KR101169255B1 - 압연기, 특히 냉간 필거 압연기를 위한 구동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압연기, 특히 냉간 필거 압연기를 위한 구동 장치(1)에 있어서, 왕복 운동할 수 있는 적어도 하나의 롤 스탠드(2), 이 롤 스탠드(2)에 의해 생성되는 관성력을 적어도 부분적으로 보상하기 위한 평형추(5)를 구비한 크랭크 암(4)을 포함하는 적어도 하나의 크랭크 어셈블리(3), 적어도 하나의 구동기(6), 그리고 롤 스탠드(2)와 크랭크 암(4)을 관절식으로 상호 간에 연결하는 적어도 하나의 푸시 로드(7)를 포함하는 상기 구동 장치(1)에 관한 것이다.
간단하면서도 경제적인 구성으로, 롤 스탠드의 왕복 운동 시에 발생하는 1차 관성력을 제거하기 위해, 본 발명에 따라, 크랭크 어셈블리(3', 3"), 크랭크 암(4', 4"), 평형추(5', 5") 및 푸시 로드(7', 7")로 각각 구성되는 2개의 유닛이 제공되고, 이 유닛들은 구동 장치(1)의 중심 평면(8)의 양측에 배치되고 적어도 하나의 구동기(6)에 의해 상호 간에 반대 방향으로 구동된다.

Description

압연기, 특히 냉간 필거 압연기를 위한 구동 장치{DRIVE SYSTEM FOR A ROLLING MILL, ESPECIALLY A COLD PILGER ROLLING MILL}

본 발명은 압연기, 특히 냉간 필거 압연기를 위한 구동 장치에 있어서, 왕복 운동할 수 있는 적어도 하나의 롤 스탠드, 이 롤 스탠드에 의해 생성되는 관성력을 적어도 부분적으로 보상하기 위한 평형추를 구비한 크랭크 암을 포함하는 적어도 하나의 크랭크 어셈블리, 적어도 하나의 구동기, 및 롤 스탠드와 크랭크 암을 관절식으로 상호 간에 연결하는 적어도 하나의 푸시 로드를 포함하는 상기 구동 장치에 관한 것이다. 그 외에도 본원의 구동 장치의 경우, 크랭크 어셈블리, 크랭크 암, 평형추 및 푸시 로드로 각각 구성되는 2개의 유닛이 제공되고, 이 유닛들은 구동 장치의 중심 평면의 양측에 배치되고 적어도 하나의 구동기에 의해 상호 간에 반대 방향으로 구동된다.

상기 형식의 구동 장치는 예컨대 DE 43 36 422 C2로부터 공지되었다. 냉간 필거 공정을 실행하기 위해서는 냉간 필거 롤 쌍이 구비되어 진동 방식으로 구동되는 롤 스탠드가 필요하다. 이를 위해 모터에 의해 구동되는 크랭크 어셈블리가 이용된다. 크랭크 어셈블리는 롤 스탠드의 관성력을 보상하기 위해 평형추를 구비하고 있다. 그러나 그와 같은 추는 대개 관성력을 충분하게 보상하기에는 부족하다.

냉간 필거 압연기의 생산성은 직접적으로 단위 시간당 롤 스탠드의 행정 횟수에 따라 결정되기 때문에, 경제성의 이유에서는 분당 가능한 많은 횟수의 작업 행정을 달성하여야 한다. 그러나 이는, 구동 장치와, 특히 그 구동 장치의 베어링뿐 아니라, 기초부와 그에 따른 주변 환경에 부하를 가중시키는 높은 관성력을 의미하기도 한다. 그러므로 앞서 언급한, 사전 공지된 해결 방법의 경우, 크랭크 어셈블리가 기어 장치를 통해 추가 샤프트를 구동하고, 이 샤프트 상에는 무게 중심을 고려하여 평형 질량(counter mass)이 편심되어 배치되는 점이 제공된다. 이와 같은 평형 질량은 크랭크 어셈블리가 회전할 시에 그 반대 방향으로 회전하며, 그에 따라 보상 역할을 하는 관성력 내지 질량 모멘트를 생성할 수 있으며, 그럼으로써 전체적으로 모든 구동 장치 내에서 관성력 보상이 이루어지게 된다.

공지된 실시예의 경우, 기어 장치를 통해 상호 간에 맞물리는 복수의 기계 부재가 필요하기 때문에, 전체적인 구동 장치의 구성은 실제로 복잡하다는 단점이 있다. 그에 따라 구동 장치와 그에 따른 냉간 필거 압연기의 비용 역시도 상승하고, 상기 비용이란 플랜트에 대한 투자 비용뿐 아니라, 플랜트 기초부, 예비 부품 및 마모 부품뿐 아니라, 유지보수 및 수리에 소요되는 비용을 나타낸다.

DE-PS 962 062로부터는 냉간 필거 압연기를 위한 구동 장치가 공지되었다. 이 시스템의 경우 롤 스탠드를 구동하기 위한 크랭크 암에는 구동 장치 내 1차 관성력 및 질량 모멘트를 보상하기 위해 수직으로 진동하는 평형추와 원심추가 구비되어 있다. 이런 해결 방법의 경우, 압연기의 기초부가 매우 복잡하며 그에 따라 평형추를 수직으로 기초부 내에 잠기게 해야 하므로 구성 비용이 높다. 이런 경우 크고 깊은 지하층이 필요한데, 이는 압연기의 비용을 그에 상응하게 증가시킨다.

DE 36 13 036 C1은 냉간 필거 압연기의 롤 스탠드를 위한 구동 장치를 개시하고 있되, 관성력 및 질량 모멘트를 보상하고 구동하기 위한 유성기어-크랭크 어셈블리가 이용된다. 비록 이와 같은 해결 방법으로 최적의 질량 평형화를 달성한다고 하더라도, 이런 구동 장치는 상대적으로 소형인 냉간 필거 압연기에서만 적합하다. 왜냐하면, 상대적으로 더욱 큰 플랜트에서는 상기와 같은 구동 장치의 규모가 초과 비례하여 증가하고, 그에 따라 높은 비용을 야기하기 때문이다.

DE 101 47 046 C2로부터는 냉간 필거 압연기를 위한 구동 장치가 공지되었다. 이 구동 장치는 관성력 보상을 개선하기 위해 평형추를 포함하는 별도의 샤프트를 이용하고, 이 샤프트는 크랭크 어셈블리의 구동기와 독립된 구동기에 의해 구동된다. 압연기의 작동 중 샤프트의 동기화는 전자 방식으로 이루어진다. 그러나 이와 관련하여 소요할 비용이 상당히 높다.

다시 말하면 냉간 필거 압연기를 위한 공지된 구동 장치들의 경우 대부분 이중으로 오프셋 된 고가의 크랭크 샤프트가 이용된다. 이런 크랭크 샤프트는 푸시 로드를 통해 롤 스탠드의 진동 운동을 야기한다. 그리고 크랭크 샤프트와 추가의 회전식 추가 샤프트에 장착된 평형추들은 롤 스탠드의 왕복 운동에 의해 발생하는 관성력을 제거한다.

따라서 본 발명의 목적은 특히 냉간 필거 압연기를 위한 일반적인 구동 장치에 있어서, 구성을 간소화하고 그에 따라 경제적으로 달성하면서도, 항시 1차의 관성력을 가능한 한 극미하게 유지할 수 있도록 상기 구동 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적의 해결 방법은 본 발명에 따라, 두 유닛 각각은 전기 모터 형태의 자체 구동기를 보유하고, 이 구동기들에 의해서는 두 유닛이 상호 간에 반대 방향으로 구동되고, 구동기와 크랭크 어셈블리 사이에 1단 평기어 유닛 형태의 기어 유닛이 재개되거나, 또는 구동기가 중간에 기어 유닛이 개재되지 않은 조건에서 크랭크 어셈블리를 구동하는 것을 특징으로 한다.
이와 관련하여 두 유닛은 바람직하게는 중심 평면에 대해 반사 대칭을 이루는 방식으로 형성된다.
구동기는 바람직하게는 저속으로 회전하고 강력한 토크를 생성하는 모터로서 형성된다.
크랭크 어셈블리는 바람직하게는 오프셋 되지 않은 슬라이더 크랭크로서 형성된다.
본원에 제안한 구동 장치에는 바람직하게는 평형추들을 포함하는 추가의 샤프트가 이용되지 않는다.
평형추의 질량은, 구동 장치의 작동 중 스탠드의 1차 관성력이 적어도 본질적으로, 바람직하게는 완전하게 보상될 수 있도록 선택할 수 있다.

바람직하게는 필요한 크랭크 어셈블리는 매우 간단하게 구성된다. 특히, 냉간 필거 압연기를 위한 앞서 공지된 구동 장치에서 일반적으로 이용되는 특수한 크랭크 어셈블리는 필요하지 않다. 특히, 이중으로 오프셋 되어 복잡하고 고가인 크랭크 샤프트의 이용을 배제할 수 있다.

또한, 선행 기술에서 공지된 바와 같은 독립된 밸런스 샤프트도 이용하지 않아도 된다.

더욱이 플랜트 전체를 본 발명에 따른 제안에 의해 상대적으로 더욱 짧게 구성할 수 있다.

본 발명에 따른 구동 장치로 인해, 크랭크 어셈블리의 두 크랭크 스로우부(crank throw)의 기계적 연결이 절감된다. 크랭크 어셈블리는 오프셋 되지 않은 슬라이더 크랭크로서 형성된다. 부연하면, 그로 인해 롤 스탠드로 향하는 푸시 로드 조인트가 크랭크의 회전축을 통해 연장되는 직선상에서 이동한다. 두 크랭크는 바람직하게는 독립된 모터에 의해 구동된다. 크랭크들은 상호 간에 반대되는 회전 방향을 보유하며, 그에 따라 크랭크에 제공되는 평형추들만으로 1차 관성력이 완전하게 보상될 수 있다. 평형추들을 포함하는 추가 샤프트는 크랭크들의 서로 반대되는 회전 방향을 전제로 하는 조건에서 생략할 수 있다.

도면에는 본 발명의 2가지 실시예가 도시되어 있다.
도 1은 제1 실시예에 따라 롤 스탠드를 포함하는 냉간 필거 압연기를 위한 구동 장치를 도 2의 절개선 A 및 B에 따라 각각 절개하여, 그 구동 장치를 옆에서 보고 도시한 측면도이다.
도 2는 도 1에 따른 구동 장치를 위에서 바라보고 도시한 평면도이다.
도 3은 제2 실시예에 따라 롤 스탠드를 포함하는 냉간 필거 압연기를 위한 구동 장치를 도 4의 절개선 C-D에 따라 절개하여, 그 구동 장치를 옆에서 바라보고 도시한 측면도이다.
도 4는 도 3에 따른 구동 장치를 위에서 바라보고 도시한 평면도이다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 제안의 제1 실시예를 도시하고 있다. 구동 장치(1)는 냉간 필거 압연기를 구동하는 역할을 하고, 도에는 냉간 필거 압연기 중 롤 스탠드(2)만 도시되어 있다. 롤 스탠드(2)는 공지된 냉간 필거 압연 공정을 실행하기 위해 수평 방향으로 진동하면서 왕복 운동을 해야 한다.

롤 스탠드(2)의 진동식 구동은 수직으로 배향된 중심 평면(8)(도 2)에 대해 반사 대칭을 이루는 방식으로 배치되는 2개의 유닛에 의해 이루어진다. 이 유닛들은 각각 크랭크 어셈블리(3' 내지 3"), 크랭크 암(4' 내지 4"), 평형추(5' 내지 5") 및 푸시 로드(7' 내지 7")로 구성된다. 상기 유닛들은 이미 냉간 필거 압연기의 구동을 위한 유닛으로서 공지되었다.

공지된 유닛과 다르게, 본원에서는 상기 유닛들 중 2개의 유닛이 반사 대칭을 이루는 방식으로 배치되고, 전기 모터 형태로 제공되는 각각의 구동기(6', 6")에 의해 구동되며, 더욱 정확하게 말하면 서로 반대되는 방향으로 구동된다. 예컨대 중심 평면(8)의 일측에 위치하는 일측의 유닛의 크랭크 어셈블리(3')가 시계 방향으로 회전하는 반면에, 중심 평면(8)의 반대편에 위치하는 타측 유닛의 크랭크 어셈블리(3")는 시계 반대 방향으로 회전한다.

본 실시예에서는 2개의 구동기(6', 6")가 이용되고, 이 구동기들은 각각 1단 평기어 유닛(9' 내지 9")을 통해 크랭크 어셈블리들(3' 내지 3")을 각각 구동한다.

롤 스탠드(2)는 2개의 푸시 로드(7', 7")에 의해 가압되고, 이 푸시 로드들은 다시 독립된 구동기(6', 6")의 두 크랭크 어셈블리(3', 3")를 통해 서로 반대 방향으로 구동된다. 질량 평형은, 크랭크 어셈블리들(3', 3")의 평형추들(5', 5")이 서로 반대 방향으로 회전함으로써 제공된다. 그에 따라 1차 관성력이 완전하게 보상될 수 있다.

도 3 및 도 4는 대체되는 실시예를 도시하고 있다. 본 실시예에서는 구동기(6', 6")와 크랭크 어셈블리들(3', 3") 사이에 각각의 기어 유닛(9', 9")이 개재되지 않는다. 다시 말하면, 크랭크 어셈블리들(3', 3")의 구동은 구동기(6', 6")의 구동 샤프트로부터 직접 이루어진다. 기어 유닛들(9', 9")의 감속 단의 이용은 바람직하게는 저속으로 회전하고 강력한 토크를 생성하는 모터들을 이용함으로써 배제할 수 있다.

그렇게 함으로써 모든 톱니 기어와 대응하는 기어 유닛 하우징이 생략되며, 그럼으로써 재차 구동 장치의 보다 간단한 구성이 달성되게 된다.

1: 구동 장치
2: 롤 스탠드
3: 크랭크 어셈블리
3': 크랭크 어셈블리
3": 크랭크 어셈블리
4: 크랭크 암
4': 크랭크 암
4": 크랭크 암
5: 평형추
5': 평형추
5": 평형추
6: 구동기
6': 구동기
6": 구동기
7: 푸시 로드
7': 푸시 로드
7": 푸시 로드
8: 중심 평면
9': 기어 유닛
9": 기어 유닛

Claims (10)

1. 압연기를 위한 구동 장치로서,
   - 왕복 운동할 수 있는 적어도 하나의 롤 스탠드(2),
   - 상기 롤 스탠드(2)에 의해 생성된 관성력을 적어도 부분적으로 보상하기 위한 평형추(5)를 구비한 크랭크 암(4)을 포함하는 적어도 하나의 크랭크 어셈블리(3),
   - 적어도 하나의 구동기(6), 및
   - 상기 롤 스탠드(2)와 상기 크랭크 암(4)을 관절식으로 상호 간에 연결하는 적어도 하나의 푸시 로드(7)를 포함하며,
   크랭크 어셈블리(3', 3"), 크랭크 암(4', 4"), 평형추(5', 5") 및 푸시 로드(7', 7")로 각각 구성되는 2개의 유닛이 제공되고, 이 유닛들은 상기 구동 장치(1)의 중심 평면(8)의 양측에 배치되며, 상기 적어도 하나의 구동기(6)에 의해 서로 반대되는 방향으로 구동되는, 상기 구동 장치(1)에 있어서,
   상기 두 유닛 각각은 자체 구동기(6', 6")를 포함하고, 이 구동기들에 의해 상기 두 유닛이 서로 반대 방향으로 구동되고,
   상기 두 유닛의 자체 구동기(6', 6")는 전기 모터로서 제공되고, 이 전기 모터는 상기 크랭크 어셈블리(3', 3")의 크랭크 핀들 사이에 기계적인 연결부가 없는 상태에서 상기 크랭크 어셈블리(3', 3")를 구동 샤프트로부터 직접 구동하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 두 유닛은 중심 평면(8)에 대해 반사 대칭을 이루는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동기(6', 6")는 저속으로 회전하고 강력한 토크를 생성하는 모터로서 형성되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 크랭크 어셈블리(3', 3")는 오프셋 되지 않은 슬라이더 크랭크로서 형성되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 평형추(5', 5")의 질량은, 상기 구동 장치(1)의 작동 중에 스탠드의 1차 관성력이 완전하게 보상될 수 있도록 선택되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
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