KR20020055725A - 롤 표면조도 검사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉연 공장에 사용하는 냉간압연 롤의 표면 조도를 검사하는 장치에 관한 것으로서, 본 발명인 표면 조도 검사 장치는 크게 롤 표면에 가공된 조도를 측정하는 측정부와 측정된 데이터를 분석하고 연산하는 연산 작업부로 이루어진다. 따라서 본 발명에 의하면 사용 가능한 덜 롤의 재 연마를 방지하고 조도 불량재를 사용하여 품질 불만의 요인을 방지하는 등의 효과가 있다.

Description

롤 표면조도 검사 장치{apparatus for detecting the surface roughness of roll}

본 발명은 냉연 공장에 사용하는 냉간압연 롤의 표면 조도 검사 장치에 관한 것으로서, 특히 냉연공장에서 사용하는 롤 표면에 가공된 표면 조도를 냉간압연 롤 표면을 전체적으로 측정하여 측정된 측정값을 가지고 수요가가 원하는 냉연제품의 등급별 판정을 엄격히 하여 압연 작업을 하고, 냉간압연 롤의 불필요한 재연삭 횟수를 없애기 위한 롤 표면조도 검사를 위한 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 롤 표면조도 검사 장치를 도시한 도면이고, 도 2는 롤 표면조도 검사 방법을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하여, 종래의 롤 표면조도 가공 장치는 롤(103)을 이동하기 위해 휠(109)과 구동모터(107)가 설치된 전후 이동이 가능한 대차(106)를 포함하고, 상기 대차(106)의 상부에는 회전용 안착 롤러(105)와 상기 롤러(105)를 회전하는 회전 모터(104)가 설치된다.

상기한 대차(106)를 작동하여 달 머신의 내부에서 롤(103) 표면에 고압의 쇼트(철가루)를 분사하여 조도 가공 작업을 수행한 뒤, 상기 롤(103)의 표면조도를 검사하기 위하여 콘트롤 박스에서 조작을 하여 일정한 장소에 상기 대차(106)를 정지시킨 다음 지지대(100)에 고정한다. 다음으로 상.하 작동이 가능 하도록 설치된 상.하 이동대(101)의 끝부분에 조립된 조도 측정용 조도기(102)를 상기 롤(103)의 표면 엔드부(W/S)에 접촉을 하고, 첫번째로 롤(103)의 엔드부(W/S) 표면에 가공된 조도를 측정 하기 위하여 조도기(102)를 가동하여 측정 작업을 하면 측정된 데이터는 조도기(102)에 설치된 프린터에 의하여 출력된다. 출력 작업이 완료되면, 두번째로 롤(103)의 중앙부(CENT')를 측정하기 위해 대차(106)를 구동하여 이동을 하여 작업자가 목측으로 중앙부(CENT')를 인식하면 대차(106)를 정지하고 상기와 같은 측정 방법을 반복하여 측정을 한다. 마지막으로, 롤(103)의 끝부분(D/S) 표면에 가공된 조도를 측정하기 위하여 이동 작업을 하기 위하여 대차(106)를 구동하여 이동을 하고 작업자가 목측으로 끝부분(D/S)을 인식하여 대차(106)를 정지하고 상기와 같은 측정 방법을 반복하여 측정을 한다. 냉간압연 작업에는 상.하 1조의 롤(103)을 사용 하기 때문에 조도를 가공 하기 위하여 1조(2개)의 롤(103)을 동시에 대차(106)의 상부에 올려 놓고 작업을 한다.

도 2를 참조하여 냉간압연 작업에 사용하는 롤(103) 표면에 가공된 조도를 측정하는 방법을 설명하면, 롤(103) 표면에 조도기(102)를 올려 4방향으로 중심을잡은 뒤 조도기(102)를 가동하면 조도기(102)의 전면에 부착된 침 형상을 가진 팁이 롤(103) 표면에 가공된 홈을 따라 이동하면서 조도를 측정하고 일정 거리를 측정한 뒤(약 5mm정도) 그 거리내의 최대 산의 높이와 초소 산의 높이의 평균을 계산하면 표면 거칠기인 Ra값이 산출된다. 따라서 원통형의 달 가공된 워크롤을 전면에서 작업자에 의존하여 임의적으로 5mm로 3부분(W/S, CENT', D/S)만 조도 측정하여 모든 것을 판단하고 있다.

따라서, 종래의 롤 표면조도 검사 장치를 이용하여 검사하는 경우 조도 측정을 위하여 수행하는 공정이 많고 수동으로 장치를 조작하여 수행하기 때문에 작업 시간이 과다 소요되어 작업자는 장치를 사용하지 않고 수작업으로 조도기(102)를 이용하여 측정 작업을 하게 되므로, 롤(103) 표면과 조도기(102)의 중심이 맞지 않고 작업자의 숙련도에 의하여 조도 차이가 많이 발생하는 문제점이 존재한다.

또한, 세 부분만 샘플로 측정한 결과로 조도를 판단하므로 그 판단에 따른 불필요한 재연마로 인해 연삭량이 증가하여 원가 상승과 작업자의 피로도 증가등의 문제점이 존재한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 롤 표면에 가공하는 조도 측정 작업을 자동 및 롤 표면 전체적으로 하고 측정된 데이터 값으로 롤 표면에 가공하는 조도를 작업자가 용이하게 확인하여 부분적 불량부위를 비교 관리 함으로써 수요가가 원하는 제품의 등급별 조도를 파악하여 롤을 관리할 수있는 롤 표면조도 검사를 위한 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 롤 표면조도 검사 장치를 도시한 도면.

도 2는 롤 표면조도 검사 방법을 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 롤 표면조도 검사 장치의 측정부를 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 롤 표면조도 검사 장치의 검사 동작을 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 롤 표면조도 검사 장치를 도시한 도면.

※도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

100 - 지지대 101 - 상.하 이동대

102 - 조도기103 - 롤

104 - 회전 모터105 - 안착 롤러

106 - 대차107 - 구동모터

108 - 스트립109 - 휠

200 - 상.하 이동모터201 - 상.하 이동프레임

202 - 전.후 이동프레임203 - 회전 스크류

204 - 전.후 이동모터205 - 조도 측정기

206 - 회전 제어기207 - 이동 제어기

208 - 체인209 - 위치 감지센서

300 - 이동 경로301 - 콘트롤러

302 - 모니터303 - 출력 데이터

304 - 비교 데이터

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 롤 표면조도 검사 장치의 측정부를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 롤 표면조도 검사 장치의 검사 동작을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 롤 표면조도 검사 장치를 도시한 도면이다.

본 발명인 롤 표면조도 검사 장치는 크게 롤 표면에 가공된 조도를 측정하는 측정부와 측정된 데이터를 분석하고 연산하는 연산 작업부로 이루어진다.

상기 롤 표면조도 검사 장치의 측정부에는 종래의 지지대(100) 프레임에 수평 방향을 가지며 대차(106) 상부에 안착된 2개의 롤(103) 측정이 가능 하도록 하는 길이를 갖는 전.후 이동 프레임(202)과, 회전 스크류(203) 및 연산 기능이 있는 전.후 이동 모터(204)가 설치되어 있다. 또한 상기 전.후이동 프레임(202)과 직각방향이 되고 회전 스크류(203)와 연결 조립하여 상.하 작동이 가능하도록 한 상.하 이동 프레임(201)과, 상기 상.하 이동 프레임(201)의 상부에 연산 기능이 있는 상.하 이동 모터(200)가 설치되어 있다. 상기 상.하 이동 프레임(201)의 끝단부에는 롤(103)의 조도(표면 거칠기)를 측정 하도록 하는 조도 측정기(205)가 설치되고, 종래의 롤(103) 표면에 조도를 가공 하기 위하여 이동을 하기 위하여 설치된휠(109)의 회전과 이동 거리를 제어하기 위하여 대차(106)의 후면부 하부에 연산 기능이 있는 이동 제어기(207)가 설치되고, 상기 제어기(207)를 후면부에 고정된 휠(109)과 연결하며, 다른 부분의 구동을 하는 전면부 휠(109)에는 이동을 위하여 설치된 종래의 구동모터(107)를 연산 기능을 하도록 하는 모터로 교체하여 체인(208)으로 휠(109)과 연결하여 동력 전달이 가능하도록 한다. 대차(106)의 하부에는 위치를 감지하는 위치 감지센서(209)를 롤(103)의 길이 만큼의 장소에 양방향으로 설치하여 대차(106)에 설치된 터치바와 접촉이 되게 한다.

또한 상기 롤 표면조도 검사 장치의 연산 작업부는 측정부에서의 데이터를 받아 연산 기능을 하는 콘트롤러(301)와 연산 작업이 완료된 데이터를 출력하고 확인하는 모니터(302)로 구성된다.

상기한 롤 표면조도 검사 장치의 작동은 다음과 같다. 롤(103) 표면에 조도를 가공하기 위하여 설치된 대차(106)를 이동하여 홈 포지션 위치에 정지하면, 대차(106) 상부에 안착된 롤(103) 측정 부분을 처음인 앤드 부분에 위치하고, 이때 상.하 이동 프레임(201)에 고정된 상.하 이동 모터(200)에 전원을 공급하여 작동 하면 상.하 이동 모터(200)의 작동에 의해 상.하 이동 프레임(201)이 하부로 이동을 시작하고 상.하 이동 프레임(201)의 끝 단부에 조립된 조도 측정기(205)가 이동을 시작하여 롤(103) 표면과 접촉되면 상.하 이동 프레임(201)에 고정된 상.하 이동 모터(200)가 동작을 종료한다.

이와 같이 조도 측정기(205)와 롤(103) 표면이 접촉된 상태에서 대차(106)상부에 조립되고 롤(103)을 안착하고 있는 회전모터(104)에 전원이 공급되면 안착 롤러(105)가 회전하므로 그에 따라 롤(103)이 회전 작동을 시작하면 롤(103)의 회전 속도와 회전수는 회전 제어기(206)가 콘트롤 하고, 상기한 작업을 수행하면서 대차(106)를 구동하기 위한 구동모터(107)에 전원이 공급되어 대차(106)가 이동을 시작하고 대차(106)의 이송 속도와 거리는 이동 제어기(207)가 콘트롤 하면서 조도 측정작업이 시작된다.

롤(103)이 회전하면서 대차(106)가 이동하므로 조도를 측정하는 조도 측정기(205)는 롤(103)의 표면과 접촉하여 나선형으로 이동(300) 하면서 롤(103)의 표면에 가공된 조도를 전면으로 측정하게 된다.

조도 측정 작업이 완료되는 시점인 대차(106)의 터치바와 위치 감지센서(209)가 감지될 때, 대차(106)를 이동하기 위하여 설치된 구동 모터(107)의 전원이 차단되어 대차(106)의 휠(109)이 구동을 멈추어 정지를 하고, 지금까지 측정된 데이터는 콘트롤러(301)로 입력되어 콘트롤러(301)의 내부에 입력된 비교 데이터(304)에 의하여 등급별 판정을 하고 판정작업이 완료된 데이터는 모니터(302)상에서 확인을 하면 출력데이터(303)와 같이 출력할 수 있다. 이 경우 기준 값을 초과하는 데이터 값이 있을 경우 모니터(302)에 비상등이 깜박이며 깜박이는 부분을 클릭하면 측정된 값이 출력되도록 하는 것이 바람직하다.

하나의 롤(103)의 조도 측정 작업의 종료시 상.하 이동 프레임(201)에 고정된 상.하 이동 모터(200)에 전원이 공급되어 작동을 시작하고 상.하 이동 모터(200)의 작동에 의하여 상.하 이동 프레임(201)이 상부로 이동하게 되고 그에의해 상.하 이동 프레임(201)의 끝 단부에 조립된 조도 측정기(205)가 이동을 시작하여 롤(103) 표면과 접촉이 이탈되면 상.하 이동 프레임(201)에 고정된 상.하 이동 모터(200)가 동작을 종료하며, 이렇듯 조도 측정기(205) 와 롤(103) 표면이 이탈된 상태에서 대차(106) 상부에 조립되고 롤(103)을 안착하고 있는 회전모터(104)에 전원이 차단되어 안착 롤러(105)가 정지하여 롤(103) 이 회전 작동을 정지하게 되어 하나의 롤(103)에 대한 조도 측정작업이 마무리된다.

다음 롤(103)의 표면 조도를 측정하기 위하여 전.후 이동모터(204)에 전원이 공급되고 그 모터(204)의 회전에 의하여 회전 스크류(203)가 회전하게 되고 회전 스크류(203)와 조립된 상.하 이동 프레임(201)이 이동하여 다음 포지션에 위치하면 동작을 멈춘다. 그 이후로는 상기한 측정 방법과 동일한 방법으로 작동하여 조도를 측정하고 측정작업이 완료되면 모든 동작을 종료한다.

롤 표면조도 검사 장치의 검사 동작에 따른 조도 체크과정의 일 실시예는 다음과 같다. 달 가공 처리된 모든 압연 롤은 2000mm로 길이가 일정하므로, 지지대(100)에 설치된 조도 체크기는 항상 압연롤(103)의 한쪽면(우측면)에 조도 체크를 위하여 위치하고 상.하 이동 프레임(201)이 조도 체크를 하는 롤의 외경(지름)만큼 일정한 압력(0.1kg/㎠)이 다운되어 조도 측정기(205)와 롤(103)을 접촉시키면 제어기에 의해 안착롤러(105)가 회전하면서 대차(106)의 휠(109)이 구동된다. 이를 시작으로 롤(103)에 접촉되여 조도를 체크하는 상기 조도 측정기(205)가 롤의 표면을 나선형으로 접촉하면서 롤 표면의 거칠기(조도)를 체크하는데 조도 체크 데이터는 조도가 체크되는 동안 계속하여 콘트롤러(301)에 송신되고 콘트롤러에서는 이 정보를 5mm씩 구분하여 평균 거칠기(조도)를 산출하는 방식으로 측정 데이터는 관리된다. 이러한 동작으로 롤(103)의 길이인 2000mmm가 끝나는 지점 까지 측정하면 대차(106)의 휠(109) 회전과 안착 롤러(105) 진행이 정지되고 상,하 이동 프레임(201)이 풀 업되어 조도 측정기(205)가 홈 포지션에 위치하면서 측정 작업은 완료하게 된다.

콘트롤러(301)에서는 수신된 조도 체크 산출 값을 표기하기 위하여 롤(103)의 지름을 원주로 계산하여 한면을 만들고 4개의 섹터를 세로면으로 설정하여 조도 측정기(205)가 처음 롤 표면을 접촉한 부위를 나선형으로 그리고 돌때마다 포인트로 기준을 잡아 롤(103)이 1회전 할때마다 가로면으로 설정하는데, 이때 세로면은 A, B, C, D로 설정되고 가로면은 01, 02, 03, 04, ~ 20으로 섹터별로 설정된 면을 나선형으로 측정된 조도 체크 값을 적용하면 도 4의 나선형 조도 데이터(300)가 도 5의 출력 데이터(303)로 전환되고, 이러한 내용은 작업자가 알수 있도록 모니터에 출력되며 해당 롤의 조도가 부족하거나 오버하는 부분은 따로 출력이 되도록 하며, 불량률은 전체 섹터 부분에 불량 확인부 섹터 값이고, 불량률에 의하여 조도 체크된 롤은 압연제품에 알맞은 넘버가 부여되어 불필요한 재연마를 방지하고 모니터(302)에 그 내용이 출력되어 조도가 측정된 롤의 롤 넘버만 입력하게 되면 그에 따른 조도의 이력사항이 출력되어 시스템에 의하여 필요한 공정으로 해당 롤(103)이 이송되도록 할 수 있다.

도 5에서 도시된 모니터 출력 데이터(303)의 일 실시예를 설명하면,

RW20-D7-B에서 RW20은 롤 관리 넘버이고 D7은 롤의 조도이며 B는 2등급재 이하의 스트립에는 압연이 가능하다는 표기이다.

⊙ 평균조도 : 2.35Ra는 본 롤의 평균 조도이며,

⊙ MIN : 2.0 (B-16)은 좌표 B-16 지점 섹터에 본 롤의 조도중 가장 낮은 2.0이라는 표시이며,

⊙ MAX : 2.92(C-6)은 좌표 C-6 지점 섹터에 본 롤의 조도중 가장 높은 2.92이라는 표시이며,

⊙ 불량률 : 6.25%는 전체 섹터 80개중 본 D7롤의 조도 관리 표준을 넘어가는 섹터가 5개이므로 백분율로 표기한 표시이며,

▶ 냉간 롤 조도 관리( D9:1.5 ±0.2, D7:2.3 ±0.2, D5:3.2 ±0.2)

⊙ 등급 : 2등급(B)는 불량률을 이용하여 생산된 제품에 적용시 작업 가능한 등급을 표기한 표시이다.

▶ 불량률(허용오차 OVER / 측정횟수)에 따른 제품 등급 적용표는 다음과 같다.

A (5％) ⇒1등급(수출용자동차 외판재)

B(10％)⇒2등급(내수용자동차 외판재, 수출용 내판재)

C(15％)⇒3등급(내수용자동차 내판재, 가전 외판재)

D(20％)⇒4등급(기타 일반재)

E(20％ 이상)⇒ 조도불량 재연마

측정할 롤(103) 표면을 조도 측정기(205)를 이용하여 롤 표면의 거칠기인 Ra를 측정후 측정된 값을 Ra로 연산하기 위한 콘트롤러(301)내의 연산 방법은 다음과 같다.

조도 측정기(205)에서 측정된 측정값은 콘트롤러(301)의 증폭기에서 증폭되어 A/D에서 아날로그 신호인 측정값이 디지털로 전환된다. 콘트롤러(301) 내부의 BUS로 상기 디지털 전환된 측정값이 CPU로 전송되면 상기 CPU에서 Ra값을 산출하여 저장된 비교 데이터(304)와 비교 분석한 후, 모니터(302)에 그 내용을 전송하여 측정된 롤(103)의 표면을 전개도 계산하여 디스플레이하고 그 내용을 작업자가 확인 할 수 있도록 모니터(302)에 출력 데이터(303)로 모든 사항이 출력된다.

또한, 조도 측정기(205)의 조정을 위해 콘트롤러(301)의 CPU에서 신호를 내리면 BUS를 통해 A/D에서 디지털 신호를 아날로그로 변환하여 증폭기를 거쳐 엑츄레이터로 신호가 전달되면 그에 따라 직접적으로 조도 측정기(205)가 동작하게 된다.

상기한 바와 같이 CPU에서 조도 측정값을 갖고 Ra를 산출하는 방법은 구체적으로 다음과 같다.

가. 시험편 표면을 촉침으로 그으면 도 2에 도시한 바와 같이 파형의 표면거칠기곡선(표면조도곡선)을 얻는다. 곡선은 두 가지 파형으로 이루어져 있는데 하나는 시험편의 형상에 의한 긴파장을 갖는 곡선이고 다른하나는 수순한 표면의 조도곡선이다.

나. 순수한 조도곡선을 얻기위해 긴 파장을 제거하는데 이것을 Cut off라 한다. Cut off치는 중심선 평균조도에 따라 정해진다.

다. 산의 면적과 골의 면적이 같아지도록 그은 선을 중심선이라 한다. 중심선 위로 나온 파형을 산, 중심선 아래의 파형을 골, 산중에서 가장 높은 곳을 산정이라 한다.

라. Rmax는 산정중에 가장 높은 곳과 골중에 가장 깊은 곳간의 수직거리이다.

마. 중심선 평균조도(Ra)는 조도곡선에서 중심선의 방향에 측정길이 L부분을 위하여 조도곡선을 y = f(x)로서 표시할 때 다음의 식에서 구해진 값이다. 즉 중심선과 조도곡선이 이루는 면적을 단위길이로 나눈값을 말한다.

따라서 본 발명에 의하면 조도가 부여된 롤의 표면을 섹터 별로 구분하여 조도를 측정하고, 측정된 데이터를 각각의 공정 작업 스케줄에 맞추어 투입하므로서 사용 가능한 덜 롤의 재 연마를 방지하고 조도 불량재를 사용하여 품질 불만의 요인을 방지하는 등의 효과가 있다.

Claims (1)

1. 롤 표면조도 검사 장치에 있어서, 상기 검사 장치는 롤 표면에 가공된 조도를 측정하는 측정부와 측정된 데이터를 분석하고 연산하는 연산 작업부로 구성되어 있고,

   상기 측정부는 지지대(100) 프레임에 수평 방향을 가지며 대차(106) 상부에 안착된 전.후 이동 프레임(202)과,

   연산 기능이 있는 전.후 이동 모터(204)와,

   상기 전.후 이동 모터(204)에 따라 회전하는 회전 스크류(203)와,

   상기 전.후이동 프레임(202)과 직각방향이 되고 회전 스크류(203)와 연결 조립하여 상.하 작동이 가능하도록 한 상.하 이동 프레임(201)과,

   상기 상.하 이동 프레임(201)의 상부에 부착되고 연산 기능이 있는 상.하 이동 모터(200)와,

   상기 상.하 이동 프레임(201)의 끝단부에 부착되어 롤(103)의 조도를 측정 하는 조도 측정기(205)와,

   휠(109)의 회전과 이동 거리를 제어하기 위하여 대차(106)의 후면부 하부에 설치되고 후면부에 고정된 휠(109)과 연결한 연산 기능이 있는 이동 제어기(207)와,

   전면부 휠(109)에는 이동을 위하여 설치된 연산 기능을 하도록 하는 모터와,

   상기 전면부 휠(109) 및 상기 모터를 연결하여 동력 전달기능을 하는체인(208)과,

   대차(106)의 하부에 설치되어 위치를 감지하는 위치 감지센서(209)를 포함하고,

   상기 연산 작업부는 측정부에서의 데이터를 받아 연산 기능을 하는 콘트롤러(301)와 연산 작업이 완료된 데이터를 출력하고 확인하는 모니터(302)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 롤 표면조도 검사 장치.