의 회전축에 대해 평행하게 놓여지고 동시에 평기어(22)가 추가되며, 이 평기어(22)는 일측단에서 회전축(15a, 15b)의 평기어(18)에 치합되고, 타측단에서 크랭크(7)의 평기어(19)에 치합되어, 구동 회전 모멘트를 전달하는 축(21)에 배치된다.

이와 같은 실시예에서, 구동 회전 축(15a, 15b)상에 설치된 댐퍼(16)는 편심되어 있고, 이 댐퍼는 크랭크의 회전수에 대하여 2배의 속도로 회전하며 관성력의 제2차성분을 보상한다. 제2도에서 동일한 부위들은 제1도와 동일한 부호로 나타낸다.

제3도는 두개의 크랭크(7)의 운동질량에 의한 관성력과 관성 모멘트의 제1차 성분을 완전하게 보상하는 것이 가능한 장치를 나타내는 것으로서, 물론 커넥팅 로드의 질량 모멘트의 보상은 이루어지지 않는다.

여기에 나타낸 본 발명에 따른 크랭크 구동 구조에서는 추가된 플라이웨이트(20a, 20b)를 두 개의 축(21a, 21b)에 나누어 설치하고 있으며, 이들 축은 크랭크(7)의 회전축에 대해 양측으로 평행하게 배열되어 있다. 두 개의 플라이웨이트(20a, 20b)는 평기어(18,22a)(19, 22b)에 의해 크랭크 회전 방향의 반대 방향으로 회전한다.

본 발명에 따른 효과를 요약하면 다음과 같다.

크랭크의 플라이웨이트는 크랭크 및 커넥팅 로드로부터의 회전 질량에 의해 나타나는 원심력과 거의 동일하며, 각 크랭크에서 크랭크와 동일한 회전수로 회전하도록 축의 양측에 추가된 플라이웨이트는 롤 지지체와 커넥팅 로드의 관성력에 대한 완전한 보상을 가능케 한다.

크랭크의 플라이웨이트는 양측의 축 각각에 대해 분배되어, 크랭크 구동부에서 있을 수 있는 회전 모멘트를 보상하기 때문에, 기어 유닛부의 이와 같은 구조는 플라이웨이트에 의한 질량 모멘트의 발생을 방지한다.

양 크랭크가 서로 반대되는 운동 방향으로 운동하여, 커넥팅 로드의 질량 모멘트가 보상된다.

구동 축에 댐퍼를 편심 배치하여 크랭크의 운동에 의한 관성력의 제2차 성분을 보상하고 크랭크 샤프트의 회전수를 일정하게 하여 줌으로써 크랭크의 운동을 원활하게 한다.

본 발명의 크랭크 구동은 크랭크와 커넥팅 로드의 전체 질량 모멘트의 보상 및 운동질량에 의한 관성력의 제1차 성분 및 제2차 성분의 완전한 보상을 가능하게 하며, 별도의 고가의 장치를 요구하지도 않는다. 상기에서는 세가지 실시예를 설명하였으나, 본 발명에 따른 구동에 대해서는 여러가지 변형이 있을 수 있다.

Claims (6)

1. 왕복 이동시킬 수 있는 지지체를 갖는 냉연 압연 장치에 있어서, 상기 지지체가 커넥팅 로드에 의해 크랭크의 크랭크핀과 결합하고, 상기 지지체의 관성 질량은 카운터웨이트에 의해 적어도 부분적으로 보상될 수 있으며, 여기서 상기 카운터웨이트는 플라이웨이트의 형태로 상기 크랭크상에, 커넥팅 로드의 결합 지점에 대해 180°로, 크랭크의 회전축에 편심 배열되며, 크랭크(7) 및 카운터웨이트로 이루어진 기어부가, 롤 축(10)의 수직 단면에 대칭적으로 배열된 두 개의 기어 유닛으로 분리되며, 상기 기어 유닛부는 롤면의 하부에 배열되며, 모터(12), 커플링(13) 및 디프렌셜 기어(14)로 이루어진 파워트레인 축(15a, 15b)에 의해 상호 결합되어 있으며, 여기서 상기 기어 유닛의 회전축은 상호 평행하고 수평으로 배열되며, 상기 기어 유닛들의 크랭크(7)는 서로 반대 방향으로 회전하는 냉연 압연 장치.
2. 제1항에 있어서, 냉연 압연 장치의 구동장치는, 롤 축과 평행한 구동 축을 가지며 롤 면의 하부에 배열된 모터(12)를 구비하고, 상기 모터의 구동축은 커플링(13)에 의해 디퍼렌셜 기어(14)와 연결되고, 롤 축에 대해 수직 및 수평 방향으로 연장되는 상기 디퍼렌셜 기어(14)의 구동축(15a, 15b)에 의해 구동 모멘트가 상기 기어 유닛부로 전달되는 냉연 압연 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 관성력을 보상하기 위하여 상기 기어 유닛부의 크랭크(7)의 회전축에 대하여 평행한 축(21)상에 배치되는 플라이웨이트(20)를 추가로 포함하고, 상기 축(21)에는 크랭크(7)의 평기어(19)에 치합되는 평기어(22)를 설치하여, 크랭크(7)의 플라이웨이트(11)와 추가된 플라이웨이트(20)는 서로 반대 방향으로 회전하게 되는 냉연 압연 장치.
4. 제2항에 있어서, 남아있는 관성력의 제2차 성분을 보상하기 위하여 상기 파워 트레인을 상기 기어 유닛부에 연결하는 두개의 구동축(15a, 15b)상에 수직 단면의 양쪽에 편심 배치되어 수직으로 회전하는 댐퍼(16)를 추가로 포함하는 냉연 압연 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 각각의 기어 유닛에 평행한 두 개의 축(21a, 21b)상에 각각 분배되어 배치되는 플라이웨이트(20a, 20b)를 포함하고, 상기 축은 각 기어 유닛의 크랭크(7)의 양 측에 평기어(19, 22a, 22b)를 통해 연결되는 냉연 압연 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 기어 유닛부의 크랭크(7)는 서로 반대 방향으로 회전하는 냉연 압연 장치.