KR20170003368U - 광센서와 위치정보를 이용한 제지 불량 감지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 초지 생산 후 건조 공정 단계에서 종이가 지나가는 길목에 종이 전체를 포위하는 프레임에 광센서를 배열한 불량 판별기를 설치하고, 종이의 한 지점을 기준점으로 하여 종이의 이송 속도에 따라 광센서에서 불량으로 판단되는 지점에 대한 위치 정보를 제어모듈에 입력하고, 제어모듈에서 건조된 종이를 일정 간격으로 절단하는 재단공정에서 몇 번째 재단지에 불량이 포함되는 지를 계산하여, 해당 재단지 이송 수단에서 불량이 포함된 재단지를 밀쳐내어 불량 재단지를 제거하도록 하였다.
상기 불량 재단지 제거를 위해, 롤투롤로 진행되며 절단되어 낱장으로 된 재단지가 컨베이어 벨트상에 약간의 간격을 두고 배열되어 이송되는 경로 상에 재단지 한 장을 밀쳐낼 수 있는 푸셔와 푸셔와 거의 같은 위치에 카운터를 겸비한 종이감지 센서를 배치하여 제어모듈에서 알려준 불량 재단지 차례에 해당되는 재단지로 카운팅 되면 푸셔가 동작하여 불량 재단지를 푸시하여 이송로에서 제거한다. 불량 재단지는 펄프 고지로 재활용된다.

Description

광센서와 위치정보를 이용한 제지 불량 감지 시스템{PAPER DEFECT SELECTING SYSTEM USING PHOTO SENSOR AND POSITION DATD}

본 고안은 제지공장에서 제조되는 제지의 불량을 검출하는 장치 및 그 운용방식에 대한 것이다.

제지공장에서 제조되는 종이는 원료 배합 후 제지 모양으로 제작된 다음 건조 공정을 거쳐 대형 롤러에 감긴 후, 다시 연신 되어 커터로 절단되고 수집되며, 여러 번의 절단 공정을 거쳐 A4 용지와 같이 많이 사용되는 크기의 종이로 만들어진다. 제지 제조 공정에서 종이의 두께가 균일하여야 하며, 구멍이 나거나 하면 불량으로 취급된다. 기존의 제지 공장에서 불량을 선별하는 장치로 줄 라인 스캔 카메라와 같은 장치가 제안된 바 있다. 지절 등의 불량은 주로 제지 양 단부에서 일어난다는 점에 근거하여 제지 건조 과정에서 종이가 지나가는 길목에 종이 양단부를 스캔할 수 있도록 라인 스캔 카메라나 광센서를 설치하여 지절 상태를 검출하여 불량을 찾아내는 것이다.

그러나 종이의 불량 상태는 종이 양단부에서만 발생하는 것은 아니다. 종이 전체를 대상으로 불량을 검사하는 시스템을 갖출 경우, 좀 더 신뢰도가 높은 제지공정이 될 것이다.

대한민국 등록번호 10-0775399호는 제지 공장에서 제조된 종이를 수집하여 높이 적층 된 번들 상태에서 빛을 이용하여 불량을 식별하여 번들 자체를 불량으로 처리하는 기술을 설명한다. 이러한 경우, 불량 처리된 종이는 펄프 원료인 고지로 재활용이 된다고 해도 그간의 제조비용을 무로 되돌린다는 점에서 개선의 여지가 있다.

따라서 본 고안의 목적은 제지 공정에서 제조되는 종이 전면에 대해 불량 발생 여부를 판별할 수 있고, 공정 초기 단계에서 불량을 제거하여 효율적인 공정을 실시할 수 있는 제지 불량 판단 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적에 따라 본 고안은 초지 생산 후 건조 공정 단계에서 종이가 지나가는 길목에 종이 전체를 포위하는 프레임에 광센서를 배열한 불량 판별기를 설치하고, 종이의 한 지점을 기준점으로 하여 종이의 이송 속도에 따라 광센서에서 불량으로 판단되는 지점에 대한 위치 정보를 제어모듈에 입력하고, 제어모듈에서 건조된 종이를 일정 간격으로 절단하는 재단공정에서 몇 번째 재단지에 불량이 포함되는 지를 계산하여, 해당 재단지 이송 수단에서 불량이 포함된 재단지를 밀쳐내어 불량 재단지를 제거하도록 하였다.

상기 불량 재단지 제거를 위해, 롤투롤로 진행되며 절단되어 낱장으로 된 재단지가 컨베이어 벨트상에 약간의 간격을 두고 배열되어 이송되는 경로 상에 재단지 한 장을 밀쳐낼 수 있는 푸셔와 푸셔와 거의 같은 위치에 카운터를 겸비한 종이감지 센서를 배치하여 제어모듈에서 알려준 불량 재단지 차례에 해당되는 재단지로 카운팅 되면 푸셔가 동작하여 불량 재단지를 푸시하여 이송로에서 제거한다. 불량 재단지는 펄프 고지로 재활용된다.

상기에서, 불량 판별기는 프레임의 양단 중 일측에 발광 소자를, 대향측에 수광소자를 종이 폭 만큼 메울 수 있게 다수 배열하여 통과되는 종이로부터 투과된 빛의 양을 감지하고, 온(ON) 된 때로부터 지속적으로 동작시간을 계수하며 불량이 검출된 시각을 기록하여 제어모듈로 송신한다.

상기 제어모듈은 종이의 이송속도와 불량이 검출된 시각과 종이의 기준점 및 기준점이 불량 판별기를 통과한 시각에 대한 정보를 통해 불량이 있는 위치를 기준점으로부터 계산하고, 재단 공정에서 실시될 재단에 따른 종이 폭 수치로부터 불량이 포함된 재단지가 몇 번째에 있게 되는 지를 산출한다.

또한, 상기에서, 불량 재단지를 이송 경로 상에서 검출하는 카운터를 겸비한 종이감지 센서는 적외선 센서 또는 발광소자와 수광소자를 포함한 광센서로서 재단지가 방사하는 적외선이 감지될 때마다 종이 수를 카운트하여 제어모듈에서 미리 보내준 불량 재단지의 차례를 검출하여 푸셔를 동작하게 한다.

본 고안에 따르면 제지공장에서 초지 건조 공정 중에 종이 전면에 대해 광센서를 통해 불량을 검사하며, 불량으로 판단된 종이부분을 최초 재단 공정에서 제거함으로써 기존의 불량 검출 시스템에 비해 더 신뢰도를 높일 수 있고, 고지로 재활용되는 종이량도 감소시킬 수 있어 생산성을 향상시킨다.

도 1은 종래 제안된 종이 불량 검출 장치이다.
도 2는 본 고안에 따른 종이 불량 판별기 구성도와 불량 재단지를 검출하는 카운터를 겸비한 종이감지 센서의 사진이다.
도 3은 종이 길이 L과 불량지점 X를 종이이송속도 V를 이용하여 산출할 수 있음을 설명하기 위한 그림이다.
도 4는 본 고안에 따라 불량 재단지를 제거하는 푸셔의 단면 형상을 보여주는 그림이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예에 대해 상세히 설명한다.

도 2에는 본 고안에 따른 종이 불량 판별기의 구조가 나와있다. 초지를 건조하는 과정에서 종이의 불량을 검출하기 위한 것으로, 프레임 형태로 되어 있어, 프레임을 관문으로 해서 종이가 통과되며 종이 전면의 불량 여부를 검출한다.

종이의 불량 여부는 다음과 같은 것들이다. 종이의 두께가 기준치에서 벗어나 너무 얇거나 두꺼운 부분이 있는 경우, 종이에 구멍이 생긴 경우, 찢긴 부분이 있는 지절 부분(주로 양단부에 생김), 이물질이 부착된 경우 등이다. 이러한 불량의 경우, 빛을 보냈을 때, 반사/투과 정도가 달라 수광 소자에서 전류량이 기준치를 많이 벗어나게 되어 불량임을 판별할 수 있다.

프레임의 일단에는 발광 소자, 그 대향 단에는 수광 소자를 배열하여 이러한 불량을 판별한다.

원료를 배합하여 형태를 가진 종이로 만들어져 1차적으로 건조된 다음, 롤러에 감으면서 건조하는 공정 중에 본 고안의 프레임 타입의 불량 판별기를 통과하도록 함으로써 표본조사가 아닌 전수조사를 실시할 수 있다.

또한, 종이의 특정 지점을 기준점으로 삼아 불량 판별기에 상기 기준점의 통과시점으로부터 시간을 카운트하여 불량으로 판단되는 시각을 기록한 데이터를 종이를 건조 이송하는 장치의 제어모듈에 전송하고, 제어모듈에서는 종이 이송속도 V와 불량 판단 시간으로부터 기준점으로부터 불량이 판단된 위치를 선출하여 기록한다. 건조된 전체 종이 길이를 L, 이라 할 때 기준점으로부터 불량이 있는 지점 X를 산출할 수 있다(도 3 참조). 이러한 불량 위치 데이터는 종이를 일정 크기로 절단하는 재단 공정에서 몇 번째 재단지에서 불량이 포함되는지를 알 수 있게 해준다. 제어모듈은 재단지 폭과 n(n=1,2,3...)번째 불량 위치 X_n으로부터 불량이 포함되는 재단지가 이송 컨베이어에 출현하는 회차 n을 알아낼 수 있다. 그에 따라 재단지가 이송되는 컨베이어의 적절한 지점을 택하여 불량 재단지를 밀쳐 제거할 수 있는 푸셔를 설치하고, 이와 더불어 재단지의 개수를 카운트하는 카운트 센서를 배치하여 불량 재단지를 제거한다. 광센서 또는 적외선 센서를 설치하여 재단지가 나타나면 센싱하여 재단지 수를 카운트하고 제어모듈에서 제공한 불량 재단지 출현 회차와 일치하는 재단지 수가 카운트 되면, 푸셔 제어모듈을 동작시켜 푸셔가 불량 재단지를 이송 컨베이어를 가로지르는 방향으로 밀쳐 수거함에 담기게 한다. 푸셔는 재단지 폭과 거의 같은 길이의 바(bar)를 구비하고, 바닥면은 얇은 날을 갖추어 재단지를 밀치기에 적합하게 구성될 수 있다(도 4 참조). 푸셔를 턴오버 동작을 할 수 있게 변형 구성할 수도 있다.

구체예를 들면 다음과 같다.

건조 종이 이송속도가 0.1m/sec이고 건조 종이 전체 길이 L=10m라 가정할 때, 프레임 형태의 불량 판별기에서 온 상태 이후 11초, 70초 두 시점에 불량이 검출되면, 제어모듈은 X1=1.1, X2=7을 기록하고, 재단지 폭이 1m라면, 카운트 센서는 9번째와 3번째와 4번째를 불량 재단지 출현 회차로 기억하고 있다가 해당 회차에서 푸셔를 동작시켜 3장의 재단지를 제거한다. 각 재단지 경계부가 불량인 경우, 인접한 두 장을 모두 제거한 것이고, 롤러에 감을 때, 기준점이 안쪽에 감겨 출현 회차를 계산할 때에는 역으로 카운트해야 한다.

*재단지는 이후 필요에 따라 여러 차례 재단 공정을 거쳐 수집 및 포장된다.

본 고안에 따르면, 초기 건조 공정에서 전수 검사되어 최초 재단 공정에서 불량이 거의 완벽하게 제거되므로 이와 같은 제지 불량 감지 시스템은 불량률을 크게 낮출 수 있으며, 그로 인한 비용 절감 효과도 얻을 수 있다.

본 고안의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 고안의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

도면부호 없음.

Claims (1)

1. 제지 공장에서 제조되는 종이의 불량을 감지하여 제거하는 불량 감지 시스템으로서,
   초지 생산 후 건조 공정 단계에서 종이가 지나가는 길목에 종이 전체를 포위할 수 있는 프레임에 광센서를 배열한 불량 판별기;
   종이의 한 지점을 기준점으로 하여 종이의 이송 속도에 따라 불량 판별기에서 불량으로 판단되는 지점에 대한 위치 정보를 산출하고,
   건조된 종이를 일정 간격으로 절단하는 재단공정에서 재단지 이송수단에 출현하는 재단지 중 몇 번째에 출현하는 재단지에 불량이 포함되는 지를 계산하고,
   해당 재단지 이송 수단에서 불량이 포함된 재단지를 밀쳐내어 불량 재단지를 제거할 수 있도록 불량 재단지 출현 회차 정보를 재단지 이송 수단의 이송 경로에 배치된 종이 감지 센서에 제공하는 제어모듈;
   상기 제어모듈로부터 불량 재단지 출현 회차 정보를 제공받고, 재단지가 이송 수단에 출현할 때마다 회차를 카운트하여 불량 재단지 출현 회차에 해당되면, 이송 수단에 설치된 푸셔에 동작을 지시할 수 있는 종이감지 센서; 및
   상기 종이 감지 센서의 지시에 따라 불량 재단지를 푸시 또는 턴 오버시켜 이송경로에서 제거하는 푸셔;를 포함하고,
   상기 불량 판별기는 프레임의 일측 단에 발광소자를, 그와 대향하는 대향 단에 수광소자를 포함하여 건조 공정 단계에서 건조된 종이가 상기 프레임을 관문으로 하여 통과하여 종이 전면의 불량 여부를 검출하고, 상기 발광소자에서 종이에 빛을 보냈을 때, 불량지점의 반사 및 투과 정도가 수광 일반 지점에서의 양과 달라 수광소자에서의 전류량이 기준치를 벗어나게 되어 불량임을 판별하고,
   시간을 계측할 수 있는 타이머;를 구비하여 상기 불량 판별기에서 불량이 검출된 시각을 기록하여 제어모듈로 송신하고,
   제어모듈은 종이 이송 속도와 불량 검출 시각으로부터 불량지점이 기준점으로부터 얼마나 떨어진 곳인지에 대한 위치 정보를 획득하고, 재단 공정에서 실시될 재단에 따른 종이 폭 수치로부터 불량이 포함된 재단지가 이송 수단에서 몇 번째에 출현하는 지를 산출하고, 종이감지 센서는 재단지 출현을 카운트하기 위해, 적외선 센서 또는 광센서를 구비하여 재단지 수를 카운트하고 제어모듈에서 제공한 불량 재단지 출현 회차와 일치하는 재단지 수가 카운트 되면, 푸셔 제어모듈을 동작시켜 푸셔가 불량 재단지를 이송 수단에서 제거하는 것을 특징으로 하는 종이 불량 감지 시스템.
   
   
   

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