KR20160139698A

KR20160139698A - 압연롤 자동화 교체장치

Info

Publication number: KR20160139698A
Application number: KR1020150075045A
Authority: KR
Inventors: 권오을
Original assignee: (주)한성중공업
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2016-12-07
Also published as: KR101688500B1

Abstract

본 발명은 압연롤 자동화 교체장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압연기에 접근할 수 있도록 전/후진하는 대차(10)와, 상기 대차(10)에 형성하되 가이드레일(25)을 구비한 프레임(20)과, 상기 가이드레일(25)에 안내되어 전/후진하는 슬라이더(30)와, 상기 슬라이더(30)에 회전각도가 제어되도록 형성하되 제1유압실린더(45)를 구비한 샤프트(40)와, 상기 샤프트(40)의 선단에 힌지체결하여 제1유압실린더(45)의 작동에 따라 각운동(角運動)을 하되 제2유압실린더(55)를 구비한 제1관절(50)과, 상기 제1관절(50)의 선단에 힌지체결하여 제2유압실린더(55)의 작동에 따라 각운동(角運動)을 하는 제2관절(60)과, 상기 제2관절(60)의 선단에 회전가능토록 형성하여 압연롤(R1)을 파지하는 클램프(70)와, 상기 압연롤(R1)과 다른 압연롤(R2)이 적재되고 로더(85)를 구비한 적치대(80)와, 상기 로더(85)로부터 공급받은 압연롤(R2)을 압연기로 이송하는 유도레일(90)로 이루어진 교체장치를 구성함으로써, 종래 수동식 롤 교체방식과 달리 신속하고 용이하며 정밀한 교체작업이 가능하고, 압연롤의 충돌사고 및 안전사고의 위험을 예방하며, 다른 한편으론 다수의 압연롤에 대한 교체장비를 일원화하는 등, 궁극적으로는 제철소 전체의 생산성 및 작업환경을 개선할 수 있는 압연롤 자동화 교체장치에 관한 것이다.

Description

압연롤 자동화 교체장치{AUTOMATIC CHANGE MACHINE FOR PRESS ROLL}

본 발명은 제철소 등의 압연기에 구비되는 압연롤의 자동화 교체장치에 관한 것으로, 특히 PLC(Power Line Communication) 및 HMI(Human Machine Interface) 기반의 유압설계와 서보모터의 적용 및 제철소의 메인컴퓨터와의 통신 기술을 접목하여, 압연기에 구비된 여러 종류의 압연롤에 대한 교체작업 및 정밀제어를 통한 정렬작업이 모두 가능토록 함으로써, 압연롤의 교체 및 정렬을 신속하고 용이하게 수행하여 생산성을 향상할 수 있을 뿐만 아니라, 더 나아가 작업자의 안전을 확보할 수 있도록 한 '압연롤 자동화 교체장치'에 관한 것이다.

일반적으로 압연공정은 제철소에서 생산된 반제품을 소정의 치수를 갖는 판재나 봉재 또는 선재로 가공하는 공정으로서 압연온도에 따라 열간압연과 냉간압연으로 구분되며, 압연공정을 수행하는 압연기는 상기 완제품의 형상 및 압연온도와 구동방식에 따라 서로 다른 기능을 갖는 여러 종류의 압연롤이 구비된다.

상기 압연롤의 구체적인 일례를 도 1을 참고하여 살펴보면, 압연기의 중심부에 강판과 직접 접촉하는 한 쌍의 워크롤(W/R)이 형성되고, 상기 각 워크롤(W/R)의 바깥측으로는 다수의 제1압연롤(1^stIMR) 및 제2압연롤(2^ndIMR)과 백베어링롤(B/B)이 순차적으로 배치되어 상기 워크롤(W/R)을 지지함과 아울러 구동되도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 워크롤(W/R)은 제품과 직접 접촉하여 작업성 및 제품의 치수와 형상 및 표면품질에 직접적인 영향을 미치므로 주기적인 관리 및 교체가 요구되는데, 압연롤은 상기 워크롤(W/R) 뿐만 아니라 워크롤(W/R)에 대하여 압연기의 압력과 회전력을 전달하도록 상호 접촉하는 제1압연롤(1^stIMR) 및 제2압연롤(2^ndIMR)과 백베어링롤(B/B) 또한 주기적인 교체를 필요로 한다(도 1의 사진 참조).

그런데, 현재 제철소에서 실시하고 있는 압연롤의 교체작업은 그 작업이 매우 까다롭고 상당한 작업시간을 소요할 뿐만 아니라 안전사고의 위험이 많았다. 구체적으로, 압연기의 내부에 형성되는 하우징과 상기 하우징에 설치되는 압연롤 사이의 틈새가 1mm 미만으로 매우 좁고, 이에 반하여 압연롤의 길이는 약 2m에 이르러 매우 길기 때문에 압연롤의 교체시 압연롤의 수평과 중심을 유지하는데 고도의 주의를 필요로 하였다.

특히, 이러한 압연롤의 교체작업을 수작업에 의존함으로써 작업자가 안전사고에 노출되는 문제점 있음은 물론이고, 작업자의 숙련도에 따라 작업시간이 지연되거나 위치의 정밀도가 보장되지 않는 등, 결과적으로는 압연롤의 교체작업으로 인하여 제철소 전체의 생산성 저하를 유발하였다.

그리고 숙련된 작업자라 하더라도 교체작업 중 압연롤이 압연기의 하우징 내벽에 충돌하여 압연기 및 압연롤을 훼손하거나 악영향을 줄 수 있다.

또한, 워크롤(W/R) 및 제1압연롤(1^stIMR)의 교체장비와 상대적으로 중량인 제2압연롤(2^ndIMR) 및 백베어링롤(B/B) 교체장비가 이원화되어 있어 각 교체장비에 대한 유지관리의 어려움도 있었을 뿐만 아니라, 중량의 압연롤의 경우에는 압연롤을 클램핑하는 지그가 도 2와 같이 천장크레인에 견인됨에 따라, 지그의 흔들림으로 작업시간이 더욱 지연되고 작업자의 피로가 가중되며 장비의 훼손 및 안전사고의 위험이 가중되는 문제점이 있었다.

등록특허공보 제10-1035234호(2011.05.18. 공고) 등록특허공보 제10-0562633호(2006.03.20. 공고)

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 압연롤 교체작업을 신속하게 할 수 있고, 압연롤의 교체작업 중 천장크레인에 견인된 지그의 흔들림으로 인한 압연롤의 충돌을 방지하며, 작업자에 대해서는 안전사고의 위험을 최소화하는 한편, 다수의 압연롤에 대한 교체장비를 일원화하여 그 유지관리를 용이하게 함으로써, 궁극적으로 제철소 전체의 생산성을 향상함과 아울러 작업환경을 개선할 수 있도록 기존의 수동식 롤 교체방식을 탈피한 '압연롤 자동화 교체장치'를 제공하는 데 본 발명의 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 압연롤 자동화 교체장치의 구성은, 압연기에 접근할 수 있도록 전/후진하는 대차와, 상기 대차에 형성하되 가이드레일을 구비한 프레임과, 상기 가이드레일에 안내되어 전/후진하는 슬라이더와, 상기 슬라이더에 회전각도가 제어되도록 형성하되 제1유압실린더를 구비한 샤프트와, 상기 샤프트의 선단에 힌지체결하여 제1유압실린더의 작동에 따라 각운동(角運動)을 하되 제2유압실린더를 구비한 제1관절과, 상기 제1관절의 선단에 힌지체결하여 제2유압실린더의 작동에 따라 각운동(角運動)을 하는 제2관절과, 상기 제2관절의 선단에 회전가능토록 형성하여 압연롤을 파지하는 클램프를 형성함으로써, 상기 슬라이더의 작동과 샤프트의 회전각도 및 제1·제2관절의 작동을 제어하여 클램프의 위치와 수평을 컨트롤하여 다수의 압연롤을 교체할 수 있도록 한 '압연롤 자동화 교체장치'의 구성을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은, 상기 대차의 상측에 형성하되 클램프에 파지되는 압연롤과 다른 압연롤이 적재되는 적치대와, 상기 적치대에 적재된 압연롤을 일정한 간격으로 수평이동시키는 로더와, 상기 로더로부터 공급받은 압연롤을 이송롤러를 통하여 압연기로 이송하되 전/후진 가능토록 형성한 유도레일을 구비함으로써, 상기 클램프로 파지되지 않는 다른 압연롤을 교체할 수 있도록 한 '압연롤 자동화 교체장치'에 다른 특징이 있다.

또한, 본 발명은 상기 슬라이더에 좌/우로 이송하는 보조슬라이더를 형성하고, 상기 보조슬라이더에 상기의 샤프트를 형성하며, 다른 한편으론 상기 유도레일이 승/하강하도록 함으로써, 서로 다른 다수의 압연롤을 교체함에 있어 클램프와 송출레일의 간섭을 회피할 수 있도록 한 '압연롤 자동화 교체장치'에 또 다른 특징이 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 종래 천장크레인을 이용한 수동식 롤 교체방식을 탈피함으로써 압연롤의 교체작업을 신속하고 용이하게 수행할 수 있음은 물론이고 보다 정밀한 위치제어가 가능한 효과가 있다. 그리고 교체작업시 압연롤의 흔들림으로 인한 충돌사고를 예방할 수 있을 뿐만 아니라, 작업자에 대해서는 안전사고의 위험을 최소화하는 효과 또한 있으며, 다른 한편으론 다수의 압연롤에 대한 교체장비를 일원화하여 그 유지관리를 용이하게 하는바, 궁극적으로는 제철소 전체의 생산성을 향상함과 아울러 작업환경을 개선하는 효과가 있다.

도 1은 종래 압연기에 구비된 압연롤의 일례를 나타내는 도면 및 사진
도 2는 종래 수동식 롤 교체장비에 의한 교체작업을 나타내는 사진
도 3은 본 발명에 따른 압연롤 자동화 교체장치의 전체를 나타내는 사시도
도 4는 본 발명에 따른 압연롤 자동화 교체장치의 전체를 나타내는 정면도
도 5 및 도 6은 본 발명에 있어 메인 교체장치 부분을 나타내는 구성도
도 7 및 도 8은 본 발명에 있어 메인 교체장치 부분의 작용상태도
도 9 내지 도 11은 본 발명에 있어 서브 교체장치 부분을 나타내는 구성도
도 12 내지 도 16은 본 발명에 있어 서브 교체장치 부분의 작용상태도

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압연롤 자동화 교체장치의 구성을 하기에서 도 3 내지 도 15를 참조하여 상세히 살펴보되, 압연기의 백베어링롤 및 제2압연롤처럼 비교적 중량의 압연롤(R1)을 교체하는 메인 교체장치의 구성과, 압연기의 워크롤 및 제1압연롤처럼 비교적 경량의 압연롤(R2)을 교체하는 서브 교체장치의 구성을 구분하여 살펴본다.

본 발명은 서로 다른 압연롤(R1)(R2)을 교체하는 메인 교체장치와 서브 교체장치가 일원화되어 있는바, 먼저 도 3 내지 도 8을 참조하여 메인 교체장치의 구성을 살펴보면, 제철소의 바닥에 설치된 레일에 구동수단을 구비한 대차(10)를 전/후진 가능토록 형성하여 상기 대차(10)가 압연기 측으로 접근하거나 후퇴할 수 있도록 하고, 상기 대차(10)의 상측에는 프레임(20)을 형성하되 상기 프레임(20)의 상단에는 대차(10)의 진행방향과 동일한 방향으로 한 쌍의 가이드레일(25)을 형성함과 아울러 상기 가이드레일(25)에는 슬라이더(30)가 안내되어 전/후진하도록 하며, 상기 슬라이더(30)에 비교적 중량의 압연롤(R1)을 교체하는 메인 교체장치의 주요 구성을 형성한다.

구체적으로, 상기 슬라이드(30)에는 서보모터(43)에 의하여 정밀한 회전각도가 제어되는 샤프트(40)를 형성하되, 바람직하게는 상기 전/후 방향으로 이송하는 슬라이더(30)의 상측에 좌/우로 이송하는 보조슬라이더(35)를 더 형성하고, 상기 보조슬라이더(35)에 대하여 상기 회전각도가 제어되는 샤프트(40)를 형성함으로써, 서로 다른 다수의 압연롤(R1)(R2)을 교체함에 있어 메인 교체장치와 서브 교체장치의 간섭을 회피할 수 있다.

그리고 상기 샤프트(40)의 후단에 제1유압실린더(45)를 구비하는 한편, 샤프트(40)의 선단에는 제1관절(50)을 힌지체결하여 상기 제1유압실린더(45)의 선단과 제1관절(50)의 후단부를 연결함으로써, 상기 제1유압실린더(45)의 작동에 따라 제1관절(50)이 소정의 범위 내에서 각운동(角運動)을 할 수 있도록 한다.

또한, 상기 제1관절(50)에는 한 쌍의 제2유압실린더(55)를 구비하되, 제1관절(50)의 선단에 제2관절(60)을 힌지체결함으로써, 상기 제2유압실린더(55)의 작동에 따라 제2관절(60)이 각운동(角運動)을 할 수 있도록 하며, 상기 제2관절(60)의 선단에는 압연롤(R1)을 파지하는 클램프(70)를 형성한다.

이때, 상기 클램프(70)는 회전가능토록 형성함으로써, 압연롤(R1)의 교체작업시 압연기의 하우징 내부에 형성된 기어(미도시)와 압연롤(R1)의 일측단에 형성된 기어(미도시)가 용이하게 결합될 수 있도록 함이 바람직하다.

따라서, 상기와 같이 구성한 메인 교체장치에 의하면, 압연기에 구비된 압연롤(R1)을 보다 용이하고 신속하며 정밀하게 교체할 수 있는바, 슬라이더(30)를 전/후 방향으로 작동하여 새로운 압연롤(R1)을 압연기에 장입하거나 또는 교체될 압연롤(R1)을 압연기에서 인출할 수 있고, 샤프트(40)의 회전각도 및 제1·제2관절(50)(60)의 작동을 제어하여 다수의 압연롤(R1) 중 교체하고자 하는 압연롤(R1) 측으로 클램프(70)를 신속하고 용이하게 이동시킬 수 있다.

그리고 상기 샤프트(40)의 회전각도가 서보모터(43)에 의하여 정밀하게 제어됨으로써, 압연롤(R1)의 교체작업시 각 압연롤(R1)의 흔들림으로 인한 충돌사고를 방지할 수 있음은 물론이고, 압연롤(R1)의 위치를 더욱 정밀하게 정렬할 수 있다.

또한, 압연롤(R1)을 파지하는 클램프(70)는 제2관절(60)의 작동을 제어하여 항상 수평상태를 유지함으로써, 상기 클램프(70)에 파지되는 압연롤(R1)의 흔들림 없이 수평상태로 압연기에 장입하거나 인출할 수 있다.

이때, 상기 슬라이더(30), 샤프트(40)의 서보모터(43) 및 제1유압실린더(45), 제1관절(50)의 제2유압실린더(55), 제2관절(50) 및 클램프(70)의 구동은 PLC(Power Line Communication) 및 HMI(Human Machine Interface) 기반으로 작동됨과 아울러 제철소의 메인컴퓨터에 의하여 원격으로 제어된다.

이하, 본 발명에 있어 서브 교체장치의 구성을 도 3 및 도 4와 도 9 내지 도 16을 참조하여 상세히 살펴보면, 상기 클램프(70)에 파지되는 중량의 압연롤(R1)에 비하여 상대적으로 경량의 다른 압연롤(R2)이 적재되는 적치대(80)를 대차(10)의 상측에 형성하되, 상기 적치대(80)에는 적재된 압연롤(R2)을 일정한 간격으로 수평이동시키는 로더(85)를 구비하는바, 바람직하게는 상기 적치대(80)에 압연롤(R2)이 안치되는 다수의 V블록을 형성하고, 상기 로더(85)는 상기 V블록 상에 안치된 압연롤(R2)을 들어올려 수평이동시키는 다수의 실린더로 구성된다.

그리고 상기 대차(10)에는 로더(85)로부터 공급받은 압연롤(R2)을 이송롤러를 통하여 압연기로 이송하는 유도레일(90)을 형성하되, 상기 유도레일(90)의 하부에는 레크(91)와 상기 레크(91)를 구동하는 피니언(92) 및 구동모터를 형성함으로써, 유도레일(90)이 전/후진하여 압연기 측으로 근접할 수 있도록 한다.

또한, 상기 유도레일(90)을 대차(10) 상에서 승/하강하도록 함으로써, 서로 다른 다수의 압연롤(R1)(R2)을 교체함에 있어 앞서 설명한 클램프(70)에 대하여 유도레일(90)이 간섭되지 않도록 함이 바람직한바, 구체적으로는 상기 유도레일(90)의 하측에 교차하는 다수의 링크절(97)을 형성함과 아울러 상기 링크절(97)을 펼치거나 접도록 하는 구동실린더(98)를 구비하되, 이때 교차하는 링크절(97) 중 적어도 어느 하나는 대차(10) 상에서 슬라이딩 되도록 한다.

따라서, 상기와 같이 구성한 서브 교체장치에 의하면, 메인 교체장치의 클램프(70)로 파지되지 않는 다른 압연롤(R2)을 메인 교체장치에 간섭되지 않고 신속하고 용이하게 교체할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 압연롤 자동화 교체장치의 전체적인 작용을 살펴보면, 압연기의 백베어링롤 및 제2압연롤처럼 비교적 중량의 압연롤(R1)을 교체하는 경우, 메인 교체장치의 샤프트(40)의 회전각도 및 제1관절(50)의 작동을 제어하여 클램프(70)의 위치를 선정한 다음, 상기 슬라이더(30)를 전진시켜 교체하고자 하는 압연롤(R1)를 클램프(70)로 파지한 후, 상기 슬라이더(30)를 후퇴시켜 기존의 압연롤(R1)을 제거한다. 그리고, 상기 클램프(70)에 새로운 압연롤(R1)을 장착하고 이후 슬라이더(30)를 전진시킴으로써 압연롤(R1)의 교체할 수 있는바, 이때 서브 교체장치의 유도레일(90)은 하강한 상태로서 메인교체 장치에 간섭되지 않는다.

한편, 압연기의 워크롤 및 제1압연롤처럼 비교적 경량의 압연롤(R2)을 교체하는 경우에는, 구동실린더(98)의 작동에 따라 링크절(97)이 유도레일(90)을 상승시킨 상태에서 상기 유도레일(90)에 구비된 구동모터의 작동에 따라 피니언(92) 및 이와 치합된 레크(91)가 작동하여 유도레일(90)이 압연기 측으로 접근한다.

그리고, 상기 유도레일(90)에 형성한 이송롤러를 통하여 교체될 압연롤(R2)을 후방으로 인출한 다음 적치대(80)에 구비된 로더(85)를 통하여 적치대(80)의 빈 공간에 압연롤(R2)을 배출한 후, 상기 적치대(80)에 적재된 새로운 압연롤(R2)을 상기 로더(85)를 이용하여 유도레일(90)로 옮기고 유도레일(90)의 이송롤러를 통하여 압연기에 장입한다.

따라서, 상기와 같은 본 발명에 의하면 종래 천장크레인을 이용한 수동식 롤 교체방식과 달리 압연롤(R1)(R2)의 교체작업을 신속하고 용이하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라 더욱 정밀한 위치제어가 가능하다. 또한, 교체작업시 압연롤(R1)(R2)의 흔들림이 없으며 그로 인한 충돌사고 및 작업자의 안전사고를 예방하며, 다른 한편으론 다수의 압연롤에 대한 교체장비를 일원화하여 그 유지관리가 용이하다.

10: 대차 20: 프레임
25: 가이드레일 30: 슬라이더
35: 보조슬라이더 40: 샤프트
43: 서보모터 45: 제1유압실린더
50: 제1관절 55: 제2유압실린더
60: 제2관절 70: 클램프
80: 적치대 85: 로더
90: 유도레일 91: 래크
92: 피너언 97: 링크절
R1, R2: 압연롤

Claims

압연기에 접근할 수 있도록 전/후진하는 대차(10)와;
상기 대차(10)에 형성하되 가이드레일(25)을 구비한 프레임(20)과;
상기 가이드레일(25)에 안내되어 전/후진하는 슬라이더(30)와;
상기 슬라이더(30)에 회전각도가 제어되도록 형성하되 제1유압실린더(45)를 구비한 샤프트(40)와;
상기 샤프트(40)의 선단에 힌지체결하여 제1유압실린더(45)의 작동에 따라 각운동(角運動)을 하되 제2유압실린더(55)를 구비한 제1관절(50)과;
상기 제1관절(50)의 선단에 힌지체결하여 제2유압실린더(55)의 작동에 따라 각운동(角運動)을 하는 제2관절(60)과;
상기 제2관절(60)의 선단에 회전가능토록 형성하여 압연롤(R1)을 파지하는 클램프(70)를 형성함으로써;
상기 슬라이더(30)의 작동과 샤프트(40)의 회전각도 및 제1·제2관절(50)(60)의 작동을 제어하여 클램프(70)의 위치와 수평을 컨트롤하여 다수의 압연롤(R1)을 교체할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 압연롤 자동화 교체장치.
제1항에 있어서,
상기 대차(10)의 상측에 형성하되 상기 클램프(70)에 파지되는 압연롤(R1)과 다른 압연롤(R2)이 적재되는 적치대(80)와, 상기 적치대(80)에 적재된 압연롤(R2)을 일정한 간격으로 수평이동시키는 로더(85)와, 상기 로더(85)로부터 공급받은 압연롤(R2)을 이송롤러를 통하여 압연기로 이송하되 전/후진 가능토록 형성한 유도레일(90)을 구비함으로써, 상기 클램프(70)로 파지되지 않는 다른 압연롤(R2)을 교체할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 압연롤 자동화 교체장치.
제1항에 있어서,
상기 슬라이더(30)에 좌/우로 이송하는 보조슬라이더(35)를 형성하고, 상기 보조슬라이더(35)에 상기의 샤프트(40)를 형성함으로써, 서로 다른 다수의 압연롤(R1)(R2)을 교체함에 있어 클램프(70)의 간섭을 회피할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 압연롤 자동화 교체장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 유도레일(90)이 승/하강하도록 함으로써 서로 다른 다수의 압연롤(R1)(R2)을 교체함에 있어 유도레일(90)의 간섭을 회피할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 압연롤 자동화 교체장치.