KR101139596B1 - 봉강 인발용 다이스 각도 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 봉강 인발용 다이스 각도 조절장치에 관한 것으로, 다이스홀더(20)에 연결로드(40)로 연결된 구동부(50)와, 봉강(1)의 진직도 변화를 탐지하는 센서부(60)와, 상기 센서부(60)의 탐지 정보에 따라 상기 구동부(50)를 제어하는 제어부(70)를 포함한다.
따라서, 봉강(1)의 인발 직후의 진직도 변화에 따라 다이스(30) 각도를 조절할 수 있게 됨으로써 진직도가 우수한 봉강을 제조할 수 있다.

Description

봉강 인발용 다이스 각도 조절장치{apparatus for controlling angle of dies for drawing of steel bar}

본 발명은 봉강을 인발 공정으로 제조할 때 사용되는 다이스의 각도를 조절할 수 있도록 된 봉강 인발용 다이스 각도 조절장치에 관한 것이다.

인발은 소재를 다이스의 가공홀로 통과시켜 가공홀의 최소 단면 치수로 가공하는 것을 말한다.

외력으로는 소재의 한쪽 끝을 잡아 당기는 인발력과, 다이스의 벽면으로부터 소재에 가해지는 압축력이 작용한다.

인발은 통상 상온에서 행하고, 가공 변형에 의해 많은 열이 발생하며, 표면은 매끄럽고 정밀하게 가공된다.

상기와 같은 인발공정을 통해 선재, 봉재, 관재를 가공할 수 있다.

한편, 인발공정을 통해 봉강을 생산할 때, 봉강의 진직도가 중요한 품질 변수이다.

봉강의 진직도에 영향을 미치는 요인으로는 다이스 통과 전 소재의 진직도와, 다이스 형상과, 윤활조건 및 다이스 설치각도(이하, 각도로 지칭) 등이 있는데, 이 중 다이스 각도는 봉강의 진직도를 결정하는 결정적인 요인이다.

따라서, 제품의 진직도 변화에 따라서 다이스의 각도를 적절히 조절해 주어야만 우수한 진직도를 갖는 봉강을 생산할 수 있게 된다.

그런데, 현재는 봉강의 생산, 가공을 완료하고 최종 제품의 진직도를 측정하여 다이스 각도를 수동으로 조절하고 있다.

따라서, 다이스 각도 오류를 신속하게 수정할 수 없으므로 제품의 진직도 저하가 불가피하였고, 다이스 각도 조절을 위해서 다이스 설치부의 분해 조립이 필요하므로 작업에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 인발 직후의 봉강 진직도 변화에 따라 다이스의 각도가 자동으로 조절됨으로써 봉강의 진직도를 크게 향상시켜 봉강 품질을 향상시킬 수 있고, 다이스의 각도 조절이 보다 신속하고 용이하게 이루어질 수 있도록 된 봉강 인발용 다이스 각도 조절장치를 제공함에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

메인바디와;

상기 메인바디에 회동 가능하게 장착되고 다이스를 구비한 다이스홀더와;

상기 다이스홀더를 회동시키는 구동부와;

상기 다이스를 통과한 봉강을 탐지하는 센서부와;

상기 센서부의 탐지 결과를 기반으로 봉강의 진직도 변화를 인지하고, 진직도에 따라 상기 구동부를 작동시키는 제어부;

를 포함한다.

또한, 상기 센서부는 상기 봉강이 다이스를 통과한 직후 위치에서 봉강의 표면 속도와 반경 방향 변위를 측정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 상기 센서부에서 측정된 데이터로부터 봉강의 진직도를 산출하고, 미리 입력된 봉강 진직도-구동부 제어량 맵에 따라 상기 구동부를 작동시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 상기 센서부에서 측정된 데이터 값들의 차가 최소가 되도록 구동부를 작동시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 상기 센서부에서 측정된 데이터 값들이 작업자에 의해 설정된 목표값이 되도록 구동부를 작동시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서부가 봉강 둘레에 등 간격으로 복수 개 설치된 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면,

봉강 인발 직후의 진직도 변화에 따라서 즉시 다이스의 각도를 조절할 수 있게 됨으로써 신속한 피드백 제어에 의하여 항상 최적의 다이스 각도를 유지할 수 있게 된다.

따라서, 진직도가 우수한 고품질의 봉강을 생산할 수 있게 된다.

또한, 다이스 각도 조절을 위해 다이스 설치부를 분해 조립할 필요가 없고 다이스 각도 조절이 자동으로 이루어짐으로써 다이스 각도 조절이 신속하고 용이하게 이루어지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 봉강 인발용 다이스 각도 조절장치의 구성도,
도 2는 다이스 설치 상태 상세 단면도,
도 3은 본 발명의 센서부 설치 상태도,
도 4는 본 발명에 따른 봉강 인발용 다이스 각도 조절장치의 개략 정면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1과 도 2에 도시된 본 발명의 실시예는 메인바디(10)와, 상기 메인바디(10)에 회동 가능하게 장착된 다이스홀더(20)와, 상기 다이스홀더(20)에 고정 장착된 다이스(30)와, 상기 다이스홀더(20)의 외곽부에 연결된 연결로드(40)와, 상기 연결로드(40)를 밀거나 당겨주는 구동부(50)와, 상기 다이스(30)를 통과한 봉강(1)을 탐지하는 센서부(60)와, 상기 센서부(60)의 탐지결과를 기반으로 봉강의 진직도 변화를 인지하고, 진직도에 따라 상기 구동부(50)를 작동시키는 제어부(70)를 포함한다.

상기 메인바디(10)는 장치의 몸체를 이루는 부분으로서 상기 다이스홀더(20)와 구동부(50)가 장착되는 장소를 제공한다.

상기 다이스홀더(20)는 정면에 다이스(30)가 삽입 장착되고, 봉강(1)의 통과를 위하여 다이스(30)의 구멍(가공홀)과 동심의 관통홀이 형성되어 있다.

상기 다이스홀더(20)의 배면 중심에는 원통부(20a)가 돌출 형성되어 있으며, 상기 원통부(20a)를 통하여 상기 관통홀이 형성된다.

상기 원통부(20a)의 기단부 모서리에는 링 형상의 접촉부재(21)가 삽입되고, 상기 접촉부재(21)의 외주면은 둥근 원호면(21a)으로 형성된다.

이에 대해 상기 메인바디(10)의 중심에 형성된 관통홀의 입구에 또 다른 접촉부재(11)가 설치되고, 상기 접촉부재(11)의 내주면은 둥근 원호면(11a)으로 형성된다.

상기 접촉부재(11,21)들의 원호면(11a,21a)들은 동일한 원호 중심 및 곡률반경을 가진다.

따라서, 상기 메인바디(10)측 접촉부재(11)의 원호면(11a)에 상기 다이스홀더(20)측 접촉부재(21)의 원호면(21a)이 접촉하도록 메인바디(10)에 다이스홀더(20)가 설치되면, 상기 다이스홀더(20)는 메인바디(10)상에서 상기 원호면(11a,21a)의 원호 중심점을 기준으로 모든 방향으로 자유로이 회동 가능하다.

상기 다이스홀더(20)의 정면에는 메인바디(10)측에 볼트로 장착되는 커버(25)가 설치된다.

상기 커버(25)는 다이스홀더(20)의 정면 테두리 부분을 막아줌으로써 다이스홀더(20)가 메인바디(10)로부터 이탈되는 것을 방지한다.

상기 다이스홀더(20)와 커버(25)의 접촉면 또한 동일 곡률을 가진 원호면(20b,25a)으로 형성되어 있어서 상기 다이스홀더(20)의 회동에 지장을 주지 않는다.

상기한 원호면(11a,21a,20b,25a)은 모두 그 단면 형상에 의해 '원호면'으로 지칭하였으나 실제로는 환상 부품의 내주면 및 외주면에 형성된 면으로서 '부분 구면'이다.

따라서, 상기 다이스홀더(20)는 메인바디(10)의 접촉부재(11)에 안착된 상태에서 정면에서 보았을 때 반경방향(봉강(1)을 중심축으로 가정) 어디로든 회동 가능하다.

상기 다이스(30)는 봉강(1)의 단면 형상과 치수를 결정하는 가공홀이 중앙에 형성되어 있으며, 상기 다이스홀더(30)의 정면에 형성된 장착홈에 삽입되어 설치된다.

상기 다이스홀더(30)의 외곽 부분에는 상기 연결로드(40)가 연결되는 연결로드 장착부(22)가 형성되는데, 상기 연결로드 장착부(22)는 다이스홀더(30)의 외곽 부분 표면으로부터 짧은 길이의 아암과 같이 돌출 형성될 수도 있고(도 4 참조) 또는 그 반대로 홈 형상으로 형성될 수도 있다.

상기 연결로드 장착부(22)와 연결로드(40)의 연결은 핀, 볼조인트 등을 매개로 이루어질 수 있다.

상기 연결로드(40)는 상기 구동부(50)에서 발생된 구동력을 다이스홀더(20)에 전달한다.

상기 구동부(50)는 구동력을 발생하는 장치로서 유압, 공압, 전기 및 자기력을 이용한 다양한 장치로 구현 가능하다.

상기 구동부(50)로서 유압실린더, 공압실린더, 솔레노이드 타입의 직선형 액츄에이터 등이 이용될 경우에는 구동부(50)에 연결로드(40)의 역할을 수행하는 로드(피스톤로드, 플런저)가 존재하므로 별도의 연결로드(40)를 구비할 필요가 없다.

또한, 구동부(50)로서 모터를 이용할 경우에는 감속을 위한 기어열과 상기 연결로드(40)와의 연결을 위한 링크를 추가로 이용할 수 있다.

상기 센서부(60)는 다이스(30)를 통과한 직후의 봉강(1)의 진직도를 탐지하기 위한 것으로 봉강(1)이 다이스(30)를 통과한 직후의 위치에서 봉강(1)의 원주면 상에서 1지점 이상의 표면 속도 및 반경방향 변위를 측정하는 장치를 이용한다.

상기 센서부(60)로서, 봉강의 표면 속도를 측정하기 위해서는 레이저 도플러 속도계를 이용할 수 있고, 봉강의 반경 방향으로의 변위(휨)을 측정하기 위해서는 거리측정센서를 이용할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 센서부(60)는 봉강(1) 표면으로부터 이격되어 봉강(1)의 둘레에 1개 이상 설치되는데, 2개 이상 설치될 경우에 각 센서부(60)들은 등 간격으로 설치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 봉강(1)을 중심으로 하는 가상의 원에 60°(6개), 90°(4개), 120°(3개), 180°(2개) 간격으로 설치될 수 있다.

따라서, 설치된 센서부들의 위치관계 및 각 센서부들에서 측정된 데이터를 분석하여 봉강의 진직도와 휨 방향을 정확히 판단할 수 있다.

도 3은 센서부(60)가 90° 간격으로 4개 설치된 실시예로서 상하의 센서부(60)가 봉강의 상하방향 진직도 변화를 감지하고, 좌우의 센서부(65)가 봉강의 좌우방향 진직도 변화를 감지할 수 있다.

상기 제어부(70)는 상기 센서부(60)로부터 전달되는 측정 신호에 의해 봉강의 진직도 변화를 인지하고, 그에 따라 미리 마련된 제어 맵(봉강 진직도에 따른 구동부 제어량 결정)에 근거하여 상기 구동부(50)의 작동을 제어한다.

또한, 상기 제어부(70)는 상기 각 센서부(60)로부터 측정된 값(표면 속도, 변위)의 차이를 최소화(0이 되는 방향으로)하도록 상기 구동부(50)의 작동을 제어할 수 있다.

이에 따라 봉강의 휨량이 점차 0으로 수렴하게 되므로 휨 발생이 거의 없는 우수한 진직도를 가진 봉강을 생산할 수 있게 된다.

또한, 상기 제어부(70)는 상기 각 센서부(60)에서 측정되는 값이 작업자에 의해 미리 설정된 목표값이 되도록 상기 구동부(50)의 작동을 제어할 수 있다.

상기 목표값은 작업자가 제어부(70)에 마련된 입력장치를 통해 입력할 수 있다.

즉, 상기 목표값을 입력함으로써 봉강(1)에 일정한 곡률을 부여하는 가공을 실시할 수 있다.

한편, 상기와 같이 제어부(70)에서 판단된 봉강(1)의 진직도 및 휨 방향에 대응하여 최적의 상태로 다이스(30) 각도를 조절하기 위하여 상기 다이스홀더(20)를 모든 방향으로 자유로이 회동시킬 수 있어야만 한다.

따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 연결로드 장착부(22)를 다이스홀더(20)의 중심을 지나는 세로축 상에 1개소, 가로축 상에 1개소 형성(연결로드 장착부 22′)하여 2개소에 각각 연결로드(40)를 연결한다. 물론, 각 연결로드(40)를 구동하기 위한 구동부(50) 역시 각각 구비된다.

상기 연결로드 장착부(22,22′)와 각 연결로드(40)는 볼조인트(80,80')를 매개로 연결되어서 어느 한 연결로드의 거동에 의한 다이스홀더(20)의 회동이 다른 연결로드와 연결로드 장착부의 연결에 의해 지장 받지 않도록 되어 있다.

이제, 본 발명의 작용 효과에 대해 설명한다.

봉강(1) 인발이 진행되는 동안, 상기 센서부(60)는 실시간으로 측정 데이터(표면 속도, 변위)를 제어부(70)로 전달한다.

상기 제어부(70)는 센서부(60)에서 측정된 데이터에 의해 진직도를 산출하거나 또는 측정 데이터를 직접 이용하여 그에 따라 상기 구동부(50)를 작동시킨다.

즉, 산출된 진직도에 따른 구동부(50) 제어량을 미리 맵핑해두고, 마련된 맵에 의해 진직도에 따른 구동부(50) 제어를 실시할 수 있다.

또한, 상기 측정 데이터를 직접 이용할 경우, 각 센서부들간의 데이터 값의 차가 0이 되도록 상기 구동부(50)의 작동을 제어할 수 있다.

또한, 각 센서부들에서 측정되는 데이터 값이 일정 값(작업자에 의해 설정된목표값)으로 수렴하도록 상기 구동부(50)의 작동을 제어할 수 있다.

이 경우, 데이터 값이 상기 목표값으로 수렴한 뒤에는 그 값을 유지하게 되므로 이를 이용하여 인발되는 봉강(1)에 원하는 대로 곡률을 부여할 수 있게 된다.

상기 제어부(70)에는 상기와 같은 제어로직을 수행하기 위한 프로그램이 선입력되어 있음은 물론이다.

상기 제어방법들은 제어부(70) 내에서 측정 데이터에 의한 진직도를 실제로 연산하는지에 측정 데이터를 직접 이용하는지에 관한 차이가 있을 뿐 결국 봉강의 진직도에 따라 구동부의 작동을 제어하여 다이스(30)의 각도를 조절하는 것이다.

한편, 상기 구동부(50)에 의해 상기 연결로드(40)가 밀거나 당겨지면 상기 연결로드 장착부(22)가 밀거나 당겨짐으로써 상기 다이스홀더(20)가 상기 접촉부재(11,21) 원호면(11a,21a)의 원호 중심점을 중심으로 회동하여 다이스(30)의 각도가 조절된다.

따라서, 봉강의 진직도 불량 발생이 즉시 해소된다.

상기와 같이 본 발명은, 인발되는 봉강의 진직도 변화를 실시간으로 측정하고, 피드백 제어 방식으로 즉시 다이스(30)의 각도를 조절함으로써 봉강의 진직도를 항상 최적 상태로 유지할 수 있다.

따라서, 인발 제조되는 봉강의 진직도를 크게 개선하여 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기와 같은 다이스 각도 조절이 센서부(60)와 제어부(70) 및 구동부(50)에 의해 자동으로 이루어질 뿐만 아니라 다이스 각도 조절시 다이스 설치부의 분해 조립이 필요 없으므로 다이스 각도 조절 작업이 보다 신속하고 용이하게 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명을 신선 인발 설비에 적용할 경우, 봉강에 원하는 방향으로 곡률을 부여할 수 있게 되는 효과가 있다.

10 : 메인바디 11 : 접촉부재
20 : 다이스홀더 20a : 원통부
21 : 접촉부재 11a,21a,20b,25a : 원호면
22,22′: 연결로드 장착부 30 : 다이스
40 : 연결로드 50 : 구동부
60,65 : 센서부 70 : 제어부
80, 80′: 볼조인트

Claims (6)

1. 메인바디와;
   상기 메인바디에 회동 가능하게 장착되고 다이스를 구비한 다이스홀더와;
   상기 다이스홀더를 회동시키는 구동부와;
   상기 다이스를 통과한 봉강을 탐지하는 센서부와;
   상기 센서부의 탐지 결과를 기반으로 봉강의 진직도 변화를 인지하고, 진직도에 따라 상기 구동부를 작동시키는 제어부;
   를 포함하며,
   상기 센서부는 봉강 둘레에 등 간격으로 복수개 설치되어 상기 봉강이 다이스를 통과한 직후의 위치에서 봉강의 표면 속도와 반경 방향 변위를 측정하며,
   상기 제어부는 상기 각 센서부에서 측정된 상기 표면 속도의 데이터 값의 차이가 0이 되는 방향으로 상기 구동부를 작동시키는 것을 특징으로 하는 봉강 인발용 다이스 각도 조절장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부는 상기 센서부에서 측정된 데이터로부터 봉강의 진직도를 산출하고, 미리 입력된 봉강 진직도-구동부 제어량 맵에 따라 상기 구동부를 작동시키는 것을 특징으로 하는 봉강 인발용 다이스 각도 조절장치.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부는 상기 센서부에서 측정된 데이터 값들이 작업자에 의해 설정된 목표값이 되도록 구동부를 작동시키는 것을 특징으로 하는 봉강 인발용 다이스 각도 조절장치.
6. 삭제

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