KR101011090B1 - 바기의 위치센서신호 무선전송장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바기의 위치센서신호 무선 전달장치에 관한 것으로서, 열연공장의 사상압연 공정에 있어서 워크롤 교체시 바기의 자동 제어를 위해 사용되는 대차의 주행 및 횡행장치로부터 검출되는 각종의 위치센서신호를 롤 교체 제어장치까지 무선으로 전송하기 위한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 바기에서 검출되는 각종의 위치센서신호를 반송파 변조하여 무선 송출하는 송신장치와; 상기 송신장치에서 무선 송출되는 신호를 수신 및 복조하여 위치센서신호로 변환하는 수신장치를 구비하며, 상기 송신장치는 상기 바기의 각종 위치센서신호가 집결되는 터미날 박스에 설치하고, 상기 수신장치는 롤 교체 제어장치로 연결되는 중계 단자박스에 설치하여 구성하는 바기의 위치센서신호 무선 전달장치를 제공하여, 바기에서 롤 교체 제어장치까지의 신호전달과정에 있는 고무절연 케이블 및 그 부속장치의 취약부분에 기인한 바기에서의 위치신호 단절에 의한 워크 롤 공급 장애를 개선할 수 있게 한다.

바기, 워크롤, 교체, 위시센서신호, 무선 전송

Description

바기의 위치센서신호 무선전송장치{wireless transmission apparatus for signal of position sensor in a buggy}

도 1은 종래의 열간 압연기와 그 워크롤 교체 바기를 설명하기 위한 참고도

도 2는 종래기술에 의한 워크롤 교체용 바기의 위치센서를 도시한 사시도

도 3은 종래 바기의 위치센서에 의한 롤 교체동작을 도시한 순서도

도 4는 종래기술에 따른 케이블을 이용한 바기의 위치신호 전달장치 구성도 및 케이블 내부 구조의 상세 단면도

도 5는 종래기술에 따른 케이블을 이용한 위치신호 전달장치의 회로도

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 바기의 위치신호 무선전달장치의 구성도

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 바기의 위치신호 무선전달장치의 회로도

도 8a와 도 8b는 도 6의 송신기와 수신기 블록도

도 9는 종래 케이블과 본 발명의 무선장치를 이용한 시뮬레이션 결과에 따른 상호 동작시간 비교 그래프

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 다듬질 압연기 111 : 바기

303 : 터미널 박스 308 : 중계단자박스

309 : 롤교체 제어장치 505 : 송신장치

505a : 입력변환기 505b : 변조기

505c : 송신증폭기 505d : 송신 안테나

505e,506e : 표시램프 506 : 수신장치

506a : 수신 안테나 506b : 수신증폭기

506c : 복조기 506d : 출력변환기

본 발명은 열간압연(Hot Rolling Mill) 공장의 다듬질 압연기(finishing mill)의 워크롤(work roll)을 안정적으로 교체하기 위한 바기(buggy)의 위치신호 전달장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 워크롤 교체를 위한 바기의 각종 위치센서신호를 케이블을 통하지 않고 무선으로 롤 교체 제어장치까지 안정적으로 전달할 수 있도록 함으로써, 열간 사상압연기의 워크롤 교체용 바기의 가동 불능에 의해 압연설비의 운전이 중단되는 것을 방지할 수 있도록 한 바기의 위치신호 무선전달장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 열간 압연기와 그 워크롤 교체용 바기의 동작상태를 설명하기 위한 참고도로서, 도 1에 도시된 바와 같이 열간압연 공장의 다듬질 압연기(100)에 구비된 상,하부 워크롤(107,108)이 스트립(Strip)과 직접 접촉이 되면서 압연기가 누르는 힘에 의해 스트립을 원하는 두께만큼 압연하고, 이렇게 만들어진 스트립이 곧 제품으로 생산된다. 도 1의 미설명부호 101은 스크류 다운모터이고, 102,110은 스크류이고, 103은 톱빔이고, 104는 상부백업롤이고, 105는 하부 백업롤이고, 109는 스크류 업모터이고, 111는 바기이고, 112는 대차의 횡행장치이고, 113은 대차의 주행장치이고, 114는 교체할 신 워크롤이고, 115는 인출방향이고, 116은 인입방향이다.

그런데 상기와 같이 제품 생산을 위해 사용되는 워크롤과 제품으로 생산되는 스트립이 모두 강 재질로 이루어지고 또한 직접 접촉이 되는 이유로 일정시간 열간압연을 실시하고 나면, 워크롤이 마모가 되기 때문에 압연 공정이 진행됨에 따라 주기적으로(약3시간 마다) 워크롤을 교체해야 한다.

도 2는 종래 기술에 의한 워크롤 교체용 바기의 위치센서를 도시한 상세도로서, 상기 워크롤을 교체하기 위해서는 도 2와 같은 구성의 바기(111)에 미리 새로 연마된 워크롤(114)을 싣고 다듬질 압연기까지 이동하여 롤 교체동작이 이루어지게 된다.

상기 도 2에 도시된 바와 같이 워크 롤을 운반하는 바기(11)는 워크 롤을 싣고 이동하는 설비인 주행장치(113)와, 롤을 교체할 때 필요로 하고 횡행으로만 이동하는 설비인 횡행장치(112)로 구분되어 있다. 상기 횡행장치의 이동을 위해서는 입측위치(127)와 중앙위치(126) 그리고 출측위치(125)로 구분되어 총10개 위치센서가 설치되어 있고, 또 대차가 이동 중에 상기 횡행장치(112)에 실려 있는 롤이 추락하지 않게 보호할 목적으로 상기 횡행장치가 움직이지 못하게 하는 스토퍼(118,Stopper)가 구비되며, 상기 스토퍼가 업(Up)/다운(Down)되는 2개소에 위치센서가 설치되어 있다.

도 3은 종래 바기의 위치센서에 의한 롤 교체동작을 도시한 순서도로서, 상기 워크롤 교체를 위한 제어순서를 보면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, 롤 교체가 시작되면, 미리 연마된 교체할 워크롤(114)을 싣고 있는 바기(111)의 횡행장치(112)가 초기에 중앙위치(126)에서전진을 시작한다. 이때 상기 횡행장치의 안정적인 주행을 위해서는 횡행스토퍼(118)가 업(Up)된 상태에서 전진을 시작한다.

그리고 나서 상기 바기가 압연기까지 접근하여, 횡행장치(112)가 출측위치(125)로 이동한 다음, 먼저 압연기에서 구 워크롤(107,108)을 인출해 바기(111)에 싣고, 다음에 횡행장치(112)는 입측 위치(127)로 이동하여 교체할 롤(114)을 압연기(100)로 인입시킨다. 그리고 나면 바기에 실린 인출된 롤은 홈(Home) 대기위치인 정비공장까지 이송되며, 이때 횡행장치(112)는 중앙위치(126)에 있어야 하고, 횡행 스토퍼(118)도 업(Up) 상태로 있으면 된다.

상기와 같은 롤 교체 동작을 위해 바기(111)는 도 2의 상세도에 도시된 바와 같이 주행장치(113)와 횡행장치(112)를 구비하고 있으며, 상기 횡행장치에는 10종류의 위치센서(119)가 구비되어 있고, 횡행 스토퍼(118)에는 2종류의 위치센서가 구비되어 있다.

도 4는 종래 기술에 따른 케이블을 이용한 바기의 위치신호 전달장치 구성도 및 케이블 내부 구조의 상세 단면도이고, 도 5는 종래기술에 따른 케이블을 이용한 위치신호 전달장치의 회로도로서, 도 4에서 보는 바와 같이 상기 위치센서 신호는 터미날 박스(303)로 집결이 되고, 고무절연 케이블(304)을 통해 회전형 케이블 권 취기(305)의 브러쉬(307)와 중계단자박스(308)를 거쳐 롤 교체 제어장치(309)로 입력이 된다.

이때 상기 도 5를 참조하여 종래 기술에 의한 바기(Buggy)의 위치센서신호 전달 방식을 설명하면, 바기(111)의 위치센서가 온(On) 되면 직류 전압 48볼트에 12밀리 암페어(Ampare)의 전류가 흘러 중계단자(303,308)와 가동부인 고무절연 케이블(304)을 지나 롤 교체 제어장치(309)에서 위치센서가 동작했음을 인식하게 된다.

이와 같은 케이블을 이용한 바기의 위치 신호 전달방법에 관한 종래 기술로는 케이블 절단 방지장치 또는 장력조절이 가능한 케이블 릴 등이 개발되어 있다.

그러나 상기 종래의 종래의 케이블을 이용한 바기 위치신호 전달방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

상기 바기가 움직이는 범위 내에서 고무절연 케이블(304)은 바기와 같이 이동해야 하기 때문에 구성상의 필수적인 부분이지만 한편으로는 가장 취약한 부분이기도 하다.

여기서 그 문제점을 보면, 상기 고무 절연 케이블(304)은 바기(111)가 전진할 때 풀리고 바기가 후진할 때 감기는 구성 즉, 케이블 권취기(305)와 슬립 링(306)과 브러쉬(307)로 이루어지는 케이블 릴(Cable Reel)장치가 별도로 필요하게 된다.

또한 도 4의 상세 단면도에 도시된 바와 같이, 상기 고무절연 케이블(304)은 그 용도별로 전원공급용 심선(312: 3.5스퀘어, 313: 8스퀘어)과 제어용 심선(311; 2스퀘어)으로 구분되며, 이러한 심선들을 피복(314)으로 감싸 구성된다. 이 중에서 제어용 심선(311)은 단선 사고 시에 위치 제어 신호가 단절될 수 있으며, 따라서 바기(300) 운전이 불가능하게 되는 문제점을 야기시킨다. 상기 제어용 심선(311)이 단선이 되는 주요 원인은 바기(111)가 출발을 시작하는 순간 고무절연 케이블이 끌려가는 입장에서 받을 수 있는 반작용으로 인해 강한 장력이 고무절연 케이블에 작용하게 되며, 이것이 반복적으로 일어나게 되면서 고무절연 케이블(304) 내부의 제어용 심선(311)이 단선이 되거나 늘어나는 등 부작용이 발생되어, 결국은 고장으로 나타난다.

그리고 1대의 바기에는 2개의 고무절연 케이블이 연결되어 있으며, 이 2개의 고무절연 케이블이 똑같은 조건으로 장력을 유지하고 있어야 되나, 한쪽의 케이블은 장력을 받고 있고 다른 한쪽은 처짐상태로 되어 있으면 바기가 주행시 한쪽은 장력을 심하게 받고 다른 한쪽은 풀림과 감김이 자연스럽지 못해 케이블이 주행하는 바기에 간섭이 되는 등 문제가 발생한다.

또한 상기 바기(111)에서 롤 교체 제어장치(309)까지의 중간에는 각 구간을 연결하는 중계 단자박스(308)가 3개 정도가 설치되어 있으며, 이로 인한 고장 조치 시에는 복잡한 설비 구조로 인해 정비요원이 다수가 동원(4명)되어야 하고, 조치시간 또한 3시간 간격으로 실시하는 롤 교체 시간에 영향을 미치지 않도록 빠른 시간에 고장 복구해야 하지만 이것이 현실적으로 불가능하게 되어 고장 복구시간이 지연되는 이유로 롤 교체 지연 사례가 자주 발생한다.

이러한 종래 기술의 롤 교체 바기에서의 문제는 고무절연 케이블(304)을 이 용한 바기의 신호전달 방식에서 열연공장 롤 교체 설비에서의 공통적으로 갖고 있는 현상으로서 워크 롤 공급 장애를 근본적으로 제거한다는 차원에서 고무절연 케이블(304) 교체 주기도 짧아질 수 밖에 없으며, 정비도 자주하게 되는 등 비용 증가와 롤 교체 시기에 워크롤을 제때에 공급 못하게 되어 열연 제품의 품질 보증 또한 기대하기가 어렵다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명은 열연공장의 사상압연 공정에 있어서 워크롤 교체시 바기의 자동 제어를 위해 사용되는 대차의 주행 및 횡행장치로부터 검출되는 각종의 위치센서신호를 롤 교체 제어장치까지 무선으로 전송할 수 있도록 함으로써, 바기에서 롤 교체 제어장치까지의 신호전달과정에 있는 고무절연 케이블 및 그 부속장치의 취약부분에 기인한 바기에서의 위치신호 단절에 의한 워크 롤 공급 장애를 개선할 수 있도록 한 바기의 위치센서신호 무선 전달장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 바기에서 검출되는 각종의 위치센서신호를 반송파 변조하여 무선 송출하는 송신장치와; 상기 송신장치에서 무선 송출되는 신호를 수신 및 복조하여 위치센서신호로 변환하는 수신장치를 구비하며, 상기 송신장치는 상기 바기의 각종 위치센서신호가 집결되는 터미날 박스에 설치하고, 상기 수신장치는 롤 교체 제어장치로 연결되는 중계 단자박스에 설치하여 구성하는 바기의 위치센서신호 무선 전달장치를 제공한다.

상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 바기의 위치센서신호 무선전달장치의 전체적인 구성도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 바기의 위치센서신호 무선전달장치의 회로도로서, 바기에서 검출되는 각종의 위치센서신호를 반송파 변조하여 무선 송출하는 송신장치(505)와, 상기 송신장치에서 무선 송출되는 신호를 수신 및 복조하여 위치센서신호로 변환하는 수신장치(506)를 구비하며, 상기 무선전달장치 중 송신장치(505)는 바기(111)의 각종 위치센서 신호가 집결되는 터미날 박스(503)에 설치하고, 상기 수신장치(506)는 롤 교체 제어장치(309)로 연결되는 중계 단자박스(308)에 설치함으로써, 바기와 롤 교체 제어장치간에 유선이 아닌 무선으로 위치센서신호를 전송하여 워크롤 공급 장치인 바기(111)에서의 워크 롤 공급 장애를 근본적으로 해결할 수 있도록 구성한다.

상기 각 위치센서신호를 무선 전송하는 송신장치(505)와 수신장치(506)에는 두 장치간에 발생되는 신호전달 상태 및 현재 위치상태를 각각 표시하기 위한 램프(505e,506e)를 다수개 장착하여 구성함으로써, 외부에서의 확인이 용이하게 구성할 수도 있다.

여기서 상기 송신장치와 수신장치 간의 단자별 위치신호는 단자 번호별로 아래의 표 1과 같이 각각 구별된다.

좌측단자		우측단자
번호	기능	번호	기능
1	com	1	com
2	출측 앤드 위치	2	입측 앤드 위치
3	출측 감속 위치	3	스토퍼 업 위치
4	중앙 출측 감속 위치	4	스토퍼 다운 위치
5	충앙 출측 앤드 위치	5	출측 고속 앤드 위치
6	중앙 입측 앤드 위치	6	입측 고속 앤드 위치
7	중앙 입측 감속 위치	7
8	입측 감속 위치	8

도 8a와 도 8b는 도 6의 송신장치(505)와 수신장치(506)의 블록 구성도로서, 도 8a에 도시된 바와 같이 상기 송신장치(505)는 각종 위치센서에서 터미널 박스를 통해 입력되는 입력신호를 변조에 적합한 형태로 변환하는 입력 변환기(505a)와, 상기 변환된 신호를 반송파 변조하는 변조기(505b)와, 상기 반송파 변조된 신호를 송신 가능한 주파수 신호로 변환 및 증폭하여 무선신호로 송출하는 송신 증폭기(505c) 및 송신 안테나(505d)로 구성되고, 도 8b에 도시된 바와 같이 상기 수신장치(506)는 상기 송신장치의 안테나에서 송출된 신호를 무선 수신하는 수신 안테나(506a)와, 상기 안테나를 통해 수신된 신호를 주파수 변환 및 증폭하는 수신 증폭기(506b)와, 상기 주파수 변환 및 증폭된 신호를 복조하여 반송파를 분리해내는 복조기(506c)와, 상기 복조된 신호를 원래의 위치센서신호로 변환하여 출력하는 출력 변환기(506d)를 포함하여 구성된다.

도 9는 종래 케이블과 본 발명의 무선장치를 이용한 롤 교체 제어장치에서의 시뮬레이션 결과에 따른 상호 동작시간 비교 그래프로서, 도면 좌측의 케이블을 이용한 유선장치에서의 위치센서 신호 작동시간(900)과 케이블이 없는 상태인 본 발명의 무선장치에서의 위치센서 신호의 작동시간(901)에는 동일한 실행 시간으로 나 타나고 있음을 알 수 있다.

따라서 본 발명에 의하면, 열연공장 사상압연 공정에 있어서 동일 설비 21대가 설치되어 있다. 이 바기(Buggy)의 위치신호는 케이블에 의해 전달되는 방식으로 되던 것을 유선이 아닌 케이블이 없는 무선(Wireless)으로 전송하는 장치을 이용한방식으로 송신기에는 바기의 위치센서 신호로 접속하고, 이 신호를 받는 수신기는 다시 위치신호로 변환하여 롤 교체 제어장치에 접속함으로서 바기에서 위치신호 단절에 의한 워크 롤 공급 지연 따른 제품 생산 중단 방지와 워크 롤 교체 불가에 따른 제품 품질 보증 불가를 개선하는 등의 효과가 있다.

Claims (3)

1. 압연기 워크 롤의 이송 장치인 바기의 이동을 제어하는 장치에 있어서,

   주행 장치와 횡행 장치를 포함하여 상기 워크 롤을 상기 압연기로부터 인출 및 인입하는 바기;

   상기 주행 장치 또는 상기 횡행 장치에 설치되어, 상기 주행 장치 또는 상기 횡행 장치의 이동을 감지하여 이동 감지 신호를 출력하는 다수의 위치 센서;

   상기 다수의 위치 센서로부터 상기 이동 감지 신호를 유선으로 수신하는 터미날 박스;

   상기 터미날 박스에 설치되며, 상기 이동 감지 신호를 무선으로 송출하는 송신 장치;

   상기 송신 장치로부터 상기 이동 감지 신호를 무선으로 수신하는 수신 장치;

   상기 수신 장치를 포함하는 중계 단자 박스; 그리고

   상기 중계 단자 박스로부터 유선으로 상기 이동 감지 신호를 수신하고, 상기 이동 감지 신호에 기초하여 이동 제어 신호를 상기 중계 단자 박스로 유선으로 출력하는 롤 교체 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치를 갖는 바기 제어 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 송신 장치 및 상기 수신 장치는

   상기 다수의 위치센서에 대응되는 이동 감지 신호에 기초하는 위치 상태를 표시하는 다수의 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치를 갖는 바기 제어 장치.

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