KR101480787B1 - 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치 - Google Patents

각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치에 관한 것이며, 본 발명의 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치는 탐촉자를 이용하여 액체 내부에 위치하는 시편의 표면을 탐상하기 위한 장치에 있어서, 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트 상에 직선을 따라 형성되는 직선이송가이드와, 상기 직선이송가이드와 이격되며 상기 베이스 플레이트 상에 원호를 따라 형성되는 곡선이송가이드를 포함하는 이송경로 안내부; 단부에 상기 탐촉자가 장착되고, 상기 탐촉자의 시편을 향하는 방향이 변경되도록, 상기 직선이송가이드를 따라 직선이송 가능하게 설치되는 이송암과, 일단에는 상기 탐촉자가 장착되고 타단은 상기 이송암의 단부와 연결되며 상기 이송암의 직선 이송 시에 상기 곡선이송가이드를 따라 이송되는 회동암을 포함하는 각도조절부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 시편 및 용액에 따라 대응되는 최소 반사율을 갖는 초음파를 발생시킬 수 있도록 탐촉자의 각도를 미세하게 조절할 수 있는 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치가 제공된다.

Description

각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치{APPARATUS FOR DETECTING SURFACE DEFECT HAVING ANGLE CONTROL FUNCTION}
본 발명은 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탐촉자의 각도를 조절할 수 있는 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치에 관한 것이다.
최소 반사율 현상을 통해서 초음파를 레일리(Rayleigh)각으로 입사시켰을때, 이는 레일리 파, 즉 표면파가 된다. 레일리 파는 시편의 결함(Crack)이나 두께가 얇은 물체의 부식이나 흠을 찾을 수 있으며, 측정 가능한 결함의 크기는 마이크로 미터 단위의 미세한 부식과 결함을 찾아낼 수 있다.
각기 다른 매질의 경우 서로 다른 최소 반사율을 측정할 수 있는데. 물에 수용되는 강(Steel)시편 표면의 결함을 찾는 경우에서는 30°의 최소 반사율이 존재 했고, 물에 수용되는 CVD 다이아몬드 시편 표면의 결함을 찾는 경우는 10°의 비교적 강 보다는 낮은 최소 반사율이 시험 결과로 나왔다.
이와 같이, 최소 반사율은 시편 및 시편이 수용되는 액체에 따라 달라지고, 이에 따라 시편을 향하여 초음파를 발생시키는 탐촉자의 각도조절이 중요하다. 종래의 시편 탐상장치의 경우에는 시편 및 액체의 종류에 따라서 다른 지그를 사용하거는 등 탐촉자의 각도를 미세하기 조절하기가 용이하지 않다는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 시편 및 용액에 따라 대응되는 최소 반사율을 갖는 초음파를 발생시킬 수 있도록 탐촉자의 각도를 미세하게 조절할 수 있는 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 탐촉자를 이용하여 액체 내부에 위치하는 시편의 표면을 탐상하기 위한 장치에 있어서, 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트 상에 직선을 따라 형성되는 직선이송가이드와, 상기 직선이송가이드와 이격되며 상기 베이스 플레이트 상에 원호를 따라 형성되는 곡선이송가이드를 포함하는 이송경로 안내부; 단부에 상기 탐촉자가 장착되고, 상기 탐촉자의 시편을 향하는 방향이 변경되도록, 상기 직선이송가이드를 따라 직선이송 가능하게 설치되는 이송암과, 일단에는 상기 탐촉자가 장착되고 타단은 상기 이송암의 단부와 연결되며 상기 이송암의 직선 이송 시에 상기 곡선이송가이드를 따라 이송되는 회동암을 포함하는 각도조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치에 의해 달성된다.
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또한, 상기 곡선이송가이드는, 제1안내부; 상기 제1안내부와 상기 직선이송가이드의 사이에 형성되며, 상기 제1안내부보다 큰 반지름의 원호를 따라 형성되는 제2안내부;를 포함하고, 상기 회동암은 상기 제1안내부와 상기 제2안내부 상에 설치될 수 있다.
또한, 상기 이송암의 단부에 설치되어, 상기 이송암에 이송력을 공급하는 동력공급부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 이송암 또는 상기 회동암 중 어느 하나의 단부에는 돌출편이 형성되고, 상기 이송암과 상기 회동암을 연결할 수 있도록 다른 하나의 단부에는 상기 돌출편을 수용하는 수용홈이 형성될 수 있다.
또한, 이송시에 발생하는 상기 이송암과 상기 회동암 사이의 간격 변화를 허용하도록 상기 돌출편은 상기 관통홈 내에서 왕복 이동 가능하게 수용될 수 있다.
상기 각도조절부의 미작동 시에 상기 각도조절부와 상기 탐촉자의 사이에 설치되어 상기 탐촉자가 향하는 방향을 보정하는 각도보정부재를 더 포함할 수 있다.
상기 시편이 위치하는 액체에 따라 상기 각도 조절부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 최소 반사율에 따라 탐촉자의 각도를 쉽게 조절할 수 있는 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치가 제공된다.
또한, 서로 다른 경로를 따라 이동하는 두 개의 암이 연결되는 구조를 통하여 직선 방향을 따라 인가되는 동력을 회동운동으로 바꿀 수 있다.
또한, 이송암과 회동암은 각각에 형성되는 수용홈과 돌출편의 결합구조로 연결되며, 수용홈의 내부에서 돌출편이 가변적으로 위치 이동 가능한 구조로 구성됨으로써 이송암의 직선이송과 회동암의 회동이송 사이에서 발생하는 상대적 위치 변동을 허용하고 양 구성 간의 결합구조를 견고하게 할 수 있다.
또한, 각도보정부재를 이용하여 탐촉자의 설치위치를 기구적으로 변경함으로써 이송암 및 회동암의 구동이 완료된 후에 탐촉자의 각도를 미세하게 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치의 개략적인 사시도이고,
도 2는 도 1의 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치의 정면도이고,
도 3은 도 1의 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치의 분해 사시도이고,
도 4는 도 1의 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치의 작동을 설명하기 위한 동작도이고,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치의 개략적인 사시도이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치(100)에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치의 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치의 정면도이고, 도 3은 도 1의 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치(100)는 탐촉자(P)가 시편(S)을 향하여 초음파를 발생하는 각도, 즉, 탐상하는 각도를 조절하기 위한 것으로서, 베이스 플레이트(110)와 이송경로 안내부(120)와 각도 조절부(130)와 동력공급부(140)와 홀더(150)와 제어부(160)를 포함한다.
한편, 본 실시예에서 각도 조절부(130)에 장착되어 시편(S)을 탐상하는데 이용되는 탐촉자(P)는 초음파를 발생시켜 시편(S)의 표면에 발생한 결함 등을 검출하는 형태의 장비로서, 기술분야에서 일반적으로 알려진 것이므로 자세한 설명은 생략한다.
상기 베이스 플레이트(110)는 후술하는 각도 조절부(130)를 지지하기 위한 것으로서, 평판형으로 마련된다. 베이스 플레이트(110)의 면적은 후술하는 각도 조절부(130)의 회동반경, 이송경로 안내부(120)의 길이 등을 종합적으로 고려하여 결정되는 것이 바람직하다.
상기 이송경로 안내부(120)는 베이스 플레이트(110) 상에 설치되어, 후술하는 각도 조절부(130)의 이송경로를 안내하기 위한 것으로서, 직선이송가이드(121)와 곡선이송가이드(122)를 포함한다.
상기 직선이송가이드(121)는 후술하는 이송암(131)의 직선 이송경로를 안내하기 위한 것으로서, 베이스 플레이트(110)의 중앙부에 마련된다. 또한, 직선이송가이드(121)는 후술하는 곡선이송가이드(122)와 대응되는 길이로 설치된다.
상기 곡선이송가이드(122)는 후술하는 회동암(133)의 곡선 이송경로를 안내하기 위한 것으로서, 제1안내부(123)와 제2안내부(124)를 포함한다.
상기 제1안내부(123)는 베이스 플레이트(110)의 하단에 상술한 직선이송가이드(121)와 마주보는 위치에 설치되며, 소정의 반지름을 갖는 원호를 따라서 마련된다.
상기 제2안내부(124)는 베이스 플레이트(110) 상에 제1안내부(123)와 직선이송가이드(121)의 사이에 설치되며, 소정의 반지름을 갖는 원호를 따라 마련된다. 또한, 제2안내부(124)는 제1안내부(123)보다 큰 반지름을 갖는 원호를 따라서 마련된다.
상술한 제1안내부(123)와 제2안내부(124)의 곡률반경은 여기에 장착되어 회동하는 회동암(133)의 각도변경율을 결정하는 것이므로, 회동암(133)을 큰 각도로 변경할 필요가 있는 경우에는 제1안내부(123)와 제2안내부(124)가 상대적으로 큰 반지름을 갖는 원호의 형태로 마련하고, 회동암(123)을 작은 각도로 변경하여 탐촉자(P)의 각도를 보다 미세하게 조절할 필요가 있는 경우에는 제1안내부(123)와 제2안내부(124)를 작은 반지름을 갖는 원호의 형태로 마련하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예에서 곡선이송가이드(122)는 서로 이격되는 제1안내부(123)와 제2안내부(124)로 구성되는 것이라 설명하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 필요에 따라서는 단일의 가이드가 설치될 수도 있고, 3개 이상의 가이드가 설치될 수도 있다.
상기 각도 조절부(130)는 단부에 탐촉자(P)를 장착한 상태에서 상술한 이송경로 안내부 상에서 이송됨으로써, 탐촉자(P)가 향하는 방향, 즉 지향 각도를 조절하기 위한 것으로서, 이송암(131)과 회동암(133)을 포함한다.
상기 이송암(131)은 상술한 직선이송가이드(121) 상에서 슬라이딩 이동 가능하게 장착되는 것으로서, 이송력을 공급받도록 상단부는 후술하는 동력공급부(140)에 장착되며, 하단부는 후술하는 회동암(133)의 단부에 설치된다.
한편, 이송암(131)과 직선이송가이드(121)는 서로 수직하게 장착되며, 직선이송가이드(121) 상에서 수직한 상태로 이송된다.
상기 회동암(133)은 상술한 곡선이송가이드(122) 상에서 슬라이딩 이동 가능하게 장착되는 것으로서, 상단부는 이송암(131)의 하단부에 설치되고, 하단부에는 후술하는 홀더 및 탐촉자(P)가 장착된다. 이때, 회동암(133)은 곡선이송가이드(122)의 접선에 수직하게 장착된다.
한편, 이송암(131)과 회동암(133)은 이동 위치에 따라 서로 간의 간격차가 발생할 수 있으며, 이러한 이송암(131)과 회동암(133) 간의 간격차이를 허용하기 위한 결합구조를 제공한다.
즉, 이송암(131)의 하단부에는 수용홈(132)이 형성되고, 회동암(133)의 단부에 마련되는 돌출편(134)이 수용홈(132) 내에 수용되는 구조를 통하여 이송암(131)과 회동암(133)은 연결된다. 이때, 수용홈(132)은 내부에 수용되는 돌출편(134)이 소정간격 이동할 수 있는 허용공간을 형성하며, 상술한 결합구조에 의하여 이송암(131)과 회동암(133)은 고정적으로 결합되는 것이 아니라, 위치에 따라 발생하는 상호 간의 상대적인 위치 변화를 허용하며 결합관계를 유지시킨다.
상기 동력공급부(140)는 상술한 이송암(131)에 동력을 제공하기 위한 것으로서, 리니어 실린더의 형태로 마련된다. 동력공급부(140)는 이송암(131)의 상단과 연결되어, 이송암(131)의 단부를 이송한다.
상기 홀더(150)는 회동암(133)의 단부에 장착되어, 탐촉자(P)을 안정적으로 장착하기 위한 것이다.
상기 제어부(160)는 동력공급부(140)를 제어하여 회동암(133)의 단부에 설치되는 탐촉자(P)의 향하는 각도를 제어하기 위한 것이다. 제어부(160)는 액체와 시편(S) 표면 간의 레일리 각을 산출하고, 산출된 레일리 각을 갖는 초음파가 발생할 수 있도록 상술한 각도 조절부(130)를 제어한다.
지금부터는 상술한 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.
도 4는 도 1의 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치의 작동을 설명하기 위한 동작도이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 먼저, 시험의 대상이 되는 시편(S)이 액체 내부에 담겨있는 상태에서, 제어부(160)는 액체 및 시편(S)의 소재를 파악하고, 액체와 시편(S)의 경계면에서의 레일리(Rayleigh) 각을 검출한다.
이와 동시에, 제어부(160)는 회동암(133)의 단부에 장착되는 탐촉자(P)가 원하는 각도를 향하도록 동력 공급부(140)를 제어한다. 제어부(160)에 의하여 제어되는 동력 공급부(140)는 이송암(131)의 상단부를 이동시키고, 이송암(131)은 직선 이송 가이드(121)를 따라서 이동한다.
이러한 과정에서, 이송암(131)의 하단부와 연결되는 회동암(133)은 이송암(131)에 의하여 곡선이송가이드(122)를 따라서 이송된다. 이때, 회동암(133)은 곡선이송가이드(122)가 이루는 곡면의 법선과 수직을 이루며 이송되고, 단부에 설치되는 탐촉자(P)가 지향하는 각도를 변경시킨다.
이때, 이송암(131)이 중앙에서 멀어지는 방향을 따라 이송되고, 이송암(131)과 연결되는 회동암(133) 역시 이에 연동하여 움직이면, 이송암(131)의 하단부와 회동암(133)의 상단부 간의 상대위치 변화가 발생한다. 즉, 위치 이동에 따라 이송암(131)과 회동암(133)의 연결부위가 고정되지 않고 변화하게 되는데, 회동암(133)의 돌출편(134)이 이송암(131)의 수용홈(132) 내에서 상하 방향으로 이동하면서 위치변화가 발생하는 이송암(131)과 연결암(133) 간의 연결상태를 견고하게 유지시킨다.
따라서, 제어부(160)는 탐촉자(P)로부터 초음파가 레일리 각을 형성하며 발생되어 시편(S)의 표면에 도달할 수 있도록, 이송암(131) 및 이에 연결되는 회동암(133)을 조절할 수 있다.
다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치의 개략적인 사시도이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치(200)는 탐촉자(P)가 탐상하는 각도를 조절하기 위한 것으로서, 베이스 플레이트(110)와 이송경로 안내부(120)와 각도 조절부(130)와 동력공급부(140)와 홀더(150)와 제어부(160)와 각도 보정부재(270)를 포함한다.
다만, 본 실시예에서 베이스 플레이트(110), 이송경로 안내부(120), 각도 조절부(130), 동력공급부(140), 홀더(150), 제어부(160)는 제1실시예에서 상술한 구성과 동일한 것이므로 중복 설명은 생략한다.
상기 각도 보정부재(270)는 각도 조절부(130)의 단부에 장착되어, 홀더(150) 및 탐촉자(P)를 각도 조절부(130)와 연결하여 동력 공급부(140)의 동작으로 조절되는 탐촉자(P)의 각도를 미세하게 보정하기 위한 것으로서, 제1패널(271)과 제2패널(272)을 포함한다.
상기 제1패널(271)은 사각형의 판형 구조물로서, 전면에 탐촉자(P)를 장착할 수 있는 공간을 제공한다.
상기 제2패널(272)은 제1패널(271)의 측면에 마련되는 판형 구조물로서, 후면이 회동암(133)의 종단부에 장착된다.
제2패널(271)과 제1패널(272)은 소정의 각도를 가지고 서로 나란하지 않은 형태로 이웃하게 배치된다. 즉, 제1패널(271) 및 제2패널(272) 각각의 상측 테두리면은 서로 평행을 이루지 않으며, 제1패널(271)과 제2패널(272)이 이루는 각도는 각도 조절부(130)에 의하여 조절된 탐촉자(P)의 각도를 추가적으로 변경시킨다.
즉, 제1실시예에서는 홀더(150) 및 탐촉자(P)가 각도 조절부(130)의 종단부에 그대로 장착되었으나, 본 실시예에서 각도보정부재(270)는 홀더(150) 및 탐촉자(P)가 각도 조절부(130)와 나란하지 않은 방향을 갖도록 장착된다. 따라서, 탐촉자(P)는 각도 조절부(130)에 의하여 조절되는 각도 및 각도보정부재(270)를 매개로 하여 각도 조절부(130)와 이루는 각도가 합산된 각도 만큼 지향각이 변경된다.
따라서, 본 실시예에 의하면, 동력공급부(140)의 동작이 완료된 후에, 탐촉자(P)가 향하는 방향을 미세하게 조절하기 위하여 선택적으로 각도 조절부(130)와 홀더(150)의 사이에 각도보정부재(270)를 장착할 수 있다.
또한, 각도 보정부재(270)는 각도 조절부(130) 상에서 장착되는 홀더(150)가 다양한 방향을 향하며 조절될 수 있도록 여러 종류로 마련될 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
110 : 베이스 플레이트 120 : 이송경로 안내부
130 : 각도 조절부 140 : 동력공급부
150 : 홀더 160 : 제어부

Claims (8)

  1. 탐촉자를 이용하여 액체 내부에 위치하는 시편의 표면을 탐상하기 위한 장치에 있어서,
    베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트 상에 직선을 따라 형성되는 직선이송가이드와, 상기 직선이송가이드와 이격되며 상기 베이스 플레이트 상에 원호를 따라 형성되는 곡선이송가이드를 포함하는 이송경로 안내부;
    단부에 상기 탐촉자가 장착되고, 상기 탐촉자의 시편을 향하는 방향이 변경되도록, 상기 직선이송가이드를 따라 직선이송 가능하게 설치되는 이송암과, 일단에는 상기 탐촉자가 장착되고 타단은 상기 이송암의 단부와 연결되며 상기 이송암의 직선 이송 시에 상기 곡선이송가이드를 따라 이송되는 회동암을 포함하는 각도조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 곡선이송가이드는, 제1안내부; 상기 제1안내부와 상기 직선이송가이드의 사이에 형성되며, 상기 제1안내부보다 큰 반지름의 원호를 따라 형성되는 제2안내부;를 포함하고,
    상기 회동암은 상기 제1안내부와 상기 제2안내부 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이송암의 단부에 설치되어, 상기 이송암에 이송력을 공급하는 동력공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이송암 또는 상기 회동암 중 어느 하나의 단부에는 돌출편이 형성되고, 상기 이송암과 상기 회동암을 연결할 수 있도록 다른 하나의 단부에는 상기 돌출편을 수용하는 수용홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치.
  5. 제4항에 있어서,
    이송시에 발생하는 상기 이송암과 상기 회동암 사이의 간격 변화를 허용하도록 상기 돌출편은 상기 수용홈 내에서 왕복 이동 가능하게 수용되는 것을 특징으로 하는 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 각도조절부의 미작동 시에 상기 각도조절부와 상기 탐촉자의 사이에 설치되어 상기 탐촉자가 향하는 방향을 보정하는 각도보정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시편이 위치하는 액체에 따라 상기 각도 조절부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 각도 조절 기능을 구비하는 탐상장치.
  8. 삭제
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