KR20110098047A - 소재 형상 측정장치 - Google Patents

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Abstract

소재 형상 측정장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 발명은: 소재를 이동시키는 이송부재의 측부에 배치되는 사이드가이드부; 및 사이드가이드부에 구비되며, 소재의 측면에 접촉되어 소재의 형상을 측정하는 형상측정유닛을 포함한다.
본 발명에 의하면, 소재의 형상을 측정하여 작업자가 소재에 발생된 캠버의 위치 및 크기에 대한 데이터를 실시간으로 모니터링할 수 있는 데이터로서 제공함으로써, 소재의 형상을 불균일하게 만들거나 소재에 캠버를 발생시키는 요인을 미리 제거하여 제품의 품질과 제품생산의 실수율 및 생산성을 향상시키는데 기여한다.

Description

소재 형상 측정장치{APPARATUS FOR MEASURING SHAPE OF MATERIAL}
본 발명은 소재 형상 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 슬라브 등과 같은 소재의 형상을 측정하는 소재 형상 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 열간압연에서 규격에 따른 형상으로 압연하여 강판의 최종 제품으로 처리하기 전에 일정 크기의 강판을 형성하기 위한 공정이 실시된다. 즉, 전기로에서 용해된 용강이 연주설비를 거쳐 슬라브(Slab) 등의 반제품이 생성된다. 이와 같이 생성된 슬라브는 가열로에서 가열된 후 폭 압연기에서 후행 압연에 요구되는 폭으로 압연된다. 이와 같이 슬라브가 폭 압연기에서 압연되는 과정에서, 슬라브에는 캠버(Camber)가 발생될 수 있다. 여기서, 캠버는 슬라브 등과 같은 압연소재가 연신율 차이에 의해 판폭이 휘어지는 현상을 일컫는다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
본 발명은 소재의 캠버량을 측정할 수 있는 소재 형상 측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 소재 형상 측정장치는: 소재를 이동시키는 이송부재의 측부에 배치되는 사이드가이드부; 및 상기 사이드가이드부에 구비되며, 상기 소재의 측면에 접촉되어 소재의 형상을 측정하는 형상측정유닛을 포함한다.
또한, 상기 형상측정유닛은, 상기 사이드가이드부에 설치되는 제1베이스부와; 상기 제1베이스부에 이동 가능하게 설치되는 형상측정부; 및 상기 형상측정부를 이동시키는 이동부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이동부는, 회전 가능하게 설치되는 스크류부와; 상기 스크류부를 회전시키는 구동부; 및 상기 스크류부의 회전에 연동되어 상기 형상측정부를 이동시키는 동력전달부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 형상측정부는, 상기 제1베이스부에 이동 가능하게 설치되는 제2베이스부; 및 상기 제2베이스부에 설치되며, 상기 소재의 측면에 접촉되어 상기 소재의 폭을 측정하는 측정부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 측정부는 상기 소재의 길이 방향을 따라 복수 개가 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 측정부는 변위측정센서(Linear Variable Differential Transformer)를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 형상측정부는 상기 제1베이스부와 상기 제2베이스부 사이에 설치되어 상기 제2베이스부의 이동을 안내하는 가이드부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 소재 형상 측정장치에 따르면, 소재의 형상을 측정하여 작업자가 소재에 발생된 캠버의 위치 및 크기에 대한 데이터를 실시간으로 모니터링할 수 있는 데이터로서 제공함으로써, 소재의 형상을 불균일하게 만들거나 소재에 캠버를 발생시키는 요인을 미리 제거하여 제품의 품질과 제품생산의 실수율 및 생산성을 향상시키는데 기여한다.
또한, 본 발명은 사이드가이드부에 형상측정유닛이 함께 설치되는 구조를 취함으로써, 설치공간을 적게 차지하여 설치에 제약이 적은 이점이 있다.
또한, 본 발명은 소재의 측면에 직접 접촉되어 소재의 형상을 측정함으로써, 소재 상에 증기나 물이 존재하는 열악한 환경 하에서도 소재 형상 측정의 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치를 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상측정유닛을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상측정유닛의 사용례를 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 소재 형상 측정장치의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치를 도시한 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상측정유닛을 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치(300)는 사이드가이드부(100)와 형상측정유닛(200)을 포함한다.
사이드가이드부(100)는 이송부재(10)의 측부에 배치된다. 본 실시예에서, 이송부재(10)는 슬라브 등과 같은 소재(1)를 소정 폭으로 압연하는 폭 압연기(미도시)와, 폭 압연된 소재(1)를 압연하는 압연롤(미도시) 사이에 배치되는 것으로 예시된다. 이송부재(10)는 소재(1)의 하부에 회전 가능하게 설치되는 복수의 롤러(부호생략)를 포함하며, 폭 압연된 소재(1)를 압연롤을 향해 이동시킨다. 사이드가이드부(100)는 이러한 이송부재(10)의 양측부에 배치된다.
본 실시예에 따르면, 사이드가이드부(100)는 가이드부재(110)와 가이드이동부(120)를 포함한다. 가이드부재(110)는 이송부재(10)의 양측부에 배치되어 압연롤로 진입되는 소재(1)의 진입을 안내하며, 가이드이동부(120)는 가이드부재(110)를 이동시켜 가이드부재(110) 간의 간격을 조절한다. 일례로서, 가이드이동부(120)는 가이드부재(110)와 연결되는 유압실린더를 포함하는 형태로 구비될 수 있다.
형상측정유닛(200)은 사이드가이드부(100)에 구비되며, 소재(1)의 측면에 접촉되어 소재(1)의 형상을 측정한다. 이러한 형상측정유닛(200)은 소재(1)의 길이 방향을 따라 복수 개가 구비되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1베이스부(210)와, 형상측정부(220) 및 이동부(230)를 포함한다.
제1베이스부(210)는 사이드가이드부(100)에 설치된다. 본 실시예에서, 제1베이스부(210)는 가이드부재(110)의 내부에 설치되는 것으로 예시되며, 이러한 제1베이스부(210)에는 형상측정부(220)가 설치된다.
형상측정부(220)는 제1베이스부(210)에 이동 가능하게 설치된다. 이러한 형상측정부(220)는 제2베이스부(221)와 측정부(225)를 포함한다.
제2베이스부(221)는 제1베이스부(210)에 이동 가능하게 설치된다. 이러한 제2베이스부(221)는 후술할 이동부(230)에 의해 이동될 수 있다. 본 실시예에서, 제2베이스부(221)는 소재(1)의 폭 방향으로 이동되는 것으로 예시된다. 즉, 제2베이스부(221)는 이송부재(10)의 측부에서 소재(1)와 가까워지는 방향 또는 소재(1)로부터 멀어지는 방향으로 이동된다.
한편, 형상측정부(220)는 가이드부(223)를 더 포함할 수 있다. 가이드부(223)는 제1베이스부(210)와 제2베이스부(221) 사이에 설치되어 제2베이스부(221)의 이동을 안내한다. 본 실시예에서, 가이드부(223)는 엘엠 가이드(LM Guide)를 포함하는 것으로 예시된다. 엘엠 가이드의 구조 및 작용은 당업자에게 자명한 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
측정부(225)는 제2베이스부(221)에 설치되며, 소재(1)의 측면에 접촉되어 소재(1)의 폭을 측정한다. 이러한 측정부(225)는 소재(1)의 길이 방향을 따라 복수 개가 구비된다. 본 실시예에 따르면, 각각의 측정부(225)는 케이스(226)와 변위측정센서(Linear Variable Differential Transformer; 227)를 포함한다.
케이스(226)는 제2베이스부(221)에 설치되며, 변위측정센서(227)는 케이스(226)에 설치된다. 각각의 케이스(226)는 변위측정센서(227)를 외부 충격으로부터 보호하며, 소재(1)의 길이 방향을 따라 나란하게 이격 배치된다. 이러한 케이스(226)에 각각 설치되는 복수 개의 변위측정센서(227)는 횡 방향, 즉 소재(1)의 길이 방향으로 나란하게 정렬된다.
변위측정센서(227)는 선형 거리 차이를 측정하는 전기적 변환기로서, 튜브(미도시)의 주변에 복수 개, 예를 들면 3개의 솔레노이드 코일(미도시)이 위치되고 실린더 형태의 자석 코어(미도시)가 튜브 중심을 따라 이동하는 형태로 구비되어 측정 대상의 위치값을 알려주는 센서이다. 이러한 변위측정센서(227)의 구조 및 작용은 당업자에게 자명한 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에서, 변위측정센서(227)는 자석 코어로부터 소재(1) 측으로 연장되어 소재(1)와 접촉되는 로드(228)를 구비하는 것으로 예시된다. 이러한 로드(228)는 소재(1)의 열이 변위측정센서(227)에 전달되지 않도록 열전도율이 낮고 소재(1)와의 접촉에 의해 파손되지 않도록 강한 강도를 갖는 세라믹 재질로 형성됨이 바람직하다.
이동부(230)는 형상측정부(220)를 이동시킨다. 이러한 이동부(230)는 스크류부(232)와, 구동부(234) 및 동력전달부(236)를 포함한다.
스크류부(232)는 회전 가능하게 설치된다. 스크류부(232)는 소재(1)의 폭 방향으로 배치되며, 이러한 스크류부(232)의 외주면에는 나사산이 형성된다.
구동부(234)는 스크류부(232)를 회전시킨다. 본 실시예에서, 구동부(234)는 스크류부(232)의 일측에 설치되어 스크류부(232)를 정방향 또는 역방향으로 회전시키는 서보모터(Servo motor)를 포함하는 것으로 예시된다.
동력전달부(236)는 스크류부(232)의 회전에 연동되어 형상측정부(220)를 이동시킨다. 일례로서, 동력전달부(236)는 내측이 관통되게 형성되어 스크류부(232)에 축결합되며, 내측에 나사산이 형성되에 스크류부(232)의 나사산에 맞물린다. 또한, 동력전달부(236)의 외측은 제2베이스부(221)에 결합된다. 이러한 동력전달부(236)는 스크류부(232) 회전시 나사산 간의 맞물림에 의해 스크류부(232)를 따라 이동되어 제2베이스부(221)를 이동시킨다. 본 실시예에서는, 스크류부(232)의 정방향 회전시에는 동력전달부(236)가 제2베이스부(221)를 소재(1)에 가까워지는 방향으로 이동시키는 것으로, 스크류부(232)의 역방향 회전시에는 동력전달부(236)가 제2베이스부(221)를 소재(1)로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 것으로 예시된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상측정유닛의 사용례를 보여주는 도면이다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 실시예에 따른 소재 형상 측정장치(300)의 작용, 효과에 대하여 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 소재 형상 측정장치(300)는, 폭 압연기(미도시)에서 폭 압연된 후 이송부재(10)를 통해 압연롤(미도시) 측으로 이동되는 소재(1)의 형상을 측정한다.
본 실시예에 따르면, 폭 압연기에서 폭 압연된 소재(1)는 이송부재(10)의 양측부에 배치된 사이드가이드부(100) 사이로 진입된다. 소재(1)의 진입이 효과적으로 안내될 수 있도록, 사이드가이드부(100) 간의 간격은 소재(1) 진입의 안내에 적합한 간격으로 조절되며, 이러한 사이드가이드부(100) 간의 간격 조절은 가이드이동부(120)의 동작을 통한 가이드부재(110)의 위치 이동에 의해 이루어질 수 있다.
사이드가이드부(100) 사이로 진입되는 소재(1)의 형상을 측정하기 위해서는, 형상측정유닛(200)의 위치, 특히 형상측정부(220)의 위치가 소재(1)의 형상을 측정하기에 적합한 위치에 위치되는 것이 바람직하다. 이러한 형상측정부(220)의 위치 조절은 이동부(230)의 동작을 통해 이루어질 수 있다.
본 실시예에 따르면, 이동부(230)의 동작은 구동부(234)의 동작에 의해 이루어질 수 있다. 즉, 구동부(234)가 스크류부(232)를 정방향으로 회전시킬 경우 동력전달부(236) 및 이에 결합된 형상측정부(220)는 소재(1)에 가까워지는 방향으로 이동되며, 구동부(234)가 스크류부(232)를 역방향으로 회전시킬 경우 동력전달부(236) 및 이에 결합된 형상측정부(220)는 소재(1)로부터 멀어지는 방향으로 이동된다.
또한, 형상측정부(220)의 이동 거리는 구동부(234)가 스크류부(232)를 회전시키는 정도, 즉 서보모터의 회전 정도를 조절함으로써 조절할 수 있다. 이때, 형상측정부(220)의 위치는 변위측정센서(237)에 구비된 로드(238)의 이동범위와 소재(1)의 최대폭 및 최소폭의 범위를 고려하여 결정됨이 바람직하다. 즉, 형상측정부(220)의 위치는 변위측정센서(237)에 구비된 로드(238)의 이동범위가 소재(1)의 최대폭 및 최소폭을 모두 커버할 수 위치인 것이 바람직하다.
상기와 같이 사이드가이드부(100)와 형상측정부(220)의 위치가 조절된 상태에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 사이드가이드부(100) 사이로 소재(1)가 진입되면, 형상측정부(220)는 소재(1)의 형상을 측정한다.
즉, 사이드가이드부(100) 사이로 소재(1)가 진입되면, 각각의 변위측정센서(237)에 구비된 로드(238)는 소재(1)의 측부에 각각 접촉된다. 이와 같이 소재(1)의 측부에 접촉된 각각의 로드(238)는 소재(1)의 폭에 대응되는 거리만큼 각각 밀려나게 된다. 예를 들어 소재(1)의 폭이 달라지는 구간에서는 그 구간에 배치된 로드(238)들의 밀려난 거리는 서로 다르며, 소재(1)의 폭에 변화가 없는 구간에서는 그 구간에 배치된 로드(238)들은 같은 거리만큼 밀려나게 된다.
각각의 변위측정센서(237)는 소재(1)와의 접촉에 의해 로드(238)가 밀려난 거리를 감지함으로써 소재(1)의 폭을 측정한다. 그리고, 각각의 변위측정센서(237)에서 측정된 소재(1)의 폭에 대한 측정값은 제어장치(미도시)로 전송된다.
각각의 변위측정센서(237)로부터 소재(1)의 폭에 대한 측정값을 전송받은 제어장치는 전송받은 측정값을 수집하고, 수집된 측정값을 분석하여 소재(1)의 길이 방향으로 선형적으로 연결함으로써, 소재(1)의 형상을 측정한 측정값을 도출할 수 있다. 이와 같은 제어장치의 측정값 수집과, 분석 및 소재(1)의 형상을 측정한 측정값 도출 과정은 당업자에게 자명한 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기와 같이 소재(1)의 형상을 측정한 측정값은, 폭 압연기에서 폭 압연된 슬라브 등과 같은 소재(1)의 전체적인 형상과, 소재(1)에 발생된 캠버의 위치 및 크기를 도출하기 위한 데이터로서 이용될 수 있다.
즉, 작업자는 소재(1)의 형상을 측정한 측정값을 이용하여 소재(1)의 전체적인 형상과, 소재(1)에 발생된 캠버의 위치 및 크기에 대한 데이터를 실시간으로 모니터링하고, 이를 참고하여 소재(1)의 형상을 불균일하게 만들거나 소재(1)에 캠버를 발생시키는 요인을 제거할 수 있다. 예를 들어 작업자는 소재(1)에 발생된 캠버의 위치 및 크기에 대한 데이터를 실시간으로 모니터링하고, 이를 참고하여 폭 압연기에서의 캠버 유발 인자인 압하 및 이송방향의 비동기화, 베어링 손상 등을 파악하여, 소재(1)에 발생된 캠버로 인해 문제가 발생되기 전에 캠버 유발 인자를 제거할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 실시예의 소재 형상 측정장치(300)는, 소재(1)의 형상을 측정하여 작업자가 소재(1)에 발생된 캠버의 위치 및 크기에 대한 데이터를 실시간으로 모니터링할 수 있는 데이터로서 제공함으로써, 소재(1)의 형상을 불균일하게 만들거나 소재(1)에 캠버를 발생시키는 요인을 미리 제거하여 제품의 품질과 제품생산의 실수율 및 생산성을 향상시키는데 기여한다.
또한, 본 실시예의 소재 형상 측정장치(300)는 사이드가이드부(100)에 형상측정유닛(200)이 함께 설치되는 구조를 취함으로써, 설치공간을 적게 차지하여 설치에 제약이 적은 이점이 있다.
또한, 본 실시예의 소재 형상 측정장치(300)는 소재(1)의 측면에 직접 접촉되어 소재(1)의 형상을 측정함으로써, 소재(1) 상에 증기나 물이 존재하는 열악한 환경 하에서도 소재(1) 형상 측정의 정확성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에서는, 소재 형상 측정장치(300)가 폭 압연기와 압연롤 사이에 배치되는 것으로 예시되나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 소재 형상 측정장치(300)는 소재(1)를 가열하는 가열로(미도시)와 폭 압연기의 사이에 배치될 수도 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
소재 형상 측정장치(300)가 가열로(미도시)와 폭 압연기의 사이에 배치되는 경우, 소재 형상 측정장치(300)에 의해 제공되는 소재(1)에 발생된 캠버의 위치 및 크기에 대한 데이터는, 가열로의 소재(1) 장입시간, 소재(1)의 종류, 승온패턴, 가열로의 운전상태 등에 따른 소재(1)에서의 캠버 발생을 파악할 수 있는 데이터로서 이용될 수 있으며, 작업자는 이를 이용하여 가열로의 효율을 개선하기 위한 기반을 마련할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 사이드가이드부 110 : 가이드부재
120 : 가이드이동부 200 : 형상측정유닛
210 : 제1베이스부 220 : 형상측정부
221 : 제2베이스부 223 : 가이드부
225 : 측정부 226 : 케이스
227 : 변위측정센서 230 : 이동부
232 : 스크류부 234 : 구동부
236 : 동력전달부 300 : 소재 형상 측정장치

Claims (7)

  1. 소재를 이동시키는 이송부재의 측부에 배치되는 사이드가이드부; 및
    상기 사이드가이드부에 구비되며, 상기 소재의 측면에 접촉되어 소재의 형상을 측정하는 형상측정유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 형상측정유닛은,
    상기 사이드가이드부에 설치되는 제1베이스부;
    상기 제1베이스부에 이동 가능하게 설치되는 형상측정부; 및
    상기 형상측정부를 이동시키는 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이동부는,
    회전 가능하게 설치되는 스크류부;
    상기 스크류부를 회전시키는 구동부; 및
    상기 스크류부의 회전에 연동되어 상기 형상측정부를 이동시키는 동력전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 형상측정부는,
    상기 제1베이스부에 이동 가능하게 설치되는 제2베이스부; 및
    상기 제2베이스부에 설치되며, 상기 소재의 측면에 접촉되어 상기 소재의 폭을 측정하는 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 소재의 길이 방향을 따라 복수 개가 구비되는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 측정부는 변위측정센서(Linear Variable Differential Transformer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 형상측정부는 상기 제1베이스부와 상기 제2베이스부 사이에 설치되어 상기 제2베이스부의 이동을 안내하는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
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