KR100923553B1 - 스트립의 압연 정밀도 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 스트립의 압연 정밀도 측정방법은 시편 측정용 표준기의 다수개의 측정지점과 실제 시편의 다수개의 측정지점이 서로 동일한 위치에 있도록 하면서 시편의 두께 및 프로파일을 측정함으로써 보다 정밀한 측정이 가능하고, 두께 센서 교정기 및 프로파일 센서 교정기를 이용하여 주기적으로 센서의 측정오차를 교정함으로써 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

압연 정밀도, 두께, 프로파일, 시편

Description

스트립의 압연 정밀도 측정방법{Method for measuring milling accuracy of strip}

도1은 종래의 압연 정밀도 측정장치의 측면도.

도2는 시편의 두께를 측정하는 과정을 도시한 도면.

도3은 시편의 프로파일을 측정하는 과정을 도시한 도면.

도4는 본 발명에 따른 압연 정밀도 측정장치의 사시도.

도5는 본 발명에 따른 압연 정밀도 측정장치의 측면도.

도6은 본 발명에 따른 센서 지지부의 사시도.

도7은 본 발명에 따른 센서부의 사시도.

도8은 본 발명에 따른 두께 측정용 표준기를 도시한 도면.

도9는 본 발명에 따른 프로파일 측정용 표준기를 도시한 도면.

도10은 본 발명에 따른 두께 측정용 표준기의 사용상태도.

도11은 본 발명에 따른 프로파일 측정용 표준기의 사용상태도.

도12는 본 발명에 따른 두께 센서 교정기의 사용상태도.

도13은 본 발명에 따른 프로파일 센서 교정기의 사용상태도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1: 두께 시편 2: 프로파일 시편

100 : 시편 고정대 101,103: 투시공

105: 전자석 107: 클램프

200: 시편 이송부 210: 이동 플레이트

211: 전후 이송모터 215: 스크류

220: 베이스 플레이트 221: 좌우 이송모터

225: 스크류 300: 센서 지지부

301: 상부 수평프레임 303: 하부 수평프레임

305: 상부 센서지지구 307: 하부 센서지지구

309: 수직 프레임 311: 보조 리브

313: 지지 플레이트 315: 방진 패드

400: 센서부 401: 상부 레이저센서

403: 하부 레이저센서 405: 상부 정전압센서

407: 하부 정전압센서 500: 제어부

501: 중앙제어유닛 503: 입력 유닛

505: 동기 유닛 510: 표시 유닛

601: 두께 측정용 표준기 611: 프로파일 측정용 표준기

621: 두께 센서 교정기 631: 프로파일 센서 교정기

본 발명은 스트립의 압연 정밀도 측정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압연공정을 통해 생산된 스트립의 정밀도를 측정할 때 그 측정의 정확도를 높이기 위해 내진동성을 향상시킨 측정장치와 시편 측정용 표준기를 사용하여 두께 시편과 프로파일 시편을 보다 정밀하게 측정하는 방법에 관한 것이다.

압연공정을 통해 생산된 스트립은 요구되는 사양에 맞추어 정밀하게 압연이 되었는지를 검사하는 과정을 거치게 된다. 이러한 압연의 정밀도 검사는 생산된 스트립의 일부를 절단하여 시편을 만든 후, 다음 2가지 기준을 가지고 행하여지는 바, 그 제1 기준은 스트립의 두께이고, 제2 기준은 스트립의 프로파일 즉, 평편도가 된다.

상기 압연의 정밀도를 측정하는 종래 기술로는 범용 계측기를 이용하는 방법과 대한민국 특허 공개 제1999-51971호에 게시된 압연 정밀도 측정장치 및 그 방법 등이 있다.

먼저, 마이크로미터(KS B 5202)와 같은 범용 계측기를 이용하는 방법은 측정의 신뢰도가 떨어지고, 중앙지점은 계측기가 들어가지 않아 측정할 수 없으며, 수 백장의 시편을 수작업으로 측정하므로 작업능률이 떨어지고, 사람에 의한 오차요인이 크게 작용하는 문제점이 있다.

또한, 상기 대한민국 특허 공개 제1999-51971호에 게시된 압연 정밀도 측정장치도 실제 사용상 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 열연강판 시편 및 냉연강판 시편을 같이 측정할 수 없다. 압연공정을 통해 열연강판과 냉연강판이 동시에 생산되므로 두께 및 프로파일을 측정함에 있어 서도 상기 열연강판 및 냉연강판의 시편을 모두 취급하여야 한다. 그러나, 열연강판 시편의 경우 표면이 거칠고 검정색이며 광택이 없는 반면, 냉연강판 시편의 경우에는 표면이 매끈하고 회백색을 띠고 광택이 있어 서로 대조적이다. 따라서 일반적인 레이저센서만으로는 상기한 강판의 두 가지 특성을 다 만족시키지 못한다. 즉, 열연강판의 경우에는 레이저광을 정밀하게 반사시키지 못하므로 정밀한 측정이 어렵다.

둘째, 구조적 결함으로 인해 ㎛ 단위의 초정밀 측정이 불가능하다. 시편의 측정 정밀도는 수 ㎛ 정도이나 종래의 압연 정밀도 측정장치에 의하면 도1에서 보는 바와 같이 센서 지지를 지지하는 구조가 "ㄷ"자형이므로 진동에 의한 영향을 많이 받아 측정값의 정확도가 떨어진다. 즉, "ㄷ"자형 지지부(10)가 좌우로 이동되고, 상부 센서(11)가 상하로 이동되도록 구성되어 각각의 이동에 따른 진동에 의해 측정값의 오차가 ㎛ 단위로 안정될 수 없다.

셋째, 상기 측정장치에 의한 측정값의 정확도와 신뢰도를 보증할 교정방법이 제시되어 있지 않다. 상기 측정장치는 표준시편의 한 지점만을 측정한 후 그 측정값을 기준으로 대상시편의 여러 지점의 실제 두께 및 프로파일을 측정하므로 각 위치에 따른 측정오차를 제거하지 못해 측정값의 정확도를 보증할 수 없다. 또한, 측정장치는 주기적으로 교정을 실시하여 신뢰도를 보증하여야 하는데 종래 측정장치는 이러한 교정방법이 제시되어 있지 않아 다른 순서를 따라 측정을 하여도 반복적으로 같은 결과가 나오는지를 판단하는 반복성, 시간이 지난 다음에 측정해도 같은 측정값을 재현하는지를 판단하는 재현성 등을 보증할 수 없다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 두께 측정용 표준기 및 프로파일 측정용 표준기의 다수개의 측정지점과 실제 시편의 다수개의 측정지점이 서로 동일한 위치에 있도록 하면서 시편의 두께 및 프로파일을 측정함으로써 보다 정밀한 측정이 가능하고, 두께 센서 교정기 및 프로파일 센서 교정기를 이용하여 주기적으로 센서의 측정오차를 교정함으로써 신뢰도를 향상시킬 수 있는 측정방법을 제공하는데 본 발명의 또 다른 목적이 있다.

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상기의 목적을 달성하기 위한 것으로 본 발명에 따른 스트립의 압연 정밀도 측정방법은 전후·좌우로 이동하는 시편 고정대 상에 정확한 두께값을 갖는 시편 측정용 표준기를 고정시킨 후, 이 고정된 표준기의 다수개 지점의 두께를 측정하여 그 각각의 표준값을 정하는 제1단계; 상기 표준값이 정해진 시편 측정용 표준기를 시편 고정대로부터 제거한 후, 그 제거된 위치에 실제 측정하고자 하는 시편을 고정하고 상기 표준기의 측정지점과 동일한 지점을 측정하여 상기 표준값과의 오프셋을 구하는 제2단계; 상기 시편 측정용 표준기의 두께값과 상기 오프셋을 합하여 시편의 각 측정지점에서의 실제 두께값을 계산하는 제3단계; 상기 계산된 시편의 각 측정지점에서의 실제 두께값을 이용하여 스트립의 압연 정밀도를 측정하는 제4단계를 포함한다.

삭제

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또한, 상기 스트립의 압연 정밀도 측정방법은 그 압연 정밀도를 측정하는 제1 기준인 두께를 구하기 위하여, 상기 시편의 각 측정 지점에서의 실제 두께값을 평균하여 시편 전체의 두께값을 계산하고, 압연 정밀도를 측정하는 제2 기준인 프로파일을 구하기 위하여, 상기 시편의 각 측정 지점에서의 실제 두께값을 이용하여 연속적인 프로파일 그래프를 작성한다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 설명 한다.

본 발명에 따른 스트립의 압연 정밀도 측정장치는 압연공정을 통해 생산된 스트립의 두께 및 프로파일을 연속적으로 측정하는 온라인 측정장치로서 정확한 두께값을 알고 있는 시편 측정용 표준기를 이용하여 두께 및 프로파일 시편의 검사를 실시한다. 상기 시편 측정용 표준기는 두께를 측정할 때 사용하는 두께 측정용 표준기와 프로파일을 측정할 때 사용하는 프로파일 측정용 표준기가 있다. 한편, 두께 시편의 경우에는 도2에서 보는 바와 같이 계측의 신뢰도를 향상시키기 위해 두께 시편(1)의 여러 지점(A∼I)을 측정하며, 프로파일 시편의 경우에는 도3에서 보는 바와 같이 프로파일 시편(2)의 폭 방향 일직선상의 여러 지점을 연속적으로 측정한다.

도4 및 도5는 본 발명에 따른 압연 정밀도 측정장치의 사시도 및 측면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 측정장치는 크게 시편 고정대(100), 시편 이송부(200), 센서 지지부(300), 센서부(400) 및 제어부(500)로 구성된다.

먼저, 시편 고정대(100)는 장방형의 금속재로 이루어지고, 두께 및 프로파일 시편 또는 두께 및 프로파일 측정용 표준기가 안착되는 중앙부가 상하로 관통되어 있으며, 그 관통된 중앙부의 둘레에는 상기 시편 또는 표준기를 고정시키기 위해 전자석(105) 또는 클램프(107) 중 어느 하나가 설치된다. 보다 상세하게 설명하면, 두께 시편 또는 두께 측정용 표준기가 안착되는 중앙부에는 상하로 관통된 투시공(101)이 형성되어 있으며, 이 투시공(101)의 둘레에는 두께 시편 또는 두께 측정용 표준기를 고정하는 전자석(105)이 삽입 설치된다. 또한, 상기 프로파일 시 편 또는 프로파일 측정용 표준기가 안착되는 중앙부에는 상하로 관통된 투시공(103)이 형성되어 있으며, 이 투시공(103)의 양 측면에는 상기 프로파일 시편 또는 프로파일 측정용 표준기를 고정하는 클램프(107)가 일정 간격으로 설치된다. 이 클램프(107)는 시편 고정대(100)에 형성된 클램프 이동홈(109)에 삽입되어 전후로 이동 가능하게 설치되며, 프로파일 시편의 장착 및 제거 시에 방해가 되지 않도록 힌지축(미도시)을 중심으로 회동 가능하게 설치된다. 이 클램프(107)는 상기 프로파일 시편을 고정할 수 있도록 C형 클램프인 것이 바람직하다.

한편, 시편 이송부(200)는 상기 시편 고정대(100)를 지지하면서 이 시편 이송대(100)를 전후로 이송시키는 스크류(215) 및 이 스크류(215)를 구동시키는 전후 이송모터(211)가 설치된 이동 플레이트(210)와 이 이동 플레이트(210)를 지지하면서 이동 플레이트(210)를 좌우로 이송시키는 스크류(225) 및 이 스크류(225)를 구동시키는 전후 이송모터(221)가 설치된 베이스 플레이트(220)로 구성된다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 이동 플레이트(210)는 중앙부가 상하로 관통되고 바깥 테두리가 소정의 두께를 갖는 장방형의 금속재로 이루어지며, 그 좌우 양쪽 테두리 상에는 스크류(215)와 이 스크류(215)에 연결된 전후 이송모터(211)가 각각 설치된다. 이 스크류(215)에는 상기 시편 고정대(100)의 좌우 양측이 연결 설치되어 상기 전후 이송모터(211)가 회전됨에 따라 시편 고정대(100)가 스크류(215)를 따라 전후 방향으로 이동된다. 상기 스크류(215)는 회전에 따른 마찰을 감소시키기 위해 볼 스크류인 것이 바람직하고, 상기 전후 이송모터(211)는 상기 시편 고정대(100)의 전후 이동값을 정확하게 제어하기 위해 스텝모터인 것이 바람직하다. 이 전후 이송모터(211)에는 회전 엔코더(213)가 연결되어 모터의 회전수를 계산한다. 한편, 상기 이동 플레이트(210)의 양쪽 테두리 상에는 상기 스크류(215)와 평행하게 직선 가이드(217)가 설치되고, 이 직선 가이드(217)는 상기 시편 고정대(100)의 저면에 일정 간격으로 설치된 직선 베어링(219)과 상호 맞물려진다. 이 직선 베어링(219)은 상기 시편 고정대(100)의 이동시에 상기 직선 가이드(217)를 따라 활주함으로써 시편 고정대(100)의 이동의 직선성을 유도한다.

한편, 상기 베이스 플레이트(220)도 중앙부가 상하로 관통되고 바깥 테두리가 소정의 두께를 갖는 장방형의 금속재로 이루어지며, 그 전후 양쪽 테두리 상에는 스크류(225)와 이 스크류(225)에 연결된 좌우 이송모터(221)가 각각 설치된다. 이 스크류(225)에는 상기 이동 플레이트(210)의 좌우 양측이 지지 설치되어 상기 좌우 이송모터(221)가 회전됨에 따라 이동 플레이트(210)가 스크류(225)를 따라 좌우 방향으로 이동된다. 상기 스크류(225)는 회전에 따른 마찰을 감소시키기 위해 볼 스크류인 것이 바람직하고, 상기 좌우 이송모터(221)는 상기 이동 플레이트(210)의 좌우 이동값을 정확하게 제어하기 위해 스텝모터인 것이 바람직하다. 이 좌우 이송모터(221)에는 회전 엔코더(223)가 연결되어 모터의 회전수를 계산한다. 한편, 상기 베이스 플레이트(220)의 양쪽 테두리 상에는 상기 스크류(225)와 평행하게 직선 가이드(227)가 설치되고, 이 직선 가이드(227)는 상기 이동 플레이트(210)의 저면에 일정 간격으로 설치된 직선 베어링(229)과 상호 맞물려진다. 이 직선 베어링(229)은 상기 이동 플레이트(210)의 이동시에 상기 직선 가이드(227)를 따라 활주함으로써 이동 플레이트(210)의 이동의 직선성을 유도한 다.

요컨대, 상기 이동 플레이트(210)와 베이스 플레이트(220)로 구성된 시편 이송부(200)에 의해 결과적으로 시편 고정대(100)가 전후 및 좌우 방향으로 자유롭게 이동될 수 있다.

도6을 참조로 상기 센서 지지부(300)를 보다 상세하게 설명한다. 상기 시편 고정대의 상측에 상부 수평프레임(301)이 설치되고, 이 상부 수평프레임(301)의 중앙에 상부 센서지지구(305)가 마련된다. 동일한 방법으로, 상기 시편 고정대(100)의 하측에 하부 수평프레임(303)이 설치되고, 이 하부 수평프레임(301)의 중앙에 하부 센서지지구(307)가 마련되는데, 이 하부 센서지지구(307)는 상기 상부 센서지지구(307)와 일정한 간격을 유지하며 그 사이에 상기 시편 고정대가 위치하게 된다. 상기 상부 수평프레임(301) 및 하부 수평 프레임(303)의 양 끝단에는 수직 프레임(309)이 설치되어 상기 수평프레임(301,303)을 지지한다. 이와 같이 센서 지지부(300)는 시편 고정대(100)를 기준으로 견고한 "ㅁ"자 형태를 이룸으로써 "ㄷ"자 형태를 이루는 종래의 측정장치(도1 참조)에 비해 내진동성이 우수하다. 또한, 상기 수직 프레임(309)의 하부 양측에 보조 리브(311)가 설치되어 수직 프레임(309)의 진동을 방지하고, 상기 수직 프레임(309)의 하단에는 방진 패드(315)가 삽입된 지지 플레이트(313)가 설치되어 센서 지지부(300)의 진동을 흡수함으로써 내진동성을 더욱 향상시킨다. 상기 지지 플레이트(313)의 양측은 앵커 볼트(317)에 의해 측정실 바닥에 고정된다.

도7을 참조하여 상기 센서부(400)를 보다 상세하게 설명한다. 상기한 바와 같이 상기 상부 센서지지구(305)와 하부 센서지지구(307)는 일정한 간격을 유지하도록 마련된다. 이 상부 센서지지구(305)의 끝단에는 그 양측에 장착턱(411)이 형성되고 이 장착턱(411)에는 센서 고정블록(409)이 각각 장착된다. 일측 고정블록(409)에는 상부 레이저센서(401)가 조립 설치되고, 타측 고정블록(409)에는 상부 정전압센서(405)가 조립 설치된다. 동일한 방법으로, 하부 센서지지구(307)에도 하부 레이저센서(403)와 하부 정전압센서(407)가 각각 상기 상부 레이저센서(401) 및 상부 정전압센서(405)와 대응되도록 조립 설치된다. 레이저센서(401,403)는 열연강판과 같이 표면 광택이 없어 레이저광을 정밀하게 반사하지 못하는 경우에는 측정오차가 크므로 본 발명에서는 열연강판의 두께 및 프로파일을 보다 정확하게 측정하기 위해 정전압센서(405,407)를 새로이 채용하였다.

상기 정전압센서(405,407)는 시편에 직접 레이저광을 조사하고 그 레이저광이 반사되는 시간을 계산하여 두께를 측정하는 상기 레이저센서(401,403)와 달리 시편과의 거리가 변하면 정전압센서 내부에 흐르는 전류의 양이 변한다는 원리를 이용하여 그 전류의 변화에 따른 전압의 변화량을 계산하여 시편의 두께를 측정하므로 시편의 표면 상태에 영향을 받지 아니한다. 따라서, 열연강판과 같이 표면에 광택이 없는 경우에도 그 두께를 정확하게 측정할 수 있는 것이다.

한편, 제어부(500)는 도4에서 보는 바와 같이 구동 프로그램을 내장하고 작업 조건에 따른 명령을 하달하는 중앙제어유닛(501)과 상기 이송모터 및 센서에 전원을 공급하고 상기 중앙제어유닛(501)으로부터의 명령에 따라 시편 이송부(200) 및 센서를 작동시키는 작동유닛(503)과 2개씩 설치된 전후 및 좌우 이송모터(211,221)가 각각의 이송모터끼리 동시에 동일한 회전속도로 작동될 수 있도록 동기화시켜주는 동기유닛(505)과 상기 센서 및 회전 엔코더로부터 입력된 측정값을 표시하는 표시유닛(507)으로 구성된다. 또한, 상기 표시유닛(507)은 상기 레이저센서(401,403)로부터 입력된 측정값을 표시하는 레이저센서 지시계(509), 상기 정전압센서(405,407)로부터 입력된 측정값을 표시하는 정전압센서 지시계(511), 상기 전후 이송모터(211)의 회전 엔코더(213)로부터 입력된 위치값을 표시하는 전후 위치값 지시계(513) 및 상기 좌우 이송모터(221)의 회전 엔코더(223)로부터 입력된 위치값을 표시하는 좌우 위치값 지시계(515)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 측정장치에 의해 두께 및 프로파일 시편을 측정하는 방법에 의해 설명한다. 이때 측정에 사용되는 센서는 강판의 종류에 따라 달라지는데 냉연강판의 경우에는 레이저센서 또는 정전압센서 중 어느 것을 사용해도 무방하나 열연강판의 경우에는 정전압센서를 사용하는 것이 바람직하다. 다만, 본 실시예에서는 간단 명료한 설명을 위해 레이저센서를 이용한 경우로 한정하여 설명하기로 한다.

먼저, 두께 시편을 두께를 측정하는 방법을 살펴보면, 도8에 도시된 두께 측정용 표준기(601)를 사용하여 센서의 측정 감도를 교정하는데, 상기 두께 측정용 표준기(601)는 도2에 도시된 두께 시편(1)과 같은 크기의 고정판(603)을 구비하고 그 중앙부에 상기 두께 시편의 측정 부위(A∼I)에 대응되도록 다수개의 구멍이 형성된다. 이 다수개의 구멍 각각에는 게이지블록(605)이 삽입 설치되는데 이 게이지블록(605)은 ㎛까지의 정확도를 보증하도록 정밀 가공된 것으로 도9에서 보는 바와 같이 그 두께가 모두 동일한 것을 사용한다.

상기 두께 측정용 표준기(601)를 도4에 도시된 시편 고정대(100)의 두께 시편이 장착되는 위치에 올려놓고 전자석(105)에 전원을 공급하여 두께 측정용 표준기(601)를 고정시킨다. 중앙제어유닛(501)에서 "두께 표준값 입력 프로그램"을 실행시키면 작동유닛(503)이 상기 전후 이송모터(211)와 좌우 이송모터(221)를 제어하여 두께 측정용 표준기(601)의 첫 번째 게이지블록(a)의 중심이 상부 레이저센서(401)와 하부 레이저센서(403) 사이에 위치하도록 해준다. 레이저센서는 첫 번째 게이지블록(a)의 두께를 측정하여 표준값으로 저장한 후 레이저센서 지시계(511)에 표시된 측정값을 리셋시킨다. 중앙제어유닛(501)은 프로그램의 순서에 따라 시편 고정대(100)를 이동시키면서 두 번째 게이지블록(b)으로부터 마지막 게이지블록(i)까지의 두께를 순차적으로 측정하여 표준값을 저장한다. 이때, 상기 회전 엔코더(213,223)는 각각 전후 이송모터(211) 및 좌우 이송모터(221)의 위치 정보를 중앙제어유닛(501)으로 전송하여 시편 고정대(100)의 위치를 피드백 제어할 수 있도록 해준다.

이 표준값 측정 작업이 완료되면 전자석(105)에 대한 전원의 공급을 차단하여 두께 측정용 표준기(601)를 시편 고정대(100)에서 제거하고 그 위치에 실제로 두께를 측정하고자 하는 두께 시편을 올려놓는다. 이 두께 시편은 상기한 바와 동일하게 전자석(105)에 전원을 공급함으로써 시편 고정대(100)에 고정 지지된다. 그 후, 중앙제어유닛(501)에서 "두께 시편 측정 프로그램"을 실행시키면 작동유닛(503)이 상기 전후 이송모터(211)와 좌우 이송모터(221)를 제어하여 두께 시편의 첫 번째 측정점(A)이 상부 레이저센서(401)와 하부 레이저센서(403) 사이에 위치하도록 해준다. 레이저센서는 첫 번째 측정점(A)의 두께와 상기 게이지블록(A)의 표준값과의 오프셋(offset)을 측정한 후 그 측정값을 레이저센서 지시계(509)에 표시하고 이를 중앙제어유닛(501)으로 전송한다. 중앙제어유닛(501)은 다음 [식1]을 이용하여 두께 시편의 첫 번째 측정점(A)의 두께를 연산하고 그 결과를 저장한다.

[식1] tA = sta ＋ m

tA : 측정점 A의 두께

sta : 게이지블록(a)의 두께

m : 게이지블록(a)의 표준값과 실제 측정값과의 오프셋

예를 들어, 게이지블록(a)의 두께(sta)가 5㎜이고 게이지블록(a)의 표준값과 실제 측정값과의 오프셋(m)이 0.137㎜인 경우 측정점 A에서 시편의 실제 두께(A)는 5.137㎜가 된다. 중앙제어유닛(501)은 프로그램의 순서에 따라 계속해서 측정점(B)와 측정점(I)까지를 순차적으로 측정하고 상기 [식1]을 따라 실제 두께를 연산하여 그 결과를 저장한다.

이와 같은 두께 측정 작업이 완료되면, 중앙제어유닛(501)은 측정점(A)부터 측정점(I)까지의 두께값을 이용하여 평균을 구해 두께 시편의 대푯값을 결정한 후 성적서를 발행한다. 만약, 측정 신뢰도를 높이기 위해 두께 시편을 3∼5회 반복 측정하도록 프로그램되었다면, 상기와 같은 순서에 따라 반복하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 측정방법은 종래의 표준기의 한 지점에서만 측정한 표준값을 이용하여 두께 시편의 두께를 측정하던 방법과 달리 표준기의 여러 지점에서의 표준값을 측정하고 이 표준기의 측정점과 일대일로 대응되는 두께 시편의 측정점에서 두께를 측정함으로써 센서의 위치 이동에 따른 측정 오차까지 모두 제거하여 보다 정확한 측정이 이루어질 수 있도록 해준다.

이어서, 프로파일 시편의 프로파일을 측정하는 방법을 설명한다.

먼저, 도10에 도시된 프로파일 측정용 표준기(611)를 사용하여 센서의 측정 감도를 교정한다. 상기 프로파일 측정용 표준기(611)는 프로파일 시편과 같은 크기의 고정판(613)을 구비하고, 그 중앙에 다수개의 구멍이 일직선으로 형성된다. 이 다수개의 구멍 각각에는 게이지블록(615)이 삽입 설치되는데 이 게이지블록(605)은 ㎛까지의 정확도를 보증하도록 정밀 가공된 것으로 도11에서 보는 바와 같이 그 프로파일이 모두 동일한 것을 사용한다.

상기 프로파일 측정용 표준기(611)를 도4에 도시된 시편 고정대(100)의 프로파일 시편이 장착되는 위치에 올려놓고 클램프(107)를 이용하여 프로파일 측정용 표준기(611)를 고정시킨다. 중앙제어유닛(501)에서 "프로파일 표준값 입력 프로그램"을 실행시키면 작동유닛(503)이 상기 전후 이송모터(211)와 좌우 이송모터(221)를 제어하여 프로파일 측정용 표준기(601)의 첫 번째 게이지블록(a)의 중심이 상부 레이저센서(401)와 하부 레이저센서(403) 사이에 위치하도록 해준다. 레이저센서는 첫 번째 게이지블록(a)의 두께를 측정하여 표준값으로 저장한 후 레이저센서 지시계(511)에 표시된 측정값을 리셋시킨다. 중앙제어유닛(501)은 프로그램의 순서에 따라 시편 고정대(100)를 이동시키면서 두 번째 게이지블록(b)으로부터 마지막 게 이지블록(z)까지의 두께를 순차적으로 측정하여 표준값으로 저장한다. 이때, 상기 회전 엔코더(213,223)는 각각 전후 이송모터(211) 및 좌우 이송모터(221)의 위치 정보를 중앙제어유닛(501)으로 전송하여 시편 교정대(100)의 위치를 피드백 제어할 수 있도록 해준다.

이 표준값 측정 작업이 완료되면 클램프(107)를 클램프 이동홈(109)을 따라 뒤로 이동시키고 힌지축을 중심으로 뒤로 젖힌 후에 프로파일 측정용 표준기(611)를 시편 고정대(100)에서 제거한다. 그 후 프로파일 측정용 표준기(611)를 제거한 위치에 실제로 프로파일을 측정하고자 하는 프로파일 시편을 올려놓는다. 이 프로파일 시편은 상기한 바와 동일하게 클램프(107)에 의해 시편 고정대(100)에 고정된다. 그 후, 중앙제어유닛(501)에서 "프로파일 시편 측정 프로그램"을 실행시키면 작동유닛(503)이 상기 전후 이송모터(211)와 좌우 이송모터(221)를 제어하여 두께 시편의 첫 번째 측정점(A)이 상부 레이저센서(401)와 하부 레이저센서(403) 사이에 위치하도록 해준다. 레이저센서는 첫 번째 측정점(A)의 두께와 상기 게이지블록(A)의 표준값과의 오프셋을 측정한 후 그 측정값을 레이저센서 지시계(509)에 표시하고 이를 중앙제어유닛(501)으로 전송한다. 중앙제어유닛(501)은 다음 [식2]를 이용하여 두께 시편의 첫 번째 측정점(A)의 두께를 연산하고 그 결과를 저장한다.

[식2] pA = spa ＋ n

pA : 측정점 A의 두께

spa : 게이지블록(a)의 두께

n : 게이지블록(a)의 표준값과 실제 측정값과의 오프셋

예를 들어, 게이지블록(a)의 두께(spa)가 5㎜이고 게이지블록(a)의 표준값과 실제 측정값과의 오프셋(n)이 0.235㎜인 경우 측정점 A에서 시편의 실제 두께(A)는 5.235㎜가 된다. 중앙제어유닛(501)은 프로그램의 순서에 따라 계속해서 측정점(B)와 측정점(z)까지를 순차적으로 측정하고 상기 [식2]를 따라 실제 두께를 연산하여 그 결과를 저장한다.

이와 같은 두께 측정 작업이 완료되면, 중앙제어유닛(501)은 측정점(A)부터 측정점(2)까지의 두께값을 이용하여 수치해석 등을 통해 프로파일 시편의 연속적인 프로파일 그래프를 작성한 후 이를 성적서로 발행한다. 이때, 측정점(A∼Z)의 수가 많을수록 보다 정밀한 프로파일 그래프를 얻을 수 있음은 물론이다. 만약, 측정 신뢰도를 높이기 위해 프로파일 시편을 3∼5회 반복 측정하도록 프로그램되었다면, 상기와 같은 순서에 따라 반복하게 된다.

이상에서 살펴본 시편의 두께 및 프로파일 측정방법을 요약해 보면, 정확한 두께값을 알고 있는 표준기의 다수개 지점을 측정하여 표준값을 정하는 제1단계, 실제 시편의 상기 표준기의 다수개 측정지점과 동일한 지점을 측정하여 상기 표준값과의 오프셋을 구하는 제2단계, 상기 표준기의 두께값과 상기 오프셋을 합하여 시편 각 측정지점에서의 실제 두께값을 계산하는 제3단계는 상기 두께 측정방법과 프로파일 측정방법이 서로 동일하다는 것을 알 수 있다. 다만, 양 측정방법은 상기 제3단계에서 계산된 시편 각 측정지점에서의 실제 두께값을 이용하여 압연 정밀도를 측정하는 방법에 있어 상이한 바, 두께 측정방법은 상기 각 지점별 실제 두께값을 평균하여 시편 전체의 두께값을 정하고, 프로파일 측정방법은 상기 각 지점별 실제 두께값을 이용하여 연속적인 프로파일 그래프를 작성한다.

본 발명에서는 상기한 바와 같이 실제 시편의 두께 및 프로파일을 측정할 때 표준기를 이용하여 측정 오차를 교정하는 방법 이외에도 센서 교정기를 이용하여 주기적으로 레이저센서 및 정전압센서의 측정 감도를 교정함으로써 보다 정밀한 측정을 보증한다. 이를 사용되는 센서 교정기가 도12 및 도13에서 도시된 두께 센서 교정기(621)와 프로파일 센서 교정기(631)이다. 두께 센서 교정기(621)는 상기 두께 측정용 표준기(601)와 동일한 형태이나 다만 삽입되는 게이지블록(625)들의 두께가 서로 상이하다. 이 게이지블록(625)은 ㎛까지의 정확도를 보증하도록 정밀 가공된 것으로 그 두께값을 알고 있는 것들이다. 레이저센서 및 정전압센서를 이용하여 이 게이지블록(625)의 두께를 주기적으로 측정하여 이미 알고 있는 두께값과 다른 측정값이 나오는 경우 그 오차를 교정함으로써 센서의 측정 감도를 조절한다. 즉, 이때 사용되는 두께 센서는 냉연강판의 경우에는 레이저센서, 열연강판의 경우에는 정전압센서인 것이 바람직하다. 상기 프로파일 센서 교정기(631)도 동일한 방법으로 센서의 측정 감도를 교정한다. 즉, 프로파일 센서 교정기(631)도 상기 프로파일 측정용 표준기(611)와 동일한 형태에 두께가 서로 상이한 게이지블록(635)을 삽입 설치하여 사용한다. 따라서, 상기 센서 교정기(621,631)는 별도로 마련할 수도 있으나 상기 시편 표준기(601,611)에 게이지블록만을 교체하여 사용하여도 무방하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 두께 및 프로파일 측정방법에 의하면 표준기의 표준 측정점과 시편의 실제 측정점이 동일한 위치에 있어 일대일로 대응되도록 함으로써 센서의 이동에 따른 측정 오차를 방지함으로써 보다 정확한 두께 및 프로파일의 측정이 가능하게 되었다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 전후·좌우로 이동하는 시편 고정대(100) 상에 정확한 두께값을 갖는 시편 측정용 표준기(601,611)를 고정시킨 후, 이 고정된 표준기의 다수개 지점의 두께를 측정하여 그 각각의 표준값을 정하는 제1단계;

   상기 표준값이 정해진 시편 측정용 표준기(601,611)를 시편 고정대(100)로부터 제거한 후, 그 제거된 위치에 실제 측정하고자 하는 시편을 고정하고 상기 표준기의 측정지점과 동일한 위치의 지점을 측정하여 상기 표준값과의 오프셋을 구하는 제2단계;

   상기 시편 측정용 표준기(601,611)의 두께값과 상기 오프셋을 합하여 시편의 각 측정지점에서의 실제 두께값을 계산하는 제3단계;

   상기 계산된 시편의 각 측정지점에서의 실제 두께값을 이용하여 스트립의 압연 정밀도를 측정하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립의 압연 정밀도 측정방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 압연 정밀도를 측정하는 제1 기준인 두께를 구하기 위하여, 상기 시편의 각 측정 지점에서의 실제 두께값을 평균하여 시편 전체의 두께값을 계산하는 것을 특징으로 하는 스트립의 압연 정밀도 측정방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 압연 정밀도를 측정하는 제2 기준인 프로파일을 구하기 위하여, 상기 시편의 각 측정 지점에서의 실제 두께값을 이용하여 연속적인 프로파일 그래프를 작성하는 것을 특징으로 하는 스트립의 압연 정밀도 측정방법.

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