KR101377454B1

KR101377454B1 - 자동 초음파 탐상장치

Info

Publication number: KR101377454B1
Application number: KR1020140010036A
Authority: KR
Inventors: 장영섭
Original assignee: (주)인스펙트
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2014-04-07

Abstract

본 발명은 접촉 매질의 도포과정과, 검사과정에서 불연속의 존재 여부를 초음파탐상기의 모니터로 확인하면서 데이터 저장 및 결함 위치 표시 그리고 이상부위의 정밀 검사를 동시에 수행할 수 있도록 한 자동 초음파 탐상장치를 개시한다.
본 발명에 따른 자동 초음파 탐상장치는 수평부와 이 수평부로 이루어지는 본체와; 본체에 장착되는 바퀴와, 이 바퀴를 구동시키는 제1 구동모터를 갖는 주행장치와; 다수의 노즐을 갖는 분사관과 저장탱크 및 펌프 그리고 연결 호스로 이루어지는 접촉 매질 분사장치와; 검사체의 비드부 일측에 접촉되어 초음파를 이용하여 탐촉자를 전,후주사 및 목돌림주사가 이루어지도록 본체에 장착되는 초음파 주사장치와; 접촉 매질의 도포상태를 영상으로 촬영하는 카메라와; 검사부위 및 탐촉자 접촉부위에 빛을 조사하는 조명기와; 이동 경로를 유도하는 레이저포인터와; 표시용액을 담은 펌핑용기와, 헤드부분을 작동시키는 제2 솔레노이드 및 검사부위의 일측에 위치하는 분출관으로 이루어진 결함위치 표시장치; 및 모든 과정 및 기능을 모니터를 통해 모니터링하면서 제어하는 메인 컨트롤부를 갖는 초음파 탐상기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동 초음파 탐상장치{Automatic Ultrasonic Testing Device}

본 발명은 비파괴 검사방법의 하나인 초음파 탐상장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 접촉 매질의 도포과정과, 검사과정에서 불연속의 존재 여부를 초음파탐상기의 모니터로 확인하면서 데이터 저장 및 결함 위치 표시 그리고 이상부위의 정밀 검사를 동시에 수행할 수 있도록 한 자동 초음파 탐상장치에 관한 것이다.

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

또한, 용접 구조물의 비파괴검사법 중 하나인 초음파 탐상 검사는 검사체에 초음파를 전달하여 내부에 존재하는 결함으로부터 반사한 초음파의 에너지량, 검사시간 등을 분석하여 결함의 위치 및 크기를 분석하는 것으로서, 검사체의 검사부위 일측을 탐촉자를 매개로 스캔하여 검사체의 결함부위가 발견될 때 해당 지점에서 반사된 초음파 신호에 의해 탐상기의 모니터에 디스플레이되면 검사자가 탐촉자로부터 결함위치까지의 거리를 화면상에서 반사된 신호 파형의 시간 및 축 상의 눈금을 확인하여 산출하는 검사를 수행하였다.

상기 종래의 초음파 검사는 수동으로 검사를 수행하므로 검사시간 과다, 중복 검사, 누락 부위 등을 초래할 수 있어 검사의 신뢰성을 확보할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서 근래에는 수동으로 작업할 때 발생하는 문제점을 해소하기 위하여 스캐너를 이용한 자동 초음파 탐상장치들이 제안되었다. 상기 종래의 자동 초음파 탐상장치들은 주행장치, 이 주행장치에 탑재된, 탐촉자, 탐촉자로부터 수신된 반사파 신호를 획득하는 스캐너, 탐상정보 및 인코더를 통한 이동 및 정지 그리고 영상신호와 위치정보를 연산하여 영상신호로 실시간 모니터에 제공하고 데이터를 저장하는 제어부를 갖는 탐상기를 포함하여 이루어진다. (특허문헌 1 내지 4 참조)

상기 자동 초음파 탐상장치들은 단순히 검사체에 탐촉자를 접촉시킨 상태에서 검사를 수행하므로 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 용접 비드부 주변에 부식이 발생할 수 있으며 수도시설 혹은 물공급설비를 필요하므로 현장에 설치된 구조물의 검사 작업이 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 대한민국 등록특허공보 제10-0521078호 "롤 전용 초음파 검사장치"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 제10-1253776호 "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.

대한민국 등록특허 제10-0303395호(2001.12.28. 공고) 대한민국 등록특허 제10-0532637호(2005.12.06. 공고) 대한민국 등록특허 제10-0815264호(2008.03.19. 공고) 대한민국 등록특허 제10-0975330호(2010.08.12. 공고) 대한민국 등록특허 제10-0521078호(2005.10.06. 공고) 대한민국 등록특허 제10-1253776호(2013.04.12. 공고)

따라서, 본 발명은 상술한 종래의 초음파 탐상장치의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 접촉 매질에 의한 주변의 오염을 최소화시키고 정밀검사를 위한 접촉 매질의 자동 도포과정과, 불연속의 존재 여부를 초음파탐상기의 모니터로 확인하면서 데이터 저장 및 결함 위치 표시과정을 연속으로 수행할 수 있도록 하고, 이상부위는 탐촉자의 전후주사 및 목돌림주사를 통해 더욱 정밀한 검사를 자동으로 수행할 수 있도록 그 구조를 개량한 자동 초음파 탐상장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동 초음파 탐상장치는 검사체를 접촉 매질 및 탐상기의 탐촉자를 이용하여 결함을 비파괴검사하는 초음파 탐상장치에 있어서, 수평부와 이 수평부의 양측에 결합되는 수직부로 이루어지는 본체와; 상기 본체의 전후방에 장착되는 바퀴를 체인 또는 벨트로 연결하고 이 바퀴를 구동시키는 제1 구동모터를 갖는 주행장치와; 상기 본체의 전방에 장착되는 다수의 노즐을 갖는 분사관, 상부에 장착되는 저장탱크 및 펌프 그리고 펌프로부터 상기 분사관으로 연결되는 호스로 이루어지는 접촉 매질 분사장치와; 상기 검사체의 비드부 일측에 접촉되어 초음파를 이용하여 탐상하는 탐촉자를 전,후주사 및 목돌림주사가 이루어지도록 본체에 장착되는 초음파 주사장치와; 상기 본체의 수평부 저면에 부착되어 탐촉자가 접촉되는 접촉 매질의 도포상태 및 검사진행 상태를 영상으로 촬영하는 카메라와; 상기 본체의 수평부 저면에 장착되어 검사부위 및 탐촉자 접촉부위에 빛을 조사하는 조명기와; 검사체의 비드부 중심 부분에 비춰 검사를 위한 이동 경로를 유도하는 레이저포인터와; 상기 본체의 수직부 일측에 보관되는 표시용액을 담은 펌핑용기와, 이 펌핑용기의 헤드부분을 작동시키는 제2 솔레노이드 및 상기 펌핑용기의 노즐에 연결되어 상기 본체 내의 검사부위의 일측에 선단이 위치하는 분출관으로 이루어진 결함위치 표시장치; 및 상기 주행장치의 작동, 접촉 매질의 분출, 카메라의 영상신호 송출, 조명기의 작동, 주사장치의 작동, 표시용액의 분출 등을 모니터를 통해 모니터링하면서 각 기능을 제어하는 메인 컨트롤부를 갖는 초음파 탐상기를 포함하는 것을 기술적 구성상의 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동 초음파 탐상장치는 탐촉자 밀착부위의 표면 온도가 낮아 접촉 매질의 도포가 불량할 때 이를 해결하기 위한 예열장치를 더 포함하여 이루어지는 것을 기술적 구성상의 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 의하면 초음파를 이용하는 비파괴 검사를 정밀하게 수행하기 위한 접촉 매질 분사과정과, 도포된 접촉 매질을 고르게 펴는 과정과, 탐촉자의 양호한 밀착 상태에서 전,후주사 및 목돌림주사를 통한 검사과정과, 결함 여부를 모니터로 확인 판단하는 과정과 결함상태의 데이터 저장과정 및 결함 위치의 표시과정 등을 연속하여 수행할 수 있도록 그 구조를 개량하므로 접촉 매질에 의한 검사체 주변 오염을 최소화할 수 있으며, 작업 효율성이 향상되고, 검사의 정밀성을 높이며, 관리의 용이성이 개선된 효과를 갖는다.

또한, 동절기 등 주변의 온도가 낮을 경우에는 예열장치를 통해 접촉 매 질을 도포할 검사 면을 사전에 예열시켜 더욱 안정적으로 접촉 매질의 도포 및 동결이 방지되도록 함으로써 향상된 정밀검사가 가능한 효과를 갖는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 초음파 탐상장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 자동 초음파 탐상장치를 개략하여 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 자동 초음파 탐상장치의 분사장치, 도포 브러시, 표시장치, 카메라 및 조명기 그리고 주사장치의 작동 상태를 나타낸 부분 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 자동 초음파 탐상장치의 주사장치를 나타낸 분해사시도.
도 5는 본 발명에 따른 자동 초음파 탐상장치의 다른 실시 예를 나타낸 개략 구성도이다.

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

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시 예에 따른 자동 초음파 탐상장치는 검사체(100)의 비드부 일측에서 초음파 탐침자(31)를 자동으로 이동시키면서 결함부분을 검사하는 것으로, 정밀 검사를 위해 탐촉자(41)가 접촉하는 부분에 접촉 매질(200)을 살포시키기 위한 분사장치(3)와, 접촉자(31)의 전,후주사 및 목돌림주사가 가능한 주사장치(4)와, 카메라(60), 조명기(61), 레이저포인터(62) 및 표시장치(7)를 본체(1)에 각각 장착하고, 상기 본체(1)를 주행장치(2)로 검사체(100)에 접하여 이동 및 정지시키도록 이루어지고, 모니터(51) 및 메인 컨트롤부(51)를 통해 모니터링하면서 검사하는 초음파 탐상기(5)를 포함하여 이루어진다.

본체(1)는 내구성을 지니는 강재 및 비도체를 이용하여 수평부(11)와 이 수평부(11)의 양측에 결합되는 수직부(12)로 구분하여 제작되며 그 외형의 형태는 다양하게 변경될 수 있다.

주행장치(2)는 상기 본체(1)의 전후방에 장착되는 4개의 바퀴(21)와, 이 바퀴(21)를 통상적인 동력 전달수단인 체인 또는 벨트 등으로 연결하여 회전할 수 있도록 상호 결합하고, 상기 바퀴(21)를 구동시키는 제1 구동모터(22)를 본체(1) 장착하여 이루어진다. 상기 주행장치(2)의 바퀴(21)는 제1 구동모터(22)가 작동할 때 이동하고, 제1 구동모터(22)의 작동이 정지되면 바퀴(21)도 동시에 정지되는 것으로 검사범위 전체 길이를 바퀴(21)가 이동하면서 탐촉자(41)로부터 발생하는 초음파로 비드부의 결함여부를 검사할 수 있도록 작동하게 된다. 상기 주행장치(2)는 결함부위임을 나타내는 이상음파가 발생하면 이동을 중단하여 주사장치(4)를 통해 정밀 검사하도록 작동된다. 그리고 바퀴(21)에는 정지 시 흔들림을 방지하고 고정되어 있도록 미 도시된 마그네틱 클로저가 바퀴(21)에 장착될 수도 있다. 또한, 주행장치(2)의 바퀴(21)에 미 도시된 엔코더를 장착하여 일정거리 주행, 정지, 반복 등의 작동 시간 설정을 통해 제어할 수 있음을 밝혀둔다.

분사장치(3)는 검사체(100)의 비드부 일측에 접촉 매질(200)을 살포시켜 탐촉자(41)의 밀착 상태를 양호하게 하여 검사의 정밀성을 향상시키기 위한 것으로 본체(1)의 전방에 장착되는 다수의 노즐(311)을 갖는 분사관(31)과, 본체(1) 상부에 장착되는 저장탱크(32) 및 펌프(33) 그리고 펌프(33)로부터 상기 분사관(31)으로 연결되는 호스(34)로 이루어지며, 상기 저장탱크(32)에는 접촉 매질(200)이 저장되어 있고 펌프(33)를 통해 공급되는 접촉 매질(200)은 호스(34) 및 분사관(31)을 통해 다수의 노즐(31)로 분사된다.

그리고 상기 저장탱크(32)에 채워지는 접촉 매질(200)은 탐촉자(41)와 탐상 면에 공기가 있을 경우에는 초음파가 탐상 면에 입사되지 못하고 반사되므로 공기층을 없애 초음파가 원활하게 입사되도록 하는 역할을 수행하는 것으로 보편적으로 사용되는 물도 가능하지만 카복시메틸셀루로오스(carboxymethyl cellulose, 이하 CMC 란 함), 글리세린 및 윤활유 중 하나를 선택하여 사용하게 된다. 즉 본 실시 예에서는 접촉 매질(200) 중 상기 CMC를 사용하게 된다.

상기 CMC를 사용하는 이유로는 가격이 저렴하고 검사 면에 특별한 위해가 없으며, 묽은 젤 상태 즉, 점도를 가지므로 도포하였을 때 물과 같이 흘러내리지 않으므로 수직한 검사 면에도 사용할 수 있다. (글리세린의 경우 강재표면에 침투하여 영향을 미치므로 검사 후 즉시 제거하여야 하므로 번거롭다.)

또한, 상기 노즐(31)은 도 3의 주요부 확대도에서와 같이 노즐(311) 선단에 길이방향으로 홈이 형성되어 있어 원형이 아닌 부채꼴 형태의 라인 형태로 접촉 매질(200)이 분출되도록 하여 고르게 살포할 수 있고, 접촉 매질(200)의 살포 범위를 조절할 수 있도록 다수의 노즐(311) 중 일부의 노즐(311)에 캡(35)을 나사체결하여 밀폐를 통해 차단하거나 분사관(31)에 거치되는 수거통(36)을 마련하여 접촉 매질(20)을 회수할 수 있도록 구성하게 된다.

또한, 접촉 매질(200)인 CMC는 녹말의 일종으로 가루상태의 것을 물에 풀어서 사용하게 되며 물의 희석에 따라 농도를 조절할 수 있고, 살포 범위 조절을 위해 캡(35)으로 CMC의 분출을 차단하게 되면 CMC는 물의 증발 등의 이유로 농도가 짙어져 젤 상태가 되어 노즐(311)의 구멍이 막힐 우려가 있고, 사용 중인 노즐(311)이라도 시간의 경과와 기타 요인으로 젤 상태의 CMC가 노즐(311)의 구멍을 막아 원활한 분사가 곤란해 질 수 있으므로 젤 상태의 CMC를 원활히 제거하기 위해서는 분사범위 조절용 수거통(36)을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 분사장치(3)로부터 분출된 접촉 매질(200)의 CMC를 더욱 고르게 도포할 수 있도록 본체(1)에 장착된 분사관(31) 후방에 양단이 스프링(64)에 의해 탄성 지지되는 브러시(63)를 장착하는 것이 바람직하다.

주사장치(4)는 도 3에서와 같이 본체(1)의 수직부(12)에 고정되는 제2 구동모터(42) 및 지지대(43)를 구비하고, 검사체(100)의 비드부 일측에 접촉되어 초음파 탐상을 위한 탐촉자(41)를 전,후주사할 수 있도록 전,후진시키는 직선 이동부재(44)와, 목돌림주사가 가능하도록 탐촉자(41)를 회전시키는 회전부재(45)가 마련된다.

상기 직선 이동부재(44)는 지지대(43)의 상단 홈(431)에 일단이 끼워지고 제2 구동모터(42)의 회전 나사축(421)에 체결되는 암나사부(441)를 상부에 장착하여 탐촉자(41)가 전,후주사할 수 있도록 이루어지며, 타단에는 회전모터(442) 및 이 회전모터(442)에 결합되어 회전하는 구동기어(443) 그리고 맞물려 연동하는 작동기어(444)를 장착하여 이루어진다.

상기 회전부재(45)는 작동기어(444)에 고정되도록 상부에 돌출된 축봉(451)과, 수직방향으로 형성되는 안내홈(452)을 전방에 형성하여 탐촉자(41)가 목돌림주사가 가능하도록 이루어진다.

그리고 상기 회전부재(45)의 안내홈(452)에 끼워져 맞물린 상태로 상하이동할 수 있는 끼움돌기(461)를 후방에 형성하고 탐촉자(41)를 전방에 장착한 고정대(46)를 마련하게 되고, 상기 회전부재(45)에 일단이 고정되고 상기 탐촉자(41)의 상부를 감싸면서 내부에 탐촉자(41)의 상부로 탄성력을 제공하도록 스프링(47)을 개재할 수 있는 보호커버(48) 및 상기 회전부재(45)에 일단이 고정되고 타단이 상기 탐촉자(41)의 측면에 고정볼트에 의해 결합되도록 장공(491)을 형성한 링크(49)를 포함하여 이루어진다. 상기 스프링(47)은 코일 또는 판 형태의 스프링 중 하나를 사용할 수 있으며 탄성력으로 탐촉자(41)를 하강시켜 접촉 매질(200)이 도포된 검사 면에 양호하게 밀착시키는 역할을 수행하게 된다. 또한, 상기 링크(49)는 회전부재(45)에 고정된 부분을 중심으로 장공(491) 부분이 회전하면서 탐촉자(41)가 상하 직선이동할 수 있도록 지지하게 되고 스프링(47)의 탄성력 작용으로 탐촉자(41)가 상하 직선이동할 때 탐촉자(41)가 이탈됨을 방지하게 된다.

그리고 탐촉자(41)가 접촉되는 접촉 매질(200)의 도포 및 검사진행 상태를 영상으로 촬영하도록 본체(1)의 수평부(11) 저면에 카메라(60)가 장착되고, 이 카메라(60)의 선명한 영상촬영을 도우며 검사부위 및 탐촉자(41) 접촉부위에 빛을 조사하는 조명기(61)를 2개소 이상 본체(1)의 수평부(11) 저면에 장착하게 된다.

또한, 검사체(100)의 비드부 중심 부분에 빛을 비춰 검사를 위한 이동 경로를 안내하여 검사를 연속적으로 진행할 수 있도록 유도하는 레이저포인터(62)가 본체(1)에 장착된다. 즉, 상기 레이저포인터(62)로부터 발생한 빛은 검사체(100)의 비드부 중심 부분에 전달되고 이 빛을 미 도시된 수신 엔코더를 통해 초음파 탐상기(5)의 메인 컨트롤부(52)에 전달되며 이 신호를 연산하여 주행장치(2)를 구동 및 정지시키도록 이루어진다.

한편, 검사부위 일측에 살포된 접촉 매질(200) 부분에 탐촉자(41)가 밀착되어 초음파를 통해 검사할 때 결함부분이 있어 이상음파가 발생하면 곧 그 결함부위를 표시하도록 표시장치(7)를 마련하게 된다. 상기 표시장치(7)는 본체(1)의 수직부(12) 일측에 보관되는 표시용액을 담은 펌핑용기(71)와, 이 펌핑용기(71)의 헤드부분을 작동시키는 제2 솔레노이드(72) 및 상기 펌핑용기(71)의 노즐(73)에 연결되어 상기 본체(1) 내의 검사부위의 일측에 선단이 위치하는 분출관(74)으로 이루어진다. 즉, 이상음파가 발생하면 초음파 탐상기(5)의 메인 컨트롤부(52)의 제어에 의해 제2 솔레노이드(72)를 단발로 작동시키고, 이 제2 솔레노이드(72)의 작동은 펌핑용기(71)의 헤드부분의 가압으로 이어져 펌핑용기(71)에 수용되어 있던 표시용액을 분출관(74)을 통해 분출시키게 되고 분출된 소량의 표시용액은 결함부분 일측에 표시되면서 위치와 영상 등 관련정보가 초음파 탐상기(5)의 메인 컨트롤부(52)에 저장되도록 이루어진다.

또한, 상기 초음파 탐상기(5)의 메인 컨트롤부(52)는 주행장치(2)의 작동, 접촉 매질(200)의 분출, 카메라(60)의 영상신호 송출, 조명기(61)의 작동, 주사장치(4)의 작동, 표시용액의 분출, 레이저포인터(62)의 검사 비드부의 위치표시 등을 모니터(51)를 통해 모니터링하면서 각 기능을 제어하고 저장하도록 이루어진다. 그리고 상기 메인 컨트롤부(52)가 각 장치 및 장비들에 전원을 공급 및 단락시키고 데이터의 송수신하기 위한 연결 케이블 등의 표시는 도면에서 생략하였으며, 상기 메인 컨트롤부(52)는 모든 기능을 제어하고 데이터 저장 등의 처리기능을 수행하게 된다.

또한, 상기 모니터(51)에는 주행장치(2)의 이동 안내를 위한 X-Y좌표 및 검사부의 음파 등이 표시되며, 이들 표시는 미 도시된 통상적인 엔코터로부터 전달되는 신호를 초음파 탐상기(5)의 메인 컨트롤부(52)에서 연산하고 이를 제어하도록 이루어진다. 일 예로서 미 도시된 X축용 엔코더는 주행장치(2)의 바퀴(21)에 장착하고, 미 도시된 Y축용 엔코터는 주사장치(4)의 탐촉자(41) 또는 레이저포인터(62)에서 발생한 빛을 검출하도록 이루어진다.

한편, 첨부된 도 5에서와 같이 검사체 주변의 온도가 -15℃ 이하로 낮으면 접촉 매질(200)의 도포 상태가 고르지 못하므로 경우에 따라서는 도포 즉시 검사체 표면에서 응결될 우려가 있으므로 이를 방지하기 위해 접촉 매질(200)의 도포 부위를 예열하여야 한다. 이를 해결하기 위하여 본체(1)의 수평부(11) 상부에 연료통(81)을 보관하고. 이 연료통(81)으로부터 전달되는 연료(가스)를 이용하여 화염을 발생시키는 점화구(82)로 이루어지는 예열장치(8)를 마련하게 된다. 상기 점화구(82)를 분사장치(3)의 분사관(31) 전방에 장착하여 접촉 매질(20)이 분사될 부분을 사전에 0~5℃ 의 온도로 예열시키는 것이 바람직하다.

다음은 본 발명에 따른 자동 초음파 탐상장치의 작동에 대하여 설명한다.

먼저, 본 발명의 초음파 탐상장치를 검사체(100)의 검사부위 시작 위치에 배치하고, 이어서 모니터(51)를 보면서 메인 컨트롤부(52)를 조작하여 분사장치(3)의 펌프(33)를 작동시켜 저장탱크(32)에 수용되어 있던 접촉 매질(200)을 펌프(33)의 작동으로 호스(34) 및 분사관(31)으로 공급시키게 된다. 이때 분사관(31)으로 공급된 접촉 매질(200)이 다수의 노즐(311)을 통해 분출되어 검사체(100)의 용접 비드부 일측 검사 면에 도포된다. 이때 상기 접촉 매질(200)이 도포될 표면의 온도가 낮으면 도 5에서와 같이 본체(1)에 보관된 예열장치(8)의 연료통(81)에 수용된 가스 연료를 점화구(82)를 통해 점화하여 발생되는 화염으로 예열함으로써 접촉 매질(200)이 도포가 원활하도록 선조치하면 된다.

이어서. 메인 컨트롤부(52)의 제어에 의해 주행장치(2)의 제1 구동모터(22)를 작동시키면 체인 또는 벨트의 동력 전달로 바퀴(21)가 회전하여 본체(1)가 이동하게 된다. 이때 바퀴(21)에 마그네틱 클로저가 장착된 경우에는 자력발생 작동을 중지시켜 바퀴(21)의 이동이 원활하도록 한다.

상기 본체(1)의 이동으로 이어지면 곧 스프링(64)의 탄성력으로 하단이 접촉 매질(200)에 접촉되는 브러시(63)에 의해 노즐(311)로부터 분출된 접촉 매질(200)을 더욱 고르게 도포시키게 된다. 한편, 접촉 매질(200)의 도포 범위를 조절하기 위해서는 노즐(311)에 캡(35)을 체결하거나 수거통(36)을 이용하여 도포되지 않도록 차단하게 된다.

이어서 주사장치(4)의 탐촉자(41)가 고르게 도포된 접촉 매질(200)에 접촉되고 초음파를 발생시키면서 이동하게 된다. 이때 탐촉자(41)는 도 3에서와 같이 검사 면에 밀착되어 초음파를 비드부로 송출 및 수신하여 초음파 탐상기(5)의 메인 컨트롤부(52)로 신호를 보내면 이를 연산하여 모니터(51)에 검사되는 음파가 표시된다. 상기 탐촉자(41)는 보호커버(48) 사이에 개재된 스프링(47)의 탄성력과 링크(49)의 도움으로 하강하여 접촉 매질(200)에 안정적으로 밀착되므로 정밀 검사가 가능하다.

상기 탐촉자(41)는 이동장치(2)의 도움으로 전진하면서 비드부를 순차적으로 검사하면서 그 결과를 최종적으로 모니터(51)에 표시하게 되고, 상기 탐촉자(41)의 검사는 고정주사 상태 또는 전,후주사를 통해 검사가 이루어지고, 검사 도중에 결함부분이 검출되면 이상음파가 초음파 탐상기(5)의 메인 컨트롤부(52)로 전달되어 이상음파를 모니터(51)에 표시하면서 주행장치(2)의 구동을 정지시키게 된다.

상기 주행장치(2)가 정지되면 곧 초음파 탐상기(5)의 메인 컨트롤부(52)의 제어에 의해 주사장치(4)가 다시 작동하여 검사를 수행하게 된다. 상기 주사장치(4)의 재검사는 제2 구동모터(42) 및/또는 회전모터(442)의 작동으로 이어져 전,후주사를 재실행하거나 목돌림주사를 통해 이루어진다.

즉, 비드부의 결함 위치에서의 재검사는 먼저 제2 구동모터(42)의 작동으로 나사축(421)이 회전하여 암나사부(441)의 위치를 전후진시키면 직선 이동부재(44)가 동시에 이동되고, 이 직선 이동부재(44)의 작동기어(444)에 고정된 회전부재(45) 및 이 회전부재(45)에 결합된 고정대(46) 그리고 이 고정대(46)에 장착된 탐촉자(41)를 동시에 전,후진시켜 전,후주사를 통해 정밀 검사를 수행하게 된다.

또한, 회전모터(442)를 정역으로 회전시키면 구동기어(443)가 작동기어(444)를 회전시키게 되고, 상기 작동기어(444)는 고정된 축봉(451)을 갖는 회전부재(45)를 회전시켜 최종적으로 탐촉자(41)를 도 2에서와 같이 ∠15°회전각(θ) 범위 내에서 입사점을 중심으로 해서 탐촉자(41)를 좌우로 회전시켜 비드부 용접선에 대한 초음파 빔의 방향을 변화시켜 결함 부위를 목돌림주사 또는 목돌림주사와 전,후주사의 병행을 통해 정밀 검사를 수행하게 된다.

상기와 같이 주사장치(4)의 탐촉자(41)를 전,후주사 및 목돌림주사가 이루어지도록 정밀 검사를 자동으로 수행할 수 있으므로 검사의 신뢰성이 향상되고, 동시에 검사 내용을 저장함은 물론 표시장치(7)를 통해 결함 위치를 표시하게 된다.

상기 표시장치(7)는 초음파 탐상기(5)의 메인 컨트롤부(52)의 제어에 의해 제2 솔레노이드(72)를 작동시켜 펌핑용기(71)의 헤드부분을 단발로 가압하면 펌핑용기(71) 내에 있는 표시용액이 분출관(74)을 통해 분출되어 결함부위임을 확인할 수 있도록 표기된다. 이와 같이 표기된 결함위치와 결함에 의해 형성된 이상음파 등 관련정보는 모두 모니터(51)에 나타내면서 메인 컨트롤부(52)에 저장하게 된다.

상기 외부 환경에 따라 예열하는 과정과, 접촉 매질(200)의 분사과정 및 고르게 펴는 과정, 초음파 조사과정 등 검사를 위해 진행되는 일련의 검사과정이 진행될 동안 카메라(60) 및 조명기(61)는 계속 작동하여 진행과정의 신호 및 접촉 매질(200)의 도포상태, 비드부의 레이저포인터(62)의 위치표시 영상 등이 메인 컨트롤부(52)로 보내지고 이를 모니터(51)를 통해 확인하면서 검사 작업이 진행된다.

따라서 상기와 같은 동작을 반복하여 차기의 검사부위로 순차적으로 이동하면서 초음파 탐상 검사를 자동으로 수행할 수 있으므로 작업의 효율성이 향상되고, 검사의 정밀성을 높이며, 관리의 용이성이 개선된 것이다.

그리고 주행장치(2)의 바퀴(21)의 위치는 도 2에서 같이 검사체(100)의 비드부를 내측에 위치하도록 구성하거나 도 5에서와 같이 검사체(100)의 비드부를 외측으로 위치하도록 구성할 수 있으며, 다수의 마그네틱 바퀴를 사용함으로써 수직부의 초음파 탐상검사도 가능하도록 구성할 수 있다.

또한, 본 발명은 탐촉자(41)가 하나이므로 본체(1)의 위치를 검사체(100)의 비드부의 양측으로 그 위치를 이동시켜 2회의 검사를 통해 더욱 정밀하게 검사를 자동으로 수행할 수 있으며, 초음파 탐촉자(41)를 양쪽에 약간의 거리차를 두고 배치할 경우 보다 빠르고 정밀한 검사를 수행할 수 있다.

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.

1: 본체 11: 수평부
12: 수직부 2: 주행장치
21: 바퀴 22: 제1 구동모터
3: 분사장치 31: 분사관
32: 저장탱크 33: 펌프
34: 호스 35: 캡
36: 수거통 311: 노즐
4: 주사장치 41: 탐촉자
42: 제2 구동모터 43: 지지대
44: 직선 이동부재 45: 회전부재
46: 고정대 47: 스프링
48: 보호커버 49: 링크
5: 초음파 탐상기 51: 모니터
52: 메인 컨트롤부 60: 카메라
61: 조명기 62: 레이저포인터
63: 브러시 64: 스프링
7: 표시장치 71: 펌핑용기
72: 제2 솔레노이드 73: 노즐
74: 분출관 8: 예열장치
71: 연료통 72: 점화구

Claims

검사체(100)를 접촉 매질(200) 및 탐상기의 탐촉자(41)를 이용하여 결함을 비파괴검사하는 초음파 탐상장치에 있어서,
수평부(11)와 이 수평부(11)의 양측에 결합되는 수직부(12)로 이루어지는 본체(1)와;
상기 본체(1)의 전후방에 장착되는 바퀴(21)를 체인 또는 벨트로 연결하고 이 바퀴(21)를 구동시키는 제1 구동모터(22)를 갖는 주행장치(2)와;
상기 본체(1)의 전방에 장착되는 다수의 노즐(311)을 갖는 분사관(31), 상부에 장착되는 저장탱크(32) 및 펌프(33) 그리고 펌프(33)로부터 상기 분사관(31)으로 연결되는 호스(34)로 이루어지는 접촉 매질 분사장치(3)와;
상기 검사체(100)의 비드부 일측에 접촉되어 초음파를 이용하여 탐상하는 탐촉자(41)를 전,후주사 및 목돌림주사가 이루어지도록 본체(1)에 장착되는 초음파 주사장치(4)와;
상기 본체(1)의 수평부(11) 저면에 부착되어 탐촉자(41)가 접촉되는 접촉 매질(200)의 도포 및 검사진행 상태를 영상으로 촬영하는 카메라(60)와;
상기 본체(1)의 수평부(11) 저면에 장착되어 검사부위 및 탐촉자(41) 접촉부위에 빛을 조사하는 조명기(61)와;
검사체(100)의 비드부 중심 부분에 비춰 검사를 위한 이동 경로를 유도하는 레이저포인터(62)와;
상기 본체(1)의 수직부(12) 일측에 보관되는 표시용액을 담은 펌핑용기(71)와, 이 펌핑용기(71)의 헤드부분을 작동시키는 제2 솔레노이드(72) 및 상기 펌핑용기(71)의 노즐(73)에 연결되어 상기 본체(1) 내의 검사부위의 일측에 선단이 위치하는 분출관(74)으로 이루어진 결함위치 표시장치(7); 및
상기 주행장치(2)의 작동, 접촉 매질(200)의 분출, 카메라(60)의 영상신호 송출, 조명기(61)의 작동, 주사장치(4)의 작동, 표시용액의 분출 등을 모니터(51)를 통해 모니터링하면서 각 기능을 제어하는 메인 컨트롤부(52)를 갖는 초음파 탐상기(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 초음파 탐상장치.
제1항에 있어서, 상기 초음파 주사장치(4)는 본체(1)의 수직부(12)에 고정되는 제2 구동모터(42) 및 지지대(43)와, 이 지지대(43)의 상단 홈(431)에 일단이 끼워지고 상기 제2 구동모터(42)의 회전 나사축(421)에 체결되는 암나사부(441)를 상부에 장착하며 타단에 회전모터(442) 및 이 회전모터(442)에 결합된 구동기어(443) 그리고 맞물리는 작동기어(444)를 장착한 직선 이동부재(44)와, 상기 작동기어(444)에 고정되도록 상부에 돌출된 축봉(451)과 수직방향으로 안내홈(452)을 전방에 형성한 회전부재(45)와, 이 회전부재(45)의 안내홈(452)에 끼워져 상하이동하도록 끼움돌기(461)를 형성하고 탐촉자(41)를 고정하는 고정대(46)와, 상기 회전부재(45)에 일단이 고정되고 상기 탐촉자(41)의 상부를 감싸면서 내부에 탐촉자(41)의 상부에 탄성력을 제공하도록 스프링(47)을 개재하는 보호커버(48) 및 상기 회전부재(45)에 일단이 고정되고 타단이 상기 탐촉자(41)의 측면에 고정되는 고정볼트에 의해 결합되는 장공(491)을 형성한 링크(49)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 초음파 탐상장치.
제1항에 있어서, 상기 분사장치(3)의 분사관(31)에 장착되는 다수의 노즐(311) 중 일부의 노즐(311)로부터 분사되는 접촉 매질(200)의 차단 및 수거하는 캡(35) 또는 수거통(36)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 초음파 탐상장치.
제1항에 있어서, 상기 분사장치(3)로부터 분출된 접촉 매질(200)은 CMC로 하며, 이 접촉 매질(200)을 고르게 도포하도록 본체(1)에 장착된 분사관(31) 후방에 위치하면서 양단에 스프링(64)에 의해 탄성 지지되는 브러시(63)를 장착한 것을 특징으로 하는 자동 초음파 탐상장치.
제1항에 있어서, 상기 본체(1)의 수평부(11) 상부에 보관되는 연료통(81)과, 이 연료통(81)으로부터 전달되는 연료를 이용하여 화염을 발생시키는 점화구(82)로 이루어지는 예열장치(8)를 마련하고 상기 점화구(82)를 분사장치(3)의 분사관(31) 전방에 장착하여 접촉 매질(20)이 분사될 부분을 사전에 예열시키도록 한 것을 특징으로 하는 자동 초음파 탐상장치.