KR101280352B1 - 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자기 초음파 센서에 이물질이 부착되는 것을 방지하는 장치에 관한 것으로서, 금속 소재 상에 위치되는 이물질차단부를 포함하되, 센서부는 이물질차단부 상에서 이물질차단부의 표면을 따라 이동하며 금속 소재의 결함을 검사하는 것을 특징으로 하여, 센서의 표면에 이물질이 부착되지 않고, 고온의 금속 소재로부터 센서를 보호하고, 균일한 간격을 유지하여 센서의 감지 효과에 대한 신뢰성을 높이는 효과를 가지는, 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서를 제공한다.

Description

이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서{APPARATUS FOR PREVENTING ALIEN SUBSTANCE ELECTROMAGNETIC ULTRASONIC SENSOR}

본 발명은 전자기 초음파 센서에 이물질이 부착되는 것을 방지하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는, 금속 소재의 결함 여부를 검사하는 전자기 초음파 센서에 금속 소재의 표면에 존재하는 철 가루 등이 전자기 초음파 센서의 자성으로 인해 전자기 초음파 센서에 부착되는 것을 방지하기 위한 장치에 관한 기술 분야이다.

금속 소재 결함 검사를 위한 방법에는 전자기 초음파 센서를 이용한 방법이 있다. 전자기 초음파 센서는 초음파 검사 방법을 이용한 장치로서, 전자기 초음파 센서는 정자기장을 발생시키기 위한 영구자석 또는 전자석등의 자석과 자석 아래에서 교류전기장을 발생시키는 코일로 구성되어 검사 대상재인 강판의 표층부에서 자석에 의해 형성되는 자기장과 코일에 의해 형성되는 교번하는 전기장의 상호작용으로 초음파 발생시키는 센서이다.

일반적으로 금속소재의 결함을 검사하기 위해 전자기 초음파 센서를 적용하는 경우 표면파 또는 판파를 이용하게 되는데, 이때 코일 상부에 수직방향의 자속을 형성하는 자석과 그 아래에 미앤더(meander) 코일을 위치시켜 미앤더 코일의 교번하는 패턴에 의하여 공간상의 주기에 의해 결정되는 파장 길이의 초음파가 발생된다.

도 1(a)는 금속 소재의 결함을 검사하는 전자기 초음파 센서를 도시한 측면도이다. 도 1(b)는 전자기 초음파 센서에 이물질이 부착된 것을 도시한 것이다. 도 1(a) 및 1(b)에 도시된 것처럼, 금속 소재의 결함을 검사하기 위하여 전자기 초음파 센서의 이동중 코일 위에 위치한 자석의 강한 자기력에 의해 금속 소재 상에 존재하는 스케일 및 철편 등과 같은 이물질이 전자기 초음파 센서에 부착되는 문제점이 있었다.

전자기 초음파 센서(10)에 스케일 및 철편 등과 같은 강자성의 이물질(2)이 부착되는 경우, 이물질(2)이 존재함에 따라 이들 이물질의 두께에 의하여 전자기 초음파 센서(10)와 검사 대상재(1) 사이의 일정한 간격 즉, 일정한 lift-off를 유지하기 힘든 문제점이 존재한다. 전자기 초음파 센서(10)는 비접촉의 초음파 검사 방법을 제공하지만 검사 대상재 금속(1)으로부터 간격이 떨어질수록 신호의 강도는 급속히 감소하는바, 검사 대상재(1)와의 거리 즉, lift-off가 변동함에 따라 신호의 진폭이 크게 변동하므로 정확한 결함 검사를 방해하는 원인이 된다.

출원번호 PCT/RU06/00380의 'Electromagnetic acoustic transducer'는 압축공기를 센서 전면부에 토출하여 센서를 일정 높이만큼 띄우고 표면 결함을 검사하지 않는 경우에 자화기 부분을 회전시키는 원리로 강자성의 이물질을 제거하는 기술이다.

그러나 센서가 금속 소재의 결함을 검사하는 동안에는 자기력이 존재하므로 센서에 부착된 이물질을 압축 공기로 제거하기 힘든 문제점이 있었다.

또한 압축공기를 센서 전면부에서 토출하여 그 힘으로 센서를 일정높이로 부상시킨다는 개념은 검사 대상재인 금속의 표면이 매끈하게 잘 가공된 경우에만 적합하며 주조재와 같이 표면이 거친 경우, 특히 주조시 몰드의 오실레이션이 있어 주조재 표면에 10~20mm 간격의 1~2mm 깊이의 오실레이션 마크가 있는 경우는 함몰된 선상의 틈으로 압축공기가 빠져나가게 되므로 센서를 띄우는 기능을 수행할 수 없는 문제점이 있다. 그리고, 오실레이션 마크에 의한 금속 소재 표면의 돌출부는 센서표면과 충돌을 야기시키고 이로 인하여 코일이 손상되거나 코일보호용 부재가 손상되는 문제점이 있었다.

또한 650℃이상의 고온에서는 금속 소재의 표면에 분사하는 압축공기로 센서를 충분히 단열하고 냉각시킬 수 없는 문제점도 있었다.

본 발명에 따른 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서는 상기한 바와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다음과 같은 해결과제를 가진다.

첫째, 전자기 초음파 센서가 금속 소재의 결함 검사를 수행하는 중에도 전자기 초음파 센서에 이물질이 부착되지 않는, 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서를 제공하고자 한다.

둘째, 검사 대상재인 금속 소재와 전자기 초음파 센서가 균일한 간격을 유지할 수 있는, 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서를 제공하고자 한다.

셋째, 고온의 금속 소재의 열이 전자기 초음파 센서로 전달되지 않도록 하는, 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서를 제공하고자 한다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서는 상기의 해결하고자 하는 과제를 위하여 다음과 같은 과제 해결 수단을 가진다.

본 발명에 따른 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서는 금속 소재의 결함 탐상 및 비파괴검사를 위해 상기 금속 소재 상에서 이동하는 전자기 초음파 센서에 이물질이 부착되는 것을 방지하기 위한 장치로서, 금속 소재의 표면과 이격되어 위치되어 금속 소재의 결함을 탐지하는 센서부; 센서부와 금속 소재가 이격되는 공간에 위치되어 센서부에 이물질이 부착되는 것을 차단하는 이물질차단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서의 이물질차단부는 센서부가 금속 소재의 표면을 따라 이동하는 경로 전체에 걸쳐서, 금속 소재 상에 위치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서는 금속 소재의 결함 탐상 및 비파괴검사를 위해 상기 금속 소재 상에서 이동하는 전자기 초음파 센서에 이물질이 부착되는 것을 방지하기 위한 장치로서, 금속 소재의 표면과 이격되어 위치되어 상기 금속 소재의 결함을 탐지하는 센서부; 센서부의 양 측에 위치하고 센서부가 이동하는 이동방향으로 센서부와 함께 롤링하여 이동하는 한쌍의 롤러부; 및 한 쌍의 롤러부에 감기는 이물질차단부(이물질차단부는 한 쌍의 롤러부 사이에서 금속 소재와 접촉한다)를 포함하되, 한 쌍의 롤러부가 이동방향으로 이동함에 따라 이물질차단부는 이동방향의 전방에 위치한 롤러부(이하 '전방롤러부'라 한다)로부터 풀리며 이동방향의 후방에 위치한 롤러부(이하 '후방롤러부'라 한다)는 센서부의 뒤에서 이동방향을 따라 롤링하여 이동하여 전방롤러부가 풀어 놓은 이물질차단부를 감는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서는 금속 소재의 결함 탐상 및 비파괴검사를 위해 상기 금속 소재 상에서 이동하는 전자기 초음파 센서에 이물질이 부착되는 것을 방지하기 위한 장치로서, 금속 소재의 표면과 이격되어 위치되어 금속 소재의 결함을 탐지하는 센서부; 센서부의 양 측에 위치하고 센서부가 이동하는 이동방향으로 센서부와 함께 롤링하여 이동하는 한 쌍의 롤러부; 및 한 쌍의 롤러부에 감기는 이물질차단부(이물질차단부는 한 쌍의 롤러부 사이에서 금속 소재와 접촉한다)를 포함하되, 이물질차단부는 한 쌍의 롤러부를 두 바퀴로 하는 캐터필러(caterpillar) 형상을 하여, 한 쌍의 롤러부가 이동방향으로 이동함에 따라 이물질차단부는 한 쌍의 롤러부의 외부를 타원 운동하며, 센서부는 한 쌍의 롤러부 사이에서 이동방향으로 이동하며 금속 소재의 결함을 검사하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서의 이물질차단부는 균일한 두께로 이루어지되 두께는 최대 5mm인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서의 이물질차단부는 금속에서 발생하는 열을 차단하는 단열재로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서의 단열재는 그라스울 또는 에어로겔 중 어느 하나의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 전자기 초음파 센서에 이물질이 부착되지 않음으로 인해, 부착된 이물질 제거를 위한 별도의 작업이 없이 금속 소재의 결함 검사를 지속적으로 수행 가능한 효과를 제공한다.

둘째, 검사 대상재인 금속의 표면과 전자기 초음파 센서가 균일한 간격을 유지하는바, 정확한 결함 검사를 수행할 수 있는 효과를 제공한다.

셋째, 단열재로 이루어진 이물질차단부를 사용함으로써, 금속 소재의 고온의 열로부터 전자기 초음파 센서를 보호하는 효과를 제공한다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1(a)는 금속 소재의 결함을 검사하는 전자기초음파센서를 도시한 측면도이다.
도 1(b)는 전자기 초음파 센서에 이물질이 부착된 것을 도시한 것이다.
도 2(a)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 이물질차단부가 금속 소개 상에 위치한 것을 도시한 측면도이다.
도 2(b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 이물질차단부가 금속 소개 상에 위치한 것을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른, 이물질차단부가 전방롤러부 및 후방롤러부에 풀림과 감김을 이용하여 센서에 이물질 부착되는 것을 방지하는 것을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른, 이물질차단부가 전방롤러부 및 후방롤러부를 캐터필러 구동 바퀴로 하여 무한 회전하며, 전자기 초음파 센서에 이물질이 부착되는 것을 방지하는 것을 도시한 사시도이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서를 상세히 설명하고자 한다.

도 2(a)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 이물질차단부가 금속 소개 상에 위치한 것을 도시한 측면도이다. 도 2(b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 이물질차단부가 금속 소개 상에 위치한 것을 도시한 사시도이다. 도 3은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른, 이물질차단부가 전방롤러부 및 후방롤러부에 풀림과 감김을 이용하여 센서에 이물질 부착되는 것을 방지하는 것을 도시한 사시도이다. 도 4는 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른, 이물질차단부가 전방롤러부 및 후방롤러부를 캐터필러 구동 바퀴로 하여 무한 회전하며, 전자기 초음파 센서에 이물질이 부착되는 것을 방지하는 것을 도시한 사시도이다.

본 발명에 따른 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서는, 센서부(10); 및 이물질차단부(20)를 포함한다.

센서부(10)는 금속 소재(1)의 표면과 이격되며, 이물질차단부(20) 상에서 이물질차단부(20)의 표면을 따라 이동하며 금속 소재(1)의 결함을 검사한다. 센서부(10)가 이동할 때 이물질차단부(20)는 센서부(10)의 움직임에 따라 움직여서는 안되는바, 금속 소재(1)에 고정되는 것이 바람직하다. 이물질차단부(20)는 센서부(10)와 금속 소재(1)가 이격되는 공간에 위치된다(도 2 참조).

이물질차단부(20)는 센서부(10)가 이동하는 경로 전체에 걸쳐서, 금속 소재(1) 상에 위치되는 것이 바람직하다. 이는 전자기 초음파 센서(10)가 이물질차단부(20)로부터 벗어나서 금속 소재(1) 상에 위치하게 되면, 전자기 초음파 센서(10)에 이물질이 부착되기 때문이다.

본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른, 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서는 센서부(10); 한 쌍의 롤러부(30a, 30b); 및 이물질차단부(20)를 포함할 수 있다.

센서부(10)는 기본적으로 상술한 바와 같이, 금속 소재(1)의 표면과 이격되며, 이물질차단부(20) 상에서 이물질차단부(20)의 표면을 따라 이동하며 금속 소재(1)의 결함을 검사한다.

한 쌍의 롤러부(30a, 30b)는 센서부(10)의 양측에 위치하고 센서부(10)가 이동하는 방향으로 롤링하여 이동한다.

이물질차단부(20)는 한 쌍의 롤러부(30a, 30b)에 감긴다. 이 경우 이물질차단부(20)는 한 쌍의 롤러부(10) 사이에서 금속 소재(1)와 접촉한다.

한 쌍의 롤러부(30a, 30b)가 이동방향으로 이동함에 따라 이물질차단부(20)는 이동방향의 전방에 위치한 롤러부(30a; 이하 '전방롤러부'라 한다)로부터 풀린다. 그리고, 이동방향의 후방에 위치한 롤러부(30b; 이하 '후방롤러부'라 한다)는 센서부(10)의 뒤에서 이동방향에 따라 롤링하여 이동하여, 전방롤러부(30a)가 풀어 놓은 이물질차단부(20)를 감는다(도 3 참조).

본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른, 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서 역시 센서부(10); 한 쌍의 롤러부(30a, 30b); 및 이물질차단부(20)를 포함한다.

센서부(10)는 상술한 바와 같이, 금속 소재(1)의 표면과 이격되며, 이물질차단부(20) 상에서 이물질차단부(20)의 표면을 따라 이동하며 금속 소재(1)의 결함을 검사한다.

한 쌍의 롤러부(30a, 30b)는 센서부(10)의 양 측에 위치하고 센서부(10)가 이동하는 방향으로 롤링하여 이동한다.

이물질차단부(20)는 한 쌍의 롤러부(30a, 30b)를 감싸며, 이물질차단부(20)가 형성하는 공간에 센서부(10)를 포함한다. 이물질차단부(20)는 한 쌍의 롤러부(30a, 30b) 사이에서 금속 소재(1)와 접촉한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 이물질차단부(20)는 한 쌍의 롤러부(30a, 30b)를 두 바퀴로 하는 캐터필러(caterpillar) 형상을 한다. 한 쌍의 롤러부(30a, 30b)는 이동방향으로 이동함에 따라 이물질차단부(20)는 한 쌍의 롤러부(30a, 30b) 외부를 타원운동하며, 이때 센서부(10)는 한 쌍의 롤러부(30a, 30b) 사이에서 이동방향으로 이동하며 금속 소재의 결함을 검사하게 된다.

이물질차단부(20)는 균일한 두께로 이루어지는 것이 바람직하며, 이 경우 두께는 최대 5mm로서, 5mm를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 5mm를 초과하는 두께를 가지는 경우, 센서부(10)의 성능이 떨어지기 때문이다.

또한, 이물질차단부(20)는 금속에서 발생하는 열을 차단할 수 있는 단열재로 이루어지는 것이 바람직하다. 금속에서 발생하는 고온의 열이 센서부(10) 내부 소재를 손상 시킬 수 있으며, 고온의 열은 영구 자석의 자성을 잃게 할 수 있기 때문이다.

단열재는 그라스울 또는 에어로겔 중 어느 하나의 소재로 이루어질 수 있다. 본 발명을 실시하려는 자는 금속 소재의 특성, 온도, 작업 환경, 전자기 센서의 특징등을 고려하여 그라스울 또는 에어로겔 외 다른 소재를 사용할 수도 있을 것이다.

본 발명에 따른 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 권리 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정되며, 특허 청구범위에 사용된 괄호는 선택적 한정을 위해 기재된 것이 아니라, 명확한 구성요소를 위해 사용되었으며, 괄호 내의 기재도 필수적 구성요소로 해석되어야 한다.

1: 금속 소재
2: 이물질
10: 센서부
20: 이물질차단부
30a: 전방롤러부
30b: 후방롤러부

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 금속 소재의 결함 탐상 및 비파괴검사를 위해 상기 금속 소재 상에서 이동하는 전자기 초음파 센서에 이물질이 부착되는 것을 방지하기 위한 장치에 있어서,
   상기 금속 소재의 표면과 이격되어 위치되어 상기 금속 소재의 결함을 탐지하는 센서부;
   상기 센서부의 양 측에 위치하고 상기 센서부가 이동하는 이동방향으로 롤링하여 이동하는 한쌍의 롤러부; 및
   상기 한 쌍의 롤러부에 감기는 이물질차단부(상기 이물질차단부는 상기 한 쌍의 롤러부 사이에서 상기 금속 소재와 접촉한다)를 포함하되,
   상기 한 쌍의 롤러부가 상기 이동방향으로 이동함에 따라 상기 이물질차단부는 상기 이동방향의 전방에 위치한 롤러부(이하 '전방롤러부'라 한다)로부터 풀리며 상기 이동방향의 후방에 위치한 롤러부(이하 '후방롤러부'라 한다)는 상기 센서부의 뒤에서 상기 이동방향을 따라 롤링하여 이동하여 상기 전방롤러부가 풀어 놓은 상기 이물질차단부를 감는 것을 특징으로 하는, 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서.
   
4. 금속 소재의 결함 탐상 및 비파괴검사를 위해 상기 금속 소재 상에서 이동하는 전자기 초음파 센서에 이물질이 부착되는 것을 방지하기 위한 장치에 있어서,
   상기 금속 소재의 표면과 이격되어 위치되어 상기 금속 소재의 결함을 탐지하는 센서부;
   상기 센서부의 양 측에 위치하고 상기 센서부가 이동하는 이동방향으로 롤링하여 이동하는 한 쌍의 롤러부; 및
   상기 한 쌍의 롤러부에 감기는 이물질차단부(상기 이물질차단부는 상기 한 쌍의 롤러부 사이에서 상기 금속 소재와 접촉한다)를 포함하되,
   상기 이물질차단부는,
   상기 한 쌍의 롤러부를 두 바퀴로 하는 캐터필러(caterpillar) 형상을 하여, 상기 한 쌍의 롤러부가 상기 이동방향으로 이동함에 따라 상기 이물질차단부는 상기 한 쌍의 롤러부의 외부를 타원 운동하며, 상기 센서부는 상기 한 쌍의 롤러부 사이에서 상기 이동방향으로 이동하며 상기 금속 소재의 결함을 검사하는 것을 특징으로 하는, 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서.
   
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 이물질차단부는,
   균일한 두께로 이루어지되,
   상기 두께는 최대 5mm인 것을 특징으로 하는, 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서.
   
6. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 이물질차단부는,
   상기 금속에서 발생하는 열을 차단하는 단열재로 이루어진 것을 특징으로 하는, 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서.
   
7. 제6항에 있어서, 상기 단열재는,
   그라스울 또는 에어로겔 중 어느 하나의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 이물질 부착이 방지되는 전자기 초음파 센서.
   

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