KR20080012622A - 강판의 도유량 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 강판의 도유량 측정장치에 관한 것으로서, 주행중인 강판 상에 도포된 오일 량을 강판의 폭 방향과 주행방향에서 연속 측정이 가능하고 주변환경의 변화 및 경시적인 변화 등에 대해서도 유연하게 대응하기 위한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 주행 강판의 표면에 자외선 또는 적외선을 조사하고 강판에서 반사되는 광량을 검출하여 강판의 도유량을 측정하는 도유량 측정수단; 상기 도유량 측정수단을 주행 강판의 폭 방향으로 이동시키는 센서 이동수단; 상기 센서 이동수단을 통해 도유량 측정수단의 폭 방향 이동을 제어하며, 상기 도유량 측정수단에 자외선 및 적외선 조사량 제어신호를 전송하고, 상기 도유량 측정수단에서 검출되는 광량을 수집하여 강판의 도유량을 연산 및 저장하는 제어컴퓨터; 상기 도유량 측정수단의 이동범위 내에 설치되며, 상기 센서의 자외선 또는 적외선 조사량 기준치 및 광 검출량 기준치를 제공하는 표준 물질을 함유한 표준기를 포함하는 강판 도유량 측정장치를 제공하여, 주위 환경변화와 경시변화에 대하여 항상 안정되고 정확한 측정이 가능하게 한다.
자외선, 적외선, 주행, 강판, 도유량, 측정

Description

강판의 도유량 측정장치{Measuring apparatus of oil film thickness for coil strip}
도 1은 종래 자외선 흡수법에 의한 도유량 측정장치를 개략 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 강판 도유량 측정장치의 일 실시 예를 도시한 사시도.
도 3a는 본 발명에 따른 강판 도유량 측정장치에서 하나의 센서가 도유량 측정 수단으로서 사용된 구조를 확대 도시한 단면도.
도 3b는 도 3a의 도유량 측정수단에 의해 이루어지는 스캔 동작을 예시적으로 나타낸 작동 설명도.
도 4는 본 발명에 따른 강판 도유량 측정장치의 다른 실시 예를 도시한 사시도.
도 5a는 본 발명에 따른 강판 도유량 측정장치에서 3개의 센서가 도유량 측정 수단으로서 사용된 구조를 확대 도시한 단면도.
도 5b는 도 5a의 도유량 측정수단에 의해 이루어지는 스캔 동작을 예시적으로 나타낸 작동 설명도.
도 6은 본 발명에 따른 강판의 도유량 측정장치에서 이루어지는 도유량 측정 공정을 순서에 따라서 도시한 플로우 챠트.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
3 : 강판 11 : 도유기
14a,14b : 지지대 15 : 표준기
16 : 볼 스크류 나사 17 : 엘엠 가이드
18 : 케이블 베어 20 : 도유량 측정수단
20a,20a',20b',20c' : 도유량 측정 센서
21 : 중계기 22 : 신호 변환기
23 : 엔코더(Encoder) 24 : 모터
25 : A/D 변환기 30 : 제어컴퓨터
40 : 상위 컴퓨터
본 발명은 주행중인 강판 상에 도포된 오일 량을 강판의 폭 방향과 주행방향으로 연속 측정하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강판의 오일 량 측정에 있어서 주위 환경변화와 경시변화에 대하여 항상 안정되고 정확한 측정이 가능하도록 한 강판의 도유량 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 지금까지 알려진 강판의 도유량 측정 방법 및 장치로서는, 도유 량의 과부족을 작업원의 육안으로 판정하는 원시적인 방법과, 강판의 주행 종단에서 휴대형 도유량계로 도유량의 과부족을 판정하던 방법이 일반화되어 있었다.
이러한 종래의 방법들은 극히 일부의 측정 데이터로 전체를 판정하는 방법으로서, 코일 전장에 대한 도유량의 과부족을 공간적으로 정확하게 관리하는 방법이라고 할 수 없다.
게다가 휴대형 도유량계를 이용하는 경우에는 휴대형 도유량계를 강판에 근접 혹은 밀착시켜 측정하는 방법이 주로 사용되고 있으나, 이것은 주위 조명(일반적으로 외란광이라 부름)의 영향을 받지 않도록 하기 위해 측정대상물인 강판과의 거리를 일정하게 유지시켜야만 하며, 또한 고속으로 주행중인 강판에 대응할 수 있는 정도의 응답속도가 없을 뿐만 아니라 강판의 진동에 의한 영향을 받기 때문에 주행중인 강판에서는 측정이 불가능하고 정지한 강판에서만 측정이 이루어지는 한계가 있다.
이에 대하여 최근에는 자동 측정장치가 개발되고 있으며, 적외선 흡수법과 자외선 조사법이 그것이다.
먼저, 적외선 흡수법의 경우는 강판상의 오일이 적외선 중의 일부 파장의 적외선을 흡수하는 것을 이용하는 것으로, 외부에서 일정량의 적외선을 조사하고 반사광 중의 특정 파장의 적외선과, 오일에 의해서 흡수되지 않은 기타 파장의 적외선 량을 비교하여 강판에 도포되어진 오일 량을 계산하여 구하는 것이다. 이러한 적외선 흡수법은 가스 분석계와 기름 이외의 도포량의 측정에도 사용되고 있는 방법이다.
예를 들어, 강판에 조사한 적외선 량을 A0로 하고, 강판에서 반사되어온 특정 파장의 적외선 량을 A1라고 했을 때에 다음과 같은 수학식 1의 관계를 갖는다.
A1=A0·EXP(-μt)
여기서 μ는 오일이 갖는 특정파장의 흡수율, t는 강판에 도포된 오일층의 두께이다.　A0, μ는 이미 알고 있는 수치이므로 A1을 측정하는 것에 의해서 오일층의 두께 t를 구하는 것이 가능하게 되며, 실제로는 R=A1/A0를 계산하고 있다.
그러나, 이러한 적외선 흡수법은 500[mg/m2] 이상의 고농도 도유량의 측정에는 그런대로 활용 가능하지만, 아래의 두 가지 결점에 의해서 저농도 도유 량의 측정에는 부적합하다.
첫째, 저농도의 도유량에 대해서는 아주 미량의 흡수밖에 생기지 않기 때문에 반사되는 광량은 조사한 적외선 량에 대하여 거의 변화되지 않으며, 이때 R은 극히１에 근사한 수치로 되어 정확한 측정이 불가능하다. 이 경우 반사되어오는 특정파장의 적외선 량을 증가시키기 위해 조사되는 적외선 량 A0를 크게 하여도 비율 R은 변화하지 않으므로 여기에 적외선 흡수법의 첫 번째 한계가 있다.
게다가, 적외선 흡수법의 또 하나의 결점은, 조사하는 적외선 파장을 ２~５[μm]로 하고 있는 것에 있다. 이것은 오일 종류에 따라서 흡수되는 특정파장이 ３~４[μm]에 있기 때문에 이것들을 포함한 파장으로 하지 않으면 안되나, 이 파장 영역의 적외선은 실내온도부터 80[℃]부근의 온도영역에 이르기까지 주변 물체에서 발생되어 측정 장치로 입력되어지며, 또한 이 주변의 적외선 광이나 조사되는 적외선 광은 레이저 광과 같이 유도 방출되어진 광이 아니고, 자연 방출된 광이기 때문에 그것들을 적외선 검출장치가 구별하는 것이 불가능하다. 즉, 주위 온도변화가 크면 측정장치 자체적으로 온도변화를 최소로 억제하여도, 측정오차가 크게 발생하게 되는 것이다.
요약하면, 적외선 흡수법은 저농도의 도유량에서는 정확한 측정이 어렵고, 주위 온도변화가 크게 되면 측정오차가 증가하게 되는 본질적인 문제를 지닌다.
다음으로, 자외선 흡수법은 상기 적외선 흡수법의 결점을 보완하기 위해 도입된 것으로서 이것은 외부에서 자외선을 조사하고 가시광선을 검출하는 방법이다. 이 자외선 흡수법은 자외선을 외부에서 조사한다는 점은 상기 적외선 흡수법과 유사하지만 가시광선을 검출하는 것이 다른 점으로서, 검출되는 가시광선 량이 강판 상의 오일 량에 비례하는 것을 이용하고 있다.
도 1은 종래 자외선 흡수법에 의한 도유량 측정장치를 도시한 개략 구성도로서, 예를 들면 펄스 발진에 의해 센서 헤드(1)의 자외선 발광다이오드(1a,1b)에서 자외선이 방출되고 수광 렌즈(1c)에서 검출된 후 자외선 필터(1d)와 증폭기(1e)를 통해 변환기(2)로 입력되며, 이때 펄스 발진에 의해 센서 헤드(1)의 자외선 발광다이오드(1a,1b)에서 방출되는 자외선 량을 U0, 수광 렌즈(1c)에서 검출되는 가시광선 량을 U1, 강판(3)에 도포된 오일층(4)의 두께를 t라고 하면 아래와 같은 수학식 2의 관계가 성립한다.
U1 = U0 ×η× t
여기에서 η은 자외선의 조사에 따라서 오일로부터 발생하는 가시광선 즉, 형광의 발생율을 나타내는 형광 발생효율이다.
이 자외선 흡수법에 있어서도 저농도의 도유량에서는 검출장치에 되돌아오는 가시광선의 량 U1은 매우 작다. 상기와 같은 적외선 흡수법에 있어서는 조사하는 적외선량 A0를 크게 하여도 비율 R을 계산하고 있기 때문에 결과적으로 검출감도는 크게 할 수 없었지만, 이러한 자외선 흡수법에서 검출장치는 자외선 량에는 관계없이 가시광선만을 검출하고 있는 점이 큰 차이점이 된다. 즉, 조사하는 자외선 량 U0를 점점 증가시켜가면 검출장치로 되돌아 오는 가시광선 량 U1은 커지게 된다. 이 자외선 흡수법에서는 가시광선 량 U1 만을 검출하고 있으므로 t가 작을 경우에도 큰 신호를 얻을 수 있게 되며, 이러한 특징 때문에 자외선 흡수법이 사용되고 있다.
그러나, 이러한 자외선 흡수법은 아래와 같은 문제점이 있다.
그 하나는, 자외선은 물질에 흡수되기 쉬운 성질을 갖고 있으므로, 검출장치 내부에서 자외선이 투사되는 창과 강판표면의 오일에서 생성된 가시광선이 검출장치로 입사되는 투과 창이 오염되어 있는 경우 그 곳에서 일부 자외선이 흡수된다. 특히 자외선이 투과되는 창의 오염은 측정오차를 크게 유발한다. 이러한 창의 오염은 서서히 진행하기 때문에 경시변화의 요인이 된다.
또 하나는, 조사되고 있는 자외선 량이 변화될 경우 가시광선 량만 검출하는 방식이기 때문에 측정오차가 발생될 우려가 있다. 적외선 흡수법의 경우는 반사광과 조사광의 비율을 검출하고 있으므로 이 점에 대해서는 적외선 흡수법은 조사광의 변화는 어느 정도까지는 문제가 없었으나, 자외선 흡수법의 경우 광원으로 고압수은 램프와 발광 다이오드를 이용하지만 이것들은 어디까지나 시간적으로 출력이 변화한다. 실제로 본 발명자에 의해 이루어진 연구에서는 일반적인 자외선 광원에서는 １시간에 최대 0.1~0.2％의 광량변화를 발생시키는 것을 확인할 수 있었다.
이것에 대하여 일반적으로는 고압수은 램프와 발광 다이오드에 흘리는 전류 값을 일정하게 하여 제어하고 있다.
그러나, 이러한 고압 수은램프와 발광 다이오드의 발광효율은 열화 때문에 시간적으로 변화하므로 얼마간의 전기적 입력인 전류와 전압을 제어하여도 발생하는 자외선 량을 정확하고 정밀하고 일정하게 하는 것은 매우 어려운 것이며, 이것이 첫 번째 과제이다.
더욱이 이러한 고압 수은램프와 발광 다이오드를 실제의 생산설비에 설치한 경우는 주변의 외란광, 설치장소 부근 온도의 변화에 의한 전자회로의 특성 변화, 주위 분위기 중에도 특히 습도와 공기 중에 떠다니는 미량의 오일 미스트, 검출장치 창의 표면에 부착 퇴적되어지는 미량의 오염물에 의해 검출신호는 변화된다. 이러한 검출장치 창의 오염에 대해서는 에어 퍼지를 실시하지만, 완전한 방지를 할 수 없다. 따라서, 이와 같이 시간적으로 변화하는 특성을 어떻게 안정화 하는 가가 두 번째의 과제이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 도유량 측정기술이 갖는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 주행중인 강판 상에 도포된 오일 량을 강판의 폭 방향과 주행방향에서 연속 측정할 수 있도록 하고, 또한 주행중인 강판의 도유 유/무 측정 뿐만 아니라 주변환경의 변화 및 경시적인 변화 등에 대해서도 유연하게 대응하는 측정 기준치를 제공함으로써, 강판의 오일 량 측정에 있어서 주위 환경변화와 경시변화에 대하여 항상 안정되고 정확한 측정이 가능하도록 한 강판의 도유량 측정장치를 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 주행 강판에 연속적으로 오일을 도포하는 도유기의 후단에서 자외선 또는 적외선을 조사하여 도유량을 측정하는 도유량 측정장치에 있어서, 주행 강판의 표면에 자외선 또는 적외선을 조사하고 강판에서 반사되는 광량을 검출하여 강판의 도유량을 측정하는 적어도 하나의 센서를 갖는 도유량 측정수단; 상기 도유량 측정 수단의 센서를 주행 강판의 폭 방향으로 이동시키는 센서 이동수단; 상기 센서 이동수단을 통해 도유량 측정센서의 폭 방향 이동을 제어하며, 상기 도유량 측정센서에 자외선 또는 적외선 조사량 제어신호를 전송하고, 상기 도유량 측정센서에서 검출되는 광량을 수집하여 강판의 도유량을 연산하고 저장하는 제어 컴퓨터; 상기 도유량 측정센서의 이동범위 내에 설치되며, 상기 센서의 자외선 또는 적외선 조사량 기준치 및 광 검출량 기준치를 제공하는 표준 물질을 함유한 표준기를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 강판 도유량 측 정장치를 제공한다.
그리고 본 발명은 상기 도유량 측정수단이 강판의 폭 방향으로 이동 가능하게 설치되는 케이싱의 내측에 강판의 도유량을 측정하는 하나의 도유량 측정센서를 구비한 것이다.
또한 본 발명은 상기 도유 량 측정수단이 3개의 도유량 측정 센서가 배치되고, 중앙의 한 개의 도유량 측정센서는 강판의 중앙부 상부에 고정 배치되며, 양측의 두 개의 도유량 측정센서는 주행 강판의 폭 방향 도유량 측정을 위해 강판 폭 방향으로 이동 가능하게 설치되는 것이다.
그리고 본 발명은 상기 제어 컴퓨터에서 전송되는 제어신호에 따라 상기 도유량 측정수단에서 조사되는 자외선 또는 적외선 광량을 조절하고, 상기 도유량 측정수단에서 검출되는 광량을 신호 변환하여 제어 컴퓨터로 전송하는 중계기 및 신호 변환기가 더 포함되어 구성될 수 있을 것이다.
또한 본 발명에 의한 강판 도유량 측정장치에서, 상기 센서 이동수단은 상기 주행 강판의 양측에 각각 설치된 두 지지대의 상부에 양단부가 고정되며, 상기 도유량 측정수단이 강판의 폭 방향으로 이동 가능하도록 안내 및 지지하는 엘엠 가이드와 볼 스크류 나사; 상기 볼 스크류 나사에 축결합되어 회전력을 제공하는 모터 및 그 구동부; 상기 도유량 측정수단의 이동거리 연산을 위한 상기 볼 스크류 나사의 회전수를 카운트하여 상기 제어 컴퓨터에 제공하는 엔코더를 포함하여 구성할 수 있을 것이다.
그리고 본 발명에 의한 강판 도유량 측정장치에서, 상기 제어 컴퓨터는 상기 도유량 측정수단의 폭 방향 이동을 상기 표준기의 위치로 이동 가능하게 제어하며, 상기 표준기로부터 반사되는 광량을 수집하여 상기 도유량 측정수단에서의 도유량 측정을 위한 광 검출량 기준치를 재설정하도록 프로그램 될 수 있을 것이다.
또한 본 발명에 의한 강판 도유량 측정장치에서, 상기 표준기는 균일한 표면상태를 갖는 알루미늄, 동 중의 어느 하나로 구성되는 금속판; 상기 금속판 위에 부착되며, 형광을 발하는 테프론, 아크릴 중의 어느 하나로 구성된 플라스틱 필름; 상기 플라스틱 필름 위에 부착되며, 유리 또는 무 형광성의 아크릴판으로 구성하고, 공기와 수분이 들어가지 않도록 주위를 차폐(shield)하여 구성하는 것이 바람직할 것이다.
상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 강판 도유량 측정장치 및 그 방법의 바람직한 실시 예의 구성 및 그에 따른 작용 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명에 따른 강판 도유량 측정장치(1)를 예시한 사시도로서, 주행 강판의 전면 도유량을 측정하기 위한 장치의 바람직한 실시예가 예시되어 있다.
본 발명에 따른 강판 도유량 측정장치(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 강판(3)에 연속적으로 오일을 도포하는 도유기(11)의 후단에 설치되며 상기 강판의 표면에 자외선 또는 적외선을 조사하고 강판에서 반사되는 광량을 검출하여 강판의 도유량을 측정하는 적어도 하나의 센서를 구비한 도유량 측정수단(20)과, 상기 도유량 측정수단(20)을 주행 강판의 폭 방향으로 이동시키는 센서 이동수단(5)과, 상기 센서 이동수단(5)을 제어하여 상기 도유량 측정수단(20)의 폭 방향 이동을 조절하며 상기 도유량 측정수단(20)에서 조사되는 자외선 또는 적외선 량을 제어하고, 상기 도유량 측정수단(20)에서 검출되는 광량을 수집하여 강판의 도유량을 연산하고 저장하는 제어컴퓨터(30)와, 상기 도유량 측정수단(20)의 이동범위 내에 설치되며 상기 센서의 검량선 설정을 위한 기준치, 즉 자외선 또는 적외선 조사량 기준치 및 광 검출량 기준치를 제공하는 표준 물질을 함유한 표준기(15)를 포함하여 구성한다.
또한, 상기 제어 컴퓨터(30)에서 전송되는 제어신호에 따라 상기 도유량 측정수단(20)에서 조사되는 자외선 또는 적외선 광량을 조절하고 상기 도유량 측정수단(20)에서 검출되는 광량을 신호 변환하여 제어 컴퓨터(30)로 전송하는 중계 기(21) 및 신호 변환기(22)가 포함된다.
상기 도유량 측정수단(20)은 주행 강판(3)의 표면에 자외선 또는 적외선을 조사하고 강판에서 반사되는 광량을 검출하여 강판의 도유량을 측정하는 것이다. 상기 도유량 측정수단(20)은 도 2에서 한 개의 도유량 측정센서(20a)가 강판(3)의 폭 방향으로 이동 가능하게 설치되는 경우를 예시하고 있다.
상기 도유량 측정수단(20)은 도 3a)에 도시된 바와 같이, 강판(3)의 폭 방향으로 이동 가능하게 설치되는 케이싱(20b)의 내측에서 자외선 또는 적외선을 조사하고 강판에서 반사되는 광량을 검출하여 강판의 도유량을 측정하는 하나의 도유량 측정센서(20a)를 구비한다.
한편 상기 센서 이동수단(5)은, 상기 주행 강판(3)의 양측에 각각 설치되는 지지대(14a,14b)와, 상기 두 지지대(14a,14b)의 상부에 양단부가 고정되며 상기 도유량 측정수단(20)이 강판의 폭 방향으로 이동 가능하도록 안내 및 지지하는 볼 스크류 나사(16)와 엘엠 가이드(17), 상기 중계기(21)와 상기 도유량 측정수단(20)을 전기적 연결하는 케이블을 내장하는 케이블 베어(18), 상기 볼 스크류 나사(16)에 축 결합되어 회전력을 제공하는 모터(24)와, 상기 도유량 측정수단(20)의 이동거리 연산을 위한 상기 볼 스크류 나사(16)의 회전수를 카운트하여 상기 제어 컴퓨터(30)에 제공하는 엔코더(23) 및 A/D 변환기(25)를 포함하여 구성한다.
상기에서 센서 이동수단(5)의 볼 스크류 나사(16)와 엘엠 가이드(17)는 상기 도유량 측정수단(20)의 케이싱(20b)에 결합되는 바, 상기 케이싱(20b)은 구멍(20c)이 형성되어 엘엠 가이드(17)가 활주 가능하도록 끼워지고, 너트 부재(20d)가 내장 되어 상기 볼 스크류 나사(16)에 나사결합된다. 따라서 상기 볼 스크류 나사(16)의 회전은 너트 부재(20d)를 통하여 상기 케이싱(20b)이 엘엠 가이드(17)를 따라서 이동할 수 있도록 하여 준다.
그리고 상기 제어 컴퓨터(30)는 상기 모터(24)에 전기적으로 연결되어 정,역회전을 지시하도록 연결되고, 또한 관리자가 설정하는 명령을 하달하는 상위 컴퓨터(40)에 연결되어 상위 컴퓨터(40)에서 지시하는 명령에 따라 상기 도유량 측정수단(20)의 폭 방향 이동을 상기 표준기(15)의 위치로 이동 가능하게 제어한다.
또한 상기 제어 컴퓨터(30)는 상기 표준기(15)로부터 반사되는 광량을 검출하여 도유량 측정을 위해 상기 도유량 측정수단(20)에서 조사되는 광 조사량 및 광 검출량에 대한 기준치를 재설정하게 된다.
상기 표준기(15)는, 균일한 표면상태를 갖는 알루미늄, 동 중의 어느 하나로 구성되는 금속판을 구비하며, 상기 금속판 위에는 형광을 발하는 테프론, 아크릴 중의 어느 하나로 구성된 플라스틱 필름이 부착되고, 상기 플라스틱 필름 위에는 유리 또는 무 형광성의 아크릴판이 부착되어 구성되며, 이와 같이 구성되는 표준기(15)는 공기와 수분이 들어가지 않도록 주위를 차폐(shield)하여 구성한다.
이러한 표준기(15)는 도 2에 도시된 바와 같이 일측 지지대(14a)의 내측인, 도유량 측정수단(20)의 폭 방향 최대 이동거리 내에 설치되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 정상적인 도유량 측정시에는 상기 도유량 측정수단(20)이 주행강판의 최대 폭 이내에서 폭 방향 이동을 반복하도록 제어되고, 상기 표준기(15)를 이용한 검량선 설정시에는 상기 도유량 측정수단(20)이 폭 방향으로 최대 이동거리(즉, 표준기(15)가 설치된 지지대(14a,14b) 위치)까지 이동시켜 상기 표준기(15)를 이용한 검량선 기준치를 재설정할 수 있도록 한다.
만약, 상기 주행 강판의 무도유 여부를 측정하고자 한다면, 상기 도 2의 구성에서 주행 강판의 후면(도면에는 예시되지 않음)에 도유량 측정수단(20)을 하나 더 설치하고, 상기 중계기(21) 및 신호 변환기와 전기적으로 연결 가능한 별도의 채널을 형성함으로써 가능하게 될 것이다.
나아가서, 상기 도유 량 측정수단(20)은 도 5a)에 도시된 바와 같이, 3개의 도유량 측정 센서(20a')(20b')(20c')들을 강판의 폭 방향으로 나란하게 다수 개가 설치할 수 있다. 이 경우 중앙의 한 개의 도유량 측정센서(20a')는 강판의 중앙부 상부에 고정 배치되고, 양측의 두 개의 도유량 측정센서(20b')(20c')는 주행 강판의 폭 방향 도유량 측정을 위해 폭 방향으로 따라 일정 구간씩 이동 가능하게 설치되는 것이 바람직할 것이다.
즉, 본 발명은 다른 실시 예로서, 도 5a)에서 3개의 도유량 측정센서(20a')(20b')(20c')들로 이루어진 도유량 측정 수단(20)을 구비하며, 이는 중앙의 도유량 측정센서(20a')의 경우, 케이싱(20b)이 고정 블록(20e)을 통하여 상기 엘엠 가이드(17)에 고정식으로 배치된 것이고, 그 중앙에는 상기 볼 스크류 나사(16)가 관통하는 구멍(20f)을 형성하는 것이다.
따라서 상기 중앙의 케이싱(20b)에 장착된 도유량 측정센서(20a')는 볼 스크류 나사(16)의 회전에 의해서도 강판(3)의 폭 방향으로 이동하지 않고 고정된 구조이다. 한편 상기 양측에 배치되는 두 개의 도유량 측정센서(20b')(20c')는 볼 스크 류 나사(16)의 회전으로 도 5b)에 도시된 바와 같이, 각각 다른 방향으로 이동하며 그것들이 장착된 케이싱(20b) 들의 구조는 도 3a)에 관련하여 설명한 바와 같이 동일하다.
단지 상기 두 개의 도유량 측정센서(20b')(20c')에 결합하는 볼 스크류 나사(16)의 나선 방향이 서로 반대로 이루어짐으로써 볼 스크류 나사(16)의 회전 작동으로 두 개의 도유량 측정센서(20b')(20c')들은 강판의 폭 방향에서 서로 반대로 이동하는 것이다.
도 5b는 도 4 및 도 5a의 강판 도유량 측정장치(1)에 의해 이루어질 수 있는 스캔 동작을 나타낸 예시도로서 3개의 센서로 강판의 길이방향과 폭 방향 스캔을 실시하는 동작을 예시하고 있으며, 중앙부에 고정 배치되는 하나의 센서(20a')와 그 양측에 배치되는 두 개의 센서(20b')(20c')에 의해 이루어질 수 있는 스캔 동작을 예시하고 있다.
여기서 상기 3개의 도유량 측정센서(20a')(20b')(20c')들은 강판의 폭 방향으로 나란하게 다수 개가 배치된 것이며, 강판의 중앙에 고정 배치되는 하나의 도유량 측정센서(20a')는 강판의 길이방향 도유량을 측정하기 위한 용도로 사용하고, 양측에 배치되는 두 개의 도유량 측정센서(20b')(20c')는 폭 방향 도유량을 측정하기 위한 용도로 사용되는 상태를 예시한다.
도 2 및 도 4에 예시된 본 발명의 강판 도유량 측정장치(1)는 상기 제어 컴퓨터(30)가 관리자의 설정 명령을 하달하는 상위 컴퓨터(40)에 연결되어 있다.
또한 주행 강판(3)의 재질 및 자외선 또는 적외선의 조도 보정에 필요한 기 준치를 제공하는 표준기(15)가 상기 도유량 측정수단(20)에 의해 스캔 가능하게 설치된 상태에서, 코일의 전장 길이가 1500m 인 경우에 이루어지는 도유량 측정공정에 대한 일 실시 예가 도 6에 제시되어 있다.
본 발명에 의한 강판 도유량 측정장치(1)는 도 6의 전체 공정 흐름도에서와 같이, 표준기(15)를 상기 도유량 측정수단(20)에 의해 스캔 가능하게 설치하는 제 1단계(도면에는 도시되지 않음)와, 주행라인에 도유 강판이 정상적으로 진입되는 지를 검출하는 제 2단계(S101,S103)와, 강판의 상세정보를 셋업하여 정상여부를 판단하는 제 3단계(S105,S107)와, 주행 강판의 길이 방향 및 폭 방향 도유량을 측정하여 저장하는 제 4단계(S109-S123)를 포함한다.
상기 제 1단계는, 주행 강판의 재질 및 자외선 또는 적외선의 조도 보정에 필요한 기준치를 제공하는 표준기(15)를 도 2에 도시된 바와 같이 설치하여, 상기 도유량 측정수단(20)에 의해 스캔 가능하게 설정하는 단계이다.
상기 제 2단계는, 상기 도유량 측정수단(20)을 초기 지정 위치에 대기시키는 단계(S01)와, 상기 대기상태에서 상위 컴퓨터(40)로부터 무도유 강판임을 알리는 인터럽트 지령이 있는지를 확인하여, 주행 라인에 도유 강판이 정상적으로 진입되는 지를 판단하는 단계(S103)를 포함한다. 이 단계에서 주행 라인에 도유 강판이 정상적으로 진입되면 상위 컴퓨터(40)로부터 온라인으로 강판 정보가 전송되므로 그 정보를 수신하여 셋업할 수 있게 된다.
만일 반대로 만약 무도유 강판이 진입됨을 알리는 인터럽트 지령이 검출되면(S103의 "YES" 분기) 제어 컴퓨터(30)는 센서 이동수단(5)을 제어하여 무도유 측 정을 위해 미리 지정된 임의의 위치로 도유량 측정센서(20a)를 위치이동(S131)시키고, 해당 위치에서 지정된 횟수 만큼의 도유량 측정을 반복해서 실시(S133,S135)한 후 그 결과를 저장(S137)하고 다시 초기 지정 위치에 대기하는 단계로 복귀하게 된다.
이때 상위 컴퓨터(40)로부터 온라인으로 강판 정보는 코일 번호, 강판의 도유정도 및 그 유/무를 알 수 있는 도유 코드, 강판의 폭과 두께, 코일 길이, 재질 정보, 조도 정보 등이 될 수 있다.
상기에서 제어 컴퓨터(30)는 센서 이동수단(5)의 모터(24)를 구동하는바, 상기 모터(24)는 제어 컴퓨터(30)로부터 지시된 회전방향으로 회전하며, 그 회전수는 엔코더(23)와 A/D 변환기(25)를 통하여 제어 컴퓨터(30)로 피드백(feed back) 된다. 따라서 모터(24)가 작동하여 볼 스크류 나사(16)를 회전시키면 이는 너트 부재(20d)와 엘엠 가이드(17)를 통하여 케이싱(20b)이 직선 운동을 하도록 하며, 상기 케이싱(20b)에 장착된 도유량 측정센서(20a)가 강판의 폭 방향으로 위치 이동하는 것이다.
이와 같이 상기 모터(24)가 정해진 회전수에 도달하면, 모터(24)를 정지시키게 되며, 다시 모터(24)를 역회전시킴으로써 도유량 측정센서(20a)는 강판의 폭 방향에서 위치이동이 가능한 것이다.
그리고 본 발명은 제 3단계로서, 상기 주행라인에 진입되고 있는 강판의 도유량 측정을 위한 강판의 상세정보를 상위 컴퓨터(40)로부터 수신하여 셋업하는 단계(S105)와, 상기 강판 정보가 정상인지를 판단하는 단계(S107)를 포함한다.
상기 제 3단계는, 상기 주행 강판의 상세정보가 정상적으로 셋업된 이후, 상기 도유량 측정수단(20)으로 상기 표준기(15)를 스캔하여 상기 셋업된 주행 강판의 도유량 측정을 위한 검량 선을 설정하는 단계(S109)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
여기서 상기 제 3단계는, 상기 주행 강판에 조사되는 자외선 광량의 일부를 취하여 상기 표준기(15)를 스캔하고, 상기 표준기(15)의 형광재를 통해 변환되는 가시광선을 검출하는 단계와, 상기 검출된 가시광선의 크기를 기준으로 검량선을 설정하여, 상기 주행 강판에 조사되는 자외선 광량을 제어하는 단계로 이루어질 수 있게 된다.
또한 상기 제 3단계는, 상기 주행 강판의 상세정보가 정상적으로 셋업된 이후, 지정된 시간 경과 여부를 체크하는 단계를 더 포함하여, 지정된 시간마다 주기적으로 상기 도유량 측정센서(20a)에 의해 상기 표준기(15)를 스캔하여 상기 셋업된 주행 강판의 도유량 측정을 위한 검량선을 설정하는 단계를 실행하도록 프로그램 될 수도 있게 된다.
그리고 본 발명은 제 4단계로서, 센서 측정 준비 완료 후에 상위 컴퓨터(40)로부터 아날로그 입력에 의해 주행되는 상기 주행 강판의 라인속도를 체크하여, 라인 속도가 정상조업 또는 시운전 조업인지를 구별할 수 있는 설정속도(예를 들어 50mpm 이상인 경우 정상조업인 경우로 판단함) 이상인 경우를 검출하는 단계(S111)와, 상기 검출결과 정상조업이 이루어지는 상태이면(S111의 "YES"분기) 주행 강판의 길이 방향으로 미리 설정된 길이(예를 들어, 강판의 길이방향으로 균일한 도유 가 이루어졌는지를 판단할 수 있는 정도로 충분한 길이이면 되며, 본 발명에서는 전장 길이가 1500m인 코일의 경우를 예로 들었으므로 그 1/5 인 300m로 설정된 경우를 예로 들어 설명함)에 도달할 때까지 도유량을 측정하여 저장하는 단계(S113,S115, S123-S125)와, 상기 주행 강판의 폭 방향으로 지정된 횟수 만큼 반복해서 도유량을 측정하여 저장하는 단계(S117,S119, S123-S125)를 포함하여 구성한다. 이렇게 저장된 값들은 향후 측정결과 트랜드를 표시할 수 있게 하며, 단위 코일 실적 처리 및 저장을 가능하게 한다.
여기서 상기 제 4단계는, 상기 셋업된 주행 강판의 전체 길이를 소정등분, 즉 코일을 3등분하여 선단부와 중간부와 종단부로 분할하여 각 분할된 구역마다 반복하여 실시할 수 있도록 프로그램된다.
특히 본 발명은 도 5a)및 5b)에 도시된 바와 같은, 3개의 도유량 측정센서(20a')(20b')(20c')들을 사용하는 경우, 상기 제 4단계에서 강판의 길이방향 도유량과 폭 방향 도유량을 동시에 측정 가능하게 되며, 물론 이러한 동작도 물론 상기 균등 분할된 각 구간에서 반복해서 실시될 수 있을 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 강판 도유량 측정장치(1)의 전체적인 동작을 하나의 도유량 측정센서(20a)가 설치된 경우를 예로 들어서 도6의 플로우 챠트를 따라서 공정별로 설명한다.
먼저 제1단계에서는 주행 강판의 재질 및 센서에서 출력되는 자외선 또는 적외선의 조도 보정에 필요한 기준치를 제공하는 표준기(15)를 상기 도유량 측정수단(20)에 의해 스캔 가능하게 지지대(14a)의 일측에 설치한다.
다음으로 제 2단계에서는 도유량 측정수단(20)을 지정된 초기 위치에 대기(S101)시키고, 그 대기상태에서 상기 제어 컴퓨터(30)는 상위 컴퓨터(40)로부터 무도유 강판임을 알리는 인터럽트 지령이 있는지를 체크(S103) 하여, 주행 라인에 도유 강판이 정상적으로 진입되는 것을 확인(S103의 "NO"분기)한다. 이 단계에서 주행 라인에 도유 강판이 정상적으로 진입되면 상위 컴퓨터(40)로부터 온라인으로 강판 정보, 즉 코일 번호, 강판의 도유정도 및 그 유/무를 알 수 있는 도유 코드, 강판의 폭과 두께, 코일 길이, 재질 정보, 조도 정보 등이 전송되므로 상기 제어 컴퓨터(30)는 그 정보들을 수신할 수 있게 되며, 반대로 만약 무도유 강판이 진입됨을 알리는 인터럽트 지령이 검출되면(S103의 "YES" 분기), 제어 컴퓨터(30)는 센서 이동수단(5)을 제어하여 도유 유/무 측정을 위해 미리 지정된 임의의 위치로 도유량 측정수단(20)을 위치이동(S131)시키고, 해당 위치에서 지정된 횟수 만큼의 도유 유/무 측정을 반복해서 실시(S133,S135)한 후 그 결과를 저장(S137)하고, 다시 초기 지정 위치에 대기하는 단계로 복귀하게 된다.
다음으로 제 3단계에서는, 상기 주행라인에 진입되고 있는 강판의 도유량 측정을 위한 강판의 상세정보를 상위 컴퓨터(40)로부터 수신하여 셋업(S105)하고 상기 강판 정보가 정상인지를 판단(S107)한다. 이때 장치 주변의 환경 변화 및 경시 변화 등에 의해 재질 보정 또는 조도 보정이 필요하게 되면 관리자는 상위 컴퓨터(40)를 통해 제어 컴퓨터(30)로 보정 명령을 지시할 수 있게 되며, 이와 같은 명령에 의해 상기 제어 컴퓨터(30)는 상기 주행 강판의 상세정보가 정상적으로 셋업된 이후, 상기 도유량 측정수단(20)의 폭 방향 이동을 최대 이동폭까지 움직일 수 있도록 제어하여 상기 표준기(15)를 스캔하여 상기 셋업된 주행 강판의 도유량 측정을 위한 검량선을 설정(S109) 할 수 있게 된다.
이러한 표준기(15)의 스캔 동작은 상기 주행 강판에 조사되는 자외선 광량의 일부를 취하여 상기 표준기(15)를 스캔하고, 상기 표준기(15)의 형광재를 통해 변환되는 가시광선을 검출하며, 상기 검출된 가시광선의 크기를 기준으로 검량선을 설정하여, 상기 주행 강판에 조사되는 자외선 광량을 제어할 수 있게 된다.
또한 이러한 표준기(15)의 스캔 동작은 지정된 시간 경과 여부를 체크(미도시됨)하여, 그 지정된 시간마다 주기적으로 실행 가능하다.
마지막으로 제 4단계에서는, 상기와 같은 측정 준비 완료 후에 상위 컴퓨터(40)로부터 아날로그 입력에 의해 설정된, 상기 주행 강판의 라인속도가 설정속도 이상으로 되는지를 체크(S111) 한다. 여기서 설정속도는 정상조업 또는 시운전 조업인지를 구별하기 값으로서, 예를 들어 주행속도가 50mpm 이상인 경우 정상조업인 경우로 판단하여 제 4단계의 도유량 측정동작을 실행하고 그 이하인 경우는 시운전 조업으로 판단하여 도유량 측정동작을 실행하지 않게 된다.
즉, 상기 판단결과, 정상 조업이 이루어지는 상태이면(S111의 "YES"분기) 주행 강판의 길이 방향으로 300m 구간에서 연속적으로 길이방향 도유량을 측정(S113,S115)하고, 상기 주행 강판의 폭 방향으로 나머지 200m 구간에서 지정된 횟수(여기서 횟수 n은 분할된 길이에 따라 달라질 수 있음) 만큼 반복해서 폭 방향 도유량을 측정(S117,S119)한다. 이렇게 측정되는 값들은 제어 컴퓨터(30)나 상위 컴퓨터(40)를 통해 별도의 저장 매체에 저장(S123-S125)되며, 이렇게 저장된 값들 은 향후 측정결과 트랜드를 표시할 수 있게 하며, 단위 코일 실적 처리 및 저장을 가능하게 한다.
그리고 이러한 제4단계는, 상기 셋업된 주행 강판의 전체 길이를 3등분하여 선단부와 중간부와 종단부로 분할하여 각 분할된 구역마다 반복하여 실시할 수 있게 된다. 예를 들면, 코일의 전장 길이가 1500m인 경우 선단부와 중간부와 종단부를 각각 500m씩으로 균등 분할하고, 분할된 길이의 각 500m 구간에서 처음 300m 구간에서는 길이방향의 측정을, 나머지 200m구간에서는 폭 방향의 측정을 반복해서 실시함으로써 전체 강판의 도유량을 보다 정밀하고도 정확하게 측정할 수 있게 된다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 강판의 도유량 측정장치에 의하면, 주행하는 강판의 상부를 스캔(Scan)하는 주사장치, 즉 본 발명에 의한 도유량 측정장치를 강판의 최대 폭 보다 더 크게 폭 방향 주사가 가능하도록 기능을 갖게 하고, 그 가장자리에 경시변화를 일으키는 온도, 습도 등의 주위 환경에 영향 받지 않고 열화하지 않는 표준물질을 포함하는 표준기(15)를 설치하여 놓는다.
따라서 통상적으로는 주행 강판의 상부에서 폭 방향으로 주사를 하여, 폭 방향 및 통판 방향 도유량의 측정을 실행하고, 일정시간이 경과하여 기준치의 교정이 필요할 때에 폭 방향주사의 범위를 확장하여 주사장치의 가장자리에 설치한 교정용 표준물질의 위로 도유량 측정수단(20)을 이동시켜, 표준물질로부터 발생되는 형광 량을 기준량으로 이용할 수 있게 하여 실제 생산라인에 설치된 상태로 도유량 측정수단(20)의 기준치 교정이 가능하게 된다.
이상의 본 발명은 구체적으로는 자외선 광원의 열화 감쇠, 변화를 검지하면서 주행 강판 상에 일정한 광량을 유지할 수 있도록 구체적 수단을 제공하는 이점이 있으며, 또한 주행중인 강판 상에 도포된 오일 량을 강판의 폭 방향과 주행방향으로 연속 측정할 수 있도록 함으로써, 강판의 오일 량 측정에 있어서 주위 환경변화와 경시변화에 대하여 항상 안정되고 정확한 측정이 가능하게 하는 이점이 있다.
또한 지금까지 생산라인에서 장치를 취외하여 측정장치의 교정을 실행하던 것을 실제 생산라인에 설치된 상태로 교정이 가능하게 하는 이점이 있다.

Claims (7)

  1. 주행 강판에 연속적으로 오일을 도포하는 도유기의 후단에서 자외선 또는 적외선을 조사하여 도유량을 측정하는 도유량 측정장치에 있어서,
    주행 강판의 표면에 자외선 또는 적외선을 조사하고 강판에서 반사되는 광량을 검출하여 강판의 도유량을 측정하는 적어도 하나의 센서를 갖는 도유량 측정수단;
    상기 도유량 측정 수단의 센서를 주행 강판의 폭 방향으로 이동시키는 센서 이동수단;
    상기 센서 이동수단을 통해 도유량 측정센서의 폭 방향 이동을 제어하며, 상기 도유량 측정센서에 자외선 또는 적외선 조사량 제어신호를 전송하고, 상기 도유량 측정센서에서 검출되는 광량을 수집하여 강판의 도유량을 연산하고 저장하는 제어 컴퓨터; 및,
    상기 도유량 측정센서의 이동범위 내에 설치되며, 상기 센서의 자외선 또는 적외선 조사량 기준치 및 광 검출량 기준치를 제공하는 표준 물질을 함유한 표준기를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 강판 도유량 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도유량 측정수단은 강판의 폭 방향으로 이동 가능하게 설치되는 케이싱 의 내측에 강판의 도유량을 측정하는 하나의 도유량 측정센서를 구비한 것임을 특징으로 하는 강판 도유량 측정장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도유 량 측정수단은 3개의 도유량 측정 센서가 배치되고, 중앙의 한 개의 도유량 측정센서는 강판의 중앙부 상부에 고정 배치되고, 양측의 두 개의 도유량 측정센서는 주행 강판의 폭 방향 도유량 측정을 위해 강판 폭 방향으로 이동 가능하게 설치되는 것임을 특징으로 하는 강판 도유량 측정장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 컴퓨터에서 전송되는 제어신호에 따라 상기 도유량 측정센서에서 조사되는 자외선 또는 적외선 광량을 조절하고, 상기 도유량 측정센서에서 검출되는 광량을 신호 변환하여 제어 컴퓨터로 전송하는 중계기 및 신호 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 도유량 측정장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 센서 이동수단은,
    상기 주행 강판의 양측에 각각 설치된 두 지지대의 상부에 양단부가 고정되 며, 상기 도유량 측정센서가 강판의 폭 방향으로 이동 가능하도록 안내 및 지지하는 엘엠 가이드와 볼 스크류 나사;
    상기 볼 스크류 나사에 축 결합되어 회전력을 제공하는 모터; 및,
    상기 도유량 측정센서의 이동거리 연산을 위하여 상기 볼 스크류 나사의 회전수를 카운트하여 상기 제어 컴퓨터에 제공하는 엔코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 도유량 측정장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어 컴퓨터는,
    상기 도유량 측정센서의 폭 방향 이동을 상기 표준기의 위치로 이동 가능하게 제어하며, 상기 표준 기로부터 반사되는 광량을 수집하여 상기 도유량 측정센서에서의 도유량 측정을 위한 광 검출량 기준치를 재설정하는 것을 특징으로 하는 강판 도유량 측정장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 표준기는,
    균일한 표면상태를 갖는 알루미늄, 동 중의 어느 하나로 구성되는 금속판;
    상기 금속판 위에 부착되며, 형광을 발하는 테프론, 아크릴 중의 어느 하나로 구성된 플라스틱 필름;
    상기 플라스틱 필름 위에 부착되며, 유리 또는 무 형광성의 아크릴판으로 구 성하고,
    공기와 수분이 들어가지 않도록 주위를 차폐(shield)하여 구성한 것을 특징으로 하는 강판 도유량 측정장치.
KR1020060073721A 2006-08-04 2006-08-04 강판의 도유량 측정장치 KR100882126B1 (ko)

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