KR101602868B1 - 로드셀 진단장치 및 진단방법 - Google Patents

로드셀 진단장치 및 진단방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 로드셀 진단장치는, 압연롤의 일측에 설치되어 상기 압연롤에 가압력을 제공 가능한 가압부; 상기 가압부에 연결되어 상기 가압력을 측정 가능한 측정부; 상기 압연롤의 타측에 설치되어 상기 압연롤에 작용하는 압연하중을 측정 가능한 로드셀; 그리고 상기 측정부 및 상기 로드셀에 연결되며, 상기 측정부가 측정한 상기 가압력 및 상기 로드셀이 측정한 상기 압연하중을 비교하여 상기 로드셀의 이상 유무를 판단하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

로드셀 진단장치 및 진단방법{APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSING ROADCELL}
본 발명은 로드셀 진단장치 및 진단방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압력센서를 이용하여 로드셀의 이상 여부를 온라인 상에서 간접적으로 모니터링함으로써, 로드셀의 점검으로 인해 소요되는 시간을 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있는 로드셀 진단장치 및 진단방법에 관한 것이다.
일반적으로, 로드셀은 열연, 냉연, 도금, 하이밀, 후판 등 모든 압연기에 설치되며, 롤의 하부에 위치하여 롤포스(Roll Force)를 측정한다. 만약, 로드셀 이상시 양측 롤포스 불균형에 의해 즉각 제품 품질불량이나 슬래브, 코일 등의 사행으로 이어져 대형사고를 유발한다.
종래에는 롤포스 이상이 우려되면 오프라인(Off-Line)으로 로드셀을 취외하여 점검할 수밖에 없었다. 따라서, 취외 점검시 10~20시간 이상의 장시간의 작업 중단이 불가피하므로 생산량에 영향을 주게 된다.
대한민국공개특허공보 제10-2012-0080792호(2012.07.18.)
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 로드셀의 점검으로 인해 소요되는 시간을 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있는 로드셀 진단장치 및 진단방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 로드셀 진단장치는, 압연롤의 일측에 설치되어 상기 압연롤에 가압력을 제공 가능한 가압부; 상기 가압부에 연결되어 상기 가압력을 측정 가능한 측정부; 상기 압연롤의 타측에 설치되어 상기 압연롤에 작용하는 압연하중을 측정 가능한 로드셀; 그리고 상기 측정부 및 상기 로드셀에 연결되며, 상기 측정부가 측정한 상기 가압력 및 상기 로드셀이 측정한 상기 압연하중을 비교하여 상기 로드셀의 이상 유무를 판단하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 가압력과 상기 압연하중의 차이의 절대치가 기설정된 값을 초과하면 상기 로드셀에 이상이 있다고 판단할 수 있다.
상기 가압력 및 상기 압연하중은 기설정된 시간 간격으로 측정될 수 있다. 이때, 상기 제어부는, 상기 기설정된 시간 간격에 따른 상기 가압력의 변화율과 상기 압연하중의 변화율을 산출하여, 상기 가압력의 변화율과 상기 압연하중의 변화율의 차이의 절대치가 기설정된 값을 초과하면 상기 로드셀에 이상이 있다고 판단할 수 있다.
상기 압연롤은, 압연할 스트립의 상부에 배치되어 상기 스트립과 접촉하는 상부 워크롤과, 상기 스트립의 하부에 배치되어 상기 스트립과 접촉하는 하부 워크롤과, 상기 상부 워크롤의 상부에 배치되어 상기 가압력을 상기 상부 워크롤에 전달하는 상부 백업롤과, 상기 하부 워크롤의 하부에 배치되어 상기 가압력을 상기 로드셀에 전달하는 하부 백업롤을 구비할 수 있다.
이때, 상기 가압부는, 상기 상부 백업롤의 상부에 설치되어 상기 상부 백업롤을 가압할 수 있다.
또한, 상기 로드셀은, 상기 하부 백업롤의 하부에 설치되어 상기 하부 백업롤에 작용하는 압연하중을 측정할 수 있다.
상기 가압부는, 상기 상부 백업롤을 가압하는 유압실린더를 구비할 수 있다.
상기 측정부는, 상기 유압실린더에 유체를 공급하는 유압배관에 설치되어 상기 유압배관의 압력을 측정하는 압력센서를 구비할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 압연하중과 상기 압력을 비교하여 상기 로드셀의 이상 유무를 판단할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 로드셀 진단방법은, 압연롤의 일측에 가해지는 가압력을 측정하고, 상기 압연롤의 타측에 작용하는 압연하중을 측정하며, 상기 가압력과 상기 압연하중을 비교하는 진단단계를 포함할 수 있다.
상기 진단단계는, 상기 가압력과 상기 압연하중의 차이의 절대치가 기설정된 값을 초과하면 로드셀에 이상이 있다고 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 가압력 및 상기 압연하중은 기설정된 시간 간격으로 측정될 수 있다.
상기 진단단계는, 상기 기설정된 시간 간격에 따른 상기 가압력의 변화율과 상기 압연하중의 변화율을 산출하여, 상기 가압력의 변화율과 상기 압연하중의 변화율의 차이의 절대치가 기설정된 값을 초과하면 상기 로드셀에 이상이 있다고 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 압연하중은, 측정된 상기 압연하중을 측정된 상기 압연하중의 최대값으로 나눈 값이고, 상기 가압력은, 측정된 상기 가압력을 측정된 상기 가압력의 최대값으로 나눈 값일 수 있다.
본 발명에 따른 로드셀 진단장치 및 진단방법은 압력센서를 이용하여 로드셀 이상 여부를 온라인 상에서 간접적으로 모니터링함으로써, 로드셀의 점검으로 인해 소요되는 시간을 절감할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 로드셀 진단장치의 정면도이다.
도 2는 도 1의 로드셀 진단장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 로드셀의 하중값과 압력센서의 압력값을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 로드셀 진단방법을 나타낸 순서도다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 4를 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 로드셀 진단장치의 정면도이고, 도 2는 도 1의 로드셀 진단장치의 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 로드셀의 하중값과 압력센서의 압력값을 도시한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 로드셀 진단장치(1)는 로드셀(30)의 이상 유무를 검출하기 위한 것으로, 가압부(20), 로드셀(30), 측정부(40) 및 제어부(50)를 포함할 수 있다.
가압부(20)는 압연롤(10)에 장착되어 압연롤(10)에 가압력을 제공할 수 있다. 구체적으로, 가압부(20)는 상부 백업롤(11a) 상부에 설치되며, 업/다운 구동에 의해서 상부 워크롤(12a) 및 하부 워크롤(12b)사이의 간격을 가변시킴으로써 압연재(S)의 두께를 제어하면서 제품의 두께에 적합한 압연재(S)를 생산한다.
구체적으로, 상부 워크롤(12a)은 압연할 스트립(S)의 상부에 배치되며, 스트립(S)의 상면에 접촉한다. 하부 워크롤(12b)은 스트립(S)의 하부에 배치되며, 스트립(S)과 접촉한다. 상부 백업롤(11a)은 상부 워크롤(12a)의 상부에 배치되며, 가압부(20)가 제공하는 가압력을 상부 워크롤(11a)에 전달한다. 또한, 하부 백업롤(11b)은 하부 워크롤(12b)의 하부에 배치되어 가압부(20)가 제공하는 가압력을 로드셀(30)에 전달하게 된다. 따라서, 로드셀(30)이 하부 워크롤(12b)에 작용하는 압연하중을 측정할 수 있게 된다.
가압부(20)는 유압배관(25)으로부터 출력되는 유압에 의해 작동되는 유압실린더가 사용될 수 있다. 가압부(20)는 압연기(10)의 워크 사이드(WS, Work Side) 및 드라이브 사이드(DS, Drive Side)에 각각 위치하는 제1가압부(21) 및 제2가압부(22)로 구성될 수 있다.
로드셀(30)은 압연롤(10)에 장착되어 압연롤(10)에 작용하는 압연하중(예를 들면, 압연시 하부 백업롤(11b)에 작용하는 외력)을 측정할 수 있다. 로드셀(30)은 압연하중을 기설정된 시간 간격으로 측정할 수 있다. 구체적으로, 로드셀(30)은 하부 백업롤(11b)의 하부에 설치되며, 하부 백업롤(11b)에 작용하는 압연하중을 측정한 신호를 제어부(50)에 전송할 수 있다. 로드셀(30)은 압연기(10)의 워크 사이드(WS, Work Side) 및 드라이브 사이드(DS, Drive Side)에 각각 위치하는 제1로드셀(31) 및 제2로드셀(32)로 구성될 수 있다.
측정부(40)는 가압부(20)에 설치되며, 가압부(20)가 압연롤(10)에 제공하는 가압력을 측정하여 제어부(50)에 전송할 수 있다. 측정부(40)는 상기 가압력을 기설정된 시간 간격으로 측정할 수 있다. 측정부(40)는 압력센서가 사용될 수 있는데, 예를 들면, 측정부(40)는 가압부(20)에 연결되어 가압부(20)에 유체를 공급하는 유압배관(25)에 설치된다. 측정부(40)는 유압배관(25)의 내부 압력을 측정하여 제어부(50)에 전송할 수 있다.
제어부(50)는 로드셀(30) 및 측정부(40)에 전기적으로 연결되거나 유무선 네트워크로 연결되며, 로드셀(30) 및 측정부(40)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 제어부(50)는 로드셀(30)이 측정한 압연롤(10)의 압연하중 및 측정부(40)가 측정한 가압력을 비교하여 로드셀(30)의 이상 유무를 판단할 수 있으며, 신호변환부(51), 데이터처리부(52) 및 디스플레이부(53)를 포함할 수 있다.
신호변환부(51)는 로드셀(30)로부터 출력되는 제1신호 및 측정부(40)로부터 출력되는 제2신호를 각각 압연하중 신호값 및 가압력 신호값으로 변환하여 데이터처리부(52)에 전송할 수 있다. 여기서는 신호변환부(51)가 로드셀(30) 및 측정부(40)로부터 출력되는 제1신호 및 제2신호를 각각 압연하중 신호값 및 가압력 신호값으로 변환하는 것으로 설명하였으나, 이에 국한되는 것은 아니며 로드셀(30) 및 측정부(40)가 상기 압연하중 신호값 및 상기 가압력 신호값을 직접 출력하는 것도 가능하다.
데이터처리부(52)는 신호변환부(51)로부터 상기 압연하중 신호값 및 상기 가압력 신호값을 수신하며, 상기 압연하중 신호값 및 상기 가압력 신호값을 비교하여 로드셀(30)의 이상 유무를 판단할 수 있다. 즉, 데이터처리부(52)는 상기 압연하중 신호값과 상기 가압력 신호값의 차이의 절대치가 기설정된 값을 초과하면 로드셀(30)에 이상이 있다고 판단할 수 있다.
또한, 데이터처리부(52)는 상기 기설정된 시간 간격에 따른 상기 가압력 신호값의 변화율과 상기 압연하중 신호값의 변화율을 산출하여, 상기 가압력 신호값의 변화율과 상기 압연하중 신호값의 변화율의 차이의 절대치가 기설정된 값을 초과하면 로드셀(30)에 이상이 있다고 판단할 수 있다.
상기와 같은 경우에, 데이터처리부(52)는 경고신호를 디스플레이부(53)에 전송하며, 디스플레이부(53)는 경고음을 울리는 동시에 이상이 있다고 판단된 로드셀(30)을 화면에 디스플레이할 수 있다.
도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면, 로드셀(30)이 정상상태일 경우 유압실린더(20)의 압력과 로드셀(30)의 하중값은 동일한 비율과 트랜드(패턴)로 변하게 된다. 따라서, 로드셀(30)이 비정상상태라면 일정한 시점에서 유압실린더(20)의 압력과 로드셀(30)의 압연하중이 차이는 정해진 오차 범위(기설정된 값)를 초과하게 된다.
시간 t₁일 때 로드셀(30)에 걸리는 압연하중을 A, 압력센서가 측정한 유압을 B라고 하면, 데이터 처리부(52)는 아래의 수학식 1에 의해서 로드셀(30)의 이상 유무를 판단한다. 즉, A와 B의 차이의 절대치가 기설정된 값 이하이면 로드셀(30)이 정상이라고 판단하고, 기설정된 값을 초과하면 로드셀(30)에 이상이 있다고 판단한다.
[수학식 1]
|A-B] ≤ 기설정된 값
또한, 시간 t₂일 때 로드셀(30)에 걸리는 압연하중을 A′, 압력센서가 측정한 유압을 B′이라고 하면 시간 Δt(= t₂- t₁)에서 A, B의 변화율은 각각 ΔA = A′- A, ΔB = B′- B가 된다. 이때, 데이터 처리부(52)는 아래의 수학식 2에 의해서 로드셀(30)의 이상 유무를 판단한다. 즉, A와 B의 변화율의 차이의 절대치가 기설정된 값 이하이면 로드셀(30)이 정상이라고 판단하고, 기설정된 값을 초과하면 로드셀(30)에 이상이 있다고 판단한다.
[수학식 2]
|(ΔA/Δt)-(ΔB/Δt)| ≤ 기설정된 값
또한, 상기 수학식 1 및 수학식 2에서 A, A′은 로드셀(30)이 t₁, t₂일 때 측정한 값을 로드셀(30)이 측정한 최대값으로 나눈 값이 사용될 수 있으며, B, B′은 압력센서가 t₁, t₂일 때 측정한 값을 압력센서가 측정한 최대값으로 나눈 값이 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 로드셀 진단방법을 나타낸 순서도다. 이하, 도 4를 참조하여 로드셀 진단방법을 설명하도록 한다.
먼저, 가압부(20)가 상부 워크롤(12a)를 가압하여 상부 워크롤(12a) 및 하부 워크롤(12b)사이의 간격을 가변시킴으로써 압연재(S)의 두께를 제어한다. 이때, 로드셀(30) 및 측정부(40)가 실시간으로 어느 한 시점(또는 주기적으로)에 압연롤(10)을 가압하는 가압부의 가압력 및 압연롤(10)에 작용하는 압연하중을 측정하는 단계가 수행된다(S10). 이렇게 측정된 가압력 및 압연하중은 제어부(50)에 전송된다.
다음으로, 제어부(50)가 단계 (S10)에서 측정된 가압력 및 압연하중을 비교하여 로드셀(30)의 이상 유무를 판단하는 단계가 수행된다(S20). 이때, 단계 (S20)에서 사용되는 상기 압연하중은 로드셀(30)이 측정한 값을 로드셀(30)이 측정한 최대값으로 나눈 값이 사용될 수 있으며, 상기 가압력은 압력센서가 측정한 값을 압력센서가 측정한 최대값으로 나눈 값이 사용될 수 있다.
구체적으로, 데이터처리부(52)는 상기 압연하중과 상기 가압력의 차이의 절대치가 기설정된 값을 초과하면 로드셀(30)에 이상이 있다고 판단할 수 있다. 또한, 데이터처리부(52)는 상기 기설정된 시간 간격에 따른 상기 가압력의 변화율과 상기 압연하중의 변화율을 산출하여, 상기 가압력의 변화율과 상기 압연하중의 변화율의 차이의 절대치가 기설정된 값을 초과하면 로드셀(30)에 이상이 있다고 판단할 수 있다.
다음으로, 제어부(50)가 단계 (S20)에서 로드셀(30)에 이상이 있다고 판단하면, 경고음을 울리는 동시에 이상이 있다고 판단된 로드셀(30)을 화면에 디스플레이할 수 있다(S30).
따라서, 본 발명에 따른 로드셀 진단장치 및 진단방법은 압력센서를 이용하여 로드셀 이상 여부를 온라인 상에서 실시간으로 모니터링함으로써, 로드셀의 점검으로 인해 소요되는 시간을 절감할 수 있다.
본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.
10: 압연롤 11a: 상부 백업롤
11b: 하부 백업롤 12a: 상부 워크롤
12b: 하부 워크롤 20: 가압부
25: 유압배관 30: 로드셀
40: 측정부 50: 제어부
51: 신호변환부 52: 데이터처리부
53: 디스플레이부

Claims (9)

  1. 압연롤의 일측에 설치되어 상기 압연롤에 가압력을 제공 가능한 가압부;
    상기 가압부에 연결되어 상기 가압력을 측정 가능한 측정부;
    상기 압연롤의 타측에 설치되어 상기 압연롤에 작용하는 압연하중을 측정 가능한 로드셀; 및
    상기 측정부 및 상기 로드셀에 연결되며, 상기 측정부가 측정한 상기 가압력 및 상기 로드셀이 측정한 상기 압연하중을 비교하여 상기 로드셀의 이상 유무를 판단하는 제어부;를 포함하며,
    상기 가압력 및 상기 압연하중은 기설정된 시간 간격으로 측정되고,
    상기 제어부는,
    상기 기설정된 시간 간격에 따른 상기 가압력의 변화율과 상기 압연하중의 변화율을 산출하여, 상기 가압력의 변화율과 상기 압연하중의 변화율의 차이의 절대치가 기설정된 값을 초과하면 상기 로드셀에 이상이 있다고 판단하는, 로드셀 진단장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 압연롤은,
    압연할 스트립의 상부에 배치되어 상기 스트립과 접촉하는 상부 워크롤과, 상기 스트립의 하부에 배치되어 상기 스트립과 접촉하는 하부 워크롤과, 상기 상부 워크롤의 상부에 배치되어 상기 가압력을 상기 상부 워크롤에 전달하는 상부 백업롤과, 상기 하부 워크롤의 하부에 배치되어 상기 가압력을 상기 로드셀에 전달하는 하부 백업롤을 구비하되,
    상기 가압부는, 상기 상부 백업롤의 상부에 설치되어 상기 상부 백업롤을 가압하며,
    상기 로드셀은, 상기 하부 백업롤의 하부에 설치되어 상기 하부 백업롤에 작용하는 압연하중을 측정 가능한, 로드셀 진단장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가압부는, 상기 상부 백업롤을 가압하는 유압실린더를 구비하되,
    상기 측정부는, 상기 유압실린더에 유체를 공급하는 유압배관에 설치되어 상기 유압배관의 압력을 측정하는 압력센서를 구비하며,
    상기 제어부는, 상기 압연하중과 상기 압력을 비교하여 상기 로드셀의 이상 유무를 판단하는, 로드셀 진단장치.
  6. 압연롤의 일측에 가해지는 가압력을 측정하고, 상기 압연롤의 타측에 작용하는 압연하중을 측정하며, 상기 가압력과 상기 압연하중을 비교하는 진단단계를 포함하며,
    상기 가압력 및 상기 압연하중은 기설정된 시간 간격으로 측정되며,
    상기 진단단계는,
    상기 기설정된 시간 간격에 따른 상기 가압력의 변화율과 상기 압연하중의 변화율을 산출하여, 상기 가압력의 변화율과 상기 압연하중의 변화율의 차이의 절대치가 기설정된 값을 초과하면 로드셀에 이상이 있다고 판단하는 단계를 포함하는, 로드셀 진단방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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