KR100946091B1 - 스트립 용접부 크랙 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 용접된 두 개의 스트립이 가열로에 진입하기 전에 상기 스트립 용접부에서의 용접불량으로 인한 크랙(판의 일부가 갈라지는 현상)을 검출하기 위한 스트립 용접부의 크랙 검출방법에 관한 것이다.

본 발명은, 스트립 용접부에 반사물질을 도료하는 도료수단; 상기 반사물질이 도료된 스트립 용접부를 트래킹하는 트래킹수단; 적어도 하나 이상의 특정 위치에서 상기 스트립 용접부의 반사물질을 처음부터 끝까지 스캐닝하는 스캐닝수단; 상기 스캐닝단계에서의 스캐닝 시간을 계산하는 계산수단; 및 상기 계산된 스캐닝 시간과 기 설정된 스캐닝 허용시간의 차이를 확인하여 상기 차이가 설정된 범위를 벗어나면 상기 스트립 용접부의 크랙발생으로 판단하는 크랙판단수단을 포함한다.

본 발명에 따르면, 판 크랙을 미연에 검출함으로써 설비의 파손으로 발생하는 피해를 감소시킬 수 있고, 이로써 생산성을 증가시키는 효과가 있다. 나아가, 안전 위험요소를 감소시킬 수 있어 안정적인 작업이 이루어 진다.

스트립, 크랙, 도료, 트래킹, 스캐닝

Description

스트립 용접부 크랙 검출장치{AN APPARATUS FOR DETECTING THE CRACKS OF WELDED STRIPS}

도 1은 본 발명의 스트립 용접부 크랙 검출장치의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도료수단(11)의 설치도 및 분해도이다.

도 3은 본 발명의 크랙 검출장치의 스캐닝수단의 일 실시형태를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 반사물질에 대한 스캐닝 시간 계산결과를 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 스트립 용접부 크랙 검출장치의 동작을 보이는 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 제어부 11 : 도료수단

12 : 트래킹수단 13 : 스캐닝수단

14 : 계산수단 15 : 크랙판단수단

16 : 용접부 17 : 반사물질

20 : 스트립 22,23 : 스크루

24 : 모터 25 : PLG

본 발명은 스트립 용접부 크랙 검출방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 서로 용접된 두 개의 스트립이 가열로에 진입하기 전에 상기 스트립 용접부에서의 용접불량으로 인한 크랙(판의 일부가 갈라지는 현상)을 검출하기 위한 스트립 용접부의 크랙 검출방법에 관한 것이다.

일반적으로, 강판을 용접하는 용접기는 제철소 또는 강판을 제조하거나 강판의 표면을 코팅하는 생산 라인에서 반드시 있어야 하는 설비 중 하나이다. 강판 즉, 스트립(strip)을 제조하는 공정에서 용접기는 두 개의 스트립 끝단을 서로 용접하여 연결된 스트립을 연속적으로 이동하기 위해 사용된다. 그러나, 이러한 스트립의 에지(edge)부분을 용접하여 연속적으로 이송시킬 때, 상기 스트립의 용접부에 크랙이 발생하거나 에지부분이 찢어지는 경우, 이송중에 스트립이 분리되는 문제가 발생하게 된다. 스트립 용접부의 변화를 살펴보면 스트립의 용접부가 라인에 진행되는 중에 큰 장력이 걸리는 구간에서 스트립의 용접부는 판 파단의 첫 징후인 양 끝단부터 크랙 또는 균열이 발생한다.

특히, 가열로가 있는 라인에서 스트립의 용접부에 판 파단이 발생된 채로 상기 가열로 내에 진입되면 상기 가열로 내부 이동중에 스트립의 용접부에서 판이 찢어지게 되는 문제가 발생하게 되고, 이 경우 가열로 조업을 중지한 후 고온의 가열로를 식힌 후 작업자가 들어가서 분리된 스트립을 다시 용접한 후 가열로를 재 가 동하여야 하고, 이는 조업상의 생산성 저하 및 설비파손의 원인을 제공하여 막대한 물적 피해로 인한 제품의 원가상승이라는 부담을 주는 문제가 있다. 따라서, 스트립 용접부가 가열로에 진입되기 전에 상기 스트립 용접부의 판 파단을 미리 검출하는 것이 매우 중요하다.

종래 기술에서는 스트립의 용접불량으로 발생하는 판 파단을 검지하는 장치 및 방법이 여러 가지로 개시되어 있으나, 이러한 종래 기술의 경우 판에 크랙이 발생하거나 판 파단이 발생한 경우에 이를 검출하는 것이 대부분이다.

이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 라인을 통과전에 용접부의 파단의 징후를 예측경고하는 장치가 소개되어 있다. 그러나, 상기 장치의 경우 스트립이 라인 중앙이 아닌 좌측(워크 사이드) 또는 우측(드라이브 사이드) 중 어느 한 쪽으로 쏠려서 진행하고 있다면 스트립 폭 정보만으로는 감지장치가 정확히 감지 포지션에서 멈추지 못했으며, 워크 사이드와 드라이브 사이드의 감지 경보 센서에 편차가 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은, 스트립 용접부에 도료된 반사물질을 스캐닝하는 시간과 설정된 시간을 비교하고 그 편차를 이용하여 상기 스트립 용접부의 크랙발생여부를 검출하는 스트립 용접부의 크랙 검출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스트립 용접부 크랙 검출장치는, 스트립 용접부에 반사물질을 도료하는 도료수단; 상기 반사물질이 도료된 스트립 용접부를 트래킹하는 트래킹수단; 적어도 하나 이상의 특정 위치에서 상기 스트립 용접부의 반사물질을 처음부터 끝까지 스캐닝하는 스캐닝수단; 상기 스캐닝단계에서의 스캐닝 시간을 계산하는 계산수단; 및 상기 계산된 스캐닝 시간과 기 설정된 스캐닝 허용시간의 차이를 확인하여 상기 차이가 설정된 범위를 벗어나면 상기 스트립 용접부의 크랙발생으로 판단하는 크랙판단수단을 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명에 첨부된 도면에서 실질적으로 동일한 구성 및 기능을 가진 구성요소들은 동일한 도면부호를 사용할 것이다.

도 1은 본 발명의 스트립 용접부 크랙 검출장치의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스트립 용접부 크랙 검출장치(100)는, 도료수단(11), 트래킹수단(12), 스캐닝수단(13), 계산수단(14) 및 크랙판단수단(15)을 포함하며, 나아가 스트립(20)의 이동 및 본 발명의 크랙 검출장치의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(10)를 포함한다. 상기 제어부(10)는 스트립 생산라인의 공정패턴 및 각종 데이터를 관리하며 각 구성요소들의 동작을 제어한다.

상기 도료수단(11)은 스트립 용접부(16)에 반사물질을 도료한다. 상기 반사물질은 빛을 잘 반사시킬 수 있는 재료로서 바람직하게는 95% 이상의 알루미늄(Al)이 포함된 재료를 사용한다. 더욱 바람직하게는 99%의 알루미늄이 포함된 재료를 사용하며 일반적으로 은박지를 사용하는 것도 가능하다.

상기 트래킹수단(12)은 상기 도료수단(11)에 의해 반사물질이 도료되어 이동되는 스트립 용접부(16)를 트래킹한다. 상기 트래킹수단(12)은 상기 제어부(10)로부터 수신한 스트립(20)의 이동 정보를 이용하여 이동중인 스트립 용접부(16)의 현재 위치를 계속해서 파악하게 된다. 보다 구체적으로는, 상기 제어부(10)의 제어신호에 의해 도료수단(11)이 동작하여 스트립 용접부(16)에 반사물질을 도료하게 되면 상기 제어부(10)는 도료완료 신호를 인식하여 상기 트래킹수단(12)으로 상기 신호를 전송한다. 상기 전송된 신호 및 상기 제어부(10)에서 설정된 스트립 이동속도를 이용하여 상기 스트립 용접부(16)의 위치가 어디에 있는지 계속해서 트래킹하는 것이다.

상기 스캐닝수단(13)은 상기 트래킹수단(12)으로부터 트래킹 신호를 수신하여 상기 스트립 용접부(16)의 반사물질을 스캐닝한다. 이때, 상기 스트립 용접부(16)가 이동하는 도중에 상기 반사물질을 스캐닝하기 때문에 상기 스캐닝수단(13)은 상기 반사물질의 처음부터 끝까지 라인형상으로 스캐닝한다.

상기 계산수단(14)은 상기 스캐닝수단(13)에서 상기 반사물질을 스캐닝하는 시간을 계산한다. 즉, 스트립 용접부(16)가 설정된 속도로 이동함에 따라 반사물질도 함께 이동하게 되는데, 상기 반사물질의 이동시간에 비례하여 상기 스캐닝시간이 계산된다. 또한, 상기 반사물질이 스트립 용접부에 도료된 크기(넓이) 및 스캐닝하는 범위에 따라 상기 스캐닝시간이 달라진다. 예를 들어, 스캐닝수단(13)의 스캐닝 범위가 1mm이고, 스트립 이동속도가 50MPM이며, 반사물질이 10mm로 도료된 경우 상기 스캐닝수단(13)이 상기 반사물질을 전부 스캐닝하는데 소요되는 시간은 12msec가 된다.

상기 크랙판단수단(15)은 상기 계산수단(14)에서 계산된 스캐닝 시간과 기 설정된 스캐닝 허용시간을 비교하고 그 차이가 설정된 범위를 벗어나면 상기 스트립 용접부(16)의 크랙이 발생한 것으로 판단한다. 상기 스캐닝 허용시간은 스트립의 이동속도, 도료된 반사물질의 간격 및 스캐닝되는 범위에 따라 미리 설정되어 있다. 상기 용접부에 크랙이 발생하게 되면 도료된 반사물질의 간격이 넓어지게 되고 이로서 스캐닝 시간도 길어지게 된다. 이와 같이 스캐닝 시간이 길어지게 되면 스캐닝 허용시간과의 편차도 커지게 되며, 상기 편차가 기 설정된 편차허용범위를 벗어나게 되면 크랙발생으로 판단하게 된다. 여기서, 상기 스캐닝 시간과 기설정된 스캐닝 허용시간이 동일하지 않는 경우에 크랙발생으로 판단할 수도 있다. 그러나, 기계적인 측정오차를 감안하여 어느 정도의 편차를 허용하는 것도 가능할 것이다. 이는 실제 사용하는 장치의 환경에 따라 적절하게 설정할 수 있는 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도료수단(11)의 설치도 및 분해도이다. 도료수단(12)은 스트립 용접이 완료된 후 드라이브 사이드 및 워크 사이드의 양 에지부에 반사물질을 도료한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 용접 완료 후 스트립 용접부(16)가 노쳐 설비(200)의 센터에 위치하면 상기 도료수단(11)은 전진, 다운, 후진 및 업 등의 순서로 진행하는데 이러한 동작 수순을 이용하여 반사물질을 상기 스트립 용접부(16)에 일정한 간격으로 반사물질을 도료한다. 도 2를 참조하면, 노쳐 설비(200)에 지지판(302)이 볼트(301)로 고정 설치되고, 다른 볼트(303)에 의해 도료통(307)이 고정 설치된다. 상기 지지판(302)과 상기 도료통(307) 사이에는 상기 도료수단(11)이 다운될 때 이완작용을 하는 스프링(305)이 구비된다.

상기 스트립 용접부(16)의 양 에지에 반사물질을 도료하는 도료수단(11)의 도료통(307)은 반사에 용이하도록 바람직하게는 알루미늄 성분으로 이루어진다. 상기 도료통(307)과 스프링(305)을 잡고 있는 볼트(306)가 있고 상기 도료통(307) 내부에는 스트립 용접부(16)의 양 에지에 약 50mm씩 도료할 수 있는 도료심지(309)가 심지 케이스(308)와 조합되어 존재하게 된다. 이러한 구성으로 용접 완료 후, 노쳐 설비의 동작시 상기 도료수단(11)이 스트립 용접부(16)로 다운하여 도료통(307) 내의 반사물질을 상기 스트립 용접부(16)에 도료하게 된다. 이러한 과정으로 에지부에 반사물질이 도료된다. 이때부터 트래킹수단(12)은 용접부의 반사물질을 트래킹한다.

도 3은 본 발명의 크랙 검출장치의 스캐닝수단의 일 실시형태를 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 이동중인 스트립(20)으로부터 일정 높이에 스캐닝수단(13)이 드라이브 사이드측과 워크 사이드측의 에지부에 각각 위치된다. 상기 두 개의 스캐닝수단(13)은 서로 반대로 조립되어 있는 스크루(22,23)에 설치되어 스트립(20)의 폭에 따라 모터(24)의 동작에 의해 좌우로 이동된다.

상기 스캐닝수단(13)을 이동시키는 주 동력원으로 제어부(10)에서 받은 스트립 폭 정보 만큼 스캐닝수단(13)을 이동시키는 모타(24)는 이동량에 대한 값 만큼 이동되었는지를 확인, 검출하는 피엘지(25)와 카플링(26)으로 구성되어 있다. 여기 에 스트립의 센터 정보를 가감함으로 검출장치의 제어 정밀도를 향상시킨다.

계산수단(14)은 상기 스캐닝수단(13)에서 스트립 용접부(16)의 반사물질(17)을 스캐닝하는 시간을 계산하고, 크랙판단수단(15)은 상기 스캐닝 시간과 스캐닝 허용시간을 비교하여 크랙여부를 검출한다.

도 4는 본 발명에 따른 반사물질에 대한 스캐닝 시간 계산결과를 도시한 도면이다. 도 4(a)는 정상적인 스트립 용접부의 반사물질에 대한 스캐닝 결과이고, 도 4(b)는 크랙이 발생한 스트립 용접부의 반사물질에 대한 스캐닝 결과이다. 도면을 참조하며, 스트립(20)의 용접부(16)의 양쪽 에지부, 즉 드라이브 사이드와 워크 사이드의 에지부에 반사물질(17)이 도료되어 있다. 이때, 상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예로서, 상기 스트립(20)의 라인속도가 50MPM이고, 상비 반사물질(17)의 폭이 10mm이며, 상기 스캐닝수단(13)의 스캐닝 범위를 1mm라고 가정하면, 도 4(a)의 경우 상기 반사물질(17)을 스캐닝하는 시간은 12msec가 된다. 그러나, 도 4(b)의 경우 반사물질(17)의 폭은 10mm + a 가 되어 도 4(a)의 경우보다 더 큰 폭을 가진다. 이로써, 도 4(b)의 경우 상기 반사물질(17)을 스캐닝하는 시간은 12msec + b 가 되어 도 4(a)의 경우의 스캐닝 시간보다 더 긴 시간이 된다.

이와 같이, 스트립 용접부(16)에서 크랙이 발생하지 않은 경우(도 4(a))에 비하여 크랙이 발생한 경우(도 4(b))는 반사물질(17)의 폭이 증가하게 되고, 그 증가된 폭에 대응하여 스캐닝 시간도 길어지게 된다.

도 4(a)와 같이 스트립 용접부에 크랙이 발생하지 않은 정상적인 경우에 상 기 반사물질(17)을 스캐닝하는 시간을 '스캐닝 허용시간'으로 설정하고, 이를 이용하여 크랙판단수단(15)은 이후에 계산된 스캐닝 시간과 상기 설정된 스캐닝 허용시간을 비교하여 크랙발생을 판단한다.

상기 크랙판단수단(15)은 계산수단(14)에서 계산한 스캐닝 시간과 상기 설정된 정상적인 작업에서의 스캐닝 허용시간을 비교하고, 비교결과 차이가 발생하면 크랙으로 판단한다. 즉, 상기한 예에서, 스캐닝 허용시간을 12msec로 설정하고 상기 계산수단(14)에서 계산한 스캐닝 시간이 12.7msec라고 하면 크랙이 발생한 것으로 판단하는 것이다. 여기서, 바람직하게는 상기 비교결과 그 차이가 설정된 범위를 벗어나는 경우에 크랙으로 판단하도록 할 수도 있다. 이는 상기한 바와 같이 기계적 오차를 감안하여 사용자가 임의로 설정할 수 있는 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 스트립 용접부 크랙 검출장치의 동작을 보이는 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 먼저 도료수단(11)이 스트립 용접부(16)의 에지부에 반사물질(17)을 도료한다(S51). 도료심지(309)의 폭은 임의의 설정될 수 있다. 실제 용접부의 폭이 약 5mm이라고 하면, 도료심지(309)의 폭은 용접부의 크랙(찢어짐)을 검출하기 위해 5mm 이상으로 정하는 것이 바람직하다. 도료작업이 완료되면 제어부(10)로부터 완료신호를 수신한 트래킹수단(12)은 상기 반사물질(17)의 위치를 트래킹하기 시작한다(S52). 상기 트래킹수단(12)의 트래킹 신호를 이용하여 스캐닝수단(13)에서 상기 반사물질(17)을 스캐닝한다(S53). 계산수단(14)은 상기 스캐닝에 소요되는 시간을 계산한다(S54). 크랙판단수단(15)은 상기 단계(S54)에서 계산된 스캐닝 시간과 설정된 스캐닝 허용범위를 비교하여 크랙 발생여부를 판단한다(S55). 상기 스캐닝수단(13)의 정도가 0.1퍼센트라고 가정하면, 허용범위는 스캐닝 허용시간을 12msec을 중심으로 ±0.012msec가 된다. 여기서, 상기 단계(S55)에서는 제어부(10)로부터 반사물질의 폭, 스캐닝수단(13)의 측정범위 및 스트립(20)의 라인속도를 수신하고 이를 이용하여 크랙발생여부를 판단한다.

이상에서 설명한 상세한 설명 및 도면은 하나의 반사물질에 대하여 크랙을 검출하는 장치를 설명하고 있으나, 본 발명은 실질적으로 드라이브 사이드 또는 워크 사이드의 양쪽 에지부에 모두 적용될 것이다. 또한, 이상에서 설명한 본 발명에 따른 장치는 당 기술분야에 속한 당업자가면 다르게 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 상술한 설명 및 도면은 본 발명의 일 실시형태에 따른 것이므로 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.

본 발명에 따르면, 판 파단(즉, 판이 끊어지는 현상)의 징후가 스트립 용접부에 발생시 미연에 조치하여 판 파단을 방지함으로써 많은 설비의 파손으로 발생하는 피해를 감소시키는 효과가 있다.

또한, 판 파단을 사전에 조치함으로써 생산성을 증가시키는 효과가 있다.

나아가, 안전 위험요소를 감소시킬 수 있어 안정적인 작업이 이루어 진다.

Claims (4)

1. 스트립 용접부에 반사물질을 도료하는 도료수단;

   상기 반사물질이 도료된 스트립 용접부를 트래킹하는 트래킹수단;

   적어도 하나 이상의 특정 위치에서 상기 스트립 용접부의 반사물질을 스캐닝하는 스캐닝수단;

   상기 스캐닝수단에서의 스캐닝 시간을 계산하는 계산수단; 및

   상기 계산된 스캐닝 시간과 기 설정된 스캐닝 허용시간의 차이를 확인하여 상기 차이가 설정된 범위를 벗어나면 상기 스트립 용접부의 크랙발생으로 판단하는 크랙판단수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립 용접부 크랙 검출장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 도료수단은,

   스트립 용접부의 에지부에 도료할 반사물질을 저장하는 도료통;

   상기 도료통 내의 반사물질을 흡수하여 상기 스트립 용접부에 상기 반사물질을 도료하는 도료심지;

   상기 도료통에 연결되어 상기 도료심지를 보호하는 심지케이스; 및

   상기 도료심지와 상기 스트립의 접촉시 충격을 완충하는 스프링을 포함하여,

   상하 운동으로 상기 스트립 용접부에 반사물질을 도료하는 것을 특징으로 하는 스트립 용접부 크랙 검출장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 반사물질은,

   알루미늄(Al)을 95% 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립 용접부 크랙 검출장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 크랙판단수단은,

   상기 스캐닝수단에서의 스캐닝 시간이 상기 설정된 스캐닝 허용시간보다 큰 경우 크랙으로 판단하는 것을 특징으로 하는 스트립 용접부 크랙 검출장치.

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