KR101241094B1 - 냉연강판 이송롤의 표면 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉연강판 이송롤의 표면 측정장치를 개시한다. 본 발명에 의한 냉연강판 이송롤의 표면 측정장치는, 바닥에 안착되는 수평프레임과, 상기 수평프레임의 양측에 각각 수직으로 입설되는 제1 및 제2 수직프레임을 포함하는 지지부; 상기 지지부에 회전 가능하게 설치되는 제1 및 제2 가이드롤러와, 적어도 상기 어느 하나의 가이드롤러에 회전축으로 결합되는 회전모터를 포함하는 회전부; 연결프레임과, 상기 연결프레임에 탄성부재에 의해 결합되어 측정하기 위한 이송롤의 요철을 감지하는 요철 감지판과, 상기 요철 감지판의 진동에 따라 이송롤의 요철 정도를 검지하는 진동센서를 포함하는 측정부;를 포함한다.

Description

냉연강판 이송롤의 표면 측정장치{APPARATUS FOR MEASURING SURFACE OF ROLL FORTRANSFERRING COLD ROLLED STEEL SHEET}
본 발명은 냉연강판 제조라인에 설치되어 냉연강판의 이송을 안내하거나 또는 이송방향을 전환하도록 설치되는 냉연강판 이송롤에 관한 것으로, 특히 이송롤의 표면에 크라운이나 요철이 발생한 경우 이를 측정할 수 있도록 한 냉연강판 이송롤의 표면 측정장치에 관한 것이다.
냉연강판(冷延鋼板)은 열연강판(熱延鋼板)을 산(酸)으로 세척한 후, 상온에서 압연기로 압연하여 두께가 고르고 표면이 매끈하며 광택이 나게 만든 강판이다. 표면이 아름답고, 프레스 가공에 잘 견디며, 길이가 긴 상태에서도 가공이 가능하기 때문에 그 용도가 매우 넓다. 자동차의 차체, 계측기, 전기제품 등 특히 내구소비재에 사용된다.
이러한 냉연강판을 제조하기 위한 라인에서는 통상적으로 냉간압연, 강판도금 등과 같은 여러 작업공정을 연속적으로 수행하게 되며, 이를 위해서 냉연강판을 연속적으로 이송시키거나 제조라인의 경로에 따라 냉연강판을 수평 이송경로에서 수직 이송경로 등으로 전환하기 위하여 제조라인에는 여러 냉연강판 이송롤이 설치되어 있다.
즉, 패스라인 상의 베어링블록에 회전 가능하도록 복수의 이송롤들이 설치되어 있어 이를 통하여 냉연강판이 원하는 이송 경로에 맞추어 이송되는 것이다.
그런데, 이와 같은 냉연강판 이송롤 중에는 냉연공정의 반복 수행시 이송롤의 표면이 마모되면서 이송롤의 표면이 변형될 수 있다.
즉, 냉연공정에 있어서, 강판을 이동시키기 위해서는 기본적으로 이송롤과 강판에 적정치의 장력이 주어져 있어야 하고, 강판은 표면의 구겨짐(buckle)과 사행 없이 이동해야 하는데, 냉연공정 시의 온도와 분진 등에 의해 이송롤은 롤 크라운의 변형과 표면 요철이 필연적으로 발생하게 된다.
이와 같이 크라운 변형이 발생한 이송롤의 표면을 강판이 이동할 때, 롤 크라운이 증가할 경우에는 강판이 국부적으로 높은 응력을 받게 되어 버클이 발생하고, 롤 크라운이 감소할 경우에는 스트립의 구속력이 감소하여 사행이 발생할 수 있다.
따라서, 냉연공정에 이용되는 이송롤은 주기적으로 외경의 마모 정도를 측정할 필요가 있다.
이를 위해, 종래에는 작업자가 이송롤의 크라운을 측정하기 위하여 이송롤에 감겨 이송되는 냉연강판의 이송작동을 중단시키고, 상기 이송롤에 감긴 냉연강판의 전,후단부를 절단기로 절단한 후, 냉연강판을 롤에서부터 제거하고, 2명의 작업자가 측정용 줄자로 롤을 감싸서 대략 5~6 지점에서 측정하여 롤의 마모 상태를 측정하였다.
그러나, 이와 같은 종래의 롤 크라운 측정작업에 있어서는, 작업자가 일일이 줄자로 이송롤의 여러 지점에서 수작업으로 측정하기 때문에, 롤 크라운 측정작업이 상당히 지연되는 것은 물론, 작업자의 숙련 정도에 따라 측정오차가 손쉽게 발생하여 정확한 롤 크라운 측정이 어렵다.
이러한 점을 감안하여 최근에는 3D 형상 측정기로 이송롤의 형태를 측정하는 경우도 있으나, 3D 형상 측정기는 이송롤의 외부 형태만을 측정하는 역할만 수행하기 때문에 롤 크라운의 변형을 확인하는데 한계가 있다.
또한, 이송롤 표면에 요철이 발생한 것을 제거하지 않으면, 강판이 롤 표면을 이동할 때 요철이 강판 표면에 전사되어 강판의 표면 결합을 유발할 수 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 과제는 냉연강판의 제조라인에서 냉연강판의 이송을 위한 이송롤의 마모 측정을 위한 표면 요철 및 크라운 측정시 작업자의 수작업 없이 보다 정확하면서도 신속하게 이송롤의 표면을 측정토록 함으로써, 이송롤을 통하여 이송되는 냉연강판의 제조품질을 향상시키고, 신속한 이송롤의 표면 측정으로 냉연강판 제조라인의 가동율을 높이는데 기여할 수 있는 냉연강판 이송롤의 표면 측정장치를 제공하는 데에 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 바닥에 안착되는 수평프레임과, 상기 수평프레임의 양측에 각각 수직으로 입설되는 제1 및 제2 수직프레임을 포함하는 지지부; 상기 지지부에 회전 가능하게 설치되는 제1 및 제2 가이드롤러와, 적어도 상기 어느 하나의 가이드롤러에 회전축으로 결합되는 회전모터를 포함하는 회전부; 연결프레임과, 상기 연결프레임에 탄성부재에 의해 결합되어 측정하기 위한 이송롤의 요철을 감지하는 요철 감지판과, 상기 요철 감지판의 진동에 따라 이송롤의 요철 정도를 검지하는 진동센서를 포함하는 측정부;를 포함하는 냉연강판 이송롤의 표면 측정장치를 제공한다.
상기 지지부는 각 수직프레임의 내측에 구비되어 제1 및 제2 가이드롤러를 지지하는 제1 및 제2 받침프레임을 더 포함한다.
상기 측정부는 연결프레임에 회전 가능하게 결합되는 측정롤과, 상기 측정롤과 연계되어 측정롤의 회전수를 토대로 이송롤의 크라운을 검출하는 검출센서를 포함한다.
상기 검출센서는 펄스 제너레이터 엔코더(PLG Encorder)인 것을 특징으로 한다.
상기 이송롤에 대응하여 측정부의 위치를 조절할 수 있는 위치조정부를 더 포함할 수 있으며, 상기 위치조정부는 상기 연결프레임이 결합되는 이송벨트와, 상기 이송벨트의 양단에 결합되는 구동휠 및 종동휠, 상기 구동휠에 결합되어 구동력을 제공하는 구동모터를 포함한다.
본 발명의 냉연강판 이송롤의 표면 측정장치에 의하면, 냉연강판의 이송을 위한 롤의 마모측정을 위한 롤 크라운 측정시 작업자의 수작업 없이 보다 정확하면서도 신속하게 롤 크라운을 측정토록 함으로서, 롤을 통하여 이송 제조되는 냉연강판의 제조품질을 향상시키고, 신속한 롤 크라운 측정으로 냉연강판 제조라인의 가동율을 높이도록 하는 효과가 있다.
더욱이, 롤의 크라운을 측정하는 때에, 이송롤에 감긴 냉연강판을 제거할 필요가 없어 냉연강판의 제거에 따른 주변설비 손상 및 작업자의 안전사고를 미연에 방지시키도록 하는 우수한 효과를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 냉연강판 이송롤에 표면 측정장치가 적용된 상태를 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1에 따른 측정부를 상세하게 도시한 확대도이다.
도 3은 도 2에 따른 측정부를 측면에서 도시한 단면도이다.
이하에서는, 본 발명에 의한 냉연강판 이송롤의 표면 측정장치의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 냉연강판 이송롤에 표면 측정장치가 적용된 상태를 도시한 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 냉연강판 이송롤의 표면 측정장치는 지지부(10), 회전부(20), 측정부(30)를 포함하며, 이를 이용하여 측정 대상인 이송롤의 크라운 및 표면 요철을 용이하게 측정할 수 있다.
즉, 본 발명의 냉연강판 이송롤의 표면 측정장치를 이용하게 되면, 냉연강판의 제조라인에서 여러 작업공정을 단계적으로 거치도록 냉연강판을 연속적으로 이송시키거나 또는 수평 이송에서 수직 이송으로 냉연강판의 이송 방향을 전환하도록 설치되는 제조라인 상의 여러 이송롤의 외경 마모 등 이송롤의 표면 측정작업을 작업자의 수작업 없이 안정적으로 수행할 수 있다.
지지부(10)는 표면 측정장치의 전체 구조를 지지하는 구조물로서의 역할을 한다. 따라서, 지지부(10)는 충분한 지지력을 발휘할 수 있는 재질로 이루어져야 한다. 예컨대, 금속재 또는 합성수지재가 적용될 수 있다.
지지부(10)는 바닥에 안착되는 수평프레임(11)과, 이 수평프레임(11)의 양측에 각각 수직으로 입설되는 제1 및 제2 수직프레임(12)(13)을 포함하여, 전체적으로 단면상 "┗┛"자 형상을 취한다.
제1 수직프레임(12)과 제2 수직프레임(13)의 각 내측에는 상기 회전부(20)를 안정적으로 지지하기 위한 제1 및 제2 받침프레임(14)(15)이 더 구비된다.
회전부(20)는 이송롤(1)의 크라운 및 표면 요철 측정을 위해 이송롤(1)을 소정 속도로 회전시킨다.
회전부(20)는 상기 제1 및 제2 받침프레임(14)(15)의 상측에 각각 회전 가능하게 설치되는 제1 및 제2 가이드롤러(21)(22)를 포함한다.
제1 가이드롤러(21)와 제2 가이드롤러(22)의 상측에는 각각 이송롤(1)의 양측에 돌출된 롤축(1a)이 회전 가능하게 안착된다.
회전부(20)는 제1 가이드롤러(21) 또는 제2 가이드롤러(22) 중 적어도 어느 하나에 회전축(24)으로 연결되는 회전모터(23)를 더 포함한다.
본 실시예에서 회전모터(23)는 제1 가이드롤러(21)에 연결되어 있다. 따라서, 회전모터(23)에 의해 발생한 회전력은 제1 가이드롤러(21)를 측정에 필요한 적당한 속도로 회전시키고, 이에 따라 제1 및 제2 가이드롤러(21)의 상측에 위치한 이송롤(1) 역시 회전하게 된다.
측정부(30)는 회전하는 이송롤(1)의 외주면에 접촉하여 이송롤(1)의 크라운 및 요철 정도를 측정하며, 후술하는 위치조정부에 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.
측정부(30)는 연결프레임(31), 요철 감지판(32), 진동센서(33), 탄성부재(34)를 포함한다.
연결프레임(31)은 정면에 볼 때, 도 2를 참조하면, 그 양단에 하향 절곡된 연장패널(31a)이 형성되어 대략 "┏┓"자의 형태를 취한다. 또한, 측면에서 볼 때에는 후술하는 측정롤의 곡률과 대응되어 측정롤의 회전시 상호 간에 간섭이 발생하지 않도록 도 3과 같이 대략 반원형의 단면을 갖는다.
연결프레임(31)은 클립이나 클램프 등의 고정부재(도시 생략)를 이용하여 후술하는 위치조정부의 이송벨트에 고정될 수 있다.
요철 감지판(32)은 탄성부재(34)를 매개로 연결프레임(31)에 결합되며, 상기 제1 및 제2 가이드롤러(21)(22) 상에 안착된 이송롤(1)의 표면과 접촉하도록 위치된다.
이때, 요철 감지판(32)은 접촉하는 이송롤(1)의 표면에 스크래치나 파손이 최소화될 수 있는 재질이 적용되는 것이 바람직하다. 예컨대, 고무 재질 등이 적용될 수 있다.
요철 감지판(32)은 소정의 너비와 두께를 갖는 장방형의 패널 형태를 취한다. 물론, 이송롤(1)의 요철을 감지할 수 있다면, 그 형상이 반드시 장방형이거나 형상에 제약을 가질 필요는 없다.
진동센서(33)는 탄성부재(34)와 접촉되도록 연결프레임(31)에 부착된다. 진동센서(33)는 이송롤(1)과 접촉하는 요철 감지판(32)의 진동시 탄성부재(34)에 의해 전달되는 진동을 검지한다. 진동센서(33)는 검지된 진동을 토대로 이송롤의 표면에 형성된 요철의 정도를 파악할 수 있다.
탄성부재(34)는 진동센서(33)와 요철 감지판(32)을 연결한다. 탄성부재(34)는 요철 감지판(32)으로부터 전해지는 진동을 탄력적으로 감지할 수 있는 압축스프링이 적용될 수 있다.
본 실시예에서 측정부(30)는 이송롤(1)의 표면 요철 뿐만 아니라 크라운을 감지할 수 있는 적어도 하나 이상의 측정롤(35) 및 검출센서(36)를 더 포함한다.
측정롤(35)은 그 중앙에 일측 방향으로 롤축(35a)이 돌출되어 있으며, 상기 롤축(35a)은 연결프레임(31)의 연장패널(31a)에 회전 가능하게 결합된다.
본 실시예에서 측정롤(35)은 요철 감지판(32)을 사이에 두고 그 양측에 각각 설치되며, 측정롤(35)은 이송롤(1)의 표면 측정시 요철 감지판(32)과의 간섭을 피할 수 있도록 요철 감지판(32)과 충분한 간격을 두고 배치된다.
검출센서는(36)는 측정롤(35)의 롤축(35a)에 구비되어 측정롤(35)의 회전수를 토대로 이송롤(1)의 원주 크라운을 검출한다. 예컨대, 펄스 제너레이터 엔코더(PLG Encorder)가 적용될 수 있다.
본 발명의 냉연강판 이송롤의 표면 측정장치는 측정부(30)의 위치를 이송롤(1)에 대응되도록 적절히 조절할 수 있는 위치조정부(40)를 더 포함할 수 있다.
위치조정부(40)는 제1 수직프레임(12) 및 제2 수직프레임(13)에 의해 안정적으로 지지된다.
위치조정부(40)는 이송벨트(41), 구동휠(42), 종동휠(43), 구동모터(44)를 포함한다.
이송벨트(41)는 구동휠(42)과 종동휠(43)에 결합되어 정방향 또는 역방향으로 회전 가능하다.
측정 대상인 이송롤(1)의 외주면 전체에 대해 일괄적인 표면 측정이 가능하도록 이송벨트(41)에는 일정 간격을 두고 복수의 측정부(30)가 결합되는 것이 바람직하다. 따라서, 이송벨트(41)에는 각 측정부(30)의 연결프레임(31)이 클립이나 클램프 등의 고정부재(도시 생략)를 매개로 일정 간격으로 복수 고정 결합될 수 있다.
구동휠(42)과 종동휠(43)은 소정 거리를 두고 이송벨트(41)의 양단에 설치되어 이송벨트(41)의 동작을 유도한다.
구동모터(도시 생략)는 구동휠(42)에 결합되어 구동휠(42)에 회전력을 제공한다.
이와 같이 구성된 냉연강판 이송롤의 표면 측정장치를 이용하여 측정대상인 이송롤의 크라운 및 표면 요철을 측정하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
지지부(10)의 제1 및 제2 받침프레임(14)(15) 위에 제1 가이드롤러(21) 및 제2 가이드롤러(22)가 배치된 상태에서 측정대상인 이송롤(1)의 롤축(1a)을 각 가이드롤러(21)(22) 상에 안착시킨다.
그 후, 가이드롤러에 연결된 회전모터(23)로부터 구동력을 제공하여 측정대상인 이송롤(1)을 축 기준으로 1회전 시킨다.
이때, 측정판(32)은 이송롤(1)의 표면과 접촉하게 되며, 이송롤(1)의 표면에 요철이 형성된 경우 요철 부분과 접촉시 탄성부재(34)에 의하여 진동센서(33)를 자극하고 진동센서(33)는 이를 감지하여 요철 부분을 카운팅할 수 있으며, 진동의 크기게 따라 요철 부분의 정도를 파악할 수 있다.
또한, 측정롤(35) 역시 측정판(34)과 마찬가지로 이송롤(1)의 표면과 접촉하여 이송롤(1)의 표면과 함께 회전하게 되고, 검출센서(36)는 그 부분에서의 원주를 측정하고 지름을 계산함으로써 이송롤(1)의 크라운을 측정할 수 있다.
한편, 이송롤(1)의 특정 부분에 대한 표면 측정이 완료되면, 연결프레임(31)을 매개로 결합된 이송벨트(41)를 일정 거리 이동하여 이송롤(1)의 표면 측정이 선행된 이외의 부분에 대하여 동일한 표면 측정 과정을 수행할 수 있으며, 이로 인하여 이송롤(1)의 외주면 전체에 대한 표면 측정이 가능하다. 이 경우, 측정부(30)의 개수를 최소화하여 표면 측정에 필요한 부품의 원가를 감소시킬 수는 있으나, 공정 시간이 비교적 많이 소모될 수 있다.
따라서, 이송벨트(41)에 연결프레임(31)을 매개로 복수의 측정판과 측정롤을 일정 간격으로 동시에 위치시키고, 상술한 이송롤의 표면 측정 과정을 수행하게 되면 표면 측정에 소요되는 시간을 현저히 단축할 수도 있다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 측정판과 측정롤이 측정 대상인 이송롤(1)의 표면과 함께 접촉하여 이송롤(1)의 표면 요철 및 크라운을 동시에 측정할 수 있으며, 이송롤(1)의 요철 및 크라운을 미리 측정함으로써, 냉연공정에서 강판을 진행시키는 이송롤(1)의 표면이 변형된 경우 작업자는 이송롤의 교체 시기를 인지할 수 있게 됨으로써, 표면 변형이 있는 이송롤을 사용함으로써 냉연강판에 파단이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
1 ; 이송롤 10 ; 지지부
11 ; 수평프레임 12 ; 제1 수직프레임
13 ; 제2 수직프레임 14 ; 제1 받침프레임
15 ; 제2 받침프레임 20 ; 회전부
21 ; 제1 가이드롤러 22 ; 제2 가이드롤러
23 ; 회전모터 24 ; 회전축
30 ; 측정부 31 ; 연결프레임
32 ; 요철 감지판 33 ; 진동센서
34 ; 탄성부재 35 ; 측정롤
36 ; 검출센서 40 ; 위치조정부
41 ; 벨트 42 ; 구동휠
43 ; 종동휠 44 ; 구동모터

Claims (6)

  1. 바닥에 안착되는 수평프레임과, 상기 수평프레임의 양측에 각각 수직으로 입설되는 제1 및 제2 수직프레임을 포함하는 지지부;
    상기 지지부에 회전 가능하게 설치되는 제1 및 제2 가이드롤러와, 적어도 상기 어느 하나의 가이드롤러에 회전축으로 결합되는 회전모터를 포함하는 회전부;
    연결프레임, 상기 연결프레임에 탄성부재에 의해 결합되어 측정하기 위한 이송롤의 요철을 감지하는 요철 감지판, 상기 요철 감지판의 진동에 따라 이송롤의 요철 정도를 검지하는 진동센서, 상기 연결프레임에 회전 가능하게 결합되는 측정롤, 상기 측정롤과 연계되어 측정롤의 회전수를 토대로 이송롤의 크라운을 검출하는 검출센서를 포함하는 측정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉연강판 이송롤의 표면 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는 각 수직프레임의 내측에 구비되어 제1 및 제2 가이드롤러를 지지하는 제1 및 제2 받침프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉연강판 이송롤의 표면 측정장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 검출센서는 펄스 제너레이터 엔코더(PLG Encorder)인 것을 특징으로 하는 냉연강판 이송롤의 표면 측정장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이송롤에 대응하여 측정부의 위치를 조절할 수 있는 위치조정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉연강판 이송롤의 표면 측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 위치조정부는 상기 연결프레임이 결합되는 이송벨트와, 상기 이송벨트의 양단에 결합되는 구동휠 및 종동휠, 상기 구동휠에 결합되어 구동력을 제공하는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉연강판 이송롤의 표면 측정장치.
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