KR101280845B1 - 냉연강판의 절단장치 및 절단방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉연강판의 절단장치 및 절단방법을 개시한다. 본 발명에 따르면, 스트립의 에지에 위치되며, 롤러가이드에 회전 가능하게 결합된 롤러; 상기 롤러가이드의 상측에 결합되는 탄성부재; 상기 스트립의 에지 웨이브를 감지하는 웨이브 감지부재; 상기 탄성부재의 상측에 결합되어 평탄도를 감지하는 평탄도 감지부재; 상기 각 센서로부터 감지된 정보를 취합하여 공정 진행을 진행시키는 제어부를 포함하며, 스트립의 진행시 에지의 웨이브를 감지하는 단계; 스트립의 평탄도를 감지하는 단계; 상기 감지된 스트립의 웨이브 또는 평탄도에 맞춰 패스라인롤 또는 텐션롤을 조정하는 단계를 거쳐 스트립의 에지를 절단하게 된다.

Description

냉연강판의 절단장치 및 절단방법{Apparatus for cutting rolled steel and cutting method thereof}

본 발명은 냉연강판의 절단장치 및 절단방법에 관한 것으로, 특히 스트립의 폭 방향에 대한 평탄도 및 장력을 제어하여 스트립을 적절하게 절단할 수 있도록 한 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 냉연강판은 소정 두께 및 폭으로 선행 제작되어 롤(코일) 형태로 권취된 가공소재로서, 냉연강판의 생산라인에는 스트립(strip)을 원하는 폭으로 절단하는 사이드 트리머(side trimer)가 포함된다.

사이드 트리머는 스트립 에지(strip edge)를 일정 폭으로 절단하기 위해 상ㆍ하로 원통형의 나이프를 구비한다. 따라서 사이드 트리머 측으로 소정 속도로 연속 공급되는 스트립은, 적정 간격으로 장착된 상기 한 쌍의 원통형 나이프(Knife)에 의해 원하는 폭 만큼씩 절단될 수 있다.

한편, 사이드 트리머의 상하에 교차 설치된 원통형 나이프를 이용하여 스트립을 절단할 때, 기본적으로 스트립 에지의 절단면은 적정치의 장력이 주어져 있어야 절단이 용이하다.

그런데, 스트립 표면은 사이드 트리머 전 공정의 통과 상태 및 소재의 폭 방향 두께 차이에 의해 에지 부분에 웨이브(wave)가 필연적으로 발생하게 되며, 에지 웨이브의 발생 정도에 따라 스트립의 에지 절단시 웨이브가 발생한 부분과 정상적인 부분의 장력 차이로 인해 원활한 에지 절단이 이루어지지 않아 절단 불량이 발생하는 경우가 종종 발생한다.

이를 방지하기 위해 사이드 트리머의 전ㆍ후단에 사이드 트리머의 나이프와 스트립의 수평을 맞춰주는 패스라인롤과 일정 장력을 유지시켜 주는 텐션롤을 설치하게 되는데, 상기 패스라인롤은 단순하게 나이프의 절단점과 스트립의 절단점을 일치시키는 역할만 하고, 텐션롤은 일정 텐션을 유지시켜 주는 역할만 하기 때문에 상기 패스라인롤과 텐션롤 만으로는 에지 웨이브가 발생한 스트립의 평탄도와 웨이브 발생 위치의 장력을 일정하게 유지하지 못하기에 절단 불량을 방지하는데 한계가 있다.

또한, 지속적인 공정 진행시 패스라인롤이 마모될 수 있고, 이에 따라 패스라인롤의 수평도가 맞지 않은 상태에서 스트립이 한쪽 방향으로 기울어져 사이드 트리머로 진입하게 되면 나이프의 절단점과 스트립의 절단점이 맞지 않아 절단 불량이 발생할 수 있다.

이러한 점을 감안하여 최근에는 냉연강판의 에지 절단시 공정 불량을 최소화하기 위한 시도가 계속되고 있다. 예컨대, 공개특허 제2003-0017014호는 보조 롤을 이용한 냉연판 형상개선장치 및 그 방법을 개시하고, 공개특허 제2002-0016456호는 안정화 롤의 위치 제어에 의해 강판의 반곡을 제어하는 반곡 제어장치를 개시하고 있다.

공개특허 제2003-0017014호는 고무재질로 이루어진 소정 폭의 롤러와, 이를 지지하는 지지대를 상향 또는 하향으로 구동시키는 유압실린더와, 이의 일측에 구비되어 상기 롤러에 인가되는 하중을 측정하는 하중 측정기와, 상기 유압실린더 및 하중측정기에 연결되어 이들을 제어하는 장력제어 컴퓨터로 구성되는 보조 롤과, 상기 보조 롤이 압연 스탠드 사이에서 압연되는 강판의 폭 방향으로 일렬로 설치되면서, 냉연강판의 폭 길이에 부합하도록 다수 개의 보조 롤로 이루어진 보조 롤 세트로 구성된 냉연판 형상개선장치를 개시하고 있다.

상기 보조 롤 세트는 압연되는 강판의 폭 길이에 신축적으로 대응하도록 각각의 보조 롤을 압연방향과 수직인 방향으로 이동 가능함과 동시에 추가적으로 부가시키거나 제거가 가능하도록 보조 레일 위에 설치하고 있다.

그리고 공개특허 제2002-0016456호는 용융아연 도금공정에서 아연도금욕에 침지된 강판의 진행 방향을 전환하는 싱크롤과, 상기 싱크롤을 지나 진행하는 상기 강판에 압력을 가하는 안정화 롤을 구비하며, 상기 싱크롤에 의해 발생한 반곡을 제어하는 반곡 제어장치를 개시하고 있다.

이때, 상기 반곡 제어장치는 강판이 위치하는 방향을 따라 안정화 롤을 이동시키는 롤 이송수단과, 상기 아연도금욕의 밖으로 나온 상기 강판의 반곡을 측정하는 반곡측정수단과, 상기 반곡측정수단에 의해 측정된 반곡측정치에 상응하는 상기 안정화 롤의 가압력을 상기 강판에 제공하도록 상기 안정화 롤의 이동거리를 계산하는 제어부를 포함하며, 상기 싱크롤에 의해 형성된 강판의 반곡과 상기 안정화 롤의 가압력에 의해 형성된 반곡이 서로 상쇄되어 강판의 반곡을 제어하도록 구성된다.

그러나, 위의 특허들은 단지 스트립의 장력 만을 제어하거나 또는 스트립의 반곡 만을 제어하는 반면, 패스라인 상에서 사이드 트리머 측으로 유입되는 스트립의 평탄도를 동시에 제어하지 못하여 사이드 트리밍의 불량을 방지하는데 한계가 있다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 과제는 스트립의 에지에 웨이브가 발생하는 정도와 발생 위치 및 스트립의 평탄도 정보를 동시에 제공하여 스트립의 절단작업시 스트립이 항상 공정 진행에 필요한 적정한 상태를 유지할 수 있도록 하는 냉연강판의 절단장치 및 절단방법을 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 선단과 후단에 각각 배치된 제1 및 제2텐션롤; 상기 제1텐션롤과 제2텐션롤 사이에 배치되는 적어도 둘 이상의 패스라인롤; 상기 제1텐션롤과 제2텐션롤 사이에 배치되어 스트립의 에지를 절단하는 사이드 트리머; 상기 사이드 트리머의 일측에 설치되어 스트립의 웨이브 및 평탄도를 감지하는 쉐이프미터롤; 상기 쉐이프미터롤의 정보를 제공받아 공정 진행을 제어하는 제어부를 포함하는 냉연강판의 절단장치를 제공한다.

상기 쉐이프미터롤은, 스트립의 에지에 위치되며, 롤러가이드에 회전 가능하게 결합된 롤러; 상기 롤러가이드의 상측에 결합되는 탄성부재; 상기 스트립의 평탄도를 감지하는 평탄도 감지부재; 상기 탄성부재의 상측에 결합되어 스트립의 에지 웨이브를 감지하는 웨이브 감지부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 접지롤러의 재질은 고무인 것을 특징으로 한다.

상기 탄성부재는 상부가이드와 하부가이드에 각각 양단이 연결되는 압축스프링과, 상기 압축스프링을 감싸는 스프링커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 평탄도 감지부재는 스트립의 양 에지 중 어느 한쪽에 위치하여 빛을 조사하는 발광센서와 반대쪽에 위치하여 빛을 수광하는 수광센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 절단하고자 하는 스트립을 투입하는 스트립 투입단계; 스트립이 사이드 트리머에 진입하기 전 에지의 웨이브를 감지하는 웨이브 감지단계; 상기 스트립의 평탄도를 감지하는 평탄도 감지단계; 상기 감지된 스트립의 웨이브 또는 평탄도에 맞춰 패스라인롤을 조정하는 형상 개선단계; 형상이 개선된 스트립을 사이드 트리머에 진입시켜 웨지를 절단하는 절단단계를 포함하는 냉연강판의 절단방법을 제공한다.

상기 웨이브 감지단계는, 스트립의 표면에 웨이브가 발생하면 웨이브의 발생 정도에 따라 웨이브 감지부재가 진동 상태를 체크하여 웨이브의 위치 및 파고를 측정하는 것을 특징으로 한다.

상기 평탄도 감지단계는, 스트립의 양 에지 중 어느 한쪽에 설치된 발광센서로부터 조사하는 빛과 반대쪽에 설치된 수광센서에 조사되는 빛의 수평이 일치되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 사이드 트리머의 전방에 쉐이프미터롤을 설치하여 스트립이 사이드 트리머로 진입하기 전에 스트립 에지의 웨이브 발생 또는 스트립의 평탄도를 미리 감지함으로써 스트립의 폭을 절단하는 과정에서 발생할 수 있는 절단 불량을 예방할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 냉연강판의 절단장치의 전체적인 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1에 적용된 쉐이프미터롤을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1에 적용된 패스라인롤을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 쉐이프미터롤이 사이드 트리머 측으로 유입되기 직전의 스트립에 적용된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 쉐이프미터롤이 스트립에 적용된 다른 일예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 냉연강판의 절단방법을 순차적으로 보인 흐름도이다.

이하에서는, 본 발명에 의한 냉연강판의 절단장치의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참고하여 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉연강판의 절단장치는 선단과 후단에 각각 배치된 제1 및 제2텐션롤(10)(10a), 상기 제1텐션롤(10)과 제2텐션롤(10a) 사이에 배치되는 적어도 하나 이상의 패스라인롤(20)(20a)(20b), 상기 제1텐션롤(20)과 제2텐션롤(20a) 사이의 대략 중간 부분에 배치되어 스트립(S)의 에지를 원하는 폭으로 절단하는 사이드 트리머(30), 상기 사이드 트리머(30)의 일측에 설치되어 스트립의 웨이브나 평탄도를 검지하여 하기 제어부에 정보를 제공하는 쉐이프미터롤(shape meter roll, 40), 상기 쉐이프미터롤(40)로부터 제공된 정보를 정량화하여 공정 진행을 제어하는 제어부(도시 생략)를 포함한다.

각각의 텐션롤(10)(10a)은 스트립(S)의 장력을 공정 진행에 필요한 정도로 유지시켜 주고, 각각의 패스라인롤(20)(20a)(20b)은 스트립의 수평을 유지해 주거나, 제어부의 신호를 전달받아 선택된 스트립의 소정 위치를 가압함으로써 평탄도를 조정해 준다.

각 패스라인롤(20)(20a)(20b)은 도 3에 도시된 바와 같이, 롤러가이드(22)에 의해 가압롤러(21)가 회전 가능하게 결합되고, 롤러가이드(22)는 연결로드(23)를 통해 유압 또는 공압으로 작동하는 승강실린더(24)에 결합되어 상승 또는 하강하게 된다. 각 패스파인롤(20)(20a)(20b)에는 스트립의 평탄도를 유지 또는 조정할 수 있도록 제어부로부터 정량화된 정보를 전달받는 신호수신부(25)가 더 구비된다.

상기 가압롤러(21)는 스트립과의 접촉성을 좋게 하고 공정 진행시 스크래치 등의 발생을 최소화할 수 있는 고무재질로 이루어진다. 상기 롤러가이드(22)는 롤러가 회전 가능하게 지지해 주는 것으로, 쉐이프미터롤(40) 전체의 하중을 견딜 수 있고 공정 진행에 따른 충분한 내구성을 갖는다면 그 재질에 있어서 제한은 없다.

사이드 트리머(30)는 설정 상태에 맞게 스트립의 에지를 절단하는 것으로, 이에 대한 구성은 이미 공지된 것이므로 자세한 설명은 생략한다.

쉐이프미터롤(40)은 도 2에 도시된 바와 같이, 롤러가이드(42)에 회전 가능하게 결합되어 스트립에 접지되는 접지롤러(41), 상기 롤러가이드(42)의 상측에 하부가이드(43)를 통해 연결되는 탄성부재, 상기 탄성부재의 상측에 상부가이드(46) 및 센서바(47)를 통해 연결되어 스트립의 에지 웨이브를 감지하는 웨이브감지센서(48), 스트립의 평탄도를 감지하는 평탄도 감지부재(49)를 포함한다.

상기 패스라인롤과 마찬가지로 쉐이프미터롤(40)의 접지롤러(41)는 고무재질로 이루어지는 것이 바람직하고, 롤러가이드(42)는 충분한 내구성을 갖는다면 그 재질에 있어서 제한은 없다.

탄성부재는 상부가이드(46)와 하부가이드(43)에 각각 상ㆍ하단이 결합되는 압축스프링(44)과, 이 압축스프링(44)을 보호 및 지지하기 위해 그 외부를 감싸는 스프링커버(45)를 포함한다.

웨이브 감지부재(48)는 압축스프링(44)의 압축 및 신장에 따른 진동을 토대로 스트립의 웨이브가 발생한 위치 및 발생 정도를 감지한다. 스프링커버(45)는 압축스프링(44)의 신장 또는 수축시 충분한 작동 공간을 부여하고 외부와의 간섭을 방지할 수 있도록 원기둥 또는 다각기둥의 중공체로 이루어지며, 그 상면과 하면에는 각각 상부가이드(46)와 하부가이드(43)가 결합되어 슬라이딩 가능하도록 가이드홀(45b)(45a)이 형성된다.

평탄도 감지부재(49)는 공정 진행을 위해 사이드 트리머(30)로 투입되는 스트립의 평탄도 상태를 검지한다. 평탄도 감지부재(49)는 통상 발광센서와 수광센서가 한 세트를 이룬다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 스트립의 양 에지 중 어느 하나의 에지에 장착되는 쉐이프미터롤(40)에는 발광센서가 장착되고, 반대쪽 에지에 장착되는 쉐이프미터롤(40')에는 수광센서가 장착되어 발광센서로부터 조사된 빛을 제공받아 제어부에 전송함으로써 스트립의 평탄도를 산출하게 된다.

이와 같이 산출된 평탄도가 설정된 상태라면 그대로 공정을 진행하게 되고, 그렇지 않을 경우에는 패스라인롤(20)(20a)(20b) 중 적어도 어느 하나에 신호를 인가하여 스트립을 가압함으로써 평탄도를 조정하게 된다.

한편, 평탄도 감지부재(49')는 도 5에 도시된 바와 같이 스트립에 초음파를 보내고 반사된 초음파를 받아 스트립과의 거리를 검지할 수 있는 초음파센서가 적용될 수 있다.

즉, 스트립의 양 에지에 장착되는 쉐이프미터롤(40)(40') 각각에 초음파센서를 구비하며, 각각의 초음파센서는 스트립(S)의 양 에지에 초음파를 보내고 이 정보를 제어부로 전송함으로써 스트립의 양 에지와 쉐이프미터롤(40)(40') 간의 거리를 비교하여 스트립의 전체적인 평탄도를 측정할 수 있게 된다.

이 경우에도 평탄도의 산출 결과에 따라 패스라인롤(20)(20a)(20b)을 작동시켜 평탄도를 조정할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 냉연강판의 절단장치를 이용하여 스트립의 에지를 절단하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

냉연강판의 절단방법은 도 6에 도시된 바와 같이, 절단하고자 하는 스트립을 사이드 트리머 측으로 투입하는 스트립 투입단계(S1), 스트립이 사이드 트리머에 진입하기 전 스트립의 에지 웨이브를 감지하는 웨이브 감지단계(S2), 스트립의 폭 방향 평탄도를 감지하는 평탄도 감지단계(S3), 상기 감지된 스트립의 웨이브 또는 평탄도에 맞춰 제어부에서 정량화된 정보에 따라 패스라인롤을 조정하는 형상 개선단계(S4), 형상이 개선된 스트립을 사이드 트리머에 진입시켜 에지를 절단하는 절단단계(S5)를 포함한다.

이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선, 에지를 절단하기 위한 스트립이 사이드 트리머 측으로 유입될 때, 스트립(S)의 양 에지(폭 방향)에 쉐이프미터롤(40)이 장착되어 일정 압력으로 스트립 표면을 누르고 있으며, 스트립이 진행되면 쉐이프미터롤(40)의 접지롤러(41)가 회전을 하게 된다.

이때 스트립의 표면에 웨이브가 발생하면 웨이브의 발생 정도에 따라 접지롤러(41)가 진동하게 되며, 그 진동에 의해 하부가이드(43)를 통해 압축스프링(44)이 상하로 움직이게 되며 압축스프링(44)의 상하 운동에 따라 상부가이드(46)도 상하로 움직이면 센서바(47)가 움직여 웨이브 감지부재(48)에 검지됨으로써 웨이브의 위치 및 파고를 측정하게 된다.

이와 같이 웨이브가 검지되면 웨이브의 발생 정도에 따라 웨이브가 발생한 부분의 대칭부분의 패스라인롤(20)(20a)(20b)의 승강실린더(24)가 신호수신부(25)에 수신된 정보를 토대로 스트립의 양 에지의 텐션이 동일하도록 스트립을 가압하고, 스트립의 양 에지 중 한쪽 방향에 설치되어 있는 쉐이프미터롤(40)에 설치되어 있는 발광센서로부터 조사되는 빛과 다른 쪽의 쉐이프미터롤(40')에 설치되어 있는 수광센서에 조사되는 빛의 수평이 일치되도록 하부 패스라인롤(20a)의 승강실린더가 상기 평탄도 감지부재(발광센서 및 수광센서)의 값을 해석한 제어기의 수치대로 작동하여 발광센서와 수광센서를 일치시킴으로 스트립의 평탄도를 유지한다.

한편, 쉐이프미터롤(40)은 도 4와 같이 스트립이 사이드 트리머(30)로 진입하기 바로 전 단계에 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 스트립이 절단되기 바로 전에 스트립의 웨이브 또는 평탄도를 측정하게 됨으로써 보다 정확한 스트립의 정보를 정량화할 수 있기 때문이다.

이와 같이 스트립의 장력 및 평탄도가 일정하게 유지 또는 조정된 상태에서 스트립의 에지 절단작업을 진행할 수 있게 되므로, 절단작업시 스트립의 에지 웨이브 또는 평탄도 등에 의해 발생할 수 있는 절단 불량을 최소화할 수 있게 된다.

10, 10a ; 텐션롤 20,20a,20b ; 패스라인롤
21 ; 가압롤러 22 ; 롤러가이드
23 ; 연결로드 24 ; 승강실린더
25 ; 신호수신부 30 ; 사이드 트리머
31 ; 원통형 나이프 40 ; 쉐이프미터롤
41 ; 접지롤러 42 ; 롤러가이드
43 ; 하부가이드 44 ; 압축스프링
45 ; 스프링커버 46 ; 상부가이드
47 ; 센서바 48 ; 웨이브 감지부재
49,49' ; 평탄도 감지부재

Claims (9)

1. 선단과 후단에 각각 배치된 제1 및 제2텐션롤;
   상기 제1텐션롤과 제2텐션롤 사이에 배치되는 적어도 둘 이상의 패스라인롤;
   상기 제1텐션롤과 제2텐션롤 사이에 배치되어 스트립의 에지를 절단하는 사이드 트리머;
   상기 스트립의 에지에 위치되며 롤러가이드에 회전 가능하게 결합되어 스트립에 접지되는 접지롤러, 상기 롤러가이드의 상측에 하부가이드를 통해 결합되는 탄성부재, 상기 스트립의 평탄도를 감지하는 평탄도 감지부재, 상기 탄성부재의 상측에 상부가이드를 통해 연결되어 스트립의 에지 웨이브를 감지하는 웨이브 감지부재를 포함하는 쉐이프미터롤;
   상기 쉐이프미터롤로부터 정보를 제공받아 공정 진행을 제어하는 제어부;를 포함하며,
   상기 탄성부재는 상부가이드와 하부가이드에 각각 양단이 연결되는 압축스프링과, 상기 압축스프링을 감싸는 스프링커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉연강판의 절단장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 접지롤러의 재질은 고무인 것을 특징으로 하는 냉연강판의 절단장치.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 평탄도 감지부재는 스트립의 양 에지 중 어느 한쪽에 위치하여 빛을 조사하는 발광센서와 반대쪽에 위치하여 빛을 수광하는 수광센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉연강판의 절단장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 평탄도 감지부재는 스트립의 양 에지에 각각 위치하여 각 에지와의 거리를 검지하는 초음파센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉연강판의 절단장치.
7. 삭제
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