WO2023243787A1 - 비대칭 압연 장치 및 카세트 장치 - Google Patents

비대칭 압연 장치 및 카세트 장치 Download PDF

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WO2023243787A1
WO2023243787A1 PCT/KR2022/018808 KR2022018808W WO2023243787A1 WO 2023243787 A1 WO2023243787 A1 WO 2023243787A1 KR 2022018808 W KR2022018808 W KR 2022018808W WO 2023243787 A1 WO2023243787 A1 WO 2023243787A1
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roll
work roll
work
rolling
idle
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PCT/KR2022/018808
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English (en)
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정효태
권상철
김순태
이철우
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주식회사 솔룸신소재
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/22—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/02—Shape or construction of rolls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B31/00—Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/16—Adjusting or positioning rolls
    • B21B31/20—Adjusting or positioning rolls by moving rolls perpendicularly to roll axis
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    • B21B35/00—Drives for metal-rolling mills, e.g. hydraulic drives
    • B21B35/12—Toothed-wheel gearings specially adapted for metal-rolling mills; Housings or mountings therefor

Definitions

  • the present invention relates to an asymmetric rolling device and a cassette device, and more specifically, to an asymmetric rolling device and a cassette device that can improve the physical properties of materials.
  • a rolling process can generally be performed.
  • the microstructure inside the rolled material may also change accordingly.
  • the crystals first exhibit a texture in which they are oriented in the azimuth direction.
  • the texture that appears through such rolling has a very close relationship with the material properties, such as formability, of the rolled material.
  • an asymmetric rolling technology that uses at least one pair of work rolls with different radii so that shear deformation can be easily achieved even in materials with poor room temperature formability.
  • the present invention is intended to solve various problems including the problems described above, and can firmly respond to reaction force in the forward and backward directions by using a cassette device capable of supporting the first work roll in the forward and backward directions, and although the first work roll
  • the purpose is to provide an asymmetric rolling device and a cassette device that can actively respond to deformation and allow it to be aligned and restored to its original position.
  • these tasks are illustrative and do not limit the scope of the present invention.
  • An asymmetric rolling device for solving the above problems includes a first work roll in contact with the first surface of the material to be rolled; a second work roll in contact with the second surface of the rolled material and having a second radius larger than the first radius of the first work roll to asymmetrically roll the rolled material; a drive roll formed above or below the first work roll to contact the first work roll and drive the first work roll; a driving device that drives the second work roll or the driving roll; and a cassette device that contacts the first work roll and supports the first work roll in the front-back direction so as not to interfere with the linear movement path of the rolled material.
  • the cassette device includes: a cassette body rotatably supporting the first work roll; and a first idle roll that is rotatably formed on the cassette body and is formed in front or behind the first work roll so as to contact the first work roll and support the first work roll in the front-back direction. It can be included.
  • the first idle roll is formed in front of the first work roll, and the second height of the second central axis is formed to be equal to the first height of the first central axis of the first work roll.
  • the cassette device is rotatably formed on the cassette body, and is in contact with the first idle roll to support the first idle roll in the front-back direction or the circumferential direction of the drive roll. It may further include a first guide roll formed in front or behind the first idle roll.
  • the first guide roll is formed in front of the first work roll, and the fourth height of the fourth central axis is formed higher than the first height of the first central axis of the first work roll.
  • the cassette device is formed on a push bar installed on the front or rear of the cassette body, and includes at least one of the first work roll, the first idle roll, and the first guide roll. It may further include a plurality of push roll units arranged at regular intervals so as to support any one in the front-back direction or the circumferential direction of the drive roll.
  • the push roll unit includes at least one push roll that rolls and rotates in contact with at least one of the first work roll, the first idle roll, and the first guide roll; A movable table that supports the push roll to rotate freely; and a movable table forward and backward device installed on the push bar and moving the movable table forward and backward.
  • the movable table forward and backward device includes a driving device including at least one of a driving motor, a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder, and an electric actuator; and
  • It may include a control unit that applies a control signal to the driving device so that the pressing force of the plurality of push rolls is uniform.
  • the drive device operates the drive roll and the second work roll such that the first rotational speed of the first work roll is equal to the second rotational speed of the second work roll. It can be driven.
  • the driving device has a fourth radius of the driving roll such that the first rotational speed of the first work roll is equal to the second rotational speed of the second work roll.
  • the second radius of the second work roll is equal to each other, and the driving roll and the second work roll can be driven at the same rotational angular speed.
  • the first work roll includes a rolling portion in contact with the rolled material so as to roll the rolled material; a joint portion formed on the rolling portion so that the rolling portion can be jointly moved in the forward and backward directions; and a sliding part formed on the rolling part to enable sliding in the axial direction while the rolling part rotates.
  • the joint portion can be formed by selecting at least one of a joint ball, an angular contact bearing, and combinations thereof installed in the shaft hole portion concavely formed at the end of the rolling portion. there is.
  • the sliding portion includes a sleeve loosely inserted into the shaft hole portion of the rolling portion; a sleeve rotation axis freely rotatable installed on the sleeve; a guide bush that is fixed to the cassette body or is freely rotatable and supports the sleeve rotation axis so that it can rotate and slide; and a damping device installed on the sleeve rotation shaft and restoring the sliding position of the sleeve rotation shaft when there is no load while alleviating vibration and noise.
  • the damping device includes: a compression spring installed on one side of the sleeve rotation axis and exerting an elastic restoring force when contracted; and a tension spring installed on the other side of the sleeve rotation axis and exerting an elastic restoring force when stretched.
  • the sliding part includes at least one deep groove ball bearing formed between the sleeve and the sleeve rotation axis; And it may further include a thrust bearing formed between the guide bush and the bush cap.
  • the first guide roll includes a contact portion formed with at least one rolling oil spray groove and in contact with the first idle roll; a shaft portion whose one end is fixed to the cassette body and whose other end is inserted into a concave portion formed concavely at an end of the contact portion; and at least one self-aligning bearing formed between the contact portion and the shaft portion so that the rotation center of the contact portion is aligned and rotated.
  • the rolling oil injection groove portion allows the sprayed rolling oil to pass through the rolling oil injection groove portion and be directly sprayed onto the first work roll through the first gap between the first idle roll and the drive roll. It may include a circumferential groove portion formed in a ring-shaped groove shape along the circumference of the contact portion.
  • the cassette body is rotatably formed in front or behind the first idle roll so as to be in contact with the first idle roll to support the first idle roll in the front-back direction or the circumferential direction of the drive roll.
  • first guide roll and is formed on a push bar installed on the front or rear of the cassette body, and moves at least one of the first work roll, the first idle roll, and the first guide roll in the front-back direction or around the circumference of the drive roll. It may include a plurality of push roll units arranged at regular intervals to provide support in one direction.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an asymmetric rolling device according to some embodiments of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the cassette device of the asymmetric rolling device of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a plan view showing the cassette device of the asymmetric rolling device of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the cassette device of the asymmetric rolling device of FIG. 3.
  • Figure 5 is a side cross-sectional view showing the asymmetric rolling device of Figure 1.
  • Figure 6 is an enlarged side cross-sectional view showing the asymmetric rolling device of Figure 5.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the first work roll of the asymmetric rolling device of FIG. 1.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of the first work roll of the asymmetric rolling device of FIG. 7.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the first idle roll of the asymmetric rolling device of FIG. 1.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the first guide roll of the asymmetric rolling device of FIG. 1.
  • Figure 11 is a cross-sectional view showing a state in which rolling oil is directly injected into the first work roll through the rolling oil injection groove of the asymmetric rolling device of Figure 10.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing another example of a rolling oil injection groove of the asymmetric rolling device of FIG. 1.
  • Figure 1 is a perspective view showing an asymmetric rolling device 100 according to some embodiments of the present invention.
  • the asymmetric rolling device 100 largely includes a first work roll (WR1), a second work roll (WR2), It may include a driving roll DR, a driving device 70, and a cassette device 80.
  • the first work roll WR1 may be a rolling roll in contact with the first surface 1a, that is, the upper surface, of the panel-shaped rolled material 1.
  • the second work roll (WR2) corresponding to this is in contact with the second surface (1b), that is, the lower surface, of the rolled material (1), and the first work roll ( It may be a rolling roll having a second radius (R2) larger than the first radius (R1) of WR1).
  • the first work roll (WR1) is located above the rolled material (1), and the second work roll (WR2) is located below the rolled material (1), but is not necessarily limited thereto.
  • the first work roll WR1 may be located below the rolled material 1
  • the second work roll WR2 may be located above the rolled material 1.
  • the first work roll WR1 may be located below the rolled material 1. It is also possible that the first work roll (WR1) is located on one side of the rolled material (1), and the second work roll (WR2) is located on the other side of the rolled material (1).
  • the rolled material 1 can be thinly rolled from the first thickness T to the second thickness t while passing between the first work roll WR1 and the second work roll WR2, At this time, since the radii of the two rolling rolls for rolling the rolled material 1 are different from each other, the shear strain acting on the rolled material 1 is different from each other, so that the structure of the material becomes more dense, and this causes the material to The physical properties can be improved.
  • This improvement in the physical properties of the material may vary depending on the type, thickness, specification, process temperature, etc. of the rolled material (1), and the process environment, such as the type, thickness, specification, or process temperature of the rolled material (1).
  • the diameters of the first work roll (WR1) and the second work roll (WR2) may be optimized and designed.
  • the driving roll DR is formed above or below the first work roll WR1 so as to contact the first work roll WR1 and drive the first work roll WR1.
  • the driving device 70 As a kind of auxiliary roll, it can be driven by the driving device 70.
  • the driving device 70 is a device that drives the second work roll WR2 and the driving roll DR, and operates at the first rotational speed V1 of the first work roll WR1.
  • the driving roll DR and the second work roll WR2 may be driven to be equal to the second rotational speed V2 of the second work roll WR2.
  • the driving device 70 includes a first actuator 71 including a motor or power transmission device that drives the first work roll (WR1), and the second work roll (WR2) It may include a second actuator 72 including a motor or power transmission device that drives the first actuator 71 and a drive control unit 73 that controls the second actuator 72.
  • first actuator 71 and the second actuator 72 are, in addition to motors, gear combinations, belt pulley combinations, chain sprocket wheel combinations, wire pulley combinations, or movable table and threaded rod combinations.
  • Various power transmission devices such as these can be applied.
  • the cassette device 80 is a structure that is in contact with the first work roll WR1 and supports the first work roll WR1 in the forward and backward directions, and the cassette device 80 is the first work roll WR1. 1 Not only can the work roll WR1 be supported in the front-back direction, but the shape of the rolled material 1 can be precisely controlled by precisely adjusting the force of the reaction force supported for each part.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the cassette device 80 of the asymmetric rolling device 100 of FIG. 1
  • FIG. 3 is a plan view showing the cassette device 80 of the asymmetric rolling device 100 of FIG. 2
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the cassette device 80 of the asymmetric rolling apparatus 100
  • FIG. 5 is a side cross-sectional view showing the asymmetric rolling apparatus 100 of FIG. 1
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the asymmetric rolling apparatus 100 of FIG. 5. This is an enlarged side cross-sectional view.
  • the cassette device 80 is formed so as not to interfere with the linear movement path of the rolled material, and the first work roll WR1
  • a first idle roll (IR1) formed in front or behind the first work roll (WR1) is rotatably formed on the cassette body 81 and is in contact with the first idle roll (IR1) so as to A first guide roll (GR1) formed in front or behind the first idle roll (IR1) to support the first idle roll (IR1) in the front-back direction or in the circumferential direction of the drive roll (DR), and It is formed on a push bar 82 installed on the front or rear side of the cassette body 81, and includes at least the first work roll (WR1), the first idle roll (IR1), and the first guide roll (GR1) ) may include a plurality of push roll units 90 (Push Roll units) arranged at regular intervals so as to support either the front-back direction or the circumferential direction of the drive roll DR.
  • Push Roll units push roll units
  • the cassette body 81 is a structure with sufficient strength and durability to withstand component load and rolling load, and is an assembly made by assembling various shapes and numbers of vertical members, horizontal members, panel members, etc., or an integrated injection structure. It can be.
  • the shape or structure of the cassette body 81 is not necessarily limited to the drawings, and various types of cassette frame structures to withstand component loads and rolling loads can be applied.
  • the first idle roll IR1 is formed in front of the first work roll WR1, and the second height H2 of the second central axis C2 is equal to or greater than the first work roll WR1.
  • a 1-1 idle roll (IR1-1) formed to be equal to the first height (H1) of the first central axis (C1) and formed at the rear of the first work roll (WR1), and a third central axis
  • the 1-2 idle roll (IR1-) in which the third height (H3) of (C3) is formed to be equal to the first height (H1) of the first central axis (C1) of the first work roll (WR1) 2) may be included.
  • the first guide roll GR1 is formed in front of the first work roll WR1, and the fourth height H4 of the fourth central axis C4 is equal to the first work roll WR1.
  • a 1-1 guide roll (GR1-1) formed higher than the first height (H1) of the first central axis (C1), and a 1-1 guide roll (GR1-1) formed at the rear of the first work roll (WR1), and the fifth central axis A 1-2 guide roll (GR1-2) in which the fifth height (H5) of (C5) is formed to be higher than the first height (H1) of the first central axis (C1) of the first work roll (WR1) ) may include.
  • the push roll unit 90 includes at least one push contact with at least one of the first work roll (WR1), the first idle roll (IR1), and the first guide roll (GR1).
  • the movable table forward and backward device may include an adjustment screw 91 rotatably formed on the push bar 82.
  • an adjustment screw 91 rotatably formed on the push bar 82.
  • it is not necessarily limited to this, and various types of forward and backward devices capable of stretching and contracting can be applied.
  • the movable table forward and backward device includes at least a drive motor 94 that rotates the adjustment screw 91, a drive device including one of a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder, and an electric actuator, and a plurality of push rolls 93.
  • a control unit 95 that applies a control signal to the driving device so that the pressing force is uniform.
  • two push rolls 83 are installed at the upper and lower parts of the movable table 92 so that the movable table 92 can stably press the first guide roll GR1 when pressed in the front-back direction.
  • joints (not shown), etc. may be installed on the movable table 92 so that the pressing force can be equally distributed to each of the push rolls 83.
  • the movable table 92 moves forward by the adjustment screws 91.
  • the corresponding push roll 93 moves forward, a specific part of the first guide roll GR1 is pressed forward and backward, and a specific part of the first idle roll IR1 and the first work roll
  • a specific portion of (WR1) can also be pressurized and precisely adjusted so that the X-axis reaction force of the first work roll (WR1) is uniform throughout. Therefore, by precisely controlling the X-axis reaction force, the rolling load acting on the rolled material 1 can be precisely adjusted to produce a high-quality product.
  • the push roll unit 90 includes a drive motor 94 that rotates the adjustment screw 91 and the drive so that the pressing force of the plurality of push rolls 93 is uniform. It may further include a control unit 95 that applies a control signal to the motor 94.
  • the operator can automatically rotate it with the drive motor 94, and a sensor that measures the shape of the rolled material 1 or a sensor that measures the shape of the rolled material 1 It is also possible to perform an automated rolling process using the control unit 95 that is optimally programmed according to various specifications or rolling environments.
  • the present invention is not limited to the adjustment screw 91 and the drive motor 94, and as described above, various hydraulic cylinders, pneumatic cylinders, electric actuators, etc. can all be applied.
  • the first actuator 71 and the second actuator 72 control the rotational angular speed of the first work roll (WR1) and the second work roll (WR2), respectively.
  • the first rotational speed (V1) of the first work roll (WR1) can be controlled to be equal to the second rotational speed (V2) of the second work roll (WR2).
  • the driving device 70 is configured so that the first rotational speed V1 of the first work roll WR1 is equal to the second rotational speed V2 of the second work roll WR2.
  • the fourth radius R4 of the driving roll DR is equal to the second radius R2 of the second work roll WR2, and the driving roll DR and the second work roll WR2 ) is also possible to drive at the same rotational angular speed in the same or opposite direction.
  • the first rotational speed (V1) of the first work roll (WR1) and the second rotational speed (V2) of the second work roll (WR2) are various. They may not be identical in intent.
  • the first rotational speed V1 and the second rotational speed V2 are slightly adjusted. It may be controlled so that there is a difference, for example, within a 10% range.
  • the first idle roll IR1 is in contact with the first work roll WR1 and supports the first work roll WR1 in the front-back direction. It may be a type of auxiliary rolling roll formed in front or behind the first work roll WR1.
  • the first idle roll (IR1) is formed to be spaced apart from the driving roll (DR) at a first distance (D1), and the first work roll ( It may be a rolling roll having a third radius (R3) that is smaller than the first radius (R1) of WR1).
  • the first idle roll (IR1) is formed in front of the first work roll (WR1), and the second height (H2) of the second central axis (C2) is equal to the first work roll (WR1).
  • a 1-1 idle roll (IR1-1) formed equal to the first height (H1) of the first central axis (C1) of the roll (WR1) and a rear of the first work roll (WR1), 1-2 idlers in which the third height (H3) of the third central axis (C3) is formed to be equal to the first height (H1) of the first central axis (C1) of the first work roll (WR1)
  • the 1-1 idle roll (IR1-1) and the 1-2 idle roll (IR1-2) are operated in the front-back direction, i.e., in the front-back direction, as well as in front of the first work roll (WR1).
  • the first work roll (WR1) can be supported to rotate more firmly at the rear of the first work roll (WR1).
  • the first guide roll (GR1) is in contact with the first idle roll (IR1) to support the first idle roll (IR1) in the front-back direction or in the circumferential direction of the drive roll (DR). It may be a type of auxiliary rolling roll formed in front or behind the first idle roll IR1.
  • the first guide roll (GR1) is in contact with the driving roll (DR) for a more robust rotational support force, and is positioned on the first work roll (WR1) so as not to interfere with the rolling path of the rolled material (1). It may be a rolling roll having a fifth radius (R5) that is greater than the first radius (R1) or greater than the third radius (R3) of the first idle roll (IR1).
  • the first guide roll (GR1) is formed in front of the first work roll (WR1), and the fourth height (H4) of the fourth central axis (C4) is above the first work.
  • a 1-2 guide roll in which the fifth height (H5) of the central axis (C5) is formed higher than the first height (H1) of the first central axis (C1) of the first work roll (WR1) GR1-2) may be included.
  • the 1-1 guide roll (GR1-1) and the 1-2 guide roll (GR1-2) are operated in the forward-backward direction, that is, in the front of the first work roll WR1, as well as in the forward-backward direction, i.e. From the rear of the first work roll (WR1), the first work roll (WR1) and the first idle roll (IR1) can be supported to rotate more firmly.
  • the push roll unit 90 can be used to support the first work roll WR1 in a triangular arrangement in contact with each other, so that it can firmly respond to reaction force in the front and rear direction, and the first work roll WR1 ) can be minimized in the front-to-back direction, and through this, the strength and durability of the part can be increased, defects can be prevented, and the shape of the produced plate can be precisely controlled.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the first work roll WR1 of the asymmetric rolling device 100 of FIG. 1
  • FIG. 8 is an enlarged view showing a portion of the first work roll WR1 of the asymmetric rolling device 100 of FIG. 7. This is a cross-sectional view.
  • the first work roll WR1 of the asymmetric rolling device 100 applies the pressure to roll the material to be rolled (1).
  • the rolling portion 10 of the first work roll WR1 may be a portion formed in an overall cylindrical shape that contacts the first surface 1a of the rolled material 1.
  • the joint portion 20 of the first work roll WR1 is formed between the rolling portion 10 and the sliding portion 30, as shown in FIG. 8
  • at least the joint ball 21 and the angular contact bearing 22 ( Angular contact bearing) and combinations thereof can be selected.
  • the joint ball 21 may be a steel ball bearing inserted into the shaft hole 10, and the angular contact bearing 22 ) is an angular contact consisting of an inner ring 221 with one side protruding to withstand the thrust load, an outer ring 222 with the other side protruding, and balls 223 or rollers installed between them. Ball bearings or angular contact roller bearings can be applied.
  • joint beam 21 and the angular contact bearing 22 are not necessarily limited to the drawings, and a wide variety of bearings that can rotate and withstand both rolling and thrust loads can be applied. .
  • the sliding part 30 of the first work roll WR1 has a sleeve 31 loosely inserted into the axial hole part 10a of the rolling part 10. and a sleeve rotation axis 32 that is freely rotatably installed on the sleeve 31, is fixed to the cassette body 81 or is rotatably formed, and supports the sleeve rotation axis 32 so that it can rotate and slide. It may include a damping device 34 that is installed on the guide bush 33 and the sleeve rotation shaft 32 and restores the sliding position of the sleeve rotation shaft 32 when there is no load while alleviating vibration and noise.
  • the damping device 34 is installed on one side of the sleeve rotation axis 32, and the compression spring 35, which exerts an elastic restoring force when contracted, is installed on the other side of the sleeve rotation axis 32. and may include a tension spring 36 that exerts an elastic restoring force when stretched.
  • the sleeve 31 is installed to rotate independently of the rolling part 10, and the sleeve rotation axis 32 can rotate and slide based on the guide bush 33, so that the above-described joint part ( 20) can be slid and rotated in the axial direction together with the joint movement, and the sliding position of the sleeve rotation axis 32 can be restored when there is no load using the damping device 34.
  • the sleeve 31, the sleeve rotation axis 32, the guide bush 33, and the damping device 34 are installed on the left and right ends of the rolling unit 10, respectively, to form the rolling unit 10. ) slides to the left, a restoring force acts in the right direction, and when the rolling part 10 slides to the right, a restoring force acts in the left direction to restore the sliding position.
  • the damping device 34 can respond to the thrust load while acting as a damper that repeats contraction and expansion, and can prevent damage to the bearing by reducing the bearing load concentrated on the bearing.
  • the sliding portion 30 of the first work roll WR1 includes at least one deep groove ball bearing formed between the sleeve 31 and the sleeve rotation axis 32. (37) (Deep groove ball bearing) and a thrust bearing (38) formed between the guide bush (33) and the bush cap (BC) may be further included.
  • the deep groove ball bearing 37 includes an inner ring 371 with a groove, an outer ring 372 with a groove, and the grooves.
  • the friction force generated between the sleeve 31 and the sleeve rotation axis 32 when a rolling load occurs can be minimized.
  • the thrust bearing 38 is installed on the fixed ring 381 installed on the bush cap BC and on the guide bush 33 side. It is a bearing composed of a rotating wheel 382 and a ball 383 installed between them. When a rotational load occurs and the guide bush 33 is rotated, the bush cap BC and the guide bush 33 are fixed. ) can minimize the friction generated between them.
  • the deep groove ball bearing 37 and the thrust bearing 38 are not necessarily limited to the drawings, and many different types of bearings that can rotate and withstand both rolling and thrust loads can be applied. You can.
  • joint movement, rotational movement, and axial sliding of the rolling section 10 are all possible using the joint section 20 and the sliding section 30 of various shapes appropriately arranged for each part, and through this , Even if a large deformation occurs in the first work roll (WR1) due to a strong rolling load, it can be aligned and restored to the original position by actively responding to this, and through this, the strength and durability of the part can be increased, By preventing defects, the shape of the produced plate can be precisely controlled.
  • WR1 first work roll
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the first idle roll IR1 of the asymmetric rolling apparatus 100 of FIG. 1.
  • the first idle roll (IR1) of the asymmetric rolling device 100 has an idle portion (IRa) in contact with the first work roll (WR1) , a tapered portion (IRb) whose radius gradually decreases from the idle portion (IRa) to alleviate corner stress concentration, and a cap (CP) installed on the rotating shaft to fix the shaft position and prevent bearing separation. It may include a deep groove ball bearing (39).
  • the number of deep groove ball bearings 39 installed may vary, such as three on the left and four on the right, depending on the stress concentration phenomenon.
  • the deep groove ball bearing 39 of FIG. 9 has the same structure and function as the deep groove ball bearing 37 of FIG. 8, and detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the first guide roll GR1 of the asymmetric rolling device 100 of FIG. 1, and FIG. 11 shows the rolling oil 2 flowing through the rolling oil spray groove 41 of the asymmetric rolling device 100 of FIG. 10.
  • This is a cross-sectional view showing a state in which water is directly injected into the first work roll (WR1).
  • the first guide roll GR1 of the asymmetric rolling device 100 is formed with at least one rolling oil spray groove 41, A contact portion 40 in contact with the first idle roll IR1, one end fixed to the cassette body 81, and the other end inserted into a concave portion 40a formed concavely at the end of the contact portion 40.
  • At least one self-aligning bearing 60 formed between the contact part 40 and the shaft part 50 so that the rotation centers of the shaft part 50 and the contact part 40 are aligned and rotated. may include.
  • the self-aligning bearing 60 may be configured so that the inner ring can be tilted relative to the outer ring, and the balls or rollers are installed in a double manner at an angle so that the bearing can return to its original position when tilted.
  • the self-aligning bearing 60 is not necessarily limited to this, and many different types of bearings that can rotate and withstand a tilting load at the same time can be applied.
  • the rolling oil spray groove 41 allows the sprayed rolling oil 2 to pass through the rolling oil spray groove 41 between the first idle roll IR1 and the drive roll DR. It may include a circumferential groove portion formed in a ring-shaped groove shape along the circumference of the contact portion 40 so that the spray can be sprayed directly onto the first work roll WR1 through the first gap D1.
  • the injected rolling oil 2 passes through the rolling oil injection groove 41 and reaches the first gap D1 between the first idle roll IR1 and the drive roll DR. ) can be directly sprayed onto the first work roll (WR1) to facilitate the supply of the rolling oil (2).
  • heat dissipation can be increased, friction can be reduced, and rolling performance can be greatly improved.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing another example of the rolling oil spray groove 41 of the asymmetric rolling device 100 of FIG. 1.
  • the rolling oil injection groove 41 of the first guide roll GR1 may be formed in a spiral shape, and the contact portion 40 may have a tapered portion 42 to prevent corner stress concentration. It can be formed as one piece, and a plurality of the self-aligning bearings 60 can be formed on the rotating shaft.
  • the self-aligning bearing 60 is not necessarily limited to this, and many different types of bearings that can rotate and withstand a tilting load at the same time can be applied.
  • the rolled material 1, on which rolling is performed by the asymmetric rolling device 100 of the present invention may include magnesium or a magnesium alloy having a closely packed hexagonal (hexagonal close-packed, HCP) structure.
  • Magnesium which has recently been studied as a next-generation lightweight material, has a density of 1.74 g/cm 3 and is lighter than iron with a density of 7.90 g/cm 3 or aluminum with a density of 2.7 g/cm 3 , yet has excellent specific strength and specific elastic modulus. .
  • it has excellent absorption ability for vibration, shock, electromagnetic waves, etc. and has excellent electrical and thermal conductivity, so it can be applied not only to lightweight materials for automobiles and aircraft, but also to the electronics industry, such as portable phones and laptops.
  • the rolled material 1, on which rolling is performed by the asymmetric rolling device 100 of the present invention is also possible by rolling the same rolled material 1 a plurality of times. Rolling for a plurality of times can be performed to prevent problems that occur when a sudden reduction is applied by sequentially applying a reduction adjusted to an appropriate level to the rolled material.
  • the plurality of times is performed by putting the rolled material 1 rolled by the work rolls WR1 and WR2 back into the same work rolls WR1 and WR2 or using the work roll WR1 provided in plural.
  • the rolled material (1) passes through (WR2), it means that the total number of rollings of the rolled material (1) is two or more times, and at this time, the rolled material (1) is moved to the work roll (WR1) (WR2). ) can include both continuous and intermittent cases.
  • the plurality of times is not only when the rolled material 1 is physically separated from the work rolls WR1 and WR2 and then re-introduced, but also when the rolled material 1 is physically separated from the work rolls WR1 and WR2.
  • the first idle roll (IR1) and the guide roll (GR1) are disposed at the front and rear, respectively, with respect to the above-described first work roll (WR1).
  • the rolled material 1, on which rolling is performed by the asymmetric rolling device 100 of the present invention can be applied to any material that controls the texture of the rolled material in addition to the magnesium or magnesium alloy described above.
  • the rolled material 1 is a metal material with a closely packed hexagonal crystal structure containing titanium (Ti) or a titanium alloy, or a metal material containing aluminum or an aluminum alloy, or the crystal direction of the rolled material is magnetic. It can also be applied to Fe-Si alloys that affect the properties.
  • the present invention may include a cassette device 80, and the configuration and role of this cassette device 80 may be the same as those of the asymmetric rolling device 100 described above. Therefore, detailed description is omitted.

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Abstract

본 발명은 재료의 물성을 향상시킬 수 있는 비대칭 압연 장치 및 카세트 장치에 관한 것으로서, 피압연재의 제 1 면과 접촉되는 제 1 워크롤; 상기 피압연재의 제 2 면과 접촉되고, 상기 피압연재를 비대칭 압연할 수 있도록 상기 제 1 워크롤의 제 1 반경 보다 큰 제 2 반경을 갖는 제 2 워크롤; 상기 제 1 워크롤과 접촉되어 상기 제 1 워크롤을 구동시킬 수 있도록 상기 제 1 워크롤의 상방 또는 하방에 형성되는 구동롤; 상기 제 2 워크롤 또는 상기 구동롤을 구동시키는 구동 장치; 및 상기 제 1 워크롤과 접촉되어 상기 제 1 워크롤을 전후 방향으로 지지하는 카세트 장치;를 포함할 수 있다.

Description

비대칭 압연 장치 및 카세트 장치
본 발명은 비대칭 압연 장치 및 카세트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 재료의 물성을 향상시킬 수 있는 비대칭 압연 장치 및 카세트 장치에 관한 것이다.
금속 부재를 일정한 규격을 가진 판재 등의 형태로 가공하기 위하여 일반적으로 압연 공정이 수행될 수 있다. 이러한, 압연 공정에서 피압연재의 두께 변화에 따라 피압연재 내부의 미세조직도 이에 수반하여 변화될 수 있다.
이러한 피압연재의 미세조직 변화에 따라 결정이 우선 방위 방향으로 배향되는 집합조직(texture)을 나타내게 된다. 이러한 압연에 의해 나타나는 집합 조직은 피압연재의 성형성 등의 재료 물성과 매우 밀접한 관계를 가지고 있다.
따라서, 압연 공정에서 이러한 피압연재의 집합 조직을 제어함으로써 압연 후 피압연재의 성형성 등의 재료 물성을 향상시킬 수 있다.
종래에는 이러한 재료 물성을 향상시키기 위해서 상온 성형성이 열악한 재료 등에서도 전단 변형이 잘 이루어질 수 있도록 서로 다른 반경을 갖는 적어도 한 쌍의 워크롤들을 이용하는 비대칭 압연 기술이 개발된 바 있다.
그러나, 이러한 종래의 비대칭 압연 기술은, 압연 과정에서 상대적으로 반경이 작은 워크롤에서 전후 방향, 즉 피압연재의 진행 방향으로 강한 반력이 작용되어 반경이 작은 워크롤이 쉽게 변형되고, 그 과정에서 피압연재에 불균일한 물결(Wave) 현상이나 비틀림(Buckle) 현상이나 두께 불균일 현상이나 찌그러짐 현상이나 한쪽으로 치우쳐지는 쏠림 현상 등 각종 불량 현상이 발생될 수 있고, 워크롤이 탄성 범위 이상으로 심하게 변형되어 정위치로부터 이탈되거나 파손되는 등 많은 문제점들이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함한 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 제 1 워크롤을 전후 방향을 지지할 수 있는 카세트 장치를 이용하여 전후 방향의 반력에 견고하게 대응할 수 있고, 비록 제 1 워크롤에 변형이 발생되더라도 이에 능동적으로 대응하여 정위치에 정렬 및 원복될 수 있게 하는 비대칭 압연 장치 및 카세트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 비대칭 압연 장치는, 피압연재의 제 1 면과 접촉되는 제 1 워크롤; 상기 피압연재의 제 2 면과 접촉되고, 상기 피압연재를 비대칭 압연할 수 있도록 상기 제 1 워크롤의 제 1 반경 보다 큰 제 2 반경을 갖는 제 2 워크롤; 상기 제 1 워크롤과 접촉되어 상기 제 1 워크롤을 구동시킬 수 있도록 상기 제 1 워크롤의 상방 또는 하방에 형성되는 구동롤; 상기 제 2 워크롤 또는 상기 구동롤을 구동시키는 구동 장치; 및 상기 피압연재의 직선 이동 경로와 간섭되지 않게 상기 제 1 워크롤과 접촉되어 상기 제 1 워크롤을 전후 방향으로 지지하는 카세트 장치;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 카세트 장치는, 상기 제 1 워크롤을 회전이 자유롭게 지지하는 카세트 몸체; 및 상기 카세트 몸체에 회전이 자유롭게 형성되고, 상기 제 1 워크롤과 접촉되어 상기 제 1 워크롤을 전후 방향으로 지지할 수 있도록 상기 제 1 워크롤의 전방 또는 후방에 형성되는 제 1 아이들롤;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 아이들롤은, 상기 제 1 워크롤의 전방에 형성되고, 제 2 중심축의 제 2 높이가 상기 제 1 워크롤의 제 1 중심축의 제 1 높이와 동일하게 형성되는 제 1-1 아이들롤; 및 상기 제 1 워크롤의 후방에 형성되고, 제 3 중심축의 제 3 높이가 상기 제 1 워크롤의 상기 제 1 중심축의 상기 제 1 높이와 동일하게 형성되는 제 1-2 아이들롤;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 카세트 장치는, 상기 카세트 몸체에 회전이 자유롭게 형성되고, 상기 제 1 아이들롤과 접촉되어 상기 제 1 아이들롤을 전후 방향 또는 상기 구동롤의 원주 방향으로 지지할 수 있도록 상기 제 1 아이들롤의 전방 또는 후방에 형성되는 제 1 가이드롤;을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 가이드롤은, 상기 제 1 워크롤의 전방에 형성되고, 제 4 중심축의 제 4 높이가 상기 제 1 워크롤의 제 1 중심축의 제 1 높이 보다 높게 형성되는 제 1-1 가이드롤; 및 상기 제 1 워크롤의 후방에 형성되고, 제 5 중심축의 제 5 높이가 상기 제 1 워크롤의 상기 제 1 중심축의 상기 제 1 높이 보다 높게 형성되는 제 1-2 가이드롤;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 카세트 장치는, 상기 카세트 몸체의 전면 또는 후면에 설치된 푸쉬바(Push bar)에 형성되고, 적어도 상기 제 1 워크롤, 상기 제 1 아이들롤, 상기 제 1 가이드롤 중 어느 하나를 전후 방향 또는 상기 구동롤의 원주 방향으로 지지할 수 있도록 일정한 간격으로 배치되는 복수개의 푸쉬롤 유닛(Push Roll unit);을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 푸쉬롤 유닛은, 적어도 상기 제 1 워크롤, 상기 제 1 아이들롤, 상기 제 1 가이드롤 중 어느 하나와 접촉되어 구름 회전되는 적어도 하나의 푸쉬롤; 상기 푸쉬롤을 회전이 자유롭게 지지하는 가동대; 및 상기 푸쉬바에 설치되고, 상기 가동대를 전후진시키는 가동대 전후진 장치;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 가동대 전후진 장치는, 적어도 구동 모터, 유압 실린더, 공압 실린더, 전동 액츄에이터 중 어느 하나를 포함하는 구동 장치; 및
복수개의 상기 푸쉬롤들의 가압력이 균일해지도록 상기 구동 장치에 제어 신호를 인가하는 제어부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 구동 장치는, 상기 제 1 워크롤의 제 1 회전선속도가 상기 제 2 워크롤의 제 2 회전선속도와 동일해지도록 상기 구동롤 및 상기 제 2 워크롤을 각각 구동시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 구동 장치는, 상기 제 1 워크롤의 상기 제 1 회전선속도가 상기 제 2 워크롤의 상기 제 2 회전선속도와 동일해지도록 상기 구동롤의 제 4 반경은 상기 제 2 워크롤의 상기 제 2 반경과 서로 동일하고, 상기 구동롤 및 상기 제 2 워크롤을 동일한 회전각속도로 구동시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 워크롤은, 상기 피압연재를 압연할 수 있도록 상기 피압연재와 접촉되는 압연부; 상기 압연부가 상기 전후 방향으로 관절 운동될 수 있도록 상기 압연부에 형성되는 관절부; 및 상기 압연부가 회전되면서 축방향으로 슬라이딩이 가능하도록 상기 압연부에 형성되는 슬라이딩부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 관절부는, 상기 압연부의 단부에 오목하게 형성된 축홀부에 설치되는 적어도 관절볼, 앵귤러 콘텍트 베어링(Angular contact bearing) 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 슬라이딩부는, 상기 압연부의 상기 축홀부에 헐겁게 삽입되는 슬리브; 상기 슬리브에 회전이 자유롭게 설치되는 슬리브 회전축; 카세트 몸체에 고정되거나 또는 회전이 자유롭게 형성되고, 상기 슬리브 회전축을 회전 및 슬라이딩이 가능하게 지지하는 가이드 부쉬; 및 상기 슬리브 회전축에 설치되고, 진동과 소음을 완화하면서 무부하시 상기 슬리브 회전축의 슬라이딩 위치를 원복시키는 댐핑 장치;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 댐핑 장치는, 상기 슬리브 회전축의 일측에 설치되고, 수축시 탄성 복원력이 작용하는 압축 스프링; 및 상기 슬리브 회전축의 타측에 설치되고, 신장시 탄성 복원력이 작용하는 인장 스프링;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 슬라이딩부는, 상기 슬리브와 상기 슬리브 회전축 사이에 형성되는 적어도 하나의 딥 그루브 볼 베어링(Deep groove ball bearing); 및 상기 가이드 부쉬와 부쉬캡 사이에 형성되는 트러스트 베어링(Thrust bearing);을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 가이드롤은, 적어도 하나 이상의 압연유 분사홈부가 형성되고, 상기 제 1 아이들롤과 접촉되는 접촉부; 일단부가 카세트 몸체에 고정되고, 타단부가 상기 접촉부의 단부에 오목하게 형성된 오목부에 삽입되는 축부; 및 상기 접촉부의 회전 중심이 정렬되어 회전될 수 있도록 상기 접촉부와 상기 축부 사이에 형성되는 적어도 하나의 자동 조심 베어링(Self-aligning bearing);을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 압연유 분사홈부는, 분사된 압연유가 상기 압연유 분사홈부를 통과하여 상기 제 1 아이들롤과 상기 구동롤 사이의 제 1 간격을 거쳐서 상기 제 1 워크롤에 직접적으로 분사될 수 있도록 상기 접촉부의 원주를 따라 링형 줄홈 형상으로 형성되는 원주줄홈부를 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 카세트 장치는, 카세트 몸체; 상기 카세트 몸체에 회전이 자유롭게 형성되고, 상기 제 1 워크롤과 접촉되어 상기 제 1 워크롤을 전후 방향으로 지지할 수 있도록 상기 제 1 워크롤의 전방 또는 후방에 형성되는 제 1 아이들롤; 상기 카세트 몸체에 회전이 자유롭게 형성되고, 상기 제 1 아이들롤과 접촉되어 상기 제 1 아이들롤을 전후 방향 또는 상기 구동롤의 원주 방향으로 지지할 수 있도록 상기 제 1 아이들롤의 전방 또는 후방에 형성되는 제 1 가이드롤; 및 상기 카세트 몸체의 전면 또는 후면에 설치된 푸쉬바(Push bar)에 형성되고, 적어도 상기 제 1 워크롤, 상기 제 1 아이들롤, 상기 제 1 가이드롤 중 어느 하나를 전후 방향 또는 상기 구동롤의 원주 방향으로 지지할 수 있도록 일정한 간격으로 배치되는 복수개의 푸쉬롤 유닛(Push Roll unit);을 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 여러 실시예들에 따르면, 제 1 워크롤을 전후 방향을 지지할 수 있는 카세트 장치를 이용하여 전후 방향의 반력에 견고하게 대응할 수 있고, 제 1 워크롤의 전후 방향의 변형을 최소화할 수 있으며, 비록 제 1 워크롤에 변형이 발생되더라도 이에 능동적으로 대응하여 정위치에 정렬 및 원복될 수 있고, 이를 통해서, 부품의 강도와 내구성을 증대시킬 수 있으며, 불량 현상을 방지하여 생산되는 판재의 형상을 정밀하게 제어할 수 있는 효과를 가질 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 비대칭 압연 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 비대칭 압연 장치의 카세트 장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 비대칭 압연 장치의 카세트 장치를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 비대칭 압연 장치의 카세트 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 1의 비대칭 압연 장치를 나타내는 측단면도이다.
도 6은 도 5의 비대칭 압연 장치를 나타내는 확대 측단면도이다.
도 7은 도 1의 비대칭 압연 장치의 제 1 워크롤을 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 7의 비대칭 압연 장치의 제 1 워크롤의 일부분을 나타내는 확대 단면도이다.
도 9는 도 1의 비대칭 압연 장치의 제 1 아이들롤을 나타내는 단면도이다.
도 10은 도 1의 비대칭 압연 장치의 제 1 가이드롤을 나타내는 단면도이다.
도 11은 도 10의 비대칭 압연 장치의 압연유 분사홈부를 통해 압연유가 제 1 워크롤로 직분사되는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 12는 도 1의 비대칭 압연 장치의 압연유 분사홈부의 다른 일례를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 비대칭 압연 장치(100)를 나타내는 사시도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 비대칭 압연 장치(100)는, 크게 제 1 워크롤(WR1)(Work Roll)과, 제 2 워크롤(WR2)과, 구동롤(DR)과, 구동 장치(70) 및 카세트 장치(80)를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 제 1 워크롤(WR1)은 패널 형태인 피압연재(1)의 제 1 면(1a), 즉 상면과 접촉되는 압연롤일 수 있다.
이와 대응되는 상기 제 2 워크롤(WR2)은 상기 피압연재(1)의 제 2 면(1b), 즉 하면과 접촉되고, 상기 피압연재(1)를 비대칭 압연할 수 있도록 상기 제 1 워크롤(WR1)의 제 1 반경(R1) 보다 큰 제 2 반경(R2)을 갖는 압연롤일 수 있다.
도면에서는 상기 제 1 워크롤(WR1)이 상기 피압연재(1)의 상방에 위치되고, 상기 제 2 워크롤(WR2)이 상기 피압연재(1)의 하방에 위치되지만, 이에 반드시 국한되지 않는 것으로서, 상기 제 1 워크롤(WR1)이 상기 피압연재(1)의 하방에 위치되고, 상기 제 2 워크롤(WR2)이 상기 피압연재(1)의 상방에 위치되는 것도 가능하고, 이외에도, 상기 제 1 워크롤(WR1)이 상기 피압연재(1)의 일 측방에 위치되고, 상기 제 2 워크롤(WR2)이 상기 피압연재(1)의 타 측방에 위치되는 것도 가능하다.
따라서, 상기 피압연재(1)는 상기 제 1 워크롤(WR1)과 상기 제 2 워크롤(WR2) 사이를 통과하면서 제 1 두께(T)에서 제 2 두께(t)로 얇게 압연될 수 있고, 이 때, 상기 피압연재(1)를 압연하는 2개의 압연롤들의 반경이 서로 다르기 때문에 상기 피압연재(1)에 작용하는 전단 변형력이 서로 상이하게 작용되어 재료의 조직이 보다 치밀해지고, 이로 인하여 재료의 물성이 보다 우수해질 수 있다.
이러한, 재료의 물성 향상은 상기 피압연재(1)의 종류나 두께나 스팩이나 공정 온도 등의 공정 환경 등에 따라 달라질 수 있는 것으로서, 상기 피압연재(1)의 종류나 두께나 스팩이나 공정 온도 등의 공정 환경 등에 따라 상기 제 1 워크롤(WR1)과 상기 제 2 워크롤(WR2)의 직경 등이 최적화되어 설계될 수 있다.
한편, 예컨대, 상기 구동롤(DR)은 상기 제 1 워크롤(WR1)과 접촉되어 상기 제 1 워크롤(WR1)을 구동시킬 수 있도록 상기 제 1 워크롤(WR1)의 상방 또는 하방에 형성되는 일종의 보조롤로서, 상기 구동 장치(70)에 의해 구동될 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 구동 장치(70)는, 상기 제 2 워크롤(WR2) 및 상기 구동롤(DR)을 구동시키는 장치로서, 상기 제 1 워크롤(WR1)의 제 1 회전선속도(V1)가 상기 제 2 워크롤(WR2)의 제 2 회전선속도(V2)와 동일해지도록 상기 구동롤(DR) 및 상기 제 2 워크롤(WR2)을 각각 구동시킬 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 구동 장치(70)는, 상기 제 1 워크롤(WR1)을 구동시키는 모터 또는 동력전달장치를 포함하는 제 1 액츄에이터(71)와, 상기 제 2 워크롤(WR2)을 구동시키는 모터 또는 동력전달장치를 포함하는 제 2 액츄에이터(72) 및 상기 제 1 액츄에이터(71)와, 상기 제 2 액츄에이터(72)를 제어하는 구동 제어부(73)를 포함할 수 있다.
또한, 도시하지 않았지만, 상기 제 1 액츄에이터(71)와 상기 제 2 액츄에이터(72)는 모터 이외에도 기어 조합이나, 벨트 풀리 조합이나, 체인 스프로킷휠 조합이나, 와이어 도르레 조합이나, 가동대 및 나사봉 조합 등 다양한 동력 전달 장치들이 적용될 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 카세트 장치(80)는, 상기 제 1 워크롤(WR1)과 접촉되어 상기 제 1 워크롤(WR1)을 전후 방향으로 지지하는 구조체로서, 이러한 상기 카세트 장치(80)는 상기 제 1 워크롤(WR1)을 전후 방향으로 지지하는 것은 물론이고, 부위별로 지지하는 반력의 힘을 정밀하게 조정하여 상기 피압연재(1)의 형태를 정밀하게 제어할 수 있다.
도 2는 도 1의 비대칭 압연 장치(100)의 카세트 장치(80)를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2의 비대칭 압연 장치(100)의 카세트 장치(80)를 나타내는 평면도이고, 도 4는 도 3의 비대칭 압연 장치(100)의 카세트 장치(80)를 나타내는 단면도이고, 도 5는 도 1의 비대칭 압연 장치(100)를 나타내는 측단면도이고, 도 6은 도 5의 비대칭 압연 장치(100)를 나타내는 확대 측단면도이다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 카세트 장치(80)는, 상기 피압연재의 직선 이동 경로와 간섭되지 않게 형성되는 것으로서, 상기 제 1 워크롤(WR1)을 회전이 자유롭게 지지하는 카세트 몸체(81)와, 상기 카세트 몸체(81)에 회전이 자유롭게 형성되고, 상기 제 1 워크롤(WR1)과 접촉되어 상기 제 1 워크롤(WR1)을 전후 방향으로 지지할 수 있도록 상기 제 1 워크롤(WR1)의 전방 또는 후방에 형성되는 제 1 아이들롤(IR1)과, 상기 카세트 몸체(81)에 회전이 자유롭게 형성되고, 상기 제 1 아이들롤(IR1)과 접촉되어 상기 제 1 아이들롤(IR1)을 전후 방향 또는 상기 구동롤(DR)의 원주 방향으로 지지할 수 있도록 상기 제 1 아이들롤(IR1)의 전방 또는 후방에 형성되는 제 1 가이드롤(GR1) 및 상기 카세트 몸체(81)의 전면 또는 후면에 설치된 푸쉬바(82)(Push bar)에 형성되고, 적어도 상기 제 1 워크롤(WR1), 상기 제 1 아이들롤(IR1), 상기 제 1 가이드롤(GR1) 중 어느 하나를 전후 방향 또는 상기 구동롤(DR)의 원주 방향으로 지지할 수 있도록 일정한 간격으로 배치되는 복수개의 푸쉬롤 유닛(90)(Push Roll unit)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 카세트 몸체(81)는 부품 하중 및 압연 하중을 견디기 위한 충분한 강도 및 내구성을 갖는 구조체로서, 다양한 형태 및 개수의 수직 부재, 수평 부재, 패널 부재 등을 조립하여 이루어지는 조립체이거나 또는 일체형 사출 구조물일 수 있다.
그러나, 이러한 상기 카세트 몸체(81)의 형상이나 구조는 도면에 반드시 국한되지 않는 것으로서, 부품 하중 및 압연 하중을 견디기 위한 매우 다양한 형태의 카세트 프레임 구조물이 모두 적용될 수 있다.
또한, 예컨대 상기 제 1 아이들롤(IR1)은, 상기 제 1 워크롤(WR1)의 전방에 형성되고, 제 2 중심축(C2)의 제 2 높이(H2)가 상기 제 1 워크롤(WR1)의 제 1 중심축(C1)의 제 1 높이(H1)와 동일하게 형성되는 제 1-1 아이들롤(IR1-1) 및 상기 제 1 워크롤(WR1)의 후방에 형성되고, 제 3 중심축(C3)의 제 3 높이(H3)가 상기 제 1 워크롤(WR1)의 상기 제 1 중심축(C1)의 상기 제 1 높이(H1)와 동일하게 형성되는 제 1-2 아이들롤(IR1-2)을 포함할 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 제 1 가이드롤(GR1)은, 상기 제 1 워크롤(WR1)의 전방에 형성되고, 제 4 중심축(C4)의 제 4 높이(H4)가 상기 제 1 워크롤(WR1)의 제 1 중심축(C1)의 제 1 높이(H1) 보다 높게 형성되는 제 1-1 가이드롤(GR1-1) 및 상기 제 1 워크롤(WR1)의 후방에 형성되고, 제 5 중심축(C5)의 제 5 높이(H5)가 상기 제 1 워크롤(WR1)의 상기 제 1 중심축(C1)의 상기 제 1 높이(H1) 보다 높게 형성되는 제 1-2 가이드롤(GR1-2)을 포함할 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 푸쉬롤 유닛(90)은, 적어도 상기 제 1 워크롤(WR1), 상기 제 1 아이들롤(IR1), 상기 제 1 가이드롤(GR1) 중 어느 하나와 접촉되는 적어도 하나의 푸쉬롤(93)과, 상기 푸쉬롤(93)을 회전이 자유롭게 지지하는 가동대(92) 및 상기 푸쉬바(82)에 설치되고, 상기 가동대(92)를 전후진시키는 가동대 전후진 장치를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가동대 전후진 장치는 상기 푸쉬바(82)에 회전이 가능하게 형성되는 조절 나사(91)를 포함할 수 있다. 그러나, 이에 반드시 국한되지 않고, 신장 수축이 가능한 다양한 형태의 전후진 장치들이 모두 적용될 수 있다.
즉, 상기 가동대 전후진 장치는, 적어도 상기 조절 나사(91)를 회전시키는 구동 모터(94), 유압 실린더, 공압 실린더, 전동 액츄에이터 중 어느 하나를 포함하는 구동 장치 및 복수개의 상기 푸쉬롤(93)들의 가압력이 균일해지도록 상기 구동 장치에 제어 신호를 인가하는 제어부(95)를 포함할 수 있다.
여기서, 전후 방향으로 가압시 상기 가동대(92)가 안정적으로 상기 제 1 가이드롤(GR1)을 가압할 수 있도록 상기 가동대(92)에는 상부와 하부에 2개의 상기 푸쉬롤(83)이 설치될 수 있는 것으로서, 이들 각각의 상기 푸쉬롤(83)에 가압력이 균등하게 분배될 수 있도록 상기 가동대(92)에는 관절부(미도시) 등이 설치될 수 있다.
따라서, 예를 들면, 작업자가 해당하는 복수개의 상기 푸쉬롤 유닛(90)의 상기 조절 나사(91)를 수동으로 조작하여 나사 회전시키면 상기 가동대(92)가 상기 조절 나사(91)에 의해 전진될 수 있고, 해당하는 상기 푸쉬롤(93)이 전진되면서 상기 제 1 가이드롤(GR1)의 특정 부분이 전후 방향으로 가압되면서, 상기 제 1 아이들롤(IR1)의 특정 부분과 상기 제 1 워크롤(WR1)의 특정 부분 역시 가압되어 상기 제 1 워크롤(WR1)의 X축 반력이 전체적으로 균일해지도록 정밀하게 조정될 수 있다. 그러므로, 이러한 X축 반력을 정밀하게 조절함으로써 상기 피압연재(1)에 작용하는 압연 하중을 정밀하게 조정하여 양질의 제품을 생산할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 푸쉬롤 유닛(90)은, 상기 조절 나사(91)를 회전시키는 구동 모터(94) 및 복수개의 상기 푸쉬롤(93)들의 가압력이 균일해지도록 상기 구동 모터(94)에 제어 신호를 인가하는 제어부(95)를 더 포함할 수 있다.
따라서, 작업자가 상기 조절 나사(91)를 수작업으로 나사 회전시키는 대신, 상기 구동 모터(94)로 자동 회전시킬 수 있고, 상기 피압연재(1)의 형상을 측정하는 센서나 상기 피압연재(1)의 다양한 스팩이나 압연 환경 등에 따라 최적화 프로그램된 상기 제어부(95)를 이용하여 자동화된 압연 공정을 수행하는 것도 가능하다.
여기서, 본 발명은 이러한 상기 조절 나사(91) 및 구동 모터(94)에만 한정되지 않고, 상술된 바와 같이, 각종 유압 실린더, 공압 실린더, 전동 액츄에이터 등이 모두 적용될 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 액츄에이터(71)와 상기 제 2 액츄에이터(72)는 상기 제 1 워크롤(WR1)과 상기 제 2 워크롤(WR2) 각각의 회전각속도를 제어하여 상기 제 1 워크롤(WR1)의 상기 제 1 회전선속도(V1)가 상기 제 2 워크롤(WR2)의 상기 제 2 회전선속도(V2)와 동일해지도록 제어할 수 있다.
이외에도, 상기 구동 장치(70)는, 상기 제 1 워크롤(WR1)의 상기 제 1 회전선속도(V1)가 상기 제 2 워크롤(WR2)의 상기 제 2 회전선속도(V2)와 동일해지도록 상기 구동롤(DR)의 제 4 반경(R4)은 상기 제 2 워크롤(WR2)의 상기 제 2 반경(R2)과 서로 동일하고, 상기 구동롤(DR) 및 상기 제 2 워크롤(WR2)을 동일하거나 반대 방향으로 동일한 회전각속도로 구동시키는 것도 가능하다.
여기서의 "동일"의 의미는 완전한 동일 뿐만 아니라 작업자가 양 롤의 각속도를 동일하게 할 의도로 제어부의 신호를 제어했음에도 기계 장치의 특성상 불가피하게 내포하고 있는 오차에 기인한 공정 마진 내에서의 동일성까지 포함하는 실질적 의미의 동일성으로 파악하여야 할 것이다. 이러한 상기 제 1 워크롤(WR1) 및 상기 제 2 워크롤(WR2)의 회전선속도의 "동일"은 이하에서도 같은 의미로 적용될 수 있다.
다만, 본 발명의 다른 실시예들에서, 상기 제 1 워크롤(WR1)의 상기 제 1 회전선속도(V1)와 상기 제 2 워크롤(WR2)의 상기 제 2 회전선속도(V2)는 여러 의도로 동일하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 피압연재(1)의 상하에서 전단 변형률의 차이를 두거나 피압연재(1)의 휨 등을 제어하기 위해서 제 1 회전선속도(V1)와 제 2 회전선속도(V2)는 약간의 차이가 나도록, 예컨대 10% 범위 이내에서 차이가 나도록 제어될 수도 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 예컨대, 상기 제 1 아이들롤(IR1)은 상기 제 1 워크롤(WR1)과 접촉되어 상기 제 1 워크롤(WR1)을 전후 방향으로 지지할 수 있도록 상기 제 1 워크롤(WR1)의 전방 또는 후방에 형성되는 일종의 보조 압연롤일 수 있다.
여기서, 상기 제 1 아이들롤(IR1)은, 상기 구동롤(DR)과 제 1 간격(D1)으로 이격되게 형성되고, 상기 피압연재(1)의 압연 경로와 간섭되지 않도록 상기 제 1 워크롤(WR1)의 상기 제 1 반경(R1) 보다 작은 제 3 반경(R3)을 갖는 압연롤일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 제 1 아이들롤(IR1)은, 상기 제 1 워크롤(WR1)의 전방에 형성되고, 제 2 중심축(C2)의 제 2 높이(H2)가 상기 제 1 워크롤(WR1)의 제 1 중심축(C1)의 제 1 높이(H1)와 동일하게 형성되는 제 1-1 아이들롤(IR1-1) 및 상기 제 1 워크롤(WR1)의 후방에 형성되고, 제 3 중심축(C3)의 제 3 높이(H3)가 상기 제 1 워크롤(WR1)의 상기 제 1 중심축(C1)의 상기 제 1 높이(H1)와 동일하게 형성되는 제 1-2 아이들롤(IR1-2)을 포함할 수 있다.
따라서, 상기 제 1-1 아이들롤(IR1-1) 및 상기 1-2 아이들롤(IR1-2)은 전후 방향, 즉 상기 제 1 워크롤(WR1)의 전방은 물론이고, -전후 방향, 즉 상기 제 1 워크롤(WR1)의 후방에서 상기 제 1 워크롤(WR1)을 보다 견고하게 회전이 가능하게 지지할 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 제 1 가이드롤(GR1)은 상기 제 1 아이들롤(IR1)과 접촉되어 상기 제 1 아이들롤(IR1)을 전후 방향 또는 상기 구동롤(DR)의 원주 방향으로 지지할 수 있도록 상기 제 1 아이들롤(IR1)의 전방 또는 후방에 형성되는 일종의 보조 압연롤일 수 있다.
이러한, 상기 제 1 가이드롤(GR1)은, 보다 견고한 회전 지지력을 위해서 상기 구동롤(DR)과 접촉되고, 상기 피압연재(1)의 압연 경로와 간섭되지 않도록 상기 제 1 워크롤(WR1)의 상기 제 1 반경(R1) 보다 크거나 또는 상기 제 1 아이들롤(IR1)의 제 3 반경(R3) 보다 큰 제 5 반경(R5)을 갖는 압연롤일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 제 1 가이드롤(GR1)은, 상기 제 1 워크롤(WR1)의 전방에 형성되고, 제 4 중심축(C4)의 제 4 높이(H4)가 상기 제 1 워크롤(WR1)의 제 1 중심축(C1)의 제 1 높이(H1) 보다 높게 형성되는 제 1-1 가이드롤(GR1-1) 및 상기 제 1 워크롤(WR1)의 후방에 형성되고, 제 5 중심축(C5)의 제 5 높이(H5)가 상기 제 1 워크롤(WR1)의 상기 제 1 중심축(C1)의 상기 제 1 높이(H1) 보다 높게 형성되는 제 1-2 가이드롤(GR1-2)을 포함할 수 있다.
따라서, 상기 제 1-1 가이드롤(GR1-1) 및 상기 1-2 가이드롤(GR1-2)은 전후 방향, 즉 상기 제 1 워크롤(WR1)의 전방은 물론이고, -전후 방향, 즉 상기 제 1 워크롤(WR1)의 후방에서 상기 제 1 워크롤(WR1) 및 상기 제 1 아이들롤(IR1)들 까지 보다 견고하게 회전이 가능하게 지지할 수 있다.
그러므로, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 워크롤(WR1)을 전후 방향을 지지할 수 있는 상기 카세트 장치(80)의 상기 제 1 아이들롤(IR1)들과, 상기 제 1 가이드롤(GR1)들 및 상기 푸쉬롤 유닛(90)을 이용하여 상기 제 1 워크롤(WR1)을 서로 접촉되게 삼각 배치된 형태로 지지할 수 있어서 전후 방향의 반력에 견고하게 대응할 수 있고, 상기 제 1 워크롤(WR1)의 전후 방향의 변형을 최소화할 수 있으며, 이를 통해서, 부품의 강도와 내구성을 증대시킬 수 있으며, 불량 현상을 방지하여 생산되는 판재의 형상을 정밀하게 제어할 수 있다.
도 7은 도 1의 비대칭 압연 장치(100)의 제 1 워크롤(WR1)을 나타내는 단면도이고, 도 8은 도 7의 비대칭 압연 장치(100)의 제 1 워크롤(WR1)의 일부분을 나타내는 확대 단면도이다.
도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예들에 따른 비대칭 압연 장치(100)의 상기 제 1 워크롤(WR1)은, 상기 피압연재(1)를 압연할 수 있도록 상기 피압연재(1)와 접촉되는 압연부(10)와, 상기 압연부(10)가 상기 전후 방향으로 관절 운동될 수 있도록 상기 압연부(10)에 형성되는 관절부(20) 및 상기 압연부(10)가 회전되면서 축방향으로 슬라이딩이 가능하도록 상기 압연부(10)에 형성되는 슬라이딩부(30)를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 제 1 워크롤(WR1)의 상기 압연부(10)는 상기 피압연재(1)의 상기 제 1 면(1a)과 접촉되는 전체적으로 원기둥 형상으로 형성되는 부분일 수 있다.
또한, 예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 워크롤(WR1)의 상기 관절부(20)는 상기 압연부(10)와 상기 슬라이딩부(30) 사이에 형성되는 것으로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 압연부(10)의 관절 운동이 가능하도록 상기 압연부(10)의 단부에 오목하게 형성된 축홀부(10a)에 설치되는 적어도 관절볼(21), 앵귤러 콘텍트 베어링(22)(Angular contact bearing) 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
여기서, 도 8의 확대된 우측 부분에 도시된 바와 같이, 상기 관절볼(21)은 상기 축홀부(10)에 삽입되는 스틸볼 베어링(Steel Ball Bearing)이 적용될 수 있고, 상기 앵귤러 콘텍트 베어링(22)은, 트러스트(Thtust) 하중을 견딜 수 있도록 일측이 돌출된 형태의 내륜(221)과, 타측이 돌출된 형태의 외륜(222) 및 그 사이에 설치된 볼(223)들이나 롤러들로 이루어지는 앵귤러 콘텍트 볼 베어링이나 앵귤러 콘텍트 롤러 베어링 등이 적용될 수 있다.
그러나, 이러한 상기 관절보(21) 및 상기 앵귤러 콘텍트 베어링(22)은 도면에 반드시 국한되지 않는 것으로서, 회전이 가능하면서 동시에 압연 하중 및 트러스트 하중을 모두 견딜 수 있는 매우 다양한 형태의 베어링들이 적용될 수 있다.
또한, 예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 워크롤(WR1)의 상기 슬라이딩부(30)는, 상기 압연부(10)의 상기 축홀부(10a)에 헐겁게 삽입되는 슬리브(31)와, 상기 슬리브(31)에 회전이 자유롭게 설치되는 슬리브 회전축(32)과, 카세트 몸체(81)에 고정되거나 또는 회전이 자유롭게 형성되고, 상기 슬리브 회전축(32)을 회전 및 슬라이딩이 가능하게 지지하는 가이드 부쉬(33) 및 상기 슬리브 회전축(32)에 설치되고, 진동과 소음을 완화하면서 무부하시 상기 슬리브 회전축(32)의 슬라이딩 위치를 원복시키는 댐핑 장치(34)를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 댐핑 장치(34)는, 상기 슬리브 회전축(32)의 일측에 설치되고, 수축시 탄성 복원력이 작용하는 압축 스프링(35) 및 상기 슬리브 회전축(32)의 타측에 설치되고, 신장시 탄성 복원력이 작용하는 인장 스프링(36)을 포함할 수 있다.
따라서, 상기 압연부(10)와 독립적으로 상기 슬리브(31)가 회전이 자유롭게 설치되고, 상기 슬리브 회전축(32)이 상기 가이드 부쉬(33)를 기준으로 회전 및 슬라이딩이 가능하여 상술된 상기 관절부(20)의 관절 운동과 함께 축방향으로 슬라이딩 회전될 수 있고, 상기 댐핑 장치(34)를 이용하여 무부하시 상기 슬리브 회전축(32)의 슬라이딩 위치를 원복시킬 수 있다.
여기서, 이러한 상기 압연부(10)의 좌우측 단부에 각각 상기 슬리브(31)와, 상기 슬리브 회전축(32)와, 상기 가이드 부쉬(33) 및 상기 댐핑 장치(34)가 설치되어 상기 압연부(10)가 좌측으로 슬라이딩되면 우측 방향으로 복원력이 작용하고, 상기 압연부(10)가 우측으로 슬라이딩되면 좌측 방향으로 복원력이 작용하여 슬라이딩 위치를 원복시킬 수 있다.
따라서, 이러한 상기 댐핑 장치(34)는 수축과 신장을 반복하는 댐퍼 역할을 하면서 트러스트 하중에 대응할 수 있고, 베어링에 집중되던 베어링 하중을 절감시켜서 베어링의 파손을 방지할 수 있다.
이외에도, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 워크롤(WR1)의 상기 슬라이딩부(30)는, 상기 슬리브(31)와 상기 슬리브 회전축(32) 사이에 형성되는 적어도 하나의 딥 그루브 볼 베어링(37)(Deep groove ball bearing) 및 상기 가이드 부쉬(33)와 부쉬캡(BC) 사이에 형성되는 트러스트 베어링(38)(Thrust bearing)을 더 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 8의 확대된 가운데 부분에 도시된 바와 같이, 상기 딥 그루브 볼 베어링(37)은, 그루브가 형성된 내륜(371)과, 그루브가 형성된 외륜(372) 및 상기 그루브들 사이에 삽입되는 볼(373)들로 이루어지는 베어링으로서, 압연 하중 발생시 상기 슬리브(31)와 상기 슬리브 회전축(32) 사이에서 발생되는 마찰력을 최소화할 수 있다.
또한, 예를 들면, 도 8의 확대된 좌측 부분에 도시된 바와 같이, 상기 트러스트 베어링(38)은, 부쉬캡(BC)에 설치되는 고정륜(381)과, 상기 가이드 부쉬(33) 측에 설치되는 회전륜(382) 및 이들 사이에 설치되는 볼(383)로 이루어지는 베어링으로서, 회전 하중 발생시 상기 가이드 부쉬(33) 까지 회전되는 경우, 고정된 상기 부쉬캡(BC)과 상기 가이드 부쉬(33) 사이에서 발생되는 마찰력을 최소화할 수 있다.
그러나, 이러한 상기 딥 그루브 볼 베어링(37) 및 상기 상기 트러스트 베어링(38)은 도면에 반드시 국한되지 않는 것으로서, 회전이 가능하면서 동시에 압연 하중 및 트러스트 하중을 모두 견딜 수 있는 매우 다양한 형태의 베어링들이 적용될 수 있다.
따라서, 부분마다 적합하게 배치된 다양한 형태의 상기 관절부(20) 및 상기 슬라이딩부(30)를 이용하여 상기 압연부(10)의 관절 운동과, 회전 운동 및 축방향 슬라이딩이 모두 가능하고, 이를 통해서, 비록 강한 압연 하중에 의해 상기 제 1 워크롤(WR1)에 큰 변형이 발생되더라도 이에 능동적으로 대응하여 정위치에 정렬 및 원복될 수 있고, 이를 통해서, 부품의 강도와 내구성을 증대시킬 수 있으며, 불량 현상을 방지하여 생산되는 판재의 형상을 정밀하게 제어할 수 있다.
도 9는 도 1의 비대칭 압연 장치(100)의 제 1 아이들롤(IR1)을 나타내는 단면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예들에 따른 비대칭 압연 장치(100)의 상기 제 1 아이들롤(IR1)은 상기 제 1 워크롤(WR1)과 접촉되는 아이들부(IRa)와, 모서리 응력 집중 현상을 완화하기 위해서 상기 아이들부(IRa)로부터 반경이 점차로 줄어드는 테이퍼부(IRb)와, 축위치 고정 및 베어링 이탈을 방지하기 위해서 회전축에 설치되는 캡(CP) 및 상기 회전축에 설치되는 딥 그루브 볼 베어링(39)을 포함할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 이러한 상기 딥 그루브 볼 베어링(39)은 응력 집중 현상에 따라 좌측에 3개가 설치되고, 우측의 4개가 설치되는 등 설치 개수가 서로 달라질 수 있는 것다.
도 9의 상기 딥 그루브 볼 베어링(39)은 도 8의 상기 딥 그루브 볼 베어링(37)과 동일한 구성과 역할을 할 수 있는 것으로서, 상세한 설명은 생략한다.
도 10은 도 1의 비대칭 압연 장치(100)의 제 1 가이드롤(GR1)을 나타내는 단면도이고, 도 11은 도 10의 비대칭 압연 장치(100)의 압연유 분사홈부(41)를 통해 압연유(2)가 제 1 워크롤(WR1)로 직분사되는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예들에 따른 비대칭 압연 장치(100)의 상기 제 1 가이드롤(GR1)은, 적어도 하나 이상의 압연유 분사홈부(41)가 형성되고, 상기 제 1 아이들롤(IR1)과 접촉되는 접촉부(40)와, 일단부가 카세트 몸체(81)에 고정되고, 타단부가 상기 접촉부(40)의 단부에 오목하게 형성된 오목부(40a)에 삽입되는 축부(50) 및 상기 접촉부(40)의 회전 중심이 정렬되어 회전될 수 있도록 상기 접촉부(40)와 상기 축부(50) 사이에 형성되는 적어도 하나의 자동 조심 베어링(60)(Self-aligning bearing)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 자동 조심 베어링(60)은 외륜을 기준으로 내륜이 틸팅이 가능하게 형성되고, 틸팅시 원위치로 원복할 수 있도록 볼이나 롤러가 경사지게 이중으로 설치되는 구성일 수 있다.
그러나, 이러한 상기 자동 조심 베어링(60)은 이에 반드시 국한되지 않는 것으로서, 회전이 가능하면서 동시에 틸팅 하중을 모두 견딜 수 있는 매우 다양한 형태의 베어링들이 적용될 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 압연유 분사홈부(41)는, 분사된 압연유(2)가 상기 압연유 분사홈부(41)를 통과하여 상기 제 1 아이들롤(IR1)과 상기 구동롤(DR) 사이의 제 1 간격(D1)을 거쳐서 상기 제 1 워크롤(WR1)에 직접적으로 분사될 수 있도록 상기 접촉부(40)의 원주를 따라 링형 줄홈 형상으로 형성되는 원주줄홈부를 포함할 수 있다.
따라서, 도 11에 도시된 바와 같이, 분사된 상기 압연유(2)는 상기 압연유 분사홈부(41)를 통과하여 상기 제 1 아이들롤(IR1)과 상기 구동롤(DR) 사이의 제 1 간격(D1)을 거쳐서 상기 제 1 워크롤(WR1)에 직접적으로 분사되어 상기 압연유(2)의 공급을 원활하게 할 수 있고, 이를 통해서 방열성을 높이고, 마찰력을 줄여서 압연 성능을 크게 향상시킬 수 있다.
도 12는 도 1의 비대칭 압연 장치(100)의 압연유 분사홈부(41)의 다른 일례를 나타내는 단면도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 가이드롤(GR1)의 압연유 분사홈부(41)는 나선 형태로 형성될 수 있고, 접촉부(40)에 모서리 응력 집중을 방지하기 위한 테이퍼부(42)가 일체로 형성될 수 있으며, 회전축에 복수개의 상기 자동 조심 베어링(60)이 형성될 수 있다.
그러나, 이러한 상기 자동 조심 베어링(60)은 이에 반드시 국한되지 않는 것으로서, 회전이 가능하면서 동시에 틸팅 하중을 모두 견딜 수 있는 매우 다양한 형태의 베어링들이 적용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 비대칭 압연 장치(100)에 의해 압연이 수행되는 상기 피압연재(1)는 조밀충진육방정(hexagonal close-packed, HCP) 구조를 가지는 마그네슘 또는 마그네슘 합금을 포함할 수 있다. 최근 차세대 경량화 부재로 연구되도 있는 마그네슘은 밀도가 1.74g/cm3로서 밀도가 7.90g/cm3인 철이나, 2.7g/cm3인 알루미늄에 비해 가벼우면서도 매우 우수한 비강도와 비탄성계수를 가질 수 있다. 또한 진동, 충격, 전자파 등에 대한 흡수능력이 탁월하고 전기 및 열전도도가 우수하므로 자동차, 항공기 등의 경량화 소재 뿐만 아니라 휴대용 전화기, 노트북 등의 전자산업 분야에도 응용될 수 있다.
한편, 본 발명의 비대칭 압연 장치(100)에 의해 압연이 수행되는 상기 피압연재(1)는 동일한 상기 피압연재(1)를 복수의 횟수에 걸쳐 압연하는 것도 가능하다. 이러한 복수의 횟수에 걸친 압연을 수행하는 것은 피압연재에 적정수준으로 조절된 압하량을 순차적으로 인가함으로써 급격한 압하량을 인가하였을 경우에 나타나는 문제점을 방지하기 위해 실시될 수 있다.
이때 복수의 횟수는 상기 워크롤(WR1)(WR2)들에 의해 압연된 상기 피압연재(1)를 다시 동일한 상기 워크롤(WR1)(WR2)로 투입하거나 복수개로 구비된 상기 워크롤(WR1)(WR2)을 상기 피압연재(1)가 통과함으로써 상기 피압연재(1)의 총 압연횟수가 2회 이상임을 의미하는 것으로서, 이때 압연된 상기 피압연재(1)가 상기 워크롤(WR1)(WR2)로 투입되는 과정이 연속적인 경우와 단속적인 경우를 모두 포함할 수 있다.
또한, 복수의 횟수는 상기 피압연재(1)가 상기 워크롤(WR1)(WR2)들로부터 물리적으로 이탈된 후 다시 투입되는 것 뿐만이 아니라 상기 피압연재(1)가 상기 워크롤(WR1)(WR2)들 사이에 여전히 배치된 상태에서 상기 워크롤(WR1)(WR2)들의 회전방향이 반대로 됨에 따라 다시 작업롤 사이로 투입되는 경우도 포함할 수 있다.
따라서, 상술된 상기 제 1 워크롤(WR1)을 기준으로 전방과 후방에 각각 상기 제 1 아이들롤(IR1) 및 상기 가이드롤(GR1)이 배치되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 비대칭 압연 장치(100)에 의해 압연이 수행되는 상기 피압연재(1)는 상술된 마그네슘 또는 마그네슘 합금 이외에도 압연재의 집합조직을 제어하는 어떠한 재료에도 적용할 수 있음을 물론이다. 예를 들어, 상기 피압연재(1)가 티타늄(Ti) 또는 티타늄 합금을 포함하는 조밀충진육방정 결정구조를 가진 금속재료이거나 알루미늄, 알루미늄 합금을 포함하는 금속재료이거나 압연재의 결정방향이 자기적 성질에 영향을 주는 Fe-Si 합금인 경우에도 모두 적용될 수 있다.
한편, 본 발명은 카세트 장치(80)를 포함할 수 있는 것으로서, 이러한 카세트 장치(80)의 구성 및 역할은 상술된 상기 비대칭 압연 장치(100)의 그것들과 동일할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 피압연재의 제 1 면과 접촉되는 제 1 워크롤;
    상기 피압연재의 제 2 면과 접촉되고, 상기 피압연재를 비대칭 압연할 수 있도록 상기 제 1 워크롤의 제 1 반경 보다 큰 제 2 반경을 갖는 제 2 워크롤;
    상기 제 1 워크롤과 접촉되어 상기 제 1 워크롤을 구동시킬 수 있도록 상기 제 1 워크롤의 상방 또는 하방에 형성되는 구동롤;
    상기 제 2 워크롤 또는 상기 구동롤을 구동시키는 구동 장치; 및
    상기 피압연재의 직선 이동 경로와 간섭되지 않게 상기 제 1 워크롤과 접촉되어 상기 제 1 워크롤을 전후 방향으로 지지하는 카세트 장치;
    를 포함하는, 비대칭 압연 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 카세트 장치는,
    상기 제 1 워크롤을 회전이 자유롭게 지지하는 카세트 몸체; 및
    상기 카세트 몸체에 회전이 자유롭게 형성되고, 상기 제 1 워크롤과 접촉되어 상기 제 1 워크롤을 전후 방향으로 지지할 수 있도록 상기 제 1 워크롤의 전방 또는 후방에 형성되는 제 1 아이들롤;
    을 포함하는, 비대칭 압연 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 아이들롤은,
    상기 제 1 워크롤의 전방에 형성되고, 제 2 중심축의 제 2 높이가 상기 제 1 워크롤의 제 1 중심축의 제 1 높이와 동일하게 형성되는 제 1-1 아이들롤; 및
    상기 제 1 워크롤의 후방에 형성되고, 제 3 중심축의 제 3 높이가 상기 제 1 워크롤의 상기 제 1 중심축의 상기 제 1 높이와 동일하게 형성되는 제 1-2 아이들롤;
    을 포함하는, 비대칭 압연 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 카세트 장치는,
    상기 카세트 몸체에 회전이 자유롭게 형성되고, 상기 제 1 아이들롤과 접촉되어 상기 제 1 아이들롤을 전후 방향 또는 상기 구동롤의 원주 방향으로 지지할 수 있도록 상기 제 1 아이들롤의 전방 또는 후방에 형성되는 제 1 가이드롤;
    을 더 포함하는, 비대칭 압연 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 가이드롤은,
    상기 제 1 워크롤의 전방에 형성되고, 제 4 중심축의 제 4 높이가 상기 제 1 워크롤의 제 1 중심축의 제 1 높이 보다 높게 형성되는 제 1-1 가이드롤; 및
    상기 제 1 워크롤의 후방에 형성되고, 제 5 중심축의 제 5 높이가 상기 제 1 워크롤의 상기 제 1 중심축의 상기 제 1 높이 보다 높게 형성되는 제 1-2 가이드롤;
    을 포함하는, 비대칭 압연 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 카세트 장치는,
    상기 카세트 몸체의 전면 또는 후면에 설치된 푸쉬바(Push bar)에 형성되고, 적어도 상기 제 1 워크롤, 상기 제 1 아이들롤, 상기 제 1 가이드롤 중 어느 하나를 전후 방향 또는 상기 구동롤의 원주 방향으로 지지할 수 있도록 일정한 간격으로 배치되는 복수개의 푸쉬롤 유닛(Push Roll unit);
    을 더 포함하는, 비대칭 압연 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 푸쉬롤 유닛은,
    적어도 상기 제 1 워크롤, 상기 제 1 아이들롤, 상기 제 1 가이드롤 중 어느 하나와 접촉되어 구름 회전되는 적어도 하나의 푸쉬롤;
    상기 푸쉬롤을 회전이 자유롭게 지지하는 가동대; 및
    상기 푸쉬바에 설치되고, 상기 가동대를 전후진시키는 가동대 전후진 장치;
    를 포함하는, 비대칭 압연 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 가동대 전후진 장치는,
    적어도 구동 모터, 유압 실린더, 공압 실린더, 전동 액츄에이터 중 어느 하나를 포함하는 구동 장치; 및
    복수개의 상기 푸쉬롤들의 가압력이 균일해지도록 상기 구동 장치에 제어 신호를 인가하는 제어부;
    를 포함하는, 비대칭 압연 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 장치는, 상기 제 1 워크롤의 제 1 회전선속도가 상기 제 2 워크롤의 제 2 회전선속도와 동일해지도록 상기 구동롤 및 상기 제 2 워크롤을 각각 구동시키는, 비대칭 압연 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 구동 장치는, 상기 제 1 워크롤의 상기 제 1 회전선속도가 상기 제 2 워크롤의 상기 제 2 회전선속도와 동일해지도록 상기 구동롤의 제 4 반경은 상기 제 2 워크롤의 상기 제 2 반경과 서로 동일하고, 상기 구동롤 및 상기 제 2 워크롤을 동일한 회전각속도로 구동시키는, 비대칭 압연 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 워크롤은,
    상기 피압연재를 압연할 수 있도록 상기 피압연재와 접촉되는 압연부;
    상기 압연부가 상기 전후 방향으로 관절 운동될 수 있도록 상기 압연부에 형성되는 관절부; 및
    상기 압연부가 회전되면서 축방향으로 슬라이딩이 가능하도록 상기 압연부에 형성되는 슬라이딩부;
    를 포함하는, 비대칭 압연 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 관절부는,
    상기 압연부의 단부에 오목하게 형성된 축홀부에 설치되는 적어도 관절볼, 앵귤러 콘텍트 베어링(Angular contact bearing) 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는, 비대칭 압연 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 슬라이딩부는,
    상기 압연부의 상기 축홀부에 헐겁게 삽입되는 슬리브;
    상기 슬리브에 회전이 자유롭게 설치되는 슬리브 회전축;
    카세트 몸체에 고정되거나 또는 회전이 자유롭게 형성되고, 상기 슬리브 회전축을 회전 및 슬라이딩이 가능하게 지지하는 가이드 부쉬; 및
    상기 슬리브 회전축에 설치되고, 진동과 소음을 완화하면서 무부하시 상기 슬리브 회전축의 슬라이딩 위치를 원복시키는 댐핑 장치;
    를 포함하는, 비대칭 압연 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 댐핑 장치는,
    상기 슬리브 회전축의 일측에 설치되고, 수축시 탄성 복원력이 작용하는 압축 스프링; 및
    상기 슬리브 회전축의 타측에 설치되고, 신장시 탄성 복원력이 작용하는 인장 스프링;
    을 포함하는, 비대칭 압연 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 슬라이딩부는,
    상기 슬리브와 상기 슬리브 회전축 사이에 형성되는 적어도 하나의 딥 그루브 볼 베어링(Deep groove ball bearing); 및
    상기 가이드 부쉬와 부쉬캡 사이에 형성되는 트러스트 베어링(Thrust bearing);
    을 더 포함하는, 비대칭 압연 장치.
  16. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 가이드롤은,
    적어도 하나 이상의 압연유 분사홈부가 형성되고, 상기 제 1 아이들롤과 접촉되는 접촉부;
    일단부가 카세트 몸체에 고정되고, 타단부가 상기 접촉부의 단부에 오목하게 형성된 오목부에 삽입되는 축부; 및
    상기 접촉부의 회전 중심이 정렬되어 회전될 수 있도록 상기 접촉부와 상기 축부 사이에 형성되는 적어도 하나의 자동 조심 베어링(Self-aligning bearing);
    을 포함하는, 비대칭 압연 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 압연유 분사홈부는, 분사된 압연유가 상기 압연유 분사홈부를 통과하여 상기 제 1 아이들롤과 상기 구동롤 사이의 제 1 간격을 거쳐서 상기 제 1 워크롤에 직접적으로 분사될 수 있도록 상기 접촉부의 원주를 따라 링형 줄홈 형상으로 형성되는 원주줄홈부를 포함하는, 비대칭 압연 장치.
  18. 카세트 몸체;
    상기 카세트 몸체에 회전이 자유롭게 형성되고, 상기 제 1 워크롤과 접촉되어 상기 제 1 워크롤을 전후 방향으로 지지할 수 있도록 상기 제 1 워크롤의 전방 또는 후방에 형성되는 제 1 아이들롤;
    상기 카세트 몸체에 회전이 자유롭게 형성되고, 상기 제 1 아이들롤과 접촉되어 상기 제 1 아이들롤을 전후 방향 또는 상기 구동롤의 원주 방향으로 지지할 수 있도록 상기 제 1 아이들롤의 전방 또는 후방에 형성되는 제 1 가이드롤; 및
    상기 카세트 몸체의 전면 또는 후면에 설치된 푸쉬바(Push bar)에 형성되고, 적어도 상기 제 1 워크롤, 상기 제 1 아이들롤, 상기 제 1 가이드롤 중 어느 하나를 전후 방향 또는 상기 구동롤의 원주 방향으로 지지할 수 있도록 일정한 간격으로 배치되는 복수개의 푸쉬롤 유닛(Push Roll unit);
    을 포함하는, 카세트 장치.
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