KR101371116B1 - 자성체 및 비자성체 겸용 수침 초음파 탐상장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자성체 및 비자성의 용접부에 탈부착이 용이하도록 하면서 용입 깊이 및 용접 불연속의 존재 여부를 수침법을 이용하여 정밀하게 탐상할 수 있고 수침용 매질의 회수가 용이하면서 결함부위를 식별 가능하도록 기록부의 눈금에 표시한 후 기록을 관리하고 결함 부위를 용이하게 보수할 있도록 그 구조를 개량한 자성체 및 비자성체 겸용 수침 초음파 탐상장치를 개시한다.
본 발명은 자성체 및 비자성체 용접부의 탐상면에 부착되어 초음파 신호를 전송하고 수신하는 탐촉자가 이동하면서 용입 깊이 및 용접 불연속의 존재 여부를 탐상하는 수침 초음파 탐상장치에 있어서, 상기 탐촉자를 좌우 수평방향으로 직선운동시키는 제1 수평이동수단 또는 제2 수평이동수단과; 상기 탐촉자 및 제1, 제2 수평이동수단을 상하 수직방향으로 직선운동시키는 수직이동수단과; 상기 수직이동수단을 내부에 장착하면서 내부에 매질이 수용될 수 있는 용기 형태를 이루고 전면에 투시창을 부착하고 하측에 매질을 회수할 수 있도록 배수밸브를 장착한 수조본체와; 상기 투시창에 직접 또는 투시창에 부착되는 투명시트지에 눈금이 인쇄되어 결함부위를 표시하도록 한 기록부; 및 상기 탐상면에 접촉되어 누수를 방지하도록 수조본체의 밀착부위에 장착되는 흡착부재와 이 흡착부재에 일단이 연결되어 공기를 배출하는 연결호스와 이 연결호스의 중간에 배치되는 수분분리기 및 상기 연결호스의 타단에 연결되어 흡착부재 내부를 진공화시키는 진공펌프로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

자성체 및 비자성체 겸용 수침 초음파 탐상장치{Immersion ultrasonic scanning device for magnetic and non-magnetic substance}

본 발명은 자성체 및 비자성체 겸용 수침 초음파 탐상장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자성체 및 비자성 등 모든 용접부에 탈부착이 용이하도록 하면서 용입 깊이 및 용접 불연속의 존재 여부를 수침법을 이용하여 정밀하게 탐상할 수 있고 수침용 매질의 회수가 용이하면서 결함부위를 식별 가능하도록 기록부의 눈금에 표시한 후 비파괴검사 성적서에 용이하게 기록할 수 있도록 그 구조를 개량한 자성체 및 비자성체 겸용 수침 초음파 탐상장치에 관한 것이다.

일반적으로 용접부위의 비파괴검사는 구조물의 제작이 진행되는 과정 중에서 단위 부재의 용접이 완료된 후 용접부위의 기공, 균열, 슬래그 혼입 등의 불연소와 용입 깊이 등을 피검사체를 파괴하지 않고 외부에서 검사하는 방법이다. 용접 구조물은 비파괴 검사에 위한 용접부의 건전성이 확인된 후에 후속의 조립작업 등이 진행됨으로써 완성된다.

또한, 용접 구조물의 조립이 완료된 후에 비파괴검사 중 초음파 탐상검사가 요구되는 경우가 종종 있는데 이때 구조물의 내구성 증대를 위하여 일반적으로 보강재 등 부착물이 다수 존재함에 따라 초음파 탐상을 위한 탐촉자의 전후좌우 주사(走査) 거리가 확보되지 않아 초음파 탐상검사가 불가능하거나 곤란하여 검사의 정확도가 떨어질 수밖에 없는 경우가 발생하게 된다.

이러한 경우에 용접 비드부 위에서 인위적으로 직접 초음파 탐상검사를 실시하게 되고, 이때 용접 비드부의 굴곡(요철)에 의해 정밀한 검사가 이루어지지 않으므로 이를 해결하기 위해 기존에 실시하던 방법 중 하나인 액체(물)를 분사하는 분류(奔流) 탐상법을 이용하게 된다. 상기 물을 분사하는 분류 탐상법은 액체(물)를 탐상면에 다량 분출하므로 주변에 물에 의한 오염 및 용접부 주변에 부식이 발생할 수 있으며 수도시설 혹은 물공급설비를 필요하므로 현장에 설치된 구조물의 검사 작업이 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

예컨대 대한민국 등록특허공보 제10-0521078호 "롤 전용 초음파 검사장치"와 등록특허공보 제10-1253776호 "초음파 탐상장치"는 분류(奔流) 탐상법을 이용하는 구조로서, 수조의 이송장치 및 매질의 공급장치를 포함하므로 그 구조가 복잡하고 매질의 방출로 주변 오염이 발생되며 단순한 롤(roll) 또는 차량에 사용하는 축(shaft) 제품을 검사하는 용도에 한정되므로 현장에서 용접하여 제조되는 구조물을 직접 검사하는 것은 불가능한 것이다.

또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1145861호 "초음파 탐상 장치"는 접촉 매질 수용수단을 갖는 국부(局部) 수침법을 이용하는 구조로서, 탐침면의 극히 일부분 검사에 한정되고, 역시 접촉 매질의 방출로 주변을 오염시는 문제점이 발생한다.

그리고 종래의 초음파 탐상장치들은 대부분 자성체에 부착하여 사용하거나, 자체의 하중에 의해 접촉부분이 가스킷 또는 튜브를 이용하여 밀착되도록 얹어서 사용 것으로, 이들은 수직부분의 비자성체의 용접부위에는 탐상장치를 부착할 수 없는 문제점이 발생하고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0521078호 대한민국 등록특허공보 제10-1253776호 대한민국 등록특허공보 제10-1145861호

따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 실내 또는 실외 등 다양한 환경에서 제작된 용접 비드부가 있는 구조물의 탐상면이 자성체 및 비자성에 관계없이 용이하게 탈부착하도록 진공흡착 방식으로 개량하고, 국부 수침법을 활용하여 탐촉자가 탐상면의 용접선을 따라 이동 및 좌우 주사(走査)가 가능하도록 그 구동구조를 매우 간편한 구조로 개량하며, 용입 깊이 및 용접 불연속의 존재 여부 등을 정밀하게 탐상하면서 결함부위를 식별 가능하도록 기록부의 눈금에 표시한 후 비파괴검사 성적서에 용이하게 기록할 수 있도록 하고, 수침용 매질의 회수를 통해 주변의 오염 및 구조물의 부식을 방지할 수 있도록 그 구조를 개량한 자성체 및 비자성체 겸용 수침 초음파 탐상장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 자성체 및 비자성체 용접부의 탐상면에 부착되어 초음파 신호를 전송하고 수신하는 탐촉자가 이동하면서 용입 깊이 및 용접 불연속의 존재 여부를 탐상하는 수침 초음파 탐상장치에 있어서, 상기 탐촉자를 좌우 수평방향으로 직선 왕복운동시키는 제1 수평이동수단 또는 제2 수평이동수단과; 상기 탐촉자 및 제1, 제2 수평이동수단을 상하 수직방향으로 직선운동시키는 수직이동수단과; 상기 수직이동수단을 내부에 장착하면서 내부에 매질이 수용될 수 있는 용기 형태를 이루고 전면에 투시창을 부착하고 하측에 매질을 회수할 수 있도록 배수밸브를 장착한 수조본체와; 상기 투시창에 직접 또는 투시창에 부착되는 투명시트지에 눈금이 인쇄되어 결함부위를 표시하도록 한 기록부; 및 상기 탐상면에 접촉되어 누수를 방지하도록 수조본체의 밀착부위에 장착되는 흡착부재와 이 흡착부재에 일단이 연결되어 공기를 배출하는 연결호스와 이 연결호스의 중간에 배치되는 수분분리기 및 상기 연결호스의 타단에 연결되어 흡착부재 내부를 진공화시키는 진공펌프로 이루어지는 진공수단을 포함하여 이루어진 것을 기술적 구성상의 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 의하면 진공흡착 방식을 이용함으로써 자성체 및 비자성에 관계없이 용이하게 모든 탐상면에 간편하게 탈부착 및 누수가 없도록 밀착이 가능하고, 수조본체에 채워진 매질은 송수신할 때 발생하는 초음파의 지향성을 둔하게 하면서 정밀도를 높이므로 더 정밀한 탐상이 가능하며, 그 구조가 간단한 제1 수평이동수단 또는 제2 수평이동수단 그리고 수직이동수단의 상호 작동의 도움으로 탐촉자는 비드폭 및 용접선을 매우 안정적으로 탐상하여 용입 깊이 및 용접 불연속의 존재 여부를 정밀하게 측정할 수 있고 관리 및 보수가 용이하여 경제적이고, 사용되었던 매질은 배수밸브를 이용하여 회수의 편리성을 제공함과 아울러 주변의 오염과 구조물의 부식을 방지할 수 있으며, 투시창의 기록부에 결함부위를 식별 가능하도록 표시한 후 비파괴검사 성적서에 용이하게 기록할 수 있도록 관리하고 그 기록 내용을 통해 결함 부위를 신속하고 정확하게 보수할 있는 효과를 갖는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자성체 및 비자성체 겸용 수침 초음파 탐상장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 탐촉자를 이동시키는 수직이동수단 및 제1 수평이동수단을 일부 확대하여 나타낸 사시도.
도 3a 내지 3c는 본 발명에 따른 탐촉자를 이동시키는 수직이동수단 및 제1 수평이동수단의 작동상태를 일부 나타낸 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 자성체 및 비자성체 겸용 수침 초음파 탐상장치의 진공흡착수단을 일부 확대하여 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 자성체 및 비자성체 겸용 수침 초음파 탐상장치의 결합부위를 기록하는 기록부를 일부 확대하여 나타낸 정면도.
도 6은 본 발명에 따른 자성체 및 비자성체 겸용 수침 초음파 탐상장치의 다른 실시 예에 따른 제2 수평이동수단을 나타낸 정면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도시된 바와 같이 본 발명의 수침 초음파 탐상장치는 실내 또는 실외 등 다양한 환경에서 제작되고 내구성의 증대를 위한 보강재 등이 주변에 부착된 협소한 위치에 형성된 용접 비드부를 갖는 구조물들의 모든 탐상면에 용이하게 탈부착하고, 물 등의 매질을 수용하여 더욱 정밀하게 탐상할 수 있도록 구성하게 된다.

즉, 본 발명의 수침 초음파 탐상장치는 도 1에서와 같이 자성체 또는 비자성체의 구조물에 형성된 용접부(200)의 탐상면(100)에 부착되어 초음파 신호를 전송하고 수신하는 탐촉자(10)가 이동하면서 용입 깊이 및 용접 불연속의 존재 여부를 탐상하도록 이루어진다.

상기 초음파 탐촉자(10)는 미 도시된 초음파 모니터(CRT)에 케이블(10')로 연결되는 것으로서, 초음파를 조사하고 반사되는 초음파를 수신하여 상기 초음파 모니터(CRT)로 전송하여 펄스가 출력되도록 하는 부품으로 당업자라면 누구나 알 수 있는 사항이므로 자세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 탐촉자(10)를 이용하여 용접 비드부를 정밀하게 탐상하기 위하여 도 3a 및 도 6에서와 같이 용접선(L)을 중심으로 좌우방향으로 10㎜~40㎜ 정도의 간격 내에서 직선 왕복운동시키는 제1 수평이동수단(2) 또는 제2 수평이동수단(2, 2')을 마련하게 된다.

상기 제1 수평이동수단(2)은 도 1 및 도 2에서와 같이 탐촉자(10)를 상부 중앙부분에 고정하는 랙(21)을 마련하게 되고, 이 랙(21)이 끼워진 상태에서 원활하게 수평이동하여 탐촉자(10)가 용접부위를 탐상할 수 있도록 지지판(31) 양측에 슬라이딩 가이드부재(22)가 고정되며, 이 가이드부재(22)의 하부는 랙(21)의 기어부(211)가 이동할 수 있도록 절개되어 있다. 또한, 상기 랙(21)의 하측에 위치하는 기어부(211)에 맞물리 랙(21)을 수평방향으로 왕복 이동시키는 기어부(231)를 갖는 복귀피니언(23) 및 상기 랙(21)의 기어부(211)와 복귀피니언(23)의 기어부(231)에 순차적으로 맞물려 회전하도록 간헐 기어부(241)를 갖는 구동피니언(24)이 지지판(31)에 장착된다. 그리고 이 구동피니언(24)에 동력을 전달하도록 동력축(251)으로 결합하고 상기 지지판(31)에 고정되는 수중모터(25)를 구비하여 이루어진다.

또한, 상기 제1 수평이동수단(2)은 도 3a에서와 같이 랙(21)의 상단에 장착된 탐촉자(10)를 비드폭(B)보다 2㎜~10㎜ 외측으로 이동하면서 정확하게 용접 상태를 탐상하게 된다.

따라서 상기 제1 수평이동수단(2)은 수중모터(25)의 구동으로 구동피니언(24)이 회전되고, 이 구동피니언(24)의 간헐 기어부(241)가 도 3a에서와 같이 시계방향으로 회전하여 초기에 맞물려 있는 랙(21)의 기어부(211)를 우측으로 이동시키면 도 3a와 같이 랙(21)에 고정된 탐촉자(10)도 함께 우측으로 이동한다. 이때 복귀피니언(23)의 기어부(231)는 랙(21)의 기어부(211)에 연동하여 자유로이 회전하게 된다. 그리고 구동피니언(24)이 더 회전하면 도 3b에서와 같이 랙(21)의 기어부(211)에 맞물려있던 구동피니언(24)의 간헐 기어부(241)는 맞물림이 해지됨과 동시에 곧 반대편의 간헐 기어부(241)가 복귀피니언(23)의 기어부(231)에 맞물려 회전력을 전달하면 도 3c와 같이 복귀피니언(23)의 기어부(231)가 랙(21)의 기어부(211)를 좌측으로 이동시켜 랙(21)에 고정된 탐촉자(10)도 함께 우측으로 이동시키는 동작을 반복하게 된다. 상기 랙(21)은 가이드부재(22)의 안내에 의해 수평 왕복이동하면서 용접부위를 정밀 탐상할 수 있는 것이다.

다음으로, 제2 수평이동수단(2')은 첨부된 도 6에서와 같이 상기 제1 수평이동수단(2)의 탐촉자(10)를 상부에 고정하는 랙(21)과, 이 랙(21)을 수평이동할 수 있도록 양측에 배치되는 슬라이딩 가이드부재(22)와, 동력을 전달하는 수중모터(25)를 그대로 이용하면서 상기 랙(21)을 이동시키는 기어부분을 변형한 것이다. 즉, 상기 랙(21)의 하측에 위치하는 기어부(211)에 맞물려 지지판(31)에 고정된 중심축(261)을 기존으로 회전하여 랙(21)을 수평방향으로 이동시키는 부채꼴 기어부(262)를 갖는 링크기어(26)와, 이 링크기어(26)의 장공(263)을 따라 이동하는 작동축(271)이 일단에 장착된 크랭크(27)를 구비하고, 상기 크랭크(71)의 타단에는 동력을 전달하도록 수중모터(25)의 동력축(251)이 결합되어 이루어진다.

따라서 상기 제2 수평이동수단(2')은 수중모터(25)의 구동으로 크랭크(27)가 회전하면 크랭크(27)의 작동축(271)이 수중모터(25)의 구동축(251)을 중심으로 원을 그리면서 회전하게 되고, 상기 작동축(271)이 링크기어(26)의 장공(263)을 따라 회전할 때 링크기어(26)는 중심축(261)을 기준으로 장공(263) 부분이 도 6의 가상선과 같이 좌우로 선회하면서 반대편에 있는 부채꼴 기어부(262)를 좌우로 선회시키게 된다. 상기 부채꼴 기어부(262)의 좌우 선회는 곧 맞물려 있는 랙(21)의 기어부(211)의 이동으로 이어져 랙(21)에 고정된 탐촉자(10)를 좌우 수평 왕복이동시키게 되므로 용접부위를 정밀 탐상할 수 있는 것이다.

다음으로, 상기 탐촉자(10) 및 제1, 제2 수평이동수단(2, 2')을 대략 600㎜~1,200㎜ 길이에 해당하는 용접부(200)를 따라 상하방향으로 이동하면서 용접 비드부를 정밀하게 탐상하기 위하여 용접선(L)으로 이동시켜는 수직이동수단(3)을 마련하게 된다.

상기 수직이동수단(3)은 도 1 및 도 2에서와 같이 제1 수평이동수단(2) 또는 제2 수평이동수단(2') 그리고 수중모터(25)를 고정시키는 지지판(31)이 마련되고, 이 지지판(31)이 상하 직선운동을 행하도록 그 양단을 지지하는 수직지지봉(32)이 마련되며, 이 수직지지봉(32)의 상하단을 고정하면서 후술하는 수조본체(4)에 고정시키는 한 조의 고정대(33)가 마련된다. 그리고 상기 지지판(31)에 장착된 제1 수평이동수단(2) 또는 제2 수평이동수단(2') 그리고 탐촉자(10)를 상하방향으로 이동시켜기 위해 상기 지지판(31)의 일측 상하부분에 체인(34)의 양단을 고정하게 되고, 이 체인(34)에 결속되어 회전력을 전달하도록 수조본체(4) 내부 하측에 장착되는 종속 스프로킷(35) 및 상측에 장착되는 구동 스프로킷(36)이 마련된다. 그리고 이 구동 스프로킷(36)에 동력을 전달하는 구동모터(37)가 후술되는 수조본체(4)의 상부에 창작된다. 또한, 상기 지지판(31)의 상측 중앙부분은 탑촉자(10)로부터 발생하는 초음파 조사가 용접부(200)에 전달되고 다시 초음파를 수신할 수 있도록 절개부(31')를 형성하게 된다. 상기 절개부(31')는 필수 구성은 아니며 탑촉자(10)의 위치를 지지판(31)의 상단보다 높은 위치로 배치할 경우에는 필요치 않다.

따라서, 상기 수직이동수단(3)은 구동모터(37)의 구동으로 구동 스프로킷(36)을 회전시키게 되고, 이어서 상기 구동 스프로킷(36)에 결속된 체인(34)이 구동 스프로킷(36)의 구동력과 종속 스프로킷(35)의 안내에 따라 상하방향으로 이동할 때 체인(34)의 양단에 고정된 지지판(31)이 상하반향으로 이동하게 된다. 상기 지지판(31)은 수직지지봉(32)의 안내에 의해 안정적으로 이동하면서 지지판(31)에 장착된 제1 수평이동수단(2) 또는 제2 수평이동수단(2')의 랙(21)에 장착된 탐촉자(10)를 용접선(L)을 따라 상하방향으로 이동시켜 탐상하도록 이루어진다.

다음으로, 수조본체(4)는 휴대가 용이하고 협소한 탐상면(100)에 편리하게 부착 사용할 수 있는 크기로 제작할 수 있으며, 그 크기는 일 예로서 가로 및 세로를 100㎜, 길이를 1,000㎜ 정도로 직육면체의 박스 형상을 이루도록 제작하게 되며, 상기 크기는 이에 한정하는 것은 아니다. 또한, 수조본체(4)의 내부에 상기 제1 수평이동수단(2) 또는 제2 수평이동수단(2') 그리고 탐촉자(10)와 이들을 장착한 지지판(31)을 상하방향으로 이동시키는 수직이동수단(3)을 설치하게 되고, 내부에 매질(11)이 수용될 수 있도록 그 형태를 형성하되 작동상태 등을 식별할 수 있게 전면에 투시창(41)을 부착하게 된다.

그리고 수조본체(4)는 밀착부위(42)와 매질(11)을 채울 수 있는 주입구(43) 부분은 탐상면(100)에 매질(11)이 접촉될 수 있도록 개방되는 용기 형태로 형성하게 된다.

또한, 상기 수조본체(4)의 일측 하부에 도 1에서와 같이 매질(11)을 회수할 수 있도록 배수밸브(7)를 장착하여 주변의 오염이나 매질(11)에 의한 구조물의 부식을 방지할 수 있다.

한편, 탐상면(100)에 접촉되어 채워지는 매질(11)의 누수를 방지하고 자성체 또는 비자성체의 탐상면(100)에 부착될 수 있도록 수조본체(4)의 밀착부위(42)에는 탄성 합성수지로 부항종기 형태로 형성되는 흡착부재(5)가 장착된다. 상기 흡착부재(5)는 탐상면(100)에 진공상태로 흡착되어 수조본체(4)를 고정시키게 된다.

또한, 상기 밀폐부재(5)가 탐상면(100)에 밀착된 상태로 지속하여 유지될 수 있도록 도 1 및 도 4에서와 같이 진공수단(5)을 마련하게 된다. 상기 진공수단(5)은 밀폐부재(5)의 양측으로 일단이 연결되어 공기를 용이하게 외부로 배출하도록 돕는 연결호스(52) 및 이 연결호스(52)의 타단에 연결되어 흡착부재(51) 내부를 진공화시키는 진공펌프(54)로 이루어진다. 그리고 상기 탐상면(100)에 밀착되는 밀폐부재(5)의 접촉부분은 밀착력을 향상시키도록 연질의 고무소재가 부착될 수 있음을 밝혀둔다.

한편, 상기 연결호스(52)의 중간에는 수분분리기(53)를 장착하게 된다. 상기 수분분리기(53)는 도 4에서와 같이 사용중 밀폐부재(5) 및 연결호스(52)에 잔존하고 있던 수분이 진공펌프(54)로 유입되어 고장을 유발하는 것을 방지하기 위한 장치로서, 연결호스(52)의 중간에 장착되어 이동하는 공기에 섞여있던 수분이 내부의 격벽(531)에 충돌하여 자중에 의해 낙하하도록 하고 공기만이 배출하도록 하며 수집되는 수분은 하부의 배수밸브(532)를 통해 외부로 배출하도록 이루어진다.

따라서 상기 수조본체(4)의 밀착부위(42)에 장착된 밀폐부재(5)를 탐상면(100)에 위치시키고 진공펌프(54)를 작동시키면 밀폐부재(5) 내에 있는 공기가 연결호스(52)와 수분분리기(53)를 거처 진공펌프(54)를 통해 외부로 배출된다. 이때 밀폐부재(5)의 내부는 진공상태가 되면서 탐상면(100)에 흡착되므로 수조본체(4)를 자성체 또는 비자성체 등 모든 탐상면(100)에 매우 안정적으로 고정시킬 수 있는 것이다.

다음으로, 도 1 및 5에서와 같이 상기 투시창(41)에 직접 또는 투시창(41)에 부착되는 투명시트지(81)에 눈금이 인쇄되어 결함부위를 표시하도록 한 기록부(8)를 마련하게 된다. 상기 기록부(8)의 눈금은 5㎜ 간격을 이루면서 그 위치를 문자로 표기하고 용접위치를 쉽게 판단할 수 있도록 3등분인 좌측, 중앙, 우측으로 구획하여 보수할 위치 파악이 용이하도록 이루어진다.

즉, 탑촉자(10)가 좌우이동하고 용접선(L)을 따라 수직방향으로 이동할 때 결함부분임을 알리는 소리 또는 빛 등의 메시지를 통해 즉시 미 도시된 기록용 펜을 이용하여 그 위치에 표시하게 되고, 탐상이 완료된 후 결합부위의 위치를 기록부(8)를 통해 비파괴검사 성적서에 용이하게 기록할 수 있도록 하고, 기록된 결함 위치를 쉽게 찾아 보수를 완료할 수 있도록 이루어진다.

다음은 상기와 같이 구성된 본 발명의 자성체 및 비자성체 겸용 수침 초음파 탐상장치의 작동에 대하여 설명한다.

먼저, 본 발명의 수침 초음파 탐상장치는 실내 또는 실외 등 다양한 환경에서 제작되고 보강재 등이 주변에 부착된 협소한 위치에 형성된 구조물의 용접부(200)뿐만 아니라 자성체 또는 비자성체 등 모든 탐상면(100)에 탈부착이 용이하고 휴대가 편리하도록 이루어진 것으로, 용접부(200)의 용접선(L)을 중심으로 좌우방향인 비드폭(B)과 용접선(L)의 600㎜~1,200㎜ 길이를 탐상하게 된다.

본 발명의 수침 초음파 탐상장치는 도 1에서와 같이 수조본체(4)를 탐상면(100)에 접촉시키면 수조본체(4)의 밀착부위(42)에 장착된 흡착부재(5)가 접하게 된다.

이어서, 진공수단(5)의 진공펌프(54)를 가동시키면 흡착부재(51) 내에 있던 공기가 강제로 연결호스(52)로 이동하다가 수분분리기(53)에서 함유되어 있던 수분은 하측으로 자중에 위해 자연적으로 낙하시켜 수집하고, 이동하는 공기를 진공펌프(54)에서 강제로 외부로 배출하여 흡착부재(51)가 탐상면(100)에 진공상태로 흡착된다.

상기 탐상면(100)에 수조본체(4)를 진공수단(5)의 작동으로 부착한 상태에서 수조본체(4)의 주입구(43)를 통해 매질(11)을 채워 넣으면 탐상을 위한 준비 상태가 완료된다.

이때 탐촉자(10)의 위치는 탐상을 위한 용접부(200)의 하측 또는 상측에 초기 배치된 상태에서 대기하게 되고, 이어서 탐상을 위해 먼저 제1 수평이동수단(2)의 수중모터(25)에 전원을 인가하여 도 3a에서와 같이 시계방향으로 회전시키면 이 수중모터(25)의 구동축(251)에 중심이 고정된 구동피니언(24)이 함께 회전하게 되며, 이 구동피니언(24)의 간헐 기어부(241)는 랙(21)의 기어부(211) 및 복귀피니언(23)의 기어부(231)에 순차적으로 맞물려 회전하면서 랙(32)을 좌우로 수평 이동시키게 된다. 즉, 상기 구동피니언(24)의 간헐 기어부(241)가 시계방향으로 연속하여 회전할 때 1차적으로 랙(21)의 기어부에 맞물려 회전하면서 랙(21)에 고정된 탐침자(10)를 도 3b와 같이 우측으로 이동시키고, 이어서 2차적으로 구동피니언(24)의 간헐 기어부(241)가 복귀피니언(23)의 기어부(231)에 맞물려 회전할 때 복귀피니언(23)의 기어부(231)는 랙(21)의 기어부(211)를 작동시켜 랙(32)을 도 3c와 같이 좌측으로 수평이동시키게 된다. 그리고 3차적으로 구동피니언(24)의 간헐 기어부(241)가 더 회전하면 도 3a에서와 같이 초기처럼 구동피니언(24)의 간헐 기어부(241)가 랙(21)의 기어부(211)를 작동시켜 랙(1)을 우측으로 이동시키고, 이때 복귀피니언(23)은 랙(21)의 이동에 순응하여 함께 회전하게 된다.

상기와 같이 구동피니언(24)의 간헐 기어부(241)가 랙(21)의 기어부(211) 및 복귀피니언(23)의 기어부(231)에 순차적으로 맞물리면서 회전할 때 랙(21)이 가이드부재(22)의 안내에 따라 좌우로 수평 왕복 이동하면서 랙(21)에 장착된 탐침자(10)가 용접부(20)를 탐상하게 된다. 이때 지지판(31)에 장착된 탐촉자(10)의 작동으로 용접 비드부에 초음파가 조사되고 반사되는 초음파를 수신하여 케이블(10')을 통해 미 도시된 초음파 모니터(CRT)로 전송하여 펄스가 출력되고 소리 또는 빛을 발산하는 탐상 작업이 이루어진다.

또한, 상기 제1 수평이동수단(2) 대신 도 6에서와 같이 제2 수평수단(2')을 이용할 수 있으며, 이 제2 수평수단(2')의 부채꼴 링크기어(26)가 수중모터(25) 및 크랭크(27)의 작동으로 중심축(261)을 기준으로 좌우로 선회시키면 링크기어(26)의 부채꼴 기어(262)가 랙(21)의 기어부(211)를 좌우로 왕복 이동시키게 되고, 랙(21)의 기어부(211)가 좌우로 왕복 이동할 때 랙(21)에 장착된 탐촉자(10)의 수평 왕복 이동으로 이어져 용접부(20)를 용이하게 탐상하게 된다.

상기 제1 수평이동수단(2) 및 제2 수평이동수단(2')은 그 구조가 간단하여 원가의 절감은 물론 설치 및 보수 비용이 저렴하여 매우 경제적이고, 수중모터(25)가 정역 회전하는 구조가 아니고 일 방향으로 회전하는 것이므로 가격이 저렴하고 고장 발생률이 낮아 경제적 효과를 얻을 수 있는 것이다.

다음으로, 상기 제1 수평이동수단(2) 또는 제2 수평이동수단(2')의 작동으로 탐촉자(10)를 비드폭(B)의 탐상을 위한 수평 왕복 이동을 수행시키면서 동시에 수직이동수단(3)의 구동모터(37)에 전원을 인가하여 회전시키면 구동 스프로킷(36)이 함께 회전하면서 체인(34)을 이동시키게 된다.

상기 체인(34)은 구동 스프로킷(36) 및 종속 스프로킷(35)의 안내에 의해 이동할 때 체인(34)의 양단에 고정된 지지판(31)을 상하 이동시키게 된다. 이때 상기 지지판(31)에 장착된 제1 수평이동수단(2) 또는 제2 수평이동수단(2') 그리고 탐촉자(10)가 용접선(L)을 따라 상하 주직 이동하면서 탐상을 수행한다.

그리고 탐상 작업은 투시창(41)을 통해 판단할 수 있으며, 상기 투시창(41)에 직접 또는 투시창(41)에 부착되는 투명시트지(81)에 인쇄된 기록부(8)의 눈금을 활용하게 된다. 즉, 도 5에서와 같이 결함부위를 알리는 신호(소리 또는 빛)에 따라 기록용 펜을 이용하여 표시하게 되고, 상기 기록부(8)에 표시된 위치 데이터를 비파괴검사 성적서에 용이하게 기록하게 되고, 기록된 결함 위치를 참고하여 추후에 보수작업을 수행할 때 보수의 위치 파악이 용이하여 신속한 보수가 이루어진다.

상기 보수작업은 탐상이 완료된 후에 이루어지는 것이고, 탐상이 완료된 후에는 수조본체(4) 하측에 장착된 배수밸브(7)를 이용하여 미 도시된 별도의 용기 또는 호스를 연결하여 매질(11)을 외부로 배출하여 회수할 수 있으므로 주변의 오염 및 용접부(200) 주변의 부식을 방지할 수 있다.

또한, 탐상 작업이 완료 및 매질(11)의 회수가 완료된 후에는 진공펌프(54)의 작동을 해지시키거나 수분분리기(53)의 배수밸브(532)를 개방하여 흡착부재(51)의 진공상태를 해지시키면 수조본체(4)를 탐상면(100)으로부터 쉽게 분리할 수 있다.

따라서, 본 발명의 수침 초음파 탐상장치는 주변에 보강재 등이 존재하고 협소한 부분뿐만 아니라 자성체 또는 비자성체 등 모든 용접부(200)의 탐상면(100)에 진공펌프(54) 및 흡착부재(51)의 도움으로 간편하게 밀착 부착되어 누수를 방지하면서 수조본체(4)에 채운 매질(11)에 의해 초음파를 송수신할 때 지향성이 둔해지므로 정밀한 탐상이 가능하며, 탐촉자(10)는 제1 수평이동수단(2) 또는 제2 수평수단(2') 그리고 수직이동수단(3)의 상호 작동의 도움으로 비드폭(B) 및 용접선(L)을 따라 안정적으로 탐상하여 용입 깊이 및 용접 불연속의 존재 여부를 정밀하게 측정하면서 기록부(8)의 눈금에 결함 위치를 표시하여 보수 위치를 용이하게 찾을 수 있으며, 사용되었던 매질(11)은 배수밸브(7)를 이용하여 회수의 편리성을 제공함과 아울러 주변의 오염 및 용접부(200) 주변의 부식을 방지하게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 상기 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에 한정하는 것은 아니다. 따라서 상기 실시 예를 적절히 변형 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있으므로 적절한 변경 및 수정과 균등물들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10: 탐촉자 11: 매질
100: 탐상면 200: 용접부
2: 제1 수평이동수단 2': 제2 수평이동수단
21: 랙 22: 가이드부재
23: 보귀피니언 24: 구동피니언
25: 수중모터 26: 링크기어
27: 트랭크 3: 수직이동수단
31: 지지판 32: 수직지지봉
33: 고정대 34: 체인
35: 종속 스프로킷 36: 구동 스프로킷
37: 구동모터 4: 수조본체
41; 투시창 42: 밀착부위
43: 주입구 5: 진공수단
51; 흡착부재 52: 연결호스
53: 수분분리기 54: 진공펌프
7: 배수밸브 8: 기록부

Claims (4)

1. 자성체 및 비자성체 용접부(200)의 탐상면(100)에 부착되어 초음파 신호를 전송하고 수신하는 탐촉자(10)가 이동하면서 용입 깊이 및 용접 불연속의 존재 여부를 탐상하는 수침 초음파 탐상장치에 있어서,
   상기 탐촉자(10)를 좌우 수평방향으로 직선 왕복운동시키는 제1 수평이동수단(2) 또는 제2 수평이동수단(2')과;
   상기 탐촉자(10) 및 제1, 제2 수평이동수단(2, 2')을 상하 수직방향으로 직선운동시키는 수직이동수단(3)과;
   상기 수직이동수단(3)을 내부에 장착하면서 내부에 매질(11)이 수용될 수 있는 용기 형태를 이루고 전면에 투시창(41)을 부착하고 하측에 매질(11)을 회수할 수 있도록 배수밸브(7)를 장착한 수조본체(4)와;
   상기 투시창(41)에 직접 또는 투시창(41)에 부착되는 투명시트지(81)에 눈금이 인쇄되어 결함부위를 표시하도록 한 기록부(8); 및
   상기 탐상면(100)에 접촉되어 누수를 방지하도록 수조본체(4)의 밀착부위(42)에 장착되는 흡착부재(51)와, 이 흡착부재(51)에 일단이 연결되어 공기를 배출하는 연결호스(52)와 이 연결호스(52)의 중간에 배치되는 수분분리기(53) 및 상기 연결호스(52)의 타단에 연결되어 흡착부재(51) 내부를 진공화시키는 진공펌프(54)로 이루어지는 진공수단(5)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자성체 및 비자성체 겸용 수침 초음파 탐상장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 수직이동수단(3)은 제1, 제1 수평이동수단(2, 2')을 고정시키는 지지판(31)과, 이 지지판(31)이 상하 직선운동을 하도록 양단을 지지하는 수직지지봉(32)과, 이 수직지지봉(32)의 상하단을 고정하면서 수조본체(4)에 고정시키는 고정대(33)와, 상기 지지판(31) 일측 상하에 양단이 고정되는 체인(34)과, 이 체인(34)에 결속되어 회전력을 전달하도록 수조본체(4) 내부 하측에 장착되는 종속 스프로킷(35) 및 상측에 장착되는 구동 스프로킷(36)과, 이 구동 스프로킷(36)에 동력을 전달하는 구동모터(37)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자성체 및 비자성체 겸용 수침 초음파 탐상장치.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 수평이동수단(2)은 탐촉자(10)를 상부에 고정하는 랙(21)과, 이 랙(21)을 수평이동할 수 있도록 양측에 배치되는 슬라이딩 가이드부재(22)와, 상기 랙(21)의 하측에 위치하는 기어부(211)에 맞물리 랙(21)을 수평방향으로 이동시키는 복귀피니언(23)과, 상기 랙(21)의 기어부(211)와 복귀피니언(23)의 기어부(231)에 순차적으로 맞물려 회전하도록 간헐 기어부(241)를 갖는 구동피니언(24) 및 이 구동피니언(24)에 동력을 전달하도록 동력축(251)으로 결합하고 지지판(31)에 고정되는 수중모터(25)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자성체 및 비자성체 겸용 수침 초음파 탐상장치.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 제2 수평이동수단(2')은 탐촉자(10)를 상부에 고정하는 랙(21)과, 이 랙(21)을 수평이동할 수 있도록 양측에 배치되는 슬라이딩 가이드부재(22)와, 상기 랙(21)의 하측에 위치하는 기어부(211)에 맞물려 중심축(261)을 기존으로 회전하여 랙(21)을 수평방향으로 이동시키는 부채꼴 기어부(262)를 갖는 링크기어(26)와, 이 링크기어(26)의 장공(263)을 따라 이동하는 작동축(271)이 일단에 장착된 크랭크(27) 및 이 그랭크(71)의 타단에 끼워져 동력을 전달하도록 동력축(251)으로 결합하고 지지판(31)에 고정되는 수중모터(25)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자성체 및 비자성체 겸용 수침 초음파 탐상장치.

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