KR20140070831A - 텐션릴 진단장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 텐션릴 진단장치에 관한 것으로, 소재를 권취하는 텐션릴과, 텐션릴에 회전 동력을 전달하는 동력전달장치와, 텐션릴을 회전가능하게 지지하는 지지대와, 동력전달장치와 지지대 중 적어도 일측에 설치되고, 텐션릴에 작용하는 하중을 감지하는 센서장치와, 센서장치에서 감지된 하중을 기준값과 비교하여 텐션릴의 설치 이상 여부를 판단하는 진단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

텐션릴 진단장치{DIAGNOSIS APPARATUS FOR TENSION REEL}
본 발명은 텐션릴 진단장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소재에 장력을 부여하면서 권취하는 텐션릴의 설치 상태를 진단할 수 있는 텐션릴 진단장치에 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 제0320295호(2001.12.27. 등록, 발명의 명칭 : 압연강판 권취용 텐션릴)에 개시되어 있다.
본 발명은 텐션릴의 설치 상태를 실시간으로 진단하여 작업자가 신속하게 조치할 수 있도록 함으로써 텐션릴의 기울어짐이나 흔들림으로 인한 소재의 권취불량을 해결할 수 있는 텐션릴 진단장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일측면에 따른 텐션릴 진단장치는, 소재를 권취하는 텐션릴; 상기 텐션릴에 회전 동력을 전달하는 동력전달장치; 상기 텐션릴을 회전가능하게 지지하는 지지대; 상기 동력전달장치와 상기 지지대 중 적어도 일측에 설치되고, 상기 텐션릴에 작용하는 하중을 감지하는 센서장치; 및 상기 센서장치에서 감지된 하중을 기준값과 비교하여 상기 텐션릴의 설치 이상 여부를 판단하는 진단부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 동력전달장치는, 상기 텐션릴의 일단부를 회전가능하게 지지하는 제1베어링;을 포함하고, 상기 지지대는, 상기 텐션릴의 타단부를 회전가능하게 지지하는 제2베어링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 지지대는, 상기 제2베어링의 하부와 구름접촉되는 하부롤러; 상기 제2베어링의 측면부와 구름접촉되는 측면롤러; 및 상기 하부롤러와 상기 측면롤러를 회전가능하게 지지하는 지지장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 지지장치는, 수평방향과 수직방향으로 이동가능하게 설치되는 베이스부; 상기 하부롤러와 연결되며, 상기 센서장치를 사이에 두고 상기 베이스부에 설치되는 하부롤러지지부; 및 상기 베이스부에 설치되고, 상기 하부롤러지지부를 상기 텐션릴측으로 상향 가압하는 수직가압부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 지지장치는, 수평방향과 수직방향으로 이동가능하게 설치되는 베이스부; 상기 측면롤러와 연결되며, 상기 센서장치를 사이에 두고 상기 베이스부에 설치되는 측면롤러지지부; 및 상기 베이스부에 설치되고, 상기 측면롤러지지부를 상기 텐션릴측으로 가압하는 수평가압부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 센서장치는, 상기 제1베어링 또는 상기 제2베어링에 작용하는 수직하중을 감지하는 제1센서; 및 상기 제1베어링 또는 상기 제2베어링에 작용하는 수평하중을 감지하는 제2센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 진단부는, 상기 텐션릴의 공회전 시, 상기 센서장치에서 감지된 수직하중 또는 수평하중의 변화량이 설정변화량을 초과하면 이상 상태로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 진단부는, 수직하중의 변화량이 상기 소재의 권취량에 비례하지 않거나, 수평하중의 변화량이 상기 소재에 걸리는 장력에 비례하지 않으면 이상 상태로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 센서장치를 이용해 텐션릴에 작용하는 하중을 실시간으로 감지하고, 진단부를 이용해 텐션릴의 정상 설치 상태를 의미하는 기준값과 비교하면서 텐션릴의 설치 이상 여부를 정확하게 판단할 수 있다.
작업자는 센서장치와 진단부를 이용해 텐션릴의 설치 상태, 작동 상태를 실시간으로 확인하면서 텐션릴을 가동시킬 수 있으며, 진단부에 의해 텐션릴의 이상이 진단되면, 즉시 텐션릴의 가동을 중지하고 신속하게 조치할 수 있다.
본 발명은 상기와 같이 텐션릴의 설치 상태를 실시간으로 진단하여 작업자가 신속하게 조치할 수 있도록 함으로써, 텐션릴의 기울어짐이나 흔들림으로 인한 소재의 권취불량을 해결하고, 권취불량에 의한 소재의 품질 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 텐션릴 진단장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 텐션릴 진단장치를 도시한 배면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 텐션릴 진단장치를 도시한 측면도이다.
도 4는 도 2의 A-A선상에서 본 발명의 일실시예에 따른 텐션릴 진단장치의 제1베어링과 센서장치를 도시한 개념도이다.
도 5는 도 2의 B-B선상에서 본 발명의 일실시예에 따른 텐션릴 진단장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 텐션릴 진단장치의 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 1, 도 2, 도 3은 각각 본 발명의 일실시예에 따른 텐션릴 진단장치를 도시한 사시도, 배면도, 측면도이다.
도 4는 도 2의 A-A선상에서 본 발명의 일실시예에 따른 텐션릴 진단장치의 제1베어링과 센서장치를 도시한 개념도이고, 도 5는 도 2의 B-B선상에서 본 발명의 일실시예에 따른 텐션릴 진단장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 텐션릴 진단장치(200)는 텐션릴(210), 동력전달장치(220), 지지대(230), 센서장치(240), 진단부(250)를 포함한다.
텐션릴(210)은 소재(10)에 장력을 부여하면서 둘레에 권취한다.
소재(10)의 일단부는 압연기, 압연교정기에 구비되는 압연롤, 워크롤 등에 구속된 상태로 텐션릴(210)측으로 이송되고, 소재(10)의 타단부는 텐션릴(210)의 회전 구동에 의해 텐션릴(210)측으로 당겨지면서 텐션릴(210)의 둘레에 권취된다.
동력전달장치(220)는 텐션릴(210)의 일단부와 연결되고, 텐션릴(210)에 회전 동력을 전달한다.
동력전달장치(220)는 회전 구동되는 모터(221)와, 모터(221)의 회전축의 토크를 증가시켜 텐션릴(210)로 전달하는 감속기(222)와, 감속기(222)와 연결되는 텐션릴(210)의 일단부를 회전가능하게 지지하는 제1베어링(223)을 포함한다.
지지대(230)는 동력전달장치(220)와 반대측에서 텐션릴(210)의 타단부를 회전가능하게 지지한다.
지지대(230)는 텐션릴(210)의 타단부를 회전가능하게 지지하는 제2베어링(231)과, 제2베어링(231)을 지지하는 하부롤러(232), 측면롤러(233)와, 하부롤러(232)와 측면롤러(233)를 회전 가능하게 지지하는 지지장치(234)를 포함한다.
센서장치(240)는 동력전달장치(220)와 지지대(230) 중 적어도 일측에 설치되고, 텐션릴(210)에 작용하는 하중을 감지한다.
본 발명의 일실시예에서 센서장치(240)는 텐션릴(210)의 양단부를 지지하는 제1베어링(223)과 제2베어링(231)에 접하도록 설치되어 텐션릴(210)에 작용하는 하중을 감지한다.
도 4, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 센서장치(240)는 제1센서(241)와 제2센서(242)를 포함한다.
도 4는 제1베어링(223)에 작용하는 하중을 감지하기 위해 설치된 센서장치(240)를 도시한 것이고, 도 5는 제2베어링(231)에 작용하는 하중을 감지하기 위해 설치된 센서장치(240)를 도시한 것이다.
제1센서(241)는 제1베어링(223)과 제2베어링(231)의 하부에 접하도록 설치되어, 제1베어링(223)과 제2베어링(231)에 작용하는 수직하중을 감지한다.
제2센서(242)는 제1베어링(223)과 제2베어링(231)의 측면부에 접하도록 설치되어, 제1베어링(223)과 제2베어링(231)에 작용하는 수직하중을 감지한다.
제1센서(241)와 제2센서(242)로는 로드셀과 같은 하중 감지센서를 적용할 수 있다.
진단부(250)는 센서장치(240)에서 감지된 하중을 기준값과 비교하여 텐션릴(210)의 설치 이상 여부를 판단한다.
텐션릴(210)이 상하 또는 측방향으로 기울어지지 않고 소재(10)의 폭방향(도 2에서 좌우방향)과 나란하게 정상적으로 설치된 상태에서, 텐션릴(210)을 공회전시키면, 제1베어링(223)이나 제2베어링(231)에 작용하는 하중이 일정하게 유지된다.
제1베어링(223)이나 제2베어링(231)의 구름볼 등이 마모되면, 텐션릴(210)의 공회전 시, 텐션릴(210)이 흔들리면서 제1베어링(223)이나 제2베어링(231)에 작용하는 하중이 일정하게 유지되지 않고 변화하게 된다.
텐션릴(210)이 정상적으로 설치된 상태에서 센서장치(240)에 감지될 수 있는 하중 변화량을 기준값(예를 들어, 0)으로 하면, 센서장치(240)에서 실시간으로 감지된 하중 변화량(설정변화량)을 기준값과 비교하여 텐션릴(210)의 이상 여부를 판단할 수 있다.
즉, 진단부(250)는 텐션릴(210)의 공회전 시, 센서장치(240)에서 감지된 수직하중 또는 수평하중의 변화량이 설정변화량을 초과하면, 텐션릴(210)의 설치가 비정상적으로 이루어졌다고 판단하고 텐션릴(210)의 설치 이상으로 진단한다.
텐션릴(210)이 흔들리거나 기울어진 상태로 회전하게 되면, 소재(10)의 권취가 일측으로 편중되게 이루어지게 되어 제1베어링(223)과 제2베어링(231)에 걸리는 하중의 차이가 점차 증가하게 된다.
또한, 진단부(250)는 제1베어링(223)과 제2베어링(231) 각각에 작용하는 하중을 측정하는 센서장치(240)에서 측정된 값을 비교하여, 하중의 차이가 기준값을 초과하면 텐션릴(210)의 설치 이상으로 진단한다.
제1베어링(223)과 제2베어링(231) 중 일측에만 센서장치(240)를 설치한 경우에도, 제1베어링(223)과 제2베어링(231) 중 일측에 작용하는 수직하중의 변화량이 소재(10)의 권취량에 비례하여 증감되지 않으면, 텐션릴(210)의 설치 이상으로 진단할 수 있다.
또한, 진단부(250)는, 제1베어링(223)과 제2베어링(231) 중 일측에 작용하는 수평하중의 변화량이 소재(10)에 걸리는 장력에 비례하여 증감되지 않으면, 텐션릴(210)의 설치 이상으로 진단할 수 있다.
상기와 같이 진단부(250)는 제1베어링(223)과 제2베어링(231) 중 적어도 일측에 설치된 센서장치(240)에서 감지된 하중을 입력받아, 기설정된 기준값과 비교하면서 텐션릴(210)의 설치 이상, 작동 이상 여부를 진단할 수 있다.
또한, 진단부(250)는 상기와 같이 센서장치(240)에서 측정된 하중을 토대로 텐션릴(210)의 설치 이상, 작동 이상이라고 판단되면 외부에 이를 표시(예를 들어, 화면 표시, 램프 점등, 경고음 발생 등)한다.
이에 따라, 작업자는 텐션릴(210)의 설치 상태, 작동 상태를 실시간으로 확인하면서 텐션릴(210)을 가동시킬 수 있으며, 진단부(250)에 의해 텐션릴(210)의 이상이 진단되면, 즉시 텐션릴(210)의 가동을 중지하고 신속하게 조치할 수 있다.
도 1, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 지지대(230)는 제2베어링(231), 하부롤러(232), 측면롤러(233), 지지장치(234)를 포함한다.
하부롤러(232)는 제2베어링(231)의 하부와 구름접촉된다.
하부롤러(232)는 원주형상으로 형성되고, 제2베어링(231)의 하단과 점점촉된 상태로 제2베어링(231)에 작용하는 수직하중만을 지지한다.
측면롤러(233)는 제2베어링(231)의 측면부와 구름접촉된다.
측면롤러(233)의 외주부는 제2베어링(231)의 원형 곡면에 대응되는 오목한 형상을 가지고, 제2베어링(231)의 측면부와 안정되게 선접촉된 상태로 제2베어링(231)에 작용하는 수평하중을 지지한다.
지지장치(234)는 하부롤러(232)와 측면롤러(233)를 회전가능하게 지지한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 지지장치(234)는 베이스부(235), 하부롤러지지부(236), 수직가압부(237), 측면롤러지지부(238), 수평가압부(239)를 포함한다.
베이스부(235)는 동력전달장치(220)에 구비되는 제1베어링(223)의 위치에 맞추어 제2베어링(231)을 이동시킬 수 있도록 수평방향과 수직방향으로 이동가능하게 설치된다.
베이스부(235)를 수평방향과 수직방향으로 이동시키면서 제1베어링(223)과 제2베어링(231)을 동축상에 위치시킬 수 있다.
베이스부(235)를 수평방향과 수직방향으로 이동시키는 이동장치로는 직선 운동을 구현하는 볼스크류, 실린더, 모터와 체인 등을 적용할 수 있다.
하부롤러지지부(236)는 하부롤러(232)를 회전가능하게 지지하고, 제1센서(241)를 사이에 두고 베이스부(235)에 상향 돌출되게 설치된다.
베이스부(235)와 하부롤러지지부(236)간의 접촉부에는 제1센서(241)가 설치되고, 하부롤러지지부(236) 중 제1센서(241)와 접하는 하부에는 제1센서(241)의 단부가 삽입되는 홈부가 형성된다.
제1센서(241)는 하부롤러지지부(236)에 형성된 홈부에 끼워져 구속된 상태로 하부롤러지지부(236)와 접하게 되고, 제2베어링(223)에 수직하중 작용 시 하부롤러지지부(236)가 하향 이동되면서 제1센서(241)를 가압하게 된다.
수직가압부(237)는 베이스부(235)에 설치되고, 하부롤러지지부(236)를 텐션릴(210)측으로 상향 가압한다.
수직가압부(237)로는 탄성스프링을 적용할 수 있으며, 도 1, 도 5에 도시된 바와 같이 복수개의 개소에 분산되게 설치되어 하부롤러지지부(236)를 안정되게 탄성 가압한다.
하부롤러지지부(236) 중 수직가압부(237)의 일단부와 접하는 부분, 베이스부(235) 중 수직가압부(237)의 타단부와 접하는 부분에는 수직가압부(237)의 단부를 수용할 수 있는 홈부가 형성된다.
수직가압부(237)는 하부롤러지지부(236)와 베이스부(235)에 형성된 홈부에 양단부가 끼워져 안정되게 그 설치가 이루어질 수 있다.
이에 따라, 제2베어링(231)에 작용하는 수직하중의 증감에 의해 반복하여 신축변형되는 과정에서 수직가압부(237)가 기울어지거나 그 위치가 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
측면롤러지지부(238)는 측면롤러(233)를 회전가능하게 지지하고, 제2센서(242)를 사이에 두고 베이스부(235)에 측방향으로 돌출되게 설치된다.
베이스부(235)와 측면롤러지지부(238)간의 접촉부에는 제2센서(242)가 설치되고, 측면롤러지지부(238) 중 제2센서(242)와 접하는 하부에는 제2센서(242)의 단부가 삽입되는 홈부가 형성된다.
제2센서(242)는 측면롤러지지부(238)에 형성된 홈부에 끼워져 구속된 상태로 측면롤러지지부(238)와 접하게 되고, 제2베어링(223)에 수평하중 작용 시 측면롤러지지부(238)가 측방향으로 이동되면서 제2센서(242)를 가압하게 된다.
수평가압부(239)는 베이스부(235)에 설치되고, 측면롤러지지부(238)를 텐션릴(210)측으로 가압한다.
수평가압부(239)로는 탄성스프링을 적용할 수 있으며, 도 1, 도 5에 도시된 바와 같이 복수개의 개소에 분산되게 설치되어 측면롤러지지부(238)를 안정되게 탄성 가압한다.
측면롤러지지부(238) 중 수평가압부(239)의 일단부와 접하는 부분, 베이스부(235) 중 수평가압부(239)의 타단부와 접하는 부분에는 수평가압부(239)의 단부를 수용할 수 있는 홈부가 형성된다.
수평가압부(239)는 측면롤러지지부(238)와 베이스부(235)에 형성된 홈부에 양단부가 끼워져 안정되게 그 설치가 이루어질 수 있다.
이에 따라, 제2베어링(231)에 작용하는 수평하중의 증감에 의해 반복하여 신축변형되는 과정에서 수평가압부(239)가 기울어지거나 그 위치가 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 의하면, 센서장치(240)를 이용해 텐션릴(210)에 작용하는 하중을 실시간으로 감지하고, 진단부(250)를 이용해 텐션릴(210)의 정상 설치 상태를 의미하는 기준값과 비교하면서 텐션릴(210)의 설치 이상 여부를 정확하게 판단할 수 있다.
작업자는 센서장치(240)와 진단부(250)를 이용해 텐션릴(210)의 설치 상태, 작동 상태를 실시간으로 확인하면서 텐션릴(210)을 가동시킬 수 있으며, 진단부(250)에 의해 텐션릴(210)의 이상이 진단되면, 즉시 텐션릴(210)의 가동을 중지하고 신속하게 조치할 수 있다.
본 발명은 상기와 같이 텐션릴(210)의 설치 상태를 실시간으로 진단하여 작업자가 신속하게 조치할 수 있도록 함으로써, 텐션릴(210)의 기울어짐이나 흔들림으로 인한 소재(10)의 권취불량을 해결하고, 권취불량에 의한 소재(10)의 품질 저하를 방지할 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 200 : 텐션릴 진단장치
210 : 텐션릴 220 : 동력전달장치
221 : 모터 222 : 감속기
223 : 제1베어링 230 : 지지대
231 : 제2베어링 232 : 하부롤러
233 : 측면롤러 234 : 지지장치
235 : 베이스부 236 : 하부롤러지지부
237 : 수직가압부 238 : 측면롤러지지부
239 : 수평가압부 240 : 센서장치
241 : 제1센서 242 : 제2센서
250 : 진단부

Claims (8)

  1. 소재를 권취하는 텐션릴;
    상기 텐션릴에 회전 동력을 전달하는 동력전달장치;
    상기 텐션릴을 회전가능하게 지지하는 지지대;
    상기 동력전달장치와 상기 지지대 중 적어도 일측에 설치되고, 상기 텐션릴에 작용하는 하중을 감지하는 센서장치; 및
    상기 센서장치에서 감지된 하중을 기준값과 비교하여 상기 텐션릴의 설치 이상 여부를 판단하는 진단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 텐션릴 진단장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동력전달장치는, 상기 텐션릴의 일단부를 회전가능하게 지지하는 제1베어링;을 포함하고,
    상기 지지대는, 상기 텐션릴의 타단부를 회전가능하게 지지하는 제2베어링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 텐션릴 진단장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지대는,
    상기 제2베어링의 하부와 구름접촉되는 하부롤러;
    상기 제2베어링의 측면부와 구름접촉되는 측면롤러; 및
    상기 하부롤러와 상기 측면롤러를 회전가능하게 지지하는 지지장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 텐션릴 진단장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지지장치는,
    수평방향과 수직방향으로 이동가능하게 설치되는 베이스부;
    상기 하부롤러와 연결되며, 상기 센서장치를 사이에 두고 상기 베이스부에 설치되는 하부롤러지지부; 및
    상기 베이스부에 설치되고, 상기 하부롤러지지부를 상기 텐션릴측으로 상향 가압하는 수직가압부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 텐션릴 진단장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 지지장치는,
    수평방향과 수직방향으로 이동가능하게 설치되는 베이스부;
    상기 측면롤러와 연결되며, 상기 센서장치를 사이에 두고 상기 베이스부에 설치되는 측면롤러지지부; 및
    상기 베이스부에 설치되고, 상기 측면롤러지지부를 상기 텐션릴측으로 가압하는 수평가압부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 텐션릴 진단장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 센서장치는,
    상기 제1베어링 또는 상기 제2베어링에 작용하는 수직하중을 감지하는 제1센서; 및
    상기 제1베어링 또는 상기 제2베어링에 작용하는 수평하중을 감지하는 제2센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 텐션릴 진단장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 진단부는, 상기 텐션릴의 공회전 시, 상기 센서장치에서 감지된 수직하중 또는 수평하중의 변화량이 설정변화량을 초과하면 이상 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 텐션릴 진단장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 진단부는, 수직하중의 변화량이 상기 소재의 권취량에 비례하지 않거나, 수평하중의 변화량이 상기 소재에 걸리는 장력에 비례하지 않으면 이상 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 텐션릴 진단장치.
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