KR102095623B1 - 자려 1/3 옥타브 밀 진동의 댐핑 프로세스 - Google Patents

자려 1/3 옥타브 밀 진동의 댐핑 프로세스 Download PDF

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Abstract

금속 압연 밀에서의 자려 1/3 옥타브 진동의 제어는 금속 스트립이 스탠드(102)에 들어갈 때 그것의 인장을 조절함으로써 달성될 수 있다. 자려 1/3 옥타브 진동은 하나 이상의 센서에 의해 검출 및/또는 측정될 수 있다. 고속 인장 조절기(144)는 검출된 자려 1/3 옥타브 진동을 보상하기 위해 (예를 들어, 금속 스트립이 밀 스탠드에 들어갈 때) 금속 스트립의 진입 인장을 빠르게 조절할 수 있다. 고속 인장 조절기들은 롤을 빠르게 상승 또는 하강시키고 그에 따라 스트립에서의 빠른 인장 조절을 유도하기 위해 브라이들 롤의 중심 롤에 결합되는 유압 또는 압전 액추에이터들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 다른 고속 인장 조절기들이 사용될 수 있다.

Description

자려 1/3 옥타브 밀 진동의 댐핑 프로세스{PROCESS DAMPING OF SELF-EXCITED THIRD OCTAVE MILL VIBRATION}
관련 출원에 대한 상호 참 조
본 출원은 2014년 7월 15일에 출원된, "자려 1/3 옥타브 밀 진동의 댐핑 프로세스"라는 명칭의, 미국 가 특허 출원 62/024,517호의 혜택을 주장하며, 이는 이에 의해 그 전체가 참조로 원용된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 금속 가공 그리고 보다 구체적으로는 고속 압연 밀에서의 진동들을 제어하는 것에 관한 것이다.
금속 압연, 이를테면 고속 압연은 금속 스트립을 생산하기 위해 사용되는 금속 가공 프로세스이다. 그 결과로 생긴 금속 스트립은 추가 생산품들, 이를테면 음료 캔들, 자동차 부품들, 또는 많은 다른 금속 생산품들로 권취, 절단, 기계 가공, 프레스 가공, 또는 그 외 다른 방법으로 형성될 수 있다. 금속 압연은 각각 금속 스트립의 두께를 감소시키기 위해 금속 스트립을 압축하는 하나 이상의 작업 롤을 갖는, 하나 이상의 밀 스탠드(mill stand)를 통해 금속(예를 들어, 금속 스트립)을 전달하는 것을 수반한다. 각각의 작업 롤은 백업 롤에 의해 지지될 수 있다.
금속 압연, 이를테면 고속 압연 동안, 자려 진동들이 밀의 공진 주파수들에서 발생할 수 있다. 구체적으로, 각각의 밀 스탠드는 그 자체의 자려 진동으로 진동할 수 있다. 자려 진동은 대략 100 Hz 내지 대략 300 Hz의 범위에서 또는 범위쯤에서 매우 일반적으로 행하여질 수 있다. 이러한 유형의 자려 진동은 밀 진동의 주파수 대역이 1/3 음악 옥타브(128 Hz 내지 256 Hz)와 일치하기 때문에 "1/3 옥타브" 진동으로서 알려져 있을 수 있다. 이러한 자려 1/3 옥타브 진동은 롤의 확산력 및 전체 스트립 인장(예를 들어, 스트립이 밀 스탠드에 들어갈 때 압연 방향으로의 스트립의 인장) 간 상호작용에 의해 생성되는 자발 진동이다. 자려 1/3 옥타브 진동은 밀 스탠드의 고유 공진을 여기하기 위해 에너지가 공진 주파수로 전달되는 것을 필요로 한다.
자려 1/3 옥타브 진동은 밀에서 다양한 문제를 일으킬 수 있다. 만일 그대로 두면, 자려 1/3 옥타브 진동은 롤을 포함하여, 밀 스탠드 그 자체에 손상을 입힐 뿐만 아니라, 압연된 임의의 금속에 손상을 입히고, 금속을 사용할 수가 없게 만들며, 그에 따라 폐기할 수 있다. 순간 자려 1/3 옥타브 진동이 검출되는 압연 속도를 줄임으로써 자려 1/3 옥타브 진동에 대항하려는 시도들이 이루어져 왔다. 그러한 접근법들은 여전히 밀 스탠드에 대한 마모 및 소량으로 압연된 금속 스트립에 대한 손상을 일으킬 수 있으며, 금속 스트립 압연 프로세스의 속도를 현저히 줄여, 밀의 가능한 출력을 감소시킬 수 있다.
용어 실시예 및 유사한 용어들은 본 개시 내용 및 아래 청구항들의 주제를 광범위하게 나타내도록 의도된다. 이들 용어를 포함하는 진술들은 본 출원에 설명된 주제를 제한하거나 아래 청구항들의 의미 및 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에 커버되는 본 발명의 실시예들은 이러한 발명의 내용이 아니라, 아래 청구항들에 의해 정의된다. 이러한 발명의 내용은 본 발명의 다양한 측면의 상위 수준의 개요이고 아래 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 섹션에서 더 설명되는 개념들 중 일부를 소개한다. 이러한 발명의 내용은 청구된 주제의 키 또는 필수적인 특징들을 식별하도록 의도되지 않고, 또한 청구된 주제의 범위를 결정하기 위해 따로 사용되도록 의도되지도 않는다. 주제는 본 발명의 전체 명세서, 임의의 또는 모든 도면 및 각각의 청구항의 적절한 부분들을 참조하여 이해되어야 한다.
본 발명의 측면들은 압연 밀들 내 자려 1/3 옥타브 진동들을 제어하는 방법과 관련이 있다. 본 발명의 몇몇 측면은 스탠드들 사이에 중심 브라이들 롤, 작동 편향 롤, 하이드로호일 편향기, 또는 작동 시트 와이퍼로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 인장 조절 디바이스, 및 대략 90 헤르츠 내지 300 헤르츠의 주파수에서 발생하는 스탠드-간 스트립 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 달리 하도록 설계되는 제어 시스템을 포함하는, 2(또는 그 이상의) 스탠드 연속 냉각 밀을 포함한다. 다른 경우들에서, 본 개념들은 밀 스탠드의 업스트림에 위치된 언코일러(uncoiler), 중심 브라이들 롤, 작동 편향 롤, 또는 작동 시트 와이퍼로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 인장 조절 디바이스, 및 언코일러 및 밀 스탠드 사이에서의 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 달리 하도록 설계된 제어 시스템을 포함하는, 일렬 밀을 포함한다.
몇몇 경우들에서, 제어 시스템은 인장 조절 디바이스의 각 엔드에 근접하게 위치되는 적어도 두 개의 유압 실린더, 및 위치 제어 루프 및 빠른 인장 루프를 갖는 컨트롤러를 포함하되, 빠른 인장 루프는 통상적으로 대략 90 헤르츠 내지 150 헤르츠의 범위에서의 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수에서 발생하는 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 달리하도록 구성되며, 그리고 위치 루프는 보다 저주파수들에서 발생하는 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 유지하도록 구성된다.
다른 경우들에서, 제어 시스템은 인장 조절 디바이스의 각 엔드에 근접하게 위치되는 적어도 두 개의 유압 실린더, 각각의 적어도 두 개의 유압 실린더 및 인장 조절 디바이스 사이에 위치되는 복수의 압전 액추에이터, 및 위치 제어 루프를 갖는 컨트롤러 및 별도의 컨트롤러를 포함하되, 별도의 컨트롤러는 통상적으로 대략 90 헤르츠 내지 300 헤르츠의 범위에서의 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수에서 발생하는 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 달리 하도록 구성되며, 그리고 위치 제어 루프는 보다 저주파수들에서 발생하는 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 유지하도록 구성된다. 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수는 또한 대략 90 헤르츠 내지 200 헤르츠의 범위에 있을 수 있다.
특정 경우들에서, 제어 시스템은 인장 조절 디바이스의 각 엔드에 근접하게 위치되는 적어도 두 개의 압전 스택, 및 통상적으로 대략 90 헤르츠 내지 300 헤르츠의 범위에서의 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수에서 발생하는 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 달리 하도록 구성된 스트립 인장 제어 루프를 갖는 컨트롤러를 포함한다. 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수는 또한 대략 90 헤르츠 내지 200 헤르츠의 범위에 있을 수 있다.
몇몇 경우, 제어 시스템은 각각의 압전 스택이 인장 조절 디바이스를 지지하는 중심 프레임의 각각의 측면 상의 조절가능한 엔드 스톱의 상측 표면 상에 위치된, 적어도 두 개의 압전 스택, 및 통상적으로 대략 90 헤르츠 내지 300 헤르츠의 범위에서의 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수에서 발생하는 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 달리 하도록 구성된 스트립 인장 제어 루프를 갖는 컨트롤러를 포함한다. 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수는 또한 대략 90 헤르츠 내지 200 헤르츠의 범위에 있을 수 있다.
본 발명의 측면들은 장비의 다른 피스, 이를테면 언코일러, 및 밀 스탠드 사이에 인장 영역을 갖는 일렬 밀에서의 그리고 두 개보다 많은 스탠드를 갖는 연속 밀들에서의 자려 1/3 옥타브 진동을 보정하기 위해 적용될 수 있고 밀 구성에 따라, 브라이들 롤 어셈블리가 단일 작동 편향 롤 또는 유사한 디바이스 이를테면 밀에 들어가는 시트에서의 인장을 조절하는 것과 동일한 방식으로 동작하는 시트 와이퍼에 의해 대체될 수 있다. 뿐만 아니라, 동일한 개념들은 1/3 옥타브 밀 진동 주파수 범위 밖의 주파수들에서 발생하는 다른 인장 외란을 보정하기 위해 적용될 수 있다.
본 명세서는 상이한 도면에서의 동일한 참조 부호의 사용이 동일하거나 유사한 구성요소를 설명하도록 의도된 이하의 첨부 도면을 참조하여 이루어진다.
도 1은 본 발명의 특정 측면들에 따른 4단, 2-스탠드 연속 압연 밀의 개략적인 측면도이다.
도 2는 본 발명의 특정 측면들에 따라 1/3 옥타브 진동들을 제어하기 위해 다수의 고속 인장 조절기를 갖는 밀을 도시하는 개략적인 도해이다.
도 3은 본 발명의 특정 측면들에 따른 요크-제어 브라이들을 갖는 1/3 옥타브 진동 제어 시스템을 도시하는 등축도이다.
도 4는 본 발명의 특정 측면들에 따른 엔드-제어 브라이들을 갖는 1/3 옥타브 진동 제어 시스템을 도시하는 등축도이다.
도 5는 본 발명의 특정 측면들에 따른 압전 보조 장치를 갖는 유압 액추에이터를 포함하는 선형 액추에이터의 부분-컷어웨이 도면이다.
도 6은 본 발명의 특정 측면들에 따른 압전 액추에이터들을 갖는 고속 인장 조절기의 등축도이다.
도 7은 본 발명의 특정 측면들에 따라 밀에서의 진동을 제어하기 위한 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 특정 측면들에 따른 연장된 상태에서의 압전 보조 장치들을 갖는 유압 액추에이터의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 특정 측면들에 따른 리트랙트된 상태에서의 압전 보조 장치들을 갖는 도 8의 유압 액추에이터의 단면도이다.
본 발명의 실시예들의 주제가 법으로 정한 요건들을 충족시키기 위해 여기에 구체적으로 설명되나, 이러한 설명은 청구항들의 범위를 제한하도록 반드시 의도되지는 않는다. 청구된 주제는 다른 방식들로 구현될 수 있고, 상이한 요소들 또는 단계들을 포함할 수 있으며, 다른 기존의 또는 장래의 기술들과 함께 사용될 수 있다. 이러한 설명은 개별적인 단계들 또는 요소들의 배열이 명시적으로 설명될 때를 제외하고는 다양한 단계 또는 요소 중 또는 간 임의의 특정 순서 또는 배열을 암시하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
본 발명의 특정 측면들 및 특징들은 금속 스트립이 스탠드에 들어갈 때 그것의 인장을 조절함으로써 금속 압연 밀에서의 자려 1/3 옥타브 진동을 제어하는 것에 관한 것이다. 자려 1/3 옥타브 진동은 하나 이상의 센서에 의해 검출 및/또는 측정될 수 있다. 고속 인장 조절기는 검출된 자려 1/3 옥타브 진동을 보상하기 위해 금속 스트립의 진입 인장(예를 들어, 금속 스트립이 밀 스탠드에 들어갈 때)을 빠르게 조절할 수 있다. 고속 인장 조절기들은 롤을 빠르게 상승 또는 하강시키고 그에 따라 스트립에서의 빠른 인장 조절을 유도하기 위해 브라이들 롤의 중심 롤에 결합되는 유압 또는 압전 액추에이터들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 다른 고속 인장 조절기들이 사용될 수 있다.
본 발명의 다양한 측면 및 특징은 자려 1/3 옥타브 진동을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 자려 1/3 옥타브 진동은 90 헤르츠 내지 300 헤르츠의 또는 그 부근의 자려 진동들을 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 측면 및 특징은 대략 90 Hz 내지 200 Hz, 90 Hz 내지 150 Hz의 범위, 또는 앞서 언급한 범위들 내 임의의 적합한 범위의 자려 1/3 옥타브 진동을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 다양한 측면 및 특징은 또한 다른 주파수들에서의 인장 외란을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
자려 1/3 옥타브 진동은 롤 갭으로 들어오는 스트립의 인장이 정확하게 제어되지 않고 스트립 속도가 충분히 높은(예를 들어, 충분히 빠른 압연 속도인) 임의의 압연 밀에서 발생할 수 있다. 본 출원에 개시된 개념들은 스트립이 밀 스탠드에 들어갈 때 스트립 인장의 제어에 관한 것이다. 이와 같이, 본 출원에 개시된 개념들은 장비, 이를테면 디코일러의 다른 피스로부터 밀 스탠드에 들어가는 금속 스트립에 적용될 수 있다. 덧붙여, 개념들은 다-스탠드 밀(예를 들어, 2, 3 스탠드 이상의 연속 냉각 밀)의 밀 스탠드들 사이를 이동하는 금속 스트립에 적용될 수 있다.
예를 들어, 2 스탠드 연속 냉각 밀은 인장 영역을 포함할 수 있으며 금속 스트립의 길이는 스탠드-간 영역에 있다. 인장은 스트립의 인장 영역으로의 진입 속도, 및 그 밖으로의 이탈 속도 간 속도 차에 의해 생성될 수 있다. 해당 영역에 들어가는 스트립의 속도는 선행하는 스탠드의 롤 속도에 의해 셋팅될 수 있다. 스트립의 해당 영역 밖으로의 속도는 다운스트림 스탠드의 롤 속도 및 다운스트림 밀 스탠드의 롤 갭에 의해 결정된다. 2 스탠드 연속 밀에서, 다운스트림 갭은 요청되는 시트 두께를 달성하도록 제어될 수 있다.
스탠드-간 인장은 2 스탠드의 롤 속도들 간 차를 조절함으로써 그리고 다운스트림 스탠드의 롤 갭을 조절함으로써 제어될 수 있다. 이들 두 조절 중 어느 하나를 사용하여 밀의 채터 주파수(예를 들어, 자려 1/3 옥타브 진동에 대한 주파수)에서의 스탠드-간 인장을 제어하는 것은 불가능하지는 않지만, 어려울 수 있다. 롤 속도들 및 롤 갭을 조절하는 것은 거대 질량부(mass)들의 움직임을 필요로 할 수 있고 채터를 경감하기 위해 상당량의 에너지를 필요로 할 수 있다. 이들 조절을 사용하여 자려 1/3 옥타브 진동을 경감시키는 것은 비현실적이고/이거나 경제적으로 엄두도 못낼 정도일 수 있다.
예로서, 2 스탠드 연속 밀이 고려되고 모델링될 수 있다. 이러한 밀에서, 제2 스탠드는 자려 1/3 옥타브 진동을 겪을 수 있되, 롤의 분리력(Fs)의 함수로서의 제2 스택의 수직 모션(x)은 아래 식 1에 보여지는 바와 같이 라플라스 영역에서 설명될 수 있으며, 여기서 K 1 은 스택 움직임의 변화에서 기인하여 분리력을 생성하는 스프링 상수(예를 들어, 밀의 스프링 상수)를 나타내고, K 2 는 스택 움직임의 변화에서 기인하여 진입 인장 구동 분리력을 생성하는 스프링 상수(예를 들어, 스탠드-간 영역의 강성)를 나타내고, s는 라플라스 연산자를 나타내고, M은 이동하고 있는 스택 구성요소들의 질량을 나타내고(예를 들어, 상부 백업 롤 및 상부 작업 롤 - 하부 작업 롤 및 하부 백업 롤은 정적 상태일 수 있다), D는 스택의 고유 댐핑 계수를 나타내고 양의 값을 가지며, T t 는 스트립이 스탠드들 사이를 이동하기 위해 취해지는 수송 시간(예를 들어, 스탠드-간 인장 영역을 이동하기 위한 시간)을 나타낸다.
식 1
Figure 112017015411172-pct00001
식의 키 부분은 분모의 2차항이다:
Figure 112017015411172-pct00002
. 이 항은
Figure 112017015411172-pct00003
형태의 댐핑을 갖는 스프링-질량 시스템의 모션을 나타낸다. 고유 주파수(
Figure 112017015411172-pct00004
)는 시스템의 질량 및 스프링에 의해
Figure 112017015411172-pct00005
로서 결정되며, 시스템의 댐핑은 비,
Figure 112017015411172-pct00006
에 의존된다. 이 경우, 댐핑비(
Figure 112017015411172-pct00007
)의 값은
Figure 112017015411172-pct00008
의 값과 관련이 있다.
따라서, 스택의 수직 움직임은 댐핑의 값
Figure 112017015411172-pct00009
이 음이 될 때 지속 진동들(예를 들어, 자려 1/3 옥타브 진동)에 들어갈 수 있다. 따라서, 댐핑 값이 양을 유지함을 보장하는 것이 바람직할 수 있다.
수송 시간 변수(
Figure 112017015411172-pct00010
)는 밀 채터가 스트립 속도와 연관될 수 있는 이유를 실증한다. 밀 속도가 상승할 때, 댐핑은 감소하고 음의 값이 될 수 있다. 댐핑이 음이 되면, 채터는 스트립이 파열할 때까지 지수적으로 증가할 수 있다 - 채터가 시작된 후 선형 시스템이라고 가정함.
밀의 공진 채터 주파수를 제거하는 것은 가능하지 않거나 요구되지 않을 수 있다. 각 밀 스탠드의 기계적 구조는 해당 스탠드의 공진 주파수를 결정한다. 따라서, 밀의 고유 댐핑에 대한 임의의 변화들을 제한 및/또는 방지하는 것이 바람직할 수 있다.
스탠드-간 속도가 증가할 때 양의 수준의 댐핑을 유지하기 위한 많은 가능성이 있다. 몇몇 가능성은 생산품에 영향을 미치지 않는 프로세스 변경들과 관련이 있는 한편 다른 가능성은 작업 롤의 수직 움직임 및 스탠드-간 인장 간 피드백 루프를 중단하려고 시도한다.
프로세스 관련 옵션들에 대해, K2의 값은 다양한 방식으로 감소될 수 있다. K2를 감소시키는 것은 (1) 스트립이 제2 스탠드에 들어가기 전 스트립을 또한 경화시키는 결과가 될 수 있는, 분리력에 미치는 스탠드-간 인장의 영향을 감소시킴으로써 K2의 값을 감소시키도록 스탠드-간 두께를 감소시킴으로써; (2) 분리력 및 이탈 두께 간 이득을 감소시켜, 또한 K2의 값을 감소시킬 수 있는, 제2 스탠드의 압하력을 증가시키도록 스탠드-간 인장을 감소시킴으로써; 및/또는 (3) 표면 거칠기를 증가 및/또는 냉각수의 윤활성을 변경함으로써 제2 스탠드의 진입 시 마찰을 증가시킴으로써, 실현될 수 있다.
스탠드-간 속도가 증가할 때 양의 수준의 댐핑을 유지시키기 위한 다른 방법들은 이를 테면 압하력 실린더의 연장을 줄임으로써, K1의 값을 증가시키는 것을 포함한다. 실린더의 강성은 이의 각 행정의 말에 가장 클 수 있다. 배열에 따라, 심 팩들(shim packs)의 사용이 유용할 수 있다. 이들 방법은 또한 스탠드들 사이 스트립의 길이를 증가시키는 것을 포함한다. 길이를 증가시키는 것은 최소 수송 시간을 증가(Tt를 증가)시킬 것이다. 이들 솔루션 중 몇몇은 구현하기에 비현실적이거나 경제적으로 엄두도 못낼 정도일 수 있다.
양의 댐핑을 유지하는 능동 대안적인 방법들은 스트립의 탄성을 주파수의 함수로서 증가시키는 것을 포함한다. 스트립이 1/3 옥타브 주파수들의 범위에서 매우 유연하게 보이는 경우, 다운스트림 스탠드의 갭의 변화는 압하력의 대응하는 보다 작은 변화로 인장의 보다 작은 변화를 초래할 수 있다. 사실상, K2의 값은 감소되고, 그렇게 함으로써 안정성의 마진을 증가시킨다.
몇몇 솔루션은 밀 진동을 측정하고 역-상에서의 롤 갭을 진동으로 직접 변경함으로써 밀 진동을 능동적으로 제어할 수 있다. 이들 시스템의 성능은 1/3 옥타브 진동의 개시의 정확한 식별에 매우 의존적일 수 있으며, 이는 용이하게 실현되지 않을 수 있고 본질적으로 밀 스탠드에서의 밀 진동의 다수의 상이한 원인을 고려할 때 에러를 내기 쉬울 수 있다. 이들 솔루션은 또한 밀 갭 조절기에 대한 값비싼 그리고 거슬리는 기계적 변형들을 수반한다.
양의 댐핑을 유지하기 위한 다른 능동 대안예는 갭 변화의 결과로서 발생하는 인장 외란을 제거하는 것을 포함한다. 일정한 스트립 인장을 유지하기 위해 채용되는 기존의 능동 제어 루프들은 제한된 주파수 범위를 갖고 1/3 옥타브에서 이 인장 외란이 빠져 나갈 수 있게 한다. 본 발명의 측면들은 1/3 옥타브 범위에서의 인장 외란을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 인장 외란을 방지하는 것은 K2의 값을 제로로 만드는 것과 동일할 수 있다. 진입 인장을 이의 타겟 값으로 유지함으로써, 채터 주파수에서의 밀 진입 스트립 속도 변화들에 관계 없이, 진입 인장 피드백 루프에 의한 밀 스택의 자려 공진 주파수가 전적으로 제거되지는 않더라도, 경감될 수 있다.
이러한 접근법은 자려 1/3 옥타브 진동을 상쇄하기 위해 압연 갭을 제어하는 것에 비해 유리할 수 있다. 예를 들어, 그러한 접근법들을 위해 사용되는 컨트롤러는 기존의 인장 조절기의 고주파수 확장일 수 있고, 따라서 이의 수반되는 에러들과의 프로세스 식별에 대한 필요를 수반하지 않을 수 있다. 또한, 이들 접근법은 값비싼 그리고 거슬리는 밀 변형들을 수반하지 않을 수 있다. 예를 들어, 고주파수 인장 조절기는 변형된 브라이들 롤 어셈블리와 같은, 롤 갭의 입구 측 상의 밀 스탠드 외부의 보다 저비용의 액추에이터를 사용할 수 있다.
본 발명의 특정 측면들은 중심 브라이들 롤 및 대략 90 헤르츠 내지 300 헤르츠의 주파수에서, 대략 90 헤르츠 내지 200 헤르츠의 주파수에서, 또는 대략 90 헤르츠 내지 150 헤르츠의 주파수에서 발생하는 스탠드-간 스트립 인장 외란에 반응하여 브라이들 롤의 수직 배치를 달리 하도록 설계되는 제어 시스템을 포함하는, 2 스탠드 연속 냉각 밀에 관한 것이다. 뿐만 아니라, 동일한 개념들은 1/3 옥타브 밀 진동 밖의 주파수 범위에서 발생하는 다른 인장 외란을 보정하기 위해 적용될 수 있다.
스탠드의 진입구의 진입 브라이들의 존재는 스트립이 스탠드에 들어갈 때 그것의 인장을 조절하기 위한 액추에이터를 제공한다. 예를 들어, 제2 스탠드 진입 브라이들은 다운스트림 스탠드의 스트립 진입 속도의 작은 변화들을 수용할 수 있는 고속 스트립 저장 메커니즘으로서 사용될 수 있다(예를 들어, 브라이들의 중심 롤 주위 스트립의 길이를 저장할 수 있으며, 이는 일정한 인장을 유지하는 데 필요 시 취출되거나 권취될 수 있다). 그러한 저장 메커니즘은 백업 롤(예를 들어, 60톤 이상)보다 훨씬 더 적은(예를 들어, 1톤 미만) 질량을 가질 수 있고 채터를 제어하기 위해 훨씬 더 적은 에너지를 필요로 할 수 있다. 진입 브라이들은 자려 1/3 옥타브 진동들 밖의 주파수들(예를 들어, 저 주파수들, 이를테면 90 헤르츠 미만 또는 60 헤르츠 미만)에서 인장을 유지하기 위한 다른 장비 또는 프로세스들과 함께 사용될 수 있다.
고속 인장 조절기들, 이를테면 조절가능한 중심 롤러를 갖고 제안된 브라이들은, 매우 고속(예를 들어, 60 헤르츠 이상 또는 90 헤르츠 이상)에서 길이의 작은 변화들을 제공할 수 있다. 이들 고속 인장 조절기들이 길이의 상당한 변화들을 수용할 수 없을 수 있으나, 그것들의 고속의 작은 변화들을 수용할 수 있는 것이 중요하다. 이러한 절충점, 즉, 속도 대 거리가 주목할 만하다. 채터 주파수들에서, 스트립 저장 요건들은 저장이 속도의 적분에 연계되기 때문에, 높지 않다. 몇몇 경우, 다른 고속 인장 조절기들, 이를테면 홀드 다운 롤들, 와이퍼 블레이드들, 하이드로플레인(hydroplane)들, 자기 인장 조절기들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 자기 인장 조절기는 그것들이 1/3 옥타브 채터의 주파수에서, 그리고 인장 진동의 진폭을 감소시키기 위한 방향으로 힘을 부여하도록 정렬되는 자석들을 갖는 영구 자석들의 빠르게 회전하는 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 8 축 로우의 자석들을 갖는 900 rpm 회전자는 120 Hz의 인장 펄스들을 발생시킬 수 있다.
고속 인장 조절기들은 컨트롤러들에 의해 제어될 수 있다. 컨트롤러들은 센서로부터의 입력을 수용하고 고속 인장 조절기들을 위해 필요한 조절을 결정할 수 있는 임의의 적합한 프로세서 또는 시스템일 수 있다. 자려 1/3 옥타브 진동의 개시를 검출할 수 있는 임의의 적합한 센서가 사용될 수 있다. 예시적인 센서들은 하나 이상의 센서 롤(예를 들어, 그 안에 포함되거나 그에 결합되는 힘 변환기들을 갖는 롤들), 직립 장착된 센서들(예를 들어, 가속도계들), 또는 작업 롤 또는 백업 롤에 장착된 센서들(예를 들어, 가속도계들)을 포함한다. 다른 센서들이 사용될 수 있다. 센서에서 검출되는 진동들은 자려 1/3 옥타브 진동이 상쇄, 감소, 중지, 또는 방지되도록 고속 인장 조절기들에 필요한 조절을 결정하기 위해 컨트롤러에 의해 사용될 수 있다.
이들 예시적인 예가 여기서 논의된 일반적 주제를 독자에게 소개하기 위해 주어지고 개시된 개념들의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 다음 섹션들은 유사한 부호들이 유사한 요소들을 나타내는 도면들을 참조하여 다양한 추가 특징 및 예를 설명하며, 방향 설명들은 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용되나, 예시적인 실시예들은 본 발명을 제한하도록 사용되지 않아야 한다. 본 출원에서의 도면들에 포함되는 요소들은 일정한 축적으로 도시된 것이 아닐 수 있다.
도 1은 본 발명의 특정 측면들에 따른 4단, 2-스탠드 연속 압연 밀(100)의 개략적인 측면도이다. 밀(100)은 스탠드-간 공간(106)에 의해 분리되는 제1 스탠드(102) 및 제2 스탠드(104)를 포함한다. 스트립(108)은 방향(110)으로 제1 스탠드(102), 스탠드-간 공간(106), 및 제2 스탠드(104)를 지나간다. 스트립(108)은 금속 스트립, 이를테면 알루미늄 스트립일 수 있다. 스트립(108)이 제1 스탠드(102)를 지날 때, 제1 스탠드(102)는 스트립(108)을 보다 작은 두께로 압연한다. 스트립(108)이 제2 스탠드(104)를 지날 때, 제2 스탠드(104)는 스트립(108)을 훨씬 더 작은 두께로 압연한다. 사전-롤 부분(112)은 아직 제1 스탠드(102)를 지나지 않은 스트립(108)의 부분이다. 롤-간 부분(114)은 제1 스탠드(102)를 지났으나, 아직 제2 스탠드(104)를 지나지 않은 스트립(108)의 부분이다. 사전-롤 부분(112)은 롤-간 부분(114)보다 두껍고, 이러한 롤-간격 부분은 사후-롤 부분(예를 들어, 제2 스탠드(104)를 지난 후 스트립의 부분)보다 두껍다.
4단 스탠드의 제1 스탠드(102)는 스트립(108)이 지나는 대향 작업 롤들(118, 120)을 포함할 수 있다. 힘(126, 128)은 각각, 백업 롤들(122, 124)에 의해 스트립(108)을 향하는 방향으로, 각각의 작업 롤들(118, 120)에 인가될 수 있다. 힘(126, 128)은 게이지 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다. 힘(138, 140)은 각각, 백업 롤들(134, 136)에 의해 스트립(108)을 향하는 방향으로, 각각의 작업 롤들(130, 132)에 인가될 수 있다. 힘(138, 140)은 게이지 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다. 백업 롤들은 작업 롤들에 강성 지지를 제공한다. 몇몇 경우, 힘은 백업 롤을 통해서 보다는, 작업 롤에 직접 인가될 수 있다. 몇몇 경우, 다른 다수의 롤, 이를테면 작업 롤 및/또는 백업 롤이 사용될 수 있다. 몇몇 경우, 둘보다 많거나 적은 스탠드가 사용될 수 있다.
도 1의 밀(100)은 제1 스탠드(102)에서의 자려 1/3 옥타브 진동들을 제어하기 위한 브라이들(144) 기반 메커니즘 및 제2 스탠드(104)에서의 자려 1/3 옥타브 진동들을 제어하기 위한 하이드로플레인(160) 기반 메커니즘을 포함하여, 자려 1/3 옥타브 진동들을 제어하기 위한 다수의 메커니즘을 도시한다. 자려 1/3 옥타브 진동들을 제어하기 위한 임의의 다수의 메커니즘 및 메커니즘들의 조합이 사용될 수 있다.
도 1에 보여지는 바와 같이, 스트립(108)은 제1 스탠드(102)에 들어가기 전에 브라이들(144)을 지날 수 있다. 몇몇 경우, 스트립(108)은 브라이들(144)을 지나기 전에 디코일러에서 권취해제될 수 있다. 브라이들(144)은 스트립 인장의 변동들에 반응하여 스트립(108)의 인장을 조절함으로써 인장을 유지하도록 도울 수 있다. 브라이들(144)은 고속 선형 액추에이터(150)에 결합되는 중심 롤러(148)를 포함할 수 있다. 고속 선형 액추에이터(150)는 자려 1/3 옥타브 진동들을 제어하기에 충분한 속도들로 중심 롤러(148)를 조작할 수 있는, 본 출원에 설명된 것들과 같은, 임의의 적합한 고속 액추에이터일 수 있다. 고속 선형 액추에이터(150)는 중심 롤러(148)를 직접 조작할 수 있거나(예를 들어, 두 개의 고속 선형 액추에이터는 각 중심 롤러의 말에서 중심 롤러(148)를 조작할 수 있다) 고속 선형 액추에이터(150)는 중심 롤러(148)를 지지하는 요크를 조작함으로써 중심 롤러(148)를 간접적으로 조작할 수 있다. 임의의 수의 고속 선형 액추에이터(150)가 사용될 수 있다.
1/3-옥타브 진동이 센서(예를 들어, 작업 롤에 장착된 센서(154) 또는 백업 롤에 장착된 센서(152), 또는 다른 센서)에 의해 검출될 때, 컨트롤러는 고속 액추에이터(150)가 제1 스탠드(102)에서의 1/3 옥타브 진동으로 인한 스트립 인장의 고속(예를 들어, 1/3 옥타브 진동 범위 내) 증가 또는 감소를 보상하도록 중심 롤러(148)를 조절하게 할 수 있다. 이들 조절은 자려 1/3 옥타브 진동들을 경감시키기 위해, 적어도 1/3 옥타브 진동 범위 내에서, 비교적 일정한 사전-롤 부분(112)에서의 스트립 인장을 유지시킬 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 하이드로플레인(160)은 스트립 인장의 변동들에 반응하여 스트립(108)의 인장을 조절함으로써 인장을 유지하도록 도울 수 있다. 하이드로플레인(160)은 형상이 반-원형이거나 다른 형상들을 취할 수 있다. 하이드로플레인(160)은 하이드로플레인(160) 및 스트립(108) 사이에 (예를 들어, 물 또는 윤활제를 이용하여) 윤활 장벽을 유지하여, 하이드로플레인(160)이 회전하지 않고도 하이드로플레인(160)이 스트립(108)에 힘을 가할 수 있게 한다. 하이드로플레인(160)이 회전할 필요가 없기 때문에, 그것은 최소의 물질 및 최소의 질량으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 하이드로플레인(160)은 롤의 완전히 원형 형상이기 보다는, 반-원형 형상 또는 반-타원형 형상을 가질 수 있다. 하이드로플레인(160)은 이를테면 브라이들의 중심 롤이 (예컨대, 직접적으로 또는 요크를 통해) 하나 이상의 고속 선형 액추에이터에 결합되는 바와 유사하게, 하나 이상의 고속 선형 액추에이터(162)에 결합될 수 있다. 하이드로플레인(160)의 고유 형상은 하나 이상의 고속 선형 액추에이터(162)가 이를테면 하이드로플레인(160)의 폭을 따라 어디든, 다른 방식들로 결합될 수 있게 할 수 있다(예를 들어, 바로 단부들에서와는 대조적으로).
1/3-옥타브 진동이 센서(예를 들어, 작업 롤에 장착된 센서(158) 또는 백업 롤에 장착된 센서(156), 또는 다른 센서)에 의해 검출될 때, 컨트롤러는 고속 선형 액추에이터(162)가 제2 스탠드(104)에서의 1/3 옥타브 진동으로 인한 스트립 인장의 고속(예를 들어, 1/3 옥타브 진동 범위 내) 증가 또는 감소를 보상하도록 하이드로플레인(160)을 조절하게 할 수 있다. 이들 조절은 자려 1/3 옥타브 진동들을 경감시키기 위해, 적어도 1/3 옥타브 진동 범위 내에서, 비교적 일정한 사전-롤 부분(114)에서의 스트립 인장을 유지시킬 수 있다.
몇몇 대안적인 경우, 제1 스탠드(102)의 롤 갭은 제2 스탠드(104)와 연관된 센서(예를 들어, 센서들(156, 158)에 의해 검출되는 1/3-옥타브 진동에 반응하여 롤-간 부분(114)에서의 인장을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 경우들에서, 제1 스탠드(102)의 롤들은 제1 스탠드(102)에서의 진동들을 보정하기 위해 이동되어야 할 것이 아니라, 롤들은 제1 스탠드(102) 및 제2 스탠드(104) 사이에서 일정한 인장을 유지하도록 조절될 수 있다.
도 1은 각각, 제1 스탠드(102) 및 제2 스탠드(104)의 상측 작업 롤들 및 백업 롤들 상에 센서들(152, 154) 및 센서(156, 158)를 도시한다. 그러나, 센서들은 하부 작업 롤들 상에, 하부 백업 롤들 상에, 스탠드 그 자체 상에, 또는 스탠드 외부에 위치될 수 있다. 예를 들어, 센서는 브라이들(144) 및 제1 스탠드(102) 사이에 위치될 수 있다. 그러한 센서는 센서 롤(예를 들어, 스트립 인장의 고속 변화들을 측정하기 위한 힘 변환기들의 쌍에 의해 지지되는 롤)일 수 있다. 몇몇 경우, 다른 센서들, 이를테면 초음파, 레이저, 또는 1/3 옥타브 진동을 검출할 수 있는 다른 센서들이 사용될 수 있다.
몇몇 경우, 브라이들(144)의 제3 롤러(164)가 센서로서의 역할을 할 수 있다. 제3 롤러(164)는 내부에 힘 센서들을 포함할 수 있다. 몇몇 경우, 제3 롤러(164)는 하나 이상의 로드 셀(load cell)(166)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 로드 셀들(166)의 쌍은 제3 롤러(164)의 반대 단부들 상에 배치될 수 있다. 로드 셀들(166)은 1/3 옥타브 범위의 인장 변동을 검출할 수 있다.
도 2는 본 발명의 특정 측면들에 따라 1/3 옥타브 진동들을 제어하기 위해 다수의 고속 인장 조절기(204, 212)를 갖는 밀(200)을 도시하는 개략적인 도해이다. 금속 스트립(224)은 도 2에 보여지는 바와 같이, 다양한 부분을 좌에서 우로 지날 수 있다. 좌측 아이템들은 우측으로 더 먼 아이템들에 가깝게 또는 이들의 업스트림으로 간주될 수 있다. 예를 들어, 제1 스탠드(208)는 제2 스탠드(216)에 가깝게 또는 이의 업스트림으로 간주될 수 있다.
금속 스트립(224)은 디코일러(202)에서 권취해제될 수 있다. 금속 스트립(224)은 제1 스탠드(208) 및 제2 스탠드(216)를 지날 수 있다. 두 개의 스탠드가 도 2에 도시되지만, 하나의 스탠드 또는 둘보다 많은 스탠드를 포함하여, 임의의 수의 스탠드가 사용될 수 있다. 제1 스탠드(208) 및 제2 스탠드(216) 사이에서 이루어지는 조절은 다-스탠드 밀의 임의의 두 개의 스탠드 사이에서(예를 들어, 제2 및 제3 스탠드 사이에서) 사용될 수 있다. 디코일러(202) 및 제1 스탠드(208) 사이에서 이루어지는 조절은 단일-스탠드 밀 상에서 사용될 수 있다.
금속 스트립(224)이 디코일러(202)에서 제1 스탠드(208)로 이동할 때, 그것은 고속 인장 조절기(204)를 지날 수 있다. 고속 인장 조절기(204)는 이동가능한 중심 롤러, 하이드로호일, 와이퍼, 또는 자기 시스템을 갖는 브라이들을 포함하여, 본 출원에 설명된 바와 같은 임의의 조절기일 수 있다. 다른 고속 인장 조절기들이 사용될 수 있다. 고속 인장 조절기(204)는 제1 스탠드(208) 또는 제1 스탠드(208) 및 고속 인장 조절기(204) 사이에서의 스트립(224)에서 검출되는 진동들에 기초하여 컨트롤러(220)로부터 조절 신호들을 수신할 수 있다. 컨트롤러(220)는 센서, 이를테면 센서(206) 또는 센서(210)로부터 신호들을 수신할 수 있다. 센서(206)는 고속 인장 조절기(204) 및 제1 스탠드(208)사이에 일렬로 배치되는 센서일 수 있다. 센서(206)는 임의의 적합한 센서, 이에 제한되지는 않으나 이를 테면 하나 이상의 로드 셀에 결합되는 편향 롤(예를 들어, 편평 롤)일 수 있다. 센서(210)는 센서, 이에 제한되지는 않으나 이를 테면 제1 스탠드(208), 이를테면 작업 롤, 백업 롤, 롤 초크(roll chock), 또는 스탠드 그 자체에 결합되는 가속도계일 수 있다. 센서(210)가 가속도계일 때, 단지 롤들의 수직 모션을 검출하도록 조정될 수 있다. 몇몇 경우, 센서(210)는 하부 작업 롤에 대한 상부 작업 롤의 수직 움직임을 검출하도록 구성된 다수의 센서(예를 들어, 상부 및 하부 작업 롤들 상에 위치되는)를 포함할 수 있다. 다른 센서들이 사용될 수 있다.
1/3 옥타브 진동들을 나타내는 신호들을 수신 시, 컨트롤러(220)는 고속 인장 조절기(204)를 사용한 고속 인장 조절을 포함할 수 있다. 인장 조절은 제1 스탠드(208)에서의 검출되거나 예상되는 진동을 벌충 또는 상쇄하도록 계산될 수 있다. 몇몇 경우, 임의 인장 조절이 유도될 수 있다.
몇몇 경우, 컨트롤러(220)는 프로세서 또는 임의의 유형의 디지털 및/또는 아날로그 회로일 수 있다. 몇몇 경우, 컨트롤러(220)는 본 출원에 설명된 바와 같이 기능하도록 설계된 유압 도관들, 챔버들, 및 액추에이터들의 집합일 수 있다.
고속 인장 조절기(204)는 고주파수(예를 들어, 1/3 옥타브) 스트립 인장 외란을 제거할 수 있다. 그에 따라 고속 인장 조절기(204) 채터의 각 사이클마다 누적된 스트립(224)을 저장하기에 충분히 빠른 속도로 이동할 수 있어야 한다. 스탠드(예를 들어, 제1 스탠드(208))에서의 작업 롤의 높이는 저주파수들(예를 들어, 1/3 옥타브 주파수들 훨씬 아래)에서 타이트하게 조절될 수 있고 대체적인 인장은 이를테면 제1 스탠드 및 제2 스탠드 간 속도 차, 뿐만 아니라 제1 스탠드의 갭을 제어함으로써, 다른 메커니즘들에 의해 제어될 수 있다. 그러나, 채터 주파수들에서, 평균 롤 높이(예를 들어, 상부 작업 롤 및 하부 작업 롤 간 거리)는 벗어날 수 있다. 컨트롤러(220)는 자려 1/3 옥타브 진동에 대응하는 주파수 대역에서의 외란을 제어하는 것에 중점을 둘 수 있다. 컨트롤러(220)가 충분한 동작 범위를 가짐을 보장하기 위해, 이러한 주파수 범위 밖의 인장 외란은 이를테면 신호 필터링의 일부 조합을 사용하여, 고속 인장 조절기(204)를 구동하기 위해 사용되는 신호에서 제거될 수 있다.
금속 스트립(224)이 제1 스탠드(208)에서 제2 스탠드(216)로 지날 때, 이의 인장은 제2 스탠드(216)에서의 1/3 옥타브 진동을 제거하도록 조절될 수 있다. 컨트롤러(222)는 컨트롤러(220)와 유사하게, 하나 이상의 센서, 이를테면 센서(214) 및 센서(218)로부터 신호들을 수신할 수 있다. 센서(214)는 센서(206)와 유사하나, 제1 스탠드(208) 및 제2 스탠드(216) 사이에 위치될 수 있다. 센서(218)는 센서(210)와 유사하나, 제2 스탠드(216) 상에 위치될 수 있다. 다른 센서들이 사용될 수 있다. 고속 인장 조절기(204)와 유사하게, 고속 인장 조절기(212)가 컨트롤러(222)로부터의 신호들에 기초하여 1/3 옥타브 범위에서의 인장을 제어하기 위해 제1 스탠드(208) 및 제2 스탠드(216) 사이에 위치될 수 있다. 그러나, 몇몇 경우, 컨트롤러(222)는 제1 스탠드(208)에서의 롤 갭을 제어하기 위한 신호를 제1 스탠드(208)에 송신하고, 그에 따라 스트립(224)이 스탠드-간 영역에 들어가는 속도를 효과적으로 제어하며, 그에 따라 스탠드-간 영역에서의 스트립(224)의 유효 인장을 제어할 수 있다. 몇몇 경우, 컨트롤러(222)는 제1 스탠드(208) 및 고속 인장 조절기(212) 중 하나 이상의 임의의 조합으로 신호들을 송신할 수 있다. 몇몇 경우, 컨트롤러(222) 및 컨트롤러(220)의 기능들이 단일 컨트롤러에 의해 수행된다.
고속 인장 조절기들(204, 212)은 제1 스탠드(208) 또는 제2 스탠드(216)에서의 1/3 옥타브 진동에도 불구하고 일정한 인장을 유지하기 위해 스트립(224)의 길이들을 저장 및 릴리즈할 수 있다. 채터 주파수는 변동하는 스트립 인장으로 인한 피드백을 방지하는 데 요구되는 스트립 저장량을 결정한다. 예를 들어, 스트립 속도가 시간의 함수(
Figure 112017015411172-pct00011
, 여기서
Figure 112017015411172-pct00012
는 헤르츠 단위로 채터 주파수이고
Figure 112017015411172-pct00013
는 속도 변화의 진폭)로서 주어지면, 요구되는 최대 저장은 아래 식 2에 제시된다.
식 2
Figure 112017015411172-pct00014
밀들은 일반적으로 대략 90 헤르츠 내지 300 헤르츠에서, 그리고 보다 구체적으로는 대략 90 헤르츠 내지 200 헤르츠 또는 90 Hz 내지 150 Hz에서 채터링한다. 보다 저주파수가 보다 많은 저장을 필요로 할 수 있기 때문에, 이러한 값(예를 들어, 90 Hz)은 요구될 수 있는 스트립 저장 길이의 최대량을 계산하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 값은 고속 인장 조절기(204, 212)에서의 스트립 저장 길이를 셋팅하기 위해 사용될 수 있다. 그에 반해, 보다 고주파수들은 보다 빠르게 동작해야 하고 그에 따라 상한(예를 들어, 150 Hz, 200 Hz, 또는 300 Hz)이 고속 인장 조절기(204, 212)가 동작해야 할 수 있는 최고를 계산하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 값은 유압 흐름 속도들은 고속 조절 시 제한 요인일 수 있기 때문에, 유압 흐름 속도들을 결정할 때, 이를테면 유압 선형 액추에이터들이 사용될 때 유용할 수 있다.
1/3 옥타브 주파수 범위가 수립되면, '
Figure 112017015411172-pct00015
'의 값은 최대 스트립 저장 길이를 결정하기 위해 정의될 필요가 있다.
Figure 112017015411172-pct00016
의 값은 압연된 스트립에서 수용가능한 게이지 변화량에 의존적이다. 예에서, 몇몇 상황에서, 채터가 대략 1%의 게이지 변화를 야기하는 경우, 그 결과로 생긴 손상은 스트립이 스크랩으로서 제거되게 할 수 있다. 다른 백분율들의 게이지 변화가 압연된 스트립 및 다른 요인들의 필요들에 따라, 사용될 수 있다. 본 예의 목적들을 위해, 최대 진입 스트립 속도 변화는 1%일 것이다. 2000 미터/분(MPM)의 2 스탠드 연속 밀 압연 캔트 베버리지 스톡(CBS; canned beverage stock)에 대해, 스탠드-간 속도는 더 이상 대략 1000 MPM을 초과하지 않을 수 있다. 그 다음 '
Figure 112017015411172-pct00017
'의 값은 10MPM(게이지 변화는 속도의 1% 변화, 갭을 통한 질량 흐름의 보존을 야기할 것이다) 또는 0.16666 미터/초(MPS)일 수 있다. 그에 따라 본 예에 대한 90 헤르츠에서 요구되는 저장량은 대략 0.60 mm일 수 있는데, 이는
Figure 112017015411172-pct00018
이기 때문이다. 따라서, 본 예에서, 적합한 고속 인장 조절기(204)는 90 Hz의 속도에서 대략 0.60 mm 변위할 수 있어야 한다.
상기 계산들은 다른 예들을 위해 필요 시 조절될 수 있다. 상기 계산들은 또한 필요 시 고속 인장 조절기를 구동하기 위해 컨트롤러에 의해 레버리징(leveraging)될 수 있다.
도 3은 본 발명의 특정 측면들에 따른 요크-제어 브라이들(304)을 갖는 1/3 옥타브 진동 제어 시스템(300)을 도시하는 등축도이다. 금속 스트립(302)은 브라이들(304)을 통해 그리고 상부 작업 롤(310) 및 하부 작업 롤(312)을 갖는 밀 스탠드(308)로 지난다. 브라이들(304)의 중심 롤(306)은 고속 인장 조절기로서의 역할을 한다. 중심 롤(306)이 하향으로 그리고 상향으로 조작될 때, 금속 스트립(302)은 중심 롤(306)의 둘레의 부분 주위로부터, 각각, 저장 또는 릴리즈된다. 중심 롤(306)은 요크(314)에 의해 지지될 수 있다. 중심 롤(306)의 상향 또는 하향 움직임은 요크(314)에 결합되는 선형 액추에이터(316)의 조작에 의해 달성될 수 있다. 몇몇 경우, 하나 초과의 선형 액추에이터(316)가 요크(314)에 결합될 수 있다. 임의의 적합한 선형 액추에이터(316), 이를테면 유압 실린더 및/또는 압전 액추에이터가 사용될 수 있다. 중심 롤(306)의 낙하 깊이는 메인 유압 실린더 상에서 이동가능한 스톱(stop)을 통해 조절가능할 수 있다. 하나 이상의 선형 액추에이터(316)는 메인 유압 실린더의 이동가능한 스톱을 조절하고, 그에 따라 중심 롤(306)의 낙하 깊이를 조절할 수 있다.
그에 따라 브라이들의 중심 롤(306)은 그것이 스탠드(308)에 들어가기 전 금속 스트립(302)의 경로를 변경할 수 있다. 고주파수들(예를 들어, 1/3 옥타브 진동들)에서 이러한 네스팅 메커니즘(nesting mechanism)(예를 들어, 메인 유압 실린더의 이동가능한 스톱에 대한 조절)의 강도를 변경하는 것은 다운스트림 스탠드의 갭 움직임에서 기인하는 임의의 인장 진동을 경감시킬 수 있다.
선형 액추에이터가 요크(314)를 조작하는(예를 들어, 요크(314) 그 자체를 조작 또는 요크(314)의 엔드 스톱들을 조절하는) 경우들에서, 차동 틸트 제어 루프는 요크(314) 움직임이 요크(314)의 측면 대 측면 높이를 유지하는 랙(rack) 및 피니언(pinion) 어셈블리에 의해 제한될 수 있다.
도 4는 본 발명의 특정 측면들에 따른 엔드-제어 브라이들(404)을 갖는 1/3 옥타브 진동 제어 시스템(400)을 도시하는 등축도이다. 금속 스트립(402)은 브라이들(404)을 통해 그리고 상부 작업 롤(410) 및 하부 작업 롤(412)을 갖는 밀 스탠드(408)로 지난다. 브라이들(404)의 중심 롤(406)은 고속 인장 조절기로서의 역할을 한다. 중심 롤(406)이 하향으로 그리고 상향으로 조작될 때, 금속 스트립(402)은 중심 롤(406)의 둘레의 부분 주위로부터, 각각, 저장 또는 릴리즈된다. 중심 롤(406)은 선형 액추에이터들(416, 418)의 쌍에 의해 지지될 수 있다. 선형 액추에이터들(416, 418)의 쌍은 중심 롤(406)의 상향 및 하향 움직임을 제어할 수 있다. 임의의 적합한 선형 액추에이터들(416, 418)이 사용될 수 있다. 예를 들어, 선형 액추에이터들(416, 418)은 유압 실린더들 및/또는 압전 액추에이터들 또는 임의의 다른 적합한 액추에이터를 포함할 수 있다.
몇몇 경우, 그러한 엔드에 장착된 선형 액추에이터들(416, 418)은 다른 선형 액추에이터에 의해 작동될 수 있는, 요크(414)와 사용될 수 있다. 그러한 경우들에서, 선형 액추에이터들(416, 418)은 중심 롤(406)이 네스팅 메커니즘(예를 들어, 요크(414))과 별도로 수직으로 이동하게 한다. 그러한 엔드에 장착된 선형 액추에이터들(416, 418)의 사용은 채터를 제어하기 위해 조작되는 데 필요한 총 질량에서 중심 롤(406)을 구동하는 메커니즘(예를 들어, 요크(414) 및 관련 구동 장비)의 질량을 제거한다. 엔드에 장착된 선형 액추에이터들(416, 418)의 사용은 스트립(406) 틸팅 가능성을 도입할 수 있다. 몇몇 경우, 센서들 및 제어 루프가 제거되지는 않더라도, 틸트를 최소화하기 위해 사용될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하여 위에서 설명된 바와 같이, 중심 롤들(306, 406)은 선형 액추에이터들(316, 416, 418)을 사용하여 조작될 수 있다. 본 출원에서 설명된 바와 같이, 다른 메커니즘들, 이를테면 하이드로호일들이 스트립 길이를 저장하기 위해 중심 롤들(306, 406)의 위치에서 사용될 수 있다. 추가적으로, 선형 액추에이터들(316, 416, 418)은 충분한 속도로(예를 들어, 대략 90 Hz 내지 대략 150 Hz, 200 Hz, 또는 300 Hz) 충분한 선형 작동을 초래할 수 있는 유압, 압전, 또는 다른 선형 액추에이터들의 임의의 조합일 수 있다. 도 3 및 도 4에서 대체적으로 직사각형으로서 도시되지만, 선형 액추에이터들(316, 416, 418)은 실린더형 또는 다른 형상일 수 있다.
몇몇 경우, 인장은 (밀 바이트(mill bite)에 가장 가까운) 제3 브라이들 롤(320, 420)을 지지하는 로드 셀들에 의해 측정될 수 있다. 인장은 본 출원에 다른 곳에 설명된 바와 같이, 다른 센서들에 의해 측정될 수 있다.
유압 선형 액추에이터가 사용될 때, 유압 선형 액추에이터의 보어는 최소화된 유압유(예를 들어, 오일) 흐름 및 최대 스트립 인장에 필요한 최대 로드를 포함하여, 다양한 요인에 기초하여 결정될 수 있다. 스트립이 대략 1600 mm2의 단면적, 대략 20 N/mm2 (20 MPa)의 인장, 2:1의 기하학적 구조(예를 들어, 180°의 중심 롤 랩핑 각 - 작업 롤들의 변위에 대해 브라이들에 저장되는 스트립의 양)를 갖는 예에서, 스트립 인장을 유지하는 데 요구되는 최대 로드는
Figure 112017015411172-pct00019
일 수 있다. 유압유 흐름을 최소화하기 위해, 공급 압력은 대략 27.5 MPa인 것으로 정의될 수 있다. 14 N/mm2의 보어 압력을 허용하기 위해, 요구되는 실린더 면적은
Figure 112017015411172-pct00020
mm2일 수 있다. 본 예에서, 두 개의 유압 선형 액추에이터가 (예를 들어, 도 4에 보여지는 바와 같이) 롤의 수직 위치를 지지하기 위해 롤의 각 엔드에 위치될 수 있다. 브라이들의 제1 롤 상의 랩핑 각은 스트립의 경로가 수평에서 수직으로 가고 중심 롤 아래를 지남에 따라 대략 90°인 것으로 가정된다. 브라이들의 중심 롤 주위 대략 180°의 랩핑 각을 사용하여, 최대 수직력은 대략 64 KN일 수 있다. 또한 최대 보어 압력은 공급 압력 절반이어서, 4600 mm2의 실린더 면적을 산출할 수 있다. 그러나, 이러한 경우, 면적은 두 개의 실린더 사이에서 구분된다. 각각의 요구된 보어 크기는 대략 54 mm이다. 안전성의 추가 마진을 제공하기 위해 60 mm (2827 mm2)까지 라운딩 업하는 것이 바람직할 수 있다. 유사한 계산들이 단일 선형 액추에이터(316)에 대해 또는 다른 상황들에 대해(예를 들어, 다른 크기들 및 유형들의 금속 시트) 이루어질 수 있다.
유압 선형 액추에이터의 행정 길이는 다양한 요인에 기초하여 결정될 수 있다. 각각의 실린더 행정은 사이클당 최대 저장을 허용하도록 셋팅될 수 있다. 예에서, 대략 180°의 래핑 각(wrap angle) 및 대략 0.60 mm의 스트립 저장 요건을 고려할 때, 실린더 행정은 대략 0.30 mm로 감소될 수 있다. 에러에 대한 일부 마진을 추가하여, 최소 행정 2 mm이 필수로 사용될 수 있다.
유압 선형 액추에이터는 서보-밸브(servo-valve)에 의해 작동될 수 있다. 그러한 경우들에서, 유압 선형 액추에이터에 필요한 서보-밸브는 다양한 요인에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 서보-밸브는 롤이 보다 높은 채터 주파수들에서 이동할 수 있게 하면서 30 헤르츠에서(보다 저주파수 인장 외란은 다른 액추에이터들에 의해 제어된다) 중심 롤의 높이를 제어할 수 있도록 선택될 수 있다. 최악이 경우 흐름 속도는 채터의 최고 주파수(예를 들어, 대략 150 헤르츠 내지 200 Hz 또는 300 Hz)에서 일 수 있다. 몇몇 경우, 서보-밸브는 스탠드 및 선행하는 디바이스(예를 들어, 선행하는 스탠드 또는 디코일러) 간 스트립의 길이로서 타겟 스트립 인장을 유지하기 위한 속도를 가질 수 있다. 그러한 예에서, 채터 주파수에서의 길이의 변화가 가이드라인으로서 사용될 수 있다. 90 헤르츠에서 대략 1%의 허용 게이지 변화를 가정하여, 타겟 실린더 이동은 대략 0.33 mm에 셋팅될 수 있다. 따라서, 150 헤르츠에서, 48 lpm의 흐름 속도가 요구될 것이다(Qv = 2827 mm * 0.30 mm * 2π * 150 * 60 /1e6 = 48 lpm). 요구되는 서보-밸브가 이와 같이 선택될 수 있다. 유압-실린더-기반 고속 인장 조절기에 대한 예시적인 적합한 서보-밸브는 대략 150 헤르츠의 주파수에서 40%(15.2 lpm)를 공급할 수 있는 MoogTM 밸브 유형 D765 HR/38 lpm일 수 있다. 압력 강하가 대략 14 MPa로 유지되는 경우, 흐름 속도는 대략 21.43 lpm이다. 이러한 디자인은 흐름 요건을 충족시키기 위해 각각의 유압 선형 액추에이터 상의 두 개의 밸브를 사용할 수 있다.
고속 인장 조절기가 다양한 방식으로 제어될 수 있다. 일례로, 제어 전략은 빠른 인장 루프 주위에 위치 제어 루프를 생성하는 것일 수 있다. 위치 루프는 유압 액추에이터의 평균 연장을 유압 액추에이터의 최대 연장의 절반(예를 들어, 대략 1 mm)으로 셋팅할 수 있다. 유압 액추에이터의 위치를 고정되게 유지하는 위치 루프의 응답은 대략 30 헤르츠이며, 이는 유압 액추에이터를 대략 30 헤르츠까지 매우 강하게 만든다. 위치 컨트롤러는 압력 루프에 압력 기준을 공급한다. 따라서, 인장 기준은 롤에 인가되는 로드의 함수이다.
내측 인장 루프는 훨씬 더 높은 응답, 이를테면 대략 150 헤르츠를 가질 수 있다. 이의 목적은 롤이 스트립의 인가된 로드가 달라짐에 따라 수직으로 이동할 수 있게 하는 것일 수 있다. 인장이 로드 스윙(load swing)들로 인해 달라짐에 따라, 인장 컨트롤러는 위치 컨트롤러에 의해 공급되는 압력 기준을 유지하기 위해 소량의 유체를 가산 및 감산한다.
선형 액추에이터가 유압 선형 액추에이터일 때, 유압 구성요소들이 스트립(302) 아래에 위치될 수 있으며, 이는 스레딩(threading) 동안 스트립(302)을 공급하는 것에 유리할 수 있다. 선형 액추에이터들(416, 418)이 사용될 때, 틸트 제어 루프(예를 들어, 압력 루프의 동일한 응답을 갖는)가 에러원으로서 롤의 틸팅을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 경우, 유압 액추에이터가 중심 롤의 지지 샤프트 상에서 직접 작용할 수 있기 때문에, 기계적 연결들이 요구되지 않을 수 있다. 몇몇 경우, 유압 액추에이터 및 밸브 간 밀접 결합이 래그(lag)를 회피하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 경우, 빠른, 실-시간 컨트롤러가 인장 루프를 위해 사용될 수 있다. 몇몇 경우, 액추에이터는 광범위한 모션을 가질 수 있으나 선택된 액추에이터의 주파수 응답 능력들에 관해서는 제어의 에지 상에 접할 수 있다. 몇몇 경우, 전체 150 헤르츠 응답이 특정 조건들 하에서 달성될 수 있게 하기에 충분한 흐름 속도를 지속할 수 없는 서보가 사용된다 하더라도, 여전히 강성의 상당한 감소가 있을 수 있다.
몇몇 경우, 하나 이상의 압전 액추에이터가 요크(314)(예를 들어, 프레임)의 높이를 조절하기 위해 사용될 수 있다. 구체적으로, 압전 액추에이터는 중심 브라이들 롤 프레임의 조절가능한 엔드 스톱의 높이를 달리 하도록 위치될 수 있다. 엔드 스톱의 위치결정은 중심 롤(306)의 낙하 깊이를 셋팅할 수 있다. 몇몇 경우, 프레임을 이동시킬 수 있는 압전 액추에이터는 각각의 측면의 엔드 스톱 어셈블리의 상부에 위치될 수 있다. 중심 롤의 프레임(예를 들어, 요크(314)의 수직 움직임은 일정한 스트립 인장을 유지하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 경우들에서, (예를 들어, 도 4에 보여지는 바와 같이) 직접 중심 롤(306)을 이동시키기는 대신, 압전 액추에이터들은 요크(314)를 이동시킴으로써 전체 중심 롤(306)을 이동시킨다. 압전 액추에이터들은 동일할 수 있으나, 실린더에 의해 공급되는 압축력을 핸들링하기 위해 병렬인 두 개 이상의 유닛을 필요로 할 수 있다. 몇몇 경우, 스트립 인장을 유지시키는 것은 인가된 인장력 뿐만 아니라 프레임을 수직으로 가속하는 데 요구되는 힘과 동일한 액추에이터 힘을 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 롤 어셈블리 및 프레임의 중량이 대략 1500 Kgf이고 가속도가 대략 139 mm/sec2 (180 ㎛ @140 헤르츠)라고 가정하면, 이러한 가속력은 대략 21.3 KN이다.
몇몇 경우, 구성요소들은 고정된 위치에 고정되고 스트립에서 멀리 떨어져 위치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 특정 측면들에 따른 압전 보조 장치(504)를 갖는 유압 액추에이터(502)를 포함하는 선형 액추에이터(500)의 부분-컷어웨이 도면이다. 선형 액추에이터(500)는 본 출원에 개시된 액추에이터들, 이를테면 도 3 및 도 4의 선형 액추에이터들(316, 416, 418) 중 임의의 것을 위해 사용될 수 있다. 선형 액추에이터(500)는 그 안에 피스톤(512)을 지지하는 메인 바디로 이루어지는 유압 액추에이터(502)를 포함한다. 메인 바디는 유압유가 피스톤(512)을 조작하기 위해 순환될 수 있는 구동 캐비티(516)를 포함한다.
압전 보조 장치(504)는 채널(514)에 의해 유압 액추에이터(502)에 결합되는 보조 장치 바디(510)를 포함할 수 있다. 보조 장치 바디(510)는 다이어프램(508)에 결합되는 하나 이상의 압전 디바이스(506)를 포함할 수 있다. 전류가 하나 이상의 압전 디바이스(506)에 인가될 때, 각각의 압전 디바이스(506)는 방향(518)으로 다이어프램(508)을 밀기 위해 변형될 수 있다. 그에 따라 다이어프램(508)은 유압유를 채널(514)을 통해 구동 캐비티(516)로 밀고, 그에 따라 피스톤(512)에 방향(520)으로 힘을 가할 수 있다. 전류를 제거하는 것 또는 역전류를 인가하는 것은 각각의 압전 디바이스(506)가 반대 방향으로 변형되게 하여, 다이어프램(508)을 잡아 당겨, 피스톤(512)이 방향(520)의 반대 방향으로 이동하게 할 수 있다.
압전 디바이스들(506)이 매우 고주파수들에서 동작할 수 있기 때문에, 압전 보조 장치(504)는 유압 액추에이터(502)가 기능할 수 있는 속도를 증가시킬 수 있다. 단일 유압 액추에이터(502)는 하나 이상의 압전 보조 장치(504)를 포함할 수 있다.
예에서, (예를 들어, 도 4에 보이는 바와 같이) 중심 롤의 엔드들에 위치되는 두 개의 유압 액추에이터를 이용하여, 각각의 유압 액추에이터는 2 mm의 최소 실린더 행정을 갖고 60 mm의 보어 크기를 갖는 유압 실린더일 수 있다. 어떠한 압전 보조 장치도 사용되지 않을 때와 유사하게, 서보-밸브는 롤이 채터 주파수에서 이동할 수 있게 하면서, 30 헤르츠에서 중심 롤의 높이를 제어할 수 있어야 한다. 그러나, 어떠한 압전 보조 장치도 사용되지 않을 때와 달리, 본 예에서는, 이러한 요건이 30 헤르츠까지의 주파수들로 제한된다.
본 예에서, 채터 주파수에서의 길이이 변화가 가이드라인으로서 사용될 수 있으며, 30 헤르츠에서 1%의 게이지 변화는 1.76 mm의 타겟 스트립 저장을 제공한다. 롤의 랩핑 각도가 대략 180°인 경우, 수직 움직임은 0.88 mm로 감소될 수 있다. 30 헤르츠에서, 대략 23 lpm의 흐름 속도가 요구된다(예를 들어, Qv = 2827 mm * 0.88 mm * 2π * 30 * 60 / 1e6 = 28 lpm). 본 예에서, 적절한 흐름 속도를 공급할 수 있는 서보-밸브가 선택될 수 있다. 예를 들어, MoogTM 밸브 유형 D765 HR/38 lpm은 30 헤르츠의 주파수에서 100%를 공급할 수 있다. 본 예에서, 밸브에는 채터 주파수에서 유체 흐름을 제어하는 작업이 제공되지 않는다. 고주파수 로드 변화들이 압전 액추에이터에 남겨질 수 있다.
유압 액추에이터는 중심 롤의 평균 높이를 유압 실린더의 행정 중간에 일정한 수준으로 유지하기 위해 사용될 수 있다. 채터 주파수에서의 힘 변화들은 두 개의 실린더의 강성이 스트립보다 훨씬 더 크게 조합되기 때문에 어떠한 영향도 미치지 않을 것이다.
고주파수 인장 외란을 수용하기 위해, 압전 액추에이터는 밸브 및 실린더 사이에 배치될 수 있다. 압전 보조 장치는 유압유 압력의 함수로서 유압유의 볼륨을 변경할 수 있다. 압전 디바이스의 길이는 압력이 달라짐에 따라 변한다.
압전 액추에이터들이 단지 대략 0.1%씩 길이를 바꾸기 때문에, 그러한 디바이스를 실린더와 일렬로 삽입하는 것은 비현실적일 수 있다. 50 mm 길이 압전은 대략 0.05 mm 이동할 것이다. 대신, 압전 디바이스는 보다 큰 영역으로 실린더에 하우징될 수 있다. 예에서, 압전 디바이스를 하우징하는 실린더는 다수의 압전 디바이스(예를 들어, 50 mm 길이 압전 디바이스)를 유지할 수 있는 유압 실린더의 면적(예를 들어, 14,135 mm2)의 대략 5배의 면적을 가질 수 있다. 예에서, 오일의 볼륨을 706 mm3씩 바꾸기 위해, 대략 15,000 sq. mm의 표면적을 갖는 다수의 그러한 압전 디바이스를 사용함으로써, 그 결과로 생긴 작동 실린더 상의 길이의 변화는 대략 (706 mm3/2827 mm2), 또는 0.25 mm이다.
압전 보조 장치(504)를 갖는 선형 액추에이터(500)는 임의의 적합한 전략을 사용하여 제어될 수 있다. 예시적인 제어 전략에서, 간단한 단일 자유도 위치 제어 루프가 생성된다. 위치 루프는 유압 실린더의 평균 연장을 유압 실린더의 최대 연장의 절반(예를 들어, 대략 1 mm)으로 셋팅할 수 있다. 위치 루프의 응답은 30 헤르츠일 수 있으며, 이는 실린더를 30 헤르츠까지 매우 강하게 만들 수 있다.
위치 제어 루프가 타겟 연장을 유지하기 위해 실린더의 평균 압력을 간접적으로 구동하는 한편, 별개의 컨트롤러는 채터와 연관된 주파수 범위(예를 들어, 1/3 옥타브 진동들, 이를테면 90 Hz 내지 300 Hz)에서의 인장을 모니터링할 수 있다. 별개의 컨트롤러는 롤이 스트립의 인가된 로드가 달라짐에 따라 수직으로 이동할 수 있게 하는 것일 수 있다. 유압 실린더들 양자의 조합된 압력이 로드 스윙들로 인해 달라짐에 따라, 컨트롤러는 어셈블리에서 오일의 총 볼륨을 바꾸기 위해 압전 액추에이터(들)를 사용할 수 있다. 예에서, 이러한 동작은 0.25 mm의 움직임을 생성할 수 있으며, 이는 전체 스트립 속도의 변화를 핸들링하기에 충분히 클 수 있다.
몇몇 경우, 압전 보조 장치의 사용은 빠르고, 독립적인, 틸트 제어 루프에 대한 임의의 필요를 배제할 수 있다. 몇몇 경우, 압전 디바이스의 주파수 범위가 보통 서보-밸브의 흐름 성능을 초과하기 때문에 서보-밸브의 성능에 대해 보다 적게 의존할 수 있다. 몇몇 경우, 유압 회로가 다이어프램의 압전 측면 상에 차동 압력을 유지하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 경우, 스트립 인장은 피드백 변수로서 사용될 수 있다. 특정한 조건들 하에서, 유체 압력 단독은 중심 롤을 이동시키는 데 요구되는 가속력으로 인해 일부 에러를 초래할 수 있다.
도 6은 본 발명의 특정 측면들에 따른 압전 액추에이터들(604)을 갖는 고속 인장 조절기(600)의 등축도이다. 롤 초크(606)는 브라이들의 중심 롤(602)을 지지할 수 있다. 몇몇 경우, 상이한 편향 디바이스가 중심 롤(602), 이를테면 하이드로플레인 또는 와이퍼 대신 사용된다.
압전 액추에이터(604)는 롤 초크(606)를 지지부(608)에 결합시킬 수 있다. 몇몇 경우, 지지부(608)는 전체 중심 롤(602)을 지지하는 요크일 수 있다. 압전 액추에이터(604)에 인가되는 전류는 압전 액추에이터(604)가 연장 또는 리트랙트함으로써 변형되어, 그에 따라 중심 롤(602)을 상향으로 또는 하향으로 이동시키게 할 수 있다. 도 6에 보여지는 바와 같이, 중심 롤(602)은 각 측면 상에 하나씩, 두 개의 압전 액추에이터(604)에 의해 지지될 수 있다. 각각의 압전 액추에이터(604)는 중심 롤(602)의 원하는 움직임을 초래하기 위해 서로 병렬로 또는 직렬로 기계적으로 배열되는 하나 이상의 개별적인 압전 디바이스를 포함할 수 있다. 중심 롤(602)의 수직 움직임은 일정한 스트립 인장을 유지하기 위해 사용된다.
몇몇 경우, 단일 압전 디바이스는 전체 압력에서 대략 0.1% 내지 0.15%씩 길이를 바꿀 수 있고 30MPa/mm2의 범위의 힘을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 대략 56 mm의 직경 및 대략 154 mm의 길이를 갖는 시중에서 구할 수 있는 표준 압전 스택은 대략 79KN의 차단력 및 대략 180 ㎛의 길이의 변화를 초래할 수 있다.
스트립 인장을 유지시키는 것은 인가된 인장력, 뿐만 아니라 중심 롤(602)을 수직으로 가속하는 데 요구되는 힘과 동일한 액추에이터 힘을 필요로 할 수 있다(예를 들어, 이는 중심 롤(602)보다 작은 질량을 갖는 하이드로호일 또는 다른 편향기를 사용함으로써 감소될 수 있다). 예를 들어, 중심 롤(602) 어셈블리의 중량이 대략 500 Kgf이고 가속도가 대략 139 mm/sec2(180 ㎛ @140 헤르츠)이라고 가정하면, 이러한 가속력은 대략 7.1 KN이다.
몇몇 경우, 압전 액추에이터(604)의 길이는 이용가능한 길이의 최대 변화를 전달하기 위해 최대화된다.
압전 액추에이터들(604)을 제어하는 것은 임의의 적합한 방식으로 이루어질 수 있다. 일례로, 제어 전략은 스트립 인장 제어 루프를 생성하는 것을 포함한다. 총 스트립 인장 피드백은 센서들에 의해 측정된다(예를 들어, 작업 롤들에 가장 가까운 롤과 같은, 인접한 브라이들 롤의 각 엔드에 장착되는 로드 셀들). 컨트롤러는 타겟 스트립 인장을 유지하기 위해 압전 액추에이터들(604)을 구동할 수 있다. 차동 제어 루프는 가능한 제로에 가까운 차동 인장을 유지할 수 있다(측면 대 측면).
몇몇 경우, 빠른 실행 속도(예를 들어, 100 μsec 또는 약 100 μsec 보다 빠른)를 갖는 컨트롤러가 사용될 수 있다. 디지털 및 아날로그 제어의 조합이 사용될 수 있다. 몇몇 경우, 고전류 구동기가 사용될 수 있다. 몇몇 경우, 적어도 0.15%의 길이 변화를 제공하는 압전 디바이스들이 선택될 수 있다.
고속 인장 조절기에서의 단지 압전 액추에이터들(604)의 사용은 많은 이동 부분 및 유압 부분에 대한 필요를 배제할 수 있다.
도 7은 본 발명의 특정 측면들에 따라 밀에서의 진동을 제어하기 위한 프로세스(700)를 도시하는 흐름도이다. 블록(702)에서, 인장 변동들이 검출된다. 인장 변동들은 임의의 적합한 센서, 이를테면 도 1의 센서들(152, 154, 156, 158); 도 1의 로드 셀(166); 또는 임의의 다른 적합한 센서에 의해 검출될 수 있다. 이들 검출된 인장 변동은 측정된 변동 신호 형태로 컨트롤러에 송신될 수 있다.
선택적 블록(704)에서, 측정된 변동 신호는 1/3 옥타브 범위 밖의(예를 들어, 90 Hz 내지 300 Hz 범위, 90 Hz 내지 200 Hz 범위, 또는 90 Hz 내지 150 Hz 범위 밖의) 임의의 검출된 인장 변동들을 제거하기 위해 필터링될 수 있다. 몇몇 경우, 1/3 옥타브 범위 옆의 다른 범위가 사용될 수 있다.
블록(706)에서, 인장 조절이 결정될 수 있다. 인장 조절은 측정된 변동 신호 또는 필터링된 신호에 기초한 간단한 피드백-제어 루프에 기초할 수 있다. 몇몇 경우, 인장 조절은 측정된 스트립 인장 변동들과 적용된 인장 조절의 간섭을 최대화하도록 계산될 수 있다. 그 결과로 생긴 인장 조절은 인장 조절 신호로서 전송될 수 있다.
블록(708)에서, 인장 조절은 인장 조절 신호를 사용하여 적용될 수 있다. 인장 조절 신호는 구동기들에 또는 고속 인장 조절기의 선형 액추에이터들에 직접 송신될 수 있다. 고속 인장 조절기(들)에 의해 이루어지는 인장 조절은 일정한 스트립 인장을 유지하는 것을 도울 수 있고 금속 스트립 및/또는 밀 스탠드에서 1/3 옥타브 진동들을 감소시킬 수 있다.
프로세스(700)의 사용은 이를테면 1/3 옥타브 범위에서의 자려 진동을 감소시키기 위해 인장 외란을 투입할 수 있다. 프로세스(700)는 도 1 내지 도 6을 포함하여, 본 출원에서 설명된 다양한 시스템 및 어셈블리 중 임의의 것을 사용하여 수행될 수 있다. 프로세스(700)는 스트립이 밀 스탠드에 들어가기 전 또는 밀 스탠드들 사이에서 적용될 수 있다. 몇몇 경우, 프로세스(700)의 사용은 밀 스탠드들이 프로세서(700)가 없는 것보다 큰 속도로 압연할 수 있게 할 수 있다. 추가적으로, 자려 1/3 옥타브 진동들에 대한 우려 없이, 밀들은 보다 적은 스크랩(예를 들어, 자려 1/3 옥타브 진동들로 인한 스크랩)으로 보다 길고 보다 빠르게 동작할 수 있다. 상당한 시간, 비용, 및 자원 절감이 프로세스(700)를 사용하여 달성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 특정 측면들에 따른 연장된 상태에서의 압전 보조 장치들(814)을 갖는 유압 액추에이터(800)의 단면도이다. 유압 액추에이터(800)는 도 1, 도 3, 및 도 4에 대하여 본 출원에 개시된 것들과 같은, 임의의 유압 액추에이터일 수 있다. 유압 액추에이터(800)는 그 안에 피스톤(804)을 지지하는 실린더 바디(802)를 포함할 수 있다. 실린더 바디(802)는 유압유(806)가 피스톤(804)을 조작하기 위해 순환될 수 있는 구동 캐비티(808)(예를 들어, 유체 챔버)를 포함한다. 유압유(806)는 컨트롤러(824)(예를 들어, 이를테면 도 2의 컨트롤러들(220, 222))에 의해 제어가능한 유압 구동기(826)(예를 들어, 서보-밸브들 및/또는 다른 부품들)에 의해 순환될 수 있다. 유압유(806)는 피스톤(804)을 상승 또는 하강시키기 위해 실린더 포트들(810, 812)을 통해 순환될 수 있다.
피스톤(804)은 하나 이상의 리세스(830)를 갖는 피스톤 헤드(828)를 포함할 수 있다. 압전 보조 장치들(814)은 각각의 리세스(830) 내에 위치될 수 있다. 몇몇 경우, 다수의 리세스(830)는 압전 보조 장치(814)에 의해 작동가능한 표면적의 양을 최대화하기 위해 전체 피스톤 헤드(828)에 걸쳐 분산될 수 있다. 대안적인 경우들에서, 압전 보조 장치들은 압전 보조 장치가 구동 캐비티(808)의 볼륨을 변경할 수 있는 한 피스톤 헤드 옆 다른 곳에 위치될 수 있다.
도 8에 보여지는 바와 같이, 각각의 압전 보조 장치(814)는 서브-피스톤(816)에 결합되는 압전 디바이스(832)(예를 들어, 압전 스택)를 포함한다. 서브-피스톤(816)은 리세스(830) 내 피스톤과 같이 동작하여, 엔드 플레이트(834)의 위치를 조절하기 위해 축 방향으로 이동한다. 다수의 서브-피스톤(816)은 보다 큰 작동력을 제공하기 위해 단일 엔드 플레이트(834) 상에서 동작할 수 있다. 몇몇 경우, 어떠한 엔드 플레이트(834)도 사용되지 않거나 다수의 엔드 플레이트(834)가 사용된다. 서브-피스톤들(816)의 움직임은 이를테면 엔드 플레이트(834)의 움직임을 통해, 구동 캐비티(808)의 볼륨의 변화를 야기할 수 있다.
전류가 압전 디바이스(832)에 인가될 때, 압전 디바이스(832)는 연장 또는 리트랙트하도록 변형되고, 그에 따라 서브-피스톤(816)을 밀거나 또는 당길 수 있으며, 이는 그 후 엔드 플레이트(834)를 밀거나 당길 수 있다. 반대 전류가 반대 방향으로 압전 디바이스(832)를 변형하기 위해 인가될 수 있다. 압전 보조 장치들(815)이 연장된 상태에 있을 때, 그것들은 구동 캐비티(808)의 볼륨을 감소시켰다.
배선(818)은 각각의 압전 디바이스(832)를 배선 포트(820)를 통해 컨트롤러(824)에 결합시킬 수 있다. 선택적으로, 압전 구동기는 압전 디바이스들(832)을 구동할 수 있고 압전 유도기는 컨트롤러(824)에 의해 제어될 수 있다. 피스톤(804)의 내부 리세스는 피스톤(804)에 결합되는, 엔드 캡(822)에 의해 커버될 수 있다.
압전 디바이스들(832)이 매우 고주파수들에서 동작할 수 있기 때문에, 압전 보조 장치(814)는 유압 액추에이터(800)가 기능할 수 있는 속도를 증가시킬 수 있다. 단일 유압 액추에이터(800)는 하나 이상의 압전 보조 장치(814)를 포함할 수 있다.
고주파수 인장 외란을 수용하기 위해, 압전 액추에이터는 밸브 및 실린더 사이에 배치될 수 있다. 압전 보조 장치는 유압유 압력의 함수로서 유압유의 볼륨을 변경할 수 있다. 압전 디바이스의 길이는 압력이 달라짐에 따라 변한다.
도 9는 본 발명의 특정 측면들에 따른 리트랙트된 상태에서의 압전 보조 장치들(814)을 갖는 도 8의 유압 액추에이터(800)의 단면도이다. 압전 보조 장치들(814) 내 압전 디바이스들(832)의 작동은 피스톤 헤드(828)의 리세스들(830)으로 리트랙트하도록 서브-피스톤들(816)에 힘을 가하고, 그에 따라 구동 캐비티(808)의 유효 볼륨을 감소시킬 수 있다. 엔드 플레이트(834)가 사용될 때, 서브-피스톤들(816)의 리트랙션은 엔드 플레이트(834)의 리트랙션을 야기하고, 그에 따라 구동 캐비티(808)의 유효 볼륨을 감소시킬 수 있다.
서브-피스톤들(816)이 구동 캐비티(808)의 유효 볼륨을 감소시키기 위해 리트랙트될 때, 피스톤(804) 및 엔드 캡(822)은, 특히 유압유(806)가 압축될 수 없을 때, 실린더 바디(802)에 대하여 안쪽으로(예를 들어, 도 8 및 도 9에서의 상향으로) 이동해야 한다. 유압유(806)는 실린더 바디(802)의 실린더 포트들(810, 812) 사이에서 흐르게 허용될 수 있다. 컨트롤러(824)는 계속해서 유압 구동기(826)를 제어할 수 있고 전기 포트(820)를 통해 배선(818)을 거쳐 압전 디바이스들(832)을 제어할 수 있다.
이를테면 연장된 상태(예를 들어, 도 8) 및 리트랙트된 상태(예를 들어, 도 9) 사이에서, 압전 보조 장치들(814)의 작동을 통해 달성되는 이러한 소량의 선형 움직임은 대단히 빠른 속도로(예를 들어, 대략 90 헤르츠 이상으로) 발생할 수 있다. 압전 보조 장치들(814)이 유압유(806) 및 피스톤(804) 사이에 위치되기 때문에, 유압유(806)의 움직임은 피스톤(804)의 움직임을 유발하기 위해 최소이다.
도면들에 도시되거나 위에서 설명된 구성요소들의 상이한 배열들, 뿐만 아니라 도시되거나 설명되지 않은 구성요소들 및 단계들이 가능하다. 유사하게, 몇몇 특징 및 서브-조합이 유용하고 다른 특징들 및 서브-조합들을 참조하지 않고도 채용될 수 있다.
예시된 실시예들을 포함하여, 앞서 말한 설명은 단지 예시 및 설명의 목적을 위해 제공되었고 완전하거나 개시된 정확한 형태들로 제한하도록 의도되지 않는다. 그것의 많은 변형, 적응, 및 사용이 해당 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백할 것이다.
아래에 설명될 바와 같이, 일련의 예에 대한 임의의 참조는 그것들의 예들의 각각을 분리적으로 참조하는 것으로서 이해되어야 한다(예를 들어, "예 1 내지 예 4"는 "예 1, 예 2, 예 3, 또는 예 4"로서 이해되어야 한다).
예 1은 스탠드들 사이에: 중심 브라이들 롤, 작동 편향 롤, 또는 작동 시트 와이퍼로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 인장 조절 디바이스; 및 통상적으로 대략 90 헤르츠 내지 300 헤르츠의 범위에서의 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수에서 발생하는 스탠드-간 스트립 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 달리 하도록 설계되는 제어 시스템을 포함하는, 2(또는 그 이상의) 스탠드 연속 냉각 밀이다.
예 2는 예 1에 있어서, 제어 시스템이 인장 조절 디바이스의 각 엔드에 근접하게 위치되는 적어도 두 개의 유압 실린더, 및 위치 제어 루프 및 빠른 인장 루프를 갖는 컨트롤러를 포함하되, 빠른 인장 루프는 통상적으로 대략 90 헤르츠 내지 150 헤르츠의 범위에서의 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수에서 발생하는 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 달리 하도록 구성되며, 그리고 위치 제어 루프는 보다 저주파수들에서 발생하는 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 유지하도록 구성되는, 밀이다.
예 3은 예 1에 있어서, 제어 시스템이 인장 조절 디바이스의 각 엔드에 근접하게 위치되는 적어도 두 개의 유압 실린더, 각각의 적어도 두 개의 유압 실린더 및 인장 조절 디바이스 사이에 위치되는 복수의 압전 액추에이터, 및 위치 제어 루프를 갖는 컨트롤러 및 별도의 컨트롤러를 포함하되, 별도의 컨트롤러는 통상적으로 대략 90 헤르츠 내지 300 헤르츠의 범위에서의 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수에서 발생하는 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 달리 하도록 구성되며, 그리고 위치 제어 루프는 보다 저주파수들에서 발생하는 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 유지하도록 구성되는, 밀이다.
예 4는 예 3에 있어서, 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수가 통상적으로 대략 90 헤르츠 내지 200 헤르츠의 범위에 있는, 밀이다.
예 5는 예 1에 있어서, 제어 시스템이 인장 조절 디바이스의 각 엔드에 근접하게 위치되는 적어도 두 개의 압전 스택, 및 통상적으로 대략 90 헤르츠 내지 300 헤르츠의 범위에서의 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수에서 발생하는 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 달리 하도록 구성된 스트립 인장 제어 루프를 갖는 컨트롤러를 포함하는, 밀이다.
예 6은 예 5에 있어서, 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수는 통상적으로 대략 90 헤르츠 내지 200 헤르츠의 범위에 있는, 밀이다.
예 7은 예 1에 있어서, 제어 시스템은 각각의 압전 스택이 인장 조절 디바이스를 지지하는 중심 프레임의 각각의 측면 상의 조절가능한 엔드 스톱의 상측 표면 상에 위치된, 적어도 두 개의 압전 스택, 및 통상적으로 대략 90 헤르츠 내지 300 헤르츠의 범위에서의 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수에서 발생하는 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 달리 하도록 구성된 스트립 인장 제어 루프를 갖는 컨트롤러를 포함하는, 밀이다.
예 8은 예 7에 있어서, 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수는 통상적으로 대략 90 헤르츠 내지 200 헤르츠의 범위에 있는, 밀이다.
예 9는: 밀 스탠드의 업스트림에 위치된 언코일러; 중심 브라이들 롤, 작동 편향 롤, 또는 작동 시트 와이퍼로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 인장 조절 디바이스; 및 언코일러 및 밀 스탠드 사이에서의 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 달리 하도록 설계된 제어 시스템을 포함하는, 일렬 밀이다.
예 10은 예 9에 있어서, 제어 시스템이 인장 조절 디바이스의 각 엔드에 근접하게 위치되는 적어도 두 개의 유압 실린더, 및 위치 제어 루프 및 빠른 인장 루프를 갖는 컨트롤러를 포함하되, 빠른 인장 루프는 통상적으로 대략 90 헤르츠 내지 150 헤르츠의 범위에서의 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수에서 발생하는 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 달리하도록 구성되며, 그리고 위치 제어 루프는 보다 저주파수들에서 발생하는 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 유지하도록 구성되는, 밀이다.
예 11은 예 9에 있어서, 제어 시스템이 인장 조절 디바이스의 각 엔드에 근접하게 위치되는 적어도 두 개의 유압 실린더, 각각의 적어도 두 개의 유압 실린더 및 인장 조절 디바이스 사이에 위치되는 복수의 압전, 및 위치 제어 루프를 갖는 컨트롤러 및 별도의 컨트롤러를 포함하되, 별도의 컨트롤러는 통상적으로 대략 90 헤르츠 내지 300 헤르츠의 범위에서의 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수에서 발생하는 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 달리 하도록 구성되며, 그리고 위치 제어 루프는 보다 저주파수들에서 발생하는 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 유지하도록 구성되는, 밀이다.
예 12는 예 11에 있어서, 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수는 통상적으로 대략 90 헤르츠 내지 200 헤르츠의 범위에 있는, 밀이다.
예 14는 예 9에 있어서, 제어 시스템이 인장 조절 디바이스의 각 엔드에 근접하게 위치되는 적어도 두 개의 압전 스택, 및 통상적으로 대략 90 헤르츠 내지 300 헤르츠의 범위에서의 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수에서 발생하는 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 달리 하도록 구성된 스트립 인장 제어 루프를 갖는 컨트롤러를 포함하는, 밀이다.
예 14는 예 13에 있어서, 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수는 통상적으로 대략 90 헤르츠 내지 200 헤르츠의 범위에 있는, 밀이다.
예 15는 예 9에 있어서, 제어 시스템은 각각의 압전 스택이 인장 조절 디바이스를 지지하는 중심 프레임의 각각의 측면 상의 조절가능한 엔드 스톱의 상측 표면 상에 위치된, 적어도 두 개의 압전 스택, 및 통상적으로 대략 90 헤르츠 내지 300 헤르츠의 범위에서의 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수에서 발생하는 인장 외란에 반응하여 인장 조절 디바이스의 수직 배치를 달리 하도록 구성된 스트립 인장 제어 루프를 갖는 컨트롤러를 포함하는, 밀이다.
예 16은 예 15에 있어서, 1/3 옥타브 밀 스탠드 공진 주파수는 통상적으로 대략 90 헤르츠 내지 200 헤르츠의 범위에 있는, 밀이다.
예 17은, 밀 스탠드에 들어가는 금속 스트립의 인장을 조절하기 위한 밀 스탠드의 입구에 근접하게 위치가능한 인장 조절기; 밀 스탠드에 들어가는 금속 스트립의 90 헤르츠 이상에서 인장 변동들을 측정하기 위한 센서; 및 측정된 인장 변동들에 반응하여 금속 스트립의 인장을 조절하기 위한 인장 조절기를 작동시키기 위해 인장 조절기 및 센서에 결합되는 컨트롤러를 포함하는, 시스템이다.
예 18은 예 17에 있어서, 인장 조절기는 금속 스트립의 길이를 저장할 수 있는 편향 디바이스 및 대략 90 헤르츠 이상에서 금속 스트립의 저장된 길이를 변경하도록 편향 디바이스를 조작하기 위한 적어도 하나의 액추에이터를 포함하는, 시스템이다.
예 19는 예 18에 있어서, 편향 디바이스는 브라이들의 중심 롤, 편향 롤, 시트 와이퍼, 및 하이드로플레인으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 시스템이다.
예 20은 예 18 또는 예 19에 있어서, 적어도 하나의 액추에이터는 편향 디바이스의 반대 엔드들 상에 위치되는 선형 액추에이터들의 쌍인, 시스템이다.
예 21은 예 18 또는 예 19에 있어서, 적어도 하나의 액추에이터가 요크를 통해 편향 디바이스에 결합되는, 시스템이다.
예 22는 예 18 또는 예 19에 있어서, 적어도 하나의 선형 액추에이터의 각각은 압전 액추에이터인, 시스템이다.
예 23은 예 18 또는 예 19에 있어서, 적어도 하나의 선형 액추에이터의 각각은 유압 액추에이터인, 시스템이다.
예 24는 예 23에 있어서, 적어도 하나의 선형 액추에이터의 각각은 유압 액추에이터에 결합되는 압전 보조 장치를 더 포함하는, 시스템이다.
예 25는 예 17 내지 24에 있어서, 센서는 금속 스트립의 인장 변동들을 나타내는 진동들을 검출하기 위해 밀 스탠드에 결합되는, 시스템이다.
예 26은 예 17 내지 예 24에 있어서, 센서는 밀 스탠드에 근접하게 위치가능한 롤러에 결합되는 적어도 하나의 로드 셀인, 시스템이다.
예 27은, 금속 스트립이 지날 수 있는 상부 작업 롤 및 하부 작업 롤을 갖는 밀 스탠드; 금속 스트립이 밀 스탠드에 들어갈 때 금속 스트립의 인장을 금속 스트립의 인장으로 조절하기 위해 밀 스탠드의 업스트림에 위치가능한 인장 조절기; 자려 1/3 옥타브 진동을 나타내는 진동들을 검출하기 위해 밀 스탠드 상에 또는 그에 인접하게 위치가능한 센서; 및 자려 1/3 옥타브 진동을 나타내는 진동들의 검출에 반응하여 금속 스트립의 인장의 조절을 유도하기 위해 인장 조절기 및 센서에 결합되는 컨트롤러를 포함하는, 냉각-압연 밀이다.
예 28은 예 27에 있어서, 인장 조절기가 선행하는 밀 스탠드며, 그리고 선행하는 밀 스탠드는 선행하는 밀 스탠드의 롤 갭을 조절함으로써 금속 스트립의 인장을 조절하는, 밀이다.
예 29는 예 27에 있어서, 인장 조절기는 금속 스트립의 길이를 저장할 수 있는 편향 디바이스 및 대략 90 헤르츠 이상에서 금속 스트립의 저장된 길이를 변경하도록 편향 디바이스를 조작하기 위한 적어도 하나의 액추에이터를 포함하는, 밀이다.
예 30은 예 29에 있어서, 적어도 하나의 액추에이터가 압전 디바이스를 포함하는, 밀이다.
예 31은, 밀 스탠드 상에서 금속 스트립을 압연하는 단계로서, 금속 스트립은 진입 인장을 갖는, 상기 압연하는 단계; 대략 90 헤르츠 이상에서 진입 인장의 변동들을 검출하는 단계; 및 검출된 변동들에 반응하여 금속 스트립의 진입 인장을 조절하는 단계를 포함하는, 방법이다.
예 32는 예 31에 있어서, 진입 인장을 조절하는 단계가 밀 스탠드의 업스트림에 위치된 선행하는 밀 스탠드의 롤 갭을 조절하는 단계를 포함하는, 방법이다.
예 33은 예 31에 있어서, 편향 디바이스에 금속 스트립의 길이를 저장하는 단계를 더 포함하되, 진입 인장을 조절하는 단계는 저장된 금속 스트립의 길이를 조절하는 단계를 포함하는, 방법이다.
예 34는 예 31 내지 예 33에 있어서, 진입 인장을 조절하는 단계가 압전 액추에이터를 작동시키는 단계를 포함하는, 방법이다.
예 35는 예 31 내지 예 34에 있어서, 대략 90 헤르츠 미만에서의 그리고 대략 300 헤르츠 초과에서의 변동들을 배제하기 위해 검출된 변동들을 필터링하는 단계를 더 포함하는, 방법이다.
예 35는 예 31 내지 예 35에 있어서, 진입 인장 변동들을 검출하는 단계는 밀 스탠드의 롤 갭의 변화들을 검출하는 단계를 포함하는, 방법이다.

Claims (20)

  1. 시스템으로서,
    밀 스탠드에 들어가는 금속 스트립의 인장을 조절하기 위해 상기 밀 스탠드의 입구에 근접하게 위치가능한 인장 조절기;
    상기 밀 스탠드에 들어가는 상기 금속 스트립의 인장 변동들을 측정하기 위한 센서; 및
    측정된 상기 인장 변동들에 반응하여 상기 금속 스트립의 상기 인장을 조절하기 위한 상기 인장 조절기를 작동시키기 위해 상기 인장 조절기 및 상기 센서에 결합되는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 센서는 90 헤르츠 이상 300 헤르츠 이하의 주파수에서 인장 변동들을 측정하도록 되어 있고,
    상기 인장 조절기는, 상기 컨트롤러에 결합되고 상기 밀 스탠드에서의 자려 1/3 옥타브 진동에 의한 스트립 인장의 고속 증가 또는 감소를 보상하기 위해 90 헤르츠 이상 300 헤르츠 이하의 주파수에서 상기 금속 스트립의 진입 인장을 조절하도록 되어 있는 적어도 하나의 압전 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 인장 조절기는 상기 금속 스트립의 길이를 저장할 수 있는 편향 디바이스를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 압전 액추에이터는 90 헤르츠 이상 300 헤르츠 이하에서 저장된 상기 금속 스트립의 길이를 변경하도록 상기 편향 디바이스를 조작하는, 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 편향 디바이스는 브라이들의 중심 롤, 편향 롤, 시트 와이퍼, 및 하이드로플레인으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 적어도 하나의 압전 액추에이터는 상기 편향 디바이스의 반대 엔드들 상에 위치되는 선형 액추에이터들의 쌍인, 시스템.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 적어도 하나의 압전 액추에이터는 요크를 통해 상기 편향 디바이스에 결합되는, 시스템.
  6. 삭제
  7. 청구항 2에 있어서, 상기 인장 조절기는 적어도 하나의 유압 액추에이터를 더 포함하는, 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 적어도 하나의 유압 액추에이터는 상기 적어도 하나의 압전 액추에이터와 결합되는, 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 센서는 상기 금속 스트립의 상기 인장 변동들을 나타내는 진동들을 검출하기 위해 상기 밀 스탠드에 결합되는, 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 센서는 상기 밀 스탠드에 근접하게 위치가능한 롤러에 결합되는 적어도 하나의 로드 셀인, 시스템.
  11. 밀 내의 자려 1/3 옥타브 진동을 감소시키기 위해 청구항 1의 시스템을 통합하는 냉각-압연 밀.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 인장 조절기는 선행하는 밀 스탠드이며, 그리고 상기 선행하는 밀 스탠드는 상기 선행하는 밀 스탠드의 롤 갭을 조절함으로써 상기 금속 스트립의 상기 인장을 조절하는, 냉각-압연 밀.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 인장 조절기는 상기 금속 스트립의 길이를 저장할 수 있는 편향 디바이스를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 압전 액추에이터는 90 헤르츠 이상 300 헤르츠 이하에서 저장된 상기 금속 스트립의 길이를 변경하도록 상기 편향 디바이스를 조작하는, 냉각-압연 밀.
  14. 삭제
  15. 금속 스트립이 밀 스탠드 상에서 압연될 때 상기 금속 스트립의 인장을 조절하기 위해 청구항 1의 시스템을 사용하는 방법으로서, 조절된 상기 인장은 상기 금속 스트립의 진입 인장인, 방법.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 진입 인장을 조절하는 것은 상기 밀 스탠드의 업스트림에 위치된 선행하는 밀 스탠드의 롤 갭을 조절하는 것을 포함하는, 방법.
  17. 청구항 15에 있어서, 편향 디바이스에 금속 스트립의 길이를 저장하는 단계를 더 포함하되, 상기 진입 인장을 조절하는 것은 저장된 상기 금속 스트립의 길이를 조절하는 것을 포함하는, 방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 진입 인장을 조절하는 것은 상기 압전 액추에이터를 작동시키는 것을 포함하는, 방법.
  19. 청구항 15에 있어서, 90 헤르츠 미만에서의 그리고 300 헤르츠 초과에서의 변동들을 배제하기 위해 검출된 상기 변동들을 필터링하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 청구항 15에 있어서, 상기 진입 인장의 변동들을 검출하는 것은 상기 밀 스탠드의 롤 갭의 변화들을 검출하는 것을 포함하는, 방법.
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