KR101293574B1 - 밸브스핀들의 용접육성부를 검사하는 초음파 검사장치 - Google Patents

밸브스핀들의 용접육성부를 검사하는 초음파 검사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박용 엔진의 실린더헤드에 사용된 밸브스핀들의 헤드부에 형성된 용접육성부에 대한 용접결함을 검사하는 초음파 검사장치에 관한 것으로, 테이블과, 상기 테이블의 상면에 고정설치되고, 상방이 개구된 박스형상으로 내부에 초음파 검사액이 저장되는 케이스와, 상기 케이스의 내부에 회전가능하게 설치되고, 상면에 용접육성부가 형성된 밸브스핀들의 헤드부가 안착되는 회전지그와, 상기 테이블의 하부에 설치되어 상기 회전지그를 회전시키는 회전모터와, 상기 회전지그의 회전중심을 기준으로 각각이 서로 이격 또는 근접되도록 상기 회전지그의 상부에 방사상으로 복수가 설치되고, 상기 밸브스핀들의 헤드부를 고정 또는 고정해제시키는 고정지그와, 상기 케이스와 인접하게 상기 테이블의 상부에 고정설치된 기둥부재와, 일단이 상기 기둥부재의 상단에 회전가능하게 결합되고, 타단이 상기 케이스의 상방으로 연장된 회동부재와, 상기 회동부재의 길이방향을 따라 전후로 이동가능하게 설치되고, 상기 회동부재의 회동에 따라 상기 밸브스핀들의 용접육성부에 근접하여 상기 밸브스핀들의 용접육성부에 초음파를 쏘아 결함여부를 검사하는 초음파 탐촉자를 포함하여 이루어진 것을 특징이다.

Description

밸브스핀들의 용접육성부를 검사하는 초음파 검사장치{Inspection of the valve spindle welds ultrasonic inspection device}
본 발명은 엔진의 실린더헤드에 사용된 밸브스핀들 헤드부에 형성된 용접육성부에 대한 용접결함을 검사하는 초음파 검사장치에 관한 것으로, 밸브스핀들 헤드부의 내마모성 및 내충격성의 향상을 위하여 밸브스핀들 헤드부에 형성된 용접육성부의 불량 여부를 초음파 탐상검사(UT : Ultrasonic Test) 방법을 이용하여 자동으로 결함여부를 판별하게 하는 초음파 검사장치에 관한 것이다.
일반적으로 디젤엔진 특히, 선박용 엔진의 실린더 헤드에 흡기밸브 및 배기밸브로써 사용되는 밸브스핀들(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 스템부(11)와 헤드부(12)로 구성되어 있다. 이러한 밸브스핀들은 고온 고압의 폭발 압력에 노출되므로 우수한 내열성이 요구됨과 더불어 각종 연소 산화물 등의 유해 화합물에 노출되므로 우수한 내식성이 요구된다. 특히 흡입공기나 배기가스의 개폐 작용이 발생하는 밸브스핀들의 헤드부인 좌면(Valve seat)에는 중유 또는 경유 연소시 발생하는 높은 경도의 카본 퇴적물이 부착되어 좌면의 함몰, 탈락 및 소손이 발생할 수 있어 우수한 내마모성 및 내충격성이 요구된다.
따라서, 밸브스핀들의 좌면에는 고주파 표면 경화 또는 니켈 계열 용접육성 또는 코발트 계열 용접육성방법을 통해 표면 경도를 증대시켜 내마모성을 향상시키는 방법이 사용되고 있다.
상기 밸브스핀들의 좌면에 용접육성하는 종래기술로는 특허공개번호 10-2011-0096362 (2011년 8월 30일)로서, 그 구성을 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이 선박용 엔진의 배기포트를 개폐시키는 헤드부(12)와, 상기 헤드부(12)의 직선 왕복이동을 가이드하는 스템부(11)를 포함하는 선박용 엔진의 배기 밸브스핀들(10)에 있어서, 상기 헤드부(12)와 스템부(11)는 스테인리스강으로 이루어지고, 상기 헤드부(12)의 시트면(좌면)(13)의 가장자리에는 링 형상의 홈이 가공 형성되며, 상기 홈에 원 형상의 비드를 다층으로 육성용접하여 Co계 합금을 용착시킨 용접육성부(14)를 구비하여 내마모성 및 내부식성이 우수한 고내열 선박용 엔진의 배기 밸브스핀들(10)이 제시되었다.
상기 용접육성부가 적용된 밸브스핀들 중, 용접 결함을 갖는 밸브스핀들을 엔진에 사용하게 되었을 경우, 디젤엔진의 운전 중 밸브 스핀들의 좌면이 파손되어 밸브스핀들이 손상되며, 실린더 헤드, 피스톤 및 실린더 라이너 등 주변의 연소실 부품을 손상시키게 되고, 또한 배기계통에 설치되어 있는 과급기의 터빈날개 및 노즐링 등의 부품에도 치명적인 손상을 유발하게 된다.
특히, 밸브스핀들 좌면에 주로 나타나는 결함은 용입불량이나 기공 등이 있으며, 이를 방지하기 위하여 적절한 작업온도 관리, 용접재의 관리, 예열 및 후열 관리, 용접재 및 모재의 이송속도 및 용접전류관리 등을 통해 결합발생을 최소화할 수 있으나 용접공정은 결함이 발생하기 쉬운 공정이므로 용접육성부의 결함 검사는 필수적으로 실시되어야 한다.
그러나 내열강 소재의 밸브스핀들 모재에 대하여 좌면의 내마모성 증대를 위해 시행되는 스텔라이트 용접에 의해 형성되는 용접층은 자분탐상법(MT : Magnetic Particles Testing)에 의한 검사가 불가능하므로, 용접육성부에 대하여 검사자의 육안과 경험에 의하여 검사하는 종래의 검사방법은 검사결과의 신뢰성이 현저하게 저하되어 명확한 검사가 어렵고, 검사결과의 신뢰성이 떨어진다는 문제점이 있었다. 또한, 액체침투탐상법(PT : Liquid Penetrants Testing) 검사를 이용하여 용접육성부에 대한 검사를 하고 있으나, 액체침투탐상법의 경우 내부결함에 대한 완전한 검사가 어려워 검사작업의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 용접육성부에 용접결함이 있는 밸브스핀들이 합격품으로 검사되어 선박용 엔진에 설치될 경우 용접결함이 있는 밸브스핀들에 의해 주변 부품에 치명적인 손상을 끼쳐 엔진 전체에 고장이 발생하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 밸브스핀들의 헤드부에 형성된 용접육성부에 대하여 초음파 탐상검사 방법을 이용하여 용접육성부와 모재와의 경계영역에서 흔히 발생하는 용입불량 및 기공발생여부를 자동으로 검사함으로써 검사결과의 신뢰성을 높일 수 있는 밸브스핀들용 초음파 검사장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 밸브스핀들의 용접육성부를 검사하는 초음파 검사장치는, 테이블과, 상기 테이블의 상면에 고정설치되고, 상방이 개구된 박스형상으로 내부에 초음파 검사액이 저장되는 케이스와, 상기 케이스의 내부에 회전가능하게 설치되고, 상면에 용접육성부가 형성된 밸브스핀들의 헤드부가 안착되는 회전지그와, 상기 테이블의 하부에 설치되어 상기 회전지그를 회전시키는 회전모터와, 상기 회전지그의 회전중심을 기준으로 각각이 서로 이격 또는 근접되도록 상기 회전지그의 상부에 방사상으로 복수가 설치되고, 상기 밸브스핀들의 헤드부를 고정 또는 고정해제시키는 고정지그와, 상기 케이스와 인접하게 상기 테이블의 상부에 고정설치된 기둥부재와, 일단이 상기 기둥부재의 상단에 회전가능하게 결합되고, 타단이 상기 케이스의 상방으로 연장된 회동부재와, 상기 회동부재의 길이방향을 따라 전후로 이동가능하게 설치되고, 상기 회동부재의 회동에 따라 상기 밸브스핀들의 용접육성부에 근접하여 상기 밸브스핀들의 용접육성부에 초음파를 쏘아 결함여부를 검사하는 초음파 탐촉자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기둥부재의 내부에 양단이 각각 베어링으로 지지되어 회전가능하게 설치되고, 외주면에 길이방향을 따라 웜기어가 형성된 웜샤프트와, 상기 회동부재 일단의 회전중심과 동축상에 고정결합되어 상기 회동부재와 함께 회전하고, 상기 웜샤프트의 웜기어와 치합된 웜휠과, 상기 기둥부재의 외부로 돌출된 상기 웜샤프트의 일단과 결합되어 상기 웜샤프트를 회전시키는 핸들을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회동부재는, 내부에 길이방향을 따라 회전가능하게 설치된 볼샤프트와, 상기 볼샤프트의 일단과 결합되어 상기 볼샤프트를 회전시키는 구동모터와, 상기 볼샤프트의 외주면에 결합되고, 상기 볼샤프트의 회전에 따라 상기 볼샤프트의 길이방향 전후로 이동하면서 측면에 설치된 상기 초음파 탐촉자를 이동시키는 볼너트로 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 테이블 및 케이스를 관통하여 회전가능하게 설치되고, 일단은 상기 회전지그의 하부에 결합되며, 타단은 상기 회전모터에 결합되어 상기 회전모터의 회전력을 상기 회전지그에 전달하는 커플링과, 상기 커플링과 테이블을 밀폐시켜 상기 케이스 내부에 저장되는 초음파 검사액의 누수를 방지하는 실링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 밸브스핀들의 용접육성부를 검사하는 초음파 검사장치는, 밸브스핀들의 헤드부에 형성된 용접육성부에 대하여 초음파 탐상검사 방법을 이용하여 용접육성부와 모재와의 경계영역에서 발생하는 용입불량 및 기공발생여부를 자동으로 검사하게 함으로써 검사결과의 신뢰성을 높이는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 밸브스핀들의 용접육성부를 검사하는 초음파 검사장치로 용접육성부에 용접결함이 없는 밸브스핀들만 합격처리되어 선박용 엔진에 설치되므로, 용접결함이 있는 불량 밸브스핀들이 엔진에 설치되어 발생하는 문제점을 미연에 방지하는 효과도 있다.
도 1은 종래 일반적인 밸브스핀들의 사시도이고,
도 2는 도 1의 밸브스핀들에 용접육성부가 형성된 상태를 도시한 단면도이며,
도 3은 본 발명에 따른 밸브스핀들의 용접육성부를 검사하는 초음파 검사장치의 전체를 도시한 정면도이고,
도 4는 도 3의 실시예의 상부에서 바라본 평면도이며,
도 5는 도 4의 실시예의 주요부에 대한 확대도이고,
도 6은 본 발명의 주요부를 도시한 사시도이며,
도 7은 도 6의 실시예의 확대된 상태를 도시한 사시도이고,
도 8은 도 6의 실시예의 확대된 상태를 도시한 단면도이며,
도 9 내지 13은 본 발명에 따른 밸브스핀들의 용접육성부를 검사하는 초음파 검사장치의 검사동작 상태를 도시한 단면도이고,
도 14는 도 12의 실시예의 B에 대한 확대도이며,
도 15는 본 발명에 따른 밸브스핀들의 용접육성부를 검사하는 초음파 검사장치로 검사하여 합격된 상태를 검사본체의 화면에 표시한 합격 상태도이고,
도 16은 본 발명에 따른 밸브스핀들의 용접육성부를 검사하는 초음파 검사장치로 검사하여 불합격된 상태를 검사본체의 화면에 표시한 불합격 상태도이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 밸브스핀들의 용접육성부를 검사하는 초음파 검사장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 밸브스핀들의 용접육성부를 검사하는 초음파 검사장치는 테이블, 케이스, 회전지그, 회전모터, 고정지그, 기둥부재, 회동부재 및 초음파 탐촉자를 포함하여 이루어진다.
또한, 기둥부재는 베어링, 원샤프트 및 웜기어를 더 포함하고, 회동부재는 웜휠을 더 포함한다. 또한, 회동부재는 구동모터, 볼샤프트 및 볼너트를 더 포함한다.
본 발명의 검사 대상인 엔진(특히, 선박용 디젤엔진)의 실린더헤드에 설치되는 밸브스핀들(700)은 도 3에 도시된 바와 같이 선박용 엔진의 배기포트를 개폐시키는 헤드부(720)와, 상기 헤드부(720)의 직선 왕복이동을 가이드하는 스템부(710)로 구성된다. 상기 헤드부(720)와 스템부(710)는 스테인리스강으로 이루어지고, 상기 헤드부(720)는 내마모성과 내부식성을 향상시키기 위하여 상기 헤드부(720)의 좌면의 가장자리에 링 형상의 홈을 가공한 후 원 형상의 비드를 다층으로 육성용접하여 Co계 합금을 용착시킨 용접육성부(730)가 형성된다. 따라서, 본 발명은 상기 밸브스핀들 헤드부(좌면)에 형성된 용접육성부(730)에 대한 용접결함을 검사하는 초음파 검사장치를 특징으로 한다.
테이블(100)은 도 3 내지 6에 도시된 바와 같이 지면으로부터 일정 높이를 가지고, 상기 테이블(100)의 상면 일측은 상기 밸브스핀들(700)이 검사하기 전에 대기하는 검사대기위치(A)가 형성되고, 상기 상면 타측 즉, 상기 일측의 검사대기위치(A)를 제외한 나머지 상면에 후술할 케이스(200) 및 기둥부재(300)가 설치된다. 또한, 상기 상면의 반대편인 하부(또는 하면)에는 후술할 회전모터(110)가 설치된다.
케이스(200)는 도 3 내지 8에 도시된 바와 같이 상기 테이블(100)의 상면에 고정설치되고, 상방이 개구된 박스형상으로 내부에 초음파 검사액이 저장된다. 상기 테이블(100)의 상면에 상기 케이스(200)의 사방 측벽의 하부가 고정되는 박스형태로서 내부에 초음파 검사에 사용될 초음파 검사액이 투여되어 저장될 수 있다.
상기 케이스(200)의 높이는 후술할 회전지그(210) 및 고정지그(220)의 높이보다 더 높게 설치한다. 그 이유는 후술할 회전지그(210)에 용접육성부(730)가 형성된 상기 밸브스핀들(700)의 헤드부(720)가 상기 초음파 검사액에 잠겨야만 후술할 초음파 탐촉자(500)로 검사가 가능해지기 때문이다. 즉, 액상의 상기 초음파 검사액을 검사 매개로 하여 검사되는 일명 수침법으로 검사하므로 상기 초음파 검사액에 상기 밸브스핀들(700)의 헤드부(720)가 잠겨 있어야 후술할 초음파 탐촉자(500)가 근접하여 검사할 수 있게 된다.
회전지그(210)는 도 3 내지 8에 도시된 바와 같이 상기 케이스(200)의 내부에 회전가능하게 설치되고, 상면에 용접육성부(730)가 형성된 밸브스핀들(700)의 헤드부(720)가 안착되며, 상기 테이블(100)의 하부에 설치되는 후술할 회전모터(110)에 하부가 결합되어 회전한다.
회전모터(110)는 도 3과 8에 도시된 바와 같이 상기 테이블(100)의 하부에 설치되어 상기 회전지그(210)를 회전시킨다.
상기 회전지그(210)와 회전모터(110)의 결합관계를 상세하게 살펴보면, 상기 테이블(100) 및 케이스(200)를 관통하여 회전가능하게 설치되고, 일단은 상기 회전지그(210)의 하부에 결합되며, 타단은 상기 회전모터(110)에 결합되어 상기 회전모터(110)의 회전력을 상기 회전지그(210)에 전달하는 커플링(120)에 의해 결합된다.
또한, 상기 커플링(120)과 테이블(100)을 밀폐시켜 상기 케이스(200) 내부에 저장되는 초음파 검사액의 누수를 방지하는 실링(130)이 더 추가될 수 있다. 즉, 상기 테이블(100) 및 케이스(200)를 관통하여 회전가능하게 설치는 상기 커플링(120)에 밀폐장치가 없다면 상기 케이스(200) 내부에 저장되는 상기 초음파 검사액은 상기 커플링(120)과 테이블(100) 사이의 공간을 통해 상기 테이블(100)의 하부로 흘러 누수되고, 시간이 지날수록 상기 초음파 검사액이 줄어들어 정확한 검사를 할 수 없게 된다. 따라서 상기 실링(130)과 같은 밀폐장치는 반드시 필요하다.
고정지그(220)는 도 3 내지 8에 도시된 바와 같이 상기 회전지그(210)의 회전중심을 기준으로 각각이 서로 이격 또는 근접되도록 상기 회전지그(210)의 상부에 방사상으로 복수가 설치되고, 상기 밸브스핀들(700)의 헤드부(720)를 고정 또는 고정해제시킨다. 즉, 상기 회전모터(110)에 의해 회전하는 상기 회전지그(210)의 회전중심에 안착되는 상기 밸브스핀들(700)의 헤드부(720)을 고정하지 않은 상태에서 회전하게 되면 상기 밸브스핀들(700)이 넘어져 검사가 불가능해지기 때문에 상기 고정지그(220)로 고정한다.
상기 고정지그(220)는 상기 회전지그(210)의 상부에 방사상으로 둘 또는 그 이상의 복수로 설치되므로 상기 회전지그(210)에 상기 밸브스핀들(700)의 헤드부(720)가 안착되면 상기 고정지그(220)를 상기 회전지그(210)의 회전중심으로 근접시켜 상기 밸브스핀들(700)의 헤드부(720)를 복수의 위치에서 고정한다. 즉, 상기 밸브스핀들(700)의 헤드부(720)는 상기 고정지그(220)에 의해 상기 회전지그(210)의 회전중심에 고정된다. 따라서 상기 회전지그(210)가 회전하게 되면 상기 고정지그(220)에 의해 상기 회전지그(210)에 고정된 상기 밸브스핀들(700) 및 헤드부(720)도 회전한다.
상기 회전지그(210)에 안착되어 상기 고정지그(220)로 고정된 밸브스핀들(700)의 헤드부(720)가 회전되어야만 후술할 상기 초음파 탐촉자(500)가 상기 밸브스핀들(700)의 헤드부(720)에 형성된 용접육성부(730)에 근접하여 정지된 상태에서 상기 밸브스핀들(700)의 헤드부(720)가 회전하게 되면 상기 용접육성부(730) 전체 둘레가 후술할 초음파 탐촉자(500)를 회전하여 지나면서 검사되는 것이다.
또한, 검사가 완료되면 상기 회전지그(210)에 상기 밸브스핀들(700)의 헤드부(720)를 고정시키는 상기 고정지그(220)를 고정해제하는 방향 즉, 회전지그(210)의 회전중심과 멀어지는 방향으로 이격시켜 고정을 해제하고 검사 전인 다른 밸브스핀들(700)로 교체한다.
기둥부재(300)는 도 3 내지 8에 도시된 바와 같이 상기 케이스(200)와 인접하게 상기 테이블(100)의 상부에 고정설치된다.
회동부재(400)는 도 3 내지 8에 도시된 바와 같이 일단이 상기 기둥부재(300)의 상단에 회전가능하게 결합되고, 타단이 상기 케이스(200)의 상방으로 연장 설치된다.
상기 기둥부재(300)와 회동부재(400)가 상기 케이스(200)의 상방에서 회동하는 구성은, 상기 기둥부재(300)가 상기 케이스(200)에 인접하여 설치되고, 상기 회동부재(400)의 일단은 상기 기둥부재(300)의 상단에 상하방향으로 회전가능하게 설치되며 타단은 상기 케이스(200)의 상방에 연장되어 설치되므로, 상기 회동부재(400)의 타단은 상기 케이스(200)의 상방에서 상하방향으로 회동하면서 상기 회동부재(400)에 설치될 후술할 상기 초음파 탐촉자(500)를 상기 회전지그(210)에 고정된 상기 밸브스핀들(700)의 헤드부(720)에 형성된 용접육성부(730)에 근접시킬 수 있게 된다.
상기 회동부재(400)가 상기 기둥부재(300)의 상단에 회전가능하게 결합되는 구성을 상세하게 살펴보면, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 기둥부재(300)는 내부에 양단이 각각 베어링(310)으로 지지되어 회전가능하게 설치되고, 외주면에 길이방향을 따라 웜기어(330)가 형성된 웜샤프트(320)가 설치되며, 상기 기둥부재(300)의 외부로 돌출된 상기 웜샤프트(320)의 일단과 결합되어 상기 웜샤프트(320)를 회전시키는 핸들(340)이 설치된다. 또한, 상기 회동부재(400) 일단의 회전중심과 동축상에 고정결합되어 상기 회동부재(400)와 함께 회전하고, 상기 웜샤프트(320)의 웜기어(330)와 치합되는 웜휠(410)이 상기 기둥부재(300)에 설치된다.
따라서, 상기 핸들(340)을 회전시키면 상기 기둥부재(300)의 내부에 설치된 상기 웜샤프트(320) 및 웜기어(330)가 회전하게 되고, 상기 웜기어(330)와 기어 결합된 상기 웜휠(410)이 회전하게 된다. 상기 웜휠(410)은 상기 회동부재(400)의 일단의 회전중심과 동축상에 고정결합되므로 상기 웜휠(410)이 회전하면서 상기 회동부재(400)가 상하방향으로 회동하게 된다. 즉, 상기 핸들(340)의 회전시키면 상기 기둥부재(300)의 웜샤프트(320) 및 웜기어(330)가 제자리에서 회전하는 직성운동을 하고, 평기어인 상기 웜휠(410)이 상기 웜기어(330)의 직선운동을 회전운동으로 방향을 변경하여 상기 회동부재(400)를 상하방향으로 회동시켜 준다.
회동부재(400)는 도 8에 도시된 바와 같이 내부에 길이방향을 따라 회전가능하게 설치된 볼샤프트(430)와, 상기 볼샤프트(430)의 일단과 결합되어 상기 볼샤프트(430)를 회전시키는 구동모터(420)와, 상기 볼샤프트(430)의 외주면에 결합되고 상기 볼샤프트(430)의 회전에 따라 상기 볼샤프트(430)의 길이방향 전후로 이동하면서 측면에 설치된 후술할 초음파 탐촉자(500)를 이동시키는 볼너트(440)로 구비된다. 즉, 상기 구동모터(420)에 의해 상기 볼샤프트(430)가 회전하고, 상기 볼샤프트(430)의 외주면에 결합되어 길이방향을 따라 전후로 이동하는 상기 볼너트(440)에 후술할 상기 초음파 탐촉자(500)가 설치되므로, 상기 초음파 탐촉자(500)도 상기 볼샤프트(430)의 길이방향을 따라 전후로 이동하게 된다.
상기 케이스(200)의 내부에 설치되는 상기 회전지그(210)에 안착되어 상기 고정지그(220)에 의해 상기 회전지그(210)에 고정되는 상기 밸브스핀들(700)의 헤드부(720)에 형성된 상기 용접육성부(730)는 상기 밸브스핀들(700)의 사이즈에 따라 상기 헤드부(720)의 직경이 달라지고, 그에 따라 상기 용접육성부(730)의 직경도 달라지면서 사이즈가 변경된다. 즉, 상기 회동부재(400)의 상기 볼샤프트(430)의 길이방향을 따라 전후로 이동하는 너트(440)에 의해 후술할 초음파 탐촉자(500)도 이동가능해야만 상기 밸브스핀들(700)의 사이즈에 따라 변경되는 상기 용접육성부(730)의 위치에 맞게 이동하면서 근접할 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 회동부재(400)의 볼너트(440) 및 후술할 초음파 탐촉자(500) 사이를 상호 이격시키는 브라켓(450)이 설치된다. 상기 브라켓(450)은 후술할 초음파 탐촉자(500)가 상기 볼너트(440)와 함께 상기 회동부재(400)의 내부에 설치된 상기 볼샤프트(430)의 길이방향을 따라 이동될 때 상기 회동부재(400)이 접촉되어 간섭되는 것을 방지하기 위한 것이다. 즉, 상기 브라켓(450)은 상기 회동부재(400)와 후술할 초음파 탐촉자(500)를 이격시킨다.
초음파 탐촉자(500)는 도 3 내지 8에 도시된 바와 같이 상기 회동부재(400)의 길이방향을 따라 전후로 이동가능하게 설치되고, 상기 회동부재(400)의 회동에 따라 상기 밸브스핀들(700)의 용접육성부(730)에 근접하여 상기 밸브스핀들(700)의 용접육성부(730)에 초음파를 쏘아 결함여부를 검사한다.
또한, 상기 초음파 탐촉자(500)가 상기 밸브스핀들(700)의 용접육성부(730)에 근접하여 초음파를 쏘아 검사상태를 케이블(C)로 상기 검사본체(600)에 전달하면, 상기 검사본체(600)는 수신받는 상기 밸브스핀들(700)의 용접육성부(730)에 대한 용접상태를 판별하고, 그 결과를 화면(610)으로 표시해준다.
본 발명의 밸브스핀들(700)의 용접육성부(730)를 검사하는 초음파 검사장치로 검사하는 과정은 도 9 내지 13에 도시된 바와 같다.
1) 첫째로, 도 9에 도시된 바와 같이 초음파 검사장치의 테이블(100)에 상면에 상기 밸브스핀들(700)이 장착되지 않은 상태로, 상기 고정지그(220)는 상기 회전지그(210)의 회전중심으로부터 바같쪽으로 이동시키고 상기 회동부재(400)는 상기 케이스(200)에서 멀어지도록 상방으로 회동된 상태다.
2) 둘째로, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 회전지그(210)의 상면 회전중심에 상기 밸브스핀들(700)의 헤드부(720)가 안착되고, 상기 고정지그(220)로 상기 밸브스핀들(700)의 헤드부(720)를 고정한 상태다. 이때 상기 고정지그(220)는 상기 회전지그(210)의 상부에서 상기 회전지그(210)의 회전중심방향으로 이동되면서 상기 헤드부(720)를 고정한다.
3) 셋째로, 도 11에 도시된 바와 같이 상기 회동부재(400)를 상기 케이스(200)와 근접되도록 하방으로 이동시켜, 상기 회전지그(210)에 고정된 상기 밸브스핀들(700)의 헤드부(720) 및 상기 헤드부(720)에 형성된 용접육성부(730)에 근접시킨다.
4) 넷째로, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 회동부재(400)의 내부에 형성된 볼샤프트(430)에 결합되어 상기 볼샤프트(430)의 길이방향을 따라 전후로 이동되는 상기 너트(440)에 결합된 상기 초음파 탐촉자(500)를 상기 밸브스핀들(700)의 용접육성부(730)에 초 근접시킨다.
상기 초음파 탐촉자(500)를 상기 밸브스핀들(700)의 용접육성부(730)에 초 근접시킨 상태는, 지시된 'B'를 확대한 도 14에 도시된 바와 같이 상기 초음파 탑촉자(500)가 초음파 검사액을 매개로 하여 초음파를 쏘아 검사할 수 있도록 상기 상기 초음파 탐촉자(500)와 상기 밸브스핀들(700)의 용접육성부(730)가 상호 접촉되지 않는 범위에서 근접시킨다.
5) 다섯째로, 도 13에 도시된 바와 같이 상기 테이블(100)의 하부에 형성된 상기 회전모터(110)를 구동시키면 상기 커플링(120)으로 연결된 상기 회전지그(210)는 상기 회전모터(110)의 회전력에 회전하게 된다. 이때 상기 회전지그(210)에 고정된 상기 밸브스핀들(700)이 회전되면서 상기 헤드부(720) 및 용접육성부(730)도 함께 회전된다. 따라서, 상기 초음파 탐촉자(500)는 정지된 상태에서 상기 밸브스핀들(700)의 헤드부(720) 및 용접육성부(730)가 회전하면서 검사되므로 원형링 형상의 상기 용접육성부(730) 전체가 검사되는 것이다.
상기 검사본체(600)의 화면(610)으로 표시되는 검사결과는, 도 15에 도시된 바와 같이 원형링 형상이 일정하고 원형링과 그래프에 끊김이 없으면 상기 밸브스핀들(700)의 용접육성부(730)가 정상적으로 용접육성되었다고 판단하여 합격제품으로 판별하며 엔진(특히, 선박용 디젤엔진)의 실린더헤드에 설치한다.
반면, 도 16에 도시된 바와 같이 원형링 형상이 일정하지 않고 끊김이 발생하거나 그래프가 불규칙적인 상태이면 상기 밸브스핀들(700)의 용접육성부(730)가 비정상적으로 용접육성되었다고 판단하여 불합격제품으로 판별하며 엔진의 실린더헤드에 설치하지 않는다.
또한, 상기 검사본체(610)에 두 개의 램프를 설치하고, 상기 램프 중 하나는 상기 밸브스핀들(700)의 용접육성부(730)가 합격상태일 때 점등하며, 또 다른 램프는 상기 밸브스핀들(700)의 용접육성부(730)가 불합격일 때 점등하게 하여 검사자가 화면(610)을 보지 않더라도 간단하게 램프의 점등으로 검사결과를 확인할 수 있다. 더하여 램프와 연동하여 소리가 발생되는 벨을 추가하면 더욱 편리하게 검사결과를 확인할 수 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
100. 테이블 110. 회전모터
120. 커플링 130. 실링
200. 케이스
210. 회전지그 220. 고정지그
300. 기둥부재
310. 베어링 320. 웜샤프트
330. 웜기어 340. 핸들
400. 회전부재
410. 웜휠 420. 구동모터
430. 볼샤프트 440. 볼너트
450. 브라켓
500. 초음파 탐촉자
600. 검사본체 610. 화면
700. 밸브스핀들 710. 스템부
720. 헤드부 730. 용접육성부

Claims (4)

  1. 테이블과,
    상기 테이블의 상면에 고정설치되고, 상방이 개구된 박스형상으로 내부에 초음파 검사액이 저장되는 케이스와,
    상기 케이스의 내부에 회전가능하게 설치되고, 상면에 용접육성부가 형성된 밸브스핀들의 헤드부가 안착되는 회전지그와,
    상기 테이블의 하부에 설치되어 상기 회전지그를 회전시키는 회전모터와,
    상기 회전지그의 회전중심을 기준으로 각각이 서로 이격 또는 근접되도록 상기 회전지그의 상부에 방사상으로 복수가 설치되고, 상기 밸브스핀들의 헤드부를 고정 또는 고정해제시키는 고정지그와,
    상기 케이스와 인접하게 상기 테이블의 상부에 고정설치된 기둥부재와,
    일단이 상기 기둥부재의 상단에 회전가능하게 결합되고, 타단이 상기 케이스의 상방으로 연장된 회동부재와,
    상기 회동부재의 길이방향을 따라 전후로 이동가능하게 설치되고, 상기 회동부재의 회동에 따라 상기 밸브스핀들의 용접육성부에 근접하여 상기 밸브스핀들의 용접육성부에 초음파를 쏘아 결함여부를 검사하는 초음파 탐촉자를 포함하고,
    상기 기둥부재의 내부에 양단이 각각 베어링으로 지지되어 회전가능하게 설치되고, 외주면에 길이방향을 따라 웜기어가 형성된 웜샤프트와,
    상기 회동부재 일단의 회전중심과 동축상에 고정결합되어 상기 회동부재와 함께 회전하고, 상기 웜샤프트의 웜기어와 치합된 웜휠과,
    상기 기둥부재의 외부로 돌출된 상기 웜샤프트의 일단과 결합되어 상기 웜샤프트를 회전시키는 핸들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브스핀들의 용접육성부를 검사하는 초음파 검사장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회동부재는,
    내부에 길이방향을 따라 회전가능하게 설치된 볼샤프트와,
    상기 볼샤프트의 일단과 결합되어 상기 볼샤프트를 회전시키는 구동모터와,
    상기 볼샤프트의 외주면에 결합되고, 상기 볼샤프트의 회전에 따라 상기 볼샤프트의 길이방향 전후로 이동하면서 측면에 설치된 상기 초음파 탐촉자를 이동시키는 볼너트로 구비된 것을 특징으로 하는 밸브스핀들의 용접육성부를 검사하는 초음파 검사장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 테이블 및 케이스를 관통하여 회전가능하게 설치되고, 일단은 상기 회전지그의 하부에 결합되며, 타단은 상기 회전모터에 결합되어 상기 회전모터의 회전력을 상기 회전지그에 전달하는 커플링과,
    상기 커플링과 테이블을 밀폐시켜 상기 케이스 내부에 저장되는 초음파 검사액의 누수를 방지하는 실링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브스핀들의 용접육성부를 검사하는 초음파 검사장치.
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