KR100442642B1 - 선재 표면흠 검사용 와전류 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선재 표면흠 검사용 센서를 통과하는 선재(제품)의 표면흠을 검출하는 선재 표면홈 검사용 와전류 센서에 관한 것으로서, 최적의 조건을 완벽하게 만족시킬 수 있는 선재 표면흠 검사용 와전류 센서를 제공함에 있다.

상기 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 센서 몸체(10)에 자화 코일과 검출 코일로 이루어진 센서 코일을 권취하여 구성함으로써 열간 선재의 표면흠을 탐상하기 위한 선재 표면흠 검사용 와전류 센서에 있어서, 자화 코일을 권선함에 있어 보빈(3') 양끝의 권선 밀도가 보빈 가운데 보다 높게 권선하고, 상기 검출코일에 있어 코일의 끝에 저항(3")을 직렬로 연결함으로써 사용 주파수대역에서의 공진현상을 막으며, 센서 코일의 권선수는 소재 크기에 무관하게 동일한 임피던스값을 가지도록 구성함을 특징으로 한다.

Description

선재 표면흠 검사용 와전류 센서{Eddy current sensor for inspection a wire surface}

본 발명은 선재 표면흠 검사용 와전류 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선재 표면흠 검사용 센서를 통과하는 선재(제품)의 표면흠을 검출하는 선재 표면흠 검사용 와전류 센서에 관한 것이다.

일반적으로, 표면흠을 검출하고자 하는 방법으로는 와전류를 이용한 방법이 많이 사용된다.

상기 와전류를 이용하여 열간 선재의 표면흠을 탐상하기 위해서는 와전류 센서를 많이 사용하게 되는 바, 상기 센서는 하기한 조건을 만족하는 것이 최선이 된다.

첫째, 검사대상인 선재의 아주 미세한 흠까지 검출해야 하며, 고속으로 관통하는 선재의 진동에도 좋은 S/N(신호대 잡음비)를 만족해야 하는 바, 센서의 권선폭은 좁아야 하며 통과성능을 좋게하기 위해 센서 몸체의 폭도 최소한으로 작게 하여야 한다.

둘째, 열간 소재를 대상으로 검사하기 때문에 센서의 냉각 성능이 우수해야 하고, 와전류 센서의 특성상 온도에 민감하기 때문에 항상 상온을 유지시켜 주어야 한다.

셋째, 코일의 권선용 보빈은 내열성과 절연성 모두를 만족해야 한다.

넷째, 고속으로 통과하는 소재로부터 센서를 보호하기 위해 강도가 우수하고비자성 물질의 슬리브를 사용해야 한다.

그러나, 종래의 와전류 센서는 상기 조건들을 모두 만족하지 못하고 있기 때문에, 와전류 센서를 이용한 표면흠 검출 효율이 낮은 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상기 4가지의 조건을 완벽하게 만족시킬 수 있는 선재 표면흠 검사용 와전류 센서를 제공함에 있다.

도 1은 표면흠 검사용 와전류 센서의 개념도이고,

도 2는 본 발명의 센서 코일의 구조이고,

도 3은 본 발명의 센서 내부 코일의 단면도이고,

도 4는 본 발명의 전체 조립도이고,

도 5는 본 발명의 단면도이고,

도 6은 본 발명의 센서 몸체 부품 표시 단면도이고,

도 7은 본 발명의 센서 커버 부품 표시 단면도이고,

도 8은 본 발명의 센서 보빈 부품 표시 단면도이며,

도 9는 슬리브를 도시한 단면도.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

1 : 자화 코일 2 : 검출 코일

3 : 열간 선재 3': 센서 보빈(Bobbin)

3" : 임피던스(Impedance) 변환용 저항

4 : 자력선 10 : 센서 몸체(Body)

20 : 센서 커버(Cover) 40 : 티타늄 슬리브

상기 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 센서몸체에 자화코일과 검출코일로 이루어진 센서코일을 권취하여 구성함으로써 열간선재의 표면흠을 탐상하는 선재 표면흠 검사용 와전류 센서에 있어서, 상기 자화코일을 권선함에 있어 보빈 양끝의 권선밀도가 보빈 가운데 보다 높게 권선하고, 상기 검출코일에 있어 코일의 끝에 저항을 직렬로 연결함으로써 사용 주파수대역에서의 공진현상을 막으며, 상기 센서코일의 권선수는 소재 크기에 무관하게 동일한 임피던스값을 가지도록 구성함을 특징으로 한다.

도 2에서 도 8은 본 발명에 따른 선재 표면흠 검사용 와전류 센서를 도시한 도면으로서, 상기 조건들을 만족하기 위한 구성을 도면에 따라 설명한다.

첫째, 센서 코일은 관통형 와전류 탐상 방식이며, 와전류 발생을 위한 1차 코일과 표면흠에 의한 와전류의 변화를 검출하는 차동형 2차코일로 이루어져 있다. 차동형 2차 코일은 두 코일로 이루어져 있는데, 각 코일은 서로 방향이 반대로 감겨져 출력 전압은 두 코일에 여기된 전압의 차가 된다. 이런 차동형 2차 코일은 미세한 와전류의 변화를 검출함으로써 미세결함까지 검출이 가능하고, 신호대 잡음비(S/N)가 높으며 소재의 진동에 둔감하다.

신호대 잡음비를 높이기 위한 방법으로 1차 자화코일의 권선에 있어 보빈(3') 양끝은 누설 자장이 많기 때문에, 자속밀도가 낮게 되는데 이는 정확한 검출에 장애가 된다. 따라서, 고른 자장을 유지하기 위해서 도 3과 같이 양끝을 가운데보다 밀도가 높게 감는다.

도 1, 2, 3은 센서 코일의 구조를 나타내고 있는 바, 선재의 미세흠을 검출하기 위하여 센서 코일의 폭은 작아야 한다. 즉, 작은 공간에서 선재 표면흠 검사용 센서로서의 기능을 하기 위한 전기, 기계적 설계요구가 반영되어야 한다. 도 2의 저항은 사용하는 주파수에서 코일의 공진현상을 막기 위해 사용된다.

둘째, 피 검사대상인 열간 선재의 고열에 의해, 표면흠을 검출하기 위한 센서에 직접적인 열이 전도되지 않게 하기 위해 냉각수(Water)를 공급한다.

도 6은 센서 몸체(10)의 상세도면이며, 상부에 냉각수의 입구(10')와 출구(10")가 홀 가공이 되어 있으며, 이 때 유량의 흐름을 원활하게 하기 위하여 홀의 각도를 11。 ∼ 12。로 하였다. 또한, 오링(O-Ring)을 사용하여 방수를 해결하고, 센서 몸체(10)의 재질은 열전도율이 높은 황동(Bs)를 사용하여 냉각의 효율성을 높였다.

도 7은 센서 커버(20)의 상세 도면이며, "A"는 냉각수의 흐름을 원활하게 하기 위하여 90。 방향으로 4개소에 구멍(Hole)을 가공하였다. 이렇게 함으로써 냉각수가 회전돌기가 형성되어 냉각 효과를 극대화 할 수 있다. 또한, 오링을 사용하여 방수 성능을 발휘할 수 있고, 센서 커버(20)는 소재의 충격으로부터 보호하기 위해 높은 강도의 SKD61종을 사용하여 진공 열처리 및 연삭을 하였다. 이 모든 냉각 기능은 좁은 센서에 효과적으로 집약되어 성능을 발휘하고 있다.

셋째, 도 8은 센서 보빈(3')의 상세 도면인 바, 와전류를 발생시키는 코일을 감는 틀인 보빈의 재질은 내열성이 높고 절연물질인 테프론(Teflon)을 사용하였다.

넷째, 선재 통과시 보빈(3')에 가해지는 충격과 고열로부터 센서 코일을 보호하기 위해 도 9와 같이 슬리브(Sleeve)(40)를 사용하였다.

도 9는 센서 슬리브(40)의 상세 도면이고, 슬리브(40)의 재질은 티타늄을 사용한다. 티타늄은 투자율이 거의 0에 가까워서 와전류를 이용한 센서의 신호에 전혀 영향을 주지 않고, 높은 S/N를 가져다 주며 경도가 높아 고속으로 진행하는 소재로부터 센서를 보호하기에 적합한 소재이다.

이상과 같이 본 발명은 와전류 센서 코일의 권취 밀도를 중앙과 가장 자리가 상이하도록 함과 아울러 티타늄 슬리브 등을 사용하여 센서를 제작함으로써, 선재 표면흠 검사 정밀도가 향상되는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 센서 내부를 자화시키는 자화코일이 센서 보빈의 중심과 양 끝단측에 감겨지고, 센서 내부를 통과하는 열간 선재의 표면흠을 탐상하는 검출코일이 상기 센서 보빈에 감겨지며, 고열로부터 센서를 보호하기 위해 센서 몸체의 내부에 냉각수가 공급되는 선재 표면흠 검사용 와전류 센서에 있어서,

   상기 자화코일은 상기 센서 보빈의 양 끝단에서 발생되는 누설 자속을 보상하도록 상기 센서 보빈의 중심보다 그 양 끝단측에 권선밀도가 높게 감겨지고,

   상기 센서 보빈은 상기 고열상태의 열간 선재에 보다 효과적으로 대응하도록 내열성이면서 절연물질인 테프론 소재로 제작되고, 외부의 충격과 고열로부터 상기 자화코일과 상기 검출코일을 보호하는 슬리브는 티타늄 소재로 제작되는 것을 특징으로 하는 선재 표면흠 검사용 와전류 센서.