KR200189483Y1

KR200189483Y1 - 연속주조되는 슬라브 절단을 위한 비접촉식 길이 측정장치

Info

Publication number: KR200189483Y1
Application number: KR2019990028995U
Authority: KR
Inventors: 강기판; 신건
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2000-07-15

Abstract

본 고안은 연속주조되는 슬라브 절단을 위한 비접촉식 길이 측정장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 고안은 토치커팅머신이 이동되는 주행레일의 선단 양측 및 후단부 양측에 슬라브의 인,출입을 검지할 수 있도록 서로 대향되게 설치되고 제어부에 연결된 한쌍의 제1,2포토센서와; 상기 주행레일의 후단부에 구비된 지지프레임상에 상기 토치커팅머신측을 향해 설치되고 제어부에 연결된 제1레이저와; 상기 제1레이저와 인접하여 병설되며 상기 지지프레임상에 구비된 회전부재에 의해 상기 슬라브의 이동에 따라 슬라브의 선단 중심과 대응되면서 그 회전각이 상기 제어부에 의해 제어가능하도록 설치된 제2레이저와; 상기 제1,2레이저와 대향되는 상기 토치커팅머신의 선단 상면에 설치되어 토치커팅머신의 이동거리 및 슬라브의 초기 위치를 검출하여 절단길이를 산출할 수 있도록 보조하는 제1,2기준반사판을 포함하여 구성된다.

이에 따라, 본 고안은 토치커팅머신 및 슬라브의 이동속도를 레이저를 통한 비접촉식으로 정확하게 측정하고 상호 이동속도를 동기화함으로써 접촉식 길이 측정시에 발생하는 측정오차, 잦은 고장 및 수작업 측정으로 인한 설비의 휴지시간을 줄여 현저한 생산성 향상을 도모하게 된다.

Description

연속주조되는 슬라브 절단을 위한 비접촉식 길이 측정장치{UNTOUCHED MEASURING APPARATUS TO MEASURE THE CUTTING LENGTH OF THE SLAB CASTED CONTINUOUSLY}

본 고안은 연속주조설비에서 연속적으로 주조되는 슬라브를 수요가의 요구에 맞도록 절단하는 절단길이를 비접촉식으로 측정할 수 있도록 한 연속주조되는 슬라브 절단을 위한 비접촉식 길이 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연속주조설비는 용강래들을 지지하는 래들터렛과, 주형 내의 용강공급량을 조절하는 턴디쉬와, 용강을 1차냉각시켜 소정의 단면형상으로 응고시키는 주형과, 주편을 혼합 및 직선화시키는 롤과 스프레이 노즐로 이루어진 2차냉각대 및 냉각된 주편을 소정길이로 절단하는 토치커팅머신(이하 'TCM:TORCH CUTTING MACHINE'이라 함) 등으로 구성된다.

TCM은 주조된 슬라브가 계속적으로 인발될 때 수요가의 요구량 만큼 적정길이로 절단하는 기기로서 LPG와 산소로 혼합된 불꽃을 이용하여 절단하게 된다.

이러한 TCM은 통상 도 1의 도시와 같이, 공압실린더에 의해 상하이동가능한 엔코더(3)를 통해 길이를 측정하고, 지시된 길이에 도달되면 구동휠(7)에 부착된 상기 엔코더(3)를 이용하여 슬라브(2)의 진행속도와 동기하여 TCM이 주행레일(5)을 따라 이동하면서 토치(8)로 절단하고 절단된 슬라브(2)는 구동롤(6)의 회전에 따라 불출되고 TCM은 원위치로 복귀된다.

그런데, 이러한 절단방식은 동절기의 공기 결빙 등으로 인하여 공압실린더의 오동작 및 길이측정의 부정확으로 주문된 길이보다 작아 여재가 발생하거나 주문된 길이보다 길어서 예정된 주문 생산량을 맞추지 못함으로써 실수율이 떨어지고 생산성이 저하되는 단점이 있다.

본 고안은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 한계점을 감안하여 이를 해결하고자 안출한 것으로, 슬라브의 절단길이를 비접촉식으로 정확하게 측정한 후 절단기가 이동되는 속도와 주조되는 슬라브의 생산속도를 동기화시켜 절단길이를 산출함으로써 접촉식 길이 측정장치에서 발생하는 측정오차 및 잦은 고장으로 인한 설비의 휴지시간을 줄여 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 연속주조되는 슬라브 절단을 위한 비접촉식 길이 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 접촉식 슬라브 절단길이 측정장치의 일예를 도시한 측단면도,

도 2는 본 고안에 따른 비접촉식 슬라브 절단길이 측정장치의 설치상태 및 작동과정을 도시한 개략적인 평면도 및 측단면도,

도 3은 본 고안에 따른 측정장치를 구성하는 회전부재의 설치상태를 도시한 단면도,

도 4는 본 고안에 따른 비접촉식 길이 측정장치의 제어 개념도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

4 : 토치커팅머신(TCM), 5 : 주행레일,

6 : 구동롤, 9,10 : 포토센서,

11,13 : 레이저, 12,14 : 기준반사판,

15 : 회전부재, 17 : 지지프레임.

상기한 본 고안의 목적은 토치커팅머신이 이동되는 주행레일의 선단 양측 및 후단부 양측에 슬라브의 인,출입을 검지할 수 있도록 서로 대향되게 설치된 한쌍의 제1,2포토센서와; 상기 주행레일의 후단부에 구비된 지지프레임상에 고정되되, 상기 토치커팅머신의 선단면에 고정된 제1기준반사판과 평행하고 이로부터 수평하게 일정거리 이격설치되며, 반사광 검출기를 갖는 제1레이저와; 상기 제1레이저와 인접하여 병설되며 상기 지지프레임상에 고정되되, 래크와 피니언 및 정격모터 등이 결합되어 그 회전각을 정확하게 제어하거나 검출할 수 있도록 설치된 회전부재와; 상기 회전부재상에 상기 슬라브의 중심과 수직하게 수직거리만큼 이격되어 일체로 고정되고, 레이저광을 방출하여 그 레이저광이 일정시간동안 상기 슬라브의 선단면 중심과 정확하게 일치되도록 유지함으로써 상기 회전부재의 회전각을 정확하게 산출할 수 있도록 안내하는 제2레이저와; 상기 제1,2포토센서 및 제1레이저와 전기적으로 연결되어 상기 슬라브의 진출입을 감지하여 상기 토치커팅머신의 이동거리 및 작동을 제어하고, 상기 회전부재와 연결되어 슬라브가 절단될 시점에서의 슬라브의 중심과 제2레이저 간의 사이각과 상기 수직거리를 토대로 싸인법칙에 의해 슬라브의 이동거리를 추정한 후 상기 토치커팅머신을 이동시켜 정확한 절단길이에서 상기 슬라브를 절단시키도록 제어하는 PLC를 포함하여 구성함에 의해 달성된다.

이하에서는, 본 고안에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 고안에 따른 비접촉식 길이 측정장치의 개략적인 구성도 및 작동 상태도로서, (가)는 평면도를, (나)는 측면도를, (다)는 작동상태의 측면도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, TCM(4)이 이동되는 주행레일(5)의 선단부 양측에 서로 대향되게 한쌍의 제1포토센서(9)가 설치된다.

상기 제1포토센서(9)는 수,발광소자로서 슬라브(2)의 인입을 검출하게 된다.

그리고, 상기 제1포토센서(9)와 상당한 거리를 두고 이와 동일한 방식으로 상기 주행레일(5)의 후단부 양측에는 한쌍의 제2포토센서(10)가 서로 대향되게 설치된다.

상기 제2포토센서(10)는 슬라브(2)의 배출상태를 검출하게 된다.

한편, 상기 주행레일(5)의 최후단에는 지지프레임(17)이 설치되고, 상기 지지프레임(17)상에는 제1,2레이저(11)(13)가 구비된다.아울러, 상기 제1,2레이저(11)(13)에는 후술할 제1,2기준반사판(12)(14)에 의해 반사된 레이저광을 연속적으로 검출할 수 있는 검출기(DETECTOR)가 부설되며, 상기 검출기는 제어수단인 PLC(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)에 연결된다.

또한, 상기 제1레이저(11)는 유동불가능하게 고정되며, 상기 제2레이저(13)는 회전가능하게 설치된다.

이를 위해, 상기 제2레이저(13)는 도 3의 도시와 같이 지지프레임(17)상에 회전가능하게 고정된 회전부재(15)의 상면에 고정된다.

상기 회전부재(15)는 상세히 도시하지 않았으나 래크와 피니언 및 정격모터를 결합시켜 회전부재(15)의 회전각을 검출 혹은 조절할 수 있도록 한 공지의 방법으로서, 예컨대 상기 회전부재(15)에는 원형래크를 고정하고 정격모터의 회전축에는 피니언을 고정하되 상기 피니언이 상기 원형래크에 치합되도록 하며 상기 정격모터는 상기 PLC에 전기적으로 연결되도록 함으로써 정격모터의 회전수를 검출하여 회전부재(15)의 회전각을 정확하게 산출할 수 있도록 함은 물론 그 반대로 상기 회전부재(15)가 일정각도를 유지하도록 임의의 각도만큼 정확하게 회전시킬 수도 있을 것이다.아울러, 슬라브(2)는 이를 이동시키는 이송설비에 의해 일정한 속도로 이송되게 되므로 상기 이송설비로부터 상기 슬라브(2)의 이동속도를 송신받아 상기 PLC가 회전부재(15)의 회전각을 임의각으로 조절할 수 있으며, 또한 필요시 상기 래크와 피니언을 통해 회전부재(15)가 회전된 임의의 각을 정확하게 검출할 수 있게 된다.

한편, TCM(4)의 상면 선단부에는 상기 제1,2레이저(11)(13)와 대응되는 제1,2기준반사판(12)(14)이 설치되는 바, 각 기준반사판(12)(14)은 상기 제1,2레이저(11)(13)에서 조사된 레이저광을 반사할 수 있도록 동일직선상에 구비된다.

반사된 반사광은 각 레이저(11)(13)에 부설된 검출기에 의해 검출가능하게 되며, 상기 검출기에서 검출된 최초의 반사광과 이후 반사광간의 시간차는 상기 PLC로 송출된다.이를테면, 제1레이저(11)로부터 방출된 레이저광은 상기 제1기준반사판(12)에 의해 반사된 후 제1레이저(11)에 부설된 검출기에서 검출되는 바, 일정간격으로 방출 및 반사되어 검출되는 레이저광의 시간차이를 검출하여 분석함으로써 상기 TCM(4)의 위치, 즉 이동거리(이동거리=속도×시간)를 산출할 수 있게 된다.

상술한 제1,2포토센서(9)(10) 및 상기 제1레이저(11)와 제1기준반사판(12)에 의해 검출된 정보는 상기 PLC로 송출되고 PLC에 의해 상기 TCM(4)이 제어되게 된다.제2레이저(13)는 초기에 상기 제1레이저(11)와 동일한 시간에 레이저광을 방출하여 제1레이저(11)의 반사광과 제2기준반사판(14)을 통해 반사된 제2레이저(13)의 반사광이 검출되는 시간차이를 확인함으로써 TCM(4)이 정확한 설정위치에 있는지 여부를 확인할 수 있는 바, 이를테면 두 반사광의 검출시간에 현저한 차이가 발생되면 TCM(4)의 초기 설정위치가 정확하지 않은 것이고 차이가 없다면 정확한 초기 설정위치에 위치된 것으로 볼 수 있다.아울러, 상기 제2레이저(13)는 상기 회전부재(15)와 동시회전되면서 상기 회전부재(15)의 회전각을 정확하게 검출 혹은 제어할 수 있도록 안내하는 기준이 되는 것으로, 상기 제2레이저(13)에서 방출된 레이저광이 항상 진행되는 슬라브(2)의 선단면 중앙에 조사될 수 있도록 가시적으로 확인가능케 함으로써 그 기준기능을 수행하게 된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 고안의 작동관계는 도 2 및 도 4를 참조하여 설명한다.

주조된 주편, 즉 슬라브(2)가 구동롤(6)을 따라 이송되면서 제1포토센서(9)에 의해 절단위치로의 슬라브(2) 진입여부를 검출하고, 진입이 검출되면 PLC는 절단길이에 대한 지시치(정보)를 확보한 상태에서 초기 측정위치에 있는 제1,2레이저(11)(13)에 준비신호를 보낸다.

이때, TCM(4)과 제1레이저(11) 간의 수평이격거리는 미리 설정된 값으로 변하지 않는 L11이며, 상기 L11은 TCM(4)과 제1포토센서(9) 사이의 이격거리까지 보정된 값이다.

또한, 슬라브(2)와 제2레이저(13) 간의 수평이격거리도 미리 정해진 값으로 변하지 않는 L13 이며, 이는 상기 L11과 동일한 값이다.

상기 L13은 슬라브(2)가 항상 정위치되었을 때를 가정한 값이며, 정위치되지 않을 경우에는 슬라브(2)의 중심으로부터 수직하게 이격된 거리, 즉 D1은 항상 고정되어 있고(설정된 일정한 값) 슬라브(2)가 절단 대기상태인 초기상태에서 회전부재(15)를 회전시켜 상기 제2레이저(13)의 레이저광이 슬라브(2)의 선단면 중심에 맞추어지도록 세팅하였을 때의 슬라브(2)와 제2레이저(13)가 이루는 사이각(θ₁), 즉 그때의 회전부재(15)가 회전된 각을 검출할 수 있으므로 이들 D1과 θ₁을 이용하여 삼각형의 정리(Sine 법칙)에 의해 초기의 슬라브(2) 선단과 제2레이저(13) 간의 수평이격거리(L13)를 구할 수 있게 된다.

이어, 슬라브(2)가 주조속도로 진행되면서 어느 시점, 이를테면 절단되어야할 설정길이 부근에서 상기 슬라브(2)의 이동거리(L1)는 주조속도와 대응되게 회전제어되는 회전부재(15)의 제2레이저(13)와 슬라브(2)가 이루는 각(θ₂)을 산출할 수 있게 되고, 상기 θ₂와 D1을 상기와 마찬가지의 방법에 의해 계산함으로써 L3를 구할 수 있게 되며, 전체거리인 설정길이 혹은 산출된 길이 L13으로부터 상기 L3를 빼냄으로써 슬라브(2)의 이동거리인 L1을 산출할 수 있게 된다.

부연하자면, 상기 L1은 시간에 따라 변화되는 양이며, 이를 시간에 대해 미분하게 되면 슬라브(2)의 이동속도가 산출되는 바, 이 이동속도는 상기에서 전제한 이송설비로부터 송출된 슬라브(2)의 이송속도인 주조속도와 동일한 값을 갖게 됨을 확인할 수 있다.

한편, L1이 설정된 절단길이에 도달하면 PLC의 제어신호에 의해 TCM(4)이 구동되어 이동되게 되며, 상기 제1레이저(11)와 제1기준반사판(12)을 통한 반사광의 시간차에 의해 그 이동거리를 산출하게 되며 상기 TCM(4)이 상기 슬라브(2)의 이동거리인 L1에 근접하게 되면 상기 PLC는 TCM(4)을 상기 슬라브(2)의 이동속도, 즉 주조속도와 동기되도록 하여 양자가 동일한 속도로 이동되면서 토치(8)에 의해 설정된 절단길이로 상기 슬라브(2)가 절단되게 된다.

이와 같이, TCM(4)은 절단길이의 지시치에 따라 다양한 절단길이로 슬라브(2)를 절단하는 과정을 지속적으로 반복수행하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 연속주조되는 슬라브 절단을 위한 비접촉식 길이 측정장치는 연주되는 슬라브를 절단하는 공정에서 TCM 및 슬라브의 이동속도를 레이저를 통한 비접촉식으로 정확하게 측정하고 상호 이동속도를 동기화함으로써 접촉식 길이 측정시에 발생하는 측정오차, 잦은 고장 및 수작업 측정으로 인한 설비의 휴지시간을 줄여 현저한 생산성 향상을 도모하게 된다.

Claims

토치커팅머신(4)이 이동되는 주행레일(5)의 선단 양측 및 후단부 양측에 슬라브(2)의 인,출입을 검지할 수 있도록 서로 대향되게 설치된 한쌍의 제1,2포토센서(9)(10)와;

상기 주행레일(5)의 후단부에 구비된 지지프레임(17)상에 고정되되, 상기 토치커팅머신(4)의 선단면에 고정된 제1기준반사판(12)과 평행하고 이로부터 수평하게 일정거리(L11) 이격설치되며, 반사광 검출기를 갖는 제1레이저(11)와;

상기 제1레이저(11)와 인접하여 병설되며 상기 지지프레임(17)상에 고정되되, 래크와 피니언 및 정격모터 등이 결합되어 그 회전각(θ₁,θ₂)을 정확하게 제어하거나 검출할 수 있도록 설치된 회전부재(15)와;

상기 회전부재(15)상에 상기 슬라브(2)의 중심과 수직하게 수직거리(D1)만큼 이격되어 일체로 고정되고, 레이저광을 방출하여 그 레이저광이 일정시간동안 상기 슬라브(2)의 선단면 중심과 정확하게 일치되도록 유지함으로써 상기 회전부재(15)의 회전각(θ₁,θ₂)을 정확하게 산출할 수 있도록 안내하는 제2레이저(13)와;

상기 제1,2포토센서(9,10) 및 제1레이저(11)와 전기적으로 연결되어 상기 슬라브(2)의 진출입을 감지하여 상기 토치커팅머신(4)의 이동거리 및 작동을 제어하고, 상기 회전부재(15)와 연결되어 슬라브(2)가 절단될 시점에서의 슬라브(2)의 중심과 제2레이저(13) 간의 사이각(θ₂)과 상기 수직거리(D1)를 토대로 싸인법칙에 의해 슬라브(2)의 이동거리(L1)를 추정한 후 상기 토치커팅머신(4)을 이동시켜 정확한 절단길이에서 상기 슬라브(2)를 절단시키도록 제어하는 PLC를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연속주조되는 슬라브 절단을 위한 비접촉식 길이 측정장치.