KR20130134374A - 소재 형상 측정장치 - Google Patents

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KR20130134374A
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Abstract

본 발명은 소재 형상 측정장치에 관한 것으로, 이송 중인 소재측으로 단부가 이동되며, 상호 이격된 3개 이상의 지점에서 소재의 측면에 접촉되는 다점접촉부와, 다점접촉부를 소재측으로 이동시키고 소재의 측면에 접촉시키는 작용압력을 형성하는 실린더부와, 다점접촉부의 단부가 소재의 폭방향으로 이동된 직선 변위를 감지하여 소재의 측면 형상을 검출하는 형상측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

소재 형상 측정장치{APPARATUS FOR MEASURING SHAPE OF MATERIAL}
본 발명은 소재 형상 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이송 중인 소재의 측면 형상을 측정하는 소재 형상 측정장치에 관한 것이다.
일반적인 철강제조는 용선을 생산하는 제선공정, 용선에서 불순물을 제거하는 제강공정, 액체상태의 철을 고체로 변형시키는 연주공정, 철을 강판이나 선재로 만드는 압연공정으로 이루어진다.
압연공정은 슬라브를 가열로에 장입하여 압연에 적합한 온도(1100 ~ 1300 ℃)로 재가열하여 추출한 후, 조압연기를 통해 폭압연 및 두께압연을 실시하고 사상압연기에서 수요자가 원하는 두께를 갖는 제품으로 최종 압연하는 일련의 공정으로 이루어진다.
관련 선행기술은 대한민국 등록특허공보 제523099호(2005.10.13. 등록, 발명의 명칭 : 선재압연소재의 단면형상 측정방법)에 개시되어 있다.
본 발명은 소재의 캠버량을 측정하여 실시간으로 모니터링함으로써, 소재의 형상을 불균일하게 만들거나 소재에 캠버를 발생시키는 요인을 신속하게 확인하여 대응할 수 있도록 하는 소재 형상 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일측면에 따른 소재 형상 측정장치는, 이송 중인 소재측으로 단부가 이동되며, 상호 이격된 3개 이상의 지점에서 상기 소재의 측면에 접촉되는 다점접촉부; 상기 다점접촉부를 상기 소재측으로 이동시키고 상기 소재의 측면에 접촉시키는 작용압력을 형성하는 실린더부; 및 상기 다점접촉부의 단부가 상기 소재의 폭방향으로 이동된 직선 변위를 감지하여 상기 소재의 측면 형상을 검출하는 형상측정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 다점접촉부는, 상기 실린더부의 단부에 중간부가 회동가능하게 축결합되는 회동바; 및 상기 회동바의 양단부에 설치되며, 상기 소재의 측면에 접촉되고, 상기 소재의 진행에 연동하여 회전되는 접촉롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 실린더부는, 상기 소재의 이송방향을 따라 배열되는 실린더; 단부에 상기 다점접촉부가 결합되며, 상기 실린더 내부의 유압에 의해 상기 실린더 외측으로 이동되며 상기 다점접촉부를 상기 소재에 접촉시키는 로드; 및 상기 실린더 내부의 유압을 감지하여, 상기 다점접촉부가 상기 소재에 접촉되었는지 여부를 감지하는 압력센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 형상측정부는, 상기 실린더 내부에 설치되며, 상기 로드의 변위를 측정하는 변위센서; 및 상기 변위센서에서 감지된 상기 로드의 변위 차를 계산하여 상기 소재 측면의 캠버량을 산출하는 연산부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 실린더부는, 상기 소재의 이송방향을 따라 순차적으로 배치되는 제1실린더부, 제2실린더부, 제3실린더부를 포함하며, 상기 연산부는, 상기 제1실린더부에 설치된 상기 변위센서에서 검출되는 상기 로드의 변위와 상기 제3실린더부에 설치된 상기 변위센서에서 검출되는 상기 로드의 변위를 평균한 값과, 상기 제2실린더부에 설치된 상기 변위센서에서 검출되는 상기 로드의 변위의 차를 상기 소재의 캠버량으로 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 다점접촉부는, 상기 소재의 양측에 대향되게 설치되며, 상기 소재의 양측에 동일한 접촉압력으로 접촉되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 연산부는, 상기 소재의 일측에 설치된 상기 다점접촉부에서 산출된 상기 소재의 캠버량과, 상기 소재의 타측에 설치된 상기 다점접촉부에서 산출된 캠버량을 평균한 값을 상기 소재의 캠버량으로 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 복수개의 지점에서 소재의 측면에 접촉되는 다점접촉부 각각의 변위차로부터 소재의 캠버량, 즉 소재의 측면 형상을 실시간으로 산출하여 모니터링할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 작업자가 소재의 캠버 발생 여부와 캠버량을 실시간으로 확인하며 신속하게 대응할 수 있어 캠버 발생 요인의 신속한 제거, 대처에 따른 공정의 효율성, 제품의 신뢰성, 설비 운용 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 소재의 측면에 직접 접촉되어 소재의 형상을 측정함으로써 소재 주변의 증기나 물로 인한 광학적, 열적 영향으로 측정 신뢰성이 저하되는 것을 방지할 수 있어 소재 형상 측정의 정확성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 이송테이블의 롤러부재 사이에 간단하게 위치시킬 수 있어 기존의 설비에 용이하게 접목할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소재 형상 측정장치의 설치상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소재 형상 측정장치를 사용하는 일례를 설명하고자 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소재 형상 측정장치를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소재 형상 측정장치를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소재 형상 측정장치를 이용하여 소재의 캠버량을 산출하는 방법을 설명하고자 도시한 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 소재 형상 측정장치의 일실시예를 설명한다.
이 과정에서 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 일실시예에 따른 소재 형상 측정장치의 설치상태를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소재 형상 측정장치를 사용하는 일례를 설명하고자 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소재 형상 측정장치를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소재 형상 측정장치를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소재 형상 측정장치를 이용하여 소재의 캠버량을 산출하는 방법을 설명하고자 도시한 개념도이다.
도 1, 2을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 소재 형상 측정장치(300)는 다점접촉부(310), 실린더부(320), 형상측정부(330)를 포함하여, 이송 중인 소재(10)의 캠버(Camber)량을 측정한다.
캠버는 연신율 차이에 의해 압연소재의 판폭이 휘어지는 현상을 일컬으며, 캠버량은 압엽소재가 폭방향으로 휘어진 정도를 일컫는다.
소재(10)는, 복수개의 롤러부재가 소재(10)의 이송방향을 따라 배열된 구조를 가지는 이송테이블(20) 상면에 안착된 상태로 롤러부재의 회전에 의해 일측(도 2에서 우측)으로 이송된다.
다점접촉부(310)는 이송 중인 소재(10)측으로 단부가 이동되며, 상호 이격된 3개 이상의 지점에서 소재(10)의 측면에 접촉된다.
도 3, 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 다점접촉부(310)는 회동바(311)와 접촉롤러(312)를 포함한다.
회동바(311)는 실린더부(320)의 로드(322)의 단부에 중간부가 회동가능하게 축결합된다.
접촉롤러(312)는 롤러 형상을 가지며, 회동바(311)의 양단부에 각각 설치되는 한 쌍이 구비된다.
접촉롤러(312)는 이송 중인 소재(10)의 측면에 외주부가 마찰 접촉된 상태에서 소재(10)의 진행에 연동하여 회전(구름 운동)된다.
회동바(311)가 직선형으로 형성되면, 회동바(311)는 로드(322)에 양단부가 각각 접할때까지 180°의 회전변위를 가지게 된다.
회동바(311) 중 소재(10)의 이송방향을 향하는 일측부(도 2에서 우측부)상에는 탄성스프링(313)을 설치하면 회동바(311)가 소재(10)의 이송방향과 반대되는 방향(도 2에서 좌측)을 향하도록 회전 범위를 보다 축소시킬 수 있다.
탄성스프링(313)의 일단부는 회동바(311)에 연결되며, 탄성스프링(313)의 타단부는 로드(322)에 연결된다.
탄성스프링(313)을 구비함으로써, 회동바(311)의 방향을 다점접촉부(310)측으로 진입되는 소재(10)를 향하도록 유지할 수 있어 소재(10)가 다점접촉부(310)측으로 진입하다가 회동바(311)의 단부에 걸리는 것을 방지할 수 있다.
소재(10)와의 접촉 시, 한 쌍의 접촉롤러(312) 중 일측이 먼저 소재(10)의 측면에 접촉되고 소재(10)에 밀려 이동되면서, 회동바(311)가 소재(10)의 측면과 나란하게 회동되며, 나머지 접촉롤러(312)가 소재(10)에 접촉된다.
복수개의 접촉롤러(312)가 상기와 같이 순차적으로 소재(10)의 측면에 접촉됨에 따라, 소재(10)와의 충돌에 의해 접촉롤러(312)에 작용하는 충격력을 감쇄, 분산시킬 수 있다.
실린더부(320)는 소재(10)의 측면으로부터 이격되게 설치되며, 소재(10)측으로 길이가 신장되면서 다점접촉부(310)를 소재(10)측으로 이동시킨다.
실린더부(320)는 다점접촉부(310)를 소재(10)의 측면에 설정압력으로 접촉, 가압시키는 작용압력을 형성한다.
본 발명의 일실시예에서 실린더부(320)는, 소재(10)의 이송방향(도 2에서 우측)을 따라 순차적으로 배치되는 제1실린더부(320-1), 제2실린더부(320-2), 제3실린더부(320-3)를 포함한다.
제1, 2, 3실린더부(320-1, 320-2, 320-3)는 소재(10)의 이송방향과 나란하게 배치되며, 제1, 2, 3실린더부(320-1, 320-2, 320-3)는 각각 소재(10)의 A지점, B지점, C지점에 대응되게 위치된다.
제1, 2, 3실린더부(320-1, 320-2, 320-3) 각각에 연결되는 다점접촉부(310)는 제1, 2, 3실린더부(320-1, 320-2, 320-3)의 신장 구동 시 소재(10)의 A지점, B지점, C지점에 접하게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 실린더부(320)는 실린더(321), 로드(322), 압력센서(323)를 포함한다.
실린더(321)는 소재(10)의 이송방향을 따라 배열된다.
로드(322)는 실린더(321) 내부의 유압에 의해 실린더(321) 내외측으로 이동된다.
로드(322)의 단부에는 다점접촉부(310)가 결합되며, 로드(322)가 실린더(321) 외측으로 이동되면서 다점접촉부(310)를 소재(10)에 접촉시키게 된다.
실린더부(320)측으로의 소재(10)의 진입 여부를 감지하는 소재감지센서(340)를 설치하면, 다점접촉부(310)측으로의 소재(10) 진입을 감지하여 상기와 같이 실린더부(320)를 구동시킬 수 있다.
압력센서(323)는 실린더(321) 내부의 유압을 감지하여, 다점접촉부(310)가 소재(10)에 접촉되었는지 여부를 감지한다.
압력센서(323)에서 감지된 압력을 설정압력과 비교하면서 다점접촉부(310)의 소재(10) 접촉 여부를 확인할 수 있다.
설정압력은 다점접촉부(310)가 소재(10)에 가압 접촉된 상태에서 실린더(321) 내부에 형성될 수 있는 압력 범위에서 지정한다.
압력센서(323)에서 감지된 압력이 설정압력 이상이 되면, 다점접촉부(310)가 소재(10)에 접촉되었다고 판단하고, 실린더(321) 내부로의 고압 유체 공급을 중지하여 소재(10)측으로의 로드(322) 이동을 정지시킬 수 있다.
형상측정부(330)는 다점접촉부(310)의 단부가 소재(10)의 폭방향, 즉 소재(10)의 이송 방향과 직각을 이루는 방향(도 2에서 상하방향)으로 이동된 직선 변위를 감지하여 소재(10)의 측면 형상을 검출한다.
본 발명의 일실시예에 따른 형상측정부(330)는, 변위센서(331)와 연산부(333)를 포함한다.
변위센서(331)는 실린더(321) 내부에 설치되며, 로드(322)의 변위(이동량)를 측정한다.
연산부(333)는 복수개의 실린더(321) 각각에 설치된 변위센서(331)에서 감지한 로드(322)의 변위 차를 비교, 연산하여 소재(10) 측면의 캠버량을 산출한다.
다음으로, 도 2, 5를 참조하여, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 소재 형상 측정장치(300)를 이용하여 소재(10)의 캠버량을 측정하는 방법에 대해 설명한다.
소재감지센서(340)에 소재(10)의 진입이 감지되면, 제1, 2, 3실린더부(320-1, 320-2, 320-3)가 동시에 작동되면서 제1, 2, 3실린더부(320-1, 320-2, 320-3) 각각에 설치된 로드(322)의 단부가 소재(10)측으로 이동된다.
이때, 제1, 2, 3실린더부(320-1, 320-2, 320-3)의 로드(322)의 단부에 결합된 다점접촉부(310)는 y0상에서 A(x1, y1), B(x2, y2), C(x3, y3)까지 각각 이동되어 소재(10)의 측면에 접촉된다.
다점접촉부(310)와 로드(322)의 변위는 서로 동일하므로, 로드(322)의 변위로부터 소재(10)의 캠버량을 산출할 수 있다.
연산부(333)는 제1실린더부(320)의 로드(322)의 변위(Δy1)와 제3실린더부(320)의 로드(322)의 변위(Δy2)를 평균한 값((Δy1+Δy2)/2)과, 제2실린더부(320)의 로드(322)의 변위(Δy3)의 차({(Δy1+Δy2)/2}-Δy3)를 소재(10)의 캠버량(L)으로 산출한다.
도 1, 2에 도시된 본 발명의 일실시예에서 제1, 2, 3실린더부(320-1, 320-2, 320-3)는 동일한 이격간격을 두고 배치되며, A(x1, y1), B(x2, y2), C(x3, y3)지점이 소재(10)의 길이방향을 따라 각각 후단부, 중간부, 선단부에 위치된다.
이때 산출된 소재(10)의 캠버량(L)은 소재(10)의 선, 후단부에 대한 중간부의 캠버량(L)이 된다.
소재(10)의 길이방향을 따라 제1, 2, 3실린더부(320-1, 320-2, 320-3)의 위치를 이동시키면 제1, 2, 3실린더부(320-1, 320-2, 320-3)의 설치영역에 걸쳐 소재(10)의 캠버량을 부분적으로 산출할 수도 있다.
이때, 본 발명은 소재(10)의 이송방향을 따라 연장되게 설치되며 실린더부(320)의 이동을 가이드하는 가이드레일과, 실린더부(320)를 가이드레일을 따라 설정 위치로 이동시키는 실린더이동장치를 포함할 수 있다.
실린더이동장치는 가이드레일에 설치되는 랙기어, 실린더부(320)에 설치되고 랙기어에 치합된 상태로 모터에 연동하여 회전되며 실린더부(320)를 이동시키는 피니언기어를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 다점접촉부(310)는, 소재(10)의 양측에 대향되게 설치되며, 소재(10)의 양측에 동일한 접촉압력으로 접촉된다.
소재(10)의 일측에 위치되는 다점접촉부(310)는 A(x1, y1), B(x2, y2), C(x3, y3)에 접촉되고, 소재(10)의 타측에 위치되는 다점접촉부(310)는 A'(x4, y4), B'(x5, y5), C'(x6, y6)에 접촉된다.
상기와 같이 다점접촉부(310)를 소재(10)의 일측과 타측에 상호 대향되게 설치한 경우, 상기와 같은 연산에 의해 소재(10)의 양측면의 캠버량(L, L')을 각각 산출할 수 있다.
소재(10) 양측면의 캠버량(L, L')을 하나의 출력값(캠버량)으로 산출하고자 하는 경우, 소재(10)의 일측면의 캠버량(L)과, 소재(10)의 타측면의 캠버량(L')을 평균한 값((L+L')/2)을 소재(10)의 캠버량(Lave)으로 산출할 수 있다.
캠버량(Lave)는 소재(10)의 폭방향 중간부의 휨량으로도 적용할 수 있다.
예를 들어, 소재(10) 일측면의 캠버량(L)이 5 , 소재(10) 타측면의 캠버량(L')이 3으로 산출되면, 소재(10)의 폭방향 중간부의 캠버량(Lave)을 4로 산출할 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 소재 형상 측정장치(300)는, 복수개의 지점에서 소재(10)의 측면에 접촉되는 다점접촉부(310) 각각의 변위차로부터 소재의 캠버량, 즉 소재의 측면 형상을 실시간으로 산출하여 모니터링할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 작업자가 소재(10)의 캠버 발생 여부와 캠버량을 실시간으로 확인하며 신속하게 대응할 수 있어 캠버 발생 요인의 신속한 제거, 대처에 따른 공정의 효율성, 제품의 신뢰성, 설비 운용 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 소재(10)의 측면에 직접 접촉되어 소재의 형상을 측정함으로써 소재 주변의 증기나 물로 인한 광학적, 열적 영향으로 측정 신뢰성이 저하되는 것을 방지할 수 있어 소재(10) 형상 측정의 정확성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 이송테이블(20)의 롤러부재 사이에 간단하게 위치시킬 수 있어 기존의 설비에 용이하게 접목할 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 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 소재 20 : 이송테이블
300 : 소재 형상 측정장치 310 : 다점접촉부
311 : 회동바 312 : 접촉롤러
313 : 탄성스프링 320 : 실린더부
320-1 : 제1실린더부 320-2 : 제2실린더부
320-3 : 제3실린더부 321 : 실린더
322 : 로드 323 : 압력센서
330 : 형상측정부 331 : 변위센서
333 : 연산부 340 : 소재감지센서

Claims (7)

  1. 이송 중인 소재측으로 단부가 이동되며, 상호 이격된 3개 이상의 지점에서 상기 소재의 측면에 접촉되는 다점접촉부;
    상기 다점접촉부를 상기 소재측으로 이동시키고 상기 소재의 측면에 접촉시키는 작용압력을 형성하는 실린더부; 및
    상기 다점접촉부의 단부가 상기 소재의 폭방향으로 이동된 직선 변위를 감지하여 상기 소재의 측면 형상을 검출하는 형상측정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다점접촉부는,
    상기 실린더부의 단부에 중간부가 회동가능하게 축결합되는 회동바; 및
    상기 회동바의 양단부에 설치되며, 상기 소재의 측면에 접촉되고, 상기 소재의 진행에 연동하여 회전되는 접촉롤러;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실린더부는,
    상기 소재의 이송방향을 따라 배열되는 실린더;
    단부에 상기 다점접촉부가 결합되며, 상기 실린더 내부의 유압에 의해 상기 실린더 외측으로 이동되며 상기 다점접촉부를 상기 소재에 접촉시키는 로드; 및
    상기 실린더 내부의 유압을 감지하여, 상기 다점접촉부가 상기 소재에 접촉되었는지 여부를 감지하는 압력센서;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 형상측정부는,
    상기 실린더 내부에 설치되며, 상기 로드의 변위를 측정하는 변위센서; 및
    상기 변위센서에서 감지된 상기 로드의 변위 차를 계산하여 상기 소재 측면의 캠버량을 산출하는 연산부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 실린더부는,
    상기 소재의 이송방향을 따라 순차적으로 배치되는 제1실린더부, 제2실린더부, 제3실린더부를 포함하며,
    상기 연산부는,
    상기 제1실린더부에 설치된 상기 변위센서에서 검출되는 상기 로드의 변위와 상기 제3실린더부에 설치된 상기 변위센서에서 검출되는 상기 로드의 변위를 평균한 값과, 상기 제2실린더부에 설치된 상기 변위센서에서 검출되는 상기 로드의 변위의 차를 상기 소재의 캠버량으로 산출하는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 다점접촉부는,
    상기 소재의 양측에 대향되게 설치되며, 상기 소재의 양측에 동일한 접촉압력으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 소재의 일측에 설치된 상기 다점접촉부에서 산출된 상기 소재의 캠버량과, 상기 소재의 타측에 설치된 상기 다점접촉부에서 산출된 캠버량을 평균한 값을 상기 소재의 캠버량으로 산출하는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
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