KR102350600B1 - 전극간 간격의 조절이 가능하고 인디케이터가 구비된 비파괴 검사 장치용 자화 전극 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전극간 간격의 조절이 가능하고 인디케이터가 구비된 비파괴 검사 장치용 자화 전극 장치는, 강자성체로 이루어진 피검사체의 표면 결함을 검사하는 장비를 구성하는 자화 전극 장치로서, 전기적으로 부도체이며 길이방향으로 비원형 단면의 슬라이드 홈부가 구비된 제1절연 몸체; 전기적으로 부도체이며 상기 슬라이드 홈부를 따라 상기 제1절연 몸체에 슬라이딩 가능하게 결합된 제2절연 몸체; 상기 제1절연 몸체에 일단부가 결합되며 상기 제1절연 몸체의 길이 방향과 수직으로 외팔보 형태로 연장된 제1전극; 상기 제2절연 몸체에 일단부가 결합되며 상기 제1전극과 평행하게 배치된 제2전극; 상기 슬라이드 홈부의 중심축을 따라 배치되며 상기 제1절연 몸체에 회전 가능하게 설치된 스크루 샤프트; 상기 스크루 샤프트에 나사결합되며 상기 제2절연 몸체의 중심축선을 따라 형성된 나사홈부; 상기 제1절연 몸체에 설치되며 상기 스크루 샤프트를 회전시키는 간격 조절 모터; 상기 제1절연 몸체에 설치되며 상기 간격 조절 모터의 구동을 제어하는 토글 스위치; 및 상기 제1전극 및 상기 제2전극에 전기의 공급을 제어하는 통전 스위치를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

전극간 간격의 조절이 가능하고 인디케이터가 구비된 비파괴 검사 장치용 자화 전극 장치{Magnetizing electrode device for nondestructive inspecting equipment with adjustable spacing between electrodes and indicator}

본 발명은 비파괴 검사 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 강자성체인 철판의 용접부 표면을 자화시키는 자화 전극 장치에 관한 것이다.

비파괴 검사는 제조 분야에서 공작물, 부재, 구조물 등을 파괴하지 않고 완전성이나 표면 상태, 균열 등을 검사하는 방법이다.

비파괴 검사 방법의 예로는 자기 탐상법, 방사선 투과법, 초음파 검사법, 침투 탐상법 등이 있다.

자기 탐상법은 강자성의 미세입자를 이용하여 제품의 결함을 검사하는 방법이다. 먼저 제품 표면 위에 이격된 전극을 접촉시켜 제품에 자기장을 가해준다. 그 상태에서, 강자성 입자를 직접(건식) 또는 물이나 기름에 타서(습식) 제품 표면에 분사한다. 이에 따라 분사된 강자성 입자가 제품 표면의 결함을 따라 모이는 것을 관찰할 수 있다. 이렇게 모인 입자들은 일반적으로 결함의 형상이나 크기를 나타낸다. 표면에서 깊지 않으면 표면 밑 결함도 이 방법으로 찾을 수 있다. 자기 탐상법을 수행하는 과정에서, 보다 명료한 관찰을 위해 염료로 채색된 입자가 사용되기도 한다.

방사선 투과법은 엑스선, 또는 방사성 동위원소를 이용하여, 제품 내부의 결함을 검사하는 방법이다. 산업 현장에서는 주로 용접부의 결함을 검사할 때 사용된다.

초음파 검사법은 제품에 가해진 초음파빔이 균열 같은 내부결함을 만나면 반사되는 성질을 이용하여 제품의 내부결함을 검사하는 방법이다. 검사용 초음파는 물, 기름, 글리세린, 그리스 같은 중간매질을 거쳐 검사물에 전달된다. 초음파검사법은 투과성과 감도가 우수하며, 기차바퀴, 압력용기, 금형 같은 대형 물체의 결함을 여러 방향에서 검사하는 데 사용된다.

침투 탐상법은 제품표면에 액체를 도포하여 표면의 열린 틈을 통해 내부로 침투되는 것을 조사하여, 표면균열, 겹친 부위, 기공과 같은 결함을 검사하는 방법이다. 침투액은 폭 0.1마이크로미터 정도의 작은 균열 속으로도 스며들 수 있다. 흔히 사용되는 침투액으로는 자외선 불빛에서 형광을 발하는 형광침투액과 주로 붉은색 염료를 사용하여 표면에 뚜렷한 윤곽선을 나타내는 가시침투액이 있다. 침투 탐상법에서는 우선 검사할 표면을 깨끗이 세척하고 건조시킨 후, 침투액을 표면에 붓으로 바르거나 분무시킨다. 액체가 표면의 열린 틈 속으로 스며들기에 충분한 시간을 기다린 후, 표면에 남아 있는 액체를 물이나 용매로 닦아낸다. 그 다음, 현상제를 가하여 침투액이 거꾸로 표면으로 빠져나와 표면의 열린 틈 가장자리에 퍼지게 한다. 이를 가시침투액(직접) 또는 자외선을 비추어 형광침투액을 관찰함으로써 결함의 위치 및 크기를 검사한다.

이러한 비파괴 검사 방법 중 자기 탐상법은 강자성체인 철재 구조물의 용접부 표면 및 표면 밑 건전성을 검사하는 데 널리 사용된다. 통상적으로 자기 탐상법을 수행하기 위한 장비는 육안으로 제품의 표면을 관찰하기 위한 조명, 제품의 표면을 자화시키는 자기장을 생성시키는 자화 전극 및 자분을 제품의 표면에 분사시키는 분사 노즐이 필요하다. 종래에는 자기 탐상을 수행하기 위해, 작업자가 서로 분리된 자화 전극을 각각 잡고 강자성체 제품 표면에 접촉하여 강전류를 통전시킴으로써 자화 전극을 중심으로 원형 자기장을 발생시킴으로써 강자성체 제품 표면을 영구 자화시킨 후 자분을 분사하여 자분의 분포를 관찰함으로써 제품 표면의 결함 여부를 검사하였다. 그런데, 종래의 자화 전극 장치는 전극 간의 간격을 조절할 수 없어서 피검사체 표면에 검사를 위한 유도선을 그린 후 그 유도선을 따라 검사를 수행하여야 하였다. 이에 따라 검사 작업성이 떨어지는 문제점이 있다.

001 KR 20-2019-0002606 A (2019.10.18)

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 자기 탐상법을 수행하기 위한 자화 전극 장치의 구조를 개선함으로써, 작업성이 현저하게 향상된 비파괴 검사 장치용 자화 전극 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전극간 간격의 조절이 가능하고 인디케이터가 구비된 비파괴 검사 장치용 자화 전극 장치는, 강자성체로 이루어진 피검사체의 표면 결함을 검사하는 장비를 구성하는 자화 전극 장치로서,

전기적으로 부도체이며 길이방향으로 비원형 단면의 슬라이드 홈부가 구비된 제1절연 몸체;

전기적으로 부도체이며 상기 슬라이드 홈부를 따라 상기 절연 몸체에 슬라이딩 가능하게 결합된 제2절연 몸체;

상기 제1절연 몸체에 일단부가 결합되며 상기 제1절연 몸체의 길이 방향과 수직으로 외팔보 형태로 연장된 제1전극;

상기 제2절연 몸체에 일단부가 결합되며 상기 제1전극과 평행하게 배치된 제2전극;

상기 슬라이드 홈부의 중심축을 따라 배치되며 상기 제1절연 몸체에 회전 가능하게 설치된 스크루 샤프트;

상기 스크루 샤프트에 나사결합되며 상기 제2절연 몸체의 중심축선을 따라 형성된 나사홈부;

상기 제1절연 몸체에 설치되며 상기 스크루 샤프트를 회전시키는 간격 조절 모터;

상기 제1절연 몸체에 설치되며 상기 간격 조절 모터의 구동을 제어하는 토글 스위치; 및

상기 제1전극 및 상기 제2전극에 전기의 공급을 제어하는 통전 스위치를 포함하며,

상기 제1전극은 상기 제1절연 몸체와 분리 가능하게 결합되며,

상기 제2전극은 상기 제2절연 몸체와 분리 가능하게 결합되며,

상기 제2절연 몸체의 표면에는 상기 제1전극과 상기 제2전극 간 거리를 표시하는 간격 인디케이터가 구비된 점에 특징이 있다.

본 발명에 따른 전극간 간격의 조절이 가능하고 인디케이터가 구비된 비파괴 검사 장치용 자화 전극 장치는 제1전극과 제2전극 간 거리가 간격 조절 모터에 의해 자동으로 조절이 가능하므로 피검사체의 형태에 따라 자화 전극 간 간격을 쉽게 변경할 수 있으며, 사용자가 간격을 인지할 수 있는 인디케이터가 구비되므로 자기 탐상법의 수행시 작업성이 현저하게 향상되는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자화 전극 장치의 구조를 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 Ⅱ - Ⅱ 선 단면도이다.
도 3은 도 2에서 제1전극과 제2전극이 최대로 이격된 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예로서 제1전극과 제2전극의 형상이 다른 구조로 교체된 상태를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자화 전극 장치의 구조를 보여주는 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 Ⅱ - Ⅱ 선 단면도이다. 도 3은 도 2에서 제1전극과 제2전극이 최대로 이격된 상태를 보여주는 도면이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시 예로서 제1전극과 제2전극의 형상이 다른 구조로 교체된 상태를 보여주는 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전극간 간격의 조절이 가능하고 인디케이터가 구비된 비파괴 검사 장치용 자화 전극 장치(10, 이하 "자화 전극 장치"라 함)는 제1절연 몸체(20)와, 제2절연 몸체(30)와, 제1전극(40)과, 제2전극(50)과, 스크루 샤프트(24)와, 나사홈부(32)와, 간격 조절 모터(26)와, 토글 스위치(70)와, 통전 스위치(80)와, 제1분사 노즐(61)과, 제2분사 노즐(62)과, 간격 인디케이터(100)를 포함한다.

상기 자화 전극 장치(10)는 강자성체로 이루어진 피검사체의 표면 결함을 검사하는 장비를 구성하는 자화 전극 장치이다.

상기 제1절연 몸체(20)는 전기적으로 부도체인 소재로 이루어진다. 상기 제1절연 몸체(20)는 막대 형상의 구조물일 수 있다. 상기 제1절연 몸체(20)는 길이방향으로 비원형 단면의 슬라이드 홈부(22)가 구비된다. 상기 슬라이드 홈부(22)의 단면은 예컨대 직사각형일 수 있다. 상기 제1절연 몸체(20)에는 손잡이가 구비될 수 있다.

상기 제2절연 몸체(30)는 전기적으로 부도체인 소재로 이루어진다. 상기 제2절연 몸체(30)는 상기 슬라이드 홈부(22)를 따라 상기 제2절연 몸체(30)에 슬라이딩 가능하게 결합된다.

상기 제1전극(40)은 상기 제1절연 몸체(20)에 일단부가 결합된다. 예컨대 상기 제1전극(40)의 상단부는 상기 제1절연 몸체(20)의 하부에 결합될 수 있다. 상기 제1전극(40)은 상기 제1절연 몸체(20)의 길이 방향과 수직으로 외팔보 형태로 연장된다. 상기 제1전극(40)은 전기적으로 양호한 도체인 구리로 제조될 수 있다.

상기 제2전극(50)은 상기 제2절연 몸체(30)에 일단부가 결합된다. 성가 제2전극(50)은 상기 제1전극(40)과 평행하게 배치될 수 있다. 상기 제2전극(50)은 상기 제1전극과 동일한 소재로 제조될 수 있다.

상기 스크루 샤프트(24)는 상기 슬라이드 홈부(22)의 중심축을 따라 배치된다. 상기 스크루 샤프트(24)는 상기 제1절연 몸체(20)에 회전 가능하게 설치된다.

상기 나사홈부(32)는 상기 제2절연 몸체(30)의 중심축선을 따라 형성된다. 상기 나사홈부(32)는 상기 스크루 샤프트(24)에 나사 결합된다. 따라서, 상기 스크루 샤프트(24)가 회전함에 따라 상기 제2절연 몸체(30)는 상기 슬라이드 홈부(22)를 따라 전진 또는 후진한다.

상기 간격 조절 모터(26)는 상기 제1절연 몸체(20)에 설치된다. 예컨대, 상기 간격 조절 모터(26)는 상기 제1절연 몸체(20)의 내부에 설치될 수 있다. 상기 간격 조절 모터(26)의 출력축은 상기 스크루 샤프트(24)의 일단부에 직접 또는 감속기를 매개로 연결될 수 있다. 상기 간격 조절 모터(26)를 구동하는 전기 에너지는 상기 자화 전극 장치(10)의 외부로부터 전선을 통해 공급된다. 상기 간 상기 간격 조절 모터(26)는 상기 스크루 샤프트(24)를 회전시킨다. 상기 스크루 샤프트(24)는 제자리에서 정회전 또는 역회전한다.

상기 토글 스위치(70)는 상기 제1절연 몸체(20)에 설치된다. 상기 토글 스위치(70)는 상기 간격 조절 모터(26)와 전기적으로 연결되어 상기 간격 조절 모터(26)의 구동을 제어한다.

상기 통전 스위치(80)는 상기 제1전극(40) 및 상기 제2전극(50)에 전기의 공급을 제어하는 스위치이다. 상기 통전 스위치(80)는 푸시 버튼 스위치일 수 있다. 상기 통전 스위치(80)는 상기 제1전극(40)과 상기 제2전극(50)이 피검사체의 표면에 균일하게 가압 접촉된 상태에서 통전되도록 조작되는 것이 바람직하다. 상기 통전 스위치(80)와 제1전극(40) 및 제2전극(50)과의 전기적 연결관계는 공지된 구조를 채용할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 제1분사 노즐(61)은 상기 제1절연 몸체(20)에 설치된다. 상기 제1분사 노즐(61)은 외부의 자분 탱크(미도시)로부터 공급된 자분을 피검사체의 표면을 향해 분사하는 장치다. 상기 제1분사 노즐(61)과 자분 탱크는 호스를 통해 연결된다. 상기 제1분사 노즐(61)은 상기 제1전극(40)의 길이 방향과 경사진 방향으로 설치되는 것이 바람직하다.

상기 제2분사 노즐(62)은 상기 제2절연 몸체(30)에 설치된다. 상기 제2분사 노즐(62)은 외부의 자분 탱크(미도시)로부터 공급된 자분을 피검사체의 표면을 향해 분사하는 장치다. 상기 제2분사 노즐(62)과 자분 탱크는 호스를 통해 연결된다. 상기 제2분사 노즐(62)은 상기 제2전극(50)의 길이 방향과 경사진 방향으로 설치되는 것이 바람직하다.

상기 제1분사 노즐(61)의 중심선과 상기 제2분사 노즐(62)의 중심선은 각각 상기 제1절연 몸체(20)와 상기 제2절연 몸체(30)로부터 상기 제1전극(40)의 길이 방향을 따라 멀어질수록 점점 더 가까워지도록 배치된다. 즉, 상기 제1분사 노즐(61)과 상기 제2분사 노즐(62)에서 분사되는 자분은 일정 영역에 수렴되는 방향으로 진행한다.

상기 제1절연 몸체(20)에는 상기 제1분사 노즐(61) 및 상기 제2분사 노즐(62)의 개폐를 동시에 제어하는 분사 스위치(90)가 구비된 것이 바람직하다. 상기 분사 스위치(90)는 상기 제1분사 노즐(61)과 상기 제2분사 노즐(62)과 연결된 자분 탱크(미도시)에 설치된 솔레노이드 밸브(미도시)를 제어하도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 제1전극(40)에는 상기 제1분사 노즐(61)과는 별도로 제품 표면을 향해 불활성 가스나 압축 공기를 분사할 수 있는 구조가 구비된 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2전극(50)에는 상기 제2분사 노즐(62)과는 별도로 제품 표면을 향해 불활성 가스나 압축 공기를 분사할 수 있는 구조가 구비된 것이 바람직하다. 상기 제1전극(40) 및 상기 제2전극(50)에서 분사되는 불활성 가스나 압축 공기는 습식 작업에서 제품 표면을 자화하기 전에 유분이나 이물질을 제거함으로써 아크 발생에 의한 화재 위험을 현저하게 낮출 수 있는 효과를 제공한다.

상기 제1전극(40)은 상기 제1절연 몸체(20)와 분리 가능하게 결합될 수 있다. 예컨대 상기 제1전극(40)에 회전 걸림턱이 구비되고 상기 제2절연 몸체(30)에 상기 회전 걸림턱이 걸리도록 회전 걸림부가 구비될 수 있다.

상기 제2전극(50)은 상기 제2절연 몸체(30)와 분리 가능하게 결합될 수 있다. 상기 제2전극(50)과 상기 제2절연 몸체(30)의 분라 가능한 결합 구조는 상기 제1전극(40)과 상기 제1절연 몸체(20)의 결합 구조와 동일하게 구성될 수 있다.

상기 제2절연 몸체(30)의 표면에는 상기 제1전극(40)과 상기 제2전극(50) 간 거리를 표시하는 간격 인디케이터(100)가 구비된 것이 바람직하다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성요소를 포함한 자화 전극 장치(10)의 작용 효과를 상기 자화 전극 장치(10)를 사용하여 자기 탐상 검사를 실시하는 과정을 예로 들어 상세하게 설명하기로 한다.

강자성체인 철판으로 이루어진 용접 부위의 표면 결함 여부를 검사하기 위해, 작업자는 상기 자화 전극 장치(10)를 구성하는 제1전극(40)과 제2전극(50) 간 간격을 필요한 정도로 조절한다. 이 과정에서 작업자는 상기 토글 스위치(70)를 통해 상기 간격 조절 모터(26)가 정회전 또는 역회전하도록 한다. 이에 따라 상기 스크루 샤프트(24)가 회전한다. 이에 따라 상기 제2절연 몸체(30)가 상기 슬라이드 홈부(22)를 따라 직선 이동한다. 이에 따라 상기 제1전극(40)과 상기 제2전극(50) 간 간격이 변경된다. 이 과정에서 작업자는 육안으로 상기 간격 인디케이터(100)를 상기 제1전극(40)과 상기 제2전극(50) 간 거리를 실시간으로 확인할 수 있다. 이와 같은 과정을 통해 상기 제1전극(40)과 상기 제2전극(50) 간 거리를 조정한 후 토글 스위치(70)를 오프(OFF) 위치로 옮김으로써 상기 제1전극(40)과 상기 제2전극(50) 간 거리 조정을 완료한다.

이제 작업자는 상기 제1전극(40)과 상기 제2전극(50)의 자유단부를 검사하고자 하는 구조물의 표면에 접촉하도록 배치한다. 이 과정에서 상기 제1전극(40)과 상기 제2전극(50)으로부터 불활성 가스나 압축된 공기를 제품 표면에 분사되도록 하는 것이 바람직하다. 작업과정에서 불활성 가스나 공기의 분사 압력은 초기에는 강하고 자화 이후에는 약하게 유지되는 것이 바람직하다. 상기 제1전극(40)과 상기 제2전극(50)으로부터 분사된 불활성 가스나 압축 공기는 습식 작업을 하는 경우 전극과 제품간에 발생하는 아크로 인하여 화재가 발생하는 문제점을 현저하게 감소시켜 줄 수 있다. 이제, 상기 통전 스위치(80)를 누른다. 이에 따라, 피검사체의 표면은 상기 제1전극(40) 및 상기 제2전극(50)과의 접촉점을 극점으로 하는 자기력선이 형성된다. 그리고, 작업자는 상기 분사 스위치(90)를 누름으로써 피검사체의 표면에 자분을 분사한다. 이에 따라, 피검사체의 표면에 분사된 자분은 자기력선을 따라 배열된다. 이 과정에서 피검사체의 표면에 결함이 있는 경우 자극이 분리되어 결함부위에 자분이 집중되어 분포 밀도가 높아진다. 이에 따라 피검사체 표면에 분사된 자분의 분포를 관찰함으로서 피검사체의 표면 결함을 검사할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 전극간 간격의 조절이 가능하고 인디케이터가 구비된 비파괴 검사 장치용 자화 전극 장치는 제1전극과 제2전극 간 거리가 간격 조절 모터에 의해 자동으로 조절이 가능하므로 피검사체의 형태에 따라 자화 전극 간 간격을 쉽게 변경할 수 있으므로 자기 탐상법의 수행시 작업성이 현저하게 향상되는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 자화 전극 장치는 제1전극과 제2전극을 피검사체의 표면에 균일하게 가압한 상태에서 통전 스위치를 통해 전류를 가하도록 구성되므로, 제1전극과 제2전극의 불균일한 압력에 따른 스파크 발생을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.

10 : 전극간 간격의 조절이 가능하고 인디케이터가 구비된 비파괴 검사 장치용 자화 전극 장치
20 : 제1절연 몸체
22 : 슬라이드 홈부
24 : 스크루 샤프트
26 : 간격 조절 모터
30 : 제2절연 몸체
32 : 나사홈부
40 : 제1전극
50 : 제2전극
61 : 제1분사 노즐
62 : 제2분사 노즐
70 : 토글 스위치
80 : 통전 스위치
90 : 분사 스위치
100 : 간격 인디케이터

Claims (1)

1. 강자성체로 이루어진 피검사체의 표면 결함을 검사하는 장비를 구성하는 자화 전극 장치로서,
   전기적으로 부도체이며 길이방향으로 비원형 단면의 슬라이드 홈부가 구비된 제1절연 몸체;
   전기적으로 부도체이며 상기 슬라이드 홈부를 따라 상기 제1절연 몸체에 슬라이딩 가능하게 결합된 제2절연 몸체;
   상기 제1절연 몸체에 일단부가 결합되며 상기 제1절연 몸체의 길이 방향과 수직으로 외팔보 형태로 연장된 제1전극;
   상기 제2절연 몸체에 일단부가 결합되며 상기 제1전극과 평행하게 배치된 제2전극;
   상기 슬라이드 홈부의 중심축을 따라 배치되며 상기 제1절연 몸체에 회전 가능하게 설치된 스크루 샤프트;
   상기 스크루 샤프트에 나사결합되며 상기 제2절연 몸체의 중심축선을 따라 형성된 나사홈부;
   상기 제1절연 몸체에 설치되며 상기 스크루 샤프트를 회전시키는 간격 조절 모터;
   상기 제1절연 몸체에 설치되며 상기 간격 조절 모터의 구동을 제어하는 토글 스위치; 및
   상기 제1전극 및 상기 제2전극에 전기의 공급을 제어하는 통전 스위치를 포함하며,
   상기 제1전극은 상기 제1절연 몸체와 분리 가능하게 결합되며,
   상기 제2전극은 상기 제2절연 몸체와 분리 가능하게 결합되며,
   상기 제2절연 몸체의 표면에는 상기 제1전극과 상기 제2전극 간 거리를 표시하는 간격 인디케이터가 구비된 것을 특징으로 하는 전극간 간격의 조절이 가능하고 인디케이터가 구비된 비파괴 검사 장치용 자화 전극 장치.

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