KR930008913B1 - 열간압연 스트립 코일러의 스트립 가압로울의 상승 및 가압운동의 제어장치 - Google Patents

열간압연 스트립 코일러의 스트립 가압로울의 상승 및 가압운동의 제어장치 Download PDF

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볼프강 로오데, 프리드요프 로이펜
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Abstract

내용 없음.

Description

열간압연 스트립 코일러의 스트립 가압로울의 상승 및 가압운동의 제어장치
제 1 도는 장치의 작동하는 구성부품 및 관련된 회로를 도시한 약도.
제 2 도는 압연단계의 도표.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 캐리어 2 : 코일러
3 : 가압로울 4 : 피스톤로드
5 : 피스톤 및 실린더장치 6, 7 : 유압도관
8 : 제어밸브
본 발명은 열간압연 스트립을 권취(coiling)하기 위해 사용하는 코일러의 보조 스트립 가압로울의 상승 및 가압운동(pressure movement)을 제어하는 장치에 관한 것이다.
회전맨드렐(mandrel)을 가지고 있는 코일러는 맨드렐과 함께 회전하는 압연된 스트립의 전단부(forward edge) 또는 선단부(leading edge)의 각 위치에 관련하여 발생되는 신호에 따라 가압로울러를 제어하는 것을 필요로 한다.
상기 제어기능은 작용력 및 작용위치를 조정하면서, 보조 스트립의 가압로울을 작동시키는, 전기신호에 의해 유압을 작용시켜서 위치결정을 하기 위한(electro-hydraulic positioning) 피스톤 및 실린더 장치에 의해 수행된다.
상기 제어장치의 목적은 압연된 스트립을 맨드렐에 감을때 감겨진 이 스트립의 초기 층들 즉, 권체((卷體), (turn) 감긴)들에 발생되는 문제를 극복하는 것이다. 스트립의 선단부에 의해 반경방향의 단차부, 융기부 또는 그와 유사한 돌출부가 생기기 때문에 상기 문제는 특히 발생한다. 이 융기부는 코일과 가압로울 사이에서 충격응력이나 동응력을 유발시킴으로써 스트립층 위의 가압로울에 의해 발생된 높은 압력 때문에 순차적으로 감긴 스트립의 권체에 영향을 미친다. 처음 몇번감긴 권체에 상기와 같은 심한 손상이 유발될 수 있으므로, 이 부분은 고철로 처리될 만큼 심하게 자국이 생긴다.
독일특허공보 DAS NO.2,158,721에 기술된 제어장치는 스트립이 감기는 동안 가압로울이 일시적으로 상승하는 방식으로 작동된다. 이 상승은 반경방향의 융기부가 로울러를 통과할때, 스트립의 두께 즉, 스트립의 선단부에 의해 야기되는 반경방향의 융기부의 높이와 동일한 거리만큼 이루어진다.
상기 상승운동은 코일러의 맨드렐에 연결된 펄스발생기에 의해 제어되며, 펄스발생기는 제어로직을 통해서 제어장치용 신호를 발생하는 펄스계수기에 펄스신호를 보낸다. 이 신호에 대응하여, 제어장치는 반경방향의 융기부가 로울러를 통과할때 이 가압로울에 연결된 피스톤 및 실린더 장치를 작동시킨다.
이런 형의 장치중 더욱 널리 공지된 장치에 있어서, 코일러의 맨드렐 위에 감기는 스트립의 선단부의 경로가 첫번째 스트립의 와인딩이 형성되는 동안 비접촉 센서를 통해 추적되고, 이 경로는 전자식 기록장치에 의해 더욱 추적되어 기록된다. 로울의 위치 결정이 해석/평가장치를 사용해서 기록된 정보에 의해 제어된다.
상기 두 종래의 장치에 있어서, 가압로울을 상승 및 접촉(contacting) 운동하게 하는 피스톤 및 실린더 장치의 제어요소의 상승 및 하강운동은 두 독립적인 전기유압 제어회로 또는 루프(loop), 즉 위치 제어루프와 압력제어루프에 의해 제어된다.
다음에 가압로울의 상승운동은 대응위치 값을 이용함으로써 위치 제어루프에 의해 실행 및 제어된다. 즉, 그때마다 상당하는 위치 값의 기준치 설정하에서 위치제어루프에 의해 실행 및 제어된다. 스트립에 대한 로울러의 접촉운동과 이것에 후속되는 가압은 설정점 압력치(압력기준치)를 입력하여 이용함으로써 압력제어루프에 의해 대응적으로 실행된다. 즉, 압력기준치 설정하에 압력제어루프를 통하여 실행된다. 위치제어가 실행될때 압력제어루프는 열려있다.
따라서 종래의 장치는 위치제어와 압력제어 사이에서의 일정하고도 대단히 신속한 전환을 필요로 하는 결점이 있다. 또한 이와같은 형의 제어는 시스템의 요동(hunting) 또는 진동을 유발하여, 작업에 참여하는 부재의 역학적 거동에 악영향을 끼치게 된다. 공지장치의 경우 위치제어중 제어요소에서의 장해로 인하여 각각의 제어장치에 대해 위치결정 신호가 주어지지 않던가 또는 단지 부정확한 위치신호가 주어진다는 점에서 추가적인 문제가 야기된다.
이와같은 경우 각개 피스톤과 실린더 장치는 그것의 위치를 변화시키지 않으므로, 다가오는 돌출부에 대한 충격을 피하기 위하여 요구된 운동을 수행하지 못할 것이다. 따라서 부가적인 과부하 안전장치를 설치하여야 한다.
따라서 본 발명의 주목적은 상기한 종래의 결점이 없는 열간압연된 스트립등을 위한 저장코일러용 스트립가압로울의 상승 및 접촉운동을 제어하는 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 부가적인 안전장치를 필요로 하지 않는 상기한 목적을 위한 제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명을 요약하면 다음과 같다.
본 발명의 상기한 목적과 이점 및 기타 목적과 이점은 소정의 상승 및 가압-접촉운동(pressure-contacting movement)을 위한 각각의 위치 설정을(a) 폐회로위치 제어루프와 폐회로압력 또는 힘 제어루프를 사용하여 위치제어와 이것에 종속하는(subordinated)압력제어에 의하여 (b) 가압로울의 가압접촉 위치와 상승위치에 각각 대응하는 설정점 위치값(setpoint position value, 위치기준치)의 입력에 의하여 그리고, (C) 양(兩)운동방향에 적용가능한 제한된 설정점압력치(limited setpoint pressure value, 압력기준치)를 확립함에 의하여, 실행함으로써 얻어진다.
본 발명에서는 또한 상승운동을 위한 설정점압력치가, 코일에 대하여 가압로울을 적용하기 위한 압력 또는 힘(force) 제어루프내에서 선택될 수 있는 최대치와 동일한 상한을 갖도록 되어 있다.
본 발명에 따르면, 상호콘덕턴스 제한부재(rate limiter)가 압력 또는 힘 제어루프내에서 압력제어기 뒤에 설치된다.
이 제어장치에 의하면, 종래 장치와는 대조적으로 위치제어와 압력제어 사이의 각각의 전환에 의하여서가 아니고, 다른 설정점 위치값의 제어된 입력에 의하여 즉, 다른 위치 기준치를 합목적으로 미리 설정하므로써, 접촉운동으로부터 상승운동으로의 방향 또는 기능의 반전 및 이 반대 경로에서의 방향 또는 기능의 반전이 달성된다.
본 발명의 또다른 특징에 따르면, 압력제한치가 최대치일때, 상승 또는 가압로울 이완운동(pressure roller release movement)도 또한 최고의 가능한 속도로 행해질 수 있다. 항상 종속하는 압력제어는 즉, 항상 차위(次位)에 있는 압력제어는 운동에 관여하는 요소의 역학적 거동을 개선한다. 양 제어루프가 둘다 항상 닫혀있거나(closed) 또는 폐회로방식(closed-circuit mode)으로 작동되기 때문에 전환관련 쇼크(switching-related shocks)는 발생하지 않는다. 제어요소에서의 장해로 인하여 위치신호가 주어지지 않던가 또는 이 신호가 정확하지 않는 경우 종속하는 압력제어루프 그자체가 실제 압력치를 조절된 한계설정치(한계기준치)로 제어하기 때문에 제어시스템은 안전시스템 방식으로 작용한다.
여기에서 제어시스템이 과부하 안전부재처럼 작용하므로, 개개의 피스톤 및 실린더 장치에 예컨대 공기압지지 실린더와 같은 특별한 과부하 안정장치를 설치할 필요가 없다.
또한 종래장치에서는 실제의 상승 및 접촉운동을 수행하는 별개의 지지캐리어에 대하여 선회가능(swingable)하고 이 지지캐리어에 대하여 탄성적으로 지지되어 있는 별개의 지지비임을 설치하는 것을 필요로 하였다.
그러므로, 또다른 본 발명의 장점은 별개의 지지비임에서의 로울을 위해서 이제까지 필요했던 지지시스템이 본 발명의 제어장치가 이러한 탄성지지체를 요하지 않기 때문에 필요하지 않다는 것이다.
본 발명의 상기 및 기타 목적, 특징, 및 장점은 첨부도면을 참조한 다음의 설명으로부터 보다 쉽게 명백해질 것이다.
제 1 도에서, 도면을 보기 쉽게하기 위하여 단일 가압로울(3)만이 참조번호(2)에 의해 대체로 표시된 코일러맨드렐을 위해 도시되었다. 코일러(2)는 열간압연 스트립(B) 또는 그와 유사한 것을 권취한다. 코일러는 당분야에서 잘 알려져 있으므로 상세히 도시하지 않았다. 가압로울(3)은 캐리어(1)에 축지지되어 있다.
캐리어(1)는 베이스(1a)에서 피벗식으로 연결되어 피벗축(pivot shaft)(1b)에 대하여 요동되거나 회전될 수 있다. 대체로 부재번호 5에 의해 식별하는 피스톤 및 실린더 장치는 예를들어 피벗축(1c)에 의해 캐리어(1)의 하단부에 연결되어 있다.
피스톤 및 실린더장치(5)는 피스톤로드(4)를 포함하고 있고, 이 피스톤로드의 안쪽끝에는 피스톤(5a)이 구비되어 있다.
장치(5)는 제어밸브(18)에 의해 조정되는 유압매체(hydraulic medium)의 흐름은 유압도관(6 및 7)에 의해서 유압매체원(source)에 각각 연결되어 있다. 2중 작용피스톤(5a)은 피스톤로드(4)가 각각 수축 및 신장되도록 유압도관(7) 또는 유압도관(6)을 통과하는 유압매체의 힘을 받는다. 피스톤로드(4)의 운동은 캐리어(1) 및 가압로울(3)을 대응적으로 작동시킬 것이다. 이 장치(5)는 그것의 다리끝(foot end)이 피벗식으로 베이스(5b)에 배치되어 있다.
일반적으로 피스톤로드(4)가 신장되면 가압로울(3)은 스트립(B)에 대해 가압-접촉운동을 하게된다. 이와는 반대로 피스톤로드(4)가 수축되면 수축정도에 따라 가압로울(3)의 압력이 이완되거나 또는 가압로울(3)이 상승운동하게 된다.
센서(8)는 장치(5)에 제공되어 피스톤로드(4)의 운동, 보다 상세하게는 가압로울(3)의 실제위치를 픽업(pick up)한다. 실제위치를 표시하는 대응신호는 도선(10)에서 제 1 도에 있는 Sist로 표시된다.
센서(8)의 출력측(side)(9)은 도선(10) 및 그것의 분기선(10a과 10b)에 의해서 계산형 시스템(computing system)(11) 및 위치제어기(12)에 접속된다. 위치제어기(12)는 신호라인(13.1)에 의해서 계산형 시스템(11)에 접속된다. 신호라인(13.1)을 통해 계산형시스템(11)은 Ssoll로 지정된 설정점 위치값을 센서(8), 도선(10), 비교기(13), 위치제어기(12), 압력기준치 제한부재(14)(limiter)로 구성된 외부의 위치제어루프를 위하여 공급한다. 이 설정점 위치값은 비교기(13)에서 실제 위치값과 비교된다.
설정점 압력치를 위한 압력기준치 제한부재(14)는 위치제어기(12)의 후방에 위치되며, 이 압력기준치 제한부재(14)는 양 운동방향에 대하여 작용하는 것이 가능하다. 압력기준치 제한부재(14)는 비교기(15)에 보내어지는 설정점 압력용 최대 설정점치를 설정한다. 압력기준치 제한부재(14)의 출력측은 센서(19,20), 비교기(21), 압력제어기(16) 상호콘덕턴스 제한부재(17)로 형성된 내부의 압력제어루프를 위한 설정점압력치(Fsoll)를 제공한다.
실제압력치(Fist)는 설정점압력치(Fsoll)가 공급되는 비교기(15)에 사용하기 위하여 비교기(21)의 압력부여체(19 및 20에) (실제압력치의 정확한 신호를 제공하는)의해서 측정된다.
압력제어기(16)는 그 후방에 상호콘덕턴스 제한부재(17)가 위치되어 있고, 압력제어기는 입력으로서 비교기(15)에 의해 제공되는 실제압력치(Fist) 및 기준(rated) 압력치(설정점압력치)(Fsoll)간의 차를 입력으로서 수신한다.
또한, 압력제어기(16)는 밸브(18)를 제어한다. 상호 콘덕턴스 제한부재는 밸브(18)가 과도한 속도로 운동하는 것을 방지하므로 피스톤(4)이 과도한 속도로 운동하는 것을 방지한다.
실제압력치(Fist)는 외부의 위치제어루프에 의해 제공된 기준압력치(Fsoll)에 응하여 항상 제어된다. 두개의 제어루프 또는 회로는 모두 폐루프형이다.
제 2 도는 가장 관심이 있는 두상태, 즉, 반경방향 돌출부 또는 융기부가 로울(3)에 도달하기전에 증대하는 스트립다발의 반경방향의 돌출거리 만큼 가압로울(3)의 신속한 후퇴 또는 이완을 위한 상승운동(a) 뿐만아니라 반경방향의 돌출부가 통과되었을 때 가압로울(3)이 이어서 스트립에 가압-접촉하는것 (b)을 개략적으로 도시한다.
또한 제 2 도는 이러한 두개의 운동 또는 기능이, 위치제어와 이것에 종속하는 압력제어에 의해 즉, 차위에 있는 압력제어와 함께 위치제어에 의해 달성되는 것을 표시한다. 즉, 가압로울의 운동을 실행하기 위해 위치제어가 압력설정에 우선한다(override).
위치제어루프는 설정점치(1)가 초기에 공급되며, 이것은 스트립(B)의 두께 및 가압로울 시스템의 동역학적인 양태에 의존한다.
스트립의 선행에지가 시점(t1)에 가압로울을 통과하였을때 설정점 위치값은 레벨 2로 변경되고, 이로써 피스톤(4)의 운동방향이 역전되며, 결국 가압로울(3)은 스트립(B)에 권취압력(제 2 도에 있는 가압접촉)으로 접촉한다.
도선(13.1)과 위치제어기(12)(제 1도)를 통해 전송된 설정점 위치값이 비교기(15)로부터 나온 설정점 압력치로서 항상 일정한 값이 존재하도록 높게 설정되기 때문에, 내부의 압력제어루프는 이 일정한 값을 고려하여 비교기(21)에서의 실제압력치(Fist)를 제어한다. 즉, 스트립(B)은 일정한 압력으로-그 값은 스트립(B)의 그때마다의 치수 및 변형강도에 의존하여 확정가능함-맨드렐(2) 방향으로 가압된다. 스트립(B)은 한정된 힘으로 맨드럴(2)의 방향으로 가압된다. 그리고 이 힘의 크기는 각각의 스트립(B)의 각각의 크기 및 강도 특성에 관련하여 선택된다.
시점(t2)에서 설정점 위치값은 부가적인 스트립의 작용에 관련하여 변화하고, 다음의 상승운동이 개시된다. 이것을 위하여 가압운동 사이에 이미 현재의 위치값-실제치를 받아들이지 않으면 안된다. 왜냐하면 위치변화는 이 현재의 위치-실제치로부터 도출되기 때문이다. 여러 설정점 위치값의 계산 및 입력은 계산형시스쳄(11)에 의해 행해진다. 시점(t2)에서 설정점 위치값은 벤딩에지가 가압로울에 도달했을때 변화되어 다음 상승운동이 시작된다. 설정점 위치값은 컴퓨터(11)에 의해 비교기(13)에 증대되고, 그것은 증대된 에러출력은 제어(12)에 의해 상호 콘덕턴스 제한부재(14)를 통해서 비교기(15)에 보내어 진다. 비교기(15)는 가압로울의 상승에 요구되는 새로운 설정점으로부터의 편의(deviation)를 알 수 있기 때문에 이와같은 상승은 시작된다.
시점(t3, t4및 t5)에서의 추가적인 조정은 유사한 방식으로 행하여진다. 또한 더 필요한 운동 예컨대 제 1의 권체가 맨드렐(2) 위에 권취된 후에 가압로울(3)이 최종 위치로 선회하는 운동, 스트립 단부의 도입이전에 코일의 예상 생산직경에 따른 예비위치로 가압로울(3)을 보내는 운동 등이 상술한 것처럼 제어밸브(18)을 통해서 위치제어루프에 의해 행하여 진다.

Claims (9)

  1. 회전맨드렐과 함께 권취되고 있는 스트립의 표면과 결합하기에 적합하고 압연기에 있는 가압로울의 상승 및 가압접촉 운동을 제어하고, 리일 맨드렐과 함께 회전하는 스트립의 선단부의 위치를 표시하는 신호를 발생시키기 위한 장치와, 작용압력을 조정하면서, 각각의 가압로울을 작동 시키는 피스톤 및 실린더 장치를 전기신호에 의해 유압을 작용시켜서 위치결정을 하기 위한 장치를 포함하는 장치에 있어서, 각각의 상승 및 가압접촉기능이 (i) 폐위치 제어루프 및 폐압력 제어루프에서 위치제어를 행하고 그것에 종속하여 압력제어를 행하고, (ii) 가압로울의 각각의 가압접촉 및 상승위치에 대응하는 설정점 위치값을 입력하고 ; 및 (iii) 양 이동방향을 위하여 제한된 설정점 압력치를 확립함으로써 실행되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상승운동을 위한 설정점 압력치의 한계는 압력제어루프에 있어서 선택될 수 있는 최대값과 동일한 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 압력제어루프는 방향이 제한된 상호콘덕턴스 제한부재와 압력제어기를 포함하고, 상기 상호콘덕턴스 제한부재는 상기 압력제어기 뒤에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 회전 맨드렐이 있는 코일러를 구비한 압연기의 적어도 하나의 스트립 가압로울을 작동시키기 위한 장치에 있어서, 적어도 하나의 피스톤 및 실린더 장치를 포함하고 있고, 압연된 스트립에 대하여 상기 적어도 하나의 가압로울의 가압접촉 운동과 상승운동을 실행하기 위한 장치 ; 상기 적어도 하나의 피스톤과 실린더장치의 작용압력을 제어하기 위한 압력제어루프 ; 및 설정점 위치값과 설정점 압력치에 일치하여 상기 적어도 하나의 가압로울의 상승 및 가압접촉 운동이 종속하여 제어되도록 하기 위한 위치제어루프로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 위치제어루프는 위치 제어기를 포함하며, 설정점 위치값이 상기 위치 제어기를 위하여 계산형 시스템에서 계산되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 압력제어루프는 제어밸브 및 압력제어기를 포함하고, 상기 압력제어기는 상기 제어밸브를 작동하기 위한 실제압력과 설정점 압력의 차를 처리하기에 적합한 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 피스톤과 실린더 장치의 피스톤의 위치는 처리하기 위해서 상기 계산형 시스템에 보내어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 권체를 누르기에 적합한 가압로울 밑에 있는 맨드렐위의 스트립의 선단부 통과에 따라서 맨드렐위에 권취된 열간압연 스트립의 권체에 가해진 압력을 제어하는 방법에 있어서, 로울러의 위치제어가 연속적 폐제어루프(continuously closed control loop)에서 실행되고, 상기 로울러의 힘제어는 연속적 폐제어루프에서 실행되고, 그리고 힘제어는 상기 위치제어에 종속하도록 (a) 상기 권체에 대한 상기 로울러의 가압력을 발생시키기 위하여 양 방향으로 압축가능한 유압실린더의 피스톤의 위치를 측정하고 ; (b) 상기 로울러의 위치를 위한 제어신호를 발생시키기 위하여 단계(a)에서 측정된 위치를 나타내는 신호를 실제값 신호로서 비교기에 공급하여 상기 실제값 신호와 상기 선단부의 통과에 대응하는 상기 로울러의 위치의 외부적으로 발생된 설정점 값을 비교하고 ; (c) 상기 제어신호를 그것의 크기를 양 방향으로 제한함에 의해서 힘 설정점 신호로 변환하고 ; (d) 상기 힘 설정점 신호를 상기 실린더에 의해 상기 로울러에 가해지고 상기 로울러에 의해 상기 맨드렐위에 형성된 코일의 최외곽 권체에 가해진 힘을 나타내는 실제값 신호와 비교하고 이것에 의해서 압력-제어신호를 발생하고 ; (e) 상기 압력-제어신호에 의해서 상기 실린더에 공급된 유체의 압력을 자동적으로 조정하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 압력-제어신호는 상기 실린더에 가해진 압력을 제어하는데 사용되기전에 상호 콘덕턴스제한(rate limitation )을 받는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1019860009506A 1985-11-11 1986-11-11 열간압연 스트립 코일러의 스트립 가압로울의 상승 및 가압운동의 제어장치 KR930008913B1 (ko)

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