KR20160047542A

KR20160047542A - 튜브 셸을 튜브로 성형하는 냉간 필거 롤링 밀 및 방법

Info

Publication number: KR20160047542A
Application number: KR1020167007864A
Authority: KR
Inventors: 토마스 프로뵈제
Original assignee: 산드빅 마테리알스 테크놀로지 도이칠란트 게엠베하
Priority date: 2013-08-26
Filing date: 2014-08-14
Publication date: 2016-05-02
Also published as: JP6461963B2; CN105592945B; DE102013109218A1; US10226802B2; KR102214875B1; ES2665676T3; WO2015028317A1; CN105592945A; US20160199893A1; EP3038766B1; JP2016531757A; EP3038766A1

Abstract

본 발명은 튜브 셸 (11) 을 튜브 (50) 로 성형하는 냉간 필거 롤링 밀에 관한 것으로, 상기 냉간 필거 롤링 밀은 공구로서 롤 스탠드 (1) 에 회전가능하게 부착되는 한 쌍의 롤들 (2, 3) 과 롤 맨드릴 (4), 튜브 셸 (11) 을 수용하기 위한 이송 클램핑 캐리지 (5), 및 상기 이송 클램핑 캐리지 (5) 용의 드라이브 (6) 를 구비하고, 상기 드라이브 (6) 는, 냉간 필거 롤링 밀의 작동 동안, 튜브 셸 (11) 이 공구 (2, 3, 4) 의 방향으로 단계적으로 이동하도록 이송 클램핑 캐리지 (5) 를 이동시키는 방식으로 배치되고, 냉간 필거 롤링 밀은, 냉간 필거 롤링 밀의 작동 동안, 공구 (2, 3, 4) 에 의해 튜브 셸 (11) 에 가해진 힘의 정도를 감지하기 위한 센서 (16) 와 제어부 (12) 를 포함하고, 제어부 (12) 는 드라이브와 센서 (16) 에 연결되고, 제어부 (12) 는, 냉간 필거 롤링 밀의 작동 동안, 드라이브 (6) 가 이송 클램핑 캐리지 (5) 를 공구 (2, 3, 4) 로 이동시키는 전진 단계 당 단계 길이를 힘의 정도의 함수로서 조절하도록 배치되고, 상기 측정치는 센서 (16) 에 의해 감지된다.

Description

튜브 셸을 튜브로 성형하는 냉간 필거 롤링 밀 및 방법{COLD PILGER ROLLING MILL AND METHOD FOR FORMING A TUBE SHELL TO A TUBE}

본 발명은 튜브 셸을 튜브로 성형하는 냉간 필거 롤링 밀에 관한 것으로, 상기 냉간 필거 롤링 밀은 공구로서 롤 스탠드에 회전가능하게 부착되는 한 쌍의 롤들과 롤 맨드릴, 튜브 셸을 수용하기 위한 이송 클램핑 캐리지, 및 이송 클램핑 새들 (saddle) 용의 드라이브를 구비하고, 상기 드라이브는, 냉간 필거 롤링 밀의 작동 동안, 튜브 셸이 공구의 방향으로 단계적으로 이동하도록 상기 이송 클램핑 새들을 이동시키는 방식으로 배치된다.

본 발명은 추가적으로 튜브 셸을 튜브로 성형하는 방법에 관한 것이고, 상기 방법은: 냉각 필거 롤링 밀에 공구로서 롤 스탠드에 회전가능하게 부착되는 한 쌍의 롤들과 롤 맨드릴, 튜브 셸을 수용하는 이송 클램핑 새들, 및 상기 이송 클램핑 새들용의 드라이브를 제공하는 단계; 튜브 셸이 공구의 방향으로 단계적으로 이동하도록 드라이브의 도움으로 이송 클램핑 새들을 이동시키는 단계를 포함한다.

특히 높은 그레이드의 강으로 구성되는 정밀한 금속 튜브들을 제조하기 위하여, 연장된 중공의 관형 블랭크 (또한, 튜브 셸로서 나타냄) 는 압력 텐션들에 의해 완전히 냉각된 상태에서 냉간 압하된다. 그럼으로써, 튜브 셸은 규정된 압하 외경 및 규정된 벽 두께를 갖는 튜브로 성형된다.

튜브들에 대한 가장 공통되는 압하 방법은 냉간 필거링으로서 공지되어 있고, 튜브 셸은 보정된, 즉 완성된 튜브의 내경을 갖는 롤 맨드릴 상에서 눌러지고, 두 개의 보정된, 즉 완성된 튜브의 외경을 규정하는 롤들에 의해 외부로부터 둘러싸이고, 롤 맨드릴 상에서 종방향으로 압연된다.

냉간 필거링 동안, 튜브 셸은 롤 맨드릴을 향하는 방향으로 롤 맨드릴을 지나는 단계적인 전진을 경험한다. 두 개의 전진 단계들 사이에서, 롤들은 맨드릴 상에서, 그리고 이에 따라 튜브 셸 상에서 회전하는 방식으로 이동되어 튜브 셸을 압연한다. 롤 스탠드의 각각의 역전 위치에서, 롤들이 튜브 셸을 자유롭게 하고, 상기 튜브 셸은 맨드릴의 방향으로 추가로 일 단계 눌러진다.

맨드릴 상에서 튜브 셸의 전진은 병진이동으로 구동되는 이송 클램핑 캐리지의 도움으로 실시된다. 이송 클램핑 캐리지 (또한, 이송 클램핑 새들이라 함) 는 롤 맨드릴의 축선에 평행한 방향으로 병진 이동을 실행하고 상기 병진 이동을 상기 튜브 셸에 전달한다.

압연 동안, 이송 클램핑 캐리지는 실질적으로 고정식이고, 공구에 의해, 즉 롤들 및 롤 맨드릴에 의해 튜브 셸에 가해진 힘을 취한다.

그러나, 냉간 필거링 동안, 정확한 속도, 특히 튜브 셸이 공구의 방향으로 전진되는 단계 길이의 선택이 공구에 의해 튜브 셸에 가해진 힘에 대해 그리고 그에 따라 완성된 튜브의 품질과 전진 드라이브, 즉 이송 클램핑 캐리지의 수명에 대해 상당한 영향력을 가진다는 것이 보여졌다.

그러므로, 본 발명의 목적은, 공구에 의해 튜브 셸에 가해진 제어된 힘으로 튜브 셸을 튜브로 성형할 수 있는, 튜브 셸을 튜브로 성형하는 냉간 필거 롤링 밀을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 개선된 품질을 갖는 튜브를 제조할 수 있는 냉간 필거 롤링 밀을 또한 제공하는 것이다. 게다가, 본 발명의 목적은 수명이 개선된 냉간 필거 롤링 밀을 제공하는 것이다.

전술한 목적들 중 적어도 하나는 튜브 셸을 튜브로 성형하는 냉간 필거 롤링 밀에 의해 달성되고, 상기 냉간 필거 롤링 밀은 공구로서 롤 스탠드에 회전가능하게 체결되는 한 쌍의 롤들과 롤 맨드릴, 튜브 셸을 수용하기 위한 이송 클램핑 캐리지, 및 상기 이송 클램핑 캐리지용의 드라이브를 구비하고, 상기 드라이브는, 냉간 필거 롤링 밀의 작동 동안, 튜브 셸이 공구를 향하는 방향으로 단계적으로 이동하도록 이송 클램핑 캐리지를 이동시키는 방식으로 배치되고, 냉간 필거 롤링 밀은, 냉간 필거 롤링 밀의 작동 동안, 공구에 의해 튜브 셸에 가해진 힘의 정도를 감지하기 위한 센서와 제어부를 추가로 포함하고, 상기 제어부는 드라이브와 센서에 연결되고, 제어부는, 냉간 필거 롤링 밀의 작동 동안, 드라이브가 이송 클램핑 캐리지를 공구로 이동시키는 전진 단계 당 단계 길이를 힘의 정도의 함수로서 조절하도록 배치되고, 상기 정도는 센서에 의해 결정된다.

냉간 필거링 롤링 밀을 이용한 압연 동안, 공구, 특히 롤들은, 드라이브에 의해 이송 클램핑 캐리지를 통해 튜브 셸에 가해진 홀딩 힘에 반대되는 힘을 튜브 셸에 가한다. 공구에 의해 튜브 셸에 가해진 힘은 특히 감소될 튜브 셸의 치수들의 함수이면서, 또한 튜브 셸이 롤들 사이에서 공구를 향해 전방으로 눌러지는 전진 단계 당 단계 길이의 함수이다.

전진 단계 당 단계 길이가 감소되면, 압연 동안 공구에 의해 튜브 셸에 가해진 힘은 감소된다는 것이 보여진다. 본 발명은, 압연 동안 전진 단계 당 이송 클램핑 캐리지의 단계 길이를 이러한 힘의 정도의 함수로서 조절하고, 상기 정도는 센서에 의해 감지된다는 점에서 이러한 식견을 활용한다.

본 발명의 의미에서, 전진 단계 당 단계 길이는 두 개의 롤 통로들 사이에서 단일의 단계적인 전진 단계 동안 튜브 셸과 이송 클램핑 캐리지가 이동하는 이동 경로이다.

공구에 의해 튜브 셸에 가해진 힘의 정도를 감지하기 위한 센서는 예를 들어 이러한 힘을 직접적으로 측정하는 로드 셀 (load cell) 이다. 다른 실시형태에서, 이러한 힘은 이송 클램핑 캐리지의 위치 측정으로부터 유도될 수 있다.

냉간 필거링 동안에는, 튜브 셸이 드라이브에 의해 구동된 클램핑 캐리지의 도움으로 롤 맨드릴을 향하는 방향으로 이를 지나서 단계적인 전진을 경험하고, 상기 캐리지는 냉간 필거링 롤링 밀의 이송 클램핑 캐리지로서 또한 나타내어 진다. 두 개의 전진 단계들 사이에서, 롤들이 이동하면서 맨드릴 상에서 그리고 그에 따라 튜브 셸 상에서 회전한다. 롤들의 수평 이동은 롤들이 회전가능하게 지지되는 롤 스탠드에 의해 설정된다.

롤 스탠드가 롤 맨드릴에 평행한 방향으로 크랭크 드라이브의 도움으로 필거 롤링 밀들 내에서 전후로 이동되는 동안, 롤들은 그 자체가 통상적으로 치형 랙에 의해 그들의 회전 이동을 수용하고, 상기 치형 랙은 롤 스탠드에 대해 고정되며, 롤 샤프트들에 영구적으로 연결된 랙 치형부가 상기 치형 랙과 맞물린다. 롤들은 롤 스탠드의 각각의 역전 지점에서 튜브 셸을 자유롭게 하고, 튜브 셸은 공구를 향하여 추가의 전진 이동에 의해 이동된다. 동시에, 튜브 셸은 완성된 튜브의 균일한 형상을 달성하기 위하여 튜브 셸의 축선 주위의 회전을 경험한다.

롤들에 의해 형성된 소위 "필거 마우스 (pilger mouth)" 는 튜브 셸을 파지하고, 롤들의 아이들 캘리버 (idle caliber) 가 완성된 튜브를 해제할 때까지, 롤들은 롤들 및 롤 맨드릴의 평탄화 (smoothing) 캘리버에 의해 의도된 벽 두께까지 연장되는 작은 금속 웨이브를 외측으로 가압한다. 롤들이 아이들 캘리버에 도달한 후에, 튜브 셸은 이송 클램핑 캐리지의 도움으로 롤 맨드릴을 향해 추가로 일 단계 가압된다. 그 후, 롤 스탠드를 구비하는 롤들이 그들의 수평한 초기 위치 로 복귀되고, 그럼으로써 튜브 셸을 다시 압연한다. 균일한 내경 및 외경뿐만 아니라 튜브의 균일한 벽 두께 및 진원도 (roundness) 는 각각의 튜브 섹션을 다중 압연 (multiply rolling) 함으로써 달성된다.

본 발명의 일 실시형태에서, 드라이브는, 공구에 의해 튜브 셸에 가해진 힘이 드라이브의 홀딩 힘을 넘어서는 경우, 전진 방향에 반대되는 방향으로 이송 클램핑 캐리지의 편차 이동을 허용하도록 배치된다. 이러한 보상 이동의 길이는 특히 공구에 의해 튜브 셸에 가해진 힘의 정도이다. 이러한 보상 이동은 또한 이송 클램핑 캐리지에 대한 그리고 드라이브에 대한 손상을 방지한다.

이송 클램핑 캐리지용의 드라이브가 통상적으로 냉간 필거링 롤링 밀들 내의 스핀들 드라이브를 통해 실시되지만, 본 발명의 바람직한 실시형태는 이송 클램핑 캐리지용의 드라이브가 적어도 하나의 직접적인 전기기계식 선형 드라이브를 포함한다.

용어 전기기계식 선형 드라이브는 본 발명의 의미 내에서 회전 이동을 병진 이동으로 전환하지 않으면서 적합한 이동 경로와 충분한 위치 정확도를 가능하게 하는 모든 리니어 모터들과 리니어 액추에이터들을 나타낸다. 이들은, 전기 역학적인 작용 원리를 갖는 리니어 모터들에 더하여, 압전, 정전, 전자기, 자기 변형 또는 열전 작용 원리를 갖는 선형 액추에이터들이다.

이러한 직접적인 전기계식 선형 드라이브, 특히 리니어 모터는 이송 클램핑 캐리지에 직접적으로 작용하고, 접촉 없이 작동하며, 그에 따라 거의 완전히 마모가 없다는 이점을 가진다.

전진 힘들은 선형 드라이브에 의해 이송 클램핑 캐리지로 직접적으로 도입된다. 스핀들 드라이브에서와 같은 병진 이동으로의 트랜스미션들, 스핀들 및 스핀들 너트를 통한 서보드라이브 (servodrive) 의 회전 이동의 전환이 제거된다. 그러므로, 기계적인 컴포넌트들의 개수가 명백하게 줄어들고, 이는, 그 중에서도, 교체 부재들의 보관으로부터 발생하는 비용을 줄이게 된다.

하지만, 본 발명에 대하여, 이송 클램핑 캐리지용의 이러한 직접적인 전기기계식 선형 드라이브는 특히 전진 단계 당 단계 길이와 관련하여 직접적으로 그리고 매우 정확하게 제어될 수 있다는 이점을 가진다.

실시형태에서, 직접적인 전기기계식 선형 드라이브가 전진 방향에 반대되는 이송 클램핑 캐리지의 변위를 방해하는 유압식 또는 공압식 브레이크를 추가적으로 포함한다. 전기기계식 선형 드라이브의 고정적인 홀딩 힘들은 압연 동안 이러한 브레이크로 보충된다. 게다가, 이러한 유압식 또는 공압식 브레이크는 전술한 바와 같이 정의된 제한들 내에서 이송 클램핑 캐리지의 보상 이동을 허용한다는 이점을 가진다.

본 발명의 일 실시형태에서, 전진 단계 당 튜브 셸의 단계 길이는 센서로부터의 측정으로부터 유도되거나 유도될 수 있는 힘이 사전에 정해진 한계치 미만이도록 조정된다.

동시에, 본 발명의 실시형태에서, 냉간 필거 롤링 밀의 전진 단계 당 단계 길이가 최대 생산성의 의미에서 가능한 한 커지도록 선택된다.

이를 위하여, 제어부는, 본 발명의 실시형태에서, 냉간 필거 롤링 밀의 작동 동안, 센서의 측정으로부터 유도되거나 유도될 수 있는 힘이 사전에 정해진 한계치 미만이 되는 한 단계 길이가 증가하도록, 클램핑 캐리지의 전진 단계 당 단계 길이를 제어하도록 배치된다.

본 발명의 일 실시형태에서, 냉간 필거 롤링 밀의 작동 시에 공구에 의해 튜브 셸에 가해진 힘의 정도를 감지하기 위한 센서는 이송 클램핑 캐리지의 실제 위치를 감지하는 위치 센서이고, 제어부는 센서에 의해 감지된 실제 위치를 이송 클램핑 캐리지의 공칭 위치와 비교하도록 배치되고, 실제 위치와 공칭 위치 사이의 차이는 공구에 의해 튜브 셸에 가해진 힘의 정도이다.

이송 클램핑 캐리지가 압연 동안 드라이브에 의해 고정식으로 홀딩되는 반대 힘이 공지되어 있다는 것이 상정되면, 공구가 튜브 셸에 작용하는 힘이 이송 클램핑 캐리지의 계획된 공칭 위치와 현재 실제 위치 사이의 차이로부터 유도될 수 있다.

전술한 바와 같이, 공구에 의해 튜브 셸에 가해진 힘이 그 중에서도 전진 단계 당 단계 길이의 함수이므로, 이송 클램핑 캐리지의 단계 길이는, 일 실시형태에서, 실제 위치와 공칭 위치 사이의 차이가 최소가 되거나, 사전에 정해진 한계치보다 낮아지거나, 또는 사전에 정해진 허용오차 범위 내에 있게 되도록 조정될 수 있다.

최대 단계 길이는, 일 실시형태에서, 시작 이후에, 클램핑 캐리지의 단계 길이가 공구에 의해 튜브 셸에 가해진 힘과 처리 시간 사이에서 최적의 균형이 되도록 밀이 드라이브를 조절한다는 점에서 밀의 자동 작동을 가능하게 하는 방식으로 조절되고 사전에 정해진다.

다른 실시형태에서, 본 발명에 따른 조절은 특히 튜브 셸의 치수들의 변동을 보상하는 역할을 한다. 압연될 튜브 셸이 예를 들어 확대된 벽 두께를 갖는 섹션을 가질 경우, 이는 튜브 셸의 다른 섹션들과 비교하여 이러한 섹션의 압연 동안 공구에 의해 튜브 셸에 가해진 힘이 증가한다는 결과를 가진다. 이러한 힘의 증가를 방해하기 위하여, 단계 길이는 센서의 측정들로부터 유도되거나 유도될 수 있는 힘이 사전에 정해진 한계치 미만으로 돌아갈 때까지 감소된다. 본 발명의 일 실시형태에 따라, 제어부는 동시에 밀의 생산성을 최적화하기 위하여 가능한 한 큰 단계 길이를 유지하려고 시도한다. (두꺼운 섹션에 비해) 공칭 치수를 갖는 튜브 섹션에 도달할 때 공구에 의해 튜브 셸에 가해진 힘의 강하가 감지되자 마자, 제어부는 단계 길이를 다시 증가시킨다.

본 발명의 일 실시형태에서, 제어부는, 냉간 필거 롤링 밀의 작동 동안, 이송 클램핑 캐리지의 실제 위치와 그의 공칭 위치 사이의 차이가 사전에 정해진 한계치 보다 더 작거나 사전에 정해진 허용오차 범위 내에 있도록, 전진 단계 당 이송 클램핑 캐리지의 단계 길이를 제어하도록 설정된다.

일 실시형태에서, 허용오차 범위의 상부 및 하부 경계 특성들에 대한 이러한 한계치의 레벨이 냉간 성형된 튜브의 품질 요건에 의존한다. 클램핑 캐리지의 실제 위치와 공칭 위치 사이의 편차가 더 작아질수록, 튜브의 품질이 더 좋아진다는 것이 상정된다. 게다가, 드라이브의 치수는 미리 설정된 특성들에 대한 영향을 또한 가진다. 목표는 공구에 의해 튜브 셸에 가해진 사전에 정해진 임계 힘을 초과함으로써 야기된 드라이브에 대한 손상을 방지하는 것이다.

본 발명의 전술한 목적들 중 적어도 하나는 튜브 셸을 튜브로 성형하는 방법에 의해 달성되고, 상기 방법은: 냉간 필거 롤링 밀에, 공구로서 롤 스탠드에 회전가능하게 부착되는 한 쌍을 롤들과 롤 맨드릴, 튜브 셸을 수용하는 이송 클램핑 캐리지 및 이송 클램핑 캐리지용의 드라이브를 제공하는 단계; 드라이브의 도움으로, 튜브 셸이 공구를 향하는 방향으로 단계적으로 이동되도록 이송 클램핑 캐리지를 이동시키는 단계를 포함하고, 상기 방법은: 센서로 공구에 의해 튜브 셸에 가해진 힘의 정도를 감지하는 단계, 및 제어부의 도움으로, 센서에 의해 감지된 힘의 정도의 함수로서 드라이브가 공구를 향해 튜브 셸을 이동시키는 전진 단계 당 단계 길이를 조절하는 단계를 추가로 포함한다.

유리하게는, 튜브 셸의 치수 변동이 상기 방법의 도움으로 보상된다.

유리하게는, 제어부에 대해 공지되지 않은 치수를 갖는 튜브 셸을 성형하는 냉간 필거 롤링 밀의 작동은 상기 방법의 도움으로 시작된다.

본 발명의 양태들이 냉간 필거 롤링 밀에 관하여 이미 전술되는 한에 있어서는, 상기 양태들은 튜브 셸을 튜브로 그리고 그 반대로 성형하는 대응 방법에 또한 적용된다. 상기 방법이 본 발명에 따른 냉간 필거 롤링 밀로 실행되는 한에 있어서는, 상기 방법은 이를 위한 대응 디바이스를 구비한다. 특히, 냉간 필거 롤링 밀의 실시형태들은 전술한 방법의 실시형태들을 실행하는데 또한 적합하다.

전술한 방법의 실시형태들이 적어도 부분적으로 실현될 수 있는 한에 있어서는, 소프트웨어 제어된 데이터 프로세싱 유닛이 사용되고, 이러한 소프트웨어 제어를 이용가능하게 하는 컴퓨터 프로그램과, 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 저장 매체가 본 발명의 양태들로서 고려되어야 한다는 것은 자명하다.

본 발명을 이용하는 추가의 이점들, 특징들 및 가능성들은 바람직한 실시형태의 이하의 상세한 설명 및 관련 도면을 이용하면 더 명백해질 것이다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 따른 냉간 필거 롤링 밀의 구성의 개략적인 측면도를 도시한다.

냉간 필거 롤링 밀의 구성은 도 1 의 측면도에서 개략적으로 도시되어 있다. 롤 밀은 롤들 (2, 3) 을 구비하는 롤 스탠드 (1), 보정된 롤 맨드릴 (4), 및 이송 클램핑 캐리지 (5) 로 구성된다. 롤들 (2, 3) 은 본 발명의 의미에서 롤 맨드릴 (4) 과 함께 냉간 필거 롤링 밀의 공구를 형성한다. 도 1 에서는, 튜브 셸 (11) 의 안에서 롤 맨드릴 (4) 의 위치를 볼 수 없다는 것이 주목되어야 한다.

도시된 실시형태에서, 냉간 필거 롤링 밀은 도 1 에서 참조 번호 6 으로 나타낸 리니어 모터를 포함한다. 리니어 모터 (6) 는 이송 클램핑 캐리지 (5) 에 대해 직접적인 드라이브를 형성하고 로터 (7) 와 스테이터 (8) 에 의해 구성된다. 도 1 에 도시된 롤링 밀의 냉간 필거링 동안, 튜브 셸 (11) 은 롤 맨드릴 (4) 의 방향으로 롤 맨드릴 (4) 을 지나서 단계적인 전진을 경험한다. 롤들 (2, 3) 은 맨드릴 (4) 상에서, 그리고 그에 따라 튜브 셸 (11) 상에서 회전하는 동안 수평방향으로 전후로 이동된다. 이러한 시간 동안, 롤들 (2, 3) 의 수평 이동은 롤들 (2, 3) 이 회전가능하게 지지되는 롤 스탠드 (1) 에 의해 설정된다. 롤 스탠드 (1) 는 롤 맨드릴에 평행한 방향으로 크랭크 드라이브 (10) 의 도움으로 전후로 이동된다. 롤들 (2, 3) 은 롤 스탠드에 관하여 고정되는 치형 랙으로부터 그들의 회전 모션을 수용하고, 롤 샤프트들에 단단하게 연결된 치형 기어들은 상기 치형 랙에 맞물린다.

튜브 셸 (11) 의 전진은, 리니어 모터 (6) 에 의해 구동되어 롤 맨드릴의 축선에 평행한 방향으로 병진 이동을 가능하게 하는 이송 클램핑 캐리지 (5) 의 도움으로 롤 스탠드 (1) 의 역전 지점들에서 실시된다. 각각의 전진 이후에 롤들에 의해 형성된 소위 "필거 마우스 (pilger mouth)" 는 튜브 셸을 파지하고, 롤들 (2, 3) 의 아이들 캘리버 (idle caliber) 가 완성된 튜브를 다시 제거할 때까지, 롤들 (2, 3) 은 롤들 (2, 3) 및 롤 맨드릴 (4) 의 평탄화 (smoothing) 캘리버에 의해 의도된 벽 두께까지 연장되는 작은 금속 웨이브를 외부로부터 멀어지게 가압한다.

튜브 셸 (11) 은 롤들 (2, 3) 의 아이들 캘리버에 도달한 후에 이송 클램핑 캐리지 (5) 의 도움으로 롤 맨드릴 (4) 을 향해 추가의 단계에 의해 전진된다. 동시에, 튜브 셸 (11) 은 완성된 튜브의 균일한 형상을 달성하기 위하여 튜브 셸의 축선 주위의 회전을 경험한다. 균일한 내경 및 외경 뿐만 아니라 튜브의 균일한 벽 두께 및 진원도 (roundness) 는 각각의 튜브 섹션을 다중 압연 (multiply rolling) 함으로써 달성된다.

중심 시퀀싱 제어부 (12) 는 애초에 독립적인 롤링 밀의 드라이브들 (6, 10) 을 제어하여, 전술한 압연 프로세스의 코스가 달성된다. 제어부 (12) 는 튜브 셸 (11) 을 전진시키기 위하여 리니어 모터 (6) 의 전진 단계의 해제로 시작한다. 전진 위치의 달성 시에, 즉 전진 단계의 종료 시에, 리니어 모터 (6) 는 이송 클램핑 캐리지 (5) 를 고정식으로 홀딩하도록 제어되고, 크랭크 드라이브의 회전 속도는, 각각의 전진 단계의 종료 후에, 롤 스탠드 (1) 가 튜브 셸 (11) 상에서 수평방향으로 눌러지도록 제어되며, 롤들 (2, 3) 은 튜브 셸 (11) 을 압연 (roll out) 한다.

제어부의 제어 업무들을 충족시키기 위하여, 시퀀싱 제어부 (12), 예를 들어 산업용 PC 는 제어 라인 (13, 14) 을 통해 크랭크 드라이브 (10) 용의 드라이브 모터에 그리고 또한 리니어 모터 (6) 에 연결된다. 게다가, 시퀀싱 제어부 (12) 는 측정 라인 (15) 의 도움으로 로터 (7) 상에 탑재된 이송 클램핑 캐리지 (5) 의 실제 위치를 감지하고, 상기 위치는 리니어 모터 (6) 내의 위치 센서 (16) 에 의해 감지된다.

공구 (2, 3, 4) 에 의해 튜브 셸 (11) 에 가해진 힘이 특히 튜브 셸의 특성들에, 구체적으로는 튜브 셸의 치수들에 의존한다는 것이 보여진다. 이러한 힘의 작용이 사전에 정해진 한계치보다 낮아지는 경우, 충분한 품질의 튜브가 보장될 수 있고, 이송 클램핑 캐리지 (5) 로의 또는 드라이브 (6) 로의 손상이 방지될 수 있다. 하지만, 공구 (2, 3, 4) 에 의해 튜브 셸 (11) 에 가해진 힘은, 이송 클램핑 캐리지 (5) 및 튜브 셸 (11) 이 공구 (2, 3, 4) 로의 전진 단계에 따라 이동되는 단계 길이에 또한 의존한다.

튜브 셸 (11) 을 향한 공구 (2, 3, 4) 의 힘의 작용이 매우 클 경우, 로터 (7) 상의 이송 클램핑 캐리지 (5) 는 전진 방향에 반대로 제어 라인 (14) 을 통해 시퀀싱 제어부 (12) 에 의해 상기 이송 클램핑 캐리지 (5) 에 주어진 공칭 위치로부터 변위된다. 즉, 리니어 모터 (6) 에 의해 가해진 홀딩 힘은 공구 (2, 3, 4) 에 의해 튜브 셸 (11) 에 가해진 힘보다 더 작다. 이러한 사실로 인해, 압연 동안 측정 라인 (15) 에 의해 감지된 이송 클램핑 캐리지 (5) 의 실제 위치와 리니어 모터 (6) 에 의해 주어진 이송 클램핑 캐리지 (5) 의 공칭 위치 사이에서 편차가 발생한다. 공칭 위치와 실제 위치 사이의 편차 또는 차이가 공구 (2, 3, 4) 에 의해 튜브 셸 (11) 에 가해진 힘의 정도이다.

이송 클램핑 캐리지 (5) 의 공칭 위치와 실제 위치 사이의 차이가 사전에 정해진 한계치보다 높을 경우, 튜브 셸 (11) 에 대한 공구 (2, 3, 4) 의 힘의 작용이 롤 스탠드 (11) 이후에 상당한 양의 튜브를 여전히 보장하기 위하여 매우 커진다는 것이 상정된다. 공구 (2, 3, 4) 에 의해 튜브 셸 (11) 에 가해진 힘을 줄이기 위하여, 시퀀싱 제어부 (12) 는 이송 클램핑 캐리지 (5) 가 공구 (2, 3, 4) 를 향해 전진 단계에 따라 이동되는 단계 길이를 감소시킨다. 또한, 이송 클램핑 캐리지 (5) 의 속도가 더 낮아짐에 따라 공구 (2, 3, 4) 에 의해 튜브 셸 (11) 에 가해진 힘이 감소할 것이고, 따라서 이송 클램핑 캐리지 (5) 의 공칭 위치와 실제 위치 사이의 차이는 다시 필수 품질을 보장하는 한계치 미만이 된다. 하지만, 동시에, 필수 품질에 더하여 밀의 필수 생산성을 마찬가지로 보장하기 위하여, 제어부 (12) 가 이송 클램핑 캐리지 (5) 의 단계 길이를 최대로 홀딩시키려고 시도한다. 이를 위해, 제어부는 이송 클램핑 캐리지의 실제 위치와 공칭 위치 사이의 차이에 대해 상한값뿐만 아니라, 허용오차 범위 (tolerance window) 를 함께 규정하는 하한값을 가진다. 캐리지의 실제 위치와 공칭 위치 사이의 편차가 더 낮은 한계치 미만으로 떨어지면, 단계 길이는 밀의 생산성을 유지하기 위하여 다시 증가될 수 있다.

원본 개시를 위하여, 상세한 설명, 도면들 및 청구범위로부터 당해 분야의 당업자에 대해 발생하는 모든 특징들은, 이들이 구체적으로 특정 다른 특징들과 함께 또한 설명되었더라도, 이것이 명백히 배제되지 않았거나 기술적 특징들이 이러한 조합들을 불가능하게 하거나 무의미하게 하지 않는 한, 여기에서 개시된 다른 특징들 또는 그룹들과 임의의 조합들로 뿐만 아니라 개별적으로 조합될 수 있다는 점이 지적된다. 상세한 설명의 간결성 및 가독성을 위하여, 특징들의 모든 구상가능한 조합들의 포괄적이고 명시적인 제시는 여기에서 행해지지 않는다.

본 발명은 도면들과 선행 명세서에서 상세하게 제시되었지만, 이러한 제시 및 설명은 청구범위에 의해 규정된 바와 같은 보호 범위의 제한이 아니라 예시인 것으로 오직 의도된다. 본 발명은 개시된 실시형태들로 제한되지 않는다.

개시된 실시형태들의 변형들은 도면들과 상세한 설명으로부터 당해 분야의 당업자에게 자명하다. 청구범위에서, 용어 "포함하다" 는 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않고, 단수는 복수를 배제하지 않는다. 특정 특징들이 상이한 청구항들에서 청구된다는 사실만으로 그 조합을 배제하지는 않는다. 청구범위에서 참조 번호들은 보호 범위의 제한으로 의도되지 않는다.

1 롤 스탠드
2, 3 롤들
4 롤 맨드릴
5 이송 클램핑 캐리지
6 리니어 모터
7 로터
8 스테이터
9 척
10 크랭크 드라이브
11 튜브 셸
12 제어부
13, 14 제어 라인들
15 측정 라인
16 위치 센서
50 높은 그레이드의 스틸 튜브

Claims

튜브 셸 (11) 을 튜브 (50) 로 성형하는 냉간 필거 (pilger) 롤링 밀로서, 상기 냉간 필거 롤링 밀은:
공구로서, 한 쌍의 롤들 (2, 3) 과 롤 맨드릴 (4),
상기 튜브 셸 (11) 을 수용하기 위한 이송 클램핑 캐리지 (5), 및
상기 이송 클램핑 캐리지 (5) 용의 드라이브 (6) 를 구비하고,
상기 한 쌍의 롤들은 롤 스탠드 (1) 에 회전가능하게 부착되고,
상기 드라이브 (6) 는, 상기 냉간 필거 롤링 밀의 작동 동안, 상기 튜브 셸 (11) 이 상기 공구 (2, 3, 4) 의 방향으로 단계적으로 이동하도록 상기 이송 클램핑 캐리지 (5) 를 이동시키는 방식으로 배치되고,
상기 냉간 필거 롤링 밀은, 상기 냉간 필거 롤링 밀의 작동 동안, 상기 공구 (2, 3, 4) 에 의해 상기 튜브 셸 (11) 에 가해진 힘의 정도 (measure) 를 감지하기 위한 센서 (16) 와 제어부 (12) 를 추가로 포함하고,
상기 제어부 (12) 는 상기 드라이브와 상기 센서 (16) 에 연결되고,
상기 제어부 (12) 는, 상기 냉간 필거 롤링 밀의 작동 동안, 상기 드라이브 (6) 가 상기 이송 클램핑 캐리지 (5) 를 상기 공구 (2, 3, 4) 로 이동시키는 전진 단계 당 단계 길이를 상기 힘의 정도의 함수로서 조절하도록 배치되는, 튜브 셸 (11) 을 튜브 (50) 로 성형하는 냉간 필거 롤링 밀.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부 (12) 는, 상기 냉간 필거 롤링 밀의 작동 동안, 상기 공구 (2, 3, 4) 에 의해 상기 튜브 셸 (11) 에 가해지고 또한 상기 센서 (16) 의 측정으로부터 유도되거나 유도될 수 있는 힘이 사전에 정해진 한계치보다 낮아지도록, 전진 단계 당 단계 길이를 조절하는 방식으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 튜브 셸 (11) 을 튜브 (50) 로 성형하는 냉간 필거 롤링 밀.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부 (12) 는, 상기 냉간 필거 롤링 밀의 작동 동안, 상기 단계 길이가 전진 단계 당 최대가 되도록, 상기 이송 클램핑 캐리지 (5) 의 전진 단계 당 단계 길이를 제어하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 튜브 셸 (11) 을 튜브 (50) 로 성형하는 냉간 필거 롤링 밀.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부 (12) 는 상기 드라이브 (6) 의 고정 상태에서 그리고 상기 롤들 (3, 4) 로 압연 (rolling over) 되는 동안 상기 공구 (2, 3, 4) 에 의해 상기 튜브 셸 (11) 에 가해진 힘의 정도를 감지하도록 배치되고, 상기 제어부 (12) 는, 상기 공구 (2, 3, 4) 에 의해 상기 튜브 셸 (11) 에 가해지고 감지된 정도로부터 유도되거나 유도될 수 있는 힘이 사전에 정해진 한계치보다 높아지는 경우, 상기 단계 길이를 감소시키는 것을 특징으로 하는, 튜브 셸 (11) 을 튜브 (50) 로 성형하는 냉간 필거 롤링 밀.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서는 상기 이송 클램핑 캐리지 (5) 의 실제 위치를 감지하는 위치 센서 (16) 이고, 상기 제어부 (12) 는 상기 위치 센서 (16) 에 의해 감지된 상기 이송 클램핑 캐리지 (5) 의 실제 위치를 상기 이송 클램핑 캐리지 (5) 의 공칭 위치와 비교하도록 배치되고, 상기 실제 위치와 상기 공칭 위치 사이의 차이가 상기 공구 (2, 3, 4) 에 의해 상기 튜브 셸 (11) 에 가해진 힘의 정도인 것을 특징으로 하는, 튜브 셸 (11) 을 튜브 (50) 로 성형하는 냉간 필거 롤링 밀.
제 5 항에 있어서,
상기 제어부 (12) 는, 상기 냉간 필거 롤링 밀의 작동 동안, 상기 이송 클램핑 캐리지 (5) 의 상기 실제 위치와 상기 이송 클램핑 캐리지 (5) 의 상기 공칭 위치 사이의 상기 차이가 사전에 정해진 한계치보다 더 작아지도록, 상기 이송 클램핑 캐리지 (5) 의 전진 단계 당 단계 길이를 제어하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 튜브 셸 (11) 을 튜브 (50) 로 성형하는 냉간 필거 롤링 밀.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 드라이브 (6) 는, 상기 공구 (2, 3, 4) 에 의해 상기 튜브 셸 (11) 에 가해진 힘이 상기 드라이브 (6) 의 홀딩 힘을 넘어서는 경우, 전진 방향에 반대되는 방향으로 상기 이송 클램핑 캐리지의 편차 이동을 허용하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 튜브 셸 (11) 을 튜브 (50) 로 성형하는 냉간 필거 롤링 밀.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이송 클램핑 캐리지 (5) 용의 상기 드라이브 (6) 는 적어도 하나의 직접적인 전기기계식 선형 드라이브 (6) 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 튜브 셸 (11) 을 튜브 (50) 로 성형하는 냉간 필거 롤링 밀.
제 8 항에 있어서,
상기 드라이브 (6) 는 유압식 또는 공압식 브레이크를 포함하는 것을 특징으로 하는, 튜브 셸 (11) 을 튜브 (50) 로 성형하는 냉간 필거 롤링 밀.
튜브 셸 (11) 을 튜브 (50) 로 성형하는 방법으로서,
냉간 필거 롤링 밀에, 공구로서 롤 스탠드 (1) 에 회전가능하게 부착되는 한 쌍의 롤들 (2, 3) 과 롤 맨드릴 (4), 튜브 셸 (11) 을 수용하는 이송 클램핑 캐리지 (5), 및 상기 이송 클램핑 캐리지 (5) 용의 드라이브 (6) 를 제공하는 단계; 및
상기 튜브 셸 (11) 이 상기 공구 (2, 3, 4) 의 방향으로 단계적으로 이동하도록 상기 드라이브 (6) 로 상기 이송 클램핑 캐리지 (5) 를 이동시키는 단계를 포함하고,
상기 방법은:
상기 공구 (2, 3, 4) 에 의해 상기 튜브 셸 (11) 에 가해진 힘의 정도를 상기 센서 (16) 로 감지하는 단계; 및
상기 드라이브 (6) 가 상기 튜브 셸 (11) 을 상기 공구 (2, 3, 4) 로 이동시키는 전진 단계 당 단계 길이를 상기 힘의 정도의 함수로서 제어부 (12) 로 조절하는 단계를 추가로 포함하는, 튜브 셸 (11) 을 튜브 (50) 로 성형하는 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 튜브 셸 (11) 의 전진 단계 당 단계 길이는 상기 센서 (16) 의 측정으로부터 유도되거나 유도될 수 있는 힘이 사전에 정해진 한계치보다 낮아지도록 조절되는 것을 특징으로 하는, 튜브 셸 (11) 을 튜브 (50) 로 성형하는 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 튜브 셸 (11) 의 전진 단계 당 단계 길이는 상기 단계 길이가 최대가 되도록 조절되는 것을 특징으로 하는, 튜브 셸 (11) 을 튜브 (50) 로 성형하는 방법.
제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하기 위한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램.