KR20110025705A - 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛은, 피검사물의 표면에 접하여 피검사물에 초음파를 투사하기 위한 복수의 탐촉자, 복수의 탐촉자 중 이웃하는 두 탐촉자 간의 상대 위치가 가변할 수 있도록 이웃하는 두 탐촉자를 연결하는 복수의 연결부재, 복수의 탐촉자와 이격되어 복수의 탐촉자의 상부에 배치되는 지지부재, 지지부재에 지지되어 복수의 탐촉자를 피검사물 쪽으로 가압하는 가압수단을 포함한다. 본 발명에 의하면, 복수의 탐촉자가 피검사물의 표면 형상에 맞춰 그 배열 구조가 쉽게 변경될 수 있어서 평평한 피검사물의 표면뿐만 아니라 굴곡이 있는 피검사물의 표면에 원활하게 접촉할 수 있다.

Description

초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛{MULTI PROBE UNIT FOR ULTRASONIC FLAW DETECTION APPARATUS}
본 발명은 초음파 탐상장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초음파를 발생하는 복수의 탐촉자가 굴곡이 있는 피검사물의 표면에 원활하게 접촉할 수 있도록 구조가 개선된 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛에 관한 것이다.
초음파 탐상장치는 초음파를 이용하는 비파괴검사 장치의 일종으로, 초음파를 피검사물에 전달시켜 피검사물의 표면 또는 내부에 존재하는 불연속부를 검출하는 장치이다. 초음파는 그 파장이 가청 음보다 아주 짧기 때문에 빛의 직진성과 같은 성질이 있고, 작은 결함으로부터 나타나는 반사도 크게 보기 쉬운 성질이 있으며, X-선보다도 물질의 내부로 전파되기 쉬운 특성이 있다.
초음파 탐상장치를 이용한 초음파 탐상검사는 초음파를 피검사물로 투사하여 피검사물의 불연속부로부터 반사되는 에너지량, 초음파가 피검사물을 투과하여 불연속부로부터 반사되어 되돌아올 때까지의 진행시간, 초음파가 피검사물을 투과할 때 감쇠되는 양의 차이 등을 적절한 표준자료와 비교하여 결함의 위치와 크기 등을 측정한다.
초음파 탐상검사가 적용되는 분야는 철, 비철류의 소재로부터 선박, 교량, 압력용기 등의 제품 및 항공기, 자동차, 철도차량의 부품, 기계류의 부품 등에 이르기까지 다양하다. 또한, 초음파 탐상검사를 이용하여 탐상할 수 있는 결함은 균열, 개재물, 라미네이숀(Lamination) 등의 소재 고유의 불연속으로부터 가공중 불연속 및 피로 균열과 같은 사용 중 불연속까지 매우 광범위하다.
이러한 초음파 탐상검사에 이용되는 초음파 탐상장치는 피검사물의 표면에 초음파를 투사하고 반사된 초음파를 검출하는 초음파 탐촉자를 갖는다.
그런데 단일 탐촉자를 갖는 초음파 탐상장치는 결함의 유무와 위치는 파악할 수 있지만, 결함의 형상이나 크기는 정확히 검출할 수 없으며, 굴곡이 있는 피검사물에 대해서는 탐상이 어려운 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 초음파를 피검사물에 투사하기 위한 복수의 탐촉자가 굴곡이 있는 피검사물의 표면에 원활하게 접촉하여 굴곡이 있는 피검사물에 대한 탐상 정확도를 향상시킬 수 있는 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛은, 피검사물의 표면에 접하여 상기 피검사물에 초음파를 투사하기 위한 복수의 탐촉자, 상기 복수의 탐촉자 중 이웃하는 두 탐촉자 간의 상대 위치가 가변할 수 있도록 상기 이웃하는 두 탐촉자를 연결하는 복수의 연결부재, 상기 복수의 탐촉자와 이격되어 상기 복수의 탐촉자의 상부에 배치되는 지지부재, 상기 지지부재에 지지되어 상기 복수의 탐촉자를 상기 피검사물 쪽으로 가압하는 가압수단을 포함한다.
상기 탄성력 가압수단은 일단은 상기 지지부재에 각각 결합되고 타단은 상기 복수의 탐촉자 중에서 최외측에 배치되는 두 개의 탐촉자에 각각 결합되는 복수의 탄성부재를 포함할 수 있다.
상기 복수의 탄성부재는 일단은 상기 지지부재에 결합되고 타단은 상기 최외측에 배치되는 두 개의 탐촉자 중에서 어느 하나에 결합되는 제 1 판 스프링 및 일단은 상기 지지부재에 결합되고 타단은 상기 최외측에 배치되는 두 개의 탐촉자 중에서 나머지 하나에 결합되는 제 2 판 스프링을 포함할 수 있다.
상기 가압수단은 일단은 상기 지지부재에 결합되고 타단은 상기 복수의 탐촉자 각각에 결합되는 복수의 탄성부재를 포함할 수 있다.
상기 탄성부재는 와이어 스프링과 코일 스프링 중에서 선택될 수 있다.
상기 연결부재는 한 쌍의 관통구멍을 갖는 플레이트형 링크이고, 상기 각각의 플레이트형 링크는 상기 관통구멍에 삽입될 수 있도록 상기 각각의 탐촉자에 마련되는 결합핀에 의해 상기 각각의 탐촉자에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
상기 연결부재는 일단 및 타단이 상기 이웃하는 두 탐촉자 각각에 결합되는 코일 스프링일 수 있다.
상기 탐촉자는, 피검사물의 표면에 접하기 위한 평평한 바닥면, 상기 바닥면의 좌우 측에 대칭되게 마련되는 제 1 하부 경사 측면 및 제 2 하부 경사 측면을 포함하고, 상기 제 1 하부 경사 측면 및 상기 제 2 하부 경사 측면의 상단부에서 상기 바닥면 쪽으로 갈수록 폭이 점진적으로 감소되는 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 탐촉자는, 피검사물의 표면에 접하기 위한 평평한 바닥면, 상기 바닥면의 좌우 측에 대칭되게 마련되는 제 1 상부 경사 측면 및 제 2 상부 경사 측면을 포함하고, 상기 제 1 상부 경사 측면 및 제 2 상부 경사 측면의 하단부에서 상단부 쪽으로 갈수록 폭이 점진적으로 감소되는 형상으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛은 상기 복수의 탐촉자 사이의 상대적인 변위를 검출하기 위한 변위 센서를 더 포함하고, 상기 변위 센서는 상기 지지부재에 고정되는 센서 몸체, 상기 센서 몸체에 이동 가능하게 결합되고 상기 복수의 탐촉자 중에서 어느 하나에 결합되는 이동자를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛은, 초음파를 발생하는 복수의 탐촉자가 연결부재에 의해 일렬로 연결되되 복수의 탐촉자가 기울어지거나 복수의 탐촉자 간의 상대적인 배치 높이가 가변될 수 있다. 따라서, 복수의 탐촉자가 피검사물의 표면 형상에 맞춰 그 배열 구조가 쉽게 변경될 수 있어 평평한 피검사물의 표면뿐만 아니라 굴곡이 있는 피검사물의 표면에 원활하게 접촉할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛은 복수의 탐촉자가 가압수단에 의해 피검사물 쪽으로 가압되기 때문에, 탐촉자의 바닥면이 굴곡이 있는 피검사물의 표면에 원활하게 접촉할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛은 탐촉자의 바닥면이 굴곡이 있는 피검사물의 표면에 접선방향과 평행하게 접촉하기 때문에, 피검사물의 내부로 초음파를 원활하게 투사할 수 있고 피검사물에 대한 탐상 정확도를 높일 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛을 나타낸 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛을 나타낸 측면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛(100)은, 피검사물에 초음파를 투사하기 위한 복수의 탐촉자(110), 복수의 탐촉자(110)를 연결하는 연결 체인(120), 복수의 탐촉자(110)를 지지하기 위한 지지부재(130) 및 한 쌍의 판 스프링(140)(145), 복수의 탐촉자(110)의 상대적인 변위를 검출하기 위한 복수의 변위 센서(150)를 포함한다. 복수의 탐촉자(110)는 신호선(160)에 의해 초음파 탐상장치의 중앙 처리부와 연결된다.
도 4에 도시된 것과 같이, 탐촉자(110)는 피검사물의 표면에 접하기 위한 평평한 바닥면(111), 바닥면(111)의 좌우 측에 대칭되게 마련되는 제 1 하부 경사 측 면(112) 및 제 2 하부 경사 측면(113), 제 1 하부 경사 측면(112)의 상부 및 제 2 하부 경사 측면(113)의 상부에 대칭되게 마련되는 제 1 상부 경사 측면(114) 및 제 2 상부 경사 측면(115)을 포함한다. 제 1 하부 경사 측면(112) 및 제 2 하부 경사 측면(113)은 탐촉자(110)의 중심으로부터 벌어지는 방향으로 경사져 있고, 제 1 상부 경사 측면(114) 및 제 2 상부 경사 측면(115)은 탐촉자(110)의 중심 쪽으로 기울어져 있다.
따라서, 탐촉자(110)는, 제 1 하부 경사 측면(112) 및 제 2 하부 경사 측면(113)의 상단부에서 바닥면(111) 쪽으로 가면서 폭이 좁아지고, 제 1 상부 경사 측면(114) 및 제 2 상부 경사 측면(115)의 하단부에서 상단부 쪽으로 가면서 폭이 좁아지는 형상을 갖는다. 이러한 형상은 연결 체인(120)에 의해 일렬로 연결된 복수의 탐촉자(110)가 기울어질 때 이웃하는 것끼리 서로 부딪히는 것을 방지하기 위한 것이다. 이러한 복수의 탐촉자(110)의 상세한 움직임에 대해서는 후술하기로 한다. 탐촉자(110)의 전후 면에는 결합구멍(116)이 형성된다.
연결 체인(120)은 복수의 탐촉자(110)를 일렬로 연결하기 위한 것으로, 복수의 제 1 링크(121) 및 제 2 링크(124)를 포함한다. 도 4에 도시된 것과 같이, 제 1 링크(121)는 플레이트형 링크로 한 쌍의 관통구멍(122) 및 한 쌍의 관통구멍(122) 사이에 일측으로 돌출되도록 마련되는 돌출부(123)를 갖는다. 제 2 링크(124)도 플레이트형 링크로 한 쌍의 관통구멍(125)을 갖는다. 복수의 제 1 링크(121) 중에서 일부는 이웃하는 두 탐촉자(110)를 연결하고, 나머지 일부는 탐촉자(110)에 결합되어 이웃하게 배치되는 두 개의 제 1 링크(121)를 연결한다. 제 2 링크(124)는 탐촉 자(110)에 결합되어 이웃하게 배치되는 두 개의 제 1 링크(121)를 연결한다.
이들 링크(121)(124)는 탐촉자(110)에 결합되는 결합핀(127)에 의해 서로 연결됨과 동시에 탐촉자(110)에 결합된다. 결합핀(127)은 제 1 링크(121) 및 제 2 링크(124)의 각 관통구멍(122)(125)을 관통하여 그 끝단이 탐촉자(110)의 결합구멍(116)에 삽입됨으로써 탐촉자(110)에 결합된다. 결합핀(127)의 단면 형상과 제 1 링크(121) 및 제 2 링크(124)의 관통구멍(122)(125)은 원형으로 이루어져서 결합핀(127)에 결합된 제 1 링크(121) 및 제 2 링크(124)는 회전할 수 있다.
따라서, 연결 체인(120)으로 연결된 복수의 탐촉자(110)는 일렬로 연결된 상태를 유지하면서 결합핀(127)을 중심으로 일정 각도 회전할 수 있으며, 복수의 탐촉자(110) 사이에는 상하 방향 변위가 발생할 수 있다. 결합핀(127)은 탐촉자(110)로부터 돌출되도록 탐촉자(110)에 일체로 마련될 수도 있다.
지지부재(130)는 복수의 탐촉자(110)의 상단부로부터 이격되도록 복수의 탐촉자(110)의 상부에 배치되며, 한 쌍의 판 스프링(140)(145)에 의해 복수의 탐촉자(110)와 연결된다. 제 1 판 스프링(140)은 그 일단이 지지부재(130)의 일단에 결합되고 타단이 최외측에 배치되는 두 탐촉자(110) 중에서 어느 한 탐촉자(110)의 결합핀(127)에 결합된다. 제 2 판 스프링(145)은 그 일단이 지지부재(130)의 타단에 결합되고 타단이 최외측에 배치되는 두 탐촉자(110) 중에서 나머지 탐촉자(110)의 결합핀(127)에 결합된다.
제 1 판 스프링(140) 및 제 2 판 스프링(145)은 최외측에 배치되는 두 탐촉자(110)에 대해 탄성력을 가한다. 복수의 탐촉자(110)는 연결 체인(120)에 의해 모 두 연결되어 있으므로, 복수의 탐촉자(110) 모두 제 1 판 스프링(140) 및 제 2 판 스프링(145)으로부터 탄성력을 받는다. 이에 의해 복수의 탐촉자(110)는 지지부재(130)와 일정한 간격을 유지할 수 있고, 피검사물에 놓일 때 피검사물에 원활하게 접촉할 수 있다. 또한, 제 1 판 스프링(140) 및 제 2 판 스프링(145)의 작용으로 연결 체인(120) 및 복수의 탐촉자(110)는 접히지 않고 일렬로 펼쳐진 상태를 유지할 수 있다. 제 1 판 스프링(140) 및 제 2 판 스프링(145)은 일단은 지지부재(130)에 결합되고 타단은 최외측에 배치되는 탐촉자(110)에 결합되어 복수의 탐촉자(110)에 대해 피검사물 방향 및 벌어지는 방향으로 탄성력을 가할 수 있는 다른 형태의 탄성부재로 변경될 수 있다.
변위 센서(150)는 지지부재(130)에 고정되는 센서 몸체(151)와 센서 몸체(151)에 이동 가능하게 결합되는 이동자(152)를 포함한다. 센서 몸체(151)는 용접이나 접착제에 의한 접착 등 다양한 방법으로 지지부재(130)에 고정된다. 이동자(152)의 끝단은 탐촉자(110)의 결합핀(127)에 결합된다. 이동자(152)는 용접이나 접착제에 의한 접착 등 다양한 방법으로 결합핀(127)에 결합될 수 있다.
변위 센서(150)는 탐촉자(110)의 배치 높이가 변할 때 변위 신호를 발생하게 된다. 즉, 탐촉자(110)와 지지부재(130) 사이의 간격이 작아지거나 커지면 변위 센서(150)의 이동자(152)가 센서 몸체(151) 내부로 더 들어가거나 일정 부부분 센서 몸체(151)로부터 빠져나오게 되며, 이러한 이동자(152)의 움직임에 의해 변위 신호가 발생하게 된다. 변위 센서(150)는 발생된 신호를 초음파 탐상장치의 중앙 처리부로 전송한다.
변위 센서(150)의 설치 개수는 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 변위 센서(150)로는 리니어 엔코더, 전자유도식 변위 센서, 포텐소미터 등 탐촉자(110)에 결합되어 탐촉자(110)의 상대적인 상하 방향 변위를 검출할 수 있는 다양한 센서가 이용될 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 멀티 탐촉자 유닛(100)을 이용하여 굴곡면이 있는 피검사물을 탐상하는 과정을 나타낸 것이다. 먼저, 도 5에 도시된 것과 같이 멀티 탐촉자 유닛(100)이 볼록한 굴곡면(10)이 있는 피검사물의 표면을 따라 움직일 때, 복수의 탐촉자(110)는 일정한 피치를 유지하면서 기울어지거나 상대적인 배치 높이가 가변하면서 각각의 바닥면(111)이 굴곡면(10)의 접선방향과 평행하게 놓이게 된다. 이때, 제 1 판 스프링(140) 및 제 2 판 스프링(145)이 복수의 탐촉자(110)에 대해 하부 방향으로 탄성력을 가하므로, 복수의 탐촉자(110)의 각 바닥면(111)은 굴곡면(10)에 원활하게 접촉할 수 있다.
멀티 탐촉자 유닛(100)이 볼록한 굴곡면(10)을 따라 이동할 때, 복수의 탐촉자(110)는 기울어지면서 각각의 하단부가 가까워진다. 이때, 탐촉자(110)는 제 1 하부 경사 측면(112) 및 제 2 하부 경사 측면(113)의 상단부에서 바닥면(111) 쪽으로 폭이 감소되는 형상으로 되어 있어서 이웃하는 탐촉자(110) 끼리 서로 부딪히지 않는다. 그리고 복수의 탐촉자(110)의 각 바닥면(111)이 굴곡면(10)에 접할 때, 중앙 쪽에 배치되는 탐촉자(110)는 상부 방향으로 올라가고, 외측에 배치되는 탐촉자(110)는 중앙에 있는 것보다 하부에 위치한다. 이렇게 탐촉자(110)의 배치 높이가 가변하면, 변위가 발생한 탐촉자(110)에 연결된 변위 센서(150)가 작동하여 변 위 신호가 발생된다.
도 6에 도시된 것과 같이 멀티 탐촉자 유닛(100)이 오목한 굴곡면(20)이 있는 피검사물의 표면을 따라 움직일 때, 복수의 탐촉자(110)는 기울어지거나 상대적인 배치 높이가 가변하면서 각각의 바닥면(111)이 굴곡면(20)에 접촉한다. 이때, 제 1 판 스프링(140) 및 제 2 판 스프링(145)이 복수의 탐촉자(110)를 하부 방향으로 가압하므로, 복수의 탐촉자(110)의 각 바닥면(111)은 오목한 굴곡면(20)에 원활하게 접촉할 수 있다.
멀티 탐촉자 유닛(100)이 오목한 굴곡면(20)을 따라 이동할 때, 복수의 탐촉자(110)는 각각의 상단부가 가까워지도록 기울어진다. 이때, 탐촉자(110)는 제 1 상부 경사 측면(114) 및 제 2 상부 경사 측면(115)의 하단부에서 상단부 쪽으로 폭이 감소되는 형상으로 되어 있어서 이웃하는 탐촉자(110)는 서로 부딪히지 않고 원활하게 기울어질 수 있다. 그리고 복수의 탐촉자(110)의 각 바닥면(111)이 굴곡면(20)에 접할 때, 외측에 배치되는 탐촉자(110)는 중앙에 있는 것보다 상부에 위치한다. 이렇게 탐촉자(110)의 배치 높이가 가변하면, 변위가 발생한 탐촉자(110)에 연결된 변위 센서(150)가 작동하여 변위 신호가 발생된다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 멀티 탐촉자 유닛(100)은 피검사물의 평평한 표면 뿐만 아니라, 피검사물의 볼록한 굴곡면(10)이나 오목한 굴곡면(20)에 접하여 피검사물의 표면을 통해 초음파를 원활하게 투사할 수 있다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛을 나타낸 것이다.
도 7 내지 도 9에 도시된 것과 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛(200)은, 피검사물에 초음파를 투사하기 위한 복수의 탐촉자(110), 복수의 탐촉자(110)를 연결하는 연결 체인(120), 복수의 탐촉자(110)를 지지하기 위한 지지부재(230) 및 복수의 와이어 스프링(240), 복수의 탐촉자(110)의 상대적인 변위를 검출하기 위한 복수의 변위 센서(150)를 포함한다. 여기에서, 탐촉자(110), 연결 체인(120) 및 변위 센서(150)는 상술한 본 발명의 일실시예에 의한 멀티 탐촉자 유닛(100)과 같은 것이다. 도면에 명확히 나타나 있지는 않으나, 변위 센서(150)의 센서 몸체(151)는 별도의 고정수단을 이용하는 등의 다양한 방법으로 지지부재(230)에 고정될 수 있다. 이하에서 상술한 것과 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
복수의 와이어 스프링(240)은 복수의 탐촉자(110)에 한 쌍씩 결합된다. 복수의 와이어 스프링(240)은 상술한 멀티 탐촉자 유닛(100)의 제 1 판 스프링(140) 및 제 2 판 스프링(145)을 대신하는 것으로 복수의 탐촉자(110)에 대해 피검사물 방향 및 서로 벌어지는 방향으로 탄성력을 가한다. 와이어 스프링(240)의 상단부는 지지부재(230)에 결합되고 하단부는 탐촉자(110)에 결합된다. 와이어 스프링(240)의 상단부 및 하단부에는 중공형의 연결고리(241)가 마련된다.
와이어 스프링(240)의 하단부에 마련되는 연결고리(241)는 결합핀(127)에 의해 링크(121)(124)와 함께 탐촉자(110)에 결합되고, 와이어 스프링(240)의 상단부에 마련되는 연결고리(241)는 지지부재(230)에 결합되는 스프링 결합핀(227)에 의 해 지지부재(230)에 결합된다. 연결고리(241)의 관통구멍(242) 형상과 결합핀(127)의 단면 형상 및 스프링 결합핀(227)의 단면 형상은 원형으로 이루어져서 와이어 스프링(240)은 결합핀(127) 및 스프링 결합핀(227)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
지지부재(230)의 전후 단부에는 스프링 결합핀(227)이 삽입되는 결합구멍이 형성된다. 스프링 결합핀(227)은 지지부재(230)에 일체로 마련될 수도 있다. 복수의 와이어 스프링(240)은 한 쌍의 연결고리(241)와 결합핀(127) 및 스프링 결합핀(227)에 의한 결합 구조 이외의 다양한 방법으로 지지부재(230) 및 탐촉자(110)에 결합될 수 있다. 또한, 복수의 와이어 스프링(240)은 일단은 지지부재(230)에 결합되고 타단은 탐촉자(110)에 결합되어 탐촉자(110)에 대해 피검사물 방향 및 서로 벌어지는 방향으로 탄성력을 가하는 다른 형태의 탄성부재로 변경될 수 있다. 예컨대, 코일 스프링이 와이어 스프링(240)을 대신할 수 있다.
이러한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 멀티 탐촉자 유닛(200)은 도 10에 도시된 것과 같이, 피검사물의 평평한 표면뿐만 아니라 볼록한 굴곡면(10)에도 원활하게 접촉할 수 있다. 멀티 탐촉자 유닛(200)이 볼록한 굴곡면(10)에 위치할 때, 복수의 탐촉자(110)는 기울어지거나 상대적인 배치 높이가 가변하면서 각각의 바닥면(111)이 굴곡면(10)에 대해 접선 방향과 평행하게 놓이게 된다. 이때, 복수의 와이어 스프링(240)이 복수의 탐촉자(110)를 피검사물 쪽으로 가압함으로써, 복수의 탐촉자(110)는 각각의 바닥면(111)이 굴곡면(10)에 원활하게 접촉할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 의한 멀티 탐촉자 유닛(200)은 오목한 굴곡면에도 원활하게 접촉할 수 있다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛을 나타낸 것이다.
도 11 내지 도 13에 도시된 것과 같이, 본 발명의 또다른 실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛(300)은, 피검사물에 초음파를 투사하기 위한 복수의 탐촉자(110), 복수의 탐촉자(110)를 연결하는 복수의 코일 스프링(320), 복수의 탐촉자(110)를 지지하기 위한 지지부재(230) 및 복수의 와이어 스프링(240)을 포함한다. 여기에서, 탐촉자(110), 지지부재(230) 및 복수의 와이어 스프링(240)은 상술한 본 발명의 다른 실시예에 의한 멀티 탐촉자 유닛(200)과 같은 것이다. 본 발명의 또다른 실시예에 의한 멀티 탐촉자 유닛(300)은 상술한 멀티 탐촉자 유닛(200)과 같이 복수의 탐촉자(110)의 상대적인 변위를 검출하기 위한 복수의 변위 센서(150)를 포함할 수 있다. 이하에서 상술한 것과 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
복수의 코일 스프링(320)은 복수의 탐촉자(110)를 일렬로 연결하기 위한 것으로, 상술한 멀티 탐촉자 유닛(100)(200)의 복수의 제 1 링크(121) 및 제 2 링크(124)를 대신하는 것이다. 하나의 코일 스프링(320)은 이웃하는 두 탐촉자(110)에 각각 결합되는 한 쌍의 연결고리(321)에 결합된다. 연결고리(321)는 중앙에 관통구멍(322)이 형성된 중공형으로 이루어진다. 연결고리(321)는 탐촉자(110)에 결합되는 결합핀(127)에 의해 와이어 스프링(240)의 하단부에 마련되는 중공형의 연결고리(241)와 함께 탐촉자(110)에 결합된다. 연결고리(321)의 관통구멍(322) 형상 은 결합핀(127)의 단면 형상과 같은 원형으로 이루어져서 연결고리(321)는 결합핀(127)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
코일 스프링(320)이 탐촉자(110)에 결합된 연결고리(321)와 결합됨으로써, 모든 탐촉자(110)는 복수의 코일 스프링(320)에 의해 일렬로 연결된다. 이렇게 복수의 탐촉자(110)를 연결하는 복수의 코일 스프링(320)은 굽힘 변형될 수 있으므로, 복수의 탐촉자(110)는 기울어지거나 상대적인 배치 높이가 변경될 수 있다. 따라서, 도 14에 도시된 것과 같이, 멀티 탐촉자 유닛(300)이 피검사물의 볼록한 굴곡면(10)에 위치할 때, 복수의 코일 스프링(320)이 굽힘 변형되면서 복수의 탐촉자(110)는 각각의 바닥면(111)이 굴곡면(10)의 접선방향과 평행하게 놓여 굴곡면(10)에 원활하게 접촉할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 실시예에 의한 멀티 탐촉자 유닛(100)(200)(300)은 복수의 탐촉자(110)가 복수의 링크(121)(124)나 코일 스프링(320)으로 연결되는 것으로 나타나 있으나, 본 발명에 있어서 복수의 탐촉자(110)는 이들 링크(121)(124)나 코일 스프링(320) 이외에 다양한 연결부재에 의해 일렬로 연결될 수 있다. 또한, 도시되고 설명된 한 쌍의 판 스프링(140)(145)이나 복수의 와이어 스프링(240)은 지지부재(230)에 지지되어 복수의 탐촉자(110)를 피검사물 방향 및 서로 벌어지는 방향으로 가압할 수 있는 다른 형태의 가압수단으로 변경될 수 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛을 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛을 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛의 일부 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛이 피검사물의 굴곡면에 접한 상태를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛을 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛을 나타낸 정면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛을 나타낸 측면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛이 피검사물의 굴곡면에 접한 상태를 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유 닛을 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛을 나타낸 정면도이다.
도 13은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛을 나타낸 측면도이다.
도 14는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛이 피검사물의 굴곡면에 접한 상태를 나타낸 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200, 300 : 멀티 탐촉자 유닛 110 : 탐촉자
111 : 바닥면 112, 113 : 제 1, 2 하부 경사 측면
114, 115 : 제 1, 2 상부 경사 측면 120 : 연결 체인
121, 124 : 제 1, 2 링크 127 : 결합핀
130, 230 : 지지부재 140, 145 : 제 1, 2 판 스프링
150 : 변위 센서 151 : 센서 몸체
152 : 이동자 240 : 와이어 스프링
241, 321 : 연결고리 320 : 코일 스프링

Claims (10)

  1. 피검사물의 표면에 접하여 상기 피검사물에 초음파를 투사하기 위한 복수의 탐촉자;
    상기 복수의 탐촉자 중 이웃하는 두 탐촉자 간의 상대 위치가 가변할 수 있도록 상기 이웃하는 두 탐촉자를 연결하는 복수의 연결부재;
    상기 복수의 탐촉자와 이격되어 상기 복수의 탐촉자의 상부에 배치되는 지지부재; 및
    상기 지지부재에 지지되어 상기 복수의 탐촉자를 상기 피검사물 쪽으로 가압하는 가압수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압수단은 일단은 상기 지지부재에 각각 결합되고 타단은 상기 복수의 탐촉자 중에서 최외측에 배치되는 두 개의 탐촉자에 각각 결합되는 복수의 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 탄성부재는 일단은 상기 지지부재에 결합되고 타단은 상기 최외측에 배치되는 두 개의 탐촉자 중에서 어느 하나에 결합되는 제 1 판 스프링 및 일 단은 상기 지지부재에 결합되고 타단은 상기 최외측에 배치되는 두 개의 탐촉자 중에서 나머지 하나에 결합되는 제 2 판 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압수단은 일단은 상기 지지부재에 결합되고 타단은 상기 복수의 탐촉자 각각에 결합되는 복수의 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 탄성부재는 와이어 스프링과 코일 스프링 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결부재는 한 쌍의 관통구멍을 갖는 플레이트형 링크이고,
    상기 각각의 플레이트형 링크는 상기 관통구멍에 삽입될 수 있도록 상기 각각의 탐촉자에 마련되는 결합핀에 의해 상기 각각의 탐촉자에 회전 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결부재는 일단 및 타단이 상기 이웃하는 두 탐촉자 각각에 결합되는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 탐촉자는,
    피검사물의 표면에 접하기 위한 평평한 바닥면, 상기 바닥면의 좌우 측에 대칭되게 마련되는 제 1 하부 경사 측면 및 제 2 하부 경사 측면을 포함하고,
    상기 제 1 하부 경사 측면 및 상기 제 2 하부 경사 측면의 상단부에서 상기 바닥면 쪽으로 갈수록 폭이 점진적으로 감소되는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 탐촉자는,
    피검사물의 표면에 접하기 위한 평평한 바닥면, 상기 바닥면의 좌우 측에 대칭되게 마련되는 제 1 상부 경사 측면 및 제 2 상부 경사 측면을 포함하고,
    상기 제 1 상부 경사 측면 및 제 2 상부 경사 측면의 하단부에서 상단부 쪽으로 갈수록 폭이 점진적으로 감소되는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 탐촉자 사이의 상대적인 변위를 검출하기 위한 변위 센서를 더 포함하고,
    상기 변위 센서는 상기 지지부재에 고정되는 센서 몸체, 상기 센서 몸체에 이동 가능하게 결합되고 상기 복수의 탐촉자 중에서 어느 하나에 결합되는 이동자를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상장치의 멀티 탐촉자 유닛.
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