KR20200073521A - 빌렛 자동 연마 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 길이 방향으로 배치된 빌렛을 적재하여 작업 영역 내로 이송하는 이송부; 상기 작업 영역 내로 이송된 빌렛의 양 단부를 검출하고 이를 기초로 상기 빌렛의 길이 데이터를 생성하는 길이 측정부; 상기 길이 측정부의 길이 데이터에 따라 상기 빌렛의 길이를 인식하고, 상기 빌렛의 일 측면 및 상기 측면의 일 측 모서리를 연속적으로 연마하는 과정을 상기 빌렛의 각각의 복수의 측면에 반복하는 제1 연마 공정, 상기 빌렛의 타 측 모서리를 연마하는 과정을 상기 빌렛의 각각의 복수의 측면에 반복하는 제2 연마 공정을 수행하도록 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 복수의 측면을 각각 연마면으로 전환시키기 위해 상기 빌렛을 터닝하는 터닝부; 및 상기 작업 영역 내에 배치되며, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 빌렛의 길이 방향을 따라 왕복운동하며 연마하는 연마부를 포함하는 빌렛 자동 연마 장치를 제공할 수 있다.

Description

빌렛 자동 연마 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR AUTOMATIC GRINDING OF BILLET}
본 발명은 빌렛 자동 연마 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기로 및 고로에 원자재와 부원료를 장입하여 탈산과 정련의 제강공정을 통해 강편을 만들고, 이를 다시 가열로에서 가열하고 열간압연을 행함으로써 빌렛(billet)을 형성하게 된다.
이때, 생산성의 증대를 위해 빌렛의 표면을 전체적으로 또는 부분적으로 연마하게 된다.
종래에는, 연마 적업자가 빌렛을 45° 단위로 터닝하며, 빌렛의 측면과 모서리를 연마하였으나, 연속작업 시 피로누적에 따른 작업시간 증대 및 숙련도에 따라 품질 편차가 발생하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2004-0090750호
본 발명의 일 실시예에 따르면, 빌렛의 표면을 자동으로 연마할 수 있는 빌렛 자동 연마 장치 및 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예는, 길이 방향으로 배치된 빌렛을 적재하여 작업 영역 내로 이송하는 이송부; 상기 작업 영역 내로 이송된 빌렛의 양 단부를 검출하고 이를 기초로 상기 빌렛의 길이 데이터를 생성하는 길이 측정부; 상기 길이 측정부의 길이 데이터에 따라 상기 빌렛의 길이를 인식하고, 상기 빌렛의 일 측면 및 상기 측면의 일 측 모서리를 연속적으로 연마하는 과정을 상기 빌렛의 각각의 복수의 측면에 반복하는 제1 연마 공정, 상기 빌렛의 타 측 모서리를 연마하는 과정을 상기 빌렛의 각각의 복수의 측면에 반복하는 제2 연마 공정을 수행하도록 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 복수의 측면을 각각 연마면으로 전환시키기 위해 상기 빌렛을 터닝하는 터닝부; 및 상기 작업 영역 내에 배치되며, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 빌렛의 길이 방향을 따라 왕복운동하며 연마하는 연마부를 포함하는 빌렛 자동 연마 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 작업 영역 내로 이송된 빌렛의 양 단부를 검출하고 이를 기초로 상기 빌렛의 길이 데이터를 산출하는 길이측정 단계; 상기 길이 데이터에 따라 상기 빌렛의 길이를 인식하고, 상기 빌렛의 일 측면 및 상기 측면의 일 측 모서리를 연속적으로 연마하는 과정을 상기 빌렛의 각각의 복수의 측면에 반복하여 제1 연마 공정 단계; 및 상기 빌렛의 타 측 모서리를 연마하는 과정을 상기 빌렛의 각각의 복수의 측면에 반복하는 제2 연마 공정 단계를 포함하는 빌렛 자동 연마 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 수동연마 시 발생될 수 있는 작업시간 증대 및 품질편차를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 빌렛 자동 연마 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 빌렛 자동 연마 장치의 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 빌렛 연마 장치의 개략적인 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 4(a) 내지 도 4(f)는 빌렛의 연마면을 전환하며, 제1 및 제2 연마 공정을 수행하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5(a)는 도 4(a)에서 연마휠의 이동 경로를 도시한 도면이다.
도 5(b)는 도 4(b)에서 연마휠의 이동 경로를 도시한 도면이다.
도 6는 도 4(e)에서 연마휠의 이동 경로를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 빌렛 자동 연마 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 빌렛 자동 연마 장치의 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 빌렛 연마 장치(10)는 이송부(100), 길이 측정부(200), 제어부(300), 연마부(500), 및 터닝부(400)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 이송부(100)는 빌렛(BL)이 적재되는 빌렛 테이블(110)을 구비하여, 빌렛(BL)을 연마부(500)가 배치된 작업 영역 내로 이송할 수 있다. 또한, 이송부(100)는 빌렛 테이블(110)의 상면에 빌렛(BL)의 이송 방향(MD)을 따라 배치된 이송롤러(120)를 구비하여, 이송롤러(120)를 회전운동함으로써, 이송 방향(MD)을 따라 빌렛(BL)을 이동시킬 수 있다. 일 실시예의 경우 빌렛(BL)은 4개의 측면을 가지며 일 방향으로 긴 사각 기둥의 형상일 수 있다. 도 5(a)를 참조하여, 빌렛(BL)의 일 측면(A)에 대해 설명한다. 빌렛(BL)은 길이 방향(LD)으로 긴 일 측면(A)을 가지며 길이 방향의 양단(A1, A2)은 각각 빌렛(BL)의 시작점과 끝점을 의미한다. 폭 방향(WD)으로는 일 측 모서리(C1) 및 타 측 모서리(C4)를 갖는다.
길이 측정부(200)는 광 센서(photo sensor)(210)와 인코더(encoder)(220)를 포함하여, 빌렛(BL)의 양 단부를 검출하고, 이를 기초로 빌렛(BL)의 길이 데이터를 생성하여 제어부(300)로 전송할 수 있다. 광 센서(210)는 이송부(100)의 일 단에 배치되어, 이송되는 빌렛(BL)의 양 단부를 검출할 수 있다. 인코더(220)는 이송롤러(120)에 인접하여 배치되어 이송롤러(120)의 회전수를 검출할 수 있다. 길이 측정부(200)는 인코더(220)에 의해 측정된 이송롤러(120)의 회전수와 이송롤러(120)의 직경을 기초로 빌렛(BL)의 양 단부 사이의 거리를 산출할 수 있다.
연마부(500)는 회전축(520)이 빌렛(BL)의 길이 방향(LD)으로 배치된 연마휠(510)을 포함할 수 있다. 도 4(a)를 참조하면, 연마휠(510)은 일 방향(RD)으로 회전하며 빌렛(BL)의 측면들(A, B, C, D) 및 모서리(C1, C2, C3, C4)를 순차적으로 연마할 수 있다. 일 실시예의 경우, 일 방향(RD)은 빌렛(BL)의 이송 방향(MD)에서 보았을 때, 시계 방향일 수 있다.
연마부(500)는 제어부(300)의 제어에 의해, 빌렛(BL)을 터닝하며 빌렛(BL)의 측면 및 모서리를 순차적으로 연마하는 제1 연마 공정과, 제1 연마 공정이 완료된 후, 빌렛(BL)을 터닝하며 각 측면의 타측 모서리를 연마하는 제2 연마 공정을 수행할 수 있다.
터닝부(400)는 클램프(410)와 브릿지(420)를 구비하여, 제어부(300)의 제어에 따라, 빌렛(BL)을 90° 단위로 터닝하여, 빌렛(BL)의 연마부(500)에 의해 연마될 연마면이 상부로 배치되게 할 수 있다.
제어부(300)는 이송부(100), 길이 측정부(200), 연마부(500) 및 터닝부(400)를 제어할 수 있으며, 프로그래머블 로직 컨트롤러(Programmable Logic Controller; PLC)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제어부(300)는 길이 측정부(200)에서 전송한 길이 데이터에 기초하여 빌렛(BL)의 길이를 인식하고, 터닝부(400)를 제어하여 빌렛(BL)의 각 측면이 상부에 연마면으로 배치되도록 전환하며, 연마부(500)를 제어하여 제1 연마 공정과 제2 연마 공정을 수행할 수 있다.
제1 연마 공정은 빌렛(BL)의 일 측면과 일 측면의 일 모서리를 연속하여 연마하는 공정으로, 빌렛(BL)을 터닝하며, 반복수행될 수 있다. 즉, 제1 연마 공정은 빌렛(BL)의 일 측면을 연마하는 공정과 일 측면의 일 측 모서리를 연마하는 공정을 포함할 수 있다. 도 5(a)를 참조하면, 빌렛(BL)의 일 측면(A)을 연마하는 공정은, 빌렛(BL)의 일 측면(A)을 빌렛(BL)의 길이 방향(LD)을 따라 왕복하며 이루어질 수 있다. 빌렛(BL)의 일 측면(A)을 연마하는 공정은 타 측 모서리(C4)에서 소정의 폭(W)으로 이격된 영역 내에서 이루어 질 수 있다. 도 5(b)를 참조하면, 빌렛(BL)의 일 측면(A)의 일 측 모서리(C1)를 연마하는 공정은 측면(A)을 연마하는 공정의 압하력에 비해 약 30% 감소된 압하력으로 연마하여, 일 측 모서리(C1)가 과도하게 연마되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 제1 연마 공정은 빌렛(BL)을 터닝하며, 빌렛(BL)의 각 측면에서 이루어질 수 있다. 빌렛(BL)의 터닝은 연마휠(510)이 회전하는 방향인 일 방향(RD)과 동일한 시계 방향으로 이루어질 수 있다.
도 6을 참조하면, 제2 연마 공정은 제1 연마 공정의 후속공정으로 제1 연마 공정에서 연마되지 않은 빌렛(BL)의 소정의 폭(W) 영역과 타 측 모서리(C4)를 연마하는 공정이다. 제2 연마 공정도 빌렛(BL)을 터닝하며, 빌렛(BL)의 각 측면에서 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 일 실시예의 빌렛 연마 장치(10)는 빌렛(BL)의 각 측면과 모서리를 자동으로 연마하여, 수동연마 시 발생할 수 있는 작업시간의 증대 및 품질편차를 방지할 수 있다.
도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 빌렛 자동 연마 방법에 대해 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 빌렛 연마 장치의 개략적인 동작을 나타내는 흐름도이고, 도 4(a) 내지 도 4(f)는 빌렛의 연마면을 전환하며, 제1 및 제2 연마 공정을 수행하는 과정을 도시한 도면이다. 도 5(a)는 도 4(a)의 제1 연마 공정에서 연마휠의 이동 경로를 도시한 도면이고, 도 5(b)는 도 4(b)의 제1 연마 공정에서 연마휠의 이동 경로를 도시한 도면이다. 도 6는 도 4(e)의 제2 연마 공정에서 연마휠의 이동 경로를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 빌렛 자동 연마 방법은 길이를 측정하는 단계(S1), 제1 연마 공정(S2) 및 제2 연마 공정(S3)을 포함할 수 있다. 앞서, 도 2의 빌렛 연마 장치에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 자세한 설명을 생략한다.
길이를 측정하는 단계(S1)는 빌렛(BL)의 길이를 측정하는 단계이다. 제어부(300)는 Level2측에서 트래킹한 빌렛(BL)의 신호를 수신하고, 빌렛(BL)을 자동으로 빌렛 테이블(110)에 안착시키고, 작업 영역인 연마룸에 인입하게 할 수 있다. 빌렛(BL)이 이송부(100)의 빌렛 테이블(110) 상에 적재되어 연마부(500)가 배치된 작업 영역에 진입하면, 길이 측정부(200)의 광 센서(210)는 입사되는 광의 변화를 감지하여, 빌렛(BL)의 양 단부를 감지할 수 있다. 길이 측정부(200)의 인코더(220)는 빌렛(BL)의 양 단부가 감지된 시간동안 빌렛 테이블(110)의 이송롤러(120)가 회전한 회수를 측정하고, 측정값에 기 저장된 이송롤러(120)의 원호의 길이를 곱하여, 빌렛(BL)의 양 단부 사이의 거리를 산출할 수 있다. 이송부(100)는 빌렛(BL)의 양 단부가 감지되면 이송을 멈추어, 후속 연마 공정을 준비하게 할 수 있다.
다음으로, 제어부(300)는 빌렛(BL)의 각 측면과 모서리에 제1 연마 공정(S2)을 수행할 수 있다. 도 4 내지 도 6을 참조하여, 제1 연마 공정(S2)에 대해 설명한다. 도면부호 A, B, C 및 D는 빌렛(BL)의 길이 방향(LD)의 각 측면을 의미한다.
도 4(a) 및 도 5(a)를 참조하면, 제1 연마 공정은 빌렛(BL)의 일 측면(A) 및 일 측면(A)의 일 측 모서리(C1)를 연속하여 연마하는 공정이다. 도 4(a)를 참조하면, 제어부(300)는 상면으로 배치된 빌렛(BL)의 측면(A)에 연마휠(510)을 접근시켜, 빌렛(BL)의 측면(A)과 일 측 모서리(C1)를 연속하여 연마하는 제1 연마 공정(S3)을 수행할 수 있다. 이때, 연마휠(510)이 회전하는 일 방향(RD)은 빌렛(BL)의 이송방향(MD, 도2 참조)에서 보았을 때 시계방향일 수 있다. 빌렛(BL)의 일 측면을 연마하는 공정은 타측 모서리()에서 소정의 폭(W)으로 이격된 영역 내에서 이루어 질 수 있다.
도 5(a)를 참조하면, 제어부(300)는 연마휠(510)을 길이 방향(LD)을 따라 왕복 이동하며 빌렛(BL)의 측면(A)을 전체적으로 연마할 수 있다. 실시예에 따라서는, 연마휠(510)을 연마부를 빌렛(BL)의 길이 방향(LD)의 일단(A1)에서 타단(A2)으로 이동한 후 빌렛(BL)의 폭 방향(WD)의 타 측 모서리(C4)에서 일 측 모서리(C1)로 소정간격 이동한 후, 타단(A2)에서 일단(A1)으로 이동하는 것을 반복할 수 있다(D1 방향).
제어부(300)는 일 측면(A)을 연마한 후, 연속하여 일 측 모서리(C1)를 연마할 수 있다. 제어부(300)는 일 측 모서리(C1)를 연마할 때에는 측면(A)을 연마할 때의 압하력에 비해 약 30% 감소된 압하력으로 연마하여, 일 측 모서리(C1)가 과도하게 연마되는 것을 방지할 수 있다
도 4(b) 및 도 5(b)를 참조하면, 측면(A)을 전체적으로 연마한 후에는, 연속하여 측면(A)의 일 측 모서리(C1)를 연마할 수 있다. 일 측 모서리(C1)를 연마하는 공정은 연마휠(510)이 일 측 모서리(C1)를 왕복 운동하며 수행될 수 있으며(D2 방향), 이러한 모서리 연마 공정은 측면을 연마하는 공정에 비해 약 30% 낮은 압하력으로 수행될 수 있다.
도 4(c)를 참조하면, 빌렛(BL)의 일 측면(A)과 일 측 모서리(C1)가 연마되면, 빌렛(BL)을 일 방향으로 90° 단위로 터닝하여, 연마되지 않은 다른 측면(B)이 상부에 배치되게 하고, 앞서 설명한 제1 연마 공정을 반복 수행할 수 있다. 도 4(d)를 참조하면, 제어부(300)는 빌렛(BL)을 일 방향으로 터닝하며, 각 측면(A, B, C, D)을 순차적으로 연마할 수 있다.
도 4(e) 및 도 6을 참조하면, 빌렛(BL)의 각 측면과 일 측 모서리를 모두 연마 한 후에는, 각 측면의 타 측 모서리를 연마하는 제2 연마 공정(S3)이 수행될 수 있다. 제1 연마 공정(S2)과 유사하게, 제2 연마 공정(S3)도 빌렛(BL)을 일 방향으로 90° 단위로 터닝하며 각 측면에 수행될 수 있다. 도 6을 참조하면, 제2 연마 공정은 제1 연마 공정에서 연마되지 않은 측면의 소정의 폭 (W)의 영역과 타 측 모서리(C4)를 연마하는 공정이다. 제2 연마 공정은 연마휠(510)이 측면(A)의 소정의 폭(W) 영역과 타 측 모서리(C4)를 왕복 운동하며 수행될 수 있으며(D3 방향), 이러한 모서리 연마 공정은 측면을 연마하는 공정에 비해 약 30% 낮은 압하력으로 수행될 수 있다.
이와 같이 제2 연마 공정을 마치면, 도 4(f)에 도시된 바와 같이, 빌렛(BL)의 각 측면과 모서리가 모두 연마된다.
일 실시예의 경우, 측면 및 측면의 타측 모서리를 연속하여 연마하는 제1 연마 공정을 수행한 후, 측면의 일측 모서리를 연마하는 제2 연마 공정을 수행함으로써, 빌렛(BL)을 연마하는 과정에서 빌렛(BL)의 표면에 남아 있는 연마 부산물인 칩을 제거할 수 있으며, 전 공정이 자동으로 이루어져, 수동연마 시 발생될 수 있는 작업시간 증대 및 품질편차를 방지할 수 있는 효과가 있다.
제어부(300)는 이송롤러(120)를 제어하여 연마를 마친 빌렛(BL)을 후속공정으로 이송할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 수동연마 시 발생할 수 있는 작업시간의 증대 및 품질편차를 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
10: 빌렛 자동 연마 장치 100: 이송부
200: 길이 측정부 210: 광센서
220: 인코더 300: 제어부
400: 터닝부 410: 클램프
420: 브릿지 500: 연마부
510: 연마휠 520: 회전축

Claims (7)

  1. 길이 방향으로 배치된 빌렛을 적재하여 작업 영역 내로 이송하는 이송부;
    상기 작업 영역 내로 이송된 빌렛의 양 단부를 검출하고 이를 기초로 상기 빌렛의 길이 데이터를 생성하는 길이 측정부;
    상기 길이 측정부의 길이 데이터에 따라 상기 빌렛의 길이를 인식하고, 상기 빌렛의 일 측면 및 상기 측면의 일 측 모서리를 연속적으로 연마하는 과정을 상기 빌렛의 각각의 복수의 측면에 반복하는 제1 연마 공정, 상기 빌렛의 타 측 모서리를 연마하는 과정을 상기 빌렛의 각각의 복수의 측면에 반복하는 제2 연마 공정을 수행하도록 제어하는 제어부;
    상기 제어부의 제어에 따라, 상기 복수의 측면을 각각 연마면으로 전환시키기 위해 상기 빌렛을 터닝하는 터닝부; 및
    상기 작업 영역 내에 배치되며, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 빌렛의 길이 방향을 따라 왕복운동하며 연마하는 연마부를 포함하는 빌렛 자동 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 연마부를 상기 빌렛의 상기 길이 방향을 따라 일 단에서 타 단으로 이동한 후, 상기 빌렛의 폭 방향의 일측에서 타측으로 소정간격 이동하고, 상기 타 단에서 상기 일 단으로 이동하는 것을 반복하는 것을 특징으로 하는 빌렛 자동 연마 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연마부는,
    상기 빌렛의 상기 길이 방향을 따라 배치된 회전축을 갖는 연마휠을 포함하는 것을 특징으로 하는 빌렛 자동 연마 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연마휠은 상기 회전축을 중심으로 일 방향으로 회전하며,
    상기 빌렛은 상기 일 방향으로 터닝되는 것을 특징으로 하는 빌렛 연마 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이송부는,
    상기 길이 방향으로 배치되며, 상기 빌렛이 적재된 빌렛 테이블; 및
    상기 빌렛 테이블의 상면에 회전 가능하게 배치되어, 상기 빌렛을 상기 길이 방향을 따라 이송하는 이송롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 빌렛 자동 연마 장치.
  6. 작업 영역 내로 이송된 빌렛의 양 단부를 검출하고 이를 기초로 상기 빌렛의 길이 데이터를 산출하는 길이측정 단계;
    상기 길이 데이터에 따라 상기 빌렛의 길이를 인식하고, 상기 빌렛의 일 측면 및 상기 측면의 일 측 모서리를 연속적으로 연마하는 과정을 상기 빌렛의 각각의 복수의 측면에 반복하여 제1 연마 공정 단계; 및
    상기 빌렛의 타 측 모서리를 연마하는 과정을 상기 빌렛의 각각의 복수의 측면에 반복하는 제2 연마 공정 단계를 포함하는 빌렛 자동 연마 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 길이측정 단계는,
    광 센서를 이용하여 이송된 상기 빌렛의 양 단부를 검출하는 단계;
    상기 양 단부가 감지된 사이의 시간동안 상기 빌렛을 이송하는 이송롤러가 회전한 회전수를 측정하는 단계;
    상기 회전수에 기 저장된 상기 이송롤러의 원호의 길이를 곱하여, 상기 빌렛의 양 단부 사이의 거리를 산출하는 단계를 더 포함하는 빌렛 자동 연마 방법.
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