KR101480489B1 - 수직구조물 타워레일 진단장치 - Google Patents

Abstract

보다 간편하게 타워레일의 수직도 변형 여부를 보다 간편하고 정밀하게 진단할 수 있도록, 수직구조물의 타워레일에 탈착가능하게 설치되어 타워레일을 따라 상하로 이동되는 승하강부, 상기 승하강부에 설치되는 프리즘, 상기 수직구조물의 지면에 놓여지고 상기 프리즘과의 위치를 검출하여 타워레일의 변형량을 3차원으로 측정하는 레이저측정기를 포함하는 수직구조물 타워레일 진단장치를 제공한다.

Description

수직구조물 타워레일 진단장치{DEVICE FOR CHECKING TOWER RAIL OF VERTICAL STRUCTURE}

본 발명은 수직구조물의 진단 설비에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 루핑 타워와 같은 수직구조물의 타워레일 수직도를 정밀 진단하기 위한 진단장치에 관한 것이다.

일반적으로, 제철소에서 제품을 생산할 때 여러 개의 설비가 연속적으로 연결되며, 각 설비들은 전후 설비간 연속성을 가지도록 배치된다. 연속적인 제품 생산에 있어서 제품의 품질을 위해 각각의 설비는 공장 라인에 정확히 정렬되어 있어야 한다.

예를 들어, 연속 소둔 라인의 중요한 열처리 설비구간에서 균일한 스피드 확보는 품질과 생산에 직결되므로, 일정한 스트립의 열처리 스피드를 위해 노의 전후단에 루핑타워가 배치된다.

상기 루핑타워는 30m 정도의 높이로 세워진 수직구조물로, 사각형태로 배치되는 4개의 레일이 구비되어, 이 레일을 타고 캐리지가 상하로 이동하면서 스트립을 감거나 풀어주게 된다.

상기 루핑타워는 많은 양의 스트립을 감았다 풀었다 하면서 스트립을 저장하는 설비이므로, 레일의 상하좌우 간격이나 수직도가 틀어지는 경우 캐리지가 상하로 이동하는 과정에서 스트립이 어느 한쪽으로 쏠려서 진행하는 사행이 발생되거나 제품에 웨이브(wave)가 발생하는 등 여러 가지 문제점이 나타난다.

이에, 루핑타워의 각 레일의 수직도나 간격 차 등을 정밀 검출하여 조정하는 작업이 필수적이나, 종래의 경우 레일을 진단하는 데 과다한 시간이 소요되고 정밀 측정이 곤란하여 설비의 휴지시간이 길어지는 문제가 있다.

또한, 작업자가 측정 구간마다 일일이 타워에 접근하여 측정을 수행해야 하므로 대략 30m에 이르는 루핑타워에서 추락하는 등의 안전사고 위험이 높았다.

또한, 종래 측정 구조를 살펴보면, 루핑타워 상부에서 작업자가 피아노선을 내려서 구간구간 자를 이용하여 간격을 측정하였는데, 이를 위해 각 측정개소마다 작업자가 지지할 발판 및 안전시설물을 설치해야 하는 불편함이 있고, 작업에 많은 시간이 소요되어 설비의 대수리기간 외에는 측정 작업이 사실상 불가능하였다. 또한, 진단 작업이 작업자의 눈대중에 의해 이루어져 작업자의 숙련도에 따라 측정 정밀도를 보장하기 어려운 문제가 있다.

이에, 보다 간편하게 타워레일의 수직도 변형 여부를 보다 간편하고 정밀하게 진단할 수 있도록 된 수직구조물 타워레일 진단장치를 제공한다.

본 진단장치는 수직구조물의 타워레일에 탈착가능하게 설치되어 타워레일을 따라 상하로 이동되는 승하강부, 상기 승하강부에 설치되는 프리즘, 상기 수직구조물의 지면에 놓여지고 상기 프리즘과의 위치를 검출하여 타워레일의 변형량을 3차원으로 측정하는 레이저측정기를 포함할 수 있다.

상기 승하강부는 몸체를 이루며 전면 외측에 상기 프리즘이 설치된 이동블럭과, 상기 이동블럭에 설치되고 상기 타워레일에 자력을 가하여 이동블럭을 타워레일에 밀착시키기 위한 자석, 상기 이동블럭에 회전가능하게 설치되어 타워레일의 일면에 접하는 아이들롤을 포함할 수 있다.

상기 아이들롤은 상기 이동블럭의 내측으로 돌출되어 이동블럭의 내면과 타워레일 사이를 이격시킨 상태로 타워레일에 접하는 구조일 수 있다.

본 진단장치는 상기 승하강부에 연결되어 타워레일을 따라 승하강부를 설정된 거리만큼 이동시키기 위한 이동부를 더 포함할 수 있다.

상기 이동부는 상기 이동블럭에 연결되는 와이어, 상기 타워레일 상부에 배치되어 상기 와이어가 감기고 풀리는 드럼, 상기 드럼에 연결되어 드럼을 회전시키는 구동모터를 포함할 수 있다.

상기 이동블럭은 타워레일을 감싸도록 직각으로 절곡된 채널부를 형성하고, 상기 채널부의 전면과 일측면에 각각 상기 자석이 설치되어 이동블럭이 타워레일의 전면과 일측면에 밀착되어 이동되는 구조일 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따르면 타워레일에 대한 점검이 기계적으로 이루어져 작업에 소요되는 노력 및 시간을 최소화하고 작업성을 개선할 수 있게 된다.

또한, 작업을 위한 발판 등을 설치할 필요가 없어 준비 작업시간의 발생을 최소화하며 추락 사고 등 안전사고의 위험을 줄일 수 있다.

또한, 타워레일에 대한 전면 및 측면의 진단이 한번에 이루어져 작업 시간을 단축시킬 수 있게 된다.

또한, 짧은 시간 내에 진단이 가능하여 수직구조물의 정기 수리 시기 외에 필요한 때에 언제든지 타워레일의 변형 여부를 진단할 수 있게 된다.

또한, 타워레일을 따라 진단용 프리즘을 정확히 필요한 개소에 설치할 수 있어 보다 정밀한 진단이 가능하게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 수직구조물 타워레일 진단장치를 통해 타워레일이 진단되는 상태를 도시한 개략적인 도면이다.
도 2와 도 3은 본 실시예에 따른 수직구조물 타워레일 진단장치의 승하강부를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 수직구조물 타워레일 진단장치의 승하강부가 타워레일에 장착된 상태를 도시한 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 수직구조물 타워레일 진단장치를 통해 타워레일이 진단되는 상태를 도시하고 있으며, 도 2와 상기 진단장치의 승하강부를 도시하고 있으며, 도 4는 수직구조물의 타워레일에 승하강부가 장착된 상태의 단면을 도시하고 있다.

이하 설명에서 본 실시예의 진단장치는 제철소의 연속 소둔 라인의 열처리 설비 구간에 설치되는 수직구조물로, 스트립의 균일한 이동을 확보하기 위한 루핑타워(100)를 진단하는 경우를 예로서 설명한다.

연속 소둔 라인의 열처리 설비 구간의 경우 노 설비 전후에 루핑타워가 배치되어 스트립의 연속 열처리를 위해 스트립의 속도를 일정하게 유지시키게 된다.

상기 루핑타워(100)는 30m 정도의 높이로 세워진 수직구조물로, 사각형태로 배치되는 4개의 타워레일(110)이 구비되어, 이 타워레일을 타고 캐리지가 상하로 이동하면서 스트립을 감거나 풀어주게 된다.

본 실시예의 진단장치는 상기 타워레일(110)을 따라 이동되며 타워레일의 수직도 등의 변형을 진단하게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이를 위해 본 장치는 상기 루핑타워(100)의 타워레일(110)에 탈착가능하게 설치되어 타워레일(110)을 따라 상하로 이동되는 승하강부(10), 상기 승하강부(10)에 설치되는 프리즘(20), 상기 루핑타워가 설치된 지면에 놓여지고 상기 프리즘(20)과의 위치를 검출하여 타워레일(110)의 변형량을 3차원으로 측정하는 레이저 측정기(30)를 포함한다.

상기 승하강부(10)는 몸체를 이루며, 전면 외측에 상기 프리즘(20)이 설치된 이동블럭(11)과, 상기 이동블럭(11)에 설치되고 상기 타워레일(110)에 자력을 가하여 이동블럭(11)을 타워레일(110)에 밀착시키기 위한 전면자석(12)과 측면자석(13), 상기 이동블럭(11)에 회전가능하게 설치되어 타워레일(110)의 일면에 접하는 아이들롤(14)을 포함한다.

이에, 프리즘(20)이 설치된 이동블럭(11)이 수직의 타워레일(110)을 따라 용이하게 이동할 수 있게 되어, 타워레일(110)을 따라 프리즘(20)을 필요한 곳에 정확히 위치시킬 수 있게 된다.

상기 레이저 측정기(30)는 승하강부(10)의 이동블럭(11)에 설치된 프리즘(20)으로 레이저를 조사하고 반사되는 레이저를 검출하여 측정 타깃 위치의 3차원 좌표를 측정하게 된다. 상기 레이저 측정기(30)는 측정된 3차원 좌표를 통해 지표면에서 수직구조물인 루핑타워의 좌우 정렬상태와 전후 정렬상태 및 변형량을 신속 정밀하게 진단하게 된다.

상기 이동블럭(11)은 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 타워레일(110)과 대응되는 형태로 이루어져 타워레일(110)의 전면과 양 측면을 감싸며 설치된다. 이하 설명에서 타워레일(110) 또는 이동블럭(11)의 전면이라 함은 도 4에서 넓은 면인 y축 방향 면을 의미하며, 측면이라 함은 전면 양측의 x축 방향을 향하는 면을 의미하는 것으로 한다.

상기 이동블럭(11)은 타워레일(110)을 감싸도록 직각으로 절곡된 채널부(17)를 형성한다. 그리고 상기 채널부(17)의 전면과 일측면에 각각 전면자석(12)과 측면자석(13)이 설치되어, 이동블럭(11)은 타워레일(110)의 전면과 일측면에 밀착되어 이동된다.

상기 전면자석(12)과 측면자석(13)은 이동블럭(11)을 타워레일(110)에 탈부착시키기 위한 것으로, 자력을 인가하여 이동블럭(11)을 타워레일(110)에 고정시킨다. 상기 전면자석(12)과 측면자석(13)의 자력에 의해 이동블럭(11)은 철재질인 타워레일(110)에서 탈락되지 않고 지속적으로 타워레일(110)에 부착된 상태를 유지할 수 있게 된다.

본 실시예에서, 상기 전면자석(12)은 언급한 바와 같이, 이동블럭(11)의 전면에 설치되며 측면자석(13)은 이동블럭(11)의 일측면에 설치된다. 이에, 상기 이동블럭(11)은 타워레일(110)의 전면과 일측면에 채널부(17)가 접한 상태로 타워레일(110)을 따라 이동하게 된다.

이와 같이, 이동블럭(11)이 타워레일(110)을 따라 이동하는 과정에서 지속적으로 타워레일(110)의 전면과 일측면에 접한 상태를 유지함으로써. 타워레일(110) 전면과 일측면에 대한 측정이 지속적으로 이루어져 보다 정밀한 측정이 이루어질 수 있게 된다. 상기 이동블럭(11)의 전면과 일측면에는 전면자석과 측면자석이 설치될 수 있도록 설치홈(15)이 형성된다. 상기 설치홈(15)의 내주면에는 단턱(16)이 형성되어 자석을 고정한다.

상기 이동블럭(11)의 전면 외측으로는 프리즘(20)이 설치된다.

여기서, 상기 이동블럭(11)은 타워레일(110)의 전면과 마찰을 최소화할 수 있도록 아이들롤(14)을 매개로 타워레일(110) 전면에서 소정 거리 이격되어 설치된다.

즉, 상기 이동블럭(11)의 전면에는 상단과 하단에 각각 아이들롤(14)이 설치된다. 상기 아이들롤(14)는 자체적으로 자유롭게 회전가능한 롤이다.

본 실시예에서 상기 아이들롤(14)는 상기 이동블럭(11)의 전면 내측으로 돌출되어 이동블럭(11)의 내면과 타워레일(110) 사이를 이격시킨 상태로 타워레일(110)에 접하는 구조로 되어 있다. 이하 설명에서 이동블럭(11)이 타워레일(110)에 밀착되었다 함은 이동블럭(11)이 아이들롤(14)을 매개로 타워레일(110)에 접하는 것을 의미한다.

이와 같이 타워레일(110)의 전면에 이동블럭(11)에 설치된 아이들롤(14)이 접하게 되어 이동블럭(11)은 자석의 자력에 의해 타워레일(110) 전면에서, 아이들롤(14)을 매개로 타워레일(110) 전면에 부착된다. 따라서 이동블럭(11)은 아이들롤(14)이 타워레일(110) 전면에 접하여 회전함으로써 타워레일(110)을 따라 부드럽고 원활하게 이동할 수 있게 된다.

본 실시예에서 상기 승하강부(10)의 이동블럭(11)은 타워레일(110)을 따라 설정된 거리만큼 이동되어 프리즘(20)의 위치를 이동시키게 된다.

이에, 상기 진단장치는 상기 승하강부(10)에 연결되어 타워레일(110)을 따라 승하강부(10)를 설정된 거리만큼 이동시키기 위한 이동부(40)를 더 포함한다.

본 실시예에서, 상기 이동부(40)는 상기 이동블럭(11)에 연결되는 와이어(41), 상기 타워레일(110) 상부에 배치되어 상기 와이어(41)가 감기고 풀리는 드럼(42), 상기 드럼(42)에 연결되어 드럼(42)을 회전시키는 구동모터(43)를 포함한다. 상기 와이어(41)와 드럼(42) 사이에는 와이어(41)의 방향을 전환시켜주기 위한 가이드롤(47)이 더 구비된다.

이에, 상기 구동모터(43)가 정역회전하게 되면 드럼(42)이 회전하면서 와이어(41)를 감거나 풀게 되고 와이어(41)에 연결된 이동블럭(11)이 자력에 의해 타워레일(110)에 부착된 상태에서 타워레일(110)을 따라 상하로 이동하게 되는 것이다.

예를 들어, 상기 와이어(41)가 드럼(42)에서 일정길이 풀리게 되면 와이어(41)에 연결되어 있는 이동블럭(11)은 자체의 무게와 아이들롤(14)의 구름작용에 의해 타워레일(110)을 따라 미끄러져 내려가게 된다. 이때, 상기 이동블럭(11)은 자석에 의해 아이들롤(14)이 타워레일(110) 전면을 벗어나지 않고 전면에 밀착된 상태에서

상기 이동부(40)는 필요시 타워레일(110) 상부에 착탈가능하게 설치될 수 있다.

상기 구동모터(43)의 회전축과 상기 드럼(42)의 축에는 각각 구동풀리(44)와 피동풀리(45)가 설치되며, 구동풀리(44)와 피동풀리(45)는 밸트(46)를 매개로 연결되어 동력을 전달받게 된다.

이하, 본 장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

레이저 측정기(30)는 루핑타워의 타워레일(110)에서 이격시켜 지면 상에 셋팅하고, 타워레일(110) 상단에 본 장치의 이동부(40)를 장착하고, 프리즘(20)이 구비된 이동블럭(11)을 타워레일(110)에 부착한다.

상기 타워레일(110)은 자체적으로 자석이 구비되어 있어서 타워레일(110)에 자력을 매개로 계속 부착된 상태를 유지하게 된다.

이 상태에서 이동부(40)를 구동하여 이동블럭(11)을 각 구간별로 승하강시키면서 해당 타워레일(110)의 수직도와 변형 여부를 진단한다.

즉, 구동모터(43)의 구동에 따라 드럼(42)이 회전하여 와이어(41)를 풀어주게 되면 와이어(41)에 연결되어 있는 이동블럭(11)이 타워레일(110)을 따라 이동하게 된다. 각 구간별로 이동블럭(11)이 정지하게 되면 레이저측정기(30)는 이동블럭(11)에 구비된 프리즘(20)의 3차원 좌표를 레이저로 측정하게 된다. 이와 같이, 구간별로 이동블럭(11)을 이동시켜 프리즘(20)의 좌표를 측정함으로써, 타워레일(110)의 전면 및 측면의 정렬상태와 변형량을 신속 정밀하게 진단할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 승하강부 11 : 이동블럭
12 : 전면자석 13 : 측면자석
14 : 아이들롤 17 : 채널부
20 : 프리즘 30 : 레이저측정기
40 : 이동부 41 : 와이어
42 : 드럼 43 : 구동모터

Claims (6)

1. 수직구조물의 타워레일에 탈착가능하게 설치되어 타워레일을 따라 상하로 이동되는 승하강부,
   상기 승하강부에 설치되는 프리즘,
   상기 수직구조물의 지면에 놓여지고 상기 프리즘 위치의 3차원 좌표를 측정하고 측정된 3차원 좌표를 통해 타워레일의 변형량을 검출하는 레이저측정기
   를 포함하는 수직구조물 타워레일 진단장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 승하강부는 몸체를 이루며 전면 외측에 상기 프리즘이 설치된 이동블럭과, 상기 이동블럭에 설치되고 상기 타워레일에 자력을 가하여 이동블럭을 타워레일에 밀착시키기 위한 자석, 상기 이동블럭에 회전가능하게 설치되어 타워레일의 일면에 접하는 아이들롤을 포함하는 수직구조물 타워레일 진단장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 아이들롤은 상기 이동블럭의 내측으로 돌출되어 이동블럭의 내면과 타워레일 사이를 이격시킨 상태로 타워레일에 접하는 구조의 수직구조물 타워레일 진단장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 이동블럭은 타워레일을 감싸도록 직각으로 절곡된 채널부를 형성하고, 상기 채널부의 전면과 일측면에 각각 상기 자석이 설치되어 이동블럭이 타워레일의 전면과 일측면에 밀착되어 이동되는 구조의 수직구조물 타워레일 진단장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 승하강부에 연결되어 타워레일을 따라 승하강부를 설정된 거리만큼 이동시키기 위한 이동부를 더 포함하는 수직구조물 타워레일 진단장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 이동부는 상기 이동블럭에 연결되는 와이어, 상기 타워레일 상부에 배치되어 상기 와이어가 감기고 풀리는 드럼, 상기 드럼에 연결되어 드럼을 회전시키는 구동모터를 포함하는 수직구조물 타워레일 진단장치.

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