KR102591550B1 - 정밀제어 기반 쇼트턴 검출 자동화 장치 및 검출 방법 - Google Patents

정밀제어 기반 쇼트턴 검출 자동화 장치 및 검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예는 유도 전류를 기반으로 발전기 등에 사용되는 로터 코어의 각 턴 사이에 발생한 쇼트를 검출하되, 다수개의 코어에 대해 연속적/순차적으로 쇼트턴을 검출하고, 쇼트턴의 위치를 보다 정확하게 파악할 수 있는 정밀제어 기반 쇼트턴 검출 자동화 장치 및 검출 방법에 관한 것이다.

Description

정밀제어 기반 쇼트턴 검출 자동화 장치 및 검출 방법{SHORT TURN DETECTION AUTOMATION DEVICE AND DETECTION METHOD BASED ON PRECISION CONTROL}
아래 실시예들은 유도 전류를 기반으로 발전기 등에 사용되는 로터 코어의 각 턴 사이에 발생한 쇼트를 검출하되, 다수개의 코어에 대해 연속적/순차적으로 쇼트턴을 검출하고, 쇼트턴의 위치를 보다 정확하게 파악할 수 있는 정밀제어 기반 쇼트턴 검출 자동화 장치 및 검출 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 화력 발전소, 수력 발전소, 원자력 발전소 등의 발전 설비 중에서 발전기는 매우 중요한 구성요소이다. 발전기는 기계적인 회전에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치로서, 직류 발전기, 동기 발전기, 유도 발전기 등이 있다.
발전기는 통상적으로 스테이터, 로터, 베어링 및 여자기 등으로 구성되는데, 여기서 로터는 발전기 등의 회전 기계에서 회전하는 부분을 통틀어 이르는 말이다. 이 로터에는 회전을 통해 전기를 생성할 수 있도록 코일이 감겨져 있는데 이를 로터 코일이라한다.
이러한 로터 코일은 여러 턴으로 형성될 수 있는데, 이 때 로터 코일의 각 턴 간에 서로 맞닿아 쇼트가 되면, 코일 내부에 과전류가 흘러 전기 사고, 화재 등이 발생할 수 있다. 이처럼 서로 맞닿아 쇼트된 턴을 쇼트턴이라고 한다.
종래의 선행기술들은 실제 코일에 직접 전류를 흘려 측정하는 방법으로, 사용 전 쇼트턴을 검출하는 것은 어려움이 있었다. 또한, 복잡한 회로의 단계를 거쳐야 하므로 대량 점검에 어려움이 있었다.
따라서, 본 발명에서는 코일에 간접적으로 전류를 흘려 사용하기 전에 코일의 쇼트 여부를 확인하고, 쇼트턴의 위치를 확인할 수 있는 쇼트턴 검출기를 제공하고자 한다.
한편, 선행특허에서는 유도전류를 기반으로 쇼트턴을 검출함으로써, 코일의 손상을 방지하면서 쇼트턴을 검출할 수 있다는 장점이 있으나, 장치의 구조상 다수개의 코일을 연속적/순차적으로 검사하기에는 어려움이 있고, 쇼트턴의 여부는 확인할 수 있지만, 쇼트턴이 코일의 어느 부위에서 발생했는지 위치를 정확하게 파악하기는 어렵다는 한계점이 있었다.
KR 10-1885325 B KR 10-1885333 B
본 발명의 일실시예가 해결하고자 하는 과제는, 전술한 바와 같은 종래 쇼트턴 검출 장치의 한계점을 극복하기 위하여, 코일의 쇼트턴을 검출하는 과정에서 코일의 손상을 방지하고, 다수개의 코일을 연속적/순차적으로 검사함으로써 공정을 자동화할 수 있고, 코일의 어느 부위/지점에서 쇼트턴이 발생했는지 위치를 파악할 수 있는 정밀제어 기반 쇼트턴 검출 자동화 장치 및 검출 방법을 제공하는 것이다.
일실시예에 따르면, 코일의 쇼트를 검출하는 정밀제어 기반 쇼트턴 검출 자동화 장치에 있어서, 다수개의 코일을 운반하는 컨베이어 벨트; 상기 컨베이어 벨트의 상부에 이격되어 배치되는 자기장 발생 장치; 전류 측정 장치; 상기 자기장 발생 장치의 상기 컨베이어 벨트에 대한 높이를 조절하는 높이 조절 장치; 상기 컨베이어 벨트의 상부에 배치되어, 상기 컨베이어 벨트에 안착된 코일의 위치를 감지하는 위치센서;를 포함하여, 상기 컨베이어 벨트를 따라 이송되는 다수개의 코일에 대해 순차적으로 상기 자기장 발생 장치를 작동시키며 상기 전류 측정 장치로 상기 코일에 흐르는 전류를 측정함으로써, 다수개의 코일에 대해 순차적으로 쇼트턴을 검출하는, 정밀제어 기반 쇼트턴 검출 자동화 장치를 제공한다.
또한, 상기 자기장 발생 장치는: 적어도 여섯 개 이상 짝수개의 제1 자기장 발생부;가 방사상(放射狀)으로 배치되어 구성되고, 상기 제1 자기장 발생부 중, 서로 대향(對向)하는 방향에 위치한 한 쌍의 제2 자기장 발생부가 상기 높이 조절 장치에 의해 하강하여 상기 코일의 쇼트턴을 검출하고, 상기 제1 자기장 발생부 중, 상기 제2 자기장 발생부를 제외한 나머지인 제3 자기장 발생부가 상기 높이 조절 장치에 의해 상승하거나 높이를 유지하여 상기 코일로부터 이격되거나 이격된 상태를 유지하고, 상기 제1 자기장 발생부는: 소정의 철판을 'ㄷ' 형상으로 절곡시켜, 중심에 위치한 제1 철판부, 상기 제1 철판부의 일단으로부터 신장되는 제2 철판부 및 상기 제1 철판부의 타단으로부터 신장되는 제3 철판부로 구성되는 말굽부; 상기 말굽부의 제1 철판부에 일 방향으로 감겨 형성되는 솔레노이드부; 및 상기 솔레노이드부에 전원을 공급하는 전극부;를 포함하고, 상기 전류 측정 장치는: 상기 제1 자기장 발생부의 상단에 연결되며, 상기 전극부로부터 솔레노이드로 전원이 공급될 때 작동이 정지되고, 상기 전극부로부터 솔레노이드로 전원이 공급되지 않을 때 작동하여 상기 솔레노이드에 흐르는 전류를 측정하도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 높이 조절 장치는: 상기 제1 자기장 발생부의 상단에 연결되는 가이드; 상기 가이드가 안착되며, 상기 가이드가 상하 병진운동하는 경로를 제공하는 레일부; 상기 가이드에 고정되는 팔로워; 상기 팔로워에 연결되는 원통 캠; 상기 원통 캠이 고정되는 캠축; 및 상기 캠축을 회전시키는 제1 구동모터;를 포함하여, 상기 원통 캠에 형성된 요홈을 따라 상기 팔로워가 상하 병진운동하면, 상기 제1 자기장 발생부 중, 서로 대향하는 방향에 위치한 한 쌍의 제2 자기장 발생부가 하강함과 동시에, 상기 제1 자기장 발생부 중, 상기 제2 자기장 발생부를 제외한 나머지인 제3 자기장 발생부가 상승하거나 높이를 유지하도록 구동되어, 상기 제1 자기장 발생부가 한 쌍 씩 순차적으로 상승 및 하강을 반복하도록 구성될 수 있다.
아울러, 상기 전극부는: 소정의 배터리 또는 상용 전원으로부터 전원을 공급받으며, 소정의 원통 형상으로 형성되는 전원송신부; 상기 전원송신부의 일단에 고정되는 절연부; 상기 절연부에 연결되어, 상기 전원송신부를 편심 회전시키는 제2 구동모터; 상기 편심 회전의 최대 회전 직경에 대응하는 위치에 방사상으로 배치되어, 상기 전원송신부에 연결되거나 상기 전원송신부로부터 이탈하도록 배치되는 다수개의 전원수신부; 및 상기 전원수신부를 상기 제1 자기장 발생부 각각에 대응시켜 연결하는 전선부;를 포함하여, 상기 전원송신부의 편심 회전에 따라, 다수개의 상기 전원수신부 중 어느 하나에만 전원이 연결되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 가이드는: 상기 레일부가 배치된 지점을 이어서 형성되는 제1 원을 기반으로, 상기 제1 원의 반경 방향으로 상기 제1 자기장 발생부를 수평 병진운동 하도록 구비되는 리니어 액추에이터;를 구비하여, 상기 코일의 직경에 따라 상기 리니어 액추에이터를 작동시켜, 상기 제1 자기장 발생부를 이어서 형성되는 제2 원의 직경을 상기 코일의 직경에 대응시키도록 구동되도록 구성될 수 있다.
일실시예에 따르면, 유도 전류를 기반으로, 과전류에 의한 코일의 손상을 방지하면서 쇼트턴을 검출할 수 있다.
또한, 다수개의 코일을 연속적/순차적으로 검사함으로써, 코일의 생산 및 품질 검수 공정을 자동화할 수 있다.
그리고, 코일의 어느 지점에서 쇼트턴이 발생했는지 위치를 파악할 수 있다.
아울러, 다수개의 자기장 발생부를 순차적으로 교번하여 코일에 접근시켜 코일을 해당 자기장 발생부의 내측에 삽입함으로써, 코일의 각 부위별로 유도 전류의 크기를 측정할 수 있다.
또한, 다수개의 자기장 발생부 중 어느 하나에 대해 전원을 선택적으로 연결시킴으로써, 현재 코일이 삽입된 자기장 발생부에만 전원을 공급할 수 있다.
그리고, 자기장 발생부의 위치(반경)를 조절함으로써, 다양한 치수/규격/직경의 코일에 대해 쇼트턴을 검출할 수 있다.
아울러, 표시부의 색상을 두 가지 색 중 어느 하나로 표시하여, 다른 부위에 비해 유도 전류의 크기가 소정의 기준 이상 차이나는 부위(위치)를 찾아 쇼트턴의 위치를 보다 정확하게 판단할 수 있다.
또한, 측정값을 기반으로 생성된 함수를 적분함으로써, 쇼트턴의 위치에 따라 미세하게 다르게 측정되는 유도 전류의 값을 보다 정확하게 비교할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 정밀제어 기반 쇼트턴 검출 자동화 장치의 자기장 발생 장치 및 전류 측정 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 정밀제어 기반 쇼트턴 검출 자동화 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 정밀제어 기반 쇼트턴 검출 자동화 장치의 높이 조절 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 정밀제어 기반 쇼트턴 검출 자동화 장치의 전극부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 정밀제어 기반 쇼트턴 검출 자동화 장치의 가이드를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 정밀제어 기반 쇼트턴 검출 자동화 장치에서 생성된 전류 함수를 나타낸 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
일실시예에 따르면, 코일의 쇼트를 검출하는 정밀제어 기반 쇼트턴 검출 자동화 장치에 있어서, 다수개의 코일을 운반하는 컨베이어 벨트(B); 상기 컨베이어 벨트(B)의 상부에 이격되어 배치되는 자기장 발생 장치(1); 전류 측정 장치(2); 상기 자기장 발생 장치(1)의 상기 컨베이어 벨트(B)에 대한 높이를 조절하는 높이 조절 장치(3); 상기 컨베이어 벨트(B)의 상부에 배치되어, 상기 컨베이어 벨트(B)에 안착된 코일의 위치를 감지하는 위치센서;를 포함하여, 상기 컨베이어 벨트(B)를 따라 이송되는 다수개의 코일에 대해 순차적으로 상기 자기장 발생 장치(1)를 작동시키며 상기 전류 측정 장치(2)로 상기 코일에 흐르는 전류를 측정함으로써, 다수개의 코일에 대해 순차적으로 쇼트턴을 검출하는, 정밀제어 기반 쇼트턴 검출 자동화 장치를 제공한다.
도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 자기장 발생 장치(1)(제1 자기장 발생부(11)) 및 전류 측정 장치(2)가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 전류 측정 장치(2)의 하부에는 자기장 발생부(11)가 결합될 수 있다.
상기 자기장 발생 장치(1) 및 전류 측정 장치(2)의 구동/동작 원리 등은 선행특허문헌 등에 기재된 바와 같이 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
도 2에는 상기 컨베이어 벨트(B)를 따라 다수개의 코일을 검사하는 과정이 도시되어 있다.
컨베이어 벨트(B)를 따라 이송되는 다수개의 코일들은 순차적으로 상기 자기장 발생 장치(1)를 거치며 쇼트턴 검사를 수행하게 된다. 도 2 (a)에는 검사 완료된 코일(CO1), 검사중인 코일(CO2) 및 검사 전 코일(CO3)이 도시되어 있다.
상기 자기장 발생 장치(1)가 하강하여 후술하는 말굽부(110)의 내측에 검사중인 코일(CO2)이 삽입되어 상기 자기장 발생 장치(1)에서 발생시킨 유도 전류를 상기 전류 측정 장치(2)에서 측정함으로써 쇼트턴을 검출한다.
쇼트턴이 없는 정상 코일의 경우 유도 전류가 발생하지 않으므로 전류 측정 장치(2)에서 전류가 측정되지 않는다.
쇼트턴 검사를 완료한 이후, 상기 자기장 발생 장치(1) 및 전류 측정 장치(2)를 상부로 이송시켜 들어올리고, 컨베이어 벨트(B)를 진행시켜 검사 완료된 코일(CO1)을 이송시키며 검사 전 코일(CO3)을 상기 자기장 발생 장치(1)의 하부에 위치시킨다. 이후, 다시 자기장 발생 장치(1)를 하부로 이송시켜 쇼트턴 검사를 수행할 수 있다.
여기서, 상기 높이 조절 장치(3)에는: 후술하는 원통 캠(34)을 기반으로 하는 자기장 발생부 높이 교번 제어 구조와는 별개로, 컨베이어 벨트(B)를 통과중인 코일과 간섭하지 않도록 자기장 발생 장치(1) 및 전류 측정 장치(2) 전체를 들어올리는 구조도 포함된다. 이러한 구조에 따라, 검사중인 도 2 (a)의 상태로부터 검사가 완료된 도 2 (b)의 상태로 전환될 수 있다.
상기 위치센서는 상기 코일이 자기장 발생 장치(1)에 대응하는 위치에 배치되었는지를 검출하고, 이를 기반으로 컨베이어 벨트(B)를 제어하여 코일의 위치를 조정한다.
또한, 상기 자기장 발생 장치(1)는: 적어도 여섯 개 이상 짝수개의 제1 자기장 발생부(11);가 방사상(放射狀)으로 배치되어 구성되고, 상기 제1 자기장 발생부(11) 중, 서로 대향(對向)하는 방향에 위치한 한 쌍의 제2 자기장 발생부(12)가 상기 높이 조절 장치(3)에 의해 하강하여 상기 코일의 쇼트턴을 검출하고, 상기 제1 자기장 발생부(11) 중, 상기 제2 자기장 발생부(12)를 제외한 나머지인 제3 자기장 발생부(13)가 상기 높이 조절 장치(3)에 의해 상승하거나 높이를 유지하여 상기 코일로부터 이격되거나 이격된 상태를 유지하고, 상기 제1 자기장 발생부(11)는: 소정의 철판을 'ㄷ' 형상으로 절곡시켜, 중심에 위치한 제1 철판부(1101), 상기 제1 철판부(1101)의 일단으로부터 신장되는 제2 철판부(1102) 및 상기 제1 철판부(1101)의 타단으로부터 신장되는 제3 철판부(1103)로 구성되는 말굽부(110); 상기 말굽부(110)의 제1 철판부(1101)에 일 방향으로 감겨 형성되는 솔레노이드부(111); 및 상기 솔레노이드부(111)에 전원을 공급하는 전극부(112);를 포함하고, 상기 전류 측정 장치(2)는: 상기 제1 자기장 발생부(11)의 상단에 연결되며, 상기 전극부(112)로부터 솔레노이드로 전원이 공급될 때 작동이 정지되고, 상기 전극부(112)로부터 솔레노이드로 전원이 공급되지 않을 때 작동하여 상기 솔레노이드에 흐르는 전류를 측정하도록 구성될 수 있다.
도 2, 도 3 및 도 5에는 여덟 개의 제1 자기장 발생부(11)가 구비된 실시 예가 도시되어 있다.
여기서, 상기 제1 자기장 발생부(11)란 상기 말굽부(110), 솔레노이드부(111) 및 전극부(112)를 포함하는 일련의 구조를 가지는 구성을 의미하며, 상기 제2 자기장 발생부(12)란 상기 제1 자기장 발생부(11)들 중, 높이 조절 장치(3)에 의해 하강하여 코일이 말굽부(110)의 내측에 삽입된 상태인 한 쌍의 제1 자기장 발생부(11)를 의미한다. 상기 제2 자기장 발생부(12)란 상기 제1 자기장 발생부(11)들 중, 높이 조절 장치(3)에 의해 상승하거나 상승된 높이로 유지되어 코일이 말굽부(110)의 내측에 삽입되지 않은 상태인 나머지 제1 자기장 발생부(11), 즉 도 2, 도 3 및 도 5의 실시 예에서는 6개의 제1 자기장 발생부(11)를 의미한다.
이러한 구조에 따라, 어느 제2 자기장 발생부(12)는 높이 조절 장치(3)의 동작에 따라 소정의 시간 이후(쇼트턴 검사 과정을 진행하며) 제3 자기장 발생부(13)로 지정되며, 이 때, 제3 자기장 발생부(13) 중 다른 한 쌍이 새로운 제2 자기장 발생부(12)로 지정되게 된다.
쇼트턴 검사 과정은 모든 제1 자기장 발생부(11)가 적어도 두 번 씩 제2 자기장 발생부(12)로 지정되어(한 번은 솔레노이드에 전원이 인가되는 측, 다른 한 번은 전류를 측정하는 측으로 지정) 각 제1 자기장 발생부(11)들의 솔레노이드에 전원이 적어도 한 번 인가되도록 제어될 수 있다.
제1 자기장 발생부(11)가 방사상으로 배치된 상태가 도 5에 도시되어 있다.
도 2 및 도 3 (b)에 도시된 바와 같이, 다수개의 제1 자기장 발생부(11) 중 서로 마주하고 있는(대향되는) 한 쌍(두 개)이 제2 자기장 발생부(12)로 지정되며, 상기 제2 자기장 발생부(12)가 하강하여 그 말굽부(110)의 내측에 코일이 삽입된다.
상기 철판의 'ㄷ' 형상은, 도 1에 도시된 바와 같이 개방된 부분이 하부를 향하도록 배치될 수 있다.
이 때, 상기 전류 측정 장치(2)는: 상기 제1 자기장 발생부(11)의 상단에 연결되며, 상기 전극부(112)로부터 솔레노이드로 전원이 공급될 때 작동이 정지되고, 상기 전극부(112)로부터 솔레노이드로 전원이 공급되지 않을 때 작동하여 상기 솔레노이드에 흐르는 전류를 측정한다.
다시말해, 도 2 (a)와 같은 상태에서, 도면을 기준으로 좌측에 위치한 제2 자기장 발생부(12)의 솔레노이드에 전원이 인가되는 경우, 도면을 기준으로 우측에 위치한 제2 자기장 발생부(12)의 솔레노이드에는 전원이 인가되지 않고, 도면을 기준으로 우측에 위치한 제2 자기장 발생부(12)에 연결된 전류 측정 장치(2)가 작동하여 전류를 측정한다.
예를 들어, 8개의 제1 자기장 발생부(11)가 구비된 실시 예에서는, 8개의 솔레노이드(111)에 한 번 씩 전원이 인가되어, 8번의 전류 측정이 수행될 수 있다.
그리고, 상기 높이 조절 장치(3)는: 상기 제1 자기장 발생부(11)의 상단에 연결되는 가이드(31); 상기 가이드(31)가 안착되며, 상기 가이드(31)가 상하 병진운동하는 경로를 제공하는 레일부(32); 상기 가이드(31)에 고정되는 팔로워(33); 상기 팔로워(33)에 연결되는 원통 캠(34); 상기 원통 캠(34)이 고정되는 캠축(35); 및 상기 캠축(35)을 회전시키는 제1 구동모터;를 포함하여, 상기 원통 캠(34)에 형성된 요홈(340)을 따라 상기 팔로워(33)가 상하 병진운동하면, 상기 제1 자기장 발생부(11) 중, 서로 대향하는 방향에 위치한 한 쌍의 제2 자기장 발생부(12)가 하강함과 동시에, 상기 제1 자기장 발생부(11) 중, 상기 제2 자기장 발생부(12)를 제외한 나머지인 제3 자기장 발생부(13)가 상승하거나 높이를 유지하도록 구동되어, 상기 제1 자기장 발생부(11)가 한 쌍 씩 순차적으로 상승 및 하강을 반복하도록 구성될 수 있다.
도 3 (b)에 도시된 바와 같이, 원통 캠(34)에 연결된 팔로워(33)를 따라 상하 왕복운동(상하 병진운동)하는 가이드(31)는, 상기 제1 자기장 발생부(11)를 상하 왕복시킨다.
이 때, 상기 원통 캠(34)에 형성되는 요홈(340)은, 제1 자기장 발생부(11)들 중 어느 한 쌍(서로 대향하는 두 개; 제2 자기장 발생부(12))만이 하부에 위치하고, 나머지 제1 자기장 발생부(11)(제3 자기장 발생부(13))들은 상부에 위치할 수 있도록 형성되어야 한다.
상기 제1 구동모터는 소정의 각도만큼 회전하여 어느 한 쌍의 제2 자기장 발생부(12)를 코일에 위치시키고, 해당 제2 자기장 발생부(12)에서 쇼트턴을 검출하는 동안에는 일시정지한다. 소정의 시간 동안 쇼트턴 검출 과정이 수행된 이후에는 다시 제1 구동모터가 소정의 각도만큼 회전하여 다른 한 쌍의 제2 자기장 발생부(12)가 코일에 위치하며, 이러한 과정을 반복하여 모든 제1 자기장 발생부(11)가 각각 쇼트턴 검출 과정을 수행하게 된다.
아울러, 상기 전극부(112)는: 소정의 배터리 또는 상용 전원으로부터 전원을 공급받으며, 소정의 원통 형상으로 형성되는 전원송신부(1121); 상기 전원송신부(1121)의 일단에 고정되는 절연부; 상기 절연부에 연결되어, 상기 전원송신부(1121)를 편심 회전시키는 제2 구동모터; 상기 편심 회전의 최대 회전 직경에 대응하는 위치에 방사상으로 배치되어, 상기 전원송신부(1121)에 연결되거나 상기 전원송신부(1121)로부터 이탈하도록 배치되는 다수개의 전원수신부(1122); 및 상기 전원수신부(1122)를 상기 제1 자기장 발생부(11) 각각에 대응시켜 연결하는 전선부;를 포함하여, 상기 전원송신부(1121)의 편심 회전에 따라, 다수개의 상기 전원수신부(1122) 중 어느 하나에만 전원이 연결되도록 구성될 수 있다.
도 4에는 상기 전극부(112)의 구조가 도시되어 있다.
도 4 (a)에 도시된 바와 같이, 전원송신부(1121)가 도면상 상부에 위치한 전원수신부(1122)에 접촉하여, 그에 대응하는 어느 제1 자기장 발생부(11)에 전원을 공급할 수 있다. 전원송신부(1121)가 편심 회전함에 따라, 도 4 (b)에 도시된 바와 같이 전원송신부(1121)가 도면상 2시 방향에 위치한 전원수신부(1122)에 접촉하여 그에 대응하는 다른 제1 자기장 발생부(11)에 전원을 공급할 수 있다.
상기 높이 조절 장치(3), 후술하는 리니어 액추에이터(310) 등에 의해 제1 자기장 발생부(11)의 위치가 변화하더라도 상기 전원수신부(1122)와 제1 자기장 발생부(11)가 연결될 수 있도록, 상기 전선부는 소정의 여유 길이를 가지도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가이드(31)는: 상기 레일부(32)가 배치된 지점을 이어서 형성되는 제1 원(C1)을 기반으로, 상기 제1 원(C1)의 반경 방향으로 상기 제1 자기장 발생부(11)를 수평 병진운동 하도록 구비되는 리니어 액추에이터(310);를 구비하여, 상기 코일의 직경에 따라 상기 리니어 액추에이터(310)를 작동시켜, 상기 제1 자기장 발생부(11)를 이어서 형성되는 제2 원(C2)의 직경을 상기 코일의 직경에 대응시키도록 구동되도록 구성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 자기장 발생부(11)는 상기 제2 원(C2)을 따라 방사상으로 배치되며, 상기 리니어 액추에이터(310)의 구동에 따라 상기 제2 원(C2)의 반경/직경이 조절 가능하도록 구성된다.
이 때, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 자기장 발생부(11)/전류 측정 장치(2)의 상단으로부터 신장되는 상단 연장부(20)가 상기 리니어 액추에이터(310)의 일단에 고정되고, 상기 리니어 액추에이터(310)의 타단에는 가이드(31)의 몸체가 고정될 수 있다.
이러한 구조에 따라, 레일부(32)를 따라 가이드(31)의 몸체가 상하 병진운동하면, 가이드(31)의 몸체로부터 리니어 액추에이터(310)를 따라 이격된 상단 연장부(20) 내지 제1 자기장 발생부(11)가 따라서 상하 병진운동 하게 된다.
도 5 (a)에는 상대적으로 작은 반경을 가지는 코일을 측정하는 상태가, 도 5 (b)에는 상대적으로 큰 반경을 가지는 코일을 측정하기 위하여 리니어 액추에이터(310)가 길이를 연장한 상태가 도시되어 있다.
일실시예에 따르면, 코일의 쇼트를 검출하는 정밀제어 기반 쇼트턴 검출 자동화 장치에 있어서, 다수개의 코일을 운반하는 컨베이어 벨트(B); 상기 컨베이어 벨트(B)의 상부에 이격되어 배치되는 자기장 발생 장치(1); 전류 측정 장치(2); 상기 자기장 발생 장치(1)의 상기 컨베이어 벨트(B)에 대한 높이를 조절하는 높이 조절 장치(3); 상기 컨베이어 벨트(B)의 상부에 배치되어, 상기 컨베이어 벨트(B)에 안착된 코일의 위치를 감지하는 위치센서;를 포함하여, 상기 컨베이어 벨트(B)를 따라 이송되는 다수개의 코일에 대해 순차적으로 상기 자기장 발생 장치(1)를 작동시키며 상기 전류 측정 장치(2)로 상기 코일에 흐르는 전류를 측정함으로써, 다수개의 코일에 대해 순차적으로 쇼트턴을 검출하고, 상기 전류 측정 장치(2)는: 상기 코일에 흐르는 전류가 소정의 제1 기준 이상인 경우에 제1 색상 및 제2 색상 중 어느 하나의 색상으로 점등되는 표시부(미도시);를 포함하는, 표시부를 구비한 정밀제어 기반 쇼트턴 검출 자동화 장치를 제공한다.
상기 표시부는, 전류가 측정되었을 때에만 점등된다. 다만, 외란 등으로 인해 아주 미세한 전류가 측정되는 경우를 쇼트턴으로 오인하지 않도록, 유의미한 수치의 값인 제1 기준 이상의 전류가 측정되는 경우에만 점등되도록 제어된다.
다수개의 제1 자기장 발생부(11)마다 대응되도록 구비된 다수개의 표시부 중, 가장 처음으로 전류를 검출한 표시부는 제1 색상으로 점등된다.
이후, 쇼트턴 검출 과정의 진행에 따라 순차적으로 점등되는 표시부들은, 제1 색상 또는 제2 색상으로 점등된다.
여기서, 제1 색상과 제2 색상은 서로 육안으로 구분하기 쉽도록 색상차이가 큰 색상으로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 자기장 발생 장치(1)는: 적어도 여섯 개 이상 짝수개의 제1 자기장 발생부(11);가 방사상(放射狀)으로 배치되어 구성되고, 상기 제1 자기장 발생부(11) 중, 서로 대향(對向)하는 방향에 위치한 한 쌍의 제2 자기장 발생부(12)가 상기 높이 조절 장치(3)에 의해 하강하여 상기 코일의 쇼트턴을 검출하고, 상기 제1 자기장 발생부(11) 중, 상기 제2 자기장 발생부(12)를 제외한 나머지인 제3 자기장 발생부(13)가 상기 높이 조절 장치(3)에 의해 상승하거나 높이를 유지하여 상기 코일로부터 이격되거나 이격된 상태를 유지하고, 상기 제1 자기장 발생부(11)는: 소정의 철판을 'ㄷ' 형상으로 절곡시켜, 중심에 위치한 제1 철판부(1101), 상기 제1 철판부(1101)의 일단으로부터 신장되는 제2 철판부(1102) 및 상기 제1 철판부(1101)의 타단으로부터 신장되는 제3 철판부(1103)로 구성되는 말굽부(110); 상기 말굽부(110)의 제1 철판부(1101)에 일 방향으로 감겨 형성되는 솔레노이드부(111); 및 상기 솔레노이드부(111)에 전원을 공급하는 전극부(112);를 포함하고, 상기 전류 측정 장치(2)는: 상기 제1 자기장 발생부(11)의 상단에 연결되며, 상기 전극부(112)로부터 솔레노이드로 전원이 공급될 때 작동이 정지되고, 상기 전극부(112)로부터 솔레노이드로 전원이 공급되지 않을 때 작동하여 상기 솔레노이드에 흐르는 전류를 측정하고, 상기 표시부는: 상기 코일에 흐르는 전류가 '상기 제1 기준 이상인 제1 측정값'으로 측정되었을 때, 상기 제1 색상으로 점등되고, 상기 코일에 흐르는 전류가 '상기 제1 기준 이상이며, 상기 제1 측정값에 대해 소정의 제2 기준 이상 차이나는 제2 측정값'으로 측정되었을 때, 상기 제2 색상으로 점등되어, 상기 표시부마다 점등되는 색상이, 상기 제1 색상 및 제2 색상 중 어느 하나의 색상이 되도록 제어되도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 가장 최초로 측정된 전류(제1 측정값)가 100(단위 생략)으로 기록되어 이에 대해 제1 색상이 점등되었을 때, 이후에 측정된 전류(제2 측정값)가 각각 105, 96, 130, 98, 103이었던 경우, 소정의 오차범위(후술하는 제2 기준) 이내인 105, 96, 98, 103에 대응하는 표시부에서는 제1 색상이 점등되고, 130에 대응하는 표시부에서는 제2 색상이 점등되도록 제어될 수 있다.
다른 예를 들어, 가장 최초로 측정된 전류(제1 측정값)가 130(단위 생략)으로 기록되어 이에 대해 제1 색상이 점등되었을 때, 이후에 측정된 전류(제2 측정값)가 각각 105, 96, 100, 98, 103이었던 경우, 소정의 오차범위를 벗어나는 105, 96, 100, 98, 103에 대응하는 표시부에서는 제2 색상이 점등될 수 있다.
여기서, 상기와 같이 다른 부위에서 측정된 측정값과 차이가 큰 지점에 쇼트턴이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
종래 기술에 따르면, 쇼트턴의 발생 유무만을 확인할 수 있었으나, 본 발명의 일실시예에 따르면, 쇼트턴이 발생한 지점을 보다 정확하게 파악할 수 있다.
그리고, 상기 제1 측정값 및 제2 측정값은: 상기 코일에 흐르는 전류를 측정한 데이터를 보간하여, 시간에 대한 전류 함수를 생성하는 단계; 상기 시간에 대한 전류 함수를, x절편을 기준으로 두 구간에 나누어 정적분하는 단계; 두 구간에 나누어 산출된 정적분 값 중 양수값을 제1-1 측정값 또는 제2-1 측정값으로 지정하는 단계; 두 구간에 나누어 산출된 정적분 값 중 음수값을 제1-2 측정값 또는 제2-2 측정값으로 지정하는 단계; 및 상기 제1-1 측정값과 제1-2 측정값의 절댓값을 합산하여 제1 측정값을 산출하거나, 상기 제2-1 측정값과 제2-2 측정값의 절댓값을 합산하여 제2 측정값을 산출하는 단계;에 따라 산출되도록 구성될 수 있다.
도 6에는 상기 제1 측정값 및 제2 측정값에 대한 각각의 전류 함수가 도시되어 있다.
x축 값(시간)이 10초인 지점이 x절편이므로, 0에서 10까지의 구간과 10에서 15까지의 구간으로 구분하여 제1 측정값 및 제2 측정값에 대한 전류 함수를 각각 정적분할 수 있다.
도 6을 기반으로 상기 과정을 설명하면, 0초에서 10초까지의 구간에서 주황색으로 표기된 전류 함수를 정적분한 값을 제1-1 측정값으로, 0초에서 10초까지의 구간에서 회색으로 표기된 전류 함수를 정적분한 값을 제2-1 측정값으로, 10초에서 15초까지의 구간에서 주황색으로 표기된 전류 함수를 정적분한 값을 제1-2 측정값으로, 10초에서 15초까지의 구간에서 회색으로 표기된 전류 함수를 정적분한 값을 제2-2 측정값으로 지정할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 쇼트턴이 발생한 지점에서 측정되는 유도 전류와 다른 지점에서 측정되는 유도 전류에는 미세한 차이만이 발생하여 단편적인 전류 값 만으로는 구분이 어려울 수 있으나, 상기와 같이 측정된 데이터를 보간하여 생성된 전류 함수를 적분함으로써, 쇼트턴이 발생한 지점에서의 차이값을 보다 증폭시킬 수 있다.
상기 전극부(112), 높이 조절 장치(3), 가이드(31) 등의 구체적인 구성은 상술한 실시예에서 설명한 바와 동일한 구성을 적용할 수 있으며, 이와 관련한 중복되는 설명은 생략한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
CO1 : 검사 완료된 코일
CO2 : 검사중인 코일
CO3 : 검사 전 코일
B : 컨베이어 벨트
1 : 자기장 발생 장치
11 : 제1 자기장 발생부
110 : 말굽부
1101 : 제1 철판부
1102 : 제2 철판부
1103 : 제3 철판부
111 : 솔레노이드부
112 : 전극부
1121 : 전원송신부
1122 : 전원수신부
12 : 제2 자기장 발생부
13 : 제3 자기장 발생부
2 : 전류 측정 장치
20 : 상단 연장부
3 : 높이 조절 장치
31 : 가이드
310 : 리니어 액추에이터
32 : 레일부
33 : 팔로워
34 : 원통 캠
340 : 요홈
35 : 캠축
C1 : 제1 원
C2 : 제2 원

Claims (3)

  1. 코일의 쇼트를 검출하는 정밀제어 기반 쇼트턴 검출 자동화 장치에 있어서,
    다수개의 코일을 운반하는 컨베이어 벨트;
    상기 컨베이어 벨트의 상부에 이격되어 배치되는 자기장 발생 장치;
    전류 측정 장치;
    상기 자기장 발생 장치의 상기 컨베이어 벨트에 대한 높이를 조절하는 높이 조절 장치;
    상기 컨베이어 벨트의 상부에 배치되어, 상기 컨베이어 벨트에 안착된 코일의 위치를 감지하는 위치센서;를 포함하여,
    상기 컨베이어 벨트를 따라 이송되는 다수개의 코일에 대해 순차적으로 상기 자기장 발생 장치를 작동시키며 상기 전류 측정 장치로 상기 코일에 흐르는 전류를 측정함으로써,
    다수개의 코일에 대해 순차적으로 쇼트턴을 검출하고,
    상기 자기장 발생 장치는:
    적어도 여섯 개 이상 짝수개의 제1 자기장 발생부;가 방사상(放射狀)으로 배치되어 구성되고,
    상기 제1 자기장 발생부 중, 서로 대향(對向)하는 방향에 위치한 한 쌍의 제2 자기장 발생부가 상기 높이 조절 장치에 의해 하강하여 상기 코일의 쇼트턴을 검출하고,
    상기 제1 자기장 발생부 중, 상기 제2 자기장 발생부를 제외한 나머지인 제3 자기장 발생부가 상기 높이 조절 장치에 의해 상승하거나 높이를 유지하여 상기 코일로부터 이격되거나 이격된 상태를 유지하고,
    상기 제1 자기장 발생부는:
    소정의 철판을 'ㄷ' 형상으로 절곡시켜, 중심에 위치한 제1 철판부, 상기 제1 철판부의 일단으로부터 신장되는 제2 철판부 및 상기 제1 철판부의 타단으로부터 신장되는 제3 철판부로 구성되는 말굽부;
    상기 말굽부의 제1 철판부에 일 방향으로 감겨 형성되는 솔레노이드부; 및
    상기 솔레노이드부에 전원을 공급하는 전극부;를 포함하고,
    상기 전류 측정 장치는:
    상기 제1 자기장 발생부의 상단에 연결되며,
    상기 전극부로부터 솔레노이드로 전원이 공급될 때 작동이 정지되고,
    상기 전극부로부터 솔레노이드로 전원이 공급되지 않을 때 작동하여 상기 솔레노이드에 흐르는 전류를 측정하는,
    정밀제어 기반 쇼트턴 검출 자동화 장치
  2. 삭제
  3. 청구항 1항에 있어서,
    상기 높이 조절 장치는:
    상기 제1 자기장 발생부의 상단에 연결되는 가이드;
    상기 가이드가 안착되며, 상기 가이드가 상하 병진운동하는 경로를 제공하는 레일부;
    상기 가이드에 고정되는 팔로워;
    상기 팔로워에 연결되는 원통 캠;
    상기 원통 캠이 고정되는 캠축; 및
    상기 캠축을 회전시키는 제1 구동모터;를 포함하여,
    상기 원통 캠에 형성된 요홈을 따라 상기 팔로워가 상하 병진운동하면,
    상기 제1 자기장 발생부 중, 서로 대향하는 방향에 위치한 한 쌍의 제2 자기장 발생부가 하강함과 동시에,
    상기 제1 자기장 발생부 중, 상기 제2 자기장 발생부를 제외한 나머지인 제3 자기장 발생부가 상승하거나 높이를 유지하도록 구동되어,
    상기 제1 자기장 발생부가 한 쌍 씩 순차적으로 상승 및 하강을 반복하는,
    정밀제어 기반 쇼트턴 검출 자동화 장치

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