KR102407716B1

KR102407716B1 - 스트립의 사행 교정 장치

Info

Publication number: KR102407716B1
Application number: KR1020200063531A
Authority: KR
Inventors: 이규택; 이도륜
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2020-05-27
Filing date: 2020-05-27
Publication date: 2022-06-10
Also published as: KR20210146582A

Abstract

본 발명은 예컨대 수평 소둔로에서 스트립의 이송시 사행이 발생하는 경우에, 길이가 긴 스트립을 진행방향의 중심으로 유도할 수 있는 스트립의 사행 교정 장치에 관한 것으로, 이는 스트립을 이송하도록 병렬로 배치된 적어도 2개의 롤러; 상기 롤러의 일측을 지지하는 정반; 및 상기 정반을 전후진 및 승하강시키는 틸팅부를 포함한다.

Description

스트립의 사행 교정 장치{APPARATUS FOR CORRECTING MEANDERING OF STRIP}

본 발명은, 예컨대 소둔로에서 가열된 스트립의 이송시 사행이 발생하는 경우에 스트립을 진행방향의 중심으로 유도할 수 있는 스트립의 사행 교정 장치에 관한 것이다.

예를 들어, 무방향성 전기강판은 압연된 강재 스트립을 수평 소둔로에서 열처리하고 절연코팅함으로써 제조된다. 소둔로의 내부에는 복수(예컨대, 150 ~ 170개)의 롤이 일정 간격을 두고 설치되어 있으며, 각 롤은 모두 구동측(Drive Side)에만 설치된 구동 모터에 의해 스트립의 이송속도와 동일하게 회전된다.

무방향성 전기강판은 철손이 낮을수록 고급재로 구분된다. 이러한 무방향성 전기강판의 철손 품질에 영향을 미치는 요소로는 소둔 온도, 노 내 장력, 소재의 성분 등이 있다. 이 중에서, 소둔 온도와 소재의 성분은 최적화 및 표준화되어 있고, 조업 중 목표값에 적중하도록 정확한 제어가 가능하다. 노 내 장력의 경우 장력이 낮을수록 철손이 양호해지는 경향이 있어, 최소 장력의 상태에서 조업을 실시할 필요가 있다.

하지만, 장력이 낮을수록 스트립의 평탄도나 캠버 불량, 롤의 마모 등으로 인하여 스트립이 일직선으로 진행하지 못하고 뱀의 움직임처럼 좌우로 움직이는 사행(蛇行)이 발생하게 된다. 사행량은 소둔로 설비의 중심과 스트립의 중심 간 차이값으로 정의한다.

사행이 심해지면 작업자는 스트립이 노벽에 충돌할 것을 우려하여 속도를 줄이고 장력을 높여 운전하게 된다. 이 경우, 철손 품질의 편차와 생산성이 떨어지는 문제가 야기된다.

통상의 사행 교정은, 이송라인 중에 스티어링 롤(Steering Roll)과 사행 감지센서를 설치하고 중심위치 맞춤제어(Center Position Control)에 의해 스트립을 그 진행방향의 중심으로 유도시켜 줌으로써 이루어질 수 있다.

그러나, 이와 같은 상용의 스티어링 롤은 스트립의 진행방향이 대략 90도 또는 180도 정도로 바뀌는 구간에만 사용 가능하기 때문에, 길이가 긴 스트립이 진행방향의 변경 없이 직선으로 지나가는 수평 소둔로에서는 사용할 수 없다.

(특허문헌 1) KR 1767782 B1

이에 본 발명은 예컨대 수평 소둔로에서 스트립의 이송시 사행이 발생하는 경우에, 길이가 긴 스트립을 진행방향의 중심으로 유도할 수 있는 스트립의 사행 교정 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 사행 교정 장치는, 스트립을 이송하도록 병렬로 배치된 적어도 2개의 롤러; 상기 롤러의 일측을 지지하는 정반; 및 상기 정반을 전후진 및 승하강시키는 틸팅부를 포함하고, 상기 틸팅부는, 상기 정반을 전후진시키는 제1 구동부, 상기 정반과 상기 제1 구동부를 지지하는 제1 베이스, 및 상기 제1 베이스를 승하강시키는 제2 구동부를 포함하고, 상기 제1 구동부는, 제1 모터, 상기 제1 모터의 모터축에 연결되어 회전 가능한 제1 스크류축, 및 상기 정반에 고정되고 상기 제1 스크류축에 치합된 너트부를 포함하고, 상기 제1 스크류축은 상기 스트립의 길이방향에 평행하게 배치되고, 상기 제2 구동부는, 제2 모터, 상기 제2 모터의 모터축에 연결되어 회전 가능한 제2 스크류축, 상기 제2 모터의 모터축과 상기 제2 스크류축 사이에 연결된 기어박스, 및 상기 제1 베이스에 고정되고 상기 제2 스크류축의 일측 단부에 결합된 베어링 플레이트를 포함하고, 상기 제2 스크류축은 상기 스트립의 두께방향으로 배치되며, 지반으로부터 상승된 높이를 가진 프레임에 설치되고, 상기 롤러의 타측을 지지하는 제2 베이스; 및 상기 제2 베이스를 승하강시키는 제3 구동부를 더 포함하고, 상기 제3 구동부는, 제3 모터, 상기 제3 모터의 모터축에 연결되어 회전 가능한 제3 스크류축, 상기 제3 모터의 모터축과 상기 제3 스크류축 사이에 연결된 기어박스, 및 상기 제2 베이스에 고정되고 상기 제3 스크류축의 일측 단부에 결합된 베어링 플레이트를 포함하고, 상기 제3 스크류축은 상기 스트립의 두께방향으로 배치되며, 지반으로부터 상승된 높이를 가진 프레임에 설치되고, 상기 스트립의 이송라인에 배치되어 상기 스트립의 사행을 감지하는 사행 감지센서와, 상기 사행 감지센서에서 감지된 사행량에 따라 사행 교정 장치를 작동시키도록 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 사행 감지센서에서 측정된 스트립의 사행량을 연산하고, 연산된 사행량으로부터 상기 제1 모터의 제어값을 산출하며, 상기 제2 모터 및 상기 제3 모터를 작동시키는 연산부; 및 산출된 제어값의 부호에 따라 상기 제1 모터에 작동 명령을 출력하는 명령부를 포함하고, 사행 교정 장치가 복수로 적용될 때, 설비의 상류측에 배치된 제1 사행 교정 장치는 상기 제어부에 의해 제어되고, 설비의 하류측에 배치된 제2 사행 교정 장치는 추가 제어부에 의해 제어되고, 상기 추가 제어부는, 상기 사행 감지센서에서 측정된 스트립의 사행량을 연산하고, 연산된 사행량으로부터 상기 제2 사행 교정 장치의 제1 모터의 제어값을 산출하며, 상기 제2 사행 교정 장치의 제2 모터 및 제3 모터를 작동시키는 피드포워드 연산부; 및 산출된 제어값의 부호에 따라 상기 제2 사행 교정 장치의 제1 모터에 작동 명령을 출력하는 제2 명령부를 포함하고, 상기 사행 감지센서보다 하류에 위치한 보조 사행 감지센서를 더 포함하고, 상기 추가 제어부는, 상기 보조 사행 감지센서에서 측정된 스트립의 중심위치 어굿남에 대한 오차값과, 미리 설정된 설비의 중심과 대응되는 기준값 사이의 차이로 사행량을 연산하여 상기 제2 명령부로 출력하는 피드백 연산부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 예컨대 수평 소둔로의 내부에서, 스트립의 사행을 교정하여 일직선으로 통판할 수 있고, 이에 따라 제품의 품질과 더불어 생산성이 향상될 수 있는 효과를 얻게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 사행 교정 장치가 적용된 소둔로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사행 교정 장치의 평면도이다.
도 3은 도 2의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사행 교정 장치의 작동을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 틸팅 각도를 고정한 상태에서, 상승 스트로크를 증가시킬 때 사행 제어량이 증가함을 나타낸 그래프이다.
도 6은 상승 스트로크를 고정한 상태에서, 틸팅 각도를 증가시킬 때 사행 제어량이 증가함을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 사행 교정 장치가 적용된 소둔로에서, 제어 시스템의 변형예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 사행 교정 장치가 적용된 소둔로에서, 제어 시스템의 다른 변형예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 사행 교정 장치의 제어 시스템을 도시한 구성도이다.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 사행 교정 장치가 적용된 소둔로를 개략적으로 도시한 도면이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 사행 교정 장치(A)는, 예를 들어 길이가 긴 스트립(S)이 진행방향의 변경 없이 직선으로 지나가는 수평 소둔로(10)에 적용될 수 있다.

소둔로(10)는 위치별 온도로 전가열대(1), 가열대(2), 균열대(3), 서냉대(4), 급냉대(5) 등으로 구분된다. 전가열대, 가열대, 및 균열대의 내부 온도는 대략 800 ~ 1000℃이며, 서냉대는 대략 200 ~ 800℃의 범위를 가지며, 급냉대는 약 100℃ 내외의 온도를 갖는다.

소둔로(10)의 내부에는 예컨대 150 ~ 170개 정도의 복수의 허스 롤(Hearth Roll; 7)이 일정 간격을 두고 대략 서로 평행하게 병렬로 배치된다. 이들 허스 롤은 모두 구동측에만 설치된 구동 모터(6; 도 2 및 도 3 참조)에 의해 스트립(S)의 이송속도와 동일한 속도로 회전된다.

덴트 저감을 위해 전가열대(1), 가열대(2), 및 균열대(3)에 구비된 허스 롤(7)의 표면에는 카본 슬리브가 끼워져 사용되고, 서냉대(4)와 급냉대(5)의 허스 롤(7)로는 세라믹 용사처리된 스틸 롤 등의 금속 롤이 사용될 수 있다.

스트립(S)의 이송속도 및 장력은 소둔로(10)의 입측과 출측에 설치되어 있는 텐션 브라이들 롤(Tension Bridle Roll; 8)에 의해 제어되며, 장력은 텐션 미터(Tension Meter; 9)에서 측정된다.

본 발명에 따른 사행 교정 장치(A)는 소둔로(10) 중 서냉대(4)에 위치하는 것이 좋다. 그 상류의 가열대(2) 또는 균열대(3)는 덴트 저감을 위해 스트립(S)과 접촉하는 표면의 경도가 약한 롤을 사용해야 하는 영역이므로, 본 발명의 사행 교정 장치를 설치하기가 바람직하지 않으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 사행 교정 장치(A)는, 스트립(S)의 이송라인에 배치되어 스트립의 사행을 감지하는 사행 감지센서(51)와, 사행 감지센서에서 감지된 사행량에 따라 사행 교정 장치를 작동시키도록 제어하는 제어부(50)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 본 발명에 따른 사행 교정 장치(A)는, 제어부(50)의 제어 능력에 비례하여 그 설치 개수가 증감될 수 있다. 사행 감지센서(51)와 제어부(50)에 대해서는 도 9를 참조하여 후술한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사행 교정 장치의 평면도이고, 도 3은 도 2의 정면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사행 교정 장치의 작동을 설명하기 위한 개략도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 사행 교정 장치(A)는, 적어도 2개의 롤러(20), 정반(30), 틸팅부(40)를 포함할 수 있다.

롤러(20)는 대략 평탄한 롤러로 구성될 수 있으며, 각 롤러의 길이방향 단면의 직경은 동일하게 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 사행 교정 장치(A)는 적어도 2개의 롤러를 포함한다.

도면들에는 스트립(S)을 이송하도록 평면 상에서 병렬로 배치된 한 쌍의 롤러가 1세트로 된 예가 나타나 있다.

각 롤러(20)의 양단에는 각각 롤러의 길이방향(즉, 스트립(S)의 폭방향)으로 연장한 롤축(21)이 연결될 수 있다.

각 롤축(21)은, 예컨대 본 발명의 일 실시예에 따른 사행 교정 장치(A)가 소둔로(10) 등에 설치되는 경우에 그 노벽(11)의 관통홀(12)을 관통하여 노 밖으로 연장할 수 있으며, 노 밖으로 연장한 각 롤축의 외면에는 예컨대 자동조심 베어링 등과 같은 베어링(22)이 장착될 수 있다.

이 경우에, 노벽(11)의 관통홀(12) 또는 그 주변에는 노 내부의 가스가 노 밖으로 유출되지 못하도록 밀봉하는 수단이 설치될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사행 교정 장치(A)의 주변에는 탄성 재질의 벨로우즈(13)가 채택되어 밀봉수단으로 사용될 수 있다.

보다 구체적으로, 벨로우즈(13)의 일단은 노벽(11)의 관통홀(12) 주변에 고정되는 한편, 타단은 인접한 베어링(22)에 고정될 수 있다.

단일의 구동 모터(6)가 각 롤러(20)의 어느 일측(즉 구동측) 롤축(21)에 연결될 수 있으며, 예컨대 본 발명의 일 실시예에 따른 사행 교정 장치(A)가 소둔로(10) 등에 설치되는 경우에 노 밖에 배치될 수 있다. 하지만, 구동 모터의 위치는 반드시 이에 한정되지 않는다.

구동 모터(6)의 모터축과 각 롤러(20)의 어느 일측 롤축(21) 사이에는 예를 들어 유니버셜 조인트 등과 같은 조인트부(25)가 개재될 수 있다.

정반(30)은 평탄한 부재로서, 적어도 2개의 롤러(20)의 일측을 지지한다. 이를 위해, 정반 위에는 롤러(20)의 개수에 대응되는 개수의 베어링(22)이 장착될 수 있다.

정반(30) 위의 각 베어링(22)은 해당 롤러의 다른 일측(즉 작동측) 롤축(21)을 회전 가능하게 지지한다. 여기서, 적어도 정반 위에 장착되는 베어링은 자동조심 베어링으로 구성될 수 있다.

또, 정반과 각 베어링 사이에 별도의 브라켓(31)이 개재될 수 있다.

틸팅부(40)는 정반(30)에 연결되어, 정반을 전후진 및 승하강시킨다.

이러한 틸팅부(40)는, 정반(30)을 전후진시키는 제1 구동부(41), 정반과 제1 구동부를 지지하는 제1 베이스(42), 및 제1 베이스를 승하강시키는 제2 구동부(43)를 포함할 수 있다.

제1 구동부(41)는, 제1 모터(411), 이 제1 모터의 모터축에 연결되어 회전 가능한 제1 스크류축(412), 및 정반(30)에 고정되고 제1 스크류축에 치합된 너트부(413)를 포함할 수 있다.

제1 모터(411)는 정역회전이 가능한 모터로서, 제1 베이스(42)에 고정되게 설치될 수 있다. 제1 스크류축(412)의 일단에 제1 모터의 모터축이 직접 연결되거나, 기어박스 등과 같은 별도의 전동기구(미도시)를 매개로 하여 간접적으로 연결될 수 있다.

제1 스크류축(412)은 그 일단이 제1 모터(411)에 연동되고, 정반(30)에 고정된 너트부(413)와 나사결합할 수 있다. 이 제1 스크류축은 스트립(S)의 길이방향에 평행하게 배치될 수 있다. 제1 스크류축의 타단은 베어링부(미도시)에 의해 지지될 수 있다.

너트부(413)는 정반(30)의 중간에서 정반에 대해 고정될 수 있으며, 제1 스크류축(412)에 치합된다. 제1 모터(411)의 구동으로 제1 스크류축이 회전하게 되면, 너트부는 제1 스크류축의 길이방향을 따라 이동되고, 이에 따라 정반이 스트립(S)의 길이방향을 따라 전진 또는 후진될 수 있다.

이러한 정반(30)의 이동으로 인해, 적어도 2개의 롤러(20) 및 그 롤축(21)은 구동 모터(6)의 모터축을 기준으로 하여 서로 동일한 방향 및 동일한 소정의 각도로 경사지게 위치될 수 있다.

이때, 자동조심 베어링 등과 같은 베어링(22) 및 유니버셜 조인트 등과 같은 조인트부(25)로 인하여, 구동 모터(6)의 모터축으로부터 롤러(20)의 롤축(21)으로 회전력을 전달할 수 있음과 더불어, 롤러는 평면 상에서 구동 모터의 모터축을 기준으로 경사질 수 있게 되는 것이다.

정반(30)의 원활한 이동을 위해, 정반(30)과 제1 베이스(42) 사이에는 가이드 레일(32)이 개재될 수 있으며, 이로써 정반은 가이드 레일 상에서 가이드 레일을 따라 미끄럼 이동할 수 있다.

제1 구동부(41)의 구성은 반드시 전술한 예에 한정되지 않으며, 예를 들어 유체압 실린더 등과 같은 다른 임의의 구성이 채용될 수도 있다.

제1 베이스(42)는 평탄한 부재로서, 정반(30)과 함께 제1 구동부(41)가 그 위에 설치될 수 있다.

제2 구동부(43)는, 제2 모터(431), 이 제2 모터의 모터축에 연결되어 회전 가능한 제2 스크류축(432), 제2 모터의 모터축과 제2 스크류축 사이에 연결된 기어박스(433), 및 제1 베이스(42)에 고정되고 제2 스크류축의 일측 단부에 결합된 베어링 플레이트(434)를 포함할 수 있다.

제2 모터(431)는 정역회전이 가능한 모터로서, 지반으로부터 상승된 높이를 가진 프레임(44)에 고정되게 설치될 수 있다.

제2 스크류축(432)은 제2 모터(431)에 연동되고, 제1 베이스(42)에 고정된 베어링 플레이트(434)와 결합할 수 있다. 이 제2 스크류축은 스트립(S)의 두께방향으로 배치될 수 있으며, 지반으로부터 상승된 높이를 가진 프레임(44)의 상부면을 관통할 수 있다.

기어박스(433)는 예를 들면 웜과 웜휠 또는 한 쌍의 베벨기어를 포함할 수 있다. 이 기어박스도 지반으로부터 상승된 높이를 가진 프레임(44)에 고정되게 설치될 수 있다.

베어링 플레이트(434)는 제1 베이스(42)의 중앙에서 제1 베이스의 하면에 대해 고정될 수 있으며, 제2 스크류축(432)의 일측 단부를 회전 가능하게 지지할 수 있다.

제2 모터(431)의 구동으로 제2 스크류축(432)이 회전하게 되면, 제2 스크류축이 기어박스(433)에 대해 상대이동하게 되면서 제1 베이스(42)를 상승 또는 하강시킬 수 있다.

이러한 제1 베이스(42)의 승강으로 인해, 롤러(20) 및 그 롤축(21)은 예컨대 소둔로(10) 등의 바닥면 또는 지반으로부터 소정의 높이로 상승 또는 하강할 수 있게 된다.

제2 구동부(43)의 구성은 반드시 전술한 예에 한정되지 않으며, 예를 들어 유체압 실린더 등과 같은 다른 임의의 구성이 채용될 수도 있다.

추가로, 본 발명의 일 실시예에 따른 사행 교정 장치(A)는, 롤러(20)의 타측을 지지하는 제2 베이스(46); 및 이 제2 베이스를 승하강시키는 제3 구동부(47)를 더 포함할 수 있다.

제2 베이스(46)는 평탄한 부재로서, 그 위에는 롤러(20)의 개수에 대응되는 개수의 베어링(22)과 함께, 롤러의 개수에 대응되는 개수의 구동 모터(6)가 설치될 수 있다. 이러한 설치를 위해 제2 베이스와 각 베어링 사이, 그리고 제2 베이스와 각 구동 모터의 사이에 별도의 브라켓(45)이 개재될 수 있다.

제3 구동부(47)는, 제2 구동부(43)와 유사하게, 제3 모터(471), 이 제3 모터의 모터축에 연결되어 회전 가능한 제3 스크류축(472), 제3 모터의 모터축과 제3 스크류축 사이에 연결된 기어박스(473), 및 제2 베이스(46)에 고정되고 제3 스크류축의 일측 단부에 결합된 베어링 플레이트(474)를 포함할 수 있다.

제3 모터(471)는 정역회전이 가능한 모터로서, 지반으로부터 상승된 높이를 가진 프레임(44)에 고정되게 설치될 수 있다.

제3 스크류축(372)은 제3 모터(471)에 연동되고, 제2 베이스(46)에 고정된 베어링 플레이트(474)와 결합할 수 있다. 이 제3 스크류축은 스트립(S)의 두께방향으로 배치될 수 있으며, 지반으로부터 상승된 높이를 가진 프레임(44)의 상부면을 관통할 수 있다.

기어박스(473)는 예를 들면 웜과 웜휠 또는 한 쌍의 베벨기어를 포함할 수 있다. 이 기어박스도 지반으로부터 상승된 높이를 가진 프레임(44)에 고정되게 설치될 수 있다.

베어링 플레이트(474)는 제2 베이스(46)의 중앙에서 제2 베이스의 하면에 대해 고정될 수 있으며, 제3 스크류축(472)의 일측 단부를 회전 가능하게 지지할 수 있다.

제3 모터(471)의 구동으로 제3 스크류축(472)이 회전하게 되면, 제3 스크류축이 기어박스(473)에 대해 상대이동하게 되면서 제2 베이스(46)를 상승 또는 하강시킬 수 있다.

이러한 제2 베이스(46)의 승강으로 인해, 롤러(20) 및 그 롤축(21)은 예컨대 소둔로(10) 등의 바닥면 또는 지반으로부터 소정의 높이로 상승 또는 하강할 수 있게 된다.

제3 구동부(47)의 구성은 반드시 전술한 예에 한정되지 않으며, 예를 들어 유체압 실린더 등과 같은 다른 임의의 구성이 채용될 수도 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사행 교정 장치의 작동을 설명하기 위한 개략도이다.

스트립(S)의 사행 제어가 필요 없는 경우에, 본 발명의 사행 교정 장치(A)에 있는 복수의 롤러(20)는 주변의 허스 롤(7)과 동일한 높이에서 이들 허스 롤과 서로 평행하게 위치됨과 더불어, 구동 모터(6)에 의해 스트립의 이송속도와 동일한 속도로 회전되어, 스트립과의 접촉이 유지될 수 있다.

예를 들어, 진행시 스트립(S)이 구동측으로 치우쳐서 작동측(Work Side)으로 스트립을 이동시키고자 할 경우에는, 우선 제2 구동부(43)와 제3 구동부(47)를 동시에 구동시킬 수 있으며, 이에 따라 각 롤러(20)의 양측 롤축(21)은 동일한 스트로크(d)만큼 함께 상승하게 됨으로써, 각 롤러의 외주면과 스트립의 하면 사이의 마찰력을 증대시킨다.

이어서, 제1 구동부(41)를 구동하여 각 롤러(20)의 작동측 롤축(21)을 스트립(S)의 진행방향에서 구동 모터(6)의 모터축에 대해 소정의 각도(-θ)로 후진시킴으로써, 도 4에서 스트립에 대해 시계방향의 모멘트를 부여하게 한다.

반대로, 진행시 스트립(S)이 작동측으로 치우쳐서 구동측으로 스트립을 이동시키고자 할 경우에는, 마찬가지로 제2 구동부(43)와 제3 구동부(47)를 동시에 구동시킬 수 있으며, 이에 따라 각 롤러(20)의 양측 롤축(21)은 동일한 스트로크(d)만큼 함께 상승하게 됨으로써, 각 롤러의 외주면과 스트립의 하면 사이의 마찰력을 증대시킨다.

이 상태에서 제1 구동부(41)를 구동하여 각 롤러(20)의 작동측 롤축(21)을 스트립(S)의 진행방향에서 구동 모터(6)의 모터축에 대해 소정의 각도(+θ)로 전진시킴으로써, 도 4에서 스트립에 대해 반시계방향의 모멘트를 부여하게 한다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 사행 교정 장치(A)는, 제2 구동부(43)와 제3 구동부(47)에 의해 롤러(20)를 상승시켜 스트립(S)과 롤러 사이의 마찰력을 증대시킨 상태에서, 선택적으로 각 롤러의 작동측 롤축(21)을 스트립의 진행방향에서 전진 또는 후진시켜, 평면 상에서 복수의 롤러의 경사진 배치로 인해 스트립을 이동시키는 모멘트를 일으키게 됨으로써, 사행이 발생한 스트립을 진행방향의 중심으로 유도할 수 있게 되는 것이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 틸팅 각도를 고정한 상태에서 상승 스트로크를 증가시키면 사행 제어량이 증가함을 알 수 있으며, 상승 스트로크를 고정한 상태에서 틸팅 각도를 증가시키면 사행 제어량이 증가함을 알 수 있다.

또한, 본 출원인은 본 발명의 사행 교정 장치(A)와, 종래의 사행 교정, 특히 단일 롤러에서 어느 일측만 상승 또는 하강시키는 형태의 사행 제어 장치에 대하여 시뮬레이션을 통해 사행 제어 성능을 비교하였다.

그 결과, 본 발명의 일 실시예에 따른 사행 교정 장치(A)가 종래의 사행 제어 장치보다 최대 사행 제어 성능이 약 5배 정도 크다는 것을 확인할 수 있었다.

이러한 대비를 통해, 본 발명의 사행 교정 장치(A)는 그 사행 제어 효과가 극대화될 수 있는 것으로 평가되었다.

이러한 사행 제어 성능은 롤러(20)의 개수에 비례하므로, 필요에 따라 롤러의 개수를 증가시킴으로써 사행 제어량을 더욱 증대시키는 것이 가능하다.

도 7은 본 발명에 따른 사행 교정 장치가 적용된 소둔로에서, 제어 시스템의 변형예를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 사행 교정 장치가 적용된 소둔로에서, 제어 시스템의 다른 변형예를 도시한 도면이다.

도 1에는 본 발명의 사행 교정 장치(A)와 하나의 사행 감지센서(51) 및 제어부(50)로 구성되는 피드백(Feedback) 제어 시스템이 나타나 있다.

도 7의 제어 시스템에서는, 도 1의 제어 시스템에 추가로, 본 발명의 사행 교정 장치(A, A')를 출측에 하나 더 설치하고, 사행 감지센서(51)에서 측정된 사행량을 피드포워드(Feedforward) 제어할 수 있는 추가 제어부(60)를 통해 제어함으로써, 보다 더 큰 사행을 교정할 수 있는 특징이 있다.

더욱이, 도 8의 제어 시스템에서는, 도 7의 제어 시스템에 추가로, 보조 사행 감지센서(61)를 출측에 더 설치함으로써, 추가 제어부(29)는 피드포워드 제어와 동시에 피드백 제어를 수행할 수 있게 되어, 사행 제어 성능이 도 7의 제어 시스템보다 더 향상될 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 사행 교정 장치의 제어 시스템을 도시한 구성도이다.

본 발명에 따른 사행 교정 장치(A)의 제어부(50)는, 스트립(S)의 사행량을 연산하고, 이 연산된 사행량으로부터 제1 모터(411)의 제어값을 산출하며, 제2 모터(431) 및 제3 모터(471)를 작동시키는 연산부(52); 및 산출된 제어값의 부호에 따라 제1 모터에 작동 명령을 출력하는 명령부(53)를 포함할 수 있다.

연산부(52)는 사행 감지센서(51)에서 측정된 스트립(S)의 중심위치 어굿남에 대한 오차값과, 미리 설정된 설비의 중심과 대응되는 기준값 사이의 차이로 사행량을 연산할 수 있다.

또, 연산부(52)는 연산된 사행량으로부터 제1 모터(411)의 제어값을 산출할 수 있다. 예를 들어, 연산부는 비례적분 제어기 등을 포함하여, 연산된 사행량으로부터 제1 모터에서 요구되는 회전량을 연산하고 틸팅 각도(θ)의 제어값을 산출할 수 있다.

한편, 롤러(20)를 상승시키는 제2 모터(431) 및 제3 모터(471)의 스트로크(d)와 관련된 입력값은 작업자가 조업 상황 등을 판단하여 결정한 후 미리 연산부(52)에 입력하게 된다.

사행 감지센서(51)에 의해 측정되고 연산된 사행량이 허용 범위를 벗어나 스트립(S)의 중심위치 어굿남이 감지된 경우에, 제어부(50)의 연산부(52)는 제2 모터(431) 및 제3 모터(471)를 작동시키게 되고, 각 롤러(20)의 양측 롤축(21)은 동일한 스트로크(d)만큼 함께 상승한다.

명령부(53)는 산출된 제어값의 부호에 따라 제1 모터(411)의 정방향 회전 또는 역방향 회전 중 하나를 선택하여, 제1 모터에 작동 명령을 출력한다. 이로써 제1 구동부(41)의 작동에 따라 이에 연계된 롤러(20)의 일측 롤축(21), 즉 작동측 롤축을 스트립(S)의 진행방향에서 전진 또는 후진시킴으로써, 롤러 및 그 롤축은 구동 모터(6)의 모터축을 기준으로 하여 소정의 각도로 경사지게 위치될 수 있다.

예를 들어, 연산부(52)를 통해 양(+)의 값을 가진 제어값이 산출되면, 명령부(53)는 제1 모터(411)의 정방향 회전을 선택하고 이 제1 모터를 소정의 회전량만큼 작동시켜 롤러(20)의 작동측 롤축(21)을 전진시키게 된다. 이로써, 스트립(S)에는 롤러가 상승하여 마찰력을 가하면서 예컨대 반시계방향의 모멘트를 부여할 수 있다.

반대로, 연산부(52)를 통해 음(-)의 값을 가진 제어값이 산출되면, 명령부(53)는 제1 모터(411)의 역방향 회전을 선택하고 이 제1 모터를 소정의 회전량만큼 작동시켜 롤러(20)의 작동측 롤축(21)을 후진시키게 된다. 이로써, 스트립(S)에는 롤러가 상승하여 마찰력을 가하면서 예컨대 시계방향의 모멘트를 부여할 수 있다.

만약, 사행 감지센서(51)에 의해 측정되고 연산된 사행량이 허용 범위 내에 있어 스트립(S)의 정중앙 이송이 감지된 경우에, 제어부(50)의 연산부(52)는 제2 모터(431) 및 제3 모터(471)를 작동시키지 않거나 원위치로 하강시킨다. 또, 명령부(53)는 제1 모터(411)의 정방향 회전과 역방향 회전 중 어느 것도 선택하지 않거나, 원위치로 복귀시켜 주변의 허스 롤(7)과 서로 평행하게 위치된 채로 유지되게 된다.

본 발명에 따른 사행 교정 장치(A)가 설비에 복수로 적용되는 경우에, 설비의 상류측에 배치된 제1 사행 교정 장치(A)는 제어부(50)에 의해 제어되고, 설비의 하류측에 배치된 제2 사행 교정 장치(A')는 추가 제어부(60)에 의해 제어될 수 있다.

추가 제어부(60)는, 스트립(S)의 사행량을 연산하고, 이 연산된 사행량으로부터 제2 사행 교정 장치(A')의 제1 모터(411)의 제어값을 산출하며, 제2 사행 교정 장치의 제2 모터(431) 및 제3 모터(471)를 작동시키는 피드포워드 연산부(62); 및 산출된 제어값의 부호에 따라 제1 모터(411)에 작동 명령을 출력하는 제2 명령부(63)를 포함할 수 있다.

피드포워드 연산부(62)는 사행 감지센서(51)에서 측정된 스트립(S)의 중심위치 어굿남에 대한 오차값과, 미리 설정된 설비의 중심과 대응되는 기준값 사이의 차이로 사행량을 연산할 수 있다.

또, 피드포워드 연산부(62)는 연산된 사행량으로부터 제2 사행 교정 장치(A')에 있는 제1 모터(411)의 제어값을 산출할 수 있다.

한편, 제2 사행 교정 장치(A')의 롤러(20)를 상승시키는 제2 모터(431) 및 제3 모터(471)의 입력값은 작업자가 조업 상황 등을 판단하여 결정한 후 미리 피드포워드 연산부(62)에 입력하게 된다.

제2 명령부(63)는 산출된 제어값의 부호에 따라 제2 사행 교정 장치(A')에 있는 제1 모터(411)의 정방향 회전 또는 역방향 회전 중 하나를 선택하여, 제1 모터에 작동 명령을 출력한다.

선택적으로, 사행 감지센서(51)보다 하류에 보조 사행 감지센서(61)가 더 설치된 경우에, 추가 제어부(60)는, 보조 사행 감지센서에서 측정된 스트립(S)의 중심위치 어굿남에 대한 오차값과, 미리 설정된 설비의 중심과 대응되는 기준값 사이의 차이로 사행량을 연산하여 제2 명령부(63)로 출력하는 피드백 연산부(64)를 더 포함할 수 있다.

이러한 피드백 연산부(64)는 연산된 사행량으로부터 제2 사행 교정 장치(A')에 있는 제1 모터(411)의 제어값을 산출할 수 있다.

이 경우에, 제2 명령부(63)는 피드포워드 연산부(62)로부터의 피드포워드 제어값과, 피드백 연산부(64)로부터의 피드백 제어값을 합산할 수 있다.

제2 명령부(63)는 합산된 제어값의 부호에 따라 제2 사행 교정 장치(A')에 있는 제1 모터(411)의 정방향 회전 또는 역방향 회전 중 하나를 선택하여, 제1 모터에 작동 명령을 출력한다.

따라서, 제2 사행 교정 장치(A')에 있는 제1 구동부(41)의 작동에 따라 이에 연계된 롤러(20)의 일측 롤축(21), 즉 작동측 롤축을 스트립(S)의 진행방향에서 전진 또는 후진시킴으로써, 제2 사행 교정 장치의 롤러 및 그 롤축은 제2 사행 교정 장치에 있는 구동 모터(6)의 모터축을 기준으로 하여 소정의 각도로 경사지게 위치될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 예컨대 수평 소둔로의 내부에서 스트립의 사행을 교정하여 일직선으로 통판할 수 있고, 이에 따라 제품의 품질과 더불어 생산성이 향상될 수 있는 효과를 얻게 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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서 및 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

A: 사행 교정 장치 S: 스트립
6: 구동 모터 10: 소둔로
11: 노벽 12: 관통홀
13: 벨로우즈 20: 롤러
21: 롤축 22: 베어링
25: 조인트부 30: 정반
32: 가이드 레일 40: 틸팅부
41: 제1 구동부 42: 제1 베이스
43: 제2 구동부 44: 프레임
46: 제2 베이스 47: 제3 구동부
50: 제어부 51: 사행 감지센서
52: 연산부 53: 명령부
60: 추가 제어부 61: 보조 사행 감지센서
62: 피드포워드 연산부 63: 제2 명령부
64: 피드백 연산부 411: 제1 모터
412: 제1 스크류축 413: 너트부
431: 제2 모터 432: 제2 스크류축
433: 기어박스 434: 베어링 플레이트
471: 제3 모터 472: 제3 스크류축
473: 기어박스 474: 베어링 플레이트

Claims

스트립을 이송하도록 병렬로 배치된 적어도 2개의 롤러;
상기 롤러의 일측을 지지하는 정반; 및
상기 정반을 전후진 및 승하강시키는 틸팅부
를 포함하고,
상기 틸팅부는,
상기 정반을 전후진시키는 제1 구동부,
상기 정반과 상기 제1 구동부를 지지하는 제1 베이스, 및
상기 제1 베이스를 승하강시키는 제2 구동부
를 포함하고,
상기 제1 구동부는,
제1 모터,
상기 제1 모터의 모터축에 연결되어 회전 가능한 제1 스크류축, 및
상기 정반에 고정되고 상기 제1 스크류축에 치합된 너트부
를 포함하고,
상기 제1 스크류축은 상기 스트립의 길이방향에 평행하게 배치되고,
상기 제2 구동부는,
제2 모터,
상기 제2 모터의 모터축에 연결되어 회전 가능한 제2 스크류축,
상기 제2 모터의 모터축과 상기 제2 스크류축 사이에 연결된 기어박스, 및
상기 제1 베이스에 고정되고 상기 제2 스크류축의 일측 단부에 결합된 베어링 플레이트
를 포함하고,
상기 제2 스크류축은 상기 스트립의 두께방향으로 배치되며, 지반으로부터 상승된 높이를 가진 프레임에 설치되고,
상기 롤러의 타측을 지지하는 제2 베이스; 및
상기 제2 베이스를 승하강시키는 제3 구동부
를 더 포함하고,
상기 제3 구동부는,
제3 모터,
상기 제3 모터의 모터축에 연결되어 회전 가능한 제3 스크류축,
상기 제3 모터의 모터축과 상기 제3 스크류축 사이에 연결된 기어박스, 및
상기 제2 베이스에 고정되고 상기 제3 스크류축의 일측 단부에 결합된 베어링 플레이트
를 포함하고,
상기 제3 스크류축은 상기 스트립의 두께방향으로 배치되며, 지반으로부터 상승된 높이를 가진 프레임에 설치되고,
상기 스트립의 이송라인에 배치되어 상기 스트립의 사행을 감지하는 사행 감지센서와,
상기 사행 감지센서에서 감지된 사행량에 따라 사행 교정 장치를 작동시키도록 제어하는 제어부
를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 사행 감지센서에서 측정된 스트립의 사행량을 연산하고, 연산된 사행량으로부터 상기 제1 모터의 제어값을 산출하며, 상기 제2 모터 및 상기 제3 모터를 작동시키는 연산부; 및
산출된 제어값의 부호에 따라 상기 제1 모터에 작동 명령을 출력하는 명령부
를 포함하고,
사행 교정 장치가 복수로 적용될 때, 설비의 상류측에 배치된 제1 사행 교정 장치는 상기 제어부에 의해 제어되고, 설비의 하류측에 배치된 제2 사행 교정 장치는 추가 제어부에 의해 제어되고,
상기 추가 제어부는,
상기 사행 감지센서에서 측정된 스트립의 사행량을 연산하고, 연산된 사행량으로부터 상기 제2 사행 교정 장치의 제1 모터의 제어값을 산출하며, 상기 제2 사행 교정 장치의 제2 모터 및 제3 모터를 작동시키는 피드포워드 연산부; 및
산출된 제어값의 부호에 따라 상기 제2 사행 교정 장치의 제1 모터에 작동 명령을 출력하는 제2 명령부
를 포함하고,
상기 사행 감지센서보다 하류에 위치한 보조 사행 감지센서를 더 포함하고,
상기 추가 제어부는, 상기 보조 사행 감지센서에서 측정된 스트립의 중심위치 어굿남에 대한 오차값과, 미리 설정된 설비의 중심과 대응되는 기준값 사이의 차이로 사행량을 연산하여 상기 제2 명령부로 출력하는 피드백 연산부를 더 포함하는 사행 교정 장치.
제1항에 있어서,
각 롤러의 양단에는 각각 롤축이 연결되고,
상기 롤축에는 베어링이 장착되며,
상기 정반 위에는 롤러의 개수에 대응되는 개수의 베어링이 설치되고.
상기 베어링 중 적어도 상기 정반 위의 베어링은 자동조심 베어링인 사행 교정 장치.
제2항에 있어서,
각 롤러에서 상기 정반의 반대측 롤축에 구동 모터가 연결되고,
상기 구동 모터의 모터축과 롤러의 롤축 사이에는 유니버셜 조인트가 개재된 사행 교정 장치.
제3항에 있어서,
상기 적어도 2개의 롤러는 상기 정반의 이동에 따라 상기 구동 모터의 모터축을 기준으로 하여 동일한 방향 및 동일한 각도로 경사지게 위치되는 사행 교정 장치.
삭제
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제1항에 있어서,
상기 정반과 상기 제1 베이스 사이에는 가이드 레일이 개재된 사행 교정 장치.
삭제
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제1항에 있어서,
상기 제2 베이스 위에는 롤러의 개수에 대응되는 개수의 베어링 및 구동 모터가 설치된 사행 교정 장치.
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제1항에 있어서,
상기 제2 명령부는, 상기 피드포워드 연산부로부터의 피드포워드 제어값과, 상기 피드백 연산부로부터의 피드백 제어값을 합산하고, 합산된 제어값의 부호에 따라 상기 제2 사행 교정 장치에 있는 제1 모터에 작동 명령을 출력하는 사행 교정 장치.
제2항에 있어서,
사행 교정 장치가 노에 설치될 때, 각 롤축은 노벽의 관통홀을 관통하여 상기 노의 밖으로 연장하고,
상기 노벽의 관통홀 또는 주변에는 노 내부의 가스가 노 밖으로 유출되지 못하도록 밀봉하는 탄성 재질의 벨로우즈가 설치된 사행 교정 장치.