KR101125056B1

KR101125056B1 - 압연롤의 편심 측정장치 및 측정방법

Info

Publication number: KR101125056B1
Application number: KR1020090129676A
Authority: KR
Inventors: 홍종희; 김영덕; 목임수
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2012-03-21
Also published as: KR20110072652A

Abstract

압연롤의 비정상적인 편심을 측정하기 위한 압연롤의 편심 측정장치와 측정방법이 개시된다. 압연롤의 편심 측정장치와 측정방법은 압연롤의 워크사이드 단면 중앙에 고정되는 피측정체와 마주보도록 카메라를 설치하고, 카메라로부터 획득되는 피측정체의 정지 및 회전 영상을 연산장치에서 비교하여 압연롤의 편심을 측정한다. 따라서 압연롤 자체의 형상이 아닌 압연롤에 고정되는 피측정체로부터 압연롤의 편심을 간편하게 측정할 수 있다.

압연롤, 편심, 피측정체, 카메라, 연산장치

Description

압연롤의 편심 측정장치 및 측정방법{Apparatus and method for measuring roll eccentricity in rolling roll}

본 발명은 압연롤의 편심을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압연 공정 중 비정상적으로 발생되는 압연롤의 편심을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

제철소의 철강 생산 공정에 있어 열연 또는 냉간 작업 시 압연롤이 사용되는데, 일반적으로 압연롤(1)은 도 1에 도시된 바와 같이, 롤초크(2), 라이너(3) 및 하우징(4)을 통하여 지지된다. 압연 공정 중 압연롤을 지지하는 라이너는 상당한 스트레스를 받게 되며 이로 인하여 압연롤 자체가 뒤틀림이 발생하게 되어 생산되는 철강 제품의 품질을 악화시키게 된다. 따라서 압연 공정시 주기적으로 압연롤의 편심 측정 및 관리가 이루어져야만 한다.

이와 같은 압연롤의 편심을 측정 및 관리를 위해서는 하우징으로부터 압연롤을 분리하여 압연롤을 정비하거나 교체하였으며, 실재적인 압연롤 편심의 원인을 라이너의 마모 등과 같은 국부적인 원인에 한정하여 압연롤의 편심을 교정하게 됨에 따라 편심 발생이 다른 원인에 기인한 경우 편심의 정확한 교정이 힘들었다.

이러한 문제점을 해결하고자 종래에는 압연롤과 하우징의 크기 등을 개별적으로 측정하고, 이로부터 압연롤의 편심을 간접적으로 측정하는 방법이 알려져 있다. 이러한 방법의 일예로서 한국 공개특허 2009-0067340에 의하면, 롤 자체의 형상을 측정하기 위하여 롤이 설치된 상태에서 거리측정센서를 이용하여 롤 자체의 형상을 측정하는 방법이 제시되고 있다. 그러나 압연롤이 설비에 장착된 상태에서 롤 형상을 측정하는 센서의 설치를 위하여 롤 상부에 센서를 거치하기 위한 부가적인 구조물이 필요하다는 단점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 압연롤의 워크사이드 단부 중앙에 피측정체를 고정하고, 이 피측정체의 정지시 영상과 회전시 영상을 비교하여 압연롤의 편심을 측정하는 압연롤의 편심 측정장치 및 측정방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명 압연롤의 편심 측정장치는, 압연롤의 워크사이드 단면 중앙에 고정되는 피측정체; 상기 피측정체와 마주보도록 설치하여 상기 피측정체의 영상을 획득하는 카메라; 및 상기 압연롤의 정지시와 회전시에 각각 상기 카메라로부터 획득되는 상기 피측정체의 영상을 비교하여 상기 압연롤의 편심을 측정하는 연산장치; 를 포함하여 구성된다.

바람직하게, 상기 피측정체는, 그 표면 내부에 일정 패턴의 음영이 형성된 원형의 경계면을 갖고, 상기 카메라는 상기 압연롤의 회전시 저속 셔터링에 의하여 상기 피측정체의 블러딩 영상을 획득한다.

바람직하게, 상기 연산장치는, 상기 정지 영상과 상기 블러딩 영상의 반경 차이로부터 상기 압연롤의 편심을 측정한다.

또한 상술한 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명 압연롤의 편심 측정장치는, 압연롤의 워크사이드 단부 중앙에 표면에 원형의 경계면을 갖고 상기 경계면 내부에 일정 패턴의 음영이 형성된 피측정체를 고정시키는 단계; 상기 피측정체의 영상 을 획득하기 위하여 상기 피측정체와 마주보도록 카메라를 설치하는 단계; 상기 압연롤의 정지시 상기 카메라로부터 상기 피측정체의 정지 영상을 획득하는 단계; 상기 압연롤의 회전시 상기 카메라로부터 상기 피측정체의 블러딩 영상을 획득하는 단계; 및 상기 정지 영상과 블러딩 영상의 반경 차이와, 상기 압연롤의 길이로부터 상기 압연롤의 편심을 측정하는 단계; 를 포함한다.

바람직하게, 상기 피측정체의 정지 영상을 획득한 후, 상기 정지 영상 내부의 패턴 변화로부터 상기 카메라의 위치를 보정하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 의하면, 압연롤 자체의 형상이 아닌 압연롤 단부에 고정된 피측정체의 영상으로부터 압연롤의 편심을 간단하고 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참고하여 설명한다.

도 2는 본 발명을 구성하는 피측정체(5)가 설치된 압연롤(1)의 워크사이드(work side) 측면을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이 피측정체(5)는 압연롤(1)의 워크사이드 단면 중앙에 고정된다. 이때 피측정체(5)는 압연기의 설치 상태에 따라 필요한 높이만큼의 원통형으로 구성함으로써 측정을 용이하도록 구성할 수 있다.

도 3은 본 발명에 의한 압연롤의 편심 측정장치가 설치된 상태를 나타내는 개략도로서, 피측정체(5)와 마주보도록 일정 거리 이격하여 피측정체(5)의 정지시 와 회전시 영상을 획득하는 카메라(6)와, 카메라(6)로부터 획득된 피측정체(5)의 정지시와 회전시의 영상을 비교하여 이로부터 압연롤(1)의 편심을 측정하는 연산장치(7)가 구비된다.

구체적으로, 도 4(a)와 같이 압연롤(1)의 정지시 피측정체(5)의 반경(R)과, 도 4(b)와 같이 압연롤(1)의 회전시 정지시의 중심축(C)으로부터의 피측정체(5) 반경(r)을 구한 후, 이미 알고 있는 압연롤(1)의 길이(L)로부터 하기의 수학식 1과 같이 압연롤(1)의 편심각(θ)을 구한다. 여기서 편심각(θ)은 정지시 압연롤(1)의 중심축(C)과 회전시 압연롤(1)의 중심축(C') 사이의 각이다.

θ ≒ tan^-1 [(r-R)/L]

(여기서, θ는 편심각, r은 압연롤 정지시 피측정체 영상의 반경, R은 압연롤 회전시 피측정체 영상의 반경, L은 압연롤의 길이)

이때, 압연롤(1)의 회전시 피측정체(5)의 영상을 보다 명확히 확인하기 위하여 원형의 피측정체(5) 표면 내부에는 일정 패턴, 예컨대 도 5(a)의 정지 영상(10)과 같이 정사각형의 음영이 일정 규칙에 따라 배열시키고, 압연롤(1)의 회전시 카메라(6)를 저속 셔터링하여 도 5(b)와 같은 블러딩 영상(20)을 얻는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 구성된 압연롤의 편심 측정장치를 이용한 측정방법을 도 6을 참고하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 압연롤(1)의 워크사이드 단부 중앙에 피측정체(5)를 고정시킨다.

다음으로, 피측정체(5)의 영상을 획득하기 위하여 상기 피측정체(5)와 마주보도록 카메라(6)를 설치한다.

그 후, 카메라(6)를 이용하여 압연롤(1)의 정지시 도 5(a)와 같은 피측정체(5)의 정지 영상(10)을 획득한다. 이때, 피측정체(5)의 정지 영상(10) 내부의 정사각형 음영 패턴의 찌그러짐 또는 원형 경계면의 곡률 변화와 같은 패턴의 변화로부터 카메라(5)가 피측정체(5)에 정확히 마주보도록 보정하는 것이 바람직하다.

다음으로, 압연롤(1)의 회전시 카메라(6)를 저속 셔터링하여 도 5(b)와 같이 피측정체(5)의 음영 패턴이 흐릿하게 된 블러딩 영상(20)을 획득한다.

마지막으로, 도 4와 같이 압연롤(1) 정지시 피측정체(5)의 정지 영상(10)의 반경(R)과, 압연롤(1)의 회전시 얻어지는 피측정체(5)의 블러딩 영상(20)의 반경(r)을 구하고, 각각의 반경의 차(r-R)와, 이미 알고 있는 압연롤(1)의 길이(L)로부터 상기의 수학식 1과 같이 압연롤(1)의 편심각(θ)을 구한다.

이상에서 본 발명은 실시예를 중심으로 도면을 참조하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 일반적인 압연롤의 설치 상태를 나타내는 도면.

도 2는 본 발명의 피측정체가 설치된 압연롤의 워크사이드 측면도.

도 3은 본 발명에 의한 압연롤의 편심 측정장치의 개략도.

도 4는 압연롤의 정지시와 회전시의 평면 형태를 나타내는 도면.

도 5는 압연롤의 정지시와 회전시 피측정체의 정지 영상과 블러딩 영상.

도 6은 본 발명에 의한 압연롤의 편심 측정방법의 흐름도.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 압연롤 2 : 롤초크

3 : 라이너 4 : 하우징

5 : 피측정체 6 : 카메라

7 : 연산장치

Claims

압연롤의 워크사이드 단면 중앙에 고정되며 원형의 경계면을 갖는 피측정체;

상기 피측정체와 마주보도록 설치하여 상기 피측정체의 영상을 획득하는 카메라; 및

상기 카메라에 의하여 상기 압연롤의 정지시에 획득되는 상기 피측정체의 정지 영상과, 상기 압연롤의 회전시에 상기 카메라의 저속 셔터링에 의하여 획득되는 상기 피측정체의 블러딩 영상을 비교하여 상기 정지 영상과 블러딩 영상의 반경 차이와, 상기 압연롤의 길이로부터 상기 압연롤의 편심을 측정하는 연산장치;

를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 압연롤의 편심 측정장치.
제1항에 있어서,

상기 피측정체는, 그 표면 내부에 일정 패턴의 음영이 형성된 원형의 경계면을 갖는 것을 특징으로 하는 압연롤의 편심 측정장치.
제2항에 있어서,

상기 연산장치는, 상기 정지 영상과 상기 블러딩 영상의 반경 차이와, 상기 압연롤의 길이로부터 상기 압연롤의 편심을 측정하는 것을 특징으로 하는 압연롤의 편심 측정장치.
압연롤의 워크사이드 단부 중앙에 표면에 원형의 경계면을 갖고 상기 경계면 내부에 일정 패턴의 음영이 형성된 피측정체를 고정시키는 단계;

상기 피측정체의 영상을 획득하기 위하여 상기 피측정체와 마주보도록 카메라를 설치하는 단계;

상기 압연롤의 정지시 상기 카메라로부터 상기 피측정체의 정지 영상을 획득하는 단계;

상기 압연롤의 회전시 상기 카메라의 저속 셔터링에 의하여 상기 피측정체의 블러딩 영상을 획득하는 단계; 및

상기 정지 영상과 블러딩 영상의 반경 차이와, 상기 압연롤의 길이로부터 상기 압연롤의 편심을 측정하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연롤의 편심 측정방법.
제4항에 있어서,

상기 피측정체의 정지 영상을 획득한 후, 상기 정지 영상 내부의 패턴 변화로부터 상기 카메라의 위치를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압연롤의 편심 측정방법.