KR101555811B1 - 크랭크 샤프트 탐상 장치 - Google Patents

크랭크 샤프트 탐상 장치 Download PDF

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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

크랭크 샤프트의 크랭크 핀, 웨브 및 필릿부의 탐상에 이용하는 크랭크 샤프트 탐상 장치(1)는, 크랭크 핀(C2)을 협지 가능하게 구성되는 탐상 헤드로서, 상기 크랭크 핀(C2)의 축 표면을 탐상 가능한 제 1 프로브(2b) 또는 축 근원의 필릿부를 탐상 가능한 제 2 프로브(3b)를 갖는 한쌍의 샤프트 탐상 헤드(2, 3)와, 상기 크랭크 핀(C2)에 접촉 가능하게 구성되는 탐상 헤드로서, 웨브(C3)의 측면을 탐상 가능한 제 3 프로브(4b)를 갖는 연직면 탐상 헤드(4)를 구비하며, 상기 연직면 탐상 헤드(4) 및 한쌍의 샤프트 탐상 헤드(2, 3)가 연직면 내에서 이동 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

크랭크 샤프트 탐상 장치{CRANKSHAFT FLAW DETECTION DEVICE}
본 발명은 크랭크 샤프트 탐상 장치에 관한 것이다.
엔진의 구성 부품인 크랭크 샤프트는 저널부(journal), 크랭크 핀, 및 저널부와 크랭크 핀을 연결하는 웨브(web)를 갖는다. 크랭크 샤프트의 출하 시에는, 이들 각부에 대하여 품질 검사(초음파 탐상)가 요구된다. 이러한 품질 검사는 일반적으로 수작업으로 탐촉자를 주사시키는 것에 의해서 실행되고 있다. 그러나, 대경이나 핀 수가 많은 대형의 크랭크 샤프트인 경우, 수작업의 검사는 매우 시간이 걸리며, 많은 공정수가 필요하게 된다.
한편, 하기 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 터빈 등에 이용되는 샤프트에 있어서, 크랭크 핀 부분(편심 부분)을 갖지 않는 원주형의 샤프트에 대한 품질 검사를 자동화한 시스템이 알려져 있다. 이 시스템은, 프로브를 샤프트의 표면에 접촉시켜서, 샤프트를 회전시키는 것에 의해서 주위면 탐상을 실행하는 시스템이다. 이러한 시스템에서는, 크랭크 샤프트를 회전시키는 것에 의해서 저널부의 표면 탐상을 자동적으로 실행할 수 있다. 그러나, 이 시스템에서는, 편심에 의해 공전하는 크랭크 핀에 대해서는 표면 탐상을 실행할 수 없다. 즉, 크랭크 핀을 해당 크랭크 핀의 축심 주위로 회전시킬 수 없기 때문에, 상기의 시스템은 저널부 이외의 탐상에 이용할 수 없다.
일본 특허 공개 제 2005-300544 호 공보
본 발명의 목적은 크랭크 핀, 저널부, 웨브 및 필릿부의 탐상을 자동화하여 탐상 시간을 대폭 감축할 수 있는 크랭크 샤프트 탐상 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 국면에 따른 크랭크 샤프트 탐상 장치는, 동일 축심 상에 병설되는 적어도 2개의 저널부와, 서로 이웃하는 2개의 저널부 사이에 편심 상태로 배치되는 크랭크 핀과, 인접하는 크랭크 핀 및 저널부 사이를 연결하는 판형상의 웨브를 구비한 크랭크 샤프트의 탐상을, 상기 저널부가 대략 수평으로 또한 회동 가능하게 설치된 상태에서 실행하는 크랭크 샤프트 탐상 장치로서,
상기 크랭크 핀을 협지(挾持) 가능하게 구성되는 탐상 헤드로서, 상기 크랭크 핀의 원주면을 탐상 가능한 제 1 프로브 또는 상기 크랭크 핀과 상기 웨브의 접합부인 필릿부를 탐상 가능한 제 2 프로브를 갖는 한쌍의 샤프트 탐상 헤드와,
상기 크랭크 핀에 접촉 가능하게 구성되는 탐상 헤드로서, 상기 웨브의 측면을 탐상 가능한 제 3 프로브를 갖는 연직면 탐상 헤드를 구비하며,
상기 연직면 탐상 헤드 및 상기 한쌍의 샤프트 탐상 헤드가 연직면 내에서 이동 가능하게 구성되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 크랭크 샤프트 탐상 장치를 개략적으로 도시하는 측면도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 크랭크 샤프트 탐상 장치를 개략적으로 도시하는 평면도,
도 3의 (A)는 상기 크랭크 샤프트 탐상 장치에 마련된 상측 샤프트 탐상 헤드를 개략적으로 도시하는 측면도이며, 도 3의 (B)는 상기 상측 샤프트 탐상 헤드를 도 1에 있어서의 우측에서 보았을 때의 개략 정면도,
도 4의 (A)는 상기 크랭크 샤프트 탐상 장치에 마련된 하측 샤프트 탐상 헤드를 개략적으로 도시하는 측면도이며, 도 4의 (B)는 상기 하측 샤프트 탐상 헤드를 도 1에 있어서의 우측에서 보았을 때의 개략 정면도,
도 5의 (A)는 상기 크랭크 샤프트 탐상 장치에 마련된 연직면 탐상 헤드를 개략적으로 도시하는 측면도이며, 도 5의 (B)는 상기 연직면 탐상 헤드를 도 1에 있어서의 우측에서 보았을 때의 개략 정면도,
도 6의 (A)는 상기 크랭크 샤프트 탐상 장치에 마련된 슬라이더를 개략적으로 도시하는 측면도이며, 도 6의 (B)는 상기 슬라이더를 개략적으로 도시하는 평면도.
이하, 적절히 도면을 참조하면서 본 발명의 크랭크 샤프트 탐상 장치의 실시형태를 상세하게 설명한다.
＜제 1 실시형태＞
본 실시형태에 따른 크랭크 샤프트 탐상 장치는, 수평 배치된 크랭크 샤프트의 탐상을 실행하기 위한 장치이다. 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 크랭크 샤프트(C)는, 샤프트 본체(C1)와, 샤프트 본체(C1)에 대하여 편심된 위치에서 샤프트 본체(C1)에 평행하게 배치된 크랭크 핀(C2)과, 샤프트 본체(C1)와, 크랭크 핀(C2)을 접속하는 웨브(C3)를 갖는다. 샤프트 본체(C1)에는, 적어도 2개의 저널부(C4)가 마련되어 있다. 크랭크 핀(C2)은 서로 이웃하는 저널부(C4) 사이에 마련되어 있다.
본 크랭크 샤프트 탐상 장치는, 크랭크 핀(C2)의 표면 탐상, 웨브(C3)의 측면 탐상, 및 필릿부의 탐상을 실행할 수 있다. 또한, 본 크랭크 샤프트 탐상 장치는 저널부(C4)의 표면 탐상도 실행할 수 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 크랭크 샤프트 탐상 장치(1)는 탐상부(20)와, 이 탐상부(20)를 이동 가능하게 지지하는 기대(30)를 구비하고 있다. 탐상부(20)는 상측 샤프트 탐상 헤드(2), 하측 샤프트 탐상 헤드(3), 연직면 탐상 헤드(4) 및 연결 아암(5)을 갖는다. 기대(30)는 슬라이더(6) 및 지지대(7)를 갖는다. 이하, 이러한 크랭크 샤프트 탐상 장치(1)의 구조를 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 도 1, 도 3의 (A), 도 4의 (A), 도 5의 (A) 및 도 6의 (A)에 있어서, 지면 상하 방향을 Z축 방향(연직 방향)이라 칭하고, 이 Z축에 직교하는 지면 좌우 방향을 X축 방향이라 칭한다. 또한, 도 2 및 도 6의 (B)에 있어서, 지면 상하 방향을 Y축 방향이라 칭하고, 이 Y축에 직교하는 지면 좌우 방향을 X축 방향이라 칭한다. 또한, 도 3의 (B), 도 4의 (B) 및 도 5의 (B)에 있어서, 지면 상하 방향을 Z축 방향이라 칭하고, 이 Z축에 직교하는 지면 좌우 방향을 Y축 방향이라 칭한다. X축 방향은 저널부(C4)의 축심 방향에 직교하는 방향이며, Y축 방향은 저널부(C4)의 축심에 평행인 방향이다. 다른 도면 중의 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향은 각각 동일 방향을 가리킨다.
크랭크 샤프트(C)가 저널부(C4)의 축심 주위를 회전하면, 크랭크 핀(C2)은 도 1에 도시하는 바와 같이, 저널부(C4)의 축심 주위를 공전한다. 도 1에 있어서, 크랭크 핀(C2)이 지지대(7)에 가장 근접한 상태(S)가 파선으로 나타나 있다. 또한, 도 1에는 상태(S) 이외에, 크랭크 핀(C2)이 최상방에 도달한 상태(P), 크랭크 핀(C2)이 지지대(7)로부터 가장 먼 쪽에 도달한 상태(Q), 및 크랭크 핀(C2)이 최하방에 도달한 상태(R)가 이점쇄선으로 나타나 있다. 또한, 이들 상태(P, Q, R)일 때의 크랭크 샤프트 탐상 장치(1)가 부분적으로(연직면 탐상 헤드(4), 연결 아암(5) 및 슬라이더(6)에 대하여) 이점쇄선으로 나타나 있다.
＜탐상부＞
탐상부(20)는 상측 샤프트 탐상 헤드(2), 하측 샤프트 탐상 헤드(3), 연직면 탐상 헤드(4) 및 연결 아암(5)을 갖는다. 상측 샤프트 탐상 헤드(2)는 제 1 프로브(2b)와, 크랭크 핀(C2)에 대략 상방으로부터 접촉하는 베어링 부분을 갖는다. 하측 샤프트 탐상 헤드(3)는 제 2 프로브(3b)와, 크랭크 핀(C2)에 대략 하방으로부터 접촉하는 베어링 부분을 갖는다. 연직면 탐상 헤드(4)는 제 3 프로브(4b)와, 크랭크 핀(X)에 대략 측방(X축 방향)으로부터 접촉하는 베어링 부분을 갖는다. 상측 샤프트 탐상 헤드(2) 및 하측 샤프트 탐상 헤드(3)는 각각 연결부(11)를 거쳐서 연직면 탐상 헤드(4)에 연결되어 있다. 이들 상측 샤프트 탐상 헤드(2), 하측 샤프트 탐상 헤드(3) 및 연직면 탐상 헤드(4)는 크랭크 핀(C2)을 회전 가능한 상태로 유지하면서, 크랭크 핀(C2)에 장착되는 베어링으로서도 기능한다.
연직면 탐상 헤드(4)는 대략 기둥 형상체의 연결 아암(5)에 연결되어 있다. 이 연결 아암(5)의 한쪽의 단부는 연직면 탐상 헤드(4)에 있어서 크랭크 핀(C2)과 접촉하는 측의 단부와는 반대측의 단부에 접속되어 있다. 연결 아암(5)의 다른쪽의 단부는 슬라이더(6)에 연결되어 있다.
하측 샤프트 탐상 헤드(3)에는 연결 벨트(10)가 부설되어 있다. 상측 샤프트 탐상 헤드(2)는 연결 벨트(10)의 단부를 고정 가능하게 구성되어 있다. 연결 벨트(10)의 단부를 상측 샤프트 탐상 헤드(2)에 고정하는 것에 의해, 탐상부(20)의 베어링 부분(상측 샤프트 탐상 헤드(2), 하측 샤프트 탐상 헤드(3) 및 연직면 탐상 헤드(4))을 크랭크 핀(C2)에 장착할 수 있으며, 탐상부(20)가 크랭크 핀(C2)에 장착된 상태를 유지할 수 있다.
＜상측 샤프트 탐상 헤드＞
도 1, 도 2 및 도 3의 (A) 및 도 3의 (B)에 도시하는 바와 같이, 상측 샤프트 탐상 헤드(2)는 프레임체(2a)와, 2개의 제 1 프로브(2b)와, 차륜(2c)과, 위치 조절 기구(2d)를 갖는다.
프레임체(2a)는, 제 1 프로브(2b)를 보지하는 것이며, 2매의 대략 평행하게 배치된 평판(2e, 2e)과, 이들을 접속하는 평판(2f) 및 복수의 접속봉(도시하지 않음)을 갖고 있다. 이 프레임체(2a)의 측벽을 형성하는 평판(2e)은, 횡장(橫長)의 대략 장방형상으로 형성된 기부와, 기부의 길이방향 단부로부터 하방으로 연장된 돌출부를 갖고 있다. 즉, 평판(2e)은, 측면에서 보아, 기부의 양단으로부터, 폭방향(Z축 방향)을 따라서 대략 장방형의 돌출부가 형성된 형상을 갖는다. 2매의 측벽의 기부 장변에는 평면에서 보아, 대략 장방형상의 평판(2f)이 바닥벽(접속벽)으로서 접속되며, 돌출부의 외측의 장변에는 복수의 접속봉(도시 생략)이 접속되어 있다. 기부 및 한쌍의 돌출부에 의해, 프레임체(2a)에는, 내부 공간부가 형성되어 있다.
프레임체(2a)의 사이즈는, 제 1 프로브(2b)를 지지한 상태에서 제 1 프로브(2b)의 선단을 크랭크 핀(C2)의 표면에 근접시킬 수 있으면, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 프레임체(2a)의 길이(측벽을 구성하는 평판(2e)의 기부 장변의 길이)는 70㎜ 이상이며, 또한 600㎜ 이하로 할 수 있다. 프레임체(2a)의 높이(측벽을 구성하는 평판(2e)의 하단으로부터 상단까지의 높이(돌출부 단변으로부터 대향하는 기부 장변까지의 길이))는 100㎜ 이상으로, 또한 300㎜ 이하로 할 수 있다. 프레임체(2a)의 폭(측벽 사이의 거리)은 100㎜ 이상이며, 또한 200㎜ 이하로 할 수 있다. 또한, 프레임체(2a)의 측벽(평판(2e)) 및 바닥벽(평판(2f))의 두께는 각각 예를 들어 3㎜ 이상으로, 또한 20㎜ 이하로 할 수 있다.
프레임체(2a)의 재질로서는, 강도를 유지할 수 있으면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 프레임체(2a)의 재질로서, 알루미늄 등의 금속을 이용할 수 있다. 또한, 프레임체(2a)를 구성하는 측벽(평판(2e)), 바닥벽(평판(2f)) 및 접속봉은 예를 들어 볼트 및 너트(도시하지 않음)의 체결에 의해서 서로 접속할 수 있다.
제 1 프로브(2b)는 상측 샤프트 탐상 헤드(2)에 배치되며, 크랭크 핀(C2)의 표면(원주면) 및 내부를 탐상한다. 제 1 프로브(2b)는, 크랭크 핀(C2)을 탐상하여 신호를 송신하는 프로브 본체와, 이 프로브 본체를 격납하는 홀더와, 크랭크 핀(C2)에 접촉하는 프로브용 롤러(2g)를 갖는다. 2개의 제 1 프로브(2b)는, X축 방향으로 나란하게 배치되어 있으며, 크랭크 핀(C2)의 외주면의 상부에 있어서, 외주면의 둘레 방향으로 나열된다.
제 1 프로브(2b)에 이용하는 탐촉자로서는, 금속용의 공지된 탐촉자를 이용할 수 있으며, 예를 들면 초음파식 탐촉자를 이용할 수 있다.
상기 프로브용 롤러(2g)는 크랭크 샤프트(C)의 회전축과 평행인 축 주위로 자유 회전 가능한 롤러이다. 프로브용 롤러(2g)는 탐상 시에 크랭크 핀(C2)의 외주면과 접촉하며, 크랭크 핀(C2)의 회전에 따라서 회전한다. 프로브용 롤러(2g)는 상기 홀더의 크랭크 핀(C2)에 근접하는 측에 배치된 베어링에 의해서 축지되어 있다. 탐상부(20)를 크랭크 핀(C2)에 장착한 상태에서 크랭크 샤프트(C)가 회전하면, 크랭크 핀(C2)에 접촉한 프로브용 롤러(2g)가 회전한다. 이 때, 프로브 본체의 위치가 어긋나는 일 없이, 크랭크 핀(C2)의 표면을 주사시킬 수 있다.
제 1 프로브(2b)는 위치 조절 기구(2d)의 로드(2i)에 접속되어 있다. 이러한 로드(2i)는 상측 샤프트 탐상 헤드(2)의 바닥벽을 구성하는 평판(2f)으로부터 크랭크 핀(C2)으로의 접촉 방향으로 연장되어 있다. 2개의 제 1 프로브(2b)는 이 로드(2i)의 선단부에 배치되어 있다.
제 1 프로브(2b)는, 이 위치 조절 기구(2d)에 의해서, 크랭크 핀(C2)의 축 방향으로 변위 가능하게 지지되어 있다. 즉, 로드(2i)가 크랭크 핀(C2)의 축심 방향으로 평행면 내에서 요동 가능하게 되어 있기 때문에, 로드(2i)의 요동에 따라서 제 1 프로브(2b)는 축 방향으로 변위한다.
차륜(2c)은 크랭크 샤프트(C)의 회전축과 평행인 축 주위에 자유 회전 가능한 원주 형상체이다. 차륜(2c)은 크랭크 핀(C2)에 회전 가능한 상태에서 접촉되어 있다. 즉, 차륜(2c)은 구름 베어링의 전동체로서 기능한다. 차륜(2c)은 프레임체(2a)의 각 측벽의 돌출부의 단부에 배치되어 있다. 상측 샤프트 탐상 헤드(2)는, 프레임체(2a)의 각 돌출부에 각각 1개씩, 합계 4개의 차륜(2c)을 갖고 있다. 각 차륜(2c)에 차륜(2c)의 축이 관통 삽입되어 있다. 상측 샤프트 탐상 헤드(2)는, 이 차륜(2c)을 거쳐서 크랭크 핀(C2)에 접촉하기 때문에, 크랭크 핀(C2)이 회전하여도 프레임체(2a)는 동시 회전을 일으키지 않는다. 따라서, 주사 시에 프레임체(2a)의 자세를 유지할 수 있다. 또한, 차륜(2c)은 프레임체(2a)의 내부에 배치해도 좋고, 외측에 배치해도 좋다.
차륜(2c)의 사이즈는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 차륜(2c)의 직경은 10㎜ 이상으로, 또한 100㎜ 이하로 할 수 있다. 또한, 차륜(2c)의 폭은 10㎜ 이상으로, 또한 60㎜ 이하로 할 수 있다. 또한, 차륜(2c)의 재질은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 차륜(2c)의 재질로서 스테인리스강을 이용할 수 있다.
위치 조절 기구(2d)는 제 1 프로브(2b)의 위치를 조절하기 위한 기구이다. 이러한 위치 조절 기구(2d)는 크랭크 핀(C2)의 반경 방향(Z축 방향)으로 제 1 프로브(2b)의 위치를 변경하는 기능과, 크랭크 핀(C2)의 축 방향(Y축 방향)으로 제 1 프로브(2b)의 위치를 변경하는 기능을 갖는다.
제 1 프로브(2b)의 Z축 방향 위치를 변경하는 기구로서는, 나사에 의한 변위 기구를 채용할 수 있다. 예를 들면 도 3의 (A)에 도시하는 바와 같이, 기둥체에 나사홈 또는 나사산을 형성한 구성의 로드(2i)가 이용되고, 이 로드(2i)가 제 1 프로브(2b)에 접속되어 있다. 이 로드(2i)의 나사홈 또는 나사산과 나사 결합하는 회전자(도시 생략)가 평판(2f)(바닥벽)에 회전 가능하게 보지되어 있다. 그리고, 회전자를 회전시키는 것에 의해, 로드(2i)를 Z축 방향으로 이동시킬 수 있다.
또한, 제 1 프로브(2b)의 Y축 방향 위치를 변경하는(헤드를 흔드는) 기구로서는, 예를 들면 상기 로드(2i)의 1점을 지점으로 하고, 이 지점을 중심으로 크랭크 핀(C2)의 둘레 방향으로 로드(2i)를 회동 또는 요동시키는 기구를 이용할 수 있다. 이들 기구의 동력원으로서는, 예를 들면 액추에이터나 수동의 윈치 등을 이용할 수 있다.
이와 같이 제 1 프로브(2b)의 위치를 크랭크 핀(C2)의 반경 방향으로 조절 가능하게 함으로써, 해당 크랭크 샤프트 탐상 장치(1)는 직경이 상이한 여러 가지의 크랭크 샤프트(C)에 대하여 탐상을 실행할 수 있다. 또한, 제 1 프로브(2b)의 위치를 크랭크 핀(C2)의 축 방향으로 조절 가능하게 하는 것에 의해, 크랭크 핀(C2)의 축 방향의 탐상 가능역을 크게 할 수 있다. 따라서, 해당 크랭크 샤프트 탐상 장치(1)에 의한 탐상 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
＜하측 샤프트 탐상 헤드＞
도 1, 도 2 및 도 4의 (A) 및 도 4의 (B)에 도시하는 바와 같이, 하측 샤프트 탐상 헤드(3)는 프레임체(3a)와, 2개의 제 2 프로브(3b)와, 차륜(3c)과, 위치 조절 기구(3d)를 갖는다. 프레임체(3a)는 상기 상측 샤프트 탐상 헤드(2)의 프레임체(2a)와 대략 동일 형상이며, 또한 사이즈 및 재질은 상기 상측 샤프트 탐상 헤드(2)의 프레임체(2a)의 사이즈 및 재질과 마찬가지로 할 수 있다. 또한, 차륜(3c)은 상기 상측 샤프트 탐상 헤드(2)의 차륜(2c)과 마찬가지의 구성이다.
제 2 프로브(3b)는 하측 샤프트 탐상 헤드(3)의 내부에 배치되며, 필릿부(크랭크 핀(C2)과 웨브(C3)의 접합부)를 탐상한다. 이 제 2 프로브(3b)에 이용하는 탐촉자로서는, 금속용의 공지된 탐촉자를 이용할 수 있으며, 예를 들면 초음파식 탐촉자를 이용할 수 있다. 또한, 정밀도를 향상시키는 관점에서, 필릿부를 침수 상태로 하여 탐상을 실행하는 것이 바람직하다. 필릿부를 침수 상태로 하는 방법으로서는, 예를 들면 프로브(3b)의 선단부와 탐상하는 필릿부를 커버로 피복하고, 이 커버 내에 물을 분사하는 방법을 들 수 있다. 또한, 제 2 프로브(3b)에 이용하는 탐촉자로서는, 필릿부를 복수의 존으로 분할함으로써 용이하고 또한 확실하게 탐상을 실행할 수 있는 페이즈드 어레이(Phased Array)식의 탐촉자를 이용하는 것이 바람직하다.
2개의 제 2 프로브(3b)는, 도 4의 (A)에 도시하는 바와 같이, 탐상 방향이 크랭크 핀(C2)의 중심(축심)을 지향하도록 크랭크 핀(C2)의 원주 둘레 방향(X축 방향)으로 경사져 배치된다. 또한, 2개의 제 2 프로브(3b)는, 도 4의 (B)에 도시하는 바와 같이, 크랭크 핀(C2)의 축 방향(Y축 방향)에 선대칭의 방향(한쪽이 Y축 방향 플러스측을 향하며, 다른쪽이 Y축 방향 마이너스측의 방향)이 되도록 경사져 배치된다. 이와 같이 제 2 프로브(3b)가 경사져서 배치되는 것은, 필릿부의 탐상을 용이하고 또한 확실하게 실행하고 있기 때문이다. 또한, 크랭크 핀(C2)의 축 방향에 선대칭으로 2개의 제 2 프로브(3b)를 배치하는 것은, 크랭크 핀(C2)의 양단측에서 해당 크랭크 샤프트 탐상 장치(1)의 방향을 변경시키지 않고 필릿부를 탐상할 수 있기 때문이다. 또한, 하측 샤프트 탐상 헤드(3)가 갖는 제 2 프로브(3b)의 수는 1개라도 좋다. 1개의 제 2 프로브(3b)가 마련된 경우, 한쪽의 필릿부의 탐상 후에, 제 2 프로브(3b)의 크랭크 핀(C2)의 축 방향(Y축 방향)의 경사각을 역방향으로 변경하는 것에 의해서, 다른쪽의 필릿부를 탐상할 수 있다.
위치 조절 기구(3d)는, 상기 2개의 제 2 프로브(3b)를 보지하면서, 탐상을 실행하는 대상이 되는 필릿부가 탐상역에 포함되도록 제 2 프로브(3b)의 자세를 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 이러한 위치 조절 기구(3d)에 의해, 제 2 프로브(3b)의 Y축 방향의 경사각 및 높이(Z축 방향의 위치)를 변경할 수 있다. 이러한 위치 조절 기구(3d)로서는, 예를 들면, 상측 샤프트 탐상 헤드(2)의 위치 조절 기구(2d)와 마찬가지로, 액추에이터나 수동의 윈치 등에 의해서 제 2 프로브(3b)를 회전시키는 기구나 제 2 프로브(3b)를 접속한 로드를 이동시키는 기구 등을 이용할 수 있다.
이와 같이 제 2 프로브(3b)의 경사각 및 높이를 변경 가능하게 하는 것에 의해, 직경이 상이한 여러 가지의 크랭크 샤프트(C)에 대하여 해당 크랭크 샤프트 탐상 장치(1)를 이용하여 탐상을 실행할 수 있다.
＜연직면 탐상 헤드＞
도 1, 도 2 및 도 5의 (A) 및 도 5의 (B)에 도시하는 바와 같이, 연직면 탐상 헤드(4)는 프레임체(4a)와, 2개의 제 3 프로브(4b)와, 차륜(4c)과, 위치 조절 기구(4d)를 갖는다. 프레임체(4a)는, 2매의 대략 평행하게 배치된 평판(4e, 4e)과, 이들 평판(4e, 4e)을 접속하는 도시 생략의 평판으로 형성되어 있다. 이러한 프레임체(4a)의 측벽을 형성하는 평판(4e)은, 종장(從長)의 대략 장방형상으로 형성된 기부(4f)와, 기부(4f)의 길이방향 양단부로부터 각각 측방으로 연장된 돌출부(4g, 4g)를 갖고 있다. 즉, 평판(4e)은, 측면에서 보아, 기부(4f)의 상하 양단으로부터, 장방형의 폭방향(X축 방향)을 따라서 대략 장방형의 돌출부(4g, 4g)가 형성된 형상을 갖는다. 2매의 측벽의 기부(4f)의 장변에는 평면에서 보아 대략 장방형상의 평판이 바닥벽으로서 접속되며, 내부 공간부를 갖는 프레임체(4a)가 형성되어 있다. 또한, 차륜(4c)은 상측 샤프트 탐상 헤드(2)의 차륜(2c)과 마찬가지의 것이다.
프레임체(4a)의 사이즈는 웨브(C3)의 측면을 탐상 가능한 제 3 프로브(4b)의 가동 범위를 확보할 수 있으면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 프레임체(4a)의 길이(측벽의 기부 장변의 길이)는 100㎜ 이상으로, 또한 1000㎜ 이하로 할 수 있다. 또한 프레임체(4a)의 폭(측벽 사이의 거리)은 100㎜ 이상으로, 또한, 400㎜ 이하로 할 수 있다. 또한, 프레임체(4a)의 측벽(평판(4e)) 및 바닥벽의 두께는 각각 예를 들어 3㎜ 이상으로, 또한 20㎜ 이하로 할 수 있다.
제 3 프로브(4b)는, 프레임체(4a)의 좌우 양측에서 웨브(C3)의 측면을 탐상할 수 있도록, 연직면 탐상 헤드(4)의 양벽면측에 1개씩 배치되어 있다. 또한, 제 3 프로브(4b)가 탐상하는 웨브(C3)의 측면이란, 웨브(C3)의 표면 중, 크랭크 핀(C2)의 축심과 직교하는 면이며, 크랭크 핀(C2)이 돌출되어 있는 면이다. 제 3 프로브(4b)는, 프레임체(4a)의 측벽을 구성하는 평판(4e)에 있어서의 돌출부(4g, 4g) 사이에 인입되도록, 측벽면측에 배치되어 있다. 이와 같이 양측벽측에 제 3 프로브(4b)를 배치하는 것에 의해, 해당 크랭크 샤프트 탐상 장치(1)의 방향을 변경시키지 않고, 크랭크 핀(C2)의 양단의 웨브(C3) 측면을 각각 탐상할 수 있다. 이러한 제 3 프로브(4b)에 이용하는 탐촉자로서는, 금속용의 공지된 탐촉자를 이용할 수 있으며, 예를 들면 초음파식 탐촉자를 이용할 수 있다.
제 3 프로브(4b)는, 위치 조절 기구(4d)와 연결되어 있으며, 연직면 탐상 헤드(4)가 접촉하는 크랭크 핀(C2)을 향하여 왕복 이동 가능하게 구성되어 있다.
위치 조절 기구(4d)는, 상기 제 3 프로브(4b)와 연결되며, 제 3 프로브(4b)의 위치를 크랭크 핀(C2)의 반경 방향(X축 방향)으로 전환하기 위한 기구이다. 이러한 위치 조절 기구(4d)로서는, 나사에 의한 변위 기구를 채용할 수 있다. 예를 들면 도 5의 (A) 및 도 5의 (B)에 도시하는 바와 같이, 제 3 프로브(4b)에는, 나사가 마련된 로드(4i)가 관통 삽입되어 있으며, 이 로드(4i)를 액추에이터나 수동의 윈치 등에 의해서 회전시키는 기구를 위치 조절 기구(4d)로서 이용할 수 있다.
이와 같이 제 3 프로브(4b)의 X축 방향의 위치를 변경 가능하게 하는 것에 의해, 크랭크 샤프트(C)의 회전에 맞추어 제 3 프로브(4b)의 X축 방향 위치를 변화시킬 수 있다. 따라서, 크랭크 핀(C2)의 반경 방향으로 넓어지는 웨브(C3)의 측면을 제 3 프로브(4b)에 의해서 주사할 수 있다.
＜그 이외의 탐상 부재 구성 요소＞
연결 아암(5)은, 대략 사각기둥이며, 한쪽의 단부는 상기 연직면 탐상 헤드(4)의 프레임체(4a)에 접속되며, 다른쪽의 단부는 슬라이더(6)를 중심으로 회전 가능하도록 슬라이더(6)에 연결되어 있다. 구체적으로는, 연결 아암(5)의 한쪽의 단부는, 연직면 탐상 헤드(4)의 프레임체(4a)를 형성하는 측벽의 기부(4f)에, 예를 들면 볼트 및 너트의 체결에 의해서 접속되어 있다. 또한 연결 아암(5)은, 다른쪽의 단부에서, 크랭크 핀(C2)의 축 방향(Y축 방향)으로 평행인 방향으로 연장되는 축(5a)을 갖고 있다. 이러한 축(5a)은 후술하는 슬라이더(6)가 갖는 슬라이더 베어링(6a)에 관통 삽입되어 있다. 그리고, 연결 아암(5)은, 다른쪽의 단부에서, 슬라이더(6)에 축지되어 있다.
연결 아암(5)의 사이즈는, 상측 샤프트 탐상 헤드(2), 하측 샤프트 탐상 헤드(3) 및 연직면 탐상 헤드(4)를 지지 가능한 강도를 갖고, 또한 크랭크 샤프트(C)의 회전 시에 크랭크 핀(C2)의 공전에 추종할 수 있는 길이를 가지면 특별히 한정되지 않는다. 또한, 연결 아암(5)은 중공체라도 좋다.
연결 아암(5)의 재질로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 탄소강을 이용할 수 있다.
연결부(11)는 상측 샤프트 탐상 헤드(2) 및 하측 샤프트 탐상 헤드(3)를 연직면 탐상 헤드(4)에 연결하는 부재이다. 구체적으로는, 연결부(11)는 평면에서 보아 대략 장방형상의 두꺼운 판이며, 양단부에 베어링을 갖고 있다. 이러한 한쪽의 베어링에 상측 샤프트 탐상 헤드(2)가 갖는 차륜(2c)의 축이 관통 삽입되며, 다른쪽의 베어링에 연직면 탐상 헤드(4)가 갖는 차륜(4c)의 축이 관통 삽입되어 있다. 이것에 의해, 상측 샤프트 탐상 헤드(2)와 연직면 탐상 헤드(4)가 연결부(11)에 의해서 연결되어 있다. 즉, 상측 샤프트 탐상 헤드(2)는, 연직면 내에서, 연직면 탐상 헤드(4)에 대하여 방향을 변경할 수 있도록, 연결부(11)를 거쳐서 연직면 탐상 헤드(4)에 연결되어 있다. 또한, 하측 샤프트 탐상 헤드(3)와 연직면 탐상 헤드(4)도 마찬가지의 방법으로 연결되어 있다. 즉, 하측 샤프트 탐상 헤드(3)는, 연직면 내에서, 연직면 탐상 헤드(4)에 대하여 방향을 변경할 수 있도록, 연결부(11)를 거쳐서 연직면 탐상 헤드(4)에 연결되어 있다.
이와 같이 연결부(11)를 이용하여 상측 샤프트 탐상 헤드(2), 하측 샤프트 탐상 헤드(3) 및 연직면 탐상 헤드(4)가 서로 연결되면, 연직면 탐상 헤드(4)와 상측 샤프트 탐상 헤드(2) 및 하측 샤프트 탐상 헤드(3)가 이루는 각도를 자유롭게 조절할 수 있다. 이 때문에, 크랭크 핀(C2)의 직경의 변화에 용이하고 또한 확실하게 대응할 수 있다.
또한, 상측 샤프트 탐상 헤드(2)와 연직면 탐상 헤드(4)를 연결하는 연결부(11)는 차륜(2c, 4c)의 축이 관통 삽입되는 것에 의해서 각도 조절 가능한 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 차륜(2c, 4c)의 축과는 별개의 축이 탐상 헤드(2, 4)에 마련되어 있으며, 이 축이 연결부(11)에 관통 삽입되는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 연결부(11)의 양단부에 축이 마련되어 있으며, 탐상 헤드(2, 4)의 프레임체(2a, 4a)에 형성된 구멍부에 관통 삽입되는 구성으로 해도 좋다. 하측 샤프트 탐상 헤드(3)와 연직면 탐상 헤드(4)를 연결하는 연결부(11)에 대해서도 마찬가지이다.
연결부(11)의 사이즈는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 연결부(11)의 길이는 10㎜ 이상으로, 또한 200㎜ 이하로 할 수 있다. 또한, 연결부(11)의 폭은 10㎜ 이상으로, 또한 100㎜ 이하로 할 수 있다. 또한 연결부(11)의 두께는 3㎜ 이상으로, 또한 20㎜ 이하로 할 수 있다. 또한, 크랭크 핀(C2)과의 접촉을 피하기 위해, 연결부(11)는 크랭크 핀(C2)에 근접하는 측에 사다리꼴 형상의 노치부를 갖는 것이 바람직하다.
연결 벨트(10)는 상측 샤프트 탐상 헤드(2)와 하측 샤프트 탐상 헤드(3)를 연결하는 부재이며, 탄성체에 의해서 구성되어 있다. 연결 벨트(10)의 한쪽의 단부는 하측 샤프트 탐상 헤드(3)의 연직면 탐상 헤드(4)와 반대측의 프레임체(3a)의 돌출부에 고정되어 있다. 연결 벨트(10)의 다른쪽의 단부에는, 후크(10a)가 장착되어 있다. 연결 벨트(10)는 중앙 부분에 벨트 대차(10b)를 갖고 있다. 후크(10a)는, 탐상부(20)를 크랭크 핀(C2)에 장착할 때에 상측 샤프트 탐상 헤드(2)의 프레임체(2a)에 현가된다.
벨트 대차(10b)는, 연결 벨트(10)의 길이를 조절하는 어저스터(adjuster)와, 크랭크 핀(C2)의 표면에 회전 접촉하는 복수의 차륜을 갖는다. 상기 어저스터로서는 공지된 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 어저스터로서, 레버부와 베이스부 사이에 연결 벨트(10)를 관통 삽입하고, 레버부를 누르는 것에 의해 연결 벨트(10)를 고정하는 타입의 것을 이용할 수 있다.
벨트 대차(10b)에 의해서, 크랭크 핀(C2)의 직경에 맞추어 연결 벨트(10)의 길이를 조절할 수 있기 때문에, 탐상부(20)를 용이하고 또한 확실하게 크랭크 핀(C2)에 장착할 수 있다. 또한, 벨트 대차(10b)가 차륜을 거쳐서 크랭크 핀(C2)과 접촉하기 때문에, 연결 벨트(10)가 직접 크랭크 핀(C2)에 접촉하여 미끄럼 운동을 일으키는 것을 방지할 수 있다.
연결 벨트(10)의 재질로서는, 탄성체이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 나일론을 이용할 수 있다.
＜기대＞
기대(30)는 슬라이더(6) 및 지지대(7)를 갖는다. 도 1, 도 2 및 도 6의 (A) 및 도 6의 (B)에 도시하는 바와 같이, 슬라이더(6)는 2개의 슬라이더 베어링(6a)과 슬라이더 기판(6b)을 갖고 있다. 슬라이더 베어링(6a)은, 상기 연결 아암(5)이 갖는 축(5a)을 양측에 축지하는 부위이며, 슬라이더 기판(6b)의 표면(Z축 플러스 방향측을 향하는 상면)측에 배치되어 있다. 2개의 슬라이더 베어링(6a)은 서로 평행하게 배치되어 있다. 슬라이더 기판(6b)의 이면측에는, 레일 롤러(6c)가 X축 방향으로 2열, Y축 방향으로 2열, 합계 4개 배치되어 있다. 이 레일 롤러(6c)는 지지대(7)가 갖는 슬라이더용 레일(7a)을 따라서 전동한다. 슬라이더(6)는, 슬라이더용 레일(7a)을 따라서, 수평 방향(X축 방향)으로 이동 가능하게 되어 있다.
슬라이더 기판(6b)의 사이즈는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 슬라이더 베어링(6a), 슬라이더 기판(6b) 및 레일 롤러(6c)의 재질로서는, 예를 들면 탄소강을 이용할 수 있다.
지지대(7)는 탐상부(20) 및 슬라이더(6)를 지지하는 대(臺)이며, 천판(天板)(7b) 및 천판(7b)에 수직으로 접속된 복수의 지주(7c)로 구성되어 있다. 지지대(7)는, 천판(7b)의 표면(Z축 플러스 방향측의 면)에, 슬라이더(6)의 레일 롤러(6c)가 크랭크 샤프트(C)의 축심과 수직인 방향(X축 방향)으로 주행 가능한 슬라이더용 레일(7a)을 갖는다.
지지대(7)의 천판(7b)은 크랭크 핀(C2)측에 장방형상의 노치부(7d)를 갖고 있다. 이러한 노치부(7d)는, 크랭크 핀(C2)에 장착한 탐상부(20)(상측 샤프트 탐상 헤드(2), 하측 샤프트 탐상 헤드(3), 연직면 탐상 헤드(4) 및 연결 아암(5))의 선단부가 천판(7b)보다 낮은 위치로 이동 가능하도록 형성되어 있다. 노치부(7d)의 폭(Y축 방향)은 연직면 탐상 헤드(4) 및 연결 아암(5)의 폭보다 크다. 이러한 노치부(7d)에 의해서, 크랭크 샤프트(C)의 회전에 따라서 크랭크 핀(C2)이 천판(7b)보다 낮은 위치로 이동하여도 탐상부(20)가 크랭크 핀(C2)에 추종하여 이동할 수 있다.
또한, 도시하지 않지만, 지지대(7)는 저널부와 평행인 연직면 내(Y-Z면 내)에서 이동 가능하게 구성되어 있다. 이러한 구성은, 예를 들면 저널부와 대략 평행하게 지지대(7)를 이동 가능한 평행 이동 수단과, 연직 방향으로 지지대(7)를 이동 가능한 연직 이동 수단으로 구성할 수 있다. 이 이동 수단으로서는, 예를 들면 지지대(7)의 다리부에 마련한 차륜과, 이것과 결합하는 레일로 이루어지는 수단 등을 들 수 있다. 또한, 상기 연직 이동 수단으로서는, 예를 들면 지지대(7)의 지주의 길이를 잭 등에 의해 변경하는 수단 등을 들 수 있다.
지지대(7)의 사이즈는 웨브(C3)의 측면보다 연직면 탐상 헤드(4)를 빼내는 가동 범위를 확보할 수 있으면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 지지대(7)의 길이(X축 방향)는 100㎜ 이상으로, 또한 2000㎜ 이하로 할 수 있다. 또한 지지대(7)의 폭(Y축 방향)은 100㎜ 이상으로, 또한 1000㎜ 이하로 할 수 있다. 또한 지지대(7)의 높이(Z축 방향)는 500㎜ 이상으로, 또한 1500㎜ 이하로 할 수 있다. 또한, 상기 노치부(7d)의 사이즈는, 예를 들면 길이가 100㎜ 이상으로, 또한 1500㎜ 이상, 폭이 100㎜ 이상으로, 또한 800㎜ 이하로 할 수 있다. 또한, 슬라이더용 레일(7a)의 사이즈는, 예를 들면 길이가 100㎜ 이상으로, 또한 1500㎜ 이하, 폭이 5㎜ 이상으로, 또한 50㎜ 이하로 할 수 있다.
＜크랭크 샤프트 탐상 장치의 사용 방법(크랭크 샤프트의 탐상 방법)＞
다음에, 해당 크랭크 샤프트 탐상 장치(1)를 이용한 크랭크 샤프트(C)의 탐상 방법에 대하여 설명한다.
우선, 해당 크랭크 샤프트 탐상 장치(1)를 탐상 대상의 크랭크 샤프트(C)의 크랭크 핀(C2)의 측방(X축 방향)에 배치한다. 보다 구체적으로는, 탐상 장치(1)를, 크랭크 핀(C2)에 탐상부(20)를 장착했을 때에 웨브(C3)에 탐상 헤드(2, 3, 4)가 근접하는 위치에 배치한다. 이 때, 정밀도 및 안전의 관점에서, 지지대(7)의 다리를 마루면에 앵커 박음 등으로 고정하는 것이 바람직하다.
연직면 탐상 헤드(4)의 차륜(4c)이 크랭크 핀(C2)의 표면에 접촉하도록 탐상 장치(1)의 위치를 조절한다. 이 때, 크랭크 핀(C2)의 중심이 크랭크 샤프트(C)의 축심과 동일한 높이가 되도록 크랭크 샤프트(C)를 회전시켜두면, 탐상부(20)의 장착 작업을 용이하게 실행할 수 있다.
연직면 탐상 헤드(4)의 차륜(4c)을 크랭크 핀(C2)의 측방으로부터 표면에 접촉시킨 후, 상측 샤프트 탐상 헤드(2)의 차륜(2c)이 크랭크 핀(C2)의 표면에 접촉하도록, 연결부(11)를 지점으로 상측 샤프트 탐상 헤드(2)를 크랭크 핀(C2)을 향하여 회동시킨다.
상측 샤프트 탐상 헤드(2)의 차륜(2c)이 크랭크 핀(C2)의 표면에 상측으로부터 접촉한 후, 하측 샤프트 탐상 헤드(3)의 차륜(3c)이 크랭크 핀(C2)의 표면에 하측으로부터 접촉하도록, 연결부(11)를 지점으로 하측 샤프트 탐상 헤드(3)를 크랭크 핀(C2)에 근접시키도록 회동시킨다.
상기 하측 샤프트 탐상 헤드(3)를 크랭크 핀(C2)에 접촉시키는 작업 후, 연결 벨트(10)의 후크(10a)를 상측 샤프트 탐상 헤드(2)의 프레임체(2a)에 현가한다. 후크(10a)의 현가 후, 벨트 대차(10b)의 어저스터를 이용하여 연결 벨트(10)의 현가 길이를 짧게 하여, 하측 샤프트 탐상 헤드(3)의 차륜(3c)을 크랭크 핀(C2)의 표면에 접촉시킨다. 이것에 의해 탐상부(20)가 크랭크 핀(C2)에 장착된다.
탐상부(20)가 크랭크 핀(C2)에 장착된 후, 상측 샤프트 탐상 헤드(2)가 갖는 제 1 프로브(2b)의 반경 방향 위치를 조절한다. 마찬가지로, 하측 샤프트 탐상 헤드(3)가 갖는 제 2 프로브(3b)의 반경 방향 위치 및 축 방향 경사 각도를 조정한다.
각 프로브의 위치 조정이 완료된 후, 각 프로브를 작동시켜, 크랭크 샤프트(C)를 회전시킨다. 크랭크 샤프트(C)가 회전하면, 크랭크 핀(C2)은, 도 1에 이점쇄선으로 나타내는 바와 같이 저널부(C4)를 중심으로 하여 공전 운동을 실행한다. 해당 크랭크 샤프트 탐상 장치(1)의 탐상부(20)는, 크랭크 샤프트(C)(저널부(C4))의 축심에 대하여 수직인 연직면 내에서 이동 가능하게 구성되며, 게다가, 자유 회전 가능한 복수의 차륜(2c, 3c, 4c)을 전동체로 하는 구름 베어링을 거쳐서 크랭크 핀(C2)에 접촉하고 있다. 이 때문에, 크랭크 핀(C2)에 장착된 탐상 헤드(2, 3, 4)의 선단부 자체는 회전하지 않지만, 슬라이더(6)의 수평 방향의 이동 및 축(5a) 주위의 연결 아암(5)의 요동(스윙)에 따라서, 탐상 헤드(2, 3, 4)가 이동하는 것에 의해, 도 1에 이점쇄선으로 나타내는 바와 같이 크랭크 핀(C2)의 공전 운동에 추종한다. 그 때문에, 탐상 헤드(2, 3, 4)에 대하여 크랭크 핀(C2)의 표면이 둘레 방향으로 상대적으로 이동한다. 이 때, 크랭크 샤프트(C)를 1회전시키면, 크랭크 핀(C2)의 표면도 탐상 헤드(2, 3, 4)에 대하여 상대적으로 1회전하기 때문에, 제 3 프로브(4b)를 웨브(C3)의 측면에, 또한 제 1 프로브(2b)를 크랭크 핀(C2)의 표면에, 또한 제 2 프로브(3b)를 필릿부를 향한 상태에서, 각각 웨브(C3), 크랭크 핀(C2) 및 필릿부를 주사할 수 있다.
크랭크 샤프트(C)를 회전시킬 때, 크랭크 샤프트(C)가 1회전할 때마다, 상측 샤프트 탐상 헤드(2)의 제 1 프로브(2b)의 위치를 축 방향(Y축 방향)으로 변화시킨다(헤드를 흔든다). 이것에 의해, 축 방향으로 폭 넓게 크랭크 핀(C2)의 탐상을 할 수 있다. 이 제 1 프로브(2b)의 위치의 변화는, 자동이어도 수동이어도 좋지만, 효율의 관점에서 자동으로 실행하는 것이 바람직하다. 또한, 연직면 탐상 헤드(4)의 제 3 프로브(4b)의 위치는, 웨브(Y)의 측면을 주사하도록, 크랭크 샤프트(C)의 회전에 맞추어 반경 방향으로 조정된다. 이 제 3 프로브(4b)의 위치의 조정도 자동 또는 수동으로 실행할 수 있지만, 효율의 관점 및 실수없이 웨브(C3) 측면의 주사를 실행하는 관점에서, 자동으로 제어하여 실행하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 각 프로브의 위치 조정을 실행함으로써, 크랭크 샤프트의 회전에 따라서, 상측 샤프트 탐상 헤드(2)의 제 1 프로브(2b)와, 하측 샤프트 탐상 헤드(3)의 제 2 프로브(3b)와, 연직면 탐상 헤드(4)의 제 3 프로브(4b)에 의해, 크랭크 핀(C2)과, 필릿부와, 웨브(C3)의 크랭크 핀(C3)측의 측면의 탐상을 동시에 실행할 수 있다. 또한, 하측 샤프트 탐상 헤드(3)가 갖는 2개의 제 2 프로브(3b) 및 연직면 탐상 헤드(4)가 갖는 2개의 제 3 프로브(4b)에 대해서는, 웨브(C3)에 근접하는 측의 프로브만이 사용되며, 다른쪽의 프로브에 의한 탐상을 실행하지 않는다.
탐상부(20)를 장착한 부분에 있어서의 탐상 가능역에서의 탐상이 종료되면, 탐상부(20)를 크랭크 핀(C2)으로부터 분리한다. 그리고, 해당 크랭크 샤프트 탐상 장치(1)를 크랭크 핀(C2)의 축 방향으로 이동시켜, 미탐상 부분에 상술한 순서로 탐상부(20)를 장착한다. 그 후, 크랭크 샤프트(C)를 회전시키고 탐상 가능한 영역의 탐상을 실행한다. 이러한 작업을 반복하는 것에 의해, 크랭크 핀(C2) 전체의 탐상을 실행할 수 있다. 또한, 최초로 탐상한 웨브(C3)와 반대측의 웨브(C3)에 도달한 경우는, 하측 샤프트 탐상 헤드(3)의 제 2 프로브(3b) 및 연직면 탐상 헤드(4)가 사용하는 제 3 프로브(4b)를 반대측의 것으로 전환하는 것에 의해, 해당 반대측의 웨브(C3)의 측면 및 필릿부의 탐상을 실행할 수 있다.
이와 같이 해당 크랭크 샤프트 탐상 장치(1)는, 크랭크 샤프트(C)의 크랭크 핀(C2)에 탐상부(20)를 장착하고, 크랭크 샤프트(C)를 회전시켰을 때에 발생하는 크랭크 핀(C2)의 공전에 추종할 수 있다. 이 때문에, 크랭크 핀(C2), 웨브(C3) 측면 및 필릿부의 탐상을 자동화할 수 있다. 그 결과, 크랭크 샤프트(C)의 탐상에 드는 시간 및 비용을 대폭 삭감할 수 있다.
해당 크랭크 샤프트 탐상 장치(1)는, 탐상부(20)를 저널부(C4)에 장착할 수도 있다. 구체적으로는, 탐상부(20)의 상측 샤프트 탐상 헤드(2)와 하측 샤프트 탐상 헤드(3)가 저널부(C4)를 협지할 수 있다. 이 상태에서 크랭크 샤프트(C)를 회전시키면, 제 1 프로브(2b)에 의해서 저널부(C4)의 표면(원주면)의 탐상을 실행하고, 제 2 프로브(3b)에 의해서 웨브(C3)와 저널부(C4)의 접합부의 탐상을 실행하고, 제 3 프로브(4b)에 의해서 웨브(C3)의 저널부측의 측면(저널(C4)이 돌출되는 면)의 탐상을 실행할 수 있다.
또한, 해당 크랭크 샤프트 탐상 장치(1)는, 저널부(C4), 크랭크 핀(C2) 및 웨브(C3)를 갖는 일체형 크랭크 샤프트의 탐상에 매우 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 해당 크랭크 샤프트 탐상 장치(1)는 조립형 크랭크 샤프트에 있어서의 조립 후의 탐상에도 매우 적합하게 이용할 수 있다.
또한, 해당 크랭크 샤프트 탐상 장치(1)를 이용하여 일체형 크랭크 샤프트(C)의 탐상을 실행한 바, 수작업으로 탐상을 실행한 경우와 비교하여 약 80%의 공정수 단축을 달성할 수 있었다.
＜그 이외의 실시형태＞
본 발명의 크랭크 샤프트 탐상 장치는 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태에서는, 제 1 프로브(2b) 내지 제 3 프로브(4b)까지의 3종류의 프로브가 이용되고 있다. 그렇지만, 이러한 형태에 한정되는 것이 아니며, 크랭크 샤프트 탐상 장치는, 예를 들면 4종류 이상의 프로브를 갖고 있어도 좋다. 또한, 예를 들면 상측 샤프트 탐상 헤드(2)에 복수 종류의 프로브가 배치되어 있어도 좋다. 이러한 경우, 하측 샤프트 탐상 헤드(3)는 반드시 프로브를 갖지 않아도 좋다. 또한, 크랭크 핀(C2) 및 필릿부를 탐상하는 프로브의 배치도 상기 실시형태에 한정되지 않는다. 예를 들면 크랭크 핀(C2)을 계측하는 제 1 프로브(2b)가 하측 샤프트 탐상 헤드(3)에 배치되어 있어도 좋다. 이러한 경우, 상측 샤프트 탐상 헤드(2)에 프로브가 마련되어 있지 않아도 좋다. 또한, 각 프로브의 수는 각각 단수라도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 탐상부(20)의 상측 샤프트 탐상 헤드(2), 하측 샤프트 탐상 헤드(3) 및 연직면 탐상 헤드(4)를 연직면 내에서 이동 가능하게 하기 위해서, 탐상부(20)를 기대(30)에 회전 운동 가능하도록 연결하는 기구가 이용되고 있다. 대체적으로, 상하(연직 방향)로 왕복 운동이 가능한 기구를 이용해도 좋다. 이러한 상하로 왕복 운동 가능한 기구로서는, 예를 들면 연직 방향으로 연장된 레일과 이 레일 상을 주행하는 슬라이더를 갖는 기구를 들 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 탐상부(20)가 차륜에 의한 구름 베어링을 거쳐서 크랭크 핀(C2)에 장착되는 것으로 했지만, 탐상부(20)가 갖는 베어링은 구름 베어링에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 미끄럼 베어링, 자기 베어링, 유체 베어링 등을 이용할 수도 있다.
또한, 슬라이더(6)를 수평 방향이 아닌, 상하 방향(중력 방향)으로 이동시키는 구성으로 할 수도 있다. 예를 들면, 크랭크 샤프트(C)의 상방에 슬라이더(6)를 상하 방향으로 이동 가능하게 하는 레일 등을 마련하고, 슬라이더(6)로부터 탐상부(20)를 하방으로 매달도록 배치하여도 상기 실시형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 상기 실시형태에 대하여 개략적으로 설명한다.
(1) 상기 크랭크 샤프트 탐상 장치는, 크랭크 핀에 접촉되는 연직면 탐상 헤드와, 크랭크 핀을 협지하는 한쌍의 샤프트 탐상 헤드를 갖고, 이들 탐상 헤드가 소정의 연직면 내에서 이동 가능하게 구성되어 있다. 크랭크 샤프트를 회전시키면, 크랭크 핀은 크랭크 샤프트의 저널부의 축심(회전축)을 중심으로 하여 공전한다. 이 때, 연직면 탐상 헤드 및 한쌍의 샤프트 탐상 헤드는 크랭크 핀의 공전 운동에 추종한다. 따라서, 크랭크 샤프트를 회전시켰을 때에, 공전 운동을 하는 크랭크 핀의 표면, 웨브의 측면 및 필릿부를 각 프로브로 자동적으로 추종하면서 탐상할 수 있다. 또한, 한쌍의 샤프트 탐상 헤드는 저널부를 협지할 수도 있으며, 또한 연직면 탐상 헤드는 저널부에 접촉할 수도 있다. 이와 같이 한쌍의 샤프트 탐상 헤드에 의해서 크랭크축의 저널부를 협지하고, 연직면 탐상 헤드를 저널부에 접촉시킨 경우에는, 샤프트 탐상 헤드에 의해서 저널부의 탐상을 실행할 수도 있다.
(2) 상기 연직면 탐상 헤드가 상기 저널부의 축심에 직교하는 연직면 내에서 이동 가능하게 되도록, 상기 연직면 탐상 헤드를 지지하는 기대를 구비하며, 상기 한쌍의 샤프트 탐상 헤드가 상기 연직면 탐상 헤드에 연결되어 있으면 좋다. 이러한 기대를 구비하는 것에 의해, 크랭크 샤프트의 크기에 맞추어 연직면 탐상 헤드 및 샤프트 탐상 헤드의 이동 가능역을 용이하게 조정할 수 있다. 또한, 탐상 헤드가 저널부의 축심에 직교하는 면 내에서 이동 가능하게 되어 있으므로, 크랭크 핀이 공전 운동하는 경우에, 크랭크 핀의 외주면의 둘레 방향으로 정확하게 주사할 수 있다. 또한, 연직면 탐상 헤드와 샤프트 탐상 헤드가 연결되어 있으므로, 이들을 이동 가능하게 하는 기구를 공통화할 수 있어서, 그것에 의해 공간 절약화할 수 있다.
(3) 상기 한쌍의 샤프트 탐상 헤드의 상기 제 1 프로브가, 상기 한쌍의 샤프트 탐상 헤드에 의해서 협지된 상기 크랭크 핀의 축 방향으로 변위 가능하게 구성되어 있으면 좋다. 제 1 프로브를 이러한 구성으로 하는 것에 의해, 크랭크 핀(또는 저널부)의 축 방향의 일정 범위의 표면을 자동적으로 탐상할 수 있기 때문에, 탐상 효율을 향상시킬 수 있다.
(4) 상기 한쌍의 샤프트 탐상 헤드의 상기 제 2 프로브가, 침수 상태에 있는 상기 필릿부를 초음파 탐상 가능하게 구성되어 있으면 좋다. 제 2 프로브를 이러한 구성으로 함으로써, 필릿부의 탐상을 용이하고 또한 확실하게 실행할 수 있다.
(5) 상기 연직면 탐상 헤드의 상기 제 3 프로브가, 상기 연직면 탐상 헤드가 접촉한 크랭크 핀을 향하여 왕복 이동 가능하게 구성되어 있으면 좋다. 제 3 프로브를 이러한 구성으로 함으로써, 웨브의 측면의 탐상을 용이하고 또한 확실하게 실행할 수 있다.
(6) 상기 제 1 프로브를 상방의 샤프트 탐상 헤드에 갖고, 제 2 프로브를 하방의 샤프트 탐상 헤드에 가지면 좋다. 이와 같이 제 1 프로브 및 제 2 프로브를 배치하는 것에 의해, 제 2 프로브의 침수 탐상에 이용하는 물이 제 1 프로브나 다른 부재에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 크랭크 샤프트 탐상 장치는, 크랭크 핀, 저널, 웨브 및 필릿부의 탐상을 자동화하여 탐상 시간을 대폭 감축할 수 있기 때문에, 특히 대형의 크랭크 샤프트의 검사에 매우 적합하게 이용할 수 있다.
(산업상의 이용 가능성)
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 크랭크 샤프트 탐상 장치는, 크랭크 핀, 저널부, 웨브 및 필릿부의 탐상 시간을 대폭 감축할 수 있다. 대형의 크랭크축의 검사에 이용하는 경우에는, 대폭적인 가격 절감을 도모할 수 있다.
1 : 크랭크 샤프트 탐상 장치 2 : 상측 샤프트 탐상 헤드
2a : 프레임체 2b : 제 1 프로브
2c : 차륜 2d : 위치 조절 기구
3 : 하측 샤프트 탐상 헤드 3a : 프레임체
3b : 제 2 프로브 3c : 차륜
3d : 위치 조절 기구 4 : 연직면 탐상 헤드
4a : 프레임체 4b : 제 3 프로브
4c : 차륜 4d : 위치 조절 기구
5 : 연결 아암 6 : 슬라이더
6a : 슬라이더 베어링 6b : 슬라이더 기판
6c : 레일 롤러 7 : 지지대
7a : 레일 10 : 연결 벨트
10a : 후크 10b : 벨트 대차
11 : 연결부 20 : 탐상부
30 : 기대

Claims (6)

  1. 동일 축심 상에 병설되는 적어도 2개의 저널부와, 서로 이웃하는 2개의 저널부 사이에 편심 상태로 배치되는 크랭크 핀과, 인접하는 크랭크 핀과 저널부를 연결하는 판형상의 웨브를 구비한 크랭크 샤프트의 탐상을, 상기 저널부가 수평으로 또한 회동 가능하게 설치된 상태에서 실행하는 크랭크 샤프트 탐상 장치에 있어서,
    상기 크랭크 핀을 협지 가능하게 구성되는 한쌍의 탐상 헤드로서, 상기 크랭크 핀의 원주면을 탐상 가능한 제 1 프로브 또는 상기 크랭크 핀과 상기 웨브의 접합부인 필릿부를 탐상 가능한 제 2 프로브를 갖는 한쌍의 샤프트 탐상 헤드와,
    상기 크랭크 핀에 접촉 가능하게 구성되는 탐상 헤드로서, 상기 크랭크 핀의 축심과 직교하는 상기 웨브의 측면을 탐상 가능한 제 3 프로브를 갖는 연직면 탐상 헤드와,
    상기 연직면 탐상 헤드 및 상기 한쌍의 샤프트 탐상 헤드를 지지하는 기대로서, 상기 크랭크 사프트를 회전시킬 때 상기 연직면 탐상 헤드 및 상기 한쌍의 샤프트 탐상 헤드가 상기 크랭크 핀의 공전을 추종하는 것을 허용하면서도 상기 크랭크 샤프트에 대하여 상대적으로 회전하도록 지지하는 연결 아암을 구비하는 기대를 포함하며,
    상기 연직면 탐상 헤드 및 상기 한쌍의 샤프트 탐상 헤드가 소정의 연직면 내에서 이동 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는
    크랭크 샤프트 탐상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기대는, 상기 연직면 탐상 헤드가 상기 저널부의 축심에 직교하는 연직면 내에서 이동 가능하게 되도록, 상기 연직면 탐상 헤드를 지지하고,
    상기 한쌍의 샤프트 탐상 헤드가 상기 연직면 탐상 헤드에 연결되어 있는
    크랭크 샤프트 탐상 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 한쌍의 샤프트 탐상 헤드의 상기 제 1 프로브는 상기 한쌍의 샤프트 탐상 헤드에 의해서 협지된 상기 크랭크 핀의 축 방향으로 변위 가능하게 구성되어 있는
    크랭크 샤프트 탐상 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 한쌍의 샤프트 탐상 헤드의 상기 제 2 프로브는 침수 상태에 있는 상기 필릿부를 초음파 탐상 가능하게 구성되어 있는
    크랭크 샤프트 탐상 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연직면 탐상 헤드의 상기 제 3 프로브는 상기 연직면 탐상 헤드가 접촉한 크랭크 핀을 향하여 왕복 이동 가능하게 구성되어 있는
    크랭크 샤프트 탐상 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 프로브를 상방의 샤프트 탐상 헤드에 갖고, 제 2 프로브를 하방의 샤프트 탐상 헤드에 갖는
    크랭크 샤프트 탐상 장치.
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