KR20120108404A - 피측정 대상물의 결함 유무를 측정하는 롤센서 장치 - Google Patents

피측정 대상물의 결함 유무를 측정하는 롤센서 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 물체 표면 및 내부 결함을 검출하는 검출센서를 장착한 롤센서 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피측정 대상물의 외부결함, 내부결함, 표면과의 거리를 각각 측정하는 와전류 센서, 초음파 센서, 근접 센서를 포함하는 센서유닛과; 상기 피측정 대상물의 표면과 센서유닛과의 간격을 일정하게 유지하기 위한 갭 고정용 롤러와; 상기 피측정 대상물과 센서유닛과의 수평 상태를 유지하는 각도 보정유닛;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피측정 대상물의 결함 유무를 측정하는 롤센서 장치에 관한 것이다.

Description

피측정 대상물의 결함 유무를 측정하는 롤센서 장치{Roll Sensor Device}
본 발명은 피측정 대상물, 특히 롤러의 내,외부 결함을 측정하기 위해 와전류 및 초음파를 이용한 롤센서 장치에 관한 것이다.
일반적으로 압연설비에서 이용되는 압연롤은 여러 가지 요인에 의하여 그 표면이 손상되게 된다. 이와 같이 표면이 손상된 압연롤은 압연설비에서 분리하여 손상된 표면을 연삭 가공하여 결함을 제거한 후 다시 압연설비에 장착하여 사용한다.
또한, 텔레비전이나 휴대폰 등의 액정표시장치인 LCD 역시 표면에 결함이 생기는 경우 화질에 문제가 발생하여 불량한 제품이 소비자에게 제공될 수 있기 때문에 표면에 결함을 검출하는 작업을 수행한 후 문제가 있는 제품을 선별하게 된다.
그러므로 물체를 파괴하지 않은 상태에서 초음파 센서를 이용하여 물체 표면에 발생된 결함을 검출하는 장치들이 개시되어 있다.
이와 같은 종래기술로는 국내 공개특허공보 10-2004-29775호(2004.04.08. 공개, 이하'종래기술'라 함)가 있다.
상기 종래기술은 수동으로 실시되던 초음파 흠 탐상을 자동으로 수행할 수 있도록 구성된 것으로, 탐촉자(2)가 회전체(1) 중앙부로 삽입되는 형태로서 회전체(1)는 구동모터(3)의 작동에 의하여 회전된다. 구동모터(3)의 회전축에는 상기 회전체의 나사산(4)과 맞물리도록 된 기어(5)가 구비된다.
또한, 나사산(4)과 대향되는 외주면에 리미트스위치 동작용 돌기(6)가 형성되며, 상기 돌기(6)의 회전 경로 상에 복수개의 리미트스위치(7a)(7b)가 설치된다. 구동모터(3)가 작동하면 기어(5)와 나사산(4)이 맞물려 돌아가면서 회전체(1)가 회전을 시작하며 돌기(6)가 한쪽편 리미트스위치(7a)까지 회전 이동하여 리미트스위치(7a)를 작동시키면 미도시된 제어부에 미리 내장되어진 프로그램에 의하여 반대방향으로 회전하여 반대편 리미트스위치(7b)를 작동시키게 된다. 이러한 방식으로 회전체(1)는 계속하여 시계방향과 반시계방향으로 정역회전하면서 탐촉자(2)가 흠 탐상을 수행하도록 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 종래기술에 의하면, 구동모터에 연결된 기어와 탐촉자가 삽입된 회전체에 설치된 나사산이 서로 맞물려 돌아가는 구조로 작동되는 것인 바, 아래와 같은 문제점이 유발된다.
즉, 종래기술은 기어와 나사산이 직접 맞물려 돌아가게 되므로 구동모터의 회전에 의하여 부품 간에 마찰이 증가하고 이는 부품 손상의 원인이 된다. 또한, 부품 손상에 의한 고장이 발생했을 시에 이를 교체하기 위하여 탐촉자와 회전체 및 구동모터를 모두 분해하여 교체해야하는 어려움이 뒤따르게 된다.
또한, 종래기술에 의하면, 나사산과 대향되는 외주면에 리미트스위치 동작용 돌기가 형성된다. 회전체가 회전하면서 상기 돌기가 리미트스위치를 작동시켜 시계방향과 반시계 방향으로 운동하도록 되는바, 이는 한 방향으로 정회전하던 회전체가 다시 반대방향으로 역회전해야하기 때문에 방향을 변환하는 동안 불필요한 시간이 소비되어 결함 검출을 수행하는데 작업성과 효율성이 떨어지는 문제점이 발생한다.
본 발명의 목적은 피측정 대상물, 특히 압연롤러와 같은 롤러의 표면 및 내부 검사를 안정적 및 정밀하게 수행할 수 있는 본 발명에 따른 롤센서 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 피측정 대상물의 외부결함, 내부결함, 표면과의 거리를 각각 측정하는 와전류 센서, 초음파 센서, 근접 센서를 포함하는 센서유닛과; 상기 피측정 대상물의 표면과 센서유닛과의 간격을 일정하게 유지하기 위한 갭 고정용 롤러와; 상기 피측정 대상물과 센서유닛과의 수평 상태를 유지하는 각도 보정유닛;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피측정 대상물의 결함 유무를 측정하는 롤센서 장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 와전류센서는 센서유닛의 표면에 지그재그로 배열되는 것을 특징으로 한다.
또한, 롤센서 장치는 상기 센서유닛을 피측정 대상물로 이동시키는 실린더와; 상기 실린더의 동작으로 갭 고정용 롤러와 피측정 대상물과의 접촉시 충격을 완화하는 완충유닛;을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서유닛은, 와전류 센서와 초음파 센서와 근접센서를 수용하는 본체를 포함하고,
상기 갭 고정용 롤러는, 상기 본체의 양측에서 회전되게 장착되되, 피측정 대상물의 표면과 본체와의 간격이 일정하게 유지되도록 본체의 표면 보다 갭 고정용 롤러의 외주면이 돌출되도록 장착되며,
상기 보정유닛은, 상기 본체 고정 및 갭 고정용 롤러의 회전중심을 지지하는 브라켓과, 상기 브라켓의 높이를 조절하는 센서유닛 높이조절부와, 상기 갭 고정용 롤러의 흔들림을 방지하도록 갭 고정용 롤러의 전,후방에 구비되어 피측정 대상물의 표면에 안착되는 가이드롤러부와, 상기 가이드롤러부의 각도를 보정하는 각도보정유닛과, 상기 각도보정유닛, 센서유닛 높이조절부의 일측을 고정하는 지지평판을 포함하여 구성되고,
상기 완충유닛은, 실린더와 결합되는 고정평판과, 상기 고정평판과 지지평판 사이에 구비되어 실린더의 동작으로 갭 고정용 롤러와 피측정 대상물과의 접촉시 충격을 완화하는 완충부재로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 롤 표면 및 표면 직하 내부의 크랙을 검사할 수 있다. 또한, 회전하는 롤에 안착되어 롤과의 간격을 유지하며 검사함으로써 신속한 검사 및 안정적인 검사가 가능하다.
또한, 센서유닛 중 특히, 와전류 센서는 지그재그 형태로 장착되어 있어 롤 표면의 조그마한 흠집도 감지가 가능하다.
도 1은 종래 기술에 따른 초음파 흠 탐상장치를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 피측정 대상물의 결함 유무를 측정하는 롤센서 장치의 사시도,
도 3은 도 2의 저면도,
도 4는 도 2의 측면도 및 센서유닛 높이조절부의 동작관계를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 보정유닛의 동작관계를 나타낸 도면,
도 6은 도 2의 사용예를 나타낸 도면.
본 발명에 따른 피측정 대상물의 결함 유무를 측정하는 롤센서 장치는 피측정 대상물(200)의 외부결함, 내부결함, 표면과의 거리를 각각 측정하는 와전류 센서(12), 초음파 센서(15,16), 근접 센서(13,14)를 포함하는 센서유닛(10)과; 상기 피측정 대상물(200)의 표면과 센서유닛(10)과의 간격을 일정하게 유지하는 갭 고정용 롤러(20)와; 상기 피측정 대상물(200)과 센서유닛(10)과의 수평 상태를 유지하는 보정유닛(30);을 포함하여 구성된다.
여기서, 피측정 대상물(200)의 외부결함을 측정하는 와전류 센서(12)는 도 3에 도시한 바와 같이 센서유닛(10)의 표면, 즉, 본체(11)의 표면에 지그재그로 배열하는 것이 바람직한데, 이는 와전류 센서(12)의 측정 방향을 다각화하여 피측정 대상물(200)의 조그마한 흠집도 감지할 수 있는 효과가 있기 때문이다.
그리고, 본 발명은 센서유닛(10)과, 갭 고정용 롤러(20)와, 보정유닛(30)에 더하여 도 2와 같이 실린더(90)와, 완충유닛(50)을 구비할 수 있다.
실린더(90)는 상기 센서유닛(10)을 피측정 대상물(200)로 이동시키는 구성이고, 완충유닛(50)은 상기 실린더(90)의 동작으로 갭 고정용 롤러(20)와 피측정 대상물(200)과의 접촉시 충격을 완화하는 구성이다.
한편, 상기 센서유닛(10)은, 와전류 센서(12)와 초음파 센서(15,16)와 근접센서(13,14)를 수용하는 본체(11)를 포함할 수 있고, 상기 갭 고정용 롤러(20)는, 상기 본체(11)의 양측에서 회전되게 장착되되, 피측정 대상물(200)의 표면과 본체(11)와의 간격이 일정하게 유지되도록 본체(11)의 표면 보다 갭 고정용 롤러(20)의 외주면이 돌출되도록 장착될 수 있으며, 상기 보정유닛(30)은, 상기 본체(11) 고정 및 갭 고정용 롤러(20)의 회전중심을 지지하는 브라켓(31)과, 상기 브라켓(31)의 높이를 조절하는 센서유닛 높이조절부(34)와, 상기 갭 고정용 롤러(20)의 흔들림을 방지하도록 갭 고정용 롤러(20)의 전,후방에 구비되어 피측정 대상물(200)의 표면에 안착되는 가이드롤러부(37)와, 상기 가이드롤러부(37)의 각도를 보정하는 각도보정유닛(38)과, 상기 각도보정유닛(38), 센서유닛 높이조절부(34)의 일측을 고정하는 지지평판(39)을 포함하여 구성되고, 상기 완충유닛(50)은, 실린더(90)와 결합되는 고정평판(51)과, 상기 고정평판(51)과 지지평판(39) 사이에 구비되어 실린더(90)의 동작으로 갭 고정용 롤러(20)와 피측정 대상물(200)과의 접촉시 충격을 완화하는 완충부재(52)로 구성될 수 있다.
즉, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면, 센서유닛(10)은 본체(11)의 내부에 외부결함을 측정하는 와전류 센서(12)와, 내부결함을 측정하는 초음파 센서(15,16)와, 피측정 대상물(200)의 표면과의 거리를 측정하는 근접센서(13,14)를 포함하여 구성되며, 특히, 와전류 센서(12)의 경우는 피측정 대상물(200)의 작은 흠집까지도 감지할 수 있도록 도 3과 같이 지그재그로 배열되어 구성된다.
갭 고정용 롤러(20)는 상기 피측정 대상물(200)의 표면과 센서유닛(10)과의 간격을 일정하게 유지하도록 외주면이 본체(11)의 표면보다 피측정 대상물(200)측으로 더 돌출되도록 한다. 이러한 갭 고정용 롤러(20)는 브라켓(31)에 지지되어 피측정 대상물(200)의 회전과 연동된다.
보정유닛(30)은 상기 본체(11) 고정 및 갭 고정용 롤러(20)의 회전중심을 지지하는 브라켓(31)과, 센서유닛(10)의 높이를 조절하는 센서유닛 높이조절부(34)와, 갭 고정용 롤러(20)의 흔들림을 방지하는 가이드롤러부(37)와, 센서유닛(10)과 피측정 대상물(200)의 표면과의 수평을 유지하는 각도보정유닛(38) 및 지지평판(39)으로 구성된다.
센서유닛 높이조절부(34)는 도 4와 같이 동작되는 구성으로, 브라켓(31)의 상부에 장착되는 고정축(32)과, 내부스프링(미도시)과, 고정대(33)를 포함한다. 고정대(33)는 상기 고정축(32)을 내부에 삽입하여 왕복 이송되게 하고 갭 고정용 롤러(20)가 피측정 대상물(200)에 안착시 충격을 완화하도록 고정축(32)에 탄성력을 작용시키는 내부스프링(미도시)을 고정축(32)과 함께 내부에 구비한 구성이다. 따라서 본 발명은 이와 같은 구성 및 갭 고정용 롤러(20)를 통해 센서유닛(10)을 피측정 대상물(200)의 표면과 일정한 간격을 유지할 수 있다.
각도보정유닛(38)은 도 5와 같이 동작되는 구성으로, 결합편(38a) 과, 지지편(38b)과, 보정스프링(38c) 및 힌지축(38d)을 포함한다. 지지편(38b)은 지지평판(39) 하부의 양측에 각각 장착된다. 결합편(38a)은 도 2와 같이 보정스프링(38c)을 통해 지지편(38b)의 양측에 각각 장착된다. 즉, 보정스프링(38c)의 양측은 지지편(38b)과 결합편(38a)이 장착된다. 힌지축(38d)은 가이드롤러부(37)의 가이드롤러 고정구(36)에 힌지 결합된다. 가이드롤러부(37)는 피측정 대상물(200)의 표면과 밀착하여 연동되는 가이드롤러(35)와, 가이드롤러(35)를 회전되게 고정하면서 상기 힌지축(38d)가 힌지 결합되는 가이드롤러 고정구(36)로 구성된다. 이와 같은 각도보정유닛(38)에 의해 가이드롤러부(37)는 각도가 조절되어 결국 센서유닛(10)이 피측정 대상물(200)의 표면과 일정간격을 유지할 수 있게 하여 피측정 대상물(200)의 표면과의 수평이 유지되는 것이다.
완충유닛(50)은 실린더(90)와 결합되는 고정평판(51)과, 상기 고정평판(51)과 지지평판(39) 사이에 구비되어 실린더(90)의 동작으로 갭 고정용 롤러(20)와 피측정 대상물(200)과의 접촉시 충격을 완화하는 완충부재(52)로 구성된다.
이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 센서유닛 11: 본체
12: 와전류 센서 13,14: 근접센서
15,16: 초음파센서 20: 갭 고정용 롤러
30: 보정유닛 31: 브라켓
32: 고정축 33: 고정대
34: 센서유닛 높이조절부 35: 가이드롤러
36: 가이드롤러 고정구 37: 가이드롤러부
38: 각도보정유닛 38a: 결합편
38b: 지지편 38c: 보정스프링
38d: 힌지축 39: 지지평판
50: 완충유닛 51: 고정평판
52: 완충부재 90: 실린더

Claims (5)

  1. 피측정 대상물(200)의 외부결함, 내부결함, 표면과의 거리를 각각 측정하는 와전류 센서(12), 초음파 센서(15,16), 근접 센서(13,14)를 포함하는 센서유닛(10)과;
    상기 피측정 대상물(200)의 표면과 센서유닛(10)과의 간격을 일정하게 유지하는 갭 고정용 롤러(20)와;
    상기 피측정 대상물(200)과 센서유닛(10)과의 수평 상태를 유지하는 보정유닛(30);
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피측정 대상물의 결함 유무를 측정하는 롤센서 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 와전류센서(12)는 센서유닛(10)의 표면에 지그재그로 배열되는 것을 특징으로 하는 피측정 대상물의 결함 유무를 측정하는 롤센서 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 센서유닛(10)을 피측정 대상물(200)로 이동시키는 실린더(90)와;
    상기 실린더(90)의 동작으로 갭 고정용 롤러(20)와 피측정 대상물(200)과의 접촉시 충격을 완화하는 완충유닛(50);을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 피측정 대상물의 결함 유무를 측정하는 롤센서 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 센서유닛(10)은, 와전류 센서(12)와 초음파 센서(15,16)와 근접센서(13,14)를 수용하는 본체(11)를 포함하고,
    상기 갭 고정용 롤러(20)는, 상기 본체(11)의 양측에서 회전되게 장착되되, 피측정 대상물(200)의 표면과 본체(11)와의 간격이 일정하게 유지되도록 본체(11)의 표면 보다 갭 고정용 롤러(20)의 외주면이 돌출되도록 장착되며,
    상기 보정유닛(30)은, 상기 본체(11) 고정 및 갭 고정용 롤러(20)의 회전중심을 지지하는 브라켓(31)과, 상기 브라켓(31)의 높이를 조절하는 센서유닛 높이조절부(34)와, 상기 갭 고정용 롤러(20)의 흔들림을 방지하도록 갭 고정용 롤러(20)의 전,후방에 구비되어 피측정 대상물(200)의 표면에 안착되는 가이드롤러부(37)와, 상기 가이드롤러부(37)의 각도를 보정하는 각도보정유닛(38)과, 상기 각도보정유닛(38), 센서유닛 높이조절부(34)의 일측을 고정하는 지지평판(39)을 포함하여 구성되고,
    상기 완충유닛(50)은, 실린더(90)와 결합되는 고정평판(51)과, 상기 고정평판(51)과 지지평판(39) 사이에 구비되어 실린더(90)의 동작으로 갭 고정용 롤러(20)와 피측정 대상물(200)과의 접촉시 충격을 완화하는 완충부재(52)로 구성되는 것을 특징으로 하는 피측정 대상물의 결함 유무를 측정하는 롤센서 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 센서유닛(10)은, 와전류 센서(12)와 초음파 센서(15,16)와 근접센서(13,14)를 수용하는 본체(11)를 포함하고,
    상기 갭 고정용 롤러(20)는, 상기 본체(11)의 양측에서 회전되게 장착되되, 피측정 대상물(200)의 표면과 본체(11)와의 간격이 일정하게 유지되도록 본체(11)의 표면 보다 갭 고정용 롤러(20)의 외주면이 돌출되도록 장착되며,
    상기 보정유닛(30)은, 상기 본체(11) 고정 및 갭 고정용 롤러(20)의 회전중심을 지지하는 브라켓(31)과, 상기 브라켓(31)의 높이를 조절하는 센서유닛 높이조절부(34)와, 상기 갭 고정용 롤러(20)의 흔들림을 방지하도록 갭 고정용 롤러(20)의 전,후방에 구비되어 피측정 대상물(200)의 표면에 안착되는 가이드롤러부(37)와, 상기 가이드롤러부(37)의 각도를 보정하는 각도보정유닛(38)과, 상기 각도보정유닛(38), 센서유닛 높이조절부(34)의 일측을 고정하는 지지평판(39)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피측정 대상물의 결함 유무를 측정하는 롤센서 장치.
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