KR20190075472A - 코일 내주면 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 코일 내주면 검사 장치는, 외주면에 권취된 강판 코일의 내주면을 검사하는 조도(粗度) 검사부를 구비하는 맨드릴 및 상기 맨드릴의 단부에 구비되는 지지 베어링을 지지하며 상기 조도 검사부에 전력을 공급하는 지지부 포함한다.

Description

코일 내주면 검사 장치{APPARATUS FOR INSPECTING INNER CIRCUMFERENTIAL SURFACE OF STRIP COIL}
본 발명은 강판 권취 과정에서 권취된 강판의 내주면에 형성된 흠집을 검출할 수 있는 코일 내주면 검사 장치에 관한 것이다.
일반적으로 압연이라 함은 강괴 또는 강편과 같은 소재를 회전하는 2개의 롤 사이를 통과시키고 롤의 간격을 점차 좁히면서 연속적인 힘을 가하여 늘리거나 얇게 형성하여 소정의 폭과 두께를 갖는 제품을 생산하는 것을 의미한다.
제철소의 열연공장에서 슬라브를 소재로 하여 고온으로 가열된 상태에서 압연기를 거쳐 생산된 제품을 강판이라 하며, 상기 강판은 권취기를 이용하여 코일 상태로 권취된다.
이러한 종래의 강판 권취 장치는 도 1에 나타낸 바와 같이 동력이 발생되는 모터(100)의 샤프트(101)는 회전력을 감속시키는 감속기(102)와 연결되어 있고, 감속기(102)의 출력축(103)에는 외경이 축소/확장되는 맨드릴(110)이 설치되어 있으며, 감속기(102)의 일측면에는 맨드릴(110)의외경을 축소/확장시키기 위한 실린더(104)가 설치된다.
맨드릴(110)은 원통 형상으로 형성되며 외주면에 강판이 코일의 형태로 권취된다.
그런데, 종래의 경우, 강판을 코일 형태로 권취하는 과정에서 코일의 내주면에 흠집이 생기는 경우가 종종 발생되고 있다.
그러나 이러한 흠집은 쉽게 확인하기 어려우며, 이로 인해 흠집이 있는 상태로 제품이 소비자에게 공급되고 있는 실정이다.
한국공개특허 제1994-0012834호
본 발명의 목적은 강판 코일을 권취하는 과정에서 코일의 내주면에 발생한 흠집을 감지할 수 있는 코일 내주면 검사 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 코일 내주면 검사 장치는, 외주면에 권취된 강판 코일의 내주면을 검사하는 조도(粗度) 검사부를 구비하는 맨드릴 및 상기 맨드릴의 단부에 구비되는 지지 베어링을 지지하며 상기 조도 검사부에 전력을 공급하는 지지부 포함한다.
본 실시예에 있어서 상기 조도 검사부는, 상기 지지 베어링에 결합되는 구동부, 상기 구동부에 결합되어 상기 구동부의 회전 구동에 따라 회전하는 회전 몸체, 상기 회전 몸체의 외주면에 배치되는 센싱부, 상기 센싱부와 상기 구동부를 제어하는 제어부, 및 상기 센싱부, 상기 구동부, 상기 제어부에 전력을 공급하는 전력 공급부를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 센싱부는, 상기 강판 코일의 내주면과 접촉하며 상기 강판 코일 내주면의 표면 거칠기를 측정하는 다수의 조도 센서를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 제어부는, 상기 센싱부를 통해 획득한 정보를 서버 또는 작업자의 단말기로 송신하는 무선 통신 모듈을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 센싱부는, 상기 조도 센서의 촉침이 상기 강판 코일의 내부면에 접촉한 상태에서 상기 회전 몸체와 함께 회전하며 상기 강판 코일 내주면의 표면 거칠기를 측정할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 전력 공급부는, 상기 지지부에서 공급되는 전력을 무선으로 수신하는 무선 충전 모듈 및 상기 무선 충전 모듈을 통해 수신한 전력을 저장하는 배터리를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 지지부는, 상기 지지 베어링이 안착되는 상부면에 배치되어 상기 무선 충전 모듈로 전력을 송신하는 전력 전송용 코일을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 강판을 맨드릴에 권취 후, 맨드릴에서 강판 코일을 분리하는 과정에서 실시간으로 강판 코일 내주면의 흠집 여부를 여부를 파악할 수 있어 소비자에게 흠집이 있는 불량품이 공급되는 것을 방지할 수 있다. 또한 강판 코일 내주면의 흠집을 확인하기 위한 별도의 작업이 부가되지 않으므로 공정의 지연 없이 불량률을 줄일 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 강판 권취 장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 코일 내주면 검사 장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 코일 내주면 검사 장치를 개략적으로 도시한 사시도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 코일 내주면 검사 방법을 설명하기 위한 도면.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 코일 내주면 검사 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 코일 내주면 검사 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다. 여기서 도 2 및 도 3은 지지부가 맨드릴과 분리된 상태를 도시하였고, 도 4는 지지부가 맨드릴을 지지하는 상태를 도시하였다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 코일 내주면 검사 장치는 조도 검사부(170)가 구비된 맨드릴(110)과 지지부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
맨드릴(110)은 프레임(111), 웨지 샤프트(112), 세그먼트(115), 지지 베어링(130), 및 조도 검사부(170)를 포함한다.
프레임(111)은 중공을 갖는 파이프의 형태로 구성되며, 내부에는 프레임(111)의 축 방향으로 이동되는 샤프트(112)가 배치된다.
샤프트(112)의 외측 둘레면에는 링크(113)가 삽입되는 홈(114)이 형성되어 있으며, 프레임(111)의 외측 둘레면에는 링크(113)가 작동함에 따라서 프레임(111)으로부터 이격되거나 밀착되는 세그먼트(115)가 설치된다.
즉, 웨지 샤프트(112)가 이동되면, 링크(113)에 의해 세그먼트(115)가 프레임(111)에서 멀어지는 방향으로 이동하여 맨드릴(110)의 외경이 확장된다.
이러한 상태에서 강판을 권취하게 되며, 코일 형태로 강판의 권취가 완료되면, 웨지 샤프트(112)를 역방향으로 이동시켜 세그먼트(115)를 프레임(111)측으로 복귀시킨다. 이에 맨드릴(110)은 코일 형태로 권취된 강판(이하, 강판 코일로 지칭함)의 내주면에서 분리된다.
지지 베어링(130)은 맨드릴(110)의 끝단 측에 배치된다. 구체적으로 지지 베어링(130)은 세그먼트(115)의 외부로 돌출된 프레임(111)의 단부에 배치되며, 강판을 권취할 때 후술되는 지지부(160) 상에 안착되어 지지된다. 지지 베어링(130)에 의해 맨드릴(110)은 끝단이 지지부(160)에 지지되더라도 원활하게 회전될 수 있다.
조도 검사부(170)는 지지 베어링(130)의 외측에 배치된다.
조도 검사부(170)는 구동부(190), 회전 몸체(172), 센싱부(176), 제어부(174), 및 전력 공급부(177)를 포함할 수 있다.
구동부(190)는 지지 베어링(130)의 회전축에 결합되며, 지지 베어링(130)의 회전축과 동일한 축으로 구동부(190)의 일측에 결합되는 회전 몸체(172)를 회전시킨다.
구동부(190)는 후술되는 전력 공급부(177)로부터 공급되는 전력을 통해 구동될 수 있다.
회전 몸체(172)는 원반 형태로 형성될 수 있으며, 구동부(190)의 회전 구동에 의해 회전된다. 이때 회전 몸체(172)의 회전 축은 맨드릴(110)의 회전 축과 동일하게 구성된다.
센싱부(176)는 회전 몸체(172)의 외주면에 배치되며, 다수의 조도 센서를 포함한다.
다수의 조도 센서는 상호 간에 밀착 배치되거나 일정한 간격으로 이격 배치될 수 있다. 본 실시예에서 조도 센서는 회전 몸체(172)의 외주면을 따라 일렬로 배치된다. 그러나 본 발명의 구성은 이에 한정되지 않으며, 조도 센서를 다수의 열로 배치하거나 회전 몸체(172)의 외주면을 따라 나선 형상으로 배치하는 등 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예의 조도 센서는 표면 거칠기를 측정하는 센서로, 촉침식 센서가 이용된다. 즉, 촉침(P)을 측정 표면에 접촉시킨 상태에서 이동시키고 이 과정에서 표면의 요철에 따라 촉침(P)이 상하로 운동을 하게 되면, 촉침(P)의 움직임을 기반으로 표면의 거칠기를 측정한다.
본 실시예에서는 이러한 촉침(P)을 강판 코일의 내주면에 접촉시켜 강판 코일 내주면의 표면 거칠기를 측정함으로써 흠집의 유무를 검사한다. 따라서 센싱부(176)의 촉침(P)에 의해 형성되는 외경은 맨드릴(110)에 권취되는 강판 코일의 내경과 동일하거나 약간 더 크게 형성될 수 있다.
한편 본 실시예에서는 표면 거칠기를 측정하는 센서로, 촉침식 센서가 이용되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 표면 거칠기를 측정하는 센서로 광학식 센서를 이용하는 것도 가능하다.
제어부(174)는 회전 몸체(172)의 내부에 배치된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 회전 몸체(172)의 외부에 배치될 수도 있다.
제어부(174)는 센싱부(176)와 전기적으로 연결되어 센싱부(176)에서 센싱되는 정보(예컨대 측정 값)를 저장하고, 작업자가 단말기(M)를 통해 상기 정보를 확인할 수 있도록 저장된 정보를 서버(미도시)나 작업자의 단말기(M)로 전송한다.
정보의 전송은 무선 통신을 통해 이루어질 수 있다. 따라서 제어부(174)는 무선 통신을 위한 무선 통신 모듈(미도시)과 안테나(미도시)를 구비할 수 있다. 이 경우, 안테나는 회전 몸체(172)의 외부면에 배치될 수 있다.
또한 제어부(174)는 작업자가 기 설정한 임계 범위를 기반으로, 흠집의 유무를 판별할 수 있다. 즉, 제어부(174)는 센싱부(176)에서 전송되는 측정 값을 상기한 임계 범위와 비교하고, 측정 값이 임계 범위를 벗어날 경우, 이를 흠집으로 규정하여 작업자에게 통보할 수 있다.
전력 공급부(177)는 후술되는 지지부(160)로부터 전력을 전송받아 저장한다. 그리고 저장된 전력을 제어부(174), 센싱부(176), 구동부(190)에 공급한다. 이를 위해 전력 공급부(177)는 배터리(178)와 무선 충전 모듈(179)을 포함할 수 있다.
무선 충전 모듈(179)은 지지부(160)의 상부면에 지지되는 지지 베어링(130)의 하부면에 배치되어 지지부(160)의 전력 송신 모듈(162)로부터 전송되는 전력을 수신한다. 따라서 전력 공급부(177)는 무선 충전 모듈(179)에서 무선으로 수신한 전력을 배터리(178)에 저장한다.
본 실시예에서는 배터리(178)가 회전 몸체(172) 내부에 배치되는 경우를 예로 들고 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 회전 몸체(172)의 외부나 지지 베어링(130)의 외부에 배치될 수도 있다.
지지부(160)는 지지 베어링(130)의 하부에 배치되며, 강판을 권취하는 과정에서 맨드릴(110)의 단부인 지지 베어링(130)을 지지한다. 그리고 권취가 완료된 후 강판 코일을 맨드릴(110)로부터 분리하는 과정에서는 지지 베어링(130)의 하부에서 제거된다.
또한 본 실시예의 지지부(160)는 무선으로 전력을 송신하기 위한 전력 송신 모듈(162)을 포함한다.
전력 송신 모듈(162)은 지지부(160)의 상부면에 배치된다. 따라서 지지 베어링(130)이 지지부(160) 상에 안착되면, 전력 송신 모듈(162)은 무선 충전 모듈(179)과 대면하도록 배치된다. 그리고 맨드릴(110)에 코일을 권취하는 과정에서 무선 충전 모듈(179)은 지지부(160)의 전력 송신 모듈(162)을 통해 전력을 전송받아 배터리(178)에 저장한다.
한편 본 실시예에서는 무선으로 배터리(178)를 충전하는 구성을 예로 들고 있으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 지지 베어링(130)의 하부면에 접촉 패드를 배치하고, 지지부(160)의 상부면에 접촉 패드와 접촉하는 접촉 핀(예컨대 포고 핀등)을 배치하여 지지 베어링(130)이 지지부(160) 상에 안착되면, 접촉 핀이 접촉 패드와 접촉하여 지지부(160)와 배터리(178)가 전기적으로 연결되도록 구성하는 등 다양한 변형이 가능하다.
이어서, 도 5 및 도 6을 함께 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 코일 내주면 검사 장치의 동작을 설명한다.
먼저 도 4에 도시된 바와 같이 맨드릴(110)의 지지 베어링(130)이 지지부(160) 상에 안착되면, 맨드릴(110)의 세그먼트(115)를 프레임(111)으로부터 이격시켜 외경을 최대한 확장한다. 그리고 세그먼트(115)에 의해 외경이 확장된 맨드릴(110)을 회전시키며 맨드릴(110)의 외주면에 강판을 권취한다.
이 과정에서 지지부(160)의 전력 송신 모듈(162)은 전력을 무전 충전 모듈(179)로 공급한다. 이에 무선 충전 모듈(179)은 전력 송신 모듈(162)로부터 수신된 전력을 배터리(178)에 저장한다.
강판의 권취가 모두 완료되면, 도 5에 도시된 바와 같이 지지부(160)를 제거하고 코일 이송 장치(D)를 강판 코일(C)의 하부에 배치한다. 이에 강판 코일(C)은 코일 이송 장치(D)에 의해 지지된다. 그리고 맨드릴(110)의 세그먼트(115)를 프레임(111) 측으로 복귀시킨다. 이에 맨드릴(110)의 외경은 축소되어 강판 코일(C)의 내경보다 작아진다.
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이 코일 이송 장치(D)를 맨드릴(110)의 축방향으로 이동시켜 강판 코일(C)을 맨드릴(110)과 분리한다. 이 과정에서 조도 검사부(170)의 제어부(174)는 구동부(190)를 통해 회전 몸체(172)를 회전시킨다.
이에 회전 몸체(172)의 외주면에 배치된 센싱부(176)는 촉침(P)이 강판 코일(C)의 내주면과 접촉한 상태로 회전 몸체(172)와 함께 회전하며 강판 코일(C) 내주면의 표면 거칠기를 측정한다.
표면 거칠기의 측정은 강판 코일(C)이 맨드릴(110)과 완전히 분리될 때까지 진행된다. 따라서 촉침(P)은 강판 코일(C)의 내주면 전체와 접촉하며 내주면의 흠집 여부를 검사하게 된다.
한편, 센싱부(176)에서 측정된 측정 값이 작업자가 기 설정한 임계 범위를 벗어나는 경우, 제어부(174)는 무선 통신을 통해 서버나 작업자의 단말기(M)로 해당 정보를 전송한다. 이에 작업자는 흠집이 발생된 위치와 형상, 크기 등을 확인할 수 있다.
이러한 과정을 통해 수집된 흠집 관련 데이터는 추후에 흠집의 발생 원인을 규명하는 근거자료로 이용될 수 있다.
표면 거칠기의 측정하는 과정에서 제어부(174)와 구동부(190), 센싱부(176)는 전력 공급부(177)의 배터리(178)로부터 전력을 공급받아 구동된다. 그리고 전력 공급부(177)는 추후에 수행되는 권취 과정에서 지지부(160)의 전력 송신 모듈(164)로부터 다시 전력을 공급받아 배터리(178)에 저장한다.
이상에서 설명한 본 실시예에 따른 코일 내주면 검사 장치는, 맨드릴에서 강판 코일을 분리하는 과정에서 실시간으로 강판 코일 내주면의 흠집 여부를 파악할 수 있다. 따라서 소비자에게 흠집이 있는 불량품이 공급되는 것을 방지할 수 있다. 또한 강판 코일 내주면의 흠집을 확인하기 위한 별도의 작업이 필요 없으므로 공정의 지연 없이 불량률을 줄일 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
예를 들어 전술한 실시예에서는 지지부를 통해 조도 검사부에 전력을 공급하는 경우를 예로 들고 있으나, 작업자가 직접 전력 공급부의 배터리를 교체하는 방식으로 전력을 공급하는 것도 가능하다. 이 경우, 무선 충전 모듈이나 전력 전송 모듈은 생략될 수 있다.
100: 코일 내주면 검사 장치
110: 맨드릴
130: 지지 베어링
160: 지지부
170: 조도 검사부
172: 회전 몸체
174: 제어부
176: 센싱부
177: 전력 공급부
190: 구동부

Claims (7)

  1. 외주면에 권취된 강판 코일의 내주면을 검사하는 조도(粗度) 검사부를 구비하는 맨드릴; 및
    상기 맨드릴의 단부에 구비되는 지지 베어링을 지지하며 상기 조도 검사부에 전력을 공급하는 지지부;
    를 포함하는 코일 내주면 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조도 검사부는,
    상기 지지 베어링에 결합되는 구동부;
    상기 구동부에 결합되어 상기 구동부의 회전 구동에 따라 회전하는 회전 몸체;
    상기 회전 몸체의 외주면에 배치되는 센싱부;
    상기 센싱부와 상기 구동부를 제어하는 제어부; 및
    상기 센싱부, 상기 구동부, 상기 제어부에 전력을 공급하는 전력 공급부;
    를 포함하는 코일 내주면 검사 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 센싱부는,
    상기 강판 코일의 내주면과 접촉하며 상기 강판 코일 내주면의 표면 거칠기를 측정하는 다수의 조도 센서를 포함하는 코일 내주면 검사 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 센싱부를 통해 획득한 정보를 서버 또는 작업자의 단말기로 송신하는 무선 통신 모듈을 포함하는 코일 내주면 검사 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 센싱부는,
    상기 조도 센서의 촉침이 상기 강판 코일의 내부면에 접촉한 상태에서 상기 회전 몸체와 함께 회전하며 상기 강판 코일 내주면의 표면 거칠기를 측정하는 코일 내주면 검사 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 전력 공급부는,
    상기 지지부에서 공급되는 전력을 무선으로 수신하는 무선 충전 모듈; 및
    상기 무선 충전 모듈을 통해 수신한 전력을 저장하는 배터리;
    를 포함하는 코일 내주면 검사 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 지지부는,
    상기 지지 베어링이 안착되는 상부면에 배치되어 상기 무선 충전 모듈로 전력을 송신하는 전력 전송 모듈을 포함하는 코일 내주면 검사 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR940012834A (ko) 1992-11-13 1994-06-24 배순훈 오디오 회로 공용을 위한 스위칭 회로
JPH08159711A (ja) * 1994-12-08 1996-06-21 Shinwa Package Kk 鋼板コイルの巻回始端位置検出方法および装置

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