KR101001164B1 - 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치 - Google Patents

철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철도차량의 중실(中實) 윤축을 동력차, 객차 또는 화차에서 분리한 후 차종별 또는 윤축형식별로 윤축에서 디스크허브, 기어 및 차륜을 해체하지 않은 상태로 윤축표면을 연마하고, 사각으로 위상 배열(Phased Array) 탐촉자를 통해 A-스캔, B-스캔 및 C-스캔으로 현시하여 윤축의 균열 및 흠 등 결함을 자동으로 검사할 수 있게 하는 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치에 관한 것이다.
Figure R1020080136702
철도차량, 윤축, 위상 배열, 초음파, 탐상, 탐촉자, 탐상, 엔코더

Description

철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치{Inspecting apparatus of phased array supersonic wave for axile of train}
본 발명은 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철도차량의 윤축을 탐상함에 있어서 윤축으로부터 디스크허브, 기어 및 차륜 등을 해체하지 않은 상태에서 연마할 수 있고 초음파를 통해 윤축을 정밀하게 탐상할 수 있게 하는 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치에 관한 것이다.
일반적으로, 초음파를 이용한 탐상검사는 수 내지 수십 MHz의 초음파를 피검사재 내에 조사하여 균열 및 흠 등의 형태로 존재하는 결함부로부터 반사되는 초음파의 에너지량이나 그 진행시간 등을 분석함으로써 결함의 위치와 규모를 알아내는 탐상방법으로서, 피검사재에 대한 파괴없이 내부 상태를 편리하게 파악할 수 있는 그 특성으로 인해 각종 용접부나 환봉, 윤축, 파이프 등 다양한 산업재의 검사에 매우 유용하게 활용되고 있다.
상기와 같은 초음파 탐상검사를 위해서는 보통 피검사재의 종류나 형태 및 재질 등에 걸맞게 탐상장치가 구성되어야 하는데, 특히 열차와 같이 레일을 따라 운행이 이루어지는 차량의 윤축은 다른 윤축과는 달리 막대한 하중에 의한 기계적 응력 환경 하에서 사용되므로 그 결함을 보다 정밀하게 검출할 수 있는 탐상장치가 요구되고 있다.
종래의 철도차량용 윤축의 탐상을 위한 1채널 방식의 초음파 탐상장치에 있어서는 다수 개의 탐촉자를 갖추어서, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 윤축(1)을 국부적으로 탐상하게 하고 있다.
상기와 같은 탐상치들을 통해 이루어지는 탐상방법을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 철도차량의 윤축을 연마장치내로 진입시켜 연마장치 윤축회전장치에 안착되게 한 다음 원할한 탐상을 위해 윤축 표면의 탐상부를 연마한다. 이때는 각 윤축종류별로 셋팅된 위치를 연마하게 된다.
상기 윤축의 연마가 완료되면 윤축회전장치의 회전을 멈추어서 윤축을 반출하고, 반출된 윤축을 탐상장치내로 진입시켜 탐상장치 내의 윤축회전장치부에 안착되게 한다.
그런 다음, 첫 번째 탐촉자가 윤축에 밀착되게 하고, 윤축을 회전시키면서 탐상을 시작한다. 이때는 윤축 종류에 따라 각각 다르게 셋팅되어 셋팅된 위치에 밀착된다.
탐상된 윤축의 탐상정보가 탐상기로 전송된 다음 첫 번째 탐촉자의 탐상이 종료되고, 윤축의 회전을 멈춤다.
상기 윤축의 회전이 멈추면 첫 번째 탐촉자가 원위치로 복귀하고, 두 번째 탐촉자가 세팅된 위치에서 윤축에 밀착되게 한다. 그리고, 윤축이 회전하면서 탐상 된 데이타는 컴퓨터에 저장된다.
상기 컴퓨터에 저장된 탐상 데이타는 모니터를 통해 도 2에 도시된 바와 같은 A-스캔 파형을 나타내어 결함부를 판독하게 한다.
상기와 같은 방법으로 다수 개의 탐촉자인 ① ~ ⑩번이 반복하여 탐상을 실행하면 검사자는 윤축의 양/부판정을 하고 성적서를 출력한 다음, 탐상장치에서 윤축을 반출하게 되는 것이다.
상기와 같은 모든 작동은 탐상장치의 룸내의 주제어 콘솔에서 검사자가 자동/반자동/수동으로 조작이 가능하게 하고 있다.
그러나, 상기와 같은 탐상장치를 통해 윤축을 탐상할 경우에는 다음과 같은 문제점이 있었다.
1. 상기의 다수 개의 탐촉자, 즉 10 개의 탐촉자는 웨지(Wedge)와 일체형으로 이루어져 있어 탐촉자를 교환하고자 할 경우 장비 전체를 교환해야 하는 번거로움이 있었다.
2. 탐상각도가 고정되어 있기 때문에 윤축 타입별로 주요 부위만을 탐상하게 되어, 윤축 전체 부분의 탐상을 어렵게 한다.
3. 10 개의 탐촉자를 통해서 윤축별 탐상을 10 포인트로 해야 하기 때문에 탐상시간이 많이 걸린다.
4. 검사자가 탐상하면서 A-스캔 파형만으로 결함부를 판독해야 하기 때문에 판독시 전문지식을 필요로 하게 되어, 일반 검사가 수행하기 어렵게 한다.
5. 주기적으로 탐촉자별로 탐상각도를 셋팅해야하기 때문에 설정하기 복잡하 고 전문지식을 필요로 한다.
6. 탐상시 윤축의 아래 부분에서 발생되는 오일방울을 결함으로 오인할 수 있게 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 탐촉자의 수가 적고 교체가 용이하게 하고, 윤축의 종류에 제한없이 전체를 스캔할 수 있게 하고, 탐상시간이 짧고, 탐상 데이타의 판독이 쉬우며, 오일에 의한 오판독을 방지할 수 있게 하는 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 목적은, 상기 윤축의 탐상부를 연마할 때 용이하게 연마할 수 있게 하기 위한 탐상장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 목적은, 상기 윤축을 연마장치 및 탐상장치에 반출입할 때 용이하게 이루어지도록 하는 탐상장치를 제공하는 데에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 성취하기 위한 본 발명의 실시예에 따른, 철도차량의 윤축에서 디스크허브, 기어 및 차륜 등을 해체하지 않고 초음파를 통해 윤축을 탐상하는 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치는, 탐상장치 내에 설치되어서 입고된 윤축을 회전시키면서 탐상하게 하는 윤축 회전기; 초음파를 조사하여 윤축의 균열 및 흠 등의 결함을 탐상하기 위해 네 개의 탐촉자로 이루어진 사각 탐상기; 상기 윤축 결함의 탐상시 윤축과 탐촉자 간에 접촉 매질을 공급하는 매질유 급 유기; 상기 윤축의 하부와 상기 윤축 회전기 상부 사이에 설치되고, 상하 이동하는 제2 에어 실린더와 좌우 이동하는 리니어 가이드를 구비하여 상기 윤축 결함의 탐상시 매질유를 제거하는 매질유 제거기; 상기 윤축 결함의 탐상시 로터리 엔코더에 의해 윤축의 회전 각도 정보가 상기 탐상기로 입력되어 탐상기의 탐상 데이터가 컴퓨터로 전송될 때 엔코더 데이터도 함께 전송되게 하는 엔코더장치;철도차량의 윤축에서 디스크허브, 기어 및 차륜 등을 해체하지 않고 연마하는 연마장치; 및 상기 윤축을 연마하기 전에 안착시켜서 주제어 콘솔에서 자동으로 연마장치 내부로 반입되게 하는 하나와, 연마가 끝난 윤축이 상기 사각 탐상기로 자동 반입되어 탐상되게 하는 다른 하나로 구비된 반입장치;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 윤축 회전기는, 상기 윤축의 입고상태를 차륜을 통해 감지하는 차륜감지센서와, 레일 스토퍼를 전후진시키고 상기 윤축이 롤러에 장착되도록 승하강하며 상기 윤축을 반출하는 제1 에어 실린더와, 상기 롤러에 안착된 윤축이 회전되게 하는 윤축 회전모터와, 윤축의 회전을 정지시키는 윤축 스토퍼로 구성된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 사각 탐상기는, 주행모터에 볼스크류가 직결로 연결되게 하고 상기 주행모터의 구동에 의한 볼스크류의 회전작동시 가이드레일을 따라 상기 사각 탐상기가 윤축의 탐상위치로 이동되게 하는 주행부와, 파워실린더 내부에 장착된 구동모터가 작동하여 실린더 축이 상하로 이동됨에 따라 탐촉자가 윤축과 밀착되게 상하로 이동하게 하는 업/다운부로 이루어지며, 상기 주행부와 업/다운부 각각에는 근접센서가 구비된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 매질유 급유기에는 상기 탐촉자들 각각에 개별적으로 매질유가 공급되도록 네 개의 솔레노이드 밸브가 구비되게 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 연마장치는, 상기 윤축을 상기 연마장치 내부에 놓는 윤축 셋팅기; 상기 윤축 셋팅기에 의해 놓여진 윤축의 사각 탐상부를 연마하는 연마기; 상기 연마기를 윤축의 사각 탐상부로 안내하는 연마 주행기기; 상기 연마기의 작동에 의해 윤축을 연마할 때 발생되는 분진을 포집하는 집진기; 및 상기 윤축의 연마시 발생되는 소음을 차단하는 차음막;으로 구성된다.
본 발명에 따른 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치를 이용하여 철도차량의 윤축을 탐상할 경우, 탐촉자의 수가 적고 웨지 분리형이라 교체가 용이하게 하고, 윤축의 종류에 제한없이 탐상각도 및 초점 조정을 통해 전체를 스캔할 수 있게 하고, 윤축 전체를 탐상하는 이유로 탐상시간이 짧고, 프로그램에서 게이트 기능으로 간단한 교육만으로 판독을 가능하게 하여 탐상 데이타의 판독이 쉬우며, 탐상시 윤축 아래 부분에서 생기는 오일을 제거할 수 있어 오일에 의한 오판독을 방지할 수 있게 하는 효과를 얻는다.
이하, 본 발명에 따른 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치를 보인 단면도이고, 도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명에 따른 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치의 윤축 회전기를 보인 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치의 연마장치를 보인 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치의 반입장치의 실시예를 보인 단면도이고, 도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 초음파 탐상장치에 의해 탐상되는 실시예를 보인 단면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 초음파 탐상장치에 의해 탐상된 데이타가 컴퓨터를 통해 보여지는 실시예를 보인 도면이다.
도 3 내지 도 6에 면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따라, 철도차량의 윤축에서 디스크허브, 기어 및 차륜 등을 해체하지 않고 초음파를 통해 윤축을 탐상하는 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치는 윤축 회전기(10), 사각 탐상기(20), 매질유 급유기, 매질유 제거기(40), 엔코더장치(50), 연마장치(60) 및 반입장치(70)로 구성된다.
상기 윤축 회전기(10)는 초음파 탐상장치 내에 설치되어서 입고된 철도차량의 윤축(1)을 회전시키면서 탐상하게 하는 역할을 하는 것으로, 도 3, 도 4a, 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 차륜감지센서(11), 제1 에어 실린더(13), 윤축 회전모터(15) 및 윤축 스토퍼(17)로 구성된다.
상기 차륜감지센서(11)는 탐상장치 내에 있는 윤축 회전기(10)에 윤축(1)이 입고되어 있는가를 감지하는 역할을 하는 것으로, 입고상태는 차륜(2)을 통해 감지한다.
상기 제1 에어 실린더(13)는 상기 윤축(1)이 롤러(12)에 장착되도록 승하강하며, 그의 승하강에 의해 레일 스토퍼(14)가 전후진되어 상기 윤축(1)이 반입 또 는 반출되게 하는 역할을 한다.
상기 윤축 회전모터(15)는 상기 롤러(12)에 안착된 윤축(1)을 회전시켜주는 역할을 하는 것으로, 안착된 윤축(1)을 회전시켜 그의 전체 부분이 정밀하게 탐상될 수 있게 한다.
상기 윤축 스토퍼(17)는 윤축(1)의 이동 또는 회전을 제어하는 역할을 하는 것으로, 윤축(1)이 안착될 경우나 탐상이 이루어질 때 그를 지지해준다.
상기와 같은 윤축 회전기(10)의 작동상태를 간략하게 살펴보면, 윤축(1)이 탐상장치 내에 들어오면 차륜감지센서(11)에 의해 차륜(2)에 의한 윤축(1)의 입고 상태를 감지하고 롤러(12)에 자동으로 안착되게 하여서 윤축 회전모터(15)에 의해 윤축(1)을 회전시키며 탐상이 시작되게 한다.
상기 윤축(1)의 탐상이 완료된 후에는 윤축(1)의 회전이 멈추도록 지지하여반출장치에 의해 탐상장치 밖으로 나가게 한다.
상기 사각 탐상기(20)는 초음파를 조사하여 윤축(1)의 균열 및 흠 등의 결함을 탐상하기 위한 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 네 개의 탐촉자(24-4)로 이루어진다.
상기 사각 탐상기(20)는 그를 주행시키는 주행부(22)와, 상하 왕복이동시키는 업/다운부(24)로 구성된다.
상기 주행부(22)는 네 개의 주행모터(22-1)로 구성되어 그들이 각각 볼스크류(22-2)가 직결로 연결되게 하여서, 주행모터(22-1)의 구동에 의한 볼스크류(22-2)의 회전작동시 가이드레일(22-3)을 따라 사각 탐상기(20)의 탐촉자(24-4)들 각각 이 윤축(1)의 탐상위치로 이동되게 하는 역할을 한다.
즉, 상기 주행모터(22-1)에 볼스크류(22-2)가 직결로 연결되어 윤축(1)의 탐상 위치로 움직이게 되며, 초기화 시에는 다음에 기술될 근접센서(미도시)로부터 신호를 받아 원점위치로 세팅이 되게 한다.
상기 업/다운부(24)는 파워실린더(24-1) 내부에 장착된 구동모터(24-2)가 작동하여 실린더 축(24-3)이 상하로 이동됨에 따라 탐촉자(24-4)가 윤축(1)과 밀착되게 상하로 이동하게 하는 역할을 한다.
즉, 상기 업/다운부(24)는 파워 실린더(24-1) 내부에 부착된 구동모터(24-2)가 구동하면 실린더 축(24-3)이 상하 운동을 하게 되고, 그가 하강하여 탐촉자(24-2)가 윤축(1)과 밀착되면 하부에 설치된 근접센서(미도시)가 밀착 상태를 감지하여 그 신호에 의해 구동모터(24-2)가 정지한다. 그리고, 윤축(1)의 탐상 종료 후에는 파워 실린더(24-1)는 상승하여 원위치로 복귀하게 된다.
상기의 근접센서(미도시)는 주행부(22)와 업/다운부(24) 각각에 설치되며, 탐촉자(24-4)의 주행 시에는 탐촉자(24-4)들 간의 접촉 또는 부딪힘을 제어하게 해주고 상하 이동시에는 탐촉자(24-4)가 윤축(1)에 접촉되는 것을 제어하게 해주는 역할을 한다.
상기 매질유 급유기(미도시)는 펌프, 매질유 탱크, 솔레노이드 밸브 및 압력 센서로 이루어져서 상기 윤축(1) 결함의 탐상시 윤축(1)과 탐촉자(24-4) 간의 접촉 매질을 공급해주는 역할을 한다.
그리고, 상기 네 개의 솔레노이드 밸브는 매질유를 탐촉자(24-4)들 각각에 개별적으로 공급해주며, 사용된 매질유는 다시 모아져서 필터를 거쳐 탱크에 쌓이게 된다.
상기 매질유 제거기(40)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 윤축(1)의 하부와 윤축 회전기(10) 상부 사이에 설치되고, 상하 이동하는 제2 에어 실린더(42)와 좌우 이동하는 리니어 가이드(44)를 구비하여 상기 윤축(1) 결함의 탐상시 매질유를 제거해주는 역할을 한다.
즉, 상기 탐상장치가 윤축(1)의 결함을 탐상할 때에 매질유 제거기(40)가 자동으로 상승하여 탐상시 결함으로 오인할 수 있는 오일 방울을 제거해주게 된다. 탐상이 종료된 후 그리고 매질유가 제거된 후에 윤축(1)이 탐상장치로부터 반출된다.
상기 엔코더장치(50)는 윤축(1) 결함의 탐상시 로터리 엔코더(56)에 의해 윤축(1)의 회전각도 정보가 탐상기(20)로 입력되어 탐상기(20)의 탐상 데이터가 컴퓨터로 전송될 때 엔코더 데이터도 함께 전송되게 하는 역할을 하며, 도 3에 도시된 바와 같이, 전후방향으로 이동시키는 제1 엑츄에이터(52), 상하방향으로 이동시키는 제2 엑츄에이터(54), 윤축(1)의 회전각도 정보를 탐상기(20)로 안내하는 로터리 엔코더(56), 윤축(1)의 이동 또는 회전에 따라 위치를 결정해주는 레이저 센서(미도시), 및 윤축(1)의 회전을 감지하여 전달해주는 지그(미도시)로 구성된다.
따라서, 상기 윤축(1) 결함의 탐상이 시작될 때 제2 엑츄에이터(54)가 레이저 센서에 의해 축 중심 높이에 맞게 이동을 한 후, 제1 엑츄에이터(52)가 전진을 하여 샤프트가 축 중심에 밀착되면, 레이저 센서에 의해 샤프트는 더 이상 전진하 지 않고 멈추게 되며, 이때 로터리 엔코더(56)에서는 윤축(1)의 회전을 감지하게 된다.
상기 연마장치(60)는 철도차량의 윤축(1)에서 디스크허브, 기어 및 차륜 등을 해체하지 않고 윤축(1)의 탐상부위를 연마하는 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 윤축 셋팅기(61), 연마기(62), 연마 주행기기(63), 집진기(64) 및 차음막(65)으로 구성된다.
상기 윤축 셋팅기(61)는 연마하고자 하는 윤축(1)을 연마장치(60) 내부에 놓는 역할을 하는 것으로, 여기에서는 미도시된 차륜 감지센서, 에어 실린더, 및 통 레일 스토퍼 등이 구성된다.
상기의 윤축 셋팅기(61)의 작동을 살펴보면, 윤축(1)이 연마장치(60) 내에 진입하면 차륜 감지센서에 의해 감지되고 그 후 에어 실린더가 약간 상승을 하여 통 레일 스토퍼가 후진할 수 있도록 하고, 통 레일 스토퍼가 후진 한 다음에는 에어 실린더가 하강을 하여 윤축이 연마장치(60)의 롤러에 셋팅된다.
상기 연마기(62)는 윤축 셋팅기(61)에 의해 놓여진 윤축(1)의 사각 탐상부를 연마하는 것으로, 여기에서는 미도시된 업/다운 실린더, 연마용 그라인더, 업/다운 가이드 및 근접센서 등으로 구성된다,
상기의 연마기(62)의 작동을 살펴보면, 업/다운 실린더에 의해 하강을 하여 연마용 그라인더가 윤축(1)의 단면에 닿으면 근접센서에 의해 감지되어여 하강을 멈추게 되고 그라인더가 회전을 하면서 연마한다. 이 때 윤축(1)도 같이 회전을 하게 된다.
상기 연마 주행기기(63)는 연마기(63)를 윤축(1)의 사각 탐상부로 안내하는 역할을 하는 것으로, 여기에서는 미도시된 구동 모터 및 볼 스크류 등이 구성되며, 사각 탐상부위 연마장치(60)의 주행은 상기의 구동 모터 2개가 설치되어 좌우의 연마장치(60)를 각각 구동시키는 구조로 되어있다.
상기 연마 주행기기(63)의 작동을 살펴보면, 구동 모터 축에 설치된 스프로켓과 볼 스크류 끝단에 설치 된 스프로켓이 체인으로 연결되어 모터의 회전 운동이 직선운동으로 바뀌어서 연마기(62)를 이동시키게 된다.
이때, 연마 주행기기(63)의 제어는 엔코더의 설치에 의해 그가 값을 읽어 제어하게 된다.
그리고, 연마 주행기기(63)에 의한 연마기(62)의 주행 설정 한계를 벗어나지 못하도록 센서가 양 끝단에 설치되어 있다.
상기 집진기(64)는 연마기(62)의 작동에 의해 윤축(1)을 연마할 때 발생되는 분진을 포집하는 역할을 하는 것으로, 팬(64-1), 모터(64-2), 필터(64-3), 후드(64-4) 및 덕트(64-5) 등으로 구성된다.
상기 집진기(64)의 작동을 살펴보면, 연마장치(60)가 작동을 하면 동작을 시작하여 비산하는 분진을 후드(64-4)를 통해 흡입하게 되고, 이 흡입된 분진은 덕트(64-5)를 통해 집진기(64) 내의 커트리지 필터에 흡착하거나 부딪혀 분진통에 모이게 되며, 필터에 흡착된 분진은 압축공기에 의해 주기적으로 털려 분진통에 모이게 된다.
상기 집진기(64)의 조작은 그에 부착된 조작반(미도시)에서 동작 제어가 가 능하다.
상기 차음막(65)은 연마기(62)를 이용하여 윤축(1)을 연마할 때 발생되는 소음을 차단하는 역할을 하는 것으로, 여기서는 미도시된 자동도어, 점검창 및 카메라 등이 구성된다.
즉, 상기 차음막(65)은 작업자의 작업환경을 고려하여 연마시 발생하는 소음을 감소시킬 뿐만 아니라, 점검창을 통해 작업자가 동작상태를 육안으로 알 수 있으며, 차음막(65) 상단에는 점검도어가 있어 유지보수시 도어를 열고 점검할 수 있게 한다.
그리고, 윤축(1)의 반입시 도어가 자동으로 개방되고, 윤축(1)이 연마장치(60) 내에 안착이 되면 도어가 자동으로 닫히고 연마가 시작된다. 이때 도어가 닫히지 않으면 연마는 시작되지 않는다.
상기 반입장치(70)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 윤축(1)을 연마하기 전에 안착시켜서 주제어 콘솔에서 자동으로 연마장치 내부로 반입되게 하는 하나와, 연마가 끝난 윤축(1)이 상기 사각 탐상기(20)로 자동 반입되어 탐상되게 하는 다른 하나로 구비된다.
상기 반입장치(70)는 탐상 및 연마시 윤축(1)이 각 장치 내로 굴러 충돌의 위험이 있기 때문에 그를 설치하여 장치와 윤축간의 충돌 위험을 방지할 수 있게 한다. 이때 반입장치(70)는 주제어 콘솔 조작판넬에서 제어가 가능하며, 연마장치(60) 및 사각 탐상기(20)가 동작 중에는 반입장치(70)가 동작되지 않는다.
그리고, 연마전 윤축(1)을 반입장치(70) 내에 안착시켰다가 주제어 콘솔에서 자동으로 연마장치(60) 내로 반입할 수 있고, 연마가 끝난 윤축(1)은 탐상기(20) 앞에 설치된 반입장치(70) 내로 안착이 되어 다시 탐상기(20)로 자동 반입되어 탐상을 하게 된다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치를 간략하게 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 철도차량의 연마될 윤축(1)을 연마장치(60) 내로 진입시켜 연마장치(60)용 윤축 회전장치에 안착시킨다.
그 후, 윤축(1) 탐상부위의 원할한 탐상을 위해 윤축(1) 표면을 연마하고, 이때 각 윤축 종류별로 세팅된 위치를 연마한다.
상기 윤축(1)의 연마가 완료되면 윤축(1)의 회전 멈추고 연마장치(60)로부터 반출시켜 탐상장치 내에 안착시킨다.
이때, 볼스크류(22-2)에 직결로 연결된 주행모터(22-1)가 탐촉자(24-4)를 탐상되기 위한 윤축(1) 별로 세팅된 필요한 위치로 이동시킨다.
상기 탐촉자(24-4)가 탐상 위치로 이동하면 파워실린더(24-3)가 세팅된 윤축(1) 위치에 탐촉자(24-4) 4 개를 동시에 밀착시킨다.
그 다음, 상기 윤축(1)이 회전하게 되고, 4 개의 ①~④번 탐촉자(24-4)가 동시에 탐상을 시작한다(도 7a 참조). 여기서 4 개의 탐촉자(24-4)를 모두 이용한 이유는 윤축(1) 1회전으로 윤축 전체 탐상이 불가능하기 때문이다.
상기 윤축(1)의 탐상이 시작되면 엔코더장치(50) 및 매질유 제거기(40)는 동시에 동작하게 된다.
상기와 같이 탐상되기 위한 윤축(1)이 1회전 후에는 ①~④번의 탐촉자(24-4)가 상승하여 180도로 회전한 다음 윤축(1)의 다른 면에 밀착하게 되며, 다시 1회전하여 탐상하지 않은 부분을 탐상하게 되어(도 7b 참조) 윤축(1) 전체를 탐상하게 되는 것이다.
상기와 같이 하여 탐상이 완료되면 탐촉자(24-4) 및 주변장치를 초기화시키고 탐상데이타를 컴퓨터에 저장하여 검사자가 도 8에 도시된 바와 같은 A ~ C 스캔의 그래픽을 통해서 윤축(1)의 양/부판정을 하고, 성적서를 출력한 다음 탐상장치에서 윤축(1)을 반출한다.
이때, 윤축(1)의 회전각도측정은 엔코더장치(50)에 의해 자동으로 회전각도를 측정하여 사각 탐상기(20)에 전달한다. 그 다음 탐상기(20)로 전달 된 회전각 정보는 탐상데이터와 함께 컴퓨터로 전달되어 모니터에 C-스캔으로 현시된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
도 1a 및 도 1b는 종래 초음파 탐상장치에 의해 탐상되는 실시예를 보인 단면도.
도 2는 종래의 초음파 탐상장치에 의해 탐상된 데이타가 컴퓨터를 통해 보여지는 실시예를 보인 도면.
도 3은 본 발명에 따른 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치를 보인 단면도.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명에 따른 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치의 윤축 회전기를 보인 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치의 연마장치를 보인 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치의 반입장치의 실시예를 보인 단면도.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 초음파 탐상장치에 의해 탐상되는 실시예를 보인 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 초음파 탐상장치에 의해 탐상된 데이타가 컴퓨터를 통해 보여지는 실시예를 보인 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 간략한 설명*
1: 윤축 2: 차륜
10: 윤축 회전기 11: 차륜 감지센서
13: 제1 에어실린더 15: 윤축 회전모터
17: 윤축 스토퍼 20: 사각 탐상기
22: 주행부 24: 업/다운부
24-4: 탐촉자 40: 매질유 제거기
42: 제2 에어 실린더 44: 리니어 가이드
50: 엔코더장치 60: 연마장치
61: 윤축 셋팅기 62: 연마기
63: 연마 주행기기 64: 집진기
65: 차음막 70: 반입장치

Claims (5)

  1. 철도차량의 윤축에서 디스크허브, 기어 및 차륜 등을 해체하지 않고 초음파를 통해 윤축을 탐상하는 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치에 있어서,
    탐상장치 내에 설치되어서 입고된 윤축(1)을 회전시키면서 탐상하게 하는 윤축 회전기(10);
    초음파를 조사하여 윤축(1)의 균열 및 흠 등의 결함을 탐상하기 위해 네 개의 탐촉자(24-4)로 이루어진 사각 탐상기(20);
    상기 윤축(1) 결함의 탐상시 윤축(1)과 탐촉자(24-4) 간에 접촉 매질을 공급하는 매질유 급유기;
    상기 윤축(1)의 하부와 상기 윤축 회전기(10) 상부 사이에 설치되고, 상하 이동하는 제2 에어 실린더(42)와 좌우 이동하는 리니어 가이드(44)를 구비하여 상기 윤축(1) 결함의 탐상시 매질유를 제거하는 매질유 제거기(40);
    상기 윤축(1) 결함의 탐상시 로터리 엔코더(56)에 의해 윤축(1)의 회전 각도 정보가 상기 탐상기(20)로 입력되어 탐상기(20)의 탐상 데이터가 컴퓨터로 전송될 때 엔코더 데이터도 함께 전송되게 하는 엔코더장치(50);
    철도차량의 윤축(1)에서 디스크허브, 기어 및 차륜 등을 해체하지 않고 연마하는 연마장치(60); 및
    상기 윤축(1)을 연마하기 전에 안착시켜서 주제어 콘솔에서 자동으로 연마장치 내부로 반입되게 하는 하나와, 연마가 끝난 윤축(1)이 상기 사각 탐상기(20)로 자동 반입되어 탐상되게 하는 다른 하나로 구비된 반입장치(70);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 윤축 회전기(10)는,
    상기 윤축(1)의 입고상태를 차륜(2)을 통해 감지하는 차륜감지센서(11)와,
    레일 스토퍼(14)를 전후진시키고, 상기 윤축(1)이 롤러(12)에 장착되도록 승하강하며, 상기 윤축(1)을 반출하는 제1 에어 실린더(13)와,
    상기 롤러(12)에 안착된 윤축(1)이 이동 또는 회전되게 하는 윤축 회전모터(15)와,
    윤축(1)의 회전을 정지시키는 윤축 스토퍼(17)로 구성되는 것을 특징으로 하는 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 사각 탐상기(20)는,
    주행모터(22-1)에 볼스크류(22-2)가 직결로 연결되게 하고, 상기 주행모터(22-1)의 구동에 의한 볼스크류(22-2)의 회전작동시 가이드레일(22-3)을 따라 상기 사각 탐상기(20)가 윤축(1)의 탐상위치로 이동되게 하는 주행부(22)와,
    파워실린더(24-1) 내부에 장착된 구동모터(24-2)가 작동하여 실린더 축(24-3)이 상하로 이동됨에 따라 탐촉자(24-4)가 윤축(1)과 밀착되게 상하로 이동하게 하는 업/다운부(24)로 이루어지며,
    상기 주행부(22)와 업/다운부(24) 각각에는 근접센서가 구비되는 것을 특징 으로 하는 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 매질유 급유기에는 상기 탐촉자(24-4)들 각각에 개별적으로 매질유가 공급되도록 네 개의 솔레노이드 밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 연마장치(60)는,
    상기 윤축(1)을 상기 연마장치(60) 내부에 놓는 윤축 셋팅기(61);
    상기 윤축 셋팅기(61)에 의해 놓여진 윤축(1)의 사각 탐상부를 연마하는 연마기(62);
    상기 연마기(62)를 윤축(1)의 사각 탐상부로 안내하는 연마 주행기기(63);
    상기 연마기(62)의 작동에 의해 윤축(1)을 연마할 때 발생되는 분진을 포집하는 집진기(64); 및
    상기 윤축(1)의 연마시 발생되는 소음을 차단하는 차음막(65);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 철도차량 윤축의 위상배열 초음파 탐상장치.
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