KR101669137B1 - 컨베이어 벨트 손상 감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한 쌍의 센서가 컨베이어 벨트 표면을 따라 수평으로 왕복 이동하면서 컨베이어 벨트의 두께와 열을 측정하여 벨트의 손상 여부를 감지하도록 하는 컨베이어 벨트 손상 감지장치에 관한 것으로, 본 발명의 컨베이어 벨트 손상 감지장치는, 횡 방향 공간부를 형성하면서 서로 마주보도록 배치되는 한 쌍의 수직 프레임; 종 방향 공간부를 형성하면서 양 단부가 상기 수직 프레임에 지지되는 상부 및 하부 수평 회동 수단; 상기 각 수평 회동 수단의 상하측에 배치되고, 양 단부가 상기 수직 프레임에 체결되는 상부 및 하부 가이드 프레임; 상기 상부 및 하부 가이드 프레임에 가이드되면서 상기 상부 및 하부 수평 회동 수단에 의하여 수평으로 왕복 회동하는 한 쌍의 두께 측정 센서를 구비하는 측정부; 및 일 측의 상기 수직 프레임에 체결되어, 상기 측정부가 수평으로 왕복 회동하도록 상기 상부 및 하부 수평 회동 수단을 구동하는 구동 수단;을 포함하여, 상기 측정부가 수평 방향으로 왕복 회동하면서 상기 공간부를 이동하는 벨트의 두께를 측정하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

컨베이어 벨트 손상 감지장치{Sensing Apparatus for Damage of Conveyor Belt}

본 발명은 컨베이어 벨트 손상 감지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 한 쌍의 센서가 컨베이어 벨트 표면을 따라 수평으로 왕복 이동하면서 컨베이어 벨트의 두께와 열을 측정하여 벨트의 손상 여부를 감지하도록 하는 컨베이어 벨트 손상 감지장치에 관한 것이다.

통상 제철소의 공장에서는 컨베이어 벨트에 원료를 이송하는데, 24시간 가동되는 컨베이어는 월별 또는 분기별로 일정기간에 정비 및 점검을 하지만 오랜 시간 동안 멈추지 않고 원료를 이송하면 벨트 가운데 부분으로부터 마모가 시작되어 점차적으로 벨트의 가장 자리까지 마모가 되고 가운데 부분부터 파열이 되고 결국에는 원료 이송 중 컨베이어 벨트가 절단이 될 것이다.

원료 이송 중 컨베이어 벨트가 파손이 되면 교체 및 수리가 완료 될 때까지 조업이 중단이 되고 이송 중이던 원료들도 모두 수거 하여야 한다.

컨베이어 벨트 현재 상태를 작업자가 확인 하려고 하면 주기적인 점검은 컨베이어를 정지하고 육안으로만 마모 상태를 확인할 수 있고 벨트 가운데 부분까지 측정이 불가능하고 컨베이어가 정지 하였으므로 벨트 점검을 하기 위해 컨베이어 거리만큼 조업자가 다니면서 점검을 하여야 되므로 시간 낭비와 점검 중 안전사고가 일어날 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 한국공개특허 10-2003-0053584호(선행문헌1)는 벨트 컨베이어의 표면 손상 감지장치를 개시하고 있다. 상기 선행문헌1의 표면 손상 감지장치는 바 형상의 베이스에 레일이 설치되고, 레일에 의해 장치가 가이드 된다. 그러나, 선행문헌1의 기술은 컨베이어의 표면 손상 측정시 외부 자극으로 인해 흔들릴 수 있게 되어 오류가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

또한, 본 출원인은 상기 선행문헌1의 문제점을 해결하는 컨베이어 벨트 두께 측정장치를 출원하여 한국등록특허 10-1407027호(선행문헌2)로 등록받았다. 상기 선행문헌2의 컨베이어 벨트 두께 측정장치는 컨베이어 벨트 이동 구간에 가이드 롤러를 설치하고 휴대용 벨트 두께 측정기를 이용하여 벨트의 마모상태를 측정한다. 또한, 상기 컨베이어 벨트 두께 측정장치는 측정기가 가이드부에 끼워진 상태에서 측정기의 상하부 몸체 단부에 체결된 측정 센서가 벨트의 두께를 측정하도록 구성된다.

그러나 선행문헌2의 기술은 측정기가 무거워 휴대하기가 어려운 문제점이 있으며, 사용자가 직접 측정기를 가이드부에 끼워 넣은 후 특정 위치에 대해서만 두께를 측정하므로, 벨트 표면의 넓은 영역에 대하여 측정하기 위해서는 사용자가 수동으로 측정 센서의 위치를 변경하여야 하는 번거로움이 있다.

또한, 컨베이어 벨트는 원료와의 잦은 마찰에 의하여 벨트 표면의 온도가 쉽게 상승하게 된다. 더구나 제철소는 주위의 온도가 높은 환경에서 작업이 이루어지며, 작업장 내부에는 많은 분진들이 존재한다. 이에 따라, 컨베이어 벨트의 표면 온도가 지속적으로 상승하는 경우 스파크 현상이 발생되며, 이는 곧 작업장 화재 발생의 원인이 되기도 한다. 그러나 종래의 컨베이어 벨트 손상 감지장치 또는 두께 측정장치는 벨트 표면의 물리적인 손상에 의한 두께만을 감지할 수 있어 벨트 표면에서 발생되는 열에 의한 벨트의 손상 여부는 감지하지 못하고 있다.

한국공개특허 10-2003-0053584호(2003.07.02.출원공개) 한국등록특허 10-1407027호(2014.06.16.등록공고)

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하고자 제안된 것으로, 컨베이어 벨트의 상하측에 배치되는 한 쌍의 측정 센서가 벨트 표면을 따라 수평 방향으로 왕복 이동하면서 벨트의 손상 여부를 감지하도록 함으로써, 넓은 영역에 걸쳐 손상 여부를 감지할 수 있는 컨베이어 벨트 손상 감지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 컨베이어 벨트 표면의 열을 감지하도록 구성됨으로써, 마찰에 의한 화재를 미연에 방지할 수 있도록 하는 컨베이어 벨트 손상 감지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 컨베이어 벨트 손상 감지장치는, 횡 방향 공간부를 형성하면서 서로 마주보도록 배치되는 한 쌍의 수직 프레임; 종 방향 공간부를 형성하면서 양 단부가 상기 수직 프레임에 지지되는 상부 및 하부 수평 회동 수단; 상기 각 수평 회동 수단의 외측에 배치되고, 양 단부가 상기 수직 프레임에 체결되는 상부 및 하부 가이드 프레임; 상기 상부 및 하부 가이드 프레임에 가이드 되고, 상기 상부 및 하부 수평 회동 수단에 의하여 수평으로 왕복 회동하면서 벨트의 두께를 측정하는 한 쌍의 측정 모듈로 구성되는 측정부; 및 일측의 상기 수직 프레임에 체결되어, 상기 측정 모듈이 수평으로 왕복 회동하도록 상기 상부 및 하부 수평 회동 수단을 구동하는 구동 수단;을 포함하여, 상기 측정부가 수평 방향으로 왕복 회동하면서 상기 공간부를 이동하는 벨트의 두께를 측정하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 측정 모듈은 열 감지 센서;를 더 구비하여, 상기 측정 모듈이 수평 방향으로 왕복 회동하면서 상기 공간부를 이동하는 벨트 표면의 열을 더 측정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 컨베이어 벨트 손상 감지장치.

여기서 상기 측정부는 횡 방향으로 일정 간격을 이루면서 복수개 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 측정 센서가 수평 방형으로 왕복 이동하면서 벨트 표면을 지그재그 형태를 그리면서 감지하도록 구성됨으로써, 벨트 표면의 넓은 영역에 대하여 손상 여부를 감지할 수 있다.

또한, 본 발명은 벨트 표면의 열을 감지하기 위한 열감지 센서가 추가로 구비됨으로써, 원료와 벨트의 마찰에 의한 화재 발생 우려를 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 컨베이어 벨트의 손상 감지장치를 나타낸 정면도,
도 2는 측정 센서의 수에 따른 벨트 표면의 스캐닝 영역을 나타낸 평면도.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 컨베이어 벨트의 손상 감지장치를 나타낸 정면도이고, 도 2는 측정 센서의 수에 따른 벨트 표면의 스캐닝 영역을 나타낸 평면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 컨베이어 벨트 손상 감지장치는 한 쌍의 수직 프레임(100)과, 한 쌍의 수직 프레임(100) 사이에서 수직 프레임에 체결되는 수평 회동 프레임(200)과, 수평 회동 프레임(200)과 함께 수직 프레임에 체결되는 가이드 프레임(300)과, 일측의 상기 수직 프레임(100) 외측에 배치되어 상기 수평 회동 프레임(200)을 구동시키는 구동 모터(400)와, 벨트(10)의 상부와 하부에 배치되도록 수평 회동 프레임(200)에 체결되어 벨트(10)의 두께와 열을 측정하는 측정부(500)를 포함한다.

여기서, 수직 프레임(100)은 컨베이어 벨트 손상 감지장치를 작업장 바닥면에 안정적으로 착지시키고, 수평 회동 프레임(200), 가이드 프레임(300) 및 구동 모터(400)가 안정적으로 체결될 수 있도록 한다. 이러한 수직 프레임(100)은 직경과 길이를 갖는 바(bar) 또는 플레이트(plate)로 구성될 수 있으며, 한 쌍의 수직 프레임(100)은 컨베이어 벨트(10)가 통과할 수 있도록 횡 방향으로 충분한 공간부(10a)를 확보하면서 서로 마주보도록 배치된다.

수평 회동 프레임(200)은 측정부(500)를 체결시킴과 동시에 체결된 측정부(500)를 수평 방향으로 왕복 회동시키기 위한 구성으로, 볼 스크류(Ball Screw) 구조의 프레임으로 구성될 수 있다. 이러한 수평 회동 프레임(200)은 양 단부가 양측의 수직 프레임(100)에 체결되는 상부 수평 회동 프레임(200u)과 하부 수평 회동 프레임(200d)으로 구성된다. 상부 수평 회동 프레임(200u)과 하부 수평 회동 프레임(200d)은 컨베이어 벨트(10)가 통과할 수 있도록 종 방향으로 충분한 공간부(10a)를 형성하면서 배치된다.

가이드 프레임(300)은 측정부(500)가 수평 방향으로 안정적으로 이동될 수 있도록 가이드하는 구성으로, 상부 수평 회동 프레임(200u)과 하부 수평 회동 프레임(200d)에 각각 설치되는 상부 가이드 프레임(300u)과 하부 가이드 프레임(300d)으로 구성된다. 또한, 가이드 프레임(300)은 소정의 폭을 갖는 플레이트(plate) 형상을 이루며, 플레이트는 수평 회동 프레임(200)의 상하측에 각각 배치된다.

측정부(500)는 컨베이어 벨트(10)의 두께를 측정하고, 벨트 표면에서 방출되는 열을 측정하기 위한 구성으로, 비접촉식 레이저 변위 감지 센서(530)와 열 감지 센서(540)를 구비한다. 이러한 레이저 변위 감지 센서(530)와 열 감지 센서(540)는 육면체 형상의 몸체(510)에 구비되고, 몸체(510)에는 다수의 가이드 롤러(520)가 마련된다. 이러한 몸체(510), 가이드 롤러(520), 레이저 변위 감지 센서(530) 및 열 감지 센서(540)로 이루어지는 하나의 측정 모듈을 구성한다.

가이드 롤러(520)는 탄성과 마찰력이 우수한 실리콘 재질로 구성되고, 가이드 프레임(300)의 상하부 플레이트에 밀착되면서 측정부(500)가 수평 이동될 수 있도록 한다. 또한, 가이드 롤러(510)는 탄성에 의하여 기계적인 진동이 센서로 전달되는 것을 차단하여 정확한 측정이 이루어지도록 한다.

측정부(500)는 몸체(510)의 중앙부에 프레임 관통 홀이 형성되고, 관통 홀을 통하여 수평 회동 프레임(200)이 삽입되면서 수평 회동 프레임(200)에 체결된다. 이때, 관통 홀의 내부 표면에는 볼 스크류에 대응하는 형상의 스크류 홈이 형성되어 수평 회동 프레임(200)의 회전으로 측정부(500)가 모듈이 수평 회동 프레임(200)의 축 방향을 따라 직선 이동하도록 체결된다.

또한, 측정부(500)는 상부 수평 회동 프레임(200u)과 하부 수평 회동 프레임(200d)에 체결되는 상부 측정 모듈(500u)과 하부 측정 모듈(500d)의 한 쌍의 모듈로 구성된다. 따라서, 측정부(500)는 컨베이어 벨트(10)의 상부와 하부에서 벨트의 손상 여부를 감지한다. 즉, 상부 측정 모듈(500u)과 하부 측정 모듈(500d) 사이를 통과하는 컨베이어 벨트(10)에 대하여 상하부의 레이저 변위 감지 센서(530)가 컨베이어 벨트(10)와의 거리를 측정하고 그 측정값을 연산함으로써, 벨트(10)의 두께를 산출하게 된다.

이와 같이 측정부(500)를 구성하는 한 쌍의 측정 모듈은 소정의 폭을 갖는 컨베이어 벨트(10)에 대하여 일정 간격으로 왕복 이동하면서 벨트에 대한 두께를 측정하게 된다. 즉, 전후 방향으로 이동하는 컨베이어 벨트(10)에 대하여 측정부(500)는 수평 방향으로 왕복 이동하므로, 결국 측정 모듈은 컨베이어 벨트(10) 표면을 지그재그 형태로 스캐닝하면서 측정이 이루어지게 된다.

구동 모터(400)는 수평 회동 프레임(200)을 회전 구동시키기 위한 구성으로, 일측의 수직 프레임(100) 외측에 설치된다. 구동 모터(400)는 한 쌍의 연결 축(410)으로 상부 수평 회동 프레임(200u)과 하부 수평 회동 프레임(200d)에 연결되어, 각 수평 회동 프레임(200u,200d)을 회전시킨다. 이러한 구동 모터(400)의 구동으로 수평 회동 프레임(200)이 회전하고, 수평 회동 프레임(200)의 회전으로 측정부(500)가 수평 방향으로 이동하게 된다. 이때, 구동 모터(400)는 측정부(500)가 소정 간격으로 왕복 이동하도록 수평 회동 프레임(200)의 회전 방향을 일정 주기로 변환시킨다.

그리고 도시되지는 않았지만, PLC와 인버터를 갖는 제어 패널이 별도로 설치되며, 제어 패널의 제어에 따라 구동 모터(400)가 구동되면서 측정부(500)가 벨트의 두께와 열을 측정하며, 측정된 두께와 열은 실시간으로 디스플레이 패널에 제공되고 데이터베이스화된다. 또한, 제어 패널에는 알람 모듈이 구비되어, 컨베이어 벨트의 두께나 표면에서 측정되는 열이 허용치를 벗어나는 경우 경고 메시지를 송출하여 작업자에게 알리도록 구성된다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 컨베이어 벨트 손상 감지장치 2개의 측정부(500)가 설치될 수 있다. 컨베이어 벨트(10)의 폭이 넓은 경우 하나의 측정부(500)가 벨트 전체 폭을 왕복하면서 측정하여야 하므로, 왕복 주기가 길어지고 결국 측정하지 못하는 영역이 증가하게 된다. 그러나 2개의 측정부(500)가 설치되는 경우 각 측정부는 컨베이어 벨트(10)의 전체 폭의 1/2에 해당하는 폭 범위를 왕복 이동하면서 측정하게 되므로, 측정되지 않는 영역을 줄일 수 있다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 동일한 폭의 컨베이어 벨트에 대하여 하나의 측정부(500)가 구비되는 경우 측정부(500)는 벨트의 전체 폭(W)을 지그재그 형태로 이동하면서 측정하게 되고(a), 2개의 측정부가 구비되는 경우 각 측정부(500)는 벨트의 1/2 폭(1/2W)을 지그재그 형태로 이동하면서 측정하게 된다(b). 이와 같이 복수개의 측정부가 구비되는 경우 벨트의 측정 영역을 증가시켜 벨트 표면에 대한 보다 정밀한 측정이 이루어질 수 있다. 여기서 각 측정부가 복수개 설치되는 경우 각 측정부 사이의 간격이 일정하도록 설치되어야 한다.

또한, 도시되지는 않았지만, 컨베이어 벨트 구동부 측에는 벨트의 손상된 지점을 알리기 위한 인코더(Encoder)가 구비될 수 있으며, 벨트 회전이 1 사이클(cycle) 완료되면 인코더 값이 초기화되도록 설정된다.

이상에서 본 발명에 있어서 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

100 : 수직 프레임
200,200u,200d : 상부 및 하부 수평 회동 프레임
300,300u,300d : 상부 및 하부 가이드 프레임
400 : 구동 모터 410 : 연결 축
500 : 측정부 510 : 몸체
520 : 가이드 롤러 530 : 변위 감지 센서
540 : 열 감지 센서

Claims (3)

1. 횡 방향 공간부를 형성하면서 서로 마주보도록 배치되는 한 쌍의 수직 프레임;
   종 방향 공간부를 형성하면서 양 단부가 상기 수직 프레임에 지지되는 상부 및 하부 수평 회동 프레임;
   상기 각 수평 회동 프레임의 외측에 배치되고, 양 단부가 상기 수직 프레임에 체결되는 상부 및 하부 가이드 프레임;
   상기 상부 및 하부 가이드 프레임에 가이드 되고, 상기 상부 및 하부 수평 회동 프레임에 의하여 수평으로 왕복 이동하면서 벨트의 두께를 측정하는 한 쌍의 레이저 변위 감지 센서와 벨트 표면의 열을 측정하는 열 감지 센서로 구성되는 측정부; 및
   일측의 상기 수직 프레임에 체결되어, 상기 측정부가 수평 방향으로 왕복 이동하도록 상기 상부 및 하부 수평 회동 프레임을 회전 구동시키는 구동 수단;을 포함하여,
   상기 측정부가 수평 방향으로 왕복 이동하면서 상기 공간부를 이동하는 벨트의 두께와 벨트 표면의 열을 측정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 컨베이어 벨트 손상 감지장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 측정부는,
   횡 방향으로 일정 간격을 이루면서 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 컨베이어 벨트 손상 감지장치.

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