KR100358227B1 - 봉강의 결함탐상용 센서 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속 진행하는 봉강 제품을 생산하는 중에 표면에 존재하는 결함(갈라짐, 기포등)을 누설 자속법을 이용 탐상하는 봉강의 결함탐상용 센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 원통형의 미세가공한 철심(Ferrite core)에 코일(coil)을 감아 베이크라이트 내통에 고정하고 상기 코일(coil)에 배선을 연결한 후 베이크라이트 케이스에 고정 삽입하고 세라믹을 삽입하고, 베이크라이트 내통에 수지(Epoxy)를 삽입하여 경화시키며, 배선을 커넥터에 연결하는 구성으로 이루어진다.

Description

봉강의 결함탐상용 센서 및 그 제조방법{A SENSOR FOR DETECTING DEFECTS OF STEEL ROD AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 봉강의 결함탐상용 센서에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 봉강 제품 생산시 봉강의 표면에 존재하는 결함(갈라짐, 기포 등)을 누설 자속법을 이용하여 탐상하는 봉강의 결함탐상용 센서에 관한 것이다.

봉강(1)에 존재하는 표면의 결함(6)을 검출하기 위해서는 봉강(1)을 자화시키고 자화된 봉강(1)에 존재하는 결함(6) 주위에 발생하는 누설자속(7)을 센서로 검출하는 누설자속 탐상법을 사용하고 있다. 이러한 누설자속 탐상법의 원리는 도 1에 나타낸 바와 같이 봉강(1)의 결함(6)을 찾기 위해서는 봉강(1)의 양단에 철심에 코일을 감아 만든 전자석(2)으로 교류자계를 인가하여 자화시켜야 한다. 봉강(1)이 포화될 정도의 자화를 발생시키기 위하여 전류를 인가하면 봉강의 가운데를 자속이 지나간다.

그러나 도 3에 도시된 바와 같이 봉강(1)을 지나는 자속이 갈라짐이나 기포 등의 결함이 있으면 자기적 저항이 증가하여 그 자속은 우회하게 되는데, 그 중 일부는 표면에 넘쳐 흐르면서 지나게 된다. 이렇게 넘쳐 나온 자속을 누설 자속(7)이라 하며, 누설 자속(7)을 검출 센서(3)로 검출해서 검출신호로 한다.

결함에서 자속을 넘쳐 흐르게 하기 위해서는 봉강(1)의 내면방향으로 우회하는 자속을 극히 적게 하는 일이 필요하다. 봉강(1)의 내면을 자계적으로 포화할 때까지 자계를 거는 방법과 교류자계의 주파수를 올림으로서 봉강(1)의 내면부를 지나는 자속을 적게 할 수 있다.

갈라짐, 기포 등의 표면 결함(6)에서 누설된 자속은 도 3 처럼 지난다. 또 결함(6) 중심 위치로부터 자계의 세기분포는 도 4 처럼 나타내어진다. 누설 자속(7)을 검출하는데는 자속의 수평성분과 수직성분을 취하는 방법이 있다. 일반적으로 센서배치, 검출신호 처리 등이 유리한 수직성분을 취한다. 봉강(1)의 표면에 가능한 가까운 위치의 누설 자속(7)을 취하기 위해 검출 센서(3)를 봉강(1)의 표면에 근접시키면 검출정도가 향상되고 오동작이 적게 된다. 그러나 봉강(1)의 휨 등으로 검출센서(3)를 파손하는 등의 기계적인 제약이 있다.

이러한 봉강(1)의 결함(6)을 누설 자속(7)을 이용 검출하는 검출 센서(3)는 봉강(1)을 생산하는 중에 결함(6)을 탐상함으로서 기존의 사람의 육안에 검사에 따른 경제적, 시간적 손실을 줄이고 고품질의 제품을 생산하므로 제품의 신뢰와 생산성을 향상시킴으로 그 경제적 가치가 매우 크다.

본 발명은 봉강에 존재하는 표면 결함을 생산공정 중에 탐상하기 위하여 결함에 의한 미세 자장 신호를 정확히 감지할 수 있도록 감도를 높이고 센서의 파손등의 기계적인 제약을 향상시켜 봉강에 존재하는 결함을 정확히 검출할 수 있도록 한 봉강의 결함탐상용 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 봉강제품을 누설자속법에 의해 탐상하는 탐상원리를 나타낸 개념도.

도 2는 결함을 검출하는 상태의 등가회로.

도 3은 결함에 의해 발생되는 누설자속의 모양도.

도 4는 결함에 의해 발생되는 누설자속 자속분포도.

도 5는 본 발명에 따른 결함 탐상용 센서의 측단면도.<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 봉강 2 : 전자석

3 : 결함 탐상용 센서 4 : 자화 전원장치

5 : 증폭기 6 : 결함

7 : 누설자속 8 : 철심

9 : 코일 10 : 내통11 : 케이스 12 : 세라믹13 : 배선 14 : 수지15 : 커넥터 20 : 센서본체

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 봉강의 결함탐상용 센서는 봉강의 외부에서 자기장을 인가하여 봉강을 자기포화시킴으로서 결함 부위에 누설자속을 발생시킨 후 봉강으로부터 떨어져 위치해 있는 탐상 센서 어레이를 이용하여 획득한 누설자속 신호의 파형을 분석함으로서 봉강의 결함을 탐상하는 봉강의 결함탐상용 센서에 있어서, 원통형으로 미세 가공되고 일단부에 코일이 감겨진 철심, 접착제에 의해 상기 철심이 결합되는 베이크라이트 재질의 내통, 및 전기적 접속을 위해 납땜에 의해 상기 코일에 연결된 배선을 구비하는 센서본체; 상기 센서본체를 덮어서 고정 삽입하는 베이크라이트 재질의 원통형 케이스; 봉강으로부터 상기 센서본체를 보호하기 위해 상기 철심과 상기 원통형 케이스 사이에 개재되는 세라믹부재; 상기 센서본체에 대해서 완충작용을 하기 위해 상기 철심 외주부에 삽입 경화되는 수지부재; 및 상기 센서본체의 타단부에 제공되어 상기 코일에 연결된 배선과 연결되는 커넥터를 포함한다.본 발명에 따른 봉강의 결함탐상용 센서의 제조방법은 원통형의 미세 가공한 철심(Ferrite core)에 코일(coil)을 감아 베이크라이트 재질의 내통에 접착제로 고정하는 단계; 상기 코일(coil)에 배선을 연결하고 베이크라이트 재질의 케이스에 고정 삽입하고 세라믹을 삽입하는 단계; 상기 베이크라이트 재질의 내통에 수지(Epoxy)를 삽입하여 경화시키는 단계; 및 배선을 커넥터에 연결하는 단계를 포함한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 봉강의 결함탐상용 센서에 대해 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 봉강(1)의 양단을 철심(8)에 코일을 감아 만든 전자석(2)으로 교류자계를 인가하여 자화시켜야 한다. 봉강(1)이 포화될 정도의 자화를 발생시키기 위하여 전류를 인가하면 봉강(1)의 가운데를 자속이 지나간다.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이 봉강(1)을 지나는 자속이 갈라짐이나 기포등의 결함(6)이 있으면 자기적 저항이 증가하여 자속은 우회하게 되며, 그 중 일부는 표면에 넘쳐 흐르면서 지난다. 이렇게 넘쳐 나온 자속을 누설 자속(7)이라 하며, 누설 자속(7)을 검출센서(3)로 검출해서 검출신호로 한다.

갈라짐, 기포 등의 표면 결함(6)에서 누설된 자속은 도 3 처럼 지난다. 또 결함 중심 위치로부터 자계의 세기분포는 도 4 처럼 나타내어진다.

봉강(1)에 존재하는 표면의 결함(6)을 검출하기 위해서는 봉강(1)을 자화시키고 자화된 봉강(1)에 존재하는 결함(6) 주위에 발생하는 누설 자속(7)을 검출하는 검출 센서(3)가 필요하다. 이러한 검출센서가 본 발명에 따른 결함탐상용 센서인 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 봉강의 결함탐상용 센서를 도시한 측단면도이다.도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 봉강의 결함탐상용 센서는 봉강의 외부에서 자기장을 인가하여 봉강을 자기포화시킴으로서 결함 부위에 누설자속을 발생시킨 후 봉강으로부터 일정 거리 떨어져 위치해 있는 탐상센서 어레이를 이용하여 일정거리 간격으로 획득한 누설자속 신호의 파형을 분석함으로써 봉강의 결함을 탐사하는 것이다.따라서, 본 발명에 따른 봉강의 결함탐상용 센서는 상기 누설자속을 탐지하는 센서본체(20)와 상기 센서본체를 덮어서 고정 삽입하는 베이크라이트 재질의 원통형 케이스(11)를 구비한다.상기 센서본체(20)는 원통형으로 미세 가공되고 일단부에 코일(9)이 감겨진 철심(8)을 구비하고, 상기 철심(9)는 접착제에 의해 상기 베이크라이트 재질의 내통(10)에 결합되며, 전기적접속을 위해 배선(13)이 납땜에 의해 상기 코일(9)에 연결된다.또한, 커넥터(15)가 상기 센서본체(20)의 타단부에 제공되어 상기 센서본체(20)의 코일(9)에 연결된 상기 배선(13)과 연결되고, 세라믹부재(12)가 봉강으로부터 상기 센서본체(20)를 보호하기 위해 상기 철심(8)과 상기 원통형 케이스(11) 사이에 개재되고, 수지부재(14)가 상기 센서본체(20)에 대해서 완충작용을 하기 위해 상기 철심(8) 외주부에 삽입 경화된다.

이때, 상기 코일(9)은 동작 특성에 맞게 상기 철심(8)에 감겨져서 센서본체(20)을 연결하고, 연결된 센서본체는 동작특성 검사를 행하며 검사결과에 따라 베이크라이트 재질의 케이스(11)에 고정 삽입하고, 센서본체의 보호 및 봉강(1) 제품에 의한 기계적인 제약의 향상을 위하여 철심(8)과 케이스(11) 사이에 세라믹부재(12) 및 수지부재(14)를 삽입하고 경화시킨다. 아울러, 센서본체(20)에 연결된 배선(13)을 커넥터(15)에 연결하고 최종 동작특성 검사를 함으로서 제작된다.

본 발명은 미세 자장신호를 정확히 감지하여 봉강제품에 존재하는 표면 결함을 보다 정확하게 탐지할수 있는 효과를 제공함으로서 생산 제품의 신뢰성과 생산성을 향상시키는데 이점이 있다.

Claims (2)

1. 봉강의 외부에서 자기장을 인가하여 봉강을 자기포화시킴으로서 결함 부위에 누설자속을 발생시킨 후 봉강으로부터 떨어져 위치해 있는 탐상 센서 어레이를 이용하여 획득한 누설자속 신호의 파형을 분석함으로서 봉강의 결함을 탐상하는 봉강의 결함탐상용 센서에 있어서,

   원통형으로 미세 가공되고 일단부에 코일(9)이 감겨진 철심(8), 접착제에 의해 상기 철심(8)이 결합되는 베이크라이트 재질의 내통(10), 및 전기적 접속을 위해 납땜에 의해 상기 코일(9)에 연결된 배선(13)을 구비하는 센서본체(20);

   상기 센서본체(20)를 덮어서 고정 삽입하는 베이크라이트 재질의 원통형 케이스(11);

   봉강으로부터 상기 센서본체(20)를 보호하기 위해 상기 철심(8)과 상기 원통형 케이스(11) 사이에 개재되는 세라믹부재(12);

   상기 센서본체(20)에 대해서 완충작용을 하기 위해 상기 철심(8) 외주부에 삽입 경화되는 수지부재(14); 및

   상기 센서본체(20)의 타단부에 제공되어 상기 코일(9)에 연결된 배선(13)과 연결되는 커넥터(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 봉강의 결함탐상용 센서.
2. 원통형의 미세 가공한 철심(Ferrite core)에 코일(coil)을 감아 베이크라이트 재질의 내통에 접착제로 고정하는 단계;

   상기 코일(coil)에 배선을 연결하고 베이크라이트 재질의 케이스에 고정 삽입하고 세라믹을 삽입하는 단계;

   상기 베이크라이트 재질의 내통에 수지(Epoxy)를 삽입하여 경화시키는 단계; 및

   배선을 커넥터에 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 봉강의 결함탐상용 센서의 제조방법.