KR101264593B1 - 연속 초음파 주사를 위한 초음파 탐촉 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속 초음파 주사를 위한 초음파 탐촉 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연속적인 초음파 비파괴 검사가 요구되는 경우에 초음파 탐촉자와 피검사체 표면 사이에 지속적인 접촉매질의 공급없이도 연속적인 초음파 탐촉이 가능한 초음파 탐촉 장치에 관한 것이다.

상기 연속 초음파 주사를 위한 초음파 탐촉 장치는, 초음파검사장비의 본체로부터 연장되어 피검사체에 초음파를 주사함으로써 피검사체 내부의 결함을 탐지하는 초음파 탐촉 장치에 있어서, 상기 본체로부터 소정 길이 연장된 연결바의 끝단에 고정 설치되며 내부에 수용부가 마련된 고정홀더와, 상기 고정홀더의 수용부 하방에 설치되어 초음파를 발생시키는 탐촉자와, 상기 고정홀더의 외주연에 회전 가능하게 설치되며, 피검사체 표면과의 마찰력에 의해 피검사체 표면을 구르며 회전되는 회전홀더를 포함하며, 상기 고정홀더와 상기 회전홀더 사이에는 링베어링이 설치되고, 상기 회전홀더는 내부에 접촉매질로 사용되는 유체가 수용 가능하도록 중공의 관 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.

초음파, 비파괴검사, 탐촉자, 고정홀더, 베어링

Description

연속 초음파 주사를 위한 초음파 탐촉 장치{Ultrasonic Probe Apparatus for Continuous Ultrasonic Scanning}

도1은 본 발명에 따른 고정홀더와 탐촉자를 보인 개략도,

도2는 본 발명에 따른 회전홀더의 구성을 보인 개략도,

도3은 본 발명에 따른 고정홀더와 회전홀더가 상호 결합된 상태를 보인 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 연결바 10 : 고정홀더

11 : 수용부 12 : 외경부

13 : 내경부 14 : 지지대

20 : 탐촉자 30 : 회전홀더

40 : 베어링(링베어링)

본 발명은 연속 초음파 주사를 위한 초음파 탐촉 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연속적인 초음파 비파괴 검사가 요구되는 경우에 초음파 탐촉자와 피검사체 표면 사이에 지속적인 접촉매질의 공급없이도 연속적인 초음파 탐촉이 가능한 초음파 탐촉 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 구조물 또는 특정 피검사체에 대하여 결함 검출, 두께 측정, 재질특성 측정 등에 초음파를 이용한 비파괴 검사가 널리 사용되고 있다.

특히, 광범위한 영역이나 연속적인 초음파 비파괴 검사가 요구되는 경우, 초음파 탐촉자와 피검사체의 표면 사이에 지속적인 접촉매질의 공급이 이루어져야 하는데, 여기서 접촉매질이란 초음파의 전파 효율을 높이기 위하여 탐촉자에 발라 사용하는 물이나 기름 등의 유체를 말한다.

따라서, 종래에는 초음파를 이용한 비파괴 검사를 수행할 경우, 검사자가 검사부위나 탐촉자 표면에 접촉매질을 발라 검사를 실시하였는데, 이러한 종래의 검사방식에 의하면 광범위 영역이나 연속적인 초음파 검사를 위해서는 탐촉자 표면에 계속해서 접촉매질을 발라주어야 하기 때문에, 검사과정의 연속성과 효율성이 크게 저하되는 문제점이 발생하여 주로 협소한 영역의 초음파 검사에만 이용되었다.

한편, 연속적인 초음파 검사가 요구되는 경우에는 피검사체와 탐촉자를 수조에 넣어 물을 접촉매질로 사용하는 수침(水浸) 검사방식을 사용하기도 한다.

그러나, 피검사체와 탐촉자를 수조에 모두 넣어야 하는 수침 검사의 경우, 수조의 크기에 따른 피검사체의 크기가 한정되는 문제로 인하여 비교적 크기가 큰 피검사체에는 적용이 불가한 문제점이 있어서 실제로 산업설비나 생산공정에 직접 적용될 수 없는 한계가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 대형 구조물과 같이 광범위한 영역에서의 초음파 검사가 수행되어야 할 경우나 제품생산 공정에서 초음파를 이용한 품질검사와 같이 연속적인 초음파 검사가 요구되는 상황에서, 초음파 탐촉자와 피검사체 표면 사이에 초음파 투과효율을 높이기 위해 사용되는 접촉매질을 검사자가 지속적으로 공급해 줄 필요가 없는 초음파 탐촉 장치를 제공함으로써 검사과정의 연속성과 효율성이 크게 향상되도록 함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 초음파검사장비의 본체로부터 연장되어 피검사체에 초음파를 주사함으로써 피검사체 내부의 결함을 탐지하는 초음파 탐촉 장치에 있어서,

상기 본체로부터 소정 길이 연장된 연결바의 끝단에 고정 설치되며 내부에 수용부가 마련된 고정홀더;

상기 고정홀더의 수용부 하방에 설치되어 초음파를 발생시키는 탐촉자;

상기 고정홀더의 외주연에 회전 가능하게 설치되며, 피검사체 표면과의 마찰력에 의해 피검사체 표면을 구르며 회전되는 회전홀더;를 포함하며,
상기 고정홀더와 상기 회전홀더 사이에는 링베어링이 설치되고,
상기 회전홀더는 내부에 접촉매질로 사용되는 유체가 수용 가능하도록 중공의 관 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 회전홀더는 원활한 구동을 위하여 고무재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정홀더와 링베어링 사이에는 공기층이 생성되는 것이 방지되도록 윤활유가 주입된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 특징적인 기술구성을 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 고정홀더와 탐촉자를 보인 개략도이고, 도2는 본 발명에 따른 회전홀더의 구성을 보인 개략도이며, 도3은 본 발명에 따른 고정홀더와 회전홀더가 상호 결합된 상태를 보인 구성도이다.

도1 내지 도3을 참조하여 본 발명의 구성을 설명하면, 본 발명은 크게 고정홀더(10)와 탐촉자(20)와 회전홀더(30)로 구성된다.

도1에 나타낸 상기 고정홀더(10)는 연결바(1)의 끝단에 움직이지 않도록 고정 결합되는데, 상기 고정홀더(10)가 연결바(1) 끝단에서 움직이지 않도록 하기 위한 결합방법에는 여러 가지가 있을 수 있으나, 통상적으로 고정홀더(10)와 연결바(1)가 용접을 통해 결합되어도 되고 볼트체결 방식을 통해 결합되어도 무방하다.

참고로, 상기 연결바(1)는 도면에 도시되지 않은 초음파검사장비의 본체로부터 소정길이 연장된 것으로, 그 내부로 후술할 탐촉자(20)의 전선(2) 등이 통과될 수 있도록 중공으로 마련되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 고정홀더(10)는 그 형상에 크게 국한되지 않으나 보다 바람직하게는 도시된 바와 같이 원형으로 이루어지는 것이 좋고, 상기 연결바(1)는 상기 고정홀더(10)의 중심에 고정 결합되는 것이 좋다.

상기 연결바(1)가 상기 고정홀더(10)의 중심에 고정 결합될 때에도 어느 한쪽만으로 결합되어도 무방하지만, 상기 고정홀더(10)가 연결바(1)에 보다 안정적으로 결합되어 지지될 수 있도록 도1에 나타낸 바와 같이 양쪽에서 결합되는 것이 좋다.

또한, 상기 고정홀더(10)에는 내부에 후술할 탐촉자(20)가 수용 가능하도록 수용부(11)가 마련되는데, 상기 수용부(11)는 상기 고정홀더(10)의 외표면을 이루는 외경부(12)와, 상기 외경부(12)의 내측으로 소정 간격 이격되게 배치되어 외경부(12)와의 사이에 공간을 형성하는 내경부(13)로 이루어진다.

또한, 상기 외경부(12)와 내경부(13)가 항상 일정한 공간을 유지하며 떨어져 위치되도록 하며, 상기 고정홀더(10)가 지지되도록 하는 지지대(14)가 상기 고정홀더(10)에 마련된다.

상기 지지대(14)는 상기 고정홀더(10)에서 원주방향을 따라 일정한 각도를 가지고 배치되는데, 그 개수에 크게 제한은 없으나 최소한의 개수로 최대한의 지지효율을 갖도록 설정되는 것이 바람직하다.

한편, 탐촉자(20)는 초음파를 발생시켜 피검사체에 전달함으로써 피검사체의 결함 등을 알아내기 위한 구성으로서, 상기 탐촉자(20)는 상기 고정홀더(10)의 수용부(11)에 설치된다.

이때, 상기 탐촉자(20)는 상기 수용부(11)의 하방에 설치되는 것이 바람직한데, 그 이유는 탐촉자(20)와 피검사체 간의 거리를 최소화할 수 있어서 초음파의 전파 효율이 양호해지기 때문이다.

상기 탐촉자(20)는 상기 고정홀더(10)의 수용부(11)에 탈부착 가능하도록 고정 결합되는 것이 바람직한데, 이때의 결합방법은 통상적으로 많이 사용되고 있는 나사결합이나 볼트결합 방법을 채용하면 된다.

또한, 초음파의 전파효율을 증대시키기 위하여 상기 탐촉자(20)와 고정홀더(10)는 밀착되도록 결합되는 것이 바람직한데, 이때는 탐촉자(20)의 직경과 고정홀더(10)의 직경을 고려하여 상기 고정홀더(10)의 곡률반경에 맞는 추가적인 웨지를 사용하여 탐촉자(20)와 고정홀더(10)간에 완벽한 접촉이 이루어지도록 한다.

한편, 회전홀더(30)는 도2에 도시된 바와 같이 피검사체(100) 표면상에서 구르면서 회전될 수 있도록 원형으로 마련되는 것이 바람직한데, 그 원형으로 된 회전홀더(30)는 상기 고정홀더(10)의 외주연상에 회전 가능하게 설치된다.

즉, 상기 고정홀더(10)는 상기 연결바(1)에 고정 결합되어 움직이지 않으나, 상기 회전홀더(30)는 상기 고정홀더(10)의 외주연 상에서 고정홀더(10)와는 별개로 회전 가능하게 설치되어 피검사체(100) 표면과의 마찰력에 의해 피검사체(100) 표면을 구르면서 회전하게 된다.

이때, 상기 고정홀더(10)와 회전홀더(30) 사이에는 베어링(40)이 설치되어 상기 회전홀더(30)가 고정홀더(10) 상에서 보다 용이하게 회전할 수 있도록 하는 것이 바람직한데, 상기 베어링(40)에는 통상적인 볼베어링이나 롤러베어링도 가능하지만 유지 및 관리가 용이하고 내구성이 높은 링베이링이 채용되는 것이 좋다.

또한, 상기 고정홀더(10)와 링베어링(40) 사이에는 공기층이 생성되는 것을 방지하여 초음파의 전파효율이 증대되도록 하는 윤활유가 주입되는 것이 바람직한데, 상기 윤활유는 고정홀더(10)와 링베어링(40) 사이의 공기층 생성을 억제할 뿐만 아니라 상기 링베어링(40)과 고정홀더(10) 간의 마찰력을 줄여 상기 회전홀더(30)가 보다 용이하게 회전되도록 한다.

또한, 상기 회전홀더(30)는 내부에 접촉매질로 사용되는 유체가 수용 가능하도록 튜브나 파이프와 같은 관 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 접촉매질은 일반적으로 초음파 비파괴검사에서 초음파의 전파효율을 높이기 위해 사용하는 유체로서 물이나 기름 등이 사용된다.

한편, 상기 회전홀더(30)가 피검사체(100)와의 마찰력에 의하여 구름운동을 하게 될 때 보다 용이하게 회전되도록 상기 회전홀더(30)는 마찰계수가 높은 고무나 폴리머(Polymer) 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 연속 초음파 주사를 위한 탐촉 장치를 도3에서와 같이 피검사체(100) 위에 위치시키고 검사가 필요한 방향을 향하여 서서히 이동시키면 고정홀더(10)와 탐촉자(20)는 움직이지 않고 고정된 상태로 상기 피검사 체(100)와의 마찰력에 의하여 회전홀더(30)만 회전되면서, 상기 탐촉자(20)에서 발생된 초음파가 고정홀더(10)와 회전홀더(30) 사이의 링베어링(40)을 지나 상기 회전홀더(30)에 수용된 접촉매질을 통과하면서 피검사체(100)에 연속적으로 전달된다.

이와 같이, 상기 회전홀더(30)에 초음파의 전파효율을 배가시키는 접촉매질이 수용되어 있기 때문에 연속적으로 초음파 비파괴검사를 수행해야 할 경우나 광범위한 영역을 갖는 구조물 등에서 초음파 비파괴검사를 할 경우에도 중도에 접촉매질을 공급할 필요가 없게 되는 것이다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변형이 가능하지만 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 대형 구조물과 같이 광범위한 영역에서의 초음파 검사가 수행되어야 할 경우나 초음파를 이용한 품질검사와 같이 연속적인 초음파 검사가 요구되는 상황에서도 검사자가 매번 초음파 탐촉자와 피검사체 표면 사이에 접촉매질을 공급해 줄 필요가 없기 때문에 초음파에 의한 비파괴검사에서 검사의 연속성과 효율성이 크게 향상되고 검사 정밀도가 좋아지는 특유의 효과가 있다.

Claims (5)

1. 초음파검사장비의 본체로부터 연장되어 피검사체에 초음파를 주사함으로써 피검사체 내부의 결함을 탐지하는 초음파 탐촉 장치에 있어서,

   상기 본체로부터 소정 길이 연장된 연결바(1)의 끝단에 고정 설치되며 내부에 수용부(11)가 마련된 고정홀더(10);

   상기 고정홀더(10)의 수용부(11) 하방에 설치되어 초음파를 발생시키는 탐촉자(20);

   상기 고정홀더(10)의 외주연에 회전 가능하게 설치되며, 피검사체 표면과의 마찰력에 의해 피검사체 표면을 구르며 회전되는 회전홀더(30);를 포함하며,

   상기 고정홀더(10)와 상기 회전홀더(30) 사이에는 링베어링(40)이 설치되고,

   상기 회전홀더(30)는 내부에 접촉매질로 사용되는 유체가 수용 가능하도록 중공의 관 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 연속 초음파 주사를 위한 초음파 탐촉 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 회전홀더(30)는 원활한 구동을 위하여 고무재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 연속 초음파 주사를 위한 초음파 탐촉 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 고정홀더(10)와 링베어링(40) 사이에는 공기층이 생성되는 것이 방지되도록 윤활유가 주입된 것을 특징으로 하는 연속 초음파 주사를 위한 초음파 탐촉 장치.

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