KR20000042196A - 유타입 코어를 이용한 스틸코드 컨베이어 벨트의 스틸코드파선검출장치 - Google Patents

유타입 코어를 이용한 스틸코드 컨베이어 벨트의 스틸코드파선검출장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유타입 코어를 사용한 비접촉식 자기코일센서를 이용하여 고무벨트 내부의 스틸코드 파선유무를 검사함으로써 스틸코드파선으로 인한 벨트의 수명단축 그리고 조업장애를 미연에 예방할 수 있는 유타입 코어를 이용한 스틸코드 컨베이어 벨트의 스틸코드파선 검출장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 원료이송용 컨베이어 벨트의 일정 장력을 유지하기 위해 고무벨트에 내장된 스틸코드(steel cord)의 파선유무 및 파선정도를 검출하는 스틸코드 컨베이어 벨트의 스틸코드파선 검출장치에 있어서, 스틸코드(1)가 내장된 컨베이어 벨트의 폭방향으로 다수개 배치되어 스틸코드(1)의 파선여부를 검사하는 자기코일센서(3, 4, 5)와, 스틸코드(1)의 파선상태에 따라 자기코일센서(3, 4, 5)를 쇄교하는 자속의 변화량에 따른 유기전압의 정도를 감도조정장치의 감도조정값과 비교하여 스틸코드의 파단유무 및 파단정도를 검출하는 마이크로프로세서(22)를 포함한다. 그리고, 자기코일센서(3, 4, 5)는 유타입 코어(5 ; U-type core)와, 유타입 코어(5)에 각각 감진 여자코일(3)과 감지코일(4)로 구성되어 있다.

Description

유타입 코어를 이용한 스틸코드 컨베이어 벨트의 스틸코드파선 검출장치
본 발명은 유타입 코어(U-type core)를 이용한 스틸코드 컨베이어 벨트의 스틸코드파선 검출장치에 관한 것이며, 특히, 원료수송용 스틸코드 컨베이어 벨트(steel cord conveyor belt)의 파단 및 벨트수명 단축 그리고 조업장애의 직접적인 원인이 되는 스틸코드의 파선유무를 유타입 코어를 사용한 자기코일센서를 이용하여 비접촉식으로 검출하여 벨트내부의 스틸코드파선 유무 및 파선정도 등을 검출하는 유타입 코어를 이용한 스틸코드 컨베이어 벨트의 스틸코드파선 검출장치에 관한 것이다.
벨트의 신뢰도는 원활한 원료수송 및 생산성 향상에 중요한 영향을 주는 요소이다. 그리고, 벨트에 내장된 스틸코드의 파선 및 파단은 벨트라인 설비의 안전관리 문제뿐만 아니라 그 결과로 인해 과도한 정비 및 수리시간을 야기하므로써 생산성 저하를 발생시킨다.
스틸코드로 강화된 벨트는 고무벨트 내부에 삽입되고, 각각의 스틸코드는 벨트에 실린 원료의 하중에 따른 힘을 받게 된다. 그리고, 스틸코드는 길이방향으로 벨트의 장력을 일정하게 유지하게 해주는데, 각각의 스틸코드는 벨트폭방향으로 수 센티미터 간격으로 배치되어 있다. 이렇게 배열된 벨트내부의 스틸코드의 파선 및 스틸코드의 벨트폭방향의 위치변화로 벨트의 하중이 골고루 분포되지 못한다면, 벨트사행이 빈번히 발생하게 되는데 그 결과 벨트에지부분의 손상을 초래하게 된다. 또한, 파선된 스틸코드는 바로 근처의 파선되지 않은 스틸코드에 피로를 과다하게 발생시키므로써 스틸코드 파선부위가 점차 확대되고 벨트 파단상태에까지 이르게 된다.
이런 스틸코드파선의 원인은 크게 두 가지로 분류된다. 첫째는 하역라인 컨베이어 벨트로 적재 운송되는 원료속에 포함된 이물질(금속편)이 해송라인 컨베이어 벨트에 낙하되면서 해송라인 벨트내부의 스틸코드가 일부 혹은 전체적으로 손상을 입을 때 발생한다. 둘째는 수분 및 염분 등이 벨트내부에 침투하면서 스틸코드의 부식(corrosion)이 발생되고, 이렇게 부식된 부분이 벨트 장력에 의해 손상되면서 발생한다.
이와 같이 스틸코드파선에 따른 문제점을 해소하기 위하여 종래에는 다음과 같은 방법을 이용하였다.
첫째, 육안에 의한 벨트외관 검사로서, 이것은 스틸코드가 파선 후에 나타내는 벨트 상부의 고무벨트와 하부의 고무벨트 등의 벨트외관 손상만 검출할 수 있다. 둘째, X-ray에 의한 벨트검사방법으로서, 이것은 관리 및 정비상의 위험요소가 많이 존재한다. 셋째, 초음파에 의한 벨트 리프(rip) 검출장치를 사용하는 것으로서, 벨트와 접촉하여 고무벨트의 매질을 통해 초음파를 전송시켜 벨트의 이상유무를 검출한다. 그러나, 이런 초음파 검출방법은 고무벨트의 리프(rip)가 존재하지 않는 상태에서의 스틸코드의 파선을 검출할 수 없으며, 또한 벨트와 직접 접촉하여 운용되어지기 때문에 장기간 사용시 벨트 및 센서가 마모되어 벨트 및 센서에 악영향을 줄 수 있다.
따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 유타입 코어를 사용한 비접촉식 자기코일센서를 이용하여 고무벨트 내부의 스틸코드 파선유무를 검사함으로써 스틸코드파선으로 인한 벨트의 수명단축 그리고 조업장애를 미연에 예방할 수 있는 유타입 코어를 이용한 스틸코드 컨베이어 벨트의 스틸코드파선 검출장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 유타입 코어를 이용한 스틸코드 컨베이어 벨트의 스틸코드파선 검출장치의 블록도이고,
도 2a 및 도 2b는 유타입 코어를 이용한 자기코일센서의 구조도이고,
도 3은 스틸코드파선 유무에 따른 감지코일의 출력파형도이고,
도 4는 스틸코드파선시 감지코일의 DC 출력파형도이고,
도 5는 스틸코드 벨트의 폭방향 단면도이고,
도 6은 스틸코드파선 검출장치의 자기코일센서의 배치관계를 도시한 도면이고,
도 7은 스틸코드 벨트에 자기코일센서가 다수개 배열된 상태를 도시한 배치도이며,
도 8a 내지 도 8c는 스틸코드 벨트에 각각 배치된 자기코일센서의 AC-DC 컨버터 출력신호를 도시한 그래프.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠
1 : 스틸코드 2 : 여자전원
3 : 여자코일 4 : 감지코일
5 : 유타입 코어 6 : 스틸코드 출력신호
7 : 파선된 스틸코드 8 : 스틸코드파선시 출력신호
9 : DC출력신호 10 : 감도조정신호
11, 12 : 덮개고무 13 : 진동방지롤
14 : 아이들롤 15 : 스틸코드 벨트
16 : 대역통과필터 17 : 신호증폭기
18 : AC-DC 컨버터 19 : 감도조정기
20 : 신호비교기 21 : A/D 컨버터
22 : 마이크로프로세서 23 : 디스플레이
24, 25, 26 : 자기코일센서
앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스틸코드가 내장된 컨베이어 벨트의 폭방향으로 다수개 배치되어 스틸코드의 파선여부를 검사하는 자기코일센서와, 스틸코드의 파선상태에 따라 상기 자기코일센서를 쇄교하는 자속의 변화량에 따른 유기전압의 정도를 감도조정장치의 감도조정값과 비교하여 스틸코드의 파단유무 및 파단정도를 검출하는 마이크로프로세서를 포함한다. 그리고, 상기 자기코일센서는 유타입 코어(U-type core)와 상기 유타입 코어에 각각 감진 여자코일과 감지코일로 구성되어 있다.
대한민국 특허출원 제97-70117호에는 발신코일과 수신코일을 사용하여 스틸코드파선을 검출하는 방법이 기술되어 있다. 그러나, 본 발명에서는 센서구조에서의 감도특성 향상을 위하여 여자코일에서 발생된 자속의 누설을 방지하여 감지코일에 쇄교하는 자속량을 증가시켜 스틸코드파선에 대한 검출감도를 향상시키고자 유타입 코어를 사용하여 자기코일센서를 구성함으로써 자속의 통로를 원활히 형성시켜 주었다. 또한, 본 발명은 벨트길이방향으로 유타입 코어에 여자코일과 감지코일을 감아 스틸코드 벨트에 설치하여 스틸코드의 파선 및 파선정도를 검사하고자 한다.
또한, 본 발명은 대한민국 특허출원 제97-70117호의 센서구조와는 달리 폭방향으로 복수개의 센서를 나열하므로써 감도특성 향상은 물론 벨트폭방향으로의 스틸코드파선 위치를 인식할 수 있도록 구성하였다.
아래에서, 본 발명에 따른 유타입 코어를 이용한 스틸코드 컨베이어 벨트의 스틸코드파선 검출장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.
본 발명은 스틸코드의 파선발생을 비접촉식으로 검출하기 위해 유타입 코어에 여자코일과 감지코일을 감아 스틸코드 벨트 하부에 비접촉으로 근접 배치한 상태에서, 스틸코드의 파선유무 및 파선정도를 여자코일에서 발생한 자속이 유타입 코어를 통해서 경로를 형성할 때 스틸코드상태에 따라 나타나는 자속의 변화량에 의해 감지코일에 나타나는 유기전압을 읽어들이게 구성하였다.
도면에서, 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 유타입 코어를 이용한 스틸코드 컨베이어 벨트의 스틸코드파선 검출장치의 블록도이고, 도 2a 및 도 2b는 유타입 코어를 이용한 자기코일센서의 구조도이고, 도 3은 스틸코드파선 유무에 따른 감지코일의 출력파형도이며, 도 4는 스틸코드파선시 감지코일의 DC 출력파형도이다.
도 1, 도 2a 및 도 2b에 보이듯이, 스틸코드가 내장된 컨베이어 벨트의 리턴벨트 하부에서 그 스틸코드에 대해 쇄교하는 자속을 발생시키기 위해, 여자전원(2)으로부터 발생된 여자신호가 여자코일(3)에 투입된다. 이런 여자코일(3)에서 발생된 자속은 유타입 코어(5)를 경로로 하여 검사대상인 스틸코드(1)를 통과하여 자속폐회로를 구성하게 되는데, 이 때 감지코일(4)에 전압이 유기된다. 즉, 유타입 코어(5)와 이런 유타입 코어(5)에 각각 감긴 여자코일(3) 및 감지코일(4)에 의해 자기코일센서가 형성된다.
여기에서, 감지코일(4)에서의 쇄교자속수에 대한 출력파형(6)의 피크값 A 는 도 1의 대역통과필터(16)를 통해 필터링된다. 그리고, 필터링된 신호는 신호증폭기(17)에서 증폭되고 AC-DC 컨버터(18)를 통해서 직류화된 값으로 바뀐다.
그리고, 감도조정기(19)에서는 감지코일(4)에서 유기된 교류전압의 직류화된 값의 파선정도에 대한 감도를 설정하게 된다. 즉, 감도조정신호(10)와 감지코일의 직류화된 출력신호(9)는 신호비교기(20)를 통해서 대소가 비교되고, 그 값은 A/D 컨버터(21)를 통하여 마이크로프로세서(22)에 입력되어 파선정도가 판단되고 이것이 디스플레이(23)된다.
이와 같이 구성된 시스템의 동작과정을 보면 벨트내에 내장된 스틸코드가 정상상태인 경우에는 스틸코드에 의한 쇄교자속수가 스틸코드파선시보다 많기 때문에 감지코일(4)에 나타나는 교류파형의 크기는 크게된다. 그러나, 벨트의 스틸코드가 단선된 부분이 본 발명의 자기코일센서를 지나게 될 때는 여자코일(3)에서 발생된 자속의 일부가 누설되므로써 감지코일(4)에서의 쇄교자속수는 스틸코드 파선이 없는 경우보다 줄어들게 되고, 그 결과 감지코일(4)에서의 유기전압의 파형은 도 3의 교류파형 8 과 같이 낮게 나타난다. 즉, 스틸파선이 없을 경우의 교류파형(6)은 스틸파선이 발생시의 교류파형(8)보다 크게된다. 즉, 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
A - B = k (단, k > 0)
도 4는 감도조정신호(10)에 대한 감지코일의 직류화된 신호를 보여주고 있는데, 스틸코드파선시의 감지코일의 직류화된 출력신호(9)는 감도조정신호보다 작아지게된다. 즉, 스틸코드파선이 없을 경우에는 출력이 일정값을 유지하다가 스틸코드파선이 발생하였을 경우에 출력파형이 감소하여 나타남을 알 수 있다. 이러한 파형의 크기 감소율은 스틸코드 파선 개수에 따라 결정된다.
도 5는 스틸코드 벨트의 폭방향 단면도로서, 스틸코드(1)는 덮개고무(11, 12)의 내부에 내장되어 있다.
그리고, 도 6은 스틸코드파선 검출장치의 자기코일센서의 배치관계를 도시한 도면으로서, 벨트리턴부의 아이들롤(14)의 사이에 스틸코드 벨트(15)의 하부면과 일정간격을 유지하면서 자기코일센서(3, 4, 5)가 설치되고, 스틸코드 벨트(15)의 상단면에는 진동방지용 롤(13)이 설치된다.
도 7은 스틸코드 벨트에 자기코일센서가 다수개 배열된 상태를 도시한 배치도이다. 도 7에 보이듯이, 자기코일센서(24, 25, 26)를 벨트폭방향으로 다수개 배치하여 스틸코드파선 검사영역을 줄이므로써 센서의 감도를 향상시킬 수 있도록 하였다. 즉, 스틸코드파선의 위치를 벨트폭방향에 대하여 벨트좌측에지부, 벨트중앙부 및 벨트우측에지부로 구분하여 자기코일센서(24, 25, 26)를 각각 배치하여 정확한 벨트파선 정보를 획득한다.
도 8a 내지 도 8c는 스틸코드 벨트에 각각 배치된 자기코일센서의 AC-DC 컨버터 출력신호를 도시한 그래프이다. 이 그래프에는 자기코일센서가 7개 배치된 경우를 도시한 것으로서, 도 8a는 벨트좌측에지부에 배치된 자기코일센서의 출력도를 나타내고, 도 8b는 벨트중앙부에 배치된 자기코일센서의 출력도를 나타내며, 도 8c는 벨트우측에지부에 배치된 자기코일센서의 출력도를 나타낸 것이다. 이렇듯, 다수의 자기코일센서를 배치함으로써 스틸코드파선의 위치를 정확하게 검사할 수 있다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 유타입 코어를 이용한 스틸코드 컨베이어 벨트의 스틸코드파선 검출장치는 스틸코드의 피로도 누적 및 컨베이어 벨트로 운송되는 원료속에 포함된 이물질(금속편)에 의해 발생되는 스틸코드 벨트의 스틸코드 파선 유무 및 그 파선수의 정도를 비파괴, 비접촉식으로 정확히 판단하고, 또한 벨트파선위치를 정확히 검사하여 벨트의 파단사고 및 벨트의 수명단축을 예지하여 관리자로 하여금 적절하게 대응할 수 있게 함으로써, 불의의 사고를 방지할 수 있는 특유의 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 유타입 코어를 이용한 스틸코드 컨베이어 벨트의 스틸코드파선 검출장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

Claims (1)

  1. 원료이송용 컨베이어 벨트의 일정 장력을 유지하기 위해 고무벨트에 내장된 스틸코드(steel cord)의 파선유무 및 파선정도를 검출하는 스틸코드 컨베이어 벨트의 스틸코드파선 검출장치에 있어서,
    스틸코드가 내장된 컨베이어 벨트의 폭방향으로 다수개 배치되어 스틸코드의 파선여부를 검사하는 자기코일센서와, 스틸코드의 파선상태에 따라 상기 자기코일센서를 쇄교하는 자속의 변화량에 따른 유기전압의 정도를 감도조정장치의 감도조정값과 비교하여 스틸코드의 파단유무 및 파단정도를 검출하는 마이크로프로세서를 포함하며,
    상기 자기코일센서는 유타입 코어(U-type core)와 상기 유타입 코어에 각각 감진 여자코일과 감지코일로 구성된 것을 특징으로 하는 유타입 코어를 이용한 스틸코드 컨베이어 벨트의 스틸코드파선 검출장치.
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