KR102205277B1 - 음향 공진 비파괴 검사장치의 검출센서 조립 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음향 공진 비파괴 검사장치의 검출센서 조립 구조에 관한 것으로, 측정 대상체에 대하여 임의의 진동을 가하는 임펙트 해머를 통해 가진을 발생시키고, 여기서 발생된 가진(excitation)을 검출센서를 통해 파형을 검출하여 상기 측정 대상체의 특성을 검사하는 음향 공진 비파괴 검사장치에 있어서, 상기 검사장치를 구성하는 측정부 본체, 상기 검출센서를 고정하며, 측정 대상체 표면에 대해 수직하게 구동하여 상기 검출센서를 측정 대상체에 접촉시키는 검출모드를 구현하는 센서 고정부재, 상기 센서 고정부재 끝단에 구비되어 상기 검출센서를 고정하는 것으로, 소정의 탄성을 가지고 양단이 상기 센서 고정부재에 고정되고 그 중앙으로 검출센서가 탄성 유동되도록 지지하는 탄성부재 및 상기 센서 고정부재를 가이드 구동되도록 지지하며, 측정 대상체가 진입 시 상기 검출센서가 상기 측정 대상체에 접촉되도록 중력에 의해 하향시키도록 상기 측정부 본체에 고정 구비되는 중력 가이드부재를 포함하여 구성된다.

Description

음향 공진 비파괴 검사장치의 검출센서 조립 구조{Detection sensor installation structure of acoustic resonance nondestructive testing device}

본 발명은 음향 공진 비파괴 검사장치의 검출센서 조립 구조에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 측정 대상체의 음향 공진을 활용한 비파괴 검사에서 검출값을 보다 정밀하게 획득할 수 있도록 센서의 조립 구조를 통한 동작 메커니즘을 개선한 음향 공진 비파괴 검사장치의 검출센서 조립 구조에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 안락한 승차감과 정숙성은 모든 운전자의 바람이고, 자동차 제조업체 또는 부품 업체의 영원한 숙제이다. 따라서 자동차 내·외에서 발생하는 여러 종류의 소음과 진동을 감소시키는 기술에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.

전술한 소음과 진동의 주요 원인 중 하나는 주행시나 제동시에 자동차의 부품들에 의해서 발생되는 소음과 진동이다. 자동차의 부품들은 그 모양이나 재질에 따라 고유진동수(Natural frequency)를 갖고 있으며, 고유진동수에서 더 큰 진동을 하게 된다.

그러므로 사용되는 자동차의 부품들이 동일한 고유진동수를 갖는 경우에는 고유진동수에서의 진동이 증폭되어 더 큰 차량의 떨림과 소음을 유발한다. 이러한 이유로 인하여 자동차의 부품들이 서로 다른 고유진동수를 갖도록 하는 것이 필요하다.

이와 같이 고유진동수를 측정하기 위하여 레이저 센서나 마이크로폰센서 등을 이용한 고유진동수 분석시스템이 제시되어 있다.

레이저센서(Laser sensor)를 이용한 분석시스템은 정밀도가 높으나 시스템 구성비용이 고가이고, 두 번째 마이크로폰센서(Microphone)의 경우에는 시스템 구성비용은 저렴하나 정밀도가 낮다. 따라서, 정밀도와 구성비용 모두에서 장점을 갖는 고유진동수 분석시스템을 개발하는 것이 산업에서 요구되어 왔다.

더불어, 검출센서의 접촉식 구조를 통해 타겟의 음향 주파수 값을 검출하여 불량 여부를 검사할 때 검출센서의 접촉 압력에 따른 문제나 이로부터 주파수 간섭의 문제가 발생하여 검출 정확도가 떨어지는 경우가 빈번히 발생하였다. 이를 해소할 수 있는 기술적 해결방안도 요구되고 있다.

KR 10-1393363호 KR 10-1891319호 KR 10-2017-0023632호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 음향 공진 비파괴 검사장치를 구성함에 있어서, 검출센서를 통해 획득되는 음향 주파수의 물리적 노이즈를 일으키지 않고 보다 정확한 검출값을 획득하기 위하여 검출센서의 조립 구조를 개선하고자 하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 검출센서의 구동 방식에서 간소한 구조를 통해 검출 노이즈를 제거시킬 수 있고, 측정 대상체 조건에 따라 쉽게 설정할 수 있는 제어 용이성을 적용한 비파괴 검사장치를 제공하고자 하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 측정 대상체에 대하여 임의의 진동을 가하는 임펙트 해머를 통해 가진을 발생시키고, 여기서 발생된 가진(excitation)을 검출센서를 통해 파형을 검출하여 상기 측정 대상체의 특성을 검사하는 음향 공진 비파괴 검사장치에 있어서, 상기 검사장치를 구성하는 측정부 본체, 상기 검출센서를 고정하며, 측정 대상체 표면에 대해 수직하게 구동하여 상기 검출센서를 측정 대상체에 접촉시키는 검출모드를 구현하는 센서 고정부재, 상기 센서 고정부재 끝단에 구비되어 상기 검출센서를 고정하는 것으로, 소정의 탄성을 가지고 양단이 상기 센서 고정부재에 고정되고 그 중앙으로 검출센서가 탄성 유동되도록 지지하는 탄성부재 및 상기 센서 고정부재를 가이드 구동되도록 지지하며, 측정 대상체가 진입 시 상기 검출센서가 상기 측정 대상체에 접촉되도록 중력에 의해 하향시키도록 상기 측정부 본체에 고정 구비되는 중력 가이드부재를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 센서 고정부재는, 상기 검출센서가 상기 측정 대상체에 중력에 의해 접촉할 때 그 접촉 중력을 상기 측정 대상체의 조건에 따라 설정할 수 있도록 선택적으로 고정 설치되는 중량부재를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 탄성부재는, 플레이트 구조를 갖는 탄성부재에 해당하며, 양단이 볼트 체결을 통해 상기 센서 고정부재에 고정 설치되고, 그 중앙으로 설치홀에 검출센서가 고정 설치된다.

또한, 상기 가이드 부재는, 상기 센서 고정부재와 상기 센서 고정부재가 설치되는 상기 본체에 각각 마련되어 가이드 결합을 통해 가이드 구동되도록 설치되며, 수직하게 설치되는 상기 가이드 부재를 따라 상기 센서 고정부재가 중력에 의해 하향하면 상기 검출센서가 측정 대상체에 접촉되도록 구동된다.

또한, 상기 센서 고정부재는, 상기 검출센서가 상기 측정 대상체에 접촉할 때 마주하는 반대편에 위치하는 상기 임팩트 해머와 마주하도록 하향 구동하여 상기 검출센서가 측정 대상체에 접촉하도록 구동된다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 음향 공진을 통해 측정 대상체의 불량 여부를 검사할 때 검출센서의 접촉 압력에 따른 검출 노이즈를 해소할 수 있어 검사 정밀도 높은 검사장치를 제공할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 검출센서를 구동하는 센서 고정부재는 중력에 의해 검출센서를 측정 대상체에 접촉 압력을 제공함으로써, 기계적 구동 방식으로 인해 발생되는 과압력 접촉에 의한 검출 노이즈를 제거할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 음향 공진 비파괴 검사장치의 검출센서 조립 구조의 전체 측면도,
도 2는 본 발명에 따른 음향 공진 비파괴 검사장치의 검출센서 조립 구조의 센서 고정부재 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 음향 공진 비파괴 검사장치의 검출센서 조립 구조의 센서 고정부재의 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 음향 공진 비파괴 검사장치의 검출센서 조립 구조의 확대도,
도 5는 본 발명에 따른 음향 공진 비파괴 검사장치의 검출센서 조립 구조의 구동 확대도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 음향 공진 비파괴 검사장치의 검출센서 조립 구조를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 음향 공진 비파괴 검사장치의 검출센서 조립 구조는, 측정 대상체에 대하여 임의의 진동을 가하는 임펙트 해머를 통해 가진을 발생시키고, 여기서 발생된 가진(excitation)을 검출센서를 통해 파형을 검출하여 상기 측정 대상체의 특성을 검사하는 음향 공진 비파괴 검사장치에 있어서, 상기 검사장치를 구성하는 측정부 본체, 상기 검출센서를 고정하며, 측정 대상체 표면에 대해 수직하게 구동하여 상기 검출센서를 측정 대상체에 접촉시키는 검출모드를 구현하는 센서 고정부재, 상기 센서 고정부재 끝단에 구비되어 상기 검출센서를 고정하는 것으로, 소정의 탄성을 가지고 양단이 상기 센서 고정부재에 고정되고 그 중앙으로 검출센서가 탄성 유동되도록 지지하는 탄성부재 및 상기 센서 고정부재를 가이드 구동되도록 지지하며, 측정 대상체가 진입 시 상기 검출센서가 상기 측정 대상체에 접촉되도록 중력에 의해 하향시키도록 상기 측정부 본체에 고정 구비되는 중력 가이드부재를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 음향 공진 비파괴 검사장치(100)의 검출센서 조립 구조는, 측정 대상체(200)에서 발생되는 음향 정보를 분석하여 불량 여부를 검출하고자 할 때 음향 정보를 검출하는 검출센서의 측정 대상체 접촉 환경을 구조적으로 개선함으로써 측정 노이즈를 해소할 수 있어 결과적으로 만족도 높은 검출 정확성을 확보할 수 있는 이점이 있다. 이를 위하여 본 발명은 검출센서(121)를 고정하는 센서 고정부재에 탄성 압력을 제공하는 탄성부재(130)를 적용하여 접촉 압력에 대한 유연성을 확보할 수 있고, 결과적으로 검출 분해능(resolution)을 만족시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 음향 공진 비파괴 검사장치의 검출센서 조립 구조의 전체 측면도이다.

측면도에서 쉽게 살펴볼 수 있듯이, 본 발명의 음향 공진 비파괴 검사장치(100)는, 본체(110) 검출센서가 설치되는 센서 고정부재(100)와 임팩트 해머를 포함하여 크게 구성된다.

본 발명에 따른 음향 공진 비파괴 검사장치(100)는 바람직하게 자동차와 같은 동력 장치들의 부품 불량 여부를 검사하기 위하여 상기 임팩트 해머를 통해 측정 대상체(300)에 임의의 진동을 가해주고 이것을 검출센서로 디텍팅(detecting)하여 대상체의 크랙이나 물리적 특성의 이상과 같은 불량 여부를 검출할 수 있다. 이를 위한 해당 기능을 수행하는 전기적 구성요소에 해당하는 제어부, 전원부, 신호검출부, 판독부 등의 구성요소는 상세히 설명하지 않아도 당업자라면 용이하게 구성할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 음향 공진 비파괴 검사장치의 검출센서 조립 구조의 센서 고정부재(120) 정면도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 주요 기술적 요지에 해당하는 검출센서의 설치 구조는 본체(110)에 설치되는 센서 고정부재와 여기에 탄성 결합될 수 있도록 탄성부재(130)에 의해 상기 검출센서(121)가 설치된다.

상기 탄성부재(130)는 검출센서가 측정 대상체에 접촉하였을 때 과압력을 받지 않도록 텐션을 유지해주는 구성요소로써, 탄성이 없을 경우 검출센서가 측정 대상체에 접촉하였을 때 일정 압력 이상으로 접촉되면 검출값을 검출할 때 노이즈가 발생하거나 임팩트 해머가 가해주는 가진(excitation, 加振)에 대한 측정 영역을 벗어나는 간섭을 일으킬 수 있다.

따라서, 상기 탄성부재에 고정되는 검출센서가 측정 대상체에 접촉하였을 때 소정의 탄성으로부터 과압력을 방지하거나 가진에 간섭을 일으키지 않는다. 이것은 탄성부재에 의해 과압력을 흡수함으로써 탄성부재에 의해 검출센서의 적절한 접촉 압력을 유지할 수 있기 때문이다.

또한, 상기 센서 고정부재(120)는 아래 도 3에서 설명하겠지만, 본체(110)에서 슬라이딩 구동될 수 있도록 가이드 부재를 통해 결합된다.

도 3은 본 발명에 따른 음향 공진 비파괴 검사장치의 검출센서 조립 구조의 센서 고정부재의 사시도이다. 상기 센서 고정부재(120)는 앞서 언급한 바와 같이 중력에 의해 수직 하향 구동하여 측정 대상체에 검출센서를 접촉시킨다. 이때, 상기 센서 고정부재는 본체와 센서 고정부제에 각각 설치되는 가이드 부재(140)에 의해 중력의 작용으로 하향 구동될 수 있도록 슬라이드 구동되는 것이다.

여기서 상기 센서 고정부재(120)는 소정의 중량을 갖고 있으며, 더 나아가 중량을 제어할 수 있도록 중량부재(122)가 구성된다. 이때, 상기 중량부재(122)는 일정 중량을 가지는 무게추 역할을 하며, 상기 센서 고정부재(120) 측면에 볼트 고정으로 고정 설치하여 작업자가 측정 대상체의 특성에 따라 검출센서 접촉 압력에 맞게 선택적으로 설정할 수 있다. 즉, 상기 중량부재(122)의 중량값에 따라 상기 탄성부재에 가해지는 탄성압력값이 결정됨으로써 측정 대상체의 측정 환경에 따라 상기 중량부재의 중량을 결정하여 설치할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 검출센서 조립 구조는 중력으로 하향 구동할 수 있도록 구성되는 센서 고정부재(120)와 이것을 수직하향 구동시키는 가이드 부재(140) 그리고, 검출센서(121)가 측정 대상체에 접촉했을 때 접촉압력을 유지시키는 탄성부재(130)를 포함하는 설치 구조를 통해 간소한 구성과 더불어 검출값을 획득할 때의 간섭 문제와 노이즈 문제를 효과적으로 해소할 수 있는 이점이 있는 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 음향 공진 비파괴 검사장치의 검출센서 조립 구조의 확대도, 도 5는 본 발명에 따른 음향 공진 비파괴 검사장치의 검출센서 조립 구조의 상세 확대도이다.

도 5에서 살펴보면, 상기 탄성부재(130)가 측정 대상체(300)에 하향 접촉 했을 때 텐션 t값 만큼의 압축거리가 발생되고 이것은 상기 센서 고정부재의 중량에 따라 설정된다.

앞서 설명한 바와 같이 상기 측정 대상체(300)의 종류에 따라 접촉 압력값을 달리 적용하기 위하여 중량부재(122)를 추가 설치하여 제어할 수 있으며, 더불어 상기 탄성부재(130)의 재질이나 두께에 따라 탄성값을 다르게 적용할 수 있기에 필요에 따라서는 물리적 특성을 고려하여 탄성부재를 선택할 수 있다.

또한, 상기 탄성부재는, 플레이트 구조를 갖는 탄성부재를 사용하는 것이 바람직하며, 양단이 볼트 체결을 통해 상기 센서 고정부재(120)에 볼트 체결을 통해 견고하게 고정된다. 그리고 도면에 나타나지는 않았지만, 탄성부재 중앙으로는 검출센서가 고정 설치될 수 있도록 설치홀을 구성하고 여기에 검출센서(121)를 설치한다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 검출센서의 설치 구조를 개선함에 따라 측정 대상체로부터 검출 신호를 획득할 때 물리적 노이즈를 제거함으로써 보다 정밀한 검출값을 획득할 수 있어 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 특히, 상기 검출센서를 구동하는 센서 고정부재는 중력에 의해 검출센서를 측정 대상체에 접촉 압력을 제공함으로써, 기계적 구동 방식으로 인해 발생되는 과압력으로부터의 검출 노이즈를 제거할 수 있는 이점이 있다.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100 : 검사장치
110 : 본체
120 : 센서 고정부재
121 : 검출센서
122 : 중량부재
130 : 탄성부재
140 : 가이드부재
200 : 임펙트 해머
300 : 측정 대상체

Claims (5)

1. 측정 대상체에 대하여 임의의 진동을 가하는 임펙트 해머를 통해 가진을 발생시키고, 여기서 발생된 가진(excitation)을 검출센서를 통해 파형을 검출하여 상기 측정 대상체의 특성을 검사하는 음향 공진 비파괴 검사장치에 있어서,
   상기 검사장치를 구성하는 측정부 본체;
   상기 검출센서를 고정하며, 측정 대상체 표면에 대해 수직하게 구동하여 상기 검출센서를 측정 대상체에 접촉시키는 검출모드를 구현하는 센서 고정부재;
   상기 센서 고정부재 끝단에 구비되어 상기 검출센서를 고정하는 것으로, 소정의 탄성을 가지고 양단이 상기 센서 고정부재에 고정되고 그 중앙으로 검출센서가 탄성 유동되도록 지지하는 탄성부재; 및
   상기 센서 고정부재를 가이드 구동되도록 지지하며, 측정 대상체가 진입 시 상기 검출센서가 상기 측정 대상체에 접촉되도록 중력에 의해 하향시키도록 상기 측정부 본체에 고정 구비되는 중력 가이드부재;를 포함하여 구성되며,
   상기 센서 고정부재는, 상기 검출센서가 상기 측정 대상체에 중력에 의해 접촉할 때 그 접촉 중력을 상기 측정 대상체의 조건에 따라 설정할 수 있도록 선택적으로 고정 설치되는 중량부재;를 포함하여 구성되고,
   상기 탄성부재는, 플레이트 구조를 갖는 탄성부재에 해당하며, 양단이 볼트 체결을 통해 상기 센서 고정부재에 고정 설치되고, 그 중앙으로 설치홀에 검출센서가 고정 설치되며,
   상기 가이드 부재는,
   상기 센서 고정부재와 상기 센서 고정부재가 설치되는 상기 본체에 각각 마련되어 가이드 결합을 통해 가이드 구동되도록 설치되며, 수직하게 설치되는 상기 가이드 부재를 따라 상기 센서 고정부재가 중력에 의해 하향하면 상기 검출센서가 측정 대상체에 접촉되도록 구동되는 음향 공진 비파괴 검사장치의 검출센서 조립 구조.
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3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 센서 고정부재는,
   상기 검출센서가 상기 측정 대상체에 접촉할 때 마주하는 반대편에 위치하는 상기 임팩트 해머와 마주하도록 하향 구동하여 상기 검출센서가 측정 대상체에 접촉하도록 구동되는 음향 공진 비파괴 검사장치의 검출센서 조립 구조.

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