KR101846514B1 - 롤 간 정렬 상태 측정장치 및 이를 이용한 측정방법 - Google Patents

롤 간 정렬 상태 측정장치 및 이를 이용한 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 롤 간 정렬 상태 측정장치 및 이를 이용한 측정방법에 관한 것이다.
상세하게는, 롤 간 정렬 상태 측정장치(1)에 있어서,
기준 롤(SR)의 외주연 일측에 안착되고, 기준 롤(SR)을 기준으로 정렬하고자 하는 측정 롤(MR)로 2[개] 이상의 레이저 신호(L)가 방출되도록 하는 기준경사센서(BS)가 포함된 제 1기준검출기(100);와 상기 기준 롤(SR)에 안착된 제 1기준검출기(100)로부터 방출되는 2[개] 이상의 레이저 신호(L)가 조사(照射)되도록 측정 롤(MR)의 외주연 일측에 안착되고, 조사(照射)된 레이저 신호(L)를 정보화하여 정렬검출제어부(300)로 전송하는 제 2측정검출기(200); 및 상기 제 2측정검출기(200)로부터 전송된 레이저 신호(L)에 대한 정보를 수신하여, 수신된 정보를 바탕으로 이미지 정보 및 거리 정보의 대응관계를 산출하고, 기준 롤(SR)에 대한 측정 롤(MR)의 정렬 상태를 확인/판단하는 정렬검출제어부(300);로 구성되되,
제 1기준검출기(100)는,
레이저 신호(L)가 방출되는 레이저발신부(110);와 상기 레이저발신부(110)로부터 방출된 레이저 신호(L)를 입력받아 일부는 직각으로 반사되도록 하고, 일부는 투과되도록 하여, 레이저 신호(L)를 스플리터반사레이저신호(L1)와, 직각반사경향레이저신호(L2)로 분할시키는 빔스플리터반사부(120);와 상기 빔스플리터반사부(120)와 일정거리 이격되어 위치하고, 빔스플리터반사부(120)로부터 투과된 레이저 신호(L), 즉, 직각반사경향레이저신호(L2)를 입력받아 직각으로 반사시키는 직각반사경부(130); 및 해수면을 기준으로 한 수평도의 절댓값을 측정하여 제 1기준검출기(100)가 안착된 기준 롤(SR)의 수평도를 확인할 수 있도록 하는, 제 1기준검출기(100)의 상면 일측에 형성된 기준경사센서(BS);로 구성되고,
제 2측정검출기(200)는,
제 1기준검출기(100)로부터 방출된 스플리터반사레이저신호(L1)가 조사(照射)되는, 일정면적의 제 1레이저타겟부(211)가 형성된 제 1레이저수신부(210);와 제 1기준검출기(100)로부터 방출된 직각반사경향레이저신호(L2)가 조사(照射)되는, 일정면적의 제 2레이저타겟부(221)가 형성된 제 2레이저수신부(220);와 상기 제 1레이저수신부(210)에 조사(照射)된 스플리터반사레이저신호(L1)를 이미지로 저장하는, CCD 영상센서(charge coupled device image sensor) 또는 CMOS 이미지센서(complementary metal oxide semiconductor image sensor) 중 어느 하나로 형성된 제 1레이저센서부(230);와 상기 제 2레이저수신부(220)에 조사(照射)된 직각반사경향레이저신호(L2)를 이미지로 저장하는, CCD 영상센서(charge coupled device image sensor) 또는 CMOS 이미지센서(complementary metal oxide semiconductor image sensor) 중 어느 하나로 형성된 제 2레이저센서부(240); 및 상기 제 1레이저센서부(230) 및 제 2레이저센서부(240)에 저장된 정보를 정렬검출제어부(300)로 전송하는 레이저신호송신부(250);로 구성되고,
정렬검출제어부(300)는,
제 2측정검출기(200)로부터 전송되는 레이저 신호(L)에 대한 정보를 수신하는 레이저신호수신부(310);와 상기 레이저신호수신부(310)에 수신된 정보를 바탕으로 이미지 정보 및 거리 정보의 대응관계를 산출하는 롤정렬상태산출부(320);로 구성되되,
정렬검출제어부(300)는 이미지 정보 및 거리 정보의 대응관계가 좌표로 변환되어 측정자가 가시적으로 롤의 정렬 상태를 인지할 수 있도록, 제 2측정검출기(200)에 장착되어 출력되거나, 통신 가능한 별도의 디스플레이부(D)를 포함한 출력장치(OU)로 출력되도록 하고,
또한, 이를 이용한 측정방법에 대해서는,
롤 간 정렬 상태 측정장치를 이용한 측정방법(2)에 있어서,
기준이 될 기준 롤(SR)에 제 1기준검출기(100)를 안착시키는 제 1기준검출기안착단계(S100);와 기준이 될 기준 롤(SR)에 안착된 제 1기준검출기(100)의 기준경사센서(BS)를 이용하여 기준 롤(SR)의 수평도를 측정하여 정렬하는 기준롤수평정렬단계(S200);와 기준 롤(SR)을 기준으로 정렬 상태를 측정하고자 하는 측정 롤(MR)에 제 2측정검출기(200)를 안착시키는 제 2측정검출기안착단계(S300);와 기준 롤(SR)에 안착된 제 1기준검출기(100)로부터 2[개]의 레이저 신호(L)가 방출되도록 하는 레이저방출단계(S400);와 제 1기준검출기(100)로부터 방출되는 레이저 신호(L)가 측정 롤(MR)에 안착된 제 2측정검출기(200)에 형성된 제 1레이저타겟부(211) 및 제 2레이저타겟부(221)의 일정범위 내에 조사(照射)되도록, 제 2측정검출기(200)의 위치를 조정하는 레이저조사단계(S500);와 기준 롤(SR)을 기준으로, 제 2측정검출기(200)가 안착된 측정 롤(MR)의 정렬 상태를 산출하는 측정롤정렬상태산출단계(S600);와 상기 측정롤정렬상태산출단계(S600)에서 산출된 값을 출력하는 측정롤정렬상태출력단계(S700); 및 상기 측정롤정렬상태출력단계(S700)로부터 출력된 측정 롤(MR)의 정렬 상태를 바탕으로 측정 롤(MR)을 정렬시키는 측정롤정렬단계(S800);로 구성되어,
다수 개의 롤이 연속성을 가지고 설치되어야 하는 공정 라인 형성 시, 롤의 정렬 상태, 즉, 기준 롤(SR)을 기준으로 한 측정 롤(MR)에 대한 평행도 및 수평도를 측정하여 롤의 정렬 상태가 우수한 공정 라인이 구축되도록 하는 것을 특징으로 한다.
그러므로, 본 발명은 구성이 간단하면서도 측정 정확도가 우수한 롤 간 정렬 상태 측정장치(1)를 제공함으로서, 롤의 정렬 상태를 용이하게 확인하고 정렬(교정)할 수 있게 하며, 측정자가 확인할 수 있도록 출력되는 롤 정렬 상태에 대한 정보가 직관적이므로 인지가 매우 용이하여, 작업의 정확성 및 작업시간을 단축시켜 작업의 효율성이 제고되는 이점이 있다.

Description

롤 간 정렬 상태 측정장치 및 이를 이용한 측정방법{Apparatus and method for measuring alignment state of the roll}
본 발명은 롤 간 정렬 상태 측정장치 및 이를 이용한 측정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 롤이 연속성을 가지고 설치되는 공정 라인 형성 시, 롤의 정렬 상태, 즉, 기준 롤을 기준으로 측정 롤에 대한 평행도 및 수평도를 용이하게 확인할 수 있도록 하여 측정 롤의 정렬 상태를 점검하거나, 정렬 상태에 따라 측정 롤을 교정할 수 있도록 정보를 제공함으로서, 구축되는 공정 라인의 정도(精度) 및 내구성을 향상시킴과 동시에, 공정 라인의 불규칙적인 정렬 상태로 인한 생산제품의 불량률을 제거하는 롤 간 정렬 상태 측정장치 및 이를 이용한 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로, 철강제품 또는 필름 등의 제조공정에 사용되는 각종 롤투롤(roll-to-roll processing, R2R) 장비, 압연기 등에는 필수적으로 롤(roll)이 사용되며, 이들 롤(roll)은 공장의 라인(line)별 입구에서 출구까지 연결되는 연속성을 갖기 때문에 설비의 정렬이 매우 중요하다.
필름이나 압연공장의 생산 라인에서의 롤(roll) 들은 스트립의 방향을 전환하거나, 장력을 걸어주는 역할을 한다.
따라서, 스트립이 진행되는 방향의 중심선을 기준으로 롤(roll) 들의 정렬 및 레벨이 정밀하게 이루어지지 않으면, 제품은 스트립이 진행되는 방향의 중심선을 기준으로 어느 한쪽으로 쏠리는 사행현상이 발생하게 되고, 이는 결국 제품의 주름발생, 파형, 겹침, 두께편차 등을 유발하고, 조업 중, 판이 파단되는 원인이 되어 생산을 중단하는 등 생산성을 저하시키는 문제를 발생시킨다.
이러한, 롤(roll) 들은 소모품으로, 일정기간 사용 시에는 수리 및 교환 등의 유지, 보수를 필요로 하며, 연속되는 라인 특성상 스트립의 진행을 최적으로 유지되도록 엄격한 기준에 따라 관리된다.
따라서, 롤(roll)의 정렬 상태, 즉, 평행도와 수평도를 측정하고 이를 보정할 수 있도록 하는 측정장비가 필요하다.
이에, 롤 간 정렬 상태 측정장치 및 이를 이용한 측정방법에 관한 선행기술로서, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 대한민국 등록특허공보 제10-1371945호의 "롤 평행도 측정 장치"(이하, "선행기술 1"이라 함.)는 레이저광을 발생시키고, 수신되는 레이저광을 감지하는 레이저 간섭계, 기준 롤 상에 마련되며, 레이저 간섭계로부터 발생되는 레이저광을 수신하여 제1 레이저광과 제2 레이저광으로 분할하고, 제1 레이저광을 레이저 간섭계로 회송하며, 제2 레이저광을 제1 레이저광의 직각 방향으로 송신하는 선형 광분할기, 기준 롤과 이웃하는 측정 롤 상에 마련되며, 제2 레이저광을 수신하여 선형 광분할기로 반사시키는 선형 광반사기, 선형 광분할기를 기준 롤 상에서 길이 방향으로 이송 가능하게 장착시키는 제1 이송 가이드 조립체 및 선형 광반사기를 측정 롤 상에서 길이 방향으로 이송 가능하게 장착시키되, 선형 광반사기를 선형 광분할기의 길이 방향 이송 위치와 동일한 길이 방향 위치로 이송시키는 제2 이송 가이드 조립체를 포함하고, 선형 광반사기로 반사된 제2 레이저광은 레이저 간섭계로 회송되며, 레이저 간섭계는 순차적으로 회송되는 제1 레이저광 및 제2 레이저광의 위상차의 변화량을 이용하여 기준 롤과 측정 롤의 평행도를 측정하는 것을 특징으로 하는 롤 평행도 측정 장치에 관한 것이다.
또 다른 선행기술로는, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 대한민국 등록특허공보 제10-1628955호의 "롤 자세정보검출장치 및 그 측정방법"(이하, "선행기술 2"라 함.)은 기준롤에 안착되며 거리 정보를 감지하기 위한 레이저 수, 발신부와 레이저 신호를 저장하는 센서부를 포함하는 고정지그와, 기준롤로부터 이격된 측정롤에 안착되어 레이저 신호를 반사부에서 직각으로 반사하여 레이저수신부에 전달하는 이동지그와, 레이저 수, 발신부를 제어하고 센서부에서 측정된 거리값을 전송받아 데이터를 수집하여 이미지 정보 및 거리 정보의 대응관계를 산출하여 상기 측정롤의 수평도 및 평행도를 판단하게 되는 제어부를 포함함으로서, 롤 설비의 설치 상태와 장소에 제약을 받지 않으면서 롤의 수평도 및 평행도를 최소한의 인원으로 용이하게 측정할 수 있도록 한 롤 자세정보검출장치 및 그 측정방법에 관한 것이다.
살펴본 바와 같이, 상기 선행기술 1 내지 선행기술 2는 레이저를 이용하여 기준 롤에 대한 측정 롤의 정렬 상태를 측정하는 측정장치에 대한 기술로 본 발명과 그 기술분야가 동일하다.
따라서, 포괄적인 개념에서의 발명이 해결하고자 하는 과제 및 효과에 있어서도 일부 유사하거나 동일할 수 있다.
그러나, 좀 더 구체적으로 접근해보면, 선행기술 1은 롤의 정렬 상태를 측정함에 있어 롤에 결합되는 선행기술 1의 구성요소가 복잡하고, 클램프를 이용하여 롤의 양 끝단에 체결되는 구성으로 롤의 정렬 상태를 정확하게 측정함에 있어 측정자마다 오차가 발생할 수 있는 요소가 상당하다.
더군다나, 선행기술 1은 기준 롤에 대한 측정 롤의 정렬 상태 중, 평행도에 대한 측정만이 가능한 장치로서 롤을 정렬함에 있어 평행도를 측정하면서, 수평도를 측정하기 위한 별도의 장치가 필요함과 동시에, 레이저 간섭계, 선형 광분할기, 선형 광반사기 간의 상호 잦은 레이저광의 송, 수신 단계로 인해, 오히려 작업시간의 장기화를 초래하고 정확성을 저하시키는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 측정 시마다 작동되는 제1, 2 이송 가이드 조립체는 빈번한 사용으로, 마모에 의한 측정 정밀도가 저하되는 문제점을 내포하고 있다.
아울러, 선행기술 2는 본 출원인의 기술로서, 특히, 본 발명과 대비하여 그 구성요소 및 측정방법에 있어 다수 동일할 수 있으나, 본 발명은 선행기술 2의 문제점을 해결한 기술로 선행기술 2와는 그 핵심적인 기술적 특징이 상이하다.
일례로, 고정지그에 형성된 레이저 발신부로부터 발신되는 레이저 신호가 이동지그에 형성된 반사부에서 직각으로 반사되어 다시 고정지그에 형성된 레이저 수신부로 회송되는 과정에 있어 레이저 발신부로부터 발신되는 레이저 신호가 반드시 제1반사경의 정확한 위치에 조사(照射)되어야 하므로, 기준 롤을 기준으로 일정거리 떨어진 측정 롤의 정렬 상태를 측정하기에는, 롤의 정렬 상태를 측정하기보다 레이저 신호가 제1반사경의 정확한 위치에 조사(照射)될 수 있도록 하는 위치 조정 작업이 어려워 측정시간이 오래 걸리며, 이는, 특히 숙련자 이외에는 취급을 용이하지 못하게 하는 문제점을 발생시킨다.
따라서, 선행기술 1 내지 선행기술 2는 상술한 바와 같이 본 발명과는 기술분야가 동일하지만, 본 발명이 해결하고자 하는 종래의 문제점 및 이를 해결하기 위한 기술적 특징을 발휘하는 발명의 핵심적인 구성, 이로 인해 해결되는 과제 및 발휘되는 효과가 상이하므로, 본 발명은 선행기술 1 내지 선행기술 2와 대비하여 기술적 차이가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1371945호 (2014.03.03.) 대한민국 등록특허공보 제10-1628955호 (2016.06.02.)
이에, 본 발명은 상기 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
롤이 연속성을 가지고 설치되는 공장 라인 구축 시, 롤의 정렬 상태를 용이하게 확인하여 기준 롤에 대한 측정 롤의 정렬 작업이 이루어질 수 있도록 하는 측정장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 숙련자 이외에도 롤의 정렬 상태를 용이하게 확인하고 롤을 정렬할 수 있도록 하는 측정장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
또한, 롤의 정렬 상태를 용이하게 확인할 수 있는 측정장치를 이용하여, 간단하게 기준 롤을 기준으로 한 측정 롤의 정렬 상태, 즉, 평행도 및 수평도를 측정하는 측정방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명은 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위해 안출된 것으로서,
롤 간 정렬 상태 측정장치 및 이를 이용한 측정방법에 있어서,
롤 간 정렬 상태 측정장치는,
기준 롤의 외주연 일측에 안착되고, 기준 롤을 기준으로 정렬하고자 하는 측정 롤로 2[개] 이상의 레이저 신호가 방출되도록 하는 기준경사센서가 포함된 제 1기준검출기;
상기 기준 롤에 안착된 제 1기준검출기로부터 방출되는 2[개] 이상의 레이저 신호가 조사(照射)되도록 측정 롤의 외주연 일측에 안착되고, 조사(照射)된 레이저 신호를 정보화하여 정렬검출제어부로 전송하는 제 2측정검출기;
상기 제 2측정검출기로부터 전송된 레이저 신호에 대한 정보를 수신하여, 수신된 정보를 바탕으로 이미지 정보 및 거리 정보의 대응관계를 산출하고, 기준 롤에 대한 측정 롤의 정렬 상태를 확인/판단하는 정렬검출제어부;로 구성되되,
제 1기준검출기는,
레이저 신호가 방출되는 레이저발신부;
상기 레이저발신부로부터 방출된 레이저 신호를 입력받아 일부는 직각으로 반사되도록 하고, 일부는 투과되도록 하여, 레이저 신호를 스플리터반사레이저신호와, 직각반사경향레이저신호로 분할시키는 빔스플리터반사부;
상기 빔스플리터반사부와 일정거리 이격되어 위치하고, 빔스플리터반사부로부터 투과된 레이저 신호, 즉, 직각반사경향레이저신호를 입력받아 직각으로 반사시키는 직각반사경부;
해수면을 기준으로 한 수평도의 절댓값을 측정하여 제 1기준검출기가 안착된 기준 롤의 수평도를 확인할 수 있도록 하는, 제 1기준검출기의 상면 일측에 형성된 기준경사센서;로 구성되고,
제 2측정검출기는,
제 1기준검출기로부터 방출된 스플리터반사레이저신호가 조사(照射)되는, 일정면적의 제 1레이저타겟부가 형성된 제 1레이저수신부;
제 1기준검출기로부터 방출된 직각반사경향레이저신호가 조사(照射)되는, 일정면적의 제 2레이저타겟부가 형성된 제 2레이저수신부;
상기 제 1레이저수신부에 조사(照射)된 스플리터반사레이저신호를 이미지로 저장하는, CCD 영상센서(charge coupled device image sensor) 또는 CMOS 이미지센서(complementary metal oxide semiconductor image sensor) 중 어느 하나로 형성된 제 1레이저센서부;
상기 제 2레이저수신부에 조사(照射)된 직각반사경향레이저신호를 이미지로 저장하는, CCD 영상센서(charge coupled device image sensor) 또는 CMOS 이미지센서(complementary metal oxide semiconductor image sensor) 중 어느 하나로 형성된 제 2레이저센서부;
상기 제 1레이저센서부 및 제 2레이저센서부에 저장된 정보를 정렬검출제어부로 전송하는 레이저신호송신부;로 구성되고,
정렬검출제어부는,
제 2측정검출기로부터 전송되는 레이저 신호에 대한 정보를 수신하는 레이저신호수신부;
상기 레이저신호수신부에 수신된 정보를 바탕으로 이미지 정보 및 거리 정보의 대응관계를 산출하는 롤정렬상태산출부;로 구성되되,
정렬검출제어부는 이미지 정보 및 거리 정보의 대응관계가 좌표로 변환되어 측정자가 가시적으로 롤의 정렬 상태를 인지할 수 있도록, 제 2측정검출기에 장착되어 출력되거나, 통신 가능한 별도의 디스플레이부를 포함한 출력장치로 출력되도록 함으로서,
다수 개의 롤이 연속성을 가지고 설치되어야 하는 공정 라인 형성 시, 롤의 정렬 상태, 즉, 기준 롤을 기준으로 한 측정 롤에 대한 평행도 및 수평도를 측정하여 롤의 정렬 상태가 우수한 공정 라인이 구축되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이때, 제 1기준검출기와 제 2측정검출기의 하면은 일정범위의 사잇각으로 이루어진 "∧"형상으로 형성되되,
"∧"형상에 생성되는 사잇각의 범위는,
140[°] 내지 160[°] 이내로 형성되도록 하여, 각각 안착되는 기준 롤 및 측정 롤의 외주연과의 밀착력 및 고정력이 향상되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 롤 간 정렬 상태 측정장치를 이용한 측정방법에 있어서는,
기준이 될 기준 롤에 제 1기준검출기를 안착시키는 제 1기준검출기안착단계;
기준이 될 기준 롤에 안착된 제 1기준검출기의 기준경사센서를 이용하여 기준 롤의 수평도를 측정하여 정렬하는 기준롤수평정렬단계;
기준 롤을 기준으로 정렬 상태를 측정하고자 하는 측정 롤에 제 2측정검출기를 안착시키는 제 2측정검출기안착단계;
기준 롤에 안착된 제 1기준검출기로부터 2[개]의 레이저 신호가 방출되도록 하는 레이저방출단계;
제 1기준검출기로부터 방출되는 레이저 신호가 측정 롤에 안착된 제 2측정검출기에 형성된 제 1레이저타겟부 및 제 2레이저타겟부의 일정범위 내에 조사(照射)되도록, 제 2측정검출기의 위치를 조정하는 레이저조사단계;
기준 롤을 기준으로, 제 2측정검출기가 안착된 측정 롤의 정렬 상태를 산출하는 측정롤정렬상태산출단계;
상기 측정롤정렬상태산출단계에서 산출된 값을 출력하는 측정롤정렬상태출력단계;
상기 측정롤정렬상태출력단계로부터 출력된 측정 롤의 정렬 상태를 바탕으로 측정 롤을 정렬시키는 측정롤정렬단계;로 구성되고,
측정롤정렬상태산출단계는 좀 더 구체적으로,
제 1레이저센서부 및 제 2레이저센서부에 저장된 이미지 정보를 획득하여 가로와 세로 격자의 픽셀 크기와 실제 거리의 비율을 계산하여 픽셀당 분해능을 설정하는 캘리브레이션단계;
상기 캘리브레이션단계에서 설정된 기준 롤에 대한 좌표값을 레퍼런스로 등록하는 레퍼런스등록단계;
상기 레퍼런스등록단계에서 등록된 레퍼런스에 대한 스플리터반사레이저신호 및 직각반사경향레이저신호의 각각의 좌표값으로, 기준 롤을 기준으로 한 측정 롤의 정렬 상태를 연산하는 정렬상태좌표연산단계;
상기 레퍼런스등록단계에서 등록된 기준 롤에 대한 좌표값을 기준으로 측정 롤의 정렬 상태, 즉, 정렬상태좌표연산단계에서 연산된 측정 롤의 평행도 및 수평도에 대한 측정값과 보정값을 실시간으로 출력하며, 이를 저장하는 측정보정값저장단계;로 구성되어,
제 1레이저센서부 및 제 2레이저센서부에서 촬영된 이미지 정보를 이용하여 격자형 좌표 타겟 위치로 연산함으로서,
기준 롤을 기준으로 한 측정 롤에 대한 정렬 상태, 즉 평행도 및 수평도가 좌표로 변환되게 하여, 롤의 정렬 상태를 매우 용이하게 직관적으로 확인할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
한편, 이에 앞서 본 명세서는 특허등록청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이상의 구성 및 작용에서 상기 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면,
롤이 연속성을 가지고 설치되는 공장 라인 구축 시, 롤의 정렬 상태를 용이하게 확인하여 기준 롤에 대한 측정 롤의 정렬 작업이 정확하면서도 빠르게 이루어지도록 한다.
또한, 제 1기준검출기로부터 측정 롤에 안착된 제 2측정검출기로, 2[개] 이상의 기준이 될 레이저신호가 방출되므로, 측정 롤의 정렬 상태를 정확하게 측정, 판단할 수 있다.
또한, 일정범위로 형성된 제 1레이저타겟부 및 제 2레이저타겟부가 비교적 넓은 면적으로 형성되어 숙련자 이외에도 롤의 정렬 상태가 용이하게 확인되도록 할 수 있다.
또한, 롤의 정렬 상태가 측정자가 직관적으로 인지하기 매우 용이한 좌표로 변환되어 출력되므로, 매우 용이하게 롤의 정렬 상태를 확인하고 정렬할 수 있다.
그러므로, 롤 정렬 상태를 확인하고 정렬하기까지의 작업시간이 단축된다.
또한, 일정범위로 형성된 제 1레이저타겟부 및 제 2레이저타겟부가 비교적 넓은 면적으로 형성되어 있어 기준 롤과 측정 롤과의 거리에 관계없이 쉽게 기준 롤을 기준으로 한 측정 롤에 대한 정렬 상태를 확인할 수 있다.
또한, 제 1기준검출기 및 제 2측정검출기를 이용하여 간단하게 기준 롤을 기준으로 한 측정 롤의 정렬 상태, 즉, 평행도 및 수평도를 측정하는 측정방법으로 롤의 정렬 상태가 우수한 롤 공정 라인을 구축할 수 있다.
이로 인해, 롤 공정 라인의 정도(精度) 및 내구성을 향상시킴과 동시에, 불규칙적인 롤의 정렬 상태로 인한 생산제품의 불량률을 제거할 수 있다.
또한, 구성이 간단하므로, 롤의 해체 없이도 롤 공정 라인의 정렬 상태를 확인할 수 있으며, 측정 장소에 대한 공간의 제약이 없어 공간활용성이 우수하다.
또한, 기준 롤 및 측정 롤에 대한 데이터 수집이 표준화되고, 작업 절차가 간소해지며, 측정자 개인의 분석 능력에 관계없이 정렬검출제어부에 의해 객관적인 분석이 수행됨으로서 정렬 작업에 대한 신뢰성이 향상되는 매우 효과적인 발명이라 하겠다.
도 1은 본 발명인 롤 간 정렬 상태 측정장치에 대한 구성도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명인 롤 간 정렬 상태 측정장치에 대한 개략도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명인 롤 간 정렬 상태 측정장치에 대한 상태 사시도를 간략하게 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명인 롤 간 정렬 상태 측정장치가 현장에 적용된 실시 예를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명인 롤 간 정렬 상태 측정장치의 작동 실시 예를 평면도로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명인 롤 간 정렬 상태 측정장치를 이용한 측정방법에 대한 블럭도를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명인 롤 간 정렬 상태 측정장치의 구성요소 중 빔스플리터반사부에 대한 참고사항을 개략도로 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명인 롤 간 정렬 상태 측정장치 및 이를 이용한 측정방법에 대한 선행기술의 대표도를 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 롤 간 정렬 상태 측정장치 및 이를 이용한 측정방법에 대한 기능, 구성 및 작용을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명인 롤 간 정렬 상태 측정장치에 대한 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명인 롤 간 정렬 상태 측정장치에 대한 개략도를, 도 3은 본 발명인 롤 간 정렬 상태 측정장치에 대한 상태 사시도를 간략하게 나타낸 것이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은,
롤 간 정렬 상태 측정장치(1)에 있어서,
기준 롤(SR)의 외주연 일측에 안착되고, 기준 롤(SR)을 기준으로 정렬하고자 하는 측정 롤(MR)로 2[개] 이상의 레이저 신호(L)가 방출되도록 하는 기준경사센서(BS)가 포함된 제 1기준검출기(100);
상기 기준 롤(SR)에 안착된 제 1기준검출기(100)로부터 방출되는 2[개] 이상의 레이저 신호(L)가 조사(照射)되도록 측정 롤(MR)의 외주연 일측에 안착되고, 조사(照射)된 레이저 신호(L)를 정보화하여 정렬검출제어부(300)로 전송하는 제 2측정검출기(200);
상기 제 2측정검출기(200)로부터 전송된 레이저 신호(L)에 대한 정보를 수신하여, 수신된 정보를 바탕으로 이미지 정보 및 거리 정보의 대응관계를 산출하고, 기준 롤(SR)에 대한 측정 롤(MR)의 정렬 상태를 확인/판단하는 정렬검출제어부(300);로 구성되되,
제 1기준검출기(100)는,
레이저 신호(L)가 방출되는 레이저발신부(110);
상기 레이저발신부(110)로부터 방출된 레이저 신호(L)를 입력받아 일부는 직각으로 반사되도록 하고, 일부는 투과되도록 하여, 레이저 신호(L)를 스플리터반사레이저신호(L1)와, 직각반사경향레이저신호(L2)로 분할시키는 빔스플리터반사부(120);
상기 빔스플리터반사부(120)와 일정거리 이격되어 위치하고, 빔스플리터반사부(120)로부터 투과된 레이저 신호(L), 즉, 직각반사경향레이저신호(L2)를 입력받아 직각으로 반사시키는 직각반사경부(130);
해수면을 기준으로 한 수평도의 절댓값을 측정하여 제 1기준검출기(100)가 안착된 기준 롤(SR)의 수평도를 확인할 수 있도록 하는, 제 1기준검출기(100)의 상면 일측에 형성된 기준경사센서(BS);로 구성되고,
제 2측정검출기(200)는,
제 1기준검출기(100)로부터 방출된 스플리터반사레이저신호(L1)가 조사(照射)되는, 일정면적의 제 1레이저타겟부(211)가 형성된 제 1레이저수신부(210);
제 1기준검출기(100)로부터 방출된 직각반사경향레이저신호(L2)가 조사(照射)되는, 일정면적의 제 2레이저타겟부(221)가 형성된 제 2레이저수신부(220);
상기 제 1레이저수신부(210)에 조사(照射)된 스플리터반사레이저신호(L1)를 이미지로 저장하는, CCD 영상센서(charge coupled device image sensor) 또는 CMOS 이미지센서(complementary metal oxide semiconductor image sensor) 중 어느 하나로 형성된 제 1레이저센서부(230);
상기 제 2레이저수신부(220)에 조사(照射)된 직각반사경향레이저신호(L2)를 이미지로 저장하는, CCD 영상센서(charge coupled device image sensor) 또는 CMOS 이미지센서(complementary metal oxide semiconductor image sensor) 중 어느 하나로 형성된 제 2레이저센서부(240);
상기 제 1레이저센서부(230) 및 제 2레이저센서부(240)에 저장된 정보를 정렬검출제어부(300)로 전송하는 레이저신호송신부(250);로 구성되고,
정렬검출제어부(300)는,
제 2측정검출기(200)로부터 전송되는 레이저 신호(L)에 대한 정보를 수신하는 레이저신호수신부(310);
상기 레이저신호수신부(310)에 수신된 정보를 바탕으로 이미지 정보 및 거리 정보의 대응관계를 산출하는 롤정렬상태산출부(320);로 구성되되,
정렬검출제어부(300)는 이미지 정보 및 거리 정보의 대응관계가 좌표로 변환되어 측정자가 가시적으로 롤의 정렬 상태를 인지할 수 있도록, 제 2측정검출기(200)에 장착되어 출력되거나, 통신 가능한 별도의 디스플레이부(D)를 포함한 출력장치(OU)로 출력되도록 함으로서,
다수 개의 롤이 연속성을 가지고 설치되어야 하는 공정 라인 형성 시, 롤의 정렬 상태, 즉, 기준 롤(SR)을 기준으로 한 측정 롤(MR)에 대한 평행도 및 수평도를 측정하여 롤의 정렬 상태가 우수한 공정 라인이 구축되도록 하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 정렬하고자 하는 롤 공정 라인에 제 1기준검출기(100)와 제 2측정검출기(200), 제 1기준검출기(100)와 제 2측정검출기(200)로 인해 생성된 정보를 분석하는 정렬검출제어부(300)를 통해 롤의 정렬 상태(평행도, 수평도)를 확인하고, 이를 토대로 측정 롤(MR)이 기준 롤(SR)과 동일한 정렬 상태(평행도, 수평도)로 이루어질 수 있도록, 측정자에게 측정 롤(MR)의 정렬 상태(평행도, 수평도)에 대한 정보를 제공하는 측정장치이다.
좀 더 구체적으로 설명하면,
상술한 바와 같이, 기준 롤(SR)에 안착되는 제 1기준검출기(100)는, 측정자의 조작에 의해 하나의 레이저 신호(L)가 방출되는 레이저발신부(110)와, 레이저발신부(110)로부터 방출된 레이저 신호(L)가 입력되는 빔스플리터반사부(120) 및 직각반사경부(130), 기준 롤(SR)의 수평도를 확인할 수 있는 기준경사센서(BS)로 구성된다.
이때, 제 1기준검출기(100) 내에 형성되는 빔스플리터반사부(120)와 직각반사경부(130)는, 일정거리 이격되어 위치하되, 레이저발신부(110)로부터 방출되는 레이저 신호(L)가 빔스플리터반사부(120)에 입력되는 위치와, 빔스플리터반사부(120)를 통과하여 직각반사경부(130)에 입력되는 위치가 반드시 동일하도록 구성되어야 한다.
이로 인해, 레이저발신부(110)로부터 방출된 하나의 레이저 신호(L)는, 레이저발신부(110)와 일정거리 이격되어 있는 빔스플리터반사부(120)로 입력되어, 빔스플리터반사부(120) 특성을 이용, 직각으로 반사되어 외부로 레이저 신호(L)가 하나 방출되고(◀ 스플리터반사레이저신호, L1), 또 다른 하나는 빔스플리터반사부(120)를 투과하여 빔스플리터반사부(120)와 일정거리 이격되어 있는 직각반사경부(130)로 입력되어, 직각반사경부(130)로 인해 빔스플리터반사부(120)로부터 투과된 레이저 신호(L)가 직각으로 반사되어 외부로 또 다른 하나의 레이저 신호(L)가 방출된다(◀ 직각반사경향레이저신호, L2).
이처럼, 항상 제 1기준검출기(100)로부터는, 동일 평면상에 위치하는 2[개]의 평행한 레이저 신호(L), 즉, 스플리터반사레이저신호(L1)와 직각반사경향레이저신호(L2)가 반드시 방출되며, 방출되는 2[개]의 레이저 신호(L)가 정렬하고자 하는 측정 롤(MR)에 안착시킨 제 2측정검출기(200)의 제 1레이저타겟부(211) 및 제 2레이저타겟부(221)의 일정범위 내로 각각 조사(照射)되도록 함으로서, 측정 롤(MR)에 대한 정렬 상태(평행도, 수평도)가 확인될 수 있도록 한다.
즉, 예를 들어, 제 1기준검출기(100) 내에 빔스플리터반사부(120)와 직각반사경부(130)가 200[mm]로 이격되어 형성될 경우에는, 빔스플리터반사부(120)에 의해 반사되어 외부로 방출되는 스플리터반사레이저신호(L1)와, 직각반사경부(130)에 의해 반사되어 외부로 방출되는 직각반사경향레이저신호(L2)의 이격 거리 또한 200[mm]로 동일하게, 평행하게 방출되어야 한다.
한편, 제 1기준검출기(100)로부터 방출된 2[개]의 레이저 신호(L)가 조사(照射)되는 제 2측정검출기(200)는,
상술한 바와 같이, 스플리터반사레이저신호(L1)가 조사(照射)되는 제 1레이저타겟부(211)가 형성된 제 1레이저수신부(210)와, 직각반사경향레이저신호(L2)가 조사(照射)되는 제 2레이저타겟부(221)가 형성된 제 1레이저수신부(210), 각각 조사(照射)된 레이저 신호(L)를 이미지로 저장하는 제 1레이저센서부(230) 및 제 2레이저센서부(240), 이미지로 저장된 레이저 신호(L)에 대한 정보를 정렬검출제어부(300)로 전송하는 레이저신호송신부(250)로 구성되어, 기준 롤(SR)을 기준으로 한 측정 롤(MR)의 정렬 상태(평행도, 수평도)를 산출할 수 있도록 레이저 신호(L)에 대한 정보를 수집하고 전송한다.
한편, 제 1기준검출기(100) 및 제 2측정검출기(200)와의 유기적인 결합관계로 인해 생성된 레이저 신호(L)에 대한 정보를 전송받아, 제 1기준검출기(100)가 안착된 기준 롤(SR)을 기준으로 제 2측정검출기(200)가 안착된 측정 롤(MR)의 정렬 상태(평행도, 수평도)를 산출하고 출력시키는 정렬검출제어부(300)는,
상술한 바와 같이, 제 1기준검출기(100) 및 제 2측정검출기(200)와의 유기적인 결합관계로 인해 생성된 레이저 신호(L)에 대한 정보를 전송받는 레이저신호수신부(310)와, 이를 분석하여 정렬 상태(평행도, 수평도)를 산출하는 롤정렬상태산출부(320)로 구성되는데,
예를 들어, 스플리터반사레이저신호(L1)의 정보를 (XL1,YL1)으로,
직각반사경향레이저신호(L2)의 정보를 (XL2,YL2)로 좌표화하고, 이를 롤정렬상태산출부(320)에서 이미지 정보 및 거리 정보의 대응관계를 바탕으로 산출함으로서, 기준 롤(SR)에 대한 측정 롤(MR)의 정렬 상태(평행도, 수평도)를 측정자가 즉시 인지할 수 있도록 (X0, Y0)의 좌표값으로 디스플레이부(D)에 출력시킨다.
이때, X0는 기준 롤(SR)에 대한 측정 롤(MR)의 평행도를, Y0는 기준 롤(SR)에 대한 측정 롤(MR)의 수평도를 나타낸다.
즉, (X0, Y0)는 (XL1,YL1)과 (XL2,YL2)와의 관계를 연산하여 산출되는 좌표값이다.
한편, 제 1기준검출기(100)와 제 2측정검출기(200)는 각각 기준 롤(SR) 및 측정 롤(MR)과의 결합성을 위해, 하면은 일정범위의 사잇각(θ)으로 이루어진 "∧"형상으로 형성되도록 하며, 사잇각(θ)의 범위는 140[°] 내지 160[°] 이내로 형성되도록 하여, 각각 안착되는 기준 롤(SR) 및 측정 롤(MR)의 외주연과의 밀착력 및 고정력이 향상되도록 한다.
이와 같이, 본 발명의 롤 간 정렬 상태 측정장치(1)는 그 구성이 간단하면서도 롤의 정렬 상태(평행도, 수평도)를 정확하고 빠르게 측정할 수 있어, 숙련자 이외에도 용이하게 취급될 수 있도록 한다.
이러한 효과는 현장의 작업 안전성과, 효율성 및 효용성을 제고하며, 나아가 이로 인해 생산제품의 불량률을 저하시키고, 롤 공정 라인의 내구성을 제고한다.
한편, 롤 간 정렬 상태 측정장치(1)를 이용하여 롤의 정렬 상태(평행도, 수평도)를 측정하는 방법은 도 6에 도시된 바와 같이,
롤 간 정렬 상태 측정장치를 이용한 측정방법(2)에 있어서,
기준이 될 기준 롤(SR)에 제 1기준검출기(100)를 안착시키는 제 1기준검출기안착단계(S100);
기준이 될 기준 롤(SR)에 안착된 제 1기준검출기(100)의 기준경사센서(BS)를 이용하여 기준 롤(SR)의 수평도를 측정하여 정렬하는 기준롤수평정렬단계(S200);
기준 롤(SR)을 기준으로 정렬 상태를 측정하고자 하는 측정 롤(MR)에 제 2측정검출기(200)를 안착시키는 제 2측정검출기안착단계(S300);
기준 롤(SR)에 안착된 제 1기준검출기(100)로부터 2[개]의 레이저 신호(L)가 방출되도록 하는 레이저방출단계(S400);
제 1기준검출기(100)로부터 방출되는 레이저 신호(L)가 측정 롤(MR)에 안착된 제 2측정검출기(200)에 형성된 제 1레이저타겟부(211) 및 제 2레이저타겟부(221)의 일정범위 내에 조사(照射)되도록, 제 2측정검출기(200)의 위치를 조정하는 레이저조사단계(S500);
기준 롤(SR)을 기준으로, 제 2측정검출기(200)가 안착된 측정 롤(MR)의 정렬 상태를 산출하는 측정롤정렬상태산출단계(S600);
상기 측정롤정렬상태산출단계(S600)에서 산출된 값을 출력하는 측정롤정렬상태출력단계(S700);
상기 측정롤정렬상태출력단계(S700)로부터 출력된 측정 롤(MR)의 정렬 상태를 바탕으로 측정 롤(MR)을 정렬시키는 측정롤정렬단계(S800);로 구성된다.
이때, 레이저방출단계(S400)는,
레이저발신부(110)로부터 하나의 레이저 신호(L)를 방출시키는 단일레이저신호방출단계(S410);와,
상기 단일레이저신호방출단계(S410)의 하나의 레이저 신호(L)가 2[개]로 분할되는 레이저신호분할단계(S420);로 구성되어, 하나의 레이저 신호(L)가 빔스플리터반사부(120) 및 직각반사경부(130)에 의해 스플리터반사레이저신호(L1)와, 직각반사경향레이저신호(L2)로 분할되어 외부로 방출되도록 한다.
또한, 측정롤정렬상태산출단계(S600)는,
제 1레이저센서부(230) 및 제 2레이저센서부(240)에 저장된 이미지 정보를 획득하여 가로와 세로 격자의 픽셀 크기와 실제 거리의 비율을 계산하여 픽셀당 분해능을 설정하는 캘리브레이션단계(S610);
상기 캘리브레이션단계(S610)에서 설정된 기준 롤(SR)에 대한 좌표값을 레퍼런스로 등록하는 레퍼런스등록단계(S620);
상기 레퍼런스등록단계(S620)에서 등록된 레퍼런스에 대한 스플리터반사레이저신호(L1) 및 직각반사경향레이저신호(L2)의 각각의 좌표값으로, 기준 롤(SR)을 기준으로 한 측정 롤(MR)의 정렬 상태를 연산하는 정렬상태좌표연산단계(S630);
상기 레퍼런스등록단계(S620)에서 등록된 기준 롤(SR)에 대한 좌표값을 기준으로 측정 롤(MR)의 정렬 상태, 즉, 정렬상태좌표연산단계(S630)에서 연산된 측정 롤(MR)의 평행도 및 수평도에 대한 측정값과 보정값을 실시간으로 출력하며, 이를 저장하는 측정보정값저장단계(S640);로 구성되어,
제 1레이저센서부(230) 및 제 2레이저센서부(240)에서 촬영된 이미지 정보를 이용하여 격자형 좌표 타겟 위치로 연산함으로서,
기준 롤(SR)을 기준으로 한 측정 롤(MR)에 대한 정렬 상태, 즉 평행도 및 수평도가 좌표로 변환되게 하여, 롤의 정렬 상태를 매우 용이하게 직관적으로 확인할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
즉, 기준 롤(SR)에 제 1기준검출기(100)를 안착시키고, 측정 롤(MR)에 제 2측정검출기(200)를 안착시켜, 제 1기준검출기(100)로부터 방출되는 2[개]의 레이저 신호(L)를 통해 기준 롤(SR)을 기준으로 한 측정 롤(MR)의 정렬 상태(평행도, 수평도)를 정렬검출제어부(300)의 디스플레이부(D)로 출력하여 측정자가 확인하고, 이에 따라 측정 롤(MR)을 교정할 수 있도록 하는 측정방법을 나타낸 것이다.
이때, 측정롤정렬상태산출단계(S600)에서는 상술한 바와 같이, 캘리브레이션단계(S610)와, 레퍼런스등록단계(S620), 정렬상태좌표연산단계(S630) 및 측정보정값저장단계(S640)로 구성되는데,
캘리브레이션단계(S610)는, 제 1레이저센서부(230) 및 제 2레이저센서부(240)에 생성된 이미지 정보를 획득하고, 가로와 세로 격자의 픽셀의 크기와 실제 거리의 비율을 계산하여 픽셀당 분해능 즉, 격자 크기가 설정된 캘리브레이션을 생성시키고,
레퍼런스등록단계(S620)는, 제 1레이저센서부(230) 및 제 2레이저센서부(240)에 생성된 이미지 정보를 확인하고, 이에 대한 기준 롤(SR)의 좌표값을 레퍼런스로서 등록하며,
정렬상태좌표연산단계(S630)는, 등록된 레퍼런스의 좌표값에 대한 각각의 스플리터반사레이저신호(L1) 및 직각반사경향레이저신호(L2)의 좌표값의 관계를 연산하여 상기 캘리브레이션단계(S610)에서 설정된 캘리브레이션 타겟에 기준 롤(SR)을 기준으로 한 측정 롤(MR)의 정렬 상태(평행도, 수평도)가 표시되도록 하고,
측정보정값저장단계(S640)는, 상기 정렬상태좌표연산단계(S630)로 인해 표시되는 기준 롤(SR)을 기준으로 한 측정 롤(MR)에 대한 정렬 상태(평행도, 수평도)의 편차를 확인하여, 측정 롤(MR)이 기준 롤(SR)의 정렬 상태(평행도, 수평도) 값에 부합되도록 교정할 때, 이에 대한 측정값 및 보정값 실시간으로 출력하며 저장한다.
참고하여, 빔스플리터반사부(120)는,
도면에 도시는 되지 않았지만,
2[개]의 직각 프리즘이 결합되어 입방체(큐브) 형상으로 이루어진 큐브빔스플리터(CB) 또는 플레이트 형상으로 이루어진 플레이트빔스플리터(PB)로 구성될 수 있으며,
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이 빔스플리터반사부(120)가 플레이트빔스플리터(PB)로 구성될 시에는,
플레이트빔스플리터(PB)에 입력되는 레이저 신호(L)와, 플레이트빔스플리터(PB)의 경사진 각도가 45[°]의 경우, 또한, 1.5의 굴절률을 가진 플레이트빔스플리터(PB)인 것을 가정하여, 플레이트빔스플리터(PB)의 두께(t)에 따라 레이저 신호(L)가 투과되는 위치가 달라지므로, 하기의 [계산식 1]을 참고하여 직각반사경부(130)의 형성 위치가 조정되어 구성될 수 있다.
[계산식 1]
d = 0.329t
또한, 본 발명에서 롤의 정렬 상태(평행도, 수평도)를 확인할 수 있는 디스플레이부(D)가 형성된 별도의 출력장치(OU)라 함은, 본 발명의 정렬검출제어부(300)의 기능이 탑재된 개인용 단말기, 컴퓨터, 태블릿PC 등의 전자기기일 수 있으며,
또한, 도면에 도시는 되지 않았지만 제 1기준검출기(100)와 제 2측정검출기(200)의 하면 내부에 자성체가 형성되도록 함으로서 기준 롤(SR) 및 측정 롤(MR)로부터 탈착이 용이하도록 구성될 수 있다.
한편, 도 5는 롤 간 정렬 상태 측정장치의 작동 실시 예를 평면도로 나타낸 것으로, (a)는 기준 롤(SR)을 기준으로 한 측정 롤(MR)의 정렬 상태(평행도, 수평도)가 교정되어 기준 롤(SR)과의 정렬 상태(평행도, 수평도)가 동일한 것을 도시한 것이며, (b)는 기준 롤(SR)을 기준으로 한 측정 롤(MR)의 정렬 상태(평행도, 수평도)가 동일하지 않아 측정자로부터의 교정이 필요한 상태를 예로 도시한 것이다.
이상에서와 같이, 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
따라서, 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있으므로, 본 발명의 실시 예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 아니되며 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
본 발명은 롤 간 정렬 상태 측정장치 및 이를 이용한 측정방법에 관한 것으로서, 이를 제작하는 제작업 및 판매업, 본 발명이 적용될 수 있는 롤 공정 라인이 설치되어야 하는 각종산업, 예를 들어, 필름, 박막, 종이, 수지, 직물의 제조 및 생산에 관여된 산업 등 롤이 이용되는 다양한 산업분야 증진에 기여하는 데에 적용할 수 있다.
1: 롤 간 정렬 상태 측정장치
2: 롤 간 정렬 상태 측정장치를 이용한 측정방법
100: 제 1기준검출기 110: 레이저발신부
120: 빔스플리터반사부 130: 직각반사경부
200: 제 2측정검출기 210: 제 1레이저수신부
211: 제 1레이저타겟부 220: 제 2레이저수신부
221: 제 2레이저타겟부 230: 제 1레이저센서부
240: 제 2레이저센서부 250: 레이저신호송신부
300: 정렬검출제어부 310: 레이저신호수신부
320: 롤정렬상태산출부
S100: 제 1기준검출기안착단계 S200: 기준롤수평정렬단계
S300: 제 2측정검출기안착단계 S400: 레이저방출단계
S410: 단일레이저신호방출단계 S420: 레이저신호분할단계
S500: 레이저조사단계 S600: 측정롤정렬상태산출단계
S610: 캘리브레이션단계 S620: 레퍼런스등록단계
S630: 정렬상태좌표연산단계 S640: 측정보정값저장단계
S700: 측정롤정렬상태출력단계 S800: 측정롤정렬단계
D: 디스플레이부 L: 레이저 신호
L1: 스플리터반사레이저신호 L2: 직각반사경향레이저신호
BS: 기준경사센서 MR: 측정 롤
OU: 출력장치 SR: 기준 롤

Claims (4)

  1. 기준 롤(SR)의 외주연 일측에 안착되고, 기준 롤(SR)을 기준으로 정렬하고자 하는 측정 롤(MR)로 2[개] 이상의 레이저 신호(L)가 방출되도록 하는 기준경사센서(BS)가 포함된 제 1기준검출기(100), 기준 롤(SR)에 안착된 제 1기준검출기(100)로부터 방출되는 2[개] 이상의 레이저 신호(L)가 조사(照射)되도록 측정 롤(MR)의 외주연 일측에 안착되고, 조사(照射)된 레이저 신호(L)를 정보화하여 정렬검출제어부(300)로 전송하는 제 2측정검출기(200), 제 2측정검출기(200)로부터 전송된 레이저 신호(L)에 대한 정보를 수신하여, 수신된 정보를 바탕으로 이미지 정보 및 거리 정보의 대응관계를 산출하고, 기준 롤(SR)에 대한 측정 롤(MR)의 정렬 상태를 확인, 판단하는 정렬검출제어부(300)로 이루어진 롤 간 정렬 상태 측정장치(1)에 있어서,
    상기 제 1기준검출기(100)는,
    레이저 신호(L)가 방출되는 레이저발신부(110);
    상기 레이저발신부(110)로부터 방출된 레이저 신호(L)를 입력받아 일부는 직각으로 반사되도록 하고, 일부는 투과되도록 하여, 레이저 신호(L)를 스플리터반사레이저신호(L1)와, 직각반사경향레이저신호(L2)로 분할시키는 빔스플리터반사부(120);
    상기 빔스플리터반사부(120)와 일정거리 이격되어 위치하고, 빔스플리터반사부(120)로부터 투과된 레이저 신호(L), 즉, 직각반사경향레이저신호(L2)를 입력받아 직각으로 반사시키는 직각반사경부(130);
    해수면을 기준으로 한 수평도의 절댓값을 측정하여 제 1기준검출기(100)가 안착된 기준 롤(SR)의 수평도를 확인할 수 있도록 하는, 제 1기준검출기(100)의 상면 일측에 형성된 기준경사센서(BS);로 구성되되,
    빔스플리터반사부(120)는,
    2[개]의 직각 프리즘이 결합되어 입방체(큐브) 형상으로 이루어진 큐브빔스플리터(CB) 또는 플레이트 형상으로 이루어진 플레이트빔스플리터(PB) 중, 어느 하나가 선택되어 구성되고,
    빔스플리터반사부(120)가 1.5의 굴절률을 가진 플레이트빔스플리터(PB)로, 45[°] 경사지게 구성될 시에는,
    플레이트빔스플리터(PB)에 입력되는 레이저 신호(L)가 플레이트빔스플리터(PB)의 두께(t)에 따라 투과되는 위치가 달라지므로, d = 0.329t의 계산식이 적용되어 직각반사경부(130)의 형성 위치가 결정되도록 하고,
    상기 제 2측정검출기(200)는,
    제 1기준검출기(100)로부터 방출된 스플리터반사레이저신호(L1)가 조사(照射)되는, 일정면적의 제 1레이저타겟부(211)가 형성된 제 1레이저수신부(210);
    제 1기준검출기(100)로부터 방출된 직각반사경향레이저신호(L2)가 조사(照射)되는, 일정면적의 제 2레이저타겟부(221)가 형성된 제 2레이저수신부(220);
    상기 제 1레이저수신부(210)에 조사(照射)된 스플리터반사레이저신호(L1)를 이미지로 저장하는, CCD 영상센서(charge coupled device image sensor) 또는 CMOS 이미지센서(complementary metal oxide semiconductor image sensor) 중 어느 하나로 형성된 제 1레이저센서부(230);
    상기 제 2레이저수신부(220)에 조사(照射)된 직각반사경향레이저신호(L2)를 이미지로 저장하는, CCD 영상센서(charge coupled device image sensor) 또는 CMOS 이미지센서(complementary metal oxide semiconductor image sensor) 중 어느 하나로 형성된 제 2레이저센서부(240);
    상기 제 1레이저센서부(230) 및 제 2레이저센서부(240)에 저장된 정보를 정렬검출제어부(300)로 전송하는 레이저신호송신부(250);로 구성되고,
    정렬검출제어부(300)는,
    제 2측정검출기(200)로부터 전송되는 레이저 신호(L)에 대한 정보를 수신하는 레이저신호수신부(310);
    상기 레이저신호수신부(310)에 수신된 정보를 바탕으로 이미지 정보 및 거리 정보의 대응관계를 산출하는 롤정렬상태산출부(320);로 구성되되,
    정렬검출제어부(300)는 이미지 정보 및 거리 정보의 대응관계가 좌표로 변환되어 측정자가 가시적으로 롤의 정렬 상태를 인지할 수 있도록, 제 2측정검출기(200)에 장착되어 출력되거나, 통신 가능한 별도의 디스플레이부(D)를 포함한 출력장치(OU)로 출력되도록 함으로서,
    다수 개의 롤이 연속성을 가지고 설치되어야 하는 공정 라인 형성 시, 롤의 정렬 상태, 즉, 기준 롤(SR)을 기준으로 한 측정 롤(MR)에 대한 평행도 및 수평도를 측정하여 롤의 정렬 상태가 우수한 공정 라인이 구축되도록 하는 것을 특징으로 하는 롤 간 정렬 상태 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    제 1기준검출기(100)와 제 2측정검출기(200)의 하면은 일정범위의 사잇각(θ)으로 이루어진 "∧"형상으로 형성되되,
    "∧"형상에 생성되는 사잇각(θ)의 범위는,
    140[°] 내지 160[°] 이내로 형성되도록 하여, 각각 안착되는 기준 롤(SR) 및 측정 롤(MR)의 외주연과의 밀착력 및 고정력이 향상되도록 하는 것을 특징으로 하는 롤 간 정렬 상태 측정장치.
  3. 롤 간 정렬 상태 측정장치를 이용한 측정방법(2)에 있어서,
    기준이 될 기준 롤(SR)에 제 1기준검출기(100)를 안착시키는 제 1기준검출기안착단계(S100);
    기준이 될 기준 롤(SR)에 안착된 제 1기준검출기(100)의 기준경사센서(BS)를 이용하여 기준 롤(SR)의 수평도를 측정하여 정렬하는 기준롤수평정렬단계(S200);
    기준 롤(SR)을 기준으로 정렬 상태를 측정하고자 하는 측정 롤(MR)에 제 2측정검출기(200)를 안착시키는 제 2측정검출기안착단계(S300);
    기준 롤(SR)에 안착된 제 1기준검출기(100)로부터 2[개]의 레이저 신호(L)가 방출되도록 하는 레이저방출단계(S400);
    제 1기준검출기(100)로부터 방출되는 레이저 신호(L)가 측정 롤(MR)에 안착된 제 2측정검출기(200)에 형성된 제 1레이저타겟부(211) 및 제 2레이저타겟부(221)의 일정범위 내에 조사(照射)되도록, 제 2측정검출기(200)의 위치를 조정하는 레이저조사단계(S500);
    기준 롤(SR)을 기준으로, 제 2측정검출기(200)가 안착된 측정 롤(MR)의 정렬 상태를 산출하는 측정롤정렬상태산출단계(S600);
    상기 측정롤정렬상태산출단계(S600)에서 산출된 값을 출력하는 측정롤정렬상태출력단계(S700);
    상기 측정롤정렬상태출력단계(S700)로부터 출력된 측정 롤(MR)의 정렬 상태를 바탕으로 측정 롤(MR)을 정렬시키는 측정롤정렬단계(S800);로 구성되되,
    레이저방출단계(S400)는,
    레이저발신부(110)로부터 하나의 레이저 신호(L)를 방출시키는 단일레이저신호방출단계(S410);
    상기 단일레이저신호방출단계(S410)의 하나의 레이저 신호(L)가 2[개]로 분할되는 레이저신호분할단계(S420);로 구성되어,
    하나의 레이저 신호(L)가 빔스플리터반사부(120) 및 직각반사경부(130)에 의해 스플리터반사레이저신호(L1)와, 직각반사경향레이저신호(L2)로 분할되어 외부로 방출되도록 하는 것과,
    측정롤정렬상태산출단계(S600)는,
    제 1레이저센서부(230) 및 제 2레이저센서부(240)에 저장된 이미지 정보를 획득하여 가로와 세로 격자의 픽셀 크기와 실제 거리의 비율을 계산하여 픽셀당 분해능을 설정하는 캘리브레이션단계(S610);
    상기 캘리브레이션단계(S610)에서 설정된 기준 롤(SR)에 대한 좌표값을 레퍼런스로 등록하는 레퍼런스등록단계(S620);
    상기 레퍼런스등록단계(S620)에서 등록된 레퍼런스에 대한 스플리터반사레이저신호(L1) 및 직각반사경향레이저신호(L2)의 각각의 좌표값으로, 기준 롤(SR)을 기준으로 한 측정 롤(MR)의 정렬 상태를 연산하는 정렬상태좌표연산단계(S630);
    상기 레퍼런스등록단계(S620)에서 등록된 기준 롤(SR)에 대한 좌표값을 기준으로 측정 롤(MR)의 정렬 상태, 즉, 정렬상태좌표연산단계(S630)에서 연산된 측정 롤(MR)의 평행도 및 수평도에 대한 측정값과 보정값을 실시간으로 출력하며, 이를 저장하는 측정보정값저장단계(S640);로 구성되어,
    제 1레이저센서부(230) 및 제 2레이저센서부(240)에서 촬영된 이미지 정보를 이용하여 격자형 좌표 타겟 위치로 연산함으로서,
    기준 롤(SR)을 기준으로 한 측정 롤(MR)에 대한 정렬 상태, 즉, 평행도 및 수평도가 좌표로 변환되게 하여, 롤의 정렬 상태를 용이하게 직관적으로 확인할 수 있도록 하는 것으로,
    다수 개의 롤이 연속성을 가지고 설치되어야 하는 공정 라인 형성 시, 롤의 정렬 상태, 즉, 기준 롤(SR)을 기준으로 한 측정 롤(MR)에 대한 평행도 및 수평도를 측정하여 롤의 정렬 상태가 우수한 공정 라인이 구축되도록 하는 것을 특징으로 하는 롤 간 정렬 상태 측정장치를 이용한 측정방법.
  4. 삭제
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