KR101227320B1 - 롤 스탠드의 진동 감지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압연 로울러(4, 5)를 조절하기 위한 장치로서 유압 조절 잭(6)과 함께 장착된 롤 스탠드(1)의 진동을 감지하기 위한 방법에 관한 것이다. 유압 조절 잭은 고정부에 관하여 가동부의 위치를 측정하기 위한 센서(64)를 구비하며, 이러한 센서는 디지틀 신호(POS)를 공급한다. 본 발명의 방법에 있어서, 진동은 위치 신호(POS)의 직접 관측에 의해 감지하며, 스패티오-템포럴(Spatio-temporal) 윈도우(F)와 비교하여 감지되고, 그 크기는 감지될 주파수의 함수로서 결정된다. 본 발명에 따라서, 다른 진동 현상을 감지하기 적절한 다른 관측 윈도우(F)를 형성함으로써 가능하다. 탠덤 밀에 있어서, 각각의 롤 스탠드(1)의 유압 조절 잭(6)의 위치 신호(POS)는 본 발명의 방법에 따라 관측되며, 이는 각 스탠드에서 감지될 진동을 개시하게 할 수 있으며 감지될 현상의 개시를 대기시킬 수 있다.

Description

롤 스탠드의 진동 감지 방법{A METHOD FOR DETECTING THE VIBRATIONS OF A ROLL STAND}

도 1은 유압 조절 시스템이 장착된 롤 스탠드를 도시한 도면.

도 2는 도 1의 측면도.

도 3은 진동에 의해 방해받은 위치 센서의 측정 신호의 전형적인 기록을 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 방법을 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 롤 스탠드 2, 2' : 지지 기둥

3, 3' : 횡단 부재 4, 4' : 작업 로울러

5, 5' : 배킹 로울러 6, 6' : 유압 조절 잭

21, 22, 21', 22' : 직립 기둥 24, 24' : 수평부

52, 52' : 안내면 61 :잭 몸체

62 : 피스톤

본 발명은 여러가지 재료에 대하여 냉간 압연 및 열간 압연 모두에 있어서 롤 스탠드의 진동을 감지하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 특히 탠덤 밀(tandem mill)에서 스트립 형태의 판형 제품을 압연하는 동안에 두께에 영향을 미치는 진동을 감지하는 데 적용 가능하다.

야금 제품, 특히 판금재(sheet metal), 스트립 또는 리본(ribbon)재와 같은 평판형 제품은 강철, 알루미늄 또는 다른 금속 또는 합금인지에 관계없이 적어도 하나의 롤 스탠드에 의해 형성된 밀을 사용하거나, 예를 들면 공지된 바와 같은 탠덤 밀 트레인(tandem mill train)을 형성하도록 직렬로 배열된 일련의 스탠드에 의해 형성된 밀(mills)을 사용하여 압연함으로써 일반적으로 제조된다.

일반적으로, 롤 스탠드는 작업 로울러(working rolls)와 백킹 로울러(backing rolls)와 감속 기어와 같은 커다란 회전하는 물체를 구비한다. 이러한 물체는 본의아니게 진동하게 되며, 특히 고속 압연이 시도될 때 발생한다.

이러한 현상을 종종 "채터링"이라 부르며, 이러한 채터링은, 특히 냉간 탠덤 트레인에서 관측되며, 주어진 롤 스탠드에 대하여 실제적으로 고정된 주파수에서 진동이 발생되는 결과로 공명 현상을 일으키며, 이는 특정 속도 임계치를 초과할 때 발생한다. 이는 스트립의 두께의 불균일 또는 스트립의 파괴 또는 로울러에 자국을 야기한다. 대부분의 임시 자구책은 압연 속도를 감소시키는 것이기 때문에 생산의 차질을 낳게 한다.

이들 진동의 원인은 잘 알려져 있지 않으나 스탠드의 스트립의 업스트림 및 다운 스트림의 견인 사이에서의 상호작용과 스탠드의 두께 감소 공정에 기인하는 것으로 보인다.

이들 현상을 더욱 잘 이해하기 위하여, 롤 스탠드의 거동을 관측하기 위한 모델이 만들어졌고, 모델에 가속도 미터가 장착됐다. 시뮬레이션과 많은 시험으로부터 나온 측정치는 가장 교란적인 진동은 100Hz 내지 250Hz(제 3 옥타브) 밴드와, 500Hz 내지 700Hz(제 5 옥타브) 밴드라는 것을 나타냈다.

더욱이, 이들 두 형식의 진동의 효과는 제 3 옥타브의 진동은 두께 결함과 스트립 파괴를 야기하고 제 5 옥타브는 배킹 로울러에 자국을 남기기 때문에 같지 않을 것으로 보인다. 더욱이, 정밀한 압연 조건에 따라, 진동은 항상 동일 주파수에서 일어나는 것이 아니라 나타내어진 범위 중의 한 주파수에서 일어난다.

이러한 채터링 현상의 단점을 회피하기 위하여, 예를 들면 압연 속도를 줄이는 것과 같은 필요한 보정 방법을 취하기 위하여 가능한 한 빨리 이들 진동의 발생을 감지하는 것이 바람직하다.

이를 위하여, 예를 들면 BE 890928호에는 스탠드에 가속도 미터가 장착되고, 적절한 주파수를 방사하는 신호를 필터링하고, 필터링된 신호가 특정 임계치를 초과할 때, 보정 작용이 개시되는 장치가 제안되어 있다.

이러한 방법은 스트립 파괴와 같은 대부분의 주요 손상을 회피할 수 있다. 그러나, 가속도 미터 형식의 센서는 모든 가속도에 대하여 너무 민감하며 신호가 대체적으로 주변 소음에 의해 손상된다. 그러므로, 일반적으로, 바람직하지 않은 진동이 일어나는 곳에 가능한 근접하게 설치된다. 또한 센서는 압연 로울러의 베어 링에 설치할 것이 제안되었는 데, 이는 모든 세트의 베어링에 장착되고 로울러의 각각의 변경부에서 연결부를 재설정할 필요가 있다.

가장 최근에, 이들 센서를 롤 스탠드의 상부에 설치하고 작업 신호를 기록하는 것이 가능하며; 이는 발견된 가공물을 감지하고 추출하기 위하여 신호를 처리하는 데 매우 중요하다.

그러나, 주변 잡음을 제거하기 위한 이러한 신호 처리는 경고의 개시를 해치고 원하는 순간에 보정 작용을 개시하는 데 지연이 발생되게 한다. 더욱이, 주파수 밴드내에서의 단순한 처리는 진동 주파수가 장치의 몇몇 회전하는 물체에 의해 야기되는 정상적인 진동에 대응하여 이들과 구별되는 해로운 근원을 가지지 않게 한다.

최근 특허 EP 1 125 649호에는 이들 단점을 마이크로폰으로부터 들어오는 가청 신호를 처리하여 해결하는 시도가 있다. 센서의 위치 및 마이크로폰의 취약성의 문제는 해결되었으나 신호를 처리하는 문제점은 마이크로폰이 존재하는 모든 가청 주파수를 감지하고 신호는 주요한 주변 잡음에 의해 손상되기 때문에 그대로 남아 있다. 주변 잡음을 제거하기 위하여 상기 특허는 여러가지 방법을 조합하여 신호를 처리할 것을 제안하였으며, 그 목적은 유해한 진동의 발생을 확인하기 위함이다. 그렇게 하기 위하여, 밴드패스(bandpass) 필터, 첨두 감지장치, 공명 인수 산출기, 푸리에(Fourier) 분석기, 이들 변수 중의 하나 또는 그 조합이 소정의 주파수 밴드의 특정 임계치를 초과할 때, 개시된다.

상기 방법은 신호 처리 시간이 너무 길고 밀의 스탠드의 진동 개시의 발산을 기본적으로 감지하기 때문에 단점을 가진다. 근래에는 비발산(non-divergent) 진동이 발생해서 압연 제품의 표면 상태 또는 두께를 손상시키는 것이 관측된다.

또한, 서로 상호작용하는 업스트림 및 다운스트림과 각 스탠드의 압연력이 상호 작용하기 때문에 일반적으로 진동 현상은 하나의 스탠드에서 개시되어 다른 스탠드로 퍼진다. 제안된 장치는 전체로서 탠덤 밀의 스탠드에 의해 방사된 가청 주파수만을 감지할 수 있고 스탠드로부터 다른 스탠드로 직접 구별할 수 없다.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 가지지 않으며, 특히 진동 감지 신호를 발생시키기 위하여 예비 처리를 할 필요가 없는, 처리 신호에 기초하여 작용하는 신규한 감지 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 방법에 있어서, 신규의 롤 스탠드를 형성하기 위하여, 고정밀도, 일반적으로, 적어도 1미크론의 정밀도를 가지는 디지틀 센서가 장착된 유압 조절 잭이 사용된다.

본 발명자들은 위치 센서의 신호는 진동에 의해, 그 진동이 롤 스탠드와 유압 조절 잭을 구성하는 중첩된 전체 로울러에 전파되는 예기치 않은 효과에 의해 방해를 받는다는 것을 알아냈다. 주파수와 진폭에 의해 전적으로 신뢰가능하며 충실한 방식으로 수많은 보충적인 시험들은 진동에 의해 위치 신호가 완전히 변조돤다는 사실을 입증했다. 변조는 진동 발생 개시로부터 나타나고, 진폭은 두께를 조절하기 위한 시스템의 작용에 의해 야기되는 신호의 진폭 변동과 중첩되는 진동의 진폭에 따라 변한다.

그러므로, 유압 조절 잭의 위치센서의 측정 신호를 관측하여 유압 조절 장치에 장착된 롤 스탠드의 진동을 감지하는 방법을 제공하는 것이 가능하며, 이러한 디지틀 위치 신호는 모든 주변 잡음에 대하여 깨끗하며, 이는 샘플링 작용에 의해 정상적으로 관측되고, 그 기간은 밀리초 정도이고, 이는 주어진 간격의 시간에 걸쳐 오직 진폭 변동만을 직접적으로 관측할 필요가 있다. 이는 감지될 진동에 관하여 여러 기간의 지연을 야기할 수도 있는 필터를 구비할 필요가 없다. 본 발명에 따른 방법에 있어서, 위치 센서의 측정 신호(POS)는 실시간으로 영구히 기억되며, 그 샘플 신호는 스패티오-템포랄 관측 윈도우(F)와 직접 비교되며, 샘플의 크기 뿐만 아니라 차원까지도 롤 스탠드와 감지될 진동 주파수의 함수로서 선택되며, 진동 감지 신호는 신호 샘플이 윈도우(F) 내에 더 이상 들어 있지 않을 때, 트리거(trigger)된다.

본 발명의 방법에 따라서, 관측 윈도우(F)의 템포럴 치수는 이 현상이 위치 신호에 의해 방해를 받고 이에 의해 샘플 내에 포함된다면, 감지될 진동 현상의 대표치가 되도록 포함된 위치 신호의 샘플에 대하여 충분히 긴 시간을 나타낸다. 본 발명의 특정 방법에 있어서, 관측 윈도우(F)의 템포럴 치수는 감지될 진동 현상의 신호의 2 주기와 동일한 시간과 적어도 동일한 길이를 가진다.

본 발명의 방법에 따라서, 관측 윈도우(F)의 높이는 유압 조절 잭의 위치 측정 신호(POS)의 가장 큰 반복적인 변동의 진폭보다 큰 크기를 나타내는 공간적 치수를 가진다. 본 발명의 방법에 따른 실제적인 방법에 있어서, 관측 윈도우(F)의 높이는 4 미크론 이상의 유압 조절 잭의 위치 측정 신호(POS)의 진폭을 나타내는 공간적인 치수를 가진다.

본 발명의 감지 방법에 따라서, 유압 조절 잭(6)의 다수배의 위치 측정 신호(POS)의 진폭은 계수될 관측 윈도우(F)의 높이를 초과하며, 진동 감지는 다수배의 위치 측정 신호(POS)의 진폭은 롤 스탠드의 제어 시스템의 허용되는 가장 큰 진폭의 보정 작용 중에 정상적으로 관측되는 것보다 큰 관측 윈도우(F) 높이를 초과할 때, 신호가 발생 된다. 통상적인 방법과 본 발명의 방법에 따라서, 진동 감지는 유압 조절 잭(6)의 다수 배의 위치 측정 신호(POS)의 진폭이 관측 윈도우(F)의 높이의 2배 이상 초과할 때 신호가 발생 된다.

본 발명의 방법의 전개에 따라서, 윈도우(F)의 치수에 관하여 각각의 오버슈트의 진폭은 진동 감지 신호를 트리거하는 관측 윈도우에 대하여 측정되고, 각각의 오버슈트의 진폭의 변동 곡선(D)은 동일한 관측 윈도우(F)에서 트리거된 진동 감지 신호를 가지는 관측 윈도우에 대하여 결정된다.

본 발명의 변경에 따라서, 다른 관측 윈도우(F)내에서의 각각의 오버슈트의 진폭의 변동 곡선은 트리거된 진동 감지 신호를 트리거한 관측 윈도우에 대하여 결정된다.

본 발명에 따라서, 본 방법은 각 스탠드의 유압 조절 잭의 위치 측정 신호(POS)의 샘플 크기를 결정하고, 탠덤 밀의 각각의 스탠드상에서 감지될 진동 주파수에 대하여 적절한 관측 윈도우의 크기를 결정하는 탠덤 밀의 각각의 스탠드에 대하여 사용된다.

탠덤 밀의 경우에 있어서, 비교는 탬덤 밀의 각 스탠드상에서 발생되는 오버 슈트의 진폭 변동 곡선(D)들로 이루어진다.

그런 다음에, 실행될 보정 작업이 결정되어 오버슈트의 진폭 변동 곡선(D)이 가장 큰 스탠드에서 적어도 실행된다.

본 발명의 방법의 다른 실시예에 따라서, 유압 조절 잭의 위치 측정 신호(POS) 샘플의 다른 크기 및 관측 윈도우(F)의 다른 크기 결정은, 롤 스탠드의 다른 변동 모드를 감지하는 데 사용되고, 그들 각각은 감지될 각각의 진동 모드에 대응하는 진동 주파수에 대하여 적절하다.

본 발명은 하기 특정 실시예에 의해 더 잘 이해할 수 있을 것이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 기술분야에서 공지된 고상식(four-high type) 4 로울러 가진 롤 스탠드(1)는 횡단 부재(3, 3')에 의해 연결되고, 각각 이격된 두 개의 지지 기둥(2, 2')을 구비하며, 그 사이에 제품(P)이 이동하는 방향에 수직인 동일 조절 평면(S)에 실제적으로 위치된 평행축을 가진 한 세트의 적층된 로울러가 장착되어 있다.

각각의 지지 기둥(2, 2')은 링을 형성하기 위한 근접한 형상을 가지며 각각은 두 개의 직립 기둥(21, 22(21', 22' 각각))과 두 개의 수평부(23, 24(23', 24' 각각)를 구비한다.

적층된 세트의 로울러는 두 개의 작업 로울러(4, 4')를 구비하고, 그 사이에 제품(P)이 통과하며, 두 개의 배킹 로울러(5, 5')는 작업 로울러 상에 놓인다.

고상식 4 로울러 롤 스탠드 이외에 더 많은 로울러, 예를 들면 6 로울러 고 상식 롤 스탠드, 또는 보다 적은 로울러, 예를 들면 2 로울러 고상식 스탠드가 있음을 간과해서는 안 된다. 본 발명은 모든 롤 스탠드에 적용가능하다.

로울러는 실제적으로 평행한 적층선을 따라 서로 놓여져 있으며 적층선은 그 외곽의 모선을 따라 대향되어 있고 로울러의 강도에 따라 적용되는 힘에 따라 다르나 통상적으로 직선이다. 일반적으로, 조절력은 스탠드와 상부 배킹 로울러(5)의 축의 단부 사이에 내재된 나사 또는 잭(6, 6')에 의해 적용되고, 하부 배킹 로울러(5')는 롤 스탠드(1)에 그 단부에 의해 직접 놓여 있다. 끝으로 언급한 로울러와는 별개로, 다른 로울러는 스탠드에 관하여 이동할 수 있으며, 그 결과로, 이는 지주라 불리는 지지부재(51, 51')에 의해 지지되고, 이는 롤 스탠드(1)의 각각 두 개의 기둥(2, 2')의 각각 직립 기둥(21, 22 및 21', 22') 사이에 형성된 두 개의 윈도우내에서 수직으로 활주가능하게 장착된다.

로울러는 지지 부재 내에 설치된 베어링에서 축에 관하여 회전되도록 장착된다. 그러므로, 상부 배킹 로울러(5)는 롤 스탠드(1)와 두 개의 지지 기둥(2, 2')의 직립 기둥(21, 22 및 21', 22') 사이에서 수직으로 활주하는 두 개의 지지 부재(51a 51b)와 함께 단부에 장착되어 있다. 하부 배킹 로울러(5')는 배킹 로울러를 분해하고 교체할 목적으로 롤 스탠드(1)의 두 개의 지지 기둥(2, 2')의 두 개의 직립 기둥(21, 22 및 21', 22') 사이에서 활 주 할 수 있는 두 개의 지지 부재(51'a, 51'b)와 함께 단부에 장착된다.

압연 단계 동안에, 하부 배킹 로울러(5')의 지지부재(51'a, 51'b)는 롤 스탠드(1)의 지지 기둥(2, 2')의 하부 수평부(24, 24')상에 직접 놓인다.

본 발명은 조절 수단이 유압 조절 잭으로 구성된 롤 스탠드에 관한 것이다. 도 1 및 2에 대응하여 개시된 실시예에 있어서, 유압 조절 잭은 스탠드의 상부 부분에 설치되어 있다. 그러나, 현존하는 구성에서 잭은 롤 스탠드의 하부 부분에 설치되어 있다. 후자의 경우에 있어서 상부 배킹 로울러는 롤 스탠드(1)의 지지 기둥(2, 2')의 상부 수평부(23, 23') 상의 지지 부재(51a, 51b)에 의해 직접 놓여 있다.

본 발명은 청구범위에 기재된 보호 영역으로부터 벗어남이 없는 다른 구성에 대하여도 동일하게 적용할 수 있다.

롤 스탠드(1)의 지지 기둥(2, 2')의 상부 수평부(23, 23')의 하부 표면상에 놓여 있는 유압 조절 잭으로 구성되는 조절 수단은 작업 로울러(4, 4') 사이를 통과하는 제품(P)을 압연하기 위한 로울러를 폐쇄 방향으로 수직력이 작용하게 한다.

일반적으로, 각각의 작업 로울러는 지주라 불리는 지지부재(41a, 41b 및 41'a 41'b)에 의해 지지되는 베어링 상에서 축을 중심으로 회전되도록 장착되어 있고, 이들은 작업 로울러의 축에 의해 통과하는 조절 평면(S)과 평행하게 활주하도록 장착되고, 두 개의 평면 안내면 사이에서 이들 각각은 스탠드의 대응 윈도우의 두개의 측면상의 조절 평면의 각 측면상에 형성되어 있다. 배킹 로울러가 큰 직경을 가지기 때문에 대응 안내면(52, 52')은 일반적으로 스탠드의 대응 칼럼의 두 기둥에 직접 형성된다.

한편, 작업 로울러가 작은 직경을 가지기 때문에 그 지지부재도 작으며 대응하는 안내면(42, 42')은 서로 인접하며, 작업 로울러는 윈도우를 형성하는 두개의 기둥에 고정되고 윈도우의 내측을 향하여 돌출되게 연장된 두 개의 고정편(7)상에 일반적으로 형성되어 있다. 이들 블럭은 도면에 도시되지 않은, 작업 로울러의 편위를 제어하기 위한 장치, 일반적으로 잭인 장치를 구비할 수도 있다. 공보나 특허의 주제가 되어온 주지의 롤 스탠드에 대해서는 더 이상의 설명이 필요하지 않을 것이다.

그러므로, 잭의 유압에 의해 조절가능한 압착력은 제품(P)의 통과를 허용하는 회전하는 적층된 로울러에 의해 압연될 제품에 적용할 수 있다. 각각의 유압 조절 잭은 잭 몸체(61)와 피스톤(62)으로 구성되며, 이들 사이에 오일이 주입된다. 유압은 펌프가 장착된 파워 플랜트로부터 나오며 오일은 일반적으로 서보 밸브에 의해 잭에 주입된다. 이들 장치는 도시되어 있지 않다. 이들은 밀 장치 및 압연 분야에서 주지된 것들이며 다수의 특허와 공보의 주제로 되어 있다.

제품에 대한 압착력을 제어하기 위하여, 유압 조절 잭에 위치 센서가 장착되어 있다. 도 1에 도시된 실시예에 있어서, 잭(61)의 몸체는 조절 장치의 고정부를 구성하며 롤 스탠드(1)의 지지 기둥(2)의 수평부분(23)의 하부 부분 상에 놓여 있다. 피스톤(62)은 상부 배킹 로울러(5)의 지지부재(51a, 51b)의 상부 부분 상에 힘을 작용시키는 조절 장치의 가동부를 구성한다. 피스톤 운동은 기둥의 상부에 설치된 센서(64)에 로드(65)에 의해 전달된다. 종종 유압 조절 잭의 축상에 위치한 단일 위치 센서가 구비된다. 이 때문에 구멍(25)이 기둥(2)의 상부 수평부(23)에 천공된다. 잭(61)의 몸체에 관한 밀봉과 피스톤(62)에 연결된 로드(65)에 관한 밀봉은 밀봉 장치(63)에 의해 제공된다. 본 출원인에 속해 있는 특허의 주제인 장착 형 식에 관해서는 더 이상의 설명이 필요 없을 것이다. 본 실시예에서의 롤 스탠드의 다른 기둥(2')에 동일한 장치가 장착된다는 것을 알아야 하며, 이러한 장치는 기둥(2')의 수평부(23')와 상부 배킹 로울러(5)의 지지부재(51b) 사이에서 조절력이 작용한다.

또한, 적어도 1미크론의 정확도를 가지는 디지틀 위치 신호를 공급하는 디지틀 광학 룰러(rulers)와 같은 위치 센서는 다년간 잘 공지되어 있다. 같은 형식의 신호를 공급할 수 있는 다른 기술에 기초한 다른 형식의 위치 센서가 또한 존재한다. 적절한 방법으로 장치를 실시할 수 있는 공간 또는 잭 기술로 인하여, 다시 말하면, 배킹 로울러(5)의 지지부재(51a, 51b)의 상부에 잭의 몸체에 설치하고, 그런 다음에 피스톤(62)을 롤 스탠드(1)의 기둥(2, 2')의 수평부(23, 23')상에 놓이는 것이 가능하다는 것을 알아야 한다.

제품(P)에 전달된 힘의 영향하에서 압연이 되는 동안에, 롤 스탠드의 여러 부분은 탄성적으로 변형되는 데, 기둥(21, 21' 및 22, 23')은 길어지고, 작업 로울러(4, 4')와 배킹 로울러(5, 5')는 조금 압착되며, 배킹 로울러의 지지부재도 조금 압착된다. 이들 변형들은 전체로서 롤 스탠드의 항복률이라 일컬어지며 그 값은 조절력에 비례적이다. 그러므로, 잭의 몸체에 관하여 피스톤의 변위값은 제품이 압연되는 작업로울러 사이에서 존재하는 간극(air gap)에서 생성되는 변수보다 커야만 한다. 그러나, 이들 모든 것을 제어하는 방정식이 공지되어 있으며, 압연력과 잭을 조절하는 위치의 변수의 함수로서 간극 변수를 결정하기 위한 항복 모델과 롤 스탠드 모델을 어떻게 하여야 하는지는 공지되어 있다. 그러므로, 유압 조절 잭의 위치 에 의해 압연 작업시의 간극을 제어하는 것이 가능하다.

또한, 스탠드의 여러 부품은 진동을 개시할 수도 있다. 진동은 특히, 조절잭과 이들 조절잭의 위치 센서에 전달되며, 진동은 기록될 수 있다.

도 3은 본 발명의 방법에 따라 관측된 것을 도시한다. 중앙 부분의 POS 기록은 유압 조절 잭의 위치를 측정하기 위한 센서의 신호를 나타낸다. 놀라운 효과로서, 위치 신호는 밀 전체의 채터링 진동을 전적으로 깨끗하고 충실한 방법으로 전달한다. 이는 본 도면에서 크게 증폭된 비트(beat)의 형태로 나타났다.

상기한 바와 같이, 탠덤 밀의 모든 스탠드는 비팅 현상이라 설명할 수 있는조금 다른 주파수로 진동될 수 있다. 이러한 밀에 있어서, 본 발명자에 의해 수행되는 실험과 조사를 받고 있는 밀은 자동 시스템을 아직 장착하고 있지 않으며, 조작자는 곡선(V)의 감소(deletion)를볼 수 있다. 그 효과는 위치 센서의 신호를 즉시 볼 수 있는 것이다. 감지는 신호가 충분한 진폭에 도달할 때, 늦어지기 때문에 이러한 동작은 조작자에 의해 수동으로 수행된다.

신호의 약 10 주기가 100Hz에 근접한 주파수에 대응하는 100 밀리초의 시간 간격에 걸쳐 기록장치에 의해 계수될 수 있다. 곡선(FT)은 위치신호(POS)의 푸리에 변환이다. 관측 신호의 샘플 대표치가 얻어지는 시간 간격에 걸쳐 게산된 푸리에 변환이 약 110Hz의 주파수에서 피크를 나타내며, 대략 105Hz와 115Hz에 위치한 약간 작은 측면 피크를 나타내고; 이들은 비트를 야기하는 제 2 진동 주파수를 나타내기 때문에, 진동 현상이 위치신호(POS)를 관측함으로써 명확히 확인된다는 것이 시험으로부터 입증된다.

이러한 기록은 위치 센서로부터 나오는 신호를 나타내며, 감지되어야 할 진동을 명료하게 나타낸 대표치이다.

그러므로, 일반적으로 취약한 가속도 미터 타입의 부가적인 센서가 필요치 않으며, 이러한 미터의 설치는 다루기 힘드며, 롤 스탠드에서 진동 상태의 개시를 감지할 수 있도록 하기 위하여, 신호는 주요한 주변 잡음을 종종 동반할 뿐만아니라, 공급된 모든 신호 중에서 주요한 신호를 선택하기 위하여 복잡한 신호 처리가 필요하고, 실제적으로 지연을 발생시키는 여러 가지의 변이가 필요하다.

본 발명의 방법에 있어서, 롤 스탠드의 조절 장치의 유압 조절 잭에 장착된 디지틀 센서로부터 나오는 위치 신호 POS는 적절히 선택된 시간 간격 동안 직접 관측되고, 신호의 형상과 시간에 따른 진폭의 전개는 진동 감지 신호를 트리거하기 위하여 모니터된다. 이것은 본 발명의 방법에 따라 위치 신호 POS를 직접 관측하여 실행된다.

위치 측정 센서의 신호는 디지틀 형태로 공급되고 그 샘플링 주파수는 물론 대략 100Hz 내지200Hz의 주파수의 신호를 관측하기 위하여 충분히 높으며, 동시에 샤논의 법칙(Shannon's law)과 같은 신호처리법규를 만족한다. 사실상, 위치 센서는 매 밀리초마다 또는 매 2 밀리초마다 읽는다. 이러한 신호는 두께 정규화 시스템에 의해 수행되는 제어의 반영이다. 로울러의 원형 형태 또는 편심도의 결점으로부터 나오는 주기적인 특정 신호가 나타나는 것을 볼 수 있으나, 이들 신호에 포함되어 있는 가장 높은 주파수는 분당 압연율이 1500 내지 2000미터 범위인 압연율에 대하여 20 내지 30 Hz 정도가 된다. 더욱이, 유압 조절 잭 가동부의 위치에서의 위 치의 변동 진폭은 일반적으로 몇 미크론 정도이고, 정상적인 운전 상태와 안정 상태에서 수십 미크론에 이를 수도 있다.

탠덤 밀의 완전한 제어 시스템에 있어서, 롤 스탠드는 압연될 제품의 함수로서 및 얻어질 두께의 감소치로서 명백하게 결정된 값이 프리세트(preset)되고, 그런 다음에 세팅치는 이런 세팅치가 작동의 한계치에 도달할 때, 모든 작동 또는 프리 세팅 편차를 감지하기 위하여 그들의 동작의 진폭을 세밀하게 제한한다. 그러므로, 위치 신호의 변동은 그들의 진폭치에 기초하여 아는 것이 전적으로 가능하므로 다른 현상에 반영이 된다. 도 3의 실시예에 있어서, 채터링 현상은 수십밀리초의 시간에 걸쳐 10미크론을 초과하는 진폭의 변동을 즉시 가져오게 한다.

본 발명의 방법에 있어서, 위치 신호는 주어진 갯수의 점으로 기억되고 관측되거나, 또는 스패티오-템포럴 윈도우의 크기와 비교된다. 신호가 윈도우에서 더 이상 포함되지 않을 때, 진동 감지 경보(alarm)가 트리거된다. 시간축을 따르는 윈도우의 폭은 신호의 감지될 주기에 관하여 상당한 시간 간격에 대응하는 크기를 가진다. 사실상, 예를 들면, 신호의 2사이클과 동등 또는 그 보다 큰 시간이 걸리는 것이 가능하다. 상기한 바와 같이, 공간축을 따르는 윈도우의 높이는 세팅 시스템에 의해 주어진 반복적인 보정보다 큰 크기에 대응하는 치수를 가지며; 실제로, 예를 들면, 4미크론으로 임계치를 고정할 수 있다. 이는 관측 윈도우의 외측 신호의 오버슈트 주파수를 결정하기 위하여 남아 있는다. 이렇게 하기 위하여, 인도우 외측으로 오버슈트하는 수를 계수하고, 예를 들면 프리 세트된 한계에 대응하는 세팅 시스템의 가장 강한 작용에 대하여 관측된 오버슈트의 최대수와 비교한다. 실제적 인 방법에 잇어서, 100Hz 대 정도의 진동 주파수가 감지되고 감지될 신호의 2 주기와 동등한 시간 간격, 말하자면 약 20밀리초에 걸쳐 위치 신호가 기억된다면, 이러한 주파수는, 고정된 임계치보다 큰 진폭을 가지는 윈도우의 외측의 두 개의 오버슈트보다 많다면 명백하게 존재할 것이다.

그 다음에, 다른 관측 윈도우를 생성하기 위하여 다른 시간 간격으로 위치 신호를 기억시키기 위하여 측정이 다시 개시된다. 경우에 따라서, 그리고 몇몇 장치의 특별한 특징을 고려하기 위하여, 예를 들면 주어진 수의 측정점(래치)을 즉시 고정하고, 선입선출(FIFO)의 채움(filling)과 비움(empty)의 대기 행렬 또는 각각의 새로운 측정에 대한 새로운 점을 부가하고 계수된 제 1 점을 제거함으로써, 유동 평균을 생성하는 것과 같은 측정치를 기억하고 저장하는 다른 방법을 사용가능하다. 이들 모든 방법은 규정된 관측 윈도우와 연속하여 비교될 수 있는 조절 장치의 유압 조절 잭의 위치 신호의 측정 점 샘플의 연속을 생성한다.

도 4는 본 발명의 방법의 관측 방법을 도시한다. 도 3에 위치 신호가 채터링 진동 현상에 의해 방해를 받는 동안에 시간의 주기에 대하여 신호의 수평축을 따라 연장된 것을 도시한다. 관측 윈도우(F)는 도 4에 도시되어 있고, 상기에 규정된 임계치의 최소치에 대응한다. 이들 임계치는 장치의 특성과 해로운 진동 상태로 들어가는 경향에 따라 조절되어야만 하는 데, 장치를 빈번하게 감속한느 것은 바람직하지 않고, 한편, 발산되어 더 심각한 손상이 야기되기 전에 압연된 제품(P)의 표면 상태 또는 두께에 영향을 미치기 때문에 가능한 한 빨리 진동을 감지할 수 있는 잇점이 있기 때문이다.

본 발명의 방법은 위치 신호의 관측에 기초하여 다른 현상에 대응하여 롤 스탠드의 진동 상태 또는 진동 상태의 변동을 감지 가능하다는 것을 알아야한다. 압연 로울러의 원형 형태와 편심도의 결함에 대하여 이미 설명하였으나 감속 기어 또는 토오크 전동 동력 트레인과 같은 구동 시스템의 마모의 결과인 다른 결함을 감지하는 것도 가능하다. 그렇게 하기 위하여, 본 발명의 방법에 따라서 주파수 및 진폭의 결함을 특정화하고 관측 윈도우를 규정하기만 하면 된다. 이렇게 하여 형성된 여러 윈도우를 통하여 기억된 위치 신호 샘플을 감지될 다른 결함에 대응하여 관측할 수 있다.

탠덤 밀에 있어서, 각각의 스탠드에 따라 다른 관측 윈도우를 설치하는 것이 가능하고 이는 특별한 특성에 대하여 채용된다. 예를 들면, 몇몇 스탠드는 4 로울러 고상식 스탠드이고 다른 몇몇 스탠드는 6 로울러 고상식 스탠드라면, 이들은 서로 다른 특성을 가질 것이며, 모든 경우에 있어서, 각각의 스탠드에 사용된 로울러의 직경 범위는 다르며, 또한 드라이브의 특성도 다를 것이다. 일반적으로, 동일한 모터가 모든 스탠드에 사용되며, 연속 스탠드에서의 제품의 여러 속도는 사용된 감속기의 감속에 따른다는 것을 알아야 한다. 채터링 현상이 나타날 때, 가장 신속하고 가장 효율적인 방법은 장치의 속도를 감속시키는 것이다. 그러나, 그 후, 가속이 되는 동안에 재발되는 현상을 방지하길 원한다면, 다른 변수를 변경하는 것이 바람직하다. 그렇지 않으면 장치를 저속으로 운전할 필요가 있고 생산 감소가 대단하게 된다. 그러므로, 운전 조건을 변경하기 위하여, 예를 들면 윤활의 변경 또는 윤활제 온도의 변경 또는 롤 스탠드를 세팅하기 위한 조건에 영향을 미치는 공지의 다른 변수를 변경함에 의해 스탠드에서 처음 나타나는 현상을 결정하는 것은 매우 중요하다.

그러므로, 본 발명의 방법의 전개에 있어서, 각각의 관측 윈도우에서의 위치 신호의 오버슈트 진폭이 계산된다. 이는 모니터될 다른 진동 현상의 함수로서 선택된 다른 관측 윈도우를 사용하여 소정의 스탠드에서 실행될 수 있다. 이는 또한 같은 형식의 관측 윈도우에 기초하여 탠덤 밀 전체에서 실행될 수 있으며, 이는 각 스탠드의 특정 값으로 설정된다. 그러므로, 스탠드에 따라 현상의 진폭을 평가할 수 있다. 그러나, 탠덤 밀의 어떤 스탠드가 제일 먼저 진동을 개시하는지를 결정하기 위하여, 진폭의 단일 기준은 특정의 경우에 의심스러운 데, 도 3에 도시된 바와 같이, 채터링 현상은 비트에 의해 조율된 형태를 가질 수 있기 때문이며, 진폭이 변하기 때문이다. 현상이 개시되는 점의 위치를 복잡하게 할 수도 있다.

본 발명의 방법의 다른 전개에 있어서, 오버슈트의 진폭을 계산한 후, 각 관측 윈도우 내측의 이들 오버슈트의 변화치가 결정되고, 탠덤 밀의 각 스탠드에서 현상이 개시될 때, 이들 변화치의 구배가 계산된다. 이것이 도 4에서 직선(D)의 기울기로 도시되어 있으며 이는 위치 신호의 변동을 나타내는 곡선의 첨두치를 연결한것이다. 제일 먼저 문제가 발생하는 스탠드는 가장 큰 경사도의 것이며 직선(D)로 측정된다. 스탠드의 신호는 가장 빨리 증폭되고 그러므로, 스탠드는 원초적으로 여자되는 현상을 받게되며 다른 스탠드로 진동이 유도되고, 그런 다음에 탠덤 밀의 스탠드들 사이에서 공진되고 비트되는 현상을 가지게 될 수도 있다.

본 발명의 방법에 있어서, 압연된 제품(P)의 두께 및 표면 상태에 영향을 미 치는 진동 현상을 가능한 빨리 감지할 수 있으며, 또한 발산 현상을 감지 할 수 있으며 보정 작업을 트리거 할 수 있는 경고를 발할 수 있다. 본 발명의 방법의 도움으로 탠덤 밀을 감속하게 하여 주요한 손상을 회피한 후, 스탠드에서 현상이 개시되면, 스탠드의 운전 조건을 스탠드가 후속적인 재가속을 하는 동안에 문제가 재발하는 것을 방지하기 위하여 보정될 수 있다.

그러나, 본 발명은 개시된 단일 실시예에 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 밀의 유압 조절 장치를 다른 방법으로 만드는 것이 가능하며, 다른 가능한 여러 유체를 공급하는 것도 가능하며, 마찬가지로, 본 발명의 영역을 벗어나지 않고 한위치에 관하여 이들 두 위치 중의 한 위치에 주어진 다른 형식의 디지틀 센서를 가진 조절 장치의 가동부 및/또는 고정부를 장착하는 것이 가능하다. 상기한 바와 같이, 진동 현상은 강철 스트립을 압연하기 위한 냉간 탠덤 밀에서 종종 관측되는 데, 본 발명의 방법은, 예를 들면 알루미늄과 같은 비철금속으로 만들어진 스트립을 생산하기 위하여 사용되는 열간 및 단일 스탠드 밀에 공급될 수 있다. 더욱이, 개시된 본 발명의 방법은 롤 스탠드의 다른 진동 모드를 감지하도록 사용되며, 본 발명의 영역을 벗어남이 없이 반복적인 또는 비반복적인 펄스 타입의 위치 신호의 신속한 변동에 관하여 변칙적으로 감지하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 로울러 자국은 본 발명의 방법에 따라 감지하기 위하여 로울러의 매회전마다 간단한 펄스를 발하게 하는 결합을 야기할 것이며, 이는 관측 윈도우의 크기를 결정하는 데에만 필요하다. 그러므로, 설명을 단순화하기 위하여, "진동"이라는 용어는 청구범위에 사용되었으나 본 발명의 영역을 벗어남이 없이 반복적이거나 비반복적인 신호의 신속한 변동을 변칙적으로 야기하는 데에까지 미친다.

마찬가지로, 청구범위에 기재된 기술적 특징이 청구범위의 단독으로 이해를 촉진하는 것이 목적이며 어떠한 방법으로든 영역에 제한을 하지는 않는다.

Claims (15)

1. 각각 링의 형태를 갖는 두 개의 기둥(2, 2')을 포함하며, 그 사이에는 압연으로 제품의 두께를 감소시킬 수 있고 조절 평면을 구성하는 실제적으로 수직인 평면(S)으로 적층되어 있는 적어도 두 개의 작업 로울러(4, 4')가 위치하며, 상기 로울러는 베어링을 형성하는 지지부재(41, 41', 51, 51') 내에서 회전 가능하도록 장착되며, 지지부재는 기둥의 직립부(21, 22)에 의해 지지되어 있는 안내 표면 사이에 수직으로 활주 가능하도록 장착되어 있고, 롤 스탠드는 로울러의 지지부재상에 조절력을 작용시키며 각각의 기둥(23, 23')의 수평 부분 상에 놓여 있는 유압 조절 잭(6, 6')에 의해 로울러를 조절하기 위한 수단을 구비하고, 유압 조절 잭은 또한 유압 조절 잭(62)의 가동부와, 유압 조절 잭(61)의 고정부와 각 기둥의 수평부(23)에 대한 지지부재(51)의 위치(POS)를 나타내는 신호를 각각 즉시 발하는 위치 센서(64)를 구비한 형식의 롤 스탠드(1)의 진동을 감지하기 위한 방법에 있어서,

   위치 센서의 측정 신호(POS)는 실시간으로 영구히 기억되고, 상기 신호의 샘플은 스패티오-템포럴 관측 윈도우(F)와 직접 비교되고, 샘플의 크기와 윈도우의 크기는 롤 스탠드와 검출될 주파수의 함수로서 선택되며, 진동 검출 신호는 신호 샘플이 윈도우(F) 내에 더 이상 포함되어 있지 않을 때 트리거되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드의 진동 감지 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   관측 윈도우(F)의 템포럴 치수는 감지될 진동 현상을 대표할 수 있는 샘플이 포함되는 시간 길이를 가진 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(1)의 진동 감지 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   관측 윈도우(F)의 템포럴 치수는 감지될 진동 현상의 신호의 2 주기의 시간과 적어도 동등한 길이를 가진 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(1)의 진동 감지 방법.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   관측 윈도우(F)의 높이는 유압 조절 잭의 위치 측정 신호(POS)의 가장 큰 반복적인 진동의 진폭보다 큰 크기를 나타내는 공간 치수를 가진 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(1)의 진동 감지 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   관측 윈도우(F)의 높이는 4미크론 이상의 유압 조절 잭(6)의 위치 측정 신호의 진폭을 나타내는 공간 치수를 가진 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(1)의 진동 감지 방법.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   유압 조절 잭(6)의 위치 측정 신호(POS)의 진폭이 관측 윈도우(F)의 높이를 초과하는 배수를 계수하는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(1)의 진동 감지 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   유압 조절 잭(6)의 위치 측정 신호(POS)의 진폭이 관측 윈도우(F)의 높이를 초과하는 배수가 롤 스탠드의 제어 시스템의 허용되는 가장 큰 진폭의 교정 작용 중에 통상적으로 관측되는 것보다 클 때, 진동 감지 신호가 발령되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(1)의 진동 감지 방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   유압 조절 잭(6)의 위치 측정 신호(POS)의 진폭이 관측 윈도우(F)의 높이를 초과하는 배수가 2 이상일 때, 진동감지 신호가 발령되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(1)의 진동 감지 방법.
9. 제 6 항에 있어서,

   관측 윈도우(F)의 치수에 관한 각각의 오버슈트의 진폭은 트리거된 진동 감지 신호를 가진 관측 윈도우(F)에 대하여 측정되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(1)의 진동 감지 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    동일한 관측 윈도우(F)에서 각각의 오버슈트의 진폭 내의 변동의 기울기(D)는 트리거된 진동 감지 신호를 가진 관측 윈도우를 위하여 결정되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(1)의 진동 감지 방법.
11. 제 9 항에 있어서,

    다른 관측 윈도우(F)에서 각각의 오버슈트의 진폭 내의 변동의 기울기는 트리거된 진동 감지 신호를 가진 관측 윈도우를 위하여 결정되는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(1)의 진동 감지 방법.
12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 방법에 따라서 롤 스탠드(1)의 다른 진동 모드들을 감지하는 방법이며, 다른 샘플 치수들의 유압 조절 잭(6)의 위치 측정 신호(POS)와 다른 치수들의 관측 윈도우(F)가 사용되며, 이들의 각각은 감지될 진동 모드에 각각 대응하는 진동 주파수에 맞춰지는 것을 특징으로 하는 롤 스탠드(1)의 다른 진동 모드 감지 방법.
13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 방법을 사용하여, 복수의 스탠드를 포함하는 탠덤 밀 스탠드의 진동 감지 방법이며, 각각의 롤 스탠드에 대하여, 롤 스탠드 상에서 감지될 진동 주파수에 대하여 채용되는 유압 조절 잭의 위치 측정 신호(POS)의 샘플 치수와 관측 윈도우의 치수 결정이 사용되는 것을 특징으로 하는 탠덤 밀 스탠드의 진동 감지 방법.
14. 제 13 항에 있어서,

    오버슈트의 진폭에서의 변동의 기울기(D)는 탠덤 밀의 각각의 스탠드에 대하여 결정되는 것을 특징으로 하는 탠덤 밀 스탠드의 진동 감지 방법.
15. 제 14 항에 있어서,

    수행될 보정 작업은 적어도 오버슈트의 진폭 변동 기울기(D)가 가장 큰 스탠드 상에서 실행되는 것을 특징으로 하는 탠덤 밀 스탠드의 진동 감지 방법.

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