KR100869512B1 - 레벨러 및 이의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레벨러 및 이의 제어방법에 관한 것으로서, 작업자에 의해 입력된 금속 시트의 두께값에 대응하여 컨트롤러에서 상부열 기울기 및 높이 제어신호를 생성시키고, 상부열 기울기 및 높이 제어신호에 대응하여 승하강장치를 구동시켜 상부열을 승하강시키면서 하부열에 대한 상부열의 높이를 센서에서 센싱하고, 센싱된 값이 설정값에 이르렀는지 판단하여 컨트롤러에서 승하강장치를 설정값으로 제어한 후, 입력되는 금속 시트의 평탄화 작업을 수행하고, 이어서 평탄도 검출부에서 레벨러로부터 배출되는 금속 시트의 평탄도를 검사하여 컨트롤러에 의해 상부열 기울기 및 높이에 대한 보정을 수행함으로써, 입력된 금속 시트의 두께값에 대응하여 자동 제어가 이루어지므로 평탄도 및 균일도를 향상시킬 수 있다.

레벨러(Leveler)

Description

레벨러 및 이의 제어방법{LEVELER AND METHOD FOR CONTROLLING AS THE SAME}

본 발명은 레벨러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속 시트의 두께에 대응한 서보모터의 회전값 제어에 따라 상부열과 하부열 간격을 정밀 조절함으로써 평탄도를 향상시키는 레벨러 및 이의 제어방법에 관한 것이다.

원재료를 가공하여 반제품 상태인 금속 시트(Sheet)을 생산하게 되면, 이 금속 시트를 롤 형태로 말아 작업장으로 이송시키게 된다. 이와 같은 롤 형태의 금속 시트를 이용하기 위해서는 필요에 따라 균일한 평탄도를 유지시켜야 하는 경우가 발생한다. 그러나, 금속 시트가 롤 형태로 감겨진 상태이므로 이를 강제적으로 펼칠 경우에 꺾임 및 변형이 발생하게 되므로 평탄화 과정이 필요하게 된다. 이에 사용되는 장비가 레벨러(Leveler)이다.

이 레벨러는 롤러가 형성된 상부열과 하부열이 마주보도록 구성되어 있으며, 통상 하부열은 베이스에 고정시키며 상부열은 상하 높낮이를 조절할 수 있도록 베이스를 기초로 한 승하강장치에 체결되어 있다. 이에 따라 승하강장치를 컨트롤함으로써 다양한 두께를 갖는 금속 시트에 대해 평탄화 작업을 수행할 수 있게 되는 것이다. 즉, 금속 시트가 롤 사이를 지나면서 일방향으로 굽혀지는 변형과 타방향 으로 굽혀지는 변형을 연속하여 받으면서 진행하여 평탄화가 이루어지게 된다. 이때, 레벨러의 출구측으로 진행할수록 마주보는 롤 사이의 간격이 좁아져 금속 시트가 굽혀지는 변형이 점진적으로 줄어들게 되어 평탄도가 진행할수록 높아지게 된다.

이 상부열과 하부열의 간격을 조절하는 방법에는 다음과 같은 방법들이 있다.

스케일 타입(Scale Type) : 동력축에 원형의 눈금자를 부착하여 지정된 눈금을 유관으로 식별하여 입구측과 출구측의 간격을 틸팅(tilting)하여 세팅한다.

엔코더 타입(Encoder Type) : 동력축에 엔코더를 부착하여 스위치를 조작하여 디지털 멀티 미터(Digital Multi Meter)의 숫자를 보면서 입구측과 출구측의 간격을 틸팅(tilting)하여 세팅한다.

다이얼 게이지 타입(Dial Guage Type) : 레벨러 하부에 블록을 고정시키고 상부열에 다이얼 게이지를 부탁하여 작업자가 유관으로 식별하여 세팅한다.

그런데, 스케일 타입은 정밀도가 많이 떨어지는 문제점이 있으며, 엔코더 타입은 동력 전달 과정에서 백래쉬(Backlash)가 심하여 정밀도가 떨어지는 문제점이 있으며, 다이얼 게이지 타입은 다이얼 게이지에 대한 사용법을 숙지하여야 하며 작업자가 보는 시야에 따라 오차가 발생하고 시간이 많이 소요되는 단점이 있다. 이와 같은 기존 3가지 방법은 작업자가 수동으로 스위치를 조작하여 세팅하여야 하므로 정밀도가 떨어질 뿐만 아니라 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.

즉, 승하강장치를 조절함에 있어, 작업자가 센싱값을 육안으로 확인하면서 모터를 임의로 조작하여 상부열과 하부열의 간격을 조절함으로 인해, 간격의 정확성은 떨어질 수 밖에 없으며, 결국 금속 시트의 평탄도를 떨어뜨리는 원인이 되고 있다. 설령, 평탄도가 떨어지는 것을 확인하였다 할지라도 이에 대한 보정이 결국에는 작업자의 임의 조절을 통해 이루어지게 되므로 보정 작업 역시 평탄도 향상을 약속받기 어려운 문제점이 있다.

그리고, 다양한 두께의 금속 시트에 대해 평탄화 작업을 수행할 경우에는, 매번 승하강장치를 작업자가 조절하여야 하는 번거로움이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 투입되는 금속 시트의 두께에 관한 입력값에 대응하여 서보모터를 회전시켜 상부열과 하부열 간격을 정밀 조절함으로써 배출되는 금속 시트의 평탄도를 향상시킬 뿐만 아니라 평탄도의 균일도를 향상시킴과 아울러, 평탄도를 체크하여 보정이 필요할 경우에 서보모터의 회전값을 평탄도에 대응하여 산출하여 상부열과 하부열의 간격 보정을 수행하는 레벨러 및 이의 제어방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 목적은, 금속 시트의 평탄화를 위해 롤러가 각각 형성된 상부열 및 하부열을 포함하는 레벨러에 있어서, 상기 금속 시트의 두께값 입력을 지원하는 조작반; 상기 하부열에 대한 상부열의 높이를 체크하는 센서; 상기 두께값 입력에 대응하여 상부열 기울기 및 높이 제어신호를 생성시킴과 아울러 상기 센서로부터 입력되는 신호를 처리하여 설정값에 대응한 모터구동 제어신호를 생성시키는 컨트롤러; 및 상기 모터구동 제어신호에 대응하여 상기 상부열을 승하강시키는 승하강장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 레벨러를 제공하는데 있다.

이때, 상기 레벨러는, 배출되는 금속 시트의 평탄도를 검사하여 상부열 기울기 및 높이에 대한 보정 작업을 수행할 수 있도록, 상기 컨트롤러로 평탄도 검사 결과를 전송하는 평탄도 검출부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 조작반은 센서를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 센서는 레벨러의 입구측 및 출구측에 각각 형성된 레이저 센서, 디지털 게이지, 리니어 스케일, 리니어 게이지 중에서 어느 하나이다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 목적은, 금속 시트의 평탄화를 위해 롤러가 각각 형성된 상부열 및 하부열을 포함하는 레벨러의 제어방법에 있어서, (a) 작업자에 의해 입력된 상기 금속 시트의 두께값에 대응하여 컨트롤러에서 상부열 기울기 및 높이 제어신호를 생성시키는 단계; (b) 상기 상부열 기울기 및 높이 제어신호에 대응하여 승하강장치를 구동시켜 상부열을 승하강시키는 단계; (c) 상기 하부열에 대한 상부열의 높이를 센서에서 센싱하는 단계; (d) 상기 센싱된 값이 설정값에 이르렀는지 판단하여 컨트롤러에서 승하강장치를 설정값으로 제어하는 단계; 및 (e) 입력되는 금속 시트의 평탄화 작업을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레벨러의 제어방법을 제공하는데 있다.

이때, 상기 (e) 단계에서 (f) 평탄도 검출부에서 레벨러로부터 배출되는 금속 시트의 평탄도를 검사하여 컨트롤러에 의해 상부열 기울기 및 높이에 대한 보정을 수행하는 단계를 더 진행하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 (f) 단계에서 (e) 단계를 일시 중지된다.

한편, 상기 평탄도는 금속 시트의 표면 경사율로 판정하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 레벨러 및 이의 제어방법은 다음과 같은 효과가 있다.

- 기존에는 상부열과 하부열의 간격 조절을 위한 작업자의 숙련도를 요구하였으나, 본 발명은 압하기준과 평탄도를 프로그램화시켜 자동 제어되므로 다양한 두께의 금속 시트에 대응한 상부열과 하부열의 간격 조절이 용이할 뿐만 아니라, 별도의 작업자 숙련도를 필요로 하지 않는다.

- 레벨러로부터 배출되는 금속 시트의 평탄도를 실시간으로 체크하여 상부열과 하부열의 간격을 실시간으로 조절함으로써 불량률을 최소화할 수 있다.

- 궁극적으로 상부열과 하부열의 간격이 정밀 조절됨으로 인해 금속 시트의 평탄도 및 균일도를 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 레벨러 및 이의 제어방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 레벨러의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 레벨러는 롤러가 형성된 상부열(1)과 하부열(2)이 마주보도록 구성되어 있으며, 하부열(2)은 베이스(3)에 고정시키며 상부열(1)은 상하 높낮이를 조절할 수 있도록 베이스(3)를 기초로 한 승하강장치(4)에 체결되어 있다. 이에 따라 승하강장치(4)를 컨트롤함으로써 다양한 두께를 갖는 금속 시트에 대해 평탄화 작업을 수행할 수 있도록 하고 있다. 또한, 두 개의 게이지를 마련하여 입구측과 출구측 간격을 제어하게 되는데, 본 실시예에서는 하나의 예로서 리니어 게이지(5)를 사용한 경우에 대해 설명하기로 한다. 이 리니어 게이 지(5)는 상부열(1)에 결합되어 있으며, 이 리니어 게이지(5)의 측정 기준점이 되는 스케일 포인트(6)를 하부열(2)에 형성시키고 있다.

이와 같이 구성된 레벨러를 이용하여 작업자가 입력한 금속 시트 두께값에 대응하여 서보모터를 회전시키면 상부열(1)이 해당 기울기로 조절되게 되며, 이때 입구측 및 출구측 리니어 게이지(5)에서는 작업자가 입력한 금속 시트 두께값에 대응하는 높이를 각각 체크하게 된다. 이와 같이 리니어 게이지(5)에서 높이를 체크하면서 설정된 해당 높이값에 이르면 해당 센싱값을 컨트롤러로 전달한다. 이에 컨트롤러에서는 서보모터 회전을 중지시키게 되고, 이에 입력된 금속 시트 두께값에 대응하여 상부열(1)이 해당 기울기를 갖게 된다.

이후, 금속 시트가 롤 사이를 지나면서 일방향으로 굽혀지는 변형과 타방향으로 굽혀지는 변형을 연속하여 받으면서 진행하여 평탄화가 이루어지게 된다. 이때, 상부열(1)의 기울기가 정밀하게 조정됨으로 인해, 평탄도를 더욱 향상시킬 수 있을 것이다. 또한, 레벨러로부터 출력되는 금속 시트에 대한 평탄도를 체크하여 컨트롤러로 평탄도 센싱값을 전달함으로써 실시간으로 상부열(1)의 기울기 제어 및 작업 일시 중지 등의 제어를 수행한다.

도 2는 본 발명에 적용되는 승하강장치의 개념도이다.

도 2를 참조하면, 승하강장치(4)는 서보모터에 결합되어 회전력을 전달하는 웜(41)과, 이 웜(41)에 결합되어 회전을 유지하는 웜휠(42)과, 이 웜휠(42)에 결합되어 승하강하는 스크류축(43)으로 구성되어 있다. 이 스크류축(43) 일단에는 상부 열(1)과 결합되는 스크류-너트(44)가 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 승하강장치(4)는 서보모터 회전에 의해 웜(41)이 회전하게 되며, 웜(41) 회전에 연동되어 웜휠(42)이 자체 회전하게 된다. 이 웜휠(42)이 회전함에 따라 스크류축(43)이 승하강 운동을 하게 된다. 이 승하강 운동에 대응하여 상부열(1)의 승하강이 이루어지게 된다.

도 3은 본 본 발명의 일실시예에 의한 자동보정 개념도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에서는 상기한 레벨러에는 평탄도 검출부(71)가 출구측에 형성되어 있다. 이 평탄도 검출부(71)로는 일정 면적에 대한 평탄도를 검출하는 장비를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 또한, 공정이 이루어지고 있는 상황에서 실시간 센싱이 가능하여야 하므로 110㎲ 정도의 샘플링이 가능하여야 하고, 금속 시트의 색이나 광택 등에 상관없이 안정적인 검출이 가능하여야 하며, 2㎛/5㎛의 고분해능을 가져야 한다. 또한, 평탄도 검출부(71) 자체적으로 이들 수치를 작업자가 설정 및 확인할 수 있어야 하며, 금속 시트의 휘어짐도 센싱하는 것이 바람직하다.

이 평탄도 검출부(71)는 센싱된 평탄도값을 컨트롤러(72)로 전달하고, 이에 컨트롤러(72)에서는 임계값 이상의 오차가 있을 경우에 상부열(1)의 기울기 및 높이를 제어하거나 공정을 일시 중지시키는 제어를 수행하게 된다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 레벨러의 제어회로블록도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 레벨러 제어회로는 크게, 작업자 입력을 지원하는 조작반(73), 조작반(73)에 대응하여 제어신호를 생성시킴과 아울러 게이지 및 평탄도 검출부(71)로부터 입력되는 센싱값에 대응하여 제어신호를 생성시키는 컨트롤러(72), 컨트롤러(72)의 제어신호에 대응하여 회전 구동이 이루어지는 서보모터(74), 입구측과 출구측에 각각 형성되어 상부열(1)의 높이를 체크하는 게이지(75), 출구측으로 나오는 금속 시트의 평탄도를 검사하는 평탄도 검출부(71)를 포함한다.

여기서, 본 실시예에서는 서보모터(74)를 일례로서 제시하고 있으나, 다양한 모터가 이용될 수 있으며, 게이지(75)의 분해능에 대응한 미세조정이 가능한 모터를 이용하면 된다.

한편, 게이지(75)로는 레이저 센서, 디지털 게이지, 리니어 스케일, 리니어 게이지 중에서 어느 하나를 이용하면 된다. 이때, 더욱 바람직하게는 조작반(73)이 게이지(75)를 포함하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 작업자 조작이 한 곳에 이루어질 수 있으며, 조작 과정 및 센싱 과정을 한 곳에서 확인할 수 있으므로 작업이 용이할 것이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 레벨러의 제어흐름도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 임의 두께를 갖는 금속 시트의 작업을 수행한 후, 다른 두께를 갖는 금속 시트에 대해 평탄화 작업을 수행하고자 할 경우에, 작업자는 해당 두께값을 조작반(73)에 입력한다(S1). 이에 컨트롤러(72)에서는 서보모 터(74)를 회전시키는 모터구동 제어신호를 출력한다(S2). 이에 모터구동 제어신호에 대응하여 서보모터(74)의 회전이 이루어지게 된다(S3). 이때, 회전은 이전 작업의 두께에 따라 정회전하거나 역회전할 것이다. 서보모터(74)의 회전에 대응하여 상부열(1)의 기울기 및 높이가 조절된다. 이때, 서보모터(74)의 회전에 대응하여 게이지(75)에서는 높이변화를 연속적으로 체크하여 컨트롤러(72)로 전송한다(S4). 이에 컨트롤러(72)에서는 미리 정의된 금속 시트의 두께와 높이값과의 관계를 통해 설정된 높이에 이르렀는가를 판별하게 된다(S5). 설정된 높이에 이르지 않았을 경우에는 상기한 S2∼S4를 반복하고, 설정된 높이에 이르렀을 경우에는 컨트롤러(72)에서 모터구동정지 제어신호를 출력한다(S6). 이에 서보모터(74) 회전이 정지된다(S7). 이에 작업자가 입력한 금속 시트의 두께에 대응한 상부열(1) 기울기가 정확하게 세팅되게 된다. 여기서, 작업자의 금속 시트의 두께에 대응한 입력 과정을 두께를 판단하는 장비를 레벨러 이전 단계에 배치함으로써 이를 대체할 수도 있을 것이다.

이에 해당 금속 시트의 투입이 이루어지고, 평탄화 작업이 이루어지게 된다(S8). 한편, 평탄화 작업을 수행한 금속 시트가 레벨러의 출구측으로 빠져 나오면, 평탄도 검출부(71)에서는 금속 시트의 평탄도를 체크하게 된다(S9). 이에 평탄도가 설정값 이상일 경우에는 평탄화 작업을 계속적으로 수행하고, 평탄도가 설정값 미만일 경우에는 기울기 제어 및 높이 제어를 실시간으로 수행하게 된다. 이때, 평탄도 체크는 금속 시트의 표면 경사율 체크를 통해 이루어지게 되며, 이 표면 경사율에 대응하여 상부열(1)의 기울기값 및 높이값을 조절하게 된다(S10). 한편, 상 부열(1)의 기울기 및 높이를 조절하는 보정작업이 수행될 때에는 평탄화 작업을 일시 정지시키는 것이 바람직하다.

상기한 S2∼S7을 반복하여 보정작업을 수행한 후, 평탄화 작업을 계속 수행한다.

이상에서 몇 가지 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 레벨러의 개략도이다.

도 2는 본 발명에 적용되는 승하강장치의 개념도이다.

도 3은 본 본 발명의 일실시예에 의한 자동보정 개념도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 레벨러의 제어회로블록도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 레벨러의 제어흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 상부열 2 : 하부열

3 : 베이스 4 : 승하강장치

5 : 리니어 게이지 71 : 평탄도 검출부

72 : 컨트롤러 73 :조작반

74 : 서보모터 75 : 게이지

Claims (9)

1. 금속 시트의 평탄화를 위해 롤러가 각각 형성된 상부열 및 하부열을 포함하는 레벨러에 있어서,

   상기 하부열에 대한 상부열의 높이를 체크하며, 레벨러의 입구측 및 출구측에 각각 형성된 레이저 센서, 디지털 게이지, 리니어 스케일, 리니어 게이지 중에서 어느 하나이며, 상기 금속 시트의 두께값 입력을 지원하는 조작반을 포함하는 센서;

   상기 두께값 입력에 대응하여 상부열 기울기 및 높이 제어신호를 생성시킴과 아울러 상기 센서로부터 입력되는 신호를 처리하여 설정값에 대응한 모터구동 제어신호를 생성시키는 컨트롤러; 및

   상기 모터구동 제어신호에 대응하여 상기 상부열을 승하강시키는 승하강장치

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 레벨러.
2. 제1항에 있어서, 상기 레벨러는, 배출되는 금속 시트의 평탄도를 검사하여 상부열 기울기 및 높이에 대한 보정 작업을 수행할 수 있도록, 상기 컨트롤러로 평탄도 검사 결과를 전송하는 평탄도 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레벨러.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 디지털 게이지 또는 리니어 게이지는 상기 상부열과 하부열에 결합되며, 스케일 포인트를 하부열에 형성시킨 것을 특징으로 하는 레벨러.
6. 금속 시트의 평탄화를 위해 롤러가 각각 형성된 상부열 및 하부열을 포함하는 레벨러의 제어방법에 있어서,

   (a) 작업자에 의해 입력된 상기 금속 시트의 두께값에 대응하여 컨트롤러에서 상부열 기울기 및 높이 제어신호를 생성시키는 단계;

   (b) 상기 상부열 기울기 및 높이 제어신호에 대응하여 승하강장치를 구동시켜 상부열을 승하강시키는 단계;

   (c) 상기 하부열에 대한 상부열의 높이를 센서에서 센싱하는 단계;

   (d) 상기 센싱된 값이 설정값에 이르렀는지 판단하여 컨트롤러에서 승하강장치를 설정값으로 제어하는 단계; 및

   (e) 입력되는 금속 시트의 평탄화 작업을 수행하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 레벨러의 제어방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 (e) 단계에서 (f) 평탄도 검출부에서 레벨러로부터 배 출되는 금속 시트의 평탄도를 검사하여 컨트롤러에 의해 상부열 기울기 및 높이에 대한 보정을 수행하는 단계를 더 진행하는 것을 특징으로 하는 레벨러의 제어방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 (f) 단계에서는 (e) 단계가 일시 중지되는 것을 특징으로 하는 레벨러의 제어방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 평탄도는 금속 시트의 표면 경사율로 판정하는 것을 특징으로 하는 레벨러의 제어방법.

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