KR100374668B1

KR100374668B1 - 금속박의 권취방법 및 권취장치

Info

Publication number: KR100374668B1
Application number: KR10-1999-7010748A
Authority: KR
Inventors: 미야따다께시; 마쓰바라쓰또무; 야마구찌야스히로; 가미마루아끼노부
Original assignee: 가와사끼 세이데쓰 가부시키가이샤
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1999-03-25
Publication date: 2003-03-04
Also published as: CN1262634A; WO1999050002A1; EP1005922B1; EP1005922A1; TW436343B; US6427939B1; EP1005922A4; DE69926592T2; KR20010012785A; CN1131741C; DE69926592D1

Abstract

금속박의 권취장치에 있어서의 주름의 발생을 용이하게 회피한다. 이를 위하여, 주름신장롤 (3a) 을, 피스톤 (3b) 을 직선방향으로 신축되는 실린더 (3c) 를 통하여 피스톤 (3b) 의 이동궤도와 수직방향으로 이동하는 대차 (3d) 에 고정시키고, 이것들을 주름신장롤 (3a) 이 장력 릴 회전축과 직교하는 평면내에서 강판 (S) 의 길이방향을 따라서 이동할 수 있는 위치에 배치한다. 제어장치 (10) 에 있어서, 강판 (S) 의 판두께 (t), 판폭 (L) 을 토대로 하여, 주름의 발생을 회피할 수 있는 주름신장롤 (3a) 에 대한 강판 (S) 의 목표권취각도 (θ^*) 를 산출하고, 이것과, 피스톤 (3b) 의 스트로크량, 대차 (3d) 의 이동량 등에서 산출된 실제의 권취각도 (Θ) 가 일치되도록, 실린더 (3c), 대차 (3d) 를 구동시켜 주름신장롤 (3a) 의 위치를 조정한다. 권취 중에는, 코일경의 변화 등에 따라서 자동적으로 주름신장롤 (3a) 의 위치가 조정되므로 오퍼레이터의 작업을 번거롭게 하지 않고 용이하게 주름의 발생을 회피할 수 있다.

Description

금속박의 권취방법 및 권취장치{COILING METHOD AND COILING APPARATUS FOR A METAL FOIL}

금속박을 코일형상으로 감으면서 제조하는 설비 (예를 들어, 압연설비) 에서는, 금속박에 장력을 부가하면서 감도록 되어 있기 때문에 편향 롤 (deflector roll) 과 장력 릴 (권취릴) 사이에서 늘어나는 현상이 발생된다. 이 늘어난 부분이 코일형상으로 감길 때, 예를 들어 도 8 에 도시된 바와 같이 접힌 상태로 감겨지기 때문에 주름이 잡히게 된다.

이렇게 장력 릴에 감는 도중에 주름이 발생되면 이것을 제거할 필요가 있으므로, 설비의 일단정지가 필요하게 되어 생산성을 저하시키는 데다, 주름 부분을 잘라냄으로써 생산율의 저하까지도 초래하게 된다. 또한, 생산성의 관점에서는 소단중(小單重)의 코일을 다수 생산하는 것보다도 대단중(大單重)의 코일을 소수 생산하는 것이 코일 핸들링의 부하가 작아지는 점에서 유리하나, 주름이 발생하면 주름 부분을 제거하기 위해 코일을 분할하게 되어, 소단중의 코일을 다수 만들어 버린다는 문제점도 있다.

종래에는 이러한 주름의 발생을 회피하기 위하여, 예를 들어 일본 공개특허공개 소 63-268502 호 또는 일본 공개특허공개 평 1-289509 호 등에 기재되어 있는 바와 같이, 예를 들어 장력 릴의 바로 근처의 위치 등에 주름신장롤을 설치하여 주름의 발생을 방지하는 방법이 제안되고 있다. 또한, 일본 공개특허공개 평 1-245917 호에 기재되어 있는 바와 같이 주름신장롤을 이동시킬 수 있도록 설치하고, 일정한 가압력으로 금속박에 누르면서 감는 방법 등이 제안되고 있다.

그런데, 상기 주름신장롤은 감긴 금속박 코일과 감기는 금속박과의 접점에 보다 가까운 위치에서 금속박을 누를수록 주름신장효과를 얻을 수 있다.

그러나, 전술한 일본 공개특허공개 소 63-268502 호 또는 일본 공개특허공개 평 1-289509 호에 기재되어 있는, 특정 위치에 주름신장롤을 설치하는 방법에서는 금속박을 감음에 따라서 코일은 두꺼워지므로, 코일 단중이 작은 제품밖에 제조할 수 없다. 코일과 주름신장롤을 너무 떨어뜨리면, 예를 들어 판두께 30 [㎛], 판폭 1000 [㎜] 정도의 극박 그리고 광폭의 금속박을 감는 경우에 주름의 발생을 완전하게 방지할 수 없다는 문제가 있다.

한편, 상기 일본 공개특허공개 평 1-245917 호에 기재된 방법으로 실시하면, 항상 주름신장롤을 최적의 위치에 조정할 수 있으므로, 전술한 바와 같은 일본 공개특허공개 소 63-268502 호 또는 일본 공개특허공개 평 1-289509 호에서와 같은 문제는 없으나, 주름신장롤의 가압력을 결정하는 것이 번거로와진다는 문제가 있다. 즉, 판두께, 판폭 등의 조건이 변할 때마다 여러 차례 판을 통과시켜 적정한 가압력을 결정할 필요가 있어 효율이 나쁘다는 문제가 있다.

그래서, 본 발명은 상기 종래의 미해결 문제에 착안하여 이루어진 것으로, 금속박을 코일형상으로 감을 때의 주름의 발생을 용이하게 회피할 수 있는, 금속박의 권취방법 및 권취장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 압연한 금속박 등을 코일형상으로 감으면서 제조하는 설비 등에 있어서의 금속박의 권취방법 및 권취장치에 관한 것으로서, 특히 판두께가 0.3 [㎜] 이하인 스테인레스강 또는 금속박 등의 금속박을 감는, 권취방법 및 권취장치에 관한 것이다.

도 1 은 본 발명에 있어서의 금속박의 권취장치의 일례를 나타내는 개략 구성도,

도 2 는 목표권취각도 (θ^*) 의 산출방법의 설명에 사용되는 설명도,

도 3 은 목표권취각도 (θ^*) 의 산출방법의 설명에 사용되는 설명도,

도 4 는 목표권취각도 (θ^*) 의 일례,

도 5 는 실제의 권취각도 (θ) 의 산출방법의 설명에 사용되는 설명도,

도 6 은 제어장치에 있어서의 처리순서의 일례를 나타내는 흐름도,

도 7 은 권취각도 (Θ) 의 설정조건을 변화시켜 감은 경우의, 주름이 발생되기까지의 압연거리를 나타내는 실험결과,

도 8 은 주름의 발생의 설명에 사용되는 설명도이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 편향 롤에 안내된 금속박을 주름신장롤로 가압하면서 권취 릴에 감는 금속박의 권취방법에 있어서, 상기 금속박의 주름신장롤에 대한 권취각도가 주름의 발생을 방지할 수 있는 목표권취각도 이상이 되도록, 상기 주름신장롤의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 금속박의 권취방법을 제공한다.

즉, 편향 롤과 권취 릴 사이에 설치되어 있는 주름신장롤에 대한 금속박의 권취각도를, 판두께, 판폭 등을 토대로 하여 산출된 주름의 발생을 방지할 수 있는 권취각도가 되도록 상기 주름신장롤의 위치를 제어하도록 했기 때문에 주름의 발생을 용이하게 회피할 수 있다.

여기에서, 상기 권취각도가 상기 목표권취각도 이상, 상기 목표권취각도 +20 도 이하가 되도록 상기 주름신장롤의 위치를 제어하는 것이 바람직하다. 이것은, 금속박에 품질상 부적합한 휨이 발생하는 것을 방지하기 위해서이다.

또한, 상기 주름신장롤의 위치 제어는, 상기 금속박의 판두께 및 판폭을 토대로 하여 상기 목표권취각도를 산출하고, 실제의 권취각도가 상기 목표권취각도 이상이 될 수 있는 상기 주름신장롤의 목표위치를 산출하고, 상기 주름신장롤의 현재위치에서 상기 목표위치까지의 이동량을 산출하고, 이 이동량에 따라서 상기 주름신장롤을 이동시키는 처리를 자동으로 행함으로써 실시될 수 있다. 이렇게 함으로써, 주름의 발생을 자동적으로 방지할 수 있다.

또한, 상기 목표권취각도는 σx-σm ＜ σc 를 만족할 수 있도록 산출하면 된다. 단, 식중의 σx 는 상기 금속박의 압연장력에 의하여 상기 주름신장롤에 의한 상기 금속박의 가압 부분에 작용하는 전단응력, σm 은 상기 금속박과 상기 주름신장롤간의 마찰력, σc 는 평판 또는 원통외표면에 있어서의 전단응력에 의한 버클링 (buckling) 응력이다.

또한, 실제의 권취각도는, 상기 편향 롤의 회전중심 위치좌표와, 상기 주름신장롤의 회전중심 위치좌표와, 상기 권취 릴의 금속박의 외경을 토대로 하여 산출되면 된다.

또한, 본 발명은 금속박을 감는 권취 릴과 편향 롤 사이에 상기 금속박을 가압하는 주름신장롤을 구비한 금속박의 권취장치로서, 상기 주름신장롤을 소정의 위치로 이동시키는 이동수단과, 상기 금속박의 주름신장롤에 대한 권취각도가 주름의 발생을 방지할 수 있는 목표권취각도 이상이 되도록 상기 이동수단을 구동시켜 상기 주름신장롤의 위치를 제어하는 위치제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 금속박의 권취장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 금속박을 감는 권취 릴과 편향 롤 사이에, 통과 중의 금속박을 가압하는 주름신장롤이 설치되고, 이 주름신장롤은 이동수단에 의하여 이동될 수 있도록 배설되어 있다.

그리고, 금속박의 주름신장롤에 대한 실제의 권취각도가, 예를 들어 금속박의 판두께 또는 판폭 등을 토대로 하여 산출된, 주름의 발생을 방지할 수 있는 주름신장롤에 대한 금속박의 목표권취각도 이상이 되도록, 위치제어수단에 의하여 이동수단이 제어되어 주름신장롤의 위치가 제어된다.

따라서, 감고자 하는 금속박에 맞는 목표권취각도를 설정하면, 금속박의 제원 (諸元) 에 따라서 주름의 발생을 방지할 수 있는 위치로, 주름신장롤이 자동적으로 이동되어 주름의 발생을 용이하게 회피할 수 있게 된다.

여기에서, 상기 이동수단에 의하여 상기 주름신장롤을 당해 주름신장롤의 회전축과 직교하는 평면내에서 이동하도록 하면, 금속박의 주름신장롤에 대한 실제의 권취각도를 용이하게 변경할 수 있게 된다.

또한, 상기 평면내에서 상기 주름신장롤을 상기 금속박으로 누르는 방향으로 이동할 수 있는 제 1 의 이동수단과, 상기 평면내에서 상기 제 1 의 이동수단에 의한 상기 주름신장롤의 이동궤적과 교차하는 방향으로 이동할 수 있는 제 2 의 이동수단으로 상기 이동수단을 구성하면, 주름신장롤을 당해 주름신장롤의 회전축과 직교하는 평면내에서 용이하게 이동시킬 수 있게 된다.

이하에서, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하기로 한다.

도 1 은, 본 발명에 있어서의 금속박의 권취장치의 일례를 나타내는 개략구성도로서, 20 단 젠지미어 (Sendzimir) 형 왕복압연기에 적용한 것이다.

도면 중에서 S 는 금속박으로 이루어진 강판으로서, 예를 들어 판두께 50 [㎛], 판폭 1000 [㎜], 코일길이 12000 [m] 의 페라이트계 스테인레스강이다. 강판 (S) 은, 압연되면서 도 1 에 있어서 좌측으로 진행되고, 편향 롤 (1) 로 안내되어 장력 릴 (2) 에 감기어 코일 (K) 이 된다.

상기 편향 롤 (1) 과 장력 릴 (2) 사이에는, 강판 (S) 을 가압하고 또한 강판 (S) 의 길이방향을 따라서 이동할 수 있는 주름신장장치 (3) 가 설치되어 있다. 이 주름신장장치 (3) 는, 강판 (S) 을 가압하는 주름신장롤 (3a) 과, 이것을 회전할 수 있도록 지지하는 지지프레임이 연결된 피스톤 (3b) 과, 이 피스톤 (3b) 을 장력 릴 (2) 과 직교하는 평면내에서 직선방향 (X 축 방향) 으로 신축될 수 있도록 지지하는 실린더 (3c) 와, 이 실린더 (3c) 가 고정되고 또한 상기 장력 릴 (2) 의 회전축과 직교하는 평면내에서 피스톤 (3b) 의 이동궤적과 수직방향 (Y 축 방향) 으로 이동할 수 있는 대차 (3d) 로 구성되고, 이 대차 (3d) 는 강판 (S) 의 길이방향을 따라서 이동하도록 되어 있다. 그리고, 피스톤 (3b) 의 이동궤적과 수평면이 이루는 각도를 α로 하면, 피스톤 (3b) 의 스트로크길이 및 대차 (3d) 의 위치를 제어함으로써, 수평면과 이루는 각도가 α가 되는 X 축과 이와 직교하는 Y 축을 포함하는 평면이면서 또한 장력 릴 (2) 과 직교하는 평면내에서, 주름신장롤 (3a) 이 자유롭게 이동할 수 있도록 되어 있다.

또한, 피스톤 (3b) 의 이동궤적과 수평면이 이루는 각도 (α) 는 임의로 할 수 있으나, 가능하면 강판 (S) 을 주름신장롤 (3a) 이 수직으로 누르는 각도에 가까운 것이 바람직하다.

그리고, 상기 실린더 (3c) 및 대차 (3d) 는 제어장치 (10) 에 의하여 구동제어되도록 되어 있다.

여기에서, 실린더 (3c) 및 대차 (3d) 가 이동수단에 대응하고, 실린더 (3c) 가 제 1 의 이동수단에 대응하며 대차 (3d) 가 제 2 의 이동수단에 대응하고, 제어장치 (10) 가 위치제어수단에 대응하고 있다.

상기 제어장치 (10) 에서는, 예를 들어 오퍼레이터에 의하여 입력된 통과하는 강판 (S) 의 판두께, 판폭을 바탕으로 하여, 주름신장롤 (3a) 에 대한 강판 (S) 의 권취각도의 목표치인 목표권취각도 (θ^*) 를 산출하고, 실제의 권취각도 (Θ) 가 목표권취각도 (θ^*) 이상이 되도록 실린더 (3c) 및 대차 (3d) 를 구동제어하여 주름신장롤 (3a) 의 위치를 제어한다. 바람직하게는, 실제의 권취각도 (Θ) 와 목표권취각도 (θ^*) 가, θ^*≤Θ≤θ^*+ 20 [도] 가 되도록 롤 (3a) 의 위치를 제어한다. 이것은 Θ 가 θ^*+ 20 도를 초과하면 금속박에 품질향상면에서 부적합한 휨이 발생하기 때문이다.

도 2 및 도 3 은 목표권취각도 (θ^*) 의 산출방법의 설명에 사용하는 설명도로서, 강판 (S) 이 주름신장롤 (3a) 에 접하고 있는 상태를 나타낸다.

여기에서, 강판 (S) 의 판폭을 L [㎜], 주름신장롤 (3a) 과 접촉하고 있는 강판 (S) 의 길이 (롤접촉길이) 를 a [㎜]로 하면, a 는 다음의 식 (1) 으로 나타내어진다. 또한, θ는 권취각도 [도], r₃은 주름신장롤 (3a) 과 접촉하고 있는 강판 (S) 부분의 반경 [㎜] (= 주름신장롤 (3a) 의 반경) 이다.

a = 2πr₃ㆍθ/360 (1)

전단응력에 의한 버클링응력 (σc) [㎏f/㎟] 은 다음의 식 (2) 으로 나타내어진다.

σc = Ksㆍσe (2)

Ks = 5.34 + 4 ×(a/L)²

σe = Kㆍ(π²E)/{12(1-ν ²)ㆍa²}ㆍt²(평판의 버클링의 식)

σe

= KㆍE (t/r₃)ㆍ[3(1-ν ²)]^1/2×(θ/360) (원통외표면의 버클링의 식)

K = f(Z) = α×Z + β

Z = (1-ν ²)^1/2ㆍL²/(r₃ㆍt)

또한, 상기 식중에서 Ks 는 전단버클링계수, σe 는 버클링한계응력 [㎏f/㎟], K 는 축압축버클링계수, E 는 강판 (S) 의 영률 [㎏f/㎟],ν는 강판의 포아송비 (poisson ratio), L 은 강판 (S) 의 판폭 [㎜], t 는 강판 (S) 의 판두께 [㎜], Z 는 형상계수로서, 그 형상은 주름신장롤 (3a) 과 접촉하고 있는 강판 (S) 의 원통외표면이다. 또한, 상기 α, β는 정수로서, 이 정수 α, β는 재료에 따라서 다르며, 여러 차례의 실험으로 결정할 수 있다.

또한, σe 로서는 평판의 버클링의 식을 사용할 수 있으나, 강판 (S) 의 주름신장롤 (3a) 로 눌려 있는 부위는 정확하게는 원통의 일부를 형성하고 있으므로, 원통외표면의 버클링의 식을 사용하여 정확도를 향상시키게 할 수도 있다.

압연장력 (σy) [㎏f] 에 의하여 작용하는 전단응력 (σx) [㎏f] 은 다음의 식 (3) 으로 나타내어진다. 또한, 식중의는 최대전단응력을 구할 때의 값으로서,= 0.5 이다.

σx =×σy (3)

강판 (S) 이 주름신장롤 (3a) 을 누르는 힘 (σs) [㎏f]은 다음의 식 (4) 으로 나타내어진다.

σs = 2ㆍcos{(180-θ)/2}ㆍσy (4)

마찰력 (σm) 은 다음의 식 (5) 으로 나타내어진다. 또한, 식중의 μ는 마찰계수이다.

σm =μㆍσs (5)

따라서, 다음의 식 (6) 을 만족하도록, 강판 (S) 을 감으면 주름이 발생되지 않게 된다.

σx - σm〈 σc (6)

도 4 는, 상기 식 (6) 을 만족하는 주름신장롤 (3a) 에 대한 강판 (S) 의 목표권취각도 (θ^*) 를 산출한 일례를 나타낸 것이고, 도 4(a) 는 판폭 960 [㎜] 의 금속박을 감는 경우에 판두께 t [㎜] 와 목표권취각도 (θ^*) [도] 와의 대응을 나타낸 것이다. 도 4(b) 는 판두께 0.05 [㎜] 의 금속박을 감는 경우에 판폭 (L) [㎜] 과 목표권취각도 (θ^*) [도] 와의 대응을 나타낸 것이다.

따라서, 예를 들어 판폭 960 [㎜], 판두께 0.06 [㎜] 의 강판 (S) 을 감는 경우에는, 도 4(a) 에서 목표권취각도 (θ^*) 는 27 [도] 이상이면 되는데, 예를 들어 목표권취각도 (θ^*) 로서 θ^*= 32 [도] 로 설정하면 된다. 이것은, 전술한 바와 같이 주름신장롤의 위치제어 정도, 제어주기 등, 레벨에 따라서는 다소의 차이가 발생하는 것으로 볼 수 있으므로, 안전을 고려하여 +5 [도] 의 값으로 하고 있다. 또한, 실린더의 가압력 등 설비능력이 허용하는 한 크게 차이를 낼 수도 있다.

도 5 는, 주름신장롤 (3a) 에 대한 강판 (S) 의 실제의 권취각도 (Θ) 의 검출방법의 설명에 사용되는 설명도이다. 도면 중에서, 점 (A) 은 이미 장력 릴 (2) 에 감긴 강판 (S) 과 여기에 감겨지는 강판 (S) 과의 접점을 나타내고, 또한 B ~ D 는 강판 (S) 과 주름신장롤 (3a) 내지 편향 롤 (1) 과의 접점을 나타낸다. 또한, M₁(j,k) 은 대차 (3d) 의 초기위치 등 기준위치를 나타내고, M₂(m,n) 는 대차 (3d) 의 위치를 나타내고, M₃(p,q) 은 주름신장롤 (3a) 의 회전중심의 위치를 나타낸다. 또한, O 는 장력 릴 (2) 의 회전중심을 나타내고, T 는 편향 롤 (1) 의 회전중심을 나타낸다. 그리고, 점 O, M₁, T 는 고정점이고, 점 M₂, M₃는 실린더 (3c) 및 대차 (3d) 의 이동에 따라서 변동되는 점이다. 또한, 점 A ~ D 는 권취에 의한 코일반경 (R) 또는 주름신장롤 (3a) 의 회전중심 (M₃) 의 위치변화에 따라서 수시로 변화되는 점이다.

상기 주름신장롤 (3a) 의 회전중심 (M₃) 은, 피스톤 (3b) 이 신축됨으로써 수평방향에 대하여 각도 (α) 의 방향으로 직선이동하고, 또한 대차 (3d) 가 이동함으로써 강판 (S) 을 따라서 이동한다. 따라서, 점 M₂는 점 M₃의 궤도에 대하여 수직방향으로 이동한다. 또한, 점 M₂와 점 M₁간의 거리, 즉 대차 (3d) 의 이동량을 L₁₂, 점 M₂와 점 M₃간의 거리, 즉 피스톤 (3b) 의 스트로크량을 L₂₃으로 하면, 주름신장롤 (3a) 에 대한 강판 (S) 의 실제의 권취각도 (Θ) (도면 중 ∠BM₃C) 는 다음의 식 (7) 에 의하여 산출된다.

tan Θ= F - F' (7)

또한, F 는 A-B 의 기울기를 나타내고, F' 는 C-D 의 기울기를 나타내고, 각각 다음의 식 (8), (9) 에 의하여 산출된다.

F = tan {sin^-1[(R + r₃)/(p²+ q²)^1/2] + tan^-1(q/p)}tan^-1(q/p)〈 0 (8)

F' = tan (sin^-1W + tan^-1Z) (9)

W = (r₁- r₃)/{(x - p)²+ (y - q²)}^1/2]

Z = (y - q)/(x - p)

여기에서, R 은 장력 릴 (2) 의 코일반경, r₃은 주름신장롤 (3a) 의 반경, r₁은 편향 롤 (1) 의 반경을 나타낸다.

장력 릴 (2) 의 코일반경 (R), 점 (M₃) 의 좌표 (p,q), 점 (M₂) 의 좌표 (m,n) 는 각각 다음의 식 (10), (11), (12) 로 나타내어진다.

R = tㆍN

= [(πㆍD₀)²- 2ㆍtㆍL_L]^1/2- πㆍD₀(10)

(p,q) = (m - L₂₃×cosα, n + L₂₃×sinα) (11)

(m,n) = (j - L₁₂×sinα, k + L₁₂×cosα) (12)

또한, 식중의 N 은 권취수, D₀는 장력 릴 (2) 의 슬리브 외경, L_L은 장력 릴 (2) 에 감긴 강판 (S) 의 길이인 권취길이 (압연길이) 를 나타내고, 권취길이 (L_L) 는 예를 들어 압연속도와 압연시간 등에 의하여 산출된다.

따라서, 상기 식 (10) ~ (12) 을 상기 식 (8) 및 (9) 에 대입함으로써, A-B 의 기울기 (F), C-D 의 기울기 (F') 를 산출할 수 있고, 기울기 F, F' 와 상기 (7) 식에서, tanΘ 를 산출함으로써 실제의 권취각도 (Θ) 를 산출할 수 있다.

도 6 은, 제어장치 (10) 에 있어서의 처리순서의 일례를 나타낸 것이다.

제어장치 (10) 에서는, 오퍼레이터에 의하여 통과되는 강판 (S) 의 판두께 (t) 및 판폭 (L) 이 입력되면 (스텝 S1), 이것들을 토대로 전술한 바와 같이 하여 목표권취각도 (θ^*) 를 산출한다 (스텝 S2).

다음으로, 예를 들어 피스톤 (3b) 의 스트로크량을 검출하는 도시하지 않은 센서, 대차 (3d) 의 이동량을 검출하는 도시하지 않은 센서에서 검출된 피스톤 (3b) 의 스트로크량 및 대차 (3d) 의 현재위치, 또는 실린더 (3c) 및 대차 (3d) 에 대한 과거의 제어량에서 산출되는 피스톤 (3b) 의 스트로크량 및 대차 (3d) 의 현재위치와, 이것들에서 검출되는 주름신장롤 (3a) 의 회전중심의 위치좌표와, 상기식 (7) ~ (12) 을 토대로 전술한 바와 같이 하여 실제의 권취각도 (Θ)를 산출한다 (스텝 S3).

이어서, 스텝 S2 에서 산출된 목표권취각도 (θ^*) 와 스텝 3 에서 산출된 실제의 권취각도 (Θ) 가 일치할 수 있는, 주름신장롤 (3a) 의 위치좌표를 산출한다 (스텝 S4). 이것은, 예를 들어 대차 (3d) 의 현재위치와 목표권취각도 (θ^*) 에서 상기식 (7) ~ (12) 을 토대로 하여 목표로 하는 피스톤 (3b) 의 스트로크량을 산출하고, 그 산출한 스트로크량에서 산출한다. 또한, 결과가 나오지 않을 때에는 대차 (3d) 의 위치를 가상위치로 하여 편차가 나게 하고, 다시 연산한다.

그리고, 이 산출한 위치에, 주름신장롤 (3a) 을 이동시키기 위한 피스톤 (3b) 의 스트로크량 및 대차 (3d) 의 이동량을 산출하고, 이에 따른 제어신호를 생성하여 출력한다 (스텝 S5). 이로써 피스톤 (3b) 의 스트로크량 및 대차 (3d) 의 위치가 변화하여 주름신장롤 (3a) 의 위치가 변화되고, 주름신장롤 (3a) 에 대한 강판 (S) 의 권취각도 (Θ) 가 변화되어, 이것이 목표권취각도 (θ^*) 와 일치하도록 제어된다.

그리고, 강판 (S) 의 권취가 모두 종료되기까지 (스텝 S6), 스텝 S3 ~ S6 의 처리를 반복실시한다.

이어서, 상기 실시형태의 동작을 설명하기로 한다.

강판 (S) 의 권취를 하는 경우, 오퍼레이터는 우선 제어장치 (10) 를 조작하여, 권취하게 될 강판 (S) 의 판두께 (t), 판폭 (L) 을 입력한다.

제어장치 (10) 에서는, 입력된 판두께 (t), 판폭 (L) 을 토대로 하여 목표권취각도 (θ^*) 를 산출하고, 권취가 개시되면 현재의 권취각도 (Θ) 를 산출한다. 그리고, 목표권취각도 (θ^*) 와 현재의 권취각도 (Θ) 가 일치하도록, 피스톤 (3b) 의 스트로크량 및 대차 (3d) 의 위치가 제어되면, 주름신장롤 (3a) 의 위치가 제어된다.

따라서, 권취 중에는 항상 목표권취각도 (θ^*) 와 현재의 권취각도 (Θ) 가 일치하도록 제어되고, 목표권취각도 (θ^*) 는 강판 (S) 에서의 주름의 발생을 회피할 수 있는 각도로 설정된 수치이므로 주름의 발생을 확실하게 회피할 수 있다. 또한, 권취 중에는 순차적으로 주름신장롤 (3a) 의 위치를 조정하도록 하고 있기 때문에, 코일 반경이 커진 경우에도 오퍼레이터의 작업을 번거롭게 하지 않고 용이하게 주름의 발생을 회피할 수 있다.

또한, 자동적으로 주름신장롤 (3a) 의 위치를 조정할 수 있으므로, 소단중 또는 대단중의 코일에 관계없이, 오퍼레이터는 강판 (S) 의 판두께 (t), 판폭 (L) 을 입력하는 것만으로도 용이하게 주름의 발생을 회피할 수 있다. 또한, 판두께 (t), 판폭 (L) 에 따라서 자동적으로 주름신장롤 (3a) 의 위치가 조정되므로, 판두께 (t), 판폭 (L) 의 변경에도 용이하게 대응할 수 있다.

따라서, 강판 (S) 의 주름의 발생을 회피할 수 있으므로, 생산성의 저하를방지할 수 있고, 또한 생산성의 저하를 회피할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 목표권취각도 (θ^*) 와 실제의 권취각도 (Θ) 가 일치하도록 주름신장롤 (3a) 의 위치를 제어하도록 한 경우에 대하여 설명하였는데, 예를 들어 목표권취각도 (θ^*) 를 실현할 수 있는, 강판 (S) 이 주름신장롤 (3a) 에 접하고 있지 않은 자유부분의 강판 (S) 의 길이방향의 길이를 산출하고, 이것을 실현할 수 있는 위치에로 주름신장롤 (3a) 을 이동시키도록 할 수도 있다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 목표권취각도 (θ^*) 와 실제의 권취각도 (Θ) 가 일치하도록 자동으로 주름신장롤 (3a) 을 이동시키도록 하였으나, 수동으로 주름신장롤 (3a) 을 이동시키도록 할 수도 있다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 이동수단으로서 실린더 (3c) 및 대차 (3d) 를 적용하고, 이로써 주름신장롤 (3a) 의 위치를 이동시키도록 한 경우에 대해서도 설명하였으나 이에 한정되지 않고, 예를 들어 포지션을 조합시킴으로써 주름신장롤 (3a) 을 이동시키도록 할 수도 있고, 또 실린더를 조합시키거나 혹은 대차를 조합하여 주름신장롤 (3a) 을 이동시키도록 할 수도 있다. 말하자면, X 축 및 Y 축을 포함하는 평면내에서 주름신장롤 (3a) 을 자유롭게 이동시킬 수 있는 이동수단이면 적용할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 코일반경 (R) 을, 예를 들어 압연속도와 압연시간 등에 의하여 산출된 권취길이 (L_L) 를 토대로 하여 산출하는 경우에 대하여 설명하였으나 이에 한정되지 않고, 예를 들어 코일반경 (R) 을 검출하는 센서를 설치할 수도 있다. 또한, 코일반경 (R) 은 압연속도와 압연시간을 토대로 하여 일률적으로 결정되므로, 예를 들어 압연시간에 대한 코일반경 (R) 의 변화를 압연속도마다 대응시켜 맵 (map) 으로서 기억해 놓고, 이 맵을 토대로 하여 코일반경 (R) 을 검출하도록 할 수도 있다.

또한, 코일반경 (R) 과, 피스톤 (3b) 의 스트로크량 및 대차 (3d) 의 위치와의 대응은 일률적으로 결정되는 것으로 볼 수 있으므로, 이 경우에도 코일반경 (R) 과, 피스톤 (3b) 의 스트로크량 및 대차 (3d) 의 위치를 대응시켜 맵으로서 기억해 놓고, 이 맵을 토대로 하여 피스톤 (3b) 의 스트로크량 및 대차 (3d) 의 위치를 검출하도록 할 수도 있다.

나아가, 코일반경 (R) 은 압연시간에 따라서 일률적으로 결정되므로, 압연시간과 피스톤 (3b) 의 스트로크량 및 대차 (3d) 의 위치를 대응시켜 맵으로서 기억해 놓고, 압연시간에 따라서 피스톤 (3b) 의 스트로크량 및 대차 (3d) 의 위치를 제어함으로써 주름신장롤 (3a) 의 위치를 제어하도록 할 수도 있다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 본 발명에 의한 금속박의 권취장치를 압연라인에 적용한 경우에 대하여 설명하였으나 압연설비에 한정되지 않고, 소둔설비, 산세정설비 등, 금속박을 코일형상으로 권취하는 설비에 적용할 수도 있다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 편향 롤 (1) 과 장력 릴 (2) 사이에 하나의 주름신장롤 (3a) 을 설치한 경우에 대하여 설명하였으나, 복수의 주름신장롤 (3a) 을 설치할 수도 있고, 이 경우에는 각 주름신장롤 (3a) 에 있어서 상기와 동일하게 하여 목표권취각도 (θ^*) 를 설정하고, 이것과 실제의 권취각도 (Θ) 가 일치하도록 주름신장롤 (3a) 의 위치를 제어하도록 할 수도 있다.

다음으로, 상기 실시형태를 실시예를 통하여 구체적으로 설명하기로 한다.

이 실시예에서는 본 발명에 있어서의 금속박의 권취장치를 20 단 젠지미어형 왕복식 압연기에 적용하고, 판두께 50 [㎛], 판폭 960 [㎜], 코일길이 12000 [m] 의 페라이트계 스테인레스강을 압연장력 20 [㎏/㎟] 의 조건하에서 압연하면서 감았다.

또한, 이 조건하에서의 목표권취각도 (θ^*) 는, 도 4(a) 로부터 31 도 이상으로 설정된다.

또한, 장력 릴 (2) 에 외경 660 [㎜] 의 슬리브를 삽입하고, 반경 75 [㎜], 롤길이 1300 [㎜] 의 주름신장롤 (3a) 을 사용하였다.

도 7 은, 주름신장롤 (3a) 의 위치를 변경하면서 압연했을 때의, 주름신장롤 (3a) 의 권취각도 (Θ) 와 주름이 발생하기까지의 압연길이와의 관계를 나타낸 것이다. 조건 (2 및 3) 에 나타낸 바와 같이, 권취각도 (Θ) 를 30 ~ 35 [도] 정도의 사이에서 변화시킨 경우에는, 권취각도 (Θ) 가 30 [도] 부근이 된 시점에서 주름이 발생되나, 조건 (1) 에 나타낸 바와 같이 주름신장롤 (3a) 의 권취각도 (Θ) 를 32 ~ 38 [도] 로 유지하면서 감으면, 주름을 발생시키지 않고 12000 [m] 까지 감을 수 있다는 것을 확인할 수 있고, 대단중의 코일이라도 안정적으로 제조할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 금속박의 권취방법 및 권취장치에 의하면, 주름의 발생을 방지할 수 있는, 주름신장롤에 대한 금속박의 실제의 권취각도가 목표권취각도 이상이 되도록 주름신장롤의 위치를 제어하도록 하기 때문에, 감는 금속박에 따른 목표권취각도를 설정하는 것만으로도 금속박의 코일지름의 변화, 또는 판두께, 판폭의 변화 등에 관계없이 주름의 발생을 용이하게 회피할 수 있다.

Claims

편향 롤에 안내된 금속박을 주름신장롤로 가압하면서 권취 릴에 감는 금속박의 권취방법에 있어서,

상기 금속박의 주름신장롤에 대한 권취각도가 주름의 발생을 방지할 수 있는 목표권취각도 이상이 되도록 상기 주름신장롤의 위치를 제어하며,

상기 목표권취각도를, 하기 식을 만족시킬 수 있도록 산출하는 것을 특징으로 하는 금속박의 권취방법.

σx - σm〈 σc

단, 식 중의 σx 는 상기 금속박의 압연장력에 의하여 상기 주름신장롤에 의한 상기 금속박의 가압 부분에 작용하는 전단응력, σm 은 상기 금속박과 상기 주름신장롤간의 마찰력, σc 는 평판 또는 원통외표면에 있어서의 전단응력에 의한 버클링응력이다.
제 1 항에 있어서, 상기 권취각도가 상기 목표권취각도 이상, 상기 목표권취각도 +20 도 이하가 되도록 상기 주름신장롤의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 금속박의 권취방법.
제 1 항에 있어서, 상기 금속박의 판두께 및 판폭을 토대로 하여 상기 목표권취각도를 산출하고, 실제의 권취각도가 상기 목표권취각도 이상이 될 수 있는 상기 주름신장롤의 목표위치를 산출하고, 상기 주름신장롤의 현재위치에서 상기 목표위치까지의 이동량을 산출하고, 당해 이동량에 따라서 상기 주름신장롤을 이동시키는 처리를 자동으로 행하도록 한 것을 특징으로 하는 금속박의 권취방법.
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제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 실제의 권취각도를, 상기 편향 롤의 회전중심 위치좌표와, 상기 주름신장롤의 회전중심 위치좌표와, 상기 권취 릴의 금속박의 외경을 토대로 하여 산출하는 것을 특징으로 하는 금속박의 권취방법.
금속박을 감는 권취 릴과 편향 롤 사이에 상기 금속박을 가압하는 주름신장롤을 구비한 금속박의 권취장치로서, 상기 주름신장롤을 소정의 위치로 이동시키는 이동수단과, 상기 금속박의 주름신장롤에 대한 권취각도가 주름의 발생을 방지할 수 있는 목표권취각도 이상이 되도록 상기 이동수단을 구동시켜 상기 주름신장롤의 위치를 제어하는 위치제어수단을 구비하며,

상기 이동수단은, 상기 주름신장롤을, 당해 주름신장롤의 회전축과 직교하는 평면내에서 이동하도록 되어 있고,

상기 이동수단은, 상기 평면내에서 상기 주름신장롤을 상기 금속박으로 누르는 방향으로 이동할 수 있는 제 1 의 이동수단과, 상기 평면내에서 상기 제 1 의 이동수단에 의한 상기 주름신장롤의 이동궤적과 교차하는 방향으로 이동할 수 있는 제 2 의 이동수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 금속박의 권취장치.
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