KR101182818B1 - 리크 검사 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

헬륨을 이용하는 리크 검사 장치 및 방법에 개시된다. 이 장치와 방법에서는 다단계의 리크 존재여부 판정 단계를 수행함으로써 안정적으로 장치를 운용할 수 있을 뿐만 아니라 실질적으로 공정이 신속하게 이루어지도록 한다. 이를 위해, 압력의 변화에 따른 리크 존재여부 판정을 선행한 후, 헬륨 검출을 통한 리크 존재여부 판정을 행한다. 나아가 헬륨 검출을 통한 판정 역시 다단계로 수행함으로써 더욱 안정적이고 정밀도 높은 결과를 얻을 수 있다. 또한 피검사물의 크기에 대응하여 챔버의 용적이 변하는 가변 챔버를 채용함으로써 헬륨의 공급과 회수에서 높은 효율을 얻을 수 있다.

Description

리크 검사 장치 및 방법{LEAK TESTING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 리크(leak) 검사 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 헬륨(He)을 이용하여 자동차 휠 림과 같이 피검사물의 미세한 리크를 검출하는데 이용되는 리크 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 리크 검사는 미세한 누설도 허용되지 않아야 하는 제품을 생산할 때 수행되고 있다. 이를테면 알루미늄으로 주조 제조되는 자동차 휠 림과 같은 경우가 그러하다.

기존에는 이러한 리크 검사에 수몰식이 이용된 바 있다. 이는 자동차 휠 림의 내부공간에 공기를 채운 상태로 수몰시켜서 물속에서 발생되는 기포를 육안으로 확인하는 방식이다. 따라서 자동화가 어렵고, 또한 공기의 대부분이 질소(N₂)이기 때문에 질소 입자보다 크기가 작은 구멍은 검출하기가 어려웠다.

최근에는 질소입자보다 크기가 작은 헬륨(He)이 이용되고 있다. 예를 들어, 한국등록실용신안 20-0244647에 헬륨과 형광물질을 이용하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이 기술은 별도의 형광물질을 사용하여야 하는 문제가 있고, 누설된 형광물질을 검출하기 위해 별도의 자외선 조사 장치가 구비되어야 하는 문제점이 있다. 더구나 헬륨 외에 별도의 형광물질을 이용한다면 미세한 입자 크기를 갖는다는 점 때문에 이용되는 헬륨의 장점을 감소시키는 것이다.

헬륨을 이용하여 리크를 검사하는 일반적이고 효과적인 방식은 직접 헬륨검출기(detector)를 이용하여 헬륨을 검출함으로써 리크 존재여부를 판정하는 것이다. 이에 대하여 자동차 휠 림을 예로 들어 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 챔버 내에 안착된 자동차 휠 림의 내부공간과 외부공간을 기밀 격리시키고, 내부공간과 외부공간을 서로 다른 진공도를 갖도록 진공시킨다. 그런 다음 낮은 진공도를 갖는, 예를 들어 외부공간으로 헬륨을 공급한다. 구멍이 있다면 자연스럽게 외부공간의 헬륨이 내부공간으로 누설될 것이다. 이렇게 누설되는 헬륨을 헬륨검출기를 이용하여 검출함으로써 리크 존재여부를 판정한다. 물론, 검출되는 헬륨의 량이 허용치를 초과할 때 리크가 존재한다고 판정할 것이다.

그러나 이러한 기존의 일반적인 방식에서는 시스템이 자주 정지되는 문제점을 일으킨다. 이는 주로 헬륨검출기에서 발생되는 것으로서, 종종 헬륨이 대량으로 누설됨으로써 헬륨검출기에 축적되어 정상 작동을 못하게 하기 때문이다. 이런 경우는 자동차 휠 림에 존재하는 구멍의 크기가 크거나 검사 장치 자체에서 실링이 제대로 이루어지지 않을 때 발생하며, 그 빈도가 잦은 편이다. 이와 같이 헬륨검출기가 제대로 동작하지 않거나 정지되는 경우, 부정확한 검출을 야기하고, 나아가 상당한 시간 동안 대기 및 보수를 수행하여야 하기 때문에 매우 비효율적일 수밖에 없다. 그렇다고, 자동차 휠 림에 존재하는 큰 구멍을 별도의 공정을 통해 검출하는 것은 비용을 더욱 높이게 될 것이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 인시츄(In-Situ)로 다단계에 걸쳐서 리크 존재여부를 판정함으로써 보다 효율적으로 검사를 수행할 수 있는 리크 검사 장치를 제공한다.

본 발명은 또한 다단계에 걸쳐서 리크 존재여부를 판정함으로써 헬륨검출기를 보호하고 안정적으로 장치를 운영할 수 있는 리크 검사 장치를 제공한다.

본 발명은 또한 피검사물의 크기에 맞추어 변경되는 가변적인 챔버 용적을 가지는 리크 검사 장치를 제공한다.

본 발명은 또한 다단계에 걸쳐서 리크 존재여부를 판정함으로써 실질적으로 신속 정확하고 효율이 도모되는 리크 검사 방법을 제공한다.

본 발명은 또한 다단계에 걸쳐서 리크 존재여부를 판정함으로써 헬륨검출기를 보호하고 안정적으로 검사 시스템을 운영할 수 있는 리크 검사 방법을 제공한다.

본 발명은 리크 검사 장치를 제공하며, 이 장치는: 피검사물을 기밀 수용가능하고 또한 상기 챔버 내에서 피검사물의 내부공간과 외부공간을 기밀 격리 가능한 챔버; 상기 피검사물의 내부공간의 진공도를 감지가능하고 제1진공도로 진공 가능하도록 상기 챔버에 연결되는 제1진공부; 상기 피검사물의 외부공간의 진공도를 감지가능하고 제2진공도로 진공 가능하도록 상기 챔버에 연결되는 제2진공부; 상기 제1진공도와 상기 제2진공도 중 낮은 진공도를 가지는 공간으로 헬륨을 공급 가능하도록 상기 챔버에 연결되는 헬륨공급부; 헬륨이 공급되지 않은 측 공간 내의 헬륨을 검출하도록 상기 챔버에 연결되는 헬륨검출부; 및 상기 피검사물의 내부공간 또는 외부공간의 압력의 변화에 따른 리크 여부 판정 및 상기 헬륨이 공급되지 않은 측 공간 내에서의 헬륨의 검출량에 따른 리크 여부를 판정을 수행하는 제어부를 포함한다.

바람직하게 상기 챔버는: 측벽부와, 상기 측벽부의 하부에 밀착되는 하부실링판부와, 상기 측벽부의 내면에 슬라이딩 이동가능하게 설치되는 상부실링판부에 의해 제공되며, 상기 상부실링판부가 안착된 피검사물의 크기에 대응하여 피검사물에 밀착될 때까지 상기 측벽부의 내면에서 슬라이딩함으로써 챔버 용적이 가변가능하다.

상기 압력의 변화에 따른 리크 여부 판정을 먼저 수행하여 리크가 존재하지 않을 경우에 상기 헬륨 검출량에 따른 리크 여부 판정을 수행할 수 있다.

상기 챔버에는 퍼지가스의 공급과 회수가 가능한 퍼지부가 연결된다.

상기 헬륨공급부는 공급과 회수가 가능하도록 상기 챔버에 연결된다.

본 발명은 리크 검사 방법을 제공하며, 이 방법은: (가) 피검사물을 챔버에 기밀 수용하고 또한 상기 챔버 내에서 피검사물의 내부공간과 외부공간을 기밀 격리하는 단계; (나) 상기 내부공간을 제1진공도로 진공시키거나 상기 외부공간을 제2진공도로 진공시키면서 압력의 변화에 따른 리크 존재여부를 판정을 수행하는 단계; 및 (다) 상기 단계 (나)에서 리크 존재가 없다고 판정된 경우에, 상기 제1진공도와 상기 제2진공도 중 낮은 진공도를 가지는 공간으로 헬륨을 공급하고 높은 진공도를 가지는 공간으로부터 헬륨을 검출하여 리크 존재여부를 판정을 수행하는 단계;를 포함한다.

상기 단계 (나)는, 상기 내부공간이 설정된 시간 내에 상기 제1진공도에 도달하지 못하거나, 상기 외부공간이 설정된 시간 내에 상기 제2진공도에 도달하지 못할 경우에, 리크가 존재한다고 판정한다.

상기 단계 (나)는, 상기 내부공간 또는 상기 외부공간 중의 어느 한쪽을 먼저 해당 설정 진공도인 상기 제1진공도 또는 상기 제2진공도로 진공시킨 후, 반대쪽 공간의 진공도 변화를 관측하여 진공도의 변화가 설정값 이상일 경우에, 리크가 존재한다고 판정한다.

상기 단계 (다)는, 제1압력으로 헬륨을 공급하여 검출을 수행하는 1차 검출과, 상기 제1압력 보다 높은 제2압력으로 헬륨을 공급하여 검출을 수행하는 2차 검출을 포함하고, 상기 1차 검출에서 리크가 존재하지 않는다고 판정될 경우에, 상기 2차 검출을 수행한다.

상기 1차 검출 및 상기 2차 검출에서 리크 존재여부의 판정은, 검출되는 헬륨의 양이 설정값 이상일 때 리크가 존재한다고 판정한다.

본 발명은 인시츄(In-Situ)로 다단계에 걸쳐서 리크 존재여부를 판정함으로써 보다 효율적으로 검사를 수행할 수 있는 리크 검사 장치 및 방법을 제공한다. 특히, 다단계에 걸쳐서 리크 존재여부를 판정함으로써 헬륨검출기를 보호하고 안정적으로 장치를 운영할 수 있다. 더구나, 피검사물의 크기에 대응하는 크기로 챔버 용적을 변경시킴으로써 최적량의 헬륨을 이용하여 리크 검사를 완수할 수 있다. 이렇게 최적량을 이용하는 것은 헬륨의 공급 및 회수가 신속하고 용이하게 이루어지며, 특히 각각의 크기를 가지는 피검사물 마다 최소량의 헬륨 잔류량을 남기고 헬륨을 회수할 수 있는 효과가 있다. 또한 다단계에 걸쳐서 리크 존재여부를 판정하는 본 발명의 방법은 실질적으로 공정 속도를 증가시키는 효과를 거둔다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리크 검사 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리크 검사 장치에 대한 개략적인 계통도이다.
도 3은 도 1의 리크 검사 장치의 일부를 도시한 단면도로서 챔버부를 보여준다.
도 4는 도 3의 챔버부의 주요부분을 도시한 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리크 검사 방법을 보여주는 플로우챠트.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리크 검사 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리크 검사 장치에 대한 개략적인 계통도이다. 도 3은 도 1의 리크 검사 장치의 일부를 도시한 단면도로서, 챔버부를 보여준다. 도 4는 도 3의 챔버부의 주요부분을 도시한 단면도이다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리크 검사 방법을 보여주는 플로우챠트이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리크 검사 장치(10)는 알루미늄 타이어휠(W)과 같은 피검사물의 리크 검사가 수행되는 챔버를 제공하는 챔버부(100)를 포함한다. 챔버부(100)는 본 발명의 장치의 본체라고 할 수 있으며, 알루미늄 타이어휠(W)을 기밀 수용 가능한 챔버 또는 챔버공간를 제공한다. 챔버부(100)는 하부실링판부(120), 상부실링판부(130), 측벽부(140), 및 이들을 지지하는 지지구조(150)를 포함한다. 챔버부(100)는 또한 실린더(160)와 같은 승강장치부를 포함하여, 승강장치부는 상부실링판부(130)와 측벽부(140)를 승강시킨다. 도 3에 도시한 바람직한 실시예에서는 챔버의 측벽부(140)의 일측 또는 일측면 부위가 지지구조(150)에 슬라이딩 이동가능하게 결합되어 있다.

챔버부(100)의 동작을 개략적으로 설명하면, 상부실링판부(130)와 측벽부(140)가 상승하여 챔버가 오픈된 상태에서 알루미늄 타이어휠(W)이 하부실링판부(120)에 안착되고 난 후 실린더(160)를 포함하는 승강장치부가 상부실링판부(130)와 측벽부(140)를 하강시켜서 기밀된 챔버를 형성하게 된다. 챔버 내에 놓여진 알루미늄 타이어휠(W)은 챔버 내에서 어느 한쪽 측면부위가 하부실링판부(120) 상에 놓여지게 되며, 다른 쪽 측면부위는 이후 하강하는 상부실링판부(130)에 의해 밀착된다. 그럼으로써 알루미늄 타이어휠(W)의 내부와 외부가 또한 서로 기밀 격리된다. 이와 같이 챔버 내에서의 알루미늄 타이어휠(W)의 내부와 외부를 내부공간(I)과 외부공간(O)이라고 할 수 있다. 도 2에서는 이와 같은 챔버 내에 안착된 알루미늄 타이어휠(W)의 내부공간(I)과 외부공간(O) 만을 간략히 도시하였다.

특히, 본 발명의 리크 검사 장치(10)는 상부실링판부(130)가 챔버의 측벽부(140)의 내면과 기밀된 슬라이딩 접촉을 이루고 있도록 형성된다. 따라서 본 발명의 리크 검사 장치(10)의 챔버는 용적이 가변가능한 가변 챔버이며, 알루미늄 타이어휠(W)과 같은 피검사물의 크기에 대응하여 상부실링판부(130)가 하강하여 챔버의 크기를 최적으로 크기로 변경한다. 이를테면 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 검사하여야 상대적으로 작은 사이즈의 알루미늄 타이어휠(W1)이 안착되면 상부실링판부(130)와 측벽부(140)가 그에 대응하여 함께 하강하여 알루미늄 타이어휠(W1)에 상부실링판부(130)가 밀착된다. 그러므로 챔버의 용적이 피검사물에 최적(최소) 상태가 된다. 마찬가지로, 상대적으로 큰 알루미늄 타이어휠(W2)이 안착되면 상부실링판부(130)에 그에 대응하여 상대적으로 높은 위치에서 밀착되어 챔버를 형성한다. 결과적으로, 상부실링판부(130)는 챔버의 상면부에 해당하게 되는 것이다. 이는 종전의 장치가 상부실링판부가 알루미늄 타이어휠 부분만을 덮는 방식과는 다른 것이다. 알루미늄 타이어휠 부분만을 상부실링판부가 덮게 되면 알루미늄 타이어휠의 크기가 줄어들더라도 실질적으로 챔버의 용적이 크게 줄어들지 않게 된다. 본 발명의 도 3에서 외부공간(O)에 해당되는 부분의 용적이 줄어들지 않게 되기 때문이다. 특히, 이 외부공간(O)으로 헬륨이 공급되기 때문에 검사하는 알루미늄 타이어휠의 크기가 작을 경우에도 헬륨이 공급되는 외부공간(O)의 용적이 줄어들지 않기 때문에 종전의 장치는 매우 비효율적이었다. 헬륨의 공급량이 많아야 하고, 또한 그를 회수하는 데 애로가 있다. 그러나 본 발명의 리크 검사 장치(10)는 상술한 바와 같이 피검사물, 특히 알루미늄 타이어휠(W)의 크기에 대응하여 챔버의 실제 용적이 가변됨으로써 위의 문제점을 해결한다. 본 발명의 리크 검사 장치(10)에서 상부실링판부(130)는 측벽부(140) 내면과 실링을 이루도록 형성되며, 이는 필요한 부분에 실링부재를 채용함으로써 구현 가능하다.

본 발명의 리크 검사 장치(10)는, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 검사를 하기 위한 알루미늄 타이어휠(W)을 챔버에 안착시키거나, 검사가 끝난 알루미늄 타이어휠(W)을 챔버로부터 배출시키기 위한 로딩 및 언로딩부(200)를 포함한다. 로딩 및 언로딩부(200)는 다수개의 알루미늄 타이어휠(W)을 이송하기 위한 이송장치(210)와, 알루미늄 타이어휠(W)을 챔버로 안착시키거나 챔버로부터 배출하는 동작을 수행하는 로봇 또는 척부(220)를 포함한다. 이송장치(210)에 의해 다수개의 알루미늄 타이어휠(W)이 순차적으로 이송되면 로봇 또는 척부(220)는 챔버부(100) 앞에 위치한 알루미늄 타이어휠(W)을 챔버로 로딩한다. 즉, 챔버부(100)의 실린더(160)를 포함하는 승강장치에 의해 상부실링판부(130)와 측벽부(140)가 상승되어 챔버가 오픈된 상태에서 검사할 알루미늄 타이어휠(W)을 하부실링판부(120) 상에 안착시킨다. 또한, 검사가 완료된 챔버 내의 알루미늄 타이어휠(W)은 챔버가 오픈된 상태에서 로봇 또는 척부(220)에 의해 배출되고, 배출된 알루미늄 타이어휠(W)은 이송장치(210)에 의해 선택부(300) 앞으로 이송된다. 선택부(300)는 검사의 합격 또는 불학격 여부에 따라 알루미늄 타이어휠(W)을 분리하는 역할을 수행하는 장치로서, 이에 대해서는 후술한다.

챔버부(100)에는 챔버에 안착된 알루미늄 타이어휠(W)의 내부공간(I)을 설정된 진공도인 제1진공도로 진공시키는 제1진공부(400)가 연결된다. 제1진공부(400)는 내부진공펌프(410)와 내부진공펌프(410)를 챔버와 연통시키는 배관(420), 그리고 배관(420)의 개폐를 수행하는 밸브(430) 등을 포함한다. 따라서 제1진공부(400)는 챔버와 연결되어 챔버 내에 안착된 알루미늄 타이어휠(W)의 내부공간(I)을 진공시킨다. 도면에서는 명확하게 표시하지 않았지만, 챔버 내의 알루미늄 타이어휠(W)의 내부공간(I)의 진공도를 감지하기 위한 진공센서와 같은 수단이 포함된다.

챔버부(100)에는 또한 챔버에 안착된 알루미늄 타이어휠(W)의 외부공간(O)을 설정된 제2진공도로 진공시키는 제2진공부(500)가 연결된다. 제2진공부(500)는 외부진공펌프(510)와, 외부진공펌프(510)와 챔버에 안착된 알루미늄 타이어휠(W)의 외부공간(O)을 연통시키는 배관(520)과, 배관(520)을 개폐하는 밸브(530)를 포함한다. 마찬가지로 도면에서는 명확하게 표시하지 않았지만, 챔버 내의 알루미늄 타이어휠(W)의 외부공간(O)의 진공도를 감지하기 위한 진공센서와 같은 수단이 포함된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리크 검사 장치(10)는 챔버부(100)에 연결되어 챔버 내에 안착된 알루미늄 타이어휠(W)의 외부공간(O)으로 헬륨을 공급하기 위한 헬륨공급부(600)를 포함한다. 헬륨공급부(600)는 헬륨의 공급뿐만 아니라 회수를 하도록 이루어진다. 따라서 헬륨공급부(600)는 헬륨탱크부(610)와, 헬륨탱크부(610)와 챔버 내의 알루미늄 타이어휠(W)의 외부공간(O)을 연통시키기 위한 배관(620)과, 배관(620)에 연결되어 헬륨탱크부(610)의 헬륨을 외부공간(O)으로 공급하고 또한 외부공간(O) 내의 헬륨을 헬륨탱크부(610)로 회수하기 위한 펌프 및 콤프레샤와 같은 헬륨 공급 및 회수 장치(630)를 포함한다. 헬륨공급부(600)는 또한 배관(620)의 필요한 부위에 설치되는 밸브(640, 650)들을 포함한다. 여기에서, 도 2에 도시한 바와 같이, 헬륨 회수를 위한 펌프는 상술한 외부공간(O)의 진공에 이용되는 제1진공부(400)의 진공펌프(510)가 겸용으로 이용될 수도 있다.

본 발명의 리크 검사 장치(10)의 도시한 바람직한 실시예에서는 챔버 내에 안착된 알루미늄 타이어휠(W)의 외부공간(O)의 제2진공도가 내부공간(I)의 제1진공도보다 낮도록 설정되어 있기 때문에, 헬륨을 외부공간(O)으로 공급하도록 설치되고 있다. 그러나, 만약 제1진공도가 제2진공도 보다 낮도록 설정될 경우에는 챔버 내에 안착된 알루미늄 타이어휠(W)의 내부공간(I)으로 헬륨을 공급하도록 설치될 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리크 검사 장치(10)는 헬륨이 공급되지 않은 측의 공간, 즉 챔버 내에 안착된 알루미늄 타이어휠(W)의 내부공간(I) 내의 헬륨을 검출하도록 챔버부(100)에 연결되는 헬륨검출부(700)를 포함한다. 헬륨검출부(700)는 헬륨검출용펌프(710)와, 헬륨검출용펌프(710)와 챔버 내 알루미늄 타이어휠(W)의 내부공간(I)과 연통시키는 배관(720)과, 배관(720)에 연결되는 헬륨검출기(730)와, 배관(720)에 설치되는 밸브(740)를 포함한다. 도시한 바람직한 실시예에서는 배관(720)의 제1진공부(400)의 배관(420)에 연결되는 방식으로 설치되었으나, 헬륨검출부(700)와 챔버의 연결은 다른 배관을 통해서도 이루어질 수 있음은 물론이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리크 검사 장치(10)에는 챔버 내부를 클리닝하기 위한 퍼지가스를 챔버로 공급 및 회수 가능한 퍼지부(801, 802, 803, 804)를 포함한다. 퍼지부(801, 802, 803, 804)는 질소 또는 아르곤을 퍼지가스로 이용할 수 있으며, 도 3에 도시한 바와 같이 다수의 배관에 연결될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리크 검사 장치(10)는 상술한 구성요소들 및 그들에 부속되거나 별도로 설치되는 센서들에 연결되는 제어부(900)를 포함한다. 제어부(900)의 핵심적인 역할은 챔버 내에 안착되어 검사를 받는 알루미늄 타이어휠(W)의 리크 여부를 판정하는 것이다. 제어부(900)는 구성요소들 및 센서들로부터 제공되는 데이터를 수신하여 리크 여부를 판정하고, 또한 상기 구성요소들을 각각 제어할 수 있도록 연결된다. 그러나 도면에서는 이해의 편의를 위하여 제어부(900)와 구성요소들 간의 연결은 생략되었다.

본 발명의 리크 검사 장치(10)의 제어부(900)는 설정된 파라미터들에 따라 각각의 구성요소들의 동작을 제어한다. 예를 들어, 후술되는 바와 같이 다단계의 리크 판정에서 리크가 있다고 판정될 경우에는 후속하여 동작하는 장치들의 동작을 정지시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리크 검사 장치(10)는 다단계에 걸쳐서 리크 존재여부를 판정함으로써 공정의 효율을 높이고 나아가 각 구성요소에 과부하가 인가되는 것을 방지한다.

이하에서는 상술한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리크 검사 장치(10)의 동작과 더불어 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리크 검사 방법을 설명하기로 한다.

먼저, 도 5의 단계 100에서, 검사할 알루미늄 타이어휠(W)을 챔버에 안착시킨다. 실린더(160)를 포함하는 승강장치부에 의해 측벽부(140)와 상부실링판부(130)가 상승되어 챔버가 오픈된 상태에서, 로봇 또는 척부(220)에 의해 검사할 알루미늄 타이어휠(W)이 챔버 내의 하부실링판부(120) 상의 정위치에 안착된다.

이어, 챔버를 밀폐시킨다(단계 101). 여기서는 승강장치부에 의해 상부실링판부(130)와 측벽부(140)를 하강하여 챔버를 닫게 된다. 이때에 닫힌 챔버에 의해 챔버 외부와 내부가 기밀적으로 격리될 뿐만 아니라, 하부실링판부(120)와 상부실링판부(130)에 의해 챔버 내에서 알루미늄 타이어휠(W)의 내부공간(I)과 외부공간(O)이 서로 기밀 격리되게 된다. 즉, 유사 원통형인 알루미늄 타이어휠(W)의 양측면의 개구를 하부실링판부(120)와 상부실링판부(130)가 밀착함으로써 기밀 격리된 내부공간(I)과 외부공간(O)이 형성되는 것이다.

단계 102에서, 챔버 내부를 클리닝한다. 구체적으로는 퍼지가스인 질소를 이용하여 알루미늄 타이어휠(W)의 내부공간을 클리닝한다. 물론, 알루미늄 타이어휠(W)의 외부공간(O) 역시 클리닝하는 것도 무방하지만, 여기에서 설명하는 실시예에서는 내부공간(I)에서 헬륨을 검출하는 것이기 때문에, 공정 효율을 위해서 내부공간(I)을 클리닝한다.

단계 103에서, 알루미늄 타이어휠(W)의 내부공간(I)을 제1진공도로 진공시킨다. 구체적으로는 제1진공부(400)의 내부진공펌프(410)를 이용하여 -100KPa 이하로 진공시킨다.

이때, 제어부(900)는 설정된 시간 내에 제1진공도로 진공되지 않을 경우에는 리크가 존재한다고 판정할 수 있다(단계 104). 그렇게 되면, 후속 공정 단계를 진행하지 않고, 해당 알루미늄 타이어휠(W)을 챔버로부터 반출한다. 설정된 시간 내에 제1진공도에 도달할 경우에는 단계 105로 진행한다.

단계 105에서, 진공도 변화를 검사한다. 진공도의 변화는 내부공간(I)과 외부공간(O)을 모두 검사할 수 있으나, 바람직하게는 외부공간(O)의 진공도의 변화를 검사하여 리크 여부를 판정할 수 있다. 구체적으로는 이 단계에서 외부공간(O)의 진공도의 변화가 설정값 이상일 경우에 제어부(900)는 리크가 존재한다고 판정할 수 있고, 그 설정값은 대략 20Pa 이상일 수 있다. 마찬가지로, 리크가 존재한다고 판정될 경우에는 해당 알루미늄 타이어휠(W)을 챔버로부터 반출하고, 그렇지 않을 경우에는 다음 단계로 진행한다.

단계 106에서, 챔버 내 알루미늄 타이어휠(W)의 외부공간(O)을 제2진공도로 진공시킨다. 이때는 제2진공부(500)가 이용되며, 제2진공부(500)의 외부진공펌프(510)를 이용하여 알루미늄 타이어휠(W)의 외부공간(O)을 대략 -85KPa 이하로 진공시킨다.

이때도 마찬가지로 설정된 시간 내에 제2진공도에 도달하지 않을 경우에, 리크가 존재한다고 판정하고 알루미늄 타이어휠(W)을 반출시킨다(단계 107).

단계 108에서, 챔버 내의 알루미늄 타이어휠(W)의 내부공간(I)의 헬륨 잔여량을 측정한다. 이는 외부공간(O)으로 헬륨을 공급하기에 앞서 미리 내부공간(I) 내의 헬륨 잔여량을 측정함으로써, 리크가 있을 때 발생하는 외부공간(O)에서 내부공간(I)으로 누설된 헬륨의 정확한 량을 측정하기 위해서이다. 이때도 마찬가지로 미리 설정된 한계값을 넘는 헬륨량이 측정될 경우에는 후속 공정의 진행을 중지하고, 자연 복압과 더불어 단계 102로 복귀하여 클리닝부터 다시 진행하도록 한다.

계속하여 도 6의 단계 110 내지 단계 114에서, 본격적으로 헬륨을 공급하여 리크 검사를 수행한다.

먼저 단계 110에서, 챔버 내의 알루미늄 타이어휠(W)의 외부공간(O)으로 헬륨을 저압 봉입한다. 이때는 예를 들어 헬륨공급부(600)를 이용하여 외부공간(O)으로 헬륨을 0.01MPa 이하의 압력으로 봉입한다. 이어 단계 111에서, 소정시간, 예로서 3초 동안 헬륨검출부(700)의 헬륨검출기(730)에서 검출되는 헬륨의 양을 측정한다(1차 검출). 이때 검출되는 헬륨량이 설정값 이상인지 여부에 따라 리크 존재 유무를 판정한다(단계 112). 리크가 존재한다고 판정될 경우에는 해당 알루미늄 타이어휠(W)에 대한 후속 테스트 공정의 진행을 더 이상 하지 않고 피검사물을 반출한다(단계 205). 헬륨량이 설정값 이하일 경우에는 다음 단계로 진행한다.

다음에 단계 113에서, 동일한 외부공간(O)으로 헬륨을 고압 봉입한다. 이때는 예를 들어 헬륨공급부(600)를 이용하여 외부공간(O)으로 헬륨을 0.01 내지 0.1Mpa의 압력으로 봉입한다. 단계 114에서, 소정시간, 예로서 6초 동안 헬륨검출기(730)에서 검출되는 헬륨의 양을 측정한다(2차 검출). 검출되는 헬륨량이 설정값 이하일 경우에는 최종적으로 리크가 존재하지 않는다고 판정하고, 설정값 이상일 경우에는 리크가 존재한다고 판정한다(단계 115). 단계 115 이후에는 검사된 알루미늄 타이어휠(W)은 반출되며, 리크 존재 유무에 따라 도면에서는 단계 206 또는 단계 116으로 반출된다.

상술한 단계 116을 통해 반출되는 알루미늄 타이어휠(W)은 정상 판정을 받는 제품으로서, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 제어부(900)에 의해 제어된 선택부(300)에 의해 부호 'A' 로 표시된 방향 쪽으로 진행되도록 한다. 반면에, 불량 판정을 받아서 상술한 단계 201, 202, 203, 205 및 206을 통해 반출되는 알루미늄 타이어휠(W)은 제어부(900)의 제어 하에 선택부(300)에 의해 부호 'B'로 표시된 방향 쪽으로 진행되도록 한다.

이와 같이 헬륨 검출 테스트에서도 2단계 이상의 다단계로 진행함으로써 한꺼번에 헬륨이 다량 누출되어 헬륨검출기(730)에 축적되는 경우가 거의 발생하지 않게 된다. 헬륨을 다량 누출시킬 가능성이 있는 알루미늄 타이어휠(W)을 미리 걸러내는 효과가 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 헬륨이 헬륨검출기(730)에 과하게 축적되는 경우에는 헬륨검출기(730)의 동작이 정지되거나 고장을 일으키게 되며, 이를 복구하는데 상당한 시간이 소요된다. 이러한 문제는 종종 단 한 번의 과누출로도 야기될 수 있으며 리크 검사 장치(10) 전체가 공정을 진행하지 못하고 휴지하게 되는 최악의 결과를 불러온다. 장치의 손상과 공정 중단이라는 두 가지 손실을 입게 되는 것이다.

본 발명의 리크 검사 장치 및 방법은 이러한 종래의 문제점을 철저히 예방한다. 특히 상술한 다 수 단계의 리크 판정 단계들이 본 발명의 리크 검사 장치(10)에서 In-situ로 진행되기 때문에, 매우 신속하고 어려움 없이 전체 공정을 진행할 수 있다. 더구나, 상술한 본 발명의 방법은 상대적으로 불량도가 높은 제품을 먼저 선별하여 추려냄으로써 실질적으로 전체 공정의 진행 속도도 빨라지게 된다.

도면의 플로우챠트에서는 이해의 편의를 위하여 리크 존재 유무의 판정 뒤 바로 알루미늄 타이어휠(W)을 반출하는 것으로 설명하였지만, 단계 201, 202, 및 203에서는 복압과 반출을 그대로 수행하는 반면, 헬륨이 공급된 이후에는 헬륨의 회수를 위한 단계를 수행한다. 이를 테면 헬륨 회수를 위해서는 다음과 같은 과정들이 더 진행될 수 있다.

먼저 압력 차이를 이용하는 방식으로 외부공간(O)으로부터 헬륨을 1차 회수한다. 이어, 외부공간(O)을 질소를 이용하여 클리닝한다. 이는 우레탄 등에 흡착된 헬륨까지 최대한 회수할 수 있도록 하고, 나아가 수분 등을 제거함으로써 측정 정밀도를 높일 수 있게 한다. 계속하여 헬륨의 2차 회수를 실시하며, 이때는 진공펌프를 이용하여 회수를 증대시킨다. 질소를 이용하여 배관 및 헬륨검출기(730)를 클리닝한다. 그리고 벤팅(venting)을 통해 내부공간(I) 및 외부공간(O)의 복압을 수행한다. 이후, 다음 제품의 검사를 위해 측벽부(140)와 상부실링판부(130)를 상승시킴으로써 챔버를 오픈시킨다.

이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

10: 리크 검사 장치 100: 챔버부
120: 하부실링판부 130: 상부실링판부
140: 측벽부 150: 지지구조
160: 실린더 200: 로딩 및 언로딩부
210: 이송장치 220: 로봇 또는 척부
300: 선택부 400: 제1진공부
410: 내부진공펌프 500: 제2진공부
510: 외부진공펌프 600: 헬륨공급부
610: 헬륨탱크부 630: 헬륨 공급 및 회수 장치
700: 헬륨검출부 710: 헬륨검출용펌프
730: 헬륨검출기 801, 802, 803, 804: 퍼지부
420, 520, 620, 720: 배관 430, 530, 640, 650, 740: 밸브
900: 제어부 W: 알루미늄 타이어휠
I: 내부공간 O: 외부공간

Claims (10)

1. 리크 검사 장치로서:
   피검사물을 기밀 수용가능하고, 기밀수용된 피검사물의 내부공간과 외부공간을 또한 기밀 격리 가능한 챔버;
   상기 피검사물의 내부공간의 진공도를 감지가능하고 제1진공도로 진공 가능하도록 상기 챔버에 연결되는 제1진공부;
   상기 피검사물의 외부공간의 진공도를 감지가능하고 제2진공도로 진공 가능하도록 상기 챔버에 연결되는 제2진공부;
   상기 제1진공도와 상기 제2진공도 중 낮은 진공도를 가지는 공간으로 헬륨을 공급 가능하도록 상기 챔버에 연결되는 헬륨공급부;
   헬륨이 공급되지 않은 측 공간 내의 헬륨을 검출하도록 상기 챔버에 연결되는 헬륨검출부; 및
   상기 피검사물의 내부공간 또는 외부공간의 압력의 변화에 따른 리크 여부 판정 및 상기 헬륨이 공급되지 않은 측 공간 내에서의 헬륨검출량에 따른 리크 여부를 판정을 수행하는 제어부를 포함하고,
   상기 챔버는: 측벽부와, 상기 측벽부의 하부에 밀착되는 하부실링판부와, 상기 측벽부의 내면에 슬라이딩 이동가능하게 설치되는 상부실링판부에 의해 제공되며, 상기 피검사물로서 타이어휠이 상기 하부실링판부에 일측면 부위가 놓여지고 상기 상부실링판부가 안착된 피검사물의 크기에 대응하여 상기 피검사물인 타이어휠의 타측면에 밀착될 때까지 상기 측벽부의 내면에서 슬라이딩함으로써 챔버 용적이 가변가능하고, 상기 하부실링판부와 상기 상부실링판부가 상기 타이어휠의 일측면과 타측면에 각각 밀착될 때 상기 피검사물의 내부공간과 외부공간이 형성되는 것인,
   리크 검사 장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 압력의 변화에 따른 리크 여부 판정을 먼저 수행하여 리크가 존재하지 않을 경우에 상기 헬륨검출량에 따른 리크 여부 판정을 수행하는 것인,
   리크 검사 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 챔버에는 퍼지가스의 공급과 회수가 가능한 퍼지부가 연결되는 것인,
   리크 검사 장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 헬륨공급부는 공급과 회수가 가능하도록 상기 챔버에 연결되는 것인,
   리크 검사 장치.
   
6. 리크 검사 방법으로서:
   (가) 피검사물로서 타이어휠을 챔버에 기밀 수용하고 또한 상기 챔버 내에서 피검사물의 내부공간과 외부공간을 기밀 격리하는 단계;
   (나) 상기 내부공간을 제1진공도로 진공시키거나 상기 외부공간을 제2진공도로 진공시키면서 압력의 변화에 따른 리크 존재여부를 판정을 수행하는 단계;
   (다) 상기 단계 (나)에서 리크 존재가 없다고 판정된 경우에, 상기 제1진공도와 상기 제2진공도 중 낮은 진공도를 가지는 공간으로 헬륨을 공급하고 높은 진공도를 가지는 공간으로부터 헬륨을 검출하여 리크 존재여부를 판정을 수행하는 단계;를 포함하고,
   상기 단계 (가)에서 상기 챔버는; 측벽부와, 상기 측벽부의 하부에 밀착되는 하부실링판부와, 상기 측벽부의 내면에 슬라이딩 이동가능하게 설치되는 상부실링판부에 의해 제공되며, 상기 피검사물로서 타이어휠이 상기 하부실링판부에 일측면 부위가 놓여지고 상기 상부실링판부가 안착된 피검사물의 크기에 대응하여 상기 피검사물인 타이어휠의 타측면에 밀착될 때까지 상기 측벽부의 내면에서 슬라이딩함으로써 챔버 용적이 가변가능하고, 상기 하부실링판부와 상기 상부실링판부가 상기 타이어휠의 일측면과 타측면에 각각 밀착될 때 상기 피검사물의 내부공간과 외부공간이 형성되는 것인,
   리크 검사 방법.
   
7. 청구항 6에 있어서, 상기 단계 (나)는,
   상기 내부공간이 설정된 시간 내에 상기 제1진공도에 도달하지 못하거나, 상기 외부공간이 설정된 시간 내에 상기 제2진공도에 도달하지 못할 경우에, 리크가 존재한다고 판정하는 것인,
   리크 검사 방법.
   
8. 청구항 6에 있어서, 상기 단계 (나)는,
   상기 내부공간 또는 상기 외부공간 중의 어느 한쪽을 먼저 해당 설정 진공도인 상기 제1진공도 또는 상기 제2진공도로 진공시킨 후, 반대쪽 공간의 진공도 변화를 관측하여 진공도의 변화가 설정값 이상일 경우에, 리크가 존재한다고 판정하는 것인,
   리크 검사 방법.
   
9. 청구항 6에 있어서, 상기 단계 (다)는,
   제1압력으로 헬륨을 공급하여 검출을 수행하는 1차 검출과,
   상기 제1압력 보다 높은 제2압력으로 헬륨을 공급하여 검출을 수행하는 2차 검출을 포함하고,
   상기 1차 검출에서 리크가 존재하지 않는다고 판정될 경우에, 상기 2차 검출을 수행하는 것인,
   리크 검사 방법.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 1차 검출 및 상기 2차 검출에서 리크 존재여부의 판정은, 검출되는 헬륨의 양이 설정값 이상일 때 리크가 존재한다고 판정하는 것인,
    리크 검사 방법.

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