KR101263440B1

KR101263440B1 - 슬리팅 라인의 커팅 툴 자동교체 설비를 위한 툴 배치 및 교체 방법

Info

Publication number: KR101263440B1
Application number: KR1020120081938A
Authority: KR
Inventors: 김원연
Original assignee: (주) 대화산기
Priority date: 2012-07-26
Filing date: 2012-07-26
Publication date: 2013-05-10

Abstract

본 발명에 따른 슬리팅 라인의 커팅 툴 자동교체 설비를 위한 툴 배치 및 교체 방법은, 슬리터(5)의 상부 아버(54a) 및 하부 아버(54b)에 나이프들, 스페이서들 및 러버 스페이서들로 이루어진 커팅 툴들(cutting tools)을 배치하고 상기 커팅 툴들을 교체하는 방법에 있어서, (a) 상기 슬리터(5)의 상부 아버(54a) 및 하부 아버(54b)와 연결되어 커팅 툴들을 서로 주고받는 복수 개의 더미 샤프트들(500)에 커팅 툴들을 장착하거나 또는 상기 더미 샤프트들(500)에 끼워져 있는 커팅 툴들을 회수하기 위한 툴 교체용 로봇 시스템의 환경을 설정하는 제1단계; (b) 슬리터(5)에서 수행될 슬리팅 작업의 조건들을 사용자로부터 입력받는 제2단계; (c) 상기 슬리팅 작업을 위하여 상기 상부 아버(54a) 및 하부 아버(54b)에 끼워질 커팅 툴들의 배치 구조를 결정하는 제3단계; (d) 상기 커팅 툴들의 배치 구조에 따라서 툴 설치 작업 스케줄을 생성하는 제4단계; 및 (e) 상기 툴 교체용 로봇 시스템의 툴 교체 로봇들(200)에게 상기 툴 설치 작업 스케줄을 전송하는 제5단계;를 포함한다.

Description

슬리팅 라인의 커팅 툴 자동교체 설비를 위한 툴 배치 및 교체 방법{Method for arranging and changing the cutting tools for an automatic tool changing system of the slitting line}

본 발명은 슬리팅 라인의 커팅 툴 자동교체 설비를 위한 툴 배치 및 교체 방법에 관한 것으로서, 특히 슬리팅 라인의 툴 교체를 위한 로봇 시스템과 연계하여 사용될 수 있는 소프트웨어 프로그램으로서의 툴링 프로그램에 구현됨으로써 슬리터의 커팅 툴들을 최적의 형태로 조합하여 배치할 수 있도록 하여 툴 교체 로봇이 최단 시간에 툴들을 교체할 수 있도록 한 툴 배치 및 교체 방법에 관한 것이다.

철강제품의 제조과정에서 철판 등의 금속판재가 1차 가공이 완료되어 코일(coil) 형태로 권취된 후에는, 수요가의 요청에 맞게 이 코일을 소폭의 금속판들로 좁게 절단한 다음 다시 코일 형태로 권취하는 2차 가공과정을 거치게 되는데, 이처럼 광폭의 코일을 소폭의 스트랩(strap)체 또는 밴드체로 절단하는 장치를 슬리터(slitter) 또는 슬리팅 머신(slitting machine)이라고 부른다(이하, '슬리터'라고 통칭함). 특히 현대의 산업시스템에서는 각종의 기계부품, 전자부품을 성형하기 위하여 프레스로 공급되는 소폭의 연속적인 코일 강판 소재가 산업계 전반에서 광범위하게 사용되고 있기 때문에, 광폭의 코일을 소폭으로 연속적으로 절단하는 슬리터는 매우 중요한 가공장비이다.

도1을 참고하여 종래의 슬리팅 라인(slitting line, 50)의 구성을 설명하면, 롤(roll) 형태의 코일(1a)로부터 풀려진 강판(1b)이 슬리터(5)로 연속적으로 공급되며, 슬리터(5)는 강판(1b)을 소폭의 스트립들(strips, 1c)로 절단한다. 코일 공급용 구동축(11)은 코일(1a)을 회전시켜 풀어주는 역할을 담당한다. 슬리터(5)는 서로 대향하여 직립하는 아버 구동측 칼럼(51)과 아버 자유측 칼럼(52)의 사이에 한 쌍의 길이가 긴 롤러들인 아버들(arbors, 54) 혹은 샤프트들(shafts)이 평행하게 설치되고, 상기 아버들(54) 상에는 가공하고자 하는 스트립(strip)의 폭에 대응하는 링(ring) 형상의 나이프들이 배치되며, 그 나이프들의 사이에는 복수 개의 스페이서들(spacers) 및 러버 스페이서들(rubber spacers)이 끼워진 구조로 되어 있다.

상기 아버 구동측 칼럼(51)은 구동모터(41, 도2 참조)에 연결되어 구동력을 전달받는 측이고, 상기 아버 자유측 칼럼(52)은 아버(54)의 자유단부로부터 분리되어 이동될 수 있는 칼럼이다. 상기 아버 자유측 칼럼(52)은 아버(54)의 자유단부로부터 빠진 다음 가이드부(53)에 의해서 슬리터(5)의 전방 혹은 후방측으로 다시 이동될 수 있다.

이러한 슬리터(5)는 상하로 배치된 아버들(54)의 사이로 코일 강판(1b)을 공급하면서 아버들(54)을 회전 구동시키면 나이프들의 전단력에 의해서 코일 강판(1b)이 절단되어 좁은 폭을 가진 복수 개의 스트립들(1c)로 잘라져 나오게 된다.

그런데 큰 폭의 코일 강판을 얼마만한 폭들로 절단할 것인가는 수요가들의 요청에 따라 매번 달라질 수 있는 것이므로, 슬리터의 나이프 배치 상태는 매번 달라질 수밖에 없다. 이러한 이유로 슬리터는 수시로 아버(54)에 현재 끼워져 있는 커팅툴들(즉, 나이프들과 스페이서들 및 러버 스페이서들)을 전부 빼고 다시 커팅 툴들의 위치를 재배치해서 새로 끼우는 작업을 수행해야 한다.

도1에서 상기 슬리터(5)의 일 측방에는 툴 교체 장치부(100)가 설치되는데, 상기 툴 교체 장치부(100)는 2개의 로봇들(200a, 200b)이 각각 작동되는 제1 툴 교체 유닛(110)과 제2 툴 교체 유닛(120)으로 구성된다. 상기 툴 교체 유닛들(110, 120)에는 툴 스탠드(111, 121)의 툴 적재랙(111a, 121a)에 나이프, 스페이서, 러버 스페이서 등의 커팅 툴들이 미리 정해진 위치에 질서정연하게 적재되어 있다. 각 로봇들(200a, 200b)은 툴 스탠드(111,121)의 툴 적재랙(111a,121a)에 있는 커팅 툴들을 핸드(1)로 집어서 더미 샤프트(dummy shaft, 500)에 끼우는 작업을 하거나 또는 이와 반대로 더미 샤프트(500)에 끼워져 있는 커팅 툴들을 툴 적재랙(111a, 121a)으로 옮겨 정리하는 일을 수행한다.

그리고 더미 샤프트(500)는 이동레일(56)을 타고 슬리터 아버(54)의 자유단 쪽으로 이동될 수 있다. 푸시 스탠드(push stand, 400)에 설치된 푸시 플레이트(push plate, 401)는 유압실린더(402)에 의해 전후 방향으로 이동가능한데, 상기 푸시 플레이트(401)는 더미 샤프트(500)에 끼워진 커팅 툴들을 더미 샤프트(500)의 안쪽 방향으로 밀어서 커팅 툴들이 서로 밀착되게끔 정리해주는 역할을 수행한다.

도2는 도1의 슬리팅 라인(50)의 전체적인 구성을 입면도 형태로 도시한 것으로서, 슬리터(5)의 일측에는 동력장치부(40)가 설치되고, 타측에는 툴 교체 장치부(100)가 설치된 것을 도시한다. 슬리터(5)의 구동측에는 구동모터(41)와 감속기(42)가 차례대로 결합되며, 그 반대쪽인 조작측(자유단측)에는 툴 교체 장치부(100)의 더미 샤프트들(501, 502, 503, 504)이 이동레일(56)을 타고 접근 가능하게 되어 있다.

도3은 상기 툴 교체 장치부(100)의 작동 상황을 사시도 형태로 도시한 것이다. 도3을 참고하면, 툴 교체 로봇들(200a, 200b)은 각자의 툴 교체 유닛(110, 120)에서 커팅 툴들(15)을 나르는 일을 수행하며, 상기 제1 및 제2 툴 교체 유닛(110, 120)의 사이에는 4개의 더미 샤프트들(500)이 설치되어 있다. 상기 4개의 더미 샤프트들 중 아래의 2개의 더미 샤프트들(503, 504; 도2 참조)은 슬리터 아버들(54a, 54b, 도2)에 현재 끼워져 있는 커팅 툴들을 통째로 옮겨서 빼내기 위한 빈 더미 샤프트들이고, 위의 2개의 더미 샤프트들(501, 502, 도2)은 슬리터 아버들(54a, 54b)로 옮기기 위해 커팅 툴들을 미리 조립해 놓은 더미 샤프트들이다.

도4는 슬리터(5)의 상부 아버(54a) 및 하부 아버(54b)에 장착되는 커팅 툴 조립체(55a, 55b)의 조립상태를 예시한 것이다. 도4를 참고하면, 슬리터(5)의 상부 아버(54a)와 하부 아버(54b)에는 각각 복수 개의 나이프(151), 스페이서(152) 및 러버 스페이서(153)가 설치되어서, 각각 상부 커팅 툴 조립체(55a)와 하부 커팅 툴 조립체(55b)를 형성한다. 상하부 아버들(54a, 54b)에 각각 엇갈리게 배치된 나이프(151)은 그 사이의 금속판재에 전단력을 작용시켜서 절단이 이루어지게 하며, 스페이서들(152)은 나이프(151)와 나이프(151) 사이의 간격을 유지하는 역할을 한다. 그리고 러버 스페이서(153)는 ① 나이프(151)의 일측에 설치되어 강판의 슬립 현상을 줄이고 상하부에서 강판을 눌러주면서 슬리팅이 잘 이루어지도록 돕는 역할과 ② 나이프(151) 옆에 배치되어서 잘려진 강판의 끝단이 구부러지는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기 러버 스페이서(153)는 그 외경이 나이프(151)의 외경보다 큰 것도 있고 작은 것도 있다. 예를 들어 '스트립 측'(161a, 162a)에는 나이프(151)보다 외경이 1㎜ 정도 큰 러버 스페이서(153)가 위치하고, '스트립 반대측'(161b, 162b)에는 반대로 나이프(151)의 외경보다 1㎜ 정도 외경이 작은 러버 스페이서(153)가 위치하게 된다.

여기서 '스트립 반대측'(161b, 162b)이란 나이프들(151)들의 내측면들 간의 이격된 거리(W_1,W₂)만큼의 폭으로 스트립의 절단이 이루어지는 쪽을 의미하며, '스트립 측'(161a, 162a)이란 스트립 반대측(161b, 162b)에서 나이프 이격거리(W₁,W₂)만큼 절단이 이루어지도록 나이프들(151) 간의 간격(S1, S2)이 설정된 쪽을 의미한다.

한편, 러버 스페이서(153)는 고무재질로 된 외측부가 눌려져서 수축이 가능하므로 나이프(151)보다 직경이 큰 경우라고 하더라도 나이프들(151)간의 접촉에 의한 절단작업을 방해하지 않는다.

도1 내지 도3에 도시된 바와 같은 자동화된 슬리팅 라인(50)에서 툴 교체 로봇들(200a, 200b)이 툴 적재 랙(111a, 121a)으로부터 커팅 툴들(15)을 꺼내 더미 샤프트(500)에 장착하는 작업과 이와 반대로 더미 샤프트(500)에 끼워져 있는 커팅 툴들(15)을 툴 적재 랙(111a, 121a)으로 옮기는 작업은 모두 자동적으로 수행할 수 있었지만, 각종의 커팅 툴들을 어떻게 조합시켜서 배치할 것인가 하는 '커팅 툴들의 배치 정보'만큼은 작업자가 일일이 수작업으로 계산해서 입력해 주어야 하는 불편이 있었다.

그런데, 커팅 툴들의 배치 구조를 어떻게 정하는가는 슬리팅 작업의 효율성과 적절성에 영향을 줄 뿐만 아니라, 로봇들(200a, 200b)이 커팅 툴들을 교체하는데 걸리는 시간 자체에도 큰 영향을 미치게 된다. 즉, 커팅 툴들의 조합과 배치 상태가 제대로 이루어져야만 원하는 사양대로 코일을 절단할 수 있을 것이며, 커팅 툴의 교체작업을 신속하게 마칠 수가 있는 것이다. 로봇들(200a, 200b)이 커팅 툴들을 교체하는 데 걸리는 시간을 최소화하기 위해서는 로봇(200a, 200b)의 이동거리와 횟수를 최소화할 수 있는 커팅 툴들의 최적화된 배치 조합을 찾을 필요가 있는데, 작업자가 일일이 수작업으로 커팅 툴들의 배치구조를 정하는 기존 방식에 의해서는 최적화된 배치 상태를 만들기 어려운 문제가 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 광폭의 코일 강판을 소폭의 강판들로 연속적으로 절단할 때 사용하는 슬리터의 커팅 툴들을 자동적으로 최적화된 방식으로 조합하여 배치시킴으로써 슬리팅 작업의 적정성과 효율성을 담보할 뿐만 아니라 커팅 툴의 교체시간을 획기적으로 단축시킬 수 있는 슬리팅 라인의 커팅 툴 자동교체 설비를 위한 툴 배치 및 교체 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 슬리팅 라인의 툴 교체용 로봇 시스템과 연계하여 슬리팅 라인(50)의 주어진 작업조건을 입력하면 최적화된 커팅 툴의 조합을 자동적으로 계산해서 그에 따른 작업명령을 툴 교체용 로봇 시스템에 전달할 수 있는 툴링 프로그램(tooling program)을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의해 제공된 슬리터 장치의 자동 툴 교체 설비를 위한 툴 배치 및 교체 방법은, (a) 슬리터(5)의 상부 아버(54a) 및 하부 아버(54b)와 연결되어 커팅 툴들(15)을 서로 주고받는 복수 개의 더미 샤프트들(500)에 커팅 툴들(15)을 장착하거나 또는 상기 더미 샤프트들(500)에 끼워져 있는 커팅 툴들을 회수하기 위한 툴 교체용 로봇 시스템의 환경을 설정하는 제1단계; (b) 슬리터(5)에서 수행될 슬리팅 작업의 조건들을 사용자로부터 입력받는 제2단계; (c) 상기 슬리팅 작업을 위하여 상기 상부 아버(54a) 및 하부 아버(54b)에 끼워질 커팅 툴들(15)의 배치 구조를 결정하는 제3단계; (d) 상기 커팅 툴들(15)의 배치 구조에 따라서 툴 설치 작업 스케줄을 생성하는 제4단계; 및 (e) 상기 툴 교체용 로봇 시스템의 툴 교체 로봇들(200)에게 상기 툴 설치 작업 스케줄을 전송하는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 슬리팅 라인의 커팅 툴 자동교체 설비를 위한 툴 배치 및 교체 방법은 슬리터 아버에 장착될 커팅 툴들의 배치구조를 자동적으로 최적화된 상태로 조합해 줌으로써 슬리팅 작업의 적정성과 효율성을 확보하고 커팅 툴의 교체시간을 획기적으로 단축시킬 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 '툴링 프로그램'은 슬리팅 라인의 툴 교체용 로봇 시스템과 연계하여 슬리팅 라인(50)의 주어진 작업조건을 입력하면 최적화된 커팅 툴의 조합을 자동적으로 계산해서 그에 따른 작업명령을 툴 교체용 로봇 시스템에 전달할 수 있는 장점이 있다.

특히, 본 발명에 따른 '툴링 프로그램'은 슬리팅 라인에서 코일을 절단할 때 필요한 작업조건들, 즉 코일에 대한 정보, 절단할 스트립의 폭 등에 관한 정보들을 입력하기만 하면, 로봇 시스템이 현재 툴 적재 랙에 가지고 있는 커팅 툴들의 수량뿐만 아니라 현재는 슬리팅 라인에서 작업 중이지만 이후의 교체 작업시 반환될 툴들까지 고려하여 최적의 커팅 툴의 배치 조합을 산출해냄으로써 로봇의 이동거리와 이동회수를 최소화하여 툴 교체 작업을 최대한 신속하게 마칠 수 있도록 도와주는 효과가 있다.

도1은 종래의 슬리팅 라인(50)과 그 슬리터(5)의 커팅 툴들(cutting tools)의 교체를 위한 툴 교체 장치부(100)의 개략적인 배치 상태를 도시한 것이다.
도2는 도1의 슬리팅 라인(50)의 전체적인 구성을 입면도 형태로 도시한 것으로서, 슬리터(5)의 일측에는 동력장치부(40)가 설치되고, 타측에는 툴 교체 장치부(100)가 설치된 것을 도시한다.
도3은 툴 교체 장치부(100)의 작동 상황을 사시도 형태로 간략하게 도시한 것이다.
도4는 슬리터(5)의 상부 아버(54a) 및 하부 아버(54b)에 장착되는 커팅 툴 조립체(55a, 55b)의 조립상태를 예시한 것이다.
도5 및 도6은 본 발명에 따른 슬리팅 라인의 커팅 툴 자동교체 설비를 위한 툴 배치 및 교체 방법의 전체적인 순서도들이다.
도7은 도6의 순서도 중 S1 단계의 환경설정 과정에 관한 세부 순서도이고, 도8은 본 발명의 툴 배치 및 교체 방법에 따라 작성된 프로그램에서 환경설정 과정을 수행할 때 화면에 표시되는 상태를 도시한다.
도9는 도6의 순서도 중 S2 단계의 작업조건 입력 과정을 진행할 경우, 본 발명의 툴 배치 및 교체 방법에 따라 작성된 툴링 프로그램(tooling program)에서 화면에 표시되는 상태를 도시한다.
도10은 본 발명의 툴 배치 및 교체 방법에 있어서 커팅툴을 배치할 때 거치는 연산순서를 개념적으로 도시한 것이다.
도11은 슬리터(5)의 상하부 아버들(54a, 54b)에 각각 배치될 나이프들(151a, 151b)의 위치를 개념적으로 표시한 것이고, 도12는 상하부 나이프들(151a, 151b)의 위치들 사이에 나이프 갭(G)이 존재하는 것을 표시한다.
도13은 본 발명에 따른 툴 배치 및 교체 방법에 있어서 나이프들(151a, 151b)의 위치 좌표를 계산하는 알고리즘을 순서도로서 나타낸 것이다.
도14 내지 도18은 본 발명에 따른 툴 배치 및 교체 방법에 있어서 나이프들(151a, 151b)의 사이에 채워질 러버 스페이서(153)와 스페이서(152)들의 조합을 구성하는 알고리즘을 순서도로서 나타낸다.
도19 내지 도22는 본 발명에 따른 툴 배치 및 교체 방법에 있어서 나이프들(151a, 151b)간의 내측면 간격의 범위에 따라 그 사이에 스페이서(152a, 152b)와 러버 스페이서(153a, 153b)를 조합하여 배치하는 각각의 방식을 예시적으로 도시한다.
도23은 본 발명의 툴 배치 및 교체 방법에 따른 툴링 프로그램을 작동하여 툴 배치 연산작업을 수행했을 경우 산출된 툴들의 배치결과가 모니터 화면에 표시된 것을 나타낸다.

이하, 첨부한 도면들을 참고하여 본 발명에 따른 슬리팅 라인의 커팅 툴 자동교체 설비를 위한 툴 배치 및 교체 방법의 구성 및 작용효과를 상세히 설명한다.

도5는 본 발명에 따른 슬리팅 라인의 커팅 툴 자동교체를 위한 툴 배치 및 교체 방법이 소프트웨어의 형태로 구현된 '툴링 프로그램'의 전체적인 구성도이다. 본 발명에 따른 툴링 프로그램은 슬리팅 라인의 툴 교체 로봇 시스템과 연계하여 사용될 수 있는데, 도5를 참고하면, 상기 툴링 프로그램은 환경설정 영역(M1)과 작업생성 영역(M2) 및 작업실행 영역(M3)으로 구성되어 있다.

먼저, 환경설정 영역(M1)은 슬리팅 라인의 툴 교체 로봇 시스템이 현재 보유하고 있는 커팅 툴들의 수량, 사양 등에 관한 정보와 로봇(200a, 200b)에 관한 정보, 그리고 툴 적재 랙(111a, 121a, 도3 참조)에 관한 정보들을 모두 입력받아 데이터베이스(60)에 저장함으로써, 커팅 툴의 자동 교체 작업을 수행하기 위해 필요한 제반 환경정보를 데이터베이스로서 구축하는 일을 수행할 수 있게끔 되어 있다. 환경설정 영역에서 다루는 정보들 중 특히 랙(111a, 121a, 도1 및 도3 참조) 정보가 중요하다. 랙(111a, 121a)은 커팅 툴들을 적재하고 있는 장소로서, 환경설정 영역(M1)에서는 이 랙에 현재 몇 개의 커팅 툴들을 보유중이며 현재 몇 개가 사용 중인지 등의 정보를 취급하며, 초기 설정시에 입력하고 난 뒤에는 관리만 하면 된다.

다음으로, 툴링 프로그램의 작업생성 영역(M2)에서는 실제로 슬리팅 라인에서 절단 작업을 수행할 대상인 코일에 대한 정보(예를 들어 코일의 폭, 두께)와 슬리팅할 스트립의 폭에 관한 데이터를 입력받아, 최적상태로 조합된 커팅 툴들의 배치구조를 계산해 내고 그에 따라 로봇 시스템을 위한 작업명령을 생성하는 일을 수행하게 된다. 작업 생성 영역은 실제 작업할 코일에 정보를 입력하고 코일을 어떻게 슬리팅할지 결정하는 영역인데, 작업자는 이곳에서 작업할 코일의 기본 정보를 입력하고 원하는 스트립을 입력한다. 이곳에서 작업영역을 벗어나거나 작업이 불가능한 경우는, 왜 그러한지 메시지 창을 띄어 알려주고, 작업영역을 벗어나지 않도록 유도한다. 예를 들어 코일의 폭이 1650㎜인 코일을 슬리팅할 때 입력한 총 스트립들의 폭의 합이 1650㎜을 넘으면 메시지 창으로 알려준다. 또한 툴이 부족하거나 계산할 수 없는 스트립일 경우에도 메시지 창에서 경고가 나오게 된다.

마지막으로, 툴링 프로그램의 작업실행 영역(M3)에서는 상기 작업생성 영역(M2)에서 산출된 작업명령을 툴 교체 로봇(200)에 전송하여 툴 교체 로봇(200)이 '엑스포트'(export) 작업 및 '임포트'(import) 작업을 수행하도록 한다. 이렇게 작업실행 영역은 크게 엑스포트 작업과 임포트 작업으로 나눌 수 있는데, 엑스포트는 툴링 프로그램이 조합을 마친 작업의 정보를 로봇에게 전달하는 것이며, 로봇은 툴링 프로그램으로부터 받은 데이터를 가지고 작업을 수행한다. 임포트는 엑스포트하고 나서 슬리팅 라인에서 작업을 마친 툴을 랙으로 다시 적재하는 역할을 수행하도록 하는 명령어이다.

본 발명의 툴 배치 및 교체 방법에 따른 슬리터 툴링 프로그램은 슬리팅 라인의 자동화를 위한 것이므로, 작업자의 개입은 기계를 관리하는 일과 작업조건을 입력하는 정도로만 그치고 더 이상은 작업자가 개입하지 않아도 되도록 할 필요가 있다. 즉, 작업자의 개입은 최소화되어야 하는데, 이를 위해서는 본 발명의 툴링 프로그램 자체가 슬리팅 작업에 필요한 모든 환경조건과 작업조건을 고려하여 커팅 툴들의 배치구조를 조합해내도록 하여야 한다.

예를 들어, 커팅 툴들의 사양과 종류, 수량, 로봇 시스템의 환경 설정 등에 관한 정보를 작업자가 처음 한 번만 툴링 프로그램에 입력해 두면, 이후부터는 툴링 프로그램에서 이러한 환경 설정 데이터를 계속적으로 관리하므로, 작업자는 더 이상 환경설정에 신경 쓸 필요가 없다. 그리고 코일의 두께, 나이프 갭(knife gap), 러버 최대 갭(rubber maximum gap) 등과 같은 많은 작업조건들을 툴링 프로그램의 작동화면 창에서 입력하여 툴링 프로그램이 커팅 툴의 배치조합에 관한 작업명령을 한 번 산출하고 나면, 작업자는 그 다음의 슬리팅 작업을 위한 커팅 툴 배치작업을 계속해서 진행시킬 수 있으므로, 장래의 슬리팅 작업들에 관한 계획을 미리 한꺼번에 수립해 두는 것도 가능하다.

만약 슬리팅 로봇 시스템의 환경 설정에 관한 조건들과 작업조건들을 작업자가 모두 인지하고 커팅 툴의 배치상태를 계산해서 조합해야 한다면, 작업자는 한 번에 오직 한 가지 작업만을 할 수 있을 것이다. 그러나 본 출원인에 의해 개발된 툴 배치 및 교체 방법에 의하면 '툴링 프로그램'상에서 작업자는 한 가지 작업의 조건만이 아닌 장래에 수행될 작업들에 대한 조건들을 모두 입력할 수 있으며, 그 결과 연속적인 작업이 가능하게 된다. 예를 들어 오늘 수행해야 할 작업의 종류가 10가지라고 한다면, 툴링 프로그램에 한 번에 10가지 작업을 모두 입력해서 작업 오더(order)를 내릴 수 있는 것이다. 또한, 본 발명에 따른 툴 배치 및 교체 방법에 의한 '툴링 프로그램'은 커팅 툴들의 배치 작업을 프로그램 내의 미리 정해진 규칙과 방법에 의해서 일률적으로 산출하기 때문에 사람이 수작업으로 계산해서 정하는 것과 달리 연산과정의 안정성과 정확성을 담보할 수 있는 장점이 있다.

도6은 본 발명에 따른 슬리팅 라인의 커팅 툴 자동교체 설비를 위한 툴 배치 및 교체 방법의 전체적인 순서도이다. 도6의 순서도는 도5의 툴링 프로그램의 작업 영역에 대응되게 작성되어 있다. 본 발명에 따른 커팅 툴의 배치 및 교체 방법은 먼저 슬리팅 라인의 툴 교체 로봇 시스템의 환경설정을 수행한 다음(S1 단계), 작업 조건을 입력하는데(S2 단계), 여기서 툴 교체 로봇 시스템의 환경이란 현재 툴 교체 장치부(100, 도1 및 도3 참조)가 보유하고 있는 커팅 툴들의 종류, 사양 및 수량 등에 관한 정보와, 로봇의 사양, 로봇 핸드의 길이, 최대 적재 중량 등에 관한 정보, 그리고 툴 적재 랙(111a, 121a, 도1 및 도3 참조)의 위치 및 구조 등에 관한 정보 등을 포함한다. 그리고 상기 S2 단계에서 툴링 프로그램에 입력해야 할 작업조건에는 작업할 코일의 정보(예를 들어 코일의 폭, 두께 등), 나이프 두께, 러버 스페이서의 두께, 나이프 갭 비율, 절단할 스트립들의 폭 수치 등의 정보가 포함된다.

이상과 같이 환경조건과 작업조건에 관한 입력을 마치면, 툴링 프로그램은 커팅 툴의 배치 구조를 계산해서 결정한다(S3 단계). 상기 S3 단계를 보다 세부적으로 설명하면, 먼저 슬리터(5)의 상하부 아버들(54a, 54b)에 장착될 나이프들의 설치 위치를 계산하며(S3-1 단계), 그 다음으로 상기 나이프들의 사이에 채워질 러버 스페이서들과 스페이서들의 조합 및 배치 순서를 연산한다(S3-2 단계).

이렇게 커팅 툴들의 배치구조가 결정되고 나면, 툴링 프로그램은 툴 교체 로봇을 위한 엑스포트(export) 작업 스케줄을 생성하여(S4 단계), 그 엑스포트 작업스케줄을 메모리(61)에 저장시킨다. 한편, 현재 슬리터 아버들(54a, 54b; 도2 및 도4참조)에 끼워진 커팅 툴들(혹은 슬리터 아버들(54a, 54b)로부터 더미 샤프트들(501, 502; 도2 참조)로 옮겨져 있는 커팅 툴들)을 툴 적재 랙(111a, 121a; 도1 및 도3 참조)으로 반환시키기 위한 임포트(import) 명령은, 바로 그 커팅 툴들을 배치시키기 위한 엑스포트(export) 작업 스케줄을 그대로 역순으로 구성하면 된다. 왜냐하면 슬리터 아버에 끼워질 때 가장 먼저 끼워진 커팅 툴이 슬리터 아버의 가장 안쪽(슬리터 아버의 구동측)에 위치하는데 이렇게 가장 먼저 끼워진 커팅 툴이 가장 늦게 회수되어야 하고, 반면 슬리터 아버에 끼워질 때 가장 늦게 끼워진 커팅 툴은 슬리터 아버의 가장 바깥쪽(슬리터 아버의 자유단측)에 위치하는데 이렇게 가장 나중에 끼워진 커팅 툴이 제일 먼저 회수되어야 하기 때문에, 결국 슬리터 아버에 장착하기 위해 더미 샤프트에 커팅 툴들을 설치할 때의 순서와 정반대로 커팅 툴들을 빼내어 툴 적재 랙(111a, 121a)으로 옮기면 되는 것이다.

이러한 이유로 기존에 메모리(61)에 저장되어 있던 직전 커팅 툴 교체 작업시의 엑스포트 작업 스케줄을 역순으로 변환해서 커팅 툴들의 임포트(import) 작업스케줄을 생성하며(S5 단계), 상기 엑스포트 작업스케줄과 임포트 작업스케줄을 툴 교체 로봇(200a, 200b; 도1, 도3 참조)에 전송한다(S6 단계). 이어서 툴 교체 로봇들(200a, 200b)이 툴 교체 작업을 수행함으로써 이미 사용을 마친 커팅 툴들은 툴 적재 랙(111a, 121a)으로 반납되고, 새 슬리팅 작업을 위한 커팅 툴들이 새롭게 더미 샤프트들에 설치되게 된다(S7 단계).

도7은 도6의 순서도 중 S1 단계의 환경설정 과정에 관한 세부 순서도이고, 도8은 본 발명의 툴 배치 및 교체 방법에 따라 작성된 프로그램에서 환경설정 과정을 수행할 때 화면에 표시되는 상태를 도시한다.

도7을 참고하여 본 발명의 툴링 프로그램에서 툴 교체 로봇 시스템에 관해 환경설정하는 단계(S1 단계)를 구체적으로 설명하면, 먼저 슬리팅 라인의 툴 교체 로봇 시스템이 현재 보유한 커팅 툴들의 수량, 종류 및 사양에 관한 정보를 프로그램 동작화면 창에서 입력한다(S1-1 단계). 이때 입력된 환경설정 정보들은 툴링 프로그램에서 관리하는 데이터베이스(60)에 저장된다. 다음으로, 툴 교체 로봇에 관한 정보를 입력하는데(S1-2 단계), 이때 입력되는 로봇 정보는 로봇 핸드의 그립 길이, 허용 중량 등에 관한 정보를 포함한다. 다음으로, 툴 적재 랙(111a, 121a; 도1 및 도3 참조)에 관한 정보를 입력받는데(S1-3 단계), 이때 입력되는 툴 적재 랙에 관한 정보로는 ⓐ 툴 적재 랙의 각 서브 영역에 대한 3차원 위치좌표 정보와 ⓑ 랙의 각 서브 영역에 재치된 커팅 툴들에 관한 정보가 포함된다. 즉, 툴 적재 랙의 어느 위치(location)에 어떠한 커팅 툴들이 보관되어 있는가를 알기 위한 기초 정보를 입력받는 것이며, 그 결과 상기 데이터베이스(60)에 저장된 랙 정보 데이터베이스(600)에는 각 랙의 넘버와 3차원 위치좌표, 그 곳에 보관된 툴의 인식번호(ID), 최대 보관수량, 현재 수량, 사용중인 수량 등의 정보들이 기록되어 있다.

상기 랙 정보 데이터베이스(600)에 기록된 랙 넘버(rack No.)는 예를 들어 1-1-1, 1-1-2 등의 방식으로 기록되며, 이때 제일 앞의 숫자 1은 'ㄷ'자형 랙의 구조 중에서 어느 부분인가를 나타내며, 두 번째 숫자 1은 몇 층인가를 나타내고, 세 번째 숫자 1 또는 2는 그 층에서 몇 번째 칸인가를 나타낸다. 본 발명의 툴링 프로그램에서 커팅 툴들을 조합함에 있어 어떤 커팅 툴을 사용하는 것으로 결정하면, 상기 랙 정보 데이터베이스(600)에 그 변화가 반영되어 해당 랙에 있는 커팅 툴이 감소한 것으로 표시되며, 한편 툴 교체 로봇(200)이 커팅 툴의 설치작업 혹은 회수작업을 수행할 경우에도 매번 랙 정보 데이터베이스(600)가 업데이트된다

도8은 본 발명의 툴 배치 및 교체 방법에 따라 작성된 프로그램에서 환경설정 과정을 수행할 때 화면에 표시되는 상태를 도시하는데, 작업자는 툴링 프로그램의 작동화면 창(610)에서 현재 보유하고 있는 툴의 사양 및 개수 등에 관한 정보를 입력할 수 있다. 즉, 예를 들어 툴 아이디(tool ID) 입력란(611)에 'S60'이라고 입력하면, 이는 두께가 60㎜인 스페이서에 관한 정보를 입력한다는 것인데, 중량 입력란(612)에 1이라고 입력하고, 외경 입력란(614)에 350㎜라고 입력하며, 최대 개수 입력란(614)에 74개라고 입력한다. 그리고 툴 명칭 입력란(615)에 "space 60"이라고 입력하고, 두께 입력란(616)에는 숫자 '60'을 입력하며, 현재 개수 입력란(617)에는 74를 입력한다. 그리고 비고란(618)에는 스페이서 60㎜짜리를 의미한다고 기록한다. 이렇게 커팅 툴들에 관한 정보를 기록하면, 데이터베이스(60, 도7)에는 커팅 툴들에 관한 정보가 시트화되어서 일목요연하게 관리된다. 도8의 툴 보유 데이터 표시창(619)에는 각각의 툴들의 아이디(Tool ID), 툴 명칭(tool name), 중량, 두께, 외경, 최대 개수, 현재 개수 등의 정보가 표시되어 있다.

도9는 도6의 순서도 중 S2 단계의 작업조건 입력 과정을 진행할 경우, 본 발명의 툴 배치 및 교체 방법에 따라 작성된 툴링 프로그램(tooling program)에서 화면에 표시되는 상태를 도시한다. 도9에 도시된 툴링 프로그램의 동작화면 창(620)을 참고하면, 슬리터 아버 폭 입력란(622)에는 슬리터 아버 폭의 수치로 '1965㎜'가 입력되며, 코일 폭 입력란(623)에는 코일 폭 1850㎜이 입력되어 있다. 이때 만약 코일 폭이 아버 폭보다 큰 것으로 입력된다면, 툴링 프로그램은 오류 메시지를 출력하고, 코일 폭의 수치를 새로 입력할 것을 요구하도록 한다.

그리고 코일 두께 입력란(624)에는 코일두께 3.5㎜가 입력되었으며, 나이프 두께 입력란(625)에는 15가 입력되었다. 그리고 나이프 갭 입력란(626)에는 나이프 갭 비율 입력란(631)에 입력된 비율 수치에 따라 자동적으로 계산된 나이프 갭(0.52)이 표시된다. 러버 두께 입력란(627)에는 러버 스페이서의 두께가 입력되며, 러버 최대 갭(rubber maximum gap) 입력란(628)에는 러버 최대 갭 수치로서 100이 입력되어 있다. 다음으로 상부 오프셋 입력란(629)과 하부 오프셋 입력란(630)에는 각각 그 수치들이 입력되고, 절단하고자 하는 스트립의 폭 입력란(632)에는 스트립의 폭 수치 '629'와 개수가 입력된다.

상기 화면(620) 중간의 절단 스트립 폭 정보란(633)에는 스트립들의 폭 수치가 입력한 차례대로 표시되며, 그 밑의 작업 데이터베이스 표시창(634)에는 작업 내용들이 표시되게 된다.

본 발명의 툴링 프로그램이 적용되는 슬리팅 라인에서는 최소한도로 절단 작업을 수행할 수 있는 폭이 미리 정해져 있다. 예를 들어, 최소 절단폭이 59㎜로 설정되어 있으므로, 만약 작업자가 스트립 폭 입력란(632)에 입력한 수치가 59보다 작은 경우에는 툴링 프로그램은 오류 메시지를 출력하고 59보다 큰 값으로 스트립 폭 수치를 다시 입력할 것을 요구하게 된다.

도10은 본 발명의 툴 배치 및 교체 방법에 있어서 커팅툴을 배치할 때 거치는 연산순서를 개념적으로 도시한 것이다. 본 발명은 ①제철소에서 생산되어 나온 '코일'을 ②절단하고자 하는 스트립의 폭에 따라서 각 '섹션'별로 나눈 다음, ③로봇 핸드가 한 번에 집을 수 있는 수량만큼씩으로 '그룹'을 구분한다. 이러한 계층적 알고리즘을 통해서 커팅 툴들의 조립체를 복수개의 그룹으로 나눠서 로봇 핸드가 한 번에 파지할 수 있는 분량을 미리 정해주게 된다.

즉, 본 발명의 툴링 프로그램은 원하는 스트립으로 커팅 툴들을 구성하기 전에 전체 코일을 섹션으로 나누고, 나누어진 섹션은 다시 그룹으로 나눈다. 여기서 그룹은 로봇 핸드가 한 번에 적재할 수 있는 최대 그립핑 폭이다. 이렇게 그룹 단위로 커팅 툴들을 나눔으로써 작업의 효율성을 극대화할 수 있었다.

도11은 슬리터(5)의 상하부 아버들(54a, 54b)에 각각 배치될 나이프들(151a, 151b)의 위치를 개념적으로 표시한 것이다. 도11을 참고하면, 절단하고자 하는 스트립들(1c)의 폭에 대응되게 상부 나이프(151a)와 하부 나이프(151b)가 각각 배치된다. 여기서 상부 나이프(151a)는 슬리터의 상부 아버(54a)에 장착되는 나이프를 의미하며, 하부 나이프(151b)는 슬리터의 하부 아버(54b)에 장착되는 나이프를 의미한다. 도4에서 이미 설명한 바와 같이, 상하부 아버들(54a, 54b)에는 나이프들(151a, 151b)의 배치 형태에 있어 스트립 측과 스트립 반대측이 교호적으로 반복되어 배치되게 되는데, 이때 슬리터의 상부 아버(54a)의 가장 안쪽 부분으로부터 스트립 반대측이 먼저 나타나게끔 하는 것이 바람직하다. 즉, 도11에서 나이프들(151a, 151b)의 배치 위치를 살펴보면, 섹션(B)에 해당하는 부분의 상부 나이프들(151a)의 간격이 섹션(B′)에 해당하는 하부 나이프들(151b)의 간격보다 넓게 되어 있다. 그러나 그 다음의 섹션(C)에 해당하는 부분의 상부 나이프들(151a)의 간격은 섹션(C′)에 해당하는 하부 나이프들(151b)의 간격보다 좁게 되어 있다. 도11에서 상부 나이프들(151a)의 사이 및 하부 나이프들(151b)의 사이의 공간에는 스페이서들과 러버 스페이서들이 채워질 것인데, 편의상 이들의 도시를 생략하였다.

도11을 참고하면, 상부 아버(54a)의 전체 길이는 총 5개의 섹션들(A,B,C,D,E)로 구분되며(560a), 다시 12개의 그룹들(570a)로 구분된다. 한편, 하부 아버(54b)의 전체 길이는 총 5개의 섹션들(A′,B′,C′,D′,E′)로 구분되고(560b), 다시 14개의 그룹들(570b)로 구분된다. 이러한 계층적 연산에 의해서, 상부 아버(54a)에 장착될 커팅 툴들은 모두 12개의 그룹들로 나눠져서 로봇핸드가 커팅 툴들을 파지하고 몇 개씩을 한꺼번에 더미 샤프트에 끼워 설치하게 된다. 예를 들어, 상부 아버(54a)에 장착되는 커팅 툴들의 경우에 로봇은 먼저 1번 그룹의 위치에 설치될 커팅 툴들(15)을 툴 적재 랙(111a, 121a)으로부터 꺼내서 로봇 핸드에 차례대로 끼운 다음 한 번에 더미 샤프트에 끼워 설치한다. 그런 다음 로봇은 그룹 2에 해당하는 커팅 툴들(15)을 툴 적재 랙(111a, 121a)에서 차례대로 꺼내서 로봇 핸드에 끼우고, 현재 잡고 있는 모든 커팅 툴들을 더미 샤프트에 끼워 넣는다. 이런 방식으로 로봇 시스템은 상부 아버(54a)에 커팅 툴을 끼울 때 12회로 나눠서 커팅 툴들을 더미 샤프트에 끼워 넣게 되며, 하부 아버(54b)의 경우에는 14회로 나눠서 커팅 툴들을 더미 샤프트에 끼워 넣는다. 이렇게 동일한 길이라도 상부 아버(54a)와 하부 아버(54b)의 그룹(570a, 570b) 회수가 달라지는 것은 커팅 툴들의 배치 순서에 따라 로봇 핸드가 파지할 수 있는 범위가 달라지기 때문이다. 3종류의 커팅 툴들(즉 나이프, 러버 스페이서 및 스페이서) 중에서 스페이서가 가장 외경이 작은데, 예를 들어 로봇 핸드가 스페이서를 툴 적재 랙(111a, 121a)에서 먼저 집었을 때에는 그보다 외경이 큰 러버 스페이서나 나이프를 이후에 집을 수가 있지만, 만약 러버 스페이서나 나이프를 잡았다면 그 이후에는 이들 커팅 툴들보다 외경이 작을 수밖에 없는 스페이서는 집을 수가 없다. 이러한 이유로, 로봇 핸드가 집을 수 있는 각 그룹(570a, 570b)의 끝은 나이프나 러버 스페이서로 결정되는 경우가 많게 된다.

도12는 상하부 나이프들(151a, 151b)의 위치들 사이에 나이프 갭(G)이 존재하는 것을 표시한다. 본 발명의 툴링 프로그램에서는 나이프들의 배치 위치를 계산할 때, 나이프 갭(knife gap)이라는 요소를 반드시 고려하여야 한다. 코일은 일정한 두께를 갖고 있으므로, 이처럼 두께가 있는 물건을 절단하기 위해 상하부 나이프들(151a, 151b)이 서로 맞물릴 때에는 나이프들(151a, 151b)의 사이를 일정한 비율로 이격시켜 두어야 한다. 일반적으로 상하부 나이프들 간의 이격거리를 의미하는 나이프 갭(G)은 코일 두께의 10~20% 정도로 설정하는 것이 바람직하며, 작업자가 그 비율(즉, 나이프 갭 비율)을 입력할 수 있도록 되어 있다.

도12를 참고하면, 절단하고자 하는 스트립 폭(W₁, W₂, W₃, W₄)에 대응되는 간격만큼 이격된 '스트립 반대측'의 나이프들은 첫 번째 상부 나이프(151a-1)와 두 번째 상부 나이프(151a-2), 두 번째 하부 나이프(151b-2)와 세 번째 하부 나이프(151b-3), 세 번째 상부 나이프(151a-3)와 네 번째 상부 나이프(151a-4), 그리고 네 번째 하부 나이프(151b-4)와 다섯 번째 하부 나이프(151b-5)이다. 이들 스트립 반대측의 나이프들(151a-1, 151a-2; 151b-2, 151b-3; 151a-3, 151a-4; 151b-4, 151b-5)의 간격은 스트립의 절단폭(W₁, W₂, W₃, W₄)과 일치하지만, 그에 대응되는 스트립 측의 나이프들(151b-1, 151b-2; 151a-2, 151a-3; 151b-3, 151b-4; 151a-4, 151a-5)의 간격들(S₁+2α, S₂+2α, S₃+2α, S₄+2α)은 스트립의 절단폭 보다 나이프 갭(G)의 2배 만큼 작게 된다. 한편 도12에서 α는 나이프들의 두께를 의미하며, 수평축에 표시된 좌표들(X₁₁, X₀, X₁₂, X₁₃, X₁₄, X₁₅; X₂₁, X₂₂, X₂₃, X₂₄, X₂₅)은 나이프들(151a-1,...,151a-5; 151b-1,...,151b-5)의 위치에 관한 X축 좌표를 의미한다.

도13은 본 발명에 따른 툴 배치 및 교체 방법에 있어서 나이프들(151a, 151b)의 위치 좌표를 계산하는 알고리즘을 순서도로서 나타낸 것이다. 먼저, 아버 길이(L_A), 코일의 폭(L_C), 절단할 스트립들의 폭(W₁, W₂, W₃,...,W_N), 나이프 갭(G), 나이프 두께(α) 등의 작업조건을 입력하면(S2 단계), 툴링 프로그램이 상하부 나이프들의 설치위치 좌표를 계산한다. X₀는 첫 번째 스트립의 좌측단의 X축 좌표를 의미하는 것으로 하고, i=1, j=1로 설정한 다음(S31 단계),

X_1,i = X₀ - α 및

X_2,j = X₀ +G

의 계산식에 의해서 첫 번째 나이프 세트, 즉 도12에서 첫 번째 상부 나이프(151a-1)와 첫 번째 하부 나이프(151b-1)의 X축 위치좌표를 계산한다(S32 단계).

이어서 i와 j를 1씩 증가시킨 다음(S33 단계), 짝수 번째 나이프 세트인 경우에는

X_1,i = X_1,i-1 + α +W_i-1 및

X_2,j = X_1,i - α - G

의 계산식에 의해서 현재의 짝수 번째 나이프 세트의 상부 나이프와 하부 나이프의 X축 위치좌표를 구하고(S34 단계 및 S35 단계), 만약 현재 계산하는 나이프 세트의 위치가 홀수 번째 나이프 세트에 관한 것인 경우에는,

X_1,i = X_2,j - α - G 및

X_2,j = X_2,j-1 + α +W_j-1

의 계산식에 의해서 현재의 홀수 번째 나이프 세트의 상부 나이프와 하부 나이프의 X축 위치좌표를 구한다(S36 단계).

그리고 마지막 나이프 세트의 경우가 아닌 경우에는 상기 S33 단계부터 S37단계까지를 반복하고, 현재 X축 좌표를 계산했던 나이프 세트가 마지막이었던 경우에는 지금까지 계산한 상하부 나이프들의 위치자표를 모두 메모리(61)에 저장하고 루틴을 마친다.

이상 상술한 도13의 순서도는 스트립 반대측의 나이프들의 내측면들 사이의 간격이 스트립의 절단폭과 일치하고, 스트립 측의 나이프들의 외측면들 사이의 간격이 그보다 작게 설정된다는 전제하에 나이프들의 위치좌표를 구하기 위해 작성된 것이었으므로, 만약 나이프들의 간격과 스트립의 절단폭의 관계가 이와 다르게 설정된다면 나이프들의 위치좌표를 구하는 방식 역시 달라지게 될 것이다.

도14 내지 도18은 본 발명에 따른 툴 배치 및 교체 방법에 있어서 나이프들(151a, 151b)의 사이에 채워질 러버 스페이서(153)와 스페이서(152)들의 조합을 구성하는 알고리즘을 순서도로서 나타낸다. 본 발명에 따른 툴링 프로그램의 가장 큰 특징은 ① 나이프들의 사이에 채워지는 러버 스페이서와 스페이서들의 조합을 구성할 때 로봇 핸드가 최대한 많은 개수의 러버 스페이서들을 한꺼번에 집도록 해서 빈 공간을 빨리 채울 수 있도록 한다는 것과, ② 이렇게 뭉텅이 진 러버 스페이서들의 사이에는 일정한 간격을 두고, 이 일정한 간격을 최대폭의 스페이서(60㎜짜리)로 채워서 역시 신속하게 빈 공간을 채우도록 한다는 것이다.

본 발명의 툴링 프로그램은 코일의 폭이 정해지면 그 폭을 바탕으로 원하는 스트립의 폭만큼씩 슬리팅을 하는데, 이때 원하는 스트립의 치수가 정해지면 그 치수 양쪽으로는 나이프가 들어가고 그 나이프들의 사이에 간격에 따라 러버 스페이서가 삽입되게 해준다. 러버 스페이서는 코일의 굽힘 방지와 진행방향으로의 미끄럼 방지를 위하여 삽입해 주는 것이며, 본 발명은 100㎜이하의 간격에서는 자동으로 러버 스페이서를 삽입하도록 하는 알고리즘을 구현하여 별다른 설정이 필요 없도록 하였다.

러버 스페이서의 두께는 예를 들어 15㎜, 18㎜, 20㎜, 25㎜ 등등의 따위로 여러 가지가 있을 수 있으며, 로봇의 효율적인 작동을 위해 툴 적재 랙(111a, 121a)내의 일정한 저장소 구역에 연속적으로 보관하는 것이 바람직하다. 또한 슬리팅 작업을 위한 하나의 커팅툴 조립체를 구성할 때, 그 커팅툴 조립체 안의 러버 스페이서들의 두께는 모두 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 러버 스페이서들을 선택할 때 그 두께를 20㎜로 하여 모두 동일한 두께의 러버 스페이서들을 사용한다면, 로봇 핸드가 러버 스페이서를 2개, 3개 혹은 4개를 한 번에 집게 되면, 나이프들 사이의 빈 공간을 40㎜, 60㎜, 80㎜ 하는 식으로 간편하고 빠르게 채워나갈 수 있을 뿐만 아니라 로봇 핸드가 여러 장소를 왔다 갔다 하는 데 시간을 허비할 필요 없이 한 곳에서 여러 개의 러버 스페이서를 집을 수 있으므로, 툴 취득시간을 획기적으로 단축시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 툴링 프로그램은, 도13의 연산과정에 의해서 나이프들의 설치위치를 결정한 후에 그 나이프들 사이의 간격이 얼마가 되는가에 따라(S300 단계) 미리 여러 가지의 범위별로 정해놓은 방식대로 러버 스페이서의 삽입 개수를 설정하고, 나머지의 빈 공간을 스페이서들을 조합하여 채우도록 한다. 예를 들어,

(1) 나이프들의 내측면들 사이의 간격이 59㎜보다 작은 경우에는 나이프들의 사이에 러버 스페이서를 삽입하지 않고 스페이서들만으로 간격을 채우게끔 하고(S301 단계 및 S302 단계),

(2) 만약 나이프들의 내측면들 사이의 간격이 59㎜ 이상이면서 79㎜ 미만일 경우에는, 좌우측 나이프들의 바로 옆에 1개씩의 러버 스페이서를 설치하고(S311 단계) 나머지의 공간을 스페이서들을 조합하여 채우되(S312 단계 내지 S316단계), 만약 러버 스페이서들을 설치하고 나서 남는 공간을 스페이서들로써 채우기가 불가능한 경우에는(S313 단계), 좌측 나이프의 바로 옆에만 1개의 러버 스페이서를 설치하고 나머지 공간을 스페이서들을 조합하여 채우도록 하며(S316 단계),

(3) 나이프들의 내측면들 사이의 간격이 79㎜ 이상이면서 150 ㎜ 미만일 경우에는, 좌우측 나이프들의 바로 옆에 각각 2개씩의 러버 스페이서들을 설치하고 나머지의 공간을 스페이서들을 조합하여 채우되(S321 단계 내지 S328 단계), 만약 러버 스페이서들을 설치하고 나서 남는 공간을 스페이서들로써 채우기가 불가능한 경우에는(S323 단계), 좌측 나이프의 바로 옆에만 2개의 러버 스페이서들을 설치하고 우측 나이프의 바로 옆에는 1개의 러버 스페이서를 설치한 다음(S326단계), 나머지 공간을 스페이서들을 조합하여 채우도록 하고(S328 단계), 만약 이렇게 우측에 1개의 러버 스페이서를 채운 경우에도 나머지 공간을 스페이서들로써 조합하여 채우는 것이 불가능한 경우에는(S326 단계) 좌측 나이프의 바로 옆에만 2개의 러버 스페이서를 설치하도록 하고 나머지 공간 전부를 스페이서들로써 조합하여 채우도록 하며(S328 단계),

(4) 나이프들의 내측면들 사이의 간격이 150㎜ 이상이면서 230㎜ 미만일 경우에는, 좌우측 나이프들의 바로 옆에 3개씩의 러버 스페이서들을 설치하고(S331 및 S332 단계) 나머지의 공간을 스페이서들을 조합하여 채우도록 하며(S333 단계 및 S334 단계),

(5) 나이프들의 내측면들 사이의 간격이 230㎜ 이상이면서 1500㎜ 미만일 경우에는, 좌우측 나이프들의 바로 옆에 4개씩의 러버 스페이서들을 설치하고(S341 단계 및 S342 단계), 중간에도 3개씩의 러버 스페이서들을 뭉텅이져서 설치하되(S345단계 및 S346 단계), 러버 스페이서들의 뭉텅이들과 또 다른 러버 스페이서들의 뭉텅이들의 사이는 '러버 최대 갭'에 해당하는 간격만큼 이격시키고(S344 단계), 그 사이는 최대폭 스페이서(두께 60㎜짜리 스페이서)를 이용하여 채우도록 하며(S350 단계), 중간 부분을 채워가는 과정에서 남은 공간에 러버 스페이서를 3개 배치해서는 그 뒤에 남는 간격에 스페이서들을 조합하는 것이 불가능한 경우에는(S345 단계), 러버 스페이서의 개수를 2개로 줄여서 설치하고(S347 단계) 남는 공간에 스페이서들을 조합하여 설치하도록 하고(S349 단계 및 S350 단계), 만약 러버 스페이서를 2개로 줄인 경우에도 남는 공간에 스페이서들을 조합하여 설치하는 것이 불가능한 경우에는(S347 단계) 아예 남는 공간 전부를 스페이서들을 조합하여 채우도록 하며(S349 단계 및 S350 단계),

(6) 나이프들의 내측면들 사이의 간격이 1500㎜ 이상인 경우에는, 좌우측 나이프들의 바로 옆에 3개씩의 러버 스페이서들을 설치하고(S361 단계 및 S362 단계), 중간에도 3개씩의 러버 스페이서들을 뭉텅이져서 설치하되(S364 단계, S366 단계), 러버 스페이서들의 뭉텅이들과 또 다른 러버 스페이서들의 뭉텅이들의 사이는 '러버 최대 갭'에 해당하는 간격만큼 이격시키고(S364 단계), 그 사이는 최대폭 스페이서(두께 60㎜짜리 스페이서)를 이용하여 채우도록 하며(S369 단계 및 S370단계), 중간 부분을 채워가는 과정에서 남은 공간에 러버 스페이서를 3개 배치해서는 그 뒤에 남는 간격에 스페이서들을 조합하는 것이 불가능한 경우에는(S365 단계), 러버 스페이서의 개수를 2개로 줄여서 설치하고 남는 공간에 스페이서들을 조합하여 설치하도록 하고(S367 단계 및 S368 단계), 만약 러버 스페이서를 2개로 줄인 경우에도 남는 공간에 스페이서들을 조합하여 설치하는 것이 불가능한 경우에는(S367 단계) 아예 남는 공간 전부를 스페이서들을 조합하여 채우도록 한다(S369 단계 및 S370 단계).

그리고 위 경우들을 거쳐서 나이프들의 사이의 공간에 채울 스페이서들과 러버 스페이서들의 조합 및 배치구조가 결정된 후에는, 그 결정된 배치 조합에 관한 데이터를 메모리(61)에 저장한다(S302 단계, S317 단계, S329 단계, S335 단계, S351 단계 및 S371 단계).

본 발명은 도14의 예에서 각 경우들의 간격에 관한 경계값들을 각각 59㎜, 79㎜, 150㎜, 230㎜, 1500㎜로 설정하였으므로, 이를 경계값들을 각각 제1간격값, 제2간격값, 제3간격값, 제4간격값 및 제5간격값으로 칭할 수 있다. 그리고 상기 제1간격값 미만인 경우를 '제1범위'라고 하고, 상기 제1간격값과 제2간격값의 사이를 '제2범위'라고 하며, 상기 제2간격값과 제3간격값의 사이를 '제3범위'라고 하고, 상기 제3간격값과 제4간격값의 사이를 '제4범위'라고 하며, 상기 제4간격값과 제5간격값의 사이를 '제5범위'라고 하고, 제5간격값 이상인 경우를 '제6범위'라고 칭할 수 있다. 또한, 상기 제1간격값 내지 제5간격값의 실제적인 수치는 위 값들(59㎜, 79㎜, 150㎜, 230㎜, 1500㎜)과 다르게 설정하는 것도 가능하다.

한편, 본 발명의 툴링 프로그램은 로봇이 랙과 아버로 왔다 갔다 하는 회수를 최소화하기 위한 알고리즘을 구현하고 있다. 예를 들어 예를 들어 로봇이 9.01㎜ 두께의 스페이서를 하나 가져 오기 위해서는 랙에 한번 진입을 해야 하는데, 이는 곧 툴 교체 작업의 완료시간이 그만큼 더 길어진다는 것을 의미한다. 본 발명의 툴링 프로그램은 이런 식으로 로봇이 툴을 가지러 랙에 진입하는 것을 최소화하고, 한 번에 가능한 한 여러 개의 툴을 적재할 수 있도록 하는 데 중점을 두고 있다.

그리고 러버 스페이서를 연속으로 삽입하게 되면, 작업시간 단축과 작업성에서 좋은 결과를 얻을 수 있다. 먼저 작업 시간은 로봇이 하나의 랙으로 들어가는 시간을 최대한 단축하면 유리하다. 특히 한 곳의 랙에서 하나의 툴만 가지고 나오는 것 보다는 하나의 랙에서 한꺼번에 여러 개의 툴들을 가지고 나오도록 하는 것이 시간을 많이 단축시킬 수 있다. 뿐만 아니라 스페이서들의 사용 수량을 줄임으로써 슬리팅 라인의 운영 비용을 절감할 수 있다.

도19 내지 도22는 본 발명에 따른 툴 배치 및 교체 방법에 있어서 나이프들(151a, 151b)간의 내측면 간격의 범위에 따라 그 사이에 스페이서(152a, 152b)와 러버 스페이서(153a, 153b)를 조합하여 배치하는 각각의 방식을 예시적으로 도시한다.

도19는 스트립 반대측의 나이프들(151a)의 내측면들 간의 간격(P₁)이 59㎜인 경우를 도시한 것으로서, 상부 아버의 좌측 나이프(151a)의 바로 옆에만 하나의 러버 스페이서를 장착하고, 나머지 공간에는 스페이서들을 조합하여 배치한다. 여기서 '좌측'은 슬리터 아버의 구동측에 가까운 쪽을 말하며, '우측'은 슬리터 아버의 자유단측에 가까운 쪽을 말한다.

나이프들의 두께는 15㎜, 20㎜, 25㎜ 등등이 있으며, 코일의 두께 및 재질에 따라서 사용되는 나이프의 두께가 달라질 수 있지만, 한 번의 슬리팅 작업에서는 나이프의 두께를 모두 동일한 것을 사용한다. 러버 스페이서(153a)는 두께가 모두 20㎜로 동일하므로, 나이프 사이에서 발생하는 미세한 간격들(예를 들어 소숫점 이하 단위의 간격)은 스페이서들을 조합하여 맞추어야 한다. 스페이서는 두께가 9.01㎜짜리부터 9.09㎜짜리까지 있고, 또 두께 11㎜짜리부터 19㎜짜리까지 있으며, 그 외에도 두께 10㎜, 20㎜, 30㎜, 40㎜, 50㎜ 및 60㎜ 짜리가 있으므로, 소숫점 이하 두 자리의 정밀한 간격이라도 2~3개 이상의 스페이서들을 조합하면 정확하게 채울 수 있다. 이때는 먼저 소숫점이 가장 작은 단위를 먼저 없애도록 스페이서를 선택하는 것이 바람직하다.

도19에서 상부 나이프들(151a)의 내측면들 사이의 간격(P₁)이 59㎜이므로, 좌측 상부 나이프(151a)의 바로 옆 우측에만 1개의 러버 스페이서(153a)를 장착하였으며, 남은 공간은 스페이서들(152a)로 채웠다. 그리고 하부 나이프들(151b)의 사이는 59㎜보다 작으므로 그냥 스페이서들만을 조합하여 채운다.

도20의 경우에는 상부 나이프들(151a)의 내측면들 사이의 간격(P₂)이 80㎜이므로, 좌측 상부 나이프(151a)의 바로 옆 우측에 2개의 러버 스페이서들(153a)을 설치하였으며, 우측 상부 나이프(151a)의 바로 옆 좌측에는 1개의 러버 스페이서(153a)를 설치하고, 나머지 빈 공간은 스페이서들(152a)을 조합하여 설치하였다. 그리고 하부 나이프들(151b)의 사이에는 스페이서들(152b)만을 조합하여 채웠다.

도21의 경우에는 상부 나이프들(151a)의 내측면들 사이의 간격(P₃)이 100㎜이므로, 좌측 상부 나이프(151a)의 바로 옆 우측에 2개의 러버 스페이서들(153a)을 설치하였으며, 우측 상부 나이프(151a)의 바로 옆 좌측에는 1개의 러버 스페이서(153a)를 설치하고, 나머지 빈 공간은 스페이서들(152a)을 조합하여 설치하였다. 그리고 하부 나이프들(151b)의 사이에는 좌우측 나이프들(151b)의 사이에 각각 1개씩의 러버 스페이서(153b)를 설치하고, 그 사이의 남은 공간을 스페이서(152b)를 조합하여 채웠다.

도22의 경우에는 상부 나이프들(151a)의 내측면들 사이의 간격(P₄)이 510㎜이므로, 좌측 상부 나이프(151a)의 바로 옆 우측에 4개의 러버 스페이서들(153a)을 설치하였으며, 우측 상부 나이프(151a)의 바로 옆 좌측에도 4개의 러버 스페이서(153a)를 설치하였고, 중간에 3개씩의 러버 스페이서들(153a)을 두 뭉텅이로 설치하였다. 좌측 4개의 러버 스페이서들(153a)과 첫 번째 중간의 러버 스페이서들(153a)의 사이에는 최대폭 스페이서(60㎜ 짜리, 152a)를 설치하였고, 그 다음의 첫 번째 중간의 러버 스페이서들(153a)과 두 번째 중간의 러버 스페이서들의 사이에도 최대폭 스페이서(60㎜ 짜리, 152a)를 설치하였다. 그러나 두 번째 중간의 러버 스페이서들(153a)과 맨 오른쪽의 러버 스페이서들의 사이에는 최대폭 스페이서(60㎜ 짜리)를 넣을 수 없어서 대신 다른 작은 두께의 스페이서들(152a)을 조합해서 간격을 맞췄다.

하부 나이프들(151b)의 사이에는 중간에 3개의 러버 스페이서(153b)를 넣고 나머지 공간은 스페이서들로써 조합하여 채웠다.

도23은 본 발명의 툴 배치 및 교체 방법에 따른 툴링 프로그램을 작동하여 툴 배치 연산작업을 수행했을 경우 산출된 툴들의 배치결과가 모니터 화면에 표시된 것을 나타낸다. 도23을 참고하여, 본 발명의 툴링 프로그램에 의해서 최종 연산된 결과가 표시된다. 툴링 프로그램의 동작화면 창(620)에는 작업명칭란(621)에 작업명칭이 표시되어 있고, 앞서 입력한 아버 폭, 코일 폭, 코일 두께, 나이프 두께, 나이프 갭, 러버 두께 및 러버 최대 갭이 각각의 입력 및 표시란들(622, 623, 624, 625, 626, 627, 628)에 나타나 있다.

스트립 절단폭을 입력한 데이터들이 표시되어 있으며(632a), 그 아래에는 연산결과(635)가 표시되어 있다. 좌측의 시트는 상부 아버에 대한 커팅 툴의 조합결과(635a)가 표시되어 있으며, 우측의 시트에는 하부 아버에 대한 커팅 툴의 조합결과(635b)가 표시되어 있다. 각각의 시트에서 01, 02, 03... 등은 로봇 핸드가 집어야 하는 커팅 툴들의 순서를 나타내며, 그룹1, 2,... 등은 로봇 핸드가 계속해서 파지하고 있다가 한번에 더미 샤프트에 끼워 넣는다는 것을 표시한다. 도23에 표시된 상부 아버용 커팅 툴의 조합결과(635a)를 참고하면, 로봇 핸드가 첫 번째로 9.5㎜두께의 스페이서(S9.5)를 집은 다음 두께 10㎜의 스페이서(S10)를 집고, 그 다음으로 두께 60㎜의 최대폭 스페이서(S60)을 집은 다음, 이 3개의 스페이서들을 더미 샤프트에 한꺼번에 끼워 넣는다(그룹 1). 도23에 도시된 것과 같이 커팅 툴들의 조합에 따라서 툴 교체 로봇 시스템이 랙에 있는 커팅툴들을 자동적으로 집어내어서 더미 샤프트에 장착하게 되는 것인데, 이러한 배치 조합의 데이터에 따라서 로봇들을 위한 작업스케줄(엑스포트 작업스케줄)을 생성하여 로봇으로 전송하면, 로봇은 툴 적재 랙에서 커팅 툴들을 집어내어서 더미샤프트에 장착시킨다. 이미 상술한 바와 같이, 이미 사용을 마치고 현재 더미 샤프트에 끼워져 있는 커팅 툴들은 앞서 적용된 엑스포트(export) 작업스케줄을 역순으로 해서 작성한 임포트(import) 작업 스케줄을 로봇에 전송하면 더미 샤프트의 커팅툴들을 자동으로 회수해서 랙에 적재하여 보관시킬 수 있다.

한편, 커팅 툴들의 조립과 반환을 동시에 작업을 수행할 때 반환되는 툴을 조립에 곧바로 사용할 수 있는 경우가 있다. 이러한 경우, 커팅 툴을 랙에 갖다 놓고 다시 랙에 가서 그 커팅 툴을 가져온다면, 2배의 시간이 소요된다. 그러나 이러한 경우 본 프로그램은 반환하는 커팅 툴의 정보와 조립하는 커팅 툴의 정보를 비교하여 전체 반환되는 커팅 툴들 중 사용가능한 커팅 툴이 있는지 그리고 호환되는 그룹이 있는지를 비교하여 엑스포트(export), 임포트(import) 순서를 지정하여 사용가능한 커팅 툴을 사용함으로써 전체 작업시간을 획기적으로 단축시킬 수 있다.

본 발명에 따른 슬리팅 라인의 커팅 툴 자동교체 설비를 위한 툴 배치 및 교체 방법은 슬리터 라인에서 코일을 슬리팅할 때 작업조건을 생성해주는 프로그램으로서, 자동화 라인에서 작업자가 코일에 대한 정보를 입력하고, 어떠한 치수로 코일을 가공할지 스트립 폭을 입력하면, 현재 가지고 있는 툴들(스페이서, 나이프, 러버 스페이서)의 수량 및 라인에서 현재는 작업중이지만 교체 작업시 반환될 툴들까지 고려하여 최적의 조합을 구성해 계산을 해주는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 슬리터 툴링 프로그램은 작업환경에 최적화할 수 있다는 특징이 있다. 즉, 환경설정 영역에서 기초 정보만 바꿔주면 어떠한 작업환경이든지 쉽게 최적화하여 작동될 수 있다는 장점이 있다. 슬리팅은 기계의 사양에 따라 작업환경이 다른데, 본 발명의 툴링 프로그램은 변화하는 작업환경에 영향을 받지 않도록 하여 범용성을 확보하였으며, 작업조건이 달라질 경우에는 그에 따라 변화하는 기본 설정값들(아버 길이, 툴 종류, 로봇 핸드 최대 그리핑 길이)만을 변경해주면 나머지는 동일한 규칙대로 값을 계산하게 해 주게 되므로 작업환경의 변화에 곧바로 대응할 수 있는 장점이 있다.

1a: 코일(coil) 1b: 코일 강판
1c: 슬리팅된 코일 강판 5: 슬리터
11: 코일 공급용 구동축 15: 툴(tool)
20: 로봇 암(robot arm) 21: 핸드
40: 동력장치부 41: 구동모터
42: 감속기 50 슬리팅 라인
51: 아버 구동측 칼럼 52: 아버 자유측 칼럼
53: 가이드부 54: 슬리터 아버(slitter arbor)
54a: 슬리터 상부 아버 54b: 슬리터 하부 아버
55: 슬리터 툴 조립체 55a: 상부 툴 조립체
55b: 하부 툴 조립체 56: 이동레일
60: 데이터베이스 61: 메모리
100: 툴 교체 장치부 110: 제1툴 교체유닛
111: 제1스탠드 111a: 툴 적재랙
120: 제2툴 교체유닛 121: 제2툴 스탠드
121a: 툴 적재랙 151: 나이프(knife)
151a: 상부 나이프 151b: 하부 나이프
152: 스페이서(spacer) 152a: 상부 스페이서
152b: 하부 스페이서 153: 러버 스페이서(rubber spacer)
153a: 상부 러버 스페이서 153b: 하부 러버 스페이서
161a, 162a: 스트립측 161b, 162b: 스트립 반대측
200, 200a, 200b: 로봇 400: 푸시 스탠드(push stand)
401: 푸시 플레이트(push plate) 402: 유압 실린더
500, 501, 502, 503, 504: 더미 샤프트(dummy shaft)
560a, 560b: 섹션 570a, 570b: 그룹
600: 랙 정보 데이터베이스 610, 620: 프로그램 작동창
611: 툴 아이디(tool ID) 612: 중량 입력란
613: 외경 입력란 614: 최대 개수 입력란
615: 툴 명칭 입력란 616: 두께 입력란
617: 현재 보유개수 입력란 618: 비고란
619: 툴 보유 데이터 표시창 621: 작업 오더 명칭 입력란
622: 아버 폭 입력란 623: 코일 폭 입력란
624: 코일 두께 입력란 625: 나이프 두께 입력란
626: 나이프갭 입력란 627: 러버 두께 입력란
628: 러버 최대갭 입력란 629: 상부 오프셋 입력란
630: 하부 오프셋 입력란 631: 나이프 갭 비율 입력란
632: 스트립 절단폭 입력란 633: 스트립 절단폭 표시란
634: 작업내용 표시란 635: 연산결과 표시란
635a: 상부 아버의 툴 배치 연산결과 표시란
635b: 하부 아버의 툴 배치 연산결고 표시란

Claims

슬리터(5)의 상부 아버(54a) 및 하부 아버(54b)에 나이프들, 스페이서들 및 러버 스페이서들로 이루어진 커팅 툴들(cutting tools)을 배치하고 상기 커팅 툴들을 교체하는 방법에 있어서,
(a) 상기 슬리터(5)의 상부 아버(54a) 및 하부 아버(54b)와 연결되어 커팅 툴들을 서로 주고받는 복수 개의 더미 샤프트들(500)에 커팅 툴들을 장착하거나 또는 상기 더미 샤프트들(500)에 끼워져 있는 커팅 툴들을 회수하기 위한 툴 교체용 로봇 시스템의 환경을 설정하는 제1단계;
(b) 슬리터(5)에서 수행될 슬리팅 작업의 조건들을 사용자로부터 입력받는 제2단계;
(c) 상기 슬리팅 작업을 위하여 상기 상부 아버(54a) 및 하부 아버(54b)에 끼워질 커팅 툴들의 배치 구조를 결정하는 제3단계;
(d) 상기 커팅 툴들의 배치 구조에 따라서 툴 설치 작업 스케줄을 생성하는 제4단계; 및
(e) 상기 툴 교체용 로봇 시스템의 툴 교체 로봇들(200)에게 상기 툴 설치 작업 스케줄을 전송하는 제5단계;를 포함하며,
상기 제3단계는,
(c-1) 슬리터(5)의 상하부 아버들(54a, 54b)에 각각 장착될 나이프들(151)의 배치 위치들을 연산하는 제3-1단계; 및
(c-2) 상기 나이프들(151)의 사이에 채워질 러버 스페이서들(153)과 스페이서들(152)의 조합 및 배치순서를 연산하는 제3-2단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 슬리팅 라인의 커팅 툴 자동교체 설비를 위한 툴 배치 및 교체 방법.
제1항에 있어서, 상기 툴 교체용 로봇 시스템의 환경에 관한 데이터는, 상기 툴 교체용 로봇 시스템이 보유하고 있는 툴들(15)의 종류, 사양 및 수량에 관한 정보들과, 상기 툴 교체 로봇(200)의 사양에 관한 정보들, 그리고 상기 툴들(15)이 저장되는 랙(rack, 111a, 121a)의 배치 구조 및 랙내 저장소들의 위치에 관한 정보들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 슬리팅 라인의 커팅 툴 자동교체 설비를 위한 툴 배치 및 교체 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2단계에서 입력받는 상기 슬리팅 작업의 조건들은, 상기 슬리터(5)에서 처리될 코일 강판(1b)의 폭 및 두께에 관한 정보, 나이프(151)의 두께에 관한 정보, 러버 스페이서(153)의 두께에 관한 정보 및 슬리팅된 스트립들(strips,1c)의 폭들에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 슬리팅 라인의 커팅 툴 자동교체 설비를 위한 툴 배치 및 교체 방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 제4단계의 툴 설치 작업 스케쥴은, 랙(111a, 121a)에 저장된 툴들(15)을 로봇 핸드(21)로 집어내는 '툴 인출 작업'과 상기 로봇 핸드(21)에 끼워진 툴들(15)을 더미 샤프트(500)에 설치하는 '툴 설치 작업'의 조합으로 구성되며,
(i) 상기 '툴 인출 작업'은 상기 툴 교체 로봇(200)이 랙(111a, 121a)에서 가지고 올 툴(15)의 사양 및 수량에 관한 정보와 상기 툴(15)이 저장된 랙내 저장소의 세부 위치에 관한 정보를 포함하고,
(ii) 상기 '툴 설치 작업'은 상기 툴 교체 로봇(200)의 핸드(21)로부터 더미 샤프트(500)로 옮겨질 툴들(15)의 총합적 사양 및 수량에 관한 정보와 상기 툴들(15)을 설치할 더미 샤프트(500)에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 슬리팅 라인의 커팅 툴 자동교체 설비를 위한 툴 배치 및 교체 방법.
제5항에 있어서, 상기 툴 교체용 로봇 시스템은 슬리터(5)의 상하부 아버들(54a, 54b)로부터 각각 빼내 온 툴들을 갖고 있는 2개의 '툴 회수용 더미 샤프트들'(501, 502)과, 상기 슬리터(5)의 상하부 아버들(54a, 54b)에 각각 끼워 넣을 툴들을 갖고 있는 2개의 '툴 설치용 더미 샤프트들'(503, 504)을 포함하며,
상기 '툴 회수용 더미 샤프트'(501, 502)로부터 랙(111a, 121a)으로 이동시킬 툴들과 상기 툴 설치 작업 스케줄에 포함된 툴들 간에 서로 일치하는 부분이 존재하는 경우에는, 상기 로봇(200)은 상기 툴 회수용 더미 샤프트(501, 502)로부터 빼낸 툴을 상기 툴 설치용 더미 샤프트(503, 504)로 직접 이동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는, 슬리팅 라인의 커팅 툴 자동교체 설비를 위한 툴 배치 및 교체 방법.
제1항에 있어서, 상기 제3-1단계는,
코일(1a)을 슬리팅하여 만들어질 스트립(strip, 1c)의 폭에 대응되게 상하부 아버들(54a, 54b)에 각각 장착되는 좌우측 나이프들(151)의 배치 구조에 있어서, 상기 상하부 아버들(54a, 54b) 중 어느 하나의 아버에서는 좌우측 나이프들(151)의 내측면들 간의 간격(W₁, W₂, ...)이 상기 스트립의 폭에 대응되고, 다른 하나의 아버에서는 좌우측 나이프들의 외측면들 간의 간격(S₁, S₂, ...)이 상기 스트립의 폭에 대응되며, 이때 전자(前者)의 경우의 아버의 해당 부분을 '스트립 반대측'(161b, 162b,...)이라고 하고, 후자(後者)의 경우의 아버의 해당 부분을 '스트립 측'(161a, 162a,...)이라고 하며,
상기 상부 아버(54a) 또는 하부 아버(54b)에 장착된 나이프들(151)의 배치 구조는 각각 상기 '스트립 측' 및 '스트립 반대측'을 교호적으로 반복되는 방식으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 슬리팅 라인의 커팅 툴 자동교체 설비를 위한 툴 배치 및 교체 방법.
제7항에 있어서, 상기 '스트립 반대측'(161b, 162b,...)의 좌우측 나이프들(151)의 내측면들 간의 간격(W₁, W₂,...)은 상기 스트립(1c)의 폭과 일치하도록 설정되고, 상기 스트립(1c)의 좌우측 중 어느 한쪽을 절단하기 위해 상하부 아버들(54a, 54b)에 각각 설치된 상부 나이프(151a)와 하부 나이프(151b)는 나이프 갭(knife gap, G) 만큼 아버(54a, 54b)의 길이 방향으로 이격된 것을 특징으로 하는, 슬리팅 라인의 커팅 툴 자동교체 설비를 위한 툴 배치 및 교체 방법.
제1항에 있어서, 슬리터 아버(54a, 54b)의 길이 방향 양단 중 더미 샤프트(500)와 만나는 쪽을 우측이라고 하고, 그 반대쪽을 좌측이라고 할 때,
상기 제3-2단계는,
① 하나의 스트립(1c)의 절단을 위한 좌우측 나이프들(151)의 내측면들 간의 간격이 제1간격값보다 작은 경우에는 상기 좌우측 나이프들(151) 사이의 공간에 스페이서들(152)만을 조합하여 배치하며,
② 상기 좌우측 나이프들(151)의 내측면들 간의 간격이 제1간격값과 제2간격값의 사이에 위치하는 경우에는 좌측 나이프의 바로 옆 우측에 러버 스페이서(153)를 1개 배치하고, 우측 나이프의 바로 옆 좌측에 러버 스페이서(153)를 1개 배치한 다음, 상기 러버 스페이서들(153)의 사이에 스페이서들(152)을 조합하여 배치하되, 만약 상기 러버 스페이서들(153) 사이의 공간을 스페이서들(152)의 조합으로 채우는 것이 불가능한 경우에는 좌측 나이프의 바로 옆 우측에 러버 스페이서(153)를 1개 배치하고 나머지 공간을 스페이서들(152)을 조합하여 배치하며,
③ 상기 좌우측 나이프들(151)의 내측면들 간의 간격이 제2간격값과 제3간격값의 사이에 위치하는 경우에는 좌측 나이프의 바로 옆 우측에 2개의 러버 스페이서들(153)을 배치하고, 우측 나이프의 바로 옆 좌측에 2개의 러버 스페이서(153)를 배치한 다음, 남은 공간에 스페이서들(152)을 조합하여 배치하되, 만약 상기 러버 스페이서들(153) 사이의 공간을 스페이서들(152)의 조합으로 채우는 것이 불가능한 경우에는, 좌측 나이프의 바로 옆 우측에 2개의 러버 스페이서(153)들을 배치하고, 우측 나이프의 바로 옆 좌측에 1개의 러버 스페이서(153)를 배치한 다음, 남은 공간에 스페이서들(152)을 조합하여 배치하는 것을 특징으로 하는, 슬리팅 라인의 커팅 툴 자동교체 설비를 위한 툴 배치 및 교체 방법.
제1항에 있어서, 슬리터 아버(54a, 54b)의 길이 방향 양단 중 더미 샤프트(500)와 만나는 쪽을 우측이라고 하고, 그 반대쪽을 좌측이라고 할 때,
상기 제3-2단계는,
④ 하나의 스트립(1c)의 절단을 위한 좌우측 나이프들(151)의 내측면들 간의 간격이 제3간격값과 제4간격값의 사이에 위치하는 경우에는, 상기 좌측 나이프의 바로 옆 우측에 3개의 러버 스페이서들(153)을 배치하고, 우측 나이프의 바로 옆 좌측에 3개의 러버 스페이서들(153)을 배치한 다음, 남은 공간에 스페이서들(152)을 조합하여 배치하고,
⑤ 상기 좌우측 나이프들(151)의 내측면들 간의 간격이 제4간격값 보다 큰 경우에는 상기 좌측 나이프의 바로 옆 우측에 3개 이상 복수 개의 러버 스페이서들(153)을 배치하고, 우측 나이프의 바로 옆 좌측에 3개 이상 복수 개의 러버 스페이서들(153)을 배치한 다음, 그 사이의 남은 공간을 러버 스페이서들(153)과 스페이서들(152)의 조합으로 배치하되, 상기 남은 공간에서 러버 스페이서들(153)은 3개가 연속적으로 배치될 수 있고 인근의 러버 스페이서(153)와는 '러버 최대 갭'(rubber maximum gap)만큼 이격되어 설치될 수 있는 것을 특징으로 하는, 슬리팅 라인의 커팅 툴 자동교체 설비를 위한 툴 배치 및 교체 방법.