KR100885955B1 - 키레스 타입 베어링 조립방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 키-레스 타입의 베어링을 롤에 제거 조립하는 방법에 관한 것으로, 압연설비의 백업롤에 쵸크를 자동조립할 때에, 전원의 인가된 후 슬리브베어링측에 설치된 압력센서로부터 입력받은 압력값을 디지털신호로 변환하여 비교부에서 제어부의 기억된 값과 슬리브베어링측의 압력값을 비교하여 조건값에 부합되는지의 여부를 확인하고 조건에 부합될 때 까지 계속 슬리브베어링측에 가압하는 과정과; 일정시간 경과후 조건값과 일치하게 되면 슬리브베어링측의 압력을 정지시킴과 동시에 내부적으로 슬리브베어링측 압에서 유압너트측 압으로 전환하여 유압너트측 압을 상승시키는 과정과; 유압너트측 압과 슬리브베어링측 압을 체크하여 유압너트측 압에 따른 슬리브베어링측 압력의 변화상태가 제어부에 기억된 값과 비교하여 조건을 만족시키면 현재의 슬리브베어링측의 압력과 제어부에 기억된 슬리브베어링측 최고 압력과를 비교하고 부합되면 쵸크가 완전한 상태로 조립된 것으로 판단하는 과정을 포함하여 구성된다.

본 발명은 슬리브베어링측과 유압너트측의 압력변화를 정확히 비교하면서 조립하게 되므로 정밀조립이 가능하고 이상조립을 억제하여 베어링의 수명연장은 물론 설비사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.

Description

키레스 타입 베어링 조립방법{KEY-LESS TYPE BEARING BINDING METHOD}

도 1은 종래 백업롤과 쵸크의 조립과정을 보인 개략적인 예시도,

도 2 및 도 3은 종래 백업롤에 쵸크가 결합된 상태를 보인 일부 사시도 및 단면도,

도 4는 종래 기술에 따른 쵸크 결합관계를 보인 모식도,

도 5는 백업롤과 쵸크의 결합시 슬리브베어링과 유압너트 내부의 압력변화 그래프,

도 6,7은 본 발명을 설명하기 위한 익스트렉터베드의 사시도 및 분해도,

도 8은 본 발명을 설명하기 위한 슬리브베어링측과 유압너트측 유압관계 회로도,

도 9는 본 발명을 설명하기 위한 제어부의 구성블럭도,

도 10은 본 발명을 설명하기 위한 플로우챠트.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

51....입력부 52....전원부

53....변환부 54....비교부

55....출력부 56....작동부

100....본체 101....가이드판

103....베드블럭 105-1,2....완충기

본 발명은 키-레스 타입의 베어링을 롤에 제거 조립하는 방법에 관한 것으로, 특히 백업롤에 쵸크를 제거, 조립하는 과정을 유압력의 변화 상태에 의한 유압으로 제어할 수 있는 시스템을 이룩하여 유압너트 펌프의 압력에 따라 슬리브 펌프의 압력 상승변화를 서로 비교하여 각각의 압력을 자동으로 제어하면서 쵸크를 조립할 수 있도록 한 키-레스(KEY-LESS) 타입 베어링의 조립방법에 관한 것이다.

일반적으로, 압연이라 함은 강괴 또는 강편과 같은 소재를 회전하는 2개의 롤 사이에 끼우고 롤의 간격을 점차 좁히면서 연속적인 힘을 가하여 늘리거나 얇게 형성하는 것을 의미한다.

제철소의 열연공장에서는 강판을 소재로하여 이를 열간 압연하기 위한 압연기가 설치되어 있다. 이러한 압연기는 모터에 의해서 구동되는 한쌍의 압연롤과 이들에 압하량(약 4000t)을 부여하여 압연 가능하도록 지지하는 한쌍의 백업롤을 갖는다.

압연 작업롤의 작업 반력을 지지하며 회전하는 백업롤은 그 작업 특성상 대부분 중대형 롤을 쓸 수 밖에 없고, 이러한 백업롤의 회전을 지지하는 베어링도 일반적인 로울러 베어링을 쓸 수 없어 고하중용의 메탈 베어링인 슬리브베어링과 쉘 베어링을 사용하게 되며, 이들 베어링 사이에 점도가 강한 윤활유를 유입시켜 유막 을 형성하게 함으로써 롤을 원활하게 회전시킬 수 있는 형식을 취하고 있으므로 각 베어링을 쵸크와 롤에 고정하는 것은 매우 중요한 작업의 요소가 되고 있다.

예컨대 종래에는 도 1,2의 도시와 같이, 롤(10)과 쵸크(11)의 중심을 일치시킨 다음 롤저널(10-1)과 쵸크(11) 내부의 슬리브베어링(12)을 가조립하며, 이어 유압너트(13)를 쵸크(11) 외곽의 롤(10) 단부에 조립한 다음 45°회전시켜 고정하고, 유압호스(15-1,16-1)를 롤(10) 단부와 유압너트(13) 측에 각각 연결한 후 너트펌프(16)를 이용하여 압력을 상승시키면 너트펌프(16)의 압력은 올라가지 않고 유압너트(13)만 앞으로 전진 시키게 되며 이때, 유압너트(13)와 맞물린 슬리브베어링(12)은 롤저널(10-1)쪽으로 더욱 전진하여 내부의 패킹이 유압력을 받을 수 있는 위치까지 가게 된다.

이후, 슬리브펌프(15)를 이용하여 슬리브베어링(12) 내부 압력을 200㎏/cm² 까지 상승시키게 되면 슬리브베어링(12)이 도 3 및 도 4에서와 같이 팽창(20)하여 롤저널(10-1)과 약간의 간격을 두게 되며 가압되던 슬리브베어링의 압력은 멈추게 된다.

이때, 너트펌프(16)를 작동시키면 너트펌프(16)의 압력이 순간적으로 100㎏/cm² 까지 상승하게 되고, 그 이후부터는 도 5에 도시된 압력변화 그래프를 따라 너트펌프(16)와 슬리브펌프(15)의 압력이 자동적으로 연계 상승하게 되고, 이와 동시에 유압너트(13)가 전진하면서 이에 맞물린 슬리브베어링(12)을 밀게되어 슬리브베어링이 롤저널(10-1)에 밀착되듯 조립되며, 너트펌프(16)의 압력이 완전히 상승되는 순간 롤(10) 조립도 완전하게 된다.

그런데, 쵸크(11)에 조립되는 각종 부품들 또한 중량물이기 때문에 조립시 이들의 중량에 의해 쵸크(11)가 작업대에 접촉이동되면서 마모현상의 촉진됨은 물론 동일한 이유에 의해 롤(10)과 슬리브베어링(12)에 긁힌 흠이 유발되게 되면 이는 내부압력의 커다란 차이를 가져와 베어링의 마찰을 일으켜 대형 설비사고를 유발시키게 된다.

또한, 쵸크(11) 제거 조립을 위한 유압너트(13)의 전.후진 거리는 65mm로서 이는 베어링 및 쵸크(11)의 이동거리와 동일하며, 상기 쵸크(11)가 롤(10)에 조립되기 위해서는 쵸크(11)를 지지하는 익스트렉터 베드에 놓여지게 되는데, 이 베드는 쵸크(11)의 다양한 형상에 맞게 가공되어야 하나 수십톤이나 되는 쵸크(11)의 중량을 장기간 및 다량 사용함으로서 일정 부분이 함몰되거나 변형되어 조립불량을 초래하게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 압연롤의 쵸크에 내장되는 각 베어링의 압력을 실시간으로 검출하고 이를 서로 비교할 수 있도록 함으로써 압력변화에 따른 각 부분의 조립상태 불량이나 마모정도를 예측하고 이를 조기에 보완할 수 있도록 한 키레스 타입 베어링 조립방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 상기한 목적은, 압연설비의 백업롤에 쵸크를 자동조립할 때에, 전원의 인가된 후 슬리브베어링측에 설치된 압력센서로부터 입력받은 압력값을 디지털신호로 변환하여 비교부에서 제어부의 기억된 값과 슬리브베어링측의 압력값을 비교하여 조건값에 부합되는지의 여부를 확인하고 조건에 부합될 때 까지 계속 슬리브베어링측에 가압하는 과정과; 일정시간 경과후 조건값과 일치하게 되면 슬리브베어링측의 압력을 정지시킴과 동시에 내부적으로 슬리브베어링측 압에서 유압너트측 압으로 전환하여 유압너트측 압을 상승시키는 과정과; 유압너트측 압과 슬리브베어링측 압을 체크하여 유압너트측 압에 따른 슬리브베어링측 압력의 변화상태가 제어부에 기억된 값과 비교하여 조건을 만족시키면 현재의 슬리브베어링측의 압력과 제어부에 기억된 슬리브베어링측 최고 압력과를 비교하고 부합되면 쵸크가 완전한 상태로 조립된 것으로 판단하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 키레스 타입 베어링 조립방법를 제공함에 의해 달성된다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

먼저, 도 6 및 도 7을 참고하여 본 발명의 조립방법을 설명하기 위한 설비의 일부에 대하여 설명한다.

익스트렉터베드(19)의 상면은 종래 기술에서 언급한 쵸크(11)의 폭에 맞게 가공되며, 그 하단면에는 베드블럭(103)이 배치되는데 상기 베드블럭(103)의 하단면에는 한쌍의 가이드홈(104-1,104-2)이 상기 익스트렉터베드(19)의 길이방향으로 형성된다.

상기 가이드홈(104-1,104-2)은 가이드판(101)의 상면에 안착되며, 이때 베드블럭(103)의 가이드홈(104-1,104-2)은 상기 가이드판(101) 상면에 형성된 한쌍의 가이드(102-1,102-2)에 일치되게 배치되어 상호 이탈되지 않게 안착되어 상기 베드블럭(103)의 전후진동작을 원활하게 안내하여 준다.

또한, 상기 가이드판(101)은 내부가 중공된 사각박스형상의 몸체(100)에 고정되며, 상기 베드블럭(103)의 전후면에는 한쌍의 완충기(105-1,105-2)가 고정설치된다.

상기 완충기(105-1,105-2)는 겹판스프링과 같은 것으로 상기 베드블럭(103)의 전후진 작용후 그 탄성복귀력에 의해 이 베드블럭(103)을 원래 위치로 복귀시킬 수 있도록 리턴시키는 기능을 수행하게 된다.

한편, 본 발명 조립방법을 설명하기 위한 회로관계는 도 8에서와 같이, 오일이 담긴 탱크(39)에 두개의 고압력용인 유압펌프(30-1,30-2)가 각각 도 1에 도시된 유압너트(13)측과 슬리브베어링(12)측에 연결된다.

먼저, 유압너트(13)에 압력을 전달하는 유압펌프(30-1)와 오일의 역류를 방지하는 체크밸브(33-1)가 설치되고, 유압너트(13)로의 오일 주입과 드레인의 원활한 작용을 위한 4포트 3포지션 솔레노이드밸브(32-1)가 설치되며, 상기 솔레노이드밸브(32-1)의 드레인 라인상에는 유량조절밸브(37)와 알람(도번 미병기) 및 필터(40)가 설치되고, 상기 유량조절밸브(37)는 유압너트(13)에서 탱크(39)로 드레인 되는 곳에 일정한 속도로 감압 제어하기 위해 설치된다. 이는 유압너트(13)에만 설치되도록 하고 슬리브베어링(12)측에는 설치되지는 않도록 함이 바람직하다.

아울러, 유압너트라인(37-1)상에는 유압너트(13)의 전체 압력을 제어하는 릴리프밸브(36-1)가 설치되는데 이는 허용압 이상의 압력작용시 탱크(39)로 드레인 시키기 위한 안전밸브이다.

또한, 상기 유압너트라인(37-1)상에는 압력센서(34-1)가 설치되고, 이에 의해 압력이 검출되며, 검출된 압력을 시각적으로 볼 수 있게 디지털 방식의 디스플레이(35-1)를 구비할 수 있다. 뿐만 아니라 압력센서(34-1)와 디스플레이(35-1) 사이에는 PLC 패널로 압력변화값을 전송하는 전송라인(41-1)이 배설된다.

한편, 도 1에 도시된 슬리브베어링(12)측에 압력을 전달하는 것도 상술한 유압너트(13)측으로 압력을 전달한 것과 같은 방식으로 구성되며, 이 두개가 1조를 이루어 쵸크(11)의 워크사이드(W/S) 와 드라이브사이드(D/S)로 연결된다.

본 발명을 설명하기 위한 제어부의 구성은 도 9에서와 같이, 전원을 공급하는 전원부(52)와 압력센서(34-1,34-2)로부터 측정된 아날로그값을 받아들이는 입력부(51), 입력된 아날로그값을 디지털신호로 변환하는 변환부(53), 변환된 디지털신호를 기억된 값과 비교측정하는 비교부(54), 상기 비교부(54)로부터 송신받은 제어신호를 출력하는 출력부(55) 및 상기 출력부(55)의 신호를 받아 솔레노이드밸브(32-1,32-2) 및 유압펌프(30-1,30-2) 등의 작동을 제어하는 작동부(56)로 구성된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 베어링 조립방법을 설명하면 다음과 같다.

상술한 도면들을 참조하면, 발명은 백업롤(10)에 쵸크(11)를 조립할 때에 두개의 유압펌프(30-1,30-2)의 동작을 제어부의 시스템을 이용하여 자동으로 제어하는 것과 슬리브베어링(12) 마모를 방지하기 위한 것으로서 이러한 작동을 위해 익스트렉터베드(19) 상면에 백업롤 쵸크(11)를 안착시키거나 백업롤(10)과 쵸크(11)의 센터링 과정은 기존과 동일하며, 유압너트(13)의 1차 조립과정도 마찬가지이다.

도 10에서와 같이, 작업선택을 수동에서 자동으로 변경하게 되면, 슬리브베어링(12)에서 유압너트(13)로의 작업전환을 위한 슬리브베어링(12)측 압의 변환값은 일예로, 220kg/cm² 의 값으로 제어부 내부에 설정되어 있다.

뿐만 아니라, 자동으로 작업시의 슬리브베어링(12)측과 유압너트(13)측의 압력 변화 상관도의 허용오차는 일예로, ±20kg/cm² 로 설정된다.

유압너트(13)의 1차 조립후 작업자는 조작패널의 작업 선택레버를 수동에서 자동으로 전환하고, 슬리브베어링(12)측과 유압너트(13)측에 연결된 유압펌프의 전원을 온시킨다.

이하, 설명의 편의를 위해 상술한 각 구성요소에 대한 도면번호는 동일하므로 그 번호의 병기를 생략하기로 한다.

전원이 인가되면 백업롤에 쵸크를 조립하는 과정이 자동으로 이루어 지게 되는데, 슬리브베어링측 압력센서로부터 입력받은 압력값을 디지털신호로 변환하여 비교부에서 제어부에 기억된 값(일예로, 220kg/cm²)과 슬리브베어링측의 압력값을 비교하여 조건값이 맞지 않으면 슬리브베어링측 압력은 계속해서 상승작업을 반복하게 되고, 일정시간이 지난후 조건값과 일치하게 되면 슬리브베어링측의 압력을 정지시키며, 내부적으로 슬리브베어링측 압에서 유압너트측 압으로 전환되어 유압너트측 압을 상승시키게 된다(S12,S13,S14,S15,S16).

이때, 유압너트측 압과 슬리브베어링측 압을 체크하여 유압너트측 압에 따른 슬리브베어링측 압력의 변화상태가 제어부에 기억된 값(도 5의 압력변화그래프 참조)과 비교하여 조건(일예로, ±20kg/cm²)을 만족시키면 다음 단계로 현재의 슬리브베어링측의 압력과 제어부에 기억된 슬리브베어링측 최고 압력과를 비교하여 조건식을 만족 시키면 쵸크는 완전히 조립된 것으로 판단된다(S17,S18).

그러나, 조건을 만족시키지 못하면 쵸크가 아직까지 조립이 완료되지 않았으므로 상기 슬리브베어링측과 유압너트측 압을 측정하던 위치로 되돌아가 조건을 만족 시킬 때까지 작업을 반복 수행하여 쵸크의 조립이 완료되게끔 진행하게 된다(S19).

조립이 완료되면 슬리브베어링측 압력을 감압시켜 슬리브베어링 내부의 압력을 제거하여 롤저널에 슬리브베어링이 꽉 조여지듯 완전히 조립되고, 지금껏 가압되던 유압너트측의 압력은 정지되어 작업을 종료하게 된다(S20,S21).

이 과정에서 작동부의 작용에 대해 설명하면, 1차 및 2차적으로 유압너트의 압력이 상승하게 되면 상술한 바와 같이 쵸크가 롤 방향으로 전진하게 된다.

이렇게 되면 쵸크가 안치된 익스트렉터베드는 당연히 쵸크의 진행방향으로 움직이려고 하게 되며, 익스트렉터베드의 하면에 구비된 베드블럭은 가이드판에 가공된 가이드를 따라 미끌리듯이 부드럽게 쵸크의 진행방향으로 전진하게 되고, 작업완료후 쵸크가 조립된 롤을 적치대로 옮기기 위해 롤을 크레인을 이용해 권상하게 되면 익스트렉터베드 상면에 작용하던 하중이 롤의 권상과 동시에 쵸크의 하중 이 익스트렉터베드에서 사라지게 되므로 지금까지 익스트렉터베드 하부의 블럭에 의해 밀려있던 완충기가 탄성에 의해 작업전 상태로 자동으로 복귀되게 된다.

상기와 같은 작업은 정상적인 작업이 이루어지는 경우이며, 다음과 같이 조건식을 만족시키지 못하게 되는 경우에는 일예로, 1차적인 조건식인 현재의 슬리브베어링측의 압력이 제어부의 기억값 보다 ±20(kg/cm²) 미만이면 현재의 슬리브베어링측 압력이 기준값보다 부족하다는 것이므로 제어부는 슬리브베어링측 압을 상승 즉, 가압을 수행하고, 슬리브베어링의 압력을 측정하여 조건을 만족시키면 가압되던 슬리브베어링측 압을 정지시키며, 상기 슬리브베어링측과 유압너트측 압을 측정하던 위치로 되돌아와 상술한 후속작업을 다시 수행하게 된다(S30,S31,S32,S33).

그러나, 상기 조건을 만족시키지 못하게 되면 제어부 내부의 타이머가 작동하며, 이와 동시에 알람을 울리게 하여 작업자가 인지할 수 있도록 하며, 계속된 슬리브베어링측의 가압에도 불구하고 상기 조건을 만족시키지 못하게 되면 작동된 타이머의 일정시간 경과후 제어부는 유압너트측의 압력을 제거, 즉 감압시키고 이와 동시에 슬리브베어링측의 압력도 정지시켜 쵸크를 자동으로 제거하게 되며, 알람으로 작업자에게 알리게 된다(S34,S35,S36).

한편, 상기 조건에서 일예로, 현재의 슬리브베어링측의 압이 제어부의 기억값보다 ±20(kg/cm²) 미만이 아니면 제어부의 기억값 보다 +20(kg/cm²)을 초과한 것이므로 제어부는 슬리브베어링측의 압을 감압시켜 조건식과 비교하여 맞는지를 확인하고, 맞지 않으면 계속해서 감압시켜 조건을 만족하도록 하며, 감압되던 슬리브베어링측의 압을 정지시켜 슬리브베어링측과 유압너트측의 압을 측정하던 위치로 다시 돌아와 지정된 작업을 수행하게 된다(S50,S51,S52,S53).

이와 같은 제어단계를 수행함으로써 백업롤 쵸크에 구비된 슬리브베어링측과 유압너트측의 압력변화에 따른 조립과정을 신속하면서도 용이하고 안전하게 수행할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 슬리브베어링측과 유압너트측의 압력변화를 정확히 비교하면서 조립하게 되므로 정밀조립이 가능하고 이상조립을 억제하여 베어링의 수명연장은 물론 설비사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 압연설비의 백업롤에 쵸크를 자동조립할 때에,

   전원의 인가된 후 슬리브베어링측에 설치된 압력센서로부터 입력받은 압력값을 디지털신호로 변환하여 비교부에서 제어부의 기억된 값과 슬리브베어링측의 압력값을 비교하여 조건값에 부합되는지의 여부를 확인하고 조건에 부합될 때 까지 계속 슬리브베어링측에 가압하는 과정과;

   일정시간 경과후 조건값과 일치하게 되면 슬리브베어링측의 압력을 정지시킴과 동시에 내부적으로 슬리브베어링측 압에서 유압너트측 압으로 전환하여 유압너트측 압을 상승시키는 과정과;

   유압너트측 압과 슬리브베어링측 압을 체크하여 유압너트측 압에 따른 슬리브베어링측 압력의 변화상태가 제어부에 기억된 값과 비교하여 조건을 만족시키면 현재의 슬리브베어링측의 압력과 제어부에 기억된 슬리브베어링측 최고 압력과를 비교하고 부합되면 쵸크가 완전한 상태로 조립된 것으로 판단하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 키레스 타입 베어링 조립방법.

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