KR100545762B1 - 금속 열간 연속 압출시스템의 장력 조절장치 및 조절방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 열간 연속 압출시스템의 장력 조절장치 및 조절방법에 관한 것으로서, 그 기술적 구성은 연속적으로 공급되는 원재료를 다이를 통해 소정형태로 압출하는 압출기와, 압출되는 제품에 장력을 부가하는 장력부가수단을 포함되어 구성된 금속 열간 연속 압출시스템에 있어서, 상기 압출기 후단에 설치되어 압출되는 제품의 사이즈를 측정하는 사이즈 측정수단과, 상기 압출기와 장력부가수단 사이에 배치되어 압출되는 제품에 가해지는 장력을 조절하는 장력조절수단과, 상기 사이즈 측정수단에 연결되어 신호입력되어 압출되는 제품의 사이즈가 미리 설정된 제품의 사이즈를 벗어나면 상기 장력조절수단을 구동시키는 제어부를 포함하여 구성되어서, 압출되는 제품의 사이즈 변화에 따라 부가되는 장력을 자동적으로 조절하여 제품의 사이즈를 일정하게 유지할 수 있도록 하므로써, 제품의 치수정밀도가 향상되고, 재료가 절감됨은 물론, 제품의 1회 생산량이 현저히 증가될 수 있도록 한 것이다.

Description

금속 열간 연속 압출시스템의 장력 조절장치 및 조절방법 {Tension adjustment apparatus and method for metal hot extrusion system}

도 1은 종래 연속 압출기의 휠 구성도이다.

도 2는 종래 대표적인 금속 열간 연속 압출시스템의 공정도이다.

도 3은 본 발명에 따른 금속 열간 연속 압출시스템의 공정도이다.

도 4는 본 발명을 구성하는 장력조절수단의 구성도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

10 : 언코일러 20 : 세척기

30 : 압출기 35 : 다이

40 : 사이즈 측정수단 50 : 제어부

60 : 장력조절수단 61 : 지지대

62 : 회동아암 64 : 가이드롤

65 : 중량체 66 : 구동모터

67 : 리드스크류 70 : 장력부가수단

80 : 권취장치 90 : 제품

본 발명은 금속 열간 연속 압출시스템의 장력 조절장치 및 조절방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압출되는 제품의 사이즈 변화에 따라 부가되는 장력을 자동적으로 조절하여 제품의 사이즈를 일정하게 유지할 수 있도록 하므로써, 제품의 치수정밀도가 향상되고, 재료가 절감됨은 물론, 제품의 1회 생산량이 현저히 증가될 수 있도록 된 금속 열간 연속 압출시스템의 장력 조절장치 및 조절방법에 관한 것이다.

일반적으로, 금속재료의 압출은 빌렛 압출방식과 와이어 로드를 이용한 연속 압출방식으로 대별된다. 이중에서 빌렛 압출방식은 금속 빌릿을 컨테이너에 놓고 램(ram)에 의해서 다이로 밀어내어 압출하는 것이며, 와이어 로드를 이용한 연속압출방식은 미국특허 3,765216에 소개된 것과 같이 연속적으로 공급되는 와이어 로드를 휠과 슈 및 다이를 통해 압출하는 방식이다.

상기 연속 압출방식은 도 1에 도시된 바와 같이, 와이어 로드(95)가 휠(31)과 슈(33) 사이로 연속해서 공급되어 이 휠(31)과 슈(33) 및 와이어 로드(95)와의 마찰에 의한 열과, 도시되지 않은 별도의 히터를 통한 열에 의해 반고체 상태로 가열되어 다이(35)를 통해 쉽게 압출될 수 있게 한다.

도 2는 종래 대표적인 금속 열간 연속 압출시스템의 공정도이다. 이를 참조 하면, 상기 금속 열간 연속 압출시스템은 언코일러(10)를 통해 와이어 로드(95)가 연속적으로 공급되면, 이 와이어 로드(95)는 세척기(20)를 통과하면서 물리적 또는 화학적인 방법으로 세척된 후 압출기(30)로 전달된다.

이어서, 상기 압출기(30)에 공급된 와이어 로드(95)는 전술한 마찰열과 히터에 의한 열에 의해 반고체 상태로 가열되어 다이(35)를 통하여 원하는 형상으로 압출되며, 필요에 따라서는 도시되지 않은 아연 용사과정이나 냉각과정 등을 거치게 된다.

그리고, 적당히 냉각된 압출 제품(90)은 장력부가수단(70)을 통과하면서 압출되는 제품(90)에 설정된 장력이 가해지도록 한 후 완제품은 권취장치(80)에 의해 롤형태로 감겨지게 된다.

따라서, 이러한 연속 압출방식은 빌렛 압출방식에 비해 1회의 제품 생산량이 향상되는 장점이 있다.

그러나, 이러한 연속 압출방식은 제품(90)을 생산함에 따라 상기 다이(35)가 생산되는 제품(90)과의 마찰에 의해 마모되어서, 압출 제품(90)의 사이즈가 점차 커지게 되므로, 치수정밀도가 떨어지고, 와이어 로드(95)의 소모량이 증가되는 문제점이 있다.

또한, 제품의 사이즈가 규격을 벗어나게 되면, 생산을 멈춘 뒤 복잡한 작업공정을 통해 라인의 장력을 다시 조절하여 제품(90)의 사이즈를 맞춘뒤 생산을 재개시해야 하는 작업상의 번거로움과, 라인 셋팅 후 1회에 연속적으로 생산되는 제품(90)의 생산량이 현저히 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 압출되는 제품의 사이즈 변화에 따라 부가되는 장력을 자동적으로 조절하여 제품의 사이즈를 일정하게 유지할 수 있도록 하므로써, 제품의 치수정밀도가 향상되고, 재료가 절감됨은 물론, 제품의 1회 생산량이 현저히 증가될 수 있도록 된 금속 열간 연속 압출시스템의 장력 조절장치 및 조절방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 금속 열간 연속 압출시스템의 장력조절장치는, 연속적으로 공급되는 금속 재료를 다이를 통해 소정형태로 압출하는 열간압출기와, 압출되는 제품에 장력을 부가하는 장력부가수단을 포함되어 구성된 금속 열간 연속 압출시스템에 있어서, 상기 압출기 후단에 설치되어 압출되는 제품의 사이즈를 측정하는 사이즈 측정수단과, 상기 압출기와 장력부가수단 사이에 배치되어 압출되는 제품에 가해지는 장력을 조절하는 장력조절수단과, 상기 사이즈 측정수단에 연결되어 신호입력되어 압출되는 제품의 사이즈가 미리 설정된 제품의 사이즈를 벗어나면 상기 장력조절수단을 구동시키는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

위에서, 상기 사이즈 측정수단은 접촉식 또는 비접촉식 센서를 이용한 것을 특징으로 한다.

상기 장력조절수단은 수직의 지지대와, 이 지지대의 상측에 상하로 회동가능하게 설치된 회동아암과, 이 회동아암의 선단부에 설치되어 압출 이송되는 제품을 가압하는 가이드롤과, 상기 회동아암을 따라 전후진가능하게 설치된 중량체와, 이 중량체에 연결된 전후진구동수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 전후진구동수단은 중량체가 결합되는 리드스크류와, 이 리드스크류에 연결된 구동모터로 이루어진 것을 특징으로 한다.

한편, 상기와 같은 목적을 실현하기 위한 금속 열간 연속 압출시스템의 장력조절방법은 압출되는 제품의 사이즈를 측정하는 사이즈 측정수단과, 압출되는 제품에 가해지는 장력을 조절하는 장력조절수단과, 상기 사이즈 측정수단과 장력조절수단 사이에 연결된 제어부를 포함하여 구성된 금속 열간 연속 압출시스템에 의해 제품에 가해지는 장력을 조절하는 장력조절방법에 있어서, 상기 사이즈 측정수단에 의해 압출되는 제품의 사이즈를 검출하여 검출된 데이터를 상기 제어부로 전달하는 사이즈 검출단계와, 데이터 입력된 제품의 사이즈가 제어부에 미리 설정된 제품의 사이즈 범위를 벗어났는지 여부를 판단하여 상기 장력조절수단에 구동신호를 전달하는 제어신호 전달단계와, 제어부로부터 전달된 구동신호에 따라 장력조절수단이 동작되어 압출되는 제품에 가해지는 장력을 조절하는 장력조절단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.

도 3은 본 발명에 따른 금속 열간 연속 압출시스템의 공정도이고, 도 4는 본 발명을 구성하는 장력조절수단의 구성도이다.

도시된 바에 따르면, 금속 열간 연속 압출시스템은 공급되는 원재료를 다이(35)를 통해 소정형태로 압출하는 압출기(30)와, 압출되는 제품(90)에 장력을 부가하는 장력부가수단(70)과, 압출되는 제품(90)의 사이즈를 측정하는 사이즈 측정수단(40)과, 압출되는 제품(90)에 가해지는 장력을 조절하는 장력조절수단(60)과, 상기 사이즈 측정수단(40)과 장력조절수단(60) 사이에 연결된 제어부(50)로 구성된다.

이때, 상기 압출기(30)와 장력부가수단(70) 등은 종래와 동일 유사하므로, 상세한 설명을 생략하기로 한다.

상기 사이즈 측정수단(40)은 압출기(30) 후단에 설치되어 압출되는 제품(90)의 사이즈를 검출해서 제어부(50)로 신호전달하는 것으로, 롤러를 통해 제품(90)에 접촉되어 치수를 검출하는 접촉식 센서 또는 광신호를 통해 제품(90)의 치수를 검출하는 비접촉식 센서 등 다양한 센서가 적용가능하며, 압출 제품(90)의 형태에 따라서는 1차원적인 치수검출방식으로부터 3차원적인 치수검출방식까지 다수의 센서가 조합되어 사용될 수 있다.

상기 장력조절수단(60)은 도 4에서와 같이, 수직의 지지대(61)와, 이 지지대(61)의 상측에 상하로 회동가능하게 설치된 회동아암(62)과, 이 회동아암(62)의 선단부에 설치되어 압출 이송되는 제품(90)을 눌러서 장력을 부가 하는 가이드롤(64)과, 상기 회동아암(62)을 따라 전후진가능하게 설치된 중량체(65)와, 이 중량체(65)에 연결된 전후진구동수단(68)으로 구성된다.

이때, 상기 전후진구동수단(68)은 중량체(65)가 결합되는 리드스크류(67)와, 이 리드스크류(67)에 연결된 구동모터(66)로 이루어지며, 상기 회동아암(62)에는 중량체(65)까지의 거리를 측정하는 센서(69)가 구비된다.

따라서, 상기 구동모터(66)를 통해 리드스크류(67)가 회전되면, 이 리드스크류(67)에 결합된 중량체(65)가 회동아암(62)을 따라 전후진되어서 이 중량체(65)의 위치변화에 따라 회동아암(62) 선단의 가이드롤(64)에 작용되는 수직방향의 하중이 달라져서, 도 3의 제품(90)을 아래로 누르는 힘이 증감되어 장력이 조절되도록 하는 것이다.

그 외에도 상기 장력조절수단(60)은 제어부(50)의 구동신호에 따라 압출 제품(90)에 가해지는 장력을 조절할 수 있으면 모두 적용가능하다.

상기 제어부(50)는 사이즈 측정수단(40)에 연결되어 신호입력되며 압출되는 제품(90)의 사이즈가 미리 설정된 제품의 사이즈를 벗어나면 상기 장력조절수단(60)에 신호 전달하여 구동되도록 하는 것이다.

이러한 제어부(50)는 그 내부에 제품의 사이즈 변화에 따른 장력 조절데이터가 미리 설정되어 압출 제품(90)의 사이즈 변화시 설정된 데이터에 따라 장력조절수단(60)이 즉각적으로 구동될 수 있도록 구동신호를 전달하게 된다.

이상의 구성에 의한 금속 열간 연속 압출시스템에 장력을 조절하는 방법에 대해 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 작업 초기에는 제품(90)의 초기 사이즈를 사이즈 측정수단(40)을 통하여 모니터링하면서 장력의 초기값을 조정하여 준다. 원하는 치수로 제품(90)이 압출되기 시작하면, 이때부터는 사이즈 측정수단(40)의 신호에 따라 장력조절수단(60)을 제어부(50)에 의해 자동으로 제어하면서 압출하게 된다.

이러한 자동 장력조절방법에 대해 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 다이(35)를 통해 압출되는 제품(90)의 사이즈가 사이즈 측정수단(40)에 의해 지속적으로 검출되어 제어부(50)로 신호입력되면, 제어부(50)는 입력되는 사이즈 데이터를 미리 설정된 사이즈의 범위와 비교하여 제품(90)의 사이즈가 설정된 사이즈 범위 내에 위치하고 있을 경우에는 장력을 그대로 유지하면서 연속적으로 압출하게 된다.

그리고, 제품(90)의 사이즈가 설정된 사이즈 범위를 벗어나게 되면, 상기 장력조절수단(60)에 구동신호를 전달하여 압출 제품(90)에 가해지는 장력을 자동으로 조절하게 된다.

이때, 상기 제품의 사이즈 측정단계는 다수개의 광센서(41)에 의해 제품(90)의 폭과 두께 등을 초당 수십회 이상 검출하여 통신 포트를 통해 제어부(50)에 신호 전달하므로,다이(35)의 마모 등에 따라 제품(90)의 사이즈가 변화되기 시작하면 이를 직각적으로 검출하여 조치하기 때문에 제품(90)의 불량률을 현저히 낮출 수 있다.

또한, 상기 장력조절단계에서는 제어부(50)의 구동신호에 따라 도 4의 구동모터(66)가 소정각도로 회전되면, 이 구동모터(66)에 연결된 리드스크류(67)가 구동모터(66)와 함께 회전되면서, 이 리드스크류(66)에 결합된 중량체(65)를 회동아 암(62)의 길이방향을 따라 소정길이 전후진시키게 된다.

따라서, 상기 회동아암(62) 선단의 가이드롤(64)에 작용되는 수직방향의 힘은 중량체(65)가 회동아암(62) 상단의 힌지결합부(63)로부터 어느정도로 이격된 위치에 있는가에 따라 서로 달라지게 되므로, 중량체(65)가 회동아암(62)을 따라 전후진되면, 가이드롤(64)에 의해 제품(90)을 수직으로 누르는 힘이 서로 달라져서 제품(90)의 장력이 자동으로 조절된다.

상기와 같은 본 발명은, 제품 생산에 따라 다이가 마모되어 압출되는 제품의 사이즈가 증가되기 시작하면, 사이즈 측정수단에 의해 직각적으로 검출되어 장력조절수단을 통해 제품에 가해지는 장력이 자동으로 조절되므로, 제품의 사이즈가 일정하게 유지된다. 따라서, 이러한 금속 열간 연속 압출시스템은 제품의 치수정밀도가 향상되어 불량률을 낮출 수 있으며, 제품의 1회 생산량이 현저히 증가됨은 물론, 제품의 사이즈가 불필요하게 증가되는 것을 방지할 수 있어서 재료의 손실도 그만큼 줄일 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 연속적으로 공급되는 금속 재료를 다이를 통해 소정형태로 압출하는 압출기와, 상기 압출기 후단에 설치되어 압출되는 제품의 사이즈를 측정하는 사이즈 측정수단과, 상기 압출기를 통하여 압출되는 제품에 장력을 부여하는 장력부가수단 및 상기 제품에 부여된 장력을 상기 사이즈 측정수단과 연결된 제어부의 제어에 의하여 조절하는 장력조절수단을 포함한 금속 열간 연속 압출시스템에 있어서;

   상기 장력조절수단은 수직의 지지대와, 이 지지대의 상측에 상하로 회동가능하게 설치된 회동아암과, 이 회동아암의 선단부에 설치되어 압출 이송되는 제품을 가압하는 가이드롤과, 상기 회동아암을 따라 전후진가능하게 설치된 중량체와, 이 중량체에 연결된 전후진구동수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 금속 열간 연속 압출시스템의 장력 조절장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 전후진구동수단은 중량체가 결합되는 리드스크류와, 이 리드스크류에 연결된 구동모터로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속 열간 연속 압출시스템의 장력 조절장치.
5. 삭제

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