KR102664331B1 - 피니언 기어가 구비된 위상 배열 초음파 탐상 장비의 프로브 웨지의 편마모 억제 장치 - Google Patents

피니언 기어가 구비된 위상 배열 초음파 탐상 장비의 프로브 웨지의 편마모 억제 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 위상 배열 초음파 탐상 장비의 프로브 웨지의 편마모 억제 장치는, 초음파 탐상 장비의 차량의 전방에 거치 되는 프레임; 상기 프레임에 승강 가능하게 설치된 캘리퍼; 상기 캘리퍼에 고정된 프로브 웨지; 상기 프로브 웨지에 결합된 프로브; 및 상기 캘리퍼에 설치되며 상기 프로브와 검사물과의 거리를 감지하는 거리 감지 센서를 포함하며, 상기 캘리퍼는 상기 거리 감지 센서에서 측정된 데이터에 기초하여 미리 설정된 거리를 유지하도록 실시간으로 승강되게 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

피니언 기어가 구비된 위상 배열 초음파 탐상 장비의 프로브 웨지의 편마모 억제 장치{A device suppressing uneven wear of the probe wedge of an phase array ultrasonic testing equipment with pinion gear}
본 발명은 위상 배열 초음파 탐상 장비에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 위상 배열 초음파 프로브를 고정하는 프로브 웨지의 편마모를 억제하는 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 탐상법, 침투 탐상법 등이 있다.
이중 초음파 탐상법은 제품에 가해진 초음파 빔이 균열 같은 내부결함을 만나면 반사되는 성질을 이용하여 제품의 내부결함을 검사하는 방법이다. 검사용 초음파는 물, 기름, 글리세린, 그리스 같은 중간매질을 거쳐 검사물에 전달된다. 초음파 탐상법은 투과성과 감도가 우수하며, 기차 바퀴, 압력용기, 금형 같은 대형 물체의 결함을 여러 방향에서 검사하는 데 사용된다.
초음파 탐상 장비는 바퀴가 구비된 차량과, 상기 차량의 전단에 거치 되는 초음파 탐상 모듈로 구성된다.
초음파 탐상 모듈은 프레임과, 상기 프레임에 결합된 캘리퍼, 상기 캘리퍼에 결합된 프로브 웨지(probe wedge) 및 상기 프로브 웨지에 결합된 프로브를 포함한다.
상기 프로브 웨지는 슈(shoe) 형태로 구성된 구조물이다. 상기 프로브 웨지의 바닥은 검사물의 표면에 접촉된 상태로 슬라이딩이동 된다. 상기 프로브 웨지는 일반적으로 합성수지로 구성되는 데 경도가 약하므로 사용 시간이 지남에 따라 마모가 발생한다. 그런데 프로브 웨지에 가해지는 힘이 한쪽으로 편심 될 경우가 많으므로 프로브 웨지의 바닥면은 편마모가 일어나기 쉽다. 프로브 웨지의 바닥면이 편마모될 경우 프로브에서 발사되는 초음파가 검사하고자 하는 용접부를 벗어나거나 방향이 변경되어 검사의 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있다. 프로브 웨지의 편마모를 억제하기 위해 종래 구조는 프로브 웨지의 바닥면 코너 부위에 복수의 징을 설치하였다. 상기 징은 일종의 스터드(stud) 부재이다. 상기 징은 막대 형상의 부재로서 외주면에 수나사부가 형성되어 있다. 상기 징의 하단면은 부드러운 곡면을 형성한다. 상기 징은 상기 프로브 웨지에 삽입된 형태로 설치된다. 상기 징의 하단부가 프로브 웨지의 바닥면보다 조금 더 하방으로 돌출된 형태로 배치된다. 이에 따라 프로브 웨지의 마모는 상기 징에 의해 억제된다. 그런데 상기 징이 설치될 공간이 구비되어야 하므로 프로브 웨지의 크기가 커질 수밖에 없다. 프로브 웨지의 크기가 커짐에 따라 용접부의 경계와 프로브의 거리가 멀어지게 된다. 그 결과 프로브에서 발산된 초음파가 용접부에 도달하지 못하여 검사의 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있다.
001 KR 10-2012-0028452 A (2012.03.23)
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 초음파 탐상 장비의 프로브 웨지의 구조를 개선함으로써 프로브 웨지의 편마모를 억제하고 징을 삭제함으로써 프로브 웨지의 크기를 줄여 검사의 신뢰성을 향상시킨 초음파 탐상 장비의 프로브 웨지의 편마모 억제 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 위상 배열 초음파 탐상 장비의 프로브 웨지의 편마모 억제 장치는, 초음파 탐상 장비의 차량의 전방에 거치 되는 프레임;
상기 프레임에 승강 가능하게 설치된 캘리퍼;
상기 캘리퍼에 고정된 프로브 웨지;
상기 프로브 웨지에 결합된 프로브; 및
*상기 캘리퍼에 설치되며 상기 프로브와 검사물과의 거리를 감지하는 거리 감지 센서를 포함하며,
상기 캘리퍼는 상기 거리 감지 센서에서 측정된 데이터에 기초하여 미리 설정된 거리를 유지하도록 실시간으로 승강되게 구성된 점에 특징이 있다.
상기 거리 감지 센서는, 상기 캘리퍼에 결합 되며, 초음파 센서, 적외선 센서, 레이저 센서, 압력 센서 중 어느 하나일 수 있다.
상기 캘리퍼는 랙 기어를 구비하며,
상기 프레임은 상기 랙 기어에 결합된 피니언 기어를 구비할 수 있다.
상기 피니언 기어는 모터에 의해 회전되도록 구성될 수 있다.
상기 캘리퍼는 상기 거리 감지 센서와 이격된 위치에서 상기 캘리퍼와 검사물과의 거리를 측정하는 편마모 감지 센서를 구비할 수 있다.
상기 거리 감지 센서와 상기 편마모 감지 센서의 거리 측정값이 차이가 미리 설정된 값보다 클 경우 상기 프로브 웨지의 교환 신호를 발생시키는 알람부가 구비될 수 있다.
상기 알람부는 소리, 문자, 빛 중 적어도 어느 하나의 신호를 발생시킬 수 있다.
상기 캘리퍼는 상기 프레임에 대해 유압 실린더에 의해 승강 가능하게 구성될 수 있다.
상기 캘리퍼는 상기 프레임에 대해 공압 실린더에 의해 승강 가능하게 구성될 수 있다.
상기 캘리퍼는 피니언 기어를 구비하며,
상기 프레임은 상기 피니언 기어에 결합된 랙 기어를 구비할 수 있다.
상기 거리 감지 센서는, 상기 캘리퍼에 회전 가능하게 결합 되며 내부에 공기가 충전되고 상기 검사물의 표면에 가압 접촉되도록 설치된 튜브 부재의 내부 공기압을 감지하는 압력 센서일 수 있다.
본 발명에 따른 위상 배열 초음파 탐상 장비의 프로브 웨지의 편마모 억제 장치는, 실간으로 캘리퍼와 검사물과의 거리를 감지함으로써 프로브 웨지와 검사물의 거리를 일정하게 유지하여 프로브 웨지의 편마모를 억제할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 위상 배열 초음파 탐상 장비의 프로브 웨지의 편마모 억제 장치는, 종래 프로브 웨지의 편마모를 억제하기 위해 적용된 징을 삭제할 수 있으므로 프로브 웨지의 크기를 줄임으로써 검사 위치와 프로브의 거리를 더 근접시킬 수 있으므로 검사의 신뢰성을 향상시키는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명에의 바람직한 실시 예와 같이 편마모 감지 센서가 구비된 경우 프로브 웨지의 편마모를 정확히 감지하여 프로브 웨지의 교환 시기를 알려줌으로써 프로브 웨지의 교환을 최적의 시점에 수행할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 초음파 탐상 장비의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 프로브 웨지의 설치 구조를 상세하게 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 Ⅲ - Ⅲ 선 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 Ⅳ - Ⅳ 선 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 초음파 탐상 장비의 구성도이다. 도 2는 도 1에 도시된 프로브 웨지의 설치 구조를 상세하게 보여주는 도면이다. 도 3은 도 2에 도시된 Ⅲ - Ⅲ 선 단면도이다. 도 4는 도 2에 도시된 Ⅳ - Ⅳ 선 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 위상 배열 초음파 탐상 장비의 프로브 웨지의 편마모 억제 장치(10, 이하 "프로브 웨지의 편마모 억제 장치"라 함)는 프레임(20)과, 캘리퍼(30)와, 프로브 웨지(40)와, 프로브(50)와, 거리 감지 센서(60)와, 편마모 감지 센서(70)를 포함한다.
상기 프레임(20)은 다수의 파이프를 용접 또는 볼팅하여 구성될 수 있다. 상기 프레임(20)은 사각 틀 형태의 구조물이 채용될 수 있다. 상기 프레임(20)은 초음파 탐상 장비를 구성하는 차량의 전방에 거치된다. 상기 프레임(20)은 초음파를 발생시키는 프로브(50)와, 그 프로브(50)에 공급되는 유체와 전기를 공급하는 구성요소를 설치하는 틀로 사용되는 구조물이다.
상기 캘리퍼(30)는 후술하는 프로브 웨지(40)를 고정하기 위한 구조물이다. 상기 캘리퍼(30)는 상기 프레임(20)에 승강 가능하게 설치된다. 예컨대 상기 캘리퍼(30)는 랙 기어(32)를 구비할 수 있다. 상기 프레임(20)은 상기 랙 기어에 결합 된 피니언 기어(22)를 구비할 수 있다. 한편, 상기 캘리퍼(30)는 피니언 기어를 구비할 수 있다. 상기 프레임(20)은 상기 피니언 기어에 결합된 랙 기어를 구비할 수 있다. 상기 피니언 기어(22)의 정회전 또는 역회전에 의해 상기 캘리퍼(30)는 상기 프레임(20)에 대해 승강할 수 있다. 상기 피니언 기어(22)는 모터(80)에 회전될 수 있다.
한편, 상기 캘리퍼(30)는 상기 프레임(20)에 대해 유압 실린더에 의해 승강 가능하게 구성될 수 있다. 상기 캘리퍼(30)는 상기 프레임(20)에 대해 공압 실린더에 의해 승강 가능하게 구성될 수 있다.
상기 프로브 웨지(40)는 상기 캘리퍼(30)에 고정된다. 상기 프로브 웨지(40)는 상기 캘리퍼(30)에 볼트로 고정될 수 있다. 상기 프로브 웨지(40)는 합성수지를 사출하여 형성될 수 있다. 상기 프로브 웨지(40)는 슈(shoe) 형태로 한 쪽이 두껍고 다른 쪽이 얇은 쐐기 형태로 구성될 수 있다. 상기 프로브 웨지(40)의 바닥은 평평한 평면으로 구성된다.
상기 프로브(50)는 상기 프로브 웨지(40)에 결합된다. 상기 프로브(50)는 상기 프로브 웨지(40)에 삽입된 형태로 설치될 수 있다. 상기 프로브(50)의 바닥은 상기 프로브 웨지(40)의 바닥면 보다 약간 상측에 배치된다. 상기 프로브(50)는 상기 프로브 웨지(40)를 통해 직접적으로 검사물과 접촉되는 것이 차단된다. 상기 프로브(50)에서 발생된 초음파 신호는 프로브 웨지(40)를 통과하여 검사물에 입사된다.
상기 거리 감지 센서(60)는 상기 캘리퍼(30)에 설치된다. 상기 거리 감지 센서(60)는 상기 프로브(50)와 검사물(100)과의 거리를 감지하는 센서이다. 예컨대 상기 거리 감지 센서(60)로 압력 센서, 초음파 센서, 레이저 센서 등이 선택적으로 채용될 수 있다. 거리 감지 센서(60)로써 레이저 센서가 채용되는 경우 검사물(100)의 표면에 조사된 레이저 신호가 반사되는 시간을 감지함으로써 프로브(50)와 검사물(100)과의 거리를 측정할 수 있다. 한편, 상기 거리 감지 센서(60)로써 압력 센서가 채용되는 경우, 상기 거리 감지 센서(60)는 상기 캘리퍼(30)에 회전 가능하게 설치된 튜브 부재(미도시)의 내부에 설치될 수 있다. 상기 튜브 부재는 내부에 공기가 일정 압력 충전된 상태로 설치된다. 상기 튜브 부재는 상기 검사물(100)을 가압한 상태로 설치된다. 상기 프로브(50)가 검사물의 표면을 따라 이동함에 따라 상기 튜브 부재는 회전하면서 움직인다. 상기 튜브 부재는 바퀴 형태의 구조물일 수 있다. 상기 튜브 부재와 검사물(100)과의 접촉 압력이 변경됨에 따라 상기 튜브 부재의 내부에 설치된 거리 감지 센서(60)가 감지하는 압력이 변화된다. 상기 거리 감지 센서(60)가 감지하는 압력 변화는 상기 캘리퍼(30)와 상기 검사물(100)과의 거리로 환산될 수 있다. 이에 따라 거리 감지 센서(60)의 신호 변화에 따라 캘리퍼(30)와 검사물(100) 간 거리가 도출될 수 있다.
상기 거리 감지 센서(60)의 측정값이 미리 설정된 값보다 큰 경우, 상기 피니언 기어(22)를 회전시켜 상기 캘리퍼(30)를 상기 프레임(20)에 대해 하강시킨다. 이와 같이, 상기 캘리퍼(30)는 상기 거리 감지 센서(60)에서 측정된 데이터에 기초하여 미리 설정된 거리를 유지하도록 실시간으로 승강하게 구성될 수 있다.
상기 편마모 감지 센서(70)는 상기 캘리퍼(30)에 설치될 수 있다. 상기 편마모 감지 센서(70)는 상기 거리 감지 센서(60)와 이격된 위치에서 상기 캘리퍼(30)와 검사물(100)과의 거리를 측정한다. 상기 편마모 감지 센서(70)는 상기 거리 감지 센서(60)와 동일한 종류의 센서가 채용될 수 있다. 상기 편마모 감지 센서(70)는 상기 거리 감지 센서(60)에서 측정된 값과의 차이로 프로브 웨지(40)의 편마모 여부를 판별할 수 있다.
상기 거리 감지 센서(60)와 상기 편마모 감지 센서(70)와 상기 모터(80)는 도면에 도시되지 않은 제어부에 전기적으로 연결되어 상기 모터(80)의 구동이 통합적으로 제어될 수 있다.
상기 거리 감지 센서(60)와 상기 편마모 감지 센서(70)의 거리 측정값이 차이가 미리 설정된 값보다 클 경우, 상기 프로브 웨지(40)를 교환하라는 신호를 발생시키는 알람부가 구비될 수 있다.
상기 알람부는 소리, 문자, 빛 중 적어도 어느 하나의 신호를 발생시킬 수 있다. 상기 알람부의 신호를 감지하여 사용자 또는 작업자는 프로브 웨지(40)를 최적의 시기에 교체할 수 있다.
이하에서는 상술한 바와 같은 구성요소를 포함한 프로브 웨지의 편마모 억제 장치(10)의 작용 효과를 초음파 탐상 장비가 검사물의 용접 궤적을 따라 이동하면서 검사하는 과정을 예로 들어 상세하게 설명하기로 한다.
직경이 큰 배관의 외주면을 따라 형성된 용접부의 결함 여부를 검사하는 경우를 예로 설명한다.
초음파 탐상 장비는 용접부의 궤적을 따라 이동한다. 이 과정에서 프로브(50)는 용접부의 테두리에 가능한 가까운 위치를 따라 이동하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 프로브 웨지의 편마모 억제 장치(10)가 적용된 초음파 탐상 장비로 결함 여부를 검사하는 경우 프로브 웨지(40)의 편마모를 억제하기 위해 종래의 징 구조물이 적용될 필요가 없다. 따라서, 프로브 웨지(40)의 크기를 종래보다 작게 구성할 수 있으므로 프로브(50)와 용접부 간 거리를 더 가깝게 유지하여 검사의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 캘리퍼(30)에 구비된 거리 감지 센서(60)가 프로브 웨지(40)와 검사물(100)과의 거리를 실시간으로 감지하므로 프로브 웨지(40)에 편심이 발생하더라도 신속히 교정될 수 있다. 이에 따라 프로브 웨지(40)의 바닥면에 편마모가 일어나는 것을 현저하게 억제할 수 있다.
또한, 프로브(50)가 검사를 진행하면서 이동하는 과정에서 미세하게 프로브 웨지(40)에 편마모가 발생할 수 있다. 이러한 편마모가 누적될 경우, 편마모 감지 센서(70)가 거리 감지 센서(60)에서 측정한 거리값과의 차이를 실시간으로 계산할 수 있고, 미리 특정된 값보다 큰 차이가 발생할 경우 알람부를 통해 외부에서 인식할 수 있도록 신호를 발생시킨다. 이에 따라 작업자는 프로브 웨지(40)에 편마모가 발생한 것을 쉽게 인지할 수 있다. 그 결과 최적의 시점에 프로브 웨지(40)를 교체할 수 있는 효과를 제공한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 초음파 탐상 장비의 프로브 웨지의 편마모 억제 장치는, 실간으로 캘리퍼와 검사물과의 거리를 감지함으로써 프로브 웨지와 검사물의 거리를 일정하게 유지하여 프로브 웨지의 편마모를 억제할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 위상 배열 초음파 탐상 장비의 프로브 웨지의 편마모 억제 장치는, 종래 프로브 웨지의 편마모를 억제하기 위해 적용된 징을 삭제할 수 있으므로 프로브 웨지의 크기를 줄임으로써 검사 위치와 프로브의 거리를 더 근접시킬 수 있으므로 검사의 신뢰성을 향상시키는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명에의 바람직한 실시 예와 같이 편마모 감지 센서가 구비된 경우 프로브 웨지의 편마모를 정확히 감지하여 프로브 웨지의 교환 시기를 알려줌으로써 프로브 웨지의 교환을 최적의 시점에 수행할 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 : 프로브 웨지의 편마모 억제 장치
20 : 프레임
22 : 피니언 기어
30 : 캘리퍼
32 : 랙 기어
40 : 프로브 웨지
50 : 프로브
60 : 거리 감지 센서
70 : 편마모 감지 센서
80 : 모터
100 : 검사물

Claims (1)

  1. 초음파 탐상 장비의 차량의 전방에 거치 되는 프레임;
    상기 프레임에 승강 가능하게 설치된 캘리퍼;
    상기 캘리퍼에 고정된 프로브 웨지;
    상기 프로브 웨지에 결합된 프로브; 및
    상기 캘리퍼에 설치되며 상기 프로브와 검사물과의 거리를 감지하는 거리 감지 센서를 포함하며,
    상기 캘리퍼는 상기 거리 감지 센서에서 측정된 데이터에 기초하여 미리 설정된 거리를 유지하도록 실시간으로 승강되게 구성되며,
    상기 캘리퍼는 상기 거리 감지 센서와 이격된 위치에서 상기 캘리퍼와 검사물과의 거리를 측정하는 편마모 감지 센서를 구비하며,
    상기 거리 감지 센서와 상기 편마모 감지 센서의 거리 측정값이 차이가 미리 설정된 값보다 클 경우 상기 프로브 웨지의 교환 신호를 발생시키는 알람부가 구비되며,
    상기 거리 감지 센서는, 상기 캘리퍼에 결합 되며, 초음파 센서, 레이저 센서, 적외선 센서, 압력 센서 중 어느 하나이며,
    상기 캘리퍼는 랙 기어를 구비하며,
    상기 프레임은 상기 랙 기어에 결합된 피니언 기어를 구비하며,
    상기 피니언 기어는 모터에 의해 회전되도록 구성된 것을 특징으로 하는 피니언 기어가 구비된 위상 배열 초음파 탐상 장비의 프로브 웨지의 편마모 억제 장치.
KR1020240031505A 2023-09-12 2024-03-05 피니언 기어가 구비된 위상 배열 초음파 탐상 장비의 프로브 웨지의 편마모 억제 장치 KR102664331B1 (ko)

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KR1020240031505A KR102664331B1 (ko) 2023-09-12 2024-03-05 피니언 기어가 구비된 위상 배열 초음파 탐상 장비의 프로브 웨지의 편마모 억제 장치
KR1020240031509A KR102664332B1 (ko) 2023-09-12 2024-03-05 압력 센서가 구비된 위상 배열 초음파 탐상 장비의 프로브 웨지의 편마모 억제 장치

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120028452A (ko) 2010-09-15 2012-03-23 한국수력원자력 주식회사 초음파 검사용 자동 스캐너
KR20190014196A (ko) * 2017-07-28 2019-02-12 광주광역시도시철도공사 탐촉자의 높이가 자동으로 조절되는 레일탐상기
KR102069472B1 (ko) * 2019-10-21 2020-01-22 황정식 구조물 비파괴 탐사용 장치
KR20220059265A (ko) * 2020-11-02 2022-05-10 샬롬엔지니어링 주식회사 자주식 위상배열 초음파 탐상 시스템

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