KR100987114B1 - 압연 코일 시편 채취 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압연 코일 시편 채취 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 롤 형태로 권취된 압연 코일로부터 자동으로 시편을 채취하는 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 압연 코일 시편 채취 장치는, 롤 형태로 권취된 압연 코일을 회전가능하게 거치 장착하고, 정역회전에 의해 장착된 압연 코일을 권취 및 권출시키는 코일장착부; 어퍼프레임과, 상기 어퍼프레임의 하부 전방측 좌우 양측에 고정 결합되되 내측에 요홈이 형성된 미들프레임과, 상기 어퍼프레임 및 미들프레임을 지면으로부터 일정한 높이로 지지 고정하는 수직서포트와, 양단이 상기 좌우 양측 미들프레임의 요홈에 삽입되어 수평 이동 가능하게 구성되는 유닛프레임, 및 상기 유닛프레임을 수평 이동시키는 유닛프레임이송수단을 포함하는 프레임부; 롤 형태로 권취된 압연 코일의 전방 하측에 구비되고, 압연 코일의 말단부를 박리 이격시키는 필러와, 절단 채취될 코일의 말단부를 후방측에서 지지함과 아울러 하층 코일 표면을 가로막아 시편 절단 채취시 발생하는 불꽃으로부터 코일 표면을 보호하고 발생되는 가스를 흡입하여 외부로 배출하는 백플레이트와, 상기 필러에 의해 박리 이격된 압연 코일의 말단부 절단 시 압연 코일의 유동을 방지하기 위해 상기 압연 코일의 말단부 표면을 후방측으로 가압하는 핀치롤러와, 상기 백플레이트 전방측에 구비되어 압연 코일의 말단부를 절단하여 시편을 채취하는 플라즈마커터를 포함하는 시편채취부; 시편 채취후 코일 재권취시 코일의 양 측면을 가압하여, 코일 양 측면을 편평하게 정리하는 코일정리부;를 포함하며, 상기 시편채취부는 상기 유닛프레임에 지지되어, 유닛프레임의 수평 이동에 따라 상기 코일장착부에 장착된 압연 코일에 접근하거나 압연 코일로부터 멀어지도록 수평 이동되는 것을 특징으로 한다.

Description

압연 코일 시편 채취 장치{A SAMPLING APPARATUS FOR ROLLED STRIP COIL}

본 발명은 압연 코일 시편 채취 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 롤 형태로 권취된 압연 코일로부터 자동으로 시편을 절단 채취하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 압연 코일은 맨드릴에 롤 형태로 최종 권취된 상태에서 포장전 파형으로 이루어진 끝단부의 스크랩을 절단하고, 일정한 크기의 시편을 절단 채취하여 각종 검사 및 테스트를 수행하게 된다.

종래에는 이러한 압연 코일의 스크랩 절단 및 시편 채취시 작업자가 가스토치를 이용하여 수작업으로 직접 수행하였기 때문에 정밀하고 균일한 절단이 불가능할 뿐만 아니라, 스크랩과 시편의 낙하로 인한 안전사고 위험이 매우 높은 실정이었다.

한편, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 대한민국 등록특허 제10-0554744호(이하, '선행기술'이라 칭함)에는 스크랩과 시편 채취를 자동으로 수행할 수 있는 장치가 제안되었다. 도 1 에는 상기 선행기술에 따른 종래 시편 채취 장치의 측면도가 도시된다.

도시된 바와 같이, 종래 시편 채취 장치는 코일(C)을 지지하고 시편 채취후 이완되어 느슨해진 코일을 재권취하여 긴장상태로 유지하는 코일정리장치(A)와, 코일의 스크랩을 절단하고 시편을 채취하는 시편채취장치(B)를 포함한다. 여기서, 상기 코일정리장치(A)와 시편채취장치(B)는 각각 개별적으로 별개의 구역에 설치됨으로써 이원화되어 있으며, 시편 채취 작업을 위해 상기 시편채취장치(B)가 지면에 구성되는 레일(L)을 따라 코일(C)에 접근하는 방식으로 구성된다. 그런데, 이러한 코일정리장치(A)와 시편채취장치(B)의 이원화로 인하여 장치 규모가 커짐으로 인해 점유 공간이 커지고, 이로 인해 공장 건폐율의 상승을 초래하는 문제점이 야기된다.

그리고, 기능적인 면에 있어서, 종래 시편 채취 장치는 코일의 말단부를 이격시키는 필러는 필러 축을 기중으로 각 회전하여 이격시키게 되는데, 이 때, 필러의 무리한 회전에 의해 코일의 손상을 유발할 수 있다. 그리고, 커터가 시편채취장치에 고정되어 있기 때문에 절단 범위가 매우 제한적이어서 작업자가 커터를 제어하는 것이 어려워 작업 효율성에 문제가 제기되고 있다. 또한, 시편 절단시 발생하는 가스로 인하여 작업 환경을 악화시키고, 작업자의 안전을 위협하는 단점이 존재한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 시편 채취 장치의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 코일정리장치와 시편채취장치를 일원화시켜 장치를 보다 간략화하며, 커터의 제어가 용이하고 다양한 위치에서 정밀한 절단이 가능하고, 코일 말단부의 이격과 재권취시 코일의 손상을 최소화하고, 작업 환경을 개선하고 작업자의 안전을 도모할 수 있는 시편 채취 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 압연 코일 시편 채취 장치는, 롤 형태로 권취된 압연 코일을 회전가능하게 거치 장착하고, 정역회전에 의해 장착된 압연 코일을 권취 및 권출시키는 코일장착부; 어퍼프레임과, 상기 어퍼프레임의 하부 전방측 좌우 양측에 고정 결합되되 내측에 요홈이 형성된 미들프레임과, 상기 어퍼프레임 및 미들프레임을 지면으로부터 일정한 높이로 지지 고정하는 수직서포트와, 양단이 상기 좌우 양측 미들프레임의 요홈에 삽입되어 수평 이동 가능하게 구성되는 유닛프레임, 및 상기 유닛프레임을 수평 이동시키는 유닛프레임이송수단을 포함하는 프레임부; 롤 형태로 권취된 압연 코일의 전방 하측에 구비되고, 압연 코일의 말단부를 박리 이격시키는 필러와, 절단 채취될 코일의 말단부 하층 코일 표면을 가로막아 시편 절단 채취시 발생하는 불꽃으로부터 코일 표면을 보호하고 발생되는 가스를 흡입하여 외부로 배출하는 백플레이트와, 상기 필러에 의해 박리 이격된 압연 코일의 말단부 절단 시 압연 코일의 유동을 방지하기 위해 상기 압연 코일의 말단부 표면을 후방측으로 가압하는 핀치롤러와, 상기 백플레이트 전방측에 구비되어 압연 코일의 말단부를 절단하여 시편을 채취하는 플라즈마커터를 포함하는 시편채취부; 시편 채취후 코일 재권취시 코일의 양 측면을 가압하여, 코일 양 측면을 편평하게 정리하는 코일정리부;를 포함하며, 상기 시편채취부는 상기 유닛프레임에 지지되어, 유닛프레임의 수평 이동에 따라 상기 코일장착부에 장착된 압연 코일에 접근하거나 압연 코일로부터 멀어지도록 수평 이동되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 코일장착부는, 롤 형태로 권취된 압연 코일이 삽입 장착되는 회전체로서, 동력에 의해 정역회전되어 압연 코일을 권취 및 권출하는 상기 페이오프릴과; 상기 페이오프릴의 회전축을 하방으로부터 회전가능하게 지지하는 아웃보드서포트와; 코일이 안정적으로 권취 및 권출되도록 코일 선단부의 탄성을 제어하는 스너버롤과; 상기 페이오프릴에 권취된 코일을 상방으로부터 가압하여 코일이 임의적으로 풀리지 않도록 하는 프레스롤러와; 상기 프레스롤러의 일측에 구비되어 페이오프릴에 권취된 코일의 말단부를 감지하는 센서를 포함한다.

그리고, 상기 프레스롤러는, 양단이 베어링에 의해 회전가능하게 지지되고, 상기 베어링은 롤러브라켓에 고정 결합되며, 상기 롤러브라켓은 어퍼프레임에 고정 장착되는 가압실린더에 결합되어, 가압실린더의 작동에 따라 상하 수직 이동된다.

그리고, 상기 유닛프레임은, 수평프레임과 수평프레임의 좌우 양측에서 하방으로 연장 형성되는 수직프레임으로 구성되며, 좌우 양측 수직프레임 사이에는 전방측으로 경사지게 형성되어 필러에 의해 이격되어 권출되는 코일의 말단부가 하방을 향하여 진행하도록 유도하는 코일가이드플레이트가 구비된다.

그리고, 상기 유닛프레임이송수단은, 상기 어퍼프레임의 전방 하부면에 고정 결합되는 유압실린더이며, 상기 유압실린더의 실린더로드는 유닛프레임의 상부 중앙에 고정 결합된다.

그리고, 상기 유닛프레임과 미들프레임 사이에는 마찰을 최소화하기 위해 라이너가 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 필러는, 상방을 향하는 선단이 뾰족한 첨예부로 구성되며, 외측에 경사면이 형성되고, 선단 첨예부가 압연 코일의 최외곽 말단부와 하층 압연 코일 표면 사이에 삽입되어, 압연 코일의 최외곽 말단부를 박리 이격시키는 나이프; 상기 나이프를 하방으로부터 지지하는 원통형 축부재로서, 좌우 양측에 회동축이 구비된 필러홀더; 상기 필러홀더의 좌우 양측 회동축 외주면을 덮어 회동축을 회전가능하게 지지하며, 상기 유닛프레임에 고정 결합되는 환형 커버; 상기 필러홀더의 회동축 말단부 외주면에 삽입 고정되는 제1관체; 상기 제1관체 외주면에 돌출 형성되는 필러스윙암; 상기 유닛프레임에 고정 설치되고, 실린더로드가 상기 필러스윙암의 말단에 연결되어, 팽창 및 수축에 따라 상기 나이프와 필러홀더를 회동축을 중심으로 회전시키는 필러스윙실린더를 포함한다.

그리고, 상기 백플레이트는 필러의 회동축에 결합되어 전후방으로 회동가능하게 지지되되, 상기 필러(310)의 회동축(313) 외주면에는 제2관체(323)가 회동축(313)으로부터 상대 회전 가능하게 결합되고, 상기 제2관체(323)의 외주면에는 전방측 으로는 제1백플레이트스윙암(325a)이 돌출되고, 하측으로는 제2백플레이트스윙암(325b)이 돌출 형성되며, 상기 제1백플레이트스윙암(325a)의 말단에는 백플레이트스윙실린더(326)가 연결되되, 상기 제1백플레이트스윙암(325a)은 상기 백플레이트스윙실린더(326)의 실린더로드(327)와 피봇가능하게 연결되고, 상기 백플레이트스윙실린더(326)는 상측에서 유닛프레임(240)에 고정 설치되며, 상기 제2백플레이트스윙암(325b)의 말단에는 백플레이트(320)와 상기 제2백플레이트스윙암(325b)을 연결하는 연결암(324)이 고정 결합되어, 백플레이트가 상기 백플레이트스윙실린더의 팽창 및 수축에 따라 전후방으로 회동된다.

그리고, 상기 백플레이트는, 중공의 납작한 직육면체 함체로 구성되며, 전면에는 플라즈마커터로 코일 절단시 발생하는 가스를 흡입하는 가스흡입구가 형성되고, 측면에는 가스흡입구를 통하여 흡입된 가스를 외부로 배출하기 위한 가스배출관이 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 핀치롤러는 좌우 양측에서 롤러장착브라켓에 회전가능하게 장착되고, 상기 롤러장착브라켓의 상부 말단은 샤프트의 외주면에 고정 결합되며, 상기 샤프트는 좌우 양측 말단이 상기 유닛프레임에 고정 결합되는 베어링에 의해 회전가능하게 지지되고, 상기 샤프트의 상부 외주면에는 롤러스윙암이 돌출 형성되며, 상기 롤러스윙암의 말단부는 롤러스윙실린더의 실린더로드와 피봇 가능하게 연결되고, 상기 롤러스윙실린더는 상측에서 유닛프레임에 고정 설치되되 전방 하측을 향하여 경사지게 배치되어, 상기 롤러스윙실린더의 팽창 및 수축에 따라 상기 핀치롤러가 전후방으로 회동된다.

그리고, 상기 플라즈마커터는 상부에서 상기 유닛프레임에 고정 결합되는 로봇암에 장착되는 것이 바람직하며, 상기 로봇암은 6축 수직 다관절 로봇암인 것이 바람직하다.

한편, 상기 시편이송수단은, 상기 수직서포트 내측 바닥면 좌우 양측에 형성되는 레일과; 하부에 상기 레일에 안착되어 회전되는 휠이 구비되어, 상기 플라즈마커터에 의해 코일 시편 절단시 하방으로 낙하되는 코일 시편을 받아 이동하는 샘플링카와; 상기 샘플링카를 레일 상에서 수평 이동시키는 구동부를 포함한다.

여기서, 상기 구동부는, 모터와; 상기 샘플링카의 휠에 관통 결합되고 좌우 양측에서 샘플링카의 저면에 결합된 베어링에 의해 회전가능하게 지지되는 구동축과; 상기 구동축의 말단 및 상기 모터의 축에 각각 구비되는 스프로켓과; 상기 각 스프로켓을 상호 연결하는 체인을 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 코일정리부는, 상기 코일장착부에 장착된 코일의 좌우 양측을 각각 가압하는 제1사이드가이드 및 제2사이드가이드를 포함하되, 상기 제1사이드가이드 및 제2사이드가이드는, 상기 코일장착부에 장착된 코일의 좌우 양측을 각각 가압하는 가이드플레이트와; 상기 가이드플레이트를 수평 방향으로 이동시키는 수평실린더를 포함한다.

여기서, 상기 제1사이드가이드는, 상기 수평실린더가 고정 설치되는 실린더브라켓과; 상기 어퍼프레임 상부면에 고정 결합되고, 실린더로드가 상기 실린더브라켓에 결합되어, 상기 실린더브라켓 및 수평실린더 그리고 가이드플레이트를 수직으로 상하 이동시키는 수직실린더를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 압연 코일 시편 채취 장치는, 상기 플라즈마커터에 의해 절단된 스크랩을 회수하여 반출하는 스크랩회수부를 더 포함하되, 상기 스크랩회수부는, 시편채취부의 하부 바닥면에 형성되는 회수홀과; 상기 회수홀의 하방으로 경사지게 형성된 슈트와; 상기 슈트의 하부에 구비되어 상기 회수홀 및 슈트를 통하여 하방으로 배출 전달되는 스크랩이 안치되는 스크랩박스와; 모터 작동에 따라 수평 이동되어 상기 스크랩박스를 반출하는 스크랩카를 포함한다.

그리고, 상기 스크랩카의 상부 가장자리에는 상기 스크랩박스의 이탈을 방지하기 위한 스토퍼가 구비되되, 상기 스토퍼는 스크랩박스의 측면에 형성된 홈에 삽입되어 스크랩박스를 고정 지지하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 코일정리장치와 시편채취장치를 일원화시켜 장치를 보다 간략화함으로써 점유 공간을 절약할 수 있으며, 커터를 다관절 로봇암에 장착함으로써 작업자의 제어가 용이하고 절단 범위를 확대할 수 있으며, 정밀한 절단이 가능하다. 또한, 코일 말단부의 이격과 재권취시 코일의 손상을 최소화하고, 플라즈마 절단시 발생되는 가스를 흡입하여 외부로 배출시킴으로써 작업 환경을 개선하고 작업자의 안전을 도모할 수 있는 장점을 갖는다.

도 1 은 종래 시편 채취 장치의 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 시편 채취 장치의 사시도,
도 3 은 본 발명에 따른 시편 채취 장치의 코일장착부 및 코일정리부가 도시된 일부 후방 사시도,
도 4 는 본 발명에 따른 시편 채취 장치의 전방 부분 사시도,
도 5 는 본 발명에 따른 시편 채취 장치의 시편채취부 후방 사시도,
도 6 은 본 발명에 따른 시편 채취 장치의 시편채취부 측면도,
도 7 은 시편채취부의 필러 구성 및 작동 상태가 도시된 측면도,
도 8 은 시편채취부의 백플레이트 구성 및 작동 상태가 도시된 측면도,
도 9 는 시편채취부의 핀치롤러 정면도,
도 10 은 핀치롤러의 구성 및 작동 상태가 도시된 측면도,
도 11 은 본 발명에 따른 코일정리부의 상방 사시도,
도 12 는 본 발명에 따른 코일장착부 및 코일정리부의 후방 사시도,
도 13 은 본 발명에 따른 코일정리부의 배면도,
도 14 는 본 발명에 따른 유닛프레임의 수평 이동 작동 상태도,
도 15 는 본 발명에 따른 필러의 작동 상태도,
도 16 은 본 발명에 따른 핀치롤러의 작동 상태도,
도 17 은 본 발명에 따른 코일정리부의 작동 상태도이다.

이하, 본 발명에 따른 시편 채취 장치의 구체적인 구성과 작동 관계를 첨부된 도면과 바람직한 실시예를 참조로 상세히 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시편 채취 장치는, 코일장착부(100), 프레임부(200), 시편채취부(300), 스크랩회수부(400), 코일정리부(500)를 포함한다.

상기 코일장착부(100)는 롤 형태로 권취된 압연 코일을 회전가능하게 거치 장착하고, 장착된 압연 코일을 권취 및 권출시키는 부분으로, 도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 페이오프릴(110)과 아웃보드서포트(120), 스너버롤(130) 및 프레스롤러(140)를 포함한다.

상기 페이오프릴(110)은 롤 형태로 권취된 압연 코일이 삽입 장착되는 회전체로서, 동력에 의해 정역회전되어 압연 코일을 권취 및 권출한다. 그리고, 상기 아웃보드서포트(120)는 상기 페이오프릴(110)의 회전축을 하방으로부터 회전가능하게 지지하며, 스너버롤(130)은 코일 선단부의 탄성을 제어하여 코일이 안정적으로 권취 및 권출되도록 보조한다. 이러한 페이오프릴(110)과 아웃보드서포트(120), 그리고 스너버롤(130)은 코일 권취기에 통상적으로 사용되는 공지된 구성으로서, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 프레스롤러(140)는 페이오프릴(110)에 권취된 코일을 상방으로부터 가압하여 코일이 임의적으로 풀리지 않도록 하는 것으로, 양단이 베어링(142)에 의해 회전가능하게 지지되고, 상기 베어링(142)은 롤러브라켓(144)에 고정 결합되며, 상기 롤러브라켓(144)은 후술하는 어퍼프레임(210)에 고정 장착되는 가압실린더(146)에 결합되어, 가압실린더(146)의 작동에 따라 롤러브라켓(144) 및 여기에 장착된 프레스롤러(140)가 상하 수직 이동됨으로써, 코일의 가압 및 해제 작동이 수행된다.

상기 프레스롤러(140)의 일측에는 센서(미도시)가 구비된다. 상기 센서는 페이오프릴(110)에 권취된 코일의 말단부를 감지하여 컨트롤러(미도시)로 감지신호를 전송한다. 컨트롤러는 센서의 감지신호를 전달받고, 페이오프릴(110)의 회전각을 감지하여 코일이 미리 정해진 길이 만큼 권출된 경우 페이오프릴(110)의 회전을 멈추도록 제어함으로써, 코일이 일정한 크기로 절단될 수 있도록 한다. 보다 구체적인 코일 시편 절단 방법에 대하여는 후술하기로 한다.

프레임부(200)는 후술하는 시편채취부(300)와 코일정리부(500)의 각 구성요소들을 고정 지지하는 부분으로, 도 2, 도 4 및 도 6 에 도시된 바와 같이, 어퍼프레임(210), 미들프레임(220), 수직서포트(230), 유닛프레임(240) 및 유닛프레임이송수단(250)을 포함한다.

어퍼프레임(210)은, 시편채취부(300)의 상부에 구비되되, 대체로 편평한 사각 프레임으로 구성되며, 내측에는 후술하는 프레스롤러(140) 및 사이드가이드를 장착 지지하기 위한 다수개의 가로대가 구비되어, 시편채취부(300) 및 코일정리부(500)의 각 구성요소들을 상방으로부터 지지한다.

미들프레임(220)은 어퍼프레임(210)의 하부 전방측 좌우 양측에 고정 결합되는 프레임으로써, 후술하는 시편채취장치의 유닛프레임(240)을 수평이동 가능하게 지지하되, 도 4 에 도시된 바와 같이, 내측에 대체로'ㄷ'자 형상의 요홈이 형성되어, 전체적으로 'I'자형 단면을 갖도록 구성되며, 외측에는 강도 보강을 위해 수직으로 다수개의 리브가 형성되어 있다. 상기 미들프레임(220)과 유닛프레임(240)의 결합 관계는 후술하기로 한다.

수직서포트(230)는 어퍼프레임(210) 및 미들프레임(220)을 지면으로부터 일정한 높이로 지지 고정하는 기둥으로서, 상기 어퍼프레임(210)의 하부 전방측 및 후방측에 좌우로 하나씩 설치되어, 어퍼프레임(210)과 미들프레임(220)을 유동없이 안정적으로 지지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

유닛프레임(240)은 후술하는 시편채취부(300)의 각 구성요소들을 상방으로부터 지지하는 프레임으로서, 시편채취부(300)의 구성요소들을 지지할 수 있다면 그 구조에는 특별한 제한이 없으나, 대체로, 하나의 수평프레임(242)과, 수평프레임(242)의 좌우 양측에서 하방으로 연장 형성되는 수직프레임(244)으로 구성되어, 전체적으로'ㅠ'자 형상으로 구성된다. 그리고, 도 4, 도 5 및 도 6 에 도시된 바와 같이, 좌우 양측 수직프레임(244) 사이에는 전방측으로 경사지게 형성된 코일가이드플레이트(246)가 구비된다. 상기 코일가이드플레이트(246)는 후술하는 필러(310)에 의해 말단부가 이격되어 권출되는 코일의 전방에 설치되어 코일 말단부가 하방을 향하여 진행하도록 유도(도 6 참조)하는 판부재이다. 상기 코일가이드플레이트(246)의 하부 중앙에는 후술하는 핀치롤러(330)가 코일의 전면측을 가압할 수 있도록 개구부(246a)가 형성되며, 상기 개구부(246a) 상측에는 후술하는 핀치롤러(330)의 베어링(331)이 고정 결합된다.

이 밖에도 상기 유닛프레임(240)은 필요에 따라 기타 브라켓 및 리브 등을 구비하여 시편채취부(300)의 각 구성요소들을 효과적으로 지지할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 유닛프레임(240)은 좌우 양측면이 좌우 미들프레임(220) 내측에 형성된 홈에 삽입된 상태에서 유닛프레임이송수단(250)에 의해 전후방측으로 슬라이딩 가능하게 구성되어 코일장착부(100)에 장착된 압연 코일에 접근하거나 그로부터 멀어지도록 수평 이동된다. 이를 위해, 도 4 및 도 6 에 도시된 바와 같이, 상기 유닛프레임이송수단(250)은 어퍼프레임(210)의 전방 하부면에 고정 결합되는 유압실린더(252)로서, 상기 유압실린더(252)의 실린더로드(252a)는 유닛프레임(240)의 상부 중앙에 고정 결합된다. 이러한 구성을 통하여, 코일 시편의 채취시 유압실린더(252)가 팽창하여 유닛프레임(240)이 후방측으로 슬라이딩 이동됨으로써 유닛프레임(240)에 장착되는 후술하는 필러(310), 핀치롤러(330) 및 플라즈마커터(340) 등 시편채취부(300)가 롤 형상으로 권취된 압연 코일 측으로 접근 이동하게 되는 것이다. 그리고, 시편의 채취가 완료되면 유압실린더(252)가 수축하여 시편채취부(300)가 원위치로 복귀된다.

한편, 도 4 의 원 내부에 도시된 바와 같이, 상기 유닛프레임(240)의 측면과 미들프레임(220) 사이에는 마찰을 줄이기 위해 라이너(254)가 구비되는 것이 바람직하며, 상기 라이너(254)는 'ㄷ'자 형상으로 절곡되어 미들프레임(220) 내측의 홈에 안착된 상태에서 유닛프레임(240)의 측면 및 상하 모서리 부분을 덮도록 구성되거나, 유닛프레임(240)이 측면 및 상하면에 개별적으로 부착 고정될 수도 있다. 그리고, 상기 라이너(254)의 표면에는 마찰을 최소화하기 위해 구리스가 도포되는 것이 바람직하다.

시편채취부(300)는 코일장착부(100)(구체적으로, 페이오프릴(110))에 장착된 압연 코일의 단부를 미리 정해진 일정한 크기로 절단하여 시편을 채취하는 부분으로, 도 2, 도 4 내지 도 6 에 도시된 바와 같이, 필러(310), 백플레이트(320), 핀치롤러(330), 플라즈마커터(340) 및 시편이송수단(350)을 포함한다.

필러(310)는 롤 형태로 권취된 압연 코일의 전방 하측에 구비되고, 압연 코일의 말단부를 박리 이격시켜 스크랩 절단 및 시편 채취가 가능하도록 하는 부분으로, 도 5 에 도시된 바와 같이, 나이프(311), 필러홀더(312), 커버(314), 제1관체(315), 필러스윙암(316), 필러스윙실린더(317)를 포함한다.

상기 나이프(311)는 상방을 향하는 선단이 뾰족한 첨예부로 구성되며, 외측에 경사면이 형성되고, 선단 첨예부가 하층 압연 코일 표면과 코일 최외곽 말단부 사이에 삽입됨에 따라, 압연 코일의 최외곽 말단부가 선단 외측의 경사면을 타고 올라 박리 이격되도록 한다. 상기 나이프(311)는 압연 코일의 너비에 상응하는 크기의 너비를 갖도록 구성되며, 후술하는 필러홀더(312) 외주면에 장착된다.

상기 나이프(311)의 하부에는 필러홀더(312)가 구비된다. 상기 필러홀더(312)는, 도 5 및 도 6 에 도시된 바와 같이, 상기 나이프(311)가 장착되는 원통형 축부재로서, 상부 외주면에 형성된 돌기에 나이프(311)가 장착된다. 상기 나이프(311)는 하부 일측에 홈이 형성되고, 상기 홈에 필러홀더(312)의 돌기가 맞대어진 상태에서 볼트 등의 체결수단에 의해 고정 결합된다. 상기 나이프(311)는 코일의 말단부 박리 이격을 보다 용이하게 하기 위해, 선단 첨예부가 수직선을 기준으로 후방측으로 소정 각도 경사지게 돌출 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 필러홀더(312)는 좌우 양측에 회동축(313)이 구비된다. 상기 회동축(313)은 필러홀더(312)의 직경보다 작은 직경을 갖는 원통형 축부재이다. 상기 회동축(313)은 후술하는 바와 같이, 필러(310)의 나이프(311)를 회전시키기 위한 회전 중심 축으로 작용한다. 상기 회동축(313)은 외주면이 반분된 환형 커버(314)에 의해 덮여지며, 상기 커버(314)에 회전가능하게 지지된다. 그리고, 상기 커버(314)는 유닛프레임(240), 상세하게는 유닛프레임(240)의 수직프레임(244)에 고정 설치되어 나이프(311)와 필러홀더(312), 그리고 회동축(313)이 일체로 유닛프레임(240)에 지지되도록 한다.

상기 필러(310)의 나이프(311)는 전후방으로 회전되도록 구성된다. 이를 위해, 상기 필러홀더(312) 양측에 돌출 형성된 회동축(313) 말단부 외주면에는 제1관체(315)가 삽입되고, 상기 제1관체(315) 외주면에는 필러스윙암(316)이 돌출 형성되며, 상기 필러스윙암(316)의 말단에는 필러스윙실린더(317)가 연결된다. 상기 제1관체(315)는 키(미도시)에 의해 회동축(313)과 고정 결합되고, 필러스윙암(316)은 말단부가 필러스윙실린더(317)의 실린더로드(318)와 힌지축에 의해 피봇 가능하도록 관절 연결된다. 그리고, 상기 필러스윙실린더(317)는 상측에서 후술하는 유닛프레임(240)에 고정 설치되며, 실린더로드는 상기 필러스윙암(316)을 향하도록 하향 배치되어 있다.

이러한 구성을 통하여, 도 7 에 도시된 바와 같이, 최초 필러스윙실린더(317)가 수축된 상태에서는 나이프(311)가 압연 코일(C) 표면에 접촉되고, 페이오프릴(110)의 권출 작용에 의해 나이프(311)가 압연 코일 표면과 코일 말단부 사이로 파고들어, 코일 말단부가 박리된다. 그 다음, 필러스윙실린더(317)의 팽창 작동에 따라, 필러스윙암(316)이 하방으로 가압 회동되어 제1관체(315)와 회동축(313) 그리고 상기 회동축(313)과 결합된 필러홀더(312)가 회전되어, 상기 필러홀더(312) 외주면에 장착된 나이프(311)가 전방측으로 회전 이동됨으로써 박리된 압연 코일 말단부가 코일 표면으로부터 보다 멀리 이격되는 것이다.

한편, 상기 필러(310)의 하방에는 백플레이트(320)가 구비된다. 상기 백플레이트(320)는 후술하는 플라즈마커터(340)에 의해 절단 채취될 코일의 말단부 하층에 위치되는 코일 표면을 가로막아 시편 절단 채취시 발생하는 불꽃으로부터 코일 표면을 보호하고 발생되는 가스를 흡입하여 외부로 배출하는 수단이다.

도 4 에 도시된 바와 같이, 상기 백플레이트(320)는 속이 빈 중공의 납작한 직육면체 함체로서, 전면에는 플라즈마커터(340)로 코일 절단시 발생하는 가스를 흡입하는 가스흡입구(321)가 형성되고, 측면(바람직하게는 좌우 양측)에는 가스흡입구(321)를 통하여 흡입된 가스를 외부로 배출하기 위한 가스배출관(322)이 구비된다.

상기 백플레이트(320)는, 도 5 에 도시된 바와 같이, 상기 필러(310)의 회동축(313)에 결합 지지되며, 전후방으로 회동가능하게 구성된다. 이를 위해, 상기 필러(310)의 회동축(313) 외주면에는 제2관체(323)가 회동축(313)으로부터 상대 회전 가능하게 결합된다. 상기 제2관체(323)의 외주면에는 전방측 수평방향으로는 제1백플레이트스윙암(325a)이 구비되고, 하측 수직방향으로는 제2백플레이트스윙암(325b)이 돌출 형성된다. 상기 제1백플레이트스윙암(325a)의 말단에는 백플레이트스윙실린더(326)가 연결되되, 상기 제1백플레이트스윙암(325a)은 상기 백플레이트스윙실린더(326)의 실린더로드(327)와 힌지축에 의해 피봇가능하게 관절 연결된다. 그리고, 상기 백플레이트스윙실린더(326)는 상측에서 유닛프레임(240)에 고정 설치되며, 실린더로드(327)는 상기 백플레이트스윙암(325)을 향하도록 하향 배치되어 있다. 또한, 상기 제2백플레이트스윙암(325b)의 말단에는 백플레이트(320)와 상기 제2백플레이트스윙암(325b)을 연결하는 연결암(324)이 고정 결합된다. 구체적으로, 상기 제2백플레이트스윙암(325b)의 말단부에는 결합홈(325c)이 형성되고, 상기 결합홈(325c)에 연결암(324)의 일단이 결합된 후 키(미도시)에 의해 고정되고, 상기 연결암(324)의 타단은 백플레이트(320)의 측면에 용접 또는 체결구로 고정 결합된다.

이러한 구성을 통하여, 도 8 에 도시된 바와 같이, 최초 백플레이트스윙실린더(326)가 수축된 상태에서는 백플레이트(320)가 수직으로 배치되어 있다가, 백플레이트스윙실린더(326)의 팽창 작동에 따라, 제1백플레이트스윙암(325a)이 하방으로 가압 회동되어 제2관체(323)가 회동축(313)에 대하여 상대 회전되고, 이에 따라, 상기 제2백플레이트스윙암(325b)이 후방측으로 회동되며, 상기 제2백플레이트스윙암(325b)와 연결암(324)에 의해 연결된 백플레이트(320)가 후방측으로 회동된다.

이와 같이, 상기 백플레이트(320)가 회동됨으로써, 페이오프릴(110)의 권출 작동시 코일 말단부의 진행 경로가 확보됨과 아울러, 백플레이트(320)가 코일 면에 근접 배치되어 코일 표면을 가로막음으로써 코일의 손상을 효과적으로 방지할 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 4 에 도시된 바와 같이, 시편채취부(300)의 전방측, 보다 구체적으로는 필러(310)의 전방측에는 핀치롤러(330)가 구비된다. 상기 핀치롤러(330)는 필러(310)에 의해 박리 이격된 압연 코일의 말단부 절단 시 압연 코일의 유동을 방지하기 위해, 상기 압연 코일의 말단부 표면을 후방측으로 가압하는 수단이다.

상기 핀치롤러(330)는 코일 말단부의 가압 및 가압 해제를 위해 전후방측으로 회동 작동된다. 이를 위해, 도 4 및 도 9 에 도시된 바와 같이, 상기 핀치롤러(330)는 좌우 양측에서 롤러장착브라켓(335)에 회전가능하게 장착되고, 상기 롤러장착브라켓(335)의 상부 말단은 샤프트(332)의 외주면에 고정 결합된다. 상기 샤프트(332)는 좌우 양측 말단이 유닛프레임(240)에 결합된 코일가이드플레이트(246) 전면에 고정 결합되는 베어링(331)에 의해 회전가능하게 지지된다. 그리고, 상기 샤프트(332)의 상부 외주면에는 롤러스윙암(336)이 돌출 형성되고, 상기 롤러스윙암(336)의 말단부는 롤러스윙실린더(337)의 실린더로드(338)와 힌지축에 의해 피봇 가능하도록 관절 연결된다. 그리고, 상기 롤러스윙실린더(337)는 상측에서 유닛프레임(240)에 고정 설치되되 핀치롤러(330)를 전후방으로 회동시킬 수 있도록 전방 하측을 향하여 경사지게 배치된다.

한편, 위에서는 상기 샤프트(332)가 단일축 형태로 구성되는 것으로 설명하였으나, 도 9 에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트(332) 외주면에 별도의 수평관체(333)를 구비하고, 부싱(334)에 의해 상기 수평관체(333)를 샤프트(332)와 고정 결합하여 수평관체(333)가 샤프트(332)와 함께 회전되도록 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 롤러장착브라켓(335) 및 롤러스윙암(336)은 수평관체(333)의 외주면에 결합된다.

이러한 구성을 통하여, 도 10 에 도시된 바와 같이, 최초, 롤러스윙실린더(337)가 수축된 상태에서는 롤러장착브라켓(335)이 수직으로 배치되어 있다가, 롤러스윙실린더(337)의 팽창에 따라, 롤러스윙암(336)이 전방측으로 가압 회전되고, 여기에 결합된 샤프트(332)가 베어링(331)에 의해 지지되면서 회전되어, 상기 샤프트(332)에 결합된 롤러장착브라켓(335) 및 여기에 결합된 핀치롤러(330)가 후방측을 향하여 회동된다. 이에 따라, 핀치롤러(330)가 필러(310)에 의해 박리 이격된 코일 표면을 가압함으로써 코일이 필러홀더(312) 외주면과 핀치롤러(330) 사이에서 유동없이 지지된다.

한편, 도 2 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 상기 백플레이트(320)의 전방측에는 플라즈마커터(340)가 구비된다. 플라즈마커터(340)는 전기에너지로 플라즈마를 일으켜 모재를 절단하는 커터로서, 최초 플라즈마 발생시에는 높은 에너지가 필요하지만 한번 플라즈마가 발생된 후에는 자체 열에너지에 의해 절단이 수행되므로 효율이 우수하며, 고온에서 절단이 이루어지기는 하나 짧은 시간에 절단이 이루어지기 때문에 모재의 열전도를 차단하여 발열을 줄임으로써 냉각이나 변형을 방지할 수 있는 장점을 갖는다.

상기 플라즈마커터(340)는 자동 제어가 가능하도록 로봇암(342)에 결합된다. 상기 로봇암(342)은 6축 수직 다관절 로봇암으로써 넓은 범위에 걸쳐 정밀한 위치 조정이 가능하여, 코일 시편의 정밀한 절단이 가능하고 절단 작업 범위가 확장할 수 있다. 상기 로봇암(342)은 상부에서 유닛프레임(240)에 고정 결합되며, 외부에 별도로 구비된 컨트롤러에 의해 미리 정해진 경로와 시간을 토대로 자동으로 작동되거나, 작업자가 직접 컨트롤러를 제어하여 수동으로 절단 작업을 수행할 수 있도록 구성될 수 있다.

한편, 플라즈마커터(340)에 의해 절단된 코일 시편은 시편이송수단(350)에 의해 반출된다. 상기 시편이송수단(350)은, 도 2 에 도시된 바와 같이, 샘플링카(351), 레일(353) 및 구동부(354)를 포함한다.

상기 샘플링카(351)는 플라즈마커터(340)에 의해 코일 시편 절단시 하방으로 낙하되는 코일 시편을 받아 이동시키는 부분으로, 대체로 사각형 판체로 구성되되, 가장자리에는 안치된 시편의 이탈을 방지하기 위한 단턱이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 샘플링카(351)는 수직서포트(230) 내측 바닥면에 형성된 레일(353)에 안착된 상태에서 레일(353)을 따라 슬라이딩 이동 가능하게 구성되며, 이를 위해, 상기 샘플링카(351)의 저면에는 상기 레일(353)에 안착되어 회전되는 휠(352)과, 상기 휠(352)을 회전시키는 구동부(354)를 포함한다.

도 2 의 원 안에는 상기 샘플링카(351)의 휠(352) 및 구동부(354) 구성이 도시된다. 상기 구동부(354)는 구동축(355), 모터(357), 스프로켓(358), 체인(359)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 상기 휠(352)은 구동축(355)에 관통되어 고정 결합되고, 상기 구동축(355)은 휠(352)의 좌우 양측에서 샘플링카(351)의 저면에 결합된 베어링(356)에 의해 회전가능하게 지지된다. 그리고, 상기 구동축(355)의 말단 및 모터(357)의 축에는 스프로켓(358)이 구비되고, 상기 스프로켓(358)에 체인(359)이 맞물려 모터(357)의 동력이 구동축(355)에 전달된다. 이와 같은 구성을 통하여, 모터(357)가 회전되면 체인(359)이 무한 궤도 운동하여 구동축(355)이 회전하게 됨으로써, 구동축(355)에 결합된 휠(352)이 회전되어 샘플링카(351)가 레일(353)을 타고 이동되는 것이다.

상기 샘플링카(351)는 별도의 프로그램 및 컨트롤러에 의해, 시편 채취 작업 개시시에는 자동으로 시편채취부(300) 측으로 이동하고, 시편 채취 작업 종료시 자동으로 원위치로 복귀되도록 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 시편채취장치는 스크랩회수부(400)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 압연 코일의 시편 채취를 위해 코일을 절단하는 경우, 말단부 절단면이 파형으로 고르지 못하거나 버어(burr) 등이 발생할 수가 있는데, 이를 제거하여야 깨끗한 시편이 얻어질 수 있다. 이에 따라, 시편 채취전에 고르지 못한 코일 말단부를 절단하는 작업이 요구되는 바, 이와 같이, 절단된 부분을 스크랩이라 한다. 상기 스크랩회수부(400)는 절단된 스크랩을 회수하여 반출하는 수단이다.

상기 스크랩회수부(400)는, 도 2 에 도시된 바와 같이, 시편채취부(300)의 하부에 구비되되, 시편채취부(300)의 하부 바닥면에 회수홀(410)이 형성되고, 회수홀(410)에는 하방으로 경사지게 형성된 슈트(420)가 연결되며, 상기 슈트(420)의 하부에는 스크랩박스(430)가 구비된다. 이러한 구성을 통하여, 플라즈마커터(340)에 의해 절단된 스크랩은 회수홀(410)을 통하여 하방으로 배출되고, 슈트(420)를 타고 하강하여 스크랩박스(430)에 안치된다. 그리고, 상기 스크랩박스(430)의 하부에는 모터 작동에 따라 수평 이동되는 스크랩카(440)가 구비되어 스크랩박스(430)를 반출한다. 상기 스크랩카(440)는 샘플링카(351)와 동일한 방식으로 하부 레일(444)을 따라 자동으로 수평 이동 가능하게 구성되며, 스크랩카(440)의 상부 가장자리에는 상기 스크랩박스(430)의 이탈을 방지하기 위한 스토퍼(442)가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 스토퍼(442)는 스크랩박스(430)의 측면에 형성된 홈에 삽입되어 스크랩박스(430)를 고정 지지함으로써, 스크랩카(440)의 이동시에도 스크랩박스(430)가 유동 및 이탈없이 안정적으로 안착될 수 있도록 한다.

한편, 압연 코일을 권출하여 시편 채취후 페이오프릴(110)을 이용하여 코일 재권취시, 각 층 코일의 배치가 서로 달라지면서 권취된 전체 코일의 양 측면에 불규칙적인 요철이 생기게 된다. 이에, 본 발명에 따른 시편채취장치는 코일정리부(500)를 추가로 포함하여, 코일 재권취시 코일의 양 측면을 가압하여 편평하게 함으로써 요철면을 정리하여 코일이 가지런히 권취될 수 있도록 한다.

상기 코일정리부(500)는, 도 11 내지 도 13 에 도시된 바와 같이, 제1사이드가이드(510) 및 제2사이드가이드(520)를 포함한다.

상기 제1사이드가이드(510)와 제2사이드가이드(520)는 페이오프릴(110)에 권취된 코일의 좌우 양측면을 가압하여 가이드함으로써 코일 측면의 요철을 정리하는 부분으로, 공히, 수평실린더(511,521)와 가이드플레이트(512,522)를 포함한다. 상기 수평실린더(511,521)는 유압 또는 공압에 의해 상기 가이드플레이트(512,522)를 수평 방향으로 이동시키며, 상기 가이드플레이트(512,522)는 상기 수평실린더(511,521)의 실린더로드에 결합되고 전면이 코일의 측면을 향하도록 수직으로 배치된다. 상기 수평실린더(511,521)는 실린더브라켓(513,523)에 고정 설치되고, 상기 가이드플레이트(512,522)의 후면에는 상기 실린더브라켓(513,523)을 관통하는 수평가이드포스트(514,524)가 구비되어, 상기 가이드플레이트(512,522)가 안정적으로 수평 이동된다.

여기서, 상기 제1사이드가이드(510)는 페이오프릴(110)의 일측 상부에 설치되고, 수직으로 상하 이동 가능하게 구성된다. 이를 위해, 도 11 에 도시된 바와 같이, 상기 어퍼프레임(210) 상부면에는 수직실린더(515)가 고정 결합되고, 상기 수직실린더(515)의 실린더로드는 상기 실린더브라켓(513)에 결합된다. 이러한 구성을 통하여, 상기 수직실린더(515)의 팽창 수축에 따라 실린더브라켓(513) 및 여기에 장착된 가이드플레이트(512)와 수평실린더(511)가 수직으로 상하 이동된다.

상기 수직실린더(515)는, 도 11 에 도시된 바와 같이, 어퍼프레임(210) 상부면에 고정 결합되는 홀더(517)에 관통 결합되어 어퍼프레임(210)에 고정 지지된다. 한편, 상기 홀더(517)에는 수직가이드포스트(516)가 관통 설치되되, 상기 수직가이드포스트(516)의 하부 말단부는 상기 실린더브라켓(513)에 고정 결합되어 수직실린더(515)에 의한 실린더브라켓(513)의 수직 이동을 안정적으로 가이드한다.

한편, 상기 제2사이드가이드(520)는 제1사이드가이드(510)와 동일하게, 수평실린더(521)와 가이드플레이트(522) 및 실린더브라켓(523), 그리고 수평가이드포스트(524)를 포함하되, 도 11 내지 도 13 에 도시된 바와 같이, 상기 제2사이드가이드(520)의 실린더브라켓(523)이 페이오프릴(110)의 구동부(354) 상측에 결합되어 상기 페이오프릴(110)의 일측 직상부에 장착되는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성을 통하여, 코일의 재권취시 제1사이드가이드(510)가 수직실린더(515)의 작동에 따라 수직 하강하여 코일 일측으로 이동한 후, 수평실린더(511)의 작동에 따라 가이드플레이트(512)를 수평 이동시켜 가이드플레이트(512)가 코일의 일측면을 가압하도록 하며, 이와 동시에, 제2사이드가이드(520)의 수평실린더(521) 작동에 따라 가이드플레이트(522)를 수평 이동시켜 가이드플레이트(522)가 코일의 타측면을 가압하도록 함으로써, 코일 측면의 요철을 없애 코일이 가지런하게 재권취 되도록 한다.

지금까지, 본 발명에 따른 시편 채취 장치의 구성에 대하여 설명하였는 바, 이하에서는, 본 발명에 따른 시편 채취 장치의 작동 방법에 대하여 설명하기로 한다.

먼저, 작업자가 컨트롤러의 조작에 따라 시편 채취를 개시하면, 롤 형태로 권취된 압연 코일이 포장라인으로부터 코일카에 의해 코일장착부(100)로 이송된다. 이송된 압연 코일은 페이오프릴(110)에 삽입되고, 아웃보드서포트(120)가 상기 페이오프릴(110)의 축을 회전가능하게 지지하여 압연 코일이 페이오프릴(110)에 삽입된 상태로 안정적으로 지지된다.

그 다음, 페이오프릴(110)이 팽창하여 코일 내부를 고정시키고, 프레스롤러(140)가 가압실린더(146)의 작동에 따라 하강하여 코일의 상부를 가압한다. 이와 동시에, 페이오프릴(110) 측면에 위치한 스너버롤(130)이 코일 측면을 각각 가압함에 따라 코일이 안정적으로 장착된다.

코일 장착이 완료되면, 페이오프릴(110)이 정회전하고(코일이 권취되는 방향으로 회전), 프레스롤러(140) 일측에 구비된 센서가 코일의 말단부를 감지한다. 센서에 의해 코일 말단부가 감지된 후, 페이오프릴(110)은 코일의 말단부가 2시 방향에 위치되도록 미리 정해진 일정 각도 만큼 정회전된다.

도 14 의 (a)에는 이와 같이 코일(C)이 페이오프릴(110)에 장착되고 코일의 말단부가 2시 방향으로 배치된 상태의 모습이 측면도로 도시된다. 이러한 상태에서, 도 14 의 (b)에 도시된 바와 같이, 어퍼프레임(210)에 장착된 유압실린더(252)의 작동에 따라 유닛프레임(240)이 미들프레임(220,도 14의 (b)에는 생략, 도 4 참조) 내측면을 따라 슬라이딩 이동되어 시편채취부(300) 전체가 압연 코일 방향으로 전진한다. 이에 따라, 필러홀더(312)의 후방 외주면이 코일의 전면부 표면에 접촉된다. 이 때, 상기 필러(310)의 나이프(311)는 대체로 상방 수직으로 배치되어 있으며 코일과는 이격된 상태에 있다.

이어서, 도 15 의 (a)에 도시된 바와 같이, 필러스윙실린더(317)를 수축시켜 필러스윙암(316)을 회전시킨다. 그러면, 필러스윙암(316)에 결합된 필러홀더(312)의 회동축(313)이 회전되고, 필러홀더(312) 외주면 상부에 배치된 나이프(311)가 후방측으로 회전되어 코일 전면부 표면에 접촉된다. 그 다음, 페이오프릴(110)을 역회전(코일을 권출하는 방향으로 회전)시키면, 도 15 의 (b) 및 (c) 에 도시된 바와 같이, 코일 말단부가 나이프(311)의 경사면 및 필러홀더(312)의 외주면 곡면을 타고 이동하여 코일 본체면으로부터 이격된다. 이와 동시에, 도 8 에 도시된 바와 같이, 백플레이트스윙실린더(326)를 팽창 작동시켜, 백플레이트(320)가 코일 본체 표면에 밀착되도록 회전시킨다. 이 상태에서, 페이오프릴(110)을 계속 역회전시켜 코일 말단부를 절단할 길이만큼 권출한 후 페이오프릴(110)을 정지시킨다.

페이오프릴(110)이 정지되면, 도 16 에 도시된 바와 같이, 롤러스윙실린더(337)를 팽창 작동시켜 핀치롤러(330)가 이격된 코일의 전면을 눌러주도록 한다. 이에 따라, 상기 이격된 코일은 후방측에서 필러홀더(312)의 외주면에 지지되고 전방측에서 핀치롤러(330)에 의해 가압되어 견고하게 파지 고정된다. 이 때, 샘플링카(351)는 최초 시편채취부(300) 하방에 위치된 상태에서 전방측으로 이동하여, 스크랩이 배출될 회수홀(410)을 개방한다. 그리고, 스크랩을 회수하는 스크랩카(440)는 스크랩을 받기 위해 회수홀(410) 하부에 위치된 스크랩카(440)의 토출구 하부로 이동한다.

이 상태에서, 플라즈마커터(340)가 장착된 다관절 로봇암(342)이 플라즈마커터(340)를 절단 위치로 이동시킨 후, 플라즈마커터(340)의 작동에 따라 스크랩이 절단된다. 절단된 스크랩은 슈트(420)를 통하여 스크랩카(440) 상부에 안치된 스크랩박스(430)에 회수되며, 스크랩카(440)는 레일(444)을 따라 이송되어 외부로 반출된다.

이어서, 샘플링카(351)가 시편을 채취하기 위해 코일 방향으로 전진하고, 로봇암(342)은 다시 필요한 길이 만큼의 시편을 절단한다. 절단된 시편은 샘플링카(351)에 담겨진 후 전방측으로 이동되어 반출된다. 플라즈마커터(340)에 의한 시편 절단시 발생하는 가스는 백플레이트(320)에 형성된 가스흡입구(321)를 통해 흡입되어 백플레이트(320) 내부에 일시 저장된 후 가스배출관(322)을 통하여 외부로 배출된다.

이어서, 페이오프릴(110)은 정회전되어 코일(C)이 재권취되는데, 이 경우, 도 17 의 (a)에 도시된 바와 같이, 코일의 측면에 요철이 생길 수 있다. 따라서, 시편 채취 완료후 코일정리부(500)에 의해 코일 측면의 요철면 정리 작업이 수행된다. 이를 위해, 도 17 의 (b)에 도시된 바와 같이, 어퍼프레임(210)에 장착된 수직실린더가 팽창 작동하여 제1사이드가이드(510)가 코일 측면으로 하강하고, 제1사이드가이드(510) 및 제2사이드가이드(520)의 수평실린더(511,521)가 팽창 작동하여 코일의 양 측면을 가압하여 페이오프릴(110)의 정회전으로 코일을 재권취시 측면 요철면을 판판하게 정리한다.

이러한 방법으로 시편 채취 및 코일 정리 작업이 완료되면, 시편채취부(300) 및 코일정리부(500)는 위에서 설명한 것과 역순으로 작동되어 최초 상태로 복귀된다.

지금까지, 본 발명의 실시예를 기준으로 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적 균등범위까지 포함된다 할 것이다.

100 : 코일장착부
200 : 프레임부
300 : 시편채취부
400 : 스크랩회수부
500 : 코일정리부

Claims (19)

1. 롤 형태로 권취된 압연 코일을 회전가능하게 거치 장착하고, 정역회전에 의해 장착된 압연 코일을 권취 및 권출시키는 코일장착부;
   어퍼프레임과, 상기 어퍼프레임의 하부 전방측 좌우 양측에 고정 결합되되 내측에 요홈이 형성된 미들프레임과, 상기 어퍼프레임 및 미들프레임을 지면으로부터 일정한 높이로 지지 고정하는 수직서포트와, 양단이 상기 좌우 양측 미들프레임의 요홈에 삽입되어 수평 이동 가능하게 구성되는 유닛프레임, 및 상기 유닛프레임을 수평 이동시키는 유닛프레임이송수단을 포함하는 프레임부;
   롤 형태로 권취된 압연 코일의 전방 하측에 구비되고, 압연 코일의 말단부를 박리 이격시키는 필러와, 절단 채취될 코일의 말단부 하층 코일 표면을 가로막아 시편 절단 채취시 발생하는 불꽃으로부터 코일 표면을 보호하고 발생되는 가스를 흡입하여 외부로 배출하는 백플레이트와, 상기 필러에 의해 박리 이격된 압연 코일의 말단부 절단 시 압연 코일의 유동을 방지하기 위해 상기 압연 코일의 말단부 표면을 후방측으로 가압하는 핀치롤러와, 상기 백플레이트 전방측에 구비되어 압연 코일의 말단부를 절단하여 시편을 채취하는 플라즈마커터를 포함하는 시편채취부;
   시편 채취후 코일 재권취시 코일의 양 측면을 가압하여, 코일 양 측면을 편평하게 정리하는 코일정리부;를 포함하며,
   상기 시편채취부는 상기 유닛프레임에 지지되어, 유닛프레임의 수평 이동에 따라 상기 코일장착부에 장착된 압연 코일에 접근하거나 압연 코일로부터 멀어지도록 수평 이동되는 것을 특징으로 하는 압연 코일 시편 채취 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 코일장착부는,
   롤 형태로 권취된 압연 코일이 삽입 장착되는 회전체로서, 동력에 의해 정역회전되어 압연 코일을 권취 및 권출하는 페이오프릴과;
   상기 페이오프릴의 회전축을 하방으로부터 회전가능하게 지지하는 아웃보드서포트와;
   코일이 안정적으로 권취 및 권출되도록 코일 선단부의 탄성을 제어하는 스너버롤과;
   상기 페이오프릴에 권취된 코일을 상방으로부터 가압하여 코일이 임의적으로 풀리지 않도록 하는 프레스롤러와;
   상기 프레스롤러의 일측에 구비되어 페이오프릴에 권취된 코일의 말단부를 감지하는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 코일 시편 채취 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 프레스롤러는,
   양단이 베어링에 의해 회전가능하게 지지되고, 상기 베어링은 롤러브라켓에 고정 결합되며, 상기 롤러브라켓은 어퍼프레임에 고정 장착되는 가압실린더에 결합되어, 가압실린더의 작동에 따라 상하 수직 이동되는 것을 특징으로 하는 압연 코일 시편 채취 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 유닛프레임은,
   수평프레임과 수평프레임의 좌우 양측에서 하방으로 연장 형성되는 수직프레임으로 구성되며, 좌우 양측 수직프레임 사이에는 전방측으로 경사지게 형성되어 필러에 의해 이격되어 권출되는 코일의 말단부가 하방을 향하여 진행하도록 유도하는 코일가이드플레이트가 구비되는 것을 특징으로 하는 압연 코일 시편 채취 장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 유닛프레임이송수단은,
   상기 어퍼프레임의 전방 하부면에 고정 결합되는 유압실린더이며, 상기 유압실린더의 실린더로드는 유닛프레임의 상부 중앙에 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 압연 코일 시편 채취 장치.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 유닛프레임과 미들프레임 사이에는 마찰을 최소화하기 위해 라이너가 구비되는 것을 특징으로 하는 압연 코일 시편 채취 장치.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 필러는,
   상방을 향하는 선단이 뾰족한 첨예부로 구성되며, 외측에 경사면이 형성되고, 선단 첨예부가 압연 코일의 최외곽 말단부와 하층 압연 코일 표면 사이에 삽입되어, 압연 코일의 최외곽 말단부를 박리 이격시키는 나이프;
   상기 나이프를 하방으로부터 지지하는 원통형 축부재로서, 좌우 양측에 회동축이 구비된 필러홀더;
   상기 필러홀더의 좌우 양측 회동축 외주면을 덮어 회동축을 회전가능하게 지지하며, 상기 유닛프레임에 고정 결합되는 환형 커버;
   상기 필러홀더의 회동축 말단부 외주면에 삽입 고정되는 제1관체;
   상기 제1관체 외주면에 돌출 형성되는 필러스윙암;
   상기 유닛프레임에 고정 설치되고, 실린더로드가 상기 필러스윙암의 말단에 연결되어, 팽창 및 수축에 따라 상기 나이프와 필러홀더를 회동축을 중심으로 회전시키는 필러스윙실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 코일 시편 채취 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 백플레이트는 상기 필러의 회동축에 결합되어 전후방으로 회동가능하게 지지되되, 상기 필러(310)의 회동축(313) 외주면에는 제2관체(323)가 회동축(313)으로부터 상대 회전 가능하게 결합되고, 상기 제2관체(323)의 외주면에는 전방측 으로는 제1백플레이트스윙암(325a)이 돌출되고, 하측으로는 제2백플레이트스윙암(325b)이 돌출 형성되며, 상기 제1백플레이트스윙암(325a)의 말단에는 백플레이트스윙실린더(326)가 연결되되, 상기 제1백플레이트스윙암(325a)은 상기 백플레이트스윙실린더(326)의 실린더로드(327)와 피봇가능하게 연결되고, 상기 백플레이트스윙실린더(326)는 상측에서 유닛프레임(240)에 고정 설치되며, 상기 제2백플레이트스윙암(325b)의 말단에는 백플레이트(320)와 상기 제2백플레이트스윙암(325b)을 연결하는 연결암(324)이 고정 결합되어, 백플레이트가 상기 백플레이트스윙실린더의 팽창 및 수축에 따라 전후방으로 회동되는 것을 특징으로 하는 압연 코일 시편 채취 장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 백플레이트는,
   중공의 납작한 직육면체 함체로 구성되며, 전면에는 플라즈마커터로 코일 절단시 발생하는 가스를 흡입하는 가스흡입구가 형성되고, 측면에는 가스흡입구를 통하여 흡입된 가스를 외부로 배출하기 위한 가스배출관이 구비되는 것을 특징으로 하는 압연 코일 시편 채취 장치.
10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 핀치롤러는 좌우 양측에서 롤러장착브라켓에 회전가능하게 장착되고, 상기 롤러장착브라켓의 상부 말단은 샤프트의 외주면에 고정 결합되며, 상기 샤프트는 좌우 양측 말단이 상기 유닛프레임에 고정 결합되는 베어링에 의해 회전가능하게 지지되고, 상기 샤프트의 상부 외주면에는 롤러스윙암이 돌출 형성되며, 상기 롤러스윙암의 말단부는 롤러스윙실린더의 실린더로드와 피봇 가능하게 연결되고, 상기 롤러스윙실린더는 상측에서 유닛프레임에 고정 설치되되 전방 하측을 향하여 경사지게 배치되어, 상기 롤러스윙실린더의 팽창 및 수축에 따라 상기 핀치롤러가 전후방으로 회동되는 것을 특징으로 하는 압연 코일 시편 채취 장치.
11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 플라즈마커터는 상부에서 상기 유닛프레임에 고정 결합되는 로봇암에 장착되는 것을 특징으로 하는 압연 코일 시편 채취 장치.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 로봇암은 6축 수직 다관절 로봇암인 것을 특징으로 하는 압연 코일 시편 채취 장치.
13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 시편채취부는 플라즈마커터에 의해 절단된 코일 시편을 반출하는 시편이송수단을 더 포함하되, 상기 시편이송수단은,
    상기 수직서포트 내측 바닥면 좌우 양측에 형성되는 레일과;
    하부에 상기 레일에 안착되어 회전되는 휠이 구비되어, 상기 플라즈마커터에 의해 코일 시편 절단시 하방으로 낙하되는 코일 시편을 받아 이동하는 샘플링카와;
    상기 샘플링카를 레일 상에서 수평 이동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 코일 시편 채취 장치.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    모터와;
    상기 샘플링카의 휠에 관통 결합되고 좌우 양측에서 샘플링카의 저면에 결합된 베어링에 의해 회전가능하게 지지되는 구동축과;
    상기 구동축의 말단 및 상기 모터의 축에 각각 구비되는 스프로켓과;
    상기 각 스프로켓을 상호 연결하는 체인을 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 코일 시편 채취 장치.
15. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 코일정리부는,
    상기 코일장착부에 장착된 코일의 좌우 양측을 각각 가압하는 제1사이드가이드 및 제2사이드가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 코일 시편 채취 장치.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1사이드가이드 및 제2사이드가이드는,
    상기 코일장착부에 장착된 코일의 좌우 양측을 각각 가압하는 가이드플레이트와;
    상기 가이드플레이트를 수평 방향으로 이동시키는 수평실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 코일 시편 채취 장치.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1사이드가이드는,
    상기 수평실린더가 고정 설치되는 실린더브라켓과;
    상기 어퍼프레임 상부면에 고정 결합되고, 실린더로드가 상기 실린더브라켓에 결합되어, 상기 실린더브라켓 및 수평실린더 그리고 가이드플레이트를 수직으로 상하 이동시키는 수직실린더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 코일 시편 채취 장치.
18. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 플라즈마커터에 의해 절단된 스크랩을 회수하여 반출하는 스크랩회수부를 더 포함하되,
    상기 스크랩회수부는,
    시편채취부의 하부 바닥면에 형성되는 회수홀과;
    상기 회수홀의 하방으로 경사지게 형성된 슈트와;
    상기 슈트의 하부에 구비되어 상기 회수홀 및 슈트를 통하여 하방으로 배출 전달되는 스크랩이 안치되는 스크랩박스와;
    모터 작동에 따라 수평 이동되어 상기 스크랩박스를 반출하는 스크랩카를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 코일 시편 채취 장치.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 스크랩카의 상부 가장자리에는 상기 스크랩박스의 이탈을 방지하기 위한 스토퍼가 구비되되, 상기 스토퍼는 스크랩박스의 측면에 형성된 홈에 삽입되어 스크랩박스를 고정 지지하는 것을 특징으로 하는 압연 코일 시편 채취 장치.
    
    

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