KR100508066B1 - 열간 압연기의 스크류 위치 측정기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열간 압연기의 스크류 위치 측정기구에 관해 제시한다. 본 발명은 열간 압연기의 압하 스크류 상측에 수직으로 배치되는 가이드로드와, 이 가이드로드에 그 자중에 의해 하강할 수 있도록 결합되며 한쪽에 마그네트 링을 가지고 다른쪽에 스크류의 상단에 접촉하는 프루브를 수직으로 갖는 슬라이더 및 마그네트 링을 수직으로 관통하며 펄스신호가 입력되는 웨이브 가이드를 구비하여 마그네트 링의 이동시 발생하는 자기장의 차이로써 거리를 환산하는 리니어 스케일 센서를 포함하여 구성된다. 슬라이더는 볼부시에 의해 가이드로드와 결합되고, 그 프루브의 하단에는 스크류에 구름 접촉하는 슬라이드 볼이 구비된다. 본 발명은 프루브가 압하 스크류에 축방향으로 직접 접촉하여 그의 승강과 동일하게 이동되면서 스크류의 변위를 측정하게 되므로 스크류의 실제 이동거리를 정확하게 측정할 수 있으며, 이에 따라 스크류의 백래시량을 파악하여 마모로 인한 스크류 등의 교환시기를 판단할 수 있게 함은 물론 압연제품의 정밀도 향상에 기여한다.

Description

열간 압연기의 스크류 위치 측정기구{position detect apparatus for screw of hot rolling stand}

본 발명은 열간 압연기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압연롤(rolling roll)의 축간거리를 조정함과 동시에 그에 하중을 가하는 압하 스크류의 변위를 측정하여 압연강판의 두께 정밀도 제고와 스크류의 교환시기 등을 파악할 수 있도록 된 열간 압연기 스크류 위치 측정기구에 관한 것이다.

일반적으로 열간 압연기는, 도 1에 도시한 바와 같이 간격을 두고 평행하게 배치되어 전동기(도시하지 않음) 등에 의해 회전하는 두 작업롤(1a,1b)과 각 작업롤(1a,1b)을 외측에서 접촉 지지하는 두 백업롤(2a,2b)을 구비하여, 고온하에서 두 작업롤(1a,1b) 사이에 금속재료(W)를 통과시킴으로써 재료(W)의 소성변형을 이용하여 각종 판재나 봉재 등 원하는 형상으로 가공하는 장치이다. 한편, 이와 같은 압연가공에 있어서는 두 작업롤(1)간의 축간거리, 즉 양자간의 간격에 의해 압연강판의 두께가 결정되는 바, 압연기는 압연강판의 두께를 적절히 조절할 수 있도록 두 작업롤(1a,1b)간의 간격이 조절 가능하게 구성되는 것이 일반적이다.

이를 위해 상부 작업롤(1a)과 백업롤(2a)은 하부 작업롤(1b)과 백업롤(2b)에 대한 상대위치가 가변될 수 있도록 롤스탠드(roll stand:3)에 지지되고, 롤스탠드(3)의 양쪽(도면에는 한쪽만 도시됨)에는 하단이 상부 백업롤(1a)에 접촉되어 그 이동을 한정함으로써 상부 백업롤(2a)을 임의의 위치에 세팅시켜 주는 압하 스크류(4)가 구비된다. 이러한 압하 스크류(4)는 상단부에 워엄휠(5)을 구비하여 그와 치합되는 워엄(6)을 회전축에 갖는 모터(7)에 의해 승강되며, 이 스크류(4)의 이동거리에 따라 가공된 압연강판의 두께가 결정된다.

따라서, 압연제품의 품질을 위해서는 스크류(4)가 입력된 모터(7)의 구동신호에 정확히 대응하여 이동되어야 하는데, 압연가공시 스크류(4)에는 매우 큰 힘이 걸리게 되므로 스크류(4)에 변형이 발생되며, 이로 인해 사용횟수가 증가함에 따라 스크류(4)의 이동량과 입력수치간에 심한 오차가 발생됨으로써 압연제품의 두께 불량은 물론 두 스크류(4)간의 이동량 차이에 의한 두께편차가 초래된다. 그러므로 실제로 스크류(4)가 이동한 거리를 측정하여 입력수치와의 오차를 보정해주거나, 또는 심한 마모로 보정이 어려울 경우 스크류(4) 등을 교환해주어야 한다.

이에 따라 종래에는 도 2에 도시한 바와 같이, 스크류(4)의 상단부에 회전각 검출센서(8)를 설치하여 스크류(4)의 회전각 변화를 거리로 환산함으로써 스크류(4)의 이동량을 측정하고 있다.

그러나, 이러한 종래의 장치는 스크류(4)의 회전변화는 검출할 수 있지만, 수직방향의 변화성분은 측정할 수 없기 때문에 스크류(4) 등의 마모정도를 정확히 분석할 수 없어 압연제품을 설정된 두께로 정확히 가공하기 곤란할 뿐만 아니라 그 두께편차의 보정이나 교환시기도 정확히 수행하기 어려웠다. 즉, 스크류(4)에는 백래시(backlash) 같은 수직변화에 의한 오차가 더욱 심각한데, 종래에는 스크류(4)의 회전변화량만을 측정한 뒤 이를 단순히 거리량으로 환산하는 간접적인 방법으로 스크류(4)의 이동량을 측정하고 있어 수직방향의 변화성분이 전혀 고려되고 있지 못하므로 스크류(4)의 실제 이동량의 정확한 측정이 불가능하며, 이로 인해 압연제품의 정밀도를 보장할 수 없게 되는 것이다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 압하 스크류의 실제 이동거리를 정확하게 측정함으로써 마모로 인한 스크류 등의 교환시기 판단과 함께 압연제품의 정밀도 제고에 기여할 수 있는 열간 압연기의 스크류 위치 측정기구를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 열간 압연기의 스크류 위치 측정기구는, 열간 압연기의 압하 스크류 상측에 수직으로 배치되는 가이드로드(guide rod); 이 가이드로드에 그 자중에 의해 하강할 수 있도록 결합되며, 한쪽에 마그네트 링(magnet ring)을 가지고, 다른쪽에 스크류의 상단에 접촉하는 프루브(probe)를 수직으로 갖는 슬라이더(slider); 및 마그네트 링을 수직으로 관통하며 펄스신호가 입력되는 웨이브 가이드(wave guide)를 구비하여, 마그네트 링의 이동시 발생하는 자기장의 차이로써 거리를 환산하는 리니어 스케일 센서(magnetostrictive linear displacement transducer);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 한 바람직한 특징에 의하면, 프루브의 하단에 스크류에 구름 접촉하는 슬라이드 볼이 구비된다.

이에 따라 본 발명은, 프루브가 압하 스크류에 축방향으로 직접 접촉하여 그의 승강과 동일하게 이동되면서 스크류의 변위를 측정하게 되므로 스크류의 실제 이동거리를 정확하게 측정할 수 있는 바, 스크류의 백래시량을 파악하여 마모로 인한 스크류 등의 교환시기를 판단할 수 있게 됨은 물론 압연제품의 정밀도 제고에도 큰 효과를 발휘하게 된다.

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

도 3에서, 본 발명에 의한 열간 압연기의 스크류 위치 측정기구는 롤스탠드의 스크류 하우징(9)상에 장착되는 케이싱(11)과, 이 케이싱(11)의 한쪽에 수직으로 배치되는 가이드로드(13)와, 이 가이드로드(13)에 이동 가능하게 결합되어 스크류(4)의 상단에 접촉하는 슬라이더(15) 및 슬라이더(15)의 위치변화를 측정하여 거리로 환산하는 소위 리니어 스케일 센서(22)로 구성된다.

가이드로드(13)는 하단부가 케이싱(11)의 바닥면에 구비된 고정판(12)의 지지구멍(12a)에 삽입되고, 상단부가 케이싱(11)의 상부에 고정된 클램핑 블록(14)에 고정됨으로써 케이싱(11)에 수직으로 설치된다.

슬라이더(15)의 전면 한쪽에는 스크류 하우징(9)의 덮개(10)를 관통하여 그 하단이 스크류(4)의 상단에 접촉하는 프루브(16)가 클램핑 블록(17)에 의해 고정되고, 다른쪽에는 마그네트 링(19)이 고정된다. 이에 따라 슬라이더(15)는 스크류(4)의 움직임에 의해 승강되어야 하는 바, 그 자중에 의해 하강할 수 있도록 구성된다. 이를 위한 구성은 여러 가지 형태가 고려될 수 있는데, 스크류(4)의 미세한 움직임까지 정확하게 측정하기 위해서는 슬라이더(15)가 스크류(4)의 움직임과 동일하게 작동되어야 하므로 도 4에 도시한 바와 같이 슬라이더(15)의 배면에 가이드로드(13)를 삽입하는 볼부시(20)를 설치하여 구성하는 것이 바람직하다. 이에 따라 가이드로드(13)의 주면에는 볼부시(20)의 볼(21)이 끼워지는 복수의 볼홈(13a)들이 그 축방향으로 나란하게 형성된다.

한편, 스크류(4)는 회전에 의해 상하로 움직이는 바, 바람직하기로 도 6에 도시한 바와 같이 프루브(16)의 하단에는 스크류(4)에 의한 슬라이더(15)의 승강시 양자간의 마찰이 최소화되도록 슬라이드 볼(18)이 장착된다.

리니어 스케일 센서(22)는 이른 바 자기왜곡(磁氣歪曲) 현상을 이용하여 변위를 측정하는 것으로 케이싱(11)의 내면에 브래킷(24)에 의해 장착되며, 마그네트 링(19)의 안내구멍(19a)을 수직으로 관통하여 프루브(16)와 나란하게 배치되는 봉형상의 웨이브 가이드(23)를 갖는다. 웨이브 가이드(23)의 하단부는 케이싱(11)의 고정판(12)에 형성된 지지구멍(12a)에 삽입되어 위치고정되는데, 이 때 마그네트 링(19)의 안내구멍(19a)과 웨이브 가이드(23) 사이에는 도 5에 도시한 바와 같이 일정한 간격이 형성되어 상호 접촉되지 않는다. 한편, 웨이브 가이드(23)에는 마그네트 링(19)의 위치를 검출하기 위한 검출펄스가 입력된다.

다음, 이와 같이 구성된 본 발명에 의한 스크류 위치 측정기구의 작동을 도 7을 병행하여 설명하기로 한다.

도 7에서, 슬라이더(15)의 프루브(16)는 압하 스크류(4)의 상측에 동축적으로 위치되어 그 하단이 스크류(4)의 상단에 얹혀진 상태로 접촉되어 있다.

이 상태에서, 스크류(4)를 상승 또는 하강시키기 위해 모터(7)를 구동시키면, 상호 치합된 워엄(6) 및 워엄휠(5)에 의해 롤스탠드(3)에 결합된 스크류(4)가 정회전 또는 역회전되어 승강된다. 그러면, 스크류(4)의 상단에 얹혀진 프루브(16)에 의해 슬라이더(15)가 가이드로드(13)를 따라 승강되고, 이에 따라 슬라이더(15)에 고정된 마그네트 링(19)이 리니어 스케일 센서(22)의 웨이브 가이드(23)를 따라 상하로 이동된다.

이 때, 마그네트 링(19)의 이동량은 프루브(16)가 스크류(4)의 상단에 접촉하여 스크류(4)의 움직임에 의해 그와 동일하게 이동된 것이므로 스크류(4)의 실제 이동량과 정확히 일치하게 된다.

한편, 마그네트 링(19)이 웨이브 가이드(23)를 따라 이동하게 되면, 그 움직임에 의해 발생하는 자기장의 차이를 리니어 가이드 센서(22)가 검출하여 거리로 환산함으로써 스크류(4)의 실제 이동량을 측정하게 된다. 즉, 자기왜곡 현상에 의해 웨이브 가이드(23)에서는 마그네트 링(19)의 자기장에 의한 비틀림변형이 발생되는 바, 이 변형의 시작과 끝에 대응하는 시간을 측정함으로써 마그네트 링(19)의 위치를 정확히 측정할 수 있으며, 이에 따라 스크류(4)의 실제 이동량을 측정할 수 있게 되는 것이다.

예컨대, 위와 같이 측정된 스크류(4)의 실제 이동량과 입력된 목표 이동치로부터 마모에 의한 스크류(4)의 백래시량을 정밀하게 파악하는 것이 가능해지며, 이에 따라 목표 압연 두께의 정밀도를 분석해 볼 수 있음은 물론 압연 초기의 충격이 스크류(4)의 백래시에 미치는 영향과 스크류(4)의 히스테리시스도 분석할 수 있게 된다. 그리고, 마모에 의한 스크류(4) 등의 교환시기를 파악할 수 있을 뿐 아니라 조업시 백래시량을 보정해 줌으로써 압연제품의 정밀도를 높일 수 있고, 특히 압연강판의 좌우 두께를 균일하게 가공할 수 있어 두께편차를 최소화시킬 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 프루브가 압하 스크류의 상단에 얹혀진 상태로 직접 접촉하여 그의 승강과 동일하게 이동되면서 스크류의 변위를 측정하므로 스크류의 실제 이동거리를 정확하게 측정할 수 있으며, 이에 따라 스크류의 백래시량도 정확히 파악할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명은 마모로 인한 스크류 등의 교환시기를 판단할 수 있게 됨은 물론 압연기의 신뢰성과 압연제품의 정밀도 제고 등에 우수한 효과가 있다.

도 1은 일반적인 열간 압연기의 압하율 조절구조를 개략적으로 나타낸 측면도,

도 2는 종래의 스크류 위치 측정방법을 개략적으로 나타낸 측면도,

도 3은 본 발명에 의한 스크류 위치 측정기구를 나타낸 사시도,

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 발췌 단면도,

도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 취한 발췌 단면도,

도 6은 도 3의 승강로드를 발췌하여 나타낸 부분 절단 측면도,

도 7은 본 발명에 의한 스크류 위치 측정기구의 작동상태를 보이는 측면도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

4: 스크류 9: 스크류 하우징

13: 가이드로드 13a: (가이드로드의) 볼홈

15: 슬라이더 16: (슬라이더의) 프루브

18: (프루브의) 슬라이드 볼 19: (슬라이더의) 마그네트 링

20: (슬라이더의) 볼부시 22: 리니어 스케일 센서

23: (리니어 스케일 센서의) 웨이브 가이드

Claims (3)

1. 열간 압연기의 압하 스크류 상측에 수직으로 배치되는 가이드로드;

   상기 가이드로드에 그 자중에 의해 하강할 수 있도록 결합되며, 한쪽에 마그네트 링을 가지고, 다른쪽에 상기 스크류의 상단에 접촉하는 프루브를 수직으로 갖는 슬라이더; 및

   상기 마그네트 링을 수직으로 관통하며 펄스신호가 입력되는 웨이브 가이드를 구비하여, 마그네트 링의 이동시 발생하는 자기장의 차이를 거리로 환산하는 리니어 스케일 센서;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열간 압연기의 스크류 위치 측정기구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 프루브의 하단에 스크류에 구름 접촉하는 슬라이드 볼이 구비된 것을 특징으로 하는 열가 압연기의 스크류 위치 측정기구.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 슬라이더에 상기 가이드로드와 결합되는 볼부시가 구비되고, 상기 가이드로드의 주면에는 그 축방향으로 볼홈이 형성된 것을 특징으로 하는 열간 압연기의 스크류 위치 측정기구.