KR101696739B1

KR101696739B1 - 프로브 복원장치

Info

Publication number: KR101696739B1
Application number: KR1020150081246A
Authority: KR
Inventors: 서일중; 김종균; 김종훈
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2015-06-09
Filing date: 2015-06-09
Publication date: 2017-01-17
Also published as: KR20160145235A

Abstract

프로브 복원장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 프로브 복원장치는 용융금속의 온도측정 및 샘플링 중 적어도 하나를 수행하는 프로브의 지관 내경홀의 변형을 복원하기 위한 장치로서, 프로브의 지관이 삽입되는 하우징 및 하우징 내에 삽입된 지관에 삽입되거나, 또는 진입하면서 지관의 변형된 내경홀을 가압하여 프로브의 지관 복원을 가능하게 하는 복원로드를 포함한다.

Description

프로브 복원장치{APPARATUS FOR RECOVERING PROBE OF SUBLANCE}

본 발명은 프로브 복원장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용융금속의 온도측정에 사용되는 서브랜스에 장착되는 프로브의 변형을 원 상태로 복원하기 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 서브랜스는 랜스의 하단부에 프로브를 장착한 후 고온의 용융금속에 침적하여 용융금속의 온도를 측정하거나 용융금속의 상태를 측정하기 위한 샘플링을 수행하는 장치이다.

서브랜스는 상하로 이동 가능하게 설치되는 장축의 서브랜스 본체와 서브랜스 본체 하단에 연결된 프로브 홀더 및 측정 시마다 프로브 홀더를 감싸는 구조로 장착되어 소모되는 프로브를 포함한다.

이러한 서브랜스는 프로브 홀더에 프로브를 장착한 후 용융금속을 향해 하강하여 온도측정 또는 샘플링을 수행하게 되고, 측정 또는 샘플링이 완료된 프로브는 프로브 홀더에서 분리한 후 새로운 프로브의 장착을 실시한다.

이때 프로브의 장착과정에서 프로브 홀더와 프로브의 어긋남에 의해 도 1의 화살표 부분과 같이 프로브 내부의 지관에 찍힘이 발생하고, 이러한 찍힘이 발생된 프로브는 다시 사용할 수 없어 폐기하여야 하므로 비용 증가에 따른 생산성이 저하되는 문제가 발생하였다.

공개특허공보 특2003-0039202호(2003.05.17 공개)

본 발명의 실시 예들은 서브랜스에 장착되는 프로브의 지관 내부가 변형된 경우 이를 복원할 수 있는 프로브 복원장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 용융금속의 온도측정 및 샘플링 중 적어도 하나를 수행하는 프로브의 지관 내경홀의 변형을 복원하기 위한 장치로서, 상기 프로브의 지관이 삽입되는 하우징 및 상기 하우징 내에 삽입된 상기 지관에 삽입되거나, 또는 진입하면서 상기 지관의 변형된 내경홀을 가압하여 상기 프로브의 지관 복원을 가능하게 하는 복원로드를 포함하는 프로브 복원장치가 제공될 수 있다.

또한 상기 복원로드는 상기 하우징 내에서 상기 하우징의 길이방향을 따라 전후로 이동 가능하게 설치될 수 있다.

또한 상기 복원로드는 상기 내경홀에 진입될 때 상기 내경홀과 접촉함에 의해 상기 내경홀을 확장시키는 원뿔형상의 접촉부를 갖는 복원바디와, 상기 복원로드를 이동시키는 동력을 전달받는 적어도 하나 이상의 기어부를 갖는 기어바디를 포함한다.

또한 상기 적어도 하나 이상의 기어부는 모터의 동력을 전달받아 회전하는 피니언과 맞물리는 랙기어를 포함한다.

또한 상기 적어도 하나 이상의 기어부는 링기어, 헬리컬기어 및 베벨기어 중 적어도 하나를 포함한다.

또한 상기 프로브의 지관이 상기 하우징에 삽입되는 것을 감지하기 위한 지관감지센서를 더 포함한다.

또한 상기 하우징 내에서 상기 복원로드의 위치를 감지하기 위한 위치감지센서를 더 포함한다.

또한 상기 하우징은 상기 피니언과 연계되는 제1부분과, 상기 복원바디를 지지하는 제2부분과, 상기 프로브의 지관이 삽입되는 장착홀을 갖는 제3부분을 포함한다.

또한 상기 제3부분에는 상기 지관의 장착 여부를 확인하기 위해 개구된 위치확인부가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 프로브 지관 내부홀이 변형되더라도 프로브 복원장치를 통해 원상 복구할 수 있게 되므로 폐기 처리했던 프로브의 재 사용이 가능해져 비용 절감에 따른 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 프로브의 지관 내부의 변형된 상태를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 서브랜스 설비를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 프로브와 프로브 홀더의 연결부분을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 프로브 복원장치의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 프로브 복원장치의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 프로브 복원장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 프로브 복원장치에 프로브가 장착되는 과정을 도시한 동작상태도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 프로브 복원장치에 프로브가 장착된 상태를 나타낸 동작상태도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 복원위치에서 복원로드가 프로브의 지관과 접촉한 상태를 나타낸 동작상태도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 프로브 복원장치의 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 서브랜스 설비를 개략적으로 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 서브랜스(10)는 정련로(20) 상부에 위치한 호이스트(30)에 의해 상하로 구동 가능하고, 정련로(20) 내부를 향해 하부로 이동하여 프로브(40)가 용융금속에 침적됨으로써 용융금속의 온도 측정 또는 샘플링을 수행한다.

호이스트(30)는 모터(31)의 동력에 의해 회전하는 윈치(32)에 감기거나 풀리는 와이어(33)를 구비하고, 서브랜스(10)는 와이어(33)와 연결되어 레일(34)을 따라 이동하는 슬라이더(35)에 결합된 상태로 상하로 이동될 수 있다.

프로브(40)는 소모성으로서, 용융금속의 온도측정 또는 샘플링이 완료된 경우에는 호이스트(30)를 통해 서브랜스(10)를 정련로(20) 상부로 이동시키고, 프로브(40)가 소정 위치에 위치되면, 인접하게 설치된 클램프가 프로브(40)를 파지한 상태에서 서브랜스 본체(11)에서 프로브(40)를 분리한 후 교환 작업을 수행한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 프로브와 프로브 홀더의 연결부분을 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 프로브(40)는 서브랜스 본체(11) 하측에 결합된 프로브 홀더(12)를 감싸는 형태로 프로브 홀더(12)에 끼워져 결합되며 내부에 온도측정을 위한 센서(미도시) 또는 샘플링을 위한 몰드가 배치되는 지관(41)을 포함한다.

지관(41)은 압착 종이로 형성되며, 내부가 빈 중공 원통형상으로 이루어질 수 있다. 이러한 지관(41)은 프로브 홀더(12)에 끼워지는 소경 원통체(42)와, 소경 원통체(42)의 상단에 결합되는 대경 원통체(43)를 포함한다.

소경 원통체(42)는 프로브 홀더(12)의 선단부가 삽입될 수 있는 내경을 갖는 내경홀(44)이 형성될 수 있고, 대경 원통체(43)는 프로브 홀더(12)의 선단부와 연결되는 홀더부(17)에 끼워져 고정되는 내경을 가질 수 있다.

이러한 홀더부(17)에 끼워져 고정되는 대경 원통체(43)는 외부의 열 또는 이물이 소경 원통체(42) 내부로 유입되는 것을 차단하여 보호한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 프로브 복원장치의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 프로브 복원장치의 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 프로브 복원장치의 단면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 프로브 복원장치(50)는 프로브 홀더(12)의 선단부가 끼워지는 소경 원통체(42)의 상측에 찍힘이 발생되어 내경홀(44)이 변형된 경우(도1참조), 변형된 내경홀(44)에 외력을 가하여 확장시킴에 의해 원 상태로 복원시키는 장치이다.

프로브 복원장치(50)는 하우징(60), 하우징(60) 내에서 전후로 이동 가능하게 설치되는 복원로드(70) 및 복원로드(70)를 이동시키는 이송장치(80)를 포함한다.

하우징(60)은 중공 원통형상으로 이루어지고, 서브랜스(10) 근방에 설치된 프레임(25)의 일측에 고정된 형태로 배치될 수 있다.

하우징(60)은 그 길이방향을 따라 서로 다른 직경을 가지는 3개의 원통체로 형성될 수 있다. 이러한 하우징(60)은 이송장치(80)와 연계되는 제1부분(61)과, 복원로드(70)의 안정적 직선 이동을 안내하는 제2부분(62)과, 프로브(40)의 지관(41)이 삽입 장착되는 장착홀(64)을 갖는 제3부분(63)을 포함한다.

복원로드(70)는 하우징(60) 내에서 하우징(60)의 길이방향을 따라 대기위치와 복원위치 사이에서 전후로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 여기서 대기위치는 복원로드(70)가 후퇴한 상태를 의미하고, 복원위치는 복원로드(70)가 전진한 상태를 의미한다.

즉 복원로드(70)는 프로브(40)의 지관(41)이 장착홀(64)에 삽입 장착된 경우에는 대기위치에서 프로브(40)를 향해 전진 이동하여 지관(41)의 내경홀(44)과 접촉되는 복원위치로 이동할 수 있고, 복원위치에서는 복원로드(70)가 지관(41)의 내경홀(44)을 확장시키는 힘을 가함에 의해 지관(41)의 변형된 내경홀(44)을 원상태로 복원시킬 수 있다.

복원로드(70)는 지관(41)의 내경홀(44)에 삽입되는 복원바디(71)와, 이송장치(80)와 연계되는 기어바디(72)를 포함한다.

복원바디(71)는 원통형상으로 형성될 수 있고, 그 선단에는 내경홀(44) 내부로의 진입이 원활히 되도록 원뿔형상의 접촉부(73)가 형성될 수 있다.

복원바디(71)가 전진 이동하는 동안 접촉부(73)의 외면은 프로브(40)의 내경홀(44) 내면에 가압 접촉됨에 의해 변형된 내경홀(44)을 원상태로 복원시킨다.

복원바디(71)는 하우징(60) 내에서 전후 이동하는 경우 제2부분(62)과 면 접촉하여 안정적 슬라이딩 이동을 할 수 있다.

기어바디(72)는 복원바디(71)의 후측에 연결되며, 이송장치(80)로부터 동력을 전달받는 적어도 하나 이상의 기어부(74)를 가질 수 있다.

적어도 하나 이상의 기어부(74)는 랙기어를 포함하고, 이송장치(80)는 동력을 제공하도록 양방향 회전 가능한 모터(81)와, 모터(81)의 회전력을 전달받아 회전하며 랙기어와 맞물리도록 배치되는 피니언(82)을 포함한다.

모터(81)와 피니언(82)은 하우징(60)의 제1부분(61)에 결합되는 전장박스(83) 내에 배치될 수 있고, 피니언(82)은 제1부분(61)의 일측에 절개된 개구부(65)를 통해 제1부분(61) 내측에 배치되는 적어도 하나 이상의 기어부(74)와 맞물릴 수 있다.

피니언(82)은 모터(81)의 동력에 의해 양방향 회전함에 의해 기어바디(72)를 전후로 이동시키고, 이에 따라 복원로드(70)는 대기위치와 복원위치 사이에서 왕복 이동하게 된다.

이러한 복원로드(70)는 장착홀(64)에 프로브(40)의 지관(41)이 장착되게 되면 자동으로 대기위치와 복원위치 사이로 이동할 수 있다.

이를 위해, 하우징(60)의 제3부분(63)에는 프로브(40)의 지관(41)이 장착홀(64)에 삽입되는 것을 감지하기 위한 지관감지센서(91)가 설치될 수 있고, 하우징(60)의 제1부분(61)에는 복원로드(70)의 위치를 감지하기 위한 위치감지센서(92)가 설치될 수 있다.

지관감지센서(91)와 위치감지센서(92)는 광 센서, 적외선 센서, 초음파 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

지관감지센서(91)는 제어부와 전기적으로 연결되며, 지관감지센서(91)에 의해 감지된 감지정보는 제어부로 전송된다.

제어부는 지관감지센서(91)에 의해 전송된 감지정보에 기초하여 프로브(40)의 지관(41)이 장착된 것으로 판단되면, 복원로드(70)의 접촉부(73)가 지관(41)의 내경홀(44)에 진입하여 접촉되는 복원위치로 이동하도록 모터(81)를 일 방향으로 회전시킨다.

위치감지센서(92)는 제어부와 전기적으로 연결되며, 위치감지센서(92)에 의해 감지된 감지정보는 제어부로 전송된다.

제어부는 위치감지센서(92)에 의해 전송된 감지정보에 기초하여 복원로드(70)가 전진한 상태인 것으로 판단되면, 복원로드(70)가 대기위치로 이동하도록 모터(81)를 타 방향으로 회전시킨다.

한편 하우징(60)의 제3부분(63)에는 프로브(40)의 지관(41) 장착여부를 작업자가 육안으로 확인할 수 있도록 개구된 위치확인부(66)가 형성될 수 있다. 이 경우, 작업자는 위치확인부(66)를 통해 지관(41)의 장착여부를 확인한 후 수동조작에 의하여 모터(81)를 작동시킬 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 프로브 복원장치의 작동에 대하여 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한다.

먼저, 도 7에 도시한 바와 같이, 프로브(40)의 지관(41) 내부에 찍힘에 의한 변형부분(45)이 발생되게 되면, 프로브 홀더(12)로부터 프로브(40)를 분리시키고, 분리된 프로브(40)는 프로브 복원장치(50)의 장착홀(64)에 삽입시킨다.

이때, 프로브(40)의 장착은 작업자의 수동조작에 의해 이루어질 수 있고, 또는 별도의 자동설비를 이용하여 이루어질 수 있다.

도 8에 도시한 바와 같이, 하우징(60)의 장착홀(64)에 프로브(40)의 지관(41)이 삽입 완료되게 되면, 지관감지센서(91)는 제어부로 감지정보를 전송하게 되고, 제어부는 이송장치(80)의 모터(81)를 일 방향(시계방향)으로 회전시킨다.

도 9에 도시한 바와 같이, 모터(81)의 동력에 의해 회전하는 피니언(82)은 기어부(74)와 맞물려 회전함에 따라 복원바디(71)를 복원위치로 전진 이동시킨다.

이에 따라 복원바디(71)의 선단에 형성된 접촉부(73)는 내경홀(44)에 진입되며, 접촉부(73)의 외면이 내경홀(44)의 변형부분(45)에 가압 접촉됨에 의해 내경홀(44)을 확장시켜 원상태로 복원시킨다.

이때 위치감지센서(92)는 복원로드(70)의 위치를 감지하여 제어부로 전송하고, 제어부는 위치감지센서(92)로부터 전송된 감지정보에 기초하여 복원바디(71)의 위치가 복원위치에 도달된 것으로 판단되면, 모터(81)를 타 방향(반시계방향)으로 회전시킨다. 이에 따라 복원바디(71)는 다시 도 7과 같은 대기위치로 복귀된다.

프로브(40)의 복원이 완료되면, 하우징(60)의 장착홀(64)에서 프로브(40)를 분리한 후 원상태로 복원된 프로브(40)를 다시 프로브 홀더(12)에 장착시킨다. 따라서 프로브(40)의 내부 변형에 의해 폐기되는 프로브(40)의 소모를 줄일 수 있어 원가절감에 따른 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 프로브 복원장치에 대하여 설명한다. 이하에서는 동일한 기능을 가지는 구성요소에 대하여는 동일한 도면번호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 프로브 복원장치는 기어바디(72)에 형성된 적어도 하나의 기어부(76)는 링기어 형태로 구비될 수 있고, 기어바디(72)를 회전시키는 회전장치(85)는 동력을 제공하는 모터(86)와, 모터(86)의 회전력을 전달받아 회전하며 링기어와 맞물리도록 배치되는 기어부(87)를 포함하는 것을 제외하고는 전술한 실시 예와 동일하다. 또한 본 실시 예에서의 적어도 하나의 기어부(76)는 헬리컬기어 또는 베벨기어로 형성될 수 있고, 모터(86)의 회전력을 전달받는 기어부(87)는 이와 대응하는 헬리컬기어 또는 베벨기어로 형성될 수 있다.

이와 같은 경우, 프로브(40)의 지관(41)을 하우징(60)의 장착홀(64)에 삽입시키면, 지관감지센서(91)는 지관(41)의 장착을 감지하여 감지신호를 제어부로 전송한다. 이때 프로브(40)의 변형부분(45)은 복원바디(71)의 접촉부(73)와 접촉되어 압착된 상태이다. 제어부는 지관감지센서(91)로부터 감지신호를 전송받게 되면, 모터(86)를 회전시켜 기어바디(72)를 회전시킨다. 이에 따라 복원바디(71)는 회전하게 되고, 프로브(40)의 변형부분(45)은 복원바디(71)의 접촉부(73)와 마찰 접촉되면서 확장되어 원 상태로 복원되게 된다.

10: 서브랜스, 12: 프로브 홀더,
20: 정련로, 30: 호이스트,
40: 프로브, 41: 지관,
44: 내경홀, 50: 프로브 복원장치,
60: 하우징, 64: 장착홀,
65: 개구부, 66: 위치확인부,
70: 복원로드, 71: 복원바디,
72: 기어바디, 73: 접촉부,
74: 기어부, 80: 이송장치,
81: 모터, 82: 피니언,
91: 지관감지센서, 92: 위치감지센서.

Claims

용융금속의 온도측정 및 샘플링 중 적어도 하나를 수행하며, 프로브 홀더에 끼워지는 소경 원통체와 상기 소경 원통체 상측에 결합되는 대경 원통체를 갖는 프로브의 지관에서 상기 소경 원통체 내경홀의 변형을 복원하기 위한 장치로서,
상기 대경 원통체의 외면이 끼워져 삽입되는 중공의 장착홀을 갖는 하우징;
상기 하우징 내부에 설치되며, 상기 장착홀 내에 삽입된 상기 소경 원통체 내부로 삽입되거나, 또는 진입하면서 상기 소경 원통체의 변형된 내경홀을 가압하는 원뿔형상의 접촉부를 갖는 복원바디와, 상기 복원바디를 이동시키는 동력을 전달받는 적어도 하나 이상의 기어부를 갖는 복원로드;
상기 적어도 하나 이상의 기어부에 동력을 전달하는 이송장치;
상기 하우징에 설치되며, 상기 대경 원통체가 상기 장착홀에 삽입되는 것을 감지하는 지관감지센서;
상기 하우징에 설치되며, 상기 복원로드의 위치를 감지하는 위치감지센서; 및
상기 지관감지센서 및 상기 위치감지센서의 감지정보에 기초하여 상기 이송장치를 구동하는 제어부;를 포함하는 프로브 복원장치.
제 1항에 있어서,
상기 복원로드는 상기 하우징 내에서 상기 하우징의 길이방향을 따라 전후로 이동 가능하게 설치되는 프로브 복원장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 적어도 하나 이상의 기어부는 모터의 동력을 전달받아 회전하는 피니언과 맞물리는 랙기어를 포함하는 프로브 복원장치.
제 1항에 있어서,
상기 적어도 하나 이상의 기어부는 링기어, 헬리컬기어 및 베벨기어 중 적어도 하나를 포함하는 프로브 복원장치.
삭제
삭제
제 4항에 있어서,
상기 하우징은 상기 피니언과 연계되는 제1부분과, 상기 복원바디를 지지하는 제2부분과, 상기 장착홀을 갖는 제3부분을 포함하는 프로브 복원장치.
제 8항에 있어서,
상기 제3부분에는 상기 지관의 장착 여부를 확인하기 위해 개구된 위치확인부가 형성되는 프로브 복원장치.