KR20190020395A - 스트립 권취 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 예시적 실시예에 따른 스트립 권취 장치는, 스트립을 권취하는 맨드릴; 상기 맨드릴 주변에 배치되는 유닛롤; 상기 맨드릴을 회전 구동시키는 맨드릴 구동부; 및 상기 유닛롤을 회전 구동시키는 유닛롤 구동부;를 포함하고, 상기 유닛롤 구동부는 상기 스트립의 두께에 따라서 상기 유닛롤의 회전속도를 조절하는 것을 특징으로 한다.

Description

스트립 권취 장치{STRIP WINDING APPARATUS}

본 발명은 스트립 권취 장치에 관한 것이다.

스트립 권취 장치는 열간 압연 공정에서 스트립을 맨드릴에 코일 형태로 감아주는 장치이다. 맨드릴에서 코일화되는 스트립의 권취 품질이 좋으려면, 스트립 헤드가 맨드릴에 취입되어 코일화될 때 원형에 가깝게 형성되도록 텐션을 제어하는 것이 중요하다. 이를 위해 맨드릴 주위에 배치되는 유닛롤(unit roll)은 스트립을 초기에 구속하여 원형에 가까운 코일 상태로 맨드릴에 스트립이 감기도록 보조하는 역할을 한다.

맨드릴은 박물재 권취 시 스트립의 속도보다 빠른 회전속도로 권취를 행하고 후물재 권취 시에는 상대적으로 느린 회전속도로 권취를 행하는데, 극후물 저속 권취 시 유닛롤의 모터의 회전속도보다 더 낮은 속도 영역에서 권취 작업을 수행하게 된다. 이때 유닛롤의 모터는 정격용량보다 모터에서 견딜 수 있는 용량이 작게 되어 모터에 과부하가 작동되게 된다. 이에 따라 최근 두께가 두꺼운 API 강재의 수요가 증가하는 추세에서 기존의 권취 장치로는 생산 시 유닛롤에 과부하가 발생하여 권취 장치가 파손되거나 생산공정이 진행되지 않는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 요구 또는 문제를 인식하여 이루어진 것으로, 고강도 극후물재 권취와 박물재 권취를 병행할 수 있는 스트립 권취 장치를 제공하고자 한다.

다만, 본 발명의 목적은 이에만 제한되는 것은 아니며, 명시적으로 언급하지 않더라도 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 이에 포함된다고 할 것이다.

본 발명의 예시적 실시예에 따른 스트립 권취 장치는, 스트립을 권취하는 맨드릴; 상기 맨드릴 주변에 배치되는 유닛롤; 상기 맨드릴을 회전 구동시키는 맨드릴 구동부; 및 상기 유닛롤을 회전 구동시키는 유닛롤 구동부;를 포함하고, 상기 유닛롤 구동부는 상기 스트립의 두께에 따라서 상기 유닛롤의 회전속도를 조절할 수 있다.

상기 유닛롤 구동부는, 구동력을 발생시키는 롤모터; 상기 롤모터에서 발생된 구동력으로 상기 유닛롤을 회전시키는 롤구동축; 및 상기 롤모터와 상기 롤구동축 사이에 배치되어 상기 롤구동축의 회전속도를 가변시키는 롤변속기;를 포함할 수 있다.

상기 롤변속기는, 후물재 권취 시 상기 롤모터의 회전속도보다 낮은 속로도 상기 롤구동축을 회전시키고, 박물재 권취 시 상기 롤모터의 회전속도와 같거나 높은 속도로 상기 롤구동축을 회전시킬 수 있다.

상기 유닛롤을 지지하는 롤프레임; 및 상기 롤프레임에 연결되어 상기 유닛롤과 상기 맨드릴 사이의 간격을 조절하는 실린더 부재;를 더 포함할 수 있다.

상기 롤프레임은 상기 맨드릴의 표면을 따라 곡면을 가지며 연장되는 가이드를 포함할 수 있다.

상기 맨드릴 구동부는, 구동력을 발생시키는 모터; 상기 모터에서 발생된 구동력으로 상기 맨드릴을 회전시키는 구동축; 및 상기 모터와 구동축 사이에 배치되어 상기 구동축의 회전속도를 가변시키는 변속기;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 고강도 극후물재 권취와 박물재 권취를 병행할 수 있는 스트립 권취 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 스트립 권취 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 스트립 권취 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 1의 스트립 권취 장치를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 4는 스트립 권취 장치에서 맨드릴 구동부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 스트립 권취 장치에서 유닛롤 구동부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 유닛롤을 지지하는 롤프레임의 변형예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 유닛롤에 의해 스트립이 맨드릴에 권취되는 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 예시적 실시예에 따른 스트립 권취 장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 스트립 권취 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 스트립 권취 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 3은 도 1의 스트립 권취 장치를 개략적으로 나타내는 측면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 스트립 권취 장치(1)는 맨드릴(100), 유닛롤(300), 맨드릴 구동부(200) 및 유닛롤 구동부(400)를 포함할 수 있다.

맨드릴(100)은 장치몸체(10)에 구비되어 스트립(S)을 코일 형태로 권취할 수 있다. 장치몸체(10)는 압연 공정의 마지막 단계에 배치되는 권취 장치의 베이스 프레임으로 제공될 수 있다. 장치몸체(10)는 기본적으로 압연된 스트립(S)이 권취되는 맨드릴(100)을 갖추고 있으며, 추후 설명하는 맨드릴(100)을 회전 구동시키는 맨드릴 구동부(200)를 포함할 수 있다. 이 외에 장치몸체(10)는 압연된 스트립(S)의 권취를 실행함에 있어서 필요한 기구들을 포함할 수 있다.

맨드릴(100)은 장치몸체(10)에 회전 가능하게 장착되어 일방향에서 취입되는 스트립(S)을 권취할 수 있도록 제공될 수 있다. 맨드릴(100)은 장치몸체(10)에 장착된 맨드릴 구동부(200)에 의해 소정의 속도로 회전하면서 스트립(S)을 코일 형태로 권취할 수 있다.

도 4에서는 맨드릴 구동부를 개략적으로 나타내고 있다. 도 1과 함께 도 4를 참조하면, 맨드릴 구동부(200)는 맨드릴(100)을 회전 구동시킬 수 있다. 맨드릴 구동부(200)는 모터(210), 구동축(220), 변속기(230)를 포함할 수 있다.

모터(210)는 맨드릴(100)을 회전시키기 위한 구동력을 발생시킬 수 있다. 구동축(220)은 모터(210)에서 발생된 구동력을 맨드릴(100)로 전달하여 맨드릴(100)을 회전시킬 수 있다. 변속기(230)는 모터(210)와 구동축(220) 사이에 배치되어 모터(210)의 구동력을 구동축(220)으로 전달하고 구동축(220)의 회전속도를 가변시킬 수 있다.

변속기(230)는 상이한 크기(지름)을 갖는 기어를 사용하여 변속을 수행할 수 있다. 도 4에서와 같이, 변속기(230)는 모터(210)의 회전축(211)에 장착되는 구동 기어(231)와, 구동축(220)에 장착되는 변속 기어(232)와, 클러치 조작에 의해 구동 기어(231)와 변속 기어(232) 사이를 이동하는 싱크로나이저(233)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 박물재 권취 시에는 상대적으로 크기가 작은 제1 변속 기어(232a)와 구동 기어(231)(기어비 1:1)가 맞물리도록 하여 고속으로 맨드릴(100)을 회전시켜 스트립(S)을 권취하도록 할 수 있다. 또한, 후물재 권취 시에는 상대적으로 크기가 큰 제2 변속 기어(232b)와 구동 기어(231)(기어비 1:2.367)가 맞물리도록 하여 저속으로 맨드릴(100)을 회전시켜 스트립(S)을 권취하도록 할 수 있다. 따라서, 대략 6mm 이상의 극후물재를 권취하는데 있어서 맨드릴(100)의 회전속도를 저속으로 변경함으로써 권취에 필요한 토크(torque)를 확보할 수 있다. 이러한 속도 변경은 기어비 변경을 통해 용이하게 구현할 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 유닛롤(300)은 맨드릴(100) 주변에 배치될 수 있다. 유닛롤(300)은 적어도 3개 이상의 복수개로 제공될 수 있다.

유닛롤(300)은 롤프레임(310)에 회전가능하게 장착되어 지지될 수 있다. 롤프레임(310)은 일단부가 장치몸체(10)에 힌지 체결 구조로 장착되어 소정 각도 범위로 회동하도록 제공될 수 있다. 실린더 부재(320)는 롤프레임(310)에 연결되어 유닛롤(300)과 맨드릴(100) 사이의 간격을 조절할 수 있다.

유닛롤(300)은 실린더 부재(320)의 작동에 의해 롤프레임(310)이 소정 각도로 회동함에 따라서 맨드릴(100)과의 간격이 조절될 수 있다.

유닛롤(300)은 장치몸체(10)에 장착된 유닛롤 구동부(400)에 의해 소정의 속도로 회전하면서 맨드릴(100)과의 사이로 인입된 스트립(S)이 원형에 가까운 코일 형태로 권취되도록 스트립(S)의 표면을 가압할 수 있다.

도 5에서는 유닛롤 구동부를 개략적으로 나타내고 있다. 유닛롤 구동부(400)는 유닛롤(300)을 회전 구동시킬 수 있다.

도 1과 함께 도 5를 참조하면, 유닛롤 구동부(400)는 스트립(S)의 두께에 따라서 유닛롤(300)의 회전속도를 조절할 수 있다. 유닛롤 구동부(400)는 롤모터(410), 롤구동축(420) 및 롤변속기(430)를 포함할 수 있다.

롤모터(410)는 유닛롤(300)을 회전시키기 위한 구동력을 발생시킬 수 있다.

롤구동축(420)은 롤모터(410)에서 발생된 구동력을 유닛롤(300)로 전달하여 유닛롤(300)을 회전시킬 수 있다. 롤구동축(420)은 유닛롤(300)의 일측 단부에 연결될 수 있다. 롤구동축(420)은, 예를 들어, 유니버설 조인트(universal joint)로 유닛롤(300)과 연결될 수 있다.

롤변속기(430)는 롤모터(410)와 롤구동축(420) 사이에 배치되어 롤모터(410)의 구동력을 롤구동축(420)으로 전달하고 롤구동축(420)의 회전속도를 가변시킬 수 있다.

롤변속기(430)는 상이한 크기(지름)을 갖는 기어를 사용하여 변속을 수행할 수 있다. 도 5에서와 같이, 롤변속기(430)는 롤모터(410)의 회전축(411)에 장착되는 롤구동 기어(431)와, 롤구동축(420)에 장착되는 변속 기어(432)와, 클러치 조작에 의해 롤구동 기어(431)와 변속 기어(432) 사이를 이동하는 싱크로나이저(433)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 박물재 권취 시에는 상대적으로 크기가 작은 제3 변속 기어(432a)와 롤구동 기어(431)가 맞물리도록 하여 고속으로 유닛롤(300)을 회전시킬 수 있다. 즉, 롤모터(410)의 회전속도와 같거나 더 높은 속도로 롤구동축(420)을 회전시킬 수 있다.

또한, 후물재 권취 시에는 상대적으로 크기가 큰 제4 변속 기어(432b)와 롤구동 기어(431)가 맞물리도록 하여 저속으로 유닛롤(300)을 회전시킬 수 있다. 즉, 롤모터(410)의 회전속도보다 낮은 속로도 롤구동축(420)을 회전시킬 수 있다.

따라서, 고강도 극후물재(예를 들어, 두께가 두꺼운 API 강재)를 권취하는데 있어서, 맨드릴(100)이 롤모터(410)의 최저 속도보다 더 낮은 속도 영역에서 권취작업을 수행하더라도 롤변속기(430)를 통해 유닛롤(300)의 회전속도를 롤모터(410)의 최저 회전속도보다 낮은 속도로 회전구동시킬 수 있다. 따라서, 롤모터(410)에 과부하가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 유닛롤(300)의 회전 속도를 맨드릴(100)의 회전 속도에 대응하는 수준으로 가변함으로써 스트립(S)에 굽힘력(bending force)을 가하는데 필요한 토크(torque)를 확보할 수 있다. 이러한 속도 변경은 롤변속기(430)를 통해 기어비를 변경하는 것으로 용이하게 구현할 수 있다.

본 발명의 예시적 실시예에 따른 스트립 권취 장치(1)는 유닛롤(300)을 회전 구동시키는 유닛롤 구동부(400)에 롤변속기(430)를 구비하여 기어비 변경을 통해 속도 변경이 가능하도록 하였다. 이를 통해 고강도 극후물재를 권취하는데 필요한 토크를 충분히 확보할 수 있도록 한다.

따라서, 박물재 권취를 수행하는 일반 코일러와 고강도 극후물재를 권취하는 헤비 코일러를 구분하여 사용하는 종래와 달리, 박물재 권취와 후물재 권취를 병행하여 수행할 수 있는 스트립 권취 장치를 제공할 수 있다.

도 6에서는 유닛롤을 지지하는 롤프레임의 변형예를 개략적으로 나타내고 있다. 도 6은 유닛롤을 지지하는 롤프레임의 변형예를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 롤프레임(330)은 맨드릴(100)의 표면을 따라 곡면을 가지며 연장되는 가이드(331)를 포함할 수 있다.

가이드(331)는 롤프레임(330)에 장착된 유닛롤(300)에서 인접한 다른 롤프레임(330)을 향해 연장되는 구조로 제공될 수 있다. 가이드(331)는 인접한 유닛롤(300) 사이에서 스트립(S)의 권취 방향을 안내할 수 있다.

도 7a 내지 도 7c에서는 유닛롤에 의해 스트립이 맨드릴에 권취되는 과정을 개략적으로 나타내고 있다.

도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 압연 공정을 거친 스트립(S)의 선단은 장치몸체(10)의 일측 방향으로부터 취입되고, 맨드릴(100)과 유닛롤(300) 사이로 인입되어 맨드릴(100)을 중심축으로 하여 권취되기 시작한다.

유닛롤(300)은 소정 속도로 회전하며 스트립(S)이 맨드릴(100)의 표면을 따라서 권취되도록 누르는 한편, 인접한 유닛롤(300) 사이에 배치되는 가이드(331)는 스트립(S)의 선단이 맨드릴(100)측으로 향하도록 가이드한다. 따라서, 스트립(S)은 유닛롤(300)과 가이드(331)에 의해 맨드릴(100) 둘레에 타이트(tight)하게 권취될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1... 스트립 권취 장치
10... 장치몸체
100... 맨드릴
200... 맨드릴 구동부
210... 모터
220... 구동축
230... 변속기
300... 유닛롤
310, 330... 롤프레임
320... 실린더 부재
400... 유닛롤 구동부
410... 롤모터
420... 롤구동축
430... 롤변속기
S... 스트립

Claims (6)

1. 스트립을 권취하는 맨드릴;
   상기 맨드릴 주변에 배치되는 유닛롤;
   상기 맨드릴을 회전 구동시키는 맨드릴 구동부; 및
   상기 유닛롤을 회전 구동시키는 유닛롤 구동부;
   를 포함하고,
   상기 유닛롤 구동부는 상기 스트립의 두께에 따라서 상기 유닛롤의 회전속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 스트립 권취 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 유닛롤 구동부는,
   구동력을 발생시키는 롤모터;
   상기 롤모터에서 발생된 구동력으로 상기 유닛롤을 회전시키는 롤구동축; 및
   상기 롤모터와 상기 롤구동축 사이에 배치되어 상기 롤구동축의 회전속도를 가변시키는 롤변속기;
   를 포함하는 스트립 권취 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 롤변속기는, 후물재 권취 시 상기 롤모터의 회전속도보다 낮은 속로도 상기 롤구동축을 회전시키고, 박물재 권취 시 상기 롤모터의 회전속도와 같거나 높은 속도로 상기 롤구동축을 회전시키는 것을 특징으로 하는 스트립 권취 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 유닛롤을 지지하는 롤프레임; 및
   상기 롤프레임에 연결되어 상기 유닛롤과 상기 맨드릴 사이의 간격을 조절하는 실린더 부재;
   를 더 포함하는 스트립 권취 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 롤프레임은 상기 맨드릴의 표면을 따라 곡면을 가지며 연장되는 가이드를 포함하는 스트립 권취 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 맨드릴 구동부는,
   구동력을 발생시키는 모터;
   상기 모터에서 발생된 구동력으로 상기 맨드릴을 회전시키는 구동축; 및
   상기 모터와 구동축 사이에 배치되어 상기 구동축의 회전속도를 가변시키는 변속기;
   를 포함하는 스트립 권취 장치.
   

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