KR200453393Y1 - 구름베어링힐이 장착된 탐촉자를 사용하는 초음파 레일 탐상기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 구름베어링힐이 장착된 탐촉자를 사용하는 초음파 레일 탐상기에 관한이다.

상기와 같은 본 고안은 다수개의 탐촉자의 하부면에 소형바퀴를 장착한 다음 탐촉자가 레일표면으로부터 일정간극으로 부상한 후 이동하면서 레일을 검사하게하므로써, 탐촉자가 레일표면에 직접 접촉되지 않기 때문에 탐촉자의 마모가 발생되지 않아 그에 따라 탐촉자의 교체비용을 상당히 저감시킬 수 있고, 탐촉자가 레일표면에 대해 일정간극으로 부상한 다음 앞으로 진행하여서 측정하기때문에 레일의 이음매 구간을 측정하더라도 고가의 탐촉자가 레일에 부딪혀 파손되는 일이 발생되지 않으며, 아울러 이음매구간도 정밀측정할 수 있어 그에 따라 레일결함측정의 정밀성도 확보할 수 있는 장점을 가지고 있다.

구름베어링힐, 레일, 탐상기, 초음파, 탐촉자, 이음매

Description

구름베어링힐이 장착된 탐촉자를 사용하는 초음파 레일 탐상기{ultrasound rail inspection device using a probe mounted a roll bearing wheel}

본 고안은 구름베어링힐이 장착된 탐촉자를 사용하는 초음파 레일 탐상기에 관한 것으로, 특히 다수개의 탐촉자의 하부면에 소형바퀴를 장착한 다음 탐촉자가 레일표면으로부터 일정간극으로 부상한 후 이동하면서 레일을 검사하는 구름베어링힐이 장착된 탐촉자를 사용하는 초음파 레일 탐상기에 관한것이다.

일반적으로 기차철로나 지하철 등의 운반체와 궤도검사 및 레일고정부재파손검사, 선로의 적합성 여부의 평가는 오랜 경험을 갖고 있는 검진도공의 검사에 의존하고 있는 실정이다. 이처럼 지금까지는 사람이 직접 궤도 및 레일고정부재의 결함과 파손을 검사하기 때문에 시간, 인력의 낭비는 물론, 경제적인 낭비를 초래하고 있는 것이 현실이고, 무엇보다도 사람이 하는 일이기 때문에 완전한 검측이 불가능하였었다. 특히, 철도의 경우 레일속에 기포나 미세균열이 있으면 열차의 반복적인 이동으로 인한 누적피로와 온도에 의한 수축으로 인하여 레일이 파괴되며 레 일의 파괴로 인하여 열차운행 지연은 물론 사고에 위험성이 있게된다.

그런데, 최근에는 레일 탐상차와 수동식 레일 탐상기가 구비된 수동식 초음파 레일 탐상장치가 개발되어 이러한 장비로 레일표면을 반복 운행하여 결함부분을 사전 발견하여 예방 조치를 취하게된다.

그러면, 상기와 같은 종래 수동식 초음파 레일 탐상기는 도 1에 도시된 바와같이 철도 레일(70)을 따라 이동할 수 있는 이동용 바퀴(71)가 그 하부에 설치되어 있고, 그 상부에는 손잡이(72)가 형성된 몸체프레임부(73)와;

상기 몸체프레임부(73)의 하부에 설치되고 예컨대, 총4개가 1set으로 구성되어 각각(0°,45°F, 45°B, 70°) 방향으로 초음파를 발생시켜 예컨대, 레일 이음매부의 균열, 용접시 발생하는 기포, 급곡선의 레일마모에 의한 균열등의 미세한 결함의 검출하는 탐촉자(74)와;

상기 탐촉자(74)를 통해 발생되는 초음파 생성을 위한 전기신호를 생성하는 초음파생성장치부(75)와;

상기 몸체프레임부(73)의 상부측에 설치되고 탐촉자(74)로부터 검출된 데이터를 분석한후 그 결과를 모니터상에 화상신호로 표시하는 모니터장치부(76)를 포함한다.

한편, 상기와 같은 종래 수동식 초음파 레일 탐상기의 동작을 살펴보면, 먼저, 철도 레일(70)의 결함을 검출할 경우 몸체프레임부(73)를 기차처럼 철도 레일(70)상에 올려놓고 검사자가 몸체를 수동으로 밀면서 검사를 수행하게된다.

이때, 상기 몸체프레임부(73)상에 설치된 콘트롤러(77)를 통해 검사모드를 실행시키면, 이 콘트롤러(77)의 제어명령에 따라 초음파생성장치부(75)가 동작하여 초음파신호 생성을 위한 제어신호를 각각의 탐촉자(74)로 전송한다. 그러면, 상기 탐촉자(74)는 입력된 초음파를 설정된 방향의 철도 레일(70)의 표면 예컨대, 0°,45°F, 45°B, 70° 방향으로 발산시키게된다.

여기서, 상기 초음파 특성상 레일(70)과 탐촉자(74)가 밀착되지 않아 공극이 발생될 경우 초음파가 반사되어 탐상작업을 할 수 없기 때문에 이러한 공극을 없애주기위해 그리고 탐촉자(74)와 레일(70)사이의 윤활작용을 위해 레일(70)의 표면에 살수하게된다.

아울러, 상기 콘트롤러(77)는 모니터장치부(76)를 동작시켜 탐촉자(74)가 검출한 신호를 분석하여 현재 탐촉자(74)가 지나가는 부위의 레일(70)의 결함을 화상신호로 표시한다. 그러면, 상기 검시자는 상기 모니터장치부(76)상의 모니터에 표시된 레일(70)의 상태를 판단하여 예컨대, 레일의 이음매부의 균열, 용접시 발생하는 기포, 급곡선의 레일마모에 의한 균열등의 미세한 결함의 검출하게된다.

그러나, 상기와 같은 종래 수동식 초음파 레일 탐상기는 탐촉자가 레일에 밀접히 접촉하면서 진행하는 방식인데, 탐촉자 재질이 아크릴 이어서 쉽게 마모가 일어나게 된다. 따라서, 상기와 같은 종래 탐상기는 약 400km운행 할 경우 탐촉자 밑면이 마모되어 교환해주어야하고 1회 교환시 4개의 탐촉자를 모두 일괄적으로 교환해야하므로 탐상기 운용비용을 상당히 증가시켰으며, 또한 탐상기의 진행방향으로 탐촉자가 더욱더 심하게 마모되어 초음파의 입사각(0°,45°F, 45°B, 70°)이 편마모에 의해 변해 정밀한 탐상을 할 수 없다는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기위해 고안된 것으로, 탐촉자가 레일표면에 직접 접촉되지 않기 때문에 탐촉자의 마모가 발생되지 않아 그에 따라 탐촉자의 교체비용을 상당히 저감시키는 구름베어링힐이 장착된 탐촉자를 사용하는 초음파 레일 탐상기를 제공함에 그 목적이 있다.

본 고안의 또다른 목적은 탐촉자가 레일표면에 대해 일정간극으로 부상한 다음 앞으로 진행하여서 측정하기때문에 레일의 이음매 구간을 측정하더라도 고가의 탐촉자가 레일에 부딪혀 파손되는 일이 발생되지 않는 구름베어링힐이 장착된 탐촉자를 사용하는 초음파 레일 탐상기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기위한 본 고안은 철도 레일을 따라 이동할 수 있는 가이드힐이 그 하부에 설치된 프레임몸체부와;

상기 프레임몸체부의 하단부 양측면의 각각에 다수개의 탐촉자가 레일의 표면에 대해 일정간극으로 부상하도록 설치되어 레일의 결함을 검출하는 탐촉자수단부와;

상기 탐촉자를 통해 발산되는 초음파 생성을 위한 전기신호를 생성하는 초음 파생성장치부와;

상기 프레임몸체부의 상부측에 설치되고 탐촉자로부터 검출된 데이터를 분석한후 그 결과를 모니터상에 화상신호로 표시하는 모니터장치부와;

상기 프레임몸체부의 일측에 설치되어 노즐을 통해 레일의 표면으로 물을 살수하는 물통장치부와;

상기 프레임몸체부의 일측에 설치되어 탐상기에 동작전원을 공급하는 배터리와;

상기 초음파생성장치부와 모니터장치부를 포함한 탐상기의 기능을 제어하는 제어패널부를 포함하여 구성되는 구름베어링힐이 장착된 탐촉자를 사용하는 초음파 레일 탐상기를 제공한다.

상기와 같은 본 고안은 다수개의 탐촉자의 하부면에 소형바퀴를 장착한 다음 탐촉자가 레일표면으로부터 일정간극으로 부상한 후 이동하면서 레일을 검사하게하므로써, 탐촉자가 레일표면에 직접 접촉되지 않기 때문에 탐촉자의 마모가 발생되지 않아 그에 따라 탐촉자의 교체비용을 상당히 저감시키는 구름베어링이 장착된 탐촉자를 사용하는 초음파 레일 탐상기를 제공함에 그 목적이 있다.

본 고안의 또다른 목적은 탐촉자가 레일표면에 대해 일정간극으로 부상한 다음 앞으로 진행하여서 측정하기때문에 레일의 이음매 구간을 측정하더라도 고가의 탐촉자가 레일에 부딪혀 파손되는 일이 발생되지 않으며, 아울러 이음매구간도 정밀 측정할 수 있어 그에 따라 레일결함측정의 정밀성도 확보할 수 있는 구름베어링이 장착된 탐촉자를 사용하는 초음파 레일 탐상기를 제공하는데 있다.

이하, 본 고안을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

본 고안장치는 도 3에 도시된 바와같이 철도 레일(1)을 따라 이동할 수 있는 가이드힐(2)이 그 하부에 설치되어 있고, 그 상부에는 손잡이(3)가 형성된 프레임몸체부(4)와;

상기 프레임몸체부(4)의 하단부 양측면의 각각에 다수개의 탐촉자(5) 예컨대, 탐촉자 총4개가 1set으로 구성되어 각각의 (0°,45°F, 45°B, 70°) 방향으로 초음파를 발생시키고, 레일(1)의 표면에 대해 일정간극으로 부상하도록 설치되며, 레일의 결함을 검출하는 탐촉자수단부(6)와;

상기 탐촉자(5)를 통해 발산되는 초음파 생성을 위한 전기신호를 생성하는 초음파생성장치부(7)와;

상기 프레임몸체부(4)의 상부측에 설치되고 탐촉자(5)로부터 검출된 데이터를 분석한후 그 결과를 모니터상에 화상신호로 표시하는 모니터장치부(8)와;

상기 프레임몸체부(4)의 일측에 설치되어 노즐(도시안됨)을 통해 레일(1)의 표면으로 물을 살수하는 물통장치부(9)와;

상기 프레임몸체부(4)의 일측에 설치되어 탐상기(11)에 동작전원을 공급하는 배터리(10)와;

상기 초음파생성장치부(7)와 모니터장치부(8)를 포함한 탐상기(11)의 기능을 제어하는 제어패널부(12)를 포함한다.

그리고, 상기 탐촉자수단부(6)의 각 탐촉자(5)는 도 4(a-d)에 도시된 바와같이 내부에 부품을 장착할 수 있도록 상부와 중단부 전체 그리고 하단부가 개방되고 그 밑면 하단부의 다수곳 예컨대, 4곳에 소형 바퀴가 삽입될 수 있도록 바퀴홈(13)이 전후가 일직선상에 위치하도록 설치된 대략 도 4(e)처럼 형성된 베이스프레임부(14)와;

상기 바퀴홈(13)에 각기 삽입되어 베이스프레임부(14)상에 고정설치된 축봉(15)에 의해 회동가능하도록 레일(1)의 표면으로부터 일정간극 예컨대, 0.7mm이하로 부상하여 설치되는 구름베어링힐(16)과;

상기 베이스프레임부(14)의 내부 하단에 레일(1)의 표면으로부터 일정간극 예컨대, 0.07mm 이하로 부상하여 베이스프레임부(14)에 고정설치된 신주부재(17)에 의해 모서리가 고정설치되고 그 내부 중심에 도 4(b)에 도시된 바와같이 일정형상 예컨대, 직사각형의 천공구멍(18)이 형성된 아크릴재질의 고정판부재(19)와;

상기 고정판부재(19)의 천공구멍(18)의 상면상에 위치되도록 베이스프레임부(14)에 고정설치되고 전기신호의 진동에 의해 초음파를 생성하여 방사하고 그 반사신호를 회수하여 모니터장치부(8)로 전송시키는 진동판부재(20)와;

상기 진동판부재(20)를 포함한 내부 부재들을 포함하기위해 베이스프레임부(14)의 상부에 끼워고정하는 케이스부재(21)와;

상기 케이스부재(21)의 측면에 설치되어 탐촉자(5)를 탐촉자수단부(6)의 몸체에 고정시키는 고정봉부재(22)를 포함한다.

또한, 상기 케이스부재(21)의 상부측에는 진동판부재(20)와 연결되어 초음파 송수신신호와 제어신호를 송수신할 수 있는 케이블연결구(23)가 설치된다.

여기서, 상기 탐촉자(5)들은 각기 설정된 다른 방향 예컨대, (0°,45°F, 45°B, 70°) 방향으로 초음파를 발생시키게된다.

다음에는 상기와 같은 구성으로된 본 고안의 작용,효과를 설명한다.

본 고안의 탐상기(11)를 사용하여 철도 레일(1)의 결함을 검출할 경우에는 먼저, 프레임몸체부(4)를 기차처럼 철도 레일(1)상에 올려놓은다음 검시자가 본고안의 탐상기(11)를 밀면 이 탐상기(11)가 4개의 가이드힐(2)에 의해 레일(1)을 따라 이동하게되고 그와 동시에 검사를 수행하게된다.

이때, 상기 프레임몸체부(4)상에 설치된 제어패널부(12)를 통해 검사모드를 실행시키면, 이 제어패널부(12)의 제어명령에 따라 물통장치부(9)가 노즐(도시안됨)을 통해 레일(1)의 표면으로 물을 살수하고 그와동시에 초음파생성장치부(7)가 동작되어 초음파 생성을 위한 전기신호를 케이블연결구(23)에 연결된 케이블(도시안됨)을 통해 탐촉자수단부(6)의 각 탐촉자(5)의 진동판부재(20)로 인가한다. 그러면, 상기 각각의 탐촉자(5)들을 각각에 설정된 방향 예컨대, 0°,45°F, 45°B, 70° 방향의 철도 레일(1)의 표면으로 초음파를 방사하고 그 반사파를 회수하여 상기 케이블을 통해 모니터장치부(8)로 전송시킨다. 그러면, 상기 모니터장치부(8)는 각 각의 탐촉자(5)로부터 검출된 데이터를 분석한후 현재 탐촉자(5)가 지나가는 부위의 레일(1)의 결함을 화상신호로 표시한다. 그러면, 상기 검시자는 상기 모니터장치부(8)의 모니터상에 표시된 레일(1)의 상태를 판단하여 예컨대, 레일의 이음매부의 균열, 용접시 발생하는 기포, 급곡선의 레일마모에 의한 균열등의 미세한 결함의 검출하게된다.

여기서, 상기 검시과정중에 탐상기(11)가 철도 레일(1)의 표면을 따라 진행할 경우 본 고안의 탐촉자(5)는 베이스프레임부(14)의 바퀴홈(13)에 삽입되어 있는 구름베어링힐(16)이 철도 레일(1)의 표면과 접촉하면서 굴러가기 때문에 상기 탐촉자(5)들은 이 구름베어링힐(16)의 높이로 인해 레일(1)의 표면으로부터 일정간극 예컨대, 0.07mm 이하로 부상하면서 진행하게된다.

그러므로, 상기와 같이 본 고안의 탐촉자들(5)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와같이 종래 탐상기의 탐촉자들과는 달리 레일(1)의 표면에 직접 접촉되지 않기 때문에 일정주기로 교체할 필요없이 반영구적으로 사용하게된다.

또한, 본고안의 탐상기(11)는 베이스프레임부(14)의 하단부에 천공구멍(18)이 구비된 아크릴재질의 고정판부재(19)가 설치되어 있기 때문에 레일(1)의 표면으로부터 물이 튀거나 혹은 이물질이 튕겨져 올라온다하더라도 레일(1)의 표면으로부터 일정간극 예컨대, 0.07mm 이하로 부상된 상태로 있는 고정판부재(19)가 그것들이 내부 진동판부재(20)와 부딪치는 것을 막아주어 진동판부재(20)의 손상을 방지하게된다.

뿐만아니라, 본 고안의 탐촉자들(5)은 종래 탐촉자들과는 달리 탐촉자수단 부(6)에 수평으로 설치되고 일정간극으로 레일(1)의 표면으로부터 부상되어 전방측으로 이동되기 때문에 탐상기의 진행방향으로 탐촉자가 편마도되는 현상이 발생되지 않으며, 레일의 이음매 구간을 측정하더라도 고가의 탐촉자가 레일에 부딪혀 파손되는 일이 발생되지 않을 뿐만아니라 이음매구간도 정밀측정할 수 있어 레일결함측정의 정밀성도 확보하게된다.

이상 설명에서와 같이 본 고안은 다수개의 탐촉자의 하부면에 소형바퀴를 장착한 다음 탐촉자가 레일표면으로부터 일정간극으로 부상한 후 이동하면서 레일을 검사하게하므로써, 탐촉자가 레일표면에 직접 접촉되지 않기 때문에 탐촉자의 마모가 발생되지 않기 때문에 탐촉자의 교체비용을 상당히 저감시킬 수 있으므로 철도레일의 정비분야에 사용할 경우 매우 유용하게 사용할 수 있다.

도 1은 종래 수동식 초음파 탐상기의 일례를 설명하는 설명도.

도 2는 종래 탐상기의 탐촉자와 레일표면이 접촉하는 상태를 설명하는 설명도.

도 3은 본고안의 탐상기를 개략적으로 설명하는 설명도.

도 4의 (a-e) 본고안 탐상기의 실시상태를 설명하는 설명도.

도 5는 본고안 탐상기와 종래 탐상기의 실시예의 접촉상태를 비교설명하는 설명도.

도 6은 본고안 탐상기와 종래 탐상기의 실시예의 밑면과 측면의 상태를 비교설명하는 설명도.

<부호의 상세한 설명>

1 : 레일 2 : 가이드힐

3 : 손잡이 4 : 프레임몸체부

5 : 탐촉자 6 : 탐촉자수단부

7 : 초음파생성장치부 8 : 모니터장치부

9 : 물통장치부 10: 배터리

11: 탐상기 12: 제어패널부

13: 바퀴홈 14: 베이스프레임부

15: 축봉 16: 구름베어링힐

17: 신주부재 18: 천공구멍

19: 고정판부재 20: 진동판부재

21: 케이스부재 22: 고정봉부재

23: 케이블연결구

Claims (5)

1. 철도 레일을 따라 이동할 수 있는 가이드힐이 그 하부에 설치된 프레임몸체부와;

   상기 프레임몸체부의 하단부 양측면의 각각에 다수개의 탐촉자가 레일의 표면에 대해 일정간극으로 부상하도록 설치되어 레일의 결함을 검출하는 탐촉자수단부와;

   상기 탐촉자를 통해 발산되는 초음파 생성을 위한 전기신호를 생성하는 초음파생성장치부와;

   상기 프레임몸체부의 상부측에 설치되고 탐촉자로부터 검출된 데이터를 분석한후 그 결과를 모니터상에 화상신호로 표시하는 모니터장치부와;

   상기 프레임몸체부의 일측에 설치되어 노즐을 통해 레일의 표면으로 물을 살수하는 물통장치부와;

   상기 프레임몸체부의 일측에 설치되어 탐상기에 동작전원을 공급하는 배터리와;

   상기 초음파생성장치부와 모니터장치부를 포함한 탐상기의 기능을 제어하는 제어패널부를 포함하여 구성되는 구름베어링힐이 장착된 탐촉자를 사용하는 초음파 레일 탐상기.
2. 제1항에 있어서, 상기 탐촉자수단부의 각 탐촉자는 내부에 부품을 장착할 수 있도록 상부와 중단부 전체 그리고 하단부가 개방되고 그 밑면 하단부의 다수곳에 소형 바퀴가 삽입될 수 있도록 바퀴홈이 전후가 일직선상에 위치하도록 설치되는 베이스프레임부와;

   상기 바퀴홈에 각기 삽입되어 베이스프레임부상에 고정설치된 축봉에 의해 회동가능하도록 레일의 표면으로부터 일정간극으로 부상하여 설치되는 구름베어링힐과;

   상기 베이스프레임부의 내부 하단에 레일의 표면으로부터 일정간극으로 부상하여 베이스프레임부에 고정설치된 신주부재에 의해 모서리가 고정설치되고 그 내부 중심에 일정형상의 천공구멍이 형성된 고정판부재와;

   상기 고정판부재의 천공구멍의 상면상에 위치되도록 베이스프레임부에 고정설치되고 전기신호의 진동에 의해 초음파를 생성하여 방사하고 그 반사신호를 회수하여 모니터장치부로 전송시키는 진동판부재와;

   상기 진동판부재를 포함한 내부 부재들을 포함하기위해 베이스프레임부의 상부에 끼워고정하는 케이스부재와;

   상기 케이스부재의 측면에 설치되어 탐촉자를 탐촉자수단부의 몸체에 고정시키는 고정봉부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 구름베어링힐이 장착된 탐촉자를 사용하는 초음파 레일 탐상기.
3. 제2항에 있어서, 상기 일정간극은 0.07mm이하인 것을 특징으로 하는 구름베 어링힐이 장착된 탐촉자를 사용하는 초음파 레일 탐상기.
4. 제2항에 있어서, 상기 고정판부재는 아크릴재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 구름베어링힐이 장착된 탐촉자를 사용하는 초음파 레일 탐상기.
5. 제2항에 있어서, 상기 케이스부재의 상부측에는 진동판부재와 연결되어 초음파 송수신신호와 제어신호를 송수신할 수 있는 케이블고정구가 적어도 하나 이상이 설치되는 것을 특징으로 하는 구름베어링힐이 장착된 탐촉자를 사용하는 초음파 레일 탐상기.

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