KR100903633B1 - 자분농도 유지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 빌레트의 흠을 탐상에 사용되는 자분농도가 적절한 수치로 유지되도록 하는 자분농도 유지장치를 제공하는 것으로, 자분액이 채워지는 자분액탱크; 상기 자분액탱크에 연결되어 밸브의 조절에 따라 적정량의 물을 공급하는 물공급라인; 상기 자분액탱크에 연결되어 정량펌프 및 밸브의 조절에 따라 적정량의 고농도자분을 상기 자분액탱크로 공급하는 자분공급라인; 상기 자분액탱크의 내부에 상호 이격되어 배치되고, 발광원에서 발생된 레이저 광원의 전류를 검출기에서 측정하여 자분액탱크 내부의 탁도를 측정하는 측정부; 및 상기 측정부에서 측정된 데이터를 이용하여 자분농도가 정해진 범위 내에서 유지되도록 물과 자분의 공급을 제어하는 제어반을 포함한다.

빌레트 흠 탐상, 자분, 레이저, 탁도,

Description

자분농도 유지장치{APPARATUS FOR KEEPING MAGNETIC POWDER}

도 1은 본 발명에 따른 자분농도 유지장치를 개략적으로 도시한 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 자분농도 유지장치를 이용한 자분농도변화에 따른 수광부에서의 전류 변화를 도시한 그래프.

본 발명은 자력을 이용한 금속 표면의 흠을 탐상하는 기술에 사용되는 자분의 농도를 적절하게 유지토록 하는 자분농도 유지장치에 관한 것이다.

건식 자분을 이용한 일반적인 빌레트 흠 탐상은 강자성체인 빌레트에 교류전류를 흘려서 자장을 형성시키고, 강자성체에 흠이 있을 때 흠 근처에 형성되는 누설자장에 의하여 자분이 흠 주위에 끌려오는 원리를 이용한 자분탐상법이다.

자분탐상법은 강자성체를 포화 자화시켜 흠에서 발생되는 누설자속을 이용하는 것으로, 빌레트에 흠이 없을 경우 포화자장을 가하여도 자속은 빌레트의 표면으로 거의 누설되지 않고 빌레트의 내면으로 흐르게 되며, 누설자속이 있다 하더라도 전반적으로 거의 균일하기 때문에 자분은 빌레트 표면에 균일하게 붙게 된다. 그러나 빌레트의 표면에 흠이 존재할 경우 자속은 흠에 의하여 그 분포가 변화되고, 흠 주위에서 자성체 내부에는 자속량이 증가하여 일부는 밖으로 밀려나게 된다. 이렇게 밖으로 밀려난 자속에 의하여 형성되는 자장의 세기는 흠이 없는 부분에 비하여 월등히 크므로 자분은 흠 부위에 결집하여 붙게 된다.

이와 같이 자분탐상에 있어서, 자분의 역할은 매우 중요하다고 볼 수 있다. 통상적으로 자분은 강자성체인 미립 철분을 코어로 사용하고 있으며, 여기에 색이나 형광을 나타내는 안료를 자분에 고착시키기 위한 고분자 물질이 복합적으로 코어를 둘러싸고 있는 형태로 되어 있다.

자분탐상법은 가시광선 하에서 흠을 판별하는 방법과 자외선 하에서 흠을 판별하는 방식으로 나눌 수 있다. 자외선 하에서 흠을 탐상하는 자분은 철, 합금 등의 강자성체 미립자의 표면에 자외선을 조사하였을 때 발광하는 형광물질이 고분자바인더로 코팅이 되어있으며, 가시광선 하에서 흠을 탐상하는 자분은 그 표면에 탐상체의 색과 대비가 되는 색의 안료가 고분자 바인더로 코팅되어 있다.

일반적으로 자분의 사용방법에 따라서 건식자분과 습식자분으로 구분할 수 있다. 건식자분은 자분을 분말 형태로 탐상체에 분사한 후 이 자분을 탐상체의 표면에 고착시키기 위하여 용매를 사용하는 방법으로, 용매는 고분자물질의 종류에 따라서 유기용매나 물 등을 사용한다.

습식자분은 자분을 물이나 기름 등의 액체에 분산시켜서 탐상체에 분사하는 방법으로 일반적으로 건식자분에 비하여 자분의 입도가 작아서 미세흠 탐상에 유리하여 많이 사용되고 있다.

이때 사용되는 습식자분의 농도는 0.5g/l 내지 1.0g/l 사이에서 사용된다.

본 발명은 이상과 같은 연구의 연속선상에서 제안된 것으로, 빌레트의 흠을 탐상에 사용되는 자분농도가 적절한 수치로 유지되도록 하는 자분농도 유지장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 자분농도 유지장치는, 자분액이 채워지는 자분액탱크; 상기 자분액탱크에 연결되어 밸브의 조절에 따라 적정량의 물을 공급하는 물공급라인; 상기 자분액탱크에 연결되어 정량펌프 및 밸브의 조절에 따라 적정량의 고농도자분을 상기 자분액탱크로 공급하는 자분공급라인; 상기 자분액탱크의 내부에 상호 이격되어 배치되고, 발광원에서 발생된 레이저 광원의 전류를 검출기에서 측정하여 자분액탱크 내부의 탁도를 측정하는 측정부; 및 상기 측정부에서 측정된 데이터를 이용하여 자분농도가 정해진 범위 내에서 유지되도록 물과 자분의 공급을 제어하는 제어반을 포함한다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자분농도 유지장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.

본 발명의 자분농도 유지장치는 자분액이 채워지는 자분액탱크(1)와, 이 자분액탱크(1)에 연결되어 밸브의 조절에 따라 적정량의 물을 공급하는 물공급라인과, 상기 자분액탱크(1)에 연결되어 정량펌프(3) 및 밸브(5)의 조절에 따라 적정량의 고농도자분을 고농도자분탱크(7)에서 자분액탱크(1)로 공급하는 자분공급라인 과, 자분액탱크(1) 내부의 탁도를 측정하는 측정부와, 측정부에서 측정된 데이터를 이용하여 자분농도가 정해진 범위 내에서 유지되도록 물과 자분의 공급을 제어하는 제어반(9)을 포함한다.

이러한 자분농도 유지장치를 이용하여 자분이 혼합된 자분액의 탁도를 측정하고, 이 탁도를 자분의 농도와 연계하여 검량선을 작성함으로써 자동으로 자분의 농도를 측정하게 된다.

이를 위하여 제공되는 측정부는 양끝이 분기된 밀폐관(11)과, 그 밀폐관(11)의 분기된 양끝단에 각각 설치되는 발광원(13) 및 검출기(15)로 구성된다.

발광원(13)과 검출기(15)는 일정거리 이격된 채로 마주보게 배치되며, 그 이격거리는 대략 100mm 정도된다. 그리고 발광원(13)의 광원이 검출기(15)에 도달하도록 발광원(13)과 검출기(15) 측에는 마주보는 두 면에 유리를 설치하되 누수가 되지 않도록 밀봉, 방수 처리한다.

여기서 사용되는 발광원(13)은 자분액의 속의 자분농도를 측정하기 위한 농도측정용 광원으로서 InGaAlP 반도체 레이저를 사용하고, 이 반도체 레이저에서 조사되는 가시광선의 파장은 635nm이며 적색을 띄게 된다. 그리고 레이저를 조사하기 위한 광출력은 5mW 이다.

검출기(15)는 발광원(13)에서 조사된 레이저 광원의 전류를 측정하여 그 데이터값을 후술하는 제어반(9)으로 송출하게 된다.

그리고 실시예를 위해 사용된 자분액은 물 1리터에 형광자분과 분산제의 비율이 1:2로 되도록 제조한다. 이때 형광자분을 0.25g, 0.5g, 1g, 1.5g, 그리고 2g 으로 투입되는 양을 변경하고 이에 따른 분산제도 비율에 맞게 변경하여 투입해서 자분액을 제조한다. 사용한 형광자분은 일본 마크텍사의 LY-20 이었으며 분산제도 동사의 제품을 사용한다.

제어반(9)은 측정부에서 측정된 자분의 농도가 지정한 농도에서 0.1 이상 수치를 벗어나면 자분액탱크(1)에 자동으로 고농도 자분이 공급되도록 한다.

그리고 고농도자분탱크(7)와 자분액탱크(1)에는 교반기(17)를 설치하여 분당 150회의 속도로 회전시켜 자분이 침전되는 것을 방지한다.

실시예 1

상기와 같은 구성에서 제조한 형광자분의 양을 물 1리터당 0.25g, 0.5g, 1g, 1.5g. 2g이 포함되게 제조한 자분액을 10리터 통에 넣은 후 측정부를 자분액탱크(1)에 담근 후 발광원(13)에서 레이저를 방출하고 검출기(15)에서 측정되는 전류를 측정한 결과, 도 2에 도시한 바와 같이 자분의 농도가 증가함에 따라서 전류값이 증가한다. 자분의 농도를 X축에, 검출기의 전류량을 Y축에 도식하여 검량선을 작성하여 자동으로 농도를 측정할 수 있었다.

실시예 2

형광자분이 물 1리터당 20g이 분산되어 있는 고농도자분탱크(7)를 설치하여 정량펌프(3)를 통하여 자분액탱크(1)에 공급할 수 있도록 연결하였다. 실시예 1에서 측정된 자분의 농도를 PLC 제어반(9)을 통하여 자동으로 측정이 되도록 하고 이를 지정한 농도에서 0.1 이상 수치를 벗어나면 자동으로 고농도 자분이 공급될 수 있도록 PLC 프로그램을 구성하였다. 여기서 PLC는 컴퓨터 제어방식으로 PROGRAM LOGIC CONTROL 방식을 말한다.

상기 방법으로 실험시 고농도자분탱크(7)와 자분액탱크(1)는 교반기(17)를 설치하여 분당 150회의 속도로 회전시켜 침전을 방지하였다. 실험 결과 자분의 농도가 설정치의 0.1g/리터 범위내에서 잘 일치하였다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 빌레트 흠탐상에 사용되는 자분의 농도를 자동으로 측정하고 이를 PLC 제어와 연계하여 원하는 농도값을 설정하여 0.5g/리터 내지 2g/리터 범위에서 원하는 자분농도에서 설정치의 0.1g/리터 범위 내에 일치됨으로써 자분농도의 제어가 원활하게 이루어진다.

따라서 빌레트 흠탐상을 적절한 조건에서 경제적으로 수행할 수 있게 된다.

Claims (7)

1. 자분액이 채워지는 자분액탱크;

   상기 자분액탱크에 연결되어 밸브의 조절에 따라 적정량의 물을 공급하는 물공급라인;

   상기 자분액탱크에 연결되어 정량펌프 및 밸브의 조절에 따라 적정량의 고농도자분을 상기 자분액탱크로 공급하는 자분공급라인;

   상기 자분액탱크의 내부에 상호 이격되어 배치되고, 발광원에서 발생된 레이저 광원의 전류를 검출기에서 측정하여 자분액탱크 내부의 탁도를 측정하는 측정부; 및

   상기 측정부에서 측정된 데이터를 이용하여 자분농도가 정해진 범위 내에서 유지되도록 물과 자분의 공급을 제어하는 제어반

   을 포함하며

   상기 발광원과 검출기는 양끝이 분기된 밀폐관의 양끝부분에 설치되는 자분농도 유지장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 발광원과 검출기 측에는 마주보는 상기 밀폐관의 두 면에 유리를 밀봉, 방수 설치하는 자분농도 유지장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 발광원과 검출기는 100mm 이격되는 자분농도 유지장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 발광원은 InGaAlP 반도체레이져인 자분농도 유지장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 자분액탱크와 고농도탱크의 내부에는 교반기가 설치되는 자분농도 유지장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 자분액은 물 1리터당 형광자분과 분산제가 1 : 2 비율로 혼합되는 자분농도 유지장치.

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