선재 권취 코일의 착지 조절용 열감지 가이드장치(APPARATUS FOR AUTOMATIC GUIDE OF WIRE COILS INCONTINUOUS WIRE COILING PROCESS)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2007년11월26일
(11) 등록번호 10-0779719
(24) 등록일자 2007년11월20일
(51) Int. Cl.

B21B 41/00 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2001-0082643
(22) 출원일자 2001년12월21일
심사청구일자 2006년12월08일
(65) 공개번호 10-2003-0052625
공개일자 2003년06월27일
(56) 선행기술조사문헌
KR2020000008848 U
(뒷면에 계속)
(73) 특허권자
주식회사 포스코
경북 포항시 남구 괴동동 1번지
(72) 발명자
김범한
경상북도포항시남구동촌동포항종합제철소내
이원희
경상북도포항시남구동촌동포항종합제철소내
(74) 대리인
홍성철
전체 청구항 수 : 총 1 항 심사관 : 공창범
(54) 선재 권취 코일의 착지 조절용 열감지 가이드장치
(57) 요 약
본 발명은 선재 권취기의 코일착지 가이드 장치에 관한 것으로, 선재 코일이 고속회전 권취기의 원심력에 의해
직선운동이 회전운동으로 바뀌면서 낙하될 때 가이드(103)의 일정부위에 착지가능토록 하여 낙하 코일의 형상이
찌그러지지 않도록 하며, 또한 코일간격(pitch)을 일정하게 해주는 선재 권취 코일의 착지 조절용 열감지 가이드
장치에 관한 것이다.
본 발명은 코일 전방 착지지점(A)의 열감지 및 신호를 보내주는 전방 열감지기판(6), 열감지 센서(13), 전방 단
자(9), 케이블(12), 그리고 후방 착지점(B)의 열감지 및 신호를 보내주는 후방 열감지판(8), 열감지 센서(13),
후방 단자(11), 케이블(12), 및 정상 착지점(C)의 정상 열감지판(7), 열감지 센서(13), 정상단자(10), 케이블
(12)이 장착된 열감지판(5)부와, 고온 열간 코일의 낙하로부터 열감지판(5)부를 보호해주는 카바(1), 내열유리
(4)를 구비하여 상기 열감지판(5)부를 내장지지하는 케이스(14)부와, 상기 열감지판(5)부를 냉각시키기 위한 에
어 인입구(18), 에어 배출구(19), 통로(20)가 설치된 냉각장치부와, 그리고 상기 가이드 케이스(14)의 각도를 조
절해주는 모터(22) 및 콘트롤시스템(24)으로 구성된 선재 권취 코일의 착지 조절용 열감지 가이드장치를 제공한
다.
대표도 - 도1
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등록특허 10-0779719
(56) 선행기술조사문헌
KR1020010064192 A
KR1019980052525 A
KR1019970033147 A
KR200175196 Y1
JP01312034 A
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등록특허 10-0779719
특허청구의 범위
청구항 1
선재 코일의 전방 착지점, 후방 착지점, 정상 착지점에 대한 열감지 및 신호발생 작용을 하는 열감지기판
(6)(7)(8), 열감지센서(13), 단자(9)(10)(11)가 장착된 열감지판(5)부와, 고온 열간 코일의 낙하로부터 상기 열
감지판(5)부를 보호해주는 카바(1) 및 케이스(14)부와, 상기 열감지판(5)부를 냉각시키기 위한 에어 인입구
(18), 에어 배출구(19), 통로(20)를 포함하는 냉각장치부와, 상기 케이스(14)부를 설치지지하는 회전축(104)과,
상기 열감지판(5)부의 신호에 따라 상기 회전축(104)을 회전작동시키는 콘트롤시스템(24)을 포함하는 구성을 특
징으로 하는 선재 권취 코일의 착지 조절용 열감지 가이드장치.
명 세 서
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 선재 권취기의 코일착지 가이드 장치에 관한 것으로, 선재 코일이 고속회전 권취기의 원심력에 의해 <29>
직선운동이 회전운동으로 바뀌면서 낙하될 때 원형 코일이 가이드의 일정부위에 착지가능토록 하여 낙하코일의
형상이 찌그러지지 않도록 하며, 또한 코일간격(pitch)을 일정하게 해주는 선재 권취 코일의 착지 조절용 열감
지 가이드장치에 관한 것이다.
선재 생산용 공정은 소재가열 및 추출, 조압연 공정, 중간 조압연 공정, 중간사상 공정, 사상 공정 그리고 권<30>
취온도 적중을 위한 수냉 공정과 소경 원형단면을 가진 긴 소재를 큰 원으로 권취해주는 권취 공정을 거쳐 열
처리용 공냉 공정을 지나면 정정 공정에 이르게 되는 작업 공정들로 이루어진다.
위 공정들 중 소경 원형 단면을 가진 긴 선재를 결속 및 이송이 편리하도록 하기 위해 큰 원형의 코일로 권취<31>
해주는 권취공정은 권취용 파이프를 고속회전시키며 원심력을 이용하여 선재 코일을 직선에서 원형으로 형태를
변경시키는 공정이다.
도3a를 참조하면, 고속 회전을 하는 권취기(100)는 내부에 나선형 코일유도 파이프(102)가 내장되고 <32>
파이프(102)는 원뿔형의 회전 콘(101) 외경에 고정 설치된다.
수냉대에서 고속직선운동으로 파이프(102)에 진입한 코일(200)은 권취기(100)의 원심력에 의해 파이프를 따라 <33>
회전하면서 추출되므로 파이프(102)밖으로 낙하될 시에는 원형 형태로 연속낙하된다.
이때 낙하되는 원형 코일은 고온열간, 소경, 연속낙하상태이므로 코일의 낙하 착지지점에 따라 코일형상(진원) <34>
및 코일간격(pitch)이 크게 다르게 된다.
또한 권취중인 코일의 온도편차, 압연속도 변화 및 권취기 상태에 따라서 코일권취 형상이 다르게 되기도 <35>
한다.
종래에는 도3, 도4에 도시된 것과 같이 코일(200)이 권취기(100)의 파이프(102)를 지나 추출될 때 코일의 첫 <36>
착지 부분이 정상 착지점(C)을 벗어나 전방 착지점(A), 후방 착지점(B)에 착지될 경우 작업자가 코일 형상을
보고 핸들(111)을 조작하여 가이드(103)의 각도를 조절하였다.
도3b∼도3d는 권취기(100)의 나선형 파이프(102)에서 추출된 선재가 가이드(103)에 착지하는 위치를 나타낸 것<37>
으로, 도3b와 같이 가이드(103)의 전방 착지점(A)에 코일이 착지하면 코일과 가이드의 각도가 커서 낙하 충격
에 의해 고온 열간 코일이 찌그러짐 발생으로 원형 코일이 작은 경(a)과 큰 경(b)형태로 변형되어 후공정인 포
장권취 공정에서 불량발생 원인이 된다.
도3c는 가이드(103)의 후방 착지점(B)에 코일이 착지된 경우로 경사면에 코일이 착지되고, 파이프(102)로부터 <38>
먼 거리에 착지되므로 코일낙하 시간이 길어져 코일피치(c)가 많이 떨어지는 현상 발생으로 후공정 처리가 불
편해진다.
도3d는 코일 착지지점이 가장 좋은 위치인 착지점(C)에 코일이 착지되는 경우로서, 코일 낙하시 찌그러짐 방지 <39>
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등록특허 10-0779719
및 코일피치(d)가 가장 적정하게 형성되는 위치이다.
상기 도3b의 경우에는 가이드(103)의 각도 조정용 핸들(111)을 조작하여 로드(109)를 위로 올려 연결판(108), <40>
핀(107), 암(106)을 통해 베어링(105)으로 고정된 축(104)을 회전시켜 가이드(103)의 각도(θ)를 크게 해줌으
로써 코일이 정상 착지점(C)에 착지될 때까지 조정하게 된다.
반대로 도3c의 경우는 코일 착지점이 권취기(100)로부터 먼 부분에 착지하는 경우로, 이때에는 코일피치(c)가 <41>
떨어지므로 핸들(111)을 조작하여 가이드(103)의 각도(θ)를 적게 해줌으로써 코일이 정상위치에 착지될 때까
지 조정하게 된다.
이러한 작업은 모두 운전자의 목측과 판단에 의해 이루어짐으로써 정확성이 떨어진다.<42>
또한, 소재온도 변화, 압연속도 변화, 설비상태 등에 따라 공정조건이 수시변화를 일으키므로 상황에 따라 그<43>
때 그때 조치하기에는 수작업으로써는 어려움과 한계가 있다.
즉, 연속작업특성상 상황에 따라 가이드(103)의 각도를 그때 그때 적합하게 변경시키는 것은 사실상 불가능한 <44>
것인 바, 이러한 조건으로 선재코일을 권취할 경우에는 전방 착지점(A) 코일의 경우 코일 찌그러짐, 후방 착지
점(B) 코일의 경우에는 코일피치 넓어짐으로 인해 후공정인 정정공정에서 결속 및 포장불량으로 품질불량의 문
제가 발생하게 되는 것이다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 코일이 권취기에서 추출된 후 낙하될 때 <45>
코일 착지지점을 항상 최적으로 일정하게 유지하기 위해 코일 착지지점을 열감지센서(13)로써 감지하고, 상기
열감지센서(13)의 신호에 의해 콘트롤시스템(24)에서 모터(22)를 정회전, 역회전 작동시킴으로써 가이드의 각
도를 자동조절하여 항상 코일 착지지점이 정상 착지지점 위치에 오도록 하여 코일형상 및 피치를 최적의 상태
로 일정하게 유지하도록 할 수 있는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
발명의 구성 및 작용
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 코일 전방 착지점(A)의 열감지 및 신호발생 작용을 하는 전방 열감지기<46>
판(6), 열감지센서(13), 전방 단자(9), 케이블(12), 그리고 후방 착지점(B)의 열감지 및 신호발생 작용을 하는
후방 열감지기판(8), 열감지센서(13), 후방 단자(11), 케이블(12), 및 정상 착지점(C)의 정상 열감지기판(7),
열감지센서(13), 정상 단자(10), 케이블(12)이 장착된 열감지판(5)부와, 고온 열간 코일의 낙하로부터 상기 열
감지판(5)부를 내장 보호해주는 케이스(14)부와, 열감지판(5)을 냉각시키기 위한 에어 인입구(18), 에어 배출구
(19), 통로(20)가 설치된 냉각장치부와, 그리고 가이드를 조절해주는 모터(22), 카프링(21), 기어박스(110), 콘
트롤시스템(24)으로 이루어진 콘트롤시스템부로 구성된 선재 권취 코일의 착지 조절용 열감지 가이드장치를 제
공한다.
이하, 첨부도면에 예시된 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.<47>
도1, 도2a, 도2b에 의하면, 열감지용 가이드 케이스(14)를 중심으로 회전축(104)이 좌우로 설치되고, 상기 회전<48>
축의 도면상 좌측에는 종래에 가이드 각도 조절용 수동장치가 있다. 회전축(104)은 베어링(105)에 의해 위치선
정되고, 회전축(104)의 끝단에는 암(106)이 키박음 연결된다. 암(106)과 연결판(108)을 연결해 주는 핀(107)은
상시에는 해체된 상태로 있으며, 필요시에는 핀(107)을 체결 사용하도록 한다.
연결판(108)은 원형 로드(109)와 용접 연결되고, 상기 로드(109)는 기어박스(110)를 관통하여 기어박스위로 돌<49>
출된 형태이며, 기어박스(110)내의 로드(109)부분은 기어가공된다.
기어박스(110) 측면에는 로드(109)의 상,하조절용 핸들(111)이 설치되고, 기어박스(110)는 받침대(23)에 의해 <50>
일정높이에 위치한다.
열감지용 가이드 케이스(14)의 우측 회전축(104)부분에는 베어링(105)이 설치되고 그 축의 끝단에는 암(106)이 <51>
키이 고정되고, 연결판(108)과는 핀(107)으로 연결된다.
상기 연결판(108)과 원형 로드(109)는 용접 연결되고, 로드(109)는 감속기(110)를 관통하여 돌출되며, 로드<52>
(109)의 감속기(110) 내부는 기어가공된다.
상기 감속기(110) 측면에는 축이 카프링(21)에 의해 모터(22)와 연결된다. 상기 감속기(110), 모터(22)는 받침<53>
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대(23)에 의해 일정위치에 설치되며, 모터(22)는 콘트롤시스템(24)과 케이블로 연결되고, 회전축(104)의 내부는
공간이 있어 열감지 단자(9)(10)(11)의 케이블(12)이 포설되어 콘트롤시스템(24)에 연결된다.
열감지용 가이드는 코일 권취기(100)의 중앙하부에 설치되며, 나선형 코일이 낙하될 때 그 낙하 코일 하단부의 <54>
착지위치에 있다.
가이드 케이스(14)는 회전축(104)의 중앙에 위치하고, 회전축(104)과는 용접고정되며 축의 회전에 의해 각도 변<55>
경이 된다.
상단에는 꺽임형태로 된 내열유리(4) 설치 및 케이스(14) 고정용 볼트(2) 구멍이 여러개 설치된 카바(1) 구조가 <56>
있으며, 여기에 장착되는 열감지 장치의 열감지판(5)은 전방 열감지기판(6), 후방 열감지기판(8), 정상 열감지
기판(7)으로 구분되며, 각 열감지기판에는 열감지센서(13), 단자(9)(10)(11), 케이블(12)이 설치되며, 케이스
(14)내부에 장착설치된다. 상기 케이스(14)는 열감지판(5)의 장착 및 회전축(104)의 관통, 냉각공기흐름 및 케
이블(12) 포설이 가능토록 샤프트 구멍(16), 열감지판 설치대(17), 에어 및 케이블 통로(20),에어 인입구(18),
에어 배출구(19)가 설치되어 있다.
상기 카바(1) 및 내열유리(4)는 고온 열간 코일이 닿을 경우 케이스(14) 내부의 장치들을 보호할 수 있는 구조<57>
이며, 냉각공기 출입을 위한 에어 인입구(18) 및 에어 배출구(19)는 열감지판(5)부의 보호 및 냉각수단이며, 열
감지판 설치대(17)는 열감지판(5)부의 유동방지 및 충격방지용이고, 케이스(14)는 가벼운 내열재료를 사용하여
고열, 충격에 강한 구조로 구성된다.
열감지용 가이드 케이스(14)에 착지되어 낙하되는 코일(200)은 콘베어 롤러(112)상에 눕혀지며, 에어프런(113)<58>
에 설치된 체인구동장치에 의해 롤러 회전으로 인해 코일이 이송된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대해 설명하면, 수냉대에서 냉각처리된 와이어는 직선고속운동이 회전고속<59>
운동으로 권취기(100)에서 변경되어 나선형 코일형태로 콘베어 롤러(112)상에 낙하된다.
코일이 권취기(100)에 내장된 나선형 파이프(102)를 지나 추출될 때 처음 낙하지점에서 착지하게 되는데, 코일<60>
이 전방 착지점(A)의 열감지판(6)에 감지되면 열감지센서(13)가 이를 포착하여 그 신호를 단자(9), 케이블(12)
을 통해 콘트롤시스템(24)으로 보내고, 콘트롤시스템(24)에서는 작동 모터(22)를 회전시켜 로드(109)를 위로 올
라오도록 하여 회전축(104)을 회전시킴으로써 가이드가 아래로 숙여져 각도(8)가 크게 됨으로써 코일의 착지점
이 (A)→(C)로 이동되며, 코일 착지지점이 정상의 착지점(C)에 감지되면 콘트롤시스템(240)은 모터(22)의 작동
을 중지시키게 된다.
반대로, 코일 착지지점이 후방 착지점(B)의 열감지센서(8)에 감지되면 콘트롤시스템(24)은 모터(22)를 작동시켜 <61>
로드(109)를 아래로 내려가도록 하여 회전축(104)의 회전에 의해 가이드가 위로 들리게 하여 각도(θ)를 작게
함으로써 코일의 착지지점이 착지점(B)에서 착지점(C)로 이동되게 하며, 코일 착지지점이 정상 착지점(C)에 감
지되면 콘트롤시스템(24)은 모터(22)의 작동을 중지시키게 된다.
상기 콘트롤시스템(24)과 작동 모터(22) 그리고 열감지 가이드는 케이블에 의해 정보 교환이 되며, 코일의 연속 <62>
낙하시 착지위치가 변화하면 즉시 응답하여 가이드 각도(θ)를 적합하게 조절하게 되는 것이다.
에어 통로 및 케이블 통로(20)는 열감지판(5)의 냉각 보호역할을 하며, 열감지판 설치대(17)는 열감지판(5)부의 <63>
고정지지역할을 한다.
발명의 효과
상기와 같은 구성 및 작용을 가지는 본 장치의 효과를 살펴 보면, 낙하 코일의 조건에 따라 코일 낙하지점을 동<64>
일하게 하기 위해 코일 낙하 지점을 열감지방법으로 감지하고 이를 콘트롤시스템에 연결하여 가이드의 자동적인
각도변경을 가능케 함으로서 일정한 코일 형상 및 피치를 유지하여 후공정의 결속 및 포장 불량을 방지함으로써
선재 품질향상, 트러블 방지 및 수요가 만족의 효과가 있다.
도면의 간단한 설명
도1은 본 발명의 가이드 장치의 설치상태 사시도,<1>
도2a는 본 발명에 있어서 코일 착지장치의 분해 사시도,<2>
도2b는 상기 코일착지장치의 결합상태 측단면도,<3>
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도3a는 코일 권취기의 코일낙하 형태도,<4>
도3b는 가이드 전방 착지시 코일형상도,<5>
도3c은 가이드 후방 착지시 코일형상도,<6>
도3d는 가이드 정상 착지시 코일형상도,<7>
도4a는 종래의 가이드 조절장치의 설치상태 사시도,<8>
도4b는 종래의 가이드 조절장치 측면도,<9>
*도면중 주요부분에 대한 부호의 설명*<10>
1 : 카바 2 : 볼트<11>
3 : 내열유리끼움 공간 4 : 내열유리<12>
5 : 열감지판 6 : 전방 열감지기판<13>
7 : 정상 열감지기판 8 : 후방 열감지기판<14>
9,10,11 : 단자 12 : 케이블<15>
13 : 열감지센서 14 : 가이드 케이스<16>
16 : 샤프트 구멍 17 : 열감지판 설치대<17>
18 : 에어 인입구 19 : 에어 배출구<18>
20 : 통로 21 : 카프링<19>
22 : 모터 23 : 받침대<20>
24 : 콘트롤시스템 100 : 권취기<21>
101 : 콘 102 : 파이프<22>
103 : 가이드 104 : 회전축<23>
105 : 베어링 106 : 암<24>
107 : 핀 108 : 연결판<25>
109 : 로드 110 : 기어박스<26>
111 : 핸들 112 : 롤러<27>
113 : 에어프런<28>
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도면
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도면2a
도면2b
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도면3a
도면3b
도면3c
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