KR101767768B1 - 판재 교정 장치 및 레벨러 교정조건 연산 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 판재 교정 장치는, 이송하는 판재의 이송방향을 따라 판재의 상면과 하면에 교대로 나란히 배열되어 판재를 연신(stretch)시키는 복수의 연신 롤과, 판재의 전단에서 회전하여 판재를 이송시키는 전단 브라이들 롤과, 판재의 후단에서 전단 브라이들 롤의 회전력과 다른 회전력으로 회전하여 판재를 이송시키는 후단 브라이들 롤과, 판재의 정보에 기초하여 판재가 복수의 연신 롤을 통과할 때의 판재의 변형 정보를 연산하고 복수의 연신 롤 중 상단의 제1 롤의 높이와 제1 롤에 인접한 하단의 제2 롤의 높이간의 차이인 인터메쉬(intermesh)를 변형 정보에 기초하여 연산하는 연산부와, 인터메쉬에 따라 복수의 연신 롤을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

판재 교정 장치 및 레벨러 교정조건 연산 방법{Apparatus for correcting sheet material and method for calculating correction condition of leveler}

본 발명은 판재 교정 장치 및 레벨러 교정조건 연산 방법에 관한 것이다.

철강사에서 제조한 열연/냉연/표면처리 제품은 코일 형태로 권취되어 보관될 수 있다. 이렇게 보관된 코일, 또는 코일이 특정 길이로 절단된 시트재는 특정 형상의 블랭크로 재단되며, 재단된 블랭크는 부품사에서 제품으로 가공될 수 있다. 이러한 일련의 과정 중 제품에 형상 불량이 발생될 수 있다.

통상적으로 상기 형상 불량을 완화시키기 위하여 언코일링 공정, 시트 공정 앞, 블랭킹 공정 앞/뒤에서 롤러 레벨러나 텐션 레벨러와 같은 장치를 이용하여 교정을 실시할 수 있다.

그러나 현재 판재를 교정하는 과정에서, 판재의 두께를 기초로 롤러 레벨러의 롤 위치를 초기 설정하고 작업자가 교정 결과를 보면서 반복적 시행착오를 하면서 상기 롤 위치를 최적화시키는 수단이 이용될 뿐이다.

일본공개특허공보 특개2003-117606호

본 발명의 일 실시 예는, 교정 과정을 자동화할 수 있는 판재 교정 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 판재 교정 장치는, 이송하는 판재의 이송방향을 따라 상기 판재의 상면과 하면에 교대로 나란히 배열되어 상기 판재를 연신(stretch)시키는 복수의 연신 롤; 상기 판재의 전단에서 회전하여 상기 판재를 이송시키는 전단 브라이들 롤; 상기 판재의 후단에서 상기 전단 브라이들 롤의 회전력과 다른 회전력으로 회전하여 상기 판재를 이송시키는 후단 브라이들 롤; 상기 판재의 굽힘(bending) 변형 곡률을 상기 복수의 연신 롤 별로 순차적으로 계산 조건에 부여하고, 상기 판재의 펴짐(unbending) 변형 곡률을 상기 복수의 연신 롤 별로 순차적으로 상기 계산 조건에서 제거하여 상기 판재의 응력-변형률을 계산하고, 상기 복수의 연신 롤 중 상단의 제1 롤의 높이와 상기 제1 롤에 인접한 하단의 제2 롤의 높이간의 차이인 인터메쉬(intermesh)를 상기 응력-변형률에 기초하여 연산하는 연산부; 및 상기 인터메쉬에 따라 상기 복수의 연신 롤을 제어하는 제어부; 를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 판재의 정보는 상기 판재의 크기 정보, 상기 판재의 초기 형상 결함 정보, 상기 판재의 탄소성(elastic-plastic) 정보 및 상기 판재의 경화법칙(rule of hardening) 정보를 포함할 수 있다.

삭제

예를 들어, 상기 연산부는 상기 응력-변형률에 기초하여 상기 판재의 항복강도를 연산하고, 상기 항복강도에 기초하여 상기 인터메쉬를 연산할 수 있다.

예를 들어, 상기 판재 교정 장치는 상기 판재의 이송방향을 따라 상기 판재의 상면과 하면에 교대로 나란히 배열되어 상기 판재에 존재하는 만곡을 교정하는 복수의 교정 롤을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 레벨러 교정조건 연산 방법은, 판재를 교정하기 위한 레벨러 설비 정보, 상기 판재의 정보 및 계산 조건을 입력받는 단계; 상기 레벨러 설비 정보 및 상기 판재의 정보를 상기 계산 조건에 적용하여 상기 판재가 상기 레벨러를 통과할 때의 상기 판재의 변형 정보를 계산하는 단계; 상기 판재의 변형 정보에 기초하여 상기 레벨러의 인터메쉬를 연산하는 단계; 를 포함하고, 상기 변형 정보를 계산하는 단계는 상기 판재의 굽힘(bending) 변형 곡률을 상기 레벨러의 각 롤 별로 순차적으로 상기 계산 조건에 부여하고, 상기 판재의 펴짐(unbending) 변형 곡률을 상기 레벨러의 각 롤 별로 순차적으로 상기 계산 조건에서 제거하여 상기 판재의 응력-변형률을 계산할 수 있다.

예를 들어, 상기 레벨러 설비 정보는 상기 레벨러의 롤 정보 및 상기 레벨러가 롤러 레벨러인지 텐션 레벨러인지 여부 정보를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 레벨러가 롤러 레벨러인 경우, 상기 변형 정보를 계산하는 단계는 상기 판재의 소성비를 상기 변형 정보로서 계산하고, 상기 레벨러가 텐션 레벨러인 경우, 상기 변형 정보를 계산하는 단계는 상기 판재의 연신량을 상기 변형 정보로서 계산할 수 있다.

삭제

본 발명의 일 실시 예에 따른 레벨러 교정조건 연산 방법은, 판재를 교정하기 위한 레벨러 설비 정보, 상기 판재의 정보 및 계산 조건을 입력받는 단계; 상기 레벨러 설비 정보 및 상기 판재의 정보를 상기 계산 조건에 적용하여 상기 판재가 상기 레벨러를 통과할 때의 상기 판재의 변형 정보를 계산하는 단계; 상기 판재의 변형 정보에 기초하여 상기 레벨러의 인터메쉬를 연산하는 단계; 를 포함하고, 상기 변형 정보를 계산하는 단계가 수행된 후부터 상기 인터메쉬를 연산하는 단계가 수행되기 전까지 상기 판재의 변형 정보에 기초하여 상기 판재가 상기 레벨러를 통과한 후의 상기 판재의 항복강도를 계산하는 단계를 더 포함하고, 상기 인터메쉬를 연산하는 단계는 상기 항복강도에 기초하여 상기 레벨러의 인터메쉬를 연산하고, 상기 항복강도를 계산하는 단계는 상기 판재에 장력이 걸린 상태에서 상기 판재에 존재하는 만곡을 계산하고, 상기 레벨러가 상기 만곡을 교정한 후에 상기 장력이 제거된 상태에서의 상기 판재의 항복강도를 계산할 수 있다.

본 발명에 따르면, 작업자의 경험적 시행착오에 의존하지 않고 판재의 최적 교정조건을 체계적으로 정확하게 도출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 판재 교정 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 제어부가 제어하는 인터메쉬를 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 연산부가 결정하는 만곡 유형을 예시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 판재의 소성비를 설명하는 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 판재의 연신량을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레벨러 교정조건 연산 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 도 6의 초기 형상 결함 처리 단계를 구체적으로 예시한 순서도이다.
도 8은 도 6의 굽힘(Bending) 변형 단계를 구체적으로 예시한 순서도이다.
도 9는 도 6의 장력 걸진 상태에서 만곡 계산 단계를 구체적으로 예시한 순서도이다.
도 10은 도 6의 교정 후 장력 제거 단계를 구체적으로 예시한 순서도이다.
도 11은 도 6의 교정 후 항복강도 계산 단계를 구체적으로 예시한 순서도이다.
도 12는 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시 예가 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경을 도시하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 판재 교정 장치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 판재 교정 장치는, 복수의 연신 롤(111, 112), 복수의 교정 롤(113, 114), 후단 브라이들 롤(115a), 전단 브라이들 롤(115b), 연산부(120) 및 제어부(130)를 포함하여 판재(200)에 대해 교정 작업을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 판재(200)는 코일, 코일에서 특정 길이로 절단된 시트재, 또는 시트재에서 특정 형상으로 재단된 블랭크일 수 있다.

복수의 연신 롤(111, 112)은, 이송하는 판재(200)의 이송방향을 따라 판재(200)의 상면과 하면에 교대로 나란히 배열되어 판재(200)를 연신(stretch)시킬 수 있다.

복수의 교정 롤(113, 114)은, 판재(200)의 이송방향을 따라 판재(200)의 상면과 하면에 교대로 나란히 배열되어 판재(200)에 존재하는 만곡을 교정할 수 있다.

후단 브라이들 롤(115a)은, 판재(200)의 후단에서 회전하여 판재(200)를 이송시킬 수 있다.

전단 브라이들 롤(115b)은, 판재(200)의 전단에서 후단 브라이들 롤(115a)의 회전력과 다른 회전력으로 회전하여 판재(200)를 이송시킬 수 있다. 상기 전단 브라이들 롤(115b)의 회전력과 후단 브라이들 롤(115a)의 회전력의 차이에 따라 판재(200)는 인장력을 받을 수 있다. 여기서, 상기 인장력은 판재(200)의 인장력 허용 한계를 넘지 않을 필요가 있다.

상기 인장력에 의해 판재(200)에는 장력(tension)이 걸릴 수 있다. 이때, 판재(200)는 복수의 연신 롤(111, 112)에 의해 눌려지면서 전후단으로 늘어날 수 있다. 이에 따라, 판재(200)의 형상 불량은 교정될 수 있다.

판재(200)가 전후단으로 늘어나면서, 판재(200)에는 만곡이 발생할 수도 있다. 이러한 만곡은 복수의 교정 롤(113, 114)에 의해 굽히게 하는 힘과 펴지게 하는 힘을 교대로 받으면서 교정될 수 있다. 예를 들어, 복수의 교정 롤(113, 114) 중 일부는 L-만곡을 교정하고, 나머지는 C-만곡을 교정할 수 있다. L-만곡 및 C-만곡에 대해 도 3을 참조하여 후술한다.

연산부(120)는 판재(200)의 정보에 기초하여 판재(200)가 복수의 연신 롤(111, 112)을 통과할 때의 판재(200)의 변형 정보를 연산하고, 복수의 연신 롤(111, 112)의 인터메쉬(intermesh)를 연산된 변형 정보에 기초하여 연산할 수 있다. 상기 연산부(120)의 구체적 연산 방법은 도 6 내지 도 11을 참조하여 후술한다.

예를 들어, 상기 연산부(120)는 판재(200)의 소성비 또는 연신량을 상기 변형 정보로서 연산하여 상기 인터메쉬를 연산할 수 있다. 소성비와 연산량에 대해 도 4 및 도 5를 참조하여 후술한다.

이하, 복수의 연신 롤(111, 112) 중 상단 롤의 높이와 인접 하단 롤의 높이간 차이를 인터메쉬(intermesh)로 정의한다. 이에 대해 도 2를 참조하여 구체적으로 후술한다.

제어부(130)는 연산부(120)에서 연산된 인터메쉬에 따라 복수의 연신 롤(111, 112)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(130)는 복수의 연신 롤(111, 112)상에 연결된 실린더에 대해 위아래 방향으로 힘을 가하여 복수의 연신 롤(111, 112)을 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 판재 교정 장치는 작업자의 경험적 시행착오에 의존하지 않고 판재의 최적 교정조건을 체계적으로 정확하게 도출할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 제어부가 제어하는 인터메쉬를 설명하는 도면이다.

도 2의 (a)를 참조하면, 복수의 롤 중 제1 롤(111a)과 제2 롤(111b)간의 높이 차이인 인터메쉬는 0 (IM=0)일 수 있다.

도 2의 (b)를 참조하면, 복수의 롤 중 제1 롤(111a)과 제2 롤(111b)간의 높이 차이인 인터메쉬는 -a (IM=-a)일 수 있다.

도 2의 (c)를 참조하면, 복수의 롤 중 제1 롤(111a)과 제2 롤(111b)간의 높이 차이인 인터메쉬는 +b (IM=+b)일 수 있다.

한편, 복수의 롤 중 입측 인터메쉬(판재의 이송방향을 기준으로 처음 두 롤 사이 인터메쉬)와 출측 인터메쉬 (판재의 이송방향을 기준으로 마지막 두 롤 사이 인터메쉬)는 달라질 수 있다. 이에 따라, 센터 인터메쉬(예를 들어, 제2 롤(111b)와 제3 롤(111c)간 인터메쉬)는 상기 입측 인터메쉬와 출측 인터메쉬의 중간값으로 설정될 수 있다.

예를 들어, 인터메쉬(IM)는 하기의 수학식 1에 따라 설정될 수 있다.

여기서, t는 판재 두께, L은 롤 사이 간격, YS는 판재의 항복강도, E는 판재의 탄성계수, PF는 판재의 소성비를 의미한다.

도 3은 도 1에 도시된 연산부가 결정하는 만곡 유형을 예시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 제1 판재(200a)에는 권취 길이방향으로 굴곡진 L-만곡이 존재할 수 있다. 제2 판재(200b)에는 폭방향으로 굴곡진 C-만곡이 존재할 수 있다. 제3 판재(200c)에는 폭방향 가장자리에 웨이브가 형성된 에지 웨이브가 존재할 수 있다. 제4 판재(200d)에는 폭방향 센터가 볼록한 형태인 센터 버클이 존재할 수 있다. 제5 판재(200e)에는 면내 폭방향 불균일 잔류응력에 의해 발생한 캠버가 존재할 수 있다.

예를 들어, L-만곡은 서로 권취 길이방향 좌표가 다른 복수의 거리 센서를 이용한 높이 측정에 의해 검출될 수 있다.

예를 들어, C-만곡은 서로 폭방향 좌표가 다른 복수의 거리 센서를 이용한 높이 측정에 의해 검출될 수 있다.

예를 들어, 에지 웨이브, 센터 버클 및 캠버는 서로 권취 길이방향 좌표와 폭방향 좌표가 다른 복수의 거리 센서를 이용한 높이 측정에 의해 검출될 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 판재의 소성비를 설명하는 도면이다.

도 4를 참조하면, 판재(200)는 t의 두께를 가지고, 소성영역과 탄성영역으로 구분될 수 있다.

판재(200)의 소성비(Plastic Fraction, PF)는 판재가 굽히게 하는 힘을 받을 때 전체 두께 대비 소성변형을 한 영역의 비로 정의되며, 하기의 수학식 2로 표현될 수 있다.

여기서, 2a는 탄성영역의 두께를 의미한다. 즉, 상기 소성비(PF)는 판재(200)의 두께에서 소성영역 두께의 비중을 나타낸다.

인터메쉬는 상기 소성비(PF)가 수학식 1에 적용됨으로써 결정될 수 있다. 여기서, 상기 소성비(PF)는 만곡 유형에 따라 다르게 설정될 수 있다. 따라서, 상기 인터메쉬 역시 만곡 유형에 따라 달라질 수 있다.

이하, 만곡 유형에 따른 소성비를 구체적 예를 설명한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 판재 교정 장치는, 우선 허용 가능한 목표 만곡 범위를 설정하고, 만곡을 불균일로 판단하기 위한 편차 기준을 설정할 수 있다. 여기서, 목표 만곡 범위는 제품의 사용자가 원하는 사양에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 불균일로 판단하기 위한 편차 기준은 10%로 설정될 수 있다.

만곡 유형은 판재에 C-만곡과 L-만곡이 모두 존재하는 제1 유형, 상기 판재에 C-만곡이 존재하는 제2 유형, 상기 판재에 L-만곡이 존재하는 제3 유형, 상기 판재에 C-만곡과 L-만곡이 모두 존재하지 않는 제4 유형으로 나눠질 수 있다. 상기 제4 유형은 판재에 만곡이 존재하지 않는 정상적인 유형으로 처리될 수 있다. 또한, 상기 제3 유형은 만곡의 불균일 여부에 따라 추가적인 유형으로 나눠질 수 있다.

만약 판재에 존재하는 만곡 유형이 상기 제1 유형일 경우, 소성비(PF)는 75%로 설정될 수 있으며, 교정 작업의 반복에 따라 2%씩 증가할 수 있다.

만약 판재에 존재하는 만곡 유형이 상기 제2 또는 제3 유형일 경우, 소성비(PF)는 70%로 설정될 수 있으며, 교정 작업의 반복에 따라 2%씩 증가할 수 있다.

만약 판재에 존재하는 만곡 유형이 제3 유형이면서 균일 만곡일 경우, 소성비(PF)는 50%로 설정될 수 있으며, 교정 작업의 반복에 따라 3%씩 증가할 수 있다.

여기서, 소성비 초기값은 ±10% 수준에서 변동될 수 있으며, 소성비 증가량은 0.5~5% 범위에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 판재(200)의 면내 장내응력이 존재할 경우, 상기 소성비 초기값은 더 증가할 수 있다.

또한, 최대 소성비는 교정에 의해 판재 표면에 롤 자국이 남는지 여부에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 최대 소성비는 85%로 설정될 수 있다. 예를 들어 복수의 롤의 인터메쉬가 상기 최대 소성비가 적용된 인터메쉬 이하일 경우, 교정 작업은 중단될 수 있다.

한편, 상기 인터메쉬는 복수의 롤 중 입측 인터메쉬에 대해서 적용될 수 있다. 예를 들어, 출측 인터메쉬는 판재 두께를 t라고 할 때 (-2t) ~ (t) 범위에서 0.1mm 간격으로 변경될 수 있으며, 탄소성 역학적으로 판재의 굽힘을 계산할 수 있는 프로그램에 의해 C-만곡이 최소가 되는 값으로 설정될 수 있다.

도 5는 도 1에 도시된 판재의 연신량을 설명하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 연신량은 판재(200)에 존재할 수 있는 웨이브 형상 정보에 기초하여 하기의 수학식 3에 따라 연산될 수 있다.

여기서, L은 판재의 길이, h는 판재의 높이, YS는 판재의 항복강도, E는 판재의 탄성계수,

는 상수를 의미한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 판재 교정 장치는 판재의 연신량이 연산된 연신량에 가까워지도록 연신 롤의 인터메쉬와 브라이들 롤의 인장력을 순차적으로 변경시킬 수 있다.

이하, 목표 연신량을 판재에 적용하는 구체적 예를 설명한다.

연신 롤의 인터메쉬를 최대 허용값의 50%로 설정하고 인장력을 변화시키면서 목표 연신량과 유사한 중립면 연신량이 얻어지는 인장력 값을 찾는다. 만일 찾은 값이 설비의 한계와 유사하여 설비에 무리가 갈 우려가 있다고 판단될 경우 연신 롤의 인터메쉬를 80%로 상향 조정하여 설정하고 위 과정을 반복하여 낮은 인장력 조건을 찾는다. 설비의 하중 한계와 최적 인장력 값을 보고 판단하여, 최적 연신롤 인터메쉬/인장력 조합을 결정한다. 다음은 C-만곡 교정 롤의 인터메쉬를 변화시키면서 프로그램을 실행하여 C-만곡이 최소가 되는 값을 찾는다. 다음은 L-만곡 교정 롤의 인터메쉬를 변화시키면서 프로그램을 실행하여 L-만곡이 최소가 되는 값을 찾는다. 최적 교정조건으로 작업을 실행한 후 출측의 교정 상태를 보면서, 롤러 레벨러의 출측 인터메쉬와 텐션 레벨러의 교정롤 인터메쉬를 미세하게 조정하는 것을 특징으로 한다. 텐션 레벨러도 롤러 레벨러와 마찬가지로 앞에서 얻은 최적 교정조건으로 작업을 시도했을 때 출측에서 C-만곡 또는 L-만곡이 남아있을 경우 교정 롤의 인터메쉬를 1mm 간격으로 미세하게 조정할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레벨러 교정조건 연산 방법을 설명한다. 상기 레벨러 교정조건 연산 방법은 도 1 내지 도 5을 참조하여 상술한 판재 교정 장치에서 수행될 수 있으므로, 상술한 설명과 동일하거나 그에 상응하는 내용에 대해서는 중복적으로 설명하지 아니한다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레벨러 교정조건 연산 방법을 나타낸 순서도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레벨러 교정조건 연산 방법은, 레벨러 설비 정보 입력 단계(S100), 판재 정보 입력 단계(S200), 계산 조건 입력 단계(S300), 초기 형상 결함 처리 단계(S400), 초기 롤 번호 설정 단계(S500), 롤 별 곡률 계산 단계(S600), 굽힘(Bending) 변형 단계(S700), 펴짐(Unbending) 변형 단계(S800), 장력 걸린 상태에서 만곡 계산 단계(S900), 계산 롤 확인 단계(S1000), 롤 번호 변경 단계(S1100), 교정 후 장력 제거 단계(S1200), 교정 후 항복강도 계산 단계(S1300) 및 계산결과 출력 단계(S1400)를 포함할 수 있다.

레벨러 설비 정보 입력 단계(S100)에서의 판재 교정 장치는, 레벨러의 롤 정보 및 레벨러가 롤러 레벨러인지 텐션 레벨러인지 여부 정보를 입력받을 수 있다. 여기서, 롤 정보는 롤 개수, 롤 치수 및 롤 배치를 포함할 수 있다.

레벨러의 종류가 롤러 레벨러인 경우, 도 4를 참조하여 전술한 바와 같이 판재의 소성비가 연산에 이용될 수 있다. 레벨러의 종류가 텐션 레벨러인 경우, 도 5를 참조하여 전술한 바와 같이 판재의 연신량이 연산에 이용될 수 있다.

판재 정보 입력 단계(S200)에서의 판재 교정 장치는, 판재의 크기 정보, 판재의 탄소성(elastic-plastic) 정보 및 판재의 경화법칙(rule of hardening) 정보를 입력 받을 수 있다. 여기서, 경화법칙은 등방경화, 이동경화 및 복합경화 중에서 선택될 수 있다.

계산 조건 입력 단계(S300)에서의 판재 교정 장치는, 계산시 판재의 초기 결함 고려 여부, 인장력 처리 방법 및 판재의 영역별 분할 계산 방법을 입력 받을 수 있다. 여기서, 인장력 처리 방법은 레벨러의 종류에 따라 결정될 수 있다.

초기 형상 결함 처리 단계(S400)에서의 판재 교정 장치는, 판재에 형상 결함이 존재할 경우에 상기 판재에서 분할된 복수의 영역에 대해 변형률-응력 데이터를 연산하고 상기 변형률-응력 데이터에 기초하여 상기 변형 정보를 연산할 수 있다. 구체적인 사항은 도 7을 참조하여 후술한다.

초기 롤 번호 설정 단계(S500)에서의 판재 교정 장치는, 레벨러의 롤별로 순차적으로 계산하기 위한 번호를 설정할 수 있다.

롤 별 곡률 계산 단계(S600)에서의 판재 교정 장치는, 각 롤 별로 변형 곡률을 계산할 수 있다.

굽힘(Bending) 변형 단계(S700)에서의 판재 교정 장치는, 계산된 곡률을 이용하여 판재의 전단면에서의 응력-변형률을 계산하고 인장력 누적 거동을 계산하고 판재의 두께변화를 계산할 수 있다. 구체적인 사항은 도 8을 참조하여 후술한다.

펴짐(Unbending) 변형 단계(S800)에서의 판재 교정 장치는, 계산된 곡률을 이용하여 판재의 전단면에서의 응력-변형률을 계산하고 인장력 누적 거동을 계산하고 판재의 두께변화를 계산할 수 있다. 구체적인 사항은 도 8을 참조하여 후술한다.

장력 걸린 상태에서 만곡 계산 단계(S900)에서의 판재 교정 장치는, 판재의 중립면 연신량을 계산하고, L-만곡을 0으로 가정하여 C-만곡을 계산할 수 있다. 구체적인 사항은 도 9를 참조하여 후술한다.

계산 롤 확인 단계(S1000)에서의 판재 교정 장치는, 게산된 롤의 번호가 끝 번호인지 확인하여 다음 계산과정을 수행하거나 다른 롤에 대한 변형 정보를 계산할 수 있다.

롤 번호 변경 단계(S1100)에서의 판재 교정 장치는, 다른 롤에 대한 계산을 위해 롤의 번호를 1 증가시킬 수 있다.

교정 후 장력 제거 단계(S1200)에서의 판재 교정 장치는, 장력 제거에 의한 스프링백(spring back)을 계산하고, 판재 전단면에서 응력-변형률을 게산하고, 판재의 중립면에서 연신량을 계산하고, 판재의 잔류 모멘트를 계산하고, 판재의 잔류 만곡을 계산할 수 있다. 구체적인 사항은 도 10을 참조하여 후술한다.

교정 후 항복강도 계산 단계(S1300)에서의 판재 교정 장치는, 판재의 잔류 모멘트 제거에 의한 스프링백을 계산하고, 판재의 전단면에서 응력-변형률을 계산하고, 판재의 항복강도를 계산할 수 있다.

계산결과 출력 단계(S1400)에서의 판재 교정 장치는, 교정 중 판재 상태와 장력 제거 후 판재 상태와 교정 후 항복강도를 출력할 수 있다.

도 7은 도 6의 초기 형상 결함 처리 단계를 구체적으로 예시한 순서도이다.

도 7를 참조하면, 초기 형상 결함 처리 단계(S400)는, 초기 결함 정보를 입력하는 단계(S401), 초기 결함 고려 여부를 결정하는 단계(S402), 곡률 제거 횟수를 설정하는 단계(S403, S411), 곡률을 부여하는 단계(S404, S412), 판재에서 중립면 위치 n을 가정하는 단계(S405, S413), 판재의 전단면에서 응력-변형률 계산하는 단계(S406, S414), 판재의 전단면에서 힘이 평형 상태인지 확인하는 단계(S407, S415), 중립면 위치를 변경하는 단계(S408, S416), 곡률 제거 횟수를 확인하는 단계(S409, S417) 및 곡률 제거 횟수를 변경하는 단계(S410, S418)를 포함할 수 있다.

즉, 초기 형상 결함 처리 단계(S400)는 판재의 초기 형상 결함 수치를 판재 전단면의 각 지점에 등가 변형률-응력으로 변환할 수 있다. 여기서, 초기 L-만곡 곡률을 M 단계로 분할하여 부여한다고 가정하고, 각 단계에서 판재의 탄소성 변형 상태와 전단면에 가해지는 힘의 평형 조건을 바탕으로 등가 변형률-응력 데이터를 계산할 수 있다. 다음은 초기 C-만곡 곡률을 M 단계로 분할하여 부여한다고 가정하고, 각 단계에서 위의 계산을 반복할 수 있다. 이 과정이 끝나면 초기 L- 및 C-만곡 곡률 값에 해당하는 응력-변형률 데이터가 전단면 내 각 분할점에 부여될 수 있다.

도 8은 도 6의 굽힘(Bending) 변형 단계를 구체적으로 예시한 순서도이다.

도 8을 참조하면, 굽힘(Bending) 변형 단계(S700)는, 곡률 등의 정보를 입력하는 단계(S701), 곡률 제거 횟수를 설정하는 단계(S702), 곡률을 부여하는 단계(S703), 판재에서 중립면 위치 n을 가정하는 단계(S704), 판재의 전단면에서 응력-변형률 계산하는 단계(S705), 판재의 전단면에서 힘이 평형 상태인지 확인하는 단계(S706), 중립면 위치를 변경하는 단계(S707), 곡률 제거 횟수를 확인하는 단계(S708) 및 곡률 제거 횟수를 변경하는 단계(S709)를 포함할 수 있다.

여기서, 각 (i)번째 롤에서 굽힘 곡률 K(i)를 M 단계로 분할하여 부여한다고 가정하고, 각 단계에서 판재의 탄소성 변형 상태와 전단면에 가해지는 힘의 평형 조건을 바탕으로 중립면의 위치를 결정하고 그때의 전단면 내 응력-변형률을 계산할 수 있다.

한편, 도 6의 펴짐(Unbending) 변형 단계(S800)역시 굽힘(Bending) 변형 단계(S700)의 구체적 순서도와 동일한 순서도로 수행될 수 있다.

도 9는 도 6의 장력 걸진 상태에서 만곡 계산 단계를 구체적으로 예시한 순서도이다.

도 9를 참조하면, 장력 걸진 상태에서 만곡 계산 단계(S900)는, (i)번째 롤 통과 시 중립면 연신 변화량과 (i)번째 롤 통과 후 전단면에서 판재 폭방향 잔류 모멘트를 입력하는 단계(S901), (i)번째 롤 통과 후 중립면 연신량을 계산하는 단계(S902) 및 (i)번째 롤 통과 후 장력 걸린 상태에서 만곡을 계산하는 단계(S903)를 포함할 수 있다.

여기서, (i)번째 롤의 굽힘-펴짐 계산이 끝나면 해당 롤을 지나면서 발생한 중립면 연신 변형량과 잔류 모멘트를 얻는다. 이 정보를 바탕으로 (i)번째 롤 통과 후 중립면 연신량을 계산하고, L-만곡이 없다고 가정한 후 C-만곡 값을 계산할 수 있다.

도 10은 도 6의 교정 후 장력 제거 단계를 구체적으로 예시한 순서도이다.

도 10을 참조하면, 교정 후 장력 제거 단계(S1200)는, 모든 롤 통과 후 장력과 장력 제거 분할 수를 입력하는 단계(S1201), 장력 제거 횟수를 설정하는 단계(S1202), 장력을 제거하는 단계(S1203), 전단면에서 응력-변형률을 계산하는 단계(S1204), 장력 제거 횟수를 확인하는 단계(S1205) 및 장력 제거 횟수를 변경하는 단계(S1206)를 포함할 수 있다.

여기서, 인장력을 M 단계로 분할하여 제거한다고 가정하고, 각 단계에서 판재의 탄소성 변형 상태와 전단면에 가해지는 힘의 평형 조건을 바탕으로 등가 변형률-응력 데이터를 계산할 수 있다.

도 11은 도 6의 교정 후 항복강도 계산 단계를 구체적으로 예시한 순서도이다.

도 11을 참조하면, 교정 후 항복강도 계산 단계(S1300)는, 장력 제거 후 중립면 연신량, 장력 제거 후 잔류 곡률 및 곡률 제거 분할 수를 입력하는 단계(S1301), 곡률 제거 횟수를 설정하는 단계(S1302, S1310), 곡률을 부여하는 단계(S1303, S1311), 판재에서 중립면 위치 n을 가정하는 단계(S1304, S1312), 판재의 전단면에서 응력-변형률 계산하는 단계(S1305, S1313), 판재의 전단면에서 힘이 평형 상태인지 확인하는 단계(S1306, S1314), 중립면 위치를 변경하는 단계(S1307, S1315), 곡률 제거 횟수를 확인하는 단계(S1308, S1316) 및 곡률 제거 횟수를 변경하는 단계(S1309, S1317) 및 항복강도를 최종 계산하는 단계(S1318)를 포함할 수 있다.

여기서, 교정 후 판재의 항복강도는 잔류 곡률을 제거한 후 계산한다. 교정 후 남아있는 L-만곡 곡률을 M 단계로 분할하여 제거한다고 가정하고, 각 단계에서 판재의 탄소성 변형 상태와 전단면에 가해지는 힘의 평형 조건을 바탕으로 등가 변형률-응력 데이터를 계산한다. 다음은 잔류 C-만곡 곡률을 M 단계로 분할하여 제거한다고 가정하고, 각 단계에서 위의 계산을 반복한다. 이 과정이 끝나면 잔류 L- 및 C-만곡 곡률이 제거된 상태에서 판재의 전단면 내 분할점의 응력-변형률 데이터를 얻게된다. 이때 판재의 전단면이 중립면을 따라서 이동한 연신량을 알 수 있고, 그때의 흐름응력을 계산하면 소성변형량 0%에서의 항복강도이고, 상기 연신량에 0.002를 더한 값에서 흐름응력을 계산하면 소성변형량 0.2% 오프셋 조건에서의 항복강도이다.

한편, 알고리즘에서 초기 형상결함 부여, 각 롤 통과시 곡률 부여/제거, 인장력 제거, 잔류 모멘트 제거 시 설정하는 분할 수는 각각 다른 수치로 적용할 수 있으며, 분할 수는 100을 추천하지만, 프로그램의 수렴에 문제가 없다면 어느 수치도 입력이 가능하다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레벨러 교정조건 연산 방법은 도 12에 따른 컴퓨팅 환경을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 레벨러 교정조건 연산 방법은 컴퓨팅 디바이스의 프로세싱 롤을 이용하여 각종 연산을 위한 신호처리를 할 수 있고, 메모리를 이용하여 설정값을 저장할 수 있고, 입력 디바이스를 이용하여 파라미터를 전달받을 수 있고, 출력 디바이스를 이용하여 계산 결과를 출력할 수 있고, 통신 접속을 이용하여 입력 및/또는 출력을 원격으로 처리할 수 있다. 구체적인 사항은 도 12를 참조하여 후술한다.

도 12는 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시 예가 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경을 도시하는 도면으로, 상술한 하나 이상의 실시 예를 구현하도록 구성된 컴퓨팅 디바이스(1100)를 포함하는 시스템(1000)의 예시를 도시한다. 예를 들어, 본 명세서에 개진된 압연 시뮬레이션 구동 장치, 동적 판 형상 제어 영상 생성 장치, 영상 전환 처리 장치 등은 도 5를 참조하여 설명되는 컴퓨팅 환경에 의해 구현될 수 있다.

예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 개인 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 핸드헬드 또는 랩탑 디바이스, 모바일 디바이스(모바일폰, PDA, 미디어 플레이어 등), 멀티프로세서 시스템, 소비자 전자기기, 미니 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 임의의 전술된 시스템 또는 디바이스를 포함하는 분산 컴퓨팅 환경 등을 포함하지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.

컴퓨팅 디바이스(1100)는 적어도 하나의 프로세싱 롤(1110) 및 메모리(1120)를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세싱 롤(1110)은 예를 들어 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등을 포함할 수 있으며, 복수의 코어를 가질 수 있다. 메모리(1120)는 휘발성 메모리(예를 들어, RAM 등), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등) 또는 이들의 조합일 수 있다.

또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 추가적인 스토리지(1130)를 포함할 수 있다. 스토리지(1130)는 자기 스토리지, 광학 스토리지 등을 포함하지만 이것으로 한정되지 않는다. 스토리지(1130)에는 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시 예를 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 명령이 저장될 수 있고, 운영 시스템, 애플리케이션 프로그램 등을 구현하기 위한 다른 컴퓨터 판독 가능한 명령도 저장될 수 있다. 스토리지(1130)에 저장된 컴퓨터 판독 가능한 명령은 프로세싱 롤(1110)에 의해 실행되기 위해 메모리(1120)에 로딩될 수 있다.

또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 입력 디바이스(들)(1140) 및 출력 디바이스(들)(1150)을 포함할 수 있다. 여기서, 입력 디바이스(들)(1140)은 예를 들어 키보드, 마우스, 펜, 음성 입력 디바이스, 터치 입력 디바이스, 적외선 카메라, 비디오 입력 디바이스 또는 임의의 다른 입력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 출력 디바이스(들)(1150)은 예를 들어 하나 이상의 디스플레이, 스피커, 프린터 또는 임의의 다른 출력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 다른 컴퓨팅 디바이스에 구비된 입력 디바이스 또는 출력 디바이스를 입력 디바이스(들)(1140) 또는 출력 디바이스(들)(1150)로서 사용할 수도 있다.

또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 네트워크(1200)을 통하여 다른 디바이스(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(1300))와 통신할 수 있게 하는 통신접속(들)(1160)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 접속(들)(1160)은 모뎀, 네트워크 인터페이스 카드(NIC), 통합 네트워크 인터페이스, 무선 주파수 송신기/수신기, 적외선 포트, USB 접속 또는 컴퓨팅 디바이스(1100)를 다른 컴퓨팅 디바이스에 접속시키기 위한 다른 인터페이스를 포함할 수 있다. 또한, 통신 접속(들)(1160)은 유선 접속 또는 무선 접속을 포함할 수 있다.

상술한 컴퓨팅 디바이스(1100)의 각 구성요소는 버스 등의 다양한 상호접속(예를 들어, 주변 구성요소 상호접속(PCI), USB, 펌웨어(IEEE 1394), 광학적 버스 구조 등)에 의해 접속될 수도 있고, 네트워크에 의해 상호접속될 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 "구성요소", "모듈", "시스템", "인터페이스" 등과 같은 용어들은 일반적으로 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어, 또는 실행중인 소프트웨어인 컴퓨터 관련 엔티티를 지칭하는 것이다. 예를 들어, 구성요소는 프로세서 상에서 실행중인 프로세스, 프로세서, 객체, 실행 가능물(executable), 실행 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 컨트롤러 상에서 구동중인 애플리케이션 및 컨트롤러 모두가 구성요소일 수 있다. 하나 이상의 구성요소는 프로세스 및/또는 실행의 스레드 내에 존재할 수 있으며, 구성요소는 하나의 컴퓨터 상에서 로컬화될 수 있고, 둘 이상의 컴퓨터 사이에서 분산될 수도 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

111, 112: 복수의 연신 롤
113, 114: 복수의 교정 롤
115a: 후단 브라이들 롤
115b: 전단 브라이들 롤
120: 연산부
130: 제어부
200: 판재

Claims (10)

1. 이송하는 판재의 이송방향을 따라 상기 판재의 상면과 하면에 교대로 나란히 배열되어 상기 판재를 연신(stretch)시키는 복수의 연신 롤;
   상기 판재의 전단에서 회전하여 상기 판재를 이송시키는 전단 브라이들 롤;
   상기 판재의 후단에서 상기 전단 브라이들 롤의 회전력과 다른 회전력으로 회전하여 상기 판재를 이송시키는 후단 브라이들 롤;
   상기 판재의 굽힘(bending) 변형 곡률을 상기 복수의 연신 롤 별로 순차적으로 계산 조건에 부여하고, 상기 판재의 펴짐(unbending) 변형 곡률을 상기 복수의 연신 롤 별로 순차적으로 상기 계산 조건에서 제거하여 상기 판재의 응력-변형률을 계산하고, 상기 복수의 연신 롤 중 상단의 제1 롤의 높이와 상기 제1 롤에 인접한 하단의 제2 롤의 높이간의 차이인 인터메쉬(intermesh)를 상기 응력-변형률에 기초하여 연산하는 연산부; 및
   상기 인터메쉬에 따라 상기 복수의 연신 롤을 제어하는 제어부; 를 포함하는 판재 교정 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 판재의 정보는 상기 판재의 크기 정보, 상기 판재의 초기 형상 결함 정보, 상기 판재의 탄소성(elastic-plastic) 정보 및 상기 판재의 경화법칙(rule of hardening) 정보를 포함하는 판재 교정 장치.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 연산부는 상기 응력-변형률에 기초하여 상기 판재의 항복강도를 연산하고, 상기 항복강도에 기초하여 상기 인터메쉬를 연산하는 판재 교정 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 판재의 이송방향을 따라 상기 판재의 상면과 하면에 교대로 나란히 배열되어 상기 판재에 존재하는 만곡을 교정하는 복수의 교정 롤을 더 포함하는 판재 교정 장치.
   
6. 판재를 교정하기 위한 레벨러 설비 정보, 상기 판재의 정보 및 계산 조건을 입력받는 단계;
   상기 레벨러 설비 정보 및 상기 판재의 정보를 상기 계산 조건에 적용하여 상기 판재가 상기 레벨러를 통과할 때의 상기 판재의 변형 정보를 계산하는 단계;
   상기 판재의 변형 정보에 기초하여 상기 레벨러의 인터메쉬를 연산하는 단계; 를 포함하고,
   상기 변형 정보를 계산하는 단계는 상기 판재의 굽힘(bending) 변형 곡률을 상기 레벨러의 각 롤 별로 순차적으로 상기 계산 조건에 부여하고, 상기 판재의 펴짐(unbending) 변형 곡률을 상기 레벨러의 각 롤 별로 순차적으로 상기 계산 조건에서 제거하여 상기 판재의 응력-변형률을 계산하는 레벨러 교정조건 연산 방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 레벨러 설비 정보는 상기 레벨러의 롤 정보 및 상기 레벨러가 롤러 레벨러인지 텐션 레벨러인지 여부 정보를 포함하는 레벨러 교정조건 연산 방법.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 레벨러가 롤러 레벨러인 경우, 상기 변형 정보를 계산하는 단계는 상기 판재의 소성비를 상기 변형 정보로서 계산하고,
   상기 레벨러가 텐션 레벨러인 경우, 상기 변형 정보를 계산하는 단계는 상기 판재의 연신량을 상기 변형 정보로서 계산하는 레벨러 교정조건 연산 방법.
   
9. 삭제
10. 판재를 교정하기 위한 레벨러 설비 정보, 상기 판재의 정보 및 계산 조건을 입력받는 단계;
    상기 레벨러 설비 정보 및 상기 판재의 정보를 상기 계산 조건에 적용하여 상기 판재가 상기 레벨러를 통과할 때의 상기 판재의 변형 정보를 계산하는 단계;
    상기 판재의 변형 정보에 기초하여 상기 레벨러의 인터메쉬를 연산하는 단계; 를 포함하고,
    상기 변형 정보를 계산하는 단계가 수행된 후부터 상기 인터메쉬를 연산하는 단계가 수행되기 전까지 상기 판재의 변형 정보에 기초하여 상기 판재가 상기 레벨러를 통과한 후의 상기 판재의 항복강도를 계산하는 단계를 더 포함하고,
    상기 인터메쉬를 연산하는 단계는 상기 항복강도에 기초하여 상기 레벨러의 인터메쉬를 연산하고,
    상기 항복강도를 계산하는 단계는 상기 판재에 장력이 걸린 상태에서 상기 판재에 존재하는 만곡을 계산하고, 상기 레벨러가 상기 만곡을 교정한 후에 상기 장력이 제거된 상태에서의 상기 판재의 항복강도를 계산하는 레벨러 교정조건 연산 방법.

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