KR20000040957A - 사상압연기의 소재 장력검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사상압연기를 통과하는 압연소재의 장력을 검출하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 압연소재진행시 발생하는 하중검출신호의 응답성을 확보할수 있고, 열악한 주위환경하에서도 압연소재에 작용하는 실제장력을 안정적으로 검출함과 동시에 안정성을 확보하고, 하중검출신호의 제어계로의 피드백을 통하여 제어성능을 향상시킬수 있는 사상압연기의 소재장력 검출장치에 관한 것이다.

본 발명은 압연소재(6)가 통과되는 전,후단압연기(4)(5)와, 상기 압연소재(6)의 하부측에 설치되는 루퍼테이블(7)과, 상기 압연소재(6)의 하부면과 접하는 루퍼롤(8a)을 갖는 사상압연기(10)에서 상기 압연소재(6)의 장력을 검출하는 장치에 있어서, 상기 루퍼롤(8a)의 양단에 설치되는 루퍼롤하우징(8b)이 상부면에 교체가능하도록 장착되는 상부하우징(31)과 상기 루퍼테이블(7)이 결합되는 하부하우징(32)은 하중센서(33)에 하중이 항상 수직방향으로 작용하도록 상,하부링크(36)(37)로 연결되며, 상기 하부링크(37)의 나사연결부(42)와 나사결합되어 상기 하중센서(33)의 상부면과 상부블록(34)의 하부면이 항상 접해지도록 설정치 예압을 인가하는 예압인가보울트(41)를 갖추어 구성하는 사상압연기의 소재장력 검출장치를 제공한다.

Description

사상압연기의 소재장력 검출장치

본 발명은 사상압연기를 통과하는 압연소재의 장력을 검출하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 압연소재진행시 발생하는 하중검출신호의 응답성을 확보할수 있고, 열악한 주위환경하에서도 압연소재에 작용하는 실제장력을 안정적으로 검출함과 동시에 안정성을 확보하고, 하중검출신호의 제어계로의 피드백을 통하여 제어성능을 향상시킬수 있는 사상압연기의 소재장력 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 사상압연기(10)는 도 1에 도시한 바와같이, 압연소재(6)가 통과되는 전,후단압연기(4)(5)와, 상기 압연소재(6)의 하부측에 설치되는 루퍼테이블(7)과, 상기 압연소재(6)의 하부면과 접하는 루퍼롤(8a)을 갖추어 장력을 검출하는 장력검출장치(8)로 이루어져 있다.

이러한 사상압연기(10)에서 압연소재(6)를 압연할때는 압연기간에 발생하는 매스플로우(mass-flow)불균형을 보상하기 위해 사상압연 루퍼시스템(looper system)을 운용하는데, 이는 도 2에 나타난 것처럼 루퍼각도 및 압연기간동안 압연소재(6)의 장력을 제어 하여 통판의 안정성 및 장력의 정밀도를 유지하고자 하는 것이다.

이러한 사상압연 루퍼시스템은 루퍼구동모터(9)의 전류피드백치를 수신하고, 루퍼각도센서(2)를 수신하며, 장력검출장치(8)의 하중검출치를 수신하는 루퍼제어장치(15)와, 압연기구동모터(17)로서 구동되는 전,후단압연기(4)(5)의 압연속도를 제어하는 밀속도제어장치(16) 및 상기 루퍼제어장치(15)로 장력, 각도설정치를 전송하고, 상기 밀속도제어장치(16)로 속도설정치를 전송하는 계산기(18)로 이루어져 있다.

먼저, 통판되는 압연소재(6)의 루퍼각도제어를 위해 루퍼테이블(7)을 구동하는 루퍼구동모터(9)의 축에 루퍼각도센서(2)를 부착하여 그 카운트 값으로부터 루퍼각도를 측정하여 루퍼제어장치(5)에서 제어한다. 상기 압연소재(6)의 장력제어는 구동모터(9)에 작용하는 전류치로부터 토크를 계산하고, 토크로부터 장력을 유추하는 방법과 상기 압연소재(6)와 접하는 루퍼를(8a)의 축 양단에 여러 가지 형태의 하중센서를 부착한 장력검출장치(8)를 갖추어 이를 통해 실제하중을 검출하여 장력을 계산하는 두가지 방법이 사용되고 있다.

그러나, 전자는 실제 소재장력을 검출하는 것이 아니기 때문에 신호의 정밀도가 저하되어 제어시스템의 성능 뿐만 아니라 압연되는 소재의 품질에도 좋지 않은 영향을 미치고 있다. 따라서, 최근에는 후자의 경우가 개발되고, 있으나 장력검출신호의 안정성 측면에서 신뢰도가 저하되기 때문에 많은 경우에 전자의 요인들을 감수하면서도 사용하고 있다.

이에 충분한 안정성과 신뢰도를 부여할 수 있는 장력검출장치를 설계하고, 검출신호를 루퍼제어시스템에 피드백으로 사용한다면 제어시스템의 성능개선, 소재의 품질향상, 통판성 안정화에 크게 기여할 수 있을 것이다.

열간 사상압연공정에서 소재에 작용하는 장력을 검출하기 위해 루퍼 모터에 인가되는 전류값을 이용하여 계산하는 방법을 사용하고 있으나, 이러한 방법은 실제 소재장력을 검출하여 사용하는 것이 아니고 추정하여 사용하는 것이기 때문에 그 값의 정확도가 부족하였고, 또한, 축, 루퍼테이블등의 고 관성체의 다아나믹스(Dynamics)을 포함하기 때문에, 신호의 저응답성을 초래하여 제어성능에 한계를 가지고 있다.

또한, 압축형 센서를 응용한 방법은 루퍼롤하우징과 하중센서가 설치되는 센서하우징이 일체형으로 되어 있기 때문에 루퍼롤 교체작업시 상기 센서하우징까지 분리되어 루퍼롤 교체작업마다 하중센서를 매번 조정하여야 하는 번거로움을 가지고 있었다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 그 목적은, 관성체의 다이나믹스(Dynamics)의 영향을 제거하므로써 신호의 응답성을 확보하고, 고온, 고진동, 충격등의 열악한 주위환경하에서도 압연소재에 작용하는 실제 장력을 안정적으로 검출함과 동시에 안정성을 확보하고, 하중검출신호의 제어계로의 피드백을 통하여 제어성능을 향상시킬수 있는 사상압연기 소재장력 검출장치를 제공하고자 한다.

도 1은 일반적인 사상압연기를 도시한 구성도,

도 2는 일반적인 사상압연기의 루퍼시스템을 도시한 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 사상압연기의 소재장력 검출장치를 도시한 측면도,

도 4(a)(b)(c)는 본 발명에 따른 사상압연기의 소재장력 검출장치를 도시한 작동상태도,

도 5는 본 발명에 따른 사상압연기의 소재장력 검출장치에 채용되는 예압인가보울트를 도시한 상세도,

도 6은 본 발명에 따른 사상압연기의 소재장력 검출장치에 채용되는 한계블록을 도시한 상세도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

6 ........ 압연소재 7 ........ 루퍼테이블

8a ....... 루퍼롤러 8b ........ 루퍼하우징

31 ....... 상부하우징 32 ........ 하부하우징

33 ....... 하중센서 34 ........ 상부블록

35 ....... 하부블록 36 ........ 상부링크

37 ....... 하부링크 38a,39a ........ 상부연결공

38b,39b ...... 하부연결공 41 ....... 예압인가보울트

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은,

압연소재가 통과되는 전,후단압연기와, 상기 압연소재의 하부측에 설치되는 루퍼테이블과, 상기 압연소재의 하부면과 접하는 루퍼롤을 갖는 사상압연기에서 상기 압연소재의 장력을 검출하는 장치에 있어서,

상기 루퍼롤의 양단에 설치되는 루퍼롤하우징이 상부면에 교체가능하도록 장착되는 상부하우징과 상기 루퍼테이블이 결합되는 하부하우징은 하중센서에 하중이 항상 수직방향으로 작용하도록 상,하부링크로 연결되며, 상기 하부링크의 나사연결부와 나사결합되어 상기 하중센서의 상부면과 상부블록의 하부면이 항상 접해지도록 설정치 예압을 인가하는 예압인가보울트를 갖추어 구성함을 특징으로 하는 사상압연기의 소재장력 검출장치를 마련함에 의한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명에 따른 사상압연기의 스탠드간 장력검출장치를 도시한 측면도로서, 압연소재(6)의 진행시 수평상태로 루퍼테이블(7)의 일단부에 장착되는 루퍼롤(8a)의 양단에 설치되어 상기 루퍼롤(8a)에 걸리는 압연소재(6)의 장력을 하중센서(33)로 검출할수 있도록 상기 루퍼롤(8a)의 좌우양단에 각각 설치되는 것으로서, 이러한 장치(1)는 상,하부하우징(31)(32), 예압인가보울트(41)로 이루어져 있다.

즉, 상기 상부하우징(31)은 상부면에 루퍼롤(8a)의 좌양단이 아이들구동가능하도록 조립되는 루퍼롤하우징(8b)을 복수개의 보울트부재(31a)로서 교체가능하도록 설치하고, 상기 하중센서(33)와 마주하는 상기 상부하우징(31)의 저면에는 상기 하중센서(33)의 상부면과 접해져 상기 압연소재(6)의 장력을 전달하는 상부블록(34)을 일체로 장착하고, 한편, 상기 하부하우징(32)은 다수개의 보울트부재(32a)로서 루퍼테이블(7)의 일단부에 장착되고, 상기 상부블록(34)과 마주하는 상부면에는 상기 하중센서(33)가 올려지는 하부블록(35)을 일체로 결합한다.

그리고, 도 4(a)(b)(c)와 5에 도시한 바와같이, 상기 상,하부하우징(31)(32)의 외측면에는 상,하부연결공(38a)(38b) (39a)(39b)을 각각 형성하는바, 상기 하중센서(33)에 전달되는 하중이 항상 수직방향으로 전달될수 있도록 수평방향으로 서로 마주하는 상기 상,하부하우징(31)(32)의 상부연결공(38a)(39a)에는 보울트부재(36a)로서 상부링크(37)의 양단을 회전가능하도록 연결하고, 상기 상,하부하우징(31)(32)의 하부연결공(38b)(39b)에는 또다른 보울트부재(37a)로서 하부링크(37)의 양단을 회전가능하도록 연결구성한다. 상기 상,하부링크(36)(37)는 서로 일정간격을 두고 수평방향으로 평행하게 조립되며, 평형사변형의 원리로서 수평상태를 유지하면서 상,하부하우징(31)(32)의 간격을 좁히거나, 넓히도록 동작된다.

또한, 상기 예압인가보울트(41)는 도 5에 도시한 바와같이, 상기 상,하부하우징(31)(32)의 하부연결공(38a)(39b)에 결합된 하부링크(37)의 나사연결부(42)에 체결되도록 상기 하부하우징(32)의 하부공(43)으로 상단이 끼워져 상기 나사연결부(42)의 암나사부에 체결되고, 그 상단에 너트부재(43)가 조립된다. 이에 따라, 상기 예압인가보울트(41)를 조이거나 풀어 상기 상,하부링크(36)(37)사이의 간격을 조이거나, 벌려서 상기 하중센서(33) 상부면과 상부블록(34) 하부면사이의 간격을 조절한다.

한편, 도 6은 본 발명에 따른 소재장력 검출장치에 채용되는 한계블록을 도시한 개략도로서, 상기 상부하우징(31)과 하부하우징(32)사이에서 수직이동거리(S)를 항상 유지할수 있도록 일정두께를 갖는 한계블록(45)을 상기 하부하우징(32)에 교체가능하도록 설치함에 따라, 상기 상부블록(34)과 하중센서(33)가 서로 과도하게 접해질 때 상기 하중센서(33)를 보호한다.

즉, 상기 루퍼롤(8a)에 의한 하중전달시 초기에 발생되는 과도하중이 상기 하중센서(33)의 용량을 반복적으로 초과할 경우, 상기 하중센서(33)에 악영향을 나타낼 수 있으며, 나아가서는 검출신호의 오류로 인하여 루퍼 시스템의 오동작, 긴급상황을 유발시킬 수도 있다. 따라서, 하중작용면의 수직이동거리(S)를 하중센서의 변위거리를 고려하여 상기 한계블록(45)으로서 이를 설정하면 루퍼롤(8a)의 하강시에 발생가능한 과도한 충격력은 하중센서(33)에 전달되지 않고, 상기 한계블록(45)에서 그대로 흡수하게 되므로 상기 하중센서(33)를 보호하여 그 사용수명을 연장할 수 있다.

본 발명에 따른 소재장력 검출장치(1)를 이용하여 전,후단압연기(4)(5)를 통과하는 압연소재(6)의 장력을 검출하고자 하는 경우, 먼저, 상기 루퍼롤(8a)에 압연소재(6)가 접하지 않으면 소재장력 검출장치(1)의 상,하부하우징(31)(32)는 도 4(b)에 도시한 바와같은 초기상태로 있고, 이러한 상태에서 일방향 진행되는 압연소재(6)의 가속도가 중력과 같은 방향으로 작용하면, 도 4(a)에 도시한 바와같이, 상부하우징(31)이 하부하우징(32)측으로 과도하게 접해져 상부블록(34)하부면과 하중센서(33) 상부면이 과도하게 밀착되며, 이와 반대로, 일방향 진행되는 압연소재(6)의 가속도가 중력의 반대방향으로 작용하면, 도 4(c)에 도시한 바와같이, 상기 상부하우징(31)이 하부하우징(32)으로부터 멀리 떨어지면서 상부블록(34) 하부면과 하중센서(33)의 상부면사이의 간격을 과도하게 이격시키기 때문에, 상기 하중센서(33)는 신호를 발생하지 않는다.

이에 따라, 도 4(c)에서와 같이, 상,하부하우징(31)(32)의 간격이 하중검출이 원할하게 이루어지는 초기상태와 다르게 넓어져 하중을 전달하는 상부블록(34)의 하부면과 하중을 측정하는 하중센서(33)의 상부면사이가 과도하게 벌어져 장력측정이 곤란할 경우, 도 5에 도시한 바와같이, 상기 하부하우징(32)의 하부측에 조립되어 예압을 부여할수 있도록 하부링크(37)의 나사연결부(42)에 나사체결된 예압인가보울트(41)를 S₁거리만큼 조이면, 상기 상,하부링크(36)(37)는 좌우양단이 상,하부하우징(31)(32)의 하부연결공(38b)(39b)과 조립되는 보울트부재(36a)(37a)에 회전가능하도록 조립되어 있기 때문에, 평행사변형의 원리에 의해서 상기 하부링크(37)의 도면상 좌측단은 조여서 이동시킨 거리의 2배인 2S₁거리만큼 하방으로 수직이동하게 된다. 이때, 상기 상,하부링크(36)(37)는 수평상태를 유지하면서 상하간격이 좁아지면서 상부하우징(31)을 하부하우징(32)측으로 이동시키기 때문에, 서로 떨어져 있던 상기 상부블록(34)의 하부면과 하중센서(33)의 상부면을 서로 접촉시켜 설정치의 예압을 인가한다.

또한, 도 4(a)에서와 같이, 상기 상부블록(34)의 하부면과 하중센서(33)의 상부면사이의 간격이 과도하게 좁아져 설정치 이상의 예압이 하중센서(33)에 걸려 있는 경우, 상기와 반대로 하부링크(37)의 나사연결부(42)에 나사체결된 예압인가보울트(41)를 풀어 일정거리만큼 조이면, 상기 상,하부링크(36)(37)는 좌우양단이 상,하부하우징(31)(32)의 하부연결공(38b)(39b)과 조립되는 보울트부재(36a)(37a)에 회전가능하도록 조립되어 있기 때문에, 평행사변형의 원리에 의해서 상기 하부링크(37)의 도면상 좌측단은 풀림 이동시킨 일정거리의 2배만큼 상방으로 수직이동하게 된다. 이때, 상기 상,하부링크(36)(37)는 서로 수평상태를 유지하면서 상하간격이 넓어지면서 상부하우징(31)을 하부하우징(32)측으로부터 상방으로 벌림이동시키기 때문에, 간격이 좁아져 있던 상기 상부블록(34)의 하부면과 하중센서(33)의 상부면사이의 간격이 다소 떨어져 설정치의 예압보다 과도하게 가해지던 예압이 설정치에 맞추어 적절히 인가된다.

이러한 예압부여상태에서는 상기 루퍼롤(8a)의 하중이 하중센서(33)에 수직방향으로 항상 작용되고, 하중작용면인 상부블록(34)의 하부면과 하중센서(33)의 상부면이 항상 접촉을 유지하게 됨에 따라, 신호를 교란시키던 기계적인 노이즈가 제거되어 보다 안정적인 하중검출신호를 상기 하중센서(33)로부터 얻을수 있다.

또한, 상기 압연소재(6)와 접해지는 루퍼롤(8a)의 노후화로 인하여 이를 현장에서 교체하고자 하는 경우, 소재장력 검출장치(1)를 모두 분해할 필요없이, 상기 상부하우징(31)의 상부면에 보울트부재(31a)로서 조립된 루퍼롤하우징(8b)을 분리시킨 다음 상기 루퍼롤(8a)만을 간편하게 교체할수있기 때문에, 정비작업을 신속하고, 용이하게 수행할수 있다.

상술한 바와같은 본 발명에 의하면, 상,하부하우징(31)(32)의 외측면에 양단이 회전가능하도록 상,하부링크(36)(37)를 장착하고, 하부하우징(32)에 하부링크(37)와 연결되는 예압인가보울트(41)를 갖춤으로서, 하중작용면인 상부블록(34)과 하중을 측정하는 하중센서(33)사이의 간격을 항상 설정치 예압이 인가되도록 조절할수 있기 때문에, 안정적 하중검출신호를 얻어 루퍼제어시스템의 성능을 향상시킬수 있다.

또한, 루퍼롤(8a)이 조립되는 루퍼롤하우징(8b)과 상부하우징(31)을 서로 분리가 가능한 구조로 설치하여 루퍼롤(8a) 교체작업을 신속하고, 용이하게 수행할수 있을 뿐만 아니라, 상,하부하우징(31)(32)사이에 일정간격을 유지하도록 한계블록(45)을 갖추어 과도한 충격력으로부터 하중센서(33)를 보호할수 있기 때문에, 하중센서(33)의 사용수명을 종래에 비하여 현저히 연장할 수 있는 효과가 얻어진다.

Claims (2)

1. 압연소재(6)가 통과되는 전,후단압연기(4)(5)와, 상기 압연소재(6)의 하부측에 설치되는 루퍼테이블(7)과, 상기 압연소재(6)의 하부면과 접하는 루퍼롤(8a)을 갖는 사상압연기(10)에서 상기 압연소재(6)의 장력을 검출하는 장치에 있어서,

   상기 루퍼롤(8a)의 양단에 설치되는 루퍼롤하우징(8b)이 상부면에 교체가능하도록 장착되는 상부하우징(31)과 상기 루퍼테이블(7)이 결합되는 하부하우징(32)은 하중센서(33)에 하중이 항상 수직방향으로 작용하도록 상,하부링크(36)(37)로 연결되며, 상기 하부링크(37)의 나사연결부(42)와 나사결합되어 상기 하중센서(33)의 상부면과 상부블록(34)의 하부면이 항상 접해지도록 설정치 예압을 인가하는 예압인가보울트(41)를 갖추어 구성함을 특징으로 하는 사상압연기의 소재장력 검출장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 상부하우징(31)과 하부하우징(32)사이에서 수직이동거리(S)를 항상 유지할수 있도록 일정두께를 갖는 한계블록(45)을 상기 하부하우징(32)에 교체가능하도록 설치함을 특징으로 하는 사상압연기의 소재장력 검출장치.