KR101421983B1 - 금속 스트립의 측면 가이드 장치의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속 스트립(1)의 측면 가이드 장치를 제어하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 측면 가이드 장치는 금속 스트립(1)의 양쪽 측면에 금속 스트립(1)에 대해 측면에 배치되는 가이드부(2, 4)를 각각 포함하고, 상기 두 가이드부(2, 4)는 서로 무관하게 이동될 수 있고, 두 가이드부(2, 4)는 위치 제어 방식으로 작동되고, 두 가이드부(2, 4) 중 제1 가이드부(2)와 두 가이드부(2, 4) 중 제2 가이드부(4)에 작용하는 힘이 각각 측정되며, 제1 및/또는 제2 가이드부(2, 4)를 위한 목표 위치는 제1 및 제2 가이드부(2, 4)에서 측정된 힘에 따라 제1 가이드부(2)와 제2 가이드부(4)에서 각각 측정된 힘 중 더 작은 값이 선택 가능한 하한의 힘을 상회하고 선택 가능한 상한의 힘은 하회하는 방식으로 제어된다.

Description

금속 스트립의 측면 가이드 장치의 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING LATERAL GUIDING DEVICES OF A METAL STRIP}
본 발명은 특히 압연기에서, 예컨대 롤 스탠드들의 유입부 또는 유출부에서, 또는 구동 장치들의 전방에서, 또는 또 다른 스트립 공정 라인들에서 금속 스트립의 측면 가이드 장치들을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
종래 기술로부터는 이미 금속 스트립의 가이드 장치를 제어하기 위한 방법이 공지되었다. 상기 가이드 장치들은 일반적으로, 스트립의 경로에 대해 측면에 배치되어 유압 실린더들에 의해 포지셔닝되고 스트립의 통과 시에는 스트립에 밀착되거나 압착될 수 있는 2개의 가이드부로 구성된다. 공지된 시스템은 종종 조정을 위한 공동의 제어와 같은 두 가이드부의 기계식 커플링을 포함한다. 비록 상기 유형의 시스템이 상대적으로 간단하게 구성되기는 하지만, 상기 시스템의 조정 가능성과 특히 그 제어는 매우 제한된다. 모든 스트립 프로파일이 충분하게 보정될 수도 없다. 금속 스트립과 가이드부에서의 손상은 더 이상 충분하게 방지되지 않는다.
또한, 스트립을 안내하는 동안 일측의 가이드부가 위치 제어 방식으로 작동되는 한편, 타측의 가이드부는 소정의 힘으로 스트립에 밀착되는 방법도 공지되었다. 가이드부와 스트립 사이의 압착력의 결정은 상기 방법의 경우 양쪽 측면에 대해 실행된다. 이 경우 스트립을 안내하는 동안, 일측 측면의 가이드부가 위치 제어 방식으로 고정된 위치에서 유지된다. 타측의 가이드부는 힘 제어 방식으로 소정의 힘으로 스트립에 밀착된다. 힘 제어식 가이드부의 목표 값은 재료, 폭, 두께, 온도 또는 속도와 같은 안내되는 스트립의 특성들에 따라 사전 결정되어 고정된다. 상기 목표 힘은, 모든 경우에 힘 제어되는 측면에서 스트립의 접촉력보다 더욱 높게 선택되는데, 그 이유는 그렇지 않을 경우 상기 측면의 가이드 장치가 스트립에 의해 개방될 수도 있기 때문이다. 상기 방법의 단점은, 스트립이 위치 제어되는 측면에 힘을 가할 때, 상기 측면에서 상기 반동력(reaction force)과 이에 추가로 힘 제어되는 측면의 사전 결정된 힘이 흡수되어야만 한다는 점에 있다. 그 결과 스트립과 가이드부들에서도 손상이 발생한다. 그에 따라 가이드부의 수리를 위해 오랜 시간의 시스템 작동 중지를 피하지 못한다. 더욱이 상기 방법의 추가의 단점은 안내되는 스트립의 폭이 일반적으로 일정하지 못하다는 점으로부터 발생한다. 안내되는 스트립의 폭과 무관하게 고정된 목표 힘을 사전 결정하는 것을 통해 가이드부들은 다양한 스트립 폭 프로파일에 적합하게 압착될 수 없으며, 그럼으로써 고작해야 가이드 장치에 결함이 발생하거나, 또는 상당한 손상이 발생하는 방식으로 스트립과 가이드부들 사이에 높은 힘이 작용하게 된다.
공개 공보 DE 4003717 A1은 압연 스트립을 측면 가이드하기 위한 추가의 방법을 개시하고 있다. 공개된 방법의 목적은, 롤러 테이블에서 가이드 플레이트들의 수명을 높이는 것에 있다. 이를 위해, 가이드 플레이트들이 교호적으로 스트립 가장자리 쪽에 압착될 수 있고 다시 상기 스트립 가장자리로부터 상승될 수 있는 방식으로 기능 하는 가이드 플레이트들의 제어가 제안된다. 이런 방법에서 단점은 특히 힘 제어 회로를 위한 목표 값들이 입력에 따라 공정 컴퓨터에 의해 사전 결정되고 그럼으로써 수많은 경우에 제어가 충분히 정확하게 진행되지 못한다는 점에 있다. 사전 결정된 목표 힘에 의해 상기 방법은 마찬가지로 앞서 언급한 단점들을 나타내며, 그럼으로써 상기 방법에 의해 가이드부들은 항시 만족스럽지 못하게 빠르게 마모되고 더욱이 유의적인 스트립 가장자리 손상도 발생할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 기술적 목적은, 종래 기술로부터 출발하여, 금속 스트립의 측면 가이드 장치를 위한 개량된 제어 방법을 제공하거나, 또는 앞서 언급한 단점들 중 한가지 이상을 방지하는 것에 있다.
상기 기술적 목적은, 금속 스트립의 측면 가이드 장치를 제어하기 위한 본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 측면 가이드 장치는 금속 스트립의 일측 측면에 제1 가이드부를, 그리고 금속 스트립의 타측 측면에서는 제2 가이드부를 포함하고, 상기 가이드부들은 서로 무관하게 이동될 수 있으면서 각각은 위치 제어 방식으로 작동되고, 제1 및 제2 가이드부에 작용하는 금속 스트립의 힘이 측정되며, 본 발명에 따라 제1 및/또는 제2 가이드부에 대한 목표 위치는 제1 및 제2 가이드부에서 각각 측정된 힘에 따라서 제1 및 제2 가이드부에서 각각 측정된 힘 중 더욱 작은 값이 선택 가능한 하한의 힘을 상회하고 선택 가능한 상한의 힘은 하회하는 방식으로 제어되는, 상기 방법에 의해 달성된다. 두 가이드부가 서로 무관하게 위치 제어 방식으로 작동됨으로써, 그리고 가이드부들에서 측정된 힘이 설명한 것처럼 목표 위치의 결정을 위해 이용됨으로써 가이드부들에서 손상은 감소된다. 특히 가이드 장치들이 육중한 경우 본 발명에 따른 제어는 특히 바람직한 것으로 증명된다. 더욱이 본 발명에 따른 제어는 특히 스트립의 폭 변화가 발생할 때 바람직하다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에 따라 상한의 힘은 하한의 힘보다 더욱 높다. 또한, 상기 실시예는, 제1 가이드부와 제2 가이드부에서 측정된 힘 중 더욱 작은 값이 하한의 힘을 하회한다면, 제1 및/또는 제2 가이드부를 위한 위치는, 제1 및 제2 가이드부에 각각 측정된 힘이 높아지는 방식으로 조정된다는 특징을 포함한다. 그 외에도, 제1 가이드부와 제2 가이드부에서 측정된 힘 중 더욱 작은 값이 상한의 힘을 상회한다면, 제1 및/또는 제2 가이드부를 위한 위치는, 제1 및 제2 가이드부에서 측정된 힘이 낮아지는 방식으로 조정되는 점이 적용된다. 이와 같은 방식으로 제어가 진행되면, 스트립과 가이드부들 사이의 힘은 특히 효율적으로 감소되며, 그럼으로써 가이드부의 마모는 감소되고 상기 가이드부들에서의 손상도 훨씬 더 효율적으로 방지된다.
본 발명에 따른 방법의 추가의 바람직한 실시예에 따라, 측정된 힘은 저역 통과 필터로 필터링 된다. 저역 통과 필터링에 의해 본원의 방법은 확실하면서도 민감하지 않게 실행될 수 있다. 따라서 종종 장애로 인해 발생하는 높은 주파수는 필터링 될 수 있다.
본 발명에 따른 추가의 실시예에 따라, 제1 가이드부와 제2 가이드부는 구동 장치에 의해 구동되며, 상기 구동 장치 중 하나 이상의 구동 장치는 선택에 따라 유압 또는 공압 방식으로 형성된다.
본 발명에 따른 방법의 추가의 실시예에 따라, 유압 또는 공압식 구동 장치들은 2개의 실린더 챔버를 포함하며, 제1 또는 제2 가이드부에 작용하는 힘은 실린더 챔버들에서 측정된 압력으로부터 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 추가의 바람직한 실시예에 따라, 제1 및 제2 가이드부는 구동 장치에 의해 구동되고, 상기 구동 장치들 중 하나 이상의 구동 장치는 선택에 따라 전기식 선형 모터에 의해 형성된다.
본 발명에 따른 방법의 추가의 바람직한 실시예에 따라, 제1 또는 제2 가이드부에 작용하는 힘은 선형 모터에서 측정되는 전기 변수들로부터 결정된다.
본 발명에 따른 방법의 추가의 바람직한 실시예에 따라, 제1 및 제2 가이드부는 구동 장치에 의해 구동되고, 상기 구동 장치들 중 하나 이상의 구동 장치는 회전형 모터와 스핀들 기어 장치를 통해 실현되고 회전형 모터는 선택에 따라 유압 또는 공압 방식으로 구동된다.
본 발명에 의하면, 종래 기술로부터 출발하여, 금속 스트립의 측면 가이드 장치를 위한 개량된 제어 방법을 제공하거나, 또는 앞서 언급한 단점들 중 한가지 이상을 방지하는 것이 달성된다.
다음에서는 실시예들의 도들이 간단하게 설명된다. 추가적인 상세 내용은 실시예들의 구체적인 내용의 상세한 설명으로부터 제시된다.
도 1은 제어 및 조절 기술과 함께 금속 스트립의 측면 가이드 장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 제어 흐름도이다.
도 1에는 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 장치의 실시예가 도시되어 있다. 금속 스트립(1), 바람직하게는 강재 스트립(1)은 자체의 양쪽 측면 내지 길이방향 측면에서 측면 가이드 장치들에 의해 안내된다. 상기 공지된 측면 가이드 장치들은 가이드부(2, 4)를 각각 포함한다. 이 경우 금속 스트립(1)은 가이드부(2, 4)의 가이드 가장자리(9, 10)들에 의해 접촉될 수 있다. 가이드부(2, 4)들은 바람직하게는 측면에서 구동 장치 내지 압착 장치(3, 5)들에 의해 스트립(1)에 압착될 수 있다. 선택에 따라서는 도 1에 도시된 것처럼, 가이드부(2, 4)들의 가이드 가장자리(9, 10)들과 그 구동 장치 내지 압착 장치(3, 5)들 사이에는 힘 측정 센서(6)들이 제공될 수 있다. 또한, 가이드부(2, 4)들은 이를 위해, 도시된 것처럼, 다수의 부재로 형성될 수도 있다. 압착 장치(3, 5)들은 예컨대 도시된 것처럼 유압 또는 공압 실린더에 의해 형성될 수 있다. 그 외에도 도 1에 따라, 압착 장치(3, 5)들 내에서 피스톤의 이동 거리를 측정할 수 있는 위치 측정 센서(7)들이 제공된다. 또한, 대체되는 실시예에 따라, 예컨대 가이드부(2, 4)들과 직접 접촉하여 가이드부들의 위치를 측정하도록 또 다른 위치 측정 센서(7)들을 제공할 수도 있다. 또한, 바람직하게는 예컨대 전자파에 의한 것처럼 비접촉식 위치 측정 장치들도 가능할 수 있다. 또한, 도 1에는 피스톤-실린더 유닛(3, 5) 내에서 압력 값을 측정할 수 있는 압력 측정 장치(8)들 내지 압력 측정 센서(8)들이 도시되어 있다. 상기 압력 값들로부터는 공지된 접근법에 따라 가이드부(2, 4)들에 작용하는 힘(K1, K2)이 추론될 수 있다. 또한, 대체되는 실시예에 따라, 모터(3, 5), 특히 회전형 모터를 포함하는 구동 장치의 경우에서도 상기 모터의 구동 토크가 가이드부(2, 4)들에 작용하는 힘을 결정하기 위해 이용될 수 있다.
도 2에는 순수하게 예시로서 본 발명에 따른 방법을 설명하는 제어 회로도가 도시되어 있다. 도 2에서 좌측에는 제1 가이드부(2)를 위한 위치 제어 회로가 도시되어 있으며, 도 2의 우측에는 제2 가이드부(4)를 위한 위치 제어 회로가 도시되어 있다. 제1 가이드부(2)의 위치 제어 회로에 의해서는 가이드부(2)가 목표 위치(S1)에서 고정 유지된다. 그러나 스트립(1)의 압력의 형태로 장애(Z1)가 제어 회로의 피제어 부재(RS1)에, 다시 말해 가이드부(2)에 작용한다. 상기 장애에 의해서는 측정 부재(MG 1)에 의해 측정될 수 있으며 결과에 따르는 제1 가이드부의 위치(P1)가 발생한다. 상기 측정 부재는 예컨대 위치 측정 센서(7)일 수 있다. 따라서 측정된 값은 제2 가이드부(2)의 위치의 목표 값(S1)과 비교된다. 위치(P1)의 실제 값과 위치의 목표 값(S1) 사이에 차이가 존재하면, 상기 차이는 제어 부재(RG 1)에 의해 작동 부재(SG 1)를 위한 정보로 변환된다. 작동 부재(SG 1)는 바람직하게는 도 1에 따른 압착 장치(3, 5)들 중 하나의 압착 장치에 의해 형성된다. 그러나 대체되는 실시예에 따라 전기식 또는 회전형 모터도 고려된다. 작동 부재(SG 1)는 최종적으로 피제어 부재(RS 1)에, 또는 가이브부(2)와 이 가이드부의 위치에 다시 영향을 미친다.
가이드부(4) 또는 제2 가이드부(4)의 위치 제어 회로도 바로 앞에서 설명한 제어 회로와 유사하게 기능한다. 가이드부(4)의 위치의 피제어 부재(RS 2)에는 장애 변수(Z2) 또는 금속 스트립(1)의 압력이 작용한다. 전체적으로 가이드부(4)의 위치(P2)가 조정된다. 상기 위치(P2)는 측정 부재(MG 2)에 의해 측정될 수 있다. 다음에서는 상기 측정된 위치(P2)가 가이드부(4)의 목표 위치(S2)와 비교된다. 상기 두 값 사이에 존재하는 차이는 제어 부재(RG 2)로 전송된다. 상기 제어 부재(RG 2)는 제어 기술에서 통상적인 것처럼 제어 값을 작동 부재(SG 2)로 출력하며, 그에 따라 상기 작동 부재는 피제어 부재(RS 2)로 영향을 미치며, 그럼으로써 제어 회로가 종료된다.
본 발명에 따라 위치 제어에 추가로 금속 스트립(1)의 양쪽 측면에서 가이드부(2, 4)들에 작용하는 힘도 측정된다. 다시 말하면, 특히 각각의 위치(P1)에 대해 힘(K1)이 존재하고 각각의 위치(P2)에 대해서도 힘(K2)이 존재한다. 상기 힘(K1, K2)은 마찬가지로 도 2에 개략적으로 표시되어 있으며 측정 부재(MG 1' 및 MG 2')들에 의해 각각 측정된다. 측정 부재(MG 1', MG 2')들은 바람직하게는 힘 측정 센서(6)에 의해, 또는 측정 센서(8)에 의해 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 후속 단계에서는 제1 가이드부(2)에서 측정된 힘(K1)이 제2 가이드부(4)에서 측정된 힘(K2)과 서로 비교되며, 두 힘(K1, K2) 중 더욱 낮고 다음에서는 힘(K')으로 지칭되는 힘이 바람직하게는 컨트롤러 또는 제어 장치(R1 및/또는 R2)들로 전송된다. K1은 더욱 낮은 힘이고 그에 따라 힘(K')에 상응하는 경우에, 상기 힘은 컨트롤러(1)로 전송되고, 상기 컨트롤러는 제1 가이드부(2)의 위치를 위한 변경된 목표 값(S1)을 출력한다. 그런 다음 제1 가이드부의 위치에 대해 힘 측정을 통해 수정된 목표 값(S1)은 제1 가이드부(2)의 제어 회로의 재순환 시에 제1 가이드부(2)의 측정된 위치 값과 비교된다. K2가 힘(K1 및 K2) 중 더욱 낮은 힘인 경우에는 힘(K2) 또는 힘(K')이 컨트롤러(R2)로 공급된다. 상기 컨트롤러(R2)는 자체에서 제2 가이드부(4)의 위치에 대한 새로운 위치 목표 값(S2)을 출력한다. 또한, 값(K')은 두 컨트롤러(R1 및 R2)로 전송될 수 있고, 두 컨트롤러(R1 및 R2)는 측정된 힘 값(K')에 상응하게 위치 제어 회로들에 새로운 목표 값(S1 및 S2)들을 할당할 수 있다. 바람직하게는 목표 값(S1 및 S2)들은, 측정된 힘(K1, K2) 또는 접촉력(K1, K2) 중 더욱 낮은 힘이 사전 결정될 수 있는 하한 내지 하한의 힘과 사전 결정될 수 있는 상한 내지 상한의 힘 사이에 위치하도록 컨트롤러(R1 및 R2)들에 의해 출력된다. 이 경우 하한은 바람직하게는 시스템의 마찰 내지 스트립(1)의 마찰이 극복될 수 있고 그에 따라 제어가 항시 스트립(1)의 이동에 영향을 미칠 수 있도록 선택된다. 상한은 바람직하게는, 예컨대 발생하는 마찰력과 같은 시스템 파라미터에 의해 결정되거나, 또는 각각의 시스템에 따라서는 목표하는 측정 정밀도에 따라 결정될 수도 있다.
1: 금속 스트립
2: 제1 가이드부
3: 제1 압착 장치
4: 제2 가이드부
5: 제2 압착 장치
6: 힘 측정 센서
7: 위치 측정 센서
8: 압력 측정 센서
9: 제1 가이드 가장자리
10: 제2 가이드 가장자리
K1: 제1 가이드부에 존재하는 힘
K2: 제2 가이드부에 존재하는 힘
K': 측정된 힘(K1, K2) 중 더욱 낮은 힘
MG 1: 제1 가이드부의 위치 측정 장치
MG 2: 제2 가이드부의 위치 측정 장치
MG 1': 제1 가이드부의 힘 측정 장치
MG 2': 제2 가이드부의 힘 측정 장치
P1: 제1 가이드부의 위치
P2: 제2 가이드부의 위치
R1: 제1 가이드부를 위한 위치 목표 값(S1)을 출력하기 위한 컨트롤러 1
R2: 제2 가이드부를 위한 위치 목표 값(S2)을 출력하기 위한 컨트롤러 2
RG 1: 제1 가이드부의 위치 제어 회로의 제어 부재
RG 2: 제2 가이드부의 위치 제어 회로의 제어 부재
RS 1: 제1 가이드부의 위치 제어 회로의 피제어 부재
RS 2: 제2 가이드부의 위치 제어 회로의 피제어 부재
S1: 제1 가이드부의 위치를 위한 목표 값
S2: 제2 가이드부의 위치를 위한 목표 값
SG 1: 제1 가이드부의 위치 제어 회로의 작동 부재
SG 2: 제2 가이드부의 위치 제어 회로의 작동 부재
Z1: 제1 가이드부의 위치 제어 회로의 장애
Z2: 제2 가이드부의 위치 제어 회로의 장애

Claims (8)

  1. 금속 스트립(1)의 측면 가이드 장치를 제어하기 위한 방법으로서, 상기 측면 가이드 장치는 금속 스트립(1)의 일측 측면에서 제1 가이드부(2)를 포함하고 금속 스트립(1)의 타측 측면에서는 제2 가이드부(4)를 포함하고, 상기 가이드부(2, 4)들은 서로 무관하게 이동될 수 있으면서 각각은 위치 제어 방식으로 작동되며, 상기 제1 가이드부(2)와 상기 제2 가이드부(4)에 작용하는 금속 스트립(1)의 힘(K1, K2)이 측정되는, 상기 제어 방법에 있어서,
    상기 제1 및 상기 제2 가이드부(2, 4) 중 적어도 하나를 위한 목표 위치(S1, S2)는 제1 및 제2 가이드부(2, 4)에서 각각 측정되는 힘(K1, K2)에 따라서, 제1 가이드부(2)와 제2 가이드부(4)에서 각각 측정된 힘(K1, K2) 중 더욱 작은 값(K')이 선택 가능한 하한의 힘을 상회하고 선택 가능한 상한의 힘은 하회하는 방식으로 제어되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상한의 힘은 상기 하한의 힘보다 더욱 높으며, 상기 제1 가이드부(2)와 상기 제2 가이드부(4)에서 측정된 힘(K1, K2) 중 더욱 작은 값(K')이 하한의 힘을 하회한다면, 제1 및 제2 가이드부(2, 4) 중 적어도 하나를 위한 위치는 상기 제1 및 상기 제2 가이드부(2, 4)에서 측정된 힘(K1, K2)이 높아지는 방식으로 조정되고; 그리고 상기 제1 가이드부(2)와 상기 제2 가이드부(4)에서 측정된 힘(K1, K2) 중 더욱 작은 값(K')이 상한의 힘을 상회한다면, 제1 및 제2 가이드부(2, 4) 중 적어도 하나를 위한 위치는 상기 제1 및 상기 제2 가이드부(2, 4)에서 측정된 힘(K1, K2)이 낮아지는 방식으로 조정되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 측정된 힘(K1, K2)이 저역 통과 필터로 필터링 되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 상기 제2 가이드부(2, 4)는 구동 장치(3, 5)에 의해 구동되며, 상기 구동 장치(3, 5)들 중 하나 이상의 구동 장치는 선택에 따라 유압 또는 공압 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 유압 또는 공압 방식으로 형성되는 상기 구동 장치(3, 5)들은 실린더 챔버를 포함하며, 제1 또는 제2 가이드부(2, 4)에 작용하는 힘(K1, K2)은 상기 실린더 챔버에서 측정된 압력으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 상기 제2 가이드부(2, 4)는 구동 장치(3, 5)에 의해 구동되고 상기 구동 장치들 중 하나 이상의 구동 장치는 선택에 따라 전기식 선형 모터에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 또는 상기 제2 가이드부(2, 4)에 작용하는 힘은 상기 선형 모터에서 측정되는 전기 변수들로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 상기 제2 가이드부(2, 4)는 구동 장치(3, 5)에 의해 구동되고, 상기 구동 장치들 중 하나 이상의 구동 장치는 회전형 모터와 스핀들 기어 장치를 통해 형성되며, 상기 회전형 모터는 선택에 따라 유압 또는 공압 방식으로 구동되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
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