KR101145857B1 - Automatic scanner for ultrasonic inspection - Google Patents

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KR101145857B1 KR1020100090295A KR20100090295A KR101145857B1 KR 101145857 B1 KR101145857 B1 KR 101145857B1 KR 1020100090295 A KR1020100090295 A KR 1020100090295A KR 20100090295 A KR20100090295 A KR 20100090295A KR 101145857 B1 KR101145857 B1 KR 101145857B1
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Abstract

본 발명은 초음파 검사용 자동 스캐너에 관한 것으로, 하나의 모터를 사용하는 자동 스캐너를 이용하여 자동 초음파 검사의 효율성과 발전 설비의 건전성을 향상시키는 자동 스캐너가 개시된다. 본 발명에 따르면, 자동 스캐너(300)는 Y축 아암(302)과, X축 바퀴(304), 구동모터(310), 연결축 조립체(312), 및 솔레노이드(311)를 구비하고, 연결축 조립체(312)는 솔레노이드(311)에 전원이 공급될 때 축방향으로 이동함으로써 상기 Y축 아암(302)과 X축 바퀴(304)에 선택적으로 구동력을 전달할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic scanner for ultrasonic inspection, and discloses an automatic scanner that improves the efficiency of automatic ultrasonic inspection and the health of power generation equipment by using an automatic scanner using one motor. According to the present invention, the automatic scanner 300 includes a Y axis arm 302, an X axis wheel 304, a drive motor 310, a connecting shaft assembly 312, and a solenoid 311, and the connecting shaft The assembly 312 may selectively transfer driving force to the Y-axis arm 302 and the X-axis wheels 304 by moving axially when the solenoid 311 is powered.

Description

초음파 검사용 자동 스캐너{Automatic scanner for ultrasonic inspection}Automatic scanner for ultrasonic inspection

본 발명은 초음파 검사용 자동 스캐너에 관한 것으로, 배관 및 압력용기 등과 같은 검사대상을 초음파 검사하기 위해 사용되는 자동 스캐너에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic scanner for ultrasonic inspection, and more particularly, to an automatic scanner used for ultrasonic inspection of inspection objects such as pipes and pressure vessels.

일반적으로, 초음파탐상검사는 산업설비의 이상 유무 또는 건전성을 검사함에 있어서 시편을 파괴하지 않고 검사하는 것으로, 초음파 신호의 저장 유무 및 초음파 탐촉자 이동 방법에 따라 자동 및 수동검사로 분류되고 있다. 수동 초음파탐상검사는 검사자가 직접 검사 대상체에 초음파 장비에 연결된 초음파 탐촉자를 손으로 이동하면서 육안으로 결함 유무를 확인하는 비파괴검사 방법이다. In general, ultrasonic inspection is to inspect the specimen without destroying the specimen in the inspection of the abnormality or soundness of the industrial equipment, it is classified into automatic and manual inspection according to the storage of the ultrasonic signal and the ultrasonic probe movement method. Manual ultrasonic examination is a non-destructive testing method in which the inspector visually checks for defects while moving an ultrasonic probe connected to an ultrasonic device by hand.

그러나, 검사자의 숙련된 기량과 현장 여건에 따라 검사 결과에 영향을 주게 되어, 검사 결과의 일관성에 문제가 제기되고 있다. 또한, 수동 초음파탐상검사는 검사자가 현장에서만 검사결과를 확인할 수 있으므로, 차후, 객관적인 검사 결과를 입증하는 데 어려움이 따른다.However, the inspection results are influenced by the inspector's skill and site conditions, which raises the issue of the consistency of the inspection results. In addition, the manual ultrasonic examination has a difficulty in verifying the objective test results in the future, since the inspector can check the test results only in the field.

이러한 수동 초음파탐상검사의 단점을 해결하기 위한 것이, 바로 자동 초음파탐상검사인데, 자동 초음파탐상검사는 초음파 장비, 자동 스캐너 및 자동 초음파검사 프로그램을 이용하여 검사대상체에 대한 검사 결과인 초음파 신호를 저장하여 이미지 형태로 확인함으로써, 검사 결과에 대한 신뢰성이 매우 높다. 특히, 원자력 발전소와 같이 높은 신뢰도가 요구되는 산업설비의 건전성 확보를 위해 자동검사의 적용이 증가하는 추세이다.In order to solve the shortcomings of the manual ultrasonic test, the automatic ultrasonic test is an automatic ultrasonic test, by using an ultrasonic equipment, an automatic scanner, and an automatic ultrasonic test program to store the ultrasonic signal that is the test result of the inspection object. By confirming in image form, the reliability of the inspection results is very high. In particular, the application of automatic inspection is increasing in order to secure the soundness of industrial equipment that requires high reliability, such as nuclear power plants.

도 1, 도 2a 및 도 2b는 종래의 자동 초음파검사 시스템과 자동 스캐너의 형태를 설명하기 위한 도면이다. 도시된 바와 같이, 종래의 자동 스캐너(300)는 자동 스캐너 본체(301)에 초음파 탐촉자 고정뭉치(303)를 왕복운동하게 하는 Y축 아암(302)과 연결된 Y축 모터(306) 및 엔코더(307)와 스캐너 본체(301)를 왕복운동하게 하는 X축 바퀴(304)와 연결된 X축 모터(308) 및 엔코더(309)의 회전으로 검사대상체(400) 내부에 초음파 신호를 송수신하는 초음파 탐촉자(305)로 구성되어 있다.1, 2a and 2b is a view for explaining the form of a conventional automatic ultrasound inspection system and automatic scanner. As shown, the conventional automatic scanner 300 includes a Y-axis motor 306 and an encoder 307 connected to a Y-axis arm 302 for reciprocating the ultrasonic transducer fixing bundle 303 to the automatic scanner body 301. And an ultrasonic probe 305 for transmitting and receiving an ultrasonic signal inside the inspection object 400 by the rotation of the X-axis motor 308 and the encoder 309 connected to the X-axis wheel 304 for reciprocating the scanner body 301. It consists of).

자동 초음파검사의 시스템 운영을 위해서는 팀원을 구성하고 검사 대상체에 자동 스캐너를 설치하여 자동 초음파검사 프로그램 운영자와 자동 스캐너 운영자 간에 최대 140M 거리에서 팀워크를 유지하면서 검사를 수행하여야 한다. 특히, 자동 스캐너 설치 및 검사영역 설정시 배관 지지대나 배관과 같은 주위 구조물의 간섭이 없어야 하며, 자동 스캐너 운영자가 이동이 용이할 수 있도록 자동 스캐너의 크기와 무게를 최대한 경량화 및 소형화가 요구되고 있다.
In order to operate the system for the automatic ultrasound, a team member must be formed and an automatic scanner is installed on the object to be tested while maintaining teamwork at a maximum distance of 140M between the automatic ultrasound program operator and the automatic scanner operator. In particular, when installing the automatic scanner and setting the inspection area, there should be no interference of surrounding structures such as the pipe support or the pipe, and the size and weight of the automatic scanner is required to be as light and compact as possible so that the automatic scanner operator can easily move.

본 발명은 종래의 자동스캐너의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 1개의 모터만을 사용하는 자동 스캐너를 구현하여 경량화 및 소형화하고, 주위 구조물의 간섭을 최소화 하여 자동 초음파 검사의 현장 적용성을 확대할 수 있는 자동스캐너를 제공하는 데 그 목적이 있다.
The present invention is to improve the problem of the conventional automatic scanner, by implementing an automatic scanner using only one motor to reduce the weight and size, and to minimize the interference of the surrounding structure to extend the field applicability of automatic ultrasonic inspection The purpose is to provide an automatic scanner.

상술한 바와 같은 본 발명의 목적은, 배관 및 압력용기 등과 같은 검사대상을 검사하기 위해 사용되는 초음파 검사용 자동 스캐너에 있어서, 상기 스캐너의 본체(301) 내부로부터 외부를 향해 길게 뻗어 있는 Y축 아암(302)과, 상기 스캐너의 본체(301) 하부에 배치되어 본체(301)를 이동가능하게 지지하는 X축 바퀴(304),상기 스캐너의 본체(301) 내부에 배치되는 구동모터(310), 상기 스캐너의 본체(301) 내부에서 상기 구동모터(310)와 연결되어 있는 연결축 조립체(312), 및 상기 연결축 조립체(312)의 자석을 감싸는 솔레노이드(311)를 구비하고, 상기 연결축 조립체(312)는 상기 솔레노이드(311)에 전원이 공급될 때 축방향으로 이동함으로써 상기 Y축 아암(302)과 X축 바퀴(304)에 선택적으로 구동력을 전달할 수 있는 것을 특징으로 하되, 상기 초음파 검사용 자동 스캐너는, 상기 본체(301)의 내부에 설치되고, 상기 구동모터(310)의 구동 및 상기 연결축 조립체(312)의 이동을 위한 제어전원을 인가하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사용 자동 스캐너를 제공함으로써 달성된다.
An object of the present invention as described above, in the automatic scanner for ultrasonic inspection used for inspecting inspection targets such as pipes and pressure vessels, the Y-axis arm extending long from the inside of the main body 301 of the scanner to the outside 302, an X-axis wheel 304 disposed below the main body 301 of the scanner to movably support the main body 301, a drive motor 310 disposed inside the main body 301 of the scanner, A connection shaft assembly 312 connected to the driving motor 310 in the main body 301 of the scanner, and a solenoid 311 surrounding a magnet of the connection shaft assembly 312, and the connection shaft assembly 312 is characterized in that it is possible to selectively transfer the driving force to the Y-axis arm 302 and the X-axis wheel 304 by moving in the axial direction when power is supplied to the solenoid 311, the ultrasonic inspection Automatic scanner for It is installed inside the main body 301, and further comprising a control unit for applying a control power for driving the drive motor 310 and the movement of the connecting shaft assembly 312, the automatic scanner for ultrasound inspection Is achieved by providing

본 발명에 따르면, 이상에서 설명된 하나의 모터를 사용한 자동 스캐너 장치를 제작함으로써, 자동 스캐너의 경량화 및 소형화가 가능하게 되어 현장검사중 자동스캐너의 주위 구조물의 간섭이 최소화되어 자동 초음파검사의 적용성을 확대하며 운영 편리성을 확보뿐만 아니라 산업설비의 건전성 확보에 기여할 것이다.
According to the present invention, by manufacturing the automatic scanner device using one of the motors described above, it is possible to reduce the weight and size of the automatic scanner, thereby minimizing the interference of the surrounding structure of the automatic scanner during the field inspection, the applicability of the automatic ultrasonic inspection In addition, it will not only secure operational convenience, but also contribute to the soundness of industrial facilities.

도 1 , 도 2a, 및 도 2b는 종래기술에 따른 초음파 검사용 자동 스캐너의 개략적인 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파 검사용 자동 스캐너의 개략적인 단면도이다. 1, 2A, and 2B are schematic cross-sectional views of an automatic scanner for ultrasound inspection according to the prior art.
3A to 3D are schematic cross-sectional views of an automatic scanner for ultrasound inspection according to a preferred embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 스캐너를 도시한다. 도 3a 및 도 3c는 위에서 본 단면도이고, 도 3b 및 도 3d는 정면에서 본 단면도이다.3A, 3B, 3C and 3D show an automatic scanner according to a preferred embodiment of the present invention. 3A and 3C are sectional views seen from above, and FIGS. 3B and 3D are sectional views seen from the front.

도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스캐너의 본체(301)는 Y축 아암(302)과, X축 바퀴(304), 구동모터(310), 연결축 조립체(312), X축 엔코더(309), 및 Y축 엔코더(307)를 구비하며. 연결축 조립체(312)는 구동모터(310)의 회전을 X축 바퀴(304)와 연결하기 위한 X축 연결기어(314)와, Y축 아암(302)과 연결하기 위한 Y축 연결기어(315), 구동모터 (310)의 회전을 전달하는 공통기어(313) 및 솔레노이드(311)를 구비한다.As shown, the main body 301 of the scanner according to the preferred embodiment of the present invention is the Y-axis arm 302, the X-axis wheel 304, the drive motor 310, the connecting shaft assembly 312, the X-axis An encoder 309 and a Y-axis encoder 307. The connecting shaft assembly 312 includes an X-axis connecting gear 314 for connecting the rotation of the drive motor 310 to the X-axis wheel 304 and a Y-axis connecting gear 315 for connecting the Y-axis arm 302. ), A common gear 313 and a solenoid 311 that transmits rotation of the drive motor 310 are provided.

제어부(도 4 참조)로부터 솔레노이드(311) 및 구동모터(310)에 전원이 공급되면 솔레노이드(311)와 연결축 조립체(312)의 축 상에 연결된 자석 사이의 작용력에 의해 연결축 조립체(312)가 축방향으로 이동되고, Y축 아암(302) 또는 X축 바퀴(304)에 구동력 전달하여, 검사 대상체의 표면에서 초음파 탐촉자(305)로부터 초음파 신호를 송수신하여 자동 초음파검사를 수행하게 된다.When power is supplied from the control unit (see FIG. 4) to the solenoid 311 and the driving motor 310, the connecting shaft assembly 312 is driven by an action force between the solenoid 311 and a magnet connected to the shaft of the connecting shaft assembly 312. Is moved in the axial direction, and transmits a driving force to the Y-axis arm 302 or the X-axis wheel 304, and transmits and receives the ultrasonic signal from the ultrasonic transducer 305 on the surface of the inspection object to perform an automatic ultrasound.

더욱 구체적으로 설명하면, 구동모터(310)로부터 Y축 아암(302)에 구동력을 전달하기 위해서는, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 솔레노이드(311)가 자석을 우측으로 끌어당김으로써 Y축 연결기어(315)가 Y축 아암(302) 상에 위치된 기어와 맞물린다. 이와 반대로, 구동모터(310)로부터 X축 바퀴(304)에 구동력을 전달하기 위해서는, 도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 솔레노이드(311)가 자석을 좌측으로 밀어냄으로써 X축 연결기어(314)가 X축 바퀴(304)와 연결된 기어와 맞물린다. 선택가능하기로 연결축 조립체(312)는 기어 대신에 모터(310)와 연결되고 신축성 있는 소재로 만들어진 벨트를 구비할 수 있다. 또한 선택가능하기로, 연결축 조립체(312)에 축방향으로 가압된 스프링을 구비하여 연결축 조립체(312)의 축방향 제어를 간단하고 원활하게 수행할 수 있다.More specifically, in order to transfer the driving force from the drive motor 310 to the Y-axis arm 302, as shown in Figures 3a and 3b, the solenoid 311 by pulling the magnet to the right to the Y-axis The connecting gear 315 meshes with a gear located on the Y axis arm 302. On the contrary, in order to transmit the driving force from the drive motor 310 to the X-axis wheel 304, as shown in Figs. 3c and 3d, the solenoid 311 pushes the magnet to the left to the X-axis connecting gear 314 Is engaged with the gear connected with the X-axis wheel 304. Optionally, the linkage shaft assembly 312 may have a belt connected to the motor 310 and made of a stretchable material instead of a gear. Also optionally, the connecting shaft assembly 312 is provided with an axially pressurized spring to easily and smoothly perform axial control of the connecting shaft assembly 312.

Y축 엔코더(307)는 Y축 아암(302)의 회전운동을, X축 엔코더(309)는 X축 바퀴(304)의 회전운동을 측정하여 초음파 탐촉자(305, 도 2b 참조)와 스캐너 본체(301)의 이동을 제어하게 된다.The Y-axis encoder 307 measures the rotational movement of the Y-axis arm 302, and the X-axis encoder 309 measures the rotational movement of the X-axis wheel 304 so that the ultrasonic transducer 305 (see FIG. 2B) and the scanner body ( The movement of 301 is controlled.

도 4에는 본 발명에 따른 스캐너의 바람직한 실시예에 따른 제어부가 도시되어 있다. 제어부 내에 구비된 제어부(Motor Driver Unit, 120)는 스캐너(300)를 제어하여 검사대상체의 X축 및 Y축의 검사영역 내에서 자동검사가 수행되도록 제어하는 역할을 한다. 자동검사는 검사영역 내에서 X축 바퀴(304)과 Y축 아암(302)을 교대로 움직이면서 자동 초음파 검사를 수행하므로 X축 바퀴(304)와 Y축 아암(302)을 회전시키기 위해 구동모터의 전원도 교대로 공급하게 된다. 선택가능하기로 구동모터(310)와 솔레노이드(311)는 본체(301) 외부의 전자회로 장치에 의해 제어될 수도 있다.4 shows a control unit according to a preferred embodiment of the scanner according to the invention. The controller 120 provided in the controller controls the scanner 300 to control the automatic inspection in the inspection area of the X and Y axes of the inspection object. Since the automatic inspection performs automatic ultrasonic inspection while moving the X-axis wheel 304 and the Y-axis arm 302 alternately within the inspection area, the automatic inspection of the driving motor is performed to rotate the X-axis wheel 304 and the Y-axis arm 302. Power will also be supplied alternately. Optionally, the driving motor 310 and the solenoid 311 may be controlled by an electronic circuit device external to the main body 301.

솔레노이드(311)는 구동모터(310)의 전압과 용량이 같은 DCDC 변환기 (Converter)를 선정하고 솔레노이드(311) 동작전류를 고려해서 구동시킨다. 솔레The solenoid 311 selects a DCDC converter having the same voltage and capacity as the driving motor 310 and drives the solenoid 311 in consideration of the operating current. Sole

노이드(311)에서 발생하는 역서지 및 노이즈를 예방하기 위해 포토커플러, 릴레이, 타임스위치 등과 DCDC 변환기(Converter)를 이용해서 그라운드를 분리한다.In order to prevent reverse surge and noise generated from the node 311, the ground is separated by using a DC coupler, a photocoupler, a relay, a time switch, and the like.

이상과 같이, 본 발명은 바람직한 실시예에 따른 초음파 검사용 자동 스캐너를 첨부된 도면을 참조로 설명되었으나, 임의로 기술된 추가, 삭제, 변형, 및 대체가 첨부된 청구항에 정의된 본 발명의 정신과 범주를 벗어나지 않고 가능하다.
As described above, the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, the automatic scanner for ultrasound inspection according to a preferred embodiment, but the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims, additions, deletions, modifications, and substitutions arbitrarily described It is possible without leaving.

300 : 자동 스캐너
301 : 자동 스캐너 본체 302 : Y축 아암 스크로
303 : 초음파탐촉자 고정뭉치 304 : X축 바퀴
305 : 초음파 탐촉자 306 : Y축 구동모터
307 : Y축 엔코더 308 : X축 구동모터
309 : X축 엔코더 310 : 구동 모터
311 : 솔레노이드 312 : 축 연결축 조립체
313 : 구동모터 회전기어 314 : X축 연결 기어
315 : Y축 연결 기어
400 : 검사 대상체300: automatic scanner
301: automatic scanner body 302: Y-axis arm scroll
303: Ultrasonic probe fixed bundle 304: X-axis wheel
305: ultrasonic transducer 306: Y-axis drive motor
307: Y-axis encoder 308: X-axis drive motor
309: X-axis encoder 310: drive motor
311: solenoid 312: shaft connecting shaft assembly
313: drive motor rotary gear 314: X axis connecting gear
315: Y axis connecting gear
400: test object

Claims (6)

배관 및 압력용기 등과 같은 검사대상을 검사하기 위해 사용되는 초음파 검사용 자동 스캐너에 있어서,
상기 스캐너의 본체(301) 내부로부터 외부를 향해 길게 뻗어 있는 Y축 아암(302)과,
상기 스캐너의 본체(301) 하부에 배치되어 본체(301)를 이동가능하게 지지하는 X축 바퀴(304),
상기 스캐너의 본체(301) 내부에 배치되는 구동모터(310),
상기 스캐너의 본체(301) 내부에서 상기 구동모터(310)와 연결되어 있는 연결축 조립체(312), 및
상기 연결축 조립체(312)의 자석을 감싸는 솔레노이드(311)를 구비하고,
상기 연결축 조립체(312)는 상기 솔레노이드(311)에 전원이 공급될 때 축방향으로 이동함으로써 상기 Y축 아암(302)과 X축 바퀴(304)에 선택적으로 구동력을 전달할 수 있는 것을 특징으로 하되,
상기 초음파 검사용 자동 스캐너는,
상기 본체(301)의 내부에 설치되고, 상기 구동모터(310)의 구동 및 상기 연결축 조립체(312)의 이동을 위한 제어전원을 인가하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사용 자동 스캐너.

In the automatic scanner for ultrasonic inspection used to inspect the inspection object such as pipe and pressure vessel,
A Y-axis arm 302 extending long from the inside of the main body 301 of the scanner to the outside;
An X-axis wheel 304 disposed below the main body 301 of the scanner to movably support the main body 301,
A driving motor 310 disposed inside the main body 301 of the scanner,
A connecting shaft assembly 312 connected to the driving motor 310 in the main body 301 of the scanner, and
And a solenoid 311 surrounding the magnet of the connecting shaft assembly 312,
The connecting shaft assembly 312 is characterized in that it can selectively transfer the driving force to the Y-axis arm 302 and the X-axis wheel 304 by moving in the axial direction when power is supplied to the solenoid 311, ,
The automatic scanner for ultrasonic inspection,
It is installed inside the main body 301, and further comprising a control unit for applying a control power for driving the drive motor 310 and the movement of the connecting shaft assembly 312, the automatic scanner for ultrasound inspection .

제 1항에 있어서, 상기 연결축 조립체(312)는 축방향으로 이동가능한 축 상에 X축 연결기어(314)와, Y축 연결기어(315), 공통기어(313) 및 자석을 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사용 자동 스캐너.
2. The connecting shaft assembly 312 according to claim 1, wherein the connecting shaft assembly 312 includes an X-axis connecting gear 314, a Y-axis connecting gear 315, a common gear 313, and a magnet on an axially movable shaft. Ultrasonic scanner, characterized in that.
제 2항에 있어서, 상기 연결축 조립체(312)는 모터와 연결되는 벨트를 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사용 자동 스캐너.
3. The automatic scanner for ultrasound inspection according to claim 2, wherein the connection shaft assembly (312) has a belt connected to the motor.
제 2항에 있어서, 상기 연결축 조립체(312)는 축방향으로 가압된 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사용 자동 스캐너.
3. The automatic scanner for ultrasonic inspection according to claim 2, wherein the connecting shaft assembly (312) has a spring pressed in the axial direction.
삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 구동모터(310)와 솔레노이드(311)는 상기 본체(301) 외부의 전자회로 장치를 연결하여 제어되는 것을 특징으로 하는 초음파 검사용 자동 스캐너.
The method of claim 1, wherein the drive motor 310 and the solenoid (311) is an automatic scanner for ultrasound inspection, characterized in that the control by connecting the electronic circuit device outside the main body (301).
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