KR20030035570A - 자중 변경이 가능한 고응답 장력제어장치 - Google Patents

Abstract

연속 열처리로의 장력제어장치에 있어서, 적어도 스트립에 접촉하여 가압하는 자중롤부(A), 무게추를 전후진시키는 보조이동용 조정추부(B), 상기 조정추부(B)를 베이스(300)의 일단에 기립시키는 프레임 구동부(C) 및 설정치와 실측치의 차이에 의하여 무게추를 전후진시키거나 프레임 기립 각도를 제어하는 자중 제어부(미도시)로 구성하되, 상기 자중롤부(A)는 베이스(300)와, 자중롤(500)로 구성되고, 상기 보조이동용 조정추부(B)는 복수 개 설치되는 스크루 바(420)와, 동력전달용 기어(450)와, 타이밍 벨트(460)와, 보조 이동용 추(410)와, 고정바(440)와, 웨이트 가이드(430)와, 스크루 모터(470)와, 연산 펄스 제너레이터(480)로 구성되며, 상기 프레임 구동부(C)는 상기 베이스(300)에 고정된 클램프(320)와, 샤프트(330)와, 미세제어용 기어(370)와, 샤프트 기어(380)와, 스크루 모터(470)와, 펄스 제너레이터(385)로 구성되는 지지부와, 이동 가이드 프레임(310)과, 원형 바퀴(316)로 구성되는 운동부와, 십자형 원형 가이드(340)와, 가이드 지지대(390)로 구성되는 가이드부로 구성되고, 상기 자중 제어부(미도시)는 장력 설정치를 상위 레벨(SCC)로부터 입력받은 후, 장력 검출치를 텐션미터롤로부터 입력받으면서, 연산 펄스 제너레이터(480)의 회전량을 검출하면서 스크루 모터(470)에 전원을 공급하고, 펄스 제너레이터(385)의 회전량을 검출하면서 미세장력 조정모터(350)에 전원을 공급하도록 구성된다.

본 발명의 장치를 이용하면, 장력 변동이 발생하면서 순간 루프가 발생하더라도 장력제어장치의 장력제어의 응답시간 단축과 장력제어의 범위의 확대 등의 효과가 있고, 초극박 사이즈에 대한 낮은 장력 구간에서의 순간적인 미세 장력을 제어할 수 있게 됨으로써 장력 변동의 범위를 종래의 약 ±200kg 이상에서 본 발명에 의하면 약 5kg이내로 줄일 수 있게 되므로 스트립의 사행, 형상불량부 형성 방지 및 용접부의 버클 등으로 인한 라인 트러블을 방지할 수 있으며, 따라서 초극박 제조기술을 안정화시킬 수 있어서 생산성 증대에 매우 혁신적인 효과가 있다.

Description

자중 변경이 가능한 고응답 장력제어장치 {High Response Control Unit for Tension with Change of Weight}

본 발명은 스트립에 가해지는 힘을 조절하기 위하여 자중 변경이 가능한 고응답 장력제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉연공정의 연속 열처리 라인에 있어서, 입출측에서의 용접과 절단을 위하여 라인의 스피드는 정기적으로 가속 또는 감속되고 있는 반면에, 열처리로에 있어서는 재질의 균질화를 위하여 항상 일정한 라인 스피드를 유지하여야 한다.

종래에는 이렇게 연속소둔 열처리 설비의 라인 스피드를 일정하게 유지하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 열처리로 전단 및 후단에 스트립을 일정량 저장할수 있는 루퍼(ELT)를 가지고 있어서, 입측 또는 출측의 스피드가 열처리로의 스피드보다 작을 때에는 이미 저장되어 있던 비축량을 보내주고, 반대로 입측 또는 출측의 스피드가 열처리로의 스피드보다 클 때에는 보내지는 스트립을 저장하는 역할을 담당한다.

그런데, 이렇게 루퍼가 일정 포지션에서 상하로 이동되면서 이러한 역할을 수행하는 과정에 있어서는 루퍼가 정지하고 있다가 상하로 이동되거나, 또는 이동되다가 멈추는 순간에 기계적인 장력의 로스로 인하여 장력 변동이 발생된다. 그리고 이러한 장력의 변동은 롤과 롤 사이의 루프를 발생시키고, 이로 인하여 스트립이 사행하거나 순간 버클 등의 문제를 야기하게 된다. 따라서 이러한 열처리로 전후의 장력 변동을 최소화하기 위하여는 장력제어장치를 설치할 필요가 있다.

종래의 일반적인 냉연공정의 연속 열처리 라인은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 입측 또는 출측에 장력제어장치를 설치하고 있었다.

상기 장치에 있어서는 댄서롤(100)과 그 반대편의 일정한 무게추(110)를 구비한 후, 중량조정너트(200)가 스크루를 따라서 이동함에 의하여 힘의 균형을 유지함으로써 장력 변동에 대응하도록 구성되어 있다. 그리고 장력 변동시에는 모터(220)가 회전하고, 이에 의하여 중량조정너트(200)가 이동됨으로써, 모터(220)의 반대쪽에 달려 있는 펄스 제너레이터(230)에서 그 위치를 계산하게 된다.

상기와 같은 종래의 장치에 있어서도 스트립의 두께와 폭에 따라서 일정한 장력이 설정되면, 그러한 설정 위치로 이동되고, 라인 스피드가 일정하게 유지되는 상태에서는 커다란 문제점이 없다. 그러나, 도 4에 도시된 바와 같이 입측 라인 스피드가 변화할 때는 장력은 정상 작업장력 300kg과 대비하여 약 ±200kg 정도로 67% 정도 순간 변동하게 된다. 또한 스피드를 일정량씩 단계별로 가속하는 가속구간에서도 약 ±50kg 정도로 17% 이상 장력이 변동된다. 또한 속도 변화가 없는 상태에서도 약 ± 30kg 정도로 10% 정도 변동된다.

이렇게 장력 변동이 크게 되면 그 순간에는 롤과 스트립이 떠 있는 상태가 되어 스트립이 사행하게 되고, 특히 스트립에 웨이브가 있는 극박재 작업시에는 웨이브 발생 구간에서 핀치 또는 버클이 발생하여, 라인 트러블이 종종 발생하게 된다. 따라서 장력 변동은 라인 스피드의 가속 또는 감속시에도 10% 이내로 제어되어야 할 필요가 있다. 이러한 장력 변동량은 극박재와 같이 정상 작업 장력이 낮은 사이즈에 있어서는 그 영향이 매우 크다.

이렇게 장력 변동이 크고, 순간 장력제어가 이루어지지 않는 이유는 종래 기술에 있어서 모터(220)에 의해서만 중량조정너트(200)가 움직이도록 구성되어 있고, 이러한 움직임에 의할 경우에는 무게추(110)까지 움직이는데 걸리는 시간이 소요되기 때문이다.

여기서 모터(220)의 회전 속도를 빠르게 하여 제어 시간을 단축하는 것을 생각할 수 있지만, 현실적으로 모터(220)의 회전 속도를 가속시키는 데에는 기술적인 한계가 있다. 또한 스크루의 산의 간격을 크게 하여 제어 시간을 단축할 수도 있으나, 이렇게 하면 모터 1회전당의 중량조정너트(200)의 이동량이 커지게 되므로 오히려 미세 장력의 조정이 어렵게 된다는 문제점이 있다.

실제로 장력 변화가 2초 이내에 움직이는 반면, 장력 150kg의 보상시 제어정도는 도 4에 도시된 바와 같이 모터가 8mm/sec로 이동됨을 가정하는 경우에는 약 29초가 소요되는 것이다.

이와 같이 종래 기술에 있어서는 장력 변화시 순간 제어가 거의 불가능한 수준이었으며, 속도 변화가 없는 구간에서도 30kg 정도의 장력 보정을 위해서는 5.7초 정도가 소요되어, 장력 변동에 대한 제어 시간과의 차이는 여전히 남아 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 큰 장력 변동에 대해서 뿐만 아니라 이러한 순간적인 작은 값의 장력 변동에 대해서도 빠른 응답성을 확보하기 위하여 보조이동용 조절추의 각도와 위치에 의하여 자중 변경이 가능한 롤을 사용함으로써 자중 변경이 가능한 고응답 장력제어장치를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 연속소둔라인의 전체 설명도,

도 2는 종래의 장력제어장치의 전체 설치 설명도,

도 3은 종래의 장력제어장치의 측면도,

도 4는 종래의 장력제어장치의 장력제어위치 및 장력변동을 나타내는 그래프,

도 5는 본 발명의 장력제어장치의 설치 설명도,

도 6은 본 발명의 장력제어장치의 측면도,

도 7은 본 발명의 장력제어장치의 사시도,

도 8은 본 발명의 장력제어장치의 평면도,

도 9는 본 발명의 프레임구동부의 동작을 나타내는 측면도,

도 10은 본 발명의 프레임구동부의 전체 구성도,

도 11은 본 발명의 프레임구동부의 구동원 부분의 부분 구성도,

도 12는 본 발명의 프레임구동부에 있어서 이동 가이드의 구성을 나타내는 설명도,

도 13은 본 발명의 보조이동용 조정추부의 구성도,

도 14는 본 발명의 베이스의 동작을 나타내는 설명도,

도 15는 본 발명의 장력제어장치를 이용한 장력제어의 전체 흐름도,

도 16은 본 발명의 장력제어장치의 보조이동용 추 위치에 따른 장력 변화와, 프레임 각도에 따른 자중롤의 무게 변화를 나타낸 그래프이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 댄서롤(Dancer Roll) 110 : 무게추(Weight)

200 : 중량조정너트 220 : 모터

230 : 펄스 제너레이터

300 : 베이스 301 : 베어링 블럭

302 : 베어링 블럭 지지대 303 : 베이스 고정 지지대

304 : 리미트 바

310 : 이동 가이드 프레임 316 : 원형 바퀴

317 : 원형 바퀴축

320 : 클램프(Clamp) 321 : 고정 볼트

330 : 샤프트(Shaft) 340 : 십자형 원형 가이드(Guide)

350 : 미세장력 조정모터 360 : 고정 베이스

370 : 미세제어용 기어 380 : 샤프트 기어

385 : 펄스 제너레이터 390 : 가이드 지지대

410 : 보조 이동용 추(Tension Weight) 420 : 스크루 바(Screw Bar)

430 : 웨이트 가이드(Weight Guide) 440 : 이동용 고정바(Bar)

450 : 동력전달용 기어 451 : 볼 베어링

452 : 고정바 453 : 엔드 리미트 스위치

460 : 타이밍 벨트 470 : 스크루 모터(Screw Motor)

480 : 연산 펄스 제너레이터(PLG)

500 : 자중롤 510 : 롤 고정장치

520 : 롤 샤프트(Roll Shaft) 530 : 롤 고정 프레임

540 : 볼 베어링

A : 자중롤부 B : 보조이동용 조정추부

C : 프레임 구동부

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 연속 열처리로의 장력제어장치는, 도 5에 도시된 바와 같이 적어도 스트립에 접촉하여 가압하는 자중롤부(A), 무게추를 전후진시키는 보조이동용 조정추부(B), 상기 조정추부(B)를 베이스(300)의 일단에 기립시키는 프레임 구동부(C) 및 설정치와 실측치의 차이에 의하여 무게추를 전후진시키거나 프레임 기립 각도를 제어하는 자중 제어부(미도시)로 구성하되,

상기 자중롤부(A)는 베어링 블럭(301)을 기준으로 전방 또는 후방으로 기울어질 수 있도록 구성된 베이스(300)와,

상기 베이스(300)에 고정된 롤 고정 프레임(530)에 회전가능하도록 고정되어 베이스(300)의 기울기에 따라 스트립 표면에 힘을 가하면서 접촉하여 구르도록 설치된 자중롤(500)로 구성되고,

상기 보조이동용 조정추부(B)는 상기 자중롤(500)에 전달되는 힘을 조정하기 위하여 상기 베이스(300) 상의 이동 가이드 프레임(310)에 전후방을 향하여 좌우 대칭으로 복수 개 설치되는 스크루 바(420)와,

상기 각각의 스크루 바(420)의 일단에 형성되는 동력전달용 기어(450)와,

상기 각각의 동력전달용 기어(450)의 외부에 걸쳐져서 동력전달을 행하는 타이밍 벨트(460)와,

상기 각각의 스크루 바(420)의 회전에 의하여 전후진할 수 있도록 상기 스크루 바(420)의 나사산에 맞물리는 내부 암나사부분을 가지고 상기 스크루 바(420)에 의하여 관통되는 보조 이동용 추(410)와,

상기 보조 이동용 추(410)가 헛돌지 않도록 지지해주면서 직선운동을 하도록 하는 상기 보조 이동용 추(410)에 설치되면서 중공부를 가지는 이동용 고정바(440)와,

상기 이동용 고정바(440)가 슬라이드 운동할 수 있도록 상기 이동용 고정바(440)의 중공부를 통과하여 상기 각각의 스크루 바(420)에 평행하게 설치되는 웨이트 가이드(430)와,

상기 어느 하나의 스크루 바(420)와 동축으로 모터축을 결합하여 그 스크루바(420)를 회전운동시키는 스크루 모터(470)와,

그 나머지의 스크루 바(420)와 동축으로 축을 결합하여 그 스크루 바(420)의 회전을 검출하는 연산 펄스 제너레이터(480)로 구성되며,

상기 프레임 구동부(C)는 상기 베이스(300)에 고정된 클램프(320)와, 상기 클램프(320)에 양단이 회전가능하도록 지지되는 샤프트(330)와, 상기 샤프트(330)의 외주에 형성되는 미세제어용 기어(370)와, 상기 미세제어용 기어(370)에 맞물리면서 스크루 모터(470)의 모터축에 고정된 샤프트 기어(380)와, 상기 샤프트 기어(380)를 회전시키는 스크루 모터(470)와, 상기 모터축에 고정된 펄스 제너레이터(385)로 구성되는 지지부와,

상기 샤프트(330)의 양단과 체결된 이동 가이드 프레임(310)과, 상기 이동 가이드 프레임(310)의 타단에 설치되어 있는 어 있는 원형 바퀴(316)로 구성되는 운동부와,

상기 베이스(300)의 일단 상부에 설치되어 상기 원형 바퀴(316)가 내부에 구를 수 있는 홈을 가지는 원호 형상의 양측 십자형 원형 가이드(340)와, 상기 베이스(300)의 타단 상부에 설치되어 상기 십자형 원형 가이드(340)의 타단을 그 선단에서 지지하는 가이드 지지대(390)로 구성되는 가이드부로 구성되고,

상기 자중 제어부(미도시)는 장력 설정치를 상위 레벨(SCC)로부터 입력받은 후, 장력 검출치를 텐션미터롤로부터 입력받으면서, 보조 이동용 추(410)의 전후진량을 제어하기 위하여 연산 펄스 제너레이터(480)의 회전량을 검출하면서 스크루 모터(470)에 전원을 공급하고, 또한 이동 가이드 프레임(310)의 기립각도를 제어하기 위하여 펄스 제너레이터(385)의 회전량을 검출하면서 미세장력 조정모터(350)에 전원을 공급하도록 구성된다.

이하 상기와 같은 구성의 본 발명의 연속 열처리로의 장력제어장치를 첨부된 도면을 참조하면서 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 장력제어장치는 스트립의 입측 또는 출측의 사이 어느 곳에 설치하여도 무방하지만, 바람직하게는 도 5에 도시된 바와 같이 종래의 장력제어장치와 루퍼의 사이에 설치하는 것이 좋다. 이는 루퍼의 장력 변동량이 열처리로에 미치는 영향을 최소화하기 위함이다.

본 발명의 장력제어장치는 도 7에 도시된 바와 같이 적어도 스트립에 접촉하여 가압하는 자중롤부(A), 무게추를 전후진시키는 보조이동용 조정추부(B), 상기 조정추부(B)를 베이스(300)의 일단에 기립시키는 프레임 구동부(C) 및 설정치와 실측치의 차이에 의하여 무게추를 전후진시키거나 프레임 기립 각도를 제어하는 자중 제어부(미도시)로 구성된다. 상기 자중롤부(A)는 스트립에 직접 접촉하여 구르면서 스트립의 장력을 가감하는 부분이고, 상기 보조이동용 조정추부(B)는 상기 자중롤부(A)의 장력 무게를 조정하는 부분이며, 상기 프레임 구동부(C)는 상기 보조이동용 조정추부(B)의 프레임 전체를 업 다운하여 기립 각도를 조정함으로써 작업 장력을 미세하게 조정하는 부분이고, 상기 자중 제어부(미도시)는 장력 측정치를 입력받아 보조 이동용 추(410)를 전후진시키거나, 이동 가이드 프레임(310)의 각도를 설정하는 부분이다.

도 6에 도시된 바와 같이 상기 자중롤부(A)는 베어링 블럭(301)을 기준으로전방 또는 후방으로 기울어질 수 있도록 구성된 베이스(300)와, 상기 베이스(300)에 고정된 롤 고정 프레임(530)에 회전가능하도록 고정되어 베이스(300)의 기울기에 따라 스트립 표면에 힘을 가하면서 접촉하여 구르도록 설치된 자중롤(500)로 구성되어 있다.

상기 자중롤(500)은 스트립에 안착되어 있으며, 장력이 변동되어 루프가 발생할 때에는 롤 자체의 무게로 장력 변동량만큼을 눌러주도록 되어 있다. 상기 자중롤(500)은 도 12에 도시된 바와 같이 롤 샤프트(520)에 의하여 롤 고정 프레임(530) 내의 볼 베어링(540)을 통하여 롤 고정 프레임(530)에 아이들 회전되도록 설치되어 있다. 그리고 상기 롤 고정 프레임(530)은 베이스(300)에 연결 고정되어 있다.

또한 도 14에 도시된 바와 같이 상기 베이스(300)의 중심부는 자중롤(500)이 자중에 의하여 상하로 이동가능하도록 베어링 블럭 지지대(302)에 고정된 베어링 블럭(301)에 연결되도록 구성되어 있다. 따라서 베어링 블럭(301)을 축으로 하여 시소 운동을 할 수 있다.

상기 도면에 도시된 실시예에 있어서는 장력 헌팅으로 인하여 루프가 크게 발생된 경우에 상기 자중롤(500)이 바닥에 닿거나 전체적인 설비를 보호하기 위하여 양측의 베이스(300)가 어느 한계 이상으로 내려올 때 이를 기계적으로 받쳐주는 베이스 고정 지지대(303)를 마련하고 있다. 또한 베어링 블럭 지지대(302)의 측면에는 리미트 바(304)가 양측에 고정되어 있어서 베이스(300)가 내려와서 감지되면 도 6에 도시된 보조 이동용 추(410)의 이동을 억제하기 위하여 스크루 모터(470)를정지시키도록 구성하고 있다.

한편, 도 6, 도 7, 도 8 및 도 13에 도시된 바와 같이 상기 보조이동용 조정추부(B)는 상기 자중롤(500)에 전달되는 힘, 즉 무게를 조정하기 위한 장치이다.

먼저 상기 베이스(300) 상의 이동 가이드 프레임(310)에는 전후방을 향하여 길게 좌우 대칭으로 복수 개의 스크루 바(420)가 설치된다. 그 설치의 갯수는 실시예에 따라 달라질 수 있으나, 좌우의 무게가 동일하다면 그 숫자는 공간이 허락하는 한 제한이 없으며, 홀수개를 설치하여도 무방하다. 그리고, 상기 도면상의 실시예에 있어서는 간단하게 2 개를 설치한 경우를 나타내었다. 이하 상기와 같이 2개를 설치한 경우에 대해서만 설명하며, 더 많이 설치한 경우에 대해서는 적용상의 기술이 동일하므로 상세한 설명을 생략하도록 한다.

이렇게 상기 스크루 바(420)가 이동 가이드 프레임(310) 상에 회전가능하도록 고정되기 위해서는 통상의 수단인 볼 베어링(451)이 설치될 필요가 있고, 이는 상기 이동 가이드 프레임(310) 상에 고정 설치된 고정바(452)에 설치되도록 구성될 수 있다. 또한 상기 보조 이동용 추(410)의 전후방 이동의 한계를 지정하여 감지하기 위하여 상기 이동 가이드 프레임(310) 상의 전후단 위치에 엔드 리미트 스위치(453)를 설치하여 상기 보조 이동용 추(410)의 이동을 멈추게 하도록 구성할 수 있다.

그리고 설치 갯수에 따라 상기 각각의 스크루 바(420)의 일단에는 동력전달용 기어(450)가 형성된다. 상기 동력전달용 기어(450)는 각각의 스크루 바(420)의 회전수를 서로 동기시키기 위한 수단이다.

상기 각각의 동력전달용 기어(450)의 외부에는 동력전달을 행하기 위한 타이밍 벨트(460)가 걸쳐서 연결되어 있다. 이에 의하여 회전수의 동기가 가능한 것이다. 만일 상기 스크루 바(420)의 설치 갯수가 3개 이상인 경우에는 각각을 2개씩 짝을 지어서 상기 동력전달용 기어(450) 및 타이밍 벨트(460)를 구비하도록 하거나, 또는 지그재그로 연결할 수도 있다.

그리고 상기 각각의 스크루 바(420)의 외부에는 그 나사산에 맞물리는 내부 암나사부분을 가지고 있어서 스크루 바(420)의 회전에 의하여 전후진할 수 있도록 나사결합되도록 구성되는 보조 이동용 추(410)가 설치되는데, 이는 일정 이상의 중량물이어야 한다.

그리고 상기 보조 이동용 추(410)는 상기 스크루 바(420)의 회전시에 전후진되어야 하므로 상기 스크루 바(420)의 회전시에 따라 돌아서는 안된다. 따라서 보조 이동용 추(410)가 헛돌지 않도록 지지해주면서 직선운동을 하도록 하는 중공부를 가지는 이동용 고정바(440)를 상기 보조 이동용 추(410)에 설치하여야 하고, 상기 이동용 고정바(440)의 중공부에는 이를 통과하여 웨이트 가이드(430)가 설치되는데, 상기 웨이트 가이드(430)는 상기 이동용 고정바(440)가 이를 따라서 슬라이드 운동할 수 있도록 상기 각각의 스크루 바(420)에 평행하게 설치되어야 한다.

또한 상기 어느 하나의 스크루 바(420)에는 동축으로 모터축 및 스크루 모터(470)가 결합되어 있어서, 상기 스크루 바(420)를 회전운동시킬 수 있도록 되어 있고, 그 나머지의 스크루 바(420)에는 동축으로 그 스크루 바(420)의 회전을 검출하는 연산 펄스 제너레이터(480)가 설치되어 있다.

한편, 상기 프레임 구동부(C)는 상기 보조이동용 조정추부(B) 전체를 업 다운하여 작업 장력을 맞추는 기능을 하며, 도 9, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 크게 지지부, 운동부, 가이드부로 구성된다.

먼저 상기 지지부는 상기 베이스(300)에 고정된 베어링이 삽입되어 있는 클램프(320)와, 상기 클램프(320)에 양단이 회전가능하도록 지지되는 샤프트(330)와, 상기 샤프트(330)의 외주에 형성되는 미세제어용 기어(370)와, 상기 미세제어용 기어(370)에 맞물리면서 스크루 모터(470)의 모터축에 고정된 소형의 샤프트 기어(380)와, 상기 샤프트 기어(380)를 회전시키는 스크루 모터(470)와, 상기 모터축에 고정된 펄스 제너레이터(385)로 구성되어 있다. 상기 펄스 제너레이터(385)는 회전수당 업 다운의 양을 계산한다. 그리고 상기 클램프(320)는 고정 볼트(321)에 의하여 상기 베이스(300)에 고정된다.

또한 상기 운동부는 상기 지지부 전체를 그 상부에 적재하는 이동 가이드 프레임(310)과, 상기 이동 가이드 프레임(310)의 일단으로서 샤프트(330)와 결합되어 일체화되는 운동시의 축이 되는 축부분과, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 이동 가이드 프레임(310)의 타단에 설치되어 있는 원형 바퀴(316)로 구성되어 있다.

그리고 상기 가이드부는 상기 베이스(300)의 일단 상부에 설치되어 상기 원형 바퀴(316)가 그 내부에 구를 수 있는 홈을 가지는 원호 형상의 양측 십자형 원형 가이드(340)와, 상기 베이스(300)의 타단 상부에 설치되어 상기 십자형 원형 가이드(340)의 타단을 그 선단에서 지지하는 가이드 지지대(390)로 구성되어 있다. 상기 십자형 원형 가이드(340)는 미리 정해져 있는 각도만큼만 원운동을 할 수 있도록 그 원호의 길이가 한정되어 있으므로, 전체적으로 보면 상기 원형 바퀴(316)의 운동은 원호상의 대략 0°내지 90°의 원호 운동이라고 할 수 있다.

마지막으로 상기 자중 제어부(미도시)는 장력 설정치를 상위 레벨(SCC)로부터 입력받은 후, 장력 검출치를 텐션미터롤로부터 일정한 간격으로 입력받으면서, 보조 이동용 추(410)의 전후진량을 제어하기 위하여 연산 펄스 제너레이터(480)의 회전량을 검출하면서 스크루 모터(470)에 전원을 공급하고, 또한 이동 가이드 프레임(310)의 기립 각도를 제어하기 위하여 펄스 제너레이터의 회전량을 검출하면서 미세장력 조정모터(350)에 전원을 공급하도록 구성된다.

이하 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 장치의 동작을 설명한다.

먼저 도 15의 전체 흐름도에 도시된 바와 같이 자중롤(500)의 하중을 제어하여 스피드의 가속 또는 감속시 발생하는 장력 변동을 방지하기 위해서는 두께와 폭에 따라 이미 설정된 루퍼 장력을 상위 레벨의 컴퓨터에서 받아서 설정 루퍼 장력의 90%를 자동 연산한다. 그리고 스크루 모터(470)에 전원을 공급하여 보조 이동용 추(410)를 전후진시킴에 따라 종래의 기술과 같이 자중롤(500)의 자중을 증가시키거나 감소시키게 된다. 이때 연산 펄스 제너레이터(480)에 의하여 스크루 모터(470)의 회전수를 주고, 일정한 거리를 이동한 후에는 스크루 모터(470)에 전원을 차단하게 된다. 따라서 보조 이동용 추(410)는 그 일정 위치에서 멈추게 된다.

이러한 과정에서 보조 이동용 추(410)의 이동량에 따른 자중롤(500)의 무게의 변화는 지렛대의 원리에 의하며, 그 변화 내용은 도 16에 도시된 바와 같다.즉, 포워드(+)로 보조 이동용 추(410)를 이동시키면 자중롤(500)의 무게가 증가되어 두께와 폭이 큰 재료의 높은 장력에 대응하게 되고, 반대로 백워드(-)로 이동시키면 자중롤(500)의 하중은 점차 작게 되어 두께나 폭이 작은 작업재의 하중에 적당하게 변화가 된다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이 보조 이동용 추(410)는 베이스(300)의 양측으로 또는 대칭하여 설치되어 있으므로 스트립의 폭방향으로의 하중 편차는 없도록 하였다. 또한 스크루 모터(470)가 부착되어 있는 스크루 바(420)로부터 연산 펄스 제너레이터(480)가 부착되어 있는 스크루 바(420)로 동력이 전달되는 것은 상기 각각의 스크루 바(420)의 일단에 설치된 동력전달용 기어(450)에 타이밍 벨트(460)가 연결되어서 이루어진다.

상기와 같이 스크루 모터(470)가 구동되면 그 스크루 바(420) 뿐만 아니라 그 동력전달용 기어(450)가 타이밍 벨트(460)를 통하여 대응되는 스크루 바(420)의 동력전달용 기어(450)에 동력을 전달하게 되고, 이로 인하여 각각의 보조 이동용 추(410)는 도 13에 도시된 바와 같이 이동용 고정바(440)가 웨이트 가이드(430)를 타고 슬라이드 운동을 함과 동시에 전후진 운동을 하게 된다. 상기와 같은 보조 이동용 추(410)의 이동 거리는 이동 가이드 프레임(310)에 설치되어 있는 엔드 리미트 스위치(453)에 의하여 감지되거나, 또는 일정 이동량이라고 판단되는 경우에는 스크루 모터(470)의 전원 차단에 의하여 멈출 때까지의 거리가 된다.

한편, 스크루 바(420)의 나사산의 간격을 조정함으로써 이동 속도를 조정할 수도 있는데, 예컨대 나사산의 간격을 8mm로 설정하여 형성시킬 수도 있다.

또한 도 16에 도시된 바와 같이 스크루 모터(470) 1회전당의 장력제어 정도는 약 8kg 정도이므로 이를 더욱 미세하게 제어하기 위하여 도 5에 도시된 바와 같이 자중롤(500)의 전단의 디플렉터롤에 장착된 텐션미터의 장력 측정값과 설정루퍼의 장력설정값의 차의 절대값이 일정치, 예컨대 3kg보다 크면 미세장력 조정모터(350)가 작동하여 반대측에 설치되어 있는 펄스 제너레이터(385)의 회전수에 의하여 회전각을 조정하게 된다.

이렇게 미세장력 조정모터(350)가 회전하면 이와 연결된 샤프트 기어(380)에 회전이 전달되고, 이는 기어 1회전당 1°의 기어비에 의해 변경되는 미세제어용 기어(370)를 회전시키게 된다. 상기 미세제어용 기어(370)는 샤프트(330)에 동력을 전달하게 되고, 상기 샤프트(330)의 양측에 결합되어 있는 이동 가이드 프레임(310)은 상기 샤프트(330)의 축을 중심으로 하여 상하로 이동할 수 있게 된다.

이때 도 12에 도시된 바와 같이 상기 이동 가이드 프레임(310)의 단부에는 베어링이 장착된 원형 바퀴(316)가 세로방향으로 설치되면서 원형 바퀴축(317)이 그 가로방향으로 길게 연장되어 설치되어 있어서 그 연장부분이 십자형 원형 가이드(340)의 가로방향의 홈에 끼워져 움직이게 되어 있다. 따라서 이동 가이드 프레임(310)은 십자형 원형 가이드(340)를 타고 이동하게 되므로 떨림이나 진동에 영향을 받지 않도록 구성되어 있다.

한편 도 16에 이동 가이드 프레임(310)의 상하 움직임에 따른 장력 보정치의 관계를 나타내었는데, 0 내지 8kg까지 감소됨으로써 약 3kg 이내의 장력 조정이 가능하도록 하였다. 이때 상하 움직임은 보조 이동용 추(410)의 이동에 의해 장력차가 양수(+)인 경우에는 위로 들리고, 음수(-)인 경우에는 내려감으로써 조정이 가능하다. 이때 샤프트 기어(380) 방대편에 장착된 펄스 제너레이터(385)에 의하여 현재의 각도를 제어 컴퓨터에서 환산하여 알 수 있도록 되어 있으며, 실시예에 있어서는 80°이상 및 0°이하로는 움직이지 않도록 할 수 있다.

이렇게 보조 이동용 추(410)의 전후진 이동과 이동 가이드 프레임(310)의 각도 조정에 의하여 자중롤(500)의 하중이 설정된 상태로 작업을 하게 되면, 장력 변동이 설정치 대비 10% 이내에서는 스트립 장력이 높기 때문에 스트립이 평행 상태로 스트립과 자중롤(500)이 접촉되어 가동된다. 그러다가 순간 라인 스피드 변화에 의하여 장력 변동치가 10%를 초과하면 초과한 장력 변동으로 인한 루프만큼 자중롤(500)이 내려가서 설정치 대비 10% 이내에서 장력 제어가 가능하게 작동된다. 또한 자중롤(500)이 한계점 이하로 내려오지 않도록 해야 하므로, 도 14에 도시된 바와 같이 리미트 바(304)가 접촉되면 스크루 모터(470)를 정지하도록 하고, 기계적인 자중에 의해 한계점 이하로 내려가면 베이스 고정 지지대(303)에 의하여 접촉 지지되도록 하여 설비 안전을 확보하도록 하였다.

한편, 자중롤(500)과 보조 이동용 추(410)의 무게 설정의 실시예는 다음과 같다.

자중롤(500)의 무게는 도 6에 도시된 바와 같이 지렛대 원리의 중간 지점인 베어링 블럭(301)에서 스크루 모터(470) 측의 무게를 대비하여 약 7배 정도로 하며, 이 무게는 작업하는 장력 구간의 2/3 수준이 적당하다. 이러한 이유는 작업하는 장력의 상한과 하한 구간은 보조 이동용 추(410)의 무게와 이동에 의하여 대응 가능하게 하여야 하기 때문이다. 또한 이때 보조 이동용 추(410)의 무게는 자중롤(500)의 1/4 수준으로 할 필요가 있다. 또한 중간 지점은 전체 스크루 바(420)의 길이의 3/4 수준으로서 자중롤(500)측의 방향이 길게 하는 것이 전체 장력 범위를 제어하는데 유리하다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상기와 같은 본 발명의 장치를 이용하면, 냉연공정의 연속 열처리 라인에 있어서 라인 스피드가 변화될 때 순간적으로 기계적인 장력 변동이 발생하면서 순간 루프가 발생하더라도 장력제어장치의 장력제어의 응답시간 단축과 장력제어의 범위의 확대 등의 효과가 있고, 자중 변경이 가능하도록 하기 위하여 보조 이동용 추(410)의 위치와 각도를 변화시킬 수 있으므로 자중롤(500)의 하중을 작업 장력에 따라 ±3kg 이내로 변화를 억제할 수 있게 되었다. 따라서 미세장력의 변동시 뿐만 아니라 넓은 범위의 장력 범위에 있어서도 장력 제어가 가능하게 되었고, 초극박 사이즈에 대한 낮은 장력 구간에서의 순간적인 미세 장력을 제어할 수 있게 됨으로써 장력 변동의 범위를 종래의 약 ±200kg 이상에서 본 발명에 의하면 약 5kg이내로 줄일 수 있게 되므로 스트립의 사행, 형상불량부 형성 방지 및 용접부의 버클등으로 인한 라인 트러블을 방지할 수 있으며, 따라서 초극박 제조기술을 안정화시킬 수 있어서 생산성 증대에 매우 혁신적인 효과가 있다.

Claims (1)

1. 연속 열처리로의 장력제어장치에 있어서, 적어도 스트립에 접촉하여 가압하는 자중롤부(A), 무게추를 전후진시키는 보조이동용 조정추부(B), 상기 조정추부(B)를 베이스(300)의 일단에 기립시키는 프레임 구동부(C) 및 설정치와 실측치의 차이에 의하여 무게추를 전후진시키거나 프레임 기립 각도를 제어하는 자중 제어부(미도시)로 구성하되,

   상기 자중롤부(A)는 베어링 블럭(301)을 기준으로 전방 또는 후방으로 기울어질 수 있도록 구성된 베이스(300)와,

   상기 베이스(300)에 고정된 롤 고정 프레임(530)에 회전가능하도록 고정되어 베이스(300)의 기울기에 따라 스트립 표면에 힘을 가하면서 접촉하여 구르도록 설치된 자중롤(500)로 구성되고,

   상기 보조이동용 조정추부(B)는 상기 자중롤(500)에 전달되는 힘을 조정하기 위하여 상기 베이스(300) 상의 이동 가이드 프레임(310)에 전후방을 향하여 좌우 대칭으로 복수 개 설치되는 스크루 바(420)와,

   상기 각각의 스크루 바(420)의 일단에 형성되는 동력전달용 기어(450)와,

   상기 각각의 동력전달용 기어(450)의 외부에 걸쳐져서 동력전달을 행하는 타이밍 벨트(460)와,

   상기 각각의 스크루 바(420)의 회전에 의하여 전후진할 수 있도록 상기 스크루 바(420)의 나사산에 맞물리는 내부 암나사부분을 가지고 상기 스크루 바(420)에의하여 관통되는 보조 이동용 추(410)와,

   상기 보조 이동용 추(410)가 헛돌지 않도록 지지해주면서 직선운동을 하도록 하는 상기 보조 이동용 추(410)에 설치되면서 중공부를 가지는 이동용 고정바(440)와,

   상기 이동용 고정바(440)가 슬라이드 운동할 수 있도록 상기 이동용 고정바(440)의 중공부를 통과하여 상기 각각의 스크루 바(420)에 평행하게 설치되는 웨이트 가이드(430)와,

   상기 어느 하나의 스크루 바(420)와 동축으로 모터축을 결합하여 그 스크루 바(420)를 회전운동시키는 스크루 모터(470)와,

   그 나머지의 스크루 바(420)와 동축으로 축을 결합하여 그 스크루 바(420)의 회전을 검출하는 연산 펄스 제너레이터(480)로 구성되며,

   상기 프레임 구동부(C)는 상기 베이스(300)에 고정된 클램프(320)와, 상기 클램프(320)에 양단이 회전가능하도록 지지되는 샤프트(330)와, 상기 샤프트(330)의 외주에 형성되는 미세제어용 기어(370)와, 상기 미세제어용 기어(370)에 맞물리면서 스크루 모터(470)의 모터축에 고정된 샤프트 기어(380)와, 상기 샤프트 기어(380)를 회전시키는 스크루 모터(470)와, 상기 모터축에 고정된 펄스 제너레이터(385)로 구성되는 지지부와,

   상기 샤프트(330)의 양단과 체결된 이동 가이드 프레임(310)과, 상기 이동 가이드 프레임(310)의 타단에 설치되어 있는 어 있는 원형 바퀴(316)로 구성되는 운동부와,

   상기 베이스(300)의 일단 상부에 설치되어 상기 원형 바퀴(316)가 내부에 구를 수 있는 홈을 가지는 원호 형상의 양측 십자형 원형 가이드(340)와, 상기 베이스(300)의 타단 상부에 설치되어 상기 십자형 원형 가이드(340)의 타단을 그 선단에서 지지하는 가이드 지지대(390)로 구성되는 가이드부로 구성되고,

   상기 자중 제어부(미도시)는 장력 설정치를 상위 레벨(SCC)로부터 입력받은 후, 장력 검출치를 텐션미터롤로부터 입력받으면서, 보조 이동용 추(410)의 전후진량을 제어하기 위하여 연산 펄스 제너레이터(480)의 회전량을 검출하면서 스크루 모터(470)에 전원을 공급하고, 또한 이동 가이드 프레임(310)의 기립각도를 제어하기 위하여 펄스 제너레이터(385)의 회전량을 검출하면서 미세장력 조정모터(350)에 전원을 공급하도록 구성됨을 특징으로 하는 자중 변경이 가능한 고응답 장력제어장치.