KR102140037B1 - 초음파 입사각 조절이 가능한 초음파 검사용 탐촉자 웨지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 입사각 조절이 가능한 초음파 검사용 탐촉자 웨지에 관한 것으로,상면 일측에 개방면이 형성된 본체와, 상부에 탐촉자가 결합되고, 상기 개방면에 회전가능하게 장착되어 회전에 따라 상기 탐촉자가 본체 내부를 향하도록 소정의 각도로 회전되며 경사각이 조절되는 회전경사부와, 상기 본체 상면의 외부로 노출되게 형성되어 매질이 주입되는 주입구와, 상기 주입구에 연결되며 상기 본체의 내부에 형성되는 연결관과, 상기 본체의 하면에 형성되며 상기 연결관에 연통되는 배출구를 포함하는 매질공급부 및 상기 본체의 하부에 본체의 길이 방향으로 형성되며, 상기 배출구를 통해 배출되는 매질을 지면에 도포시키는 매질 막 형성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 탐촉자 웨지의 경사면의 각도를 조절하여 탐촉자로부터 조사되는 초음파 입사각을 조절할 수 있도록 하는 초음파 입사각 조절이 가능하게 할 수 있다.

Description

초음파 입사각 조절이 가능한 초음파 검사용 탐촉자 웨지{Probe wedge for ultrasonic examination with adjustable ultrasonic angle of incidence}

본 발명은 초음파 검사용 탐촉자 웨지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 검사 대상체에 조사되는 초음파의 조사각 조절이 가능한 조사각 조절이 가능한 초음파 검사용 탐촉자 웨지에 관한 것이다.

일반적으로, 산업용 압력용기 등의 제작 시 제품의 건전성 여부를 판별하기 위해서는 압력용기에 직접 힘을 가하여 검사하지 않고 초음파 비파괴 검사를 수행한다. 즉 초음파를 이용하여 용접 상태의 결함여부 검사 또는 구조물의 결함 등을 검사하는 장치가 많이 사용되는데, 구조물이나 피검사체 내에 일정 경사각을 가진 초음파를 입사시키는 초음파 탐촉자가 사용된다. 초음파가 검사 대상체 내부의 결함부위와 직각으로 입사할 때 가장 정확한 검사결과를 얻을 수 있기 때문에 초음파가 여러가지 경사각으로 입사될 수 있도록 쐐기 형태로 이루어진 탐촉자 웨지를 많이 사용하고 있다.

이러한 초음파 탐상검사는 초음파를 검사대상체내로 보내어 검사대상체 내에 존재하는 불연속을 검출하는 방법으로서 검사대상체 내의 불연속부로부터 반사되는 에너지량, 손상된 초음파가 시험체를 투과하여 불연속부로부터 반사되어 되돌아올때까지의 진행시간, 초음파가 검사대상체를 투과할 때 감쇠되는 양의 차이를 적절한 표준자료와 비교하여 결함의 위치와 크기등을 측정하게 된다.

이때, 경사각 탐상을 하기 위해서는 경사각 탐촉자를 이용하게 되는데, 경사각 탐촉자는 주로 용접부의 탐상에 이용되며, 검사대상체 내로 횡파 또는 표면파를 전달시키기 위하여 시험면에 적당한 각도로 초음파를 전달 또는 수신하는 탐촉자이다.

초음파 비파괴 검사에서 사용되는 초음파는 크게 횡파와 종파로 구분된다. 횡파는 초음파의 진행방향과 입자의 운동 방향이 수직이며 고체에서만 존재하고 파장이 짧은 특징이 있으며, 종파는 초음파의 진행방향과 입자의 운동 방향이 평행하며 고체, 액체, 기체 전체에서 존재하며, 투과력이 양호한 특징이 있다. 이러한 초음파의 횡파와 종파의 특징을 고려하여 투과력이 많이 필요하지 않은 페라이트계 재질에서는 파장이 짧아, 작은 결점에 대한 반응이 종파보다 우수한 횡파를 많이 사용하는 반면, 오스테나이트계 재질 또는 그 용접부에서는 재질 내에서의 초음파 산란으로 인하여 횡파 전달이 어려운 경우에는 투과력이 양호한 종파를 사용하게 된다.

경사각 탐촉자는 초음파 사각탐상을 하기 위한 탐촉자이며, 조사각 또는 굴절각이 45°, 60°, 70°등이 있으며 보통 45°의 사각탐촉자가 다른 각도와는 다르게 파가 진행되어지고 반사되는 경로가 일치하기 때문에 결과 해석의 편이성 때문에 주로 사용되나 예외적으로 60°, 70°등의 경사각 탐촉자가 사용되기도 한다.

그러나, 경사각 탐촉자의 초음파 조사각의 변경을 위해서는 별개의 조사각이 기설정된 경사각 탐촉자 또는 기설정된 경사각의 탐촉자 웨지 상에 탐촉자를 설치하여 사용하여야 하며, 이로 인해 경사각 탐촉자 또는 탐촉자 웨지를 바꿔가며 사용해야 되는 불편이 있다.

또한, 검사대상체 상에서 탐촉자 웨지가 이동되며 탐촉을 진행할 경우 탐촉자 웨지의 하부면이 마모됨에 따라, 탐촉자 웨지를 재생산 또는 유지 보수에 따른 큰 비용이 드는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 10-1139592호(2012.04.17)

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 탐촉자 웨지의 경사면의 각도를 조절하여 탐촉자로부터 조사되는 초음파 입사각을 조절할 수 있도록 하는 초음파 입사각 조절이 가능한 초음파 검사용 탐촉자 웨지를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 검사대상체의 표면 상을 이동하는 탐촉자 웨지의 하부면이 마모됨에 따라 탐촉자 웨지의 하부면을 보호할 수 있도록 하는 초음파 입사각 조절이 가능한 초음파 검사용 탐촉자 웨지를 제공하는데도 다른 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초음파 입사각 조절이 가능한 초음파 검사용 탐촉자 웨지는,상면 일측에 개방면이 형성된 본체와, 상부에 탐촉자가 결합되고, 상기 개방면에 회전가능하게 장착되어 회전에 따라 상기 탐촉자가 본체 내부를 향하도록 소정의 각도로 회전되며 경사각이 조절되는 회전경사부와, 상기 본체 상면의 외부로 노출되게 형성되어 매질이 주입되는 주입구와, 상기 주입구에 연결되며 상기 본체의 내부에 형성되는 연결관과, 상기 본체의 하면에 형성되며 상기 연결관에 연통되는 배출구를 포함하는 매질공급부 및 상기 본체의 하부에 본체의 길이 방향으로 형성되며, 상기 배출구를 통해 배출되는 매질을 지면에 도포시키는 매질 막 형성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 본체의 내부에 마련되는 탄성부재와, 상기 탄성 부재의 하단에 결합되는 회전연결구 및, 상기 회전연결구의 단부에 회전가능하게 결합되어 상기 본체의 하부로 돌출되는 밀착부재를 포함하는 높이조절부가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 본체의 저면에 형성되는 삽입홈과, 상기 본체 삽입홈의 내측에 돌출형성되는 탄성고정체 및, 측면둘레를 따라 결합홈이 형성되어 상기 결합홈 내부로 상기 탄성고정체가 억지끼움되어 결합되며, 고정된 상태에서 일부가 상기 본체 외부로 노출되는 표면보호판을 포함하여 이루어지는 표면보호부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 회전경사부는, 상부에 탐촉자가 결합되고, 일단이 상기 개방면의 일단에 회전가능하게 힌지 결합되어 타측이 몸체 내부를 향하여 회전되되, 상기 본체 내부에는 기설정된 상기 경사각에 대응되는 걸림수단이 구비되어 타측 단부가 상기 걸림수단에 안착되며 상기 경사각이 유지되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 의한 본 발명은 아래와 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.

먼저, 탐촉자 웨지의 경사면의 각도를 조절하여 탐촉자로부터 조사되는 초음파 입사각을 조절할 수 있도록 하는 초음파 입사각 조절이 가능하게 하는 효과가 있다.

또한, 검사대상체의 표면 상을 이동하는 탐촉자 웨지의 하부면이 마모됨에 따라 탐촉자 웨지의 하부면을 보호할 수 있도록 한다.

또한, 탐촉자 웨지가 검사대상체의 표면의 불균일한 면에 대응될 수 있도록 하여 일정각도로 초음파가 조사될 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 입사각 조절이 가능한 초음파 검사용 탐촉자 웨지의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 회전경사부의 동작을 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 높이조절부를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 초음파 입사각 조절이 가능한 초음파 검사용 탐촉자 웨지에 표면보호부가 분해된 상태를 나타내는 분해사시도.

본 발명은 검사 대상체에 조사되는 초음파의 조사각 조절이 가능한 조사각 조절이 가능한 초음파 검사용 탐촉자 웨지에 관한 것이다.

특히, 탐촉자 웨지의 경사면의 각도를 조절하여 탐촉자로부터 조사되는 초음파 입사각을 조절할 수 있도록 하는 초음파 입사각 조절이 가능하게 하는 효과가 있고, 검사대상체의 표면 상을 이동하는 탐촉자 웨지의 하부면이 마모됨에 따라 탐촉자 웨지의 하부면을 보호할 수 있으며, 탐촉자 웨지가 검사대상체의 표면의 불균일한 면에 대응될 수 있도록 하여 일정각도로 초음파가 조사할 수 있는 것이 큰 특징이다.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 입사각 조절이 가능한 초음파 검사용 탐촉자 웨지의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 회전경사부의 동작을 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 높이조절부를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 초음파 입사각 조절이 가능한 초음파 검사용 탐촉자 웨지에 표면보호부가 분해된 상태를 나타내는 분해사시도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파 입사각 조절이 가능한 초음파 검사용 탐촉자 웨지를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파 입사각 조절이 가능한 초음파 검사용 탐촉자 웨지는 크게 본체(100), 회전경사부(200), 매질공급부(300) 및 매질 막 형성부(400)를 포함하여 이루어진다.

먼저, 상기 본체(100)는 상면 일측에 개방면(110)이 형성된다.

상기 본체(100)는 직육면체 형상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 상면의 일측 단부에서 이격된 지점부터 타측 단부까지 개방되도록 이루어진 개방면(110)이 형성된다.

그리고, 상기 본체(100)의 바닥면은 평평하게 이루어지고, 내부가 보일 수 있도록 투명한 소재로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 회전경사부(200)는 상부에 탐촉자(10)가 결합되고, 상기 개방면(110)에 회전가능하게 장착되어 회전에 따라 상기 탐촉자(10)가 본체(100) 내부를 향하도록 소정의 각도로 회전되며 경사각이 조절되도록 한다.

이때, 상기 회전경사부(200)의 상부면에는 탐촉자(10)가 결합되는 고정구(미도시)를 포함하여 이루어지고, 상기 탐촉자(10)는 초음파를 조사 및 수신하여 초음파의 변화를 측정하여 균열의 존재 유무, 크기 및 위치 등을 측정하는 비파괴 검사를 수행하게 된다.

상기 고정구(미도시)는 상기 회전경사부(200)의 상부면에 직교하게 형성되며, 탐촉자(10)에 볼트와 같은 고정 부재를 통해 결합되어 탐촉자(10)가 흔들림없이 고정될 수 있도록 한다.

또한, 상기 회전경사부(200)의 일단이 상기 본체(100)의 일측에 회전가능하게 힌지(210) 결합되고 타측이 몸체 내부를 향하여 회전되도록 형성된다. 이때, 상기 회전경사부(200)의 타단에는 고무와 같은 탄성재질의 부재가 연장형성되어 외력이 가해지지 않을 시에는 본체(100) 상부면 상에 위치되나, 하부로 누르는 외력이 주어지면 탄성에 의한 억지밀림에 따라 본체(100) 상부면 상에서 이탈하여 본체(100) 내부를 향하여 이동하게 된다.

전술된 바와 같이 상기 회전경사부(200)의 타단이 본체(100) 내부로 회전을 함으로써 탐촉자(10)의 초음파 조사 각도가 변경이 되게 된다.

이때, 상기 회전경사부(200)의 타단이 회전을 함에 있어 고정을 위한 걸림수단(120)이 본체(100) 내부에 마련된다.

상기 걸림수단(120)은 기설정된 상기 경사각에 대응되게 된다.

즉, 탐촉자(10)가 비파괴검사를 위하여 가장 많이 사용되는 각도인 45°, 60°, 70°에 대응되는 지점에서 상기 회전경사부(200)의 타측 단부가 상기 걸림수단(120)에 안착되며 기설정된 상기 경사각이 유지되게 된다.

이때, 상기 걸림수단(120)은 계단 형태와 같이 다층의 걸림턱이 형성되도록 이루어지는 것이 바람직하다. 이하, 상기 걸림수단(120)의 최상층을 제1층(121)으로 지칭하고 그 이하의 층을 제2층(122), 제3층(123)으로 지칭하기로 한다.

가령, 상기 회전경사부(200)의 타측 단부가 회전을 하게 되어 제1층(121) 상에 걸리게 되면 기설정된 각도 70°로 탐촉자(10)로부터의 초음파 조사각이 설정이 될 수 있다.

상기 탐촉자(10)의 초음파 조사각을 60°로 형성시키기 위해서는 제1층(121)에 멈춰진 상태에서 외부에서 아래로 눌러 상기 회전경사부(200)의 타단이 제1층(121)에서 이탈한 뒤 제2층(122)에서 멈추게 됨으로서 탐촉자(10)의 초음파 조사각을 60°가 될 수 있도록 한다.

마찬가지로, 상기 탐촉자(10)의 초음파 조사각을 45°로 형성시키기 위해서는 제2층(122)에 멈춰진 상태에서 외부에서 아래로 눌러 상기 회전경사부(200)의 타단이 제2층(122)에서 이탈한 뒤 제3층(123)에서 몸추게 됨으로서 탐촉자(10)의 초음파 조사각을 45°가 될 수 있도록 한다.

상기 걸림수단(120)은 탐촉자(10)의 초음파 조사각에 따라 당업자가 변경하여 다층의 수를 조정하는 것이 가능하다.

다음으로 상기 매질공급부(300)는, 주입구(310), 연결과 및 배출구(330)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 주입구(310)는 본체(100)의 상면에 노출되게 형성되고 매질이 주입된다.

여기서 매질이라 함은 초음파를 검사대상체로 전달하는 역할을 하는 것으로 점성이 작은 물로부터 점성이 큰 전용 매질까지 다양하며 목적에 따라 선택하여 사용된다.

점성이 작은 물과 같은 매질로 사용할 경우에는 유동성이 좋으므로 본체(100)의 하부와 검사대상체의 접촉면 사이에 용이하게 분포하여 초음파를 전달할 수 있게 된다.

반면, 점성이 큰 매질을 사용하는 경우에는 매질의 점성이 커서 유동성이 낮아 본체(100)와 검사대상체 사이의 접촉면 전체에 걸쳐서 균일하게 매질을 본포시키기가 용이하지 않을 수 있다.

본 발명에서의 매질은 물 또는 글리세린 중 적어도 하나로 사용되며, 주입구(310)를 통해 주입되어 연결관(320)으로 이동되어 본체(100)의 하부에 형성되는 배출구(330)로 배출되게 된다.

이때, 상기 연결관(320)은 본체(100)를 상하로 관통되도록 형성되며 주입구(310)에서 주입된 매질이 이동되는 통로로 형성되고 상기 배출구(330)는 본체(100)의 하면에 관통 형성되며 연결관(320)에 연결되게 된다.

다음으로 상기 매질 막 형성부(400)는 본체(100)의 하부에 본체(100)의 길이 방향으로 형성되며, 상기 배출구(330)를 통해 배출되는 매질을 지면에 도포시키게 된다.

더욱 상세하게는 상기 매질 막 형성부(400)는 본체(100)의 바닥면에 함몰 형성되고, 양측면에 한 쌍으로 형성되고 배출구(330)로부터 배출되는 매질이 검사대상체에 도포되게 된다.

상기 매질 막 형성부(400)를 통해 매질이 본체(100)의 하부면과 검사대상체의 접촉면에 균일하게 매질 막을 유지하는 동시에 검사 대상체의 표면 굴곡에 따른 영향을 수용하여 대응될 수 있게 된다.

한편, 검사대상체의 표면의 상태에 대응하기 위한 높이조절부(500)가 더 구비될 수 있다.

상기 높이조절부(500)는 탄성부재(510), 회전연결구(520) 및 밀착부재(530)를 포함하여 이루어진다.

상기 탄성부재(510)는 본체(100)의 내부에 마련되는 것으로 스프링과 같은 탄성력을 제공할 수 있는 구성으로, 검사대상체의 표면 중 상대적으로 돌출된 위치에서는 본체(100) 내부로 압축되어 수용되고, 검사대상체의 표면 중 상대적으로 오목하게 홈이 형성되는 위치에서는 오목한 홈의 형상에 대응되도록 본체(100)의 하부면에서 돌출되어 본체(100)가 검사대상체에서 평행하게 이동될 수 있게 한다.

상기 회전연결구(520)는 상기 탄성부재(510)의 하부에 장착되는데, 이때 상기 회전연결구(520)는 유니버셜조인트를 사용하는 것이 가능하다.

상기 밀착부재(530)는 상기 회전연결구(520)의 하단에 회전가능하게 결합이 되는데, 이를 통해 검사대상체의 울퉁불퉁한 표면 상태에 대응하여 본체(100)와 검사대상체의 표면과 수평상태를 유지할 수 있도록 하게 된다. 또한, 상기 밀착부재(530)는 하부가 오목하게 함몰 형성되어 검사대상체의 요철된 위치에서도 부드럽게 인입 및 인출될 수 있게 된다.

그리고, 검사대상체 상에서 탐촉자 웨지가 이동되며 탐촉을 진행할 경우 탐촉자 웨지의 하부면이 마모되는 것에 대응하기 위한 표면보호부(600)가 더 구비될 수 있다.

상기 표면보호부(600)는 상기 본체(100)의 저면에 형성되는 삽입홈(610)과, 상기 본체(100) 삽입홈(610)의 내측면에 돌출 형성되는 탄성고정체(620) 및 측면둘레를 따라 결합홈(631)이 형성되어 상기 결합홈(631) 내부로 상기 탄성고정체(620)가 억지끼움되어 결합되며, 고정된 상태에서 일부가 상기 본체(100) 외부로 노출되는 표면보호판(630)을 포함하여 이루어진다.

상기 표면보호부(600)는 사용하다 마모가 되면 탄성고정체(620)로부터 표면보호판(630)을 빼서 새로운 표면보호판(630)을 끼워넣어 사용할 수 있게 하여 검사대상체에 반복된 마찰에 의해 본체(100)의 마모나 손상을 방지할 수 있게 한다.

이때, 상기 표면보호판(630)의 저면에 보호 필름이 결합되는 것이 가능하다.

상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다.

10 : 탐촉자
100 : 본체
110 : 개방면
120 : 걸림수단
121 : 제1층
122 : 제2층
123 : 제3층
200 : 회전경사부
210 : 힌지
300 : 매질공급부
310 : 주입구
320 : 연결관
330 : 배출구
400 : 매질 막 형성부
500 : 높이조절부
510 : 탄성부재
520 : 회전연결구
530 : 밀착부재
600 : 표면보호부
610 : 삽입홈
620 : 탄성고정체
630 : 표면보호판
631 : 결합홈

Claims (4)

1. 상면 일측에 개방면이 형성된 본체;
   상부에 탐촉자가 결합되고, 상기 개방면에 회전가능하게 장착되어 회전에 따라 상기 탐촉자가 본체 내부를 향하도록 소정의 각도로 회전되며 경사각이 조절되는 회전경사부;
   상기 본체 상면의 외부로 노출되게 형성되어 매질이 주입되는 주입구와, 상기 주입구에 연결되며 상기 본체의 내부에 형성되는 연결관과, 상기 본체의 하면에 형성되며 상기 연결관에 연통되는 배출구를 포함하는 매질공급부;
   상기 본체의 하부에 본체의 길이 방향으로 형성되며, 상기 배출구를 통해 배출되는 매질을 지면에 도포시키는 매질 막 형성부; 및
   상기 본체의 내부에 마련된 탄성부재와, 상기 탄성 부재의 하단에 결합된 회전연결구와, 상기 회전연결구의 단부에 회전가능하게 결합되어 상기 본체의 하부로 돌출되는 밀착부재를 포함하는 높이조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 입사각 조절이 가능한 초음파 검사용 탐촉자 웨지.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 본체의 저면에 형성되는 삽입홈과,
   상기 본체 삽입홈의 내측에 돌출형성되는 탄성고정체 및,
   측면둘레를 따라 결합홈이 형성되어 상기 결합홈 내부로 상기 탄성고정체가 억지끼움되어 결합되며, 고정된 상태에서 일부가 상기 본체 외부로 노출되는 표면보호판을 포함하여 이루어지는 표면보호부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 입사각 조절이 가능한 초음파 검사용 탐촉자 웨지.
4. 제1항에 있어서,
   상기 회전경사부는,
   상부에 탐촉자가 결합되고, 일단이 상기 개방면의 일단에 회전가능하게 힌지 결합되어 타측이 몸체 내부를 향하여 회전되되, 상기 본체 내부에는 기설정된 상기 경사각에 대응되는 걸림수단이 구비되어 타측 단부가 상기 걸림수단에 안착되며 상기 경사각이 유지되는 것을 특징으로 하는 초음파 입사각 조절이 가능한 초음파 검사용 탐촉자 웨지.

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