KR20060023328A - 선재의 결함 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일정한 압축율을 갖는 시편을 성형하도록 함과 동시에 시편의 표면에 발생되는 와전류를 이용하여 압연제품의 결함을 측정하는 선재의 결함 검사장치를 제공한다.

상기 선재의 결함 검사장치는, 선재의 시편을 수용하고 시편의 압축높이에 대응하는 높이를 가진 시편압축제한수단; 상기 시편압축제한수단에 설치되며 와전류를 이용하여 상기 시편의 결함을 검출하는 결함검출부; 및 상기 결함검출부와 전기적으로 연결되어 결함을 판별하는 결함판별부;를 포함하여 프레스에 의해 시편을 압축시킨 후 와전류에 의한 전류 변화량을 측정하여 선재의 결함을 검출하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 결함검사의 대상인 시편을 일정한 압축율로 압축되도록 형성함으로서 선재 결함검사의 신뢰성를 보다 향상시키고, 시편의 표면에 존재하는 균열을 시편 표면에 발생되는 와전류에 의한 전류 변화량을 비교측정함으로서 압연제품의 결함을 보다 정확하게 측정하는 효괄ㄹ 얻을 수 있다.

선재, 시편, 와전류, 보빈, 코일, 시편압축제한수단

Description

선재의 결함 검사장치{An apparatus for inspecting defects on wire rods}

도 1은 종래의 선재결함 검사과정을 도시한 것으로,

(a)는 코일상태로 권취된 선재로부터 시편을 채취하는 상태도이고,

(b)는 채취된 시편을 프레스에 의해 성형하는 상태도이다.

도 2는 본 발명에 따른 선재의 결함 검사장치를 도시한 전체 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 선재의 결함 검사장치를 도시한 것으로,

(a)는 시편압축제한수단과 결함검출부의 분해사시도이고,

(b)는 도 2의 A-A를 따른 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 선재의 결함 검사장치의 작용상태로,

(a)는 시편의 압축이 이루어지기 전의 상태를 도시한 상태도이고,

(b)는 시편압축후 결함검사가 이루어지는 것을 도시한 상태도이다.

도 5는 본 발명에 의한 선재의 시편채취과겅을 도시한 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10..... 시편압축제한수단 12..... 안착부

30..... 결함검출부 32..... 보빈

32a..... 개구 34..... 코일

34a..... 단자부 36..... 슬리브

92..... 절단날 112..... 시편

130..... 프레스 132..... 작업대

134..... 램

본 발명은 선재형 제품의 결함을 검사하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일정한 압축율을 갖는 시편을 성형하도록 함과 동시에 시편의 표면에 발생되는 와전류를 이용하여 압연제품의 결함을 측정하는 선재의 결함 검사장치에 관한 것이다.

선재압연은 압연소재의 소성(塑性)을 이용하는 압연방법의 하나로, 압연소재를 회전하는 한쌍의 압연롤 사이로 통과시켜 압연소재인 빌렛(billet)의 폭과 두께를 반복적으로 감소시켜 필요한 형태 및 크기의 단면을 가진 선재를 생산하는 가공법이며, 이때 압연소재로는 대개 금속재료가 사용된다.

즉, 일반적으로 압연소재는 여러단계의 압연과정(조압연, 중간압연, 및 사상압연)을 통해 원형 단면을 갖도록 성형되며, 상기와 같이 성형된 선재형 제품은 링 형상의 코일형태로 권취되며 필요에 따라 열처리되기도 한다.

상기와 같이 제조되는 선재형 제품(이하, 선재)은 일정한 품질을 유지하기 위해 제조공정에서 발생될 수 있는 결함의 유무를 검사하는 단계를 거치게 되는데, 상기 결함검사는 선재의 표면에 존재하는 크랙 등을 그 검사대상으로 한다.

한편, 상술한 종래의 결함검사는 다음과 같이 행해진다.

즉, 도 1a에 도시된 바와 같이, 코일형태로 권취된 선재(110)의 일부를 절단하여 시편을 채취한다. 이후에 도 1b에 도시된 바와 같이 채취된 시편(112)을 프레스(130)에 의해 길이방향으로 압축시키면 시편(112)은 그 길이방향이 감소하게 됨과 동시에 반경방향으로 확대되어 그 직경이 증가하게 된다.

이때, 시편(112)의 표면에 균열이 존재하는 경우 균열이 확대되는데, 이와 같이 확대된 균열의 유무를 확대경등을 이용하여 육안으로 검사함으로서 선재(110)에 결함이 존재하는지를 판단한다.

그러나 상기와 같이 선재의 결함을 검사하는 종래의 결함 검사방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.

상기 프레스(130)의 작업대(132)상에 안착된 시편(112)을 압축시키기 위해 작업자가 프레스(130)의 조작단(미도시)을 조작하여 프레스의 램(134)을 하강시켜 시편(112)을 압축시켰다.

이때, 프레스(130)에 설치된 지시눈금(136)과 프레스(130)의 램(134)상에 표시된 지표(134a)에 의해 시편(112)을 정해진 압축률로 압축시켜야 했다. 이를위 해, 작업자가 육안으로 램(134)에 표시된 지표(134a)가 지시눈금(136)의 특정값에 일치되도록 프레스(100)의 압착 작동량을 제어하게 되므로 각 시편(112)마다 압축율의 편차가 심하게 발생되었다.

따라서, 압축된 시편(112)의 외관검사에 의해 선재제품의 결함을 판정하는 종래의 결함검사방법은 그 신뢰도에 많은 편차가 발생될 수 밖에 없었다.

또한, 압축된 시편(112)의 외관검사도 작업자가 확대경을 통하여 육안으로 직접 검사하므로 객관적인 결함판정이 곤란하며, 작업자의 경험과 작업자의 주관적 판단에 크게 영향을 받게 되므로 정확한 결함검사를 행하는 것이 곤란하다는 문제점이 있었다.

그리고, 권취된 선재로부터 시편을 채취하기 위해서는 절단기에 의해 선재의 일부를 절단하게 되는데, 이때 절단기의 절단날이 대칭형상을 이루므로 선재의 위치(내측 또는 외측)에 따른 시편채취시 절단면의 형상으로는 시편의 채취위치를 구별하기가 곤란하여 결함검사시 불편함을 초래한다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 압축제한수단에 의해 프레스에 의한 시편의 압축율 편차를 방지하고, 시편의 표면에 발생되는 와전류에 의한 전류 변화량을 비교측정함으로서 압연제품의 결함을 보다 정확하게 측정하도록 마련된 선재의 결함 검사장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 선재의 시편을 수용하고 시편의 압축높이에 대응하는 높이를 가진 시편압축제한수단;

상기 시편압축제한수단에 설치되며 와전류를 이용하여 상기 시편의 결함을 검출하는 결함검출부; 및

상기 결함검출부와 전기적으로 연결되어 결함을 판별하는 결함판별부;

를 포함하여 프레스에 의해 시편을 압축시킨 후 와전류에 의한 전류 변화량을 측정하여 선재의 결함을 검출하는 선재의 결함 검사장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 시편압축제한수단은 그 내부에 시편과 상기 결함검출부가 수용되는 안착부를 구비하고 있다.

보다 바람직하게, 상기 결함검출부는, 상기 안착부 삽입되고 상기 시편을 수용하는 환형의 보빈과, 상기 보빈의 내부에 상기 보빈의 원주방향을 따라 권취된 코일을 포함하고 있다.

한편, 상기 결함판별부는 설정값이 입력되어 시편에 발생되는 와전류에 의한 전류 변화량과 상기 설정값을 비교하여 결함을 판별하는 것을 특징으로 한다.

다르게는, 상기 결함판별부는 기준시편을 수용한 결함검출부와 전기적으로 연결되어 기준시편에 발생되는 와전류에 의한 전류 변화량과 상기 시편에 발생되는 와전류에 의한 전류 변화량에 의한 전류를 비교하여 결함을 판별하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시편은 편심진 절단날을 구비하는 절단기에 의해 절단된 선재로 부터 채취될 수 있다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 일 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 선재의 결함 검사장치를 도시한 전체 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 선재의 결함 검사장치를 도시한 것으로, (a)는 시편압축제한수단과 결함검출부의 분해사시도이고, (b)는 도 2의 A-A를 따른 단면도이다. 또한, 도 4는 본 발명에 따른 선재의 결함 검사장치의 작용상태로, (a)는 시편의 압축이 이루어지기 전의 상태를 도시한 상태도이고, (b)는 시편압축후 결함검사가 이루어지는 것을 도시한 상태도이며, 도 5는 본 발명에 의한 선재의 시편채취과겅을 도시한 개략도이다.

도 2 내지 도 4에는 본 발명에 따른 선재의 결함 검사장치가 도시되어 있는데, 이를 통해 본 발명에 따른 선재의 결함 검사장치를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선재의 결함 검사장치는 일정높이(H)를 갖는 시편압축제한수단(10), 결함검출부(30), 및 결함판별부(50)를 포함하고 있는데, 우선 시편압축제한수단(10)에 대해 이하에서 설명한다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 시편압축제한수단(10)은 그 내부에 안착부(12)가 형성되어 있으며, 일정 높이를 갖도록 형성되어 있다. 상기 안착부(12)는 고하중에도 잘 변형되지 않도록 강성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 시편압축제한수단(10)의 높이(또는 두께)는 후술할 시편의 압축률에 따라 다양하게 결정될 수 있다.

바람직하게, 상기 시편압축제한수단(10)은 환형으로 형성될 수 있으나 그 밖의 다양한 형태로도 변형 가능하다. 즉, 도 3a에서는 시편압축제한수단(10)을 폐곡선(閉曲線)의 하나인 환형으로 도시하고 있으나, 개곡선(開曲線)인 ㄷ자나 ㄴ자등의 형태를 가진 시편압축제한수단도 적용가능하다.

다음으로는 결함검출부(30)에 대해 설명한다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 결함검출부(30)는 보빈(bobbin)(32)과 상기 보빈(32)내에 설치된 코일(34)을 구비하고 있다. 상기 보빈(32)은 상술한 시편압축제한수단(10)의 안착부(12)에 삽입되며, 상기 보빈(32)도 상술한 시편압축제한수단(10)과 마찬가지로 후술할 시편을 수용하는 개구(32a)가 형성되어 있다.

한편, 상기 보빈(32)은 상기 안착부(12)의 형상에 따라 다양하게 변형가능하며 바람직하게 도 3a에 도시된 바와 같이 환형으로 형성될 수 있다.

이때, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 보빈(32)의 내부에는 그 원주면을 따라 코일(34)이 권취되어 있으며, 상기 코일(32)은 외부와 전기적으로 연결되도록 상기 보빈(32)을 관통하는 단자부(34a)를 구비하고 있을 수 있다. 그리고, 상기 보빈(32)의 내부에는 상기 보빈(32)의 내주면을 보호하기 위해 상하부가 개방된 중공원통형의 슬리브(36)를 추가로 설치할 수도 있다.

한편, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 시편압축제한수단(10)의 안착부(12)에 결함검출부(30)가 삽입됨으로서 상기 시편압축제한수단(10)과 결함검출부(30)는 결합된다. 이때, 상기 시편압축제한수단(10)의 하부에는 홈(10a)이 형성되어 상기 결함검출부(30)의 코일(34)과 전기적으로 연결된 단자부(34a)를 수용하도록 구성된다.

따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 단자부(34a)를 통해 상기 코일(34)은 결함판별부(50)와 전기적으로 연결되도록 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 선재의 결함 검사장치는 도 4a와 도 4b에 도시된 바와 같이 작용하며 선재 시편의 결함을 검사하는데, 이에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선재의 결함 검사장치의 시편압축제한수단(10)과 결합된 결함검출부(30)를 프레스(130)의 작업대(132)상에 안착시킨 후 상기 보빈(32)의 개구(32a)에 시편을 안착시킨다.

이후에 상기 프레스(130)를 작동시키면 램(134)은 하강하며 상기 시편(112)을 길이 방향으로 압축시키게 된다. 이때, 상기 프레스(130)는 그 가압압력이 설정치에 이르면 가압압력이 해제되어 램(134)을 원위치로 상승시키게 되는데, 이는 당업계에서 일반적으로 알려진 릴리프밸브와 이를 통해 가압펌프의 토출압력이 제어되는 공지의 기술이 적용된 것이므로 여기에서는 그 구조에 대한 설명을 생략하기로 한다.

따라서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 프레스(130)의 램(134)이 하강하여 시편압축제한수단(10)과 접촉하면 상기 프레스(130)의 가압압력은 상승하여 원위치로 복귀하게 되며, 이로 인해 상기 시편(112)은 일정한 압축율로 압축된다.

이때, 상기 시편압축제한수단(10)의 두께는 시편(112)의 재질이나 길이에 따라 결함검사에 필요한 압축율로 시편이 압축되도록 적용된다. 한편, 상기와 같이 시편(112)이 일정한 압축율로 압축된 후 와전류를 이용하여 시편의 결함을 검출하는 결함검출부(30)에 의해 결함검사가 진행된다.

상기 결함검출부(30)는 와전류탐상법(ECT; Eddy Current Testing)을 이용하고 있는데, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

보빈(32)내의 코일(34)에 교류전류를 인가시키면 코일(34) 주위에 발생된 자계가 코일과 인접한 시편(112)에 작용하게 되된다. 상기 코일(34)의 자계는 교류전류에 의해 발생된 것이므로 시편(112)을 관통하는 자계의 방향이 시간에 따라 반복적으로 변화하게 된다. 이때 시편(112)을 관통하는 자계에 의해 시편 표면에는 와전류(eddy current)라는 손실전류가 발생하고, 이 와전류는 코일(34)의 자계를 방해하여 코일(34)에 흐르는 전류를 가감하여 교란시키게 된다.

따라서, 이러한 교란에 의해 코일(34)에 흐르는 전류량은 변화하게 되는데, 상기 코일(34)과 전기적으로 연결된 결함판별부(50)는 이러한 전류의 변화량을 검출하여 결함의 여부를 판별한다.

이때, 상기 결함판별부(50)는 도 2에 도시된 바와 같이 그 자체에 전류 변화량에 대한 설정값이 입력되어 시편(112)에 발생되는 와전류에 의한 전류 변화량과 상기 설정값을 비교하여 결함을 판별하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 결함판별부(50)는 도 4b에 도시된 바와 같이 기준시편(112')을 수용한 결함검출부와 전기적으로 연결되어 기준시편(112')에 발생되는 와전류에 의한 전류 변화량과 상기 시편(112)에 발생되는 와전류에 의한 전류 변화량에 의한 전류를 비교하여 결함을 판별하도록 구성될 수도 있다.

상술한 바와 같이 결함검사의 대상이 되는 시편의 형상은 일반적으로 그 길이가 직경의 1.5배가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 시편은 도 5에 도시된 바와 같이 편심진 절단날(92)을 구비하는 절단기에 의해 절단된 선재로부터 채취됨으로서 그 채취위치에 대한 방향성이 절단부의 형상에 의해 구별되도록 함으로서 결함검사를 보다 편리하게 행할 수도 있다.

이는 선재의 압연특성상 선재의 내측 또는 외측에 권취된 선단부와 후단부에서 결함이 증가하는 경향을 보이므로 이러한 결함이 증가하는 부분으로부터 시편을 채취함으로서 선재의 결함판단에 편리함과 신뢰성을 향상시키킬 수 있다.

따라서, 상술한 바와 같이, 압축제한수단(10)에 의해 프레스(130)에 의해 일정한 압축률로 압축된 시편(112)을 형성함으로서 결함검사의 신뢰성를 보다 향상시킬 수 있게 된다.

그리고, 시편(112)의 표면에 존재하는 균열을 시편(112) 표면에 발생되는 와전류에 의한 전류 변화량을 비교측정함으로서 압연제품의 결함을 보다 정확하게 측 정할 수 있게 된다.

본 발명은 특정한 실시예와 관련하여 도시되고 설명되었지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

상기에서와 같이 본 발명에 의하면, 결함검사의 대상인 시편을 일정한 압축율로 압축되도록 형성함으로서 선재 결함검사의 신뢰성를 보다 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 시편의 표면에 존재하는 균열을 시편 표면에 발생되는 와전류에 의한 전류 변화량을 비교측정함으로서 압연제품의 결함을 보다 정확하게 측정할 수 있게 된다.

Claims (6)

1. 선재의 시편을 수용하고 시편의 압축높이에 대응하는 높이를 가진 시편압축제한수단;

   상기 시편압축제한수단에 설치되며 와전류를 이용하여 상기 시편의 결함을 검출하는 결함검출부; 및

   상기 결함검출부와 전기적으로 연결되어 결함을 판별하는 결함판별부;

   를 포함하여 프레스에 의해 시편을 압축시킨 후 와전류에 의한 전류 변화량을 측정하여 선재의 결함을 검출하는 선재의 결함 검사장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 시편압축제한수단은 그 내부에 시편과 상기 결함검출부가 수용되는 안착부를 구비함을 특징으로 하는 선재의 결함 검사장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 결함검출부는,

   상기 안착부 삽입되고 상기 시편을 수용하는 환형의 보빈과, 상기 보빈의 내부에 상기 보빈의 원주방향을 따라 권취된 코일을 포함함을 특징으로 하는 선재의 결함 검사장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 결함판별부는 설정값이 입력되어 시편에 발생되는 와전류에 의한 전류 변화량과 상기 설정값을 비교하여 결함을 판별함을 특징으로 하 는 선재의 결함 검사장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 결함판별부는 기준시편을 수용한 결함검출부와 전기적으로 연결되어 기준시편에 발생되는 와전류에 의한 전류 변화량과 상기 시편에 발생되는 와전류에 의한 전류 변화량에 의한 전류를 비교하여 결함을 판별함을 특징으로 하는 선재의 결함 검사장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 시편은 편심진 절단날을 구비하는 절단기에 의해 절단된 선재로부터 채취됨을 특징으로 하는 선재의 결함 검사장치.

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