KR100931651B1 - 롤 연삭기용 초음파 흠 탐상장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 롤 연삭기용 초음파 흠 탐상장치에 관한 것으로, 초음파를 방출시켜 수신되는 신호에 의하여 롤 표면의 흠을 검출하기 위한 초음파 흠 탐상장치에 있어서, 압연롤(R)의 길이방향을 따라 이동되도록 롤 연삭기에 장착된 베이스(10); 상기 압연롤(R)쪽으로 전, 후진되도록 상기 베이스(10)에 장착된 승강대(30); 상기 승강대(30)를 압연롤(R)쪽으로 전, 후진시키도록 구동력을 제공하는 구동모터(24); 상기 압연롤(R)의 흠을 검출하여 전송하도록 상기 승강대(30)의 압연롤(R)측 선단에 장착된 탐상부(H); 및 상기 탐상부(H)와 압연롤(R) 사이의 거리를 감지하여 상기 구동모터(24)의 구동에 관계되는 정보를 제공하는 센서가 포함된 구성을 가짐으로써, 압연롤의 피로층을 연삭으로 제거시킨 후에 그 압연롤의 전체 표면에 대한 표면크랙 등과 같은 흠 검출 작업을 자동으로 정밀하고 신속하게 수행할 수 있는 효과를 갖는다.
초음파, 탐상, 압연롤, 탐촉자, 모터

Description

롤 연삭기용 초음파 흠 탐상장치{Ultrasonic flaw detecting apparatus for a roll grinding machine}
도1은 종래 기술에 따른 압연롤의 초음파 흠 탐상 방법을 나타낸 설명도;
도2는 본 발명에 따른 초음파 흠 탐상장치가 구비된 롤 연삭기를 전체적으로 나타낸 사시도;
도3은 본 발명의 초음파 흠 탐상장치가 전체적으로 도시된 사시도;
도4 내지 도6은 본 발명의 요부에 대한 분해 사시도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
R : 압연롤 1 : 초음파 흠 탐상장치
2 : 왕복대 10 : 베이스
12 : 나사축 지지구 14a, 14b : 스트라이커
20 : 나사축 24 : 구동모터
30 : 승강대 34a, 34b : 리미트스위치
36 : 근접센서 46 : 리미트스위치
50 : 하우징 52 : 스프링
58 : 롤 60 : 회전체
62 : 나사산 63 : 돌기
64a, 64b : 리미트스위치 70 : 탐촉자
80 : 구동모터 82 : 기어
100 : 롤 연삭기 120 : 연마지석
본 발명은 롤 연삭기용 초음파 흠 탐상장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압연롤의 피로층을 연삭으로 제거시킨 후에 그 압연롤의 전체 표면에 대한 표면크랙 등과 같은 흠 검출 작업을 자동으로 정밀하고 신속하게 수행할 수 있도록 된 롤 연삭기용 초음파 흠 탐상장치에 관한 것이다.
일반적으로 제철소의 압연설비에서 널리 이용되는 압연롤은 여러 가지 요인에 의하여 그 표면이 손상되는바, 이렇게 표면이 손상된 압연롤은 압연설비에서 분해하여 롤 연삭기에 장착시킨 후 롤 표면의 손상 부위를 연삭 가공함으로써 압연설비에 다시 장착하여 재사용한다.
이러한 압연롤의 연삭 과정을 보다 상세하게 설명하면, 압연설비에서 분해되어 이송된 압연롤(R)을 롤 연삭기(100)에 장착시킨 후, 롤 구동기(110)를 동작시켜 압연롤(R)을 회전시킴과 동시에 연마지석(120)을 고속 회전시켜 그 압연롤(R)의 표면 연삭작업이 수행되며, 이러한 압연롤(R)의 표면 연삭은 통상적인 압연롤(R)의 피로층을 제거할 수 있는 정도로 수행된다.
그러나, 압연롤(R)은 강판이 꼬여진 상태로 통과되거나, 강판과의 사이에 상 대적인 미끄럼이 발생되거나, 강판과의 사이에서 발생되는 마찰열 등의 여러 인자에 의하여 통상적으로 형성되는 피로층의 두께보다 더 깊은 위치까지 전파된 크랙(Crack) 등과 같은 표면 흠을 갖는 경우가 왕왕 발생되기 때문에, 미리 설정된 깊이로 압연롤의 표면 연삭이 수행된 후에 작업자(W)가 직접 휴대용 흠 탐상기(130)를 이용하여 압연롤의 표면 흠에 대한 탐상작업을 실시하는 것이고, 이는 탐촉자(132)를 압연롤(R)의 표면에 밀착시킨 상태에서 작업자(W)가 압연롤(R)의 길이방향을 따라 이동하면서 흠 탐상작업을 수행하는 것으로 압연롤(R)의 전체 표면의 흠 탐상이 이루어지려면 많은 시간이 소요되고, 작업자(W)가 롤 연삭기(100)에 올라가 흠 탐상을 수행하므로 실족사고 등과 같은 안전사고의 위험이 매우 높은 것은 물론, 숙련되지 못한 작업자에 의해 흠 탐상이 수행되는 경우 압연롤(R)의 표면 흠이 제대로 파악되지 못하여 크랙 등과 같은 흠을 제대로 제거하지 못한 상태로 압연설비에 투입됨으로써 강판의 품질을 저하시키는 등과 같은 여러 가지 문제점을 갖는 것이었다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 압연롤의 피로층을 연삭으로 제거시킨 후에 그 압연롤의 전체 표면에 대한 표면크랙 등과 같은 흠 검출이 정밀하고 신속하게 수행될 수 있도록 된 롤 연삭기용 초음파 흠 탐상장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서, 본 발명은, 초음파를 방출시켜 수신되는 신호에 의하여 롤 표면의 흠을 검출하기 위한 초음파 흠 탐상장치에 있어서, 압연롤의 길이방향을 따라 이동되도록 롤 연삭기에 장착된 베이스; 상기 압연롤쪽으로 전, 후진되도록 상기 베이스에 장착된 승강대; 상기 승강대를 압연롤쪽으로 전, 후진시키도록 구동력을 제공하는 구동모터; 상기 압연롤의 흠을 검출하여 전송하도록 상기 승강대의 압연롤측 선단에 장착된 탐상부; 및 상기 탐상부와 압연롤 사이의 거리를 감지하여 상기 구동모터의 구동에 관계되는 정보를 제공하는 센서가 포함됨을 특징으로 하는 롤 연삭기용 초음파 흠 탐상장치를 마련함에 의한다.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도2는 본 발명에 따른 초음파 흠 탐상장치가 구비된 롤 연삭기를 전체적으로 나타낸 사시도로서, 압연설비에서 분해되어 이송된 압연롤(R)을 롤 구동기(110)에 의해 회전시킴과 동시에 연마지석(120)을 고속 회전시켜 그 압연롤(R)의 표면 연삭작업이 수행될 수 있도록 된 롤 연삭기(100)의 대략의 구성은 종래와 유사하다.
본 발명에 따른 초음파 흠 탐상장치(1)는 롤 연삭기(100)에 장착된 압연롤(R)의 직상부에 위치되며, 본 발명에서는 연마지석(120)이 설치된 왕복대(2)에 부착되는 경우로 하여 그 구조를 설명한다.
도3은 본 발명의 초음파 흠 탐상장치가 전체적으로 도시된 사시도로서, 도4 내지 도6은 본 발명의 요부에 대한 분해 사시도이다.
본 발명의 장치는 왕복대(2)에 고정 설치되어 그 왕복대(2)와 함께 압연롤(R)의 길이 방향으로 이동되는 베이스(10)를 가지며, 이 베이스(10)에는 승강대(30)가 상하로 미끄럼 가능하도록 장착된다.
상기 승강대(30)는 상하로 긴 길이를 가지며, 이 승강대(30)에는 도4에 보다 상세하게 도시된 바와 같이 구동모터(24)에 의해 축방향 회전되는 나사축(20)이 상하로 길게 장착되며, 상기 나사축(20)의 외표면에는 소정 길이에 걸쳐 수나사산(22)이 형성되고, 상기 나사축(20)의 수나사산(22)이 형성된 부분에는 암나사산(13)을 갖추어 상기 베이스(10)에 고정 설치된 나사축 지지구(12)가 끼워 결합됨으로써 상기 나사축(20)이 축방향 회전되면서 상기 베이스(10)에 대하여 상하 방향으로 이동되는 구성을 갖는다. 이때, 상기 나사축 지지구(12)는 상기 나사축(20)의 길이 방향에 대한 복수개소에 배치된 것이 좋다.
물론, 상기 구동모터(24)는 상기 승강대(30)의 상부에 고정 설치된 덮개(32)에 고정 설치되고, 상기 나사축(20)은 구동모터(24)에 체인(25)을 매개로 연결되어 회전 구동된다. 그리고, 상기 나사축(20)의 나사축(20)의 양측 단부는 베어링을 매개로 승강대(30)에 축방향 회전 가능하도록 장착된 것이 바람직하다. 또한, 상기 구동모터(24)는 신축성 케이블(26)을 통해 전원을 공급받는다.
그리고, 도3에 도시된 것처럼 상기 베이스(10)의 상단과 하단에는 스트라이커(14a)(14b)가 설치되며, 상기 승강대(30)의 상측 단부와 하측 단부에는 베이스(10)의 높이를 감지할 수 있도록 그 베이스(10)의 스트라이커(14a)(14b)에 의해 동작되는 상, 하부 리미트스위치(34a)(34b)가 각각 장착된다. 또한, 상기 승강대(30)의 하단에는 그 승강대(30)가 초음파 흠 탐상을 위하여 압연롤(R)의 직상 부 소정 위치까지 하강되었는지를 감지하기 위한 근접센서(36)가 설치된다.
상기 승강대(30)의 하단에는 도5에 도시된 것처럼 대략의 원통 형상으로 된 연결대(40)의 상단 플랜지부(42a)가 고정 설치되고, 상기 연결대(40)의 하단 플랜지부(42b)에는 대략의 사각 판재 형상을 갖는 지지판(44)이 고정 설치된다.
그리고, 상기 지지판(44)의 하부에는 탐상부(H)를 이루는 하우징(50)이 스프링(52)에 의해 탄력적으로 지지되는바, 상기 하우징(50)의 상단 네 귀퉁이에 미끄럼 지지핀(51)이 수직하게 각각 고정 설치되고, 이 지지핀(51)에 상기 스프링(52)이 삽입되며, 상기 지지핀(51)의 상단은 상기 지지판(44)의 네 귀퉁이를 관통하여 그 지지판(44)의 상단보다 더 돌출되어 그 돌출부에 스토퍼(51a)가 고정 설치됨으로써 상기 지지핀(51)이 상기 지지판(44)에서 하부로 빠지는 것이 방지된다. 이때, 상기 스프링(52)은 지지판(44)에 대하여 하우징(50)이 멀어지는 방향으로 탄성 반발력을 발생시키도록 설치된다.
또한, 상기 지지판(44)의 일측에 홈(44a)이 형성되고, 이 홈(44a)에는 상기 하우징(50)의 상승 동작에 의해 내부 접점이 개폐되는 리미트스위치(46)가 장착되며, 상기 하우징(50)에는 압연롤(R)의 길이방향에 대한 양측 부분에 상하로 핀 삽입구멍(54a)이 형성된 지지구(54)가 각각 고정 설치되며, 상기 지지구(54)의 핀 삽입구멍(54a)에는 핀(56)이 삽입되어 볼트 등의 체결부재(56a)에 의해 고정되고, 상기 핀(56)의 하단에는 롤 지지구(58a)를 매개로 롤(58)이 공회전 가능하도록 장착된다. 그리고, 바람직하게는, 상기 하우징(50)의 양측에는 각각 복수개의 지지구(54)와 핀(56)이 구비되어 서로 평행하게 설치되고, 상기 롤 지지구(58a)에 는 압연롤(R)의 길이방향에 대하여 수직한 방향으로 소정 간격 떨어지도록 복수개의 롤(58)이 설치된 것이 좋다.
상기 하우징(50)은 도6에 보다 상세하게 도시된 바와 같이 상부 덮개(50A)와 하부 본체(50B)로 이루어지며, 상기 하부 본체(50B)의 내부에는 외양이 대략의 원통 형태로 된 회전체(60)가 장착되는바, 상기 회전체(60)는 길이방향이 상하로 길게 배치되고 하부 본체(50B)에 고정 설치된 베어링(61)에 의해 상단부와 하단부가 지지됨으로써 축방향 회전이 가능하도록 장착된다.
그리고, 상기 회전체(60)는 중앙 부분의 외표면에 원주 방향을 따라 소정 길이에 걸쳐 나사산(62)이 형성되며, 이 나사산(62)과 대향되는 외표면에 리미트스위치 동작용 돌기(63)가 형성되며, 상기 돌기(63)의 회전 경로 상에 복수개의 리미트스위치(64a)(64b)가 설치된다.
또한, 상기 회전체(60)의 내부에는 길이방향을 따라 관통된 대략의 직사각형 단면의 탐촉자 수용홈(65)이 형성되고, 이 탐촉자 수용홈(65)에는 키홈(65a)이 형성되며, 상기 탐촉자 수용홈(65)으로 끼워 장착되는 탐촉자(70)의 상단 외표면에 상기 키홈(65a)에 삽입되는 키(71)가 돌출 형성됨으로써 상기 탐촉자(70)를 탐촉자 수용홈(65)에 끼워 결합시킨 경우 상기 키(71)가 키홈(65a)에 삽입되어 탐촉자(70)가 탐촉자 수용홈(65)의 하부로 빠져 이탈되는 것이 방지된다. 물론, 상기 탐촉자(70)는 케이블(72)을 통하여 전원을 공급받음은 물론 그 케이블(72)을 통해 압연롤 흠 탐상결과를 미도시된 제어부에 전송함으로써 압연롤의 흠 탐상결과를 측정자가 인식 가능하도록 구성된다.
또한, 상기 하부 본체(50B)의 내부에는 미도시된 전선을 통해 전원을 공급받아 동작되는 구동모터(80)가 장착되며, 이 구동모터(80)의 회전축에는 상기 회전체(60)의 나사산(62)과 맞물리도록 된 기어(82)가 구비된다.
상기에서 리미트스위치, 근접센서 등은 미도시된 전선을 통하여 전원을 공급받고 또한 각각의 감지신호를 미도시된 제어부에 전송토록 구성되며, 이 제어부에는 미리 소정의 프로그래밍이 내장되어 후술하는 순서로 본 발명의 장치가 작동되도록 제어한다. 물론, 본 발명에서 설명되는 장치의 작동 순서 등에 대한 구성은 일실시예로서 기재된 것일 뿐 본 발명을 이에 제한하는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 작용을 설명한다.
압연설비에서 분해되어 이송된 압연롤(R)을 롤 연삭기(100)에 장착시킨 후, 롤 구동기(110)를 동작시켜 압연롤(R)을 회전시킴과 동시에 연마지석(120)을 고속 회전시켜 그 압연롤(R)의 표면 연삭작업이 수행되며, 이러한 압연롤(R)의 표면 연삭은 통상적인 압연롤(R)의 피로층을 제거할 수 있는 정도로 수행된다.
이렇게 압연롤(R)의 표면 연삭작업이 종료되면, 전진되어 있던 연마지석(120)을 후퇴시키고 그 연마지석(120)이 설치된 왕복대(2)를 초기 위치로 이동시킨다.
이러한 동작이 완료된 상태일 때 상기 압연롤(R)의 일측 끝단의 직상부 소정 높이에 본 발명의 초음파 탐상장치(1)를 이루는 하우징(50)이 위치된 상태, 즉 승강대(30)가 설정된 최대 높이까지 상승된 상태이며, 이때 압연롤(R)을 회전시키면서 구동모터(24)를 회전 구동시키면 그 구동모터(24)에 연결된 나사축(20)이 회전 되어짐에 의하여 승강대(30)가 빠른 속도로 하강된다.
상기 승강대(30)가 빠른 속도로 하강하여 그 승강대(30)의 하단 부위에 설치된 근접센서(36)가 미리 설정된 근접위치까지 압연롤(R)에 근접되었다는 신호를 발생시키면 구동모터(24)의 회전속도를 줄여 상기 승강대(30)를 서서히 하강시킨다.
이렇게 상기 승강대(30)를 계속 하강시키면 하우징(50)의 양측에 설치된 롤(58)이 가장 먼저 압연롤(R)의 상단에 접촉되면서 하우징(50)은 더 이상 하강되지 않는 대신에 이 하우징(50)의 상부에 스프링(52)을 매개로 연결된 지지판(44)이 스프링(52)을 수축시키면서 소정 거리 더 하강한다. 그리고, 상기 지지판(44)에 장착된 리미트스위치(46)가 하우징(50)의 상단에 의해 동작되면 구동모터(24)를 정지시킨다.
물론, 이와 같은 상태는 하우징(50)의 내부에 장착된 탐촉자(70)의 헤드가 압연롤(R)의 상단 외표면에 흠 탐상이 가능하도록 근접 또는 접촉된 상태가 되며, 이때 상기 탐촉자(70)에 전원이 공급되면서 그 탐촉자(70)는 압연롤(R)의 표면 흠 탐상을 시작한다.
동시에, 왕복대(2)가 압연롤(R)의 길이방향으로 서서히 이동되고, 구동모터(80)가 좌, 우로 왕복 회전 구동되는바, 상기 왕복대(2)는 압연롤(R)의 회전속도에 비하여 상대적으로 낮은 속도로 압연롤(R)의 길이방향으로 이동되도록 왕복대(2)의 이동속도와 압연롤(R)의 회전속도가 설정됨으로써 압연롤(R)의 외표면 전체에 걸쳐 표면 흠 탐상이 수행될 수 있도록 하고, 상기 구동모터(80)는 회전체(60)에 형성될 돌기(63)가 리미트스위치(64a)(64b)를 동작시킬 때마다 그 회 전방향이 바뀌도록 하여 회전체(60)를 설정된 각도의 범위에서 시계방향과 반시계방향으로 왕복 회전 구동시킨다.
상기 회전체(60)의 왕복 회전 운동에 의하여 그 회전체(60)의 내부에 장착된 탐촉자(70)도 회전체(60)의 중심선에 대하여 소정 각도의 범위에서 시계방향과 반시계방향으로 왕복 회전 운동되기 때문에 압연롤(R)의 길이방향에 대하여 평행, 수직 및 소정 각도 경사진 형태의 모든 흠이 탐상 가능하다.
물론, 상기에서 압연롤의 표면에 흠이 존재하는 경우, 롤 연삭기(100)를 이용한 흠 제거작업이 수행된 후 상기한 동작에 의해 압연롤의 표면 흠 탐상이 재차 수행되며, 압연롤의 표면에 흠이 존재하지 않는 경우 상기 왕복대(2)가 압연롤(R)의 타측 단부까지 이동한 다음 정지되면, 탐촉자(70) 및 구동모터(80)에 공급되던 전원이 차단되며, 계속하여 구동모터(24)가 상기와는 반대의 방향으로 회전 구동되어 승강대(30)를 초기 상태로 상승시킴에 의해 차기 작업을 대기한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 롤 연삭기용 초음파 흠 탐상장치에 의하면, 압연롤의 피로층을 연삭으로 제거시킨 후에 그 압연롤의 전체 표면에 대한 표면크랙 등과 같은 흠 검출 작업을 자동으로 정밀하고 신속하게 수행할 수 있는 효과를 갖는다.
특히, 탐촉자를 압연롤 표면에서 설정 각도의 범위에서 시계방향과 반시계방향으로 왕복 회전 운동시킴에 의하여 압연롤의 길이방향에 대하여 평행, 수직 및 소정 각도 경사진 형태의 모든 흠이 탐상 가능한 효과를 갖는다.

Claims (3)

  1. 초음파를 방출시켜 수신되는 신호에 의하여 롤 표면의 흠을 검출하기 위한 초음파 흠 탐상장치에 있어서,
    압연롤(R)의 길이방향을 따라 이동되도록 롤 연삭기에 장착된 베이스(10);
    상기 압연롤(R)쪽으로 전, 후진되도록 상기 베이스(10)에 장착된 승강대(30);
    상기 승강대(30)를 압연롤(R)쪽으로 전, 후진시키도록 구동력을 제공하는 구동모터(24);
    상기 압연롤(R)의 흠을 검출하여 전송하도록 상기 승강대(30)의 압연롤(R)측 선단에 장착된 탐상부(H); 및
    상기 탐상부(H)와 압연롤(R) 사이의 거리를 감지하여 상기 구동모터(24)의 구동에 관계되는 정보를 제공하는 센서;를 포함하며,
    상기 탐상부(H)는 상기 승강대(30)에 연결 설치되는 하우징(50)과, 이 하우징(50)의 내부에 설치되어 구동모터(80)에 의하여 설정된 각도의 범위에서 시계방향과 반시계방향으로 왕복회전하는 회전체(60)와, 이 회전체(60)에 설치되는 회전 각도 감지용 돌기(63)와, 상기 회전체(60)의 회전 각도를 감지 하도록 상기 회전 각도 감지용 돌기(63)의 회전 경로 상에 설치되는 리미트 스위치(64a,64b)와, 상기 회전체(60)에 장착되어 압연롤(R) 표면의 흠을 검출하는 탐촉자(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 연삭기용 초음파 흠 탐상장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하우징(50)에는 상기 하우징(50)이 상기 압연롤(R)의 길이방향을 따라 원활히 이동될 수 있도록 하는 다수의 롤(58)이 설치되는 것을 특징으로 하는 롤 연삭기용 초음파 흠 탐상장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 탐상부(H)를 상기 승강대(30)에 연결시키는 다수개의 스프링(52)과, 상기 탐상부(H)가 승강대(30)쪽으로 설정된 거리만큼 접근할 때 상기 구동모터(24)를 정지시키도록 전기적인 신호를 발생시키는 근접센서(36)가 더 포함됨을 특징으로 하는 롤 연삭기용 초음파 흠 탐상장치.
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