KR101602847B1 - 스트립 클램핑 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스트립 클램핑 장치에 있어서, 베이스프레임과; 상기 베이스프레임의 상부에 이동 가능하게 결합되며, 상기 스트립을 고정하는 클램프와; 내부공간을 가지는 실린더본체와 일단이 상기 클램프에 연결되고 타단에 상기 내부공간을 이동 가능한 피스톤이 형성된 피스톤로드를 구비하고, 상기 베이스프레임의 양측에 각각 고정설치되는 제1실린더 및 제2실린더와; 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더에 각각 연결되며, 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더의 내부공간에 유체를 유입시키거나 상기 내부공간으로부터 상기 유체를 배출시킴으로써 상기 클램프를 기설정된 위치로 이동키는 제1펌프 및 제2펌프와; 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더의 피스톤로드의 변위의 편차가 기설정된 값 이하가 되도록 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프를 구동하여 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더에 유입 또는 배출되는 상기 유체의 속도를 조절하는 제어부;를 포함한다.

Description

스트립 클램핑 장치 및 그 제어방법{Apparatus for clamping strip and controlling method for the same}

본 발명은 스트립 클램핑 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제어밸브, 상부스토퍼 및 하부스토퍼를 이용하여 클램프를 기설정된 위치로 정확하게 이동할 수 있을 뿐만 아니라, 피스톤로드의 변위를 기준으로 클램프의 이동속도를 제어하는 복수의 속도제어구간으로 구획함으로써 클램프의 정지위치를 정확하게 재현함으로써 맞대기 용접의 품질을 향상시킬 수 있는 레이저 용접용 스트립 클램핑 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 Laser Line Welder(LLW)는 전기강판과 CAL, RCL, PCM 등의 냉연라인에서 선, 후행 코일을 용접하며 연속 조업이 가능하도록 해주는 매우 중요한 설비이다. LLW에서 우수한 용접 품질이 확보되지 않으면, 용접 후 이어지는 텐션 레벨링, 냉간 압연, 소둔 등의 후속 작업에서 예기치 않은 스트립의 판파단을 초래할 수 있으며 이는 심각한 생산성 저하와 조업자 피로 누적으로 이어지게 된다. 따라서 용접 후 후속 작업에서 일어날 수 있는 용접부의 판파단을 사전에 방지하고 안정적인 조업이 가능하기 위해서는 용접부가 모재부 이상의 인장 강도 및 굽힘 강도를 가져야 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, LLW에서 판파단이 일어나지 않도록 강건한 용접 품질을 안정적으로 구현하기 위해서 필요한 가장 중요한 요소 중의 하나가 Entry, Exit 양측의 스트립이 레이저에 의해 맞대기 용접될 때마다 놓이는 위치이다. 매번 용접할 때마다 용접되는 두 스트립의 맞대기 위치가 항상 일정해야 레이저 빔에 의해 용접되는 부분의 위치가 일정하게 되고 용접 품질 또한 일정하게 확보될 것이다. 특히 스트립의 두께가 1 mm 이하의 얇은 박판의 스트립인 경우에 정지 위치에 대한 재현성은 매우 중요하게 된다. 양측의 스트립이 정지하는 위치가 매번 다르게 되면 스트립이 만나서 이루는 경계 부분(Gap)의 위치가 달라지게 되고 고정된 위치의 레이저 헤드에서 발사되는 레이저 빔은 용접이 되어야 할 Gap의 중앙에 조사되지 못하고 모재부에 조사될 것이다. 이는 바로 용접 품질의 저하를 초래하게 된다.

또한, LLW로 용접하고자 하는 코일 또는 스트립의 두께가 얇아질수록 용접하는 두 개의 스트립이 이루는 경계선(Gap)에 레이저 빔의 Spot이 정확하게 위치해야 한다. 레이저 빔 Spot은 Spot의 범위에서 Power Density가 일정한 것이 아니라 일정한 분포(ex. Gaussian Distribution)를 갖는다. 따라서 Gap의 중앙에 레이저 빔 Spot이 위치하지 않으면 어느 한 쪽의 스트립은 과열되고, 다른 쪽 스트립은 레이저 빔에 의해 충분히 녹지 못하는 현상이 발생하여 용접 불량을 초래하게 된다. 이를 해결하기 위해 레이저 빔을 조사하는 Laser Welding Head에 용접을 하고자 하는 Gap을 Tracking 할 수 있도록 센서를 설치하는 방법이 있지만 가격이 비싸고 불필요하게 시스템이 복잡해지는 단점이 있다.

대한민국공개특허공보 제10-2005-0068049호(2005.07.05.)

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 클램프를 정확하게 기설정된 위치로 이동시킴으로써 용접의 품질을 향상킬 수 있는 스트립 클램핑 장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 클램프의 정지위치를 정확하게 재현함으로써 용접의 품질을 향상시킬 수 있는 스트립 클램핑 장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

상술한 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 스트립 클램핑 장치에 있어서, 베이스프레임과; 상기 베이스프레임의 상부에 이동 가능하게 결합되며, 상기 스트립을 고정하는 클램프와; 내부공간을 가지는 실린더본체와 일단이 상기 클램프에 연결되고 타단에 상기 내부공간을 이동 가능한 피스톤이 형성된 피스톤로드를 구비하고, 상기 베이스프레임의 양측에 각각 고정설치되는 제1실린더 및 제2실린더와; 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더에 각각 연결되며, 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더의 내부공간에 유체를 유입시키거나 상기 내부공간으로부터 상기 유체를 배출시킴으로써 상기 클램프를 기설정된 위치로 이동키는 제1펌프 및 제2펌프와; 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더의 피스톤로드의 변위의 편차가 기설정된 값 이하가 되도록 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프를 구동하여 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더에 유입 또는 배출되는 상기 유체의 속도를 조절하는 제어부;를 포함하는 스트립 클램핑 장치를 제공한다.

여기서, 상기 스트립 클램핑 장치는 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더에 각각 설치되며, 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더의 피스톤로드의 변위를 측정하는 제1변위센서 및 제2변위센서;를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 제1변위센서 및 상기 제2변위센서가 측정한 상기 피스톤로드의 변위의 편차가 상기 기설정된 값을 초과하면 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프를 구동하여 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더 중 어느 하나 이상의 실린더에 유입 또는 배출되는 상기 유체의 속도를 조절할 수 있다.

여기서, 상기 제어부는 하기 [수학식 1]에 의해서 상기 유체의 속도를 조절할 수 있다.

[수학식 1]

W = Wp +0.1 * Wp * EL / 10(mm/s)

(여기서, Wp는 현재 유체의 속도이고, W는 조절될 유체의 속도이며, EL은 상기 제1변위센서 및 상기 제2변위센서가 측정한 상기 피스톤로드의 변위의 편차이다.)

그리고, 상기 스트립 클램핑 장치는 상기 제1실린더 및 상기 제1펌프를 연결하며, 상기 제1실린더의 내부공간과 연통하는 제1파이프와; 상기 제2실린더 및 상기 제2펌프를 연결하며, 상기 제2실린더의 내부공간과 연통하는 제2파이프와; 상기 제1파이프 및 상기 제2파이프에 각각 설치되며, 상기 제1파이프 및 상기 제2파이프를 이동하는 상기 유체의 속도를 조절하기 위한 제어밸브;를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 제어밸브를 조절함으로써 상기 유체의 속도를 조절할 수 있다.

아울러, 상기 스트립 클램핑 장치는 상기 베이스프레임의 상부에 설치되는 LM가이드와; 상기 클램프의 하부 및 상기 LM가이드에 연결되며, 상기 LM가이드상을 이동 가능한 수직프레임을 더 포함하되, 상기 피스톤로드의 일단은 상기 수직프레임에 연결될 수 있다.

또한, 상기 스트립 클램핑 장치는 상기 클램프의 일측에 연결되며, 상기 클램프의 이동을 제한하는 상부스토퍼;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 스트립 클램핑 장치는 상기 베이스프레임의 일측에 연결되며, 상기 클램프의 이동을 제한하는 하부스토퍼;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 스트립 클램핑 장치는 상기 피스톤로드의 변위에 따라서 상기 유체의 속도가 조절되는 구간인 복수의 속도조절구간을 가지며, 상기 제어부는 상기 속도조절구간에 따라서 상기 유체의 속도를 조절할 수 있다.

또한, 상기 속도조절구간은 가속구간, 감속구간 및 재가속구간으로 차례로 구획되며, 상기 가속구간, 상기 감속구간 및 상기 재가속구간에서 조절되는 상기 유체의 속도는 서로 다른 것을 그 특징으로 한다.

또한, 상기 속도조절구간에서의 상기 유체의 속도의 크기는 상기 가속구간에서 유체의 속도 > 상기 재가속구간에서 유체의 속도 > 상기 감속구간에서의 유체의 속도인 것을 그 특징으로 한다.

또한, 상기 스트립 클램핑 장치는 상기 가속구간, 상기 감속구간 및 상기 재가속구간에서의 상기 유체의 속도가 입력될 수 있는 입력부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 본 발명은 제1변위센서 및 제2변위센서가 각각 측정한 제1실린더 및 제2실린더의 피스톤로드의 변위 값인 제1변위 및 제2변위를 전송하는 변위측정단계와; 상기 제1변위센서 및 상기 제2변위센서로부터 전송된 상기 제1변위 및 상기 제2변위의 편차가 기설정된 값을 초과하면, 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더 중 어느 하나 이상의 실린더에 유입 또는 배출되는 유체의 속도가 조절되는 속도조절단계;를 포함하는 스트립 클램핑 장치의 제어방법을 제공한다.

여기서, 상기 스트립 클램핑 장치의 제어방법은 상기 피스톤로드의 변위에 따라서 상기 유체의 속도가 설정되며 가속구간, 감속구간 및 재가속구간으로 차례로 구획되는 복수의 속도조절구간을 가지며, 상기 속도조절구간에서의 상기 유체의 속도의 크기는 상기 가속구간에서 유체의 속도 > 상기 재가속구간에서 유체의 속도 > 상기 감속구간에서의 유체의 속도인 것을 하나의 특징으로 한다.

이때, 상기 피스톤로드의 변위를 0~A이고, 기설정된 값을 γ, ⓐ, ⓑ 로 할 때, 상기 가속구간은 0 ~ A-α이고, 상기 감속구간은 A-α ~ A-β이며, 상기 재가속구간은 A-β ~ A+γ이고, 상기 (A-α) = (A+γ)-ⓐ이고, 상기 (A-β)= (A+γ)-ⓑ 것을 또 하나의 특징으로 한다.

본 발명에 따른 스트립 클램핑 장치 및 그 제어방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 제어밸브, 상부스토퍼 및 하부스토퍼를 이용하여 클램프를 기설정된 위치로 정확하게 이동시킴으로써 용접의 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

둘째, 피스톤로드의 변위를 기준으로 클램프의 이동속도를 제어하는 복수의 속도제어구간으로 구획함으로써 클램프의 정지위치를 정확하게 재현함으로써 맞대기 용접의 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 선행스트립(Entry strip) 및 후행스트립(Exit strip)을 레이저로 용접하는 상태를 도시한 도면.
도 2는 레이저 빔 Spot이 선행스트립과 후행스트립의 경계선(Gap)을 조사하여 용접하는 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스트립 클램핑 장치의 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스트립 클램핑 장치의 단면분해도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스트립 클램핑 장치의 사시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 스트립 클램핑 장치의 제어블록도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트립 클램핑 장치의 제어블록도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 선행스트립 및 후행스트립이 절단위치에 놓인 상태를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 선행스트립 및 후행스트립이 용접위치에 놓인 상태를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 클램프의 이동 속도를 제어하기 위한 파라미터를 입력할 수 있는 입력부(HMI)의 화면을 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 클램프의 위치를 모니터링하여 클램프의 이동속도를 제어하기 위한 상세 흐름도.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따라 피스톤로드의 변위에 따른 가속구간, 감속구간 및 재가속구간을 나타낸 그래프.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 스트립 클램핑 장치의 제어방법의 순서도.

우선, LLW에서 Clamp의 역할은 용접하고자 하는 스트립을 움직이지 않도록 고정하여 레이저의 절단 및 용접 포지션에 정확하게 이동시키는 것이다. 이러한 Clamp에서 Drive Side (D/S)와 Work Side (W/S)의 실린더를 구동하는 각각의 비례 제어 밸브를 이용하여 속도 제어 및 동기화를 구현할 수 있다. 이때, 각각의 실린더에 LVDT센서를 설치하여 실린더의 이동 거리에 대한 Stroke를 실시간 모니터링 할 수 있으며, 이를 이용하여 PLC에서 조업 환경에 맞게 속도 제어 및 D/S와 W/S의 이동 속도에 대한 동기화를 구현할 수 있다. 이와 같은 방법으로 스트립의 정지 위치를 조업 설정치 대비 수십 ㎛ 오차 이내로 제어할 수 있으며, 초극박재 등의 박판을 포함한 스트립의 레이저 맞대기 용접 품질을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 클램핑 장치 및 그 제어방법의 실시 예를 설명한다.

도 3 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 클램핑 장치를 설명한다. 본 실시예에 따른 클램핑 장치는 용접하고자 하는 스트립을 고정하여 기설정된 위치로 이동시키기 위한 것으로, 클램프(100), 실린더(140), 구동펌프(130), 변위센서(150), 상부스토퍼(160), 베이스프레임(200), 하부스토퍼(220), 제어부(300)를 포함한다.

클램프(100)는, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 스트립(S)을 고정하기 위한 것으로 베이스프레임(200)의 상부에 설치되며, 베이스프레임(200)에 이동가능하게 결합한다. 이러한 클램프(100)는 스트립(S)의 상부에 설치되는 상부프레임(110)과 스트립(S)의 하부에 설치되는 하부프레임(120)을 구비하며, 상부프레임(110) 및 하부프레임(120)이 각각 상하방향으로 이동함으로써 스트립(S)의 상부면 및 하부면을 가압하여 스트립(S)을 고정한다.

또한, 클램프(100)는 베이스프레임(200)에 이동가능하게 결합하는데, 구체적으로, 클램프(100)의 하부프레임(120)의 하부에는 수직프레임(170)의 일단이 연결되며, 수직프레임(170)의 타단은 베이스프레임(200)의 상부에 설치되는 LM가이드(210)에 연결된다. 즉, 수직프레임(170)이 LM가이드(210)상을 이동함으로써 클램프(100)가 기설정된 위치로 이동하게 되는 것이다. 여기서, 기설정된 위치는 용접하고자 하는 스트립(S)의 단부를 절단하는 절단위치 또는 스트립(S)의 단부를 용접하는 용접위치를 포함할 수 있다.

실린더(140)는, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 내부공간을 가지는 실린더본체(141)와, 일단이 클램프(100)에 연결되고 타단이 실린더본체(141)의 내부공간을 이동가능한 피스톤(143)이 형성된 피스톤로드(142)를 구비하며, 베이스프레임(200)의 양측에 고정설치된다. 즉, 제1실린더(140a) 및 제2실린더(140b)가 베이스프레임(200)의 양측에 고정설치되는 것이다.

도 6을 참조하면, 구동펌프(130)는 실린더(140)에 연결되며, 실린더(140)의 내부공간에 유체를 유입시키거나 실린더(140)의 내부공간으로부터 상기 유체를 배출시킴으로써 피스톤로드(142)를 이동시킴으로써, 클램프(100)를 기설정된 위치로 이동시킬 수 있다. 즉, 제1펌프(130a) 및 제2펌프(130b)가 각각 제1실린더(140a) 및 제2실린더(140b)에 연결된다.

변위센서(150)는 실린더(140)에 설치되며, 실린더(140)의 피스톤로드(142)의 변위를 측정한다. 구체적으로, 피스톤로드(142)가 최대한 압축된 위치를 기준으로 피스톤로드(142)가 이동하는 각 지점에서의 피스톤로드(142)의 변위를 측정하거나 피스톤로드(142)가 최대한 팽창된 위치를 기준으로 피스톤로드(142)가 이동하는 각 지점에서의 피스톤로드(142)의 변위를 측정하는 것이다. 이러한 변위센서(150)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, LVDT(The linear variable differential transformer)센서가 사용될 수 있으며, 제1실린더(140a)에 설치되는 제1변위센서(150a) 및 제2실린더(140b)에 설치되는 제2변위센서(150b)를 포함할 수 있다.

상부스토퍼(160)는 클램프(100)의 일측에 연결되며, 클램프(100)의 이동을 제한한다. 구체적으로, 도 9에서와 같이, 상부스토퍼(160)는 일측이 클램프(100)의 하부에 연결되는 수평프레임(180)의 타측에 연결되며, 클램프(100)가 용접위치로 이동하는 경우에 상부스토퍼(160)가 클램프(100)의 이동을 제한함으로써 스트립(S)이 용접위치에 정확하게 놓이게 되는 것이다.

베이스프레임(200)은 클램프(100)의 하부에 배치되며, 베이스프레임(200)의 상부에는 LM가이드(210)가 설치되어 클램프(100)가 LM가이드(210)상을 이동 가능하며, 베이스프레임(200)의 일측에는 하부스토퍼(220)가 설치된다.

이러한 하부스토퍼(220)는 베이스프레임(200)의 일측에 연결되며, 클램프(100)의 이동을 제한한다. 구체적으로, 도 8에서와 같이, 클램프(100)가 절단위치로 이동하는 경우에 하부스토퍼(220)가 클램프(100)의 이동을 제한함으로써 스트립(S)이 절단위치에 정확하게 놓이게 되는 것이다.

도 5를 참조하면, 제어부(300)는 제1실린더(140a) 및 제2실린더(140b)의 피스톤로드(142)의 변위의 편차가 기설정된 값 이하가 되도록 제1펌프(130a) 및 제2펌프(130b)를 구동하여 제1실린더(140a) 및 제2실린더(140b)에 유입 또는 배출되는 유체의 속도를 조절한다. 구체적으로, 제어부(300)는 제1변위센서(150a) 및 제2변위센서(150a)가 측정한 제1실린더(140a) 및 제2실린더(140b)의 피스톤로드(142)의 변위의 편차가 기설정된 값을 초과하면 제1실린더(140a) 또는 제2실린더(140b) 중 어느 하나 이상의 실린더에 유입 또는 배출되는 유체의 속도를 조절함으로써 제1실린더(140a) 및 제2실린더(140b)의 피스톤로드(142)의 변위의 편차가 기설정된 값 이하가 되도록 제1펌프(130a) 및 제2펌프(130b)를 구동한다. 이때, 제어부(300)는 하기 [수학식 1]을 이용하여 상기 유체의 속도를 조절할 수 있다.

[수학식 1]

W = Wp +0.1 * Wp * EL / 10(mm/s)

(여기서, Wp는 현재 유체의 속도이고, W는 조절될 유체의 속도이며, EL은 제1변위센서(150a) 및 제2변위센서(150b)가 측정한 피스톤로드(142)의 변위의 편차이다.)

또한, 도 10 및 도 12를 참조하면, 제어부(300)가 제어하는 유체의 속도는 실린더(140)의 피스톤로드(142)의 변위에 따라서 실린더(140)에 유입 또는 배출되는 유체의 속도가 조절되는 구간인 복수의 속도조절구간을 가진다. 이러한 속도조절구간은 가속구간, 감속구간 및 재가속구간으로 차례로 구획되며, 상기 가속구간, 상기 감속구간 및 상기 재가속구간에서 조절되는 상기 유체의 속도는 서로 다른 것이 바람직하다. 즉, 상기 속도조절구간에서의 상기 유체의 속도의 크기는 [상기 가속구간에서 유체의 속도] > [상기 재가속구간에서 유체의 속도] > [상기 감속구간에서의 유체의 속도가 될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 스트립 클램핑 장치는, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 가속구간, 상기 감속구간 및 상기 재가속구간에서의 상기 유체의 속도가 입력될 수 있는 입력부(HMI)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제어부(300)는 입력부(HMI)에 입력된 값으로 유체의 속도를 조절할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 스트립 클램핑 장치는 제1파이프(미도시), 제2파이프(미도시) 및 제어밸브(190)를 더 포함할 수 있다.

제1파이프는 제1실린더(140a) 및 제1펌프를 연결하며, 제1실린더(140a)의 내부공간과 연통된다.

제2파이프는 제2실린더(140b) 및 제2펌프를 연결하며, 제2실린더(140b)의 내부공간과 연통된다.

제어밸브(190)는, 도 7을 참조하면, 상기 제1파이프에 설치되어 상기 제1파이프를 이동하는 유체의 속도를 조절하는 제1제어밸브(190a)와. 상기 제2파이프에 설치되어 상기 제2파이프를 이동하는 유체의 속도를 조절하는 제2제어밸브(190b)로 구성될 수 있다. 따라서, 제어부(300)는 제1제어밸브(190a) 및 제2제어밸브(190b)를 조절함으로써 상기 제1파이프 및 상기 제2파이프를 이동하는 유체의 속도를 조절할 수 있게 된다.

또한, 전술한 제어부(300)는 변위센서(150), 구동펌프(130) 및 제어밸브(190)와 전기적으로 연결되거나 유무선 네트워크를 통해서 연결된다.

도 8을 참조하면, 선행스트립(Entry strip) 및 후행스트립(Exit strip)을 용접하기 위해서는 선행스트립 및 후행스트립의 용접하고자 하는 부분을 정확하게 절단할 수 있도록 선행스트립 및 후행스트립을 절단위치로 이동시켜야 한다. 이때, 스트립(100)을 고정하고 있는 클램프(100)가 LM가이드(210)를 따라서 이동하여 절단위치로 정확하게 이동하게 된다. 이렇게 함으로써, 상기 선행스트립의 클램핑 장치와 상시 후행스트립의 클램핑 장치의 사이에 설치된 절단장치(400)가 선행스트립 및 후행스트립의 용접하고자 하는 부분을 정확하게 절단하는 것이다.

도 9를 참조하면, 도 8에서 절단된 선행스트립 및 후행스트립은 클램프(100)에 의해서 용접위치로 이동하게 된다. 이때, 스트립(100)을 고정하고 있는 클램프(100)는 LM가이드(210)를 따라서 이동하여 용접위치로 정확하게 이동하게 된다.

도 11 및 도 13을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 클램핑 장치의 제어방법을 설명한다.

먼저, 제1변위센서(150a) 및 제2변위센서(150b)가 각각 제1실린더(140a) 및 제2실린더(140b)의 피스톤로드(142)의 변위인 제1변위 및 제2변위를 측정하여 제어부(300)에 전송하는 단계가 수행된다(S10).

다음으로, 제어부(300)는 제1변위센서(150a) 및 제2변위센서(150b)로부터 전송받은 상기 제1변위 및 제2변위의 편차가 기설정된 값을 초과하면 제1실린더(140a) 및 제2실린더(140b) 중 어느 하나 이상의 실린더에 유입 또는 배출되는 유체의 속도를 조절하는 단계가 수행된다(S20). 이때, 제어부(300)는 전술한 [수학식 1]을 이용하여 상기 유체의 속도를 조절할 수 있다.

구체적으로, 제어부(300)는 실린더(140)의 피스톤로드(142)의 변위에 따라서 유체의 속도가 조절되는 구간인 복수의 속도조절구간에 따라서 상기 유체의 속도를 조절한다. 여기서, 속도조절구간은 가속구간, 감속구간 및 재가속구간으로 차례로 구획되며, 상기 가속구간, 상기 감속구간 및 상기 재가속구간에서 조절되는 상기 유체의 속도는 서로 상이할 수 있다. 즉, 상기 속도조절구간에서의 상기 유체의 속도의 크기는 [상기 가속구간에서 유체의 속도] > [상기 재가속구간에서 유체의 속도] > [상기 감속구간에서의 유체의 속도]가 된다.

예를 들면, 도 10은 클램프(100)를 절단위치 또는 용접위치로 이동시키기 위한 피스톤로드(142)의 변위를 기준으로 3개의 속도조절구간으로 나누고 구간별 위치와 속도를 제어할 수 있도록 파라미터를 입력할 수 있는 입력부(HMI) 화면을 나타낸다. 이러한 속도조절구간은 반드시 3개로 국한되는 것이 아니고 상황에 따라 변경될 수 있다. 여기서, 클램프(100)를 이동시키기 위한 피스톤로드(142)의 최대변위를 0~A(Target position)로 정의하고, 0 ~ A-α를 가속구간, A-α ~ A-β를 감속구간, A-β ~ A+γ를 재가속구간으로 설정하였다. 여기서 상기 α,β의 값은 입력부(HMI) 화면상의 ⓐ, ⓑ 값에 의해 결정된다.

이때, 재가속구간을 A+γ까지 설정한 이유는, 실제로 피스톤로드(142)의 최대변위는 A지만 피스톤로드(142)가 최대변위에 위치하여 상부스토퍼(160) 또는 하부스토퍼(220)와 접촉한 후에도 정지 위치의 재현성을 위해 상부스토퍼(160) 또는 하부스토퍼(220)를 계속해서 밀고 있는 상태를 유지하기 위해 제어부(300)에서 가상의 마진 값(γ)을 설정한 것이다. 여기서 A-α= (A+γ)-ⓐ, A-β= (A+γ)-ⓑ로 계산할 수 있다. 이러한 입력부(HMI) 화면에서 ①,②,③ 값은 피스톤로드(142)가 순방향(Forward) 또는 역방향(Reverse) 방향으로 진행할 때 A,α,β,γ,ⓐ,ⓑ 값에 의해 결정된 각각의 속도조절구간에 대해서 유체의 이동속도를 결정할 수 있도록 제어부(300)서 구동펌프(130)로 전달하는 제어값(전압)을 나타낸다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100: 클램프 110: 상부프레임
120: 하부프레임 140: 실린더
141: 실린더본체 142: 실린더로드
143: 피스톤 150: 변위센서
160: 상부스토퍼 170: 수직프레임
180: 수평프레임 190: 제어밸브
200: 베이스프레임 210:LM가이드
220: 하부스토퍼 300: 제어부

Claims (14)

1. 스트립 클램핑 장치에 있어서,
   베이스프레임;
   상기 베이스프레임의 상부에 이동 가능하게 결합되며, 상기 스트립을 고정하는 클램프;
   내부공간을 가지는 실린더본체와 일단이 상기 클램프에 연결되고 타단에 상기 내부공간을 이동 가능한 피스톤이 형성된 피스톤로드를 구비하고, 상기 베이스프레임의 양측에 각각 고정설치되는 제1실린더 및 제2실린더;
   상기 제1실린더 및 상기 제2실린더에 각각 연결되며, 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더의 내부공간에 유체를 유입시키거나 상기 내부공간으로부터 상기 유체를 배출시킴으로써 상기 클램프를 기설정된 위치로 이동키는 제1펌프 및 제2펌프;및
   상기 제1실린더 및 상기 제2실린더의 피스톤로드의 변위의 편차가 기설정된 값 이하가 되도록 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프를 구동하여 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더에 유입 또는 배출되는 상기 유체의 속도를 조절하는 제어부;를 포함하되,
   상기 제어부는, 상기 피스톤로드의 변위에 따라서 상기 유체의 속도가 조절되는 구간인 복수의 속도조절구간을 가지고 상기 속도조절구간에 따라서 상기 유체의 속도를 조절하는, 스트립 클램핑 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 스트립 클램핑 장치는
   상기 제1실린더 및 상기 제2실린더에 각각 설치되며, 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더의 피스톤로드의 변위를 측정하는 제1변위센서 및 제2변위센서;를 더 포함하되,
   상기 제어부는 상기 제1변위센서 및 상기 제2변위센서가 측정한 상기 피스톤로드의 변위의 편차가 상기 기설정된 값을 초과하면 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프를 구동하여 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더 중 어느 하나 이상의 실린더에 유입 또는 배출되는 상기 유체의 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 스트립 클램핑 장치.
3. 스트립 클램핑 장치에 있어서,
   베이스프레임;
   상기 베이스프레임의 상부에 이동 가능하게 결합되며, 상기 스트립을 고정하는 클램프;
   내부공간을 가지는 실린더본체와 일단이 상기 클램프에 연결되고 타단에 상기 내부공간을 이동 가능한 피스톤이 형성된 피스톤로드를 구비하고, 상기 베이스프레임의 양측에 각각 고정설치되는 제1실린더 및 제2실린더;
   상기 제1실린더 및 상기 제2실린더에 각각 연결되며, 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더의 내부공간에 유체를 유입시키거나 상기 내부공간으로부터 상기 유체를 배출시킴으로써 상기 클램프를 기설정된 위치로 이동키는 제1펌프 및 제2펌프;
   상기 제1실린더 및 상기 제2실린더의 피스톤로드의 변위의 편차가 기설정된 값 이하가 되도록 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프를 구동하여 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더에 유입 또는 배출되는 상기 유체의 속도를 조절하는 제어부; 및
   상기 제1실린더 및 상기 제2실린더에 각각 설치되며, 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더의 피스톤로드의 변위를 측정하는 제1변위센서 및 제2변위센서;를 포함하되,
   상기 제어부는, 상기 제1변위센서 및 상기 제2변위센서가 측정한 상기 피스톤로드의 변위의 편차가 상기 기설정된 값을 초과하면, 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프를 구동하여 하기 [수학식 1]에 의해서 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더 중 어느 하나 이상의 실린더에 유입 또는 배출되는 상기 유체의 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 스트립 클램핑 장치.
   [수학식 1]
   W = Wp +0.1 * Wp * EL / 10(mm/s)
   (여기서, Wp는 현재 유체의 속도이고, W는 조절될 유체의 속도이며, EL은 상기 제1변위센서 및 상기 제2변위센서가 측정한 상기 피스톤로드의 변위의 편차이다.)
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 스트립 클램핑 장치는
   상기 제1실린더 및 상기 제1펌프를 연결하며, 상기 제1실린더의 내부공간과 연통하는 제1파이프;
   상기 제2실린더 및 상기 제2펌프를 연결하며, 상기 제2실린더의 내부공간과 연통하는 제2파이프;및
   상기 제1파이프 및 상기 제2파이프에 각각 설치되며, 상기 제1파이프 및 상기 제2파이프를 이동하는 상기 유체의 속도를 조절하기 위한 제어밸브;를 더 포함하되,
   상기 제어부는 상기 제어밸브를 조절함으로써 상기 유체의 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 스트립 클램핑 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 스트립 클램핑 장치는
   상기 베이스프레임의 상부에 설치되는 LM가이드;및
   상기 클램프의 하부 및 상기 LM가이드에 연결되며, 상기 LM가이드상을 이동 가능한 수직프레임을 더 포함하되,
   상기 피스톤로드의 일단은 상기 수직프레임에 연결되는 것을 특징으로 하는 스트립 클램핑 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 스트립 클램핑 장치는
   상기 클램프의 일측에 연결되며, 상기 클램프의 이동을 제한하는 상부스토퍼;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립 클램핑 장치.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 스트립 클램핑 장치는
   상기 베이스프레임의 일측에 연결되며, 상기 클램프의 이동을 제한하는 하부스토퍼;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립 클램핑 장치.
8. 삭제
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 속도조절구간은 가속구간, 감속구간 및 재가속구간으로 차례로 구획되며,
   상기 가속구간, 상기 감속구간 및 상기 재가속구간에서 조절되는 상기 유체의 속도는 서로 다른, 스트립 클램핑 장치.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 속도조절구간에서의 상기 유체의 속도의 크기는 상기 가속구간에서 유체의 속도 > 상기 재가속구간에서 유체의 속도 > 상기 감속구간에서의 유체의 속도인 것을 특징으로 하는 스트립 클램핑 장치.
11. 청구항 9에 있어서,
    상기 스트립 클램핑 장치는
    상기 가속구간, 상기 감속구간 및 상기 재가속구간에서의 상기 유체의 속도가 입력될 수 있는 입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립 클램핑 장치.
12. 베이스프레임과, 상기 베이스프레임의 상부에 이동 가능하게 결합되며, 스트립을 고정하는 클램프와, 내부공간을 가지는 실린더본체와 일단이 상기 클램프에 연결되고 타단에 상기 내부공간을 이동 가능한 피스톤이 형성된 피스톤로드를 구비하고, 상기 베이스프레임의 양측에 각각 고정설치되는 제1실린더 및 제2실린더를 포함하는 스트립 클램핑 장치를 제어하는 방법에 있어서,
    제1변위센서 및 제2변위센서가 각각 측정한 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더의 피스톤로드의 변위 값인 제1변위 및 제2변위를 전송하는 변위측정단계;및
    상기 제1변위센서 및 상기 제2변위센서로부터 전송된 상기 제1변위 및 상기 제2변위의 편차가 제1 기설정값을 초과하면, 상기 제1실린더 및 상기 제2실린더 중 어느 하나 이상의 실린더에 유입 또는 배출되는 유체의 속도가 조절되는 속도조절단계;를 포함하되,
    상기 속도조절단계는, 상기 피스톤로드의 변위에 따라서 상기 유체의 속도가 조절되는 구간인 복수의 속도조절구간을 가지고 상기 속도조절구간에 따라서 상기 유체의 속도가 조절되는, 스트립 클램핑 장치의 제어방법.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 스트립 클램핑 장치의 제어방법은,
    상기 피스톤로드의 변위에 따라서 상기 유체의 속도가 설정되고,
    상기 속도조절구간은 가속구간, 감속구간 및 재가속구간으로 차례로 구획되며,
    상기 속도조절구간에서의 상기 유체의 속도의 크기는 상기 가속구간에서 유체의 속도 > 상기 재가속구간에서 유체의 속도 > 상기 감속구간에서의 유체의 속도인, 스트립 클램핑 장치의 제어방법.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 피스톤로드의 변위를 0~A이고, 입력부를 통해 입력받은 제2 기설정값이 γ, ⓐ, ⓑ 일 때, 상기 가속구간은 0 ~ A-α이고, 상기 감속구간은 A-α ~ A-β이며, 상기 재가속구간은 A-β ~ A+γ이고,
    상기 α는 (A-α) = (A+γ)-ⓐ 으로부터 연산되고, 상기 β는 (A-β) = (A+γ)-ⓑ 로부터 연산되는, 스트립 클램핑 장치의 제어방법.

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