KR100634972B1 - 조명기 및 이를 구비한 자기탐상장치 - Google Patents

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Abstract

수리가 용이한 자기탐상장치가 개시된다. 개시된 본 발명에 따른 자기탐상장치는, 시험체를 자화시켜 결함을 검사하기 위한 것으로서, 자속을 발생시켜 상기 시험체를 자화시키는 자화유닛; 및 상기 자화유닛에 의해 생성된 자속으로부터 유도된 전류를 이용하여 상기 시험체를 조명하기 위한 조명기;를 포함한다.
자기, 탐상, 자속, 유도 전류, 조명기

Description

조명기 및 이를 구비한 자기탐상장치{ILLUMINATING DEVICE FOR MAGNETIC DETECTION OF DEFECT AND MAGNETIC DETECTION APPARATUS HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기탐상장치를 개략적으로 나타낸 사시도,
도 2는 도 1의 자기탐상장치를 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절개하여 개략적으로 나타낸 단면도,
도 3은 도 1의 조명기를 개략적으로 나타낸 사시도,
도 4는 도 3의 조명기를 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절개하여 개략적으로 나타낸 단면도,
도 5는 도 1에 도시된 자기탐상장치의 개략적인 회로도,
도 6은 도 1에 도시된 자기탐상장치에 의한 자기 탐상 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10; 자화유닛 12; 철심
12a, 12b; 제1 및 제2철심 14; 1차 코일
16; 교류전원부 30; 조명기
32; 하우징 35; 중공부
36; 결합리브 44; 2차 코일
46; 정류회로 48;발광소자, LED
본 발명은 철강 등의 강자성체의 구조물 또는 기계부품과 같은 시험체의 결함을 탐지하기 위한 자기탐상장치에 관한 것이다.
상기 자기탐상장치는 비파괴검사의 일종인 자기탐상법에 의해 구조물 또는 기계부품과 같은 강자성의 시험체 표면에 있는 결함을 발견하기 위한 장치이다.
일반적인 자기탐상장치는, 외부 피복과, 상기 외부 피복의 내부에 마련된 철심과, 상기 철심에 권선된 코일과, 상기 코일에 전원을 인가하기 위한 교류전원부 및 상기 시험체를 조명하기 위한 조명기를 포함한다.
상술한 구조를 가지는 자기탐상장치에 의한 자기 탐상법을 살펴보면, 우선 상기 코일에 전원을 인가한다. 그러면, 상기 철심에는 자속이 발생되고, 자속이 발생된 상기 철심의 양단을 시험체의 검사부위에 접촉시킨다. 그러면, 시험체가 자화되어 시험체의 크랙과 같은 결함 부위에 자속이 누설된다. 이때 산화철과 같은 미세분말을 시험체의 표면에 뿌리면, 상기 미세분말은 결함 부분에 부착된다. 그리고 이를 육안으로 관찰하여 결함 여부를 판단해야 하며, 이를 위해 상기 조명기를 사용하여 일정 조도(통상 1000 LUX) 이상으로 검사 면을 비춰야 한다.
이와 같이 일정한 성능을 발휘해야 하는 조명기는 전선에 의해 상기 교류전원부와 연결된다. 그리고 상기 전선은 검사 작업에 방해가 되지 않고 전선의 손상 방지를 위해 상기 외부 피복의 내부에 설치된다. 그러나 상기 외부 피복은 상기 철심과 상기 전선에 고착되는 수지 몰드물로 제작되어, 상기 전선이 단선 등과 같은 고장이 발생할 경우, 상기 외부 피복을 모두 뜯어내야 하므로 사실상 수리가 불가능하게 된다.
또한, 상기 조명기에 이용되는 발광소자는 저항체를 이용하여 발광하는 일반 전구가 이용되고 있어 많은 에너지를 소모된다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 교체 및 수리가 용이한 조명기 및 이를 구비한 자기탐상장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 소비전력을 줄일 수 있는 조명기 및 이를 구비한 자기탐상장치를 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 자기탐상장치는, 시험체를 자화시켜 결함을 검사하기 위한 것으로서, 자속을 발생시켜 상기 시험체를 자화시키는 자화유닛; 및 상기 자화유닛에 의해 생성된 자속으로부터 유도된 전류를 이용하여 상기 시험체를 조명하기 위한 조명기;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 자화유닛은, 철심; 상기 철심에 권선되는 1차 코일; 및 상기 1차 코일에 전원을 인가하는 교류전원부;를 포함한다. 상기 조명기는, 상기 자화유닛에 의해 발생된 자속으로부터 전류를 유도하기 위한 2차 코일; 상기 2차 코일로부터 유도된 교류전류를 정류하기 위한 정류회로; 및 상기 2 차 코일과 전기적으로 연결된 발광소자;를 포함하며, 상기 발광소자는 적어도 하나의 LED로 구성된다. 또한, 상기 조명기는, 상기 철심이 통과되는 중공부가 형성된 하우징;을 포함하며, 상기 2차 코일은 상기 중공부를 중심으로 권선된다. 상기 하우징에는 상기 철심과 나사결합되는 결합리브가 형성된다.
한편, 상술한 바와 같은 목적은, 자속을 발생시켜 시험체를 자화시키고, 자화된 상기 시험체의 결함을 검사하기 위한 자기탐상장치의 시험체를 조명하기 위한 것으로서, 상기 자속으로부터 전류를 유도하기 위한 코일; 및 상기 코일에 의해 유도된 전류에 의해 발광될 수 있도록 상기 코일과 전기적으로 연결된 발광소자;를 포함하는 조명기에 의해서도 달성될 수 있다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 자기탐상장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기탐상장치는, 시험체(1, 도 6 참조)를 자화시키기 위한 자화유닛(10) 및 시험체(1, 도 6 참조)를 조명하기 위한 조명기(30)를 포함한다.
상기 자화유닛(10)은, 철심(12), 1차 코일(14) 및 교류전원부(16)를 포함한다.
상기 철심(12)은, 규소강판을 적층하여 'ㄷ'자 형으로 제작된 제1철심(12a)과, 상기 제1철심(12a)의 양단부에 회동가능하게 설치된 2개의 제2철심(12b)을 포함한다.
상기 제1철심(12a)의 외부에는, 외부 피복(20)이 상기 제1철심(12a)를 감싸는 형태로 마련된다. 상기 외부 피복(20)은 수지를 상기 제1철심(12a)에 몰딩하는 방법으로 형성된다. 상기 외부 피복(20)은 상기 제1철심(12a)의 양단부로부터 소정 거리만큼 노출되도록 상기 제1철심(12a)의 외부에 마련된다. 이는 제1철심(12a)과 제2철심(12b)의 조립 및 상기 조명기(30)를 상기 제1철심(12a)에 고정하기 위함이다.
상기 제2철심(12b)은 상기 제1철심(12a)과 동일하게 규소강판을 적층시켜 제작된 것으로서, 상기 제1철심(12a)의 양단에 회동가능하게 설치되어 시험체(1, 도 6 참조)의 검사부위의 크기에 따라 제2철심(12b) 간의 간격을 조절할 수 있게 된다. 상기 제2철심(12b)이 상기 제1철심(12a)에 회동가능하게 설치되는 구조는 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 1차 코일(14)은 제1철심(12a)의 양측에 각각 전기적으로 연결되게 권선된다. 권선 횟수는 자기탐상장치의 필요한 자력에 따라 결정된다.
상기 교류전원부(16)는 상기 1차 코일(14)에 전류를 인가하기 위한 것으로서, 1차 코일(14)과 전기적으로 연결된다. 상기 교류전원부(16)와 1차 코일(14)은 외부 피복(20)에 결합된 커넥터(18)를 통해 전기적으로 연결된다. 그리고 상기 교류전원부(16)와 상기 1차 코일(14) 및 커넥터(18)를 연결하는 전선(21)들은 상기 외부 피복(20)의 내부에 배치된다. 한편, 상기 1차 코일(14)과 상기 교류전원부(16)의 사이에는 검사자가 자기탐상장치의 ON/OFF를 조절하기 위한 스위치(17)가 마련된다.
상기 조명기(30)는 2개로 구성되며, 각각의 조명기(30)는 상기 제1철심(12a) 양단부 각각에 결합되어 시험체(1, 도 6참조)를 조명한다. 이러한 조명기(30)는, 하우징(32), 2차 코일(44) 및 발광소자(48)를 포함한다.
상기 하우징(32)은, 상기 제1철심(12a)이 통과되는 중공부(35)가 마련된 평판부(34)와 상기 평판부(34)의 일측에 마련된 돌출부(40)를 포함한다.
상기 평판부(34)의 하부에는 2개의 결합리브(36)가 하측으로 연장되게 마련되며, 상기 하우징(32)과 상기 제1철심(12a)은 상기 결합리브(36)에 형성된 나사홀(38)을 통해 결합된다. 즉 상기 조명기(30)는 단지 제1철심(12a)과 나사에 의해서만 결합되어, 상기 조명기(30)가 불량 또는 고장이 발생한 경우 상기 조명기(30)를 용이하게 교체 또는 수리할 수 있게 된다.
상기 돌출부(40)는 상기 평판부(34)의 일측에 돌출되게 형성되며, 그 내부는 상기 발광소자(48)를 설치하기 위한 공간이 마련된다.
상기 2차 코일(44)은 상기 중공부(35)를 중심으로 상기 평판부(34)에 권선된다. 보다 상세하게 설명하면, 상기 2차 코일(44)은 상기 중공부(35)의 둘레에 형성된 홈에 삽입한 후에 에폭시나 에나멜, 우레탄 등의 수지로 몰딩된다. 상기 2차 코일(44)의 권선 횟수는 요구되는 발광소자(48)의 광량에 따라 결정된다. 상기 2차 코일(44)은 상기 중공부(35)에 삽입된 1차 철심(12)에 형성된 자속의 변화로부터 전류를 유도한다. 그리고 유도된 전류는 상기 발광소자(48)를 발광시킨다. 이처럼, 조명기(30)가 유도 전류를 사용함으로써 교류전원부(16)와 전기적으로 연결되기 위한 별도의 전선이 생략될 수 있다. 별도의 전선을 생략함으로써 단선 등의 불량 및 고장률이 낮아진다.
상기 발광소자(48)는, 복수의 LED(Light Emitting Diode, 48)로 구성되며 상 기 2차 코일(44)과 전기적으로 연결된다. 상기 발광소자(48)와 상기 2차 코일(44) 사이에는 정류회로(46)가 마련된다. 상기 정류회로(46)는 상기 2차 코일(44)에서 유도된 교류전류를 직류전류로 정류한다. 따라서 상기 LED(48)에는 상기 정류회로(46)에 의해 정류된 직류전류가 인가된다. 상기 정류회로(46)는 반도체 칩의 형태로 상기 돌출부(40)의 내부에 삽입된다. 또한, 상기 발광소자(48)는 상기 돌출부(40)의 경사부(42)에 설치되어 시험체(1, 도 6 참조)에 대한 적합한 조사방향을 가지게 된다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 자기탐상장치를 이용한 자기탐상 방법에 대하여 상세히 설명한다.
우선 검사자가 스위치(17)를 ON하면, 교류전원부(16)는 1차 코일(14)에 전류를 인가한다. 그러면 제1 및 제2철심(12a)(12b)에는, 도 6에 도시된 점선과 같이, 자속이 발생하게 된다. 검사자가 상기 자속이 발생된 제2철심(12b)을 시험체(1)에 접촉시키면 시험체(1)가 도 6과 같이 자화된다. 이때 시험체(1)에 크랙(C) 등과 같은 결함이 있는 경우, 그 결함 부위에서 자속이 누설된다. 이때 검사자가 산화철과 같은 미세한 분말을 시험체(1)의 표면에 뿌리면, 상기 미세한 분말은 결함 부위에 부착된다. 그리고 검사자가 상기 미세한 분말의 모양을 육안으로 관찰하고 결함부분 및 결함 유무를 판단한다. 따라서 항상 시험체(1)는 일정 조도 이상의 밝기가 유지되어야 한다. 이러한 이유로 시험체(1)를 조명하기 위한 조명기(30)가 필요하다. 이하 조명기(30)가 동작되는 방법을 설명한다.
1차 코일(14)에는 교류 전류가 인가되므로 제1 및 제2철심(12a)(12b)에 발생 된 자속의 방향은 1차 코일(14)에 인가된 교류 전류의 주파수와 동일하게 변동한다. 따라서 제1철심(12a)이 통과하는 중공부(35, 도 4참조)의 둘레에 마련된 2차 코일(44)에는 교류전류가 유도된다. 2차 코일(44)에 유도된 전류는 정류회로(46)에 의해 직류로 정류되고, 정류된 직류 전류는 상호 병렬연결된 복수의 LED(48)로 인가되어 LED(48)는 발광하게 된다. 시험체(1)에 조사된 광의 조도는, 상기 2차 코일(44)의 권선수를 변경하여 LED에 인가되는 전류의 크기를 조절하거나, 시험체(1)와 조명기(30)의 거리를 변경하여 조절된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 시험체를 조명하기 위한 조명기가 자속으로부터 유도된 전류에 의해 발광함으로써, 조명기와 교류전원부를 연결위한 별도의 전선을 생략할 수 있게 되어, 조명기의 고장율을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 불량이나 고장이 발생하더라도 조명기를 용이하게 교체 또는 수리할 수 있게 된다.
또한 자기탐상장치의 ON/OFF시 동시에 조명기가 ON/OFF 됨으로써, 조명기만을 위한 별도의 조작이 필요하지 않게 되어 자기탐상장치의 조작성이 향상된다.
또한 2차 코일로부터 유도된 전류를 정류하여 발광소자에 인가함으로써 발광소자로 LED를 사용할 수 있게 되고, LED를 사용함으로써 소비전력을 줄일 수 있게 된다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하다는 것을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 시험체를 자화시켜 결함을 검사하는 자기탐상장치에 있어서,
    자속을 발생시켜 상기 시험체를 자화시키는 자화유닛; 및
    상기 자화유닛에 의해 생성된 자속으로부터 유도된 전류를 이용하여 상기 시험체를 조명하기 위한 조명기;를 포함하는 자기탐상장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자화유닛은,
    철심;
    상기 철심에 권선되는 1차 코일; 및
    상기 1차 코일에 전원을 인가하는 교류전원부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기탐상장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조명기는,
    상기 자화유닛에 의해 발생된 자속으로부터 전류를 유도하기 위한 2차 코일; 및
    상기 2차 코일과 전기적으로 연결된 발광소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기탐상장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 조명기는,
    상기 2차 코일로부터 유도된 교류전류를 정류하기 위한 정류회로;를 포함하며,
    상기 발광소자는 상기 정류회로와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 LED인 것을 특징으로 하는 자기탐상장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 조명기는,
    상기 철심이 관통되는 중공부가 형성된 하우징을 포함하며,
    상기 2차 코일은 상기 중공부를 중심으로 권선된 것을 특징으로 하는 자기탐상장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하우징에는 상기 철심과 나사결합되는 결합리브가 형성된 것을 특징으로 하는 자기탐상장치.
  7. 자속을 발생시켜 시험체를 자화시키고, 자화된 상기 시험체의 결함을 검사하기 위한 자기탐상장치의 조명기에 있어서,
    상기 자속으로부터 전류를 유도하기 위한 코일; 및
    상기 코일에 의해 유도된 전류에 의해 발광될 수 있도록 상기 코일과 전기적으로 연결된 발광소자;를 포함하는 자기탐상장치의 조명기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 코일로부터 유도된 교류전류를 정류하기 위한 정류회로;를 포함하며,
    상기 발광소자는 상기 정류회로와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 LED인 것을 특징으로 하는 자기탐상장치의 조명기.
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