KR101287181B1 - 자동 초음파 탐상 검사 장치 - Google Patents

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김도훈
하경목
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나우 주식회사
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Abstract

본 발명은 자동 초음파 탐상 검사 장치에 관한 것으로, 사용자의 조작에 따라 이동할 수 있는 이동 유닛을 통해 초음파 탐촉자를 피검사체 표면상에서 원격 조종 방식으로 이동시킬 수 있도록 함으로써, 작업자가 직접 초음파 탐촉자를 피검사체 표면상에서 수작업으로 이동시키지 않아도 되고, 이에 따라 작업자가 접근하기 어렵거나 위험한 위치 등 더욱 다양한 영역에 대한 초음파 탐상 검사를 더욱 용이하고 안전하게 수행할 수 있고, 이동 유닛에 결합되는 지지 프레임 유닛에 대해 틸팅 회전 각도를 조절할 수 있도록 함으로써, 평면 또는 곡면 등 다양한 형태의 피검사체에 대해서도 모두 안정적인 상태로 표면상에서 이동할 수 있고, 그 적용 범위를 더욱 확장할 수 있는 자동 초음파 탐상 검사 장치를 제공한다.

Description

자동 초음파 탐상 검사 장치{Automatic Ultrasonic Testing Apparatus}
본 발명은 자동 초음파 탐상 검사 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 사용자의 조작에 따라 이동할 수 있는 이동 유닛을 통해 초음파 탐촉자를 피검사체 표면상에서 원격 조종 방식으로 이동시킬 수 있도록 함으로써, 작업자가 직접 초음파 탐촉자를 피검사체 표면상에서 수작업으로 이동시키지 않아도 되고, 이에 따라 작업자가 접근하기 어렵거나 위험한 위치 등 더욱 다양한 영역에 대한 초음파 탐상 검사를 더욱 용이하고 안전하게 수행할 수 있고, 이동 유닛에 결합되는 지지 프레임 유닛에 대해 틸팅 회전 각도를 조절할 수 있도록 함으로써, 평면 또는 곡면 등 다양한 형태의 피검사체에 대해서도 모두 안정적인 상태로 표면상에서 이동할 수 있고, 그 적용 범위를 더욱 확장할 수 있는 자동 초음파 탐상 검사 장치에 관한 것이다.
초음파란 가청 주파수 범위(20~20000Hz)를 초과하는 주파수 형태의 음파를 의미하는데, 이러한 초음파는 지향성을 갖는 경우 금속과 같은 물체 내부를 진행할 때 직진성을 가지며 공간과 물체의 경계면에서 반사하는 성질을 갖는다. 또한, 초음파는 전자적 복사의 형태가 아닌 기계적 진동의 형태이므로 서로 다른 재질에서 다른 파장을 갖는다.
초음파 탐상 검사는 이러한 초음파를 이용하여 피검사체의 내부 혹은 표면에 존재하는 결함을 검사하는 방법으로, 피검사체에 초음파를 전달하여 표면 또는 내부에 존재하는 결함부로부터 반사되는 초음파의 신호를 분석함으로써 피검사체 내부의 결함을 검출하는 방식으로 진행된다. 즉, 초음파는 동일 매질(피검사체)에서는 직진하지만 다른 매질(결함)과 접하는 계면에서는 각 매질의 물리적 상태 및 성질(음향 임피던스)의 차이에 의하여 반사 또는 굴절하게 되므로, 먼저 탐촉자를 통해 초음파를 피검사체 내부로 전달하고, 이중 다시 반사되는 초음파를 탐촉자를 통해 수신하여 탐상기 CRT 상에 펄스신호 형태로 결함 지시를 나타내며, 이 신호를 분석하여 결함의 위치, 종류, 크기 등을 측정하게 된다.
이러한 초음파 탐상 검사를 수행하는 초음파 탐상 검사 장치는 일반적으로 초음파를 발생시키는 탐촉자와, 피검사체의 내부 결함으로부터 반사되는 초음파 신호를 수신하는 수신부와, 수신부에 의해 수신된 신호를 펄스 신호로 표시하는 표시부와, 탐촉자와 피검사체의 마찰 방지를 위한 액체 공급 장치 등을 포함하여 구성되는데, 이러한 초음파 탐상 검사 장치를 이용한 검사는 일반적으로 모두 수작업으로 진행되고 있다.
즉, 탐촉자를 작업자가 피검사체 표면 상에 접촉시킨 상태로 검사 부위를 따라 이동시키고, 이때, 탐촉자의 이동에 따른 마찰 방지를 위해 탐촉자와 피검사체 표면 상의 접촉 부위에는 액체 공급 장치를 통해 계속해서 액체를 공급하며 검사 과정을 수행하게 된다. 따라서, 초음파 탐상 검사 작업이 용이하지 않아 작업 시간이 오래 걸리며, 특히 피검사체가 플랜트나 발전 설비의 배관인 경우 작업자가 배관 라인에 직접 접근하여 작업해야 하므로 그 작업 환경이 매우 열악하여 작업 효율이 크게 저하되고, 이에 따라 검사 결과에 대한 정확성 및 신뢰성이 저하되는 등의 문제가 있었다. 한편, 원자력 발전소와 같이 방사능에 노출될 위험이 있는 작업 환경 등에서는 사람이 직접 초음파 탐상 검사 과정을 실시하는 것이 매우 위험한 일이므로, 이러한 작업 환경에서 작업자가 직접 수작업에 의해 검사 과정을 진행하는 것 자체가 매우 어렵고, 이에 따라 이러한 검사 작업 자체를 기피하게 되는 등의 문제가 있었다.
선행기술로는 국내등록특허 제10-884524호가 있다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 사용자의 조작에 따라 이동할 수 있는 이동 유닛을 통해 초음파 탐촉자를 피검사체 표면상에서 원격 조종 방식으로 이동시킬 수 있도록 함으로써, 작업자가 직접 초음파 탐촉자를 피검사체 표면상에서 수작업으로 이동시키지 않아도 되고, 이에 따라 작업자가 접근하기 어렵거나 위험한 위치 등 더욱 다양한 영역에 대한 초음파 탐상 검사를 더욱 용이하고 안전하게 수행할 수 있는 자동 초음파 탐상 검사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이동 유닛에 결합되는 지지 프레임 유닛에 대해 틸팅 회전 각도를 조절할 수 있도록 함으로써, 평면 또는 곡면 등 다양한 형태의 피검사체에 대해서도 모두 안정적인 상태로 표면상에서 이동할 수 있고, 그 적용 범위를 더욱 확장할 수 있는 자동 초음파 탐상 검사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 지지 프레임 유닛에 탐촉 홀더 유닛이 직선 이동 가능하게 결합될 뿐만 아니라 다수개 결합되기 때문에, 더욱 다양한 지점에 대한 초음파 탐상 검사를 동시에 수행할 수 있어 더욱 편리하고 신속한 초음파 탐상 검사를 수행할 수 있는 자동 초음파 탐상 검사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 지지 프레임 유닛의 양측단에 각각 이동 유닛이 결합되어 피검사체 표면을 이동하게 되므로, 이동 과정 중에 지지 프레임 유닛에 대한 안정적인 지지 구조를 이룰 수 있고, 이에 따라 더욱 안전하고 정확한 초음파 탐상 검사를 수행할 수 있는 자동 초음파 탐상 검사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 탐촉 홀더 유닛을 통해 초음파 탐촉자가 피검사체 표면에 밀착 접촉되도록 함으로써, 이동 유닛을 통한 이동 과정 중에도 초음파 탐촉자가 피검사체 표면에 안정적으로 밀착 접촉하게 되어 더욱 정확한 초음파 탐상 검사를 수행할 수 있는 자동 초음파 탐상 검사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 초음파 탐촉자를 통해 피검사체의 표면에 초음파를 전달하여 피검사체에 대한 내부 결함을 검사하는 자동 초음파 탐상 검사 장치에 있어서, 일측단이 별도의 힌지 샤프트를 통해 서로 상대 회전 가능하게 힌지 결합되는 제 1 및 제 2 지지 프레임을 포함하는 지지 프레임 유닛; 상기 초음파 탐촉자가 고정 지지되도록 형성되어 상기 제 1 및 제 2 지지 프레임에 각각 직선 이동 가능하게 결합되는 탐촉 홀더 유닛; 및 피검사체의 표면에 롤링 접촉하는 이동 바퀴를 포함하는 이동 바퀴부와, 상기 이동 바퀴를 회전 구동하는 바퀴 구동부를 포함하고, 상기 이동 바퀴의 진행 방향이 상기 탐촉 홀더 유닛의 직선 이동 방향에 대한 직각 방향으로 배치되도록 상기 지지 프레임 유닛의 양측단에 각각 결합되는 이동 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 초음파 탐상 검사 장치를 제공한다.
이때, 상기 힌지 샤프트의 외주면에는 나사산이 형성되고 일측단에는 회전 손잡이가 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 지지 프레임의 힌지 결합 부위에는 상기 힌지 샤프트가 삽입 결합되도록 탭홀이 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 지지 프레임은 상기 회전 손잡이의 조작에 따라 특정 회전 각도에서 회전 위치 고정될 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 지지 프레임에는 길이 방향을 따라 가이드 홈이 형성되고, 상기 탐촉 홀더 유닛은 상기 가이드 홈에 삽입 가이드되도록 가이드 돌기가 형성되어 상기 가이드 홈을 따라 직선 이동할 수 있다.
또한, 상기 탐촉 홀더 유닛은 상기 제 1 및 제 2 지지 프레임에 직선 이동 가능하게 결합되는 홀더 메인 바디; 상기 홀더 메인 바디에 회전 가능하게 결합되는 회전 블록; 상기 회전 블록에 상하 직선 이동 가능하게 결합되고 하단부에는 상기 초음파 탐촉자가 결합될 수 있도록 탐촉자 결합부가 형성되는 상하 이동 바디; 및 상기 상하 이동 바디가 하향 탄성 이동하도록 상기 상하 이동 바디에 하향 탄성력을 가하는 탄성 부재를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 지지 프레임 유닛은 일측단이 별도의 힌지 샤프트를 통해 서로 상대 회전 가능하게 힌지 결합되고, 상기 제 1 및 제 2 지지 프레임과 평행하게 배치되는 제 3 및 제 4 지지 프레임을 더 포함하고, 상기 탐촉 홀더 유닛은 상기 제 3 및 제 4 지지 프레임에 각각 직선 이동 가능하게 결합될 수 있다.
또한, 상기 이동 유닛은 상기 지지 프레임 유닛의 양측단에 각각 탈착 가능하게 결합될 수 있다.
본 발명에 의하면, 사용자의 조작에 따라 이동할 수 있는 이동 유닛을 통해 초음파 탐촉자를 피검사체 표면상에서 원격 조종 방식으로 이동시킬 수 있도록 함으로써, 작업자가 직접 초음파 탐촉자를 피검사체 표면상에서 수작업으로 이동시키지 않아도 되고, 이에 따라 작업자가 접근하기 어렵거나 위험한 위치 등 더욱 다양한 영역에 대한 초음파 탐상 검사를 더욱 용이하고 안전하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이동 유닛에 결합되는 지지 프레임 유닛에 대해 틸팅 회전 각도를 조절할 수 있도록 함으로써, 평면 또는 곡면 등 다양한 형태의 피검사체에 대해서도 모두 안정적인 상태로 표면상에서 이동할 수 있고, 그 적용 범위를 더욱 확장할 수 있는 효과가 있다.
또한, 지지 프레임 유닛에 탐촉 홀더 유닛이 직선 이동 가능하게 결합될 뿐만 아니라 다수개 결합되기 때문에, 더욱 다양한 지점에 대한 초음파 탐상 검사를 동시에 수행할 수 있어 더욱 편리하고 신속한 초음파 탐상 검사를 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 지지 프레임 유닛의 양측단에 각각 이동 유닛이 결합되어 피검사체 표면을 이동하게 되므로, 이동 과정 중에 지지 프레임 유닛에 대한 안정적인 지지 구조를 이룰 수 있고, 이에 따라 더욱 안전하고 정확한 초음파 탐상 검사를 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 탐촉 홀더 유닛을 통해 초음파 탐촉자가 피검사체 표면에 밀착 접촉되도록 함으로써, 이동 유닛을 통한 이동 과정 중에도 초음파 탐촉자가 피검사체 표면에 안정적으로 밀착 접촉하게 되어 더욱 정확한 초음파 탐상 검사를 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초음파 탐상 검사 장치의 조립 형상을 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초음파 탐상 검사 장치의 구성을 개략적으로 도시한 일부 분해 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초음파 탐상 검사 장치의 틸팅 작동 상태를 개략적으로 도시한 작동 상태도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초음파 탐상 검사 장치의 탐촉 홀더 유닛에 대한 조립 형상을 개략적으로 도시한 사시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초음파 탐상 검사 장치의 탐촉 홀더 유닛에 대한 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초음파 탐상 검사 장치의 탐촉 홀더 유닛에 대한 작동 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초음파 탐상 검사 장치의 조립 형상을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초음파 탐상 검사 장치의 구성을 개략적으로 도시한 일부 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초음파 탐상 검사 장치의 틸팅 작동 상태를 개략적으로 도시한 작동 상태도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초음파 탐상 검사 장치는 피검사체(P)의 표면을 이동할 수 있는 이동 유닛(200)을 통해 원격 조종 방식으로 초음파 탐촉자(400)를 이동시키며 자동으로 초음파 탐상 검사를 수행할 수 있는 장치로서, 지지 프레임 유닛(100)과, 탐촉 홀더 유닛(300)과, 이동 유닛(200)을 포함하여 구성된다.
지지 프레임 유닛(100)은 일측단이 별도의 힌지 샤프트(150)를 통해 서로 상대 회전 가능하게 힌지 결합되는 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)을 포함하여 구성된다. 즉, 지지 프레임 유닛(100)은 서로 분리 가능한 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)으로 분리 형성되며, 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)은 힌지 샤프트(150)를 통해 상호 상대 회전 가능하게 결합된다. 따라서, 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)은 힌지 샤프트(150)를 중심으로 양측단이 틸팅 이동할 수 있다.
또한, 지지 프레임 유닛(100)은 이러한 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)과 평행한 제 3 및 제 4 지지 프레임(130,140)을 더 포함할 수 있고, 제 3 및 제 4 지지 프레임(130,140)은 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)과 마찬가지 형태로 별도의 힌지 샤프트(150)를 통해 서로 상대 회전 가능하게 힌지 결합된다.
제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)의 길이 방향 양측단과 제 3 및 제 4 지지 프레임(130,140)의 길이 방향 양측단에는 각각 후술하는 이동 유닛(200)이 결합되며, 각각 별도의 결합 블록(102)을 통해 이동 유닛(200)과 결합되도록 구성된다. 이러한 지지 프레임 유닛(100)과 이동 유닛(200)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 사각 프레임 형태로 안정적인 구조를 이룰 수 있다. 이때, 이동 유닛(200)과 지지 프레임 유닛(100)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 별도의 체결 볼트(160)를 통해 각각 탈착 가능하게 결합된다.
탐촉 홀더 유닛(300)은 초음파 탐촉자(400)가 고정 지지되도록 형성되며 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)에 각각 직선 이동 가능하게 결합된다. 물론, 제 3 및 제 4 지지 프레임(130,140)에도 마찬가지 방식으로 탐촉 홀더 유닛(300)이 각각 직선 이동 가능하게 결합될 수 있는데, 이하에서는 설명의 중복 방지를 위해 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)에 대한 결합 구조를 중심으로 설명한다.
탐촉 홀더 유닛(300)의 직선 이동 구조를 위해, 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)에는 길이 방향을 따라 가이드 홈(103)이 형성되고, 탐촉 홀더 유닛(300)에는 이러한 가이드 홈(103)에 삽입 가이드되도록 가이드 돌기(301)이 형성되며, 탐촉 홀더 유닛(300)은 가이드 돌기(301)가 가이드 홈(103)에 삽입 가이드되어 가이드 홈(103)을 따라 직선 이동하도록 구성된다.
이러한 탐촉 홀더 유닛(300)에는 하단부에 탐촉자 결합부(331)가 형성되는데(도 4 참조), 이러한 탐촉자 결합부(331)에 초음파 탐촉자(400)가 고정 지지된다. 이때, 초음파 탐촉자(400)는 별도의 쐐기 블록(410)에 결합된 상태로 탐촉자 결합부(331)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 쐐기 블록(410)은 초음파 탐촉자(400)로부터 발생된 초음파 신호가 피검사체(P)로 경사지게 입력 전달되도록 하기 위해 사용되는 것으로, 쐐기 블록(410)이 피검사체(P) 표면에 밀착 접촉되도록 구성된다.
이동 유닛(200)은 지지 프레임 유닛(100)의 양측단에 각각 결합되는데, 피검사체(P)의 표면에 롤링 접촉하는 이동 바퀴(211)를 포함하는 이동 바퀴부(210)와, 이동 바퀴(211)를 회전 구동하는 바퀴 구동부(220)를 포함하여 구성된다. 이때, 이동 유닛(200)은 이동 바퀴(211)의 진행 방향이 탐촉 홀더 유닛(300)의 직선 이동 방향에 대한 직각 방향으로 배치되도록 지지 프레임 유닛(100)에 결합된다.
이동 바퀴부(210)는 지지 프레임 유닛(100)에 결합되는 바퀴부 본체(212)와, 바퀴부 본체(212)에 회전 가능하게 결합되는 이동 바퀴(211)와, 이동 바퀴(211)를 보호할 수 있도록 이동 바퀴(211)의 외곽 둘레 일부를 감싸는 바퀴 커버(213)를 포함하여 구성될 수 있다. 바퀴 구동부(220)는 바퀴부 본체(212)에 결합되어 이동 바퀴(211)를 회전 구동하도록 구성되며, 케이스 내부에 구동 모터(미도시) 및 감속기어 등 다양한 기계 요소가 배치된 형태로 구성될 수 있다. 이러한 바퀴 구동부(220)는 유선 또는 무선 통신을 통해 별도의 조작부(미도시)와 연결되어 원격 조작되도록 구성될 수 있다.
이와 같은 구성에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초음파 탐상 검사 장치는 탐촉 홀더 유닛(300)에 고정 지지된 초음파 탐촉자(400)를 이동 유닛(200)과 함께 피검사체(P) 표면 상에서 사용자의 조작에 따라 원격 조종 방식으로 자동 이동시킬 수 있다. 이에 따라 작업자가 직접 초음파 탐촉자(400)를 피검사체(P) 표면상에서 수작업으로 이동시키지 않아도 되므로, 작업자가 접근하기 어려운 위치 등 더욱 다양한 지점에 대한 초음파 탐상 검사를 더욱 용이하고 안전하게 수행할 수 있다.
또한, 이동 유닛(200)과 함께 사각 프레임 구조를 이루는 지지 프레임 유닛(100)에 탐촉 홀더 유닛(300)이 직선 이동 가능하게 결합될 뿐만 아니라 다수개 결합되기 때문에, 더욱 다양한 지점에 대한 초음파 탐상 검사를 동시에 수행할 수 있다. 아울러, 지지 프레임 유닛(100)의 양측단에 각각 이동 유닛(200)이 결합되어 피검사체 표면을 이동하게 되므로, 이동 과정 중에 지지 프레임 유닛(100)에 대한 안정적인 지지 구조를 이룰 수 있고, 이에 따라 더욱 정확한 초음파 탐상 검사를 수행할 수 있다.
한편, 지지 프레임 유닛(100)의 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 별도의 결합 블록(101)이 힌지 샤프트(150)에 동시에 결합하는 방식으로 상호 상대 회전 가능하게 결합되는데, 이때, 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)은 힌지 샤프트(150)를 중심으로 특정 각도로 틸팅 회전한 상태에서 회전 구속된 상태로 위치 고정되도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 힌지 샤프트(150)의 외주면에는 도 2의 확대도에 도시된 바와 같이 나사산(S1)이 형성되고, 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)의 결합 블록(101)에는 힌지 샤프트(150)가 삽입 결합되도록 내주면에 나사산(S2)이 형성된 탭홀(101-1)이 형성될 수 있다. 이때, 힌지 샤프트(150)의 일측단에는 사용자의 회전 조작이 가능하도록 회전 손잡이(151)가 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같은 구조에 따라 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)은 힌지 샤프트(150)를 중심으로 상호 상대 회전한 상태로 다양한 회전 각도에서 위치 고정될 수 있다. 즉, 힌지 샤프트(150)의 탭홀(101-1)에 대한 체결 상태를 느슨하게 회전 조작한 후 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)의 회전 각도를 조절하고, 이 상태에서 힌지 샤프트(150)의 탭홀(101-1)에 대한 체결 상태를 체결력 강화되도록 회전 조작하면, 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)의 회전이 구속되어 현재 회전 각도에서 위치 고정된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초음파 장치는 이와 같은 방식으로 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)의 틸팅 회전 각도를 조절함으로써, 피검사체(P) 표면이 평면 또는 곡면 등 다양한 형태로 형성되더라도 모두 안정적인 상태로 피검사체(P) 표면 상에서 이동할 수 있고, 초음파 탐상 검사를 수행할 수 있다.
즉, 피검사체(P)의 표면이 평면인 경우에는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)의 회전 각도가 180°를 이루는 일직선 상태가 되도록 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)을 회전 고정시킬 수 있고, 피검사체(P)가 원통형 파이인 경우와 같이 피검사체(P)의 표면이 곡면인 경우에는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)의 회전 각도가 해당 곡률에 적합한 각도를 이루도록 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)을 회전 고정시킬 수 있다.
이상에서는 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)에 대해서만 작동 상태를 설명하였으나, 전술한 바와 같이 제 3 및 제 4 지지 프레임(130,140) 또한 마찬가지 방식으로 동일한 작동 상태를 이루며, 이는 설명의 중복 방지를 위해 생략한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초음파 탐상 검사 장치의 탐촉 홀더 유닛에 대한 조립 형상을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초음파 탐상 검사 장치의 탐촉 홀더 유닛에 대한 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초음파 탐상 검사 장치의 탐촉 홀더 유닛에 대한 작동 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탐촉 홀더 유닛(300)은 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)에 직선 이동 가능하게 결합되는 홀더 메인 바디(310)와, 홀더 메인 바디(310)에 회전 가능하게 결합되는 회전 블록(320)과, 회전 블록(320)에 상하 직선 이동 가능하게 결합되고 하단부에는 초음파 탐촉자(400)가 결합될 수 있도록 탐촉자 결합부(331)가 형성되는 상하 이동 바디(330)와, 상하 이동 바디(330)가 하향 탄성 이동하도록 상하 이동 바디(330)에 하향 탄성력을 가하는 탄성 부재(340)를 포함하여 구성된다.
홀더 메인 바디(310)는 일측에 가이드 돌기(301)가 형성되어 제 1 및 제 2 지지 프레임(110,120)의 가이드 홈(103)에 삽입 가이드된다. 회전 블록(320)은 홀더 메인 바디(310)에 회전 가능하게 결합되는데, 홀더 메인 바디(310)를 관통하는 별도의 회전축(312)과 결합되어 회전축(312)을 중심으로 회전한다. 또한, 회전 블록(320)의 일측에는 홀더 메인 바디(310)를 관통하는 별도의 가이드 로드(313)가 결합되어 회전 블록(320)과 함께 일체로 회전하며, 홀더 메인 바디(310)에는 이러한 가이드 로드(313)의 회전 경로를 가이드하도록 가이드 홀(311)이 형성된다. 회전축(312)과 가이드 로드(313)의 끝단에는 회전 블록(320)의 회전 조작이 가능하도록 손잡이 다이얼(314)이 형성될 수 있다.
상하 이동 바디(330)는 회전 블록(320)에 상하 직선 이동 가능하게 결합되는데, 이를 위해 회전 블록(320)에는 가이드 블록(321)이 형성되고, 상하 이동 바디(330)에는 가이드 블록(321)에 의해 상하 이동 경로가 가이드되며 결합되도록 가이드 레일(332)이 형성된다. 따라서, 상하 이동 바디(330)는 이러한 가이드 레일(332) 및 가이드 블록(321)을 통해 회전 블록(320)에 대해 상하 직선 이동한다. 상하 이동 바디(330)의 하단부에는 초음파 탐촉자(400)가 결합될 수 있도록 포크 형태의 탐촉자 결합부(331)가 형성된다. 이러한 탐촉자 결합부(331)에는 전술한 바와 같이 초음파 탐촉자(400)가 직접 결합되어 고정 지지될 수도 있지만, 도 4에 도시된 바와 같이 초음파 탐촉자(400)가 결합되는 쐐기 블록(410)이 결합되는 형태로 구성될 수 있다.
탄성 부재(340)는 이러한 상하 이동 바디(330)가 하향 이동하도록 상하 이동 바디(330)에 하향 탄성력을 가하도록 구성되는데, 도 5에 도시된 바와 같이 상단 및 하단이 각각 상하 이동 바디(330) 및 회전 블록(320)에 결합되는 코일 스프링 형태로 구성될 수 있다.
이와 같은 구조에 따라 탐촉 홀더 유닛(300)은 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 홀더 메인 바디(310)의 회전축(312)을 중심으로 회전하며 초음파 탐촉자(400)의 배치 상태를 다양한 각도로 조절할 수 있다. 또한, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 탄성 부재(340)에 의해 상하 이동 바디(330)가 하향 탄성력을 받게 되므로, 초음파 탐촉자(400)는 상하 이동 바디(330)의 탐촉자 결합부(331)에 결합된 상태에서 피검사체(P)의 표면에 하향 가압되며 밀착 접촉하게 된다. 따라서, 초음파 탐촉자(400)의 초음파 신호가 피검사체(P)에 원활하게 전달되며, 이동 유닛(200)에 의한 이동 과정 중에도 탄성 부재(340)의 탄성력에 의해 초음파 탐촉자(400)가 피검사체(P) 표면에 밀착 접촉 상태로 안정적으로 유지되므로 이동 과정 중에도 정확한 초음파 탐상 검사가 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 지지 프레임 유닛 103: 가이드 홈
110: 제 1 지지 프레임 120: 제 2 지지 프레임
130: 제 3 지지 프레임 140: 제 4 지지 프레임
150: 힌지 샤프트 200: 이동 유닛
210: 이동 바퀴부 211: 이동 바퀴
220: 바퀴 구동부 300: 탐촉 홀더 유닛
301: 가이드 돌기 310: 홀더 메인 바디
320: 회전 블록 330: 상하 이동 바디
331: 탐촉자 결합부 340: 탄성 부재
400: 초음파 탐촉자 410: 쐐기 블록

Claims (6)

  1. 초음파 탐촉자를 통해 피검사체의 표면에 초음파를 전달하여 피검사체에 대한 내부 결함을 검사하는 자동 초음파 탐상 검사 장치에 있어서,
    일측단이 별도의 힌지 샤프트를 통해 서로 상대 회전 가능하게 힌지 결합되는 제 1 및 제 2 지지 프레임을 포함하는 지지 프레임 유닛;
    상기 초음파 탐촉자가 고정 지지되도록 형성되어 상기 제 1 및 제 2 지지 프레임에 각각 직선 이동 가능하게 결합되는 탐촉 홀더 유닛; 및
    피검사체의 표면에 롤링 접촉하는 이동 바퀴를 포함하는 이동 바퀴부와, 상기 이동 바퀴를 회전 구동하는 바퀴 구동부를 포함하고, 상기 이동 바퀴의 진행 방향이 상기 탐촉 홀더 유닛의 직선 이동 방향에 대한 직각 방향으로 배치되도록 상기 지지 프레임 유닛의 양측단에 각각 결합되는 이동 유닛을 포함하며,
    상기 탐촉 홀더 유닛은,
    상기 제 1 및 제 2 지지 프레임에 직선 이동 가능하게 결합되는 홀더 메인 바디; 상기 홀더 메인 바디에 회전 가능하게 결합되는 회전 블록; 상기 회전 블록에 상하 직선 이동 가능하게 결합되고 하단부에는 상기 초음파 탐촉자가 결합될 수 있도록 탐촉자 결합부가 형성되는 상하 이동 바디; 및 상기 상하 이동 바디가 하향 탄성 이동하도록 상기 상하 이동 바디에 하향 탄성력을 가하는 탄성 부재를 포함하고,
    상기 홀더 메인 바디는 일측에 가이드 돌기가 형성되어 상기 제 1 및 제 2 지지 프레임의 가이드 홈에 삽입 가이드되며, 상기 회전 블록의 일측에는 상기 홀더 메인 바디를 관통하는 별도의 가이드 로드가 결합되어 상기 회전 블록과 함께 일체로 회전하며, 상기 홀더 메인 바디에는 상기 가이드 로드의 회전 경로를 가이드하도록 가이드 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동 초음파 탐상 검사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 힌지 샤프트의 외주면에는 나사산이 형성되고 일측단에는 회전 손잡이가 형성되며,
    상기 제 1 및 제 2 지지 프레임의 힌지 결합 부위에는 상기 힌지 샤프트가 삽입 결합되도록 탭홀이 형성되며,
    상기 제 1 및 제 2 지지 프레임은 상기 회전 손잡이의 조작에 따라 특정 회전 각도에서 회전 위치 고정되는 것을 특징으로 하는 자동 초음파 탐상 검사 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 지지 프레임에는 길이 방향을 따라 가이드 홈이 형성되고,
    상기 탐촉 홀더 유닛은 상기 가이드 홈에 삽입 가이드되도록 가이드 돌기가 형성되어 상기 가이드 홈을 따라 직선 이동하는 것을 특징으로 하는 자동 초음파 탐상 검사 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 프레임 유닛은
    일측단이 별도의 힌지 샤프트를 통해 서로 상대 회전 가능하게 힌지 결합되고, 상기 제 1 및 제 2 지지 프레임과 평행하게 배치되는 제 3 및 제 4 지지 프레임을 더 포함하고, 상기 탐촉 홀더 유닛은 상기 제 3 및 제 4 지지 프레임에 각각 직선 이동 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 자동 초음파 탐상 검사 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 이동 유닛은 상기 지지 프레임 유닛의 양측단에 각각 탈착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 자동 초음파 탐상 검사 장치.

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