KR20150121622A - 링 압연 장치용 공작물 외경 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 링 압연 장치에 소재를 장입하는 작업자가 생산하고자 하는 제품을 선택하도록 하여 잘못된 소재 선택에 의한 제품 불량을 방지하는 링 압연 장치용 정보 처리 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 링 압연 장치에 적용되는 링 압연 장치용 정보 처리 장치에 있어서, 상기 링 압연 장치의 동작을 제어하는 제어장치; 상기 제어장치와 네트워킹되어 정보를 교환하는 공정 컴퓨터; 이동체에 장착되는 모발일 단말기; 및 상기 공정 컴퓨터와 모바일 단말기를 연결하여 정보를 전달하는 무선 네트워크;를 포함하여 구성되되, 상기 모바일 단말기는 상기 이동체로 가열로에서 예열된 소재를 상기 링 압연 장치로 장착한 후 해당 소재에 대한 제품 아이디를 입력받아 상기 공정 컴퓨터로 전송하는 것을 특징으로 한다.

Description

링 압연 장치용 공작물 외경 측정 장치{Workpiece outside diameter measuring device for ring mill}

본 발명은 링 압연 장치용 외경 측정 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 정확하게 공작물의 외경을 측정하는 링 압연 장치용 공작물 외경 측정 장치에 관한 것이다.

기계 부품 또는 구조물에 링 요소들이 다소 사용되고 있다. 상기 링 요소 중 비교적 크기가 작은 경우에는 절삭에 의하여 가공 가능하나, 대형의 형태인 경우에는 절삭으로 가공하는 것에는 한계가 있다.

이때 적용되는 방식으로 공개특허 제2011-0105889에 개시된 링 압연 장치를 들 수 있다. 상기 가공 방식은 압연 방식에 의하여 링을 가공하므로 재료의 기계적 성질이 향상되고, 또한 절삭 가공보다 높은 생산성을 가지므로 주로 대형 링 요소의 가공에 널리 적용된다.

상기 링 압연 가공 절차를 구체적으로 살펴보면, 먼저 무게를 고려하여 소재를 절단한 뒤 둥근 통나무 형태로 만든다.

그리고, 상기 소재의 기계적 성질을 향상시키기 위하여 소재 축 방향으로 압력을 가하여 업셋 가공을 한다.

그리고 상기 업셋 가공 후의 소재를 링 압연 장치의 가공에 적합하도록 정 중앙에 구멍을 뚫어 초기 링 형태의 공작물로 가공한다.

이후에는 하기의 링 압연 장치에 의하여 상기 공작물을 소정의 목표 형상으로 가공하여 최종 제품을 완성한다.

상기 링 압연 장치는 도 1에 도시된 바와 같은 기본 구성을 하고 있다. 상기 장치의 구성을 살펴보면, 원주 방향의 링의 가공을 위한 압연롤(10)과 공작물(1)의 회전을 위한 구동롤(20)을 포함한다.

상기 구동롤(20)과 압연롤(10) 사이에 공작물(1)이 위치하며, 상기 압연롤(10)의 가압력에 의하여 상기 공작물(1)의 외경 및 내경이 가공이 진행될수록 점점 커지게 된다.

상기 압연롤(10)과 구동롤(20)의 축간 거리 역시 가공이 진행될수록 줄어들어 소정의 공작물(1)의 외경 및 내경에서 가공을 완료하게 된다. 이때 상기 공작물(1)의 내경 및 외경은 센서에 의하여 측정하여 압연롤(10)의 압력과 압연롤(10)과 구동롤(20) 사이의 거리 등을 적절히 제어한다.

한편, 상기 링 형태의 공작물(1)의 높이는 축롤(30)을 통하여 조절하는데, 상기 축롤(30)은 상부 축롤(40)과 하부 축롤(50)로 이루어지며, 상기 축롤(30) 사이에 공작물(20)을 위치시키고, 상기 축롤(30) 사이의 간격을 조절하여 제어한다. 상기 축롤(30)은 동일 형상이며, 공작물(1)과 접촉하는 부위는 공작물(1)의 크기 변화에 대응하기 위하여 원뿔 형태이며, 공작물(1)의 높이는 상기 원뿔의 외곽 라인과 수평으로 일치시켜 가공이 진행된다.

결국, 링 압연 장치는 공작물(1)의 외경 및 내경을 조절하기 위하여 압연롤(10)의 압력, 압연롤(10)과 구동롤(20)의 거리, 구동롤(20)의 회전수, 상부 축롤(40)과 하부 축롤(50)의 거리 및 축롤(30)의 회전수, 축롤(30)과 구동롤(20) 사이의 거리 등의 인자들을 공작물(1)의 변형 정도에 따라 조절하여 소정 크기의 링 공작물(1)을 생산하게 된다.

한편, 상기와 같은 링 압연 장치는 가공 단계에서는 현재 제조되고 있는 공작물(1)의 외경을 감지하여 공정 진행 정도를 파악하는 구성이 반드시 필요하다. 특히 공작물(1)의 외경은 가공이 진행될 수록 크기가 증가하며, 최종적으로는 가공의 완료를 판단하는 아주 중요한 인자 중 하나이므로, 정교하게 감지해야 전체 생산 시간을 낮출 수 있도록 제어할 수 있다.

종래 공작물(1)의 외경을 측정하는 방식은 공작물(1)의 외경에 트레이스 롤을 접촉시키고, 상기 트레이스 롤의 위치를 인식하여 공작물(1)의 외경을 감지하는 것이 주를 이루고 있다.

상기 방식은 비교적 저가로 구성할 수 있는 장점은 있으나, 반드시 트레이스 롤이 공작물(1)의 외경과 접촉해야 하므로, 링 압연 장치 자체의 진동에 의하여 정교한 직경을 감지하는 것에 다소 무리가 있으며, 특히 고온의 공작물(1)에 직접 접촉하므로, 트레이스 롤 자체가 망실되는 경우가 종종 발생하여 유지 보수에 불리한 점을 가지고 있어 새로운 방식이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 비 접촉 방식이면서 외부 환경의 영향이 최소화되어 정교한 감지 성능과 유지 보수가 편리한 링 압연 장치용 공작물 외경 측정 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 구동롤, 압연롤, 상부 축롤 및 하부 축롤로 구성되는 축롤 및 제어장치를 포함하는 링 압연 장치에 적용되는 링 압연 장치용 공작물 외경 측정 장치에 있어서, 상기 축롤을 지지하며, 지면에 대하여 수평으로 이송되는 축롤 지지체; 상기 축롤 지지체의 일면과 지면 사이에 연결되어 상기 축롤 지지체를 수평으로 이송시키는 축롤 액추에이터; 상기 축롤 지지체에 형성되는 관통부; 및 상기 링 압연 장치의 외부에 설치되어 상기 관통부로 레이저를 주사하여 공작물의 외경을 측정하는 레이저 측정기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 레이저 측정기에서 주사되는 레이저는 상기 상부 축롤과 하부 축롤이 공작물과 접하는 지점을 연결한 평면과 상기 구동롤의 회전축을 통과하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 레이저 측정기에서 감지되는 공작물의 외경의 위치 정보는 상기 제어장치로 전송되며, 상기 제어장치는 상기 회전롤의 회전축과 레이저 측정기의 거리 및 회전롤의 반경 정보를 이용하여 공작물의 직경을 산정하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 레이저 측정기는 상기 실린더의 끝단부에 안착되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 레이저 측정기는 상기 지면에 안착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 링 압연 장치용 공작물 외경 측정 장치는 종래 링 압연 장치 내에 설치되어 진동, 공작물의 고열에 의한 영향, 냉각수에 따른 증기 발생 등의 영향으로 발생되는 측정 오차를 줄일 수 있는 효과가 있으며, 또한 상기와 같은 환경과 분리되어 설치되므로, 유지 보수가 편리한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 외경 측정 장치가 적용되는 링 압연 장치의 구성도이며,
도 2는 본 발명에 따른 외경 측정 장치의 구성도이며,
도 3은 도 2에 도시된 축롤 지지체의 측면도이며,
도 4는 도 2의 다른 실시예이다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 공작물 외경 측정 장치(200)는 도 1에 도시된 링 압연 장치(100)에 적용되는 것으로 도 2에 도시된 바와 같다.

상기 공작물 외경 측정 장치(200)는 지면(2)에 설치되어 수평으로 이동하는 축롤 지지체(60) 중앙에 형성되는 관통부(62)를 통하여 공작물(1)의 표면에 레이저를 주사하여 거리를 측정하는 레이저 측정기(80)와 상기 레이저 측정기(80)의 정보를 수신하는 제어장치(90)를 포함하여 구성된다.

먼저 상기 축롤 지지체(60)는 지면 상단에 수평으로 이동 가능하게 지면과 결합한다. 상기 축롤 지지체(60)에는 상부 축롤(40)과 하부 축롤(50)이 회전 가능하게 결합하며, 특히 상기 상부 축롤(40)은 상기 축롤 지지체(60)에 부착된 액추에이터에 의하여 상하로 이송한다.

따라서 상기 축롤 지지체(60)가 수평으로 이송하는 경우 전체 축롤(30)이 이동하며, 초기 가공 시에는 공작물(1)의 작은 직경에 의하여 좌측에 위치하며, 가공이 진행될 수록 공작물(1)의 직경이 증가하므로, 점차적으로 우측으로 이동한다.

물론 상기 상부 축롤(40)은 가공이 진행될 수록 하방향으로 이동한다.

상기 축롤 지지체(60)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 중앙 측면에 관통구(62)가 형성된다. 상기 상부 축롤(40)과 하부 축롤(50)은 원추형의 형상이고, 회전축이 원추 각도 만큼 경사지게 상기 축롤 지지체(60)에 결합하므로, 공작물(1)의 표면을 노출시킬 수 있는 관통구(62)는 형성될 수 있으며, 또한, 상기 관통구(62)는 구동롤(20)의 회전 중심이 외부에서 감지될 수 있도록 형성할 수 있다.

상기 축롤 지지체(60)의 측면에는 축롤 액추에이터(70)의 피스톤(71)의 끝단이 고정되고, 상기 축롤 액추에이터(70)의 실린더(72) 끝단부(73)는 지면(2)에 고정된다.

따라서, 상기 축롤 액추에이터(70)가 작동하여 피스톤(71)이 돌출되는 경우에는 상기 축롤 지지체(60)가 좌측으로 이동하고, 피스톤(71)이 실린더(72)에 삽입되는 경우에는 상기 축롤 지지체(60)가 우측으로 이동한다.

상기 축롤 액추에이터(70)가 하나로 구성되는 경우에는 상기 축롤 지지체(60)의 안정적인 이동을 위하여 상기 축롤 지지체(60)의 중심에 장착되므로, 통상 상기 상부 축롤(40)과 하부 축롤(50)이 공작물(1)에 접촉하는 부위와 동일한 라인에 설치된다.

상기와 같이 단일 축롤 액추에이터(70)로 상기 축롤 지지체(60)를 이송하는 경우, 상기 레이저 측정기(80)는 레이저에 의하여 거리를 측정하는 기기로 상기 실린더(72)의 끝단부(73)에 설치된다.

그리고 상기 레이저 측정기(80)에서 주사되는 레이저는 상기 상부 축롤(40)과 하부 축롤(50)이 공작물(1)과 접촉하는 지점을 서로 연결한 평면과 구동롤(20)의 회전축에 일치시키는 경우 공작물(1)의 외경의 절대적 위치를 정확히 측정할 수 있다.

그리고 복수의 축롤 액추에이터(70)를 설치하는 경우에는 별도의 지지체를 각 실린더(72) 상단에 부착하여 상기 레이저 측정기(80)를 설치하면 된다.

실제 공작물의 외경은 구동롤(20) 중심에서 상기 레이저 측정기(80)의 거리를 측정한 후, 상기 거리와 구동롤(20)의 반경을 고려하면, 정확한 공작물(1)의 직경을 산정할 수 있다. 특히 구동롤(20)의 중심에서 레이저 측정기(80)의 거리와 구동롤(20)의 반경은 고정값이므로, 한번의 측정으로 다양한 공작물(1)의 반경을 산정할 수 있다.

상기와 같은 계산은 상기 제어장치(90)를 통하여 수행되며, 상기 제어장치(90)는 상기 링 압연 장치(100)를 제어하는 제어장치일 수도 있으나, 상기 레이저 측정기(80) 내부에 포함되어 구성할 수도 있다. 이때는 산정된 공작물(1)의 반경값을 링 압연 장치(100)의 제어부에 전송하여 제어에 활용하도록 한다.

또한 필요한 경우 상기 레이저 측정기(80)는 도 4에 도시된 바와 같이, 지면(2)에 독자적으로 설치될 수도 있다. 상기 방식 역시 레이저의 주사 점이 상기 상부 축롤(40)과 하부 축롤(50)의 접촉부와 상기 구동롤(20)의 회전축에 일치하도록 설치하고, 공작물(1)의 반경 역시 구동롤(20) 회전축과 상기 레이저 측정기(80)의 거리 그리고 구동롤(20)의 반경을 고려하면 산정 가능하다.

상기와 같이, 레이저 측정기(80)는 링 압연 장치(100) 외부에 설치되는 경우, 가공에 의한 진동의 영향과 특히 냉각수를 통하여 공작물(1)을 냉각하는 경우 발생하는 다량의 수증기의 영향을 피할 수 있으며, 더불어 고온의 공작물(1)을 통하여 방사되는 열의 영향을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

1: 공작물 2: 지면
10: 압연롤 20: 구동롤
30: 축롤 40: 상부 축롤
50: 하부 축롤 60: 축롤 지지체
62: 관통부 70: 축롤 액추에이터
71: 피스톤 72: 실린더
73: 끝단부 80: 레이저 측정기
90: 제어장치 100: 링 압연 장치
200: 외경 측정 장치

Claims (5)

1. 구동롤, 압연롤, 상부 축롤 및 하부 축롤로 구성되는 축롤 및 제어장치를 포함하는 링 압연 장치에 적용되는 링 압연 장치용 공작물 외경 측정 장치에 있어서,
   상기 축롤을 지지하며, 지면에 대하여 수평으로 이송되는 축롤 지지체;
   상기 축롤 지지체의 일면과 지면 사이에 연결되어 상기 축롤 지지체를 수평으로 이송시키는 축롤 액추에이터;
   상기 축롤 지지체에 형성되는 관통부; 및
   상기 링 압연 장치의 외부에 설치되어 상기 관통부로 레이저를 주사하여 공작물의 외경을 측정하는 레이저 측정기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 링 압연 장치용 공작물 외경 측정 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 레이저 측정기에서 주사되는 레이저는 상기 상부 축롤과 하부 축롤이 공작물과 접하는 지점을 연결한 평면과 상기 구동롤의 회전축을 통과하는 것을 특징으로 하는 링 압연 장치용 공작물 외경 측정 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 레이저 측정기에서 감지되는 공작물의 외경의 위치 정보는 상기 제어장치로 전송되며, 상기 제어장치는 상기 회전롤의 회전축과 레이저 측정기의 거리 및 회전롤의 반경 정보를 이용하여 공작물의 직경을 산정하는 것을 특징으로 하는 링 압연 장치용 공작물 외경 측정 장치.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 레이저 측정기는 상기 실린더의 끝단부에 안착되는 것을 특징으로 하는 링 압연 장치용 공작물 외경 측정 장치.
   
5. 청구항 3에 있어서, 상기 레이저 측정기는 상기 지면에 안착되는 것을 특징으로 하는 링 압연 장치용 공작물 외경 측정 장치.
   

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