KR20010060715A - 벨트콘베이어 결함검출장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 장입 벨트콘베이어 결함검출장치는 벨트콘베이어의 손상위치 및 정지위치를 검출하여 신호를 출력하는 검출부와, 검출부에서 검출된 신호를 기초로하여 이상이 발생하는 경우 경보를 발하고, 벨트콘베이어를 작동시켜 벨트콘베이어의 손상위치를 정위치로 위치시키는 제어부와, 제어부에 의해 작동되어 정위치로 이동된 벨트콘베이어의 손상부위를 점검하는 점검부로 구성된다.

Description

벨트콘베이어 결함검출장치{AN APPARATUS FOR DETECTING DEFECT IN A BELT CONVEYER}
본 발명은 제철소의 용광로내에 연료 및 원료를 수송하는 벨트 콘베이어 결합검출장치에 관한 것으로, 특히 연료 및 원료를 적재하여 수송하는 벨트콘베이어에 손상이 발생하였을때에 손상 부위를 조기에 신속하고 정확하게 발견하고 점검할 수 있는 벨트콘베이어 결함검출장치에 관한 것이다.
일반적으로, 용광로 장입벨트콘베이어는 연료 및 원료를 용광로 내에 장입하기 위하여 4400ton/시간 정도의 대량으로 수송하는 설비로서 벨트콘베이어의 벨트 내부에 철심이 들어 있는 길이가 길고 고장력의 벨트콘베이어로서 벨트를 서로 연결하는 연결부가 2개 이상으로 되어 있다.
이와 같은 벨트콘베이어에 결함이 발생하였을 때 벨트 콘베이어의 벨트결합검출은 종래에는 제1도에 보인 바와같이 벨트 콘베이어 진행방향의 좌측 및 우측에 설치되어 있는 편기검출 리미트스위치(51a,51b)와 텐션풀리(50)의 대차(52)에 설치되어 있는 벨트이상검출 리미트스위치(53a,53b)의 터치와 사람의 육안으로 직접 확인하고 점검하는 것이 주된 것이었다.
그러나 종래의 이와같은 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 장입벨트콘베이어의 결합검출은 좌측 및 우측에 설치된 편기검출장치와 벨트(5)의 절손 후에 검지되는 리미트스위치 밖에 없으므로 벨트(5) 표면의 손상을 검출하는 수단이 없다는 문제가 있다.
둘째, 벨트콘베이어의 장기간의 사용으로 인해 연결부와 표면의 고무가 마모되고 접착력이 저하되기 때문에 벨트(5)가 이완되어 벨트(5) 내부 심체인 철심의 노출상태와 손상의 진행 정도를 알 수 없으며 조기 발견이 불가능하다는 점과 용광로의 연속조업이 중단되어 공정이 중단되어야만 한다는 문제가 있었다.
셋째, 연속 가동되는 벨트(5)의 결합 여부를 사람의 육안으로 직접 검사하기 때문에 검사시간이 과다하게 소요되고 연료 및 원료를 용광로내에 수송하는 도중에 분진이 다량으로 발생할 뿐만 아니라 육안으로 직접 점검하기 위해서는 회전기에 근접하여 검사해야만 하기 때문에 회전체의 협착과 호흡기 장애 등 산업재해를 유발하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 벨트 콘베이어의 벨트에 결함이 발생했을 경우 조기에 이를 발견하고 손상 부위를 중앙 운전실에서 모니터를 통해 확인할 수 있는 장입 벨트콘베이어 결함검출장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 장입 벨트콘베이어 결함검출장치는 벨트콘베이어의 손상위치 및 정지위치를 검출하여 신호를 출력하는 검출부와, 상기 검출부에서 검출된 신호를 기초로하여 이상이 발생하는 경우 경보를 발하고 벨트콘베이어를 작동시켜 벨트콘베이어의 손상위치를 정위치로 위치시키는 제어부와, 상기 제어부에 의해 작동되어 정위치로 이동된 벨트콘베이어의 손상부위를 점검하는 점검부로 구성된다.
상기 검출부는 벨트콘베이어 상부에 설치되어 상기 벨트콘베이어로 초음파를조사하여 벨트의 손상부위를 검출하는 초음파센서와, 상기 벨트콘베이어로부터 반사되어 입력되는 신호를 전기적 신호로 변환시키는 변환기와, 상기 전기적 신호를 처리하여 영상화시키는 프로세스컴퓨터와, 상기 영상을 표시하는 모니터로 구성되며, 상기 점검부는 상기 제어부에 의해 이동된 벨트콘베이어의 손상위치를 촬영하는 영상카메라와 상기 영상카메라에 연결되어 영상을 나타내는 모니터로 구성된다.
도 1은 종래의 벨트콘베이어 결합검출장치의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 벨트콘베이어 구동장치의 설치위치를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 벨트콘베이어 결함검출장치를 나타내는 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 ; 검출부 5 : 벨트
50 : 텐션풀리 51a,51b : 편기 검출 리미트 스위치
52 : 대차 53a,53b : 벨트 이상 검출 리미트 스위치
54 : 웨이트 박스 55 : 감속기
56 : 모터 60 : 초음파 센서
61a,61b : 초음파 센서 지지대 70 : 영상카메라
71a,71b : 프레임 73 : 모니터
81 : 변환기 82 : 프로세스 컴퓨터
83 : 타이머 84 : 모니터
90 : 제어부 100 : 중앙운전실
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 벨트콘베이어 결함검출장치를 상세히 설명한다.
도 2는 용광로 장입벨트콘베이어 구동장치를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 장입벨트콘베이어는 장치는 모터(56) 및 감속기에 의해 구동되어 복수의 롤(roll)을 따라 운행된다. 도면에서 도면부호 54는 벨트콘베이어에 장력을부여하는 웨이트박스이다.
도 3은 본 발명에 따른 벨트콘베이어의 결함검출장치를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 벨트콘베이어는 장입벨트콘베이어 손상위치검출 및 정위치정지를 검출하는 검출부(1)와, 장치를 제어하는 제어부(90)와, 손상부위를 점검하는 점검부로 구성되어 있다.
상기 검출부(1)는 벨트콘베이어의 벨트(5) 상부에 설치된 초음파지지대(61a,61b)에 의해 지지되는 초음파센서(60)와, 초음파센서(60)로 부터 입력되는 데이터를 4~20mA의 전기적신호로 변환시켜주는 변환기(81)와, 상기 변환된 4 ~ 20mA의 전기신호를 처리하여 영상화시키는 프로세스컴퓨터(82) 및모니터(84)와, 시간을 측정하는 타이머(83)로 구성된다. 또한, 상기 점검부는 벨트콘베이어 진행방향 좌측 지면에 설치된 프레임(71a) 및 상기 프레임(71a)에 대략 직각으로 연결되어 벨트(5) 중간 상부까지 연장되는 프레임(71b) 끝부분에 설치되는 영상카메라(70)와, 상기 영상카메라(70)에 연결되어 영상을 보여주는 모니터(73)와, 상기 장치들을 제어하는 제어부(90)로 구성된다.
이하 상기와 같이 구성된 본 발명의 벨트콘베이어 결함검출장치 작용을 설명한다.
우선, 장입벨트콘베이어 가동중에 제어부(90)에서 전원을 공급하고 스타트버튼(start push button)을 작동하면, 일련의 전기시퀀스(sequence)가 이루어져 벨트(5)의 결함이 초음파센서(60)에 의해 검출된다. 즉, 벨트콘베이어의 장입물이 없는 부분에서 초음파센서(60)의 출력부를 통해 초음파를 벨트(5) 표면을 향해 출력시키면, 벨트(5)의 표면에서 부딪혀서 반사되는 초음파는 초음파센서(60)의 수신부로 검출된다.
프로세스 컴퓨터(82)에서는 초음파 센서(60)의 출력부에서 출력된 초음파가 벨트콘베이어에 반사되어 초음파센서(60) 수신부에 도착되는 거리와 속도를 기초로하여 초음파가 초음파센서(60)에서 벨트(5)까지 도달하는 시간을 계산하는데, 이를 다음의 수학식 1에 나타내었다.
여기서, L은 초음파센서(60)에서 벨트 콘베이어의 거리로서, 본 발명에서는 1m이고 V는 초음파속도(331.6m/sec)이며 T는 초음파센서(60)의 출력부에서 출력된 초음파가 되돌아와 수신부에 도착되는 시간이다.
한편, 초음파의 속도는 340m/sec이지만 기계적인 장치로 사용할 때는 331.6m/sec이다. 또한, 초음파센서(60)는 벨트(5) 콘베이어 1m 상부에 설치되어 있으므로 되돌아오는 왕복시간은 상기 수학식 1에 의하면 0.006초가 된다.
프로세스컴퓨터(82)에서 환산된 시간은 변환기(81)로 전송되어 4~20mA의 전기적 신호로 변환되며, 이 변환된 전기적 신호가 프로세스컴퓨터(82)에서 입력된 후 처리된다. 상기 프로세서컴퓨터(82)에서 처리된 신호는 제2모니터(84)에 입력되어 영상으로 표시되는데, 상기 영상은 벨트 콘베이어의 표면이 선으로 이루어지는 영상이다.
또한, 프로세스컴퓨터(82)의 출력값은 제어부(90)로 전송된다. 일반적으로 프로세스컴퓨터(82)의 출력값이 일정값 이상이거나 이하일 경우에는 계산되는 시간이 길어진 경우를 나타낸다. 다시 말해서, 벨트(5) 콘베이어 표면에 손상이 생겨 흠집이 발생되면 초음파가 부딪혀서 되돌아오는 거리가 길어지므로 환산되는 식에 의해서 되돌아오는 시간이 0.006 sec(초) 보다 길어진다. 따라서 변환기(81) 출력값이 일정 이상 상승하게 되고 이를 프로세스컴퓨터(82)에서 제어부(90)에 전송한다.
그리고, 제어부(90)에서는 프로세스컴퓨터(82)로부터 입력되는 계산값이 일정값 이상 상승하였다는 것을 검지하면, 즉시 경보를 발생시킴과 동시에타이머(83)를 사용하여 일정하게 회전하는 벨트(5) 콘베이어의 이동거리를 측정한다. 즉, 상기 제어부(90)는 벨트(5) 콘베이어에 손상부위가 감지되는 즉시 타이머(83)를 작동시켜 벨트(5) 콘베이어가 이동하는 거리를 측정해서 영상카메라(70)가 설치된 하부에 손상부위가 위치하도록 상기 벨트콘베이어를 제어한다. 영상카메라(70) 하부에 벨트(5) 콘베이어의 손상된 부위가 정확하게 정지하면 카메라(70)에 의해 촬영된 영상을 중앙운전실(100)의 제1모니터(73)로 전송하여직접 화면을 통해 확인 가능하도록 한다.
또한, 벨트 콘베이어의 표면이 들뜨는 현상과 벨트(5) 내부의 철심이 돌출되었을 때 초음파 센서(60)에서 출력되는 초음파가 되돌아오는 시간이 단축된다. 즉, 상기 수학식 1에 의하면, 되돌아 오는 시간은 0.003초이고 왕복시간은 0.006초보다 단축된다. 따라서, 변환기(81) 출력값이 일정값 이하로 떨어지게 되고 이를 프로세스컴퓨터(82)에 입력된 후 제어부(90)로 출력된다.
상기 설명과 같이 제어부(90)에서는 입력되는 값이 일정값 이하로 떨어지는 즉시 경보를 발생시키고 또한 타이머(83)에 의해 일정하게 회전하는 벨트(5) 콘베이어 이동거리를 측정하게 된다. 즉, 벨트(5) 콘베이어 손상 부위가 검출되는 그 즉시 타이머(83)가 작동되어 벨트(5) 콘베이어가 이동하는 거리를 측정하여 영상 카메라(70)가 설치된 하부에 벨트(5) 콘베이어 손상된 부위가 정확하게 정지하면 영상카메라(70)는 모니터(73)에 전송하여 중앙운전실(100)에서 직접 모니터(73) 화면에 의해 손상부위를 확인 가능하도록 한다.
그리고 벨트(5) 콘베이어 손상 부위 면적은 다음과 같은 식으로 구한다.
여기서, s는 벨트(5)의 손상부위면적, t1은 벨트의 손상부위를 처음 검출한 시간, t2는 벨트 손상부위 검출이 끝나는 시간, v1은 벨트(5) 콘베이어의 속도, V는 초음파의 속도, L는 초음파 센서(60)에서 벨트(5) 콘베이어까지의 거리이다.
초음파 센서(60)에서 출력되어 수신되는 시간 0.006초 동안 벨트(5) 이동거리는 12mm이다.
따라서, 벨트(5) 손상 부위는 상기 수학식 2에 의하여 다음과 같은 도표에 나타나는 바와 같이 발생되는 것을 알 수 있다.
초음파 검출시간 sec(초) 벨트 손상길이(mm)
0.006 12
0.06 120
0.1 200
0.6 1200
0.8 1600
1 2000
종래의 장입 벨트 콘베이어의 결합 검출은 좌, 우측 편기검출장치와 벨트 절손후에 검지되는 리미트 스위치밖에 없었으나, 본 발명에 의하면 벨트 표면의 고무 손상이나 심체인 철심이 노출되어 자동적으로 자동 검출기가 검출하여 조기에 발견함으로써 대형사고의 위험을 미연에 예방할 수 있게 된다. 또한, 종래의 방법에서는 연속 가동되는 벨트의 결합 여부를 사람의 육안으로 검사하기 때문에 검사 시간이 과다하게 소요되고 연료 및 원료를 용광로 내에 수송하는 도중 분진이 다량으로 발생하고 장치를 점검하기 위하여 회전기에 근접해야만 하기 때문에 회전체에 협착과 호흡기 장애등 산업재해를 유발하는 문제점이 있었으나, 본 발명에서는 벨트의 손상부위를 정확한 위치에 정지시켜 영상카메라로 이 손상부위를 감시하고 점검하여 모니터에 영상화하여 나타냄으로써 손상부위 점검시간이 최단 시간에 이루어지며 회전체의 협착위험과 호흡기장애 등 산업재해를 예방할 수 있게 된다.

Claims (3)

  1. 벨트콘베이어의 손상위치 및 정지위치를 검출하여 신호를 출력하는 검출부;
    상기 검출부에서 검출된 신호를 기초로하여 이상이 발생하는 경우 경보를 발하고, 벨트콘베이어를 작동시켜 벨트콘베이어의 손상위치를 정위치로 위치시키는 제어부; 및
    상기 제어부에 의해 작동되어 정위치로 이동된 벨트콘베이어의 손상부위를 점검하는 점검부로 구성된 벨트콘베이어 결함검출장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 검출부는,
    벨트콘베이어 상부에 설치되어 벨트콘베이어에 초음파를 조사하여 벨트의 손상부위를 검출하는 초음파센서;
    상기 벨트콘베이어로부터 반사되어 입력된 초음파에 의해 계산된 신호를 전기적 신호로 변환시키는 변화기;
    상기 전기적 신호를 처리하여 영상화시키는 프로세서컴퓨터; 및
    상기 영상을 표시하는 모니터로 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 점검부는,
    상기 제어부에 의해 이동된 벨트콘베이어의 손상위치를 촬영하는 영상카메라; 및
    상기 영상카메라에 연결되어 영상을 나타내는 모니터로 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
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