KR100478709B1 - 유압 핀치 롤의 제어방법 및 그 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 유압 핀치 롤(1)의 제어장치는, 좌우 실린더 피스톤(6c)의 위치를 검출하는 위치 검출기 (10c)(10d)와, 상기 위치 검출기로부터 출력(16c)(16d)의 차이를 연산하는 연산기(13)와, 이를 처리하여 보정 출력을 형성하는 제어기(14)와, 제어기(14)의 보정 출력(17)을 가감함으로써 그 보정 출력(17)이 갭이 넓은 핀치 롤(1)의 단부에 갭을 압축하는 방향으로 부가되고 동량의 보정 출력이 반대측 타단으로부터 감소되도록 하는 가감기(18c)(18d)를 포함하며, 좌우에 독립적으로 구비된 압축력 제어의 설정값이 보정된다. 따라서, 권취 형상 불량을 억제할 수가 있다.

Description

유압 핀치 롤의 제어방법 및 그 제어장치{CONTROL METHOD OF HYDRAULIC PINCH ROLL AND CONTROL UNIT THEREOF}

본 발명은 유압 실린더와 서보밸브로 제어되는 유압 핀치 롤을 이용하여 다운 코일러(down coiler)에 권취되는 코일의 권취 형상을 개선하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

도 1에는 본 발명의 대상이 되는 열간 압연 설비의 다운 코일러(2)의 핀치 롤(1)이 도시되어 있다. 열간 압연 설비에서는, 마무리 압연기(3)에 의해 소정의 판두께까지 압연된 스트립(4)은 다운 코일러(2)에 의해 권취되어 코일 형태의 완성품이 된다. 핀치 롤(1)은 테이블 롤러(5)상에서 주행하는 스트립(4)을 다운 코일러(2)에 안내하는 기능을 한다.

최근, 도 2에 도시된 바와 같이, 유압 실린더(6)와 서보밸브(7)를 이용하여 상하 핀치 롤의 위치와 스트립(4)에 대한 압축력을 제어하는 유압 핀치 롤이 실용화되고 있다. 이러한 핀치 롤(1)에 요구되는 기능으로서는, 권취 초기에 스트립(4)를 신장시켜 다운 코일러(2)에 안내하는 기능과, 스트립(4)이 다운 코일러(2)의 맨드릴(2e)에 권취된 후 스트립(4)을 역방향으로 신장시켜 맨드릴(2e)과의 사이에 적정한 장력을 유지하는 기능이 있다. 따라서, 핀치 롤(1)에는 스트립(4)을 압축하기 위한 적절한 힘이 제공된다.

도 2에 도시된 유압 핀치 롤(1)은 다음과 같이 구성되어 있다. 즉, 상부 핀치 롤(1a)의 좌우 척(1c)(1d)은 각각 유압 실린더(6)에 의해 지지되며, 유압 실린더(6)에 대한 오일의 출입은 배관(8a)(8b)을 통해 연결된 서보밸브(7)에 의해 제어된다. 유압 실린더(6)의 헤드측 (6a) 및 로드측(6b)의 압력을 검출할 수 있도록 배관(8a)(8b)에는 압력 검출기(9a)(9b)가 접속된다. 또한, 유압 실린더(6)의 피스톤 (6c)의 위치를 위치 검출기(10c)(10d)로 검출할 수 있다.

유압 핀치 롤(1)에서는 유압 실린더의 피스톤(6c)의 위치를 위치 검출기(10c)(10d)로 검출하고, 그 신호를 기초로 하여 상부 핀치 롤(1a)의 위치를 제어함으로써 초기 갭을 설정하게 된다. 스트립(4)이 유압 핀치 롤(1)에 유입되어 다운 코일러(2)로 안내되면, 위치 제어는 적절한 시기에 압축력 제어로 전환되고, 압력 검출기(9a)(9b)에 의해 검출된 헤드측(6a) 및 로드측(6b)의 압력을 기초로 하여 압축력 연산기(11)는 상부 핀치 롤(1a)의 스트립(4)에 대한 압축력을 연산하게 되고, 그 신호를 기초로 하여 서보 제어기(12)는 서보밸브(7)에 지시를 보내 압축력을 제어하게 된다.

종래의 다운 코일러(2)에서는 권취되는 스트립(4)의 평면 형상이 불량한 경우, 그리고, 스트립(4)이 핀치 롤(1)에 편심되어 유입되는 등의 이유 때문에, 도 3에 도시된 바와 같은 코일의 권취 형상 불량(망원경)이 발생하게 된다. 아울러, 최근 폭이 넓고 경한 재료를 권취할 때, 권취된 코일의 단면에 주기적인 요철이 반복되는 도 4와 같은 권취 형상 불량이 다발하는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 실정을 감안하여 권취 형상 불량을 억제할 수 있는 유압 핀치 롤의 제어 방법 및 그 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 발명자는 권취된 코일 단면에 주기적인 요철이 반복되는 권취 형상 불량이 발생할 때는 유압 핀치 롤(1)의 피스톤 위치의 좌우차이, 즉 위치 검출기 (10c)(10d)의 출력의 차이에 주기적인 변동이 나타나며, 권취 형상 불량이 발생하지 않을 때는 이러한 주기적인 변동이 나타나지 않음을 발견하였다.

따라서, 본 발명의 제 1 실시예에서, 유압 핀치 롤의 제어장치는, 위치검출기(10c)(10d)에 의해 좌우의 유압실린더 피스톤의 위치를 검출하고, 그 출력차를 연산기에 의해 연산하여, 제어기에 의해 소정의 보정출력을 얻으며, 상기 좌우에 독립적으로 구비된 압축력 제어의 설정치에 대하여 핀치롤의 갭이 넓은 방향으로는 그 갭을 압축하는 방향으로 보정출력을 부가하고, 반대측에는 그 보정출력만큼 경감하도록 가감산하며, 그것에 의해 좌우에 독립적으로 구비된 압축력제어의 설정치를 수정하여, 그 결과, 유압 핀치 롤(1)의 상부 핀치 롤(1a)의 좌우에서 교호(시소 상태(seesaw state))하며 발생하는 갭 변동을 방지할 수 있다.

본 발명의 제 2 실시예에서, 유압 핀치 롤의 제어장치는 압력 검출기(9a)(9b)의 출력으로부터 얻은 핀치 롤의 압축력을 기초로 하여 핀치 롤의 좌우측 갭을 위치 제어로 순간순간 변경하기 때문에, 핀치 롤의 갭이 평행하게 유지된다. 따라서, 상부 핀치 롤(1a)의 좌우에서 교대로 발생하는 갭 변동을 방지할 수가 있다. 그 결과, 권취된 코일의 단면에 주기적인 요철이 반복되는 권취 형상 불량을 방지할 수 있다.

본 발명의 그 외의 목적 및 유리한 특징은 첨부 도면을 참조한 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 5는 본 발명의 핀치 롤의 제 1 실시예의 전체 구성도를 나타내는 것으로, 도 2와 공통되는 부분에는 동일한 부호를 부여하여 표시하였으며, 중복되는 설명은 생략한다.

도 2에 도시된 종래의 장치와 유사하게, 본 발명의 장치는 스트립(4)에 대한 상부 핀치 롤(1a)의 압축력이 좌우측에 독립적으로 구비된 압축력 제어장치(C)(D)에 의해 제어된다. 즉, 배관(8a)(8b)의 중간에 설치된 압력 검출기(9a)(9b)로 검출한 유압 실린더(6)의 헤드측(6a)과 로드측(6b)의 압력(각각, P_a 및 P_b라 함)으로부터, 상기 연산기(11)는 유압 실린더(6)에 의해 발생된 압축력(F)을 F=P_a×A_h－P_b ×A_l로 연산하게 된다(여기서, A_h와 A_l는 각각 피스톤(6c)의 헤드측과 로드측 면적을 나타낸다). 그 다음, 연산값은 제어기(12)에 의해 설정값과 비교되고, 그 차이를 기초로 서보밸브(7)가 구동되어 유압 실린더(6)에 대한 오일의 유출 유입량을 제어함으로써, 압축력(F)은 소정 값으로 제어된다.

종래의 장치에서는 좌우측의 압축력이 단지 독립적으로 제어되기만 하였다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 두꺼운 스트립(4)이 핀치 롤(1)의 갭 사이에서 기울어져도, 좌우측의 압축력(F)이 일정해지도록 제어되기 때문에, 상부 핀치 롤(1a)이 기울어져서 롤 갭의 좌우 차이를 해소할 수 없었다. 따라서, 스트립이 핀치 롤의 갭 사이에서 좌우에 움직이기 때문에 갭 변동의 발생을 억제할 수 없으며, 그 결과, 권취된 코일의 단면에서 주기적인 요철이 반복되는 권취 형상 불량이 발생하게 된다.

종래의 장치에 부가하여,　도 5에 도시된 본 발명의 장치는, 좌우 실린더 피스톤(6c)의 위치를 검출하는 위치 검출기(10c)(10d)의 출력(16c)(16d)의 차이를 연산기(13)로 연산하고, 연산된 값을 제어기(14)로 처리하여, 그 출력(17)이 좌우 압축력 제어기(12)에 인가되도록 구성되어 있다.

도 7에 도시된 블록도를 참조하여 본 발명의 제어장치를 더 상세하게 설명한다. 도 7에는 독립적으로 제공된 전술한 좌우 압축력 제어장치(C)(D)의 압축 설정값(20)에 본 발명의 제어기(14)에 의한 보정 출력(17)을 부가하도록 구성되어 있다. 보정 출력(17)에 대해 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 핀치 롤(1)의 좌측 갭이 넓은 경우에는 보정 출력(17)이 그 갭에 부가되고 동량의 보정 출력(17)이 타측의 갭으로부터 감해지도록 제어기(12)에 내장된 가감기(18c)(18d)로 압축력 설정값(20)까지 가감을 실시하게 된다. 따라서, 스트립(4)을 압축하는 총하중을 변화시키지 않고, 넓은 갭을 보정 출력(17)으로 누르고, 타측 갭을 보정 출력(17)만큼 경감시키게 된다. 따라서, 좌우 갭의 차이의 변동이 발생하지 않게 된다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제어기(14)에서 주요 연산기(15)의 구성예를 나타낸 도면이다. 도 8a는 기본적인 구조를 나타낸 것으로서, 좌우 실린더 피스톤 위치의 차이(19)는 핀치 롤(1)의 기계 시스템의 좌우 방향 기울기의 용수철 상수(K_M)에 의해 배가되어 힘의 변화(21)로 변환되며, 적당한 제어 이득(K_G)이 더 배가되어 좌우 압축력 설정값의 보정값(17)을 형성하게 된다.

도 8b는 도 8a의 기본 구성에 입력측에 하이 패스 필터(22)를, 출력측에 클램프 회로(23)을 더한 구성이다. 하이 패스 필터는 실린더 피스톤 위치의 좌우차이로부터 변동분만을 취하는 것이고, 클램프 회로(23)는 보정 출력(17)이 미리 설정된 값(±F_c)을 초과하지 않도록 하기 위한 안전 회로이다.

도 9에는 본 발명의 제 2 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예에서, 실린더 피스톤(6c)의 위치를 검출하는 위치 검출기(10c)(10d)의 출력을 기초로 하여, 실린더 피스톤(6c)위치, 즉, 좌우 롤 갭을 제어하는 위치 제어장치(C´)(D´)가 좌우 에 독립적으로 구비된다. 핀치 롤의 압축력의 설정값(28)과 제어기(30)에 의해 정확하게 검출된 압축력(27)의 차이를 처리하여 얻어진 출력(31)이 그 위치 제어의 지시값으로서 위치 제어장치에 제공된다.

즉, 유압 핀치 롤(1)의 좌우 갭과 관련하여, 실린더(6)의 피스톤(6c)에 부착된 위치 검출기(10c)(10d)의 출력 신호(16c)(16d)와 설정값(31)을 가감기(25c)(25d)로 연산하고, 그 편차를 제어기(24)로 처리하여 서보밸브(7)의 구동 신호로 하게 된다. 상기 신호를 기초로 하여 서보밸브(6)는 배관(8)을 통한 유압 실린더(6)로의 오일 유출 유입량을 제어하여 편차가 0이 될 때까지 유압 실린더(6)의 피스톤(6c)을 움직이게 된다. 그 결과, 좌우의 롤 갭은 소정의 값으로 설정된다. 여기서, 연산기(11)는 배관(8)의 헤드측과 로드측에 구비된 압력 검출기(9a)(9b)의 출력을 기초로 하여 압축력을 계산하고, 가산기(26)는 좌우 압축력의 합, 즉 핀치 롤의 실제 압축력(27)을 계산하며, 이를 가감기(29)로 압축력 설정값(28)과 비교 연산하여 편차를 얻게 된다.

이 편차는 제어기(30)에 의해 처리되며, 처리된 값은 전술한 좌우 위치 제어장치(C´)(D´)의 설정값(31)이 된다. 따라서, 핀치 롤(1)은 핀치 롤(1)의 좌우 갭이 설정된 압축력(28)이 되도록 위치 제어에 의해 평행하게 움직이기 때문에, 좌우 갭에서의 차이의 변동을 억제할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 유압 핀치 롤의 제어장치에 따르면, 스트립의 좌우 차이에 기인하는 롤 갭의 변동을 제어하여 확실히 억제할 수 있기 때문에, 스트립의 좌우의 차이를 방지할 수 있어서 코일의 권취 형상의 악화를 억제할 수 있다.

아울러, 본 발명을 다수개의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명에 포함되는 권리 범위는 그 실시예에 한정되지 않음을 알 수 있을 것이다. 그와는 반대로, 본 발명의 권리 범위는 첨부된 청구의 범위에 포함되는 모든 개량, 수정 및 균등물을 포함한다.

도 1은 종래의 유압 핀치 롤 장치를 가진 열간 압연 설비의 구성도이고,

도 2는 종래의 유압 핀치 롤 장치의 구성도이며,

도 3은 코일의 권취 형상 불량(망원경)의 설명도이고,

도 4는 코일의 다른 권취 형상 불량의 설명도이며,

도 5는 본 발명의 제어장치를 가진 유압 핀치 롤 장치의 전체 구성도이고,

도 6은 핀치 롤의 일측 갭이 넓은 경우를 도시한 모식도이며,

도 7은 본 발명의 제어장치의 블럭도이고,

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제어기의 주요 연산기의 구성예이며,

도 9는 본 발명의 제어장치의 제 2 실시예를 나타낸 블럭도이다.

Claims (5)

1. 상하 핀치 롤사이에 스트립을 협지하여 안내하는 유압 핀치 롤의 제어방법으로서,

   상기 핀치 롤은 상부 핀치 롤의 축방향 양단부를 개별적으로 지지하는 유압 실린더와; 유압 실린더의 작동유의 유입 유출량을 조절하는 서보밸브와; 유압 실린더의 피스톤 위치를 검출하는 위치 검출기와; 유압 실린더의 압축력을 검출하는 압축력 검출기; 및 서보밸브를 제어하는 제어장치;를 구비하며, 이에 따라 핀치 롤의 위치 제어와 압축력 제어가 실시되어지되,

   상기 위치검출기에 의해 좌우의 유압실린더 피스톤의 위치를 검출하고, 그 출력차를 연산기에 의해 연산하여, 제어기에 의해 소정의 보정출력을 얻으며,

   상기 좌우에 독립적으로 구비된 압축력 제어의 설정치에 대하여 핀치롤의 갭이 넓은 방향으로는 그 갭을 압축하는 방향으로 보정출력을 부가하고, 반대측에는 그 보정출력만큼 경감하도록 가감산하며, 그것에 의해 좌우에 독립적으로 구비된 압축력제어의 설정치를 수정하여, 좌우의 갭차이의 변동을 억제하는 것을 특징으로 하는 유압 핀치 롤의 제어방법.
2. 압력 검출기(9a)(9b)가 유압 실린더(6)와 서보밸브(7) 사이의 배관(8 a, 8 b)에 구비된 유압 핀치 롤의 제어장치로서,

   상기 압력 검출기로 검출한 유압 실린더(6)의 헤드측(6a) 및 로드측(6b)의 압력을 이용하여 유압 실린더(6)에 의해 발생된 압축력을 연산하는 연산기가 구비되고, 얻어진 압축력과 설정값을 비교하여 처리하는 제어기(12)가 구비되며, 상기 제어기(12)의 출력에 기초하여 서보밸브(7)가 구동되어 유압 실린더(6)에 대한 오일의 유출 유입량을 제어함으로써 압축력을 소정의 값으로 제어하되,

   상기 제어장치는 좌우 실린더 피스톤(6c)의 위치를 검출하는 위치 검출기(10c)(10d)와; 위치 검출기의 출력(16c)(16d)의 차이를 연산하는 연산기(13)와; 연산된 값을 처리하여 보정 출력을 형성하는 제어기(14); 및 제어기(14)의 보정 출력(17)을 가감함으로써 그 보정 출력이 갭이 넓은 핀치 롤(1)의 단부에 갭을 압축하는 방향으로 부가되고 동량의 보정 출력(17)이 반대측 타단으로부터 감소되도록 하는 가감기(18c)(18d);를 포함하며, 좌우에 독립적으로 구비된 압축력 제어의 설정값이 수정되어, 좌우의 갭차이의 변동을 억제하는 것을 특징으로 하는 유압 핀치 롤의 제어장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어기(14)의 주요 연산기(15)는 하이 패스 필터, 제어 이득 및 클램프 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 핀치 롤의 제어장치.
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