KR101834985B1 - 열연 압연기용 로드셀 테스트 장치 - Google Patents

Abstract

열연 압연기용 로드셀 테스트 장치가 개시되어 있다.
개시된 열연 압연기용 로드셀 테스트 장치는 로드셀이 안착되는 로드셀 안착부를 갖는 하부 프레임; 상기 하부 프레임의 상측에 배치되는 상부 프레임; 상기 하부 프레임과 상부 프레임이 소정 간격으로 이격되도록 결합하는 결합부재; 및 상기 하부 프레임의 로드셀과 상부 프레임의 사이에 설치되어, 상기 로드셀에 압하력을 가하는 압하 실린더;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열연 압연기용 로드셀 테스트 장치{Load cell test apparatus for hot rolling mills}

본 발명은 열연 압연기용 로드셀 테스트 장치에 관한 것이다.

특히, 로드셀을 취외한 상태에서 다양한 조건의 실제 상황을 구현하여 로드셀의 성능을 테스트 할 수 있는 열연 압연기용 로드셀 테스트 장치를 제공함에 있다.

도 1에서와 같이, 압연기에서는 상하로 각각 작업롤(1)과 백업롤(2)이 상호 다른 방향으로 회전을 하면서 압연소재를 압연하게 되며, 이때 통상적으로 압연소재(스트립:S)에 대한 압하력을 상부의 백업롤위에 위치한 압하력 검출기에서 검출하게 된다. 하부 작업롤 및 백업롤은 상하로 이동이 가능한데 압연소재의 특성과 작업하고자 하는 스트립(S)의 두께 등에 따라 유압실린더를 조정하여 이동하게 된다.

압연작업시 워크 사이드(WS:work side)와 드라이브 사이드(DS:drive side)의 압하력이 차이를 발생하게 되면 스트립(S)의 두께가 달라져서 일정한 방향으로 휘거나 두께 편차가 발생하는 등의 문제가 발생된다. 이 때문에, 압연기의 압연하중을 정확하게 측정하는 것은 강판의 두께제어, 강판의 사행제어, 강판의 통판성 진단 등에 활용되어 제품의 품질, 생산성, 설비 관리 등 여러 분야에 걸쳐 스트립(S)의 제품관리에 있어 중요한 요소가 된다.

한편, 압연기의 압연하중은 로드셀(10)에 의해 측정하고 있는데, 이 로드셀은 원형의 다이아프램 타입이며, 내부에 스트레인 게이지(strain gauge)가 삽입되어 물리적인 변형을 전기저항으로 변환하여 압연하중을 측정하게 된다.

도 2에서와 같이, 상기한 로드셀(L)은 압연기의 하부 밀 하우징(11)과 스크류 너트(12) 사이에 워크 사이드와 드라이브 사이드에 각각 설치되며, 드라이브 사이드를 기준으로 압연하중이 (+)인지 또는 (-)인지를 계측하면서 압연데이터로 활용되는데, 이러한 압연데이터는 최종 품질에 직결되는 요소이기 때문에 로드셀의 정도 관리는 매우 중요하다.

로드셀(L)의 정도(程度) 관리 항목은 다음과 같다.

1. 스트립이 없는 상태에서 압연기의 밀정수(압연기의 탄성 변형 특성을 나타내는 지수), 압연기의 히스테리시스(hysteresis) 측정 등으로 로드셀의 캘리브레이션(calibration) 및 경향을 관리.

2. 드라이브 사이드 및 워크 사이드간 roll force 편차 경향관리.

3. 로드셀의 브리지 저항 등 각종 전기신호가 기준치 이내인지 여부를 점검.

4. 로드셀 주요 부품의 외관 점점

위의 항목들에 의해 로드셀의 정도를 관리하고 있으나, 이 항목들은 로드셀이 설치된 상태에서 관리하는 항목이며, 로드셀이 취외된 상태에서 압연기의 물리적인 상황을 반영하여 테스트 할 수 있는 장비가 없는 실정이다.

또한, 로드셀의 캘리브레이션은 스트립이 없는 상태에서 실시하게 되는데, 이는 실제 압연 조건과 달라서 로드셀의 측정 신뢰도 확보에 어려움이 있다. 특히 패어 크로스(pair cross) 압연기의 경우, 로드셀 캘리브레이션 시 상,하부 워크롤이 수평으로 정렬된 상태에서 압하하며, 이때 로드셀에서 측정되는 롤포스(roll force)를 계측한다.

하지만, 실제 압연시에는 패어 크로스(pair cross) 압연기의 특성상 워크롤이 1.5°정도 크로스 된 상태에서 압하되므로 로드셀에 가해지는 압하력이 로드셀의 정중앙이 아닌 패어 크로스 각도만큼 틀어진 상태에서 계측하게 된다. 따라서, 패어 클로스 된 상태에서의 정 측정값과 로드셀 값을 검증하기 어려웠다.

또한, 실제 압연시에는 압연하중에 따라 압연기가 탄성변형되고, 워크롤 냉각수 등의 침투로 인하여 로드셀 라이너와의 접촉률이 현저히 저하되므로 정확한 압하값을 산출하기 어렵다.

또한, 로드셀은 고가의 제품으로 평균 10~20년 이상 사용되나, 국부 접촉 및 마모로 인해 롤포스의 계측정도가 저하되는 문제점이 있었다. 이에 로드셀의 부식면을 가공을 통해 재활용하여 구매비용을 절감할 수도 있으나, 재활용 가공 후 로드셀이 압연기에 설치되기 전에 롤포스 계측정도를 측정하고 신뢰성을 검증할 수 있는 장비가 전무하였다.

선행문헌 1 : 등록특허공보 제10-1350374호(등록일:2014년 1월 6일) 선행문헌 2 : 공개실용신안공보 제20-2013-0000584호(공개일:2013년 1월 23일)

본 발명의 목적은 로드셀을 취외한 상태에서 다양한 조건의 실제 상황을 구현하여 로드셀의 성능을 테스트 할 수 있는 열연 압연기용 로드셀 테스트 장치를 제공함에 있다.

본 발명은 상기한 목적에 따라, 로드셀이 안착되는 로드셀 안착부를 갖는 하부 프레임; 상기 하부 프레임의 상측에 배치되는 상부 프레임; 상기 하부 프레임과 상부 프레임이 소정 간격으로 이격되도록 결합하는 결합부재; 및 상기 하부 프레임의 로드셀과 상부 프레임의 사이에 설치되어, 상기 로드셀에 압하력을 가하는 압하 실린더;를 포함하는 열연 압연기용 로드셀 테스트 장치가 제공된다.

바람직하게, 상기 로드셀 안착부는 상기 하부 프레임 상에서 위치가 변위될 수 있다.

바람직하게, 상기 로드셀 안착부는 상기 하부 프레임 상의 너트블록에 나사 조립되는 위치조절볼트의 전후진 조작에 따라 위치가 변위될 수 있다.

바람직하게, 상기 압하 실린더와 로드셀 사이에 설치되어, 상기 압하실린더의 로드셀에 작용되는 압하면적을 조절하는 압하면적 조절링을 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 상부 프레임 및 하부 프레임의 가장자리를 따라 다수의 결합홈이 형성되고, 상기 결합부재의 상하부에는 상기 결합홈에 삽입되어 체결되는 체결부가 형성될 수 있다.

이상의 본 발명은 압연기의 실제 압하되는 상황을 반영하여 롤포스를 시뮬레이션 테스트를 할 수 있어서, 실제 상황별 정확한 테스트가 가능하다.

또한, 정확한 테스트 값의 도출이 가능하여 로드셀의 교환시기를 정확하게 예측할 수 있다.

또한, 로드셀의 부식된 면을 가공 한 후 압연기에 설치하기 전에 로드셀의 롤포스 계측정도를 정확히 측정할 수 있고, 이로 인해 정확한 영점 조절이 가능하므로 로드셀의 수명 및 신뢰도를 높일 수 있다.

도 1은 열연 압연기용 로드셀의 개략적인 설치상태도
도 2는 로드셀의 세부적인 설치상태도
도 3은 본 발명에 따른 열연 압연기용 로드셀 테스트 장치의 분해사시도
도 4는 도 3의 결합상태 사시도
도 5는 도 5의 정면도
도 6은 본 발명에 따른 압하면적 조절링의 예시도

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

그리고, 아래 실시예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

첨부된 도 3은 본 발명에 따른 열연 압연기용 로드셀 테스트 장치의 분해사시도이고, 도 4는 도 3의 결합상태 사시도이며, 도 5는 도 5의 정면도이다.

위의 도 3 내지 5를 참고하면, 본 발명에 따른 열연 압연기용 로드셀 테스트 장치는, 압연기로부터 취외된 로드셀의 성능을 정확하게 테스트 하기 위한 것으로, 하부 프레임(110), 상부 프레임(120), 결합부재(130) 및 압하 실린더(140)를 포함한다.

하부 프레임(120)은 테스트 대상물인 로드셀(L)을 안착시키기 위한 구조물로서, 판상으로 되며, 그 가장자리에는 다수의 결합홈(111)이 방사상으로 배치되게 형성되어 있다.

또한, 상기 하부 프레임(110)의 중심부위에는 상기 로드셀(L)을 안착하기 위한 안착부(112)가 구비되어 있다.

여기서, 상기 안착부(112)는 사각형의 안착판(112a) 상에 상기 로드셀(L)을 안착할 수 있은 안착홈(112b)을 형성하여, 이 안착홈(112b)에 상기 로드셀(L)이 안착되도록 하였다. 아울러, 상기 안착판(112a) 외곽의 사방에는 안착판(112a)의 위치를 변위시키기 위한 위치조절볼트(113a)가 설치될 수 있다.

부연하면, 상기 위치조절볼트(113a)는 안착판(112a) 외곽 사방에 배치되는 너트블록(113b)에 나사 조립되어 상기 안착판(112a)의 각 변에 밀착 되도록 설치된다. 이로부터, 어느 한 위치조절볼트(113a)를 전진시키고 대응하는 다른 위치조절볼트를 후진시키면 안착판(112a)은 후진된 위치조절볼트(113a) 쪽으로 위치가 변위되므로 안착판(112a)의 위치를 손쉽게 변위시킬 수 있게 된다.

이로써, 압하 실린더(140)에 대한 안착판(112a)의 위치를 편심되게 변위시킴에 따라 로드셀(L)을 국부적으로 압하할 수 있으므로, 마치 압연기의 패어 크로스 상태에서 압하하는 실제 상황이 반영된 테스트를 진행할 수 있게 된다.

상부 프레임(120)은 상기 하부 프레임(110)의 직상방에 배치되어 커버 역할을 하는 구조물로서, 판상으로 되며, 그 가장자리에는 다수의 결합홈(121)이 방사상으로 배치되게 형성되어 있다.

결합부재(130)는 상기 상부 프레임(120)과 하부 프레임(110)을 소정 간격을 두고 결합하기 위한 것으로, 봉상으로 되어 상부는 상부 프레임(120)의 결합홈(121)에 삽입되고 하부는 하부 프레임(110)의 결합홈(111)에 삽입되는 결합봉(131)과, 상기 결합봉(131)의 상,하부에 각각 구비되어 상기 상부 프레임(120)의 결합홈(121)과 하부 프레임의 결합홈(111)의 주변에 각각 체결되는 체결부(132)로 구성된다.

압하 실린더(140)는 상기 하부 프레임(110)의 안착부(112b)에 안착된 로드셀(L)과 상부 프레임(120) 사이에 설치되어, 상기 로드셀(L)에 압하력을 가하는 역할을 한다. 여기서, 압하 실린더(140)는 하이드로릭 실린더(hydraulic cylinder)가 제공될 수 있다.

이 압하 실린더(140)는 이에서 제공되는 압하력을 로드셀(L)에서 정확하게 측정되고 있는 지를 시험하기 위한 것이다. 즉, 압하 실린더(140)에서 제공되는 압하력은 이미 알고 있는 값이므로 이 값과 로드셀(L)에서의 측정값과 일치하면 로드셀(L)의 기능은 이상이 없는 것이고, 반대로 제공된 압하력과 로드셀()에서 측정값이 불일치하면 로드셀(L)의 기능에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 도 6에서와 같이, 상기 압하 실린더(140)와 로드셀(L) 사이에 설치되어, 상기 압하 실린더(140)의 로드셀(L)에 작용되는 압하면적을 조절하는 압하면적 조절링(150:150a,150b,150c)을 더 포함할 수 있다.

상기 압하면적 조절링(150)은 압하 실린더(140)에서 제공되는 압하력이 전면(全面)에 작용되지 않는 경우에 대해 시험하기 위한 것으로, 즉, 도 6의 여러 경우와 같이 압하면적 조절링(150)의 단면적을 로드셀(L)의 측정면의 면적보다 작게 형성하여, 로드셀(L)의 일부면에만 압하력이 작용될 때 로드셀(L)에서 측정되는 상태를 시험하기 위한 것이다.

이러한 본 발명은 취외된 로드셀(L)을 실제 상황과 동일한 환경하에서 테스트를 할 수 있어서 상황별 측정값을 정확히 산출할 수 있다. 특히, 위치조절볼트(113a)에 의해 로드셀(L)의 설치위치를 압하 실린더(140)와 편심되게 설치할 수 있어서 압연기의 페어 크로스 상태에서 압하하는 테스트가 가능하고, 압하면적 조절링(150)에 의해 로드셀(L)에 작용하는 압하면적의 조절이 가능하여, 로드셀에 일부에만 압하력이 작용될 때의 테스트도 가능하게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110 : 하부 프레임 111 : 결합홈
112 : 안착부 120 : 상부 프레임
121 : 결합홈 130 : 결합부재
131 : 결합봉 132 : 체결부
140 : 압하 실린더 150 : 압하면적 조절링
L : 로드셀

Claims (5)

1. 로드셀(L)이 안착되는 로드셀 안착부(112)를 갖는 하부 프레임(110);
   상기 하부 프레임의 상측에 배치되는 상부 프레임(120);
   상기 하부 프레임과 상부 프레임이 소정 간격으로 이격되도록 결합하는 결합부재(130); 및
   상기 하부 프레임의 로드셀과 상부 프레임의 사이에 설치되어, 상기 로드셀에 압하력을 가하는 압하 실린더(140);를 포함하고,
   상기 압하 실린더와 로드셀 사이에 설치되어, 상기 압하실린더의 로드셀에 작용되는 압하면적을 조절하는 압하면적 조절링(150)을 더 포함하고,
   상기 압하면적 조절링의 폭은 상기 로드셀의 폭에 비해 작고,
   상기 압하 실린더는 폭 방향(X축, Y축)에서 위치 고정되고,
   상기 압하 실린더는 높이 방향(Z축)에서 상기 로드셀에 압하력을 가하는 열연 압연기용 로드셀 테스트 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 로드셀 안착부(112)는 상기 하부 프레임(110) 상에서 위치변위가 가능한 열연 압연기용 로드셀 테스트 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 로드셀 안착부(112)는 상기 하부 프레임(110) 상의 너트블록(113b)에 나사 조립되는 위치조절볼트(113a)의 전후진 조작에 따라 위치가 변위되는 열연 압연기용 로드셀 테스트 장치.
   
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 상부 프레임(120) 및 하부 프레임(110)의 가장자리를 따라 다수의 결합홈(121, 111)이 형성되고, 상기 결합부재(130)의 상하부에는 상기 결합홈(121, 111)에 삽입되어 체결되는 체결부(132)가 형성된, 열연 압연기용 로드셀 테스트 장치.

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