KR100862089B1 - 열간 압연기의 스크루 축 기울어짐 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열간 압연기의 스크루 축 기울어짐 측정장치에 관한 것으로서, 본 발명의 측정장치는, 열간 압연기의 압하 스크루(4) 상측에 수직으로 배치되는 가이드로드(13)와; 가이드로드에 그 자중에 의해 하강할 수 있도록 결합되며, 한쪽에 마그네트 링(19)을 가지고, 다른쪽에 스크루의 상단에 접촉하는 프루브(16a)를 수직으로 갖는 슬라이더(15) 및; 마그네트 링을 수직으로 관통하며 펄스신호가 입력되는 웨이브 가이드(23)를 구비하여, 마그네트 링의 이동시 발생하는 자기장의 차이를 거리로 환산하는 리니어 스케일 센서(22)를 포함하는 스크루 위치 측정기구(A)를 3개 구비하며, 스크루 위치 측정기구(A, B, C)의 각각의 프루브가 120°을 이루면서 스크루의 상단에 접촉하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 측정장치는 스크루의 실제 이동거리를 정확하게 측정할 수 있을 뿐만 아니라 스크루의 축 기울어짐의 양을 측정할 수 있으므로, 목표 압연 두께의 정밀도를 분석해 볼 수 있음은 물론 제어에 적용하여 압연강판의 좌우 두께를 균일하게 가공할 수 있어 두께편차를 최소화시킬 수 있다.

Description

열간 압연기의 스크루 축 기울어짐 측정장치{Tilting position detect apparatus for screw of hot rolling stand}

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

도 2는 일반적인 열간 압연기의 스크루 축 기울어짐 상태를 나타낸 개략도이고,

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 열간 압연기의 스크루 축 기울어짐 측정장치를 나타낸 사시도이고,

도 4는 도 3에 도시된 측정장치의 중요부인 스크루 축 기울어짐 측정기구를 구체적으로 나타낸 사시도이고,

도 5는 도 4에 도시된 측정기구의 일부분인 "D"부분의 단면도이고,

도 6은 도 4에 도시된 측정기구의 일부분인 "E"부분의 단면도이고,

도 7은 도 4에 도시된 측정기구의 프루브의 하부를 상세하게 나타낸 부분 단면도이고,

도 8은 도 3에 도시된 측정장치의 작동상태를 나타낸 부분 단면도이며,

도 9는 도 8에 도시된 측정장치의 일부분인 "F"부분의 확대도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

4 : 스크루 9: 스크루 하우징

13 : 가이드로드 13a: 볼홈

15 : 슬라이더 16a, 16b, 16c: 프루브

18 : 슬라이드 볼 19 : 마그네트 링

20 : 볼부시 22 : 리니어 스케일 센서

23 : 웨이브 가이드

본 발명은 열간 압연기에 관한 것이며, 특히, 압연롤(rolling roll)의 축간거리를 조정함과 동시에 그에 하중을 가하는 압하 스크루의 축 기울어짐을 측정하여 압연강판의 두께 정밀도 제고와 압하력의 편차 등을 파악할 수 있도록 구성된 열간 압연기의 스크루 축 기울어짐 측정장치에 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(1a, 1b)간의 축간거리, 즉 양자간의 간격에 의해 압연강판의 두께가 결정되는 바, 압연기는 압연강판의 두께를 적절히 조절할 수 있도록 두 작업롤(1a, 1b)간의 간격을 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(3 ; roll stand)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 스크루(4)가 구비된다. 이러한 압하 스크루(4)는 상단부에 워엄휠(5)을 구비하여 그와 치합되는 워엄(6)을 회전축에 갖는 모터(7)에 의해 승강되며, 이 스크루(4)의 이동거리에 따라 가공된 압연강판의 두께가 결정된다.

따라서, 도 2에 도시한 바와 같이 압연제품의 품질을 위해서는 스크루(4)가 입력된 모터(7)의 구동신호에 정확히 대응하여 이동하여야 하는데, 압연가공시 스크루(4)에는 매우 큰 힘이 걸리게 되므로 스크루(4)에 변형이 발생한다. 이로 인해, 사용횟수가 증가함에 따라 스크루(4)의 나사산의 표면과 이에 치합되는 너트 사이에 공간이 발생하며, 상기 공간으로 인해 스크루(4) 축이 수직 방향에서 어긋나는 기울어짐(8)이 발생한다. 이러한 기울어짐(8)은 압하력의 편차를 발생시키며 압연제품의 두께 불량은 물론 두 스크루(4) 축간의 기울어짐 량 차이에 의한 두께편차를 초래한다. 그러므로, 실제로 스크루(4)가 기울어진 기울기를 측정하여 스크루(4) 위치를 보정해주거나, 또는 심한 마모로 보정이 어려울 경우 스크루(4) 등을 교환해 주어야 한다.

따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 압하 스크루의 축 기울어짐을 정확하게 측정함으로써 압연제품의 정밀도 제고에 기여할 수 있는 열간 압연기의 스크루 축 기울어짐 측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 측정장치는, 열간 압연기의 압하 스크루 상측에 수직으로 배치되는 가이드로드와; 상기 가이드로드에 그 자중에 의해 하강할 수 있도록 결합되며, 한쪽에 마그네트 링을 가지고, 다른쪽에 상기 스크루의 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 센서를 포함하는 스크루 위치 측정기구를 3개 구비하며, 상기 스크루 위치 측정기구의 각각의 프루브가 120°을 이루면서 상기 스크루의 상단에 접촉하도록 하여 상기 리니어 스케일 센서(a,b,c)에서 각각 측정한 상기 스크루의 실제 이동량을 통해 상기 스크루의 축 기울어짐을 측정하며, 상기 스크루의 축이 기울어져 있을 때의 이동량의 값을 식 1과 같이 정의할 때, 상기 스크루의 축 기울어짐 각도를 식 2로 계산하는 것을 특징으로 한다.
[식 1]

[식 2]

아래에서, 본 발명에 따른 열간 압연기의 스크루 축 기울어짐 측정장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 열간 압연기의 스크루 축 기울어짐 측정장치를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 측정장치의 중요부인 스크루 축 기울어짐 측정기구를 구체적으로 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 5는 도 4에 도시된 측정기구의 일부분인 "D"부분의 단면도이고, 도 6은 도 4에 도시된 측정기구의 일부분인 "E"부분의 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 열간 압연기의 스크루 축 기울어짐 측정장치는 하우징(9)의 덮개(10)에 설치되는 3개의 스크루 축 기울어짐 측정기구(A, B, C)로 구성된다. 그래서, 아래에서는 1개의 스크루 축 기울어짐 측정기구(A)에 대해서만 구체적으로 설명하기로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스크루 축 기울어짐 측정기구(A)는 롤스탠드의 스크루 하우징(9)상에 장착되는 케이싱(11)과, 이 케이싱(11)의 한쪽에 수직으로 배치되는 가이드로드(13)와, 이 가이드로드(13)에 이동 가능하게 결합되어 스크루(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 스크루 하우징(9)의 덮개(10)를 관통하여 그 하단이 스크루(4)의 상단에 접촉하는 프루브(16a)가 클램핑 블록(17)에 의해 고정되고, 다른쪽에는 마그네트 링(19)이 고정된다. 이에 따라 슬라이더(15)는 스크루(4)의 움직임에 의해 승강되어야 하는 바, 그 자중에 의해 하강할 수 있도록 구성된다. 이를 위한 구성은 여러 가지 형태가 고려될 수 있는데, 스크루(4)의 미세한 움직임까지 정확하게 측정하기 위해서는 슬라이더(15)가 스크루(4)의 움직임과 동일하게 작동되어야 하므로 도 5에 도시한 바와 같이 슬라이더(15)의 배면에 가이드로드(13)를 삽입하는 볼부시(20)를 설치하여 구성하는 것이 바람직하다. 이 에 따라 가이드로드(13)의 주면에는 볼부시(20)의 볼(21)이 끼워지는 복수의 볼홈(13a)들이 그 축방향으로 나란하게 형성된다.

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(16a)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 6에 도시한 바와 같이 일정한 간격이 형성되어 상호 접촉되지 않는다. 한편, 웨이브 가이드(23)에는 마그네트 링(19)의 위치를 검출하기 위한 검출펄스가 입력된다.

도 7은 도 4에 도시된 측정기구의 프루브의 하부를 상세하게 나타낸 부분 단면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 스크루(4)는 회전에 의해 상하로 움직이는 바, 프루브(16a)의 하단에는 스크루(4)에 의한 슬라이더(15)의 승강시 양자간의 마찰이 최소화되도록 슬라이드 볼(18)이 장착된다.

아래에서는, 상기와 같이 구성된 본 발명의 열간 압연기의 스크루 축 기울어짐 측정기구의 작동관계에 대해 상세히 설명하겠다.

도 8은 도 3에 도시된 측정장치의 작동상태를 나타낸 부분 단면도이다. 도 4 및 도 8에 도시된 바와 같이, 슬라이더(15)의 프루브(16a)는 압하 스크루(4)의 상측에 동축적으로 위치되어 그 하단이 스크루(4)의 상단에 얹혀진 상태로 접촉되어 있다. 이 상태에서, 스크루(4)를 상승 또는 하강시키기 위해 모터(7)를 구동시 키면, 상호 치합된 워엄(6) 및 워엄휠(5)에 의해 롤스탠드(3)에 결합된 스크루(4)가 정회전 또는 역회전되어 승강된다. 그러면, 스크루(4)의 상단에 얹혀진 프루브(16a)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(16a)가 스크루(4)의 상단에 접촉하여 스크루(4)의 움직임에 의해 그와 동일하게 이동된 것이므로 스크루(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 스크루(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 스크루(4)의 실제 이동량을 측정할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 스크루 축 기울어짐 측정기구(A)를 통해 스크루(4)의 실제 이동량을 측정할 수 있듯이, 이와 동일한 방법으로 스크루 축 기울어짐 측정기구(B, C)를 통해서도 스크루(4)의 실제 이동량을 측정할 수 있다.

도 9는 도 8에 도시된 측정장치의 일부분인 "F"부분의 확대도이다. 도 9에 도시된 프루브(16a, 16b, 16c)는 스크루 축 기울어짐 측정기구(A, B, C)의 각각의 구성요소이다. 상기 스크루 축 기울어짐 측정기구(A, B, C)는 그 구성요소인 프루브(16a, 16b, 16c ; 센서)가 120° 간격으로 설치된다. 즉, 각각의 측정기구(A, B, C)에서 측정한 스크루(4)의 실제 이동량을 통해 스크루(4)의 축 기울어짐을 측정할 수 있다.

아래에서는, 스크루의 축 기울어짐을 측정하는 과정에 대해 상세히 설명하겠다.

도 9에 도시된 바와 같이, 스크루(4)의 축이 기울어져 있을 때의 측정값을 수학식 1과 같이 정의한다.

그리고, 측정된 센서값을 바탕으로 수학식 2를 통해 스크루의 축 기울어짐을 계산할 수 있다.

상기 수학식 2를 통해 스크루의 축 기울어짐 각도를 계산함으로써, 수학식 3과 같이 실제 모터(7)에 의해 지시된 이동량에 대한 정확한 스크루(4)의 이동량을 계산할 수 있게 된다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 열간 압연기의 스크루 축 기울어짐 측정장치는 스크루의 실제 이동거리를 정확하게 측정할 수 있을 뿐만 아니라 스크루의 축 기울어짐의 양을 측정할 수 있으므로, 목표 압연 두께의 정밀도를 분석해 볼 수 있음은 물론 제어에 적용하여 압연강판의 좌우 두께를 균일하게 가공할 수 있어 두께편차를 최소화시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 열간 압연기의 스크루 축 기울어짐 측정장치에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (2)

1. 열간 압연기의 압하 스크루 상측에 수직으로 배치되는 가이드로드와; 상기 가이드로드에 그 자중에 의해 하강할 수 있도록 결합되며, 한쪽에 마그네트 링을 가지고, 다른쪽에 상기 스크루의 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 센서를 포함하는 스크루 위치 측정기구를 3개 구비하며,

   상기 스크루 위치 측정기구의 각각의 프루브가 120°을 이루면서 상기 스크루의 상단에 접촉하도록 하여 상기 리니어 스케일 센서에서 각각 측정한 상기 스크루의 실제 이동량을 통해 상기 스크루의 축 기울어짐을 측정하며,

   상기 스크루의 축이 기울어져 있을 때의 이동량의 값을 식 1과 같이 정의할 때, 상기 스크루의 축 기울어짐 각도를 식 2로 계산하는 것을 특징으로 하는 열간 압연기의 스크루 축 기울어짐 측정장치.

   [식 1]

   

   [식 2]

   
2. 제1항에 있어서, 상기 프루브의 하단에는 상기 스크루에 구름 접촉하는 슬라이드 볼이 구비된 것을 특징으로 하는 열간 압연기의 스크루 축 기울어짐 측정장치.

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