KR100916240B1 - 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치 - Google Patents

강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치에 관한 것으로 특히, 강판의 폭에 따라 센서들 사이의 폭을 자유롭게 조절하여 강판의 간격 및 반곡을 측정할 수 있는 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 본 발명의 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치는, 에어나이프의 상부 프레임에 고정되는 3개의 센서 하우징으로 이루어지되, 중앙 센서 하우징 내부에는 정역회전 모터에 의하여 회전하는 제1 수직축이 설치되고, 제1 수직축의 하부 베벨기어에는, 제1 나사축의 베벨기어와, 제2 나사축의 베벨기어가 각각 맞물려지며, 제1 나사축과 제2 나사축의 주위에는 둘 이상의 지지봉이 설치되고, 지지봉의 외측으로는 각각 벨로스(Bellows)가 형성되어, 정역회전 모터의 회전력에 의하여 좌측 및 우측 센서 하우징이 각각 중앙 센서 하우징을 기준으로 이동할 수 있도록 구성한다.
이 같은 본 발명의 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치에 의하여 강판의 간격 및 반곡을 효율적으로 용이하게 측정할 수 있다.
용융 아연 도금 강판, 간격 측정 장치, 센서 하우징, 정역회전 모터, 나사축

Description

강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치{Gap Measuring System with Moving Mechanism to the Direction of Width}
도 1은 일반적인 용융아연도금 공정을 나타내는 개략도
도 2는 일반적인 와전류식 간격측정센서의 원리를 나타내는 개략도
도 3은 종래의 강판의 간격측정장치를 나타내는 개략 사시도
도 4는 본 발명의 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치의 외관을을 나타내는 전체 사시도
도 5는 본 발명의 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치의 내부 구조를 나타내는 전체 사시도
도 6a는 본 발명의 간격측정장치 중 우측 센서 하우징을 나타내는 측단면도
도 6b는 본 발명의 간격측정장치 중 우측 센서 하우징을 나타내는 정단면
도 6c는 센서 헤드 보호박스 및 센서 헤드를 나타내는 사시도
도 7은 본 발명의 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치가 에어나이프의 상부 프레임에 결합되어 고정된 상태를 나타내는 사시도
도 8a는 본 발명의 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치가 강판의 폭이 작은 경우에 대응하여 동작된 상태를 나타내는 사시도
도 8b는 본 발명의 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치가 강판의 폭이 중간인 경우에 대응하여 동작된 상태를 나타내는 사시도
도 8c는 본 발명의 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치가 강판의 폭이 큰 경우에 대응하여 동작된 상태를 나타내는 사시도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 에어나이프 3 : 강판
4, 100 : 간격측정장치 5 : 센서 헤드
10 : 좌측 센서 하우징 30 : 중앙 센서 하우징
31 : 제1 수직축 32 : 제1 수평축
33 : 제2 수직축 34 : 제2 수평축
35 : 제3 수평축 36 : 모터
38 : 원통형 보호관 42 : 제1 나사축
43 : 제2 나사축 46 : 지지봉
50 : 우측 센서 하우징 51 : 이송베드
53 : 센서 헤드 보호판 57 : 센서 헤드 보호박스
본 발명은 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강판의 폭에 따라 센서들 사이의 폭을 자유롭게 조절하여 강판의 간격 및 반곡을 측정할 수 있는 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 용융아연도금 공정에서 에어나이프(1)는 강판(3)에 도금되는 도금량을 조절하는 핵심 설비로서, 아연욕(2) 상부에 위치한다.
상기 에어나이프(1)는, 아연욕(2)에서 올라오는 강판(3)의 표면에 형성된 용융아연을, 에어를 분사하여 깍아 내려 상기 아연욕(2)으로 다시 돌려 보낸다.
상기 강판(3)에 도금되는 도금량은, 강판(3)과 에어나이프(1) 노즐(미도시) 사이의 간격, 상기 에어나이프 노즐에서 분사되는 공기의 압력, 그리고 강판(3)의 이송속도에 의해 좌우된다.
따라서, 상기 강판(3)과 에어나이프 노즐 간의 간격을 조절하기 위해서는 먼저 간격측정장치(4)로 측정을 해야 한다.
상기 간격측정장치(4)에 의한 간격측정방법에는 여러 가지가 있을 수 있으나 상기 에어나이프의 주변환경을 고려할 때, 가장 신뢰성 있고 내구성 있는 방식은 도 2에 나타낸 와전류식 센서를 사용하여 측정하는 방식이다.
상기한 와전류식 센서의 센서 헤드(5) 코일에서 발생하는 자기장에 의하여 강판에 와전류가 발생하고, 상기 와전류에 의하여 발생하는 자기장은 코일에 역기전력을 발생시켜 최초에 가해진 기전력을 감쇠시킨다. 이때 코일에 발생하는 와전류의 세기는 강판과 센서 헤드 사이의 거리에 의해서 달라지게 되고, 결국 전체회 로에 전류의 감소를 가져오게 되므로 이를 이용하여 간격을 측정하게 된다.
종래의 간격측정장치(4)로서는, 특허등록출원 제2001-0051757호(발명의 명칭 : 에어나이프 노즐과 강판 사이의 간격측정장치)가 있는데, 이는 와전류식 센서를 사용하고 있어 신뢰성 있는 간격측정이 가능하지만, 도 3에 나타낸 바와 같이, 간격측정장치(4) 내에 설치된 간격측정 센서 사이의 넓이가 일정하여 일정한 폭 이상의 간격 및 반곡만 측정할 수 있는 고정 구조를 가지고 있다.
즉, 3개의 센서 헤드(5)가 하나의 센서 하우징에 일정한 간격으로 고정되어 구성되어 있다.
상기와 같이 간격측정장치(4)에서 센서 헤드(5)가 서로 일정한 간격으로 고정 설치되어 있기 때문에, 강판의 폭이 넓거나 좁은 경우와 상관없이 항상 일정한 지점만 측정하게 되고, 이로 인하여 강판 전체의 반곡을 측정하는데 많은 어려움이 있다.
즉, 강판의 넓은 폭에 대해서는 측정 범위가 좁아서 양 끝점이 에어나이프 립에 덜 닿을 수 있는 경우에도 상기 강판과 에어나이프 노즐의 간격이 일정한 거리 이상 떨어진 것처럼 인식될 수도 있는 문제점이 있으며, 그리고 강판의 폭이 좁은 경우에는 좌우 2개의 센서의 측정 범위에서 강판이 벗어나게 되어 1개의 센서값만 신뢰성 있는 센서값으로 사용할 수 있을 뿐, 좌우 2개의 센서는 사용할 수 없는 경우의 문제점이 있다.
그런데, 실제 용융도금공정에서 사용되는 강판은 다양한 넓이의 것이 사용되고 있어 상기 종래의 간격측정장치(4)는 모든 강판에 대한 간격 및 반곡의 측정이 불가능한 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하고자 안출된 것으로서, 3개의 센서헤드를 각각의 센서 하우징에 설치하되, 가운데 센서 하우징을 중심으로 좌우측의 센서 하우징이 움직일 수 있는 가변 구조로 형성하여, 강판의 폭에 따라 센서들 사이의 폭이 자유롭게 조절될 수 있도록 하므로써, 강판의 간격 및 반곡을 용이하게 측정할 수 있는 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치는, 에어나이프의 상부 프레임에 고정되는 중앙 센서 하우징과 상기 중앙 센서 하우징의 좌측에 이동가능하게 결합된 좌측 센서 하우징과 상기 중앙 센서 하우징의 우측에 이동가능하게 결합된 우측 센서 하우징으로 이루어지는데, 좌측과 중앙 및 우측의 센서 하우징 전면에는 각각의 센서 헤드가 설치되며, 중앙 센서 하우징 내부에는 정역회전 모터에 의하여 회전하는 제1 수직축이 설치되고, 제1 수직축의 하부 베벨기어에는, 좌측 센서 하우징에 고정 설치된 이송베드를 통해 베어링 블록에 결합되는 제1 나사축의 베벨기어와, 우측 센서 하우징에 고정 설치된 이송베드를 통해 베어링 블록에 결합되는 제2 나사축의 베벨기어가 각각 맞물려지며, 제1 나사축과 제2 나사축의 주위에는 좌측과 중앙 및 우측의 센서 하우징을 관통한 후 베어링 블록에 각각 고정되는 둘 이상의 지지봉이 설치되고, 지지봉의 외측으로는 각각 벨로스(Bellows)가 형성되어, 정역회전 모터의 회전력에 의하여 좌측 및 우측 센서 하우징이 각각 중앙 센서 하우징을 기준으로 이동할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치의, 좌측과 중앙 및 우측의 센서 하우징 전면에 각각 설치된 센서 헤드는, 센서 헤드 보호판과 센서 헤드 보호박스에 의하여 보호되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치의 외관을을 나타내는 전체 사시도이며, 도 5는 본 발명의 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치의 내부 구조를 나타내는 전체 사시도로서, 도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치(100)는, 각각의 센서 헤드(5)(도 6c에 도시)를 감싸는 3개의 센서 하우징(10, 30, 50)으로 이루어진다.
이때 상기 3개의 센서 하우징(10, 30, 50) 중 중앙 센서 하우징(30)은 항상 고정되어 있는 구조로 이루어지고, 상기 중앙 센서 하우징(30) 좌측 및 우측에 위치하는 각각의 센서 하우징(10, 50)은 상기 중앙 센서 하우징(30)을 기준으로 좌우로 이동할 수 있는 구조로 이루어진다.
상기한 본 발명의 간격측정장치(100) 구조를 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 중앙 센서 하우징(30)의 내부에는 제1 수직축(31)이 설치되고, 상기 제1 수직축(31)의 상부 및 하부 양 말단에는 베벨기어(31a, 31b)가 고정되는데, 상기 제1 수직축(31)의 상부 베벨기어(31a)는 상기 중앙 센서 하우징(30) 외측의 상부에 위치하게 되며, 상기 제1 수직축(31)의 하부 베벨기어(31b)는 상기 중앙 센서 하우징(30) 내부에 위치하게 된다.
상기 중앙 센서 하우징(30)의 외측 상부에 위치하는 상기 제1 수직축(31)의 상부 베벨기어(31a)에는 제1 수평축(32)의 베벨기어(32a)가 맞물리게 되고, 상기 제1 수평축(32)의 베벨기어(32a) 반대편에 위치한 베벨기어(32b)에는 제2 수직축(33)의 베벨기어(33a)가 맞물리게 되며, 상기 제2 수직축(33)의 베벨기어(33a) 반대편에 위치한 베벨기어(33b)에는 제2 수평축(34)의 베벨기어(34a)가 맞물리게 된다. 또한 상기 제2 수평축(34)의 베벨기어(34a) 반대편에 위치한 베벨기어(34b)에는, 상기 제2 수평축(34)과 직교하는 제3 수평축(35)의 베벨기어(35a)가 맞물리게 되며, 상기 제3 수평축(35)의 우측 말단은 정회전 및 역회전이 가능한 모터(36)의 축과 커플링 결합된다.
상기한 구성을 갖는 제1 수평축(32)과 제2 수직축(33) 및 제2 수평축(34)은, 그 베벨기어들에 의하여 서로 결합되면, 그 형상이 역 "ㄷ"자를 이루게 되며, 상기 제3 수평축(35)은 상기 제2 수평축(34)으로부터 우측방향(또는 좌측방향으로도 가능하나, 도면에서는 우측방향으로 도시)으로 수평하게 놓이게 된다.
상기와 같이, 축들의 그 형상이 역 "ㄷ"자를 이루는 이유는, 상기 정회전 및 역회전이 가능한 모터(36)를 도 7에 도시된 에어나이프(1)의 상부 프레임(7) 상에 안착시키기 위한 것으로서, 상기 에어나이프(1)의 상부 프레임(7) 내측으로는 상기 에어나이프(1)로 에어를 공급하는 에어공급라인이 형성되기 때문에, 상기 상부 프레임(7)의 손상없이 상기 정회전 및 역회전이 가능한 모터(36)를 설치하여야 하기 때문이다.
그리고, 상기 중앙 센서 하우징(30)의 상부에 위치한 각각의 축들 외측에는 원통형 보호관(38)이 설치되는데, 상기 원통형 보호관(38)은 상기 각각의 축 및 서로 결합된 베벨기어들을 징크흄(Zinc Fume)으로부터 보호하기 위한 것이다.
상기 중앙 센서 하우징(30)의 후면 양측에는 2개의 연결구(39)가 수평방향으로 고정되고, 상기 2개의 수평방향 연결구(39)에는, 상기 에어나이프(1)의 상부 프레임(7)에 고정시킬 수 있는 고정구(40)의 하부 수평바(40c)가 용접 등에 의하여 각각 고정된다.
상기 고정구(40)는 하나의 수직바(40a)와 상기 수직바(40a)의 상부 말단에 일체로 고정된 상부 수평바(40b) 및 상기 수직바(40a)의 중앙에 일체로 고정된 하부 수평바(40c)로 형성되어, 상기 상부 수평바(40b)와 하부 수평바(40c) 사이에 상기 에어나이프(1)의 상부 프레임(7)이 끼워진 후 상기 상부 수평바(40b)와 하부 수평바(40c)가 각각 상기 에어나이프(1)의 상부 프레임(7)에 용접 등에 의하여 일체로 고정되는 것이다.
이어서, 상기 센서 하우징(10, 30, 50)들의 내부 구조에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 중앙 센서 하우징(30)의 내부에는 제1 나사축(42)의 우측 말단에 고정된 베벨기어(42a)와 제2 나사축(43)의 좌측 말단에 고정된 베벨기어(43a)가 각각 위치되는데, 상기 제1 나사축(42)의 베벨기어(42a)와 제2 나사축(43)의 베벨기어(43a)는 각각 제1 수직축(31)의 하부 말단에 고정된 하부 베벨기어(31b)와 맞물려져, 정회전 및 역회전이 가능한 모터(36)의 회전력이 상기 제1 나사축(42)과 제2 나사축(43)에 전달된다. 이때 상기 제1 나사축(42)과 제2 나사축(43)은 각각 서로 반대방향으로 이송가능하도록, 각 나사산(도면번호 미부여)은 서로 반대방향으로 형성된다.
또한, 상기 제1 나사축(42)은 베벨기어(42a)로부터 좌측으로 연장되어 좌측 센서 하우징(10)의 내부를 관통한 뒤 그 말단은 좌측의 베어링 블록(45a)에 결합되며, 상기 제2 나사축(43)은 베벨기어(43a)로부터 우측으로 연장되어 우측 센서 하우징(50)의 내부를 관통한 뒤 그 말단은 우측의 베어링 블록(45b)에 결합된다.
그리고 또한, 상기 제1 나사축(42)과 제2 나사축(43)의 주위에는 4개의 지지봉(46)이 설치되는데, 상기 지지봉(46)은 각각 상기 센서 하우징(10, 30, 50)을 관통한 후 그 말단은 각각 좌측 및 우측 베어링 블록(45a, 45b)에 고정된다.
이어서, 상기 지지봉(46)의 외측으로는 벨로스(주름상자, Bellows)(47)가 형성되어, 상기 센서 하우징(10, 30, 50) 사이와, 센서 하우징(10, 50)과 베어링 블록(45a, 45b) 사이의 상기 지지봉(46)을 덮게 된다.
도 6a는 본 발명의 간격측정장치 중 우측 센서 하우징을 나타내는 측단면도이고, 도 6b는 본 발명의 간격측정장치 중 우측 센서 하우징을 나타내는 정단면도이며, 도 6c는 센서 헤드 보호박스 및 센서 헤드를 나타내는 사시도로서, 우측 센서 하우징(50)의 내부 구조를 설명하면 다음과 같다.
좌측 센서 하우징(10)의 내부 구조는 상기 우측 센서 하우징(50)의 내부 구조와 동일하므로, 이하에서는 우측 센서 하우징(50)의 내부 구조만 설명하기로 한다.
상기 우측 센서 하우징(50)의 내부 중앙에는 제2 나사축(43)이 관통하는 이송베드(51)가 설치되는데, 상기 이송베드(51)는 고정쇠(52)에 의하여 상기 우측 센서 하우징(50)의 내부 중앙에 견고히 고정되어 설치된다. 이는 상기 제2 나사축(43)이 회전할 때 상기 우측 센서 하우징(50)이 헛돌지 않고, 상기 이송베드(51)와 함께 상기 제2 나사축(43)의 나사산에 구속되어 이동되도록 하기 위함이다.
그리고, 상기 우측 센서 하우징(50)의 전면에는 센서 헤드(5)를 보호하기 위하여 강화유리로 이루어진 센서 헤드 보호판(53)이 설치되고, 상기 센서 헤드 보호판(53)의 후방에는 분리판(55)이 설치되며, 상기 센서 헤드 보호판(53)과 분리판(55) 사이에는 센서 헤드(5)가 설치된다.
이때 상기 센서 헤드(5)는 도 6c에 도시된 강화플라스틱으로 이루어진 센서 헤드 보호박스(57) 내에 삽입되어 설치되며, 상기 센서 헤드 보호박스(57)는 볼트 등의 체결부재에 의하여 상기 분리판(55)에 견고히 고정된다.
도 7은 본 발명의 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치가 에어나이프(1)의 상부 프레임(7)에 결합되어 고정된 상태를 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명의 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 8a는 본 발명의 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치가 강판의 폭이 작은 경우에 대응하여 동작된 상태를 나타내는 사시도이고, 도 8b는 본 발명의 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치가 강판의 폭이 중간인 경우에 대응하여 동작된 상태를 나타내는 사시도이며, 도 8c는 본 발명의 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치가 강판의 폭이 큰 경우에 대응하여 동작된 상태를 나타내는 사시도로서, 먼저 강판의 폭이 작은 경우에는, 모터(36)를 정회전시키게 되고, 상기 모터(36)의 정회전력은 도 5에 도시된 제3 수평축(35), 제2 수평축(34), 제2 수직축(33), 그리고 제1 수평축(32)을 통해 제1 수직축(31)으로 전달되어, 상기 제1 수직축(31)이 회전하게 된다.
상기 제1 수직축(31)의 회전에 의하여 제1 나사축(42)과 제2 나사축(43)이 회전하게 되고, 상기 제1 나사축(42)이 회전함에 따라 좌측 센서 하우징(10)의 이송베드(미도시)가 중앙 센서 하우징(30)쪽으로 이송되며, 상기 제2 나사축(43)이 회전함에 따라 우측 센서 하우징(50)의 이송베드(51) 또한 상기 중앙 센서 하우징(30)쪽으로 이송된다.
이에 따라 상기한 강판의 폭이 작은 경우, 이에 대응하여 상기 좌측 및 우측의 센서 하우징(10, 50) 사이의 간격이 줄어 들게 되는 것이다.
반대로, 강판의 폭이 큰 경우에는 상기 모터(36)를 역회전시키게 되면, 상기 강판의 폭이 작은 경우의 반대 방향 즉, 상기 좌측 센서 하우징(10)의 이송베드(미도시)는 중앙 센서 하우징(30)으로부터 멀어지는 방향으로 이송되며, 상기 우측 센서 하우징(50)의 이송베드(51) 또한 상기 중앙 센서 하우징(30)으로부터 멀어지는 방향으로 이송된다.
이에 따라 상기한 강판의 폭이 큰 경우, 이에 대응하여 상기 좌측 및 우측의 센서 하우징(10, 50) 사이의 간격이 늘어 나게 되는 것이다.
이상에서와 같이 본 발명의 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치는, 용융도금공정에서 강판과 노즐의 간격 측정시 상기 강판의 폭이 변하더라고 이에 대응하여 강판의 폭에 따라 센서들 사이의 폭이 자유롭게 조절되므로, 강판의 간격 및 반곡을 효율적으로 용이하게 측정할 수 있다.

Claims (3)

  1. 에어나이프(1)의 상부 프레임(7)에 고정되는 중앙 센서 하우징(30)과 상기 중앙 센서 하우징(30)의 좌측에 이동가능하게 결합된 좌측 센서 하우징(10)과 상기 중앙 센서 하우징(30)의 우측에 이동가능하게 결합된 우측 센서 하우징(50)이 형성되고, 상기 센서 하우징(10, 30, 50)의 전면에는 각각의 센서 헤드(5)가 설치되며, 상기 중앙 센서 하우징(30) 내부에는 정역회전 모터(36)에 의하여 회전하는 제1 수직축(31)이 설치되고, 상기 제1 수직축(31)의 하부 베벨기어(31b)에는, 상기 좌측 센서 하우징(10)에 고정 설치된 이송베드를 통해 베어링 블록(45a)에 결합되는 제1 나사축(42)의 베벨기어(42a)와, 상기 우측 센서 하우징(50)에 고정 설치된 이송베드(51)를 통해 베어링 블록(45b)에 결합되는 제2 나사축(43)의 베벨기어(43a)가 각각 맞물려지며, 상기 제1 나사축(42)과 제2 나사축(43)의 주위에는 상기 센서 하우징(10, 30, 50)을 관통한 후 상기 베어링 블록(45a, 45b)에 각각 고정되는 둘 이상의 지지봉(46)이 설치되어, 상기 정역회전 모터(36)의 회전력에 의하여 상기 좌측 및 우측 센서 하우징(10, 50)이 각각 상기 중앙 센서 하우징(30)을 기준으로 이동할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 좌측과 중앙 및 우측의 센서 하우징(10, 30, 50) 전면에 설치된 각각의 센서 헤드(5)는 센서 헤드 보호판(53)과 센서 헤드 보호박스(57)에 의하여 보호되는 것을 특징으로 하는 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 지지봉(46)의 외측으로는 각각 벨로스(Bellows)(47)가 형성되는 것을 특징으로 하는 강판의 폭 방향 이동 구조를 갖는 간격측정장치.
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