KR102297178B1 - 냉연강판 심용접 초음파 검사장치 - Google Patents

냉연강판 심용접 초음파 검사장치 Download PDF

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Abstract

개시된 본 발명에 따른 냉연강판 심용접 초음파 검사장치는, 강판을 용접하는 심용접 장치의 상, 하부 전극휠의 구동신호에 의해 동작되는 검사장치로서, 베이스 상에 위치되는 본체부; 상기 본체부의 단부에 구비되어 이동 과정에서 비접촉식에 의해 상기 강판의 용접 부위를 투과시키는 파장을 감지하는 센서부; 상기 센서부를 상기 심용접 장치 방향 또는 반대 방향으로 이동시키는 구동부; 및 상기 센서부에서 감지된 결과값을 판단 분석하여 디스플레하는 디스플레이부;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 초음파 발진부에서 발생한 초음파가 냉연강판의 용접부를 지나 초음파 수신부에 도달하는 파장을 읽어드린 후 파장의 변화를 이용하여 용접상태를 디스플레이함으로써 작업자가 정확하게 판단할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

냉연강판 심용접 초음파 검사장치 {COLD ROLLED STEEL SHEET SHEETS SEAM WELDING ULTRASONIC INSPECTION DEVICE}
본 발명은 냉연강판 심용접 초음파 검사장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉연강판의 심용접시 비접촉식 초음파를 통해 용접 상태를 검사하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 냉연강판 심용접 장치는 내연 철판과 철판을 이어 붙여 연속 작업을 할 수 있도록 하는 중요한 장비이다.
즉, 냉연강판 심용접 장치는 두 개의 철판을 일정한 간격으로 포개어 둔 뒤 상부와 하부의 전력량을 가진 롤러를 일정한 힘으로 굴려서 판의 내부에 열을 전달하여 열로 인한 변형으로 두개의 판이 녹아 서로 융착하여 용접되게 한다.
이때 열이 발생하는 부분을 너겟(nugget)이라고 한다. 따라서 두 철판의 단면을 확인해 보면 너겟의 형태를 가지고 용접이 잘되었는지 확인할 수 있다.
너겟을 확인하는 방법은 단면을 촬영하거나 투시 또는 직접 절단을 해야 그 단면을 확인하여 판단을 할 수 있다.
엑스레이 광선은 너겟을 투과는 할 수 있으나 그 내부를 판단할 수가 없고, 단층 촬영의 경우 단면을 확인할 수 있으나 그 시간이 너무 많이 소요되기 때문에 철판을 생산하는 라인에는 실시간 검사장비가 필요하기 때문에 적용이 불가하다.
이러한 냉연강판의 용접부분을 검사하는 장치와 관련된 기술이 한국등록실용신안 제0123924호에 제안된 바 있다.
그러나 특허문헌 1은 용접된 부분에 터짐현상을 발생시켜 용접부의 불량 여부를 판별하므로 불량 검사를 위해 제품이 손상되는 문제점이 있었다.
한국등록실용신안 제0123924호
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결과제는, 냉연강판의 손상 없이 비접촉식 초음파센서를 이용하여 용접부 내부의 상태를 파악 가능한 냉연강판 심용접 초음파 검사장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉연강판 심용접 초음파 검사장치는, 강판을 용접하는 심용접 장치의 상, 하부 전극휠의 구동신호에 의해 동작되는 검사장치로서, 베이스 상에 위치되는 본체부; 상기 본체부의 단부에 구비되어 이동 과정에서 비접촉식에 의해 상기 강판의 용접 부위를 투과시키는 파장을 감지하는 센서부; 상기 센서부를 상기 심용접 장치 방향 또는 반대 방향으로 이동시키는 구동부; 및 상기 센서부에서 감지된 결과값을 판단 분석하여 디스플레이하는 디스플레이부;를 포함할 수 있다.
상기 센서부는 초음파를 발진하는 초음파 발진부와, 상기 초음파 발진부와 수직선상에 배치되어 상기 초음파 발진부에서 상기 강판의 용접 부위를 투과한 후 도달하는 파장을 수신하는 초음파 수신부를 포함할 수 있다.
상기 베이스와 상기 본체부의 사이에 상기 본체부를 X축 및 Y축으로 이동시키는 X축 조절부와 Y축 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 센서부의 초음파 발진부 및 초음파 수신부는 상하 처짐방지 가이드에 의해 상기 구동부에서 연장될 수 있다.
상기 상하 처짐방지 가이드의 단부에 냉각 노즐이 각각 구비될 수 있다.
상기 초음파 수신부에 상기 초음파 발진부를 냉각하도록 퍼지 에어 공급 노즐이 구비될 수 있다.
본 발명에 의하면, 초음파 발진부에서 발생한 초음파가 냉연강판의 용접부를 지나 초음파 수신부에 도달하는 파장을 읽어드린 후 파장의 변화를 이용하여 용접상태를 디스플레이함으로써 작업자가 정확하게 판단할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 냉연강판 심용접 초음파 검사장치가 적용되는 검사 시스템의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명에 의한 냉연강판 심용접 초음파 검사장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 냉연강판 심용접 초음파 검사장치를 도시한 측면도, 정면도 및 평면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 냉연강판 심용접 초음파 검사장치가 적용되는 검사 시스템의 일부 구성도이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 냉연강판 심용접 초음파 검사장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 냉연강판 심용접 초음파 검사장치가 적용되는 검사 시스템의 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의한 냉연강판 심용접 초음파 검사장치를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 의한 냉연강판 심용접 초음파 검사장치를 도시한 측면도, 정면도 및 평면도이며, 도 4는 본 발명에 의한 냉연강판 심용접 초음파 검사장치가 적용되는 검사 시스템의 일부 구성도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 냉연강판 심용접 초음파 검사장치(100)는 베이스(110), 본체부(120), X축 조절부(130), Y축 조절부(140), 구동부(150), 처짐방지 가이드부(160), 센서부(170) 및 디스플레이부(180)를 포함하며, 심용접 장치(10)의 상, 하부 전극휠(12a, 12b) 사이를 통과하는 상하 강판(S)의 용접 부위(즉, 너겟)를 비접촉식 초음파 센서를 통해 검사하는 장치이다.
이때, 심용접 장치(10)는 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 내부에 상부와 하부의 전력량을 가진 상, 하부 전극휠(12a, 12b)을 회전시키고, 그 사이를 통과하는 상하 강판(S)의 내부에 열을 전달하여 열로 인한 변형으로 상하 강판(S)이 녹아 서로 융착하여 용접시키는 장치로, 상, 하부 전극휠(12a, 12b)의 전방 입구측 상하부에 냉각을 위한 냉각롤(14a)과 하부롤(14b)이 각각 위치되고, 입구 상하에 냉각 에어를 공급하는 냉각 에어 공급부(16)가 각각 위치된다.
그리고 심용접 장치(10)는 내부에 상하 강판(S)의 평행 상태 감지와 작업 전/후 촬영을 비교하도록 비전 카메라(C)가 각각 설치되어, 비전 카메라(C)를 통해 촬영된 영상을 비젼 시스템(20)에서 판독하게 된다.
또한, 심용접 장치(10)는 커버 특히 센서부(170)가 통과하는 입구가 방진 구조로 구비되는 것이 바람직하다.
베이스(110)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 지면에 설치되는 프레임으로, 모서리마다 다리가 직립 설치된다.
본체부(120)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 베이스(110)의 상부에 위치되어 내부에 구동부(150), 처짐방지 가이드부(160) 및 센서부(170) 등이 위치되며, 전면에 센서부(170)가 출몰하도록 도어(도면에 미도시)가 개폐 가능하게 구비된다. 이때, 본체부(120)는 센서부(170)의 오염방지를 위하여 도어가 방진 가능한 구조로 구비된다.
X축 조절부(130) 및 Y축 조절부(140)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 베이스(110)와 본체부(120)의 사이에 위치되어 본체부(120)를 X축 방향과 Y축 방향으로 이동시키게 된다.
이때, X축 조절부(130) 및 Y축 조절부(140)는 회전레버에 의해 수동으로 조작 가능하며, 이에 한정하지 않고 구동부(도면에 미도시)에 의해 이동될 수 있다.
구동부(150)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 센서부(170)를 심용접 장치(10)의 내부 또는 외부로 구동시키는 구성이다.
즉, 구동부(150)는 센서부(170)를 구성하는 상측의 초음파 발진부(172)와, 하측의 초음파 수신부(174)를 동일 속도로 연동시킬 수 있도록 기계적인 방법으로 연결한다.
이때, 구동부(150)는 심용접 장치(10)의 상, 하부 전극휠(12a, 12b)의 구동신호 발생시 동일한 신호에 의해 동일 속도로 동작된다.
따라서, 구동부(150)는 초음파 발진부(172)가 포함된 상부 라인과 초음파 수신부(174)가 포함된 하부 라인을 별도로 구성하면서 상, 하부 라인의 상부 구동레일 및 하부 구동레일은 서보 모터 등에 의해 속도 및 거리가 제어 된다
예컨대, 상, 하부 라인은 랙과 피니언 또는 리니어모터 등으로 구현 가능하다.
처짐방지 가이드부(160)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 구동부(150)의 전면에 바 형상인 상, 하부 처짐방지 가이드(162, 164)가 구비되어, 센서부(170)의 초음파 발진부(172) 및 초음파 수신부(174)가 연장 배치된다.
더욱이, 처짐방지 가이드부(160)의 상, 하부 처짐방지 가이드(162, 164)는 일정길이를 갖도록 구비되므로 처지지 않도록 구동부(150)와 연결되는 단부에 가이드 바(162a, 164a)를 각각 설치한다.
또한, 상, 하부 처짐방지 가이드(162, 164)는 단부에 상, 하부 냉각 노즐(166a, 166b)이 각각 구비되어 상하 강판(S)의 용접 부위 등을 냉각시키게 된다.
센서부(170)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상, 하부 처짐방지 가이드(162, 164)의 단부에 대향되게 구비되어 구동부(150)에 의한 이동 과정에서 공중 초음파로 불리는 비접촉식에 의해 상하 강판(S)의 용접 부위를 투과시키는 파장을 감지한다.
이때, 센서부(172)는 초음파 발생부(171)에 의해 상부 강판(S)의 상측에서 용접 부위로 초음파를 발진하는 초음파 발진부(172)와, 초음파 발진부(172)와 수직선상 하측에 배치되어 초음파 발진부(172)에서 하부 강판(S)의 용접 부위를 투과한 후 도달하는 파장을 수신하는 초음파 수신부(174)를 포함한다.
즉, 센서부(170)는 비접촉식 초음파를 상하 철판(S) 내부를 투시 또는 투영을 목적으로 하여 투과하는 장치이다.
한편, 센서부(170)는 구동부(150)에 의해 전진하면서 한번 측정하고, 구동부(150)에 의해 후진하면서 한번 측정하여 두 번 측정하고 확인하게 하며, 측정 완료 후 원점으로 복귀하도록 제어된다.
그리고 센서부(170)는 발진을 컨트롤하는 초음파 콘트롤러(도면에 미도시)가 구비되며, 이를 판단분석하는 알고리즘을 탑재한 컴퓨터(도면에 미도시)의 하드웨어 및 디스플레이부(180)와 연계된다.
더욱이, 초음파 발진부(172)와, 초음파 수신부(174)는 고정브라켓(도면에 미도시)에 의하여 각각 고정되고, 각각의 높이 조절 장치(도면에 미도시)를 통해 높낮이가 조절된다.
그리고 초음파 수신부(174)는 수신된 파장을 컴퓨터에 전송되고 이를 판단하여 디스플레이부(180)에 표시한다.
또한, 초음파 수신부(174)에는 측정 대기 시간 동안 초음파 발진부(172)를 냉각하면서 내부 방진을 도모하도록 퍼지 에어 공급 노즐(1740)이 구비된다.
디스플레이부(180)는 도 1에 도시된 바와 같이 초음파 수신부(174)에서 감지된 결과값을 판단 분석하여 디스플레이한다.
이때, 디스플레이부(180)는 파장의 변화를 이용하여 상하 강판(S)의 용접 부위 내부를 판단하는 알고리즘을 통해 상하 강판(S)의 재질이나 두께에 따라 초음파 발진부(172)의 초음파 주파수(Hz)를 조정한다.
초음파의 주파수 제어는 용접검사의 기본적인 샘플작업을 통한 실제 값을 적용하고 이를 바탕으로 프로그램하고 수정하는 알고리즘에 더하여, 사용하면서 축적되는 DATA를 누적하여 이를 계속적인 DATA로 수정반영하고 평균값으로 일정한 DATA를 제어하도록 한다. 따라서, 디스플레이부(180)는 실 경험을 누적 DATA로 반영하고 이를 계속적인 DATA BASE를 만들어 확실성이 높아지도록 반영하는 프로그램화 하게 된다.
이와 같이, 본 발명에 의한 냉연강판 심용접 초음파 검사장치(100)의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 심용접 장치(10)의 내부로 진입한 상하 강판(S)이 상, 하부 전극휠(12a, 12b)의 사이를 통과하는 과정에서 상, 하부 전극휠(12a, 12b)의 열이 전달되고 열로 인한 변형으로 상하 강판(S)이 서로 융착하되면서 용접되게 한다.
다음으로, 센서부(170)가 설치된 처짐방지 가이드부(160)가 상, 하부 전극휠(12a, 12b)의 회전 속도와 동일한 속도로 구동부(150)에 의해 전진하면서 본체부(120)의 도어를 지나 심용접 장치(10)의 내부로 수평 이동하게 된다.
다음으로, 센서부(170)의 전진 과정에서 초음파 발진부(172)에서 발생한 초음파가 공기(매질) 및 상부 강판(S)의 용접 부위를 지나 초음파 수신부(174)에 도달하는 파장을 읽어들인다. 이때, 센서부(170)의 전진 과정과 후진 과정 이렇게 두 번 측정하게 된다.
다음으로, 디스플레이부(180)에서 파장의 변화를 이용하여 알고리즘을 탑재한 컴퓨터의 하드웨어를 통해 파장의 변화에 따른 용접 부위 내부의 상태를 판단분석하게 된다.
그 후, 용접 부위 내부의 상태를 수치 등으로 표시하여 용접상태를 작업자가 판단할 수 있도록 디스플레이부(180)에서 그래프 등으로 표시하여 작업자가 확인할 수 있도록 한다.
이때, 센서부(170)의 원위치 복귀 후 측정 대기 시간 동안 초음파 수신부(174)에 구비된 퍼지 에어 공급 노즐(1740)을 통해 초음파 발진부(172)를 냉각하면서 내부 방진을 도모하도록 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 심용접 장치 12a, 12b: 상, 하부 전극휠
100: 냉연강판 심용접 초음파 검사장치
110: 베이스 120: 본체부
130: X축 조절부 140: Y축 조절부
150: 구동부 160: 처짐방지 가이드부
170: 센서부 172: 초음파 발진부
174: 초음파 수신부 180: 디스플레이부

Claims (6)

  1. 강판을 용접하는 심용접 장치의 상, 하부 전극휠의 구동신호에 의해 동작되는 검사장치로서,
    베이스(110) 상에 위치되는 본체부(120);
    상기 본체부(120)의 단부에 구비되어 이동 과정에서 비접촉식에 의해 초음파 발진부(172)로부터 나오는 초음파를 공기를 통해 상기 강판의 용접 부위에 투과시켜 투과된 파장을 공기를 통해 초음파 수신부(174)로 감지하는 센서부(170);
    상기 센서부(170)를 상기 심용접 장치 방향 또는 반대 방향으로 이동시키는 구동부(150);
    상기 구동부(150)의 전면에 구비된 바 형상의 상, 하부 처짐방지 가이드(162, 164)를 포함하며, 상기 센서부(170)의 초음파 발진부(172) 및 초음파 수신부(174)가 연장 배치되는 처짐방지 가이드부(160); 및
    상기 센서부(170)에서 감지된 결과값을 판단 분석하여 디스플레이하는 디스플레이부(180);를 포함하며,
    상기 본체부(120) 내부에는 상기 구동부(150), 처짐방지 가이드부(160) 및 센서부(170)가 구비되고,
    상기 초음파 수신부(174)의 상면에는 공급되는 에어가 상기 초음파 발진부(172)의 하면을 향하도록 하여 초음파 발진부(172)를 냉각시킴과 동시에 검사장치 내부의 방진을 도모할 수 있는 퍼지에어공급노즐(1740)이 구비되며,
    상기 본체부(120)는 내부에 상기 구동부(150), 처짐방지 가이드부(160) 및 센서부(170)가 구비된 위치의 변경 없이 Y축조절부(140)에 의하여 수직 높낮이가 조절되고, X축조절부(130)에 의해 수평 위치가 조절되며,
    상기 X축조절부(130) 및 Y축조절부(140)에 의하여 상기 본체부(120)의 수직 및 수평 위치가 조절되는 과정에서 상기 초음파 발진부(172)와 초음파 수신부(174)의 대응 위치가 서로 변경되지 않는 것을 특징으로 하는 냉연강판 심용접 초음파 검사장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센서부의 초음파 발진부 및 초음파 수신부는 상하 처짐방지 가이드에 의해 상기 구동부에서 연장되는 것을 특징으로 하는 냉연강판 심용접 초음파 검사장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상하 처짐방지 가이드의 단부에 냉각 노즐이 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 냉연강판 심용접 초음파 검사장치.
  6. 삭제
KR1020200134258A 2020-10-16 2020-10-16 냉연강판 심용접 초음파 검사장치 KR102297178B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS63215384A (ja) * 1987-03-05 1988-09-07 Mitsubishi Electric Corp シ−ム溶接装置
KR0123924B1 (ko) 1992-06-30 1997-11-26 야마지 게이조 프로세스 카트리지 및 이를 장착가능한 화상형성 장치
JP2004205382A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Jfe Steel Kk 連続鋳造鋳片の凝固状態検出装置

Patent Citations (3)

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