KR101927266B1 - 비접촉 탭홀 나사산 카운트 장치 - Google Patents

비접촉 탭홀 나사산 카운트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피검사체에 형성된 탭홀에 나사산 카운트 장치가 투입되어 통과하면서 실시간으로 탭홀의 나사산 개수를 카운트할 수 있는 비접촉 탭홀 나사산 카운트 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 비접촉 탭홀 나사산 카운트 장치는, 탭으로 가공된 탭홀의 내부에 투입하는 센서부재; 상기 센서부재의 일측 외주면에 형성되어 탭홀의 나사산 개수를 카운트하는 포인트센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

비접촉 탭홀 나사산 카운트 장치{Counting apparatus for non-contact tap hole screw thread}
본 발명은 비접촉 탭홀 나사산 카운트 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피검사체에 형성된 탭홀에 나사산 카운트 장치가 투입되어 통과하면서 실시간으로 탭홀의 나사산 개수를 카운트할 수 있는 비접촉 탭홀 나사산 카운트 장치에 관한 것이다.
일반적으로 장치의 구성요소들을 결합하기 위해서는 볼트와 상기 볼트를 끼워 결합하도록 탭으로 가공된 탭홀을 사용한다.
본원발명은 피검사체에 직접 탭홀을 형성하여 수나사를 체결하는 것으로 육안으로 확인하기 어렵고 끝부분에 나사산이 정확히 형성되어 있는지를 알 수 없기 때문에 이러한 문제점을 해결하기 위한 것이다.
상기 탭홀은 정밀도에 따라 기계 및 장치의 체결력 및 기밀성이 좌우되기 때문에 나사산의 개수 등의 정밀도는 기계 및 장치의 성능에 있어 매우 중요하다.
종래에는 탭홀의 내부를 육안으로 확인할 수 없기 때문에 탭홀 가공에 대한 불량 여부를 검사하기 위하여 별도의 검사장치를 이용하여 탭홀의 불량 여부를 확인하였다.
특허문헌 1에 종래기술로서 탭 불량 검사장치가 개시되어 있다.
상기 탭 불량 검사장치는, 센서봉이 탭홀의 상단에서부터 하부 방향이나 또는 측방향으로 서서히 진입하면서 검사하는 방식으로 탭홀의 각 부분에 대한 정밀한 검사가 이루어지도록 하고, 순간위치 감지부를 구비하여 탭홀의 원하는 위치에서 순간적인 검사가 이루어지게 됨으로써 탭홀의 각 원하는 부위에 대한 정밀 검사를 가능하도록 한다.
그러나, 상기의 특허문헌 1은 장치의 내부 구조가 복잡할 뿐만 아니라 탭홀의 상단에서부터 하부 방향이나 또는 측방향으로 서서히 진입하면서 탭홀 내의 불량을 검사하는 것으로서, 본 발명에서와 같이 탭홀의 나사산 개수를 카운트하여 나사산의 결함 여부를 검사하는 기술은 여전히 제시하지 못하고 있다.
1. 대한민국 등록특허공보 제10-1028527호(2011.04.04 등록)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 탭홀 내에 투입되어 단순히 나사산의 불량을 검사하는 종래 기술과 달리, 탭홀의 나사산 개수를 카운트하여 나사산의 결함 여부를 검사할 수 있는 비접촉 탭홀 나사산 카운트 장치를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 비접촉 탭홀 나사산 카운트 장치는, 탭으로 가공된 탭홀의 내부에 투입하는 센서부재(10); 상기 센서부재(10)의 일측 외주면에 형성되어 탭홀의 나사산 개수를 카운트하는 포인트센서(20)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 포인트센서(20)는 상기 센서부재(10)의 외주면에 원주방향으로 일정 복수 간격으로 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 비접촉 탭홀 나사산 카운트 장치에 의하면, 피검사체에 형성된 탭홀의 나사산 개수를 카운트하여 나사산의 결함 여부를 용이하게 검사할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 비접촉 탭홀 나사산 카운트 장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 비접촉 탭홀 나사산 카운트 장치의 사용 상태를 도시한 도면.
도 3은 분석부를 도시한 구성도.
도 4는 포인트센서에 의한 나사산 감지 및 검출된 와전류 신호의 변화를 보여주는 도면.
도 5는 정상 나사산의 개수 측정 화면.
도 6은 불량 나사산의 개수 측정 화면.
도 7은 디스플레이부의 화면을 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 포인트센서의 다른 실시예를 도시한 사시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 비접촉 탭홀 나사산 카운트 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 비접촉 탭홀 나사산 카운트 장치의 사용 상태를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 비접촉 탭홀 나사산 카운트 장치는 탭으로 가공된 탭홀의 내부에 투입하는 센서부재(10), 상기 센서부재(10)의 일측 외주면에 형성되어 탭홀의 나사산 개수를 카운트하는 포인트센서(20)를 포함한다.
비접촉 탭홀 나사산 카운트 장치는 수동으로 피검사체에 투입하여 검사하거나 또는 구동장치에 장착되어 상기 피검사체와 일치되게 배치될 수 있다.
상기 구동장치는 상기 비접촉 탭홀 나사산 카운트 장치를 상하 이동 및 정역 회전이 가능하도록 구동시키는 것으로 자동으로 수행될 수 있다.
상기 센서부재(10)는 금속 재질로 이루어지며 전술한 구동장치에 의해 상하로 이동 가능함은 물론 회전이 가능하도록 구성된다.
상기 센서부재(10)는 원형의 봉으로 이루어지는 삽입부(11), 상기 삽입부(11)의 일단에서 외부로 상향 경사지게 테이퍼(121)가 형성되고 그 단부에서 직선 방향으로 연장되는 외경확장부(12), 상기 외경확장부(12)의 단부에서 연장되되 그 외주면에 다수의 나사산(131)이 형성되는 체결부(13)를 포함한다.
상기 삽입부(11)는 탭홀에 삽입되도록 원형의 형상으로 이루어지며 일측 외주면에 포인트센서(20)를 형성한다.
도 3은 비접촉 탭홀 나사산 카운트 장치 시스템의 전체 블록도로서 센서부(100), 센싱된 신호를 증폭하는 증폭부(200), 신호분석부(300) 및 디스플레이부(400)로 구성된다.
도 4는 포인트센서에 의한 나사산 감지 및 검출된 와전류 신호의 변화를 보여주는 도면이다.
상기 포인트센서(20)는 와전류를 생성하고 측정할 수 있는 ECT(eddy-current testing) 센서를 사용할 수 있다. ECT 센서는 드라이브 코일과 픽업 코일이 각각 구성될 수 있으며, 드라이브 코일은 탭홀의 표면에 와전류를 형성하고, 픽업 코일은 드라이브 코일에 의해서 탭홀의 표면에 형성된 와전류의 변화량을 검출한다.
탭홀에 결함이 발견되지 않은 경우에는 드라이브 코일을 통해서 형성된 상기 탭홀 표면의 와전류에 대한 변화량이 검출되지 않으며, 탭홀의 탭 깊이가 불량인 경우에는 드라이브 코일을 통해서 형성된 탭홀 표면의 와전류에 변화가 있으므로, 이를 픽업코일에서 검출하게 된다.
외경확장부(12)는 상기 삽입부(11)의 단부에서 약 5~15도 정도의 경사각도로 외부로 상향 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 외경확장부(12)는 탭홀에 삽입되는 삽입부(11)의 삽입을 제한하는 역할을 하게 된다.
상기 체결부(13)는 구동장치에 장착할 수 있도록 외주면에 다수의 나사산(131)이 형성되며, 상기 나사산(131)에 의해 삽입부(11)의 투입 길이를 조절할 수 있다.
상기 센서부재(10)의 중앙에는 중공(미도시)이 형성될 수 있으며, 중공에 압축공기를 주입하여 에어건 기능을 하여 탭 가공 시 잔류물들을 청소할 수 있고, 핀 카메라를 설치하여 비전검사를 실시할 수 있다.
또한, 탭홀에 스텝이 있는 경우에도 검사할 수 있고 수나사도 검사할 수 있으며, 스플라인(spline), 세레이션(serration)도 검사가 가능하고, 탭 가공 후 출고 전 검사, 입고 후 검사 등에 활용할 수 있어 검사기간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있다.
상기 센서부재(10)는 내부에 볼트 또는 나사가 투입되도록 통공이 형성될 수 있으며, 상기 통공의 내주면 둘레에 포인트센서를 형성하여 볼트 또는 나사의 나사산 개수를 카운트할 수 있도록 구성될 수도 있다.
상기 센서부재(10)는 탭홀에 대응되는 직경 및 길이로 형성되되, 검사하는 탭홀의 직경에 따라 반경 방향으로 가변될 수 있도록 분할하여 직경 가변형으로 형성할 수 있다.
예를 들면, 상기 센서부재(10)는 복수개로 분할 형성되고 일측면에 각각의 걸림돌기가 형성되며, 상기 분할된 센서부재들을 탄성 지지하도록 복수의 스프링이 구비된다. 상기 센서부재(10)의 일측면에는 상기 걸림돌기에 대응되는 가이드 홈이 형성된 가이드 판이 구비될 수 있다.
상기 센서부재(10)의 직경을 확대시킬 경우, 센서부재의 타측에 봉형태의 코어를 서서히 투입하게 되면 코어의 외력에 의해 분할된 센서부재들 사이에 연결되어 있는 스프링이 신장됨과 동시에 걸림돌기가 가이드 판의 가이드 홈을 따라 외측으로 슬라이딩 이동되면서 분할된 센서부재의 직경이 확대된다.
분할된 센서부재에 투입되었던 코어를 서서히 분리하게 되면, 스프링이 축소됨과 동시에 걸림돌기가 가이드 홈을 따라 내측으로 슬라이딩 이동되면서 분할된 센서부재의 직경이 축소되게 된다.
상기 포인트센서(20)는 탭홀의 나사산 개수를 카운트할 수 있도록 카운트 신호를 검출하는 센서로서, 탭홀의 나사산 개수를 카운트하여 탭홀의 미가공 여부를 파악할 수 있다. 또한, 포인트 감지 방법을 통해 탭홀에 대한 나사산(T)의 수를 보다 정확하고 빠르게 검사할 수 있다.
도 5는 탭홀에 목표 나사산 수대로 형성되어 푸른색으로 정상임을 디스플레이하는 화면의 일예이고, 도 6은 목표 나사산수보다 적게 형성되어 불량으로 판정되어 붉은색으로 표시된 디스플레이된 화면의 예이다.
포인트센서(20)는 상기 센서부재(10)가 탭홀에 삽입 또는 분리되는 과정에서 ECT 센서의 신호를 증폭하여 신호분석부(300)에 전송하고, 신호분석부는 탭홀 나사의 골과 산에 따라 변화하는 와전류량을 분석하여 임피던스를 시간축으로 나타내면 나사산 모양의 파형을 얻고 산의 개수를 카운트하면 나사산의 수와 일치하게 된다.
나사산이 형성되지 않은 부분에서는 변화량이 검출되지 않고 나사산이 정상적으로 형성된 부분에서만 변화량을 검출하게 된다. 이러한 과정을 통해 탭홀의 나사산 개수를 카운트하여 탭홀의 나사산이 정확하게 형성되어 있는지를 파악할 수 있다.
도 7은 디스플레이부의 화면을 도시한 도면이다.
상기 포인트센서(20)로부터 전송된 신호에 의해 분석부에서는 하나의 펄스를 하나의 나사산을 인식을 하여 검사자가 육안으로 쉽게 확인할 수 있도록 화면에 피치 파형으로 나사산의 개수를 표시한다.
정상적인 탭홀은 탭홀 표면의 와전류에 대한 변화량이 검출되지 않으므로 그래프가 하나의 줄로 출력된다.
검사자는 분석부의 화면에 표시된 피치 파형과 개수와 정상 탭홀의 피치 파형 및 나사산 개수와 비교하여 탭홀의 미가공 여부를 파악할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 포인트센서의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 포인트센서(20)는 상기 센서부재(10)의 일측에 복수개가 일정 간격으로 구비될 수 있다.
상기 포인트센서(20)가 센서가 하나일 경우에는 탭홀의 360ㅀ중 일부만 검사가 가능하나, n개의 센서를 등간격으로 배치하면 360/nㅀ로 분할하여 나사산을 검사할 수 있다. 분할된 각 센서는 신호 채널을 달리하여 복수의 채널로 신호를 수신할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
10 : 센서부재
11 : 삽입부, 12 : 외경확장부, 121 : 테이퍼, 13 : 체결부, 131 : 나 사산
20 : 포인트센서

Claims (2)

  1. 탭으로 가공된 탭홀의 내부에 투입하는 센서부재(10) 및
    상기 센서부재(10)의 일측 외주면에 형성되어 탭홀의 나사산 개수를 카운트하는 포인트센서(20)를 포함하여,
    상기 포인트센서(20)가 와전류를 생성하고 측정하는 ECT 센서이고, 스텝을 검사하는 것을 특징으로 하는 비접촉 탭홀 나사산 카운트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포인트센서(20)는 상기 센서부재(10)의 외주면에 원주방향으로 일정복수간격으로 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 비접촉 탭홀 나사산 카운트 장치.

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