KR100306703B1 - 피드백 자동위치 제어형 사이드 가이드 - Google Patents

Abstract

압연소재와 직접 닿아 바의 진행방향이나 진입각도를 변경시키는 버티칼 롤과 베어링 샤프트로 구성된 챔버부와, 상기 챔버부에 설치된 사이드 가이드 프레임 및 서포트 프래임으로 구성된 사이드 가이드부와, 상기 사이드 가이드를 구동하는 유압펌프에서 발생되는 불규칙한 압력을 일정하게 유지시켜주는 펌프맥동 방지용 어큐물레이터와, 상기 사이드 가이드를 제어하는 제어부에서 받은 제어신호로 유압실린더의 작동거리, 힘, 속도를 자동적으로 조정하는 서보밸브와, 상기 유압실린더를 수동조작시 실린더의 위치를 정확히 고정시켜 주는 파이럿 작동형 체크밸와, 상기 유압실린더를 수동조작시 실린더의 속도를 조정하는 유량조절밸브와, 상기 폭 압연기에 진입하는 슬라브의 치수, 재질정보를 기억하고 전송해주는 비즈니스컴퓨터와, 상기 폭압연기에 의하여 압연후 슬라브목표두께폭을 계산하는 조압연 제어용계산기와, 상기 사이드 가이드의 개도량을 계산하는 피엘씨와, 상기 피엘씨에서 계산된 사이드가이드 개도량에 따라 유압 펌프 및 모터를 제어하는 유압제어용 피엘씨와, 유압설비에 장착된 센서 및 작동용 소프트웨어를 제어하는 산업용 프로세스 컴퓨터와, 상기 프로세스컴퓨터로부터 받은 명령을 상기 서보밸브에 입력전류값을 공급해 주는 서보밸브 앰프를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 피드백 자동위치 제어형 사이드 가이드를 요지로 한다.

Description

피드백 자동위치 제어형 사이드 가이드

본 발명은 피드백 자동위치 제어형 사이드 가이드에 관한 것으로서, 특히 폭압연기에 소재인 슬라브의 인입 또는 추출시 가이드 역할을 함은 물론, 센터링(센터링)이 부정확할 경우, 발생가능한 챔버를 유압 시스템과 챔버을 이용, 소재의 방향 및 진행각도를 강제로 변경하여 폭압연기에 정확한 센터링을 유도하여 챔버의 발생 예방과 챔버가 발생한 소재를 권취시 발생하는 텔레스코프을 방지할 수 있는 피드백 자동위치 제어형 사이드 가이드에 관한 것이다.

도 1은 종래의 사이드 가이드를 도시한 도면이고, 도 2는 기존의 사이드 가이드 작동도로서, 종래 사이드 가이드의 구조와 그 역할을 알아보고 종래기술의 문제점에 대하여 설명한다.

테이블 롤(1)의 회전운동에 의해 폭압연기(2)측으로 이송되어 온 압연소재인 바(3)는 사이드 가이드를 거쳐 폭압연기(2)에 진입하게 된다. 하나의 모터(4)를 통해 구동되는 사이드 가이드(5)는 감속기(4a)를 통해 좌,우측 피니언(6)을 회전시키며, 피니언의 회전을 통해 래크 바(7)를 전, 후진시킨다. 한편, 래크바의 하부면에는 래크기어(7a)가 형성되어 있다.

이때의 전,후진되는 량은 압연소재 폭(3a)과 관계가 있다. 공정에 도달 하기 전 공정에서 측정된 압연소재의 폭은 사이드 가이드(5)에 입력되어 사이드 가이드(5)의 폭이 결정되고 그 사이드 가이드(5) 폭(5a)에 따라 사이드 가이드(5)의 이동량이 결정되는데, 압연소재의 폭(3a)보다 일정량이 많게 설정된다.

그 량은 일반적으로 압연소재 폭(3a)보다 편측당 50mm씩 크게 설정되어 사이드 가이드 폭(5a)이 소재보다 양측 100mm크게 설정된다. 그런데 여기서 사이드 가이드(5)의 전,후진 이동시 원래는 전동기(4)에 의해 감속기(4a)를 거쳐 좌,우측 피니언(6)을 회전시켜 래크 바(7)를 전,후진 시켰으나 유압실린더에 의해 래크 바를 전,후진시키는 방법이 개발되었다.

위와 같이 2개의 유압실린더(21)에 의한 2개의 래크 바를 전,후진시 문제점이 발생된다.

도 3은 챔버 방지용 사이드 가이드의 개략도로서, 종래의 챔버방지용 사이드 가이드는 유압실린더의 로드에 로드 위치 검출용 센서(21a)가 설치되어 있다. 또한 사이드 가이드의 단부에는 센서(5a)가 설치되어 있으며, 사이드 가이드(5)의 내측에는 포토 센서(3b)가 설치되어 있다. 그리고, 감속기(4a)와 래크바(7) 사이에는 마그네틱 클러치(22)가 설치되어 있다. 한편, 유압실린더 로드가 안정적으로 전진하게 할 수 있도록 하기 위하여 서포트 프래임(23)을 설치하였다. 그리고 사이드 가이드(5)의 내측에는 버티컬 아이들 롤(3d)이 설치되어 압연소재(3)가 무난하게 사이드 가이드(5)를 빠져 나갈수 있도록 하였다.

한쪽 사이드 가이드면(5)에 두 개의 실린더(21)가 서로 다른 길이만큼 작동하여 사이드 가이드(21) 는 평행도를 잃게되어 정확한 센터링을 기대하기 어렵다.

상기 문제점은 한측면의 사이드 가이드(5)에 두 개의 래크바(7)가 설치되어 있으며, 두 개의 래크 바(7)에는 각각 하나씩의 유압 실린더(21)가 장착되어 있는데, 이때, 두 개의 실린더(21)가 전,후진되는 량이 동일하였을 때, 두 래크바(7)의 전,후진량이 동일하게 되며, 사이드 가이드(5)면의 전,후진시 평행도를 잃지 않는다. 그러나 기존의 사이드 가이드(5)의 유압시스템에 장착되어 있는 플로우 디바이드밸브(차)는 두 실린더(21)에 공급되는 유량을 제어하게 되는데, 그 오차는 약 30%정도를 가지고 있고, 또한 두 실린더(21) 내부의 마찰력의 차이등에 의해 두 실린더(21)는 일정시간동안 동일한 속도로 동일한 이동거리를 갖기 어렵다.

이럴 경우, 두 실린더(21)는 각각 다른 속도로 전,후진하게 되며, 일정시간 동안에 이동한 거리도 각각 다르게 된다. 이렇게 다른 량만큼 이동함으로서 사이드 가이드면은 폭압연기(에지롤: 2) 중심선과 평행하지 못하고 일정각도만큼 기울게 된다. 이렇게 기울어진 사이드 가이드(5)로는 압연소재(3)와 정확한 센터링을 기대하기 어렵다.

마주하고 있는 한쌍의 유압 실린더(21)와 유압실린더(21)가 플로우 디바이드밸브(차)에 의해 공급받은 유압에 의해 작동되는데, 이때 한 개의 배관에서 공급받은 유량을 나누어 공급하는 플로우 디바이드밸브(차)에서 동일하게 두 개의 실린더로 나누어주지 못함으로서 두 실린더(21)에 공급되는 유량은 각각 다르게 된다. 그러므로서 두 실린더(21)의 이동거리는 차이가 발생하게 되며, 그 결과 소재 인출입의 기준이 되어야 될 사이드 가이드(21)면은 기울게 됨으로서 정확한 센터링을 기대하기 어렵다.

챔버가 발생된 소재가 인입되었을 경우, 폭압연 후 출측의 사이드 가이드(5)면에 발생되는 충격에 의해 랙 바(7)와 래크(7a), 피니언(6)등에 설비손상을 일으킴.

도 3은 소재인 바(3)가 폭압연기(5)에 잘못 인입되는 경우의 도면이고, 도 4는 잘못 인입된 경우 발생되는 챔버를 설명한 도면으로서, 챔버란 소재인 바(3)가 휘어진 상태로 압연되어 나오는 것을 말한다. 챔버가 발생한 소재는 폭압연기(2)의 출측에 설치된 사이드 가이드(5)면에 충격을 주게 되는데, 이때 사이드 가이드(5)면은 유압 실린더(21)와 래크 바(7)에 의해 이미 지탱하는 힘을 받고 있는 상태에서 충격을 받게된다.

도 9은 사이드 가이드에 소재 충돌시 발생하는 힘을 도시한 도면으로서, 이 충격 "R"은 유압실린더(21)에서 발생되는 힘 "F"와 충돌하게 되며, 이로 인하여 사이드 가이드(5)가 밀리면서 래크바(7)와 그에 고정된 피니언(6)에 충격을 주게 된다. 이로 인하여 래크바(7)와 실린더의 로드(ROD)에는 휨이 발생되며, 래크바(7)에 물려있는 피니언기어(6)의 치면에 손상을 일으키게 되어 설비사고를 유발하게 된다.

기존 유압시스템의 응답속도가 느려 소재가 사이드 가이드(5)에 인입된 후, 센터링할 수 있는 시간적 여유가 없다. 에지롤(5) 중심선과 일치하지 않게 인입되는 소재가 사이드 가이드(5)의 작동범위 내에 들어 왔을 때, 사이드 가이드(5)를 작동시켜 센터링하는 것이 본 장치의 목적인데, 여기서 사이드 가이드(5)의 작동속도는 매우 중요하다. 즉 압연소재(3)의 센터링 수정이 자유로운 에지롤(2)에 인입되기전에 사이드 가이드(5)에 의한 센터링이 이루어져야 되는데, 소재의 진입속도는 3.5M/SEC로 빠르다. 이러한 속도로 진입되는 소재(3)를 센터링하기 위해서는 입측에서 읽어온 데이타에 의해 빨리 반을(작동)하는 시스템이 필요하나, 기존 유압시스템은 솔레노이드 밸브에 의해 작동됨으로서 그 응답성이 느려 완벽하게 센터링을 할 수 없다. 이렇게 부정확하게 센터링된 소재는 에지롤(2) 중심선과 소재의 진행방향이 일직선상에 있지 못하고, 소재의 선단부는 폭압연기(2)의 중심선으로부터 벗어나게 된다. 그렇게 소재(3)가 폭압연기(2)의 중심선과 일치되지 않고 인입될 경우 도 3에서와 같이 폭압연기(2)를 통과할 경우, 소재가 휘는 문제점(챔버)이 발생된다. 위와 같이 폭압연기(2)의 중심선과 일치되지 않는 채로 폭압연기에 진입된 소재는 휨(챔버)이 발생하여 재품의 가치를 하락시킨다.

위와 같이 사이드 가이드(5)에 소재인 바(3)가 챔버가 발생되어 폭압연기(2)의 후단부 사이드 가이드면(5)에 가해지는 충격이 과도한 경우나, 센터링을 하기 위해 사이드 가이드(5)가 작동시 양쪽 래크 바(7)의 위치제어상 유압 실린더(21)의 일정시간에서의 작동거리나 작동속도의 차이로 인해서 사이드 가이드(5)면이 에지롤(2) 중심선과의 평행하지 못하고 일정각도를 가지고 가이딩하게 되며, 또한 소재의 인입시 센터링할 수 있는 시간적 여유를 위해 사이드 가이드(5)의 작동속도(응답성 속도)가 기존 솔레노이드 밸브에 의해서는 가질 수 없어 폭압연기(2)에 인입되기 전에 완벽한 센터링이 이루어지지 못함으로서 폭압연기(2)를 통과한 소재(3)에서 휨과 (챔버)권취시 텔레스코프를 발생시키는 문제점을 해결하기 위한 기존 사이드 가이드는 제역할을 수행하지 못하고 있다.

도 8은 종래의 사이드 가이드 유압시시템의 회로도로서, 유압펌프(라)로부터 공급되는 유압은 다수의 솔로노이드 밸브(사)에 공급되어 진후, 솔로노이드 밸브(사)에 전원이 투입되어 짐에 따라 유로가 변환된다. 유로의 전환에 따라 다수의 체크 밸브(아) 및 체크 및 유량제어 밸브(자)를 거진후 유압실린더(21)에 공급된다. 이때 유압실린더(21)에 공급되는 유압의 양은 유량조절밸브(차)에 의하여 조정된다. 구제척인 솔로노이드 밸브의 시캔스는 일반적인 내용이므로 설명을 생략한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 폭압연기에 소재를 정확하게 인입시켜 폭압연 후, 발생가능한 소재의 휨(챔버)를 방지하며, 소재의 추돌시에 발생하는 충격력을 효과적으로 흡수하게 함으로서 설비보호와 응답성 향상을 통해 폭압연기 중심선에 소재를 센터링함으로서 제품가치하락을 방지하며, 사이드 가이드의 설비 파손을 방지함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 폭압연기에 진입되는 압연소재의 위치를 조정하는 피드백 자동위치 제어형 사이드 가이드에 있어서, 상기 압연소재와 직접 닿아 바의 진행방향이나 진입각도를 변경시키는 버티칼 롤과 베어링 샤프트로 구성된 챔버부와, 상기 챔버부에 설치된 사이드 가이드 프레임 및 서포트 프래임으로 구성된 사이드 가이드부와, 상기 사이드 가이드를 구동하는 유압펌프에서 발생되는 불규칙한 압력을 일정하게 유지시켜주는 펌프맥동 방지용 어큐물레이터와, 상기 사이드 가이드를 제어하는 제어부에서 받은 제어신호로 유압실린더의 작동거리, 힘, 속도를 자동적으로 조정하는 서보밸브와, 상기 유압실린더를 수동조작시 실린더의 위치를 정확히 고정시켜 주는 파이럿 작동형 체크밸와, 상기 유압실린더를 수동조작시 실린더의 속도를 조정하는 유량조절밸브와, 상기 폭 압연기에 진입하는 슬라브의 치수, 재질정보를 기억하고 전송해주는 비즈니스컴퓨터와, 상기 폭압연기에 의하여 압연후 슬라브 목표 두께폭을 계산하는 조압연 제어용계산기와, 상기 사이드 가이드의 개도량을 계산하는 피엘씨와, 상기 피엘씨에서 계산된 사이드가이드 개도량에 따라 유압 펌프 및 모터를 제어하는 유압제어용 피엘씨와, 유압설비에 장착된 센서 및 작동용 소프트웨어를 제어하는 산업용 프로세스 컴퓨터와, 상기 프로세스컴퓨터로부터 받은 명령을 상기 서보밸브에 입력전류값을 공급해 주는 서보밸브 앰프를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 피드백 자동위치 제어형 사이드 가이드에 의하여 달성된다.

도 1은 종래의 사이드 가이드.

도 2는 기존의 사이드 가이드 작동도.

도 3은 챔버 방지용 사이드 가이드개략도.

도 4는 소재인 바가 폭압연기에 잘못 인입되는 경우를 도시한 도면.

도 5는 잘못 인입된 소재의 폭압연기 통과후 형상을 도시한 도면.

도 6은 챔버 단면 구조도.

도 7은 본 발명 사이드 가이드의 구성 및 작동도.

도 8은 기존의 사이드 가이드 유압시스템 회로도.

도 9는 사이드 가이드에 소재충돌시 발생하는 힘.

도 10 본 발명 유압시스템 회로도.

도 11은 사이드 가이드 제어회로도.

도 12는 자동운전시 유로를 나타내는 회로도.

도 13은 수동운전시 유로를 나타내는 회로도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

본 발명은 소재인 바와 직접 닿아 바의 진행방향이나 각도를 변경시키는 챔버부, 챔버가 설치된 사이드 가이드부, 바의 폭을 인식, 계산후 사이드 가이드를 작동시키는 유압구동부로 크게 3부분으로 대별할 수 있다.

도 6은 버티칼 아이들 롤의 단면구조도, 첫째, 챔버부는 중심부에 그리스(GREASE) 주입용 홀(HOLE)이 형성되어 있으며, 그리스 홀의 상단(UPPER 사이드) 끝에는 니플(NIPPLE)설치된 부분은 육면체 모양을 하고 하단(LOWER 사이드) 끝부분은 원통형의 형상을 하였으며, 회전중심축 역할을 하는 샤프트(2)는 3개의 직경을 가진 환봉형상을 한다. 3개의 직경은 C부분의 직경인 Cd와 B부분 직경인 B와 A부분 직경인 Ad는 Ad <Bd <Cd의 관계가 있다.

B부분에는 원통형의 롤러(1)의 내부에 커버(5)가 끼워져 샤프트(2)를 중심으로 원활하게 회전하도록 베어링(15)이 설치되어 있으며, 이 베어링(15)이 유동하지 못하도록 커버(7)가 롤러(1)에 소켓 볼트(10)로 연결되며, 이 소켓 볼트(10)이 풀리지 않도록 스프링 와셔(14)를 취부한다. 이 커버(5)와 샤프트(2)사이로 주입된 그리스가 흘러나오지 않으며, 또한 항상 베어링에 그리스가 충분히 공급되도록 막아주는 오일 스케일(16)이 취부되어 있다.

샤프트(2)의 어퍼 사이드측과 사이드 가이드 프래임(17)사이에 조립되며 사이드 가이드 프래임에 소켓 볼트(11)로 결합되는 샤프트 홀더(3)와 그 상부에서 샤프트(2)육면체부분에 끼워 조립되는 샤프트 드라이버(6)는 샤프트 홀더(3)에 볼트(12)로 연결된다. 롤러(1)와 베어링 커버사이로 그리스가 새는 것을 방지하기 위하여 상기 두 부분이 밀착되는 부분에 오링(9)가 취부되어 있다.

둘째, 상기 챔버가 취부되어 있는 사이드 가이드 프래임, 래크가 내부에 끼워지는 구조로 설치된 4 각단면 구조의 랙 바(도 9 참조), 유압 실린더의 작동에 따라 아이들 되는 피니온, 랙크 바 하면 에 설치된 랙크, 래크 바 상면에 설치된 서포트 롤, 랙 바의 끝부분에 설치된 유압 실린더로 구성되어 있다.

셋째, 유압식 사이드가이드는 크게 나누어 가이드를 실제로 움직이는 유압구동부(도 10도)와 유압구동부를 조절하는 제어부(도 11)로 나눌 수 있다.

유압구동부는 유압유를 저장하는 유압탱크(101), 전기에너지를 운동에너지로 변환시키는 유압모터(104-1∼3), 유압모터에서 공급받은 동력으로 유압유에 압력을 생성시키는 유압펌프(103-1∼3), 유압펌프에 공급되는 유압유내의 큰 입자의 불순물을 걸러주는 스트레이너(STRAINER)(102-1∼3), 유압펌프에서 발생되는 불규칙한 압력을 일정하게 유지시켜주는 펌프맥동방지용 어큐물레이터(ACCUMULATOR 106-1∼3), 유압유내의 미세한 불순물을 제거해 주는 유압필터(107-1∼3), 사이드가이드의 개도를 실제로 조정하는 유압실린더(115-1∼80, 제어부에서 받은 제어 신호로 유압실린더의 작동거리, 힘, 속도를 자동적으로 조정하는 서보밸브(112-1∼8), 제어부로부터 신호가 아닌 작업자의 수동조작에 의해 사이드가이드의 개도를 조절할 필요가 있을 때 유압실린더의 전,후진을 조절하는 솔레노이드밸브(111-1∼8), 수동조작시 실린더의 위치를 정확히 고정시켜 주는 파이럿 작동형체크밸브(113-1∼8), 수동조작시 실린더의 속도를 조정하는 유량조절밸브(114-1∼8)로 구성되어 있다.

제어부는 슬라브의 치수, 재질 정보를 기억하고 전송해주는 비즈니스컴퓨터(BUSINESS COMPUTER: 120), 압연후 슬라브 목표 두께 폭을 계산하는 조압연 제어용계산기(ROUGHING SETUP: 121), 목표 두께폭으로 사이드 개도량을 계산하는 PCT(122), 계산된 사이드가이드 개도량에 따라 유압펌프 및 모터를 제어하는 유압제어용 PLC(hydrauic programable logic controller : 123), 유압설비에 장치된 각종 센서 및 작동용 소프트웨어를 제어하는 산업용 프로세스 컴퓨터(PROCESS COMPUTER: 124), 프로세스 컴퓨터로부터 받은 명령을 정확히 수행하지 위해 버소밸브에 입력전류값을 공급해 주는 서보밸브 앰프(125-1∼8)가 있다. 그리고 센서로서는 실린더에 내장되어 실린더 로드의 정확한 위치를 서보밸브 엠프와 유압설비 제어 PLC로 피드백(FEEDBACK)해주는 위치센서(126-1∼8), 사이드가이드 전방에 설치되어 슬라브가 사이드가이드로 진입하는 정확한 시간을 알려주는 전방위치센서(127), 슬라브가 R2압연롤 IN, OUT여부를 ON, OFF신호로 표시해 주는 압연 롤 부하센서(128)가 있다. 또한 운전자의 수동운전시 PLC에 의한 제어를 중지시키고 솔레노이드밸브(111)에 의한 실린더 조작을 할 수 있게 하는 운전실 수동운전조작판(129)로 구성되어 있다.

이하, 발명의 작용에 대해 설명한다.

도 11은 사이드 가이드 제어회로도로서, 유압식 사이드가이드는 기본적으로 제어부에 의해 자동적으로 계산된 슬브 폭, 치수정보에 의해서 운전자의 개입없이 가이드 작용을 하는 자동운전, 가이드의 파손을 방지키위해 운전자가 수동으로 가이드의 개도를 조정하는 수동운전, 설비이상 발견시 급속히 가이드작업을 중지하는 비상운전등 크게 세가지로 나누어 설명한다.

자동운전(AUTOMATIC OPERATION) 사이드 가이드의 기본적인 운전방법으로, 슬라브진입 대기상태에서 편측개도량 입측 150mm, 출측 100mm로 유지하다가, 슬라브가 입측 사이드 가이드 진입하는 것을 전방위치센서(127)로 감지하여 입측개도량 25mm로 조정하기 유압실린더(21)가 전진한다. 그리고 슬라브가 출측사이드가이드 개도량을 25mm로 조정하기 위해 유압실린더가 전진한다.

R2 압연롤 부하센서가 "0"이 되면 입,출측 사이드가이드 개도는 대기상태인 입측 150mm, 출측 100mm로 되돌아 가기위해 유압실린더가 후퇴한다.

상기와 같은 작업을 1패스(PASS)라 하며, 1패스작업을 위해 필요한 제어부와 유압구동부의 작용은 다음과 같다.

제어부의 작용은 해당 슬라브(SLAB)의 폭정보(W)에 대한 정보를 조압연 제어용 계산기(121)로 내려주면 압연후 슬라브의 목표두께폭을 계산하여 PLC(122)에 내려주고 PLC에서는 읽어드린 정보를 바탕으로 사이드가이드의 편측개도량(△W)을 유지하기 위한 실린더 이동거리(S)를 계산하게 된다.

실린더 이동거리 계산식은 다음과 같다.

실린더 이동거리를 받은 유압설비전용PLC(123)는 산업용 프로세스컴퓨터(124)에 필요한 펌프 및 모터 제어값을 내려주고, 산업용 프로세스컴퓨터는 서보밸브앰프(125)를 통해 서보밸브(112) 작동에 필요한 입력전류값을 최종적으로 인가해 준다.

도 10은 유압시스템 회로도로서, 유압구동부 작용중에서 사이드가이드 후퇴시 유압설비내 유로 구성(도 12a참조)을 살펴보면 사이드가이드 파손방지 및 초기동작대기 상태를 위해 사이드가이드가 전진할 경우 PLC(122)에서 계산된 사이드가이드 개도량이 유압설비제어용 PLC(123), 프로세스컴퓨터(124), 서보밸브 앰프(125-1)를 통해 전달되고 최종적으로 서보밸브(112)에 전류값으로 입력되면, 전류값에 비례하여 서보밸브가 작동하여 유압펌프(103)측에서 공급되는 고압유를 유압실린더(115) 로드측에 공급하고, 헤드측 저압유는 다시 서보밸브의 드레인용 유로를 통해 탱크(101)측으로 되돌아가면서 사이드가이드가 후퇴하게 된다.

사이드가이드 전진시 유압설비내 유로 구성(도 12b 참조)은 슬라브 진입시 사행방지를 위해 사이드가이드가 전진할 경우, 사이드가이드 후퇴시와 동일한 제어흐름으로 서보밸브에 반대극성의 전류값이 입력되어, 실린더헤드측에는 고압유가 실린더 로드측의 저압유는 탱크로 되돌아가도록 유로를 구성한다.

사이드가이드 정지시의 유압설비내 유로 구성(도 12c 참조)은 전진 및 후퇴중에 실린더에 내장되어 있는 위치센서(126)가 실린더 로드의 위치를 계속해서 서보밸브앰프(125)와 유압설비제어용 PLC로 피드백하여 목표위치에 도달하면 자동적으로 서보밸브 입력전류값을 "0"으로 만들어 실린더로의 유로는 차단되고 유압실린더는 정지하게 된다. 만약 정지 이후 슬라브과 사이드가이드와 충돌, 서보밸브내의 유압유의 누유등 기타 이유으로 인해 실린더가 목표위치에서 벗어나게 되면, 위치센서(126)에 의한 피드백에 의해 다시 전진과 후퇴를 반복한다.

수동 운전(MANUAL OPERATING)은 자동운전중 운전실이나 현장판넬(PANEL)에서 사이드 가이드 전진, 후퇴(OPEN/CLOSE)스위치를 운전자가 수동으로 조작하는 경우이며, 자동운전에 의한 사이드가이드의 개도설정이 정확치 않거나, 슬라브의 사행이 심하게 발생되어 자동으로 설정된 사이드가이드의 개도가 너무 좁거나 크다고 운전자가 판단하였을 때 사용한다.

수동운전 방법은 슬라브가 사이드 가이드내로 진입하기전에 운전자가 운전실의 수동운전조절판(129) 전진/후진 스위치를 눌러 수동으로 전환한다. 이때 PLC에 의한 제어가 중단되고 솔레노이드밸브(111)에 의해 실린더의 전,후진이 조작된다. 그리고 입측과 출측은 서로 독립적이어서 입측이 수동 개입 되었을지라도 출측을 수동 개입 하지 않으면 자동운전 상태가 된다. 수동조작후 스위치에서 손을 놓으면 자동으로 수동운전이 정지한다. 또한 수동개입제어가 자동운전상태를 선행하며 해당패스의 자동운전은 정지되고 다음패스부터 자동으로 복귀한다. 수동운전시는 제어부에 의한 작용은 없으며 유압구동부의 작용은 하기와 같다.

유압구동부의 작용중에서 사이드가이드 후퇴시 유로 구성(도 13a 참조)은 사이드가이드의 개도가 너무 좁다고 운전자가 판단할 경우 수동후퇴스위치(129)를 누르면 서보밸브(112)는 중립상태로 들어가 실린더(115)쪽으로의 유로가 차단되고, 솔레노이드밸브(111)가 ⓐ위치로 절환되어 유압펌프에서 만들어진 압유를 파일럿체크밸브(113)로 공급한다. 이때 파일럿 체크밸브는 파일럿라인에 압력이 공급되어 작동유의 유로를 방해하지 않는 오픈상태를 유지한다. 파일럿체크벨브를 통과한 압유는 배관내의 유속을 조정하여 실린더의 속도를 조절하는 스로틀밸브(114)를 거쳐 실린더(115) 로드측으로 들어가게 되어 일정속도로 실린더를 후퇴시킨다. 실린더헤드측의 저압유는 압유와 역순으로 스로틀밸브(114), 체크밸브(113), 솔레노이드밸브(111)를 거쳐 탱크(101)로 복귀한다.

사이드가이드 전진시 유로 구성(도 13b참조)은 사이드가이드의 개도가 너무 넓다고 운전자가 판단할 경우 수동 전진스위치를 누르면 서보밸브(112)는 중립상태로 들어가 실린더(115)쪽으로의 유로가 차단되고, 솔레노이드밸브(111)가 ⓑ위치로 절환되어 유압펌프에서 만들어진 압유를 파일럿체크밸브(113)로 공급한다. 이때 파일럿 체크밸브는 파일럿라인에 압력이 공급되어 작동유의 유로를 방해하지 않는 OPEN상태를 유지한다. 파일럿체크밸브를 통과한 압유는 배관내의 유속을 조정하여 실린더의 속도를 조절하는 스로틀밸브(114)를 거쳐 실린더(1) 헤드측으로 들어가게 되어 일정속도로 실린더를 전진시킨다. 실린더로드측의 저압유는 압유와 역순으로 스로틀밸브(114) 체크밸브(113), 솔레노이드밸브(111)를 거쳐 탱크(101)로 복귀한다. 이때 수동후퇴스위치를 누름을 중지하면 다음 패스부터 다시 자동운전상태로 되돌아간다.

사이드가이드 정지시 유로구성(도 13c 참조)은 수동 전,후퇴스위치를 누름을 중지하면 솔레노이드밸브는 중립상태로 돌아가 유로를 막게 된다. 이때 파일럿체크밸브(113)의 파일럿라인은 압력이 "0"가 되어 실린더측과 솔레노이드밸브간의 유압유의 입출입을 완전히 봉쇄하여 솔레노이드밸브에서 발생할 수 있는 유압유의 입출입에 따른 불필요한 실린더 작동을 방지한다.

비상운전(EMERGENCY OPERATION)은 압연중에 압연기 자체의 고장이나 PLC측의 제어불량이 발생하였을 때의 운전자가 강제로 사이드가이드를 급속 후퇴시켜 사이드가이드의 파손을 방지하는 운전방안이며 다음 세가지 방법으로 나눌수 있다. 비상 입,출측 후퇴와 비상 단독 후퇴 그리고 급속후퇴로 나누어 볼수 있다.

R1, R2 비상 후퇴는 설비이상 또는 압연롤 교환, 수리등의 이유로 압연생산라인(R1, R2압연기)이 정지되는 경우 사용되는 기능이며 PLC지령에 의해 입,출측 사이드가이드를 동시에 최대한 후퇴시킨다. 수동운전 후퇴와 동일한 유로를 구성(도 13a 참조)한다.

R2-비상단독후퇴는 압연공정의 속도조정을 위해 R1측에서 슬라브가 대기상태로 유지되어 R2압연기가 정지되는 경우 사용되는 기능이다. PLC 지령에 의해 입,출측 사이드가이드를 동시에 후퇴시킨다. 수동운전 후퇴와 동일한 유로를 구성(도 13a 참조)한다.

급속후퇴(QUICK OPEN)는 운전자가 조업이상 발견으로 R2 후속압연기 사이드가이드의 급속-열림 스위치를 누를 경우, 슬라브 진입시 과다한 슬라브 휨 발생에 의하여 슬라브가 사이드가이드에 걸릴 가능성이 있거나 사이드가이드에 걸렸을 경우, 유압설비제어용 피엘씨(PLC)이상 발생시 운전자가 입측 또는 출측사이드가이드 급속후퇴 스위치를 선택적으로 누른다.

수동운전 후퇴와 동일한 유로를 구성(도 13a 참조)하여 모든 실린더를 최대한 후퇴시킨다.

도 9는 사이드 가이드에 소재 충돌시에 발생하는 힘을 도시한 도면으로서, 즉,"F"라는 힘으로 다가온 소재가 사이드 가이드에 부딪힐 때 사이드 가이드에는 두가지의 힘으로 작용한다. "A" 라는 사이드 가이드를 소재의 진행방향으로 끌고가려는 힘과 "B"라는 사이드 가이드면에 주는 충격으로 나뉘어지게 되는데, 이 힘은 소재의 센터링불량으로 발생되는 각도 "θ"의 크기에 의해 달라지게 된다. 즉 "θ"가 크면 클수록 사이드 가이드에 주는 충격력은 크게되고 사이드 가이드를 소재의 진행방향으로 끌고나가려는 힘 "A"는 작아지게 된다.

반대로 "θ"가 작으면 작을수록 사이드 가이드에 주는 충격력은 작게 되고, 사이드 가이드를 소재의 진행방향으로 끌고나가려는 힘 "A"는 커지게 된다. 위에서 살펴본 바와 같은 원리로 센터링불량일 때, 즉 사이드 가이드가 오픈되어 있을때의 바는 사이드 가이드에 주는 충격력은 크지만 사이드 가이드가 원래의 소재폭으로 클로스되면 될 수록 사이드 가이드면에 발생하는 힘은 사이드 가이드에 주는 충결력 "B"는 0(ZERO)에 가깝게 되고, 반대로 소재의 진행방향으로 끌고가려는 힘 "A"는 점점 커지게 된다. 이렇게 커지는 힘 "A"를 무구동 ROLL인 챔버과 접촉하게 함으로서 상쇄시킨다. 그렇게 하더라도 힘 "A"가 완전히 상쇄되지 않기 때문에 사이드 가이드는 진행방향쪽으로 움직이려하고 이를 지지하기 위하여 서포트 프래임(도 9참조)의 슬라이딩 구조에 의해 지지된다.

위와 같이 소재가 완벽하게 센터링 되도록 유지하는 본 장치의 유압 시스템의 고장으로 인해 정지해야할 경우, 마그네틱 클러치를 마찰되는 방향으로 작동시키고, 유압 실린더와 랙 바를 분리하여 사이드 가이드의 고장발생시에도 생산라인의 정지없이 계속 공정이 이루어질 수 있도록 모터를 이용한 전동식 사이드 가이드를 구동하게 한다.

위와 같이 함으로서 기존의 사이드 가이드로는 압연소재인 바가 폭압연기에 진입될 때 에지롤의 중심선과 일치되지 않는 채로 진입됨으로서 폭압연기 통과후 발생되는 소재의 휨(챔버)와 이후의 공정인 권취공정에서 휨이 발생한 소재를 권취함으로서 발생되는 텔레스코프의 발생을 미연에 방지하며, 위와 같은 효과가 있는 줄 알면서도 사이드 가이드면과 바를 접촉시키지 못하였던 문제점을 챔버를 이용 해결하였으며 유압의 힘을 이용하여 소재를 강제로 센터링하여 진입시키며, 또한 소재와 사이드 가이드면에서 발생되는 충격력을 유압 시스템에서 자체 흡수케 하여 사이드 가이드 설비를 보호하고 자동으로 소재의 상태를 인식할 뿐만 아니라 수동운전을 가능케 하였으며, 유압시스템의 고장발생시 전동방식으로 전환을 가능하게 하여 설비의 정지시간을 최소화 함으로서 생산성향상에 기여하는 우수한 발명이다.

Claims (1)

1. 폭압연기에 진입되는 압연소재의 위치를 조정하는 피드백 자동위치 제어형 사이드 가이드에 있어서, 상기 압연소재와 직접 닿아 바의 진행방향이나 진입각도를 변경시키는 버티칼 롤과 베어링 샤프트로 구성된 챔버부와, 상기 챔버부에 설치된 사이드 가이드 프레임 및 서포트 프래임으로 구성된 사이드 가이드부와, 상기 사이드 가이드를 구동하는 유압펌프에서 발생되는 불규칙한 압력을 일정하게 유지시켜주는 펌프맥동 방지용 어큐물레이터와, 상기 사이드 가이드를 제어하는 제어부에서 받은 제어신호로 유압실린더의 작동거리, 힘, 속도를 자동적으로 조정하는 서보밸브와, 상기 유압실린더를 수동조작시 실린더의 위치를 정확히 고정시켜 주는 파이럿 작동형 체크밸브와, 상기 유압실린더를 수동조작시 실린더의 속도를 조정하는 유량조절밸브와, 상기 폭 압연기에 진입하는 슬라브의 치수, 재질정보를 기억하고 전송해주는 비즈니스컴퓨터와, 상기 폭압연기에 의하여 압연후 슬라브목표두께폭을 계산하는 조압연 제어용계산기와, 상기 사이드 가이드의 개도량을 계산하는 피엘씨와, 상기 피엘씨에서 계산된 사이드가이드 개도량에 따라 유압 펌프 및 모터를 제어하는 유압제어용 피엘씨와, 유압설비에 장착된 센서 및 작동용 소프트웨어를 제어하는 산업용 프로세스 컴퓨터와, 상기 프로세스컴퓨터로부터 받은 명령을 상기 서보밸브에 입력전류값을 공급해 주는 서보밸브 앰프를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 피드백 자동위치 제어형 사이드 가이드.

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