KR101238691B1 - 금속 스트립 재료 권취 방법 및 그 장치 - Google Patents

금속 스트립 재료 권취 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속 스트립 재료(110)를 권취하기 위한 방법 및 권취기 맨드릴에 관한 것이며, 특히 권취기 맨드릴(100)은 맨드릴 본체(120)와, 반경 방향으로 확대될 수 있고 맨드릴 본체(120)를 중심으로 그 둘레에 배치되는 복수의 세그먼트(115)와, 이 세그먼트들(115)이 반경 방향으로 이동될 수 있게 하는 복수의 유압 실린더(116)를 포함한다. 개별 실린더들 내의 마찰이 서로 다른 경우에도 원형의 코일 아이를 이용하여 금속 스트립 재료를 권취할 수 있도록 하기 위해, 본 발명에 따라 복수의 실린더(116) 각각이 개별적으로 제어되는 점이 제안된다.

Description

금속 스트립 재료 권취 방법 및 그 장치{METHOD AND DEVICE FOR WINDING METAL STRIP MATERIAL}
본 발명은 금속 스트립 재료를 권취하기 위한 방법으로서,
- 맨드릴 본체를 구비한 권취기 맨드릴과,
- 반경 방향으로 확장 또는 확대될 수 있고 맨드릴 본체를 중심으로 그 둘레에 배치되는 복수의 세그먼트와,
- 세그먼트들을 반경 방향으로 이동할 수 있게 하는 복수의 유압 실린더를
이용하는 상기 금속 스트립 재료 권취 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 금속 스트립을 권취하기 위한 권취 장치에 관한 것이다.
압연 공장에서 금속 스트립은, 공장 내부에서, 또는 고객에게서 운반 및 추가 가공을 가능하게 하기 위해, 금속판이나, 또는 권취된 다발, 소위 코일로 형성된다. 직선의 금속 스트립이 권취기 시스템에서 반경 방향으로 권취되면, 코일 또는 금속 코일이 생성된다. 금속 스트립은 열간 또는 냉간 압연 스트립 압연기열에서 제조되는 제품이다. 이는, 금속 스트립의 온도가 각각의 플랜트 형식 및 열처리에 따라 100℃ 이하 또는 이상이거나, 그보다 훨씬 높을 수 있음을 의미한다.
권취기 시스템은 기본적으로, 금속 스트립이 회전하는 맨드릴, 소위 권취기 맨드릴 상으로 안내되는 방식으로 기능한다. 권취기 맨드릴을 중심으로 한 금속 스트립의 안내는 권취기 맨드릴의 종축을 중심으로 반경 방향으로 이동 가능하게 배치되는, 예컨대 편향 셸(deflecting shell), 편향 롤러, 벨트 컨베이어 등과 같은 가이드 부재들에 의해 이루어진다. 권취기 맨드릴이 권취 후에 금속 스트립 내에 장력을 형성하게 된다면, 전술한 가이드 부재들은 금속 스트립으로부터 이격되어 정지 위치(rest position)로 이동되되, 예컨대 회동된다. 그러나 가이드 부재들은 필요에 따라, 예컨대 금속 스트립이 예컨대 압연 스탠드로부터, 또는 권취기 시스템의 구동 장치로부터 유출되는 것으로 인해 장력을 잃을 것 같으면, 다시 제 기능 위치로 회동될 수 있다. 그렇게 함으로써 코일이 자신의 형태를 잃거나 강렬하게 풀리는 점이 방지된다.
선행 기술에 따른 권취기 시스템은, 예컨대 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이,
- 권취기 맨드릴을 구동하기 위한 모터(1) 및 변속기(3)와,
- 구동부를 맨드릴과 연동시키는 클러치(4)와,
- 확장 바(13) 또는 확장 유닛과 연결되는 회전식 또는 고정식 유압 실린더(5)와,
- 실린더 행정을 측정하기 위한 변위 측정 시스템(미도시)과,
- 후방 맨드릴 베어링(6) 및 전방 맨드릴 베어링(7)과,
- 권취 부재(8)와,
- 확대 바(13) 및 압력체(14)를 지탱하는 맨드릴 본체(12)와,
- 맨드릴 본체(12)의 조인트 바(미도시)에 의해 고정되고 압력체(14)에 의해 안쪽 또는 바깥쪽으로 이동되는 세그먼트들(15)과, 그리고
- 맨드릴 지지 베어링(9)으로 구성된다.
선행 기술에 따르는 권취기 맨드릴의 작동 방식은 도 2에 더욱 정확하게 도시되어 있다. 권취 시에 금속 스트립(10)은 나선형으로 권취기 맨드릴을 휘감으면서 권선들(11)을 형성한다. 권취기 맨드릴은 권취 부재(8)에서 자체의 외부 치수를 증대 및 감소시킨다(확대 및 수축). 이런 기능은 외부에 위치하는 세그먼트들(15)이 반경 방향으로 이동되면서 이루어진다. 권취를 위해 금속 스트립(10)은 확대된 권취기 맨드릴을 중심으로 한 그 둘레로 안내된다. 코일/금속 코일로 금속 스트립(10)이 권취된 후에는 외부로의 운반을 가능하게 하기 위해, 그 코일/금속 코일은 권취기 맨드릴로부터 분리되어야 한다. 이를 위해 권취기 맨드릴은 수축되는데, 다시 말하면 세그먼트들(15)이 권취기 맨드릴의 종축 쪽으로 이동되고 권취 부재(8)의 외부 치수(8.1)는 감소된다. 그렇게 하여 권취기 맨드릴은 코일의 고정 상태를 해제한다.
확대 메커니즘은 도 2에 도시되어 있다. 확대 바(13)는 적어도 하나의 경사진 평면(13.1)을, 바람직하게는 복수 개를 포함한다. 권취기 맨드릴의 축방향에서 좌측 또는 우측 방향으로 확대 바(13)의 이동(13.2)에 의해, 경사진 평면(13.1)이 이동되고, 압력체(14)도 반경 방향으로 상승되거나 하강되면서 반경 방향에서 훨씬 바깥쪽에 위치하는 세그먼트(15)를 상승시키거나 하강시킨다. 권취 부재(8)의 세그먼트들(15)은 가능한 균일하게 확대 및 수축될 뿐 아니라 발생하는 힘을 흡수해야만 하기 때문에, 권취 부재(8)의 외연 및 길이에 걸쳐서 복수의 경사진 평면이 바람직하게는 균일하게 배치된다. 확대 바(13)는 유압 실린더(5)와 결합되어 있으며, 그로 인해 그 유압 실린더에 의해 병진식 구동(translational driving) 및 고정력을 각각 경험하게 된다.
공지된 권취기 맨드릴들의 공통점은, 세그먼트들(15)이 경사진 평면(13.1)에 걸쳐서 이동된다는 점에 있다. 이때 압력체(14)가 힘 또는 운동 전달을 수행하는 점은 요구되지 않는다. 세그먼트들(15)에는 종종 경사진 평면들(13.1)이 닿으며, 그럼으로써 확대 바(13)와 세그먼트(15) 사이에 직접적인 접촉이 이루어진다. 회전 시에 권취기 맨드릴 내의 중량 힘 및 원심력에 대항하여 세그먼트들(15)을 유지할 수 있도록 하기 위해, 예컨대 확대 바(13) 및 세그먼트들(15) 내에서 회전 가능하게 장착되는 조인트 바들이 제공된다. 또 다른 실시예에 따라서는, 세그먼트들(15)이 지지되는 가이드들에 의해 그 세그먼트들(15)이 권취기 맨드릴 내에 고정될 수도 있다.
확대 바(13)는 맨드릴 본체(12)의 내부에 장착되기 때문에, 이를 위해 맨드릴 지지 베어링(9) 내에 개구부가 제공된다. 이런 개구부를 통해서 확대 바(13)가 맨드릴 본체(12) 내에 삽입된다. 맨드릴 본체(12)에 지지 베어링을 결합시킬 수 있도록 하기 위해, 여기서는 결합 지점(9.1)이 제공된다. 이런 결합 지점은 바람직하게는 나사 체결부로서 형성된다.
열간 압연 스트립 압연기열 내에서의 권취기 맨드릴은 통상적으로 0.8mm 내지 25.4mm의 두께를 갖는 금속 스트립을 권취하는데 이용될 수 있다. 이와 관련하여 강도는 예컨대 로우 카본(low carbon)에 대한 경우와 같은 낮은 값과 예컨대 튜브 제품(X80, X100 등)에 대한 경우와 같은 높은 값 사이에서 변동될 수 있다. 그러나 앞서 설명한 선행 기술에 따른 권취기 맨드릴의 경우, 목표하는 정확한 힘 조정을 실시할 수 없다. 그 이유는 자체적으로 재현 불가능하고 높은 마찰로 인해 그에 대응하는 히스테리시스를 야기하는 경사진 평면들에 있다. 마찰을 재현하지 못하는 애로점은 압력체, 세그먼트들 및 확대 바에 마모가 존재하는 점에 기인한다. 마모는 재료 제거, 변형, 표면 거칠기 변화 등의 형태로 나타난다. 이에 더욱 힘들게 하는 것은, 예컨대 그리스(grease)가 고압으로 인해 그리스 배출공으로 유출되지 못하거나, 또는 그리스가 고온이 발생할 시에 연소 또는 탄화되기 때문에, 윤활 조건이 바람직하지 못할 수 있다는 점에 있다. 또한, 그리스는 냉각수에 의해 세척될 수 있다. 그리고 활주면들에 유입되는 이물질 및 스케일이 그리스를 오염시키고, 그리고/또는 활주면들 내지 마찰면들 사이에 도달하게 될 때 바람직하지 못한 작용을 야기한다. 변형 및 재료 제거에 의해서는 세그먼트들이 더 이상 목표하는 외부 치수에 도달할 수 없게 된다. 다시 말하면, 최대 권취기 맨드릴 직경과 세그먼트들의 수평 상태가 더 이상 달성되지 않는다. 권취기 맨드릴의 부하 용량에 대해 중요한 사항은 맨드릴 지지 베어링을 위한 결합 지점(9.1)의 구조적 설계이다. 기본적으로 결합 지점(9.1)(또는 분리 지점)은 취약 지점을 나타낸다.
오스트리아 특허 공보 219 940에 따른 선행 기술로부터는 드럼 본체와 이 드럼 본체에 회동 가능하게 장착되는 2개의 클램핑 세그먼트를 포함하는 권취 드럼들을 제어하기 위한 장치가 공지되었다. 클램핑 세그먼트들에는 유압식으로 작동되면서 그 세그먼트들을 상호 간에 이격 확대시키는 일련의 피스톤, 볼트 등이 작용한다. 그리고 이 일련의 피스톤, 볼트 등은 드럼 본체 내에, 또는 이 드럼 본체와 직간접적으로 연결되는 부재 내에 장착된다. 두 클램핑 세그먼트 각각에 대해서는 일측 클램핑 세그먼트의 자유 단부로서 타측 클램핑 세그먼트로 향해 있는 그 자유 단부와 그 일측 클램핑 세그먼트의 결합된 부분 사이에서 유압식으로 작동되는 일련의 피스톤, 볼트 등이 작용한다. 또한, 상호 간에 이격 확대되는 클램핑 세그먼트들 사이에서 이용되는 압력 세그먼트도 제공된다.
세그먼트들을 확대시키기 위한 피스톤-실린더 유닛들을 포함하는 추가의 권취기 맨드릴은 공보 DE 26 20 926 A1, US 3,273,817 및 US 3,414,210으로부터 공지되었다.
EP 0 017 675 B1로부터는, 코어와, 반경 방향으로 확장 또는 확대될 수 있고 코어를 중심으로 그 둘레에 배치되는 소수의 세그먼트와, 이 세그먼트 각각을 위해 각각 구비되어 그 세그먼트들을 반경 방향으로 이동시킬 수 있는 소수의 유압식 피스톤-실린더 유닛을 포함하는 확장식 권취기 맨드릴이 공지되었다. 세그먼트들은 코어 내의 유압식 유닛들과 연결된다. 또한, 세그먼트들은 유압식 유닛들의 피스톤들에 고정되며, 피스톤들은 환상으로 형성되어 저널을 중심으로 그 둘레에 장착된다. 저널은 자체가 코어에 고정되며, 세그먼트들의 반경 방향 상향 이동을 제한하기 위한 헤드부들을 포함한다. 피스톤들의 반경 방향 내측 및 외측에는 유압액 공급을 위한 제1 및 제2 챔버가 제공되며, 그럼으로써 유압식 유닛들은 세그먼트들의 인입 및 인출 이송을 위해 작동될 수 있다. (세그먼트들의 인출 이송을 위한) 유압식 유닛들의 제1 챔버들은 소수의 압력 실린더와 연결되고, 이 압력 실린더의 피스톤들은 공동 변위를 위해 배치되며, 그럼으로써 단 하나의 세그먼트에 할당되는 제1 챔버들은 각각 적어도 2개의 상이한 압력 챔버와 연결된다.
공지된 권취기 맨드릴들의 경우 단점은, 반경 방향으로 인출 이송될 수 있는 실린더들이 모두 상호 간에 유압식으로 연결되어 있다는 점이다. 다시 말하면, 권취기 맨드릴들은 적어도 2개의 실린더에 대해, 그러나 대개는 2개 이상의 실린더에 대해 하나의 공동의 공급 라인(압력 라인)을 포함한다. 공지된 권취기 맨드릴들의 경우, 언제나 실린더들의 단부 위치에만 도달한다(완전 확대 또는 완전 수축). 사전 확대된 위치(세그먼트의 중간 위치)로부터 세그먼트들의 재확대는 불가능하다. 왜냐하면, 실린더 마다의 마찰 및 부하가 각각 서로 다르기 때문이다. 그로 인해 실린더들은 세그먼트들을 서로 상이하게 인출 이송시킬 수도 있으며, 권취기 맨드릴의 외부 윤곽에 의해 형성되는 코일 아이(coil eye)는 원통형으로 형성되지 않을 수도 있다. 이처럼 비원형의 형성은 코일의 추가 취급 시에 문제를 초래한다.
따라서 본 발명의 목적은 앞서 언급한 단점들을 방지할 수 있도록 하는 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 금속 스트립을 권취하기 위한 권취 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적은 방법과 관련하여 복수의 실린더 각각이 개별적으로 제어됨으로써 달성된다.
개별 실린더들의 청구된 개별 제어는 바람직하게는 각각의 실린더에 대해 개별적으로 사전 설정된 설정값으로 각각의 개별 실린더를 조정하는 것을 가능하게 한다. 또한, 개별 실린더의 청구된 개별 제어는 이미 사전 확대된 권취기 맨드릴로부터 출발하여 다시 사전 설정된 설정값으로 개별 실린더를 개별적으로 재제어하는 것을 가능하게 한다. 이런 경우 특히 시스템 조건에 따라 최대 가능한 설정값들(최종값) 사이에 위치하는 임의의 설정값도 사전 설정될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따라, 실린더 마다의 마찰 및 부하 각각이 서로 다르다고 하면, 권취기 맨드릴의 모든 실린더 및 밸런싱 실린더 각각이 개별적으로 동일하게 사전 지정된 위치로, 특히 권취기 맨드릴의 종축으로부터 반경 방향으로 동일하게 이격된 이격 위치로 제어된다. 이와 같은 제어로, 바람직하게는 모든 실린더가 반경 방향에서 동일한 간격으로 인출 이송되고, 코일 아이도 원통형 또는 원형으로 형성되는 점이 보장된다.
위치 제어에 대체되는 실시예에 따라서도 실린더들은 그 압력 및 힘이 각각 제어될 수 있다. 마찬가지로, 권취기 맨드릴의 복수의 실린더 각각을 사전 설정된 동일한 힘으로 조정 또는 제어함으로써, 대칭의 코일 아이, 특히 원형의 코일 아이가 실현될 수 있다.
재확대는 세그먼트들의 제어되는 압력 및/또는 제어되는 위치 결정을 통해 이루어지되, 마찬가지로 모터 토크의 결정에 의해서는, 권취기 맨드릴을 확대하기 위한 금속 스트립 내 장력의 상관 관계가 형성된다. 두 변수의 조정, 즉 금속 스트립 내 장력과 권취기 맨드릴 내 확대력의 조정은, 확실한 권취를 보장하면서도, 최소의 확대력을 이용할 시에는 금속 스트립의 손상을 최소화하고 권취기 맨드릴의 구조 부재의 수명을 최대화하는 점을 보조한다.
또한, 본 발명은 청구항 제7항에 따라 금속 스트립을 권취하기 위한 권취 장치에 의해 달성된다. 이 권취 장치의 장점은 앞서 권취 방법과 관련하여 언급한 장점에 상응한다. 동기화 장치에 의해서는 개별 실린더들의 제어를 위해 원하는 경우 각각 동일한 설정값들이 사전 설정된다.
청구되는 권취 방법 및 청구되는 권취 장치의 추가 장점들은 이와 관련한 종속항들의 대상이다.
본 발명에 따른 권취기 맨드릴에 의해서는, 상대적으로 큰 확대 실린더, 확대 바, 압력체, 결합 지점뿐 아니라, 맨드릴 본체 내의 보어가 배제된다.
본 발명의 일 실시예는 다음에서 매우 개략적으로 도시된 도면에 따라 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 선행 기술에 따른 권취기 맨드릴을 부분 단면도와 함께 도시한 종단면도이다.
도 2는 도 1에 따라 확대 세그먼트, 맨드릴 본체 및 인장 바를 포함하는 권취기 맨드릴을 도시한 종단면도 중 권취기 맨드릴 일부를 도시한 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 권취기 맨드릴을 도시한 횡단면도이다.
도 4는 도 3에 따른 권취기 맨드릴을 부분 단면도와 함께 도시한 종단면도이다.
도 5는 도 3에 따라 확대 세그먼트, 실린더, 맨드릴 본체 및 위치 센서를 포함하는 권취기 맨드릴을 도시한 종단면도 중 권취기 맨드릴 일부를 도시한 부분 단면도이다.
도 6은 권취 장치의 폐회로 제어 회로를 도시한 블록선도이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 권취기 맨드릴(100)은 권취 부재(120) 내에 실린더들(116) 및 밸런싱 실린더들(121)을 구비하여 형성된다. 실린더들(116) 및 밸런싱 실린더들(121)은 세그먼트들(115)을 이동시키고, 그리고/또는 고정시킨다. 실린더들(116) 및 밸런싱 실린더들(121)은 예컨대 유압식으로 작동된다. 오일 이외에도 예컨대 그리스와 같은 또 다른 매체도 이용될 수 있다. 확대력과 세그먼트들(115)의 운동을 전달 및 생성하는 역할은 실린더들(116)이 수행한다. 실린더들(116)은 도시된 바와 같이 자체 실린더 커버(116.1) 및 자체 실린더 피스톤(116.2)과 함께 맨드릴 본체(119) 내에 직접 삽입된다. 그러나 실린더 어셈블리(116)를 유닛으로서 권취기 맨드릴(100) 내에 장착하는 점도 생각해볼 수 있다. 바람직하게는 각각의 실린더(116)에는 위치 센서(117)가 장착되며, 그럼으로써 실린더 피스톤(116.2)의 정확한 위치가 측정되어 개회로 또는 폐회로 제어 방식으로 제어된다. 위치 센서(117)의 케이블(117.1)은 케이블 채널(118)을 통해 회전 트랜스포머(123)(rotation transformer)(도 4 참조)로 전달되고, 다시 이 회전 트랜스포머로부터 개회로 제어 유닛, 폐회로 제어 유닛 및/또는 평가 유닛(미도시)으로 전달된다. 실린더들(116) 및 밸런싱 실린더들(121)의 매체 공급은 매체 공급부(122)를 통해 이루어진다.
매체 공급부(122)는 실린더들(116) 및 밸런싱 실린더들(121) 각각에 필요한 매체를 공급할 뿐 아니라, 맨드릴 본체(119)에는 냉각 및 세척을 위한 물과 같은 냉각액 및/또는 세척액을 공급한다. 또한, 권취기 맨드릴(100)도 매체 공급부(122)를 통해 윤활 위치에 윤활제를 공급받는다. 냉각 및 세척을 위한 물도 마찬가지로 매체 공급부(122)를 통해 권취기 맨드릴(100)의 사용 위치로 운반된다. 회전 트랜스포머(123)는 위치 센서(117)에 전압 및 전류 각각을 공급한다.
실린더(116)와 유사하게 밸런싱 실린더(121)도 자체의 실린더 피스톤(121.1) 및 실린더 커버(121.2)와 함께 직접 또는 완전한 교환 유닛으로서 맨드릴 본체(119) 내에 내장된다. 밸런싱 실린더(121)의 과제는, 언제나 실린더 피스톤(116.2)과 세그먼트(115) 사이에 접촉이 이루어지는 방식으로, 원심력 및 중량 힘에 대항하여 세그먼트(들)(115)를 유지하는 것에 있다. 이런 밸런싱 실린더(121)에도 또한 위치 센서(117)가 장착될 수 있다. 또 다른 구성에 따라서는 압력 센서를 이용하여 실린더(121)를 사전 설정된 힘으로 개회로 또는 폐회로 제어 방식으로 제어함으써, 위치 센서(117)의 사용이 배제될 수도 있다.
실린더들(116) 및 밸런싱 실린더들(121)은 공급 또는 배출 라인들 내의 압력을 측정하는 압력 센서들을 통해, 그리고/또는 위치 센서들(117)을 통해 폐회로 또는 개회로 제어 방식으로 제어된다. 밸런싱 실린더(121)는, 세그먼트(115)와 바람직하게는 형상 고정식 결합을 형성하는 방식으로 구성된다. 이는 또 다른 실시예에 따라서는 마찰 결합 방식으로 이루어진다.
세그먼트들(115)을 이용하여 권취기 맨드릴(100)의 외부 치수를 보정하기 위해, 적어도 2개의 보정 링(calibration ring)은 사전 설정된 간격으로 종축 방향으로 상승되어 위치 결정된다. 보정을 통해 외부 치수 및 위치 센서의 설정이 이루어진다. 추가로 세그먼트들(115)의 수평 상태는 적합한 측정 또는 검사 장치로 결정될 수 있다. 실린더들(116)에 의해서는 세그먼트들(115)의 마모가 보상될 수 있다.
도 6에는 실시예에 따라 권취 장치를 위한 폐회로 제어 회로가 도시되어 있다. 이런 폐회로 제어 회로에 의해서는 권취 장치의 각각의 개별 실린더가 개별적으로 제어된다. 도시된 폐회로 제어 회로는 하위의 힘 제어부를 갖는 위치 제어부를 나타내고 있다. 상위의 위치 제어부에 의해서는, 권취기 맨드릴의 모든 실린더가 동일한 설정 위치로, 다시 말하면 권취기 맨드릴로부터 반경 방향으로 동일하게 이격된 이격 위치로 제어된다. 이때 하위의 힘 제어 회로에 의해서는, 실린더들에 대해 개별적으로 사전 설정된 설정 힘이 유지되는, 특히 그 설정 힘이 상회되지 않는 점이 보장된다.
이에 대체되거나 추가되는 실시예에 따라서는 각각의 실린더를 위한 본 발명에 따른 폐회로 제어 장치는 하위의 위치 제어부를 갖는 개별 힘 제어부를 포함할 수 있다. 그에 따라 실린더들을 권취된 스트립 쪽에 밀착시키는 힘은 상위의 힘 제어부에 의해 사전 설정되는, 바람직하게는 동일함 힘으로 제어된다. 이와 동시에 하위의 위치 제어부에 의해서는, 힘 제어 시에 실린더들의 사전 설정된 설정 위치가 유지되는 점이 보장된다.
두 폐회로 제어 메커니즘, 다시 말해 하위의 힘 제어부를 갖는 위치 제어부 또는 하위의 위치 제어부를 갖는 힘 제어부의 경우, 힘 제어부의 고장 시에 사전 설정된 최대 힘의 상회와 그에 따른 권취기 맨드릴 또는 권취된 스트립에서의 가능한 손상을 방지하기 위해, 힘 제한기(force limiter)가 제공될 수 있다. 만일 두 폐회로 제어 메커니즘을 이용할 수 있다면, 각각의 작업 상황에 따라 두 메커니즘 간의 전환이 경우에 따라 권장된다. 바람직하게는 하위의 힘 제어부를 갖는 위치 제어부는 특히 권취기 맨드릴의 시동 시에, 다시 말하면 권취 공정의 개시 시점에 이용된다. 그런 후에, 즉 고정 유지되는 권취 공정 동안, 다시 말하면 이미 한 쌍의 권선이 권취된 후에는, 하위의 위치 제어부를 갖는 상위의 힘 제어부로의 전환이 권장된다.
위에서 소개한 두 폐회로 제어 메커니즘으로는 위치 및 작업 압력이 시스템 한계의 범위 내에서 각각의 실린더에 대해 개별적으로 임의로 선택/제어될 수 있다. 그렇게 함으로써, 금속 스트립을 사전 확대된 권취기 맨드릴 상에 권취할 수 있다. 이는, 권취기 맨드릴이 권취 공정 시에 (소정의 권선 수가 권취된 후에) 권선들이 느슨하거나 가능한 보다 이른 시기에 장력이 형성되어야 한다고 하면, 자신의 직경을 다시 증가시키는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 권취 장치는 메인 실린더를 포함하는 것이 아니라, 바람직하게는 고압 조건으로 각각의 개별 실린더에 필요한 유체를 공급할 수 있는 회전식 공급 장치를 포함한다. 폐회로 제어 장치에 의해서는, 실린더들(116)이 동기화 방식으로 세그먼트들(115)을 이동시킴으로써, 이 세그먼트들이 항상 수평 상태로 이송되는 점이 보장된다. 이런 점은 세그먼트들(115)의 비틀림 및 끼임을 방지하며, 그럼으로써 작동 신뢰성은 언제나 보장되게 된다.
도 2에 따른 선행 기술로부터 공지된 것과 같은 경사진 평면(13.1)이 제거됨으로써, 그 평면을 위한 그리스 윤활 역시 배제된다. 그 대신에 본 발명에 따른 권취기 맨드릴에 의해서는, 그 권취기 맨드릴이 물을 공급받고, 그로 인해 냉각될 수 있다. 적합한 물 가이드를 통해서는 권취기 맨드릴은 계속해서 오염물이 세척되고 깨끗하게 세정된다.
1: 모터
2: 매체 공급부
3: 변속기
4: 클러치
5: 유압 실린더
6: 후방 맨드릴 베어링
7: 전방 맨드릴 베어링
8: 권취 부재
9: 맨드릴 지지 베어링
10: 금속 스트립
11: 권선
12: 맨드릴 본체
13: 확대 바
14: 압력체
15: 세그먼트
16: 실린더
100: 권취기 맨드릴
101: 모터
103: 클러치
104: 유압 실린더
106: 전방 맨드릴 베어링
107: 후방 맨드릴 베어링
110: 권선
111: 금속 스트립
115: 세그먼트
116: 실린더
117: 위치 센서
117.1: 케이블
118: 케이블 채널
119: 맨드릴 본체
120: 권취 부재
121: 밸런싱 실린더
121.1: 실린더 피스톤
121.2: 실린더 커버
122: 매체 공급부
123: 회전 트랜스포머

Claims (14)

  1. 맨드릴 본체(120)와, 반경 방향으로 확장 또는 확대될 수 있고 상기 맨드릴 본체(120)을 중심으로 그 둘레에 배치되는 복수의 세그먼트(115)와, 이 세그먼트들(115)이 반경 방향으로 이동될 수 있도록 하는 복수의 유압식 실린더(116)를 포함하는 권취기 맨드릴(100) 상에 금속 스트립(110)을 권취하기 위한 권취 방법에 있어서,
    상기 복수의 실린더(116) 각각은 개별적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 권취 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 실린더(116) 모두는 상기 권취기 맨드릴(100)의 종축으로부터 동일한 반경 방향 거리에 위치되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 권취 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 위치 제어부는 하위의 힘 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 권취 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 실린더(116) 각각은 개별적으로 사전 설정된 설정 압력 및 사전 설정된 설정 힘으로 제어되는 것을 특징으로 하는 권취 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 압력 및 힘 제어부 각각은 하위의 위치 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 권취 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 모터 토크의 결정을 통해서는, 상기 권취기 맨드릴(100)을 확대하기 위한 금속 스트립 내 장력의 상관 관계가 형성되는 것을 특징으로 하는 권취 방법.
  7. 금속 스트립(111)을 권취하기 위한 권취기 맨드릴(100)로서,
    - 맨드릴 본체(120)와;
    - 반경 방향으로 확장 또는 확대될 수 있고 상기 맨드릴 본체(120)를 중심으로 그 둘레에 배치되는 복수의 세그먼트(115)와; 그리고
    - 상기 세그먼트들(115)이 반경 방향으로 이동될 수 있도록 하는 복수의 유압식 실린더(116)를;
    포함하는 상기 권취기 맨드릴에 있어서,
    상기 유압식 실린더들(116)을 각각 개별적으로 제어하기 위한 폐회로 제어 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 권취기 맨드릴(100).
  8. 제 7 항에 있어서, 각각의 실린더(116)에는 위치 센서(117)가 배치되는 것을 특징으로 하는 권취기 맨드릴(100).
  9. 제 8 항에 있어서, 각각의 실린더(116)와 각각의 밸런싱 실린더(121) 중의 한쪽에 또는 양쪽 모두에 압력 센서가 배치되는 것을 특징으로 하는 권취기 맨드릴(100).
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 밸런싱 실린더(121)는 상기 세그먼트(115)와 마찰 결합 또는 형상 고정 결합 방식으로 결합되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 권취기 맨드릴(100).
  11. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐회로 제어 장치는 상기 개별 유압식 실린더들에 대해 사전 설정된 설정값을 동기화하기 위해 동기화 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 권취기 맨드릴(100).
  12. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개별 실린더들 및 밸런싱 실린더들(121)에 각각 필요한 매체를 공급하기 위한 매체 공급부(122)를 특징으로 하는 권취기 맨드릴(100).
  13. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 매체 공급부(122)가 상기 권취기 맨드릴(100)에 매체를 공급하되, 이 매체는 상기 권취기 맨드릴(100)의 부재들을 동시에 냉각 및 세척하기 위한 물인 것을 특징으로 하는 권취기 맨드릴(100).
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 매체 공급부(122)는 윤활 위치에 윤활제를 공급할 뿐 아니라, 회전 트랜스포머(123)는 측정 장치들에 전류와 전압 중의 한 가지 이상을 공급하는 것을 특징으로 하는 권취기 맨드릴(100).
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