KR20060043036A - 밴드, 특히 강철제 밴드 및 금속 밴드에서 표면 편평도 오차를 결정하기 위한 방법과, 표면 편평도 측정 롤러 - Google Patents

밴드, 특히 강철제 밴드 및 금속 밴드에서 표면 편평도 오차를 결정하기 위한 방법과, 표면 편평도 측정 롤러 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강철제 밴드 및 금속제 밴드에서 표면 편평도 오차를 결정하기 위한 방법 및 이를 위한 표면 편평도 측정 롤러에 관한 것으로, 상기 표면 편평도 측정 롤러는, 부분 측정 헤드를 구비하는 적어도 하나의 측정 헤드를 포함하고; 상기 부분 측정 헤드는 각각 180°로 오프셋된 상태로 롤러 맨텔에 통합되고, 2개의 힘 트랜스미터 상에서 지지되며, 또한 주변의 운동 간극을 매개로 하여 상기 롤러 맨텔로부터 분리되고, 적어도 하나의 타이 로드를 매개로 하여 서로를 지지하는 것이며; 밴드 폭 전체에 걸쳐 밴드의 인장 응력 분포를 측정하는 동안에, 전체 밴드 폭에 걸쳐 인장 응력을 받는 밴드를 소정 원호로 접촉하는 상태로 표면 편평도 측정 롤러 주위에 감아서, 압력을 표면 편평도 감지 롤러에 가하고, 상기 압력으로부터 밴드의 인장 응력 분포를 결정할 수 있다.

Description

밴드, 특히 강철제 밴드 및 금속 밴드에서 표면 편평도 오차를 결정하기 위한 방법과, 표면 편평도 측정 롤러{PROCESS FOR THE PURPOSE OF DETERMINING SURFACE EVENNESS ERRORS IN BAND AND PARTICULARLY STEEL AND METAL BAND AND FURTHER A SURFACE EVENNESS MEASURING ROLLER}
도 1은 빔 센서를 부분 측정 헤드로서 포함하는 표면 편평도 감지 롤러의 개략적인 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 양태를 A-A를 따라 취한 단면도로서, 단면 평면 내에서 한정되는 하반부 형상을 포함하는 도면.
도 3은 도 1에 따른 양태의 변형예로서, 원형의 부분 측정 헤드를 포함하는 변형예를 보여주는 도면.
도 4는 도 3에 따른 양태에 있어서 부분 측정 헤드의 영역에서의 반경 방향 단면도.
도 5는 도 2에 따른 양태의 힘 다이어그램.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 표면 편평도 감지 롤러
2 : 밴드
3 : 측정 헤드
4 : 힘 트랜스미터
5 : 맨텔
6 : 운동 간극
7 : 타이 로드
8 : 롤러 축
본 발명은, 밴드, 특히 강철제 밴드 및 금속 밴드가, 예컨대 밴드 처리 라인 또는 밀 트레인(mill train)을 통과할 때, 상기 밴드에서 표면 편평도 오차를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다.
이러한 방법을 실시하기 위한 적어도 하나의 통합 빔 센서를 구비하는 표면 편평도 측정 롤러가, 예컨대 EP 1 369 186 A2호에 공지되어 있는데, 상기 빔 센서는 밴드로부터 상기 롤러 상으로 작용하는 인장력을 결정하기 위해 롤러 길이 전체에 걸쳐서 길이 방향으로 물결선 또는 직선 형태로 연장되고, 상기 밴드는 감지 롤러 둘레에 부분적으로 감겨 있으며, 상기 인장력을 결정하는 동안에, 시작 영역 및 단부 영역을 갖는 빔 센서는 밴드에 의해 형성된 접촉 원호 내에 적어도 이따금씩 위치하고, 상기 빔 센서는 그 단부에서 로드셀 및/또는 힘 트랜스미터에 지지된다.
빔 센서는 예부하 볼트를 매개로 하여 롤러 몸체에 체결되는데, 상기 예부하 볼트는 힘 트랜스미터의 내부 보어 구멍을 통해 안내되고, 예정된 예부하력을 힘 트랜스미터에 인가한다. 또한, 전술한 측정법은 반경 방향으로 응력을 받고 고리 형상을 갖는 상기 힘 트랜스미터용 커버의 구현에 있어서도 알려져 있다(DE 42 36 657 C2호 참조)
상기 힘 트랜스미터는 압전 수정(piezo quartz)이며, 이 압전 수정은 압력을 측정할 수 있기 위해 바이어스 전압을 필요로 한다. 그러나, 측정된 모든 힘이 힘 트랜스미터로 도입되기 보다는 힘의 일부가 예부하 볼트에 도입되도록, 압전 수정을 관통하는 예부하 볼트가 힘의 분로(分路)를 형성할 필요가 있다. 힘의 분로는 30%에 달할 수 있다. 이러한 힘의 분로의 영향은 말하자면 초기에 교정 수단에 의해 여과될 수 있지만, 그럼에도 불구하고 힘의 분로는 일정하게 유지되도록 되어 있다. 그러나, 실제로는 작동시에, 예컨대 온도의 변화로 인하여 힘의 분로의 크기가 변화하여 측정 결과가 왜곡될 위험이 있다. 또한, 이 때 측정된 신호는 측정된 전체 힘에 상응하지 않을 것이다. 바이어스 전압을 필요로 하지 않아서 힘의 분로가 발생되지 않는 스트레인 게이지를 힘 트랜스미터로서 사용하는 것도 당연히 고려될 수 있다. 그러나, 이러한 스트레인 게이지는 압전 수정에 비교해 보면 비교적 낮은 측정 정확도를 갖는다.
본 발명은 밴드, 특히 강철제 밴드 금속제 밴드에서 표면 편평도 오차를 결정하기 위한 방법과 이를 위한 표면 편평도 측정 롤러의 형성이라는 기술적 과제에 기초하는 것으로서, 상기 방법에 따르면 반이익적인 힘의 분로가 없는 힘 트랜스미터로서 압전 수정을 사용할 수 있다.
전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 양태는, 소정 밴드 폭에 걸쳐 밴드의 인장 응력 분포를 측정하는 동안에 밴드, 특히 강철제 밴드 및 금속제 밴드에서 표면 편평도 오차를 결정하는 방법이며, 이 방법에서는 전체 밴드 폭에 걸쳐 응력을 받는 밴드를 소정 원호로 접촉하는 상태로 표면 편평도 측정 롤러 주위에 감아서, 소정의 밴드 폭 방향에 있어서의 국부적 종방향 인장 응력 분포에 상응하게 국부적 압력을 표면 편평도 측정 롤러에 가하고, 상기 국부적 압력으로부터 밴드의 인장 응력 분포를 결정할 수 있으며; 상기 표면 편평도 감지 롤러는 2개의 부분 측정 헤드를 구비하는 적어도 하나의 측정 헤드를 포함하고; 상기 부분 측정 헤드는 각각 180°로 오프셋된 상태로 롤러 맨텔(roller mantel)에 통합되고, 2개의 힘 트랜스미터 상에서 지지되며, 또한 주변의 운동 간극을 매개로 하여 상기 롤러 맨텔로부터 분리되고, 적어도 하나의 타이 로드(tie rod)를 매개로 하여 서로를 지지하는 것이며; 상기 부분 측정 헤드 각각에서 측정된 힘 트랜스미터의 값을 합한 후, 2개의 부분 측정 헤드에서의 값의 총합을 서로에 대해 감산(減算)하며, 이렇게 얻어진 측정값의 차가 전체적인 국부적 압력에서 측정 헤드 및/또는 그 부분 측정 헤드의 중량을 감산한 것에 상응한다. 이러한 본 발명의 측정법은 힘의 분로가 전혀 없는 상태로 국부적 압력을 측정하기 위한 것이다. 실제로, 본 발명에 따른 방법은 힘 트랜스미터의 강성도가 충분하면서도, 최적화된 동적 반응 거동을 고려한 측정 정확도가 높은 것을 특징으로 한다. 2개의 부분 측정 헤드가 서로에 대해 180°로 오프셋되어 배치된다는 사실로 인하여, 2개의 부분 측정 헤드의 원심력은 자 체 보정되는데, 상기 원심력은 롤러의 고속 회전 시에 산출되는 측정 힘의 크기 수준에 달할 수 있다. 또한, 상기 측정 헤드의 중량을, 압력을 가하지 않은 상태에서 롤러 토크 각도의 함수에 따라 행한 교정 측정에서 결정하고, 상기 중량을 측정값의 분석을 위한 보정 함수로서 사용하는 기회도 존재한다. 구성 요소의 중량은 동시 측정된 감지 롤러의 토크 각도에 대한 사인 함수로 표현된다. 중량이 측정에 미치는 영향을 중화시키도록, 보정 함수는 1회 교정에 의해 토크 각도의 함수로서 결정될 수 있다. 따라서, 소정의 토크 각도에서 측정되는 힘은 힘 트랜스미터의 측정 신호에 의해 전부 결정될 수 있다. 실제로, 밴드 측정의 경우에, 보정된 측정 신호는 국부적 압력에 완전히 상응한다.
또한, 본 발명의 양태는, 본 발명에 따른 방법을 수행하여, 그 결과 밴드, 특히 강철제 밴드 및 금속제 밴드가 밴드 처리 라인 또는 밀 트레인을 통과하는 동안에 상기 밴드에서 표면 편평도 오차를 결정하기 위한 표면 편평도 감지 롤러이며; 이 표면 편평도 감지 롤러는 2개의 부분 측정 헤드를 구비하는 적어도 하나의 측정 헤드를 포함하고; 상기 부분 측정 헤드는 각각 180°로 오프셋된 상태로 롤러 맨텔에 통합되고, 2개의 힘 트랜스미터 상에서 지지되며, 또한 주변의 운동 간극을 매개로 하여 상기 롤러 맨텔로부터 분리되고, 적어도 하나의 타이 로드를 매개로 하여 서로를 지지하는 것이며; 소정 밴드 폭에 걸쳐 밴드의 인장 응력 분포를 측정하는 동안에, 전체 밴드 폭에 걸쳐 인장 응력을 받는 밴드를 소정 원호로 접촉하는 상태로 표면 편평도 감지 롤러 주위에 감아서, 소정의 밴드 폭 방향에 있어서의 국부적 종방향 인장 응력 분포에 상응하게 국부적 압력을 상기 표면 편평도 감지 롤 러에 가하고, 상기 국부적 압력으로부터 밴드의 인장 응력 분포를 결정할 수 있다. 측정 압력을 정확하게 탐지하기 위해, 밴드가 감싸는 영역에 있어서 부분 측정 헤드 상의 힘 트랜스미터의 측정 신호의 총합을 먼저 계산한다. 상기 계산값으로부터, 반대 방향으로 배치된 부분 측정 헤드 상의 힘 트랜스미터의 측정 신호의 합과, 측정 헤드 및 그에 따른 2개의 부분 측정 헤드의 중량을 감산한다. 부분 측정 헤드는 물방울 형상이고, 각각 그 중심에서 힘 트랜스미터에 지지될 수 있다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 부분 측정 헤드는 빔 센서로서 형성되고, 빔의 단부 영역에서 힘 트랜스미터에 지지되도록 되어 있다. 힘 트랜스미터는 압전 수정으로서 형성된다. 빔 센서는 롤러 축에 대해 수직하게 또는 비스듬하게 배치될 수 있다. 비스듬하게 배치되는 구성에서는, 빔 센서가 물결 형상으로 진행하게 된다. 부분 측정 헤드를 둘러싸는 운동 간극에 영구 탄성 접착제 및/또는 시일이 삽입될 수 있으며, 측정 헤드가 원형인 실시예의 경우에는 O링이 삽입될 수 있다. 편의상, 측정 헤드는 2개 이상의 부분 측정 헤드를 포함하는데, 이에 의해 롤러의 회전당 측정 회수가 증가한다. 압력을 받는 밴드 영역에서의 전단 응력 발생을 방지하기 위해, 측정 헤드 및/또는 이 측정 헤드의 부분 측정 헤드가, 롤러의 상면에 접착식으로 연결된 금속 호일(metal foil)로 피복되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 표면 편평도 감지 롤러에 고무, 합성 재료 또는 경(硬)합금으로 제조된 외장(外裝)이 마련되는 경우에도, 동일한 것이 적용된다. 끝으로, 각각의 밴드 폭 영역에 2개 이상의 측정 헤드가 배치되어 롤러의 회전당 측정 회수가 증가하도록 되어 있다.
이하에서는 한 가지 예시적인 실시예의 설명에 기초하여 본 발명을 보다 상세히 기술한다.
밴드(2), 특히 강철제 밴드 및 금속제 밴드가 예컨대 밴드 처리 라인 또는 압연 밀 트레인을 통과할 때, 상기 밴드(2)에서 표면 편평도 오차를 결정하기 위한 표면 편평도 감지 롤러(1)가 도 1 내지 도 4에 예시되어 있다. 이 표면 편평도 감지 롤러는 2개의 부분 측정 헤드를 구비하는 적어도 하나의 측정 헤드(3)를 포함하고; 상기 부분 측정 헤드는 각각 180°로 오프셋된 상태로 롤러 맨텔에 통합되고, 2개의 힘 트랜스미터 상에서 지지되며, 또한 주변의 운동 간극(6)을 매개로 하여 상기 롤러 맨텔(5)로부터 분리되고, 적어도 하나의 타이 로드(7)를 매개로 하여 서로를 지지하는 것이며; 소정 밴드 폭에 걸쳐 밴드의 인장 응력 분포를 측정하는 동안에, 전체 밴드 폭에 걸쳐 인장 응력을 받는 밴드(2)를 소정 원호로 접촉하는 상태로 표면 편평도 감지 롤러(1) 주위에 감아서, 소정의 밴드 폭 방향에 있어서의 국부적 종방향 인장 응력 분포에 상응하게 국부적 압력을 표면 편평도 감지 롤러(1)에 가하고, 상기 국부적 압력으로부터 밴드의 인장 응력 분포를 결정할 수 있다. 도 1 및 도 2에 따른 실시예의 경우에, 부분 측정 헤드(3a, 3b)는 빔 센서로서 형성되며, 빔 단부 영역에서 힘 트랜스미터(4)에 지지된다. 도 3 및 도 4에 따른 실시예의 경우에, 부분 측정 헤드(3a, 3b)는 원형 형상을 갖고, 각각 그 중심에서 힘 트랜스미터(4)에 지지된다. 힘 트랜스미터(4)는 압전 수정으로서 형성된다.
빔 센서를 구비하는 실시예에 있어서, 상기 빔 센서는 롤러 축(8)에 대해 비스듬하게 배치되어, 물결 형상으로 진행하는 것으로 나타나 있다. 2개 이상의 측 정 헤드(3)가 각각의 밴드 폭 영역에 배치되는 것이 바람직하다. 측정 헤드(3) 및 이들 측정 헤드의 부분 측정 헤드를 수용하기 위해, 롤러 몸체는 절삭부(9)를 포함하는데, 여기서 부분 측정 헤드(3a, 3b)는 롤러의 상면에 대해 정렬되어, 매우 좁은 운동 간극(6)을 형성하고, 부분 측정 헤드(3a, 3b)는 절삭부를 에워싼다.
측정 헤드 및 그 부분 측정 헤드(3a, 3b)에 Z축 방향으로 작용하는 힘을 도 5에 예시한다. 따라서, 다음이 적용된다:
FG,I = FG,Ⅱ;
F원심력,Ⅰ = F원심력,Ⅱ
F = 0 -> F측정 = FIL + FIR + FⅡL + FⅡR - 2FG,I
힘 센서에 대해서는 다음이 적용된다:
FS.IL = FIL; FS.IR = FIR;
-> F측정 = ΣFSI - ΣFSⅡ - 2FG.I
본 발명에 따른 표면 편평도 오차 결정 방법과 이를 위한 표면 편평도 측정 롤러에 의하면, 작동시에 주변 조건의 영향으로 인한 측정 결과의 왜곡이 일어나지 않으면서, 높은 측정 정확도를 얻을 수 있다.

Claims (12)

  1. 소정 밴드 폭에 걸쳐 밴드의 인장 응력 분포를 측정하는 동안에 밴드, 특히 강철제 밴드 및 금속제 밴드에서 표면 편평도 오차를 결정하는 방법으로서,
    전체 밴드 폭에 걸쳐 응력을 받는 밴드를 소정 원호로 접촉하는 상태로 표면 편평도 감지 롤러 주위에 감아서, 소정의 밴드 폭 영역에 있어서의 국부적 종방향 인장 응력 분포에 상응하게 국부적 압력을 표면 편평도 감지 롤러에 가하고, 상기 국부적 압력으로부터 밴드의 인장 응력 분포를 결정할 수 있으며,
    상기 표면 편평도 감지 롤러는 2개의 부분 측정 헤드를 구비하는 적어도 하나의 측정 헤드를 포함하고,
    상기 부분 측정 헤드는 각각 180°로 오프셋된 상태로 롤러 맨텔(roller mantel)에 통합되고, 2개의 힘 트랜스미터 상에서 지지되며, 또한 주변의 운동 간극을 매개로 하여 상기 롤러 맨텔로부터 분리되고, 적어도 하나의 타이 로드(tie rod)를 매개로 하여 서로를 지지하는 것이며,
    상기 부분 측정 헤드 각각에서 측정된 힘 트랜스미터의 값을 합한 후, 2개의 부분 측정 헤드에서의 값의 총합을 서로에 대해 감산(減算)하며, 이렇게 얻어진 측정값의 차는 전체적인 국부적 압력에서 측정 헤드의 중량을 감산한 것에 상응하는 것인 밴드의 표면 편평도 오차 결정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 측정 헤드의 중량은, 압력을 가하지 않은 상태에서 롤 러 토크 각도의 함수에 따라 행한 교정 측정에서 결정되고, 측정된 변수의 분석을 위한 보정 함수로서 사용되는 것을 특징으로 하는 밴드의 표면 편평도 오차 결정 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 따른 방법을 수행하기 위한 표면 편평도 감지 롤러(1)로서,
    부분 측정 헤드를 구비하는 적어도 하나의 측정 헤드(3)를 포함하고,
    상기 부분 측정 헤드는 각각 180°로 오프셋된 상태로 롤러 맨텔(5)에 통합되고, 2개의 힘 트랜스미터 상에서 지지되며, 또한 주변의 운동 간극(6)을 매개로 하여 상기 롤러 맨텔(5)로부터 분리되고, 적어도 하나의 타이 로드(7)를 매개로 하여 서로를 지지하는 것이며,
    소정 밴드(2) 폭에 걸쳐 밴드의 인장 응력 분포를 측정하는 동안에, 전체 밴드 폭에 걸쳐 인장 응력을 받는 밴드(2)를 소정 원호로 접촉하는 상태로 표면 편평도 감지 롤러(1) 주위에 감아서, 소정의 밴드 폭 방향에 있어서의 국부적 종방향 인장 응력 분포에 상응하게 압력을 상기 표면 편평도 감지 롤러에 가하고, 상기 국부적 압력으로부터 밴드의 인장 응력 분포를 결정할 수 있는 것인 표면 편평도 감지 롤러.
  4. 제3항에 있어서, 부분 측정 헤드(3a, 3b)는 원형으로 형성되고, 각각 중심에서 힘 트랜스미터(4)에 지지되는 것을 특징으로 하는 표면 편평도 감지 롤러.
  5. 제3항에 있어서, 부분 측정 헤드(3a, 3b)는 빔 센서로서 형성되고, 빔의 단부 영역에서 힘 트랜스미터(4)에 지지되는 것을 특징으로 하는 표면 편평도 감지 롤러.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 힘 트랜스미터(4)는 압전 수정(piezo quartz)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 편평도 감지 롤러.
  7. 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 빔 센서는 롤러 축(8)에 대해 수직하게 또는 비스듬하게 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 편평도 감지 롤러.
  8. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 부분 측정 헤드(3a, 3b)를 둘러싸는 운동 간극(6)에 영구 탄성 접착제 및/또는 시일(seal)을 삽입하는 것을 특징으로 하는 표면 편평도 감지 롤러.
  9. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 측정 헤드(3)는 2개 이상의 부분 측정 헤드(3a, 3b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 편평도 감지 롤러.
  10. 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 측정 헤드(3) 및/또는 이 측정 헤드의 부분 측정 헤드(3a, 3b)는 금속 호일(metal foil)에 의해 피복되는 것을 특징으로 하는 표면 편평도 감지 롤러.
  11. 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 고무, 합성 재료 또는 경(硬)합금으로 제조된 외장(外裝)이 마련되는 것을 특징으로 하는 표면 편평도 감지 롤러.
  12. 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 밴드 폭 영역에 2개 이상의 측정 헤드(3)가 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 편평도 감지 롤러.
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