KR101239944B1 - 방사선원의 조사 방향을 정밀하게 조절할 수 있는 비파괴 검사 장비용 콜리메이터 장치 - Google Patents

방사선원의 조사 방향을 정밀하게 조절할 수 있는 비파괴 검사 장비용 콜리메이터 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 방사선원의 조사 방향을 정밀하게 조절할 수 있는 비파괴 검사 장비용 콜리메이터 장치는, 몸체; 및 상기 몸체에 결합된 콜리메이터;를 포함하며, 상기 몸체의 하부에는 삼각형 형태로 배치된 3개의 바퀴가 상기 몸체에 회전가능하게 결합 되며, 상기 바퀴 중 2개의 바퀴는 하나의 구동축으로 연결되어 있으며, 상기 바퀴 중 나머지 하나는 지면에 수직인 방향의 조향축에 회전가능하게 설치되며, 상기 구동축의 중앙부에는 기어부가 형성되어 있으며, 상기 구동축에 형성된 기어부는 상기 몸체에 고정된 구동 모터에 의해 구동되도록 설치되며, 상기 조향축은 상기 몸체에 회전 가능하게 결합 되고, 상기 조향축은 조향 모터에 의해 회전될 수 있도록 상기 조향 모터에 연결되며, 상기 몸체의 상부에 배치되며, 상기 몸체의 상하 방향으로 이동가능하게 결합된 제1이동부재가 구비되며, 상기 몸체의 좌우 방향으로 이동 가능하도록 상기 제1이동부재에 이동 가능하게 설치된 제2이동부재가 구비되며, 상기 몸체의 전후 방향으로 이동 가능하도록 상기 제2이동부재에 대해 이동가능하게 결합된 제3이동부재를 구비하며, 상기 제3이동부재는 랙 기어가 구비되고 상기 제2이동부재에 대해 출몰 가능하게 설치된 출몰축과, 상기 출몰축의 일단부에 배치되는 콜리메이터를 포함하고, 상기 제1이동부재는 상기 몸체의 상면에 대해 수직으로 연장된 한 쌍의 가이드공과, 상기 가이드공과 이격된 위치에 대칭적으로 배치된 한 쌍의 작동공이 구비되며, 상기 작동공의 내주면에는 암나사부가 형성되고, 상기 몸체에 대해 회전 가능하게 설치되고 상기 작동공에 구비된 암나사부와 맞물리는 수나사부가 구비된 한 쌍의 스크류 봉과, 상기 몸체에 고정되며 상기 가이드공에 슬라이딩 가능하게 설치된 한 쌍의 가이드 봉이 구비되며, 상기 스크류봉을 회전구동하는 제1모터가 상기 몸체에 구비되고, 상기 제1이동부재에는, 상기 제2이동부재가 이동하는 방향으로 배치되어 상기 제1이동부재에 대해 회전 가능하게 설치된 볼 스크류가 구비되며, 상기 제2이동부재의 하면에 고정되며 상기 볼 스크류와 결합한 볼 너트가 구비되며, 상기 볼 스크류를 회전 구동하는 제2모터가 상기 제1이동부재에 구비되며, 상기 출몰축은 상기 제3이동부재에 고정되고 상기 랙 기어와 맞물리는 피니언 기어를 구비한 제3모터에 의해 구동되며, 상기 콜리메이터의 전면부는 오목한 홈부를 구성하며, 상기 콜리메이터의 후면부는 평면부를 구성하며, 상기 콜리메이터에 구비된 오목한 홈부의 중심으로부터 그 콜레메이터의 일측면을 향해 관통된 방사선원 가이드 관이 마련되며, 상기 콜리메이터는 후면에는 방사선 감지센서가 부착되며, 그 방사선 감지센서에서 감지된 방사선량을 수치로 표시하는 디스플레이부를 구비하며, 상기 구동 모터와, 상기 조향 모터와, 상기 제1모터와, 상기 제2모터와, 상기 제3모터를 상기 몸체의 외부에서 전자기파에 의해 무선으로 제어할 수 있도록 신호의 송수신이 가능한 무선 제어부가 구비되며, 상기 콜리메이터는 상기 출몰축에 대해 회전 가능하게 결합되며, 상기 콜리메이터는 후면부에 기어부가 구비되고 상기 출몰축에는 상기 콜리메이터의 후면부에 구비된 기어부와 맞물리는 콜리메이터 회전용 모터가 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

방사선원의 조사 방향을 정밀하게 조절할 수 있는 비파괴 검사 장비용 콜리메이터 장치{Collimator apparatus for non-destructive testing equipment precisely controllable irradiation direction of radiation source}
본 발명은 비파괴 검사 장비에 채용되는 콜리메이터 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 방사선을 이용한 비파괴 검사 장비에 채용되는 콜리메이터 장치에 관한 것이다.
일반적으로 비파괴 검사라 함은 지상, 선상 등에 구축된 구조물의 결함 여부를 확인하는 것을 의미한다. 비파괴 검사의 수단은 방사선, 초음파, 레이저 등의 매체가 사용된다. 특히, 본 발명은 방사선을 사용한 비파괴 검사 장비에 관한 것이므로 방사선을 이용한 비파괴 검사 장비에 한정하기로 한다. 일반적으로 방사선을 이용한 비파괴 검사는 인체에 사용되는 방사선 검사, 예컨대 X-레이 촬영 방식과 동일한 방식이 채용된다. 즉, 방사선이 발생되는 방사선원을 측정하고자 하는 구조물의 일측면에 배치하고 그 구조물의 타측면에 상기 방사선원에서 방출된 방사선이 그 구조물을 투과한 양을 측정함으로써 그 구조물에 결함이 있는지 여부를 검사한다. 예컨대, 유체를 운송하는 배관이나 선박 등의 용접에 있어서 용접부위의 검사에 비파괴검사가 많이 이용되고 있다. 이러한 비파괴검사는 통상 방사선을 이용하여 용접부위의 결함 유무를 검사한다. 방사선을 이용한 비파괴검사란 방사성 물질에서 나오는 X선이나 감마선 등의 방사선을 검사하고자 하는 용접부위나 구조물에 투과시키고 투과된 방사선으로부터 필름이나 CRT 등에 그 상을 재생하여 피검사물의 내부결함을 검사하는 방법이다. 이러한 비파괴 검사 장비의 일 예가 등록실용신안 제0436664호에 개시되어 있다.
그런데, 일반적으로 방사선을 이용한 비파괴 검사 장비에서 방출되는 방사선은 작업자에게 유해하다. 특히, 장비에서 방출되는 방사선에 작업자가 근거리에서 피폭되는 경우 치명적인 신체의 손상을 초래할 수 있다. 따라서, 방사선을 이용한 비파괴 장비를 사용하는 작업자를 보호하는 것은 매우 중요하며, 사람이 많은 장소에 설치된 구조물을 검사하는 경우에는 그 구조물 주변을 오가는 사람들을 장비로부터 방출되는 방사선으로부터 보호할 필요가 있다.
일반적으로 방사선을 이용한 비파괴 검사 장비는 텅스텐과 같은 차폐체에 수용된 방사선원이 케이블에 의해 연결되어 그 케이블이 가이드 튜브를 타고 장비 외부로 돌출되어 필요한 위치에 세팅한 후에 그상기 방사선원에서 발생된 방사선을 구조물에 조사함으로써 검사를 수행한다. 그런데, 상기 방사선원에서 방출되는 방사선은 특정방향으로만 방출되는 것이 아니고 그 방사선원을 중심으로 모든 방향으로 방출된다. 이러한 방사선을 특징을 고려하여 특정한 방향으로만 방사선이 방출될 수 있도록 그 방사선의 조사방향을 한정하는 역할을 하는 부품을 콜리메이터(collimator)라 한다. 상기 콜리메이터는 납(Pb), 텅스텐(W) 등과 같이 방사선을 양호하게 차단할 수 있는 물질로 제조된다.
그런데, 종래의 비파괴 검사 장비에 채용된 콜리메이터 장치는 비파괴 검사 장비에서 분리할 수 없도록 설치되어 있다. 예컨대, 상기 등록실용신안 제0436664호에서는 방사선원을 감싸는 형태로 설치되어 케이블의 일단부에 고정되어 있는 구조로 이루어져 있다. 이와 같은 종래의 콜리메이터 구조는 작업자는 물론 검사하고자 하는 구조물 주위에 있는 사람을 충분하게 보호할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 비파괴 검사 장비를 운용하는 작업자는 물론이고 검사되는 구조물 주변에 있는 사람의 신체가 장비로부터 방출된 방사선에 의해 피폭되는 것을 예방할 수 있도록 구조가 개선된 콜리메이터 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사선원의 조사 방향을 정밀하게 조절할 수 있는 비파괴 검사 장비용 콜리메이터 장치는,
몸체; 및
상기 몸체에 결합된 콜리메이터;를 포함하며,
상기 몸체의 하부에는 삼각형 형태로 배치된 3개의 바퀴가 상기 몸체에 회전가능하게 결합 되며,
상기 바퀴 중 2개의 바퀴는 하나의 구동축으로 연결되어 있으며,
상기 바퀴 중 나머지 하나는 지면에 수직인 방향의 조향축에 회전가능하게 설치되며,
상기 구동축의 중앙부에는 기어부가 형성되어 있으며,
상기 구동축에 형성된 기어부는 상기 몸체에 고정된 구동 모터에 의해 구동되도록 설치되며,
상기 조향축은 상기 몸체에 회전 가능하게 결합 되고,
상기 조향축은 조향 모터에 의해 회전될 수 있도록 상기 조향 모터에 연결되며,
상기 몸체의 상부에 배치되며, 상기 몸체의 상하 방향으로 이동가능하게 결합된 제1이동부재가 구비되며,
상기 몸체의 좌우 방향으로 이동 가능하도록 상기 제1이동부재에 이동 가능하게 설치된 제2이동부재가 구비되며,
상기 몸체의 전후 방향으로 이동 가능하도록 상기 제2이동부재에 대해 이동가능하게 결합된 제3이동부재를 구비하며,
상기 제3이동부재는 랙 기어가 구비되고 상기 제2이동부재에 대해 출몰 가능하게 설치된 출몰축과, 상기 출몰축의 일단부에 배치되는 콜리메이터를 포함하고,
상기 제1이동부재는 상기 몸체의 상면에 대해 수직으로 연장된 한 쌍의 가이드공과, 상기 가이드공과 이격된 위치에 대칭적으로 배치된 한 쌍의 작동공이 구비되며, 상기 작동공의 내주면에는 암나사부가 형성되고,
상기 몸체에 대해 회전 가능하게 설치되고 상기 작동공에 구비된 암나사부와 맞물리는 수나사부가 구비된 한 쌍의 스크류 봉과, 상기 몸체에 고정되며 상기 가이드공에 슬라이딩 가능하게 설치된 한 쌍의 가이드 봉이 구비되며,
상기 스크류봉을 회전구동하는 제1모터가 상기 몸체에 구비되고,
상기 제1이동부재에는, 상기 제2이동부재가 이동하는 방향으로 배치되어 상기 제1이동부재에 대해 회전 가능하게 설치된 볼 스크류가 구비되며,
상기 제2이동부재의 하면에 고정되며 상기 볼 스크류와 결합한 볼 너트가 구비되며,
상기 볼 스크류를 회전 구동하는 제2모터가 상기 제1이동부재에 구비되며,
상기 출몰축은 상기 제3이동부재에 고정되고 상기 랙 기어와 맞물리는 피니언 기어를 구비한 제3모터에 의해 구동되며,
상기 콜리메이터의 전면부는 오목한 홈부를 구성하며, 상기 콜리메이터의 후면부는 평면부를 구성하며,
상기 콜리메이터에 구비된 오목한 홈부의 중심으로부터 그 콜레메이터의 일측면을 향해 관통된 방사선원 가이드 관이 마련되며,
상기 콜리메이터는 후면에는 방사선 감지센서가 부착되며, 그 방사선 감지센서에서 감지된 방사선량을 수치로 표시하는 디스플레이부를 구비하며,
상기 구동 모터와, 상기 조향 모터와, 상기 제1모터와, 상기 제2모터와, 상기 제3모터를 상기 몸체의 외부에서 전자기파에 의해 무선으로 제어할 수 있도록 신호의 송수신이 가능한 무선 제어부가 구비되며,
상기 콜리메이터는 상기 출몰축에 대해 회전 가능하게 결합되며,
상기 콜리메이터는 후면부에 기어부가 구비되고 상기 출몰축에는 상기 콜리메이터의 후면부에 구비된 기어부와 맞물리는 콜리메이터 회전용 모터가 설치된 점에 특징이 있다.
상기 몸체는 상부 몸체와 하부 몸체를 구비하며,
상기 상부 몸체의 하면으로부터 하방으로 연장되며 상기 하부 몸체에 대해 회전 가능하게 설치된 몸체 회전축이 구비되며,
상기 하부 몸체에 고정되며 상기 몸체 회전축을 구동하는 몸체 회전용 모터가 구비됨으로써, 상기 상부 몸체는 상기 하부 몸체에 대해 회전가능하게 결합 되고, 상기 무선 제어부는 상기 몸체 회전용 모터를 제어하며,
상기 제1이동부재는 상기 상부 몸체의 상부에 설치된 것이 바람직하다.
상기 조향축과 상기 조향 모터는 지면으로부터 상기 조향축을 따라 상기 조향 모터로 전달되는 충격을 완충하도록 탄성 변형이 가능한 소재로 이루어진 완충부재를 매개로 결합된 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방사선원의 조사 방향을 정밀하게 조절할 수 있는 비파괴 검사 장비용 콜리메이터 장치는, 필요한 위치까지 무선으로 제어하여 이동가능하며, 방사선원으로부터 발생한 방사선의 조사 방향을 자유롭게 조절할 수 있으므로 작업자 쪽으로 조사되는 방사선량을 최소화할 수 있도록 함으로써 작업자를 보호할 수 있는 효과를 제공한다. 또한, 콜리메이터에 부착된 방사선 감지센서 모듈은 작업자 쪽으로 조사되는 방사선의 양을 측정하여 디스플레이함으로써 콜리메이터의 위치 및 방향을 조절할 수 있으므로 더욱 효과적으로 작업자가 방사선에 피폭되는 것을 방지하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 방사선을 이용한 비파괴 검사 장비용 콜리메이터 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 콜리메이터 장치의 하면부의 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 Ⅲ-Ⅲ 선 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 도 1에 도시된 Ⅳ-Ⅳ 선 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 도 1에 도시된 Ⅴ-Ⅴ 선 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 도 1에 도시된 Ⅵ-Ⅵ 선 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 도 1에 도시된 콜리메이터 장치에서 상부 몸체와 하부 몸체의 회전 결합 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 콜리메이터 장치에 구비된 무선 제어부와 제어 장치 간 통신 방식을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 9는 도 1에 도시된 Ⅸ-Ⅸ 선 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 10은 다른 실시 예로서 도 5에 대응하는 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 ⅩΙ-ⅩΙ 선 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 방사선을 이용한 비파괴 검사 장비용 콜리메이터 장치의 개략적인 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 콜리메이터 장치의 하면부의 구조를 보여주는 도면이다. 도 3은 도 2에 도시된 Ⅲ-Ⅲ 선 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 도 4는 도 1에 도시된 Ⅳ-Ⅳ 선 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 도 5는 도 1에 도시된 Ⅴ-Ⅴ 선 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 도 6은 도 1에 도시된 Ⅵ-Ⅵ 선 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 도 7은 도 1에 도시된 콜리메이터 장치에서 상부 몸체와 하부 몸체의 회전 결합 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 도 1에 도시된 콜리메이터 장치에 구비된 무선 제어부와 제어 장치 간 통신 방식을 개략적으로 나타낸 블럭도이다. 도 9는 도 1에 도시된 Ⅸ-Ⅸ 선 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 방사선원의 조사 방향을 정밀하게 조절할 수 있는 비파괴 검사 장비용 콜리메이터 장치(10, 이하 "콜리메이터 장치"라 함)는 몸체(20)와, 제1이동부재(50)와, 제2이동부재(60)와, 제3이동부재(70)와, 방사선 감지센서(84)와, 디스플레이부(86)와, 무선 제어부(100)를 포함한다.
상기 몸체(20)는 하부 몸체(22)와 상부 몸체(24)를 포함한다. 상기 하부 몸체(22)는 3개의 바퀴(30)를 구비한다. 상기 3개의 바퀴(30)는 상기 하부 몸체(22)의 하면에서 볼 때 3각형 형태로 배치된다. 상기 3개의 바퀴(30)는 상기 하부 몸체(22)에 회전 가능하게 결합 된다. 상기 바퀴(30) 중 2개의 바퀴(30)는 하나의 구동축(32)으로 연결되어 있다. 상기 구동축(32)은 직선형 부재이다. 상기 구동축(32)의 중앙부에는 기어부가 구비된다. 상기 기어부는 상기 구동축(32)의 둘레를 따라 형성된 스플라인 구조이다. 상기 하부 몸체(22)에는 구동 모터(40)가 구비된다. 상기 구동 모터(40)는 상기 구동축(32)에 구비된 기어부와 맞물리도록 배치된다. 상기 구동 모터(40)의 작동에 의해 상기 구동축(32)의 양단부에 결합된 2개의 바퀴(30)가 일체로 회전한다. 상기 3개의 바퀴(30) 중 나머지 하나의 바퀴(30)는 지면에 수직인 방향의 조향축(35)에 회전가능하게 설치된다. 더 구체적으로 상기 조향축(35)의 하단부에 바퀴(30)가 회전 가능하게 결합된다. 또한, 상기 조향축(35)은 상기 하부 몸체(22)에 회전 가능하게 설치된다. 상기 조향축(35)을 회전 구동하기 위해 상기 하부 몸체(22)에는 조향 모터(42)가 설치된다. 상기 조향 모터(42)의 출력축은 상기 조향축(35)의 일단부 쪽과 예컨대 커플러 등에 의해 결합된다. 상기 조향 모터(42)와 상기 조향축(35) 사이에는 탄성 변형이 가능하여 지면으로부터 상기 조향축(35)을 따라 전달된 충격이 상기 조향 모터(42)를 손상시키지 않도록 완충하는 완충 부재(36)가 배치된다. 상기 완충 부재(36)는 예컨대 코일 스프링이 채용될 수 있다. 한편, 상기 완충 부재(36)는 합성수지나 고무 등의 탄성 변형이 가능한 소재로 제조될 수 있다. 상기 완충 부재(36)는 자동차의 쇽 업소버(shock absorber)와 유사한 역할을 수행한다.
상기 상부 몸체(24)는 상기 하부 몸체(22)의 상부에 배치된다. 상기 상부 몸체(24)는 상기 하부 몸체(22)에 대해 회전 가능하게 결합된다. 더 구체적으로 상기 상부 몸체(24)에 고정되며 상기 하부 몸체(22)에 회전 가능하게 결합된 몸체 회전축(26)이 구비된다. 상기 몸체 회전축(26)은 상기 상부 몸체(24)의 하면으로부터 하방으로 연장되며 상기 하부 몸체(22)에 대해 회전 가능하게 설치된다. 상기 몸체 회전축(26)에는 기어가 구비되며, 몸체 회전용 모터(25)와 맞물린다. 상기 몸체 회전용 모터(25)는 상기 하부 몸체에 고정된다. 상기 몸체 회전용 모터(25)는 상기 몸체 회전축(26)을 구동한다. 따라서, 상기 몸체 회전용 모터(25)가 회전하면, 상기 상부 몸체(24)는 상기 하부 몸체(22)에 대해 회전한다.
상기 제1이동부재(50)는 상기 상부 몸체(24)의 상부에 배치된다. 상기 제1이동부재(50)는 상기 상부 몸체(24)의 상하 방향으로 이동 가능하게 배치된다. 더 구체적으로 상기 제1이동부재(50)는 한 쌍의 작동공(52)과 한 쌍의 가이드공(54)을 구비된다. 상기 한 쌍의 작동공(52)은 서로 이격된 위치에 배치된다. 상기 작동공(52)은 지면에 대해 수직인 방향으로 형성된다. 상기 작동공(52)의 내주면에는 암나사부가 형성된다. 상기 가이드공(54)은 상기 한 쌍의 작동공(52)을 연결하는 가상의 면을 기준으로 서로 대칭적으로 배치된다. 상기 제1이동부재(50)의 일측면에는 후술하는 제2이동부재(60)의 가이드 홈(62)과 슬라이딩 가능하게 결합되는 가이드 레일(56)이 구비된다. 상기 가이드 레일(56)은 상기 제1이동부재(50)의 일측면으로 부터 돌출되어 후술하는 가이드 홈(62)의 길이 방향으로 연장된다.
상기 상부 몸체(24)에 대해 회전 가능하게 결합 되며 상기 작동공(52)과 결합하는 스크류 봉(27)이 구비된다. 상기 스크류 봉(27)의 외주면에는 수나사부가 형성된다. 상기 스크류 봉(27)은 상기 작동공(52)과 나사결합한다. 즉, 상기 스크류 봉(27)이 회전하면, 상기 제1이동부재(50)는 상기 상부 몸체(24)에 대해 상방 또는 하방으로 이동한다. 상기 상부 몸체(24)에는 제1모터(91)가 구비된다. 상기 제1모터(91)는 상기 스크류 봉(27)을 회전시킬 수 있도록 상기 스크류 봉(27)과 동력적으로 결합된다. 상기 제1모터(91)와 상기 스크류 봉(27) 사이에는 감속 기어 등이 설치될 수 있다. 상기 상부 몸체(24)에는 한 쌍의 가이드 봉(28)이 설치된다. 상기 가이드 봉(28)은 상기 제1이동부재(50)의 가이드공(54)과 슬라이딩 가능하게 결합된다. 상기 가이드 봉(28)의 하단부는 상기 상부 몸체(24)에 고정된다. 상기 제1이동부재(50)는 하나의 볼 스크류(51)를 구비한다. 상기 볼 스크류(51)는 후술하는 제2이동부재(60)의 이동방향과 동일한 방향으로 길게 배치된다. 상기 볼 스크류(51)는 상기 제1이동부재(50)에 회전 가능하게 설치된다. 상기 볼 스크류(51)를 회전 시키기 위해 제2모터(92)가 상기 제1이동부재(50)에 설치된다. 상기 제2모터(92)는 상기 제1이동부재(50)에 고정되며, 상기 제2모터(92)의 출력축은 상기 볼 스크류(51)의 일단부와 결합된다. 상기 제2모터(92)의 출력축과 상기 볼 스크류(51)는 동축 상에 정렬된다.
상기 제2이동부재(60)는 상기 상부 몸체(24)의 좌우 방향으로 이동 가능하도록 배치된다. 또한, 상기 제2이동부재(60)는 상기 제1이동부재(50)에 이동 가능하게 설치된다. 더 구체적으로 상기 제2이동부재(60)는 볼 너트(64)와 가이드 홈(62)을 구비한다. 상기 볼 너트(64)는 상기 제2이동부재(60)의 하면에 고정된다. 상기 볼 너트(64)는 상기 제1이동부재(50)에 설치된 상기 볼 스크류(51)와 결합한다. 상기 가이드 홈(62)은 상기 볼 스크류(51)와 평행인 방향으로 배치된다. 상기 가이드 홈(62)은 상기 제1이동부재(50)에 마련된 상기 가이드 레일(56)과 슬라이딩 가능하게 결합한다. 상기 제2이동부재(60)에는 상기 상부 몸체(24)의 전후 방향으로 길게 배치된 콜리메이터 가이드 홈(62)이 구비된다. 상기 콜리메이터 가이드 홈(62)에는 후술하는 출몰축(72)이 슬라이딩 가능하게 배치된다. 상기 제2이동부재(60)에는 상기 출몰축(72)에 마련된 랙 기어(74)와 맞물림으로써 상기 출몰축(72)을 상기 콜리메이터 가이드 홈(62)에 대해 슬라이딩 이동시키는 제3모터(93)가 설치된다. 상기 제3모터(93)는 상기 제2이동부재(60)에 고정된다. 상기 제3모터(93)는 상기 랙 기어(74)와 맞물리는 피니언 기어를 구비한다. 따라서, 상기 출몰축(72)은 상기 제3모터에 의해 구동된다. 결과적으로 상기 콜리메이터(80)는 상기 제1이동부재(50)와, 상기 제2이동부재(60) 및 상기 제3이동부재(70)를 매개로 하여 상기 상부 몸체(24)에 결합된다.
상기 제3이동부재(70)는 상기 상부 몸체(24)의 전후 방향으로 이동 가능하도록 상기 제2이동부재(60)에 대해 이동가능하게 결합된다. 상기 제3이동부재(70)는 출몰축(72)과, 콜리메이터(80)를 포함한다. 상기 출몰축(72)은 상기 제2이동부재(60)에 마련된 출몰축 가이드 홈(62)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 부재이다. 상기 출몰축(72)의 하면에는 랙 기어(74)가 구비된다. 상기 출몰축(72)에 마련된 랙 기어(74)는 상기 제2이동부재(60)에 마련된 제3모터(93)와 동력적으로 결합된다. 따라서, 상기 제3모터(93)가 작동함에 따라 상기 출몰축(72)은 상기 제2이동부재(60)에 대해 출몰 가능하다. 상기 콜리메이터(80)는 상기 출몰축(72)의 일단부에 고정된다. 상기 콜리메이터(80)의 전면부는 오목한 홈부를 구성한다. 상기 콜리메이터(80)의 후면부는 평면부를 구성한다. 상기 콜리메이터(80)에 구비된 오목한 홈부의 중심으로부터 그 콜리메이터(80)의 일측면을 향해 관통된 방사선원 가이드 관(82)이 마련된다. 상기 방사선원 가이드 관(82)에는 케이블에 연결된 방사선원이 삽입된다. 한편, 도 10 및 도 10에 도시된 바와 같이 다른 실시 예에서, 상기 콜리메이터(80)는 상기 출몰축(72)에 대해 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이 경우 상기 콜리메이터(80)는 후면부에 기어부(88)가 구비되고 상기 출몰축(72)에는 상기 기어부(88)와 맞물리는 콜리메이터 회전용 모터(73)가 설치된다.
상기 콜리메이터(80)의 후면에는 방사선 감지센서(84)가 부착된다. 또한, 상기 콜리메이터(80)의 후면에는 상기 방사선 감지센서(84)에서 감지된 방사선량을 수치로 표시하는 디스플레이부(86)가 설치된다. 상기 디스플레이부(86)는 작업자가 인식할 수 있는 표지, 예컨대, 수치 등을 디스플레이한다.
상기 상부 몸체(24)에는 무선 제어부(100)가 구비된다. 상기 무선 제어부(100)는 상기 구동 모터(40)와, 상기 조향 모터(42)와, 상기 제1모터(91)와, 상기 제2모터(92)와, 상기 제3모터(93), 몸체 회전용 모터(25)와 전기적으로 연결되어 그 모터들을 제어한다. 또한, 상기 무선 제어부(100)는 상기 상부 몸체(24)와 이격된 위치에 배치된 작업자가 소지한 제어장치(110)와 무선 송수신이 가능하도록 구성된다.
이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 가진 방사선을 이용한 비파괴 검사 장비용 콜리메이터 장치(10)의 작용 효과를 그 콜리메이터 장치(10)가 비파괴 검사 장비를 사용하는 과정을 예로 들어 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 도 9를 참조한다. 도 9에 마련된 방사선원 가이드 관(82)에 비파괴 검사 장비에 수용된 방사선원(120)을 진입시킨다. 그리고, 상기 방사선원(120)이 상기 콜리메이터(80)에 마련된 오목한 홈부의 중앙에 위치하도록 한다. 상기 방사선원(120)으로는 공지된 요오드, 이리듐 등의 동소체가 채용될 수 있다.
그리고, 상기 방사선원(120)이 측정하고자 하는 구조물에 근접하도록 이동한다. 이 과정에서, 작업자는 상기 콜리메이터 장치(10)로부터 어느 정도 떨어진 위치에서 제어장치(110)를 이용하여 상기 콜리메이터 장치(10) 조정한다. 상기 구동 모터(40)와 상기 조향 모터(42)를 조정하여 상기 콜리메이터 장치(10)를 원하는 곳으로 이동한다. 상기 조향 모터(42)는 상기 콜리메이터 장치(10)의 이동 방향을 제어할 수 있으며, 상기 구동 모터(40)는 상기 콜리메이터 장치(10)를 이동시키기 위해 바퀴를 구동한다.
이제, 작업자가 원하는 위치에 상기 콜리메이터 장치(10)를 이동시킨 후에, 상기 방사선원(120)이 측정하고자 하는 구조물에 정밀하게 방사선을 방출하도록 상기 콜리메이터(80)의 위치를 미세 조정한다. 즉, 상기 제1이동부재(50)는 상기 상부 몸체(24)에 대해 상하 방향으로 이동이 가능하다. 이 과정에서 상기 제1모터(91)는 상기 무선 제어부(100)에 의해 작업자가 원격으로 제어할 수 있다. 그리고, 상기 제2이동부재(60)는 상기 제2모터(92)에 의해 상기 상부 몸체(24)의 좌우 방향으로 이동이 가능하다. 이 과정에서 작업자는 상기 무선 제어부(100)를 통해 상기 제2모터(92)를 원격으로 제어할 수 있다. 그리고, 상기 작업자는 상기 제3모터(93)를 제어함으로써 상기 출몰축(72)을 전후진 시켜 상기 콜리메이터(80)를 정확한 위치에 배치한다. 그리고, 필요에 따라 상기 콜리메이터(80)의 방향을 변경할 수 있다. 상기 콜리메이터(80)의 방향은 상기 몸체 회전용 모터(25)를 작동시켜서 상기 상부 몸체(24)를 상기 하부 몸체(22)에 대해 회전함으로써 변경할 수 있다. 이 과정에서 상기 몸체 회전용 모터(25)는 상기 무선 제어부(100)를 통해 작업자가 원격으로 제어할 수 있다. 이 과정에서, 상기 콜리메이터(80) 후면에 설치된 방사선 감지센서(84)는 상기 콜리메이터(80) 후면으로 방사되는 방사선량을 측정하여 상기 디스플레이부(86)에 표시한다. 상기 디스플레이부(86)는 작업자가 관찰할 수 있는 방향에 설치되어 있으므로 작업자는 자신쪽으로 방사되는 방사선량이 미리 규정된 값 이하가 되도록 상기 콜리메이터(80)의 방향을 변경할 수 있다. 또한, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 상기 콜리메이터(80)가 상기 출몰축(72)에 대해 회전 가능하게 결합된 경우에는 상기 콜리메이터(80)의 위치를 더욱 정밀하게 제어할 수 있는 장점이 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 콜리메이터 장치는 작업자가 원격으로 방사선원의 위치 및 조사 방향을 제어할 수 있고, 작업자 쪽으로 방사되는 방사선량을 인지하고 변경할 수 있는 구조이므로 작업자가 의도하지 않게 비파괴 검사 과정에서 방사선에 피폭되는 문제점을 해소할 수 있는 효과를 제공한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에서와 같이, 상기 조향 모터와 조향축 사이에 완충부재가 구비되면 상기 콜리메이터 장치를 이동하는 과정에서 상기 조향 모터가 손상되는 것을 방지하는 효과가 있다.
이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.
10 : 방사선원의 조사 방향을 정밀하게 조절할 수 있는 비파괴 검사 장비용 콜리메이터 장치
20 : 몸체 22 : 하부 몸체
24 : 상부 몸체 25 : 몸체 회전용 모터
26 : 몸체 회전축 27 : 스크류 봉
28 : 가이드 봉 30 : 바퀴
32 : 구동축 35 : 조향축
36 : 완충 부재 40 : 구동 모터
42 : 조향 모터 50 : 제1이동부재
51 : 볼 스크류 52 : 작동공
54 : 가이드공 56 : 가이드 레일
60 : 제2이동부재 62 : 가이드 홈
64 : 볼 너트 70 : 제3이동부재
72 : 출몰축 73 : 콜리메이터 회전용 모터
74 : 랙 기어 80 : 콜리메이터
82 : 방사선원 가이드 관 84 : 방사선 감지센서
86 : 디스플레이부 88 : 기어부
91 : 제1모터 92 : 제2모터
93 : 제3모터 100 : 무선 제어부
110 : 제어장치 120 : 방사선원

Claims (2)

  1. 몸체; 및
    상기 몸체에 결합된 콜리메이터;를 포함하며,
    상기 몸체의 하부에는 삼각형 형태로 배치된 3개의 바퀴가 상기 몸체에 회전가능하게 결합 되며,
    상기 바퀴 중 2개의 바퀴는 하나의 구동축으로 연결되어 있으며,
    상기 바퀴 중 나머지 하나는 지면에 수직인 방향의 조향축에 회전가능하게 설치되며,
    상기 구동축의 중앙부에는 기어부가 형성되어 있으며,
    상기 구동축에 형성된 기어부는 상기 몸체에 고정된 구동 모터에 의해 구동되도록 설치되며,
    상기 조향축은 상기 몸체에 회전 가능하게 결합 되고,
    상기 조향축은 조향 모터에 의해 회전될 수 있도록 상기 조향 모터에 연결되며,
    상기 몸체의 상부에 배치되며, 상기 몸체의 상하 방향으로 이동가능하게 결합된 제1이동부재가 구비되며,
    상기 몸체의 좌우 방향으로 이동 가능하도록 상기 제1이동부재에 이동 가능하게 설치된 제2이동부재가 구비되며,
    상기 몸체의 전후 방향으로 이동 가능하도록 상기 제2이동부재에 대해 이동가능하게 결합된 제3이동부재를 구비하며,
    상기 제3이동부재는 랙 기어가 구비되고 상기 제2이동부재에 대해 출몰 가능하게 설치된 출몰축과, 상기 출몰축의 일단부에 배치되는 콜리메이터를 포함하고,
    상기 제1이동부재는 상기 몸체의 상면에 대해 수직으로 연장된 한 쌍의 가이드공과, 상기 가이드공과 이격된 위치에 대칭적으로 배치된 한 쌍의 작동공이 구비되며, 상기 작동공의 내주면에는 암나사부가 형성되고,
    상기 몸체에 대해 회전 가능하게 설치되고 상기 작동공에 구비된 암나사부와 맞물리는 수나사부가 구비된 한 쌍의 스크류 봉과, 상기 몸체에 고정되며 상기 가이드공에 슬라이딩 가능하게 설치된 한 쌍의 가이드 봉이 구비되며,
    상기 스크류봉을 회전구동하는 제1모터가 상기 몸체에 구비되고,
    상기 제1이동부재에는, 상기 제2이동부재가 이동하는 방향으로 배치되어 상기 제1이동부재에 대해 회전 가능하게 설치된 볼 스크류가 구비되며,
    상기 제2이동부재의 하면에 고정되며 상기 볼 스크류와 결합한 볼 너트가 구비되며,
    상기 볼 스크류를 회전 구동하는 제2모터가 상기 제1이동부재에 구비되며,
    상기 출몰축은 상기 제3이동부재에 고정되고 상기 랙 기어와 맞물리는 피니언 기어를 구비한 제3모터에 의해 구동되며,
    상기 콜리메이터의 전면부는 오목한 홈부를 구성하며, 상기 콜리메이터의 후면부는 평면부를 구성하며,
    상기 콜리메이터에 구비된 오목한 홈부의 중심으로부터 그 콜레메이터의 일측면을 향해 관통된 방사선원 가이드 관이 마련되며,
    상기 콜리메이터는 후면에는 방사선 감지센서가 부착되며, 그 방사선 감지센서에서 감지된 방사선량을 수치로 표시하는 디스플레이부를 구비하며,
    상기 구동 모터와, 상기 조향 모터와, 상기 제1모터와, 상기 제2모터와, 상기 제3모터를 상기 몸체의 외부에서 전자기파에 의해 무선으로 제어할 수 있도록 신호의 송수신이 가능한 무선 제어부가 구비되며,
    상기 콜리메이터는 상기 출몰축에 대해 회전 가능하게 결합되며,
    상기 콜리메이터는 후면부에 기어부가 구비되고 상기 출몰축에는 상기 콜리메이터의 후면부에 구비된 기어부와 맞물리는 콜리메이터 회전용 모터가 설치된 것을 특징으로 하는 방사선원의 조사 방향을 정밀하게 조절할 수 있는 비파괴 검사 장비용 콜리메이터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몸체는 상부 몸체와 하부 몸체를 구비하며,
    상기 상부 몸체의 하면으로부터 하방으로 연장되며 상기 하부 몸체에 대해 회전 가능하게 설치된 몸체 회전축이 구비되며,
    상기 하부 몸체에 고정되며 상기 몸체 회전축을 구동하는 몸체 회전용 모터가 구비됨으로써, 상기 상부 몸체는 상기 하부 몸체에 대해 회전가능하게 결합 되고, 상기 무선 제어부는 상기 몸체 회전용 모터를 제어하며,
    상기 제1이동부재는 상기 상부 몸체의 상부에 설치된 것을 특징으로 하는 방사선원의 조사 방향을 정밀하게 조절할 수 있는 비파괴 검사 장비용 콜리메이터 장치.
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