KR100929016B1 - 와전류 센서를 이용한 도금강판의 용접점 검출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 강판(Strip)의 표면에 립마크(Lip Mark)를 발생시키지 않고, 강판에 진동이 가해지더라도 용접점을 정확하게 검출하기 위해, 서로 차동으로 결선된 두 개의 헤드로 구성된 와전류 센서를 이용하여 도금강판의 용접점을 검출하는 장치를 제공하는데 있다.

이를 위해 본 발명은, 도금강판의 용접점을 검출하는 장치에 있어서, 도금강판의 용접점의 검출에 이용할 주파수 신호를 제공하는 오실레이터; 상기 오실레이터로부터 주파수 신호를 입력받아 전류증폭하는 전력증폭기; 각각, 상기 전력증폭기의 출력신호를 입력받아 자기장을 발생시키는 자화코일과 상기 자기장에 의해 도금강판에서 발생하는 와전류를 검출하는 검출코일을 갖는 두 개의 헤드로 구성되고, 상기 두 개의 헤드를 서로 가까이 위치시키고 두 헤드의 검출코일을 차동으로 결선한 와전류 센서; 상기 두 개의 와전류 센서 헤드의 검출코일의 출력신호를 입력받아, 전처리하는 프리 앰프; 상기 프리 앰프의 출력신호를 입력받아, 출력신호중에서 상기 와전류 센서로 입력된 주파수 부분만을 추출하는 락 인 앰프; 상기 락 인 앰프가 추출한 주파수중에서 각종 노이즈를 제거하는 대역통과필터; 및 상기 대역통과필터의 출력신호를 입력받아, 출력신호중에서 피크를 검출하는 피크 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 와전류 센서를 이용한 도금강판의 용접점 검출 장치를 제공한다.

도금강판, 와전류 센서, 용접점, 위치검출, 진동

Description

와전류 센서를 이용한 도금강판의 용접점 검출 장치{Apparatus to detect weld point of galvanized strip using eddy current sensor}

도 1은 본 발명에 따른 와전류 센서를 이용한 도금강판의 용접점 검출장치의 구성도

도 2는 도 1에서의 와전류 센서의 아래에 용접점이 통과했을 때의 출력 파형 예시도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

10: 오실레이터

20: 전력 증폭기

30: 와전류 센서

40: 프리 앰프

50: 락 인 앰프

60: 대역 통과 필터

70: 피크검출기

본 발명은 도금강판의 용접점 검출장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 와전류 센서를 이용하여 도금강판의 용접점을 검출하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 강판의 도금공정에서는 연속작업을 위해 코일간 용접을 하고 있는데, 상기 도금공정에 이용되는 설비의 출측에서 상기 용접점을 제거하기 위해, 각 구간별로 용접점의 위치검출을 위한 트래킹(tracking)이 행해진다. 상기 용접작업에서는 두 개의 강판을 약 5mm 정도 겹쳐서 용접하는데, 상기 용접점에서의 강판의 두께는 약 20% 정도 증가한다.

종래에는, 코일간 용접이 완료되면 용접점 직선단에 펀치(Punch)로 홀(hole)을 낸 뒤, 각 구간별로 설치된 광학기를 이용하여 상기 홀에 광선을 통과시켜 용접점의 위치를 검출하였다.

아연도금공정에서는 상기와 같이 입측 용접기에서 코일간 용접을 한 뒤, 아연 욕조(Zinc Pot)에서 아연을 용융시켜 상기 용접된 강판을 연속적으로 통과시키면서 도금한다. 그런 뒤, 에어 나이프(Air Knife)에서 상기 강판의 도금부착량을 조정한다. 이러한 에어 나이프는 2개의 수평식 노즐(nozzle)을 이용하여 공기(air)를 분사하여 상기 강판의 표면에 부착된 아연을 깎아낸다.

그런데, 상기 에어 나이프에서 강판을 향해 공기를 분사할 때, 용접점 인식을 위해 코일의 중앙부에 뚫어 놓은 홀에 묻어 있는 용융아연이 에어 나이프가 분 사하는 공기에 날려 에어 나이프의 노즐에 부착되고, 이로 인해, 상기 강판의 표면에 립 마크(lip mark)가 발생된다. 이러한 립 마크는 강판의 품질을 저하시키고, 공기 중으로 날린 아연조각은 상기 에어 나이프의 노즐을 막게된다. 결국, 작업자는 수작업으로 노즐에 부착된 아연조각을 제거해야 하기 때문에 작업부하 증가 및 안전재해의 위험도를 가중시키고 있다.

일반적으로, 금속 물체의 돌출, 함몰형 결함 및 각종 미세 표면흠을 와전류를 이용하여 검출하는 방법이 많이 사용되는데, 대한민국 공개특허 제 2001-0064341호에는 센서 몸체에 자화 코일과 검출 코일을 권취하여 구성한 와전류 센서를 이용하여 선재의 표면흠을 검사하는 장치가 게시되어 있다.

그런데, 고속으로 진행하는 강판에 진동이 발생하는 경우, 상기 와전류 센서와 강판의 거리가 일정치 않게 되고, 상기 와전류 센서가 강판의 리프트-오프의 변화에 민감하게 반응하게 됨으로써, 강판의 용접점을 정확하게 검출할 수가 없다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 강판의 표면에 립 마크를 발생시키지 않고, 강판에 진동이 가해지더라도 용접점을 정확하게 검출하기 위해, 서로 차동으로 결선된 두 개의 헤드로 구성된 와전류 센서를 이용하여 도금강판의 용접점을 검출하는 장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 도금강판의 용접점을 검출하는 장치에 있어서, 도금강판의 용접점의 검출에 이용할 주파수 신호를 제공하는 오실레이터; 상기 오실레이터로부터 주파수 신호를 입력받아 전류증폭하는 전력증폭기; 각각, 상기 전력증폭기의 출력신호를 입력받아 자기장을 발생시키는 자화코일과 상기 자기장에 의해 도금강판에서 발생하는 와전류를 검출하는 검출코일을 갖는 두 개의 헤드로 구성되고, 상기 두 개의 헤드를 서로 가까이 위치시키고 두 헤드의 검출코일을 차동으로 결선한 와전류 센서; 상기 두 개의 와전류 센서 헤드의 검출코일의 출력신호를 입력받아, 전처리하는 프리 앰프; 상기 프리 앰프의 출력신호를 입력받아, 출력신호중에서 상기 와전류 센서로 입력된 주파수 부분만을 추출하는 락 인 앰프; 상기 락 인 앰프가 추출한 주파수중에서 각종 노이즈를 제거하는 대역통과필터; 및 상기 대역통과필터의 출력신호를 입력받아, 출력신호중에서 피크를 검출하는 피크 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 와전류 센서를 이용한 도금강판의 용접점 검출 장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 와전류 센서를 이용한 도금강판의 용접점 검출장치를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 와전류 센서를 이용한 도금강판의 용접점 검출장치의 구성도이다.

도 1에서, 각각 자화코일(1, 3)과 검출코일(2, 4)로 구성되는 두 개의 와전류 센서 헤드(30a, 30b)를 서로 가까이 위치시키고, 두 센서 헤드의 검출코일을 차 동으로 연결하여 와전류 센서(30)를 구성한다. 상기 자화코일은 전력증폭기의 출력신호를 입력받아 자기장을 발생시키고, 상기 검출코일은 자화코일에 의해 발생되는 자기장에 의해 도금강판에서 발생하는 와전류를 검출한다.

오실레이터(10)는 용접점의 검출에 이용할 주파수의 신호를 만든다.

전력 증폭기(20)는 상기 오실레이터로부터 전달되는 주파수의 신호를 전류증폭한 뒤, 상기 와전류 센서 헤드의 각 자화코일에 증폭된 전류를 공급한다.

프리 앰프(40)는 상기 와전류 센서 헤드의 각 검출코일의 출력신호를 전처리한다.

락 인 앰프(50)는 상기 프리 앰프로부터 전달되는 출력신호중에서 상기 와전류 센서로 입력된 주파수 부분만을 뽑아낸다.

대역통과필터(60)는 상기 락 인 앰프가 추출한 주파수에서의 각종 노이즈를 제거한다.

피크 검출기(70)는 상기 대역통과필터로부터 전달되는 출력신호에서의 피크를 검출하여 출력한다. 상기 피크는 용접점의 신호이며, 도금공정의 강판의 진행시간에 따른 상기 피크가 발생한 시간을 도출하여, 강판에서의 용접점의 위치를 검출한다.

상기 와전류 센서를 이용하여 용접점을 검출하는 방법은 다음과 같다.

상기 각각의 와전류 센서 헤드(30a, 30b)의 자하코일(1, 3)에서 발생된 자기장은 와전류 센서(30)의 아래에 위치한 도금강판(100)에 작용하게 되고, 도금강판 에서 발생된 와전류의 변화는 검출코일(2, 4)을 통해 출력된다.

상기 두 센서 헤드의 검출코일이 서로 차동으로 연결되어 있기 때문에, 출력신호는 두 센서 헤드간의 변화분만이 출력되어 프리 앰프로 입력된다.

즉, 정상 상태에서는 두 센서 헤드의 출력은 일정하기 때문에 항상 0(zero)을 유지하게 되고, 강판에 진동이 발생한 경우에도 그 진동 신호는 두 센서 헤드에 동시에 비슷한 양만큼 영향을 미치기 때문에 최종 출력에는 변화가 거의 없게 된다.

결국, 용접점이 상기 와전류 센서의 아래로 지나가게 되면, 용접점은 각각의 센서 헤드에만 상당한 영향을 미치면서 이동하기 때문에, 최종 출력은 펄스 형태의 신호로 나타나게 된다. 따라서, 피크 검출기를 이용하여 상기 펄스신호를 검출하여 도금강판의 용접점 신호로서 출력한다.

도 2는 상기 도 1에서의 와전류 센서의 아래에 용접점이 통과했을 때의 출력 파형 예시도이다.

도 2에서, 출력 파형중에서의 피크는 와전류 센서가 발생시키는 자기장이 용접점으로 인해 와전류가 발생되어 와전류 센서의 출력신호가 변화된 것을 나타낸다.

위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 서로 차동으로 결선된 두 개의 헤드로 구성된 와전류 센서를 이용하여 도금강판의 용접점을 검출함으로써, 강판의 진동에 영향을 받지 않을뿐 만 아니라, 정확하게 용접점의 위치를 검출할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 도금강판의 용접점을 검출하는 장치에 있어서,

   도금강판의 용접점의 검출에 이용할 주파수 신호를 제공하는 오실레이터;

   상기 오실레이터로부터 주파수 신호를 입력받아 전류증폭하는 전력증폭기;

   각각, 상기 전력증폭기의 출력신호를 입력받아 자기장을 발생시키는 자화코일과 상기 자기장에 의해 도금강판에서 발생하는 와전류를 검출하는 검출코일을 갖는 두 개의 헤드로 구성되고, 상기 두 개의 헤드를 서로 가까이 위치시키고 두 헤드의 검출코일을 차동으로 결선한 와전류 센서;

   상기 두 개의 와전류 센서 헤드의 검출코일의 출력신호를 입력받아, 전처리하는 프리 앰프;

   상기 프리 앰프의 출력신호를 입력받아, 출력신호중에서 상기 와전류 센서로 입력된 주파수 부분만을 추출하는 락 인 앰프;

   상기 락 인 앰프가 추출한 주파수중에서 각종 노이즈를 제거하는 대역통과필터; 및

   상기 대역통과필터의 출력신호를 입력받아, 출력신호중에서 피크를 검출하는 피크 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 와전류 센서를 이용한 도금강판의 용접점 검출 장치.

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