KR20200001197U - 보어 내면 검사장치 - Google Patents

Abstract

보어 내면 검사장치가 개시된다. 본 고안의 실시예에 따른 보어 내면 검사장치는 보어 내부에서 내면과의 거리와 내면의 상태를 검사하며 이동하는 탐촉자를 사용함으로써 보어 내면의 검사를 용이하게 행할 수 있으며, 레이저빔에 의해 형성된 마크에 의해 보어 내면의 전체 상태를 검사한 결과가 자동으로 도출되도록 함으로써 보어 내면 검사를 자동화 할 수 있다.

Description

보어 내면 검사장치{DEVICE FOR INSPECTING INNER SURFACE OF BORE}

본 고안은 보어 내면 검사장치에 관한 것으로, 간단한 조작으로 보어의 가공상태 및 결함의 위치를 용이하게 측정할 수 있는 보어 내면 검사장치에 관한 것이다.

보어(bore)는 피가공물에 형성된 깊은 구멍을 지칭하는데, 이러한 보어는 각종 산업용제품의 부속에 다양하게 형성된다.

기밀 또는 수밀성을 요하는 화력발전소나 원자력발전소의 부품에 형성되는 보어는 정확하게 가공되었는지의 여부 및 결함의 유무가 엄격하게 검사되어야 하는데, 그 규모가 크고 깊이가 깊을수록 정확한 검사결과를 도출하는 데에 어려움이 있다.

이러한 어려움을 해결하고자 보어 내면의 치수 및 결함을 검사하기 위한 여러 방법이 연구 및 개발되고 있으며, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0004915호(이하, '선행문헌 1'이라고 함)를 그 예로 들 수 있다.

그런데 선행문헌 1은 보어 내에 레이저광선을 반사하기 위한 미러를 적어도 하나 배치해야 된다는 단점이 있으며, 미러에 의한 반사광을 토대로 결함을 측정하므로, 보어의 깊이 방향으로 복수의 결함이 형성된 경우에는 이를 검사하기 어려워진다는 단점이 있다.

따라서 보어 내면을 좀 더 용이하게 검사할 수 있으면서도 비용이 과도하게 소요되지 않는 보어 내면 검사장치의 제공이 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-2013-0004915호(발명의 명칭: 보어 검사 시스템 및 보어 검사 시스템에 의한 검사 방법, 공개일: 2013년 1월 14일)

본 고안의 실시예는 보어 내면을 용이하게 검사할 수 있도록 하고자 한다.

또한 본 고안의 실시예는 보어 내면 검사를 자동화 할 수 있도록 하고자 한다.

본 고안의 일 측면에 따르면, 피가공물에 형성된 보어의 내면을 검사하는 장치로서, 제1 각도센서 및 제2 각도센서가 내장된 본체와, 일단부는 본체에 회동 가능하게 각각 결합되고 타측은 본체로부터 방사상으로 돌출되도록 각각 배치되며 타단부에는 보어의 모서리에 안착되는 ㄱ형상의 걸림편이 회동 가능하게 각각 결합된 세 개의 안착레그와, 보어의 내측 중심부로 삽입되고 보어의 내면과의 거리를 감지하며 내면에 측정용 레이저빔을 조사하는 탐촉자와, 본체와 탐촉자를 연결하고 탐촉자를 보어의 깊이 방향으로 이동되도록 하거나 탐촉자를 보어의 깊이 방향을 중심축으로 회전되도록 하는 탐촉자조절부와, 탐촉자와 제1 각도센서와 제2 각도센서에 전기적으로 연결된 처리부를 포함하는 보어 내면 검사장치가 제공된다.

탐촉자조절부는, 본체를 관통하도록 설치되고 본체에 대하여 그 길이방향으로 이동 가능하게 설치된 봉 형상의 조절라인과, 조절라인에 수직한 방향을 중심축으로 회전 가능하도록 본체에 설치되고 조절라인 및 제1 각도센서에 연결되며 조절라인이 그 길이방향으로 이동되는 정도를 조절하는 상하조절놉과, 조절라인에 의해 관통되는 형상으로 조절라인에 결합되고 조절라인을 중심축으로 회전 가능하도록 본체에 설치되며 제2 각도센서에 연결된 회전조절놉을 포함할 수 있다.

탐촉자는, 일면에 설치되어 내면과의 거리를 감지하는 감지센서와, 내면에 레이저빔을 조사하는 레이저조사부와, 레이저빔이 내면에 조사되어 형성되는 마크의 이미지를 촬영하는 촬영수단을 포함할 수 있다. 여기서 마크는 +형상의 제1 마크 및 원형의 제2 마크를 포함할 수 있다.

본 고안의 실시예에 따르면, 보어 내부에서 내면과의 거리와 내면의 상태를 검사하며 이동하는 탐촉자를 사용함으로써 보어 내면의 검사를 용이하게 행할 수 있다.

또한 본 고안의 실시예는 레이저빔에 의해 형성된 마크에 의해 보어 내면의 전체 상태를 검사한 결과가 자동으로 도출되도록 함으로써 보어 내면 검사를 자동화 할 수 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 보어 내면 검사장치의 구성도
도 2는 도 1에 도시된 탐촉자를 나타낸 도면
도 3은 도 2에 도시된 탐촉자로부터 조사된 레이저빔에 의해 보어 내면에 형성된 마크를 예시한 도면

본 고안은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 고안을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 고안의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 고안을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 고안의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 고안의 일 실시예에 따른 보어 내면 검사장치의 구성도가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 보어 내면 검사장치(100)에는 본체(110), 탐촉자(120), 탐촉자조절부(130) 및 처리부(140)가 포함된다.

본 실시예(100)는 피가공물(10)에 형성된 보어(20) 내부로 탐촉자(120)를 삽입하여 내면(21)이 설계된 치수대로 가공되었는지의 여부와, 결함의 유무를 검사하는 장치이다.

본체(110)에는 도시되지 않은 제1 각도센서 및 제2 각도센서와, 안착레그(111)가 포함되며, 안착레그(111)에는 가동편(112) 및 걸림편(113)이 포함된다.

가동편(112)은 막대 형상을 가지며, 그 일단부가 본체(110)에 회동 가능하게 결합되고 타측은 본체(110)로부터 방사상으로 돌출되도록 각각 배치된다. 가동편(112)의 타단부에는 ㄱ형상을 갖는 걸림편(113)이 회동 가능하게 결합된다.

여기서 걸림편(113)이 ㄱ형상을 갖는 것은 보어(20)의 모서리(22)에 안착될 수 있도록 하기 위한 것이다. 즉, 걸림편(113)의 일부는 피가공물(10)의 표면 중 보어(20)의 모서리(22)에 근접한 부분에 접하고, 나머지 부분은 보어(20)의 내면(21) 중 모서리(22)에 근접한 부분에 접하게 된다.

그리고 안착레그(111)는 동일한 구성을 갖는 것이 본체(110)에 세 개 설치되어, 안착레그(111)에 의해 본체(110)가 보어(20)의 상측에 안착되면 아래에서 설명할 조절라인(131)이 보어(20)의 중심축에 나란하게 배치되도록 할 수 있다.

도시되지는 않았으나, 안착레그(111) 또는 본체(110)에 해제 가능한 잠금수단이 설치되어 세 개의 안착레그(111)에 의해 보어(20) 상에 본체(110)가 안착된 후에는 가동편(112)이 본체(110)에 고정되어 회동되지 않도록 할 수 있다. 이러한 잠금수단은 카메라의 삼각대나 지형측량장비의 삼각대 등에 널리 사용되고 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.

탐촉자조절부(130)에는 조절라인(131), 상하조절놉(132) 및 회전조절놉(133)이 포함된다.

탐촉자조절부(130)는 본체(110)와 탐촉자(120)를 연결하고, 탐촉자(120)를 보어(20)의 깊이 방향으로 이동되도록 할 수 있으며, 탐촉자(120)를 보어(20)의 깊이 방향 또는 아래에서 설명할 조절라인(131)의 길이방향을 중심축으로 회전되도록 할 수 있다.

여기서 탐촉자(120)는 보어(20)의 내측 중심부로 삽입되어 내면(21)의 상태를 감지하는 부분으로, 탐촉자(120)에는 봉 형상의 조절라인(131)의 일단부가 연결되고, 타단부에는 처리부(140)가 전기적으로 연결되어 탐촉자(120)가 발신하는 신호를 처리부(140)가 수신한다.

여기서 조절라인(131)은 탐촉자(120)가 외부로부터 전달되는 진동에 의해 흔들리는 것이 최소화 될 수 있도록 강성도(stiffness)가 높은 소재로 이루어지도록 할 수 있다.

조절라인(131)은 본체(110)를 관통하도록 설치된다. 그리고 조절라인(131)은 그 길이방향으로 본체(110)에 대하여 상대적으로 이동 가능하게 설치된다. 조절라인(131)의 길이방향에 따른 이동은 상하조절놉(132)과의 연결에 의해 구현될 수 있다.

즉, 도시되지는 않았으나, 상하조절놉(132)의 축은 조절라인(131)에 수직한 방향으로 본체에 설치되며, 그 단부가 조절라인(131)의 외주면에 치차결합 등을 형성하도록 하여 상하조절놉(132)이 A로 표시된 방향으로 회전되면 조절라인(131)이 B로 표시된 방향으로 이동될 수 있도록 할 수 있다.

아울러, 상술한 제1 각도센서가 상하조절놉(132)의 축이 회전된 각도를 감지하도록 하고, 제1 각도센서를 처리부(140)에 전기적으로 연결하여 그 신호를 처리부(140)가 수신하도록 함으로써, 조절라인(131)이 본체(110)에 대하여 그 길이방향으로 이동한 거리를 산출할 수 있다. 따라서 상하조절놉(132)을 이용하여 탐촉자(120)가 보어(20) 내로 삽입된 싶이 또한 처리부(140)에서 산출될 수 있다.

회전조절놉(133)은 조절라인(131)에 의해 관통된 형상으로 조절라인(131)에 결합되고, 조절라인(131)을 중심축으로 회전 가능하도록 본체(110)에 설치된다. 따라서 회전조절놉(133)이 C로 표시된 방향으로 회전됨에 따라 탐촉자(120) 또한 D로 표시된 방향으로 조절된다.

그리고 회전조절놉(133)은 본체(110)에 내장된 제2 각도센서에 연결되고 제2 각도센서는 처리부(140)에 전기적으로 연결되어 그 신호가 처리부(140)에 수신되도록 함으로써 회전조절높(133)이 회전된 각도, 즉 탐촉자(120)가 조절라인(131)을 회전축으로 회전된 각도가 산출될 수 있다.

도 2에는 도 1에 도시된 탐촉자(120)를 나타낸 도면이 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 탐촉자(120)는 앞에서 설명한 바와 같이 조절라인(131)의 일단부에 결합된다. 탐촉자(120)에는 거리센서(122, 122a), 레이저조사부(123), 촬영수단(124) 및 거울(125)이 포함된다.

거리센서(122, 122a)는 탐촉자(120)가 보어(20) 내로 삽입되었을 때 내면(21)과 탐촉자(120) 사이의 거리를 감지하여 탐촉자(120)의 위치가 보어(20)의 중심부에 위치하는지의 여부 또는 내면(21)에 형성된 비교적 큰 돌기나 홈과 같은 결함을 감지할 수 있다.

레이저조사부(123) 및 촬영수단(124)에 대해서는 아래에서 도 3을 참조하여 설명한다. 참고로, 설명하지 않은 부호 125는 거울로, 거울(125)는 보어(20)의 입구 부분의 내면(21) 상태를 육안으로 검사하는 등에 활용될 수 있다.

도 3에는 도 2에 도시된 탐촉자(120)로부터 조사된 레이저빔에 의해 보어(20) 내면(21)에 형성된 마크(M1, M2)가 예시되어 있다.

도 3을 참조하면, 보어(20)의 내면(21)에 형성된 마크(M1, M2)에는 +형상의 제1 마크(M1) 및 원형의 제2 마크(M2)가 포함된다.

제1 마크(M1)는 수평방향의 선분과 수직방향의 선분이 교차하여 상술한 바와 같이 +형상을 갖는다. 여기서 두 선분의 교차점이 각 선분의 중심점이 되도록 하고, 수평방향의 선분의 길이(L1)와 수직방향의 선분의 길이(L2)가 미리 정해진 값이 되도록 한다.

제2 마크(M2)는 원형을 갖도록 하고, 그 직경(R) 또한 미리 정해진 값이 되도록 한다.

처리부(140)는 촬영수단(124)을 통하여 제1 마크(M1) 및 제2 마크(M2)를 촬영하면서 보어(20)의 깊이 방향으로 탐촉자(120)를 이동시키며 그 변화를 관찰하면 내면(21)에 형성된 결함을 검출할 수 있다. 아울러 탐촉자(120)를 깊이 방향으로 이동시키는 동시에 조절라인(131)을 중심으로 회전되도록 하면서 마크(M1, M2)의 변화를 관찰하면 내면(21) 전체의 결함을 검출할 수 있다.

즉, 처리부(140)에 목적하는 보어(20)의 설계치수를 미리 저장한 다음 탐촉자(120)의 거리센서(122, 122a)에 의해 감지되는 거리를 상술한 설계치수와 비교하면서 탐촉자(120)를 보어(20) 내로 이동시키면 두 값에 차이가 발생된 위치의 내면(21)에 굴곡이나 결함이 발생된 것으로 추정할 수 있다.

이때 레이저조사부(123)에서 조사하는 레이저빔에 의해 형성된 마크(M1, M2)의 형상을 미리 정해진 값과 비교하면 결함의 형태도 추산할 수 있다.

즉, 제1 마크(M1)의 수평방향선분의 기울기와 길이(L1), 수직방향선분의 기울기와 길이(L2)가 미리 정해진 값이나 위치로부터 벗어난 경우, 이를 토대로 내면(21)에 형성된 경사 및 그 크기 등을 산출할 수 있다.

그리고 제2 마크(M2)가 왜곡된 경우 그 왜곡된 정도와 형상을 검토함으로써 결함의 크기와 방향 등을 더욱 자세히 산출할 수 있다.

또는 마크(M1, M2)의 일부분이 촬영수단(124)에 의해 촬영되지 않는 경우 균열과 같은 결함이 발생된 것으로 추정할 수 있다.

만약 본체(110) 내에 상하조절놉(132)을 회전시키는 제1 구동장치 및 회전조절놉(133)을 회전시키는 제2 구동장치를 설치하고, 이를 처리부(140)에 의해 구동되도록 하면 보어(20)의 내면(21)을 검사하는 과정을 완전 자동화 할 수 있으며, 검사결과 또한 전체적인 내면(21)의 형상에 대해 자동으로 생성되도록 할 수도 있다.

참고로, 이와 같은 자동화를 위해서는 탐촉자(120)가 보어(20) 내부로 삽입될 때 모서리(22) 중 일부를 검사 시작점으로 지정함으로써 내면(21) 전체를 좌표화 할 수 있고, 결함이 발견된 경우 그 위치를 신속하게 파악할 수 있게 되므로, 결함에 대한 대처 또한 용이하게 행할 수 있게 된다.

이상에서 본 고안의 실시예에 따른 보어 내면 검사장치에 대하여 설명하였으나, 본 고안의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 고안의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 고안의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

100: 보어 내면 검사장치 110: 본체
111: 안착레그 120: 탐촉자
122, 122a: 거리센서 123: 레이저조사부
124: 촬영수단 130: 탐촉자조절부
131: 조절라인 140: 처리부

Claims (5)

1. 피가공물에 형성된 보어의 내면을 검사하는 장치로서,
   제1 각도센서 및 제2 각도센서가 내장된 본체;
   일단부는 상기 본체에 회동 가능하게 각각 결합되고, 타측은 상기 본체로부터 방사상으로 돌출되도록 각각 배치되며, 타단부에는 상기 보어의 모서리에 안착되는 ㄱ형상의 걸림편이 회동 가능하게 각각 결합된 세 개의 안착레그;
   상기 보어의 내측 중심부로 삽입되고, 상기 보어의 내면과의 거리를 감지하며, 상기 내면에 측정용 레이저빔을 조사하는 탐촉자;
   상기 본체와 상기 탐촉자를 연결하고, 상기 탐촉자를 상기 보어의 깊이 방향으로 이동되도록 하거나 상기 탐촉자를 상기 보어의 깊이 방향을 중심축으로 회전되도록 하는 탐촉자조절부; 및
   상기 탐촉자, 상기 제1 각도센서 및 상기 제2 각도센서에 전기적으로 연결된 처리부를 포함하는
   보어 내면 검사장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 탐촉자조절부는
   상기 본체를 관통하도록 설치되고, 상기 본체에 대하여 그 길이방향으로 이동 가능하게 설치된 봉 형상의 조절라인;
   상기 조절라인에 수직한 방향을 중심축으로 회전 가능하도록 상기 본체에 설치되고, 상기 조절라인 및 상기 제1 각도센서에 연결되며, 상기 조절라인이 그 길이방향으로 이동되는 정도를 조절하는 상하조절놉; 및
   상기 조절라인에 의해 관통되는 형상으로 상기 조절라인에 결합되고, 상기 조절라인을 중심축으로 회전 가능하도록 상기 본체에 설치되며, 상기 제2 각도센서에 연결된 회전조절놉;을 포함하는
   보어 내면 검사장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 탐촉자는
   일면에 설치되어 상기 내면과의 거리를 감지하는 감지센서;
   상기 내면에 상기 레이저빔을 조사하는 레이저조사부; 및
   상기 레이저빔이 상기 내면에 조사되어 형성되는 마크의 이미지를 촬영하는 촬영수단;을 포함하는
   보어 내면 검사장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 마크는 +형상의 제1 마크 및 원형의 제2 마크를 포함하는
   보어 내면 검사장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 본체에 설치되어 상기 안착레그 일단부의 상기 본체에 대한 회동 여부를 조절하는 잠금수단이 더 포함되는
   보어 내면 검사장치.

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