KR20030053806A - 벨트 내부의 스틸코드 파선검출장치 및 그 검출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 누설자속을 이용하여 컨베이어 벨트의 내부에 내재된 스틸코드의 파선을 검출하는 장치 및 그 검출방법에 있어서, 컨베이어 벨트의 내부에 위치한 스틸코드에 자속폐쇄회로를 형성하여 파선된 부위에 발생하는 누설자속의 양을 측정하여 스틸코드파선을 검출하는 장치 및 그 검출방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 컨베이어 벨트(30)의 내부에 존재하는 파선된 스틸코드(4)를 측정하는 장치에 있어서, 컨베이어 벨트(30)의 하부에 위치하여 컨베이어 벨트(30)의 폭방향으로 위치하는 요크형 전자석(40)과, 컨베이어 벨트(30)의 진행방향에 대해 수직방향으로 적어도 2열 이상으로 배치되어 누설자속을 측정하는 코일센서(6, 7)와, 컨베이어 벨트(30)의 진행방향에서 전방에 위치한 1열 각각의 코일센서(6)들과 대응하는 후방에 위치한 다른 열 각각의 코일센서(7)들이 측정하는 누설자속양을 비교하여 스틸코드(4)의 파선을 판단하는 마이크로프로세서(13)를 포함하는 스틸코드의 파선검출장치가 제공된다.

Description

벨트 내부의 스틸코드 파선검출장치 및 그 검출방법{Detecting Deterioration of steel-cord conveyor belt by using magnetic flux leakage}

본 발명은 누설자속(Magnetic Flux Leakage)을 이용한 컨베이어 벨트의 스틸코드 파선여부를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이며, 특히, 원료수송용 스틸코드 컨베이어 벨트(steel cord conveyor belt)의 파단 및 벨트수명 단축 그리고 조업장애의 직접적인 원인이 되는 스틸코드의 파선유무에 관하여 누설자속을 측정하여 벨트내부의 스틸코드 파선유무 및 파선정도 등을 검출하는 벨트 내부의 스틸코드의 파선검출장치 및 그 검출방법에 관한 것이다.

벨트의 신뢰도는 원활한 원료수송 및 생산성 향상에 중요한 영향을 주는 요소이다. 그러나, 벨트에 내장된 스틸코드의 파선 및 파단은 벨트라인 설비의 안전관리 문제뿐만 아니라, 그 결과로 인해 과도한 정비 및 수리시간을 야기함으로써 생산성 저하를 발생시킨다.

스틸코드로 강화된 벨트는 고무벨트 내부에 스틸코드가 삽입된 벨트로서, 각각의 스틸코드는 벨트에 안착된 원료의 하중에 따라 힘을 받게 된다. 여기에서, 스틸코드는 길이방향으로 벨트의 장력을 일정하게 유지하는데, 각각의 스틸코드는 벨트의 폭방향으로 수 mm의 일정 간격으로 배치되어 있다. 이렇게 벨트의 내부에 배열된 스틸코드가 파선 및 일정 간격의 배치변화가 발생한 경우에는 벨트에 가해지는 하중이 골고루 분포되지 않아, 벨트가 사행하거나 벨트의 에지부분가 손상된다. 또한, 파선된 스틸코드의 주위에 배치된 파손되지 않은 스틸코드에는 과도한 하중에 의한 피로파괴가 발생하게 됨으로써, 이런 피로파괴에 의해 파손되지 않은 스틸코드 또한 쉽게 파선되어 결국 벨트가 끊어지게 된다.

이런 스틸코드 파선의 원인은 크게 두 가지로 분류된다. 첫번째 원인으로는 하역라인 컨베이어 벨트로 적재 운송되는 원료속에 포함된 이물질(금속편)이 해송라인 컨베이어 벨트에 낙하하면서 해송라인 벨트내부의 스틸코드가 일부 혹은 전체적으로 손상을 입을 때 발생한다. 두번째 원인으로는 수분 및 염분 등이 벨트 내부에 침투하면서 스틸코드의 부식(corrosion)이 발생되고, 이렇게 부식된 부분이 벨트 텐션에 의해 파선된다.

이와 같이 스틸코드 파선에 따른 문제점을 보완하기 위해 종래에는 다음과 같은 방법으로 스틸코드의 파선을 검출하였다.

첫번째 방법으로는 육안에 의한 벨트외관 검사로서, 이런 외관검사는 스틸코드가 파선되어 발생하는 벨트의 상하면을 외관으로 검측하여 스틸코드의 파선을 측정한다. 그러나, 이런 외관검사는 벨트의 외관만을 관측하기 때문에 내부에 파선된 스틸코드는 검사할 수 없어 부정확하다는 단점이 있다.

그리고, 두번째로는 X-ray를 이용한 벨트검사방법으로서, 이 검사방법은 방사선을 이용하기 때문에 관리 및 정비상의 어려움이 따른다는 단점이 있다.

세번째 방법으로는 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 상태에서는 스틸코드의 파선을 검출할 수 없으며, 또한 벨트와 직접 접촉하여 운용되어지기 때문에 장기간 사용시 벨트 및 센서가 마모되어 벨트 및 센서에 악영향을 준다는 단점이 있다.

네번째 방법으로는 유타입 코어를 이용한 자기코일센서를 이용하는 것으로서, 코일파선에 의한 코어에 형성된 자기장의 변화를 자기코일센서에 의해 검출하는 방법이다. 그러나 이 방법은 스틸코드파선에 대한 감도가 낮아 파선된 스틸코드의 개수가 많아야만 검측할 수 있다는 단점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 벨트의 내부에 위치한 스틸코드에 자속을 통과시키고 스틸코드의 파선부위에서 발생하는 누설자속을 검출하여 스틸코드의 파선을 측정하는 벨트 내부의 스틸코드의 파선검출장치 및 그 검출방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 벨트 내부의 스틸코드의 파손검출에 따른 과정을 설명한 개념도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 벨트 내부의 스틸코드의 파선검출장치의 설치상태를 나타낸 개략도이고,

도 3은 도 2에 도시된 벨트 내부의 스틸코드의 파선검출장치가 스틸코드의 파손되지 않은 부위를 측정하고 있는 상태의 단면도이며,

도 4는 도 3에서와 같이 측정하고 있는 스틸코드의 파선부위가 벨트 내부의 스틸코드의 파선검출장치에 진입하였을 때 누설자속이 발생하는 관계를 나타낸 단면도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

1 : 여자전원부 2 : 여자코일

3 : 요크형 코어 4 : 스틸코드

6, 7 : 코일센서 8 : 차동기

9 : 증폭기 10 : 신호비교기

11 : 감도조정기 12 : AC-DC컨버터

13 : 마이크로프로세서 15 : 모니터

14 : 벨트제동기 16, 17 : 출력파형

30 : 컨베이어 벨트 40 : 요크형 전자석

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 컨베이어 벨트의 내부에 존재하는 파선된 스틸코드를 측정하는 장치에 있어서, 상기 컨베이어 벨트의 하부에 위치하여 상기 컨베이어 벨트의 폭방향으로 위치하는 요크형 전자석과, 상기 컨베이어 벨트의 진행방향에 대해 수직방향으로 적어도 2열 이상으로배치되어 누설자속을 측정하는 코일센서와, 상기 컨베이어 벨트의 진행방향에서 전방에 위치한 1열 각각의 코일센서들과 대응하는 후방에 위치한 다른 열 각각의 코일센서들이 측정하는 누설자속양을 비교하여 상기 스틸코드의 파선을 판단하는 마이크로프로세서를 포함하는 스틸코드의 파선검출장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 상기 적어도 2열 이상으로 배치된 코일센서들은 상기 요크형 전자석의 내부에 위치한다.

또한, 본 발명에 따르면, 컨베이어 벨트의 내부에 존재하는 파선된 스틸코드를 측정하는 방법에 있어서, 상기 스틸코드를 자속화하는 단계와, 상기 스틸코드의 파선부위에서 발생하는 누설자속량과 상기 스틸코드의 연장된 부위의 누설자속량을 측정하는 단계와, 상기 파선부위에서 발생하는 누설자속량과 상기 연장된 부위에서 발생하는 누설자속량을 비교하여 그 차가 설정된 값보다 크면, 상기 스틸코드가 파선되었다 판단하는 단계를 포함하는 스틸코드의 파선검출방법이 제공된다.

아래에서, 본 발명에 따른 벨트 내부의 스틸코드의 파선검출장치 및 그 검출방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 벨트 내부의 스틸코드의 파손검출에 따른 과정을 설명한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 벨트 내부의 스틸코드의 파선검출장치의 설치상태를 나타낸 개략도이고, 도 3은 도 2에 도시된 벨트 내부의 스틸코드의 파선검출장치가 스틸코드의 파손되지 않은 부위를 검출하고 있는 상태의 단면도이며, 도 4는 도 3에서와 같이 측정하고 있는 스틸코드의 파선부위가 벨트 내부의 스틸코드의 파선검출장치에 진입하였을 때 누설자속이발생하는 관계를 나타낸 단면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 스틸코드의 파선검출장치(100)는 컨베이어 벨트(30)와 이격되어 컨베이어 벨트(30)에 내장된 스틸코드(4)에 자속을 통과시키는 요크형 전자석(40)과, 스틸코드(4)의 파선부위에서 발생하는 누설자속을 측정하는 코일센서(6, 7)와, 스틸코드(4)의 파선상태와 개수에 따라 발생되는 누설자속의 변화량에 따른 유기전압의 정도를 감도조정기(11)의 감도조정값과 비교하여 스틸코드(4)의 파선유무 및 파선정도를 측정하는 마이크로프로세서(13)를 포함한다.

아래에서는 본 발명의 실시예에 따른 벨트 내부의 스틸코드의 파선검출장치의 구성요소 및 그 결합관계에 대해 상세히 설명하겠다.

스틸코드(4)가 내장된 컨베이어 벨트(30)의 리턴벨트 하부에는 요크형 전자석(40)이 설치된다. 이런 요크형 전자석(40)은 리턴되는 컨베이어 벨트(30)의 하부에 소정의 간격으로 이격되어 위치하며, 요크형 전자석(40)은 요크형태의 코어(3)와 이를 감싸는 여자코일(2)을 포함하며 이런 여자코일(2)에 여자전원이 공급되면 요크형 코어(3)에는 자속이 발생한다. 이런 자속은 근접한 컨베이어 벨트(30)의 스틸코드(4)에 인가된다. 따라서, 자속은 요크형 코어(3)와 스틸코드(4)에 의해 자속폐쇄회로를 형성한다. 여기에서, 요크형 코어(3)는 상기 컨베이어 벨트(30)의 폭방향으로 위치하고, 이런 요크형 코어(3)의 하부를 여자코일(2)이 감싸고 있으며, 이런 여자코일(2)은 여자전원부(1)에 연결되어 공급되는 전원에 의해 요크형 코어(3)에는 자속이 발생한다. 발생한 자속은 요크형 코어(3)와 검사대상인 스틸코드(4)를경로를 통해 자속폐회로(18)를 구성한다.

한편, 이런 요크형 코어(3)의 내부에는 코어(3)의 길이방향을 따라 2열로 다수 개의 코일센서(6, 7)들이 위치한다. 이때, 리턴되는 컨베이어 벨트(30)의 진행방향에 있어서, 요크형 코어(3) 방향으로 오는 방향을 전방이라 하였을 때에 요크형 코어(3)의 내부에는 전방에 복수 개의 코일센서(6)가 1열로 배치된다. 이런 전방에 위치한 코일센서(6)들을 '제1 코일센서(6)'라 하고, 제1 코일센서(6)의 후방에 위치하는 다른 1열 코일센서(7)들을 '제2 코일센서(7)'라 한다. 그리고, 이런 제1 코일센서(6)와 제2 코일센서(7)는 컨베이어 벨트(30)의 진행방향으로 각각 쌍을 이루며, 쌍을 이루는 제1, 제2 코일센서(6, 7)에서는 상부에 위치한 컨베이어 벨트(30)의 스틸코드(4)에서의 누설 자속을 측정한다. 그리고, 제1, 제2 코일센서(6, 7)에서는 스틸코드(4)로부터 누설되는 자속을 측정하고 그 측정값을 전기적신호로 차동기(8)에 입력한다.

이와 같이, 파선된 스틸코드(4)가 요크형 코어(3)의 상부를 진행할 경우에 있어서, 스틸코드(4)의 파단부위는 먼저 제1 코일센서(6)를 지나게 되는데, 이때, 제1 코일센서(6)에서는 파선된 부위에서 발생하는 누설자속량을 검출하고, 이에 비례한 전기적신호를 차동기(8)에 입력하지만, 이때, 제2 코일센서(7)에 대응하는 스틸코드(4)는 파선된 부위가 아니기 때문에 일정한 전기적신호를 차동기에 입력한다.

따라서, 제1, 제2 코일센서(6, 7)에서 측정되는 누설자속량 데이터를 갖는 각각의 출력파형(17) 신호를 차동기(8)에 입력되고, 그 신호를 상호 비교하여 제1코일센서(6) 또는 제2 코일센서(7)에 스틸코드(4)의 파선부위가 위치하였음을 인식한다. 한편, 차동기(8)에 입력된 누설자속량 데이터를 갖는 신호는 신호증폭기(9)에서 증폭되어 신호비교기(10)로 입력된다. 신호비교기(10)에서는 감도조정기(11)에서 설정된 값과 신호증폭기(9)의 출력되는 신호를 상호 대소 비교한다. 그리고, 비교된 결과는 AC-DC 컨버터(12)를 통해서 디지털화된 값으로 바뀐다.

한편, 감도조정기(11)에서는 스틸코드(4)의 파선정도에 대한 감도를 설정하게 된다. 즉, 감도조정신호와 코일센서(6, 7)의 차동 및 증폭된 신호가 신호비교기(10)를 통해서 대소가 판단되는 것이다. 마이크로프로세서(13)에서는 AC-DC 컨버터(12)를 이용하여 입력된 신호를 통해 파선의 정도를 처리하고 이 값을 모니터(15)를 통해 디스플레이한다. 그리고, 마이크로프로세서(13)에서는 스틸코드(4)의 파선개수 및 파선정도가 심할 경우 벨트제동기(14)에 제어신호를 보내어 컨베이어 벨트(30)를 제동한다.

이와 같이 구성된 벨트 내부의 스틸코드의 파선검출장치의 작동관계를 살펴보면, 컨베이어 벨트(30) 내에 내장된 스틸코드(4)가 정상 상태인 경우에는 스틸코드(4)에 의한 누설자속이 발생하지 않고, 스틸코드(4)의 파선부위가 요크형 코어(3)의 상부에 위치하였을 때에 파선부위에서 누설자속이 발생하게 되며, 이런 누설자속의 양을 제1 코일센서(6)에 측정하여 이를 파형신호로 출력한다. 도 3와 같이 파선되지 않은 스틸코드(4)가 제1, 제2 코일센서(6, 7)를 지나갈 경우에는 제1, 제2 코일센서(6,7)의 출력파형(16)은 그 값을 갖지 않지만, 도 4와 같이 파선된 스틸코드(4)가 요크형 코어(3)의 상부에 위치하였을 경우에는 파선된 부위에서누설자속(19)이 발생하기 때문에 제1 코일센서(6)에서는 이런 누설자속에 의해 누설자속량의 데이터를 갖는 출력파형(17)가 형성된다. 이때, 누설자속의 영향이 미치지 않는 제2 코일센서(7)에서 출력되는 파형신호는 그 값을 갖지 않는다.

이들 신호를 비교하여 컨베이어 벨트(30)의 스틸코드(4)가 파선되었는지를 확인한다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 벨트 내부의 스틸코드의 파선검출장치 및 그 검출방법은 그 상부를 지나가는 컨베이어 벨트의 스틸코드를 자속하여 파선된 부위에서 발생하는 누설자속량을 측정함으로써, 스틸코드의 파선을 측정할 수 있으며, 또한, 컨베이어 벨트의 폭방향 전체를 측정함으로써, 누설자속을 검측한 코일센서를 알아냄으로써, 파선된 스틸코드의 위치를 확인할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 벨트 내부의 스틸코드의 파선검출장치 및 그 검출방법은 진행하는 스틸코드의 파단부위 전후방에서 누설자속을 측정하고 비교함으로써, 코일센서의 센서감도를 향상시켜 파손된 스틸코드를 정확하게 검출할 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 벨트 내부의 스틸코드의 파선검출장치 및 그 검출방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (3)

1. 컨베이어 벨트의 내부에 존재하는 파선된 스틸코드를 측정하는 장치에 있어서,

   상기 컨베이어 벨트의 하부에 위치하여 상기 컨베이어 벨트의 폭방향으로 위치하는 요크형 전자석과,

   상기 컨베이어 벨트의 진행방향에 대해 수직방향으로 적어도 2열 이상으로 배치되어 누설자속을 측정하는 코일센서와,

   상기 컨베이어 벨트의 진행방향에서 전방에 위치한 1열 각각의 코일센서들과 대응하는 후방에 위치한 다른 열 각각의 코일센서들이 측정하는 누설자속양을 비교하여 상기 스틸코드의 파선을 판단하는 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 스틸코드의 파선검출장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 적어도 2열 이상으로 배치된 코일센서들은 상기 요크형 전자석의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 스틸코드의 파선검출장치.
3. 컨베이어 벨트의 내부에 존재하는 파선된 스틸코드를 측정하는 방법에 있어서,

   상기 스틸코드를 자속화하는 단계와,

   상기 스틸코드의 파선부위에서 발생하는 누설자속량과 상기 스틸코드의 연장된 부위의 누설자속량을 측정하는 단계와,

   상기 파선부위에서 발생하는 누설자속량과 상기 연장된 부위에서 발생하는 누설자속량을 비교하여 그 차가 설정된 값보다 크면, 상기 스틸코드가 파선되었다 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스틸코드의 파선검출방법.