KR20240043014A

KR20240043014A - Detection device of steel sheet property for laser cutting machine with plurality of sensors

Info

Publication number: KR20240043014A
Application number: KR1020220122003A
Authority: KR
Inventors: 김광욱; 김종원; 이주섭
Original assignee: 주식회사 위소
Priority date: 2022-09-26
Filing date: 2022-09-26
Publication date: 2024-04-02
Also published as: KR102670197B1

Abstract

본 발명은 복수의 센서를 이용하여 레이저 절단기 동작 전에 작업의 대상이되는 강판을 특성을 감지하여 정확하게 절단 작업을 진행할 수 있도록 지원하는 복수의 센서를 이용한 레이저 절단기용 강판 특성 감지 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 강판을 레이저로 절단하는 레이저 절단기에 적용되는 복수의 센서를 이용한 레이저 절단기용 강판 특성 감지 장치에 있어서, 동작 시 상기 강판에 근접하여 배치되는 제1센서부; 사전에 설정한 주파수 범위내에서 주파수를 변화시키면서 하모닉 성분의 전압 신호를 상기 센서부에 인가하는 신호부; 상기 센서부의 전류를 감지하여 상기 신호부에서 인가되는 전압과의 위상차 신호를 산정하는 감지부; 동작 시 상기 강판에 급접하여 배치되는 제2센서부; 및 상기 제2센서부에 전압 펄스를 인가한 후, 상기 제2센서부에서 유도되는 기전력을 감지하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a steel sheet characteristic detection device for a laser cutting machine using a plurality of sensors that detects the characteristics of the steel sheet that is the object of work before operating the laser cutting machine and supports accurate cutting work. The purpose.
In order to achieve the above object, the present invention provides a steel sheet characteristic detection device for a laser cutting machine using a plurality of sensors applied to a laser cutting machine that cuts a steel sheet with a laser, and a first sensor unit disposed close to the steel sheet during operation. ; a signal unit that applies a voltage signal of a harmonic component to the sensor unit while changing the frequency within a preset frequency range; A detection unit that detects the current of the sensor unit and calculates a phase difference signal with the voltage applied from the signal unit; a second sensor unit disposed in rapid contact with the steel plate during operation; and an analysis unit that detects electromotive force induced in the second sensor unit after applying a voltage pulse to the second sensor unit.

Description

{Detection device of steel sheet property for laser cutting machine with plurality of sensors}

본 발명은 복수의 센서를 이용한 레이저 절단기용 강판 특성 감지 장치에 관한 것으로, 효율적인 절단을 위한 강판의 특성을 감지하는 복수의 센서를 이용한 레이저 절단기용 강판 특성 감지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for detecting the properties of a steel sheet for a laser cutting machine using a plurality of sensors, and to a device for detecting the properties of a steel sheet for a laser cutting machine using a plurality of sensors to detect the properties of a steel sheet for efficient cutting.

레이저 절단기는 통상 레이저를 이용하여 재료를 절단하는 장치로 다른 방식의 절단기에 비하여 절단면이 미려하고, 또한 절단 속도가 매우 빠르기 때문에 자동차 및 조선업계에서 강판의 절단을 위하여 많이 사용되고 있다.A laser cutting machine is a device that usually uses a laser to cut materials. It has a more beautiful cutting surface compared to other types of cutting machines, and its cutting speed is very fast, so it is widely used in the automobile and shipbuilding industries to cut steel plates.

특히 레이저 절단기에서 레이저는 입열과 산소와 모재의 산화 반응열이 모재를 용융시키는 에너지로 적용하며, 용융된 금속은 보조가스에 의하여 제거되어 절단이 진행된다.In particular, in a laser cutting machine, the laser applies heat input and the heat of the oxidation reaction between oxygen and the base material as energy to melt the base material, and the molten metal is removed by an auxiliary gas to proceed with cutting.

또한 구조적으로 레이저 생성 헤드와 상기 헤드를 이송하는 이송체를 포함하여 구성되며, 상기 이송체는 직교 좌표 형태로 구동하는 시스템이 주로 적용되며, 별도의 제어부에 의하여 제어되며, 다양한 구성들이 제안되었다.In addition, it is structurally composed of a laser generating head and a carrier for transporting the head, and the carrier is mainly applied to a system that drives in the form of orthogonal coordinates and is controlled by a separate control unit, and various configurations have been proposed.

예를 들면, 공개특허 제2014-0021824호에는 일 면에 필름이 부착된 유리 기판이 안착되는 스테이지와, 필름이 부착되지 않은 유리 기판의 타면에 스크라이빙 라인을 형성하기 위한 스크라이빙 유닛과, 스크라이빙 유닛과 상호 대향되게 배치되며, 필름이 부착된 유리 기판의 일 면에 스크라이빙 라인을 따라 레이저를 조사하는 레이저 유닛과, 스크라이빙 유닛과 레이저 유닛을 이동시키는 이송 유닛 및 이송 유닛의 동작을 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하며, 스테이지에는 스크라이빙 라인에 대응되는 영역에 개구부가 형성되는 필름 부착된 유리 기판용 레이저 절단 장치를 들 수 있다.For example, Patent Publication No. 2014-0021824 includes a stage on which a glass substrate with a film attached to one side is placed, a scribing unit for forming a scribing line on the other side of the glass substrate without a film attached, and , a laser unit disposed opposite to the scribing unit and irradiating a laser along a scribing line to one side of the glass substrate to which the film is attached, a transfer unit and transfer unit that move the scribing unit and the laser unit. A laser cutting device for a film-attached glass substrate includes a control unit for controlling the operation of the unit, and the stage includes an opening formed in an area corresponding to the scribing line.

또한, 공개특허 제1995-0008022호에는 레이저절단기는, X, Y 및 Z 방향으로 위치할 수 있는 절단헤드를 가지며 절단헤드 및 승강식롤러 컨베이어 또는 테이블에서 후진가능한 회전받침이 있는 평탄한 테이블표면상에 설치된 피가공물에 복수의 거울을 경유하며 절단헤드로 빔을 공급하는 레이저발진기로 구성되는 레이저 절단기를 들 수 있다.In addition, in Patent Publication No. 1995-0008022, a laser cutting machine has a cutting head that can be positioned in the A laser cutting machine consists of a laser oscillator that supplies a beam to the cutting head via a plurality of mirrors on the installed workpiece.

한편, 강판을 절단하는 레이저 절단기의 경우에는 강판의 종류에 따라 이송속도와 레이저의 출력 등을 달리 설정하여 작업을 진행한다.Meanwhile, in the case of a laser cutting machine that cuts steel sheets, the feed speed and laser output are set differently depending on the type of steel sheet.

즉, 강판의 규격에 따라 출력과 속도 등을 조절하여 최적의 절단 작업이 진행될 수 있도록 구성된다.In other words, it is configured to ensure optimal cutting work by adjusting output and speed according to the specifications of the steel plate.

그러나 강판은 같은 규격이더라도 제조 회사나 제조국에 따라 특성에서 일부 차이가 발생하여 카탈로그 데이터를 기준으로 레이저 절단기의 동작을 설정하는 경우, 같은 규격의 강판이더라도 전체 절단 작업의 시간과 절단 품질에서 차이가 발생하는 경우가 있었다.However, even if the steel plate has the same standard, some differences in characteristics occur depending on the manufacturing company or country of origin, so when the operation of the laser cutting machine is set based on catalog data, differences occur in the overall cutting time and cutting quality even if the steel plate is the same standard. There was a case where it happened.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 복수의 센서를 이용하여 레이저 절단기 동작 전에 작업의 대상이되는 강판을 특성을 감지하여 정확하게 절단 작업을 진행할 수 있도록 지원하는 복수의 센서를 이용한 레이저 절단기용 강판 특성 감지 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention was developed to overcome the disadvantages of the prior art as described above, and uses a plurality of sensors to detect the characteristics of the steel sheet that is the target of the work before operating the laser cutting machine and to support accurate cutting work. The purpose is to provide a device for detecting steel plate properties for a laser cutting machine using a sensor.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 강판을 레이저로 절단하는 레이저 절단기에 적용되는 복수의 센서를 이용한 레이저 절단기용 강판 특성 감지 장치에 있어서, 동작 시 상기 강판에 근접하여 배치되는 제1센서부; 사전에 설정한 주파수 범위내에서 주파수를 변화시키면서 하모닉 성분의 전압 신호를 상기 센서부에 인가하는 신호부; 상기 센서부의 전류를 감지하여 상기 신호부에서 인가되는 전압과의 위상차 신호를 산정하는 감지부; 동작 시 상기 강판에 급접하여 배치되는 제2센서부; 및 상기 제2센서부에 전압 펄스를 인가한 후, 상기 제2센서부에서 유도되는 기전력을 감지하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a steel sheet characteristic detection device for a laser cutting machine using a plurality of sensors applied to a laser cutting machine that cuts a steel sheet with a laser, and a first sensor unit disposed close to the steel sheet during operation. ; a signal unit that applies a voltage signal of a harmonic component to the sensor unit while changing the frequency within a preset frequency range; A detection unit that detects the current of the sensor unit and calculates a phase difference signal with the voltage applied from the signal unit; a second sensor unit disposed in rapid contact with the steel plate during operation; and an analysis unit that detects electromotive force induced in the second sensor unit after applying a voltage pulse to the second sensor unit.

바람직하게는, 상기 제1센서부는 직렬로 연결되는 유도코일과 저항을 포함하며, 상기 신호부에 전압 신호는 상기 유도코일의 일단과 상기 저항의 타단에 인가되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the first sensor unit includes an induction coil and a resistor connected in series, and the voltage signal of the signal unit is applied to one end of the induction coil and the other end of the resistor.

바람직하게는, 상기 레이저 절단기는 전체 장치를 지지하며, 작업용 강판이 안착되는 베이스, 레이저를 주사하는 헤드, 상기 헤드가 고정되는 고정부, 상기 고정부를 이송시키는 이송부 및 상기 헤드의 동작과 상기 이송부의 이송을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제1센서부와 상기 신호부와 상기 감지부와 상기 제2센서부와 상기 분석부는 상기 고정부에 장착되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the laser cutting machine supports the entire device, including a base on which a steel plate for work is mounted, a head that scans a laser, a fixing part on which the head is fixed, a transfer part that transfers the fixing part, and the operation of the head and the transfer part. It includes a control unit that controls the transfer of the first sensor unit, the signal unit, the detection unit, the second sensor unit, and the analysis unit, and is characterized in that it is mounted on the fixing unit.

바람직하게는, 신호부에서 생성하는 전압 신호는 사전에 정의된 주파수 범위에서 복수개 다른 주파수로 생성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the voltage signal generated by the signal unit is generated at a plurality of different frequencies within a predefined frequency range.

더욱 바람직하게는, 상기 신호부는 전압 신호를 생성하는 신호발생기와 상기 신호발생기의 크기를 증폭하는 신호증폭기를 포함하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the signal unit includes a signal generator that generates a voltage signal and a signal amplifier that amplifies the size of the signal generator.

바람직하게는, 상기 감지부는 상기 센서부의 전류를 감지하는 전류측정기와 측정된 전류와 상기 신호부에서 인가된 전압 신호를 비교하여 위상차를 산출하는 위상비교기를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the detection unit includes a current meter that detects the current of the sensor unit and a phase comparator that calculates a phase difference by comparing the measured current with the voltage signal applied from the signal unit.

바람직하게는, 상기 감지부는 사전에 복수의 강판 종류별로 감지한 상기 제1센서부의 위상차 신호 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the detection unit includes phase difference signal information of the first sensor unit detected in advance for a plurality of steel plate types.

더욱 바람직하게는, 상기 감지부는 산정된 위상차 신호를 사전에 입력된 위상차 신호 정보와 대비하여 해당 강판의 종류를 선정하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the detection unit selects the type of steel sheet by comparing the calculated phase difference signal with previously input phase difference signal information.

바람직하게는, 상기 감지부는 상기 제1센서부의 임피던스를 감지하여 출력하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the detection unit detects and outputs the impedance of the first sensor unit.

더욱 바람직하게는, 상기 감지부는 사전에 강판 종류별로 감지한 상기 제1센서부의 임피던스가 저장된 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the detection unit includes information storing the impedance of the first sensor unit detected in advance for each type of steel plate.

바람직하게는, 상기 감지부는 산정된 제1센서부의 임피던스를 사전에 입력된 임피던스 정보와 대비하여 해당 강판의 종류를 선정하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the sensing unit selects the type of steel sheet by comparing the calculated impedance of the first sensor unit with previously input impedance information.

바람직하게는, 상기 제2센서부는 내부에 공간이 형성된 케이싱, 상기 케이싱 내부에 배치되는 영구자석, 상기 영구자석 하단에 배치되는 하단코일 및 상기 하단코일과 전기적으로 연결되는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the second sensor unit includes a casing with a space formed therein, a permanent magnet disposed inside the casing, a lower coil disposed below the permanent magnet, and an analysis unit electrically connected to the lower coil. do.

더욱 바람직하게는, 상기 분석부는 상기 제2센서부의 신호를 이용하여 강판의 두께를 감지하여 상기 제어부로 전송하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the analysis unit detects the thickness of the steel plate using a signal from the second sensor unit and transmits it to the control unit.

바람직하게는, 상기 분석부는 상기 제2센서부의 신호로 강판의 진동 스펙트럼을 감지하여 강판의 종류를 산정하여 상게 제어부로 전송하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the analysis unit detects the vibration spectrum of the steel sheet using a signal from the second sensor unit, calculates the type of the steel sheet, and transmits the result to the control unit.

본 발명에 따른 복수의 센서를 이용한 레이저 절단기용 강판 특성 감지 장치는 가공을 위하여 안착된 강판의 특성을 파악하기 위한 자기유도센서 모듈을 포함하여 구성되어, 레이저 절단기의 동작시 상기 자기유도센서 모듈 및 전자기음향변환센서와 유사한 구조의 센서 모듈을 이용하여 강판을 센싱하고, 센싱된 결과를 상기 레이저 절단기의 제어부로 전송하고, 상기 제어부는 전송된 정보를 기초로 해당하는 강판의 운전 조건으로 절단 작업을 진행하여 강판의 특성과 연동하여 효율적인 절단 작업을 진행할 수 있는 효과가 있다.The steel sheet characteristic detection device for a laser cutting machine using a plurality of sensors according to the present invention includes a magnetic induction sensor module for determining the characteristics of a steel sheet seated for processing, and when the laser cutting machine operates, the magnetic induction sensor module and A sensor module with a structure similar to an electromagnetic acoustic conversion sensor is used to sense a steel sheet, and the sensed results are transmitted to the control unit of the laser cutting machine, and the control unit performs a cutting operation under the operating conditions of the corresponding steel sheet based on the transmitted information. This has the effect of enabling efficient cutting operations in conjunction with the characteristics of the steel plate.

도 1은 본 발명이 적용되는 레이저 절단기의 구성도이며,
도 2는 본 발명에 따른 복수의 센서를 이용한 레이저 절단기용 강판 특성 감지 장치 제1센서부의 구성도이며,
도 3은 본 발명에 따른 복수의 센서를 이용한 레이저 절단기용 강판 특성 감지 장치 제2센서부의 구성도이며,
도 4는 본 발명의 실시예 1의 구성도이며,
도 5는 본 발명의 실시예 2의 구성도이며,
도 6은 본 발명의 시험예 1의 결과 표이며,
도 7은 도 6의 그래프이며,
도 8은 본 발명의 시험예 1의 다른 결과 그래프이며,
도 9는 본 발명의 시험예 2의 결과 그래프이며,
도 10은 도 9의 다른 결과 그래프이며,
도 11은 도 9의 또다른 결과 그래프이다.1 is a configuration diagram of a laser cutting machine to which the present invention is applied;
Figure 2 is a configuration diagram of the first sensor unit of the steel plate characteristic detection device for a laser cutting machine using a plurality of sensors according to the present invention;
Figure 3 is a configuration diagram of the second sensor unit of the steel plate characteristic detection device for a laser cutting machine using a plurality of sensors according to the present invention;
Figure 4 is a configuration diagram of Embodiment 1 of the present invention,
Figure 5 is a configuration diagram of Example 2 of the present invention;
Figure 6 is a table of results of Test Example 1 of the present invention,
Figure 7 is a graph of Figure 6,
Figure 8 is another result graph of Test Example 1 of the present invention,
Figure 9 is a graph of the results of Test Example 2 of the present invention,
Figure 10 is another result graph of Figure 9,
Figure 11 is another result graph of Figure 9.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through illustrative drawings. When adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that identical components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, when describing embodiments of the present invention, if detailed descriptions of related known configurations or functions are judged to impede understanding of the embodiments of the present invention, the detailed descriptions will be omitted.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 “연결”, “결합” 또는 “접속”된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 “연결”, “결합” 또는 “접속”될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Additionally, when describing the components of an embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being “connected,” “coupled,” or “connected” to another component, that component can be connected or connected directly to that other component, but there is no need for another component between each component. It should be understood that may be “connected,” “combined,” or “connected.”

본 발명에 따른 복수의 센서를 이용한 레이저 절단기용 강판 특성 감지 장치(100)는 도 1에 도시된 레이저 절단기(10)에 적용되는 것을 특징으로 한다.The steel plate characteristic detection device 100 for a laser cutting machine using a plurality of sensors according to the present invention is characterized in that it is applied to the laser cutting machine 10 shown in FIG. 1.

상기 레이저 절단기(10)는 작업용 강판(1)이 안착되는 베이스(2)와 상기 베이스(2)에서 이동하는 이송부(3)와 상기 이송부(3)에 형성되는 고정부(4)와 상기 고정부(4)에 부착되어 레이저를 주사하는 헤드(5)와 상기 이송부(3)의 이송과 상기 헤드(5)의 동작을 제어하는 제어부(9)를 포함하여 구성된다.The laser cutting machine 10 includes a base 2 on which a steel plate 1 for work is mounted, a transfer part 3 moving on the base 2, a fixing part 4 formed on the transport part 3, and the fixing part. It is composed of a head (5) attached to (4) that scans a laser, and a control unit (9) that controls the transfer of the transfer unit (3) and the operation of the head (5).

상기 이송부(3)는 상기 고정부(4)를 상기 베이스(2)의 길이 방향과 폭방향 그리고 높이 방향으로 이송하므로, 상기 헤드(5) 역시 상기 이송부(3)의 동작에 따라 위치가 조절된다.Since the transfer unit 3 transfers the fixing unit 4 in the longitudinal, width, and height directions of the base 2, the position of the head 5 is also adjusted according to the operation of the transfer unit 3. .

또한, 상기 헤드(5)는 직접 레이저를 주사하는 레이저 주사부를 포함하여 구성되며, 상기 레이저는 별도의 레이저 발생 장치를 통하여 생성될 수 있다.Additionally, the head 5 includes a laser scanning unit that directly scans a laser, and the laser can be generated through a separate laser generator.

본 발명에 따른 강판 특성 감지 장치(100)는 상기 고정부(4)에 부착되어 구성될 수 있으며, 상기와 같은 구성에서는 상기 이송부(3)에 의하여 그 위치가 조절될 수 있으므로, 안착된 강판(1)의 특정 위치 이동은 상기 이송부(3)의 동작에 의하여 수행된다.The steel sheet characteristic detection device 100 according to the present invention may be configured to be attached to the fixing part 4, and in the above configuration, its position can be adjusted by the conveying part 3, so that the seated steel sheet ( Movement to a specific position in 1) is performed by the operation of the transfer unit 3.

필요한 경우 상기 감지 장치(100)는 별도의 액추에이터에 의하여 상하로 이송할 수 있는 형태로도 구성될 수 있으며, 상기와 같은 구성에서는 강판(1)의 위치는 상기 이송부(3)에 의하여 조절되고, 강판(1)과의 근접은 별도의 액추에이터에 의하여 동작되도록 구현될 수 있어, 헤드(5)에 의한 간섭을 피할 수 있다.If necessary, the sensing device 100 can be configured to be moved up and down by a separate actuator. In the above configuration, the position of the steel plate 1 is adjusted by the transfer unit 3, Proximity to the steel plate 1 can be implemented to be operated by a separate actuator, thereby avoiding interference by the head 5.

물론 상기와 같은 형태의 레이저 절단기(10) 이외에 원형의 공작물을 절단 가공하는 형태 또는 6축 베이스로 이송하면서 절단 가공을 수행하는 형태의 다른 레이저 절단기(10)에도 본 발명에 따른 레이저 절단기용 강판 특성 감지 장치(100)가 적용될 수 있다.Of course, in addition to the laser cutting machine 10 of the above type, the characteristics of the steel plate for the laser cutting machine according to the present invention are also applied to other laser cutting machines 10 that cut and process circular workpieces or perform cutting processing while transferring them to a 6-axis base. Sensing device 100 may be applied.

본 발명에 따른 복수의 센서를 이용한 레이저 절단기용 강판 특성 감지 장치(100)는 상기 베이스(2)에 안착된 강판(1)의 상단에 배치되어 상기 강판(1)의 특성을 감지하는 기능을 수행하는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 강판(1)에 근접하여 배치되는 제1센서부(20)와 상기 제1센서부(20)에 하모닉 신호를 인가하는 신호부(30)와 상기 제1센서부(20)에서 유도되는 신호를 감지하는 감지부(40)를 포함하여 구성된다.The steel sheet characteristic detection device 100 for a laser cutting machine using a plurality of sensors according to the present invention is disposed on the top of the steel sheet 1 seated on the base 2 and performs the function of detecting the characteristics of the steel sheet 1. As shown in FIG. 2, a first sensor unit 20 disposed close to the steel plate 1, a signal unit 30 for applying a harmonic signal to the first sensor unit 20, and the It is configured to include a detection unit 40 that detects a signal derived from the first sensor unit 20.

먼저 상기 제1센서부(20)는 유도코일(21)과 상기 유도코일(21)과 직렬로 연결되는 저항(22)을 포함한다.First, the first sensor unit 20 includes an induction coil 21 and a resistor 22 connected in series with the induction coil 21.

이때 상기 유도코일(21)은 상기 강판(1)에 근접하여 배치되므로, 강판(1)의 특성에 따라 코일의 유도 특성이 변화되며, 특히 하모닉 성분의 전력이 인가되는 경우 상기 강판(1)의 특성에 따라 상기 유도코일(21)을 통하여 유도되는 기전력에서 차이가 발생한다.At this time, since the induction coil 21 is disposed close to the steel plate 1, the induction characteristics of the coil change depending on the characteristics of the steel plate 1. In particular, when power of a harmonic component is applied, the induction coil 21 is disposed close to the steel plate 1. Depending on the characteristics, differences occur in the electromotive force induced through the induction coil 21.

여기서 상기 저항(22)은 상기 유도코일(21)과 직렬로 연결되며, 소자 자체의 특성에 따라 상기 강판(1)에 영향을 받지 않는다.Here, the resistor 22 is connected in series with the induction coil 21, and is not affected by the steel plate 1 depending on the characteristics of the device itself.

상기 RL 직렬 회로인 상기 제1센서부(20)는 상기 강판(1)에 의하여 상기 유도코일(21)이 리액턴스가 변경되어 전체 임피던스가 변화된다.In the first sensor unit 20, which is the RL series circuit, the reactance of the induction coil 21 is changed by the steel plate 1, thereby changing the overall impedance.

그리고, 상기 신호부(30)는 상기 센서부(20)의 양끝단에 하모닉 형태의 전압을 인가 하는 역할을 수행하며, 상기 전압의 주파수는 사전에 설정된 범위에서 순차적으로 변화시켜 생성한다.In addition, the signal unit 30 serves to apply a harmonic voltage to both ends of the sensor unit 20, and the frequency of the voltage is generated by sequentially changing within a preset range.

필요한 경우 상기 신호부(30)는 신호발생기(31)와 상기 신호발생기(31)에서 생성된 전압의 크기를 증폭하는 신호증폭기(32)를 포함하며, 상기 신호증폭기(32)에서 증폭된 전압을 상기 제1센서부(20)에 인가한다.If necessary, the signal unit 30 includes a signal generator 31 and a signal amplifier 32 that amplifies the magnitude of the voltage generated by the signal generator 31, and the voltage amplified by the signal amplifier 32 is It is applied to the first sensor unit 20.

상기 제1센서부(20)의 유도코일(21)의 일단과 상기 저항(22)의 타단에 상기 교류 전압을 인가한다.The alternating voltage is applied to one end of the induction coil 21 and the other end of the resistor 22 of the first sensor unit 20.

한편, 상기 감지부(40)는 상기 센서부(20)의 전류를 감지하고, 또한 상기 신호부(30)의 인가 신호의 위상과 비교하는 기능을 수행한다.Meanwhile, the detection unit 40 detects the current of the sensor unit 20 and also performs a function of comparing it with the phase of the signal applied from the signal unit 30.

상기 감지부(40)는 전류측정기(41)와 위상비교기(42)를 포함하며, 이때 전류측정기(41)는 상기 저항(22)에 흐르는 전류를 측정하고, 상기 위상비교기(42)는 상기 전류측정기(41)를 통하여 측정된 전류와 상기 신호발생기(31)에서 생성된 신호를 비교하여 위상차 신호를 출력한다.The detection unit 40 includes a current meter 41 and a phase comparator 42. At this time, the current meter 41 measures the current flowing through the resistor 22, and the phase comparator 42 measures the current. A phase difference signal is output by comparing the current measured through the measuring device 41 and the signal generated by the signal generator 31.

상기 전류측정기(41)는 상기 저항(22)과 병렬 형태로 연결되어 간접 방식으로 감지하는 것으로 도시되었으나, 필요한 경우 일반적인 전류 측정 방식으로 상기 저항(22)과 직렬 방식으로 연결될 수 있다.The current meter 41 is shown to be connected in parallel with the resistor 22 and sense it indirectly, but if necessary, it can be connected in series with the resistor 22 using a general current measurement method.

본 발명에 따른 복수의 센서를 이용한 레이저 절단기용 강판 특성 감지 장치(100)는 상기 감지부(40)를 통하여 출력되는 위상차 신호를 이용하여 강판(1)의 특성을 감지한다.The steel sheet characteristic detection device 100 for a laser cutting machine using a plurality of sensors according to the present invention detects the characteristics of the steel sheet 1 using the phase difference signal output through the detection unit 40.

필요한 경우 상기 제1센서부(20)의 임피던스값 특성을 추가할 수 있다.If necessary, the impedance value characteristics of the first sensor unit 20 can be added.

즉, 상기 다른 특성을 갖는 강판(1)을 안착하는 경우 상기 유도코일(21)의 리액턴스가 변화되어 상기 감지부(40)에서 감지되는 위상차 신호가 변화되어 사전에 다양한 강판(1)에 대한 위상차를 신호를 사전에 저장하는 경우, 위상차 신호만으로 해당 강판(1)의 종류를 특정할 수 있다.That is, when the steel sheet 1 having the different characteristics is placed, the reactance of the induction coil 21 changes and the phase difference signal detected by the detection unit 40 changes, so that the phase difference for the various steel sheets 1 is changed in advance. If the signal is stored in advance, the type of the steel sheet 1 can be specified using only the phase difference signal.

또한 상기 인가 전압의 주파수는 적어도 특정 범위 내에서 복수개로 설정한 후 수차적으로 증가시켜 인가하거나, 순차적으로 감소시켜 인가하는 방식으로 수행할 수 있다.In addition, the frequency of the applied voltage can be set to a plurality within at least a specific range and then sequentially increased and applied, or sequentially decreased.

예를 들면, 10kHz 내지 100kHz 범위에서 10단계로 순차적으로 주파수를 설정할 수 있다.For example, the frequency can be set sequentially in 10 steps in the range of 10 kHz to 100 kHz.

한편, 상기 신호부(30)와 감지부(40)는 하나의 신호처리부(90)로 구현될 수 있으며, 상기와 같은 구성은 제1센서부(20)와 신호처리부(90)만으로 구현되므로, 전체 장치의 구조가 단순한 장점이 있다.Meanwhile, the signal unit 30 and the detection unit 40 can be implemented as a single signal processing unit 90, and since the above configuration is implemented only with the first sensor unit 20 and the signal processing unit 90, The structure of the entire device has the advantage of being simple.

한편, 본 발명에 따른 복수의 센서를 이용한 레이저 절단기용 강판 특성 감지 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제2센서부(50)와 상기 제2센서부(50)의 동작과 신호를 처리하는 분석부(60)를 포함하여 구성될 수 있다.On the other hand, the steel sheet characteristic detection device 100 for a laser cutting machine using a plurality of sensors according to the present invention, as shown in FIG. 3, includes a second sensor unit 50 and the operation and signal of the second sensor unit 50. It may be configured to include an analysis unit 60 that processes.

상기 제2센서부(50)는 EMAT(Elector-Magnetic Acoustic) 센서와 유사한 구조로, 케이싱(51), 영구자석(52) 및 상기 영구자석(52) 하단에 위치하는 하단코일(53)을 포함한다.The second sensor unit 50 has a structure similar to an EMAT (Elector-Magnetic Acoustic) sensor and includes a casing 51, a permanent magnet 52, and a lower coil 53 located at the bottom of the permanent magnet 52. do.

다만, 상기 영구자석(52)은 강판(1)의 상면과 동일한 방향으로 N극과 S극이 배치되고, 상기 하단코일(53)은 상기 N극과 S극 사이에 배치되는 점에서 EMAT와 구조적 차이가 있다.However, the permanent magnet 52 has its N and S poles arranged in the same direction as the upper surface of the steel plate 1, and the lower coil 53 is arranged between the N and S poles, so it is structurally similar to EMAT. There is a difference.

상기 케이싱(51)은 내부에 영구자석(52)과 하단코일(53)을 담는 내부공간을 포함하여 적절한 강도로 구성되며, 합성수지 재질로 구성되는 것이 바람직하나, 기타 다른 재질로도 구성될 수 있다.The casing 51 includes an internal space containing the permanent magnet 52 and the lower coil 53 and has appropriate strength. It is preferably made of synthetic resin, but may also be made of other materials. .

한편, 상기 영구자석(52)은 적절한 자력을 가지는 'ㄷ'자 형태가 바람직하며, 상기 영구자석(52)의 N극과 S극 사이, 강판(1) 사이에 상기 강판(1)의 외면과 평행한 상태로 상기 하단코일(53)이 배치된다.Meanwhile, the permanent magnet 52 preferably has a 'ㄷ' shape with appropriate magnetic force, and is located between the N and S poles of the permanent magnet 52 and between the steel plate 1 and the outer surface of the steel plate 1. The lower coils 53 are arranged in a parallel state.

상기 하단코일(53)은 평면 형태에서 권선된 구성으로, 상기 영구자석(52)의 하면과 수평으로 배치되는 것이 바람직하다.The lower coil 53 is wound in a planar shape and is preferably disposed horizontally with the lower surface of the permanent magnet 52.

그리고 하단코일(53)은 상기 분석부(60)와 전기적으로 연결되어 있다.And the lower coil 53 is electrically connected to the analysis unit 60.

상기 분석부(60)는 초기에 전압 펄스를 인가하고, 이후 상기 하단코일(53)에 유되되는 기전력을 감지하는 기능을 수행한다.The analysis unit 60 initially applies a voltage pulse and then performs the function of detecting electromotive force maintained in the lower coil 53.

특히 상기 제2센서부(50)는 인가된 전압펄스에 의하여 상기 강판(1)에 강한 자기력에 의하여 타격이 인가되고, 상기 타격에 의하여 강판(1)이 진동하는 기능을 먼저 수행한다.In particular, the second sensor unit 50 first performs a function in which a strong magnetic force is applied to the steel sheet 1 by an applied voltage pulse, and the steel sheet 1 vibrates due to the blow.

그리고 상기 강판(1)의 진동에 의하여 상기 하단코일(53)에 기전력이 생성되며, 상기 상기 동작부(60)는 상기 기전력을 감지하여 강판(1)의 두께와 필요한 경우 기타 특성을 파악할 수 있다.And, an electromotive force is generated in the lower coil 53 by the vibration of the steel sheet 1, and the operating unit 60 detects the electromotive force to determine the thickness of the steel sheet 1 and other characteristics if necessary. .

측정되는 기전력에 의한 파형 정보를 스펙트럼 분석하는 경우 해당 강판(1)의 종류에 따라 다른 스펙트럼을 생성되며, 상기 스펙트럼 정보를 통하여 강판(1) 재질을 파악할 수 있다. 물론 상기 스펙트럼 정보는 해당 금속의 고유 진동수와 관련이 있다.When analyzing the spectrum of waveform information due to the measured electromotive force, different spectra are generated depending on the type of the steel sheet 1, and the material of the steel sheet 1 can be determined through the spectrum information. Of course, the spectral information is related to the natural frequency of the metal in question.

즉, 상기 제2센서부(50)는 기본적으로 강판(1)의 두께를 감지하고, 추가적으로 진동에 의한 스펙트럼 분석에 의하여 강판(1)의 특성을 파악할 수 있어, 사전에 정보를 수집하는 경우 해당 제품의 생산국 등 확인할 수 있다.That is, the second sensor unit 50 basically detects the thickness of the steel sheet 1 and can additionally determine the characteristics of the steel sheet 1 through spectrum analysis by vibration, so when collecting information in advance, You can check the country of origin of the product.

필요한 경우 상기 하단코일(53)은 타격를 생성하는 부분과 기전력을 감지하는 부분이 구분되는 2개의 코일로도 구성될 수 있다.If necessary, the lower coil 53 may be composed of two coils with a portion that generates a blow and a portion that detects electromotive force.

상기 분석부(60)는 필요한 경우 상기 신호처리부(90)에 포함되는 형태로도 구현될 수 있다.The analysis unit 60 may also be implemented as included in the signal processing unit 90, if necessary.

이하 본 발명에 따른 복수의 센서를 이용한 레이저 절단기용 강판 특성 감지 장치(100)는 다음의 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명된다.Hereinafter, the steel plate characteristic detection device 100 for a laser cutting machine using a plurality of sensors according to the present invention will be described in more detail through the following examples.

실시예 1(유도센서)Example 1 (Inductive sensor)

도 4에 도시된 바와 같이, 신호발생기, 신호파워 앰프, 오실로스코프, 측정용 코일과 저항을 준비하였다.As shown in Figure 4, a signal generator, signal power amplifier, oscilloscope, measurement coil, and resistor were prepared.

또한, STS304 강판과, 중국 강판 및 스웨덴 강판을 각각 준비하였다.Additionally, STS304 steel plates, Chinese steel plates, and Swedish steel plates were prepared, respectively.

실시예 2(진동분석)Example 2 (Vibration Analysis)

도 5에 도시된 바와 같이, 국내산 강판(철판), 중국산 강판 및 스웨덴산 강판을 대상으로 충격 시험을 위한 진동 센서와 진동 센서의 신호를 분석하는 스펙트럼 분석기를 준비하여다.As shown in Figure 5, a vibration sensor for impact testing on domestic steel plates (iron plates), Chinese steel plates, and Swedish steel plates was prepared, and a spectrum analyzer to analyze the signals of the vibration sensors.

시험예 1(유도 시험)Test Example 1 (Inductive Test)

10V 피크투피크에 주파수를 10kHz에서 100kHz까지 10단계로 설정하여 상기 코일과 저항에 전압을 인가하여 임피던스와 위상차를 각각 측정하였다.The frequency was set at 10V peak-to-peak in 10 steps from 10kHz to 100kHz, and voltage was applied to the coil and resistance to measure impedance and phase difference, respectively.

이때 강판은 실시예에 준비된 STS304 강판(철판), 중국 강판 및 스웨덴 강판를 수행하였으며, 비교를 위하여 강판이 없는 상태로 측정하였다.At this time, the steel plates used in the examples were the STS304 steel plate (steel plate), Chinese steel plate, and Swedish steel plate, and for comparison, measurements were made without the steel plate.

측정 결과는 도 6에 도시된 바와 같은 값을 얻었으며, 도 7과 같은 그래프를 얻었다. 이때 각 주파수에 대한 임피던스는 3회 측정 후 평균하였다.As a result of the measurement, the values shown in FIG. 6 were obtained, and a graph as shown in FIG. 7 was obtained. At this time, the impedance for each frequency was measured three times and averaged.

또한 공기중의 임피던스와 비교한 그래프를 도 8에 도시하였다.Additionally, a graph comparing impedance in air is shown in Figure 8.

상기한 시험예를 통하여, 공기중, 국내산 강판, 중국산 및 스웨덴산 강판(철강)의 위상차의 차이가 발생한 것을 확인하였다(여기서 도 6의 '위상차 전압'은 위상차 값을 의미한다).Through the above-mentioned test example, it was confirmed that a difference in phase difference occurred in the air and between domestic steel sheets, Chinese steel sheets, and Swedish steel sheets (steel) (here, 'phase difference voltage' in FIG. 6 refers to the phase difference value).

따라서 제조된 강판을 사전에 전압을 인가하여 위상차를 측정하여 데이터화하는 경우 실질적인 강판의 특성을 파악할 수 있는 장점이 있다.Therefore, when voltage is applied to the manufactured steel sheet in advance and the phase difference is measured and converted into data, there is an advantage in being able to determine the actual characteristics of the steel sheet.

필요한 경우 측정된 데이터를 정규화(normalize)하여 저장하는 경우 프로파일 정보로 각 강판(1) 재질 특성을 묘사할 수 있는 장점이 있다.If necessary, if the measured data is normalized and stored, there is an advantage in being able to describe the material characteristics of each steel plate (1) with profile information.

또한 필요한 몇개의 중요 지점의 값을 기초로 강판(1)의 특성을 표현할 수 있다.Additionally, the characteristics of the steel plate 1 can be expressed based on the values of several necessary important points.

시험예 2(진동분석)Test Example 2 (Vibration Analysis)

실시예 2에서 준비된 강판에 충격을 가하여 진동에 의한 스펙트럼 분석을 수행하였다. 국내산 강판의 스펙트럼을 도 9에, 중국산 강판의 스펙트럼을 도 10에 마지막으로 스웨덴산 강판의 스펙트럼을 도 11에 각각 도시하였다.Spectral analysis by vibration was performed by applying impact to the steel sheet prepared in Example 2. The spectrum of the domestic steel sheet is shown in Figure 9, the spectrum of the Chinese steel sheet is shown in Figure 10, and finally, the spectrum of the Swedish steel sheet is shown in Figure 11.

상기 시험예 2를 통하여 원산지별로 스텍트럼이 달리 구현되므로, 진동 스펙트럼 정보에 의하여 원산지별로 강판의 정보를 확인할 수 있었다.Through Test Example 2, since the spectrum was implemented differently depending on the country of origin, information on the steel plate by country of origin could be confirmed using the vibration spectrum information.

물론 필요한 경우 상기 스펙트럼 정보는 적절히 정규화하여 데이터베이스화하고, 측정된 강판 정보와 대비를 통하여 해당 작업 강판의 재질과 원산지를 확인할 수 있는 장치를 구현할 수 있다.Of course, if necessary, the spectrum information can be properly normalized and converted into a database, and a device can be implemented that can confirm the material and origin of the steel sheet in question through comparison with the measured steel sheet information.

본 발명에 따른 복수의 센서를 이용한 레이저 절단기용 강판 특성 감지 장치(100)는 상기 레이저 절단기(10) 초기 동작 시에 안착된 강판(1)을 감지하고 감지된 값을 기초로 사전에 입력된 데이터와 대비하여 해당 강판(1) 재질을 선정하여 상기 제어부(9)로 전송하는 경우, 상기 레이저 절단기(10)는 해당 강판(1) 재질의 작업에 최적의 상태로 설정하여 작업을 진행하는 경우 효율적인 절단 작업을 수행할 수 있다.The steel sheet characteristic detection device 100 for a laser cutting machine using a plurality of sensors according to the present invention detects the seated steel sheet 1 during the initial operation of the laser cutting machine 10 and pre-entered data based on the detected value. In contrast, when the material of the steel sheet (1) is selected and transmitted to the control unit (9), the laser cutter (10) is set to the optimal state for work on the material of the steel sheet (1) and is efficient when working. Cutting operations can be performed.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 복수의 센서를 이용한 레이저 절단기용 강판 특성 감지 장치를 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only an example for implementing the steel sheet property detection device for a laser cutting machine using a plurality of sensors according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and is claimed in the patent claims below. It will be said that the technical spirit of the present invention exists to the extent that anyone with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can implement it with various modifications without departing from the gist of the invention.

1: 강판 2: 베이스
3: 이송부 4: 고정부
5: 헤드 9: 제어부
20: 제1센서부 21: 유도코일
22: 저항 30: 신호부
31: 신호발생기 32: 신호증폭기
40: 감지부 41: 전류측정기
42: 위상비교기 50: 제2센서부
51: 케이싱 52: 영구자석
53: 하단코일 60: 분석부
90: 신호처리부 100: 강판 특성 감지 장치1: steel plate 2: base
3: Transfer part 4: Fixing part
5: Head 9: Control unit
20: first sensor unit 21: induction coil
22: Resistance 30: Signal part
31: signal generator 32: signal amplifier
40: detection unit 41: current meter
42: Phase comparator 50: Second sensor unit
51: Casing 52: Permanent magnet
53: lower coil 60: analysis unit
90: Signal processing unit 100: Steel plate characteristic detection device

Claims

In the steel sheet characteristic detection device for a laser cutting machine using a plurality of sensors applied to a laser cutting machine that cuts steel sheets with a laser,
A first sensor unit disposed close to the steel plate during operation;
a signal unit that applies a voltage signal of a harmonic component to the sensor unit while changing the frequency within a preset frequency range;
A detection unit that detects the current of the sensor unit and calculates a phase difference signal with the voltage applied from the signal unit;
a second sensor unit disposed in rapid contact with the steel plate during operation; and
A steel sheet property detection device for a laser cutting machine using a plurality of sensors, comprising an analysis unit that detects electromotive force induced in the second sensor unit after applying a voltage pulse to the second sensor unit.

The method according to claim 1, wherein the first sensor unit includes an induction coil and a resistor connected in series, and the signal unit comprises a plurality of sensors wherein a voltage signal is applied to one end of the induction coil and the other end of the resistor. Steel plate characteristic detection device for laser cutting machine.

The method according to claim 1, wherein the laser cutting machine supports the entire device, and includes a base on which a steel plate for work is mounted, a head that scans a laser, a fixing part on which the head is fixed, a transfer part that transfers the fixing part, and the operation of the head and the A laser using a plurality of sensors, including a control unit that controls the transfer of the transfer unit, and the first sensor unit, the signal unit, the detection unit, the second sensor unit, and the analysis unit are mounted on the fixing unit. Steel plate characteristic detection device for cutting machines.

The device according to claim 1, wherein the voltage signal generated by the signal unit is generated at a plurality of different frequencies in a predefined frequency range.

The device according to claim 4, wherein the signal unit includes a signal generator for generating a voltage signal and a signal amplifier for amplifying the size of the signal generator.

The method according to claim 1, wherein the detection unit comprises a plurality of sensors comprising a current meter that detects the current of the sensor unit and a phase comparator that calculates a phase difference by comparing the measured current with the voltage signal applied from the signal unit. Steel plate characteristic detection device for laser cutting machine.

The device according to claim 3, wherein the detection unit includes phase difference signal information of the first sensor unit detected in advance for a plurality of steel sheet types.

The device according to claim 7, wherein the detection unit selects the type of steel sheet by comparing the calculated phase difference signal with previously input phase difference signal information.

The device according to claim 3, wherein the detection unit detects and outputs the impedance of the first sensor unit.

The method according to claim 9, wherein the detection unit includes information storing the impedance of the first sensor unit detected in advance for each type of steel sheet.

The method according to claim 7, wherein the detection unit selects the type of steel sheet by comparing the calculated impedance of the first sensor unit with pre-entered impedance information.

The method according to claim 1, wherein the second sensor unit includes a casing with a space formed therein, a permanent magnet disposed inside the casing, a lower coil disposed below the permanent magnet, and an analysis unit electrically connected to the lower coil. A steel plate characteristic detection device for a laser cutting machine using multiple sensors.

The method according to claim 12, wherein the analysis unit detects the thickness of the steel sheet using a signal from the second sensor unit and transmits the thickness to the control unit.

The method according to claim 12, wherein the analysis unit detects the vibration spectrum of the steel sheet using a signal from the second sensor unit, calculates the type of the steel sheet, and transmits the value to the control unit.