KR101976309B1 - 가변 두께 냉간 압연 판을 자동 전단하는 장치 및 이를 사용한 전단 방법 - Google Patents

가변 두께 냉간 압연 판을 자동 전단하는 장치 및 이를 사용한 전단 방법 Download PDF

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Abstract

가변 두께의 냉간 압연 판을 자동 전단하는 장치, 및 이 자동 전단 장치를 사용한 전단 방법이 개시된다. 상기 방법은 두께 게이지(4) 및 길이-측정 장치(3)가 전단기(5) 앞에 연속적으로 배열되고; 제어 장치가, 길이 추적 데이터 및 측정된 두께 값에 따라 상기 두께 게이지(4)를 통과하는 스트립 재료의 프로파일을 확인하고, 상기 전단기(5)에서의 스트립 재료의 위치를 결정하고, 동시에 상기 프로파일을 연속 가변 두께의 판의 설정된 프로파일과 비교하고, 상기 전단기의 동작 시간을 결정하는 것을 포함한다. 상기 장치 및 방법은 연속 가변 두께의 공급된 재료의 롤을 사용자가 직접 사용할 수 있는 연속 가변 두께의 판으로 효율적이면서 정확하게 전단할 수 있다.

Description

가변 두께 냉간 압연 판을 자동 전단하는 장치 및 이를 사용한 전단 방법
본 발명은 가변 두께의 냉간 압연 판을 자동 전단하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 설정된 형태에 따라 가변 두께의 공급된 재료의 롤을 자동 전단하는데 사용될 수 있다.
자동차 경량화의 목표를 달성하기 위해, 현재의 자동차 산업은 도 1과 같이 압연(rolling)에 의해 얻어진 두께가 연속적으로 변하는 스트립 재료(strip material; 즉, 가변 두께의 판)의 사용을 촉진하고 있다. 이러한 타입의 가변 두께의 판은 단일 시트 방식 또는 롤(roll) 방식으로 압연될 수 있고, 롤 방식으로 압연하는 것이 더 효율적이지만, 후속의 전단을 위한 위치 맞춤의 요구 사항이 있다.
그러한 압연 제어를 용이하게 하기 위해, 설정된 출구 두께 프로파일은 주기적이다. 스트립 재료의 두께의 주기적 변경은 후속의 전단이 일정한 규칙성을 갖게 한다.
기존의 크로스 전단 유닛(cross shearing unit)은 모두 길이로 절단하는 기능이 있다. 즉, 상기 크로스 전단 유닛은 오퍼레이터가 입력한 데이터에 따른 길이로 절단하여 동일한 길이의 판을 제공할 수 있다. 이러한 기능은 동일한 두께의 롤의 전단을 만족하지만, 주기적으로 변화하는 두께를 갖는 스트립 재료의 경우, 동일한 길이의 전단만으로는 그러한 요구 사항을 충족하는 판을 전단시키는 것은 불가능하다. 도 2에서와 같이, 위치 A는 필요한 전단 포인트이다. 전단 유닛에 의해 제어된 전단의 위치가 B이면, L 길이의 샘플 조각에 대한 요구 사항도 충족되지만, 그러한 전단된 샘플 판은 사용할 수 없다. 따라서, 전단 동안에는 전단되어야 할 스트립 재료의 두께 프로파일을 확인하고 추적할 수 있어야 하며, 그러한 전단기가 설정된 전단 위치로 들어가도록 제어할 수 있어야 한다. 상기 전단된 샘플 판이 완제품 요구 사항을 충족시키는지의 여부를 확인할 수 있어야 하고 스택(stack) 동안 그것을 구별할 수 있어야 한다.
특허 EP 0937521 A2는 연속 가변 두께의 판의 교정에 관한 특허이다. 제어 시스템은 공급된 재료에 의해 수반되고 각 프로파일 주기의 헤드(head) 및 테일(tail)을 마킹하는데 사용된 마킹 홀에 따라 교정 롤러 동작을 트리거(trigger)한다. 가변 두께 압연 후에, 스트립 재료는 각 프로파일 주기의 헤드-테일 위치에 마킹될 수 있음을 알 수 있다. 그러한 특허는 단지 연속 가변 두께의 판의 교정과 관련되며, 전단은 언급하고 있지는 않다.
또한, 특허 201410828752.7는 롤 갭(roll gap)의 출구에서 스트립 재료를 마킹하고 전단 동안에 그러한 마크를 확인하는 것을 언급하고 있지만, 전단을 위한 실행 방법을 언급하고 있지는 않다.
본 발명은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 연속 가변 두께의 공급된 재료의 롤을 사용자가 직접 사용할 수 있는 연속 가변 두께의 판으로 효율적이면서 정확하게 전단할 수 있는 가변 두께의 냉간 압연 판을 자동 전단하는 방법을 제안한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 기술적 해결책은 다음과 같다:
가변 두께의 냉간 압연 판을 자동 전단하는 장치가 제공되며, 상기 자동 전단 장치는 연속적으로 배열된 제어 장치, 교정 장치, 길이-측정 장치, 두께 게이지(gauge) 및 전단기들을 포함하며, 상기 길이-측정 장치, 두께 게이지 및 전단기들은 상기 제어 장치에 의해 제어되고, 스트립 재료는 상기 교정 장치를 통과한 후, 상기 길이-측정 장치에서의 길이 측정 및 상기 두께 게이지에서의 두께 측정이 연속적으로 수행되며, 그 후 상기 전단기에 의해 전단된다.
상기 언급된 가변 두께의 냉간 압연 판을 자동 전단하는 장치를 사용한 자동 전단 방법이 제공되며, 상기 자동 전단 방법은 두께 게이지를 전단기 앞에 배열하고, 길이-측정 장치를 상기 두께 게이지 앞에 배열하는 단계; 제어 장치가, 길이 추적 데이터 및 측정된 두께 값에 따라 상기 두께 게이지를 통과하는 스트립 재료의 프로파일을 확인하고, 상기 전단기에서의 스트립 재료의 위치를 결정하고, 동시에 상기 프로파일을 연속 가변 두께의 판의 설정된 프로파일과 비교하고, 상기 전단기의 동작 시간을 결정하는 단계; 및 이와 동시에 또한 상기 제어 장치가, 전단된 판이 수용되는의 여부를 결정하고, 상기 전단된 판을 완제품 스택 또는 폐기 스택으로 스택할지의 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 해결책으로서, 가변 두께의 냉간 압연 판을 자동 전단하는 장치는 상기 길이-측정 장치와 두께 게이지 사이에 배열됨과 더불어 상기 제어 장치에 의해 제어되는 마크 확인 장치를 더 포함한다.
상기 언급된 가변 두께의 냉간 압연 판을 자동 전단하는 장치를 사용한 자동 전단 방법이 제공되며, 상기 자동 전단 방법은 두께 게이지를 전단기 앞에 배열하고, 길이-측정 장치를 상기 두께 게이지 앞에 배열하며, 마크 확인 장치를 상기 길이-측정 장치 뒤에 배열하는 단계; 제어 시스템이, 상기 마크 확인 장치에 의해 확인된 스트립 강철 마크(strip steel mark)에 따라 전단 위치를 결정하고, 길이 추적 데이터 및 측정된 두께 값에 따라 상기 두께 게이지를 통과하는 스트립 재료의 프로파일을 확인하고, 상기 전단기에서의 스트립 재료의 위치를 결정하고, 동시에 상기 프로파일을 연속 가변 두께의 판의 설정된 프로파일과 비교하고, 스트립 강철이 치수 정확도를 충족하는지의 여부를 결정하고, 상기 전단기의 동작 시간을 결정하는 단계; 및 이와 동시에 또한 상기 제어 시스템이, 상기 전단된 판을 완제품 스택 또는 폐기 스택으로 스택할지의 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유효한 효과는 주로 상기 장치 및 방법이 연속 가변 두께의 공급된 재료의 롤을 사용자가 직접 사용할 수 있는 연속 가변 두께의 판으로 효율적이면서 정확하게 전단할 수 있다는 것이다.
도 1은 가변 두께 압연의 개략도이고;
도 2은 전단 위치 편차의 개략도이고;
도 3은 가변 두께 압연을 위한 목표 프로파일을 설정하는 개략도이고;
도 4는 실시예 1에 제공된 자동 전단 방법이고;
도 5는 실시예 1에 제공된 자동 전단 방법이고;
도 6은 가변 두께 압연 기계 프레임의 배열도이고;
도 7은 압연된 스트립 재료의 개략도이며;
도 8은 샘플 조각의 개략도이다.
도 2는 압연될 스트립 재료의 설정된 압연 프로파일을 나타낸다. 압연기 제어의 편의성을 위해, 상기 압연 프로파일은 종종 주기적 형태로 설정된다.
도 6은 압연을 달성하기 위한 압연기의 개략 배열도이다. 마킹 장비가 압연기의 롤 갭(roll gap)의 출구에 배열된다. 제어 시스템은 길이-측정 장치의 측정 결과에 따라 각 설정 주기의 헤드(head)-테일(tail) 위치에 마크 O을 표시한다. 상기 마크는 기계적인 레이저 또는 칼라 분사 방법을 이용하여 만들어질 수 있다. 10은 롤러, 11은 좌측 권취(recoiling) 기계, 12는 좌측 두께 게이지, 13은 우측 권취 기계, 14는 우측 두께 게이지, 15는 라벨러(labeller), 16은 좌측 속도계, 17은 우측 속도계이다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 압연된 스트립 재료는 각 설정된 주기의 헤드-테일 위치에 확인을 위해 사용되는 마크를 갖는다.
실시예 1
이러한 실시예에 제공된 가변 두께의 냉간 압연 판을 자동 전단하는 장치의 구조는 도 4에 나타나 있으며, 연속적으로 배열된 제어 장치, 교정 장치(1), 길이-측정 장치(3), 두께 게이지(4) 및 전단기(5)들을 포함하며, 여기서 상기 길이-측정 장치(3), 두께 게이지(4) 및 전단기(5)들은 상기 제어 장치에 의해 제어된다.
이러한 실시예에 기초한 전단 방법은 두께 게이지(4)가 전단기(5) 앞에 배열되고, 길이-측정 장치(3)가 상기 두께 게이지 앞에 배열되고; 제어 시스템이, 길이 추적 데이터 및 측정된 두께 값에 따라 상기 두께 게이지를 통과하는 스트립 재료의 프로파일을 확인하고, 상기 전단기에서의 스트립 재료의 위치를 결정하는 것을 포함한다. 그러한 전단의 개시에서, 스트립의 헤드는 전단기를 통과하고, 이 때 그 크기는 종종 설정된 프로파일과는 거리가 멀며, 따라서 상기 제어 시스템은 전단될 폐기 재료의 길이에 따라 전단기의 동작 시간을 제어하고, 그 전단된 판을 폐기 스택으로 스택하며; 상기 스트립 재료의 프로파일이 설정된 프로파일과 일치하고, 그리고 그 설정된 전단 위치가 전단기에 도달되었다는 것을 상기 제어 시스템이 확인하면, 상기 제어 시스템은 전단 명령을 제공하고, 그 전단된 판은 완제품 스택으로 스택될 것이다.
실시예 2
이러한 실시예에 제공된 가변 두께의 냉간 압연 판을 자동 전단하는 장치의 구조는 도 5에 나타나 있으며, 이는 실시예 1과 다른데, 즉 가변 두께의 냉간 압연 판을 자동 전단하는 장치가, 길이-측정 장치와 두께 게이지 사이에 배열됨과 더불어 제어 장치에 의해 제어되는 마크 확인 장치를 더 포함하는 것이 다르다.
이러한 방법과 방법 1 사이의 차이는 압연하는 동안 스트립 재료(2) 상에 만들어진 마크를 사용하여 결정하는데 있다(도 7에 나타낸 바와 같이). 따라서, 두께 게이지(4)는 전단기(5) 앞에 배열되고, 길이-측정 장치(3)는 두께 게이지 앞에 배열되며, 마크 확인 장치(9)는 상기 길이-측정 장치 뒤에 배열된다. 전단의 개시에서, 스트립의 헤드는 전단기를 통과하고, 전단 포인트의 마크는 그러한 스트립 재료(2) 상에 나타나지 않으며, 제어 시스템은 전단될 폐기 재료의 길이에 따라 전단기의 동작 시간을 제어하고, 그 전단된 판을 폐기 스택으로 스택하며; 전단 포인트의 마크가 스트립 재료 상에 나타나면, 상기 제어 시스템은 마크 확인 장치(9)에 의해 확인된 스트립 강철 마크에 따라 전단 위치를 결정하고, 그 전단 위치를 추적하여 전단기의 동작을 제어하고, 동시에 길이 추적 데이터 및 측정된 두께 값에 따라 스트립 강철의 조각이 치수 정확도를 충족하는지의 여부를 결정하며, 그 전단된 판(6)이 완제품 스택 또는 폐기 스택으로 스택된다.
적용 예
가변 두께 압연을 위한 목표 프로파일이 다음과 같이 설정된다.
두께: h1 = 2.0 mm, h2 = 1.0 mm;
길이: Len1 = 250 mm, T1 = 100 mm, Len2 = 500 mm, T2 = 100 mm, Len3 = 250 mm.
2개의 자동 전단 기법이 아래와 같이 도입된다.
강철 롤이 전단 유닛에 들어가기 전에, 상기 프로파일 설정 데이터가 제어 시스템에 입력되고, 이는 동일한 두께의 3개의 섹션(2.0/1.0/2.0 mm의 두께, 250/500/250 mm의 길이) 및 2개의 변이 섹션(100/100 mm의 길이)을 포함하는 샘플 조각이며, 이에 따라 그 조각의 길이는 다음과 같다:
그 후, 다음의 2개의 해결책이 자동 전단에 사용될 수 있다:
1) 방법 I
도 4에 나타낸 바와 같이, 길이-측정 장치(3) 및 두께 게이지(4)가 전단기(5) 앞에 배열된다.
상기 제어 시스템은 평탄화된 스트립 재료를 측정하고, 길이 추적 데이터 및 측정된 두께 값에 따라 두께 게이지를 통과하는 스트립 재료의 프로파일(핵심은 도 8에서의 1, 2, 3 및 4 변곡점의 위치를 결정하기 위한 것이다), 및 전단기에서 스트립 재료의 위치를 결정하고, 동시에 상기 프로파일을 입력된 설정 프로파일과 비교하여 전단기의 동작 시간을 결정한다.
그러한 전단의 기본 원리는, 상기 변곡점이 조각의 길이에 나타나지 않거나 또는 상기 변곡점이 완전히 나타나지 않으면, 조각을 전단시켜 폐기 스택(8)으로 스택하는 것이며; 그렇지 않으면, 각 섹션의 두께 및 길이가 설정된 정량적 값과 비교되고, 에러 범위 내의 샘플 조각은 완제품 스택(7)으로 스택되며, 에러 범위 내의 샘플 조각은 폐기 스택(8)으로 스택된다.
2) 방법 II
도 5에 따르면, 이러한 방법과 방법 1 사이의 차이는 압연하는 동안 스트립 강철 상에 만들어진 마크를 사용하여 결정하는데 있다(도 7 참조). 따라서, 마크 확인 장치(9), 길이-측정 장치(3) 및 두께 게이지(4)는 전단기(5) 앞에 배열되고, 제어 시스템은 상기 마크 확인 장치(9)에 의해 확인된 스트립 강철 의 마크에 따라 전단 위치를 결정한다.
이러한 방법은 단순하며, 제어 시스템은 전단기가 마크 위치에 들어가도록 제어한다. 동시에, 상기 제어 시스템은 또한 도 8에서의 1, 2, 3 및 4 변곡점의 위치를 확인하고, 각 섹션의 두께 및 길이는 설정된 정량적 값들과 비교되고, 에러 범위 내의 샘플 조각은 완제품 스택(7)으로 스택되며, 에러 범위 외의 샘플 조각은 폐기 스택(8)으로 스택된다.
상기 언급된 방법들 모두는 상기 변곡점들을 확인하기 위한 특정 알고리즘을 사용한다.
요약하면, 실시예들은 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐이며, 본 발명의 실시 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 청구범위에서 형태, 구성, 특성 및 사상에 따라 이루어진 임의의 균등한 변형 및 수정은 본 발명의 청구범위 내에 포함되어야 한다.
1 : 교정 장치, 2 : 스트립 재료,
3 : 길이-측정 장치, 4 : 두께 게이지,
5 : 전단기, 6 : 판,
7 : 완제품 스택, 8 : 폐기 스택,
9 : 마크 확인 장치, 10 : 롤러,
11 : 좌측 권취 기계, 12 : 좌측 두께 게이지,
13 : 우측 권취 기계, 14 : 우측 두께 게이지,
15 : 라벨러(labeller), 16 : 좌측 속도계,
17 : 우측 속도계.

Claims (4)

  1. 가변 두께의 냉간 압연 판을 자동 전단하는 장치로서, 상기 자동 전단 장치는:
    연속적으로 배열된 제어 장치, 교정 장치, 길이-측정 장치, 두께 게이지(gauge) 및 전단기들을 포함하며,
    상기 길이-측정 장치, 두께 게이지 및 전단기들은 상기 제어 장치에 의해 제어되고, 스트립 재료는 상기 교정 장치를 통과한 후, 상기 길이-측정 장치에서의 길이 측정 및 상기 두께 게이지에서의 두께 측정이 연속적으로 수행되며, 그 후 상기 전단기에 의해 전단되고,
    상기 길이-측정 장치와 두께 게이지 사이에 배열됨과 더불어 상기 제어 장치에 의해 제어되고, 스트립 재료 마크를 확인하기 위한 마크 확인 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동 전단 장치.
  2. 청구항 1의 가변 두께의 냉간 압연 판을 자동 전단하는 장치를 사용한 자동 전단 방법으로서, 상기 자동 전단 방법은:
    두께 게이지를 전단기 앞에 배열하고, 길이-측정 장치를 상기 두께 게이지 앞에 배열하는 단계; 제어 장치가, 길이 추적 데이터 및 측정된 두께 값에 따라 상기 두께 게이지를 통과하는 스트립 재료의 프로파일을 확인하고, 상기 전단기에서의 스트립 재료의 위치를 결정하고, 동시에 상기 프로파일을 연속 가변 두께의 판의 설정된 프로파일과 비교하고, 상기 전단기의 동작 시간을 결정하는 단계; 및 이와 동시에 또한 상기 제어 장치가, 전단된 판이 수용되는지의 여부를 결정하고, 상기 전단된 판을 완제품 스택 또는 폐기 스택으로 스택할지의 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가변 두께의 냉간 압연 판을 자동 전단하는 장치를 사용한 자동 전단 방법.
  3. 청구항 1의 가변 두께의 냉간 압연 판을 자동 전단하는 장치를 사용한 자동 전단 방법으로서, 상기 자동 전단 방법은:
    두께 게이지를 전단기 앞에 배열하고, 길이-측정 장치를 상기 두께 게이지 앞에 배열하며, 마크 확인 장치를 상기 길이-측정 장치 뒤에 배열하는 단계; 제어 시스템이, 상기 마크 확인 장치에 의해 확인된 스트립 강철 마크에 따라 전단 위치를 결정하고, 길이 추적 데이터 및 측정된 두께 값에 따라 상기 두께 게이지를 통과하는 스트립 재료의 프로파일을 확인하고, 상기 전단기에서의 스트립 재료의 위치를 결정하고, 동시에 상기 프로파일을 연속 가변 두께의 판의 설정된 프로파일과 비교하고, 스트립 강철이 치수 정확도를 충족하는지의 여부를 결정하고, 상기 전단기의 동작 시간을 결정하는 단계; 및 이와 동시에 또한 상기 제어 시스템이, 상기 전단된 판을 완제품 스택 또는 폐기 스택으로 스택할지의 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가변 두께의 냉간 압연 판을 자동 전단하는 장치를 사용한 자동 전단 방법.
  4. 삭제
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