KR20200020478A - 판재의 형상 교정이 가능한 롤러장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제품의 품질 향상에 기여할 수 있도록 예컨대 강판과 같은 판재의 형상 교정이 가능한 롤러장치에 관한 것으로, 이는 판재를 사이에 두고 서로 대향되게 배치되며, 양측으로 연장한 회전축을 갖추고, 상기 판재를 압착하면서 회전하는 한 쌍의 롤러부재; 상기 판재를 압착하는 방향으로 상기 한 쌍의 롤러부재의 회전축을 각각 가압하는 복수의 푸셔; 및 상기 한 쌍의 롤러부재의 회전축들 사이에 위치하여, 상기 푸셔의 가압방향과 반대방향으로 상기 회전축들을 동시에 가압하는 벤더 푸셔를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

판재의 형상 교정이 가능한 롤러장치 {Roller device capable of correcting shape of plate}

본 발명은, 예컨대 강판과 같은 판재의 형상을 교정할 수 있는 롤러장치에 관한 것이다.

일반적으로 열간 압연 라인에서는 코일링(coiling) 공정을 돕기 위한 한 쌍의 핀치롤이 사용될 수 있다. 이러한 핀치롤은 강판과 같은 판재를 그 하류에 위치한 맨드럴로 이송하기 위하여 벤딩(bending)을 부여할 수 있으며, 벤딩된 판재가 맨드럴과 이를 둘러싼 래퍼롤 사이에서 맨드럴 주위에 권취되어 코일을 형성할 때 핀치롤과 맨드럴 사이에 장력을 인가할 수 있게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전술한 핀치롤에 더하여, 한 쌍의 추가 핀치롤(7)이 맨드럴(5) 입측에 있는 핀치롤(4)보다 상류에 배치될 수 있다. 이들 추가 핀치롤은, 압연기(2)에서 판재(1)가 나오면서 장력이 없어질 때 안정적으로 장력을 부가할 수 있게 하며, 두꺼운 판재가 맨드럴에서 코일링될 때 래퍼롤(6)이 둘러싼 맨드럴 입측에 있는 핀치롤과 함께 두꺼운 판재를 눌러주어 벤딩을 원활하게 이루어질 수 있게 한다. 도 1에서 미설명부호 3은 냉각부이다.

이와 같이 핀치롤은 맨드럴의 코일링을 돕기 위한 수단으로서, 벤딩과 장력을 제공하는 역할을 하도록 되어 있어, 판재의 형상을 개선하기에는 한계가 있다. 따라서, 형상이 불량한 판재가 핀치롤을 통과하여 진행하게 되면, 코일링 시 형상 불량에 의한 텔레스코프 결함이 발생하는 문제가 있다.

관련된 선행 기술로는 대한민국 등록특허공보 10-1498893 B1(2015년 2월 27일 등록)에 개시된 발명이 있다.

이에 본 발명은 제품의 품질 향상에 기여할 수 있도록 예컨대 강판과 같은 판재의 형상 교정이 가능한 롤러장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 롤러장치는, 판재를 사이에 두고 서로 대향되게 배치되며, 양측으로 연장한 회전축을 갖추고, 상기 판재를 압착하면서 회전하는 한 쌍의 롤러부재; 상기 판재를 압착하는 방향으로 상기 한 쌍의 롤러부재의 회전축을 각각 가압하는 복수의 푸셔; 및 상기 한 쌍의 롤러부재의 회전축들 사이에 위치하여, 상기 푸셔의 가압방향과 반대방향으로 상기 회전축들을 동시에 가압하는 벤더 푸셔를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 판재에서 폭방향으로 웨이브(wave)진 형상을 실시간으로 교정할 수 있어, 예를 들어 코일링 공정을 돕기 위한 핀치롤로 사용될 때 코일링 공정을 안정화시킴과 동시에 제품의 형상 품질을 단시간에 향상시킬 수 있는 효과를 얻게 된다.

도 1은 통상적인 열간 압연 라인의 일부를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 롤러장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러장치의 시뮬레이션 해석 결과를 나타낸 도면들로서, (a)는 벤더 푸셔가 없는 경우이고, (b)는 벤더 푸셔가 적용된 경우이다.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러장치를 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러장치는, 판재(1)를 사이에 두고 서로 대향되게 배치되며, 길이방향을 따라 양측으로 연장한 회전축(11)을 갖추고, 판재를 압착하면서 회전하는 한 쌍의 롤러부재(10); 판재를 압착하는 방향으로 한 쌍의 롤러부재의 회전축을 각각 가압하는 복수의 푸셔(20); 및 한 쌍의 롤러부재의 회전축들 사이에 위치하여, 푸셔의 가압방향과 반대방향으로 회전축들을 동시에 가압하는 벤더 푸셔(30)를 포함하고 있다.

한 쌍의 롤러부재(10)는 서로 평행하고 대향되게 설치된다. 각 롤러부재의 길이방향으로 연장한 각각의 회전축(11)에는, 베어링(미도시)을 갖추고서 롤러부재의 본체(12)에 인접하게 위치한 제1쵸크(13)와, 베어링(미도시)을 갖추고서 회전축의 자유단부에 인접하게 위치한 제2쵸크(14)가 설치되어, 이 회전축 및 롤러부재를 회전가능하게 지지한다.

선택적으로, 각 롤러부재(10)는 강판과 같은 판재(1)에 접촉하므로, 롤러부재의 본체(12)는 예컨대 기계구조용 탄소강 등과 같은 재질로 만들어질 수 있다.

또한, 각 롤러부재(10)의 표면은 길이방향 단부 측에서 길이방향 중심으로 갈수록 대략 원호 형상으로 볼록하게 솟아오르는 크라운 형상, 또는 길이방향 단부 측에서 길이방향 중심으로 갈수록 대략 원호 형상으로 오목하게 만곡되는 크라운 형상을 가질 수 있다.

이와 같이 각 롤러부재(10)가 크라운 형상을 갖게 됨으로써, 판재(1)에 대한 그립(grip)력을 강화시킬 수 있다.

복수의 푸셔(20)는 각각 롤러부재(10)의 회전축(11)을 가압할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이들 푸셔는 각 롤러부재의 회전축 상에 위치한 제1쵸크(13)를 개별적으로 가압하도록 배치될 수 있다.

예를 들어, 푸셔(20)는 각각 작동로드(21)를 갖춘 액츄에이터로 구성될 수 있는데, 이러한 액츄에이터로는 유체압 실린더 또는 전기식 액츄에이터 등이 채택될 수 있다. 이때, 액츄에이터의 작동본체(22)는 도시되지 않은 프레임에 연결되어 장착되며, 작동로드는 제1쵸크(13)에 결합할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 롤러장치를 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서는, 푸셔(20)의 구조만 상이하고 나머지 구성요소들은 전술한 실시예의 구성요소들과 동일하다. 이에, 본 발명의 다른 실시예에 따른 롤러장치를 설명함에 있어, 전술한 실시예에 의한 롤러장치와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하면서 그 구성 및 기능의 상세한 설명을 생략하기로 한다.

푸셔(20)는, 롤러부재(10)의 제1쵸크(13)에 양단이 결합한 연결바아(23)와, 이 연결바아에 힘을 가하도록 작동로드(25)를 갖춘 구동부(24)를 포함할 수 있다. 이 경우에 구동부로는 유체압 실린더 또는 전기식 액츄에이터 등이 채택될 수 있다. 구동부의 작동로드(25)는 연결바아에 연결되고, 작동본체(26)는 도시되지 않은 프레임에 연결되어 장착될 수 있다.

이와 같은 푸셔(20)에 의해, 본 발명의 롤러장치는 각 롤러부재(10)를 판재(1)의 양측에서 대칭되게 동시에 가압하여, 판재의 이송과 함께 판재의 양면, 예컨대 상면 및 하면을 동시에 압착할 수 있게 된다.

그런데, 푸셔(20)의 가압력은 롤러부재(10)의 회전축(11)을 지지하고 있는 제1쵸크(13)에 작용하게 되고, 이에 따라 롤러부재가 휘어지게 된다. 이와 같이 롤러부재가 휘어지게 되면 판재에 가해지는 힘에 불균형이 일어나게 된다.

즉, 판재의 양측 선단을 가압하는 힘은 상대적으로 커지는 반면, 판재의 중앙을 누르는 힘은 상대적으로 작아지게 된다. 결국, 판재의 선단은 그 두께가 상대적으로 얇아지게 되어, 에지 웨이브가 발생한다.

이에 본 발명의 롤러장치는, 푸셔(20)의 가압방향과 반대방향으로 가압하는 벤더 푸셔(30)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 벤더 푸셔는 롤러부재(10)의 길이방향 양측에서 각각, 상측 롤러부재의 회전축과 하측 롤러부재의 회전축 사이에 위치될 수 있다. 이러한 벤더 푸셔는 각 롤러부재(10)의 회전축(11)에 푸셔의 가압방향과 반대방향으로 굽힘응력을 동시에 인가할 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 벤더 푸셔(30)는 각 롤러부재(10)의 회전축(11) 상에 위치한 제2쵸크(14)를 가압하도록 배치될 수 있다.

예를 들어, 벤더 푸셔(30)는 한 쌍의 롤러부재(10)의 배치로 인해 서로 인접하게 된 제2쵸크(14)들 사이에 위치하고서, 서로 대향되게 작동하는 한 쌍의 작동로드(31)를 갖춘 양방향 액츄에이터로 구성될 수 있다. 이때, 액츄에이터의 작동본체(32)는 지지바아(33)를 매개로 하여 도시되지 않은 프레임에 연결되며, 각각의 작동로드는 제2쵸크에 결합할 수 있다.

이와 같은 벤더 푸셔(30)에 의해, 본 발명의 롤러장치에서는 푸셔(20)가 롤러부재(10)의 회전축(11)을 가압할 때, 제2쵸크(14)에 가해지는 벤더 푸셔(30)의 힘을 키우게 되면 이 가압력이 롤러부재의 길이방향 양끝을 들게 되는 힘으로 작용하여 압착되는 판재(1)의 두께가 두꺼워지는 쪽으로 제어할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 롤러장치는, 단순한 구조의 한 쌍의 롤러부재(10)에 대해 가압력을 부여할 수 있는 푸셔(20)와 벤더 푸셔(30)를 구비하여, 판재(1)에 가해지는 폭방향 하중을 조절할 수 있게 됨으로써, 판재의 폭방향으로 그 형상 불량을 교정하고 제어할 수 있게 되는 것이다.

특히, 푸셔(20)가 롤러부재(10)의 회전축(11)을 가압할 때, 롤러부재가 휘어지면서 각 롤러부재에 형성된 크라운 형상으로 인해 롤러부재에서 판재(1)를 압착하는 면이 평평하게 이루어질 수 있다. 또한, 벤더 푸셔(30)에 의해 롤러부재의 길이방향 양끝이 들려지게 됨으로써, 압착되는 판재의 두께가 대략 균일하게 제어될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러장치의 시뮬레이션 해석 결과를 나타낸 도면들로서, (a)는 벤더 푸셔가 없는 경우이고, (b)는 벤더 푸셔가 적용된 경우이다.

이러한 시뮬레이션은, 롤러부재(10)의 본체(12)의 직경이 710mm이고 회전축(11)의 직경이 240mm일 때, 푸셔(20)에 의해 가해지는 압력이 400톤이며, 벤더 푸셔(30)에 의해 가해지는 압력이 50톤일 경우를 가정하여 실시되었다.

벤더 푸셔가 없는 경우에, 단지 푸셔(20)에 의한 400톤의 가압력만 적용되면 롤러부재의 길이방향 양끝에서 0.49mm의 변형이 일어나지만(도 4의 (a) 참조), 벤더 푸셔가 적용된 본 발명에 따른 롤러장치에서는 롤러부재(10)의 길이방향 양끝에서 0.40mm의 변형이 일어난다(도 4의 (b) 참조). 따라서, 압착되는 판재(1)의 양측 선단에서 90㎛의 두께 증가가 일어나는 것을 확인할 수 있다.

더욱이, 벤더 푸셔가 없는 경우에 롤러부재는 2차 함수 형태의 궤적으로 변형이 일어나지만, 벤더 푸셔가 적용된 본 발명에 따른 롤러장치에서 롤러부재(10)는 4차 함수 형태의 궤적으로 변형이 일어남을 볼 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러장치가 열간 압연 라인에서 압연기(2)의 출측에 배치된 추가 핀치롤에 적용되면, 본 발명의 롤러장치는 조업 중에 실시간으로 강판과 같은 판재(1)의 형상 불량을 양면에서 교정할 수 있으므로, 기존의 장력 유지 및 벤딩 부가 등과 같은 기능에 덧붙여 형상 교정의 기능을 갖추어 안정된 형상으로 코일링을 할 수 있는 장점이 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 판재에서 폭방향으로 웨이브진 형상을 실시간으로 교정할 수 있어, 예를 들어 코일링 공정을 돕기 위한 핀치롤로 사용될 때 코일링 공정을 안정화시킴과 동시에 제품의 형상 품질을 단시간에 향상시킬 수 있는 효과를 얻게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서 및 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 롤러부재 11: 회전축
12: 본체 13: 제1쵸크
14: 제2쵸크 20: 푸셔
21, 25: 작동로드 23: 연결바아
24: 구동부 30: 벤더 푸셔
31: 작동로드 32: 작동본체
33: 지지바아

Claims (9)

1. 판재를 사이에 두고 서로 대향되게 배치되며, 양측으로 연장한 회전축을 갖추고, 상기 판재를 압착하면서 회전하는 한 쌍의 롤러부재;
   상기 판재를 압착하는 방향으로 상기 한 쌍의 롤러부재의 회전축을 각각 가압하는 복수의 푸셔; 및
   상기 한 쌍의 롤러부재의 회전축들 사이에 위치하여, 상기 푸셔의 가압방향과 반대방향으로 상기 회전축들을 동시에 가압하는 벤더 푸셔
   를 포함하는 롤러장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전축에는, 베어링을 갖추고 상기 롤러부재의 본체에 인접하게 위치한 제1쵸크와, 베어링을 갖추고 상기 회전축의 자유단부에 인접하게 위치한 제2쵸크가 설치된 것을 특징으로 하는 롤러장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 푸셔는 각각 작동로드를 갖춘 액츄에이터로서, 상기 제1쵸크를 개별적으로 가압하도록 배치된 것을 특징으로 하는 롤러장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 푸셔는, 상기 롤러부재의 제1쵸크에 양단이 결합한 연결바아와, 상기 연결바아에 힘을 가하도록 작동로드를 갖춘 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러장치.
   
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 복수의 푸셔는 각 롤러부재를 상기 판재의 양측에서 대칭되게 동시에 가압하는 것을 특징으로 하는 롤러장치.,
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 벤더 푸셔는 각 롤러부재의 회전축 상에 위치한 상기 제2쵸크를 가압하도록 배치된 것을 특징으로 하는 롤러장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 벤더 푸셔는, 서로 대향되게 작동하는 한 쌍의 작동로드를 갖춘 양방향 액츄에이터인 것을 특징으로 하는 롤러장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 롤러부재의 본체는, 길이방향 단부 측에서 길이방향 중심으로 갈수록 볼록한 또는 오목한 크라운 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 롤러장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 롤러장치는 열간 압연 라인에서 핀치롤로 적용된 것을 특징으로 하는 롤러장치.
   

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