KR20000005704U - 텐션릴의 맨드릴 팽창 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 냉간압연된 스트립(strip)의 권취작업을 수행하는 텐션릴(tension reel)의 맨드릴(mandrel) 동작 상태 감시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스트립의 권취작업을 개시하기 위한 맨드릴의 팽창(expand)동작 및 유지상태를 정확히 검출하여 감시할 수 있도록 된 텐션릴의 맨드릴 팽창 상태 감시장치에 관한 것이다. 이를 위하여 본 고안은 유압실린더의 유압에 의해 직선왕복운동하여 텐션릴의 맨드릴을 팽창 및 수축시키는 오퍼레이팅 로드와, 상기 유압실린더내의 압력변화에 따른 상기 맨드릴의 팽창완료여부를 감지하는 압력 감지스위치를 구비하여 상기 맨드릴의 팽창시 코일 권취작업을 수행하도록 한 텐션릴의 맨드릴 팽창 제어 장치에 있어서, 상기 오퍼레이팅 로드의 일단과 결합되어 직선왕복운동하는 인디케이팅 로드와, 상기 인디케이팅 로드의 직선왕복에 따른 위치변화를 감지하여 상기 맨드릴의 팽창 및 수축여부를 검출하는 위치 검출 스위치와, 상기 위치 검출 스위치 및 상기 압력 감지 스위치의 감지결과에 의거하여 상기 맨드릴로의 코일 권취 작업을 제어하는 구동 제어부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

텐션릴의 맨드릴 팽창 제어 장치

본 고안은 냉간압연된 스트립(strip)의 권취작업을 수행하는 텐션릴(tension reel)의 맨드릴(mandrel) 팽창 제어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스트립의 권취작업을 개시하기 위한 맨드릴의 팽창(expand)동작 및 유지상태를 정확히 검출하여 감시할 수 있도록 된 텐션릴의 맨드릴 팽창 제어 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 텐션릴의 맨드릴 팽창 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 도이고, 도 2는 종래 텐션릴의 맨드릴 팽창 제어 장치의 상세 구성을 보인 도이다.

일반적으로 텐션릴의 맨드릴 팽창 제어 장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 맨드릴 수축/팽창 제어기에서 텐션릴(6)에 스트립 코일을 권취하기 위한 선제 조건으로 맨드릴 팽창이 선택되어지면 솔레노이드 밸브(11)를 통해 유압이 로터리 조인트(8)로 전달되게 된다. 로터리 조인트(8)에 전달된 유압은 로터리 조인트(8)내의 유압 전달로를 통하여 맨드릴 실린더(35)에 전달된다. 이때 실린더(35)에 전달된 유압은 맨드릴(7)이 팽창되는 방향으로 피스톤(31) 및 오퍼레이팅 로드(34)를 전진시키고, 오퍼레이팅 로드(34)가 최대 스트로크까지 전진완료되면 유압회로내에는 압력이 상승하게 된다. 따라서, 압력이 상승하게 되면 유압회로에 설치되어 있는 압력스위치(9)의 내부접점이 온상태가 된다.

압력스위치(9)의 온신호는 제어기(20)내의 제 2 앤드게이트(22)의 일 입력신호로 제공되고, 이때 운전조작기(10)를 통해 가속신호(10a)가 입력되게 되면 제 1 앤드게이트(21)의 출력은 '1'이 되고 제 2 앤드게이트(22)의 출력도 '1'이 되게 된다. 따라서, 구동릴레이(23)가 온되어 텐션릴 전동기 및 압연전동기(4)가 구동되어 압연 작업 및 텐션릴(6)의 권취작업이 수행되게 된다.

전술한 종래의 맨드릴 팽창 제어 장치에서는 압력 스위치(9)를 통한 실린더(35) 내부의 압력 검출에 의해 맨드릴의 팽창 상태를 판단하게 된다. 그러나,실제로 유압회로내의 이상 발생 및 맨드릴의 시그멘트(32)와 웨지(33)사이의 습동면 불량등에 의하여 피스톤(34)이 최대 스트로크까지 동작되지 않은 상태에서도 유압회로내의 압력은 상승되어 압력 스위치(9)의 접점이 온될 수 있다. 따라서, 맨드릴이 완전히 팽창되지 않은 상태에서 압연 작업 및 권취 작업이 수행되게 되고, 이로 인하여 압연 코일의 권취가 완료된 후 권취된 코일을 인출시키는 경우 맨드릴을 수축시키더라도 권취된 압연코일이 인출 불가능하게 되어 생산성의 저하 및 품질 저하를 발생시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 그 목적은 맨드릴의 팽창 상태를 검출하기 위하여 맨드릴의 팽창 및 수축을 직접적으로 제어하는 유압 실린더내부의 오퍼레이팅 로드 및 인디케이터 로드의 위치변화를 검출하여 맨드릴의 팽창 및 수축여부에 대한 정확한 검출을 수행할 수 있도록 한 텐션릴의 맨드릴 팽창 제어 장치를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 종래 맨드릴 팽창 상태 검출 신호처리도이다.

도 2는 종래 맨드릴 팽창 제어 장치의 기구적 구성을 보인 상세도이다.

도 3은 본 고안에 따른 맨드릴 팽창 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 블록구성도이다.

도 4는 본 고안에 따른 맨드릴 팽창 제어 장치의 상세구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1...속도설정기 3...전동기 구동 제어부

4...압연롤 전동기 6...텐션릴

7...맨드릴 8...로터리 조인트

9...압력감지스위치 10...운전조작기

11...솔레노이드밸브 13...맨드릴 팽창/수축 제어기

20,20'...릴레이 구동 제어부 23...구동 릴레이

25...위치 검출기 26...차동증폭기

30...인디케이팅 로드 32...시그멘트

33...웨지 34...오퍼레이팅 로드

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 텐션릴의 맨드릴 팽창 제어 장치는 유압 실린더의 유압에 의해 직선왕복운동하여 텐션릴의 맨드릴을 팽창 및 수축시키는 오퍼레이팅 로드와, 상기 유압실린더내의 압력변화에 따른 상기 맨드릴의 팽창완료여부를 감지하는 압력 감지스위치를 구비하여 상기 맨드릴의 팽창시 코일 권취작업을 수행하도록 한 텐션릴의 맨드릴 팽창 제어 장치에 있어서,

상기 오퍼레이팅 로드의 일단과 결합되어 직선왕복운동하는 인디케이팅 로드와,

상기 인디케이팅 로드의 직선왕복에 따른 위치 변화를 감지하여 상기 맨드릴의 팽창 및 수축여부를 검출하는 위치 검출 스위치와,

상기 위치 검출 스위치 및 상기 압력 감지 스위치의 감지결과에 의거하여 상기 맨드릴로의 코일 권취 작업을 제어하는 구동 제어부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

나아가 본 고안에 따른 텐션릴의 맨드릴 팽창 제어 장치의 구동 제어부는

상기 맨드릴에 코일을 귄취시키도록 상기 텐션릴을 구동시키는 전동기와,

상기 위치 검출 스위치의 감지결과를 입력받아 기설정된 기준값과 비교하여 상기 맨드릴의 팽창 완료 여부를 판단하는 차동 증폭기와,

상기 차동 증폭기의 출력신호 및 상기 압력 감지 스위치의 출력신호를 논리곱연산하는 앤드게이트와,

상기 앤드게이트의 출력신호에 따라 온/오프되어 상기 전동기의 구동을 제어하는 릴레이를 구비하여 이루어진다.

이하에는 본 고안의 양호한 실시예에 따른 텐션릴의 맨드릴 팽창 제어 장치의 구성 및 작용효과를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 고안에 따른 텐션릴의 맨드릴 팽창 제어 장치의 개략적인 구성도이고, 도 4는 본 고안에 따른 맨드릴 팽창 상태 검츨 상세구성도이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 압연롤(5)을 구동시키는 압연 전동기(4) 및 텐션릴(6)을 구동시키는 텐션릴 전동기의 회전속도를 가변설정하는 속도설정기(1)와, 상기 각 속도 설정기(1)에 설정된 구동 속도로 각 압연 전동기(4) 및 텐션릴 전동기의 구동을 제어하는 전동기 구동 제어부(3)와, 상기 속도 설정기(1) 및 상기 전동기 구동 제어부(3)의 사이에 설치되어 후술하는 구동 릴레이(23)가 온되는 경우 접점이 온되어 전동기 구동 제어부(3)에 구동신호를 인가하는 릴레이 스위치(23a)와, 유압실린더(35) 내부의 압력 상태를 감지하는 압력 감지스위치(9)와, 유압 실린더(35)내부로의 유압을 전달 및 차단시키는 솔레노이드 밸브(11)와, 맨드릴(7)의 팽창 및 수축을 제어하기 위하여 상기 솔레노이드 밸브(11)의 구동을 제어하는 맨드릴 팽창/수축 제어기(13)와, 상기 압력 감지 스위치(9)와 후술하는 위치검출기(25)의 감지결과에 따라 상기 구동 릴레이(23)를 온/오프시키는 릴레이 구동 제어부(20')를 구비하여 이루어진다.

상기한 구성에 있어서, 미설명된 부호 8은 로터리 조인트이고, 10은 전동기의 회전 속도 감속 및 가속 여부를 선택받기 위한 감속 스위치(10b) 및 가속 스위치(10a)를 구비한 운전 조작부이다.

또한, 상기 릴레이 구동 제어부(20')는 상기 감속 스위치(10b) 및 가속 스위치(10a)의 선택신호를 입력받아 논리합하는 제 1 앤드게이트(21)와, 제 1 앤드게이트(21)의 출력신호와 상기 압력감지스위치(9)의 감지신호를 논리곱하는 제 2 앤드게이트(22)와, 상기 위치검출기(25)의 검출결과를 입력받아 제어기간의 전위차에 의한 오차를 최소화시키는 매칭 증폭기(29)와, 상기 매칭 증폭기(29)로부터 출력되는 신호를 증폭하는 제 1 증폭기(28) 및 제 2 증폭기(27)와, 상기 제 2 증폭기(27)로부터 출력된 감지 신호를 맨드릴(7)의 팽창 완료 판단을 위하여 기설정된 일정 기준 전압과 비교하여 그 편차를 출력하는 차동증폭기(26)와, 상기 차동증폭기(26)의 신호를 입력받아 부정 논리합 연산을 수행하는 오어낫(OR-NOT)게이트(25)와, 상기 제 2 앤드게이트(22)의 출력신호와 상기 오어낫게이트(25)의 출력신호를 논리곱하여 상기 구동릴레이(23)의 구동신호로 출력하는 제 3 앤드게이트(24)를 구비하여 이루어진다.

한편, 상기 위치검출기(25)는 실린더(35)내부로 전달되는 유압에 의해 피스톤(31)이 좌우 직선 운동하는 경우 맨드릴(7)을 팽창 및 수축시키는 오퍼레이팅 로드(34) 단이 연결되고 타단은 로터리 조인트(8)의 외부로 돌출형성된 인디케이터 로드(30)의 이동 거리에 따른 신호변화를 검출한다. 즉, 인디케이터 로드(30)와의 이격거리 변화에 따른 전압(혹은 전류)의 변화를 검출하여 맨드릴(7)의 팽창 및 수축을 판단하게 된다.

이하에는 본 고안의 양호한 실시예에 따른 동작 및 작용효과를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 맨드릴 팽창/수축 제어기(13)에 의해 맨드릴(7)을 팽창시키는 방향으로 유압이 전달되도록 솔레노이드 밸브(11)를 선택하면 솔레노이드 밸브(11)를 통해 로터리 조인트(8)에 유압이 전달되게 된다. 이때 로터리 조인트(8)에 전달된 유압은 로터리 조인트(8)내의 유압 전달로를 통해 맨드릴(7)의 실린더(35)로 전달된다. 즉, 실린더(35)의 피스톤(31)은 솔레노이드 밸브(11)로부터 전달된 유압에 의해 피스톤(31) 및 오퍼레이팅 로드(34)를 좌측으로 이동(전진)시키게 된다. 오퍼레이팅 로드(34)의 전진과 연동되는 웨지(33)에 의해 맨드릴(7)의 시그멘트(32)가 웨지(33)의 경사면을 따라 상승되어 팽창되게 된다. 또한, 피스톤(31)이 최대 스트로크까지 전진이 완료되면 맨드릴(7)은 팽창 완료되고, 이때 실린더(35)내의 압력은 상승되게 되어 압력 감지스위치(9)의 접점이 온되게 된다.

압력 감지스위치(9)의 온신호는 릴레이 구동 제어부(20')의 제 2 앤드게이트(22)의 입력신호로 인가되게 된다. 이때 운전조작기(10)를 통해 가속스위치(10a)가 온되면 제 1 앤드게이트(21)의 출력은 '1'이 되어 제 2 앤드게이트(22)의 출력 또한 '1'이 되게 된다.

한편, 피스톤(31)의 전진으로 오퍼레이팅 로드(34)가 전진하게 되면 오퍼레이팅 로드(34)에 일단이 결합된 인디케이팅 로드(30)가 위치 검출기(25)에 가까워지게 되므로 위치 검출기(25)의 검출 전류값이 그 이격거리에 따라 변화하게 되는 데 일예로 본 고안에서는 이격거리에 비례하여 작아지는 것으로 가정한다.

따라서, 위치검출기(25)는 이 감지된 검출 전류값을 릴레이 구동 제어부(20')의 매칭 증폭기(29)에 인가하고, 매칭 증폭기(29)는 입력된 신호를 아날로그 전압신호(1-10V)로 변환시켜 제 1 증폭기(28)로 인가하게 된다. 제 1 증폭기(28)에 인가된 검출 전압 신호는 제 1 증폭기(28) 및 제 2 증폭기(27)를 거쳐 증폭된 후 차동 증폭기(26)의 비반전단자(+)에 입력되게 된다.

이때 차동 증폭기(26)의 반전 단자(-)에는 가변저항에 의해 설정된 팽창 검출 전압(맨드릴이 완전팽창된 경우 위치 검출기에 의해 검출된 전압)이 인가되어 차동증폭기(26)의 출력 단자에는 팽창 검출 전압과 비반전단자에 입력되는 검출 전압값과의 차가 출력된다. 즉, 차동 증폭기(26)는 기설정된 팽창 전압과 위치검출기(25)에 의해 검출된 검출 전압이 동일한 경우에는 출력신호로써 로우레벨(일예로 '0')신호를 출력한다. 또한, 오어낫게이트(25)는 차동 증폭기의 출력신호를 입력받아 출력이 '1'이 되고, 이러한 오어낫게이트(25)의 출력신호는 제 3 앤드게이트(24)로 입력된다.

따라서, 제 3 앤드게이트(24)는 제 2 앤드게이트(22)의 출력신호와 오어낫게이트(25)의 출력신호를 논리곱 연산하여 '1'을 출력함으로써 릴레이(23)가 온되고, 릴레이 스위치(23a)의 접점이 온되게 된다.

이에 전동기 구동 제어부(3)는 속도 설정부(1)에 설정된 전동기의 구동 속도에 따라 압연 전동기(4) 및 텐션릴 전동기를 구동시켜 맨드릴에 스트립 코일을 권취시키는 작업을 수행하게 된다. 이후 코일의 권취 작업이 완료되면 솔레노이드 밸브(11)를 피스톤(31) 및 오퍼레이팅 로드(34)가 후진(우측으로 이동)하는 방향으로 선택하여 맨드릴(7)을 수축시킴으로써 코일의 인출이 용이하게 수행될 수 있도록 한다. 즉, 오퍼레이팅 로드(34)가 후진함으로써 맨드릴의 시그먼트(32)는 웨지(33)의 경사면을 따라 하강하여 맨드릴을 수축시킴으로서 권취된 코일의 반경보다 맨드릴의 반경이 작게되어 코일의 인출이 수월하게 된다.

본 고안에 따른 텐션릴의 맨드릴 팽창 제어 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 고안의 기술 사상이 허용하는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 텐션릴의 맨드릴 팽창 제어 장치는 텐션릴의 맨드릴 팽창 상태를 정밀하게 검출하여 수치화하여 관리할 수 있으므로 유압 계통 및 맨드릴의 습동면 이상에 의해 맨드릴이 완전 팽창되지 않은 상태에서 스트립 코일의 권취작업을 실시할 수 없도록 한다. 따라서, 맨드릴을 완전 팽창시킨 후에 코일을 권취함으로써 코일의 인출불능에 따른 생산라인의 원활한 동작이 가능하도록 하여 생산성 향상 및 스트랩 코일의 품질 저하를 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 유압 실린더의 유압에 의해 직선왕복운동하여 텐션릴의 맨드릴을 팽창 및 수축시키는 오퍼레이팅 로드와, 상기 유압실린더내의 압력변화에 따른 상기 맨드릴의 팽창완료여부를 감지하는 압력 감지스위치를 구비하여 상기 맨드릴의 팽창시 코일 권취작업을 수행하도록 한 텐션릴의 맨드릴 팽창 제어 장치에 있어서,

   상기 오퍼레이팅 로드의 일단과 결합되어 직선왕복운동하는 인디케이팅 로드와,

   상기 인디케이팅 로드의 직선왕복에 따른 위치 변화를 감지하여 상기 맨드릴의 팽창 및 수축여부를 검출하는 위치 검출 스위치와,

   상기 위치 검출 스위치 및 상기 압력 감지 스위치의 감지결과에 의거하여 상기 맨드릴로의 코일 권취 작업을 제어하는 구동 제어부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 텐션릴의 맨드릴 팽창 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 제어부는

   상기 맨드릴에 코일을 귄취시키도록 상기 텐션릴을 구동시키는 전동기와,

   상기 위치 검출 스위치의 감지결과를 입력받아 기설정된 기준값과 비교하여 상기 맨드릴의 팽창 완료 여부를 판단하는 차동 증폭기와,

   상기 차동 증폭기의 출력신호 및 상기 압력 감지 스위치의 출력신호를 논리곱연산하는 앤드게이트와,

   상기 앤드게이트의 출력신호에 따라 온/오프되어 상기 전동기의 구동을 제어하는 릴레이를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 텐션릴의 맨드릴 팽창 제어 장치.