KR20120028452A - 초음파 검사용 자동 스캐너 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초음파 검사용 자동 스캐너에 관한 것으로, 하나의 모터를 사용하는 자동 스캐너를 이용하여 자동 초음파 검사의 효율성과 발전 설비의 건전성을 향상시키는 자동 스캐너가 개시된다. 본 발명에 따르면, 자동 스캐너(300)는 Y축 아암(302)과, X축 바퀴(304), 구동모터(310), 연결축 조립체(312), 및 솔레노이드(311)를 구비하고, 연결축 조립체(312)는 솔레노이드(311)에 전원이 공급될 때 축방향으로 이동함으로써 상기 Y축 아암(302)과 X축 바퀴(304)에 선택적으로 구동력을 전달할 수 있다.

Description

초음파 검사용 자동 스캐너{Automatic scanner for ultrasonic inspection}
본 발명은 초음파 검사용 자동 스캐너에 관한 것으로, 배관 및 압력용기 등과 같은 검사대상을 초음파 검사하기 위해 사용되는 자동 스캐너에 관한 것이다.
일반적으로, 초음파탐상검사는 산업설비의 이상 유무 또는 건전성을 검사함에 있어서 시편을 파괴하지 않고 검사하는 것으로, 초음파 신호의 저장 유무 및 초음파 탐촉자 이동 방법에 따라 자동 및 수동검사로 분류되고 있다. 수동 초음파탐상검사는 검사자가 직접 검사 대상체에 초음파 장비에 연결된 초음파 탐촉자를 손으로 이동하면서 육안으로 결함 유무를 확인하는 비파괴검사 방법이다.
그러나, 검사자의 숙련된 기량과 현장 여건에 따라 검사 결과에 영향을 주게 되어, 검사 결과의 일관성에 문제가 제기되고 있다. 또한, 수동 초음파탐상검사는 검사자가 현장에서만 검사결과를 확인할 수 있으므로, 차후, 객관적인 검사 결과를 입증하는 데 어려움이 따른다.
이러한 수동 초음파탐상검사의 단점을 해결하기 위한 것이, 바로 자동 초음파탐상검사인데, 자동 초음파탐상검사는 초음파 장비, 자동 스캐너 및 자동 초음파검사 프로그램을 이용하여 검사대상체에 대한 검사 결과인 초음파 신호를 저장하여 이미지 형태로 확인함으로써, 검사 결과에 대한 신뢰성이 매우 높다. 특히, 원자력 발전소와 같이 높은 신뢰도가 요구되는 산업설비의 건전성 확보를 위해 자동검사의 적용이 증가하는 추세이다.
도 1, 도 2a 및 도 2b는 종래의 자동 초음파검사 시스템과 자동 스캐너의 형태를 설명하기 위한 도면이다. 도시된 바와 같이, 종래의 자동 스캐너(300)는 자동 스캐너 본체(301)에 초음파 탐촉자 고정뭉치(303)를 왕복운동하게 하는 Y축 아암(302)과 연결된 Y축 모터(306) 및 엔코더(307)와 스캐너 본체(301)를 왕복운동하게 하는 X축 바퀴(304)와 연결된 X축 모터(308) 및 엔코더(309)의 회전으로 검사대상체(400) 내부에 초음파 신호를 송수신하는 초음파 탐촉자(305)로 구성되어 있다.
자동 초음파검사의 시스템 운영을 위해서는 팀원을 구성하고 검사 대상체에 자동 스캐너를 설치하여 자동 초음파검사 프로그램 운영자와 자동 스캐너 운영자 간에 최대 140M 거리에서 팀워크를 유지하면서 검사를 수행하여야 한다. 특히, 자동 스캐너 설치 및 검사영역 설정시 배관 지지대나 배관과 같은 주위 구조물의 간섭이 없어야 하며, 자동 스캐너 운영자가 이동이 용이할 수 있도록 자동 스캐너의 크기와 무게를 최대한 경량화 및 소형화가 요구되고 있다.
본 발명은 종래의 자동스캐너의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 1개의 모터만을 사용하는 자동 스캐너를 구현하여 경량화 및 소형화하고, 주위 구조물의 간섭을 최소화 하여 자동 초음파 검사의 현장 적용성을 확대할 수 있는 자동스캐너를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 본체 내부로부터 외부를 향해 길게 뻗어 있는 Y축 아암과, 스캐너의 본체 하부에 배치되어 본체를 이동가능하게 지지하는 X축 바퀴, 스캐너의 본체 내부에 배치되는 구동모터, 스캐너의 본체 내부에서 구동모터와 맞물리게 연결되어 있는 연결축 조립체, 및 연결축 조립체의 자석을 감싸는 솔레노이드를 구비하고, 연결축 조립체는 상기 솔레노이드에 전원이 공급될 때 축방향으로 이동함으로써 상기 Y축 아암과 X축 바퀴에 선택적으로 구동력을 전달할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 이상에서 설명된 하나의 모터를 사용한 자동 스캐너 장치를 제작함으로써, 자동 스캐너의 경량화 및 소형화가 가능하게 되어 현장검사중 자동스캐너의 주위 구조물의 간섭이 최소화되어 자동 초음파검사의 적용성을 확대하며 운영 편리성을 확보뿐만 아니라 산업설비의 건전성 확보에 기여할 것이다.
도 1 , 도 2a, 및 도 2b는 종래기술에 따른 초음파 검사용 자동 스캐너의 개략적인 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파 검사용 자동 스캐너의 개략적인 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 스캐너를 도시한다. 도 3a 및 도 3c는 위에서 본 단면도이고, 도 3b 및 도 3d는 정면에서 본 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스캐너의 본체(301)는 Y축 아암(302)과, X축 바퀴(304), 구동모터(310), 연결축 조립체(312), X축 엔코더(309), 및 Y축 엔코더(307)를 구비하며. 연결축 조립체(312)는 구동모터(310)의 회전을 X축 바퀴(304)와 연결하기 위한 X축 연결기어(314)와, Y축 아암(302)과 연결하기 위한 Y축 연결기어(315), 구동모터 (310)의 회전을 전달하는 공통기어(313) 및 솔레노이드(311)를 구비한다.
제어부(도 4 참조)로부터 솔레노이드(311) 및 구동모터(310)에 전원이 공급되면 솔레노이드(311)와 연결축 조립체(312)의 축 상에 연결된 자석 사이의 작용력에 의해 연결축 조립체(312)가 축방향으로 이동되고, Y축 아암(302) 또는 X축 바퀴(304)에 구동력 전달하여, 검사 대상체의 표면에서 초음파 탐촉자(305)로부터 초음파 신호를 송수신하여 자동 초음파검사를 수행하게 된다.
더욱 구체적으로 설명하면, 구동모터(310)로부터 Y축 아암(302)에 구동력을 전달하기 위해서는, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 솔레노이드(311)가 자석을 우측으로 끌어당김으로써 Y축 연결기어(315)가 Y축 아암(302) 상에 위치된 기어와 맞물린다. 이와 반대로, 구동모터(310)로부터 X축 바퀴(304)에 구동력을 전달하기 위해서는, 도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 솔레노이드(311)가 자석을 좌측으로 밀어냄으로써 X축 연결기어(314)가 X축 바퀴(304)와 연결된 기어와 맞물린다. 선택가능하기로 연결축 조립체(312)는 기어 대신에 모터(310)와 연결되고 신축성 있는 소재로 만들어진 벨트를 구비할 수 있다. 또한 선택가능하기로, 연결축 조립체(312)에 축방향으로 가압된 스프링을 구비하여 연결축 조립체(312)의 축방향 제어를 간단하고 원활하게 수행할 수 있다.
Y축 엔코더(307)는 Y축 아암(302)의 회전운동을, X축 엔코더(309)는 X축 바퀴(304)의 회전운동을 측정하여 초음파 탐촉자(305, 도 2b 참조)와 스캐너 본체(301)의 이동을 제어하게 된다.
도 4에는 본 발명에 따른 스캐너의 바람직한 실시예에 따른 제어부가 도시되어 있다. 제어부 내에 구비된 제어부(Motor Driver Unit, 120)는 스캐너(300)를 제어하여 검사대상체의 X축 및 Y축의 검사영역 내에서 자동검사가 수행되도록 제어하는 역할을 한다. 자동검사는 검사영역 내에서 X축 바퀴(304)과 Y축 아암(302)을 교대로 움직이면서 자동 초음파 검사를 수행하므로 X축 바퀴(304)와 Y축 아암(302)을 회전시키기 위해 구동모터의 전원도 교대로 공급하게 된다. 선택가능하기로 구동모터(310)와 솔레노이드(311)는 본체(301) 외부의 전자회로 장치에 의해 제어될 수도 있다.
솔레노이드(311)는 구동모터(310)의 전압과 용량이 같은 DCDC 변환기 (Converter)를 선정하고 솔레노이드(311) 동작전류를 고려해서 구동시킨다. 솔레
노이드(311)에서 발생하는 역서지 및 노이즈를 예방하기 위해 포토커플러, 릴레이, 타임스위치 등과 DCDC 변환기(Converter)를 이용해서 그라운드를 분리한다.
이상과 같이, 본 발명은 바람직한 실시예에 따른 초음파 검사용 자동 스캐너를 첨부된 도면을 참조로 설명되었으나, 임의로 기술된 추가, 삭제, 변형, 및 대체가 첨부된 청구항에 정의된 본 발명의 정신과 범주를 벗어나지 않고 가능하다.
300 : 자동 스캐너
301 : 자동 스캐너 본체 302 : Y축 아암 스크로
303 : 초음파탐촉자 고정뭉치 304 : X축 바퀴
305 : 초음파 탐촉자 306 : Y축 구동모터
307 : Y축 엔코더 308 : X축 구동모터
309 : X축 엔코더 310 : 구동 모터
311 : 솔레노이드 312 : 축 연결축 조립체
313 : 구동모터 회전기어 314 : X축 연결 기어
315 : Y축 연결 기어
400 : 검사 대상체

Claims (6)

  1. 배관 및 압력용기 등과 같은 검사대상을 검사하기 위해 사용되는 초음파 검사용 자동 스캐너에 있어서,
    상기 스캐너의 본체(301) 내부로부터 외부를 향해 길게 뻗어 있는 Y축 아암(302)과,
    상기 스캐너의 본체(301) 하부에 배치되어 본체(301)를 이동가능하게 지지하는 X축 바퀴(304),
    상기 스캐너의 본체(301) 내부에 배치되는 구동모터(310),
    상기 스캐너의 본체(301) 내부에서 상기 구동모터(310)와 연결되어 있는 연결축 조립체(312), 및
    상기 연결축 조립체(312)의 자석을 감싸는 솔레노이드(311)를 구비하고,
    상기 연결축 조립체(312)는 상기 솔레노이드(311)에 전원이 공급될 때 축방향으로 이동함으로써 상기 Y축 아암(302)과 X축 바퀴(304)에 선택적으로 구동력을 전달할 수 있는 것을 특징으로 하는 초음파 검사용 자동 스캐너.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 연결축 조립체(312)는 축방향으로 이동가능한 축 상에 X축 연결기어(314)와, Y축 연결기어(315), 공통기어(313) 및 자석을 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사용 자동 스캐너.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 연결축 조립체(312)는 모터와 연결되는 벨트를 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사용 자동 스캐너.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 연결축 조립체(312)는 축방향으로 가압된 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사용 자동 스캐너.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 구동모터(310)와 솔레노이드(311)는 상기 본체(301) 내부에 설치된 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 초음파 검사용 자동 스캐너.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 구동모터(310)와 솔레노이드(311)는 상기 본체(301) 외부의 전자회로 장치를 연결하여 제어되는 것을 특징으로 하는 초음파 검사용 자동 스캐너.
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