KR100370585B1

KR100370585B1 - Spindle Condition Diagnosis Method in Cold Rolling Mill

Info

Publication number: KR100370585B1
Application number: KR10-1998-0062065A
Authority: KR
Inventors: 송길호; 민광태; 엄기천
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1998-12-30
Filing date: 1998-12-30
Publication date: 2003-03-17
Also published as: KR20000045506A

Abstract

본 발명은 고속압연을 행하는 냉간압연기에 있어서 워크롤을 회전구동시키는 스핀들의 회전상태를 실시간으로 정확히 진단하여 스핀들의 이상상태를 조기에 예지하고 그에 따른 적시의 조치가 가능하도록 함으로써 스핀들 이상으로 인한 대형 압연설비사고 및 인명피해를 미연에 방지할 수 있도록 하는 냉간압연기에서의 스핀들 상태 진단 방법의 제공에 관한 것이다.The present invention accurately diagnoses the rotational state of the spindle that rotates the work roll in a cold rolling mill that performs high-speed rolling in real time to predict the abnormal state of the spindle early and to make timely action according to it, thereby causing the large size due to the spindle abnormality. The present invention relates to a method for diagnosing spindle condition in a cold rolling mill to prevent rolling equipment accidents and casualties.

본 발명은 워크롤(2)과 중간롤(3) 및 백업롤(4)로 이루어진 압연롤들과 상기 워크롤(2)을 회전구동시키는 스핀들(8)을 구비하여 냉간압연을 행하는 냉간압연기에 있어서, 가속도 센서(13)를 사용하여 워크롤 쵸크(5)의 진동을 주기적으로 검출하여 크레스트 팩터 값을 평가하는 단계와, 상기 크레스트 팩터 값이 일정치를 넘을 경우 엔벨로우프 스펙트럼 분석을 행하고 사용중인 워크롤의 직경과 압연속도로부터 회전주파수를 계산하는 단계와, 상기 엔벨로우프 분석결과 계산된 회전주파수와 일치하는 주파수의 존재여부 및 그 크기로부터 스핀들의 이상회전 여부를 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉간압연기에서의 스핀들 상태 진단 방법을 제공한다.The present invention relates to a cold rolling mill comprising cold rolls comprising a work roll (2), an intermediate roll (3) and a backup roll (4), and a spindle (8) for rotating the work roll (2). In the step of using the acceleration sensor 13 to periodically detect the vibration of the work roll choke 5 to evaluate the crest factor value, and if the crest factor value exceeds a certain value, envelope spectrum analysis Calculating a rotational frequency from the diameter of the work roll and the rolling speed; and determining whether the spindle rotates abnormally from the presence and the magnitude of the frequency corresponding to the rotational frequency calculated as a result of the envelope analysis. It provides a spindle condition diagnosis method in a cold rolling mill.

Description

How to diagnose spindle condition in cold rolling mill

본 발명은 냉간압연기에 있어서 워크롤을 회전구동시키는 스핀들의 회전상태를 실시간 진단하여 스핀들의 이상회전을 조기에 감지하고 이로써 스핀들의 이상발생에 대한 적시의 조치가 가능하도록 하여 대형 설비사고를 미연에 방지할 수 있도록 하는 냉간압연기에서의 스핀들 상태 진단 방법에 관한 것이다.The present invention in real time diagnosis of the rotational state of the spindle to rotate the work roll in the cold rolling mill to detect the abnormal rotation of the spindle early, thereby enabling timely action on the abnormality of the spindle to prevent large-scale equipment accidents in advance The present invention relates to a method for diagnosing spindle condition in a cold rolling mill that can prevent it.

고속압연을 행하는 냉간압연기에 있어서는 감속기와 스핀들, 스핀들과 워크롤을 연결해주는 동력전달부위(특히 유니버설 조인트부)에서의 마모로 인해 스핀들의 이상회전이 발생하게 되고, 이러한 스핀들의 이상회전 정도는 압연량이 증가함에 따라 점증하여 상, 하 스핀들간의 충돌이 발생하게 됨으로써 대형 압연설비사고는 물론 인명손실까지 초래하게 되므로 스핀들의 이상상태를 사전에 예지하여 적시의 조치를 취하도록 하는 것이 매우 중요하다.In cold rolling mills that perform high-speed rolling, abnormal rotation of the spindle occurs due to abrasion at the power transmission part (especially the universal joint part) that connects the reducer and the spindle and the spindle and the work roll. It is very important to predict the abnormal condition of the spindle in advance and to take timely action as the quantity increases and the collision between the upper and lower spindles occurs, resulting in large rolling equipment accidents and loss of life.

고속 냉간압연시 스핀들의 이상회전 상태를 진단하기 위한 전형적인 방법은 스핀들에 직접 스핀들의 흔들림 상태를 측정할 수 있는 변위센서를 설치하여 상태를 파악하는 것이다. 대부분의 스핀들 이상회전은 동력전달부의 마모에 기인하는 것으로, 감속기측 동력전달부(유니버설조인트)의 마모 및 이상시는 스핀들 전체가 흔들려 센서 설치위치가 거의 영향을 받지 않지만, 롤측 동력전달부에서의 마모 및 이상발생시는 센서가 이를 인식하는 정도가 그 센서의 설치위치에 따라 크게 차이나게 되므로 가능한 한 센서를 롤측 동력전달부에 인접한 위치에 설치해 주어야 한다. 그러나, 현재의 냉간압연기 구조상으로는 이와 같이 롤측 동력전달부의 이상을 감지할 수 있을 만큼 가까운 위치에 센서를 설치하기가 극히 난해하거나 불가능한 실정이다. 따라서, 고가의 센서를 사용해야 하면서 스핀들의 이상회전을 정확히 진단하기가 용이하지 않은 문제가 있다.A typical method for diagnosing an abnormal rotation state of a spindle during high speed cold rolling is to detect the state by installing a displacement sensor that can measure the spindle shake state directly on the spindle. Most of the abnormal rotation of the spindle is caused by wear of the power transmission part.In the case of wear and abnormality of the reducer side power transmission part (universal joint), the entire spindle is shaken and the sensor installation position is hardly affected. In case of abnormality, the degree of recognition by the sensor is greatly different according to the installation position of the sensor. Therefore, the sensor should be installed as close to the power transmission unit as possible. However, in the current cold rolling mill structure, it is extremely difficult or impossible to install the sensor in a position close enough to detect the abnormality of the roll-side power transmission unit. Therefore, there is a problem that it is not easy to accurately diagnose the abnormal rotation of the spindle while using an expensive sensor.

본 발명은 롤을 구동시키는 구동계의 이상회전 상태를 사전 진단하기 위한 것으로, 특히 고속압연을 행하는 냉간압연기에서의 스핀들 마모 및 이상에 의한 이상회전 상태를 실시간으로 정확히 진단해 냄으로써 스핀들 이상으로 인한 대형 압연설비사고는 물론 작업자의 인명피해를 사전에 방지하도록 할 수 있는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention for diagnosing the abnormal rotation state of the drive system for driving the roll in advance, in particular large-sized rolling due to the spindle abnormality by accurately diagnosing the abnormal rotation state due to spindle wear and abnormality in a cold rolling mill that performs high-speed rolling in real time Its purpose is to provide a method to prevent accidents of workers as well as human injury.

도1은 본 발명이 관련된 냉간압연기와 그 구동계의 구성개요도,1 is a configuration diagram of a cold rolling mill and its drive system according to the present invention;

도2는 본 발명의 방법 수행을 위한 가속도 센서의 설치상태도,Figure 2 is an installation state of the acceleration sensor for performing the method of the present invention,

도3은 본 발명에 따른 스핀들 상태 진단과정의 순서도.3 is a flowchart of a spindle state diagnosis process according to the present invention;

* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1: 스트립 2: 워크롤 3: 중간롤 4: 백업롤1: strip 2: work roll 3: intermediate roll 4: backup roll

5: 롤 쵸크 7: 출측 요크 8: 스핀들 9: 감속기측 요크5: roll choke 7: exit yoke 8: spindle 9: reducer side yoke

10: 실린더 블럭 11: 공기 실린더 12: 실린더 로드 13: 가속도 센서10: cylinder block 11: air cylinder 12: cylinder rod 13: acceleration sensor

15: 전자밸브 16: 압연기 자동제어 신호 17: 증폭기15: solenoid valve 16: rolling mill automatic control signal 17: amplifier

18: 분석시스템 20: 브래킷18: Analysis system 20: Bracket

이하에서, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention for achieving the above object will be described in more detail.

본 발명이 관련된 냉간압연기는 도1에서 보는 바와 같이 스트립(1)과 직접 접촉하여 압연을 행하는 워크롤(2)과, 백업롤(4)에서 전달되는 압연하중을 분산시켜 압연형상을 양호하게 하는 중간롤(3)과, 그리고 전체 압연하중을 지탱하는 백업롤(4)을 포함하는 구성으로 되어 있다. 이러한 냉간압연기에 있어서의 롤 구동은 워크롤(2)만 모터에 의해 회전 구동되고, 중간롤(3) 및 백업롤(4)은 아이들 상태로 회전된다. 따라서, 모터에서 출력되는 동력을 전달하는 스핀들(8)은 워크롤(2)에 연결되어 있다. 상기 스핀들(8)은 압연작업시 고속회전을 하게 되므로 압연량이 증가됨에 따라 감속기와 스핀들(8), 스핀들(8)과 워크롤(2)을 연결하는 동력전달부인 출측요크(7) 및 감속기측 요크(9)에서 마모 및 이상이 발생하게 되어 회전 변위(흔들림)가 커지게 되는 것이다.As shown in FIG. 1, the cold rolling mill according to the present invention disperses the rolling load transmitted from the back-up roll 4 and the work roll 2 for rolling in direct contact with the strip 1 to improve the rolling shape. The intermediate roll 3 and the backup roll 4 which bears the whole rolling load are comprised. The roll drive in such a cold rolling mill rotates only the work roll 2 by the motor, and the intermediate roll 3 and the backup roll 4 are rotated in an idle state. Therefore, the spindle 8 which transmits the power output from the motor is connected to the work roll 2. Since the spindle 8 rotates at a high speed during the rolling operation, as the rolling amount is increased, the exit yoke 7 and the reducer side, which are power transmission units connecting the reducer and the spindle 8, the spindle 8, and the work roll 2, are increased. Wear and abnormality occur in the yoke 9, so that the rotational displacement (shake) becomes large.

이와 같이 발생하는 스핀들(8)의 이상회전 상태를 실시간으로 진단하기 위해 본 발명에서는 도2에 나타낸 것처럼 가속도 센서(13)를 설치사용하였다.In order to diagnose the abnormal rotation state of the spindle 8 generated as described above in real time, the acceleration sensor 13 is installed and used as shown in FIG.

통상, 냉간압연에서는 압연시 롤 표면조도의 저하로 인해 일일 평균 5∼6회 정도의 롤 교체를 실시한다. 따라서, 롤이 교체됨에 관계없이 일정위치에서 롤 쵸크(5)의 진동을 측정할 수 있도록 하기 위해 가속도 센서(13)를 공기 실린더(11)의 실린더 로드(12) 단부에 결합설치하고, 이 공기 실린더(11)를 브래킷(19)을 사용하여 압연기내부에 위치하고 있는 실린더 블럭(10)의 측면에 고정시켜 센서설치를 이루었다. 상기 공기 실린더(11)의 작동을 제어하는 전자밸브(15)에 롤 회전 개시 및 정지 신호(16)를 연결함으로써 워크롤(2)이 회전하게 되면 가속도 센서(13)가 롤 쵸크(5)쪽으로 이동 부착되고 워크롤(2)이 회전을 멈추면 롤쵸크(5)로부터 떨어지게 하여 가속도 센서(13)가 롤쵸크(5)에 자동으로 착탈되도록 시스템을 구성하였다.Usually, in cold rolling, roll replacement is performed on an average of 5 to 6 times per day due to a decrease in roll surface roughness during rolling. Therefore, in order to be able to measure the vibration of the roll choke 5 at a certain position regardless of whether the roll is replaced, the acceleration sensor 13 is coupled to the end of the cylinder rod 12 of the air cylinder 11, and this air The cylinder 11 was fixed to the side of the cylinder block 10 located in the rolling mill using the bracket 19 to achieve the sensor installation. When the work roll 2 is rotated by connecting the roll rotation start and stop signals 16 to the solenoid valve 15 that controls the operation of the air cylinder 11, the acceleration sensor 13 moves toward the roll choke 5. The system was configured such that the acceleration sensor 13 was automatically attached to and detached from the roll choke 5 by moving it and attaching it to the roll choke 5 when the work roll 2 stopped rotating.

위와 같이 설치된 가속도 센서(13)를 이용, 워크롤 쵸크(5)부의 진동 데이터를 증폭기(17)를 통해 분석시스템(18)에서 실시간으로 수집하여 주파수 분석법의 일종인 엔벨로우프 스펙트럼 분석(Envelope Spectrum Analysis)을 실시하여 롤 회전주파수의 발생여부 및 그에 따른 스핀들 이상회전 여부를 진단하게 되는데, 그 진단 순서는 도3에 나타낸 바와 같다.Envelope Spectrum Analysis, which is a kind of frequency analysis method, is collected in real time from the analysis system 18 through the amplifier 17 by using the acceleration sensor 13 installed as described above. ) To diagnose whether the roll rotation frequency is generated and whether or not the spindle is abnormally rotated. The diagnosis sequence is as shown in FIG. 3.

즉, 가속도 센서(13)로부터 롤쵸크(5)의 진동신호를 10초 주기로 받아 들여 크레스트 팩터(Crest Factor: C/F)값을 평가하고, 이 값이 1을 넘게 되면 일단 스핀들 회전에 이상이 있는 것으로 판단하여 엔벨로우프 스펙트럼 분석을 행하게 된다. 여기에서, 기준값을 1로 설정한 것을 정상시와 비정상시의 데이터 분석을 통해 결정한 것이다.That is, the vibration signal of the roll choke 5 is received from the acceleration sensor 13 at intervals of 10 seconds, and the crest factor (C / F) value is evaluated. When this value exceeds 1, the spindle rotation is abnormal. Envelope spectral analysis is performed by determining that there is. Here, setting the reference value to 1 is determined through data analysis in normal and abnormal conditions.

이와 동시에, 사용중인 워크롤의 직경과 압연속도로부터 회전주파수를 계산하는데, 그 계산식은 다음 식(1)과 같다.At the same time, the rotational frequency is calculated from the diameter and rolling speed of the work roll in use, and the formula is as follows.

f_R=V_R/(3.14×D)×1000/60------------------(1)f _R = V _R /(3.14×D)×1000/60------------------(1)

여기서, 상기 엔벨로우프 스펙트럼 분석결과 계산된 회전주파수(f_CR)와 일치하는 주파수(f_R)가 존재하고 그 크기가(A_R)가 일정 임계값(α=0.001)을 넘는다면 스핀들 이상회전으로 판정하게 되며, 계산주파수와 일치하는 회전주파수가 존재하면서 그 크기가 일정값을 넘지 않을 경우는 주의를 기울여 관찰해야 하는 상태로 판정하게 된다.Here, if there is a frequency (f _R ) coinciding with the rotation frequency (f _CR ) calculated by the envelope spectrum analysis and the magnitude (A _R ) exceeds a predetermined threshold (α = 0.001) If there is a rotational frequency coinciding with the calculated frequency and its magnitude does not exceed a certain value, it is determined as a state to be observed with caution.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 방법으로 고속압연을 행하는 냉간압연기에 있어서 워크롤을 회전구동시키는 스핀들의 이상유무를 실시간으로 정확히 진단하여 스핀들 이상으로 인한 대형 압연설비사고 및 인명피해의 발생을 미연에 효과있게 방지할 수 있도록 하여 주는 효과를 제공한다.Accordingly, the present invention accurately diagnoses the abnormality of the spindle for rotating the work roll in real time in the cold rolling mill which performs the high speed rolling by the method as described above, thus preventing the occurrence of large rolling equipment accident and human injury caused by the spindle abnormality. It provides an effect that can effectively prevent the

Claims

In a cold rolling mill which performs cold rolling with rolling rolls consisting of a work roll 2, an intermediate roll 3, and a backup roll 4, and a spindle 8 for rotationally driving the work roll 2, acceleration Periodically detecting vibration of the work choke 5 using the sensor 13 to evaluate the crest factor value, and if the crest factor value exceeds a certain value, perform envelope spectral analysis and Calculating a rotational frequency from the diameter and the rolling speed, and determining whether the spindle is abnormally rotated from the presence and the magnitude of the frequency corresponding to the rotational frequency calculated as a result of the envelope analysis. Method for diagnosing spindle status in rolling mills.