KR100797291B1 - 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치 및 그 제어 방법이 개시된다.
개시되는 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치는 스트립의 사행 발생 여부 및 사행량을 검지하는 사행 감지 센서부; 및 상기 스트립의 중심이 요구되는 중심에 부합될 수 있도록, 상기 사행 감지 센서부에서 검지된 스트립의 사행량에 따라 소정 거리로 상기 스트립을 이동시키는 정중심 제어용 핀치롤부;를 포함한다.
개시되는 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치의 제어 방법은 사행 감지 센서부에서 스트립의 사행 발생 여부 및 사행량을 검지하는 단계; 및 상기 사행 감지 센서부에서 검지된 스트립의 사행량에 따라 소정 거리로 상기 스트립을 이동시켜, 상기 스트립의 중심을 요구되는 중심에 부합시키는 단계;를 포함한다.
개시되는 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치 및 그 제어 방법에 의하면, 스트립에 대한 권취가 견고하게 이루어지고, 텔레스코프의 발생이 방지될 수 있으며, 코일이 느슨하게 권취되는 현상이 방지될 수 있는 장점이 있다.
열연 권취, 정중심 제어, 사행 센서, 핀치롤

Description

스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치 및 그 제어 방법{Pinch roll apparatus for center position control of hot strip, and controlling method of the same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정중심 제어 핀치롤 장치가 적용된 스트립 권취기를 개략적으로 보이는 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치에 적용되는 사행 검지 센서를 보이는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치에 적용되는 사행 제어 장치를 보이는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치에서의 사행 제어 방법을 보이는 순서도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 스트립 20 : 사행 감지 센서부
21 : 측정부 24 : CCD 카메라
25 : 사행량 연산 처리부 30 : 정중심 제어용 핀치롤부
40 : 코일러용 핀치롤부 50 : 맨드렐
60 : 실린더부 63 : 유압 실린더
64 : 위치 센서 100 : 정중심 제어부
본 발명은 열연 권치 코일의 정중심 제어용 핀치롤 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
열연 제품인 코일의 생산 과정 중 대략 최종 단계인 권취 공정에서 스트립을 연속적으로 감는 경우, 텔레스코프 현상이 발생될 수 있다. 텔레스코프(telescope) 현상이란, 다양한 요소에 의해 코일의 감긴 형상이 균일하지 못하고, 그 측면으로 돌출되는 현상을 말한다.
이러한 텔레스코프 현상을 방지하기 위하여 권취 장력을 높이는 경우, 열간 상태의 스트립에 큰 인장력이 걸려, 스트립의 폭방향으로 국부적인 수축이 발생되어, 불량이 유발된다.
또한, 상기와 같은 권취 공정 중에 코일의 말단부가 사상 압연 장치에서 빠져나오는 경우 스트립을 후방에서 고정시켜 주는 힘이 부족하여, 좌우로 요동하게 되고, 권취가 견고하게 이루어지지 아니하여 권취 불량이 발생될 수 있다.
사상 압연 장치와, 권취 장치에서 코일이 느슨하게 감기는 경우, 코일이 컨베이어를 통해 이송되는 과정에서 그 감긴 면 사이에 틈이 형성되어, 슬립이 발생될 수 있다. 이러한 슬립은 접촉면의 상대 속도에 의해 표면이 부분적으로 이탈되는 파임을 유발하는데, 이러한 파임이 발생된 소재는 후공정인 냉간 압연 또는 도 금 공정에서 연속적으로 결함을 유발시킬 수 있다.
따라서, 권취가 견고하게 이루어져야 하고, 텔레스코프의 발생을 방지하여야 한다.
본 발명은 권취가 견고하게 이루어지고, 텔레스코프의 발생이 방지될 수 있는 구조를 가진 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치 및 그 제어 방법를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 스트립을 맨드렐에 권취시킬 수 있는 스트립 권취기에 있어서, 상기 스트립의 사행 발생 여부 및 사행량을 검지하는 사행 감지 센서부; 및 상기 스트립의 중심이 요구되는 중심에 부합될 수 있도록, 상기 사행 감지 센서부에서 검지된 스트립의 사행량에 따라 소정 거리로 상기 스트립을 이동시키는 정중심 제어용 핀치롤부;를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 핀치롤 장치의 제어 방법은 사행 감지 센서부에서 스트립의 사행 발생 여부 및 사행량을 검지하는 단계; 및 상기 사행 감지 센서부에서 검지된 스트립의 사행량에 따라 소정 거리로 상기 스트립을 이동시켜, 상기 스트립의 중심을 요구되는 중심에 부합시키는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치 및 그 제어 방법에 의하면, 권취 대상인 스트립에 대한 사행량 제어와 함께 정중심 제어용 핀치롤부가 스트립을 소정 압력으로 물게 됨으로써, 스트립에 대한 권취가 견고하게 이루 어지고, 텔레스코프의 발생이 방지될 수 있다.
또한, 권취 공정 중 스트립에 대한 사행량 제어와 함께 정중심 제어용 핀치롤부가 스트립을 소정 압력으로 물게 됨으로써, 스트립의 머리부 및 말미부의 권취 시에 맨드렐과 핀치롤부 사이의 인장력이 커져서, 코일이 느슨하게 권취되는 현상이 방지될 수 있다.
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치 및 그 제어 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정중심 제어 핀치롤 장치가 적용된 스트립 권취기를 개략적으로 보이는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치에 적용되는 사행 검지 센서를 보이는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치에 적용되는 사행 제어 장치를 보이는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 정중심 제어 핀치롤 장치가 적용된 스트립 권취기는 스트립(10)을 맨드렐(50)에 권취시키기 위한 장치이다. 이러한 스트립 권취기는 사행 검지 센서부(20)와, 정중심 제어용 핀치롤부(30)와, 코일러용 핀치롤부(40)를 포함한다.
상기 사행 감지 센서부(20)와, 상기 정중심 제어용 핀치롤부(30)가 상기 정중심 제어 핀치롤 장치로 정의될 수 있다.
상기 사행 감지 센서부(20)는 상기 정중심 제어용 핀치롤부(30) 전측에서 스트립(10)의 사행량을 실시간으로 측정할 수 있는 부분이다.
여기서, 사행량은 상기 스트립(10)의 폭, 기울기 및 미리 설정된 스트립(10)의 중심점과 검출된 양 측단부에서 계산된 실제 스트립의 중심점 간의 차이를 말한다.
상세히, 상기 사행 감지 센서부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 측정부(21)와, 사행량 연산 처리부(25)와, 백라이트(22)와, 백라이트 구동부(26)를 포함한다.
상기 측정부(21)는 높은 분해능, 예를 들어 5000 픽셀 이상의 라인 CCD 카메라(24) 2대로 2차원 영상 측정 원리를 이용하여 스트립(10)의 사행을 측정하는 부분이다.
상기와 같이, 높은 분해능의 라인 CCD 카메라(24)이 복수 대 사용됨으로써, 상기 스트립(10)의 폭, 패스 라인, 두께, 스트립의 기울기 및 진동에 관계없이 그 측정 결과에 대한 정확성 및 재현성이 향상될 수 있다.
상기 백라이트(22)는 상기 측정부(21)의 CCD 카메라(24)가 상기 스트립(10)의 측단부를 정확하게 검출할 수 있도록 상기 스트립(10) 하면에 빛을 조사하는 부분이다. 상기 백라이트 구동부(26)는 상기 사행량 연산 처리부(25)로부터 명령을 받아, 상기 백라이트(22)를 구동시키는 부분이다.
상기 사행량 연산 처리부(25)는 상기 측정부(21)에서 수집된 라인 영상을 처리하여, 그로부터 상기 사행량을 연산하여, 장치의 다른 부분으로 그 연산 결과값을 전달하는 부분이다.
상기 사행 감지 센서부(20)의 작동을 간단히 설명하면, 상기 2대의 CCD 카메라(24)가 각각 독립된 위치에서 상기 스트립(10)의 측단부 위치의 좌표를 형성하 면, 그러한 측단부 위치를 XY 평면 상에서 한 쌍의 끝단 좌표값을 산출하는 소정 측정 어레이 테이블에 의하여 포착되고, 이것이 내부 폭 좌표를 계산하는 알고리즘에 의하여 실제 폭과 사행량이 산출된다.
상기 정중심 제어용 핀치롤부(30)는 실린더부(60)를 포함하여, 상기 사행 검지 센서부(20)에서 검지된 사행량을 보정하여, 상기 스트립(10)의 정중심이 요구되는 위치에 있도록 하는 부분이다.
상기 정중심 제어용 핀치롤부(30)는 정중심 제어부(100)와, 실린더부(60)를 포함한다. 상기 실린더부(60)는 유압 서보 회로(61)와, 유압 장치(62)와, 유압 실린더(63)와, 위치 센서(64)로 구성된다.
상기 사행 감지 센서부(20)에서 도출된 사행량 Δys를 상기 정중심 제어부(100)로 전송한다. 상기 정중심 제어부(100)는 상기 사행량 등의 정보를 이용하여 상기 스트립(10)의 사행을 줄이기 위한 정중심 제어용 핀치롤부(30)의 좌우 이동량을 계산하고, 상기 유압 서보 회로(61)에 그에 해당되는 직렬 신호를 전송한다. 상기 직렬 신호를 전송받은 상기 유압 서보 회로(61)는 수신 신호값에 따라 상기 유압 장치(62)의 서보 밸브를 조절하여, 유압 실린더(63)의 오일 유입, 유출량을 조절한다. 그러면, 상기 유압 실린더(63)가 소정 이동량 ΔL만큼 이동된다.
상기 유압실린더(63) 내의 압력은 그 유압 실린더(63)의 헤더측, 로드측에 각각 설치된 압력 검출기로 각각 검출되고, 그 검출된 값은 상기 유압 서보 회로(61)로 보내진다.
정중심 제어용 핀치롤부(30)의 이동량 ΔL은 전방에 설치된 사행 감지 센서부(20)에서 검출된 사행량 Δys를 제어할 목적으로 다음 수학식 1과 같이 정중심 제어용 핀치롤부(30)의 좌우 이동량 ΔL을 설정한다.
ΔL = -CL × Δys
상기 수학식 1에서 사행량 Δys의 크기에 따라 좌우 이동량 ΔL은 비례상수 -CL에 비례토록 제어되고, 상기 비례상수는 "1"로 설정하거나, 작업성을 고려하여 "1"에 근접한 값으로 설정되어야 한다.
상기 정중심 제어용 핀치롤부(30)의 중심점 롤 갭은 코일러용 핀치롤부(40)의 롤 갭과 동일하게 설정되며, 롤 중심점에서의 롤 갭은 초기 설정값과 동일하게 일정한 크기로 유지될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치에서의 사행 제어 방법을 보이는 순서도이다.
이하에서 도 4를 참조하여, 본 실시예에 따른 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치에서의 사행 제어 방법을 설명한다.
먼저, 상기 스트립(10)의 사행이 감지되면(S10), 상기 스트립(10)에 대한 사행량이 상기 사행 검지 센서부(20)에서 연산된다(S20). 상세히, 상기 측정부(21)의 CCD 카메라(24)에서 촬영된 영상에 기초하여, 상기 사행량 연산 처리부(25)에서 상기 스트립(10)의 사행량을 검출한다.
상기 정중심 제어부(100)는 상기 위치 센서(64)로부터 상기 유압 실린더(63)의 위치를 감지한다(S30). 이러한 유압 실린더(63)의 위치 감지는 이후 수행되는 실린더 이동량 결정 단계 후에 진행될 수도 있다.
상기 연산된 사행량에 대한 정보는 상기 정중심 제어부(100)로 전달된다. 그러면, 상기 정중심 제어부(100)는 상기 사행량으로부터 상기 수학식 1에 의해 상기 유압 실린더(63)의 이동량을 산출한다(S40).
그 후, 상기와 같이 검출된 유압 실린더(63)의 위치에서 상기 이동량만큼 상기 유압 실린더(63)가 이동되도록 상기 유압 서보 회로(61)에 명령을 전달한다.
상기 명령을 전달받은 상기 유압 서보 회로(61)는 그에 따라 상기 유압 장치(62)를 조절하여, 상기 유압 실린더(63)를 상기 이동량만큼 이동시킨다(S50).
상기와 같은 과정을 거쳐, 상기 스트립(10)의 사행량이 보정되어, 상기 스트립(10)의 권취가 견고하게 이루어지고, 텔레스코프의 발생이 방지될 수 있다.
상기와 같은 상기 스트립(10)에 대한 사행량 제어는 상기 스트립(10)이 상기 코일러용 핀치롤부(40)에 물린 직후부터 시작되어, 상기 스트립(10)이 상기 맨드렐(50)에 완전히 감길 때까지 지속적으로 실시된다. 그리고, 상기 스트립(10)의 사행량 연산 처리부(25)와, 상기 사행 제어 장치는 폐회로(closed loop)로 구성되어, 피드백 제어를 이룰 수 있다.
또한, 상기 정중심 제어용 핀치롤부(30)의 회전 속도와, 상기 코일러용 핀치 롤부(40)의 회전 속도가 동기화되도록, 그 구동 수단의 속도가 제어됨이 바람직하다.
본 발명에 따른 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치 및 그 제어 방법에 의하면, 권취 대상인 스트립에 대한 사행량 제어와 함께 정중심 제어용 핀치롤부가 스트립을 소정 압력으로 물게 됨으로써, 스트립에 대한 권취가 견고하게 이루어지고, 텔레스코프의 발생이 방지될 수 있는 효과가 있다.
또한, 권취 공정 중 스트립에 대한 사행량 제어와 함께 정중심 제어용 핀치롤부가 스트립을 소정 압력으로 물게 됨으로써, 스트립의 머리부 및 말미부의 권취 시에 맨드렐과 핀치롤부 사이의 인장력이 커져서, 코일이 느슨하게 권취되는 현상이 방지될 수 있는 효과가 있다.
상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.

Claims (7)

  1. 스트립을 맨드렐에 권취시킬 수 있는 스트립 권취기에 있어서,
    상기 스트립의 사행 발생 여부 및 사행량을 검지하는 사행 감지 센서부; 및
    상기 스트립의 중심이 요구되는 중심에 부합될 수 있도록, 상기 사행 감지 센서부에서 검지된 스트립의 사행량에 따라 소정 거리로 상기 스트립을 이동시키는 정중심 제어용 핀치롤부;를 포함하는 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사행 감지 센서부는 상기 스트립을 촬상하는 CCD 카메라와, 상기 CCD 카메라의 촬상된 영상에서 상기 스트립의 사행 여부 및 사행량을 검지하는 사행량 연산 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 CCD 카메라는 다른 위치에서 상기 CCD 카메라를 촬상하도록 복수 개 설치되는 것을 특징으로 하는 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 정중심 제어용 핀치롤부는 상기 스트립의 사행 해소를 위해 이동되는 실린더와, 상기 실린더가 상기 사행 감지 센서부에서 감지된 사행량에 따라 소정 거리로 이동되도록 제어하는 정중심 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치.
  5. 사행 감지 센서부에서 스트립의 사행 발생 여부 및 사행량을 검지하는 단계; 및
    상기 사행 감지 센서부에서 검지된 스트립의 사행량에 따라 소정 거리로 상기 스트립을 이동시켜, 상기 스트립의 중심을 요구되는 중심에 부합시키는 단계;를 포함하는 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치의 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 사행량을 검지하는 단계는,
    CCD 카메라에 의해 상기 스트립에 대한 영상을 촬상하는 단계와,
    사행량 연산 처리부에 의해 상기 CCD 카메라에서 촬상된 영상에서 상기 스트립의 사행 여부 및 사행량을 검지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치의 제어 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 스트립의 중심을 요구되는 중심에 부합시키는 단계는,
    정중심 제어부에 의해 상기 감지된 사행량에 대응되는 실린더의 이동량을 산 출하는 단계와,
    상기 산출된 이동량에 따라 실린더를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립 권취기의 정중심 제어 핀치롤 장치의 제어 방법.
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