KR100271324B1 - 곡판 형성용 고주파 유도가열장치의 자동거리 제어방법 및 장치 - Google Patents

곡판 형성용 고주파 유도가열장치의 자동거리 제어방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

고주파 전류에 의해 발생되는 자속에 의해 철판을 가열함으로써 곡판을 형성시키는 자속발생코어부가 철판으로부터 항상 일정한 거리를 유지할 수 있도록 제어하는 방법 및 장치가 개시되어 있다. 평면 철판을 곡판으로 형성시키기 위하여 자속발생코어부의 하부에 철판을 위치시키게 되면 거리감지센서가 자속발생코어부와 철판과의 거리를 감지하고, 서보모터가 하향동작을 하여 자속발생코어부가 철판과 설정된 거리만큼 이동을 하면 거리감지센서가 이를 감지하여 디지털 입출력부에 동작신호를 인가하며, 상기 디지털 입출력부는 거리감지센서로부터 인가되는 신호에 의해 고주파유도가열장치를 온절환시킨다. 상기 고주파유도가열장치가 온절환되면 자속발생코어부에 고주파전류가 인가되어 자속발생코어부에서 자속이발생된다. 상기 고주파유도가열장치로부터 자속발생코어부에 인가되는 전류값이 설정된 값보다 작게되면 모션제어부는 서보모터를 제어하여 서보모터가 하향동작을 하도록 한다. 상기 서보모터가 하향동작을 하면 자속발생코어부가 철판측으로 이동을 함으로써 철판에는 설정된 량의 자속이 인가되므로 철판은 원활하게 가열된다.

Description

곡판 형성용 고주파 유도가열장치의 자동거리 제어방법 및 장치
본 발명은 평면 철판을 곡판으로 형성시키는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고주파 전류에 의해 발생되는 자속에 의해 철판을 가열함으로써 곡판을 형성시키는 자속발생코어부가 철판으로부터 항상 일정한 거리를 유지할 수 있도록 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박용 철판은 대형으로 평면 철판을 곡판으로 형성시키기 위해서는 특수한 장치 및 방법을 이용해야 한다. 즉, 대형 평면 철판을 이용하여 원하는 곡판을 형성시키기 위해서는 철판을 가열함으로써 원하는 곡판으로 형성시키게 되며, 상기 철판을 가열시키기 위행서는 가열 토치를 이용하여 철판의 표면을 가열한 후 냉각수를 이용하여 가열된 철판을 냉각시키는 방법과, 철판의 근접부에 고주파전류를 인가함으로써 고주파전류로부터 발생되는 자속에의해 철판이 가열되도록 하는 방법 등이 이용된다. 상기 철판에 고주파전류를 인가하여 철판을 가열시키는 방법에 있어서, 고주파전류에 의해 자속을 발생시키는 자속발생코어부는 철판과 항상 일정한 거리를 유지하여야 자속발생코어부로부터 철판에 인가되는 자속량이 일정하여 철판이 원활하게 가열된다. 그런데, 상기 자속발생코어부에 인가되는 고주파전류에 의해 자속발생코어부에는 강한 자장이 형성되며, 상기 자장에 의해 철판과 반발력이 발생되어 자속발생코어부가 철판으로부터 멀어지는 현상이 발생한다. 상기 자속발생코어부가 철판으로부터 멀어지면 자속발생코어부로부터 철판에 인가되는 자속량이 감소되어 원활하게 철판이 가열되지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은 고주파 전류에 의해 발생되는 자속에 의해 철판을 가열함으로써 곡판을 형성시키는 자속발생코어부가 철판으로부터 항상 일정한 거리를 유지할 수 있도록 제어하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 제 2 목적은 상기한 자속발생코어부가 철판으로부터 항상 일정한 거리를 유지할 수 있도록 제어하는 방법을 수행할 수 있도록 하는 곡판 형성용 고주파 유도가열장치의 자동거리 제어장치를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고주파유도가열장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 곡판 형성용 고주파 유도가열장치의 자동거리 제어장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 곡판 형성용 고주파 유도가열장치의 자동거리 제어방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 철판 20 : 자속발생코어부
22 : 이동구동부 24 : 코일
26 : 거리감지센서 30 : 서보모터
32 : 서보드라이브 40 : 고주파유도가열장치
42 : 필터 50 : 컴퓨터
52 : 디지털 입출력부 54 : A/D변환부
56 : 모션제어부
상기 제 1 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 자속발생코어부가 철판으로부터 설정된 거리에 위치하였는가를 판단하는 제1단계; 상기 제1단계에서 자속발생코어부가 철판으로부터 설정된 거리에 위치하지 않으면 서보모터를 제어하여 자속발생코어부를 철판으로부터 설정된 거리에 위치시키는 제2단계; 상기 제1단계에서 자속발생코어부가 철판으로부터 설정된 거리에 위치하면 고주파유도가열장치를 작동시키는 제3단계; 상기 제3단계 다음에 자속발생코어부로부터 인가되는 전류가 설정된 값보다 작은가를 판단하는 제4단계; 그리고 상기 제4단계에서 자속발생코어부로부터 인가된 전류가 설정된 값보다 작지 않으면 제4단계를 반복실행하고, 자속발생코어부로부터 인가된 전류가 설정된 값보다 작으면 서보모터를 작동시켜 자속발생코어부를 철판측으로 하향시킨 후 제4단계를 반복실행하는 제5단계를 포함하는 곡판 형성용 고주파 유도가열장치의 자동거리 제어방법을 제공한다.
상기 제 2 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 철판에 자속을 인가하여 가열시키는 자속발생코어부; 상기 자속발생코어부에 접속되며, 자속발생코어부에 고주파전류를 인가하는 고주파유도가열장치; 자속발생코어부의 일측에 설치되어 자속발생코어부와 철판과의 거리를 감지하는 거리감지센서; 상기 거리감지센서로부터 인가되는 신호에 따라 고주파유도가열장치를 온/오프시키는 디지털 입출력부; 상기 자속발생코어부에 필터를 통해 접속되며, 필터를 통해 인가되는 자속발생코어부의 아날로그 전류값을 디지탈 전류값으로 변환시키는 A/D변환부; 상기 자속발생코어부에 장착되며, 자속발생코어부를 상하로 이동시키는 서보모터; 상기 서보모터를 구동시키는 서보드라이브; 그리고 상기 A/D변환부, 디지털 입출력부 및 서보드라이브에 접속되며, A/D변환부로부터 인가되는 전류값과 설정된 값을 비교하여 전류값이 설정된 값보다 작으면 서보모터를 하향회전시키는 모션제어부(56)(56)로 이루어지는 곡판 형성용 고주파 유도가열장치의 자동거리 제어장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 평면 철판을 곡판으로 형성시키기 위하여 자속발생코어부의 하부에 철판을 위치시키게 되면 거리감지센서가 자속발생코어부와 철판과의 거리를 감지하고, 서보모터가 하향동작을 하여 자속발생코어부가 철판과 설정된 거리만큼 이동을 하면 거리감지센서가 이를 감지하여 디지털 입출력부에 동작신호를 인가하며, 상기 디지털 입출력부는 거리감지센서로부터 인가되는 신호에 의해 고주파유도가열장치를 온절환시킨다. 상기 고주파유도가열장치가 온절환되면 자속발생코어부에 고주파전류가 인가되어 자속발생코어부에서 자속이발생된다. 상기 고주파유도가열장치로부터 자속발생코어부에 인가되는 전류값이 설정된 값보다 작게되면 모션제어부는 서보모터를 제어하여 서보모터가 하향동작을 하도록 한다. 상기 서보모터가 하향동작을 하면 자속발생코어부가 철판측으로 이동을 함으로써 철판에는 설정된 량의 자속이 인가되므로 철판은 원활하게 가열된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 고주파유도가열장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 곡판 형성용 고주파 유도가열장치의 자동거리 제어장치를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 곡판 형성용 고주파 유도가열장치의 자동거리 제어방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본발명에 따른 곡판 형성용 고주파 유도가열장치의 자동거리 제어장치를 설명하면, 먼저, 평면 철판(10)을 곡판으로 형성시키는 자속발생코어부(20)는 고주파전류가 인가되면 코일(24)에서 자속을 발생시키게 되고, 상기 자속발생코어부(20)의 코일(24)에서 발생되는 자속은 철판(10)에 인가됨으로써 철판(10)이 자속에 의해 가열된다. 상기 자속발생코어부(20)에는 고주파유도가열장치(40)가 접속되며, 고주파유도가열장치(40)는 철판(10)을 가열할 경우 자속발생코어부(20)에 설정된 값의 고주파전류를 인가하게 된다. 상기 자속발생코어부(20)의 일측에는 거리감지센서(26)가 설치되며, 상기 거리감지센서(26)는 평면 철판(10)을 곡판으로 형성시킬 경우 자속발생코어부가 철판과 일정한 거리를 유지하는가를 감지하게 된다. 상기 거리감지센서(26)에는 디지털 입출력부(52)가 접속되며, 상기 디지털 입출력부(52)는 거리감지센서(26)로부터 일정 신호가 인가되면 고주파유도가열장치(40)를 온절환시키게 되며, 거리감지센서(26)로부터 신호가 인가되지 않으면 고주파유도가열장치(40)를 오프시키게 된다. 상기 자속발생코어부(20)에는 필터(42)를 통해 A/D변환부(54)가 접속되고, 상기 A/D변환부(54)는 필터(42)를 통해 인가되는 자속발생코어부(20)의 아날로그 전류값을 디지탈 전류값으로 변환시키게 되며, 상기 필터(42)는 자속발생코어부(20)로부터 인가되는 고주파전류를 필터링하여 A/D변환부(54)에 인가하게 된다. 상기 자속발생코어부(20)에는 이동구동부(22)를 통해 서보모터(30)가 접속되며, 상기 서보모터(30)는 자속발생코어부(20)를 상향으로 이동시키거나 하향으로 이동시킬 경우 상향회전 또는 하향회전을 한다. 상기 서보모터(30)에는 서보드라이브(32)가 접속되며, 상기 서보드라이브(32)는 서보모터(30)가 상향회전 또는 하향회전동작을 하도록 구동시키게 된다. 상기 A/D변환부(54), 디지털 입출력부(52) 및 서보드라이브(32)에는 모션제어부(56)가 접속되며, 상기 모션제어부(56)는 A/D변환부(54)로부터 인가되는 전류값과 설정된 값을 비교하여 전류값이 설정된 값보다 작으면 서보모터(30)가 하향회전동작을 하도록 서보드라이브(32)를 제어하게 된다. 또한, 상기 모션제어부(56)는 평면 철판(10)을 곡판으로 형성시킬 경우 자속발생코어부(20)가 철판(10)과 설정된 거리 이상이면 서보드라이브(32)를 제어하여 서보모터(30)가 하향회전을 함으로써 이동구동부(22)가 자속발생코어부(20)와 함께 하향이동을 하도록 한다.
이하, 본 발명을 일 실시예를 통해 설명하면, 먼저, 평면 철판(10)을 곡판으로 형성시키기 위해 자속발생코어부(20)의 하부에 철판(10)을 위치시킨다. 초기에는 자속발생코어부(20)와 철판(10)과의 거리가 설정된 거리 이상이므로 거리감지센서(26)는 디지털 입출력부(52)에 신호를 인가하지 않는다. 따라서, 모션제어부(56)는 서보드라이브(32)를 제어하여 서보모터(30)가 하향회전을 하도록 한다. 상기 서보모터(30)가 하향회전을 하면 이동구동부(22)의 하향동작에 의해 자속발생코어부(20)가 설정된 위치까지 하향으로 이동을 한다. 상기 자속발생코어부(20)가 하향이동을 하여 철판(10)과 설정된 거리(예를 들면 : 3㎜∼5㎜)에 도달하게 되면 거리감지센서(26)가 이를 감지하여 디지털 입출력부(52)에 신호를 인가한다. 상기 디지털 입출력부(52)는 거리감지센서(26)로부터 신호가 인가되면 고주파유도가열장치(40)를 온절환시킨다. 상기 고주파유도가열장치(40)가 온절환되면 자속발생코어부(20)에 고주파전류가 인가되고, 상기 자속발생코어부(20)에 고주파전류가 인가되면 자속발생코어부(20)에서 하향으로 자속이 발생되어 철판(10)에 인가하게 된다. 상기 철판(10)은 자속발생코어부(20)로부터 인가되는 자속에 의해 가열되어 곡판으로 변환된다.
상기 자속발생코어부(20)에 인가되는 고주파전류는 필터(42)를 통해 필터링하여 A/D변환부(54)에 인가되고, 상기 A/D변환부(54)는 필터(42)를 통해 저전류값인 아날로그신호를 디지탈신호로 변환시켜 모션제어부(56)로 인가한다. 상기 모션제어부(56)는 A/D변환부(54)로부터 인가되는 자속발생코어부(20)의 고주파전류값인 디지탈신호를 설정된 값과 비교를 하여 설정된 값보다 작으면 자속발생코어부(20)가 철판(10)으로부터 멀어진 것에 해당하므로 서보드라이브(32)를 제어하여 서보모터(30)가 하향회전동작을 하도록 한다. 상기 서보모터(30)가 하향회전동작을 하면 이동구동부(22)와 자속발생코어부(20)가 하향으로 이동을 하여 자속발생코어부(20)와 철판(10)과의 거리가 설정된 거리를 항상 유지할 수 있다.
좀더 상세히 설명하면, 상기 고주파유도가열장치(40)로부터 인가되는 고주파전류에 의해 자속발생코어부(20)에서 발생되는 자속은 철판(10)에 인가되어 철판(10)을 가열하게 되는데, 이때 자속발생코어부(20)에서 발생되는 자속에 의해 철판(10)과 반발력이 발생하게 된다. 따라서, 상기 철판(10)과 자속발생코어부(20)는 자속에 의해 발생되는 반발력에 의해 자속발생코어부(20)가 점점 철판(10)으로부터 멀어지게 된다. 상기 자속발생코어부(20)가 철판(10)으로부터 멀어지면 자속발생코어부(20)에서 발생되는 자속의 세기는 감소하게 되므로 철판(10)은 원활하게 곡판으로 변환되지 않는다.
따라서, 상기 자속발생코어부(20)가 철판(10)으로부터 멀어지게 되면 자속발생코어부(20)에서 발생되는 자속의 크기가 감소하게 되며, 고주파유도가열장치(40)로부터 자속발생코어부(20)에 인가되는 고주파전류도 감소하게 되므로, 고주파유도가열장치(40)에서 자속발생코어부(20)에 설정된 고주파전류가 인가되지 않는다. 상기 자속발생코어부(20)에는 필터(42)를 통해 A/D변환부(54)가 접속되어 있으므로 자속발생코어부(20)에 흐르는 고주파전류는 A/D변환부(54)를 통해 모션제어부(56)에 인가된다. 상기 모션제어부(56)는 자속발생코어부(20)에 흐르는 고주파전류가 설정된 값보다 작게 되면 즉시 서보드라이브(32) 및 서보모터(30)를 제어하여 자속발생코어부(20)가 철판(10)의 방향으로 하향이동하도록 한다. 상기 자속발생코어부(20)가 서보모터(30)에 의해 반발력을 이기고 하향이동을 하면, 철판(10)과의 거리가 설정된 거리에 해당하게 되므로 설정된 크기의 고주파전류가 자속발생코어부(20)에 흐르게 되어 철판(10)은 원활하게 곡판으로 형성된다. 상기 모션제어부(56), A/D변환부(54) 및 디지털 입출력부(52)는 컴퓨터(50)에 내재된다.
도 3을 참조하여 본발명에 따른 곡판 형성용 고주파 유도가열장치의 자동거리 제어방법을 설명하면, 먼저, 평면 철판(10)을 곡판으로 형성시키기 위행서는 자속발생코어부(20)가 철판(10)에 근접하도록 위치하여야 하므로, 제1단계(S1)에서는 자속발생코어부(20)가 철판(10)으로부터 설정된 거리에 위치하였는가를 판단한다. 상기 제1단계(S1)에서 자속발생코어부(20)가 철판(10)으로부터 설정된 거리에 위치하지 않으면 제2단계(S2)에서 서보모터(30)를 제어하여 자속발생코어부(20)가 철판(10)으로부터 설정된 거리에 위치하도록 한다. 즉, 모션제어부(56)는 자속발생코어부(20)에 고주파전류가 인가되지 않은 상태에서 자속발생코어부(20)가 철판(10)으로부터 원거리에 위치하고 있으면 서보드라이브(32)를 제어하여 서보모터(30)가 하향회전을 하도록 한다. 상기 서보모터(30)가 하향회전을 하면 이동구동부(22)와 자속발생코어부(20)는 하향으로 이동을 하여 철판(10)의 근접위치에 자속발생코어부(20)가 위치하게 된다.
상기 제1단계(S1)에서 자속발생코어부(20)가 철판(10)으로부터 설정된 거리에 위치하거나 또는 제2단계(S2) 다음에는 제3단계(S3)에서 자속발생코어부(20)가 철판(10)과 설정된 거리에 위치하므로 고주파유도가열장치(40)를 작동시켜 자속발생코어부(20)에 고주파전류가 인가되도록 한다. 상기 제3단계(S3) 다음에 제4단계(S4)에서는 자속발생코어부(20)로부터 인가되는 전류가 설정된 값보다 작은가를 판단한다. 상기 자속발생코어부(20)에서 인가되는 전류가 설정된 값보다 작게 되면 자속에 의해 발생되는 반발력에 의해 자속발생코어부(20)가 철판(10)으로부터 멀어진것을 알 수 있다.
상기 제4단계(S4)에서 자속발생코어부(20)로부터 인가된 전류가 설정된 값보다 작지 않으면 제4단계(S4)를 반복실행하고, 자속발생코어부(20)로부터 인가된 전류가 설정된 값보다 작으면 제5단계(S5)에서 서보모터(30)를 작동시켜 자속발생코어부(20)를 철판(10)측으로 하향시킨 후 제4단계(S4)를 반복실행하게 된다. 즉, 자속발생코어부(20)로부터 인가된 전류값이 설정값과 같으면 정상적인 거리에서 자속발생코어부(20)가 철판(10)에 자속을 인가하는 상태이므로 현재 상태를 계속 유지하게 된다. 반면에 자속발생코어부(20)로부터 인가되는 전류값이 설정값보다 작게 되면 철판(10)으로부터 자속발생코어부(20)가 멀어진 상태이므로 자속발생코어부(20)를 철판(10)측으로 하향이동시켜야 한다.
이상 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에서는 평면 철판을 곡판으로 형성시키기 위하여 자속발생코어부의 하부에 철판을 위치시키게 되면 거리감지센서가 자속발생코어부와 철판과의 거리를 감지하고, 서보모터가 하향동작을 하여 자속발생코어부가 철판과 설정된 거리만큼 이동을 하면 거리감지센서가 이를 감지하여 디지털 입출력부에 동작신호를 인가하며, 상기 디지털 입출력부는 거리감지센서로부터 인가되는 신호에 의해 고주파유도가열장치를 온절환시킨다. 상기 고주파유도가열장치가 온절환되면 자속발생코어부에 고주파전류가 인가되어 자속발생코어부에서 자속이발생된다. 상기 고주파유도가열장치로부터 자속발생코어부에 인가되는 전류값이 설정된 값보다 작게되면 모션제어부(56)(56)는 서보모터를 제어하여 서보모터가 하향동작을 하도록 한다. 상기 서보모터가 하향동작을 하면 자속발생코어부가 철판측으로 이동을 함으로써 철판에는 설정된 량의 자속이 인가되므로 철판은 원활하게 가열된다.

Claims (2)

  1. 자속발생코어부가 철판으로부터 설정된 거리에 위치하였는가를 판단하는 제1단계(S1);
    상기 제1단계(S1)에서 자속발생코어부가 철판으로부터 설정된 거리에 위치하지 않으면 서보모터를 제어하여 자속발생코어부를 철판으로부터 설정된 거리에 위치시키는 제2단계(S2);
    상기 제1단계(S1)에서 자속발생코어부가 철판으로부터 설정된 거리에 위치하면 고주파유도가열장치를 작동시키는 제3단계(S3);
    상기 제3단계(S3) 다음에 자속발생코어부로부터 인가되는 전류가 설정된 값보다 작은가를 판단하는 제4단계(S4); 그리고
    상기 제4단계(S4)에서 자속발생코어부로부터 인가된 전류가 설정된 값보다 작지 않으면 제4단계(S4)를 반복실행하고, 자속발생코어부로부터 인가된 전류가 설정된 값보다 작으면 서보모터를 작동시켜 자속발생코어부를 철판측으로 하향시킨 후 제4단계(S4)를 반복실행하는 제5단계(S5)를 포함하는 곡판 형성용 고주파 유도가열장치의 자동거리 제어방법.
  2. 철판(10)에 자속을 인가하여 가열시키는 자속발생코어부(20);
    상기 자속발생코어부(20)에 접속되며, 자속발생코어부(20)에 고주파전류를 인가하는 고주파유도가열장치(40);
    자속발생코어부(20)의 일측에 설치되어 자속발생코어부(20)와 철판(10)과의 거리를 감지하는 거리감지센서(26);
    상기 거리감지센서(26)로부터 인가되는 신호에 따라 고주파유도가열장치(40)를 온/오프시키는 디지털 입출력부(52);
    상기 자속발생코어부(20)에 필터(42)를 통해 접속되며, 필터(42)를 통해 인가되는 자속발생코어부(20)의 아날로그 전류값을 디지탈 전류값으로 변환시키는 A/D변환부(54);
    상기 자속발생코어부(20)에 장착되며, 자속발생코어부(20)를 상하로 이동시키는 서보모터(30);
    상기 서보모터(30)를 구동시키는 서보드라이브(32); 그리고
    상기 A/D변환부(54), 디지털 입출력부(52) 및 서보드라이브(32)에 접속되며, A/D변환부(54)로부터 인가되는 전류값과 설정된 값을 비교하여 전류값이 설정된 값보다 작으면 서보모터(30)를 하향회전시키는 모션제어부(56)로 이루어지는 곡판 형성용 고주파 유도가열장치의 자동거리 제어장치.
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