(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2009년10월08일
(11) 등록번호 10-0920578
(24) 등록일자 2009년09월29일
(51) Int. Cl.

B21B 38/04 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2002-0080071
(22) 출원일자 2002년12월14일
심사청구일자 2007년11월28일
(65) 공개번호 10-2004-0053509
(43) 공개일자 2004년06월24일
(56) 선행기술조사문헌
KR2020000012550 U
(73) 특허권자
주식회사 포스코
경북 포항시 남구 괴동동 1번지
(72) 발명자
김종완
경상북도포항시남구동촌동5번지포항제철소내
(74) 대리인
특허법인 씨엔에스·로고스
전체 청구항 수 : 총 4 항 심사관 : 안창형
(54) 코일의 두께 측정장치
(57) 요 약
본 발명은 제철소 냉간압연공정에서 생산되는 제품의 두께를 측정하는 장치에 관한 것으로, 레이저를 이용하여
생산과 동시에 코일의 두께를 측정함으로서 생산되는 코일의 불량 유무를 판단하는 코일의 두께 측정장치에 관한
것이다.
본 발명의 장치는 상기 코일의 초기 불량두께(A) 및 설비에서 허용되는 코일 두께의 편차허용치를 지정하는 조업
단말기와, 스트립이 권취되는 릴이 회전하면 상기 조업단말기로부터 입력된 코일의 불량두께(A)를 제외하고 상기
코일의 권취 두께(H)를 계산하는 거리계산기와, 상기 릴이 회전을 시작해서 멈추기까지 릴의 회전수(Turn)를 카
운트하는 회전수계산기와, 상기 코일의 권취 두께(H)와 회전수(Turn)를 입력받아 스트립의 평균 두께(Thick)를
계산하는 평균두께계산기와, 상기 스트립의 평균 두께(Thick)가 상기 조업단말기의 편차허용치를 벗어나는 경우
경보신호를 출력하는 불량유무판단기로 구성된다.
이러한 본 발명의 구성에 의하면, 본 발명의 장치는 생산과 동시에 코일 두께의 에러를 검출함으로서, 설비의 고
장을 감지하여 코일의 대량 생산으로 인한 손실을 미연에 방지하는 효과가 있다.
대 표 도 - 도1
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등록특허 10-0920578
특허청구의 범위
청구항 1
제철소의 냉간압연공정에서 스트립이 릴에 여러겹 권취되어 형성된 코일의 두께 측정장치에 있어서,
상기 릴의 동작을 감지하여 릴의 회전이 시작되면 릴스타트 신호를 출력하고, 릴의 회전이 정지하면 릴스탑 신
호를 출력하는 릴동작신호부(30);
상기 스트립이 릴에 권취되기 시작하는 초기에 발생하는 코일의 불량두께(A)를 출력하고, 설비에서 발생될 수
있는 오차를 감안한 스트립 두께의 편차허용치를 출력하며 운전자가 육안으로 신호를 확인할 수 있는 디스플레
이장치를 구비한 조업단말기(40);
상기 릴의 회전축에 설치되어 상기 릴의 회전수에 따른 펄스신호를 출력하는 근접센서(7);
상기 코일의 접선에 수직이고 코일의 중심점과 일직선상에 설치되어 코일 표면까지의 거리를 측정하는 거리측정
기(10);
상기 릴동작신호부(30)에서 릴스타트 신호가 발생되면 상기 거리측정기(10)의 측정거리를 입력받아 상기 조업단
말기(40)에서 입력된 코일의 불량두께(A)를 제외한 코일의 권취 두께(H)를 계산하는 거리계산기(21);
상기 릴동작신호부(30)에서 릴스타트 신호가 발생되면 상기 근접센서(7)에서 발생되는 펄스신호를 카운트하고,
상기 릴동작신호부(30)에서 릴스탑 신호가 발생되면 카운트를 정지하여 상기 릴의 회전수(Turn)를 계산하는 회
전수계산기(22);
상기 거리계산기(21) 및 회전수계산기(22)와 연결되어 각각으로부터 코일의 권취 두께(H)와 회전수(Turn)를 입
력받아 스트립의 평균 두께(Thick)를 계산하는 평균두께계산기(23); 및
상기 조업단말기(40)와 상호 연결되어 상기 평균두께계산기(23)로부터 입력된 스트립의 평균 두께(Thick)가 상
기 조업단말기(40)의 편차허용치를 벗어나는 경우 상기 조업단말기(40)로 경보신호를 출력하는 불량유무판단기
(24);
를 구비함을 특징으로 하는 코일의 두께 측정장치.
청구항 2
제1항에 있어서, 상기 거리계산기(21)는
상기 릴에 권취되는 코일의 실제 높이(H)가 H = H1 - Hn (H:코일의 실제 높이[mm], H1:불량두께(A)를 제외한 코
일 권취 시작시점의 거리값[mm], Hn:코일 권취 종료시점의 거리값[mm])에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 코
일의 두께 측정장치.
청구항 3
제1항에 있어서, 상기 평균두께계산기(23)는
상기 코일의 평균 두께(Thick)가 Thick = H / Turn(Thick: 코일의 평균 두께[mm], Turn: 릴의 회전수, H: 코일
의 실제 높이[mm])에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 코일의 두께 측정장치.
청구항 4
제1항에 있어서, 상기 평균두께계산기(23)는
상기 릴에 감기는 스트립의 면과 면 사이에 발생되는 미약한 오차(B)를 보상하는 상기 코일의 평균 두께
(Thick2)가 Thick2 = H / Turn - Turn ×B(Thick2: 오차(B)가 보상된 코일의 평균 두께[mm], H: 코일의 권취
두께[mm], Turn: 릴의 회전수, B: 권취된 스트립의 면과 면 사이 오차[mm])에 의해 계산되는 것을 특징으로 하
는 코일의 두께 측정장치.
명 세 서
발명의 상세한 설명
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등록특허 10-0920578
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 제철소 냉간압연 공정에서 생산되는 제품의 두께를 측정하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는<12>
레이저를 이용하여 생산과 동시에 코일의 두께를 측정하고 상기 코일의 두께를 통해 릴에 권취된 스트립의 평균
두께를 산출함으로써, 상기 스트립이 불량이면 코일도 불량임을 판단하는 코일의 두께 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 냉간압연 공정은 이송된 코일을 수요자가 원하는 두께에 맞추기 위해 상온에서 연속냉간압연기로<13>
코일을 압연시키는 것으로, 상기 압연된 코일은 전기청정라인에서 표면에 부착된 각종 오일, 철분 및 먼지가 제
거되고 어닐링 및 조질압연을 통해 판의 형상으로 개선된다.
제철소 냉간압연 공정에서 생산되는 코일의 두께를 종래에는 코일이 풀어진 상태인 스트립의 두께를 통해 검출<14>
하였는데, 상기 스트립의 두께는 X-ray두께측정기에서 스트립으로 X-ray를 방출시켜 측정되었다. AGC(Automatic
Gauge Control) 시스템은 상기 X-ray두께측정기의 측정값을 입력받아 상기 스트립의 두께가 일정하도록 연속냉
간압연기의 롤 입하량을 제어하여 스트립의 두께를 일정하게 유지시킨다.
그러나 종래의 상기 X-ray두께측정기는 X-ray가 방출되는 스트립의 지점에 이물질이 부착되어 있으면 이물질도<15>
스트립으로 오인하여 실제 스트립의 두께보다 두꺼운 스트립의 두께가 상기 AGC 시스템으로 전송된다. 따라서,
상기 AGC시스템은 스트립의 두께를 일정하게 하기 위하여 냉간압연기의 롤 입하량을 증가시키고 증가된 롤의 입
하량은 상기 스트립을 더 압연시켜 결국 스트립의 두께는 평균치보다 얇아지게 된다. 즉, X-ray두께측정기는 상
기 스트립과 이물질의 구분이 불가능하여 정확한 스트립의 두께를 측정할 수 없는 문제점이 있다.
이렇게, 설비의 진행 중에 스트립의 두께가 일정하지 않은 불량 제품이 생산되고 있는 상황을 운전자가 감지하<16>
기 위해서, 운전자는 실제 시편을 채취해 마이크로메타로 스트립의 두께를 측정해야 한다. 그러나 실질적으로
설비의 진행 중에는 시편을 채취할 수 없어서 설비가 진행되는 동안에 운전자가 스트립의 불량을 감지할 수 없
어서 코일의 불량 제품이 대량으로 생산될 수 있는 문제점이 있다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 냉간압연 공정에서 생산되는 코일의 불량<17>
유무를 판단하기 위해서, 레이저 두께측정기를 이용해서 생산과 동시에 코일의 두께를 측정하여 코일이 풀어진
형태인 스트립의 평균 두께를 산출함으로써, 상기 스트립의 두께가 설비에 적용되는 편차허용치를 벗어나는지를
판단하여 코일의 불량 유무를 운전자에게 알리는 코일의 두께 측정장치에 관한 것이다.
발명의 구성 및 작용
본 발명에 의한 장치는, 제철소의 냉간압연 공정에서 스트립이 릴에 여러 겹 권취되어 형성된 코일의 두께 측정<18>
장치에 있어서,
상기 릴의 동작을 감지하여 릴의 회전이 시작되면 릴스타트 신호를 출력하고, 릴의 회전이 정지하면 릴스탑 신<19>
호를 출력하는 릴동작신호부;
상기 스트립이 릴에 권취되기 시작하는 초기에 발생하는 코일의 불량두께(A)를 출력하고, 설비에서 발생될 수<20>
있는 오차를 감안한 스트립 두께의 편차허용치를 출력하며 운전자가 육안으로 신호를 확인할 수 있는 디스플레
이장치를 구비한 조업단말기;
상기 릴의 회전축에 설치되어 상기 릴의 회전수에 따른 펄스신호를 출력하는 근접센서;<21>
상기 코일의 접선에 수직이고 코일의 중심점과 일직선상에 설치되어 코일 표면까지의 거리를 측정하는 거리측정<22>
기;
상기 릴동작신호부에서 릴스타트 신호가 발생되면 상기 거리측정기의 측정거리를 입력받아 상기 조업단말기에서<23>
입력된 코일의 불량두께(A)를 제외한 코일의 권취 두께(H)를 계산하는 거리계산기;
상기 릴동작신호부에서 릴스타트 신호가 발생되면 상기 근접센서에서 발생되는 펄스신호를 카운트하고, 상기 릴<24>
동작신호부에서 릴스탑 신호가 발생되면 카운트를 정지하여 상기 릴의 회전수(Turn)를 계산하는 회전수계산기;
상기 거리계산기 및 회전수계산기와 연결되어 각각으로부터 코일의 권취 두께(H)와 릴(1)의 회전수(Turn)를 입<25>
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등록특허 10-0920578
력받아 스트립의 평균 두께(Thick)를 계산하는 평균두께계산기; 및
상기 조업단말기와 상호 연결되어 상기 평균두께계산기로부터 입력된 스트립의 평균 두께(Thick)가 상기 조업단<26>
말기의 편차허용치를 벗어나는 경우 상기 조업단말기로 경보신호를 출력하는 불량유무판단기;
를 구비함을 특징으로 한다.<27>
이하, 본 발명에 따른 코일의 두께 측정장치는 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. <28>
도1은 본 발명에 의한 코일의 두께 측정장치의 구성도로서, 도1을 참조하면 본 발명의 장치는, 상기 릴(1)의 동<29>
작을 감지하여 릴(1)의 회전이 시작되면 릴스타트 신호를 출력하고, 릴(1)의 회전이 정지되면 릴스탑 신호를 출
력하는 릴동작신호부(30)와, 상기 스트립(2)이 릴에 권취되기 시작하는 초기에 발생하는 코일(3)의 불량두께
(A)를 출력하고, 설비에서 발생될 수 있는 오차를 감안한 스트립(2) 두께의 편차허용치를 출력하며 운전자가 육
안으로 신호를 확인할 수 있는 디스플레이장치를 구비한 조업단말기(40)와, 상기 릴(1)의 회전축에 설치되어 상
기 릴(1)의 회전수에 따른 펄스신호를 출력하는 근접센서(7)와, 상기 코일(3)의 접선에 수직이고 코일(3)의 중
심점과 일직선상에 설치되어 코일(3) 표면까지의 거리를 측정하는 거리측정기(10)와, 상기 릴동작신호부(30)에
서 릴스타트 신호가 발생되면 상기 거리측정기(10)의 측정거리를 입력받아 상기 조업단말기(40)에서 입력된 코
일(3)의 불량두께(A)를 제외한 코일(3)의 권취 두께(H)를 계산하는 거리계산기(21)와, 상기 릴동작신호부(30)에
서 릴스타트 신호가 발생되면 상기 근접센서(7)에서 발생되는 펄스신호를 카운트하고, 상기 릴동작신호부(30)에
서 릴스탑 신호가 발생되면 카운트를 정지하여 상기 릴(1)의 회전수(Turn)를 계산하는 회전수계산기(22)와, 상
기 거리계산기(21) 및 회전수계산기(22)와 연결되어 각각으로부터 코일(3)의 권취 두께(H)와 회전수(Turn)를 입
력받아 스트립(2)의 평균 두께(Thick)를 계산하는 평균두께계산기(23)와, 상기 조업단말기(40)와 상호 연결되어
상기 평균두께계산기(23)로부터 입력된 스트립(2)의 평균 두께(Thick)가 상기 조업단말기(40)의 편차허용치를
벗어나는 경우 상기 조업단말기(40)로 경보신호를 출력하는 불량유무판단기(24)를 포함한다.
도2는 본 발명에 의한 코일의 두께 측정 원리를 설명하기 위한 모식도로서, 도2를 참조하여, 도1에 도시된 바와<30>
같이 구성된 장치의 작용을 설명한다.
상기 릴(1)에 스트립(2)이 권취되기 시작하는 부분에서 코일(3)은 상기 스트립(2)이 압연되면서 발생하는 불량<31>
두께(A)를 갖는데, 상기 조업단말기(40)는 상기 거리계산기(21)에 설비의 압연시 발생되는 불량두께(A)를 미리
출력하고, 상기 스트립(2)의 불량유무를 감지하기 위하여 상기 불량유무판단기(24)로 설비에 적용되는 스트립
(2)의 두께 편차허용치를 출력한다.
상기 거리측정기(10)는 레이저를 이용하여 상기 거리측정기(10)에서 상기 코일(3)까지의 거리를 측정하는 장치<32>
로서, 상기 거리측정기(10)의 설치 위치는 상기 코일(3)의 접선에 수직으로 코일(3)의 중심점과 평행선상이다.
상기 거리계산기(21)에서 계산되는 상기 코일(3)의 권취 두께(H)는 상기 거리측정기(10)로부터 입력된 측정거리
들을 이용해 계산되는데, 도2에 도시된 코일의 두께 측정 원리 모식도를 통해 설명된다.
상기 릴동작신호부(30)로부터 릴스타트(Reel-Start) 신호가 입력되고, 상기 외부 조업용CRT(40)로부터 입력된<33>
불량길이(A)만큼 상기 코일(3)이 릴(1)에 권취되면, 그때 상기 거리측정기(10)에서 측정된 측정거리는 상기 거
리계산기(21)에서 시작시점의 거리값(H1)으로 저장된다. 또한, 상기 릴동작신호부(30)로부터 릴스탑(Ree-stop)
펄스신호가 입력되면, 그때 상기 거리측정기(10)에서 측정된 측정거리는 상기 거리계산기(21)에서 종료시점의
거리 값(Hn)으로 입력된다. 따라서, 상기 거리계산기(21)에서 계산되는 상기 코일(3)의 권취 두께(H)는 하기 수
학식1에 의해 계산된다.
[수학식1]<34>
H = H1 - Hn <35>
H : 코일의 권취 두께[mm]<36>
H1 : 불량길이(A)를 제외한 코일 권취 시작시점의 거리값[mm]<37>
Hn : 코일 권취 종료시점의 거리값[mm]<38>
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등록특허 10-0920578
상기 거리계산기(21)에서 상기 수학식1에 의해 계산된 코일(3)의 권취 두께(H)는 상기 평균두께계산기(23)로 출<39>
력된다.
상기 회전수검출기(7)는 상기 릴(1)의 회전수에 대응하는 펄스신호를 출력하는데, 상기 릴동작신호부(30)로부터<40>
릴스타트 신호가 입력되면 상기 회전수계산기(22)는 상기 회전수검출기(7)의 펄스신호의 상승에지를 카운트하기
시작하고, 상기 릴동작신호부(30)로부터 릴스탑 신호가 입력되면 상기 회전수계산기(22)는 상기 회전수검출기
(7)의 펄스신호를 카운트한 값인 릴(1)의 회전수(Turn)를 상기 평균두께계산기(23)로 출력한다.
상기 평균두께계산기(23)는 상기 거리계산기(21)의 코일(3)의 권취 두께(H)와 상기 회전수계산기(23)의 릴(1)의<41>
회전수(Turn)를 입력받아 상기 스트립(2)의 평균 두께(Thick)를 계산한다. 상기 스트립(2)의 평균 두께(Thick)
는 하기 수학식2에 의해 계산될 수 있다.
[수학식2]<42>
Thick = H / Turn<43>
Thick: 스트립의 평균 두께[mm]<44>
Turn: 릴의 회전수<45>
H: 코일의 권취 두께[mm]<46>
예를 들어, 릴(1)의 회전수(Turn)가 1000회이고 코일(3)의 권취 두께(H)가 500[mm]일 경우 스트립(2)의 평균 두<47>
께(Thick)는 500mm/1000=0.5mm이다.
여기서, 상기 스트립(2)이 감기는 면과 면 사이의 공간에서 발생되는 오차(B)는 극히 미약하나 상기 릴(1)의 회<48>
전수(Turn)가 증가할수록 커지는 오차의 범위를 감소시키기 위해, 상기 스트립(2)이 1회 권취함으로써 발생되는
오차값은 상기 스트립(2)의 평균 두께(Thick)에 곱해진다. 상기 오차(B)가 보상된 스트립(2)의 평균 두께
(Thick2)는 하기 수학식3에 의해 계산될 수 있다.
[수학식3]<49>
Thick2 = H / Turn - Turn ×B<50>
Thick2 : 오차(B)가 보상된 스트립의 평균 두께[mm]<51>
H: 코일의 권취 두께[mm]<52>
Turn: 릴의 회전수<53>
B : 권취된 스트립의 면과 면 사이 오차[mm]<54>
상기 거리계산기(21)와 회전수계산기(22)는 상기 릴동작신호부(30)로부터 릴스탑 신호가 입력될 때까지 상기 코<55>
일(2)의 권취 두께(H)와 릴(1)의 회전수(Turn)를 반복하여 계산하므로, 상기 스트립(2)의 평균 두께(Thick)는
실시간으로 계산 될 수 있다.
또한, 상기 불량유무판단기(24)에서 상기 평균두께계산기(23)의 스트립(2)의 평균 두께(Thick)는 상기 조업단말<56>
기(40)로부터 입력된 편차허용치와 비교되는데, 상기 스트립(2)의 평균 두께(Trick)가 편차허용치를 벗어나는
경우 상기 불량유무판단기(24)는 상기 조업단말기(40)로 경보신호를 출력하고, 이에 운전자는 경보신호를 통해
설비나 스트립에 따른 코일의 두께에 문제가 발생되었음을 감지할 수 있다.
발명의 효과
본 발명은 생산 중인 제품의 평균 두께를 계산하여 생산된 제품의 최종 두께와 상기 평균 두께를 비교하여 최종<57>
두께가 평균 두께의 편차허용치를 벗어난 경우 운전자에게 경보를 알려줌으로써, 두께측정기가 비정상적으로 동
작되어 발생되는 제품의 두께 불량을 미연에 감지하여 대량 생산으로 인하여 오는 손실을 막는 효과가 있다.
도면의 간단한 설명
도1은 본 발명에 의한 코일의 두께 측정장치의 구성도이다.<1>
도2는 본 발명에 의한 코일의 두께 측정 원리를 설명하기 위한 모식도이다.<2>
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등록특허 10-0920578
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*<3>
7: 근접센서<4>
10: 거리측정기<5>
21: 거리계산기<6>
22: 회전수계산기<7>
23: 평균두께계산기<8>
24: 불량유무판단기<9>
30: 릴동작신호부<10>
40: 조업단말기<11>
도면
도면1
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도면2
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