KR100411329B1 - 마이크로폰을 이용하는 용기 핀홀 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 용기 핀홀 검출 장치는, 피검사체인 검사대상용기의 입구에 공기를 주입하는 가압수단; 상기 검사대상용기에 핀홀이 존재할 경우에 상기 가압수단에 의해 주입된 공기가 상기 핀홀을 통하여 새어나오는 소리나 새어나오는 공기의 흐름에 의한 압력을 감지하여 이를 전기적 신호로 바꾸어 출력하는 마이크로폰; 상기 검사대상용기와 소정간격 이격되어 설치되며, 상기 마이크로폰을 부착할 수 있는 마운트; 및 상기 마이크로폰에서 출력되는 전기적 신호를 입력받아 경고신호를 발생하는 알림수단을 구비한다. 본 발명에 의하면, 10볼트 이하 정도의 저전압에서 사용할 수 있고 전자회로의 구성이 수월하며 안정적으로 작동된다. 또한, 검사대상용기 내부의 압력변화를 측정하는 종래의 경우와 달리 본 발명은 검사대상용기의 핀홀에서 새어나오는 소리나 공기의 흐름에 의한 압력을 측정하기 때문에 생산라인에서 핀홀 존재 유무를 실시간적으로 검사할 수 있다.

Description

마이크로폰을 이용하는 용기 핀홀 검출장치{Detector of pin-holes on vessel using microphone}

본 발명은 용기 핀홀 검출장치에 관한 것으로서, 특히 마이크로폰을 이용하는 용기 핀홀 검출장치에 관한 것이다.

공병이나 플라스틱 병 또는 비닐 팩 등 기밀을 요하는 용기의 제조시에 발생할 수 있는 핀홀의 검사를 위하여 몇가지 방법들이 알려져 있으나, 이들의 구체적인 방법들은 문헌에 나와 있지 않으며, 기업체들이 비밀 기술 상태로 보유하고 있을 뿐이다.

단지, 일본에서는 고전압을 걸어서 방전을 일으켜 핀홀을 검출하고, 독일에서는 검사대상용기에 공기를 불어넣어 검사대상용기 내부의 압력 변화로 핀홀을 검출한다고만 기업체간에 구전(口傳)으로 알려져 있을 뿐이다.

고전압 방전을 이용하는 전자의 경우는, 20,000볼트 이상의 전압을 검사대상용기의 내부와 외부에 가하여 코로나 방전을 일으킨다. 이 때, 검사대상용기에 핀홀이 있으면 이 핀홀을 통하여 아크 방전이 일어나게 되어 방전 전류가 증가하게 되므로 이 방전 전류의 변화를 측정하여 핀홀의 유무를 판단한다.

이 방법에 의하면, 0.1㎛ 이하의 미세한 핀홀까지도 검출할 수 있다고 알려져 있으나, 20,000볼트 이상의 고전압을 걸어야 하며, 이에 따른 회로구성의 어려움 및 신호의 잡음 등 바람직하지 않은 점들이 많다. 특히 검사대상용기 내부에 전해질 용액이 없는 공병(空甁)의 경우에는 측정이 매우 불확실하다.

그리고, 검사대상용기의 내부 압력변화를 이용하는 후자의 경우는, 핀홀이 작은 경우에는 검사대상용기에서 새어나가는 공기량이 작기 때문에 검사대상용기의 내부 압력변화를 측정하기 위해서는 많이 시간이 소요된다. 따라서, 대량생산 라인에서 주어진 검사시간 내에 핀홀의 유무를 판별하기 위해서는 핀홀의 크기가 적어도 0.5mm 정도는 되어야 하고, 이 보다 작은 경우에는 생산라인에서 실시간적으로 측정하기가 거의 불가능하다고 알려져 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 저전압을 사용하면서 미세 핀홀을 짧은 시간 내에 검출할 수 있는 용기 핀홀 검출장치를 제공하는 데 있다.본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 검출신호에 대한 신호처리가 용이하도록 발생신호를 교류로 변경할 수 있는 수단을 구비한 용기 핀홀 검출장치를 제공하는 것이다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 핀홀 검출장치를 설명하기 위한 개략도들이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 >

10: 검사대상용기 15: 고무마개

20: 공기주입관 30: 가압수단

50: 수평회전수단 60: 마이크로폰

65a: 원판형 쵸퍼 65b: 직선형 쵸퍼

70: 알림수단 80: 신호비교분석기

90: 마운트 H: 핀홀

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 용기 핀홀 검출장치는, 피검사체인 검사대상용기의 입구에 공기를 주입하는 가압수단; 상기 검사대상용기에 핀홀이 존재할 경우에 상기 가압수단에 의해 주입된 공기가 상기 핀홀을 통하여 새어나오는 소리나 새어나오는 공기의 흐름에 의한 압력을 감지하여 이를 전기적 신호로 바꾸어 출력하는 마이크로폰; 상기 검사대상용기와 소정간격 이격되어 설치되며, 상기 마이크로폰을 부착할 수 있는 마운트; 및 상기 마이크로폰에서 출력되는 전기적 신호를 입력받아 경고신호를 발생하는 알림수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 마이크로폰은 수직한 방향으로 일렬로 복수개 설치될 수 있으며, 이 경우에는 상기 검사대상용기를 수평회전운동시키기 위한 수평회전수단을 더 구비하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 마운트가 원통 모양을 하여, 상기 마이크로폰이 상기 검사대상용기를 둘러싸도록 상기 마이크로폰의 수직배열이 상기 원통 내측벽을 돌아가면서 이루어질 수도 있다. 이 경우에는 수평회전수단이 반드시 있을 필요는 없다.

본 발명의 일 예에 다른 용기 핀홀 검출장치는, 상기 마이크로폰에 감지되는 공기압력이 교류성분이 되도록 공기의 흐름을 주기적으로 단속할 수 있는 쵸퍼를 상기 마이크로폰과 상기 검사대상용기 사이에 더 구비하는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 쵸퍼는 복수개의 구멍이 뚫려있는 원판형으로서, 회전운동 가능하도록 상기 마이크로폰과 대응하여 설치될 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 쵸퍼는 복수개의 구멍이 뚫려있는 판형으로서, 상기 마이크로폰의 수직배열에 대응하여 수직 왕복 가능하도록 설치될 수도 있다.

본 발명의 일 예에 따른 용기 핀홀 검출장치는, 상기 마이크로폰에서 출력되는 전기적 신호를 데이타화된 소정의 절대값과 비교분석하여 상기 핀홀의 크기 및 개수를 출력하는 신호비교분석기를 더 구비할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 예에 따른 용기 핀홀 검출장치는, 상기 마이크로폰에서 출력되는 전기적 신호를 증폭하는 증폭부를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 알림수단은 상기 증폭부에서 증폭되어 나오는 증폭신호를 감지하여 경고신호를 발생한다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 핀홀 검출장치를 설명하기 위한 개략도들이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 피검사체인 검사대상용기(10)는 그 입구가 고무마개(15)에 의해 닫혀있으며, 공기주입관(20)이 고무마개(15)를 통하여 검사대상용기(10)로 내삽된다. 가압수단(30)을 이용하여 공기주입관(20)으로 공기를 불어넣어주면 검사대상용기(10) 내에 공기가 주입되게 된다.

마이크로폰(60)은 검사대상용기(10)와는 소정간격 이격되어 복수개 설치된다. 마이크로폰(60)은 지향성이 없으며 민감도가 높다고 알려져 있는 콘덴서 마이크로폰을 사용하는 것이 좋다. 물론, 민감도만 좋다면 지향성이 있는 마이크를 사용할 수도 있다. 마이크로폰(60)은 수직한 방향으로 일렬로 배열되도록 마운트(90)에 복수개가 부착 설치된다.

검사대상용기(10) 둘레 전체에 대해 핀홀(H) 존재 유무를 검사해야 하므로 검사대상용기(10)를 수평회전운동시키기 위한 수평회전수단(50)이 마련된다. 물론, 마운트(90)가 원통형 모양을 하고 마이크로폰(60)이 검사대상용기(10)를 둘러싸도록 마이크로폰(60)의 상기 수직배열이 원통 내측벽을 돌아가면서 이루어진다면 굳이 수평회전수단(50)을 마련할 필요는 없다.

검사대상용기(10)에 핀홀(H)이 존재할 경우에는 가압수단(30)에 의해 주입된 공기 핀홀(H)을 통하여 검사대상용기(10) 밖으로 새어나오게 되는데, 마이크로폰(60)은 이렇게 새어나오는 소리 또는 새어나오는 공기의 흐름에 의한 압력을 감지하여 이를 전기적 신호로 바꾸어 출력한다.

알림수단(70)은 마이크로폰(60)에서 출력되는 전기적 신호를 입력받아 경고신호를 출력한다. 핀홀(H)이 없을 경우에는 마이크로폰(60)이 상기 전기적 신호를 출력하지 않으므로 경고신호가 출력되지 않는다. 신호비교분석기(80)는 마이크로폰(60)에서 출력되는 상기 전기적 신호를 미리 입력된 데이타화된 소정의 절대값과 비교분석하여 핀홀(H)의 크기 및 개수를 출력한다.

도시되지는 않았지만, 마이크로폰(60) 바로 다음에 마이크로폰(60)에서 출력되는 전기적 신호를 증폭하기 위한 증폭부와, 상기 증폭부에서 증폭된 신호의 노이즈를 제거하기 위한 필터를 더 마련하여, 필터링된 증폭 신호가 알림수단(70) 및 신호비교분석기(80)에 입력되도록 할 수도 있다.

마이크로폰(60)이 핀홀(H)에서 새어나오는 공기압력을 감지하기 위해서는 마이크로폰(60)에 도달하는 공기압력이 직류가 아닌 교류성분이 되도록 마이크로폰(60)과 검사대상용기(10) 사이에 쵸퍼(chopper)를 더 설치하는 것이 좋다. 이와 같이 공기압력을 직류가 아닌 교류성분으로 바꾸는 것이 검출신호의 처리에도 유리하다. 도 1a 에는 원판형 쵸퍼(65a)가 도시되었고, 도 1b에는 직선형 쵸퍼(65b)가 도시되었다.

원판형 쵸퍼(65a)에는 복수개의 관통구멍이 뚫려져 있으며 마이크로폰(60)에 일대일 대응되도록 설치된다. 원판형 쵸퍼(65a)는 외부로부터 동력을 전달받아 회전운동을 하는데, 이 회전운동에 의하여 마이크로폰(60)에 도달하는 공기가 주기적으로 단속되게 된다. 따라서, 원통형 쵸퍼(65a)의 회전에 의해서 마이크로폰(60)에 감지되는 공기압력이 교류성분이 된다. 이 때의 주기는 원판형 쵸퍼(65a)의 회전속도 및 관통구멍의 배열에 의해 정해진다.

직선형 쵸퍼(65b)는 마이크로폰(60)의 수직 배열에 대응되도록 수직 왕복가능하게 설치된다. 직선형 쵸퍼(64b)에도 관통구멍이 뚫려져 있으므로 직선형 쵸퍼(65b)의 수직왕복운동에 의해서도 마이크로폰(60)에 감지되는 공기압력이 교류성분이 된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 용기 핀홀 검출장치는, 마이크로폰을 이용하기 때문에 10볼트 이하정도의 저전압에서 사용할 수 있고 전자회로의 구성이 수월하며 안정적으로 작동된다. 또한, 검사대상용기 내부의 압력변화를 측정하는 종래의 경우와 달리 본 발명은 검사대상용기의 핀홀에서 새어나오는 소리나 공기의 흐름에 의한 압력을 측정하기 때문에 생산라인에서 핀홀 존재 유무를 실시간적으로 검사할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (9)

1. 피검사체인 검사대상용기의 입구에 공기를 주입하는 가압수단;

   상기 검사대상용기에 핀홀이 존재할 경우에 상기 가압수단에 의해 주입된 공기가 상기 핀홀을 통하여 새어나오는 소리나 새어나오는 공기의 흐름에 의한 압력을 감지하여 이를 전기적 신호로 바꾸어 출력하는 마이크로폰;

   상기 마이크로폰과 상기 검사대상용기 사이에 설치되어, 상기 마이크로폰에 감지되는 공기압력이 교류성분이 되도록 공기의 흐름을 주기적으로 단속하는 쵸퍼;

   상기 검사대상용기와 소정간격 이격되어 설치되며, 상기 마이크로폰을 부착할 수 있는 마운트; 및

   상기 마이크로폰에서 출력되는 전기적 신호를 입력받아 경고신호를 발생하는 알림수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 용기 핀홀 검출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 마이크로폰은 수직한 방향으로 일렬로 복수개 설치되는 것을 특징으로 하는 용기 핀홀 검출장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 검사대상용기를 수평회전운동시키기 위한 수평회전수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 용기 핀홀 검출장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 마운트가 원통 모양을 하며, 상기 마이크로폰이 상기 검사대상용기를 둘러싸도록 상기 마이크로폰의 수직배열이 상기 원통 내측벽을 돌아가면서 이루어지는 것을 특징으로 하는 용기 핀홀 검출장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 마이크로폰에서 출력되는 전기적 신호를 증폭하는 증폭부를 더 포함하고, 상기 알림수단은 상기 증폭부에서 증폭되어 나오는 증폭신호를 감지하여 경고신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 용기 핀홀 검출장치.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 쵸퍼는 복수개의 구멍이 뚫려있는 원판형을 하며, 회전운동 가능하도록 상기 마이크로폰과 대응하여 설치되는 것을 특징으로 하는 용기 핀홀 검출장치.
8. 제2항에 있어서, 상기 쵸퍼는 복수개의 구멍이 뚫려있는 판형을 하며, 상기 마이크로폰의 수직배열에 대응하여 수직 왕복 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 용기 핀홀 검출장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 마이크로폰에서 출력되는 전기적 신호를 데이타화된소정의 절대값과 비교분석하여 상기 핀홀의 크기 및 개수를 출력하는 신호비교분석기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 용기 핀홀 검출장치.