KR20190010993A - 철도 차량용 제동디스크 표면 측정장치 - Google Patents

철도 차량용 제동디스크 표면 측정장치 Download PDF

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Abstract

제동디스크 표면 측정장치는 프레임부, 구동부, 검사모듈, 스캐너 모듈 및 장착 프레임을 포함한다. 상기 구동부는 상기 프레임부에 고정되어 철도차량의 제동디스크인 시편을 회전 구동시킨다. 상기 검사모듈은 상기 시편의 일측에 위치하여 상기 시편의 표면 또는 내부 상태를 계측한다. 상기 스캐너 모듈은 상기 검사모듈이 고정되며, 상기 검사모듈의 상기 시편에 대한 위치를 이동시킨다. 상기 장착 프레임은 상기 스캐너 모듈이 실장된다.

Description

철도 차량용 제동디스크 표면 측정장치{DETECTION APPARATUS FOR DISK SURFACE OF RAILWAY VEHICLES}
본 발명은 제동디스크 표면 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철도차량에 적용되어 제동을 수행하는 제동디스크의 표면의 결함, 균열, 마모 등을 측정할 수 있는 철도 차량용 제동디스크 표면 측정장치에 관한 것이다.
철도차량은 운행 시간의 증가에 따라 특히, 제동디스크에 대한 균열이나 결함, 마모 등이 발생하게 되며, 이는 제동 거리의 증가, 제동 안전성의 저하 등의 문제를 야기하므로, 이러한 제동디스크의 균열 등에 대한 빠르고 효과적인 검사 방법이 필요한 상황이다.
종래, 이러한 철도차량의 제동디스크 표면에 대한 검사는 VT(visual testing) 또는 PT(liquid penetrant testing) 등의 방법이 적용되어 왔으나, VT 또는 PT 등의 균열 검사 수행의 경우 표면 균열을 정확하게 측정하기 어려우며, 균열의 깊이나 길이로 표현되는 이른바 균열 크기를 산정할 수 없어 제동 디스크 상태에 대한 객관적인 평가가 어려운 문제가 있다.
관련 선행기술로, 대한민국 등록특허 제10-1723015호에서는 철도차량의 제동디스크 표면의 온도나 영상을 측정하여 결함을 검지하는 기술을 개시하고는 있으나, 고속 적외선 카메라와 이미지프로세싱을 통해 결함을 검지하는 기술로서, 상대적으로 고가의 장비가 필요하며, 데이터 처리 시간이 많이 소요되는 등의 단점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-1723015호
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 초음파를 이용하여 제동 디스크의 표면 균열을 검사함으로써, 결함을 보다 빠르고 효과적으로 검사할 수 있으며, 균열의 깊이 및 길이에 대한 측정으로 결함을 수치화하여 잔존수명을 예측할 수 있으며, 조립식 구조로서 장착 및 휴대성이 향상된 철도 차량용 제동디스크 표면 측정장치에 관한 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 제동디스크 표면 측정장치는 프레임부, 구동부, 검사모듈, 스캐너 모듈 및 장착 프레임을 포함한다. 상기 구동부는 상기 프레임부에 고정되어 철도차량의 제동디스크인 시편을 회전 구동시킨다. 상기 검사모듈은 상기 시편의 일측에 위치하여 상기 시편의 표면 또는 내부 상태를 계측한다. 상기 스캐너 모듈은 상기 검사모듈이 고정되며, 상기 검사모듈의 상기 시편에 대한 위치를 이동시킨다. 상기 장착 프레임은 상기 스캐너 모듈이 실장된다.
일 실시예에서, 상기 프레임부는 상기 시편의 일측에 장착공간을 형성하며, 상기 스캐너 모듈 및 상기 장착 프레임은 상기 시편의 계측시 상기 장착공간으로 위치할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구동부는, 상기 시편이 고정되는 구동축, 상기 구동축을 고정하는 지지프레임, 및 상기 구동축을 회전시키는 회전 모터를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스캐너 모듈은, 상기 검사모듈이 고정되는 고정 프레임, 상기 고정 프레임을 슬라이딩 이동시키는 스텝모터, 및 상기 검사모듈의 이동량을 계측하는 엔코더를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스캐너 모듈은, 상기 고정 프레임이 실장되는 연결 프레임, 상기 연결 프레임의 이동을 가이드하는 가이드부, 상기 스텝모터의 회전 구동력을 상기 연결 프레임의 직선 운동으로 변환하는 볼 스크류, 및 상기 가이드부 상에서 상기 연결 프레임의 위치를 센싱하는 포토 센서를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 연결 프레임은 상기 시편이 인입되도록 'U'자 형상을 가지며, 상기 연결 프레임의 내측으로 상기 시편이 위치할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 검사모듈은, 상기 연결 프레임의 양 측에, 상기 시편을 중심으로 서로 마주보도록 한 쌍이 고정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 검사모듈은, 상기 시편을 향해 초음파를 발생시키는 제1 검지부, 및 상기 시편으로부터 반사된 초음파를 검출하는 제2 검지부를 포함하는 검지부, 및 상기 검지부가 고정된 센서 지그부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 센서 지그부는, 상기 제1 검지부를 고정하는 제1 센서지그, 및 상기 제2 검지부를 고정하는 제2 센서지그를 포함하고, 상기 제1 및 제2 센서지그들의 끝단에는 각각 제1 및 제2 개구부들이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 센서 지그부는 'V'자 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 검사모듈은, 상기 제1 및 제2 검지부들의 내측으로 물을 공급하는 물 공급부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 검사모듈은, 상기 센서 지그부를 고정하는 고정 지그부, 상기 고정 지그부에 연결되어, 상기 검지부와 상기 시편을 밀착시키는 플린저부, 및 상기 고정 지그부에 연결되어, 상기 플린저부의 고정력을 향상시키는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 검사모듈의 끝단에 위치하여, 물을 저장하는 물 저장모듈을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 물 저장모듈은, 상기 시편과 평행하게 연장된 패널 지그부, 상기 배널 지그부에 대하여 수평으로 슬라이딩되며, 제1 및 제2 개구패널들이 형성된 패널부, 및 상기 패널 지그부에 대하여 경사각을 이루며 연장되는 경사패널을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 패널부에는 스폰지가 장착되며, 상기 경사패널 및 상기 패널부는 상기 검사모듈의 끝단에 장착될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 철도차량의 제동디스크의 표면의 결함, 균열, 마모 등의 상태를 빠르고 효과적으로 측정할 수 있다.
구체적으로, 실제 제동디스크를 구동부 및 프레임부에 장착하고, 검사모듈이 장착된 장착 프레임을 시편에 근접시켜, 제동디스크에 대한 표면 상태를 즉각적으로 계측할 수 있으며, 이 경우, 검사모듈이 장착된 장착 프레임은 별도의 모듈 형태로서 계측이 필요한 위치로 이동시켜 용이하게 사용된 제동디스크에 대한 계측을 수행할 수 있다.
이 경우, 스캐너 모듈을 통해 검사모듈을 시편의 반경 방향으로 계측이 필요한 위치로 이동시킬 수 있으며, 스캐너 모듈이 엔코더와 포토 센서를 포함하여, 상기 검사모듈의 위치 및 이동량에 관한 정보를 저장할 수 있으므로, 제동디스크의 표면 상태를 위치별로 정확하게 계측할 수 있다.
또한, 연결 프레임은 제동디스크의 양쪽 면으로 연장되도록 'U'자 형상으로 형성되며, 양 끝단에 검사모듈이 장착되므로, 제동디스크의 양쪽 면 모두에 대하여 위치별로 상태를 계측할 수 있다.
또한, 초음파를 이용한 표면 상태 계측을 수행함으로써, 상대적으로 정확하면서도 빠르게 표면 상태에 대한 계측이 가능하다.
이 경우, 초음파 계측에 필요한 매질로서 물을 사용하기 위해 검지부의 내측으로 물이 공급되도록 구성되며, 특히 스폰지가 고정되는 물 저장모듈을 포함하여, 사용되는 물을 최소화할 수 있다.
또한, 검지모듈이 검지부가 고정되는 센서 지그부, 센서 지그부를 고정하는 고정 지그부와 검지부를 시편에 밀착시키는 플린저부를 포함하도록 설계되어, 실제 제동디스크의 표면에 대한 계측을 보다 정확하고 효과적이며, 안정적으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 실시예에 의한 제동디스크 표면 측정장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 프레임부 및 구동부를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 스캐너 모듈 및 검사모듈을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1의 스캐너 모듈 및 검사모듈을 도시한 평면도이다.
도 5는 도 1의 검사모듈을 도시한 정면도이다.
도 6은 도 1의 물 저장모듈을 도시한 사시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 실시예에 의한 제동디스크 표면 측정장치를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 프레임부 및 구동부를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 제동디스크 표면 측정장치(10)는 프레임부(100), 구동부(200), 스캐너 모듈(300), 장착 프레임(400) 및 검사모듈(500)을 포함하며, 후술하겠으나, 물 저장모듈(600)을 더 포함할 수 있다.
상기 프레임부(100)는 상기 표면 측정장치(10)의 전체적인 외형을 형성하며, 도시된 바와 같이 복수의 프레임들이 서로 연결되어 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 프레임부(100)는 알루미늄 프로파일로 제작될 수 있다.
상기 프레임부(100)에는 장착공간(110)이 형성되며, 상기 장착공간(110)에는 후술되는 장착 프레임(400) 및 본 실시예에 의한 표면 측정장치(10)의 계측 대상인 시편(20), 즉 철도차량의 제동디스크가 위치하게 된다.
상기 구동부(200)는 상기 프레임부(100)의 상측에 위치하며, 회전 모터(210), 지지프레임(220) 및 구동축(230)을 포함한다.
상기 회전모터(210)는 회전 구동력을 상기 구동축(230)에 제공하고, 상기 구동축(230)에는 상기 시편(20)이 고정되어 상기 구동축(230)의 회전에 따라 상기 시편(20)이 회전한다.
상기 지지프레임(220)은 상기 구동축(230)을 지지하며 상기 구동축(230)의 안정적인 회전이 가능하도록 보조한다.
상기 시편(20)은 상기 표면 측정장치(10)의 계측 대상인 철도차량의 제동디스크로서, 실제 철도차량의 제동디스크에 대한 균열이나 마모, 결함 등을 측정하기 위해 철도차량에 장착되었던 제동디스크를 이동시켜 상기 프레임부(100) 상에 장착하여 계측된다.
본 실시예에서는, 상기 제동 디스크의 표면은 물론 내부의 균열이나 마모, 결함 등에 대하여 상기 제동 디스크의 표면의 다양한 위치에서 그 상태를 계측하여, 제동 디스크의 현재 상태는 물론 향후 예상 수명 등에 대한 정보도 도출할 수 있다.
상기 스캐너 모듈(300)은 끝단에 상기 검사모듈(500)이 고정되며, 상기 검사모듈(500)을 상기 시편(20) 상에서 측정이 필요한 위치로 이동시킨다.
이 경우, 상기 검사모듈(500)은 상기 스캐너 모듈(300)에 의해 상기 시편(20) 상에서 이동되며 상기 시편(20)의 표면 또는 내부의 균열, 마모, 결함 등을 측정한다.
상기 장착 프레임(400)은 상기 스캐너 모듈(300)이 상부에 실장 또는 고정되어 위치하며, 상기 장착 공간(110)으로 상기 스캐너 모듈(300)을 위치시킨다.
즉, 본 실시예에서는, 상기 스캐너 모듈(300) 및 상기 검사모듈(500)은 상기 시편(20)에 대한 계측이 필요한 경우에만 상기 장착공간(110)으로 위치하여 계측을 수행하며, 계측이 종료된 이후에는 다른 공간으로 이동될 수 있다.
이와 같이, 상기 스캐너 모듈(300) 및 상기 검사모듈(500)이 모듈 형태로서 계측이 필요한 경우에만 상기 장착공간(110)으로 이동되므로, 공간 활용성이 향상되며, 하나의 스캐너 모듈(300) 및 검사모듈(500)로 다양한 위치에서 시편(20)에 대한 계측을 수행할 수 있다.
도 3은 도 1의 스캐너 모듈 및 검사모듈을 도시한 사시도이다. 도 4는 도 1의 스캐너 모듈 및 검사모듈을 도시한 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 스캐너 모듈(300)은 베이스 플레이트(310), 스텝모터(320), 엔코더(330), 볼 스크류(340), 가이드부(350), 포토 센서(360), 연결 프레임(370) 및 고정 프레임(380)을 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 베이스 플레이트(310)는 상기 장착 프레임(400) 상에 고정되며, 상기 스캐너 모듈(300)의 상기 구성요소들이 상면에 실장되도록 바닥면을 형성한다.
상기 스텝모터(320)는 상기 볼 스크큐(340)에 회전 구동력을 제공하며, 상기 엔코더(330)는 상기 스텝모터(320)에 연결되어, 상기 스텝모터(320)의 회전량을 계측하여 상기 연결 프레임(370)의 실제 이동거리를 계측하기 위한 정보를 제공한다.
또한, 상기 볼 스크류(340)는 상기 엔코더(330) 및 상기 스텝모터(320)에 연결되어 연장되며, 상기 스텝모터(320)에 의해 제공되는 회전 구동력을 상기 연결 프레임(370)의 왕복 이동으로 변환하여 제공한다.
이 경우, 상기 가이드부(350)는 상기 베이스 플레이트(310)의 상면에 고정되어, 상기 연결 프레임(370)의 왕복 이동을 가이드한다.
상기 포토 센서(360)는 상기 가이드부(350)의 일 측에 위치하여, 상기 연결 프레임(370)의 초기 위치를 센싱하고, 이에 따라 상기 검사모듈(500)의 초기 위치가 계측된다.
상기 연결 프레임(370)은 상기 볼 스크류(340)에 의해 상기 베이스 플레이트(310)에 대하여 상대적으로 왕복 이동하게 되며, 이 경우, 상기 가이드부(350)에 의해 가이드되며 왕복 이동된다.
한편, 상기 연결 프레임(370)은 'U'자 형상으로 형성되며, 상기 함입된 부분으로 상기 시편(20)이 인입된다.
또한, 상기 연결 프레임(370)의 돌출된 양 끝단에는 상기 고정 프레임(380)이 위치하여 상기 검사모듈(500)을 상기 연결 프레임(370)에 고정시킨다.
이 경우, 상기 검사모듈(500)은 도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍이 서로 마주하도록 고정될 수 있으며, 어느 하나만이 고정될 수도 있다.
그리하여, 상기 연결 프레임(370)이 왕복하며 이동됨에 따라 상기 고정 프레임(370)에 고정된 상기 검사모듈(500)도 왕복이동되고, 상기 시편(20)의 임의의 위치에 위치하여 상기 시편(20)의 상태에 대한 계측을 수행할 수 있다.
특히, 본 실시예에서는 상기 포토 센서(360)에 의해 상기 연결 프레임(370)의 초기 위치가 센싱되고, 상기 엔코더(330)에 의해 상기 연결 프레임(370)의 이동량이 계측되므로, 상기 검사모듈(500)의 상기 시편(20)에 대한 위치를 확인할 수 있으며, 이에 따라 상기 시편(20)에 대한 상태 계측 결과를 상기 시편(20)의 위치별로 획득할 수 있다.
그리하여, 상기 시편(20)의 각각의 위치에서의 표면 또는 내측의 상태에 대하여 정확하게 계측이 가능하게 된다.
도 5는 도 1의 검사모듈을 도시한 정면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 검사모듈(500)은 고정 지그부(510), 센서 지그부(520), 검지부(530), 물 공급부(540), 플린저부(550) 및 스토퍼(560)를 포함하여, 상기 시편(20)의 표면 및 내측의 상태를 검지한다.
보다 구체적으로, 상기 고정 지그부(510)는 상기 고정 프레임(380)에 고정되며, 상기 고정 지그부(510)의 전단에는 상기 센서 지그부(520)가 고정된다.
상기 센서 지그부(520)는 'V'자 형상을 가지며, 이에 따라 상기 센서 지그부(520)는 양 측으로 분기된 제1 및 제2 센서 지그들(521, 522)을 포함한다.
또한, 상기 분기된 제1 및 제2 센서 지그들(521, 522) 각각에는 상기 검지부(530)의 제1 및 제2 검지부들(531, 532)이 각각 삽입되어 고정된다.
그리하여, 상기 제1 및 제2 검지부들(531, 532)의 연장방향은, 도 5에 도시된 바와 같이 소정의 각(θ)을 이루며, 상기 각은 상기 검지부(530)의 검지 조건이나 센서의 성능 등을 고려하여 다양하게 가변될 수 있다. 이에 따라, 상기 검지부(530)를 통해 상기 시편(20)의 표면은 물론, 내측의 상태도 계측이 가능하다.
이 경우, 상기 제1 검지부(531)는 초음파를 상기 시편(20)을 향해 발생시키는 초음파 발생부일 수 있으며, 상기 제2 검지부(532)는 상기 시편(20)으로부터 반사된 초음파를 검출하는 초음파 검지부일 수 있다.
즉, 본 실시예에서 상기 검지부(530)는 초음파를 이용하여 상기 시편(20)의 표면 또는 내측의 결함, 마모, 균열 등을 센싱하는 초음파 센서일 수 있다.
다만, 초음파 센서의 경우, 초음파 전달 매질이 필요하며, 본 실시예에서는 초음파 전달 매질로서 물을 사용한다.
이에 따라, 상기 물 공급부(540)가 상기 제1 및 제2 검지부들(531, 532)의 내부로 물을 공급한다.
한편, 상기 제1 및 제2 센서 지그들(521, 522)의 끝단은 개구되어 제1 및 제2 개구부들(523, 524)이 형성된다.
그리하여, 상기 제1 및 제2 센서 지그들(521, 522)에 고정된 상기 제1 및 제2 검지부들(531, 532) 각각에서, 상기 제1 검지부(531)에서 발진되는 초음파는 상기 제1 개구부(523)를 통과하여 상기 시편(20)으로 전달되며, 상기 시편(20)으로부터 되돌아오는 초음파는 상기 제2 개구부(524)를 통과하여 상기 제2 검지부(532)에 의해 검출된다.
한편, 상기 플린저부(550)는 상기 고정 지그부(510)에 고정되며, 상기 고정 지그부(510)에 고정된 상기 센서 지그부(520)를 밀어, 상기 시편(20)과 상기 센서 지그부(520)가 보다 밀착되도록 하여, 상기 검지부(530)가 상기 시편(20)을 보다 정확하게 계측할 수 있도록 한다.
또한, 상기 스토퍼(560)는 상기 시편(20)의 표면의 불균일 또는 표면의 구조적 특징으로 인해 상기 검지부(530)에 의한 상기 시편(20)의 계측시 상기 센서 지그부(520)가 후측으로 밀리거나 이동되는 것을 방지하도록, 상기 플린저부(550)에 인접하도록 상기 고정 지그부(510)에 고정된다.
도 6은 도 1의 물 저장모듈을 도시한 사시도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에서는 상기 검지부(530)가 초음파 센서로서, 매질로 물을 사용한다. 이를 위해, 상기 물 공급부(540)가 상기 검지부(530)의 내측으로 물을 공급한다. 그러나, 상기 센서 지그부(520)는 제1 및 제2 개구부들(523, 524)을 포함하므로, 상기 공급된 물은 상기 제1 및 제2 개구부들(523, 524)을 통해 외부로 매출될 가능성이 높으며, 이에 따라 지속적인 물을 공급해야 하는 문제가 발생한다.
이를 위해, 본 실시예에 의한 제동디스크 표면 측정장치(10)는 물 저장모듈(600)을 더 포함하며, 상기 물 저장모듈(600)은 상기 물 공급부(540)로부터 공급된 물을 상기 센서 지그부(520)의 내부에 물이 저장되도록 하여 물 사용을 최소화할 수 있도록 한다.
보다 구체적으로, 상기 물 저장모듈(600)은 패널 지그부(610) 및 패널부(620)를 포함하며, 상기 패널 지그부(610)로부터 경사 패널(611)이 연장된다.
상기 패널 지그부(610)는 일 측에는 개구부와 가이드부가 형성되어, 상기 개구부로 상기 가이드부에 의해 가이드되며 슬라이딩 되는 패널부(620)가 위치한다.
이 경우, 상기 패널부(620)에는 제1 및 제2 개구패널들(621, 622)이 형성되며, 상기 제1 및 제2 개구패널들(621, 622)은 상기 센서 지그부(520)의 제1 및 제2 센서 지그들(521, 522)의 끝단이 위치한다.
즉, 상기 패널부(620)가 상기 패널 지그부(610)의 개구부로 이동되어 정 위치된 상태에서, 상기 센서 지그부(520)의 상기 제1 및 제2 센서 지그들(521, 522)이 위치하도록 상기 물 저장모듈(600)은 상기 검사모듈(500)과 결합된다.
한편, 상기 센서 지그부(520)의 제2 센서 지그(522)는 소정 각도로 기울어져 있으며, 이에 따라 상기 경사패널(611)은 상기 제2 센서 지그(522)의 측면을 고정 또는 지지하도록 상기 패널 지그부(610)에 대하여 경사를 이루며 연장된다.
한편, 상기 패널부(620) 상에는 스폰지(700)가 고정되며, 상기 스폰지(700)는 물을 저장할 수 있다. 이에 따라, 상기 물 공급부(540)로부터 공급된 물이 상기 제1 및 제2 개구패널들(621, 622)을 통해 외부로 누수되는 것을 최소화하고, 이에 따라 물 사용을 최소화하면서도 초음파를 이용한 효과적인 계측이 가능하도록 한다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 철도차량의 제동디스크의 표면의 결함, 균열, 마모 등의 상태를 빠르고 효과적으로 측정할 수 있다.
구체적으로, 실제 제동디스크를 구동부 및 프레임부에 장착하고, 검사모듈이 장착된 장착 프레임을 시편에 근접시켜, 제동디스크에 대한 표면 상태를 즉각적으로 계측할 수 있으며, 이 경우, 검사모듈이 장착된 장착 프레임은 별도의 모듈 형태로서 계측이 필요한 위치로 이동시켜 용이하게 사용된 제동디스크에 대한 계측을 수행할 수 있다.
이 경우, 스캐너 모듈을 통해 검사모듈을 시편의 반경 방향으로 계측이 필요한 위치로 이동시킬 수 있으며, 스캐너 모듈이 엔코더와 포토 센서를 포함하여, 상기 검사모듈의 위치 및 이동량에 관한 정보를 저장할 수 있으므로, 제동디스크의 표면 상태를 위치별로 정확하게 계측할 수 있다.
또한, 연결 프레임은 제동디스크의 양쪽 면으로 연장되도록 'U'자 형상으로 형성되며, 양 끝단에 검사모듈이 장착되므로, 제동디스크의 양쪽 면 모두에 대하여 위치별로 상태를 계측할 수 있다.
또한, 초음파를 이용한 표면 상태 계측을 수행함으로써, 상대적으로 정확하면서도 빠르게 표면 상태에 대한 계측이 가능하다.
이 경우, 초음파 계측에 필요한 매질로서 물을 사용하기 위해 검지부의 내측으로 물이 공급되도록 구성되며, 특히 스폰지가 고정되는 물 저장모듈을 포함하여, 사용되는 물을 최소화할 수 있다.
또한, 검지모듈이 검지부가 고정되는 센서 지그부, 센서 지그부를 고정하는 고정 지그부와 검지부를 시편에 밀착시키는 플린저부를 포함하도록 설계되어, 실제 제동디스크의 표면에 대한 계측을 보다 정확하고 효과적이며, 안정적으로 수행할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 철도 차량용 제동디스크 표면 측정장치는 철도 차량의 제동 디스크의 결함, 마모, 균열 등을 측정하기 위해 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다.
10 : 표면 측정장치 20 : 시편
100 : 프레임부 200 : 구동부
210 : 구동모터 220 : 지지프레임
230 : 구동축 300 : 스캐너 모듈
310 : 베이스 플레이트 320 : 스텝모터
330 : 엔코더 340 : 볼 스크류
350 : 가이드부 360 : 포토센서
370 : 연결플레이트 380 : 고정프레임
400 : 장착 프레임 500 : 검사 모듈
510 : 고정 지그부 520 : 센서 지그부
530 : 검지부 540 : 물 공급부
550 : 플린저부 560 : 스토퍼
600 : 물 저장모듈 610 : 패널 지그부
620 : 패널부 700 : 스폰지

Claims (15)

  1. 프레임부;
    상기 프레임부에 고정되어 철도차량의 제동디스크인 시편을 회전 구동시키는 구동부;
    상기 시편의 일측에 위치하여 상기 시편의 표면 또는 내부 상태를 계측하는 검사모듈;
    상기 검사모듈이 고정되며, 상기 검사모듈의 상기 시편에 대한 위치를 이동시키는 스캐너 모듈; 및
    상기 스캐너 모듈이 실장되는 장착 프레임을 포함하는 제동디스크 표면 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프레임부는 상기 시편의 일측에 장착공간을 형성하며,
    상기 스캐너 모듈 및 상기 장착 프레임은 상기 시편의 계측시 상기 장착공간으로 위치하는 것을 특징으로 하는 제동디스크 표면 측정장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 구동부는,
    상기 시편이 고정되는 구동축, 상기 구동축을 고정하는 지지프레임, 및 상기 구동축을 회전시키는 회전 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 제동디스크 표면 측정장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스캐너 모듈은,
    상기 검사모듈이 고정되는 고정 프레임;
    상기 고정 프레임을 슬라이딩 이동시키는 스텝모터; 및
    상기 검사모듈의 이동량을 계측하는 엔코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 제동디스크 표면 측정장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스캐너 모듈은,
    상기 고정 프레임이 실장되는 연결 프레임;
    상기 연결 프레임의 이동을 가이드하는 가이드부;
    상기 스텝모터의 회전 구동력을 상기 연결 프레임의 직선 운동으로 변환하는 볼 스크류; 및
    상기 가이드부 상에서 상기 연결 프레임의 위치를 센싱하는 포토 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제동디스크 표면 측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연결 프레임은 상기 시편이 인입되도록 'U'자 형상을 가지며,
    상기 연결 프레임의 내측으로 상기 시편이 위치하는 것을 특징으로 하는 제동디스크 표면 측정장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 검사모듈은,
    상기 연결 프레임의 양 측에, 상기 시편을 중심으로 서로 마주보도록 한 쌍이 고정되는 것을 특징으로 하는 제동디스크 표면 측정장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 검사모듈은,
    상기 시편을 향해 초음파를 발생시키는 제1 검지부, 및 상기 시편으로부터 반사된 초음파를 검출하는 제2 검지부를 포함하는 검지부; 및
    상기 검지부가 고정된 센서 지그부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제동디스크 표면 측정장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 센서 지그부는, 상기 제1 검지부를 고정하는 제1 센서지그, 및 상기 제2 검지부를 고정하는 제2 센서지그를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 센서지그들의 끝단에는 각각 제1 및 제2 개구부들이 형성되는 것을 특징으로 하는 제동디스크 표면 측정장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 센서 지그부는 'V'자 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 제동디스크 표면 측정장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 검사모듈은,
    상기 제1 및 제2 검지부들의 내측으로 물을 공급하는 물 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제동디스크 표면 측정장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 검사모듈은,
    상기 센서 지그부를 고정하는 고정 지그부;
    상기 고정 지그부에 연결되어, 상기 검지부와 상기 시편을 밀착시키는 플린저부; 및
    상기 고정 지그부에 연결되어, 상기 플린저부의 고정력을 향상시키는 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제동디스크 표면 측정장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 검사모듈의 끝단에 위치하여, 물을 저장하는 물 저장모듈을 더 포함하는 제동디스크 표면 측정장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 물 저장모듈은,
    상기 시편과 평행하게 연장된 패널 지그부;
    상기 배널 지그부에 대하여 수평으로 슬라이딩되며, 제1 및 제2 개구패널들이 형성된 패널부; 및
    상기 패널 지그부에 대하여 경사각을 이루며 연장되는 경사패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 제동디스크 표면 측정장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 패널부에는 스폰지가 장착되며,
    상기 경사패널 및 상기 패널부는 상기 검사모듈의 끝단에 장착되는 것을 특징으로 하는 제동디스크 표면 측정장치.


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