KR100325336B1 - 광센서를이용한롤슬립감시방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉연제품의 최종 공정인 코일 정정 라인에서 롤의 미소한 회전불량에 의해 제품 표면에 발생되는 채터 마크(Chatter Mark)를 회전 불량이 일어나기 쉬운 롤의 측면에 광센서를 부착하여 스트립과 롤과의 슬립 확률을 실시간으로 감시함으로써 미연에 방지할 수 있도록 한 광센서를 이용한 롤 슬립 감시방법에 관한 것으로, 연속적으로 설치된 구동계에 의해 구동되는 구동 롤과 아이들 롤 부분에 위치한 각각의 롤의 일 측면에 방사상으로 다수개의 반사 테이프를 부착하고, 광신호 증폭기와 케이블로 연결된 광센서를 상기 각각의 롤의 측면에 비접촉식으로 설치하여, 상기 각각의 롤의 회전에 의해 광센서에 의해 감지되는 광센서 신호로부터 각각의 롤을 통과하는 스트립의 속도를 구하고, 상기 구동 롤 부분의 기준 롤을 통과하는 스트립의 속도와 아이들 롤 부분의 롤을 통과하는 스트립의 속도를 상호 비교함으로써 비정상적인 롤의 슬립을 감시할 수 있도록 하여, 종래의 채터 마크의 발생에 대하여 사후에 대처하던 것과는 달리 슬립에 의한 채터 마크의 발생을 실시간에 온라인으로 감시하여 사전에 방지할 수 있도록 함으로써, 제품의 품질 저하를 일으키는 결함 발생을 미연에 방지하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

광센서를 이용한 롤 슬립 감시방법

본 발명은 냉연제품의 최종 공정인 코일 정정 라인에서 롤의 미소한 회전불량에 의해 제품 표면에 발생되는 채터 마크(Chatter Mark)를 회전 불량이 일어나기 쉬운 롤의 측면에 광센서를 부착하여 스트립과 롤과의 슬립 확률을 실시간으로 감시함으로써 미연에 방지할 수 있도록 한 광센서를 이용한 롤 슬립 감시방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉연제품의 제품불량 원인에는 크랙(Crack), 채터 마크, 길이 방향 반곡(L 반곡), 폭 방향 반곡(C 반곡), 에지 웨이브(Edge Wave), 센터 웨이브(Center Wave) 등이 있으며, 냉연제품의 최종 공정인 코일 정정 라인(CPL, Coil Preparation Line)에서는 롤의 미소한 회전불량에 의한 슬립으로 인하여 제품 표면에 채터 마크가 발생하여 제품의 결함원인이 되고 있다.

그러나, 이러한 결함에 대응하는 방법은 작업자의 오감에 의존하거나, 공정 완료 후 육안으로 검사하는 방법 외엔 별다른 방법이 없기때문에 경제적 손실을 초래하고 있고, 제품의 품질을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 롤의 측면에 방사상으로 다수개의 반사 테이프를 붙이고, 비접촉식의 광센서를 이용하여 롤의 슬립에 의한 채터 마크의 발생을 미연에 방지할 수 있도록 한 광센서를 이용한 롤 슬립 감시방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명 광센서를 이용한 롤 슬립 감시방법에 사용되는 장치의 설치상태를 나타낸 설명도,

도 2는 롤의 측면에 부착된 비접촉식 광센서의 설치상태를 나타낸 정면도.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

1: 광센서 2: 케이블

3: 광신호 증폭기 4: 컴퓨터

5: 반사 테이프 A, C: 구동 롤

B: 아이들 롤

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광센서를 이용한 롤 슬립 감시방법은 연속적으로 설치된 구동계에 의해 구동되는 구동 롤(A)(C)과 아이들 롤(B) 부분에 위치한 각각의 롤의 일측면에 방사상으로 다수개의 반사 테이프(5)를 부착하고, 상기 각각의 롤의 측면에 비접촉식으로 광센서(1)를 설치하며, 상기 광센서(1)에 케이블(2)로 연결되어 신호를 증폭하는 광신호 증폭기(3)의 출력단에 연결된 컴퓨터(4)를 이용하여,

상기 각각의 롤의 회전에 의해 반사 테이프(5)가 광센서(1) 부분을 통과시 광센서(1)가 발생하는 신호를 광신호 증폭기(3)를 통하여 소정의 레벨로 증폭신호 처리하고, 출력되는 광신호를 컴퓨터(4)가 입력받아, 하기의 수학식 1을 이용하여 각각의 롤을 통과하는 스트립의 속도를 계산하는 제 1 단계

V = (πX D X C)÷N .......................(1)

(여기서, V : 롤과 접촉하고 있는 부분의 스트립 속도(mpm)

D : 광센서가 부착된 부분의 롤 지름(m)

C : 광센서 신호로부터 계산된 초당 카운터 수

N : 롤 측면에 부착된 반사 테이프 수)) ;

컴퓨터(4)가 하기의 수학식 2를 이용하여 상기 단계에서 계산된 스트립 속도에 따른 각 롤의 슬립 확률을 구하고 상기 슬립확률을 정상 작업진행에 해당되는 허용기준량인 소정의 설정확률과 비교하는 제 2 단계

(여기서, Slip Rate : 슬립이 일어날 확률(%)

V1 : 기준위치의 냉연 스트립 속도(mpm)

V2 : 슬립 가능성이 큰 부분의 냉연 스트립 속도(mpm)) ;

상기 단계에서 슬립확률이 허용기준량인 소정의 설정확률을 초과하는 경우 슬립에 의한 채터 마크가 발생하는 것으로 작업자가 인식하여 코일 정정라인 설비와 광센서의 이상여부 감시, 점검하는 제 3단계로 구성되어 비정상적인 롤의 슬립을 감시할 수 있도록 함을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 광센서를 이용한 롤 슬립 감지방법의 바람직한 일 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 광센서를 이용한 롤 슬립 감시방법에 사용되는 장치의 설치상태를 나타낸 설명도이다. 전체 시스템의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이 크게 구동계와 연결되어 구동됨으로써 슬립이 일어나지 않을 것으로 가정되는 구동 롤(A)(C) 부분, 구동계 없이 냉연 스트립과의 마찰에 의해서 롤이 회전됨으로써 슬립이 일어날 확률이 큰 아이들 롤(B)로 구성된 부분과, 각각의 롤 측면에 비접촉식으로 부착된 광센서(1) 및 상기 광센서(1)와 케이블(2)로 연결된 광신호 증폭기(3) 상기 광센서(1)로부터의 아날로그 신호(반사 테이프(5)가 부착된 롤의 회전 상태에서 광센서(1)가 반사 테이프(5) 부분을 지날 때 발생되는 펄스 신호)의 분당 펄스 수를 계산하여 디지털 값으로 변화하여 분석하는 신호 분석용 컴퓨터(4) 등으로 구성된다.

본 발명은 구동계가 없는 아이들 롤(B) 부분의 롤에서 슬립이 일어날 가능성이 큰 것으로 가정하고, 구동계에 의해 회전되는 구동 롤(A)(C) 부분에서는 마찰력이 커서 슬립이 일어나지 않는다고 가정하며, 아이들 롤(B) 부분이 비정상적으로 회전시에는 슬립이 일어나서 스트립과 접촉한 부분의 스트립 속도가 순간적으로 변화를 일으킨다는데 착안을 두고 있다.

본 실시예에서는 구동 롤(A) 부분에는 2개의 광센서(1)를 부착하였는데 이는 2개의 신호를 서로 비교함으로써 가정의 신뢰성을 높이기 위한 것이며, 구동롤(A)(C) 부분에서 측정한 광센서(1) 신호를 구동계가 없는 아이들 롤(B) 측면에 부착한 광센서(1) 신호와 상호 비교함으로써, 슬립이 일어날 수 있는 확률을 나타내게 된다.

본 실시예에서는 슬립이 일어날 확률이 큰 아이들 롤(B) 부분의 롤 측면에 모두 5개의 광센서(1)를 부착하였고, 구동 롤(A) 부분에 2개, 구동 롤(C) 부분에 1개를 포함하여 총 8개의 광센서(1)를 부착하였다.

각각의 광센서(1)에서 나오는 신호는 미세하기 때문에 광신호 증폭기(3)를 통해 신호를 증폭하여 신호분석용 컴퓨터(4)로 보내지도록 한다.

도 2는 롤의 측면에 부착된 반사 테이프(5)와 비접촉식의 광센서(1)를 나타낸 설명도이다. 광센서(1)에서 나오는 신호는 펄스 신호로서, 이 신호는 롤 측면에 반사 테이프(5)가 부착된 상태에서 광센서(1)가 반사테이프(5) 부분을 통과할 때 펄스 신호를 발생하도록 되어 있다.

이렇게 롤 측면에 광센서(1)가 부착된 경우 하기 수학식 1을 통하여 컴퓨터(4)는 신호를 분석하여 각 부분의 냉연 스트립과 접촉하고 있는 부분에서의 냉연 스트립의 이송 속도를 산출할 수 있다.

[수학식 1]

V = (πX D X C)÷N

여기서, V: 롤과 접촉하고 있는 부분의 스트립 속도(mpm)

D: 광센서가 부착된 부분의 롤 지름(m)

C: 광센서 신호로부터 계산된 초당 카운터 수

N: 롤 측면에 부착된 반사 테이프 수

광센서(1) 부착위치에서 냉연 스트립의 속도는 슬립이 일어나지 않으면 일정하고, 만약 슬립이 일어나면 값의 변화가 있게 되는데, 이 값의 변화는 미세하기 때문에 컴퓨터(4)는 하기 수학식 2를 통하여 각 롤의 슬립확률을 계산하여 관리한다.

[수학식 2]

여기서, Slip Rate: 슬립이 일어날 확률(%)

V1: 기준위치의 냉연 스트립 속도(mpm)

V2: 슬립 가능성이 큰 부분의 냉연 스트립 속도(mpm)

본 실시예에서는 구동 롤(A) 부분의 상부 중간에 있는 롤의 스트립 속도를 기준 속도 V1으로 하였으며 슬립확률은 허용기준량인 초기 설정확률 즉, 정속작업시의 5% 이내에 있을 경우 정상적인 작업이 되는 것으로 설정하였다. 슬립확률이 상기 5% 범위를 넘으면 슬립에 의한 채터 마크가 발생될 우려가 있으므로 조업자는 슬립 확률을 지속적으로 감시하여 채터 마크에 의한 품질 저하를 방지할 수 있도록 한다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명인 광센서를 이용한 롤 슬립 감시방법을 사용하면, 종래의 채터 마크의 발생에 대하여 사후에 대처하던 것과는 달리 슬립에의한 채터 마크의 발생을 실시간에 온라인으로 감시하여 사전에 방지할 수 있도록 함으로써, 제품의 품질 저하를 일으키는 결함 발생을 미연에 방지하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 연속적으로 설치된 구동계에 의해 구동되는 구동 롤(A)(C)과 아이들 롤(B) 부분에 위치한 각각의 롤의 일측면에 방사상으로 다수개의 반사 테이프(5)를 부착하고, 상기 각각의 롤의 측면에 비접촉식으로 광센서(1)를 설치하며, 상기 광센서(1)에 케이블(2)로 연결되어 신호를 증폭하는 광신호 증폭기(3)의 출력단에 연결된 컴퓨터(4)를 이용하여,

   상기 각각의 롤의 회전에 의해 반사 테이프(5)가 광센서(1) 부분을 통과시 광센서(1)가 발생하는 신호를 광신호 증폭기(3)를 통하여 소정의 레벨로 증폭신호 처리하고, 출력되는 광신호를 컴퓨터(4)가 입력받아, 하기의 수학식 1을 이용하여 각각의 롤을 통과하는 스트립의 속도를 계산하는 제 1단계

   V = (πX D X C) ÷ N ...........(1)

   (여기서, V : 롤과 접촉하고 있는 부분의 스트립 속도(mpm)

   D : 광센서가 부착된 부분의 롤 지름(m)

   C : 광센서 신호로부터 계산된 초당 카운터 수

   N : 롤 측면에 부착된 반사 테이프 수) ;

   컴퓨터(4)가 하기의 수학식 2를 이용하여 상기 단계에서 계산된 스트림 속도에 따른 각 롤의 슬립 확률을 구하고 상기 슬립확률을 정상 작업진행에 해당되는허용기준량인 소정의 설정확률과 비교하는 제 2단계

   

   (여기서, Slip Rate: 슬립이 일어날 확률(%)

   V1: 기준위치의 냉연 스트립 속도(mpm)

   V2: 슬립 가능성이 큰 부분의 냉연 스트립 속도(mpm) :

   상기 단계에서 슬립확률이 허용기준량인 소정의 설정확률을 초과하는 경우 슬립에 의한 채터 마크가 발생하는 것으로 작업자가 인식하여 코일 정정라인 설비와 광센서의 이상여부를 감시, 점검하는 제 3단꼐로 구성되어, 비정상적인 롤의 슬립을 감시할 수 있도록 함을 특징으로 광센서를 이용한 롤 슬립 감시방법.

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