KR100905631B1

KR100905631B1 - 스프링 장력 측정 및 조립장치

Info

Publication number: KR100905631B1
Application number: KR1020020049104A
Authority: KR
Inventors: 이성림; 연규성; 한병하
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2009-06-30
Also published as: KR20040017022A

Abstract

본 발명은 연주공정에서 세그멘트 롤 갭(Segment Roll Gap)조정용 스프링 및 세그멘트 컬럼 스프링(Segment Column Spring)등의 특성 측정 및 조립을 할 수 있는 스프링 장력 측정 및 조립장치에 관한 것이다.

본 발명은 일정 크기의 베이스 프레임(5)상에 유압액튜에이터(30)가 장착되고, 상기 유압 액튜에이터(30)의 하단에는 상기 유압 액튜에이터(30)의 로드(34) 길이 변위를 검출하는 거리 측정 센서(40)를 구비하며, 상기 유압 액튜에이터(30)의 상부측 커버(10)에는 로드 셀(20)이 장착되어 상기 유압 액튜에이터(30)의 작동으로 스프링(260)의 장력이 로드 셀(20)에서 검출되고, 로드(34)의 변위가 상기 거리 측정 센서(40)에서 검출되어 스프링 상수를 검출할 수 있도록 구성되며, 상기 거리 측정 센서(40)는 상기 로드(34)에 삽입되도록 연장 형성되는 고정자(45)와, 상기 로드(34)에 장착되며 상기 로드(34)의 승강에 따라 상기 고정자(45)를 따라 승강되는 이동자(47)를 구비하는 스프링 장력 측정 및 조립장치를 제공한다.

연주설비, 세그멘트, 롤갭 조정용 스프링, 유압 액튜에이터, 스프링 장력 측정장치

Description

스프링 장력 측정 및 조립장치{AN APPARATUS FOR MEASURING SPRING TENSION AND ASSEMBLING THE SPRING}

제 1도는 일반적인 연속주조설비와 세그멘트 장치를 도시한 설명도;

제 2도는 연속주조설비의 세그멘트 장치에 갖춰진 스프링들을 도시한 상세도로서,

a)도는 스크류 축의 기둥에 스프링이 장착된 경우,

b)도는 스프링 팩형태로 장착된 경우;

제 3도는 종래의 기술에 따른 스프링 장력측정장치의 예시도로서,

a)도는 사시도, b)도는 요부 단면도;

제 4도는 본 발명에 따른 스프링 장력 측정 및 조립장치를 도시한 사시도;

제 5도는 본 발명에 따른 스프링 장력 측정 및 조립장치의 사용상태도로서, 스프링

팩 방식의 스프링 상수를 검출하는 상황을 도시한 일부 절개 사시도;

제 6도는 본 발명에 따른 스프링 장력 측정 및 조립장치의 사용상태도로서, 기둥

장착형 방식의 스프링 상수를 검출하는 상황을 도시한 설명도로서.

a)도는 일부 절개 사시도, b)도는 단면도;

제 7도는 본 발명에 따른 스프링 장력 측정 및 조립장치에 갖춰진 유압 액튜에이터

의 상세 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1..... 스프링 장력 측정 및 조립장치

5..... 베이스 프레임 10..... 커버

16.... 높이조절나사 20..... 로드셀

30.... 유압 액튜 에이터 32.... 유압 펌프

40.... 거리 측정 센서 45.... 고정자

47.... 이동자 60.... 콘트롤러

64.... 전자표시장치 70.... 보조커버

72.... 받침판 74.... 지지봉

76.... 밑면 200.... 연주설비

210... 턴디쉬(Tundish) 212.... 몰드

230... 슬라브 240.... 만곡형 세그멘트

242a,242b... 프레임 250.... 상, 하부 롤(ROLL)

본 발명은 연주설비의 세그멘트에 사용되는 롤갭 조정용 스프링의 특성값 측정 및 조립장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연주공정에서 세그멘트 롤 갭(Segment Roll Gap)조정용 스프링 및 세그멘트 컬럼 스프링(Segment Column Spring)등의 특성 측정 및 조립을 할 수 있는 스프링 장력 측정 및 조립장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연주공정은 제강에서 정련이 완료된 용강을 연주설비의 주상에서 용강 의 종류에 따라 냉각 방법을 달리하고 주조속도를 결정함으로써, 생산되어지는 슬라브(Slab)의 내부 또는 외부 품질을 확보하고, 적정길이로 절단하여 열연공장으로 보내게 된다.

이와 같은 연주설비(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 턴디쉬(Tundish)(210)로부터 몰드(212)로 주입된 용강을 수요가의 요구(폭, 두께)에 따라 슬라브(230)를 주조하며, 몰드(212)를 떠난 슬라브(230)는 몰드(212) 하부측의 다수의 만곡형 세그멘트(240)에 의해 가이드(Guide)되면서 냉각되어 최종적으로 응고된 슬라브가 된다.

이와 같은 연주공정은 도 1에서 확대도로 도시된 바와 같이, 세그멘트(SEGMENT)(240) 설비의 구성 요소를 살펴보면, 이들은 각각 서로 마주하는 상부 프레임(FRAME)(242a)과 하부 프레임(242b)을 갖추고, 이들을 고정하는 기둥(COLUMN)(243)들과 이들 프레임(242a)(242b)들의 사이에서 각각 회전가능하도록 장착된 다수개의 상, 하부 롤(ROLL)(250)들을 구비하고 있다.

여기에서, 상기 상부와 하부 롤(250)들은 그 사이 폭이 조절됨으로서 그 사이를 슬라브(SLAB)(230)가 통과하면서 알맞는 두께로 조절되어 완제품으로 생산된다. 이와 같이, 상기 프레임(242a)(242b)에 조립된 상,하부 롤(250)들이 그 사이의 폭을 감소시키게 되면, 이들 사이를 슬라브(230)가 통과하면서 슬라브 두께를 줄여주는 역할을 한다.

이러한 세그멘트(240)에서 스크류 축(미도시)과 기둥(COLUMN)(243)에는 각각 디스크 스프링(disk spring)(260)들이 장착되어 있는 바, 이들 디스크 스프링(260)들은 비정상 상태에서의 세그멘트 설비를 보호하기 위해서 설치되어 있으며, 연주설비 전체에는 대략 1200 세트가 설치되어 있다.

도 2에서 상기 세그멘트(240)에 장착되는 스프링(260)에 대하여 보다 자세히 살펴보면 아래와 같다. 각각의 스프링(260)들은 모두 2종류로 이루어진 것으로서, 그 중 하나는 도 2a)에 도시된 바와 같이, 스크류 잭(미도시)의 기둥(column)(270) 하부에 코일 스프링(260)이 일정한 형태로 끼워 조립되고, 그 하부에 스프링 고정용 와셔(washer)(262)및 고정너트(nut)(264)가 장착되어 스프링(260)이 일정한 힘으로 조립되어 있다. 따라서, 이러한 구조는 상,하부 롤(250)에 가해지는 충격이 스프링(260)의 완충작용에 의해서 흡수되는 것이다.

그리고, 이와는 다른 또 하나의 형태는 도 2b)에 도시된 바와 같이, 기둥(column)(243)의 상부에 스프링 팩(280)이 조립되어 디스크 스프링(260)이 내장되며, 그 상부에 고정용 너트(282)에 의해서 스프링 팩(280)이 고정된 구조이다.

따라서, 연주기의 세그멘트(Segment)(240)에 스프링(Spring)의 장력을 과하게 한 상태에서 스프링(260)을 조립하였을 경우에는, 롤(250)을 통하여 전달되어지는 외부 충격에 의해 세그멘트(240)의 프레임(Frame)(242a)(242b)과 롤(250)등의 손상이 발생되며, 반대로 스프링(260) 장력을 작게 한 상태에서 스프링을 조립하였을 경우에는 스라브에 의한 외력(철정력)을 이기지 못하고, 세그멘트(240)의 상,하부 롤(Roll)(250)간의 간격이 벌어짐으로써 생산제품인 슬라브의 규격품질에 치명적인 영향을 미친다.

따라서, 상기의 설명과 같이 세그멘트(Segment)(240)의 기둥에 장착되는 스프링(Spring)(260)들은 연주설비와 생산제품의 품질에 영향이 지대하기 때문에 그 장력이 보다 정밀하게 조정된 상태에서 조립을 하여야 할 필요성이 있다.

도 3에는 종래의 스프링 장력 측정장치(300)가 도시되어 있다.

상기 종래의 스프링 장력 측정장치(300)는 스프링 팩(Spring Pack)(280)을 기둥(243)으로 부터 별도로 취외한 후, 스프링 장력 측정장치(300)에 갖춰진 스프링 압축용 볼트(302)로 부터 너트(304)를 취외한 후, 상기 볼트(302)에 스프링 팩(280)을 장착하고, 그 상부에 유압 자키(jack)(310)를 장착한다.

그리고, 상기 볼트(302)의 상단에 스프링 압축용 너트(nut)(304)를 취부한 다음, 유압 펌프(312)를 이용하여 상기 유압 자키(310)에 유압을 공급하여 스프링 팩(280)을 압축한다.

그리고, 설정된 힘으로 스프링(260)을 압축하기 위해서 이동용 유압 펌프(312)에 설치된 압력게이지(314)를 이용하여 계산된 일정압력에 도달되면, 유압 펌프(312)를 정지하고 스프링 팩(280)의 플랜지(282)에 마련된 구멍(282a)에 볼트(284)들을 조립하여 그 장력을 유지한 상태로 스프링 팩(280)을 조립한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 방법은 스프링 팩(280)에 작용하는 힘을 직접 확인하는 것이 아니라, 작업자가 유압펌프(312)에 설치된 압력 게이지(314)를 보면서 작업함으로써 그 정확도가 낮으며, 작업자 별로 그 편차가 심하게 발생하여 압축력이 일정치 않은 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 스프링(260)의 현재 상태를 나타내는 스프링 상수를 측정할 수 없으므로 스프링(260)의 정확한 물리적인 특성을 검출할 수 없다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 조립작업중에 스프링 탄성계수를 측정하여 설비의 이상 유무를 확인할 수 있으며 또한, 조립 작업중 발생할 수 있는 작업자간의 작업편차를 줄여 수리작업의 품질을 일정하게 유지하고, 조립작업시 작업 시간을 줄여 생산성 향상을 이룰 수 있도록 개선된 스프링 장력 측정 및 조립장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여,

본 발명은 연주설비의 세그멘트에 사용되는 롤갭 조정용 스프링의 특성값을 측정하기 위한 장치에 있어서, 일정 크기의 베이스 프레임(5)상에 유압액튜에이터(30)가 장착되고, 상기 유압 액튜에이터(30)의 하단에는 상기 유압 액튜에이터(30)의 로드(34) 길이 변위를 검출하는 거리 측정 센서(40)를 구비하며, 상기 유압 액튜에이터(30)의 상부측 커버(10)에는 로드 셀(20)이 장착되어 상기 유압 액튜에이터(30)의 작동으로 스프링(260)의 장력이 로드 셀(20)에서 검출되고, 로드(34)의 변위가 상기 거리 측정 센서(40)에서 검출되어 스프링 상수를 검출할 수 있도록 구성되며,
상기 거리 측정 센서(40)는 상기 로드(34)에 삽입되도록 연장 형성되는 고정자(45)와, 상기 로드(34)에 장착되며 상기 로드(34)의 승강에 따라 상기 고정자(45)를 따라 승강되는 이동자(47)를 구비하는를 마련함에 의한다.

이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 스프링 장력 측정 및 조립장치(1)는 도 4에 도시된 바와 같이, ㄷ형 단면구조를 갖는 베이스 프레임(5)를 갖추고, 그 상부에서 스프링 팩(280)을 고정하는 커버(10)가 볼트(bolt)(12)로 고정되어 있다.

그리고, 상기 커버(10)에는 중앙에 나사구멍(14)이 형성되고, 상기 나사구멍(14)에 는 높이조절나사(16)가 나사결합되며, 상기 높이조절나사(16)의 하면에는 로드셀(20)이 고정된 구조를 갖는다.

또한, 상기 베이스 프레임(5)의 상부면에는 유압 액튜 에이터(30)가 장착되어 있다. 이 유압 액튜에이터(30)는 유압 잭(Hydrolic Jack)으로 이루어진 것으로 유압 펌프(32)에 연결되어 유체를 받아 유압을 발생시킨다. 그리고, 상기 유압 액튜에이터(30)는 그 하부에 유압 액튜에이터(30)가 작동시, 로드(34)의 작동 거리를 검출하여 알려주는 거리 측정 센서(40)가 부착되어 유압 액튜에이터(30)의 로드(34)의 정확한 움직임 거리를 체크하여 준다.

상기 거리 측정 센서(40)는 도 7에 단면으로 도시된 바와 같이, 로드(34)의 하부면 중앙에 긴 홈(34a)이 형성되고, 그 내부측으로는 거리 측정 센서(40)로 부터 연장된 고정자(45)가 위치되며, 상기 고정자(45)를 감싸도록 끼워진 이동자(47)가 상기 로드(34)의 하면에 부착되어 있다.

따라서, 상기 로드(34)가 승하강하면, 이 로드(34)에 장착된 이동자(47)가 상기 고정자(45)상을 이동하게 되고, 상기 거리 측정 센서(40)는 이러한 고정자(45)상에서의 이동자(47)의 위치이동을 검출하여 로드(34)의 위치이동을 검출하는 것이다.

또한, 상기 유압 펌프(32)와 거리 측정 센서(40)들은 각각 콘트롤러(60)에 전기적으로 연결되어 신호를 송,수신하도록 연결되는 것이다.

도 7에서 상기 유압 액튜에이터(30)에 관련하여 보다 상세히 살펴보면, 실린더 튜브(cylinder tube)(31)에 피스톤 로드(piston rod)(34)가 설치되고, 피스톤 로드(34)는 유압유를 공급하는 구멍(31a)(31b)들을 통하여 베이스 프레임(5)의 하부에 설치된 유압 펌프(pump)(32)에서 오일을 공급받는다.

그리고, 하부 구멍(31b)을 통하여 오일이 공급되면, 로드(34)가 상부로 밀어 올려지고, 이와 같이 밀어 올려진 거리만큼 로드(34)의 하부에 설치된 거리 측정 센서(40)가 로드(34)의 변위를 측정하여 준다.

또한, 커버(10)에는 스프링(260)에 가해지는 하중을 측정하기 위한 로드(34) 셀(load cell)(20)과, 이에 전기적으로 연결된 콘트롤러(60)를 구비하며, 상기 콘트롤러(60)에는 각종 측정된 데이터를 표시하는 전자표시장치(64)등을 구비하는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 스프링 장력 측정 및 조립장치(1)는 먼저 스프링(260)의 장력을 체크하기 위하여 본 장치를 사용할 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 베이스 프레임(5)의 상부에 설치된 유압 액튜에이터(30)에 측정물인 스프링 팩(280)이 장착되고, 로드(34)의 상부에 놓는다.

그리고, 상기 유압 펌프(32)를 이용하여 작동시키면, 유압 액튜에이터(30)의 로드(34) 부분이 상승되면서 스프링 팩(280)에 힘이 가해진다. 그리고, 스프링 팩(280)의 상부면이 로드셀(20)에 접촉되어 로드셀(20)에서 힘이 검출되기 시작하면 유압 펌프(32)를 정지시킨다.

다음, 상기 스프링 팩(280)의 플랜지(282)들을 결합시키는 볼트(284)들을 모두 해체시킨 다음, 다시 유압 액튜에이터(30)를 작동 시키면 스프링(260)에 힘이 가해지면서 스프링(260)의 길이가 축소되고, 줄어든 길이가 거리 측정 센서(40)를 통하여 검출되어 콘트롤러(60)의 전자 표시장치(64)에 표시된다.

이렇게 스프링(260)의 장력과 스프링의 줄어든 길이측정을 실시하면 스프링이 가지고 있는 장력은, 물론 스프링(260)에 가해진 정확한 힘을 측정할수 있고, 정확한 스프링 상수를 측정할수 있다. 따라서, 상기 스프링(260)이 가지고 있는 고유 장력을 비교하여 장력이 감소되어 스프링 역할을 하지 못하면 해당 스프링은 폐기되어진다.

또한, 상기 스프링(260)의 스프링 상수가 양호하여 계속 사용가능한 경우에는, 사전에 설정된 장력이 유지되도록 상기 스프링을 가압한 다음, 해당 장력이 유지되면, 스프링 팩(280)의 플랜지(282)들에 장착되는 볼트(284)들과 너트(284a)들을 고정하여 상기 스프링 팩(280)이 조정된 장력을 유지하도록 하고, 상기 유압펌프(32)를 동작시켜 유압 액튜에이터(30)가 하강되도록 한다. 따라서, 상기 스프링 팩(280)에 가해진 힘들은 제거되고, 상기 스프링 팩(280)은 사용하기에 적합한 장력으로 유지되는 것이다.

다음은, 본 발명의 스프링 장력 측정 및 조립장치(1)를 이용하여 스크류 잭의 기둥(270)에 스프링(260)을 조립하기 위한 방법으로 사용되어진 경우이다. 상기 스크류 잭의 기둥(270)에 조립된 스프링(260)에 대해서 자세히 살펴보면, 기둥(270)의 하부에 디스크 스프링(260)이 조립되고, 이 스프링(260)은 그 하부에 있는 너트(264)와 와셔(262)를 이용하여 세그멘트(240) 종류에 따라 각각 다르게 그 장력이 조정되어 조립되어 있다.

본 장치(1)를 이용하여 스프링(260)을 상기 기둥(270)에 조립할 경우, 이는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 기둥(270)에 스프링(260)을 조립하여 자연 상태로 너트(264)를 조립한 후, 본 발명의 스프링 장력 측정 및 조립장치(1)에 기둥(270) 전체를 고정시킨다.

이때, 본 발명의 스프링 장력 측정 및 조립장치(1)에 갖춰진 커버(10)에는 상기 기둥(270)을 바로 조립할 수 있도록 커버(10) 상부가 U 자형의 홈(11)이 가공되어 있어, 상기 기둥(270) 설치를 홈(11)에 끼워 넣음으로써 커버(10)를 분해하지 않고도 간단하게 할 수 있다. 그리고, 베이스 프레임(5)에 설치된 유압 액튜에이터(30)의 상부에는 로드셀(20)이 장착되고, 상기 로드셀(20)의 상부에는 와셔(262)를 통하여 스프링(260)을 지지하고 밀어 올려주는 보조 커버(70)가 설치된다.

상기 보조커버(70)는 도 6b)에 확대도로서 도시된 바와 같이 윗면은 둥근 고리형의 받침판(72)을 이루고 복수의 지지봉(74)을 통하여 하부의 밑면(76)이 형성된 구조이다. 따라서, 상기 보조 커버(70)는 상기 고리형 받침판(72)이 와셔(262)를 지지하고, 밑면(76)이 로드셀(20)상에 놓여지며, 이렇게 설치가 완료되면 유압 펌프(32)를 작동시켜 유압 액튜에이터(30)의 로드(34)를 상승시키고, 스프링(260)이 힘을 받기 시작하면 전자 표시 장치(64)에 힘과 거리가 나타나게 된다. 이러한 방법으로 스프링(260)의 장력을 조정한 후, 기둥(270)의 하단에 나사결합된 너트(264)를 상기 지지봉(74) 사이의 공간을 통하여 조여주면 스프링(260)의 장력 조정이 완료된다.

상기에서와 같이 본 발명에 의하면, 세그멘트 스프링 장치의 스프링(260) 장력 체크 및 조정작업에서, 길이 측정 센서(40)가 내장된 유압 액튜에이터(30)와, 장력을 측정할 수 있는 로드셀(20)을 사용하여 스프링(260)을 검사하기 때문에, 검사작업의 정확도를 향상시킬 수 있고, 많은 양의 스프링(260) 수명을 정확하게 판단할 수 있는 장점이 있다.

뿐만 아니라, 스프링 조립 작업중 발생할 수 있는 작업자간의 작업편차를 줄여 수리작업의 품질을 일정하게 유지하고, 조립작업시 작업 시간을 줄여 생산성 향상을 이룰 수 있도록 개선된 효과가 얻어지는 것이다.

상기에서는 세그멘트(Segment)장치(240)에 갖춰진 스프링(Spring)(260)의 측정 및 조립 장치에 대한 기술 사상을 특정한 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이러한 구조는 본 발명의 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 이와 같은 것으로 본 발명을 한정하고자 하는 것은 아님이 명백한 것이다.

Claims

연주설비의 세그멘트(240)에 사용되는 롤갭 조정용 스프링(260)의 특성값을 측정하기 위한 장치에 있어서, 일정 크기의 베이스 프레임(5)상에 유압액튜에이터(30)가 장착되고, 상기 유압 액튜에이터(30)의 하단에는 상기 유압 액튜에이터(30)의 로드(34) 길이 변위를 검출하는 거리 측정 센서(40)를 구비하며, 상기 유압 액튜에이터(30)의 상부측 커버(10)에는 로드 셀(20)이 장착되어 상기 유압 액튜에이터(30)의 작동으로 스프링(260)의 장력이 로드 셀(20)에서 검출되고, 로드(34)의 변위가 상기 거리 측정 센서(40)에서 검출되어 스프링 상수를 검출할 수 있도록 구성되며,

상기 거리 측정 센서(40)는 상기 로드(34)에 삽입되도록 연장 형성되는 고정자(45)와, 상기 로드(34)에 장착되며 상기 로드(34)의 승강에 따라 상기 고정자(45)를 따라 승강되는 이동자(47)를 구비하는 스프링 장력 측정 및 조립장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 베이스 프레임(5)에 갖춰진 커버(10)에는 상기 스프링(260)이 장착되는 기둥(270)을 바로 조립할 수 있도록 U 자형의 홈(11)이 가공되고, 상기 기둥(270)을 홈(11)에 끼워 넣음으로써 커버(10)를 분해하지 않고도 간단하게 설치할 수 있으며, 상기 베이스 프레임(5)에 설치된 유압 액튜에이터(30)의 상부에는 로드셀(20)이 장착된 것임을 특징으로 하는 스프링 장력 측정 및 조립장치.
제3항에 있어서, 상기 로드셀(20)의 상부에는 와셔(262)를 통하여 스프링(260)을 지지하고 밀어 올려주는 보조 커버(70)가 설치되고, 상기 보조커버(70)는 그 윗면이 둥근 고리형의 받침판(72)을 이루고, 복수의 지지봉(74)을 통하여 하부의 밑면(76)이 형성된 구조이며, 상기 보조 커버(70)는 상기 고리형 받침판(72)이 와셔(262)를 지지하고, 밑면(76)이 로드셀(20)상에 놓여진 구조임을 특징으로 하는 스프링 장력 측정 및 조립장치.