KR20090092477A - 이동식 절단기 및 그 제어시스템과 이를 이용한 절단 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동중인 대상물을 절단하는 이동식 절단기 및 그 제어시스템을 개시한다. 본 발명의 이동식 절단기는, 메인프레임; 상기 메인프레임에 대해 제1방향으로 왕복할 수 있도록 설치된 이동프레임; 상기 이동프레임을 구동시키는 제1구동수단; 상기 이동프레임에 대해 제2방향으로 왕복할 수 있도록 설치되고, 블레이드를 구비하는 블레이드지지부; 상기 블레이드지지부를 구동시키는 제2구동수단을 포함하며, 상기 이동프레임을 대상물과 같은 방향으로 이동시키면서 상기 대상물을 절단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 블레이드가 대상물과 같은 속도로 이동하면서 대상물을 절단하는 한편 블레이드가 고속으로 작동하기 때문에 매끄러운 절단면을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 후행 대상물의 변형을 초래하거나 진행을 방해할 위험을 줄일 수 있다. 또한 비교적 짧은 길이를 신속히 잘라내야 하므로 고속 동작이 불가피한 용접부 절단공장이나 시료채취시에도 안정적으로 적용할 수 있다.

Description

이동식 절단기 및 그 제어시스템과 이를 이용한 절단 방법{Moving type cutting apparatus and control system thereof, and cutting method using the same}

본 발명은 이동하는 대상물을 절단하는 이동식 절단기에 관한 것으로서, 구체적으로는 압연라인에 설치되어 이동중인 스트립을 절단하는 이동식 절단기와 상기 절단기의 동작을 제어하는 시스템 및 이를 이용한 절단 방법에 관한 것이다.

일반적으로 압연공정은 도 1에 도시된 바와 같이 컨베이어를 통해 연속적으로 공급되는 스트립(10)을 압연기(20)를 통과시켜 목표두께로 압연(rollig)한 후 텐션릴(40)에 권취하여 코일을 제조하는 순서로 진행된다.

그리고 압연기(20)와 텐션릴(40)의 사이에는 스트립(10)을 필요한 길이만큼 절단하기 위한 절단기(30)를 배치한다.

한편 연속공정을 위하여 선행 스트립의 후단부와 후행 스트립의 전단부를 용접하여 라인에 투입하기도 하는데, 이 경우 용접부가 최종 제품에 포함되어서는 안되므로 절단기(30)를 이용하여 압연기(20)를 통과한 용접부를 제거해야만 한다. 구체적으로는 용접부의 전후로 일정 길이의 구간을 잘라낸다.

따라서 압연공정을 마친 스트립은 다시 선행스트립과 후행스트립으로 분리되어 최종적으로 각각의 텐션릴(40)에 권치되는 것이다.

그런데 종래에는 고정된 상태의 절단기(30)를 이용하여 이동중인 판상의 스트립(10)을 절단하였기 때문에 절단면이 매끄럽지 못한 단점이 있고 후행 스트립의 진행을 방해하여 변형을 유발하는 문제점이 있었다.

특히 변압기의 코어로 사용되는 규소강판의 경우 두께가 0.15~0.5mm 에 불과한 반면 폭은 약1300mm에 이르기 때문에 후행 스트립의 변형이 유발될 가능성이 더욱 높다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 대상물과 같은 속도로 이동하면서 대상물을 순간적으로 절단하는 단진자 절단기가 도입되기도 하였다. 그러나 단진자 절단기는 이동속도를 대상물과 정확히 동기시키기 어렵기 때문에 대상물의 형상불량이 자주 발생하고, 용접부의 전후를 절단하는 경우처럼 짧은 구간을 신속히 잘라내기가 어렵다는 문제점이 있다.

그리고 이러한 문제점들은 압연라인에만 국한되는 것이 아니라 이동하는 대상물을 절단하는 모든 공정에서도 유사한 형태로 나타나고 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이동하는 대상물을 매끄럽게 절단할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. 또한 대상물의 용접부 전후를 효과적으로 제거할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. 또한 비교적 짧은 길이의 시료를 용이하게 채취할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여, 메인프레임; 상기 메인프레임에 대해 제1방향으로 왕복할 수 있도록 설치된 이동프레임; 상기 이동프레임을 구동시키는 제1구동수단; 상기 이동프레임에 대해 제2방향으로 왕복할 수 있도록 설치되고, 블레이드를 구비하는 블레이드지지부; 상기 블레이드지지부를 구동시키는 제2구동수단을 포함하며, 상기 이동프레임을 대상물과 같은 방향으로 이동시키면서 상기 대상물을 절단하는 이동식 절단기를 제공한다.

본 발명의 이동식 절단기에서 상기 이동프레임은 상기 제1방향을 따라 설치된 리니어가이드에 의해 상기 메인프레임에 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이때 상기 이동프레임은, 2개의 수직부재와, 상기 2개의 수직부재의 상단부와 하단부를 각각 연결하는 상부수평부재 및 하부수평부재를 포함하며, 상기 리니어가이드는 상기 메인프레임과 상기 2개의 수직부재의 각각의 사이에 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 이동프레임에는 상기 상부수평부재 및 상기 하부수평부재를 관통하는 가이드샤프트가 설치되고, 상기 블레이드지지부의 안정적인 승강운동을 위하여 상기 블레이드지지부를 상기 가이드샤프트에 결합한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 제1구동수단은, 상기 메인프레임에 고정된 서보모터와 상기 서보모터에 연결되어 상기 제1방향으로 연장된 볼스크류를 포함하고, 상기 이동프레임은 상기 볼스크류의 너트부에 장착되어 왕복운동하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 제2구동수단은, 상기 이동프레임에 고정되며, 로드가 상기 블레이드지지부에 연결된 유압실린더; 상기 유압실린더의 동작을 제어하는 서보밸브를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 이동프레임에는 상기 블레이드지지부의 이동거리를 감지하는 거리센서가 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 이동프레임에서 상기 대상물의 출구측에는 상기 대상물의 절단된 부분을 수거하기 위한 컨베이어벨트와 컨베이어모터를 포함하는 컨베이어어셈블리가 설치되며, 상기 컨베이어어셈블리는 상기 이동프레임에 고정되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이때 상기 컨베이어벨트의 하부에는 절단된 상기 대상물의 요동을 방지하기 위한 자석이 설치될 수 있다.

또한 상기 이동프레임에서 상기 대상물의 입구측에는 상기 대상물의 처짐을 방지하기 위한 가이드서포터가 설치되며, 상기 가이드서포터는 상기 이동프레임에 고정되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명은, 메인프레임과, 상기 메인프레임에 대해 제1방향으로 왕복할 수 있도록 설치된 이동프레임과, 상기 이동프레임을 구동시키는 제1구동수단과, 상기 이동프레임에 대해 제2방향으로 왕복할 수 있도록 설치되고, 블레이드를 구비하는 블레이드지지부와, 상기 블레이드지지부를 구동시키는 제2구동수단을 포함하며, 상기 이동프레임을 대상물과 같은 방향으로 이동시키면서 상기 대상물을 절단하는 이동식 절단기; 상기 대상물의 이동방향을 기준으로 상기 이동식 절단기보다 상류에 설치되는 용접부센서; 상기 용접부센서와 연결되고, 상기 제1구동수단과 상기 제2구동수단의 동작을 제어하는 절단기제어부; 상기 절단기제어부와 연결되며, 상기 대상물의 이동거리를 감지하는 이동거리감지수단을 포함하는 절단기 제어시스템을 제공한다.

상기 절단기 제어시스템에서, 상기 이동거리감지수단은, 상기 대상물의 상면에 접촉하여 회전하는 핀치롤러; 상기 절단기제어부의 제어에 의해 상기 핀치롤러를 승하강시키는 구동실린더; 상기 핀치롤러의 회전수를 검출하여 검출정보를 상기 절단기제어부로 전송하는 엔코더를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명은 전술한 절단기 제어시스템을 이용하여 이동중인 대상물을 절단하는 방법에 있어서, 상기 대상물이 제1속도로 상기 이동식 절단기를 통과하는 제1단계; 상기 용접부센서가 상기 대상물의 용접부를 검출하는 제2단계; 상기 대상물의 이동속도를 제2속도로 낮추는 제3단계; 상기 이동거리감지수단을 이용하여 상기 대상물의 이동거리를 감지하기 시작하는 제4단계; 상기 이동프레임을 상기 대상물과 같은 방향으로 전진시키는 제5단계; 상기 블레이드가 상기 대상물의 제1위치를 절단하는 제6단계; 상기 이동프레임을 기준위치로 후진시키는 제7단계; 상기 이동프레임을 상기 대상물과 같은 방향으로 전진시키는 제8단계; 상기 블레이드가 상기 대상물의 제2위치를 절단하는 제9단계; 상기 이동프레임을 기준위치로 후진시키는 제10단계를 포함하는 이동중인 대상물의 절단방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 블레이드가 대상물과 같은 속도로 이동하면서 대상물을 절단하는 한편 블레이드가 고속으로 작동하기 때문에 매끄러운 절단면을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 후행 대상물의 변형을 초래하거나 진행을 방해할 위험을 줄일 수 있다.

또한 비교적 짧은 길이를 신속히 잘라내야 하므로 고속 동작이 불가피한 용접부 절단공장이나 시료채취시에도 안정적으로 적용할 수 있다.

도 1은 압연라인의 일반 구성도

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 절단기의 정면도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 절단기의 측단면도

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 절단기의 평면도

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 절단기 제어시스템의 구성도

도 6은 절단기제어부의 구성도

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 절단기 제어방법을 나타낸 흐름도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100: 이동식 절단기 110: 메인프레임

120: 리니어가이드 130: 블레이드어셈블리

131: 이동프레임 132: 유압실린더

133: 로드 134: 블레이드지지부

135: 상부블레이드 136: 가이드샤프트

137: 볼부쉬 138: 유체공급부

139: 서보밸브 140: 거리센서

141: 하부블레이드 150: 서보모터

152: 볼스크류 161: 제1리미트센서

162: 제2리미트센서 170: 컨베이어어셈블리

171: 컨베이어모터 172: 컨베이어벨트

173: 컨베이어지지부 180: 가이드서포터

200: 절단기제어부 210: 서보모터제어부

220: 서보밸브제어부 300; 용접부센서

400: 핀치롤러 410: 구동실린더

500: 엔코더

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 2 내지 도 4는 각각 본 발명의 실시예에 따른 이동식 절단기(100)의 정면도, 측단면도, 평면도이다. 다만 상기 도면들은 이해를 돕기 위하여 발명의 본질과 무관한 부분은 과감히 생략하였음을 미리 밝혀둔다.

본 발명의 실시예에 따른 이동식 절단기(100)는 장치 전체를 지지하는 메인프레임(110)과, 대상물(예, 스트립)을 절단하는 상부블레이드(135)가 장착되어 메인프레임(110)에 대해 이동가능하게 결합되는 블레이드어셈블리(130)와, 블레이드어셈블리(130)를 이동시키기 위한 서보모터(150)를 포함한다.

블레이드어셈블리(130)는 메인프레임에 대하여 제1방향(수평방향)으로 이동하도록 결합된 이동프레임(131), 이동프레임(131)에 대해 제2방향(수직방향)으로 이동하도록 결합된 블레이드지지부(134), 블레이드지지부(134)를 구동시키는 유압실린더(132)를 포함한다. 블레이드지지부(134)의 하단부에는 상부블레이드(135)가 장착되고, 그 하부의 이동프레임(131)에는 상부블레이드(135)에 대응하는 하부블레이드(141)가 설치된다.

이동프레임(131)은 서로 평행한 2개의 수직부재(131-1) 및 상기 수직부재(131-1)들의 상단부와 하단부를 각각 연결하는 상부수평부재(131-2a) 및 하부수평부재(131-2b)를 포함하여 대략 사각의 격자 형태를 이룬다. 또한 이동성을 위하여 각 수직부재(131-1)는 리니어가이드(120)를 이용하여 메인프레임(110)에 결합된다.

이때 리니어가이드(120)의 가이드블록(121)은 이동프레임(131)에 결합하고, 가이드레일(122)은 메인프레임(110)에 결합시키는 것이 바람직하지만, 그 반대로 결합할 수도 있다.

유압실린더(132)는 이동프레임(131)의 상부수평부재(131-2a)의 상부에 설치되며, 유압실린더(132)의 로드(133)는 상부수평부재(131-2a)를 관통하여 블레이드지지부(134)에 연결된다.

유압실린더(132)는 안정적인 승강운동이 가능한 양로드 방식인 것이 바람직하며, 서보밸브(139)에 의해 그 운동이 제어된다. 도시하지는 않았지만 서보밸브(139)는 유체공급부(138)의 유압을 유압실린더(132)의 피스톤 상하부로 선택적으로 인가함으로써 상부블레이드(135)의 고속 상하운동을 제어하는 한편 상부블레이드(135)의 하강위치 또는 상승위치를 결정하는 역할을 한다. 이러한 서보밸브(139) 및 유체공급부(138)는 이동프레임(131)에 설치되는 것이 바람직하다.

한편 블레이드지지부(134)의 안정적인 승강운동을 위하여 이동프레임(131)에는 상부수평부재(131-2a) 및 하부수평부재(131-2b)를 관통하는 수직방향의 가이드샤프트(136)를 설치하고, 블레이드지지부(134)의 측단부를 가이드샤프트(136)에 연결한다.

만일 블레이드지지부(134)를 가이드샤프트(136)와 함께 승강시키고자 하는 경우에는 도시된 바와 같이 블레이드지지부(134)의 측단부를 가이드샤프트(136)에 고정시키고, 상부수평부재(131-2a) 및 하부수평부재(131-2b)에는 가이드샤프트(136)가 관통하여 결합하는 볼부쉬(137)를 설치한다.

따라서 유압실린더(132)의 동작에 따라 블레이드지지부(134) 및 그 측단부에 고정된 가이드샤프트(136)가 이동프레임(131)에 대하여 승강운동을 한다.

만일 가이드샤프트(136)를 이동프레임(131)에 대해 고정시킨다면, 블레이드지지부(134)의 측단부에 가이드샤프트(136)가 관통하는 볼부쉬를 설치하여야 한다.

한편 상부블레이드(135)의 승강 거리를 제어하기 위하여 이동프레임(131)에는 거리센서(140)가 설치된다. 거리센서(140)는 LVDT(Linear Variable Differential Transformer)를 이용하는 것이 바람직하며, 감지결과는 서보밸브(139)를 제어하는 서보밸브제어부(220)(도 5 및 도 6 참조)로 전송되어 유압실린더(132)의 작동거리를 제어하는데 이용된다.

본 발명에서는 LVDT의 일단을 이동프레임(131)의 상부수평부재(131-2a)에 연결하고, 타단을 블레이드지지부(134)에 연결하였으나, 구체적인 연결방법은 이와 달라질 수도 있다.

서보모터(150)는 볼스크류(152)를 회전시켜 이동프레임(131)을 제1방향(수평방향)으로 왕복시키기 위한 것으로서 메인프레임(110)에 고정 설치되며, 볼스크류(152)의 너트부에 이동프레임(131)이 장착된다.

서보모터(150)에 의한 이동프레임(131)의 왕복운동을 가이드하기 위하여 이동프레임(131)은 리니어가이드(120)를 이용하여 메인프레임(110)에 대해 이동가능하게 결합됨은 전술한 바와 같다.

이동프레임(131)의 왕복구간(D)은 스트립(10)의 속도 등 여러 가지 요인에 의해 결정되지만 약500mm 정도로 제한하는 것이 바람직하다. 이동프레임(131)이 왕복구간(D)을 벗어나는 것을 방지하기 위하여 메인프레임(110)에는 왕복구간(D)만큼 이격된 제1리미트센서(161) 및 제2리미트센서(162)를 설치한다. 각 리미트센서(161,162)는 이동프레임(131)의 피감지부를 감지하며, 감지결과는 서보모터(150)를 제어하는 서보모터제어부(220)(도 5 및 도 6 참조)로 전송되어 서보모터(150)의 동작을 제어하는데 활용된다.

한편 이동프레임(131)의 하부수평부재(131-2b)에는 상부블레이드(135)에 대응하는 하부블레이드(141)가 설치되며, 도 3에 도시된 바와 같이 상부블레이드(135)와 하부블레이드(141)의 사이 공간을 통하여 스트립(10)이 이동한다.

이동프레임(131)에는 이동프레임(131)이 전후로 이동하더라도 스트립(10)이 처지지 않도록 가이드서포터(180)를 설치한다. 가이드서포터(180)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 스트립(10)이 진입하는 입구측에 설치하며, 스트립(10)의 폭을 고려하여 설치개수나 가이드서포터(180)의 폭이 결정될 수 있다.

이때 가이드서포터(180)를 하부수평부재(131-2b)에 결합함으로써 이동프레임(131)과 함께 이동할 수 있도록 한다.

한편, 이동프레임(131)의 출구측에는 절단된 용접부 또는 채취한 시료를 본래의 압연라인으로부터 분리 배출하기 위한 컨베이어어셈블리(170)가 설치된다.

컨베이어어셈블리(170)는 이동프레임(131)의 하부수평부재(131-2b)에서 출구측으로 연장되어 결합되는 컨베이어지지부(173)와, 상기 컨베이어지지부(173)에 의해 지지되는 컨베이어벨트(172), 상기 컨베이어벨트(172)에 구동력을 제공하는 컨베이어모터(171)를 포함한다.

따라서 컨베이어어셈블리(170)도 이동프레임(131)과 함께 전후 방향으로 이동하게 된다. 특히 절단된 용접부 또는 시료를 안정적으로 배출시키기 위해서는 컨베이어벨트(172)의 하부에 영구자석 또는 전자석을 설치하는 것이 바람직하다.

컨베이어벨트(172)는 1개만 설치될 수도 있으나 폭이 넓은 압연 스트립을 이송하기 위해서는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 컨베이어벨트(172a,172b,172c)를 설치하는 것이 바람직하다. 이때 1개의 컨베이어모터(171)만으로 상기 다수의 컨베이어벨트(172a,172b,172c)를 동시에 구동시키기 위해서 커플러(174)를 사용할 수 있다.

이하에서는 전술한 구성을 가지는 이동식 절단기(100)의 동작을 제어하는 제어시스템과 이를 이용한 절단방법을 설명한다.

본 발명에서는 이동식 절단기(100)의 동작을 제어하기 위하여 도 5에 도시된 바와 같은 제어시스템을 구성한다.

즉, 컨베이어를 통해 연속적으로 공급되는 스트립(10)을 압연기(20)를 통과시켜 목표두께로 압연(rollig)한 후에 텐션릴(40)에 권취시키는 압연라인에서, 압연기(20)와 텐션릴(40)의 사이에 본 발명의 절단기(100)를 배치하고, 절단기(100)의 동작을 제어하는 절단기제어부(200)를 설치한다.

절단기(100)와 압연기(20)의 사이에는 스트립(10)의 용접부(P0)를 검출하기 위한 용접부센서(300)를 설치한다. 용접부센서(300)는 용접부(P0)의 존재여부를 검출하기 위한 것이므로 검출방식이 한정되는 것은 아니다. 따라서 스트립(10)의 두께를 이용하여 용접부(P0)를 검출할 수도 있고, 용접부(P0)의 주변에 특별한 식별표식(예: 천공)을 형성한 후 이를 이용하여 검출할 수도 있다.

또한 스트립(10)의 이동속도를 감지하기 위한 핀치롤러(400)와 핀치롤러(400)의 회전수 또는 회전각을 검출하는 엔코더(500)를 설치한다. 본 발명에서는 스트립(10)의 이동거리를 정밀하게 측정하기 위하여 1회전당 5000펄스의 엔코더(500)를 사용하였으나 이에 반드시 한정되지 않음은 물론이다.

핀치롤러(400)는 구동실린더(410)에 의해 승강할 수 있도록 설치되며, 구동실린더(410)는 절단기제어부(200)에 의해 제어된다.

절단기제어부(200)는 도 6에 도시된 바와 같이 서보모터제어부(210)와 서보밸브제어부(220)를 포함한다.

서보모터제어부(210)는 절단기(100)의 이동프레임(130)을 스트립(10)의 이동방향(제1방향)을 따라 절단위치(C1)로 전진시키거나 기준위치(C0)로 후진시키기 위해 서보모터(150)를 제어하는 역할을 한다.

서보밸브제어부(220)는 스트립 절단위치(C1)에서 상부블레이드(135)를 고속으로 하강시키거나 상승시키기 위해 서보밸브(139)를 제어하며, 거리센서(140)의 검출결과를 피드백하여 상부블레이드(135)의 승강거리를 제어한다. 본 발명에서는 서보밸브제어를 위해 PID제어방식을 채용하였으나 이에 한정되는 것은 아니다.

도시하지는 않았지만 서보모터제어부(210)와 서보밸브제어부(220)는 각각 제어알고리즘 및 입력데이터를 저장하는 마이컴, 외부 요소와의 연결을 위한 인터페이스, 기타 주변회로 등을 구비한다.

또한 서보모터제어부(210)와 서보밸브제어부(220)는 각각 별개의 마이컴을 이용할 수도 있고, 하나의 마이컴을 공통으로 이용할 수도 있다. 후자의 경우에도 양자의 기능이 분명하게 구분됨은 물론이다.

한편 서보모터제어부(210)에 의해 이동프레임(131)이 절단위치(C1)로 이동한 후에는 서보밸브제어부(220)가 상부블레이드(135)를 작동시켜야 하고, 절단이 완료되면 서보모터제어부(210)가 이동프레임(131)을 다시 기준위치(C0)로 후진시켜야 한다. 따라서 서보모터제어부(210)와 서보밸브제어부(220)는 서로간에 긴밀하게 연동하여야 하므로, 서로 간에 소정의 제어신호를 송수신할 수 있도록 연결되어야 한다.

한편 본 발명의 이동식 절단기(100)에서 절단공정이 진행되기 전에는 스트립(10)의 이동속도를 낮추어야 하므로, 전술한 절단기제어부(200)는 압연라인의 스트립 이동속도 등을 제어하는 주제어부(미도시)와도 연결되는 것이 바람직하다.

이하에서는 도 7의 흐름도와 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 절단기(100)가 용접부(P0)를 절단해 내는 과정을 구체적으로 설명한다.

먼저 절단기(100)가 동작하기 이전에는 압연라인의 스트립(10) 전송속도는 통상 100m/min 정도로 고속으로 이동하며, 이러한 전송속도는 압연라인의 주제어부(미도시)에 의해 제어된다. (ST11)

이와 같이 스트립(10)이 고속 이동하는 중에 용접부(P0)가 용접부센서(300)를 통과하면, 용접부센서(300)에서는 검출신호를 절단기제어부(200)의 서보모터제어부(210)로 전송한다. 용접부(P0)의 검출방법은 한정되지 않으나 용접부 주변에 천공을 형성하고 이를 검출하는 것이 보다 간편하다. (ST12)

용접부(P0)가 검출되면 스트립(10)의 절단을 위해 스트립(10)의 이동속도를 약30m/min로 낮추어야 한다. 그런데 스트립(10)의 이동속도는 주제어부(미도시)에 의해 제어되므로 ST12단계에서 절단기제어부(200)가 주제어부(미도시)로 용접부 검출정보를 전송하거나, 용접부센서(300)가 용접부 검출정보를 주제어부(미도시)로 전송해 주어야 한다. (ST13)

스트립(10)의 이동속도가 설정치로 낮아지면, 절단기제어부(200)는 구동실린더(410)를 제어하여 핀치롤러(400)를 스트립(10)의 상면에 접촉하도록 하강시킨다. 핀치롤러(400)는 아이들(idle) 상태에서는 구동실린더(410)에 의해 스트립(10)의 상부로 들어올려져 있으며, 스트립(10)에 접촉한 후의 회전수 및 회전각은 엔코더(500)에 의해 검출되어 서보모터제어부(210)로 전송된다.

서보모터제어부(210)는 엔코더(500)의 데이터를 수신하여 스트립(10)의 이동거리 및 이동시간 등을 산출한다. (ST14)

ST14단계에서 산출된 정보를 통해 서보모터제어부(210)는 절단기(100)의 이동프레임(131), 구체적으로는 상부블레이드(135) 및 하부블레이드(141)(이하, '블레이드쌍'이라 칭함)를 기준위치(C0)에서 스트립(10)의 진행방향으로 전진 이동시킨다.

블레이드쌍(135,141)이 절단위치(C1)에 도달하기 전에 이동프레임(131)과 스트립(10)의 이동속도를 예를 들어 30m/min으로 일치시키고, 양자의 이동속도가 일치된 상태에서 서보모터제어부(210)는 서보밸브제어부(220)로 소정의 제어신호를 전송한다.

그러면 서보밸브제어부(220)가 서보밸브(139)를 제어하여 상부블레이드(135)를 작동시킨다.

이와 같이 블레이드쌍(135,141)이 스트립(10)과 같은 속도로 이동하면서 절단공정을 진행하면 스트립(10)의 진행을 방해하지 않으면서 매끄러운 절단면을 얻을 수 있다.

스트립(10)의 용접부(P0)를 절단할 때는 도 5에 도시된 바와 같이 용접부(P0) 선단의 제1위치(P1)와 용접부(P0) 후단의 제2위치(P2)를 순차적으로 절단해야 한다. 따라서 스트립(10)의 제1위치(P1)가 절단위치(C1)에 도달하는 시간과 블레이드쌍(135, 141)이 절단위치(C1)에 도달하는 시간을 고려하여 이동프레임(131)의 이동속도를 결정한다.

블레이드쌍(135,141)의 기준위치(C0)와 용접부센서(300)의 거리, 절단위치(C1)와 용접부센서(300)의 거리, 스트립(10)의 이동속도 등을 알 수 있으므로 이를 통해 이동프레임(131)의 이동속도를 결정할 수 있다. (ST15)

따라서 블레이드쌍(135,141)은 이동하면서 절단위치(C1)에서 스트립(10)의 제1위치(P1)를 절단한다. 이때 절단면을 매끄럽게 하고 스트립(10)의 진행을 방해하지 않으려면 30m/min 이동시 약 0.2초 내에 절단이 이루어져야 한다.

이를 위해서는 상부블레이드(135)를 고속으로 하강 및 상승시켜야 하며, 본 발명에서는 유압실린더(132)와 서보밸브(139)를 사용함으로써 이를 구현하였다. 절단된 이후의 선행 스트립은 텐션릴(40)에 권치된다. (ST16)

제1위치(P1)를 절단한 후에는 제2위치(P2)를 절단하기 위하여 이동프레임(131), 구체적으로는 블레이드쌍(135,141)을 최대한 신속히 후진시켜야 한다. 다만 전진 이동중인 이동프레임(131)이 절단위치(C1)에서 곧바로 정지할 수는 없기 때문에 상부블레이드(135)가 작동한 직후에 서보모터제어부(210)는 이동프레임(131)을 감속시켜 최종위치(C2)에서 정지시킨 후 다시 기준위치(C0)로 후진시킨다. (ST17)

제1위치(P1)를 절단한 후에도 후행 스트립은 계속 전진하기 때문에 이어서 스트립(10)의 제2위치(P2)를 절단하기 위하여 서보모터제어부(210)는 기준위치(C0)로 도달한 블레이드쌍(135,141)을 다시 스트립(10)의 진행방향으로 전진시킨다.

이 경우에도 블레이드쌍(135,141)이 절단위치(C1)에 도달하기 전에 이동프레임(131)과 스트립(10)의 이동속도를 예를 들어 30m/min으로 일치시키고 절단위치(C1)에서 상부블레이드(135)를 작동시켜 스트립(10)의 제2위치(P2)를 절단한다. 절단된 용접부는 컨베이어벨트(172)에 의해 전방의 수집부로 이송되고, 그 후단의 후행스트립은 계속 전진하여 텐션릴(40)에 권치된다. (ST18, ST19)

제2위치(P2)를 절단한 후에는 블레이드쌍(135,141)을 최종위치(C2)에서 정지시킨 후에 다시 기준위치(C0)로 후진시킨다. (ST20)

이와 같은 과정을 거쳐 용접부(P0)를 절단해 낸 후에는 다시 압연라인의 전체 이동속도를 예를 들어 100m/min으로 상승시켜야 하며, 이를 위해 용접부 절단공정이 완료된 후에 절단기제어부(200)가 압연라인의 주제어부(미도시)로 절단완료정보를 전송해주는 것이 바람직하다. (ST21)

구체적인 실시예로서, 모델명 VLBST-X10K20(정격용량 10KW)의 서보모터(150), 1/20의 감속기, 회당5000펄스의 엔코더(500)를 사용하고, 블레이드쌍(135,141)의 왕복구간(D)을 500mm, 용접부센서(300)와 절단위치(C1)의 거리를 1000mm, 스트립(10)의 제1위치(P1)와 제2위치(P2)의 간격을 1000mm로 설정한 상태에서 30m/min의 속도로 이동하는 스트립(10)을 0.2sec만에 2번 절단하는 공정을 안정적으로 진행할 수 있었다.

다만 전술한 사양은 이동프레임(131)의 하중, 스트립(10)의 이동속도, 절단길이 등에 따라 달라질 수 있는 것이어서 한정적인 것이 아님은 물론이다.

이상에서는 용접부를 절단하는 방법을 설명하였으나, 이동중인 스트립(10)으로부터 소정 길이의 시료를 채취할 때에도 전술한 바와 같이 블레이드쌍(135,141)을 이동시키면서 두 지점을 연속으로 절단해내어야 한다. 다만 이 경우에는 절단기제어부(200), 예를 들어 서보모터제어부(210)의 미도시된 마이컴에 절단할 길이와 절단할 매수에 대한 정보를 입력하여야 한다.

또한 이상에서는 압연라인의 이동식 절단기를 예를 들어 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 압연라인용 절단기에만 한정되어야 하는 것은 아니므로 이동중인 대상물을 절단하는 다른 유형의 절단기에도 적용될 수 있다.

전술한 본 발명의 구성요소, 실시예 및 도면은 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐이므로 본 발명이 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위 및 이와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들을 포함한다고 할 것이다.

Claims (13)

1. 메인프레임;

   상기 메인프레임에 대해 제1방향으로 왕복할 수 있도록 설치된 이동프레임;

   상기 이동프레임을 구동시키는 제1구동수단;

   상기 이동프레임에 대해 제2방향으로 왕복할 수 있도록 설치되고, 블레이드를 구비하는 블레이드지지부;

   상기 블레이드지지부를 구동시키는 제2구동수단;

   을 포함하며, 상기 이동프레임을 대상물과 같은 방향으로 이동시키면서 상기 대상물을 절단하는 이동식 절단기
2. 제1항에 있어서,

   상기 이동프레임은 상기 제1방향을 따라 설치된 리니어가이드에 의해 상기 메인프레임에 결합되는 것을 특징으로 하는 이동식 절단기
3. 제2항에 있어서,

   상기 이동프레임은, 2개의 수직부재와, 상기 2개의 수직부재의 상단부와 하단부를 각각 연결하는 상부수평부재 및 하부수평부재를 포함하며,

   상기 리니어가이드는 상기 메인프레임과 상기 2개의 수직부재의 각각의 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 이동식 절단기
4. 제3항에 있어서,

   상기 이동프레임에는 상기 상부수평부재 및 상기 하부수평부재를 관통하는 가이드샤프트가 설치되고, 상기 블레이드지지부의 안정적인 승강운동을 위하여 상기 블레이드지지부를 상기 가이드샤프트에 결합한 것을 특징으로 하는 이동식 절단기
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1구동수단은, 상기 메인프레임에 고정된 서보모터와 상기 서보모터에 연결되어 상기 제1방향으로 연장된 볼스크류를 포함하고,

   상기 이동프레임은 상기 볼스크류의 너트부에 장착되어 왕복운동하는 것을 특징으로 하는 이동식 절단기
6. 제1항에 있어서,

   상기 제2구동수단은,

   상기 이동프레임에 고정되며, 로드가 상기 블레이드지지부에 연결된 유압실린더;

   상기 유압실린더의 동작을 제어하는 서보밸브;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 절단기
7. 제1항에 있어서,

   상기 이동프레임에는 상기 블레이드지지부의 이동거리를 감지하는 거리센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 이동식 절단기
8. 제1항에 있어서,

   상기 이동프레임에서 상기 대상물의 출구측에는 상기 대상물의 절단된 부분을 수거하기 위한 컨베이어벨트와 컨베이어모터를 포함하는 컨베이어어셈블리가 설치되며, 상기 컨베이어어셈블리는 상기 이동프레임에 고정되는 것을 특징으로 하는 이동식 절단기
9. 제8항에 있어서,

   상기 컨베이어벨트의 하부에는 절단된 상기 대상물의 요동을 방지하기 위한 자석이 설치된 것을 특징으로 하는 이동식 절단기
10. 제1항에 있어서,

    상기 이동프레임에서 상기 대상물의 입구측에는 상기 대상물의 처짐을 방지하기 위한 가이드서포터가 설치되며, 상기 가이드서포터는 상기 이동프레임에 고정되는 것을 특징으로 하는 이동식 절단기
11. 메인프레임과,

    상기 메인프레임에 대해 제1방향으로 왕복할 수 있도록 설치된 이동프레임과,

    상기 이동프레임을 구동시키는 제1구동수단과,

    상기 이동프레임에 대해 제2방향으로 왕복할 수 있도록 설치되고, 블레이드를 구비하는 블레이드지지부와,

    상기 블레이드지지부를 구동시키는 제2구동수단

    을 포함하며, 상기 이동프레임을 대상물과 같은 방향으로 이동시키면서 상기 대상물을 절단하는 이동식 절단기;

    상기 대상물의 이동방향을 기준으로 상기 이동식 절단기보다 상류에 설치되는 용접부센서;

    상기 용접부센서와 연결되고, 상기 제1구동수단과 상기 제2구동수단의 동작을 제어하는 절단기제어부;

    상기 절단기제어부와 연결되며, 상기 대상물의 이동거리를 감지하는 이동거리감지수단;

    을 포함하는 절단기 제어시스템
12. 제11항에 있어서,

    상기 이동거리감지수단은,

    상기 대상물의 상면에 접촉하여 회전하는 핀치롤러;

    상기 절단기제어부의 제어에 의해 상기 핀치롤러를 승하강시키는 구동실린더;

    상기 핀치롤러의 회전수를 검출하여 검출정보를 상기 절단기제어부로 전송하는 엔코더;

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 절단기 제어시스템
13. 제11항의 절단기 제어시스템을 이용하여 이동중인 대상물을 절단하는 방법에 있어서,

    상기 대상물이 제1속도로 상기 이동식 절단기를 통과하는 제1단계;

    상기 용접부센서가 상기 대상물의 용접부를 검출하는 제2단계;

    상기 대상물의 이동속도를 제2속도로 낮추는 제3단계;

    상기 이동거리감지수단을 이용하여 상기 대상물의 이동거리를 감지하기 시작하는 제4단계;

    상기 이동프레임을 상기 대상물과 같은 방향으로 전진시키는 제5단계;

    상기 블레이드가 상기 대상물의 제1위치를 절단하는 제6단계;

    상기 이동프레임을 기준위치로 후진시키는 제7단계;

    상기 이동프레임을 상기 대상물과 같은 방향으로 전진시키는 제8단계;

    상기 블레이드가 상기 대상물의 제2위치를 절단하는 제9단계;

    상기 이동프레임을 기준위치로 후진시키는 제10단계;

    를 포함하는 이동중인 대상물의 절단방법