KR20220037769A - 초음파 검사기능을 구비한 용접장치 - Google Patents

초음파 검사기능을 구비한 용접장치 Download PDF

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Abstract

본 명세서에 개시된 내용은 파형관의 용접과 더불어 용접모재의 표면 및 내부의 결함을 신속하게 검사 및 파악할 수 있는 초음파 검사기능을 구비한 용접장치에 관한 것으로서, TIG 용접토치 및 MIG 용접토치를 소정의 용접위치로 움직여 교체할 수 있도록 형성된 용접장치에 있어서, 받침대 일측에 고정되는 탐상각도 조절구를 구비하며, 상기 탐상각도 조절구에 의해 탐촉자 헤드의 초음파 탐상 각도를 조절하는 탐촉자 거치대; 상기 탐촉자 거치대의 탐상각도 조절구에 고정되며, 상기 TIG 용접토치 또는 MIG 용접토치에 용접되는 모재의 결함 데이타를 검출하는 초음파 탐촉자; 상기 받침대 타측에 고정되는 촬상각도 조절구를 구비하며, 상기 촬상각도 조절구에 의해 카메라 헤드의 촬상각도를 조절하는 카메라 거치대; 상기 카메라 거치대의 촬상각도 조절구에 고정되며, 상기 TIG 용접토치 또는 MIG 용접토치에 용접되는 모재의 열화상 데이타를 검출하는 카메라; 및 상기 초음파 탐촉자 및 상기 카메라 각각의 입출력 포트에 전기적으로 연결 설치되며, 상기 초음파 탐촉자 및 상기 카메라로부터 검출 및 인가되는 결함 데이타 및 열화상 데이타를 분석하여 디스플레이 유닛에 나타내는 데이타 분석기를 포함하여 구성된다.

Description

초음파 검사기능을 구비한 용접장치{WELDING APPARATUS WITH ULTRASONIC INSPECTION FUNCTION}
개시되는 내용은 초음파 검사기능을 구비한 용접장치에 관한 것으로서, 파형관의 용접과 더불어 용접모재의 표면 및 내부의 결함을 신속하게 검사 및 파악할 수 있도록 함으로서 용접품질을 향상시킬 수 있는 초음파 검사기능을 구비한 용접장치에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
종래, 용접방식으로서 아크용접이나 티그용접, 미그용접은 물론 스팟(spot) 용접 등은 용접 부위를 순간적으로 가열 및 용융이 용접을 하게 되며, 조선해양 플랜트나 자동차, 건설, 가전 등 다양한 분야에 사용되고 있다.
특히, 판재나 파이프 구조의 용접모재에 대한 용접은 작업의 기술적 난이도가 높은 반면에 용접결함이 빈번하게 발생하기 때문에 용접품질을 유지하기 위하여 별도의 용접품질 검사가 요구된다.
용접품질 검사과정에서 용접부의 용접결함, 예컨대 크랙이나 기공, 이물질 조절 지그입 등의 손상은 모재의 표면 뿐 아니라 내부에 발생할 수 있기 때문에 종래에는 별도로 초음파 비파괴 검사장비가 많이 사용되고 있으며, 통상적으로 용접 작업을 마친 후에 별도의 전문적인 검사인력에 의해 용접품질 검사가 이뤄짐으로서 상당히 많은 작업공수를 요하며 경제적 비용도 크게 발생하는 원인이 되고 있는 실정이다.
최근 들어, 용접을 하는 과정에서 실시간으로 용접부에 대한 품질검사, 용접작업 상태의 실시간 피드백 제어 기술 등을 포함하는 용접모니터링 및 검사 기술을 용접장치에 기술적 결합을 시도하고자 하는 연구개발이 다방면으로 시도되고 있다.
종래 기술의 하나로서 한국특허등록 제10-1787593호에 열을 이용한 지반과 구조물의 결함 검사 시스템이 개시되어 있다.
상기 결합 검사 시스템은 열을 이용하여 지반 및 각종 구조물(토목 구조물, 용접부 등)의 결함을 검사할 수 있는 열을 이용한 지반과 구조물의 결함을 검사하기 위한 열화상 감지기를 포함하여 구성되어 있다.
전술한 종래 기술은 기존의 비파괴 검사는 구조물 특성에 따라 매우 다양하게 실시되어야 하고, 각 분야의 전문가들에 의해 이루어져야 하며, 검사를 위한 준비와 진단에 많은 시일이 소요될 뿐만 아니라, 많은 전문 인력과 고가의 장비를 필요로 하기 때문에 경제성이 크게 떨어지는 문제를 해결하고자 하였다.
하지만, 전술한 종래 기술은 지반(토공부) 및 구조물(토목 구조물, 용접부 등)의 결함을 검사하는데 유용하며, 파이프 구조물이나 각재의 구조물에 대한 결함검사에 제약이 많아 활용하기 어려운 단점이 있으며, 특히 열화상 감지 기능만 구비하여 모재에 대한 용접이나 용접작업 직후 요구되는 품질 모니터링이 불가능한 문제가 있다.
다른 종래기술로서 한국특허등록 제10-1641552호에 초음파 탐촉유닛 장치가 개시되어 있다.
상기 초음파 탐촉유닛 장치는, 내부가 빈 관체로 형성되면서 초음파의 방사를 안내하는 탐촉자; 상기 탐촉자를 파지하여 고정하는 파지부; 그리고, 측정 대상물의 표면에 안착되며, 상기 파지부와 측정 대상물의 표면간 이격 거리를 조절함과 더불어 상기 파지부에 의해 파지된 탐촉자가 상기 측정대상물의 표면에 수직하게 세워진 상태를 이루도록 하는 이격거리 조절부;를 구비하고 있다.
측정자가 탐촉유닛을 기울이는 각도나 접촉 높이에 따라 측정 부위(용접부위)와의 촛점 거리가 달라지기 때문에 용접부의 비파괴 검사시 탐촉 지점을 향한 정확한 방향성을 가지면서 탐촉이 이루어질 수 있도록 하여 탐촉 신뢰도를 높이고자 하였다.
하지만, 전술한 종래 기술 역시 모재에 대한 용접작업 직후 요구되는 품질검사 및 모니터링이 어려운 단점이 있다.
- 한국특허등록 제10-1787593호(2017년10월12일자 등록) - 한국특허등록 제10-1641552호(2016년07월15일자 등록)
개시된 발명은, 파형관의 용접과 더불어 용접모재의 표면 및 내부의 결함을 신속하게 검사 및 파악할 수 있는 초음파 검사기능을 구비한 용접장치를 제공하는데 목적이 있다.
개시된 발명은, 용접작업자가 작업 및 검사 조건에 맞게 하여 다양한 초음파 탐촉자를 선택적으로 탈부착이 가능하며, 용접 및 용접결함 검사를 편리하게 수행할 수 있는 초음파 검사기능을 구비한 용접장치를 제공하는데 목적이 있다.
개시된 발명은, TOFD 방식의 비파괴 검사장치와 자동용접시스템과 결합하여 작업의 능률향상과 불량률을 절감할 수 있는 초음파 검사 센싱 기능을 구비한 용접장치를 제공하는데 목적이 있다.
실시예에 따른 발명의 한 특징은, 파이프를 롤러 위에 올려서 회전상태에서 맞대기 용접하는 용접장치로서, 제1 개폐밸브가 설치되고 끝부분에 토치와 결합부에 의해 연결되어 MIG 용접토치에 이산화탄소를 공급하도록 형성된 이산화탄소 공급라인; 제2 개폐밸가 설치되고 결합에 의해 TIG 용접토치에 연결되어 이산화탄소를 공급하도록 형성된 아르곤 공급라인; 상기 이산화탄소 공급라인에 연결되고, 용접선이 공급되며 높이 및 방향조적 가능하도록 제1 고정부에 의해 제1 토치 이동축에 결합된 MIG 용접토치; 상기 아르곤 공급라인에 연결되고, 전극선이 연결되며, 높이 및 방향조절이 가능하도록 제2 고정부에 의해 제2 토치 이동축에 결합된 TIG 용접토치; 및 받침대 상에 형성되고 서로 연결된 가로레일 및 세로레일로 형성되고, MIG 용접토치가 장착된 상기 제1 이동축과 TIG 용접토치가 장착된 상기 제2 이동축이 레일을 따라 소정의 용접위치로 움직여 교체할 수 있도록 형성된 용접장치에 있어서, 상기 받침대 일측에 고정되는 탐상각도 조절구를 구비하며, 상기 탐상각도 조절구에 의해 탐촉자 헤드의 초음파 탐상 각도를 조절하는 탐촉자 거치대; 상기 탐촉자 거치대의 탐상각도 조절구에 고정되며, 상기 TIG 용접토치 또는 MIG 용접토치에 용접되는 모재의 결함 데이타를 검출하는 초음파 탐촉자; 상기 받침대 타측에 고정되는 촬상각도 조절구를 구비하며, 상기 촬상각도 조절구에 의해 카메라 헤드의 촬상각도를 조절하는 카메라 거치대; 상기 카메라 거치대의 촬상각도 조절구에 고정되며, 상기 TIG 용접토치 또는 MIG 용접토치에 용접되는 모재의 열화상 데이타를 검출하는 카메라; 및 디스플레이 유닛을 구비하며, 상기 초음파 탐촉자 및 상기 카메라 각각의 입출력 포트에 전기적으로 연결 설치되며, 상기 초음파 탐촉자 및 상기 카메라로부터 검출 및 인가되는 결함 데이타 및 열화상 데이타를 분석하여 상기 디스플레이 유닛에 나타내는 데이타 분석기를 포함하여 구성되는 초음파 검사기능을 구비한 용접장치를 제공한다.
일실시예에 따른 발명의 다른 특징은, 상기 데이타 분석기는 장치제어용 컨트롤러를 더 포함하여 구성되며, 상기 장치제어용 컨트롤러는 상기 이산화탄소 및 아르곤 가스의 공급압력을 제어하는 초음파 검사기능을 구비한 용접장치를 제공한다.
본 명세서에 개시된 일 실시예에 따르면, 용접 과정 및 용접 직후에 초음파 탐촉자 및 상기 카메라로부터 검출 및 인가되는 결함 데이타 및 열화상 데이타를 분석하여 실시간 분석이 가능하며, 작업자로 하여금 디스플레이 유닛으로 나타나는 분석 결과를 신속하게 확인할 수 있도록 함으로서 파형관의 용접과 더불어 용접모재의 표면 및 내부의 결함의 검사효율 및 품질성과가 크게 향상되는 장점이 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따르면, 초음파 탐촉자 헤드의 탐상각도를 조절함에 다수의 배열로 배치된 파형관에 대한 용접결함이 효율적으로 검사될 수 있는 장점이 있다.
아울러, 이와 같은 기재된 본 발명의 효과는 발명자가 인지하는지 여부와 무관하게 기재된 내용의 구성에 의해 당연히 발휘되게 되는 것이므로 상술한 효과는 기재된 내용에 따른 몇 가지 효과일 뿐 발명자가 파악 또는 실재하는 모든 효과를 기재한 것이라 인정되어서는 안 된다.
또한, 본 발명의 효과는 명세서의 전체적인 기재에 의해서 추가로 파악되어야 할 것이며, 설사 명시적인 문장으로 기재되어 있지 않더라도 기재된 내용이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서를 통해 그러한 효과가 있는 것으로 인정할 수 있는 효과라면 본 명세서에 기재된 효과로 보아야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 검사기능을 구비한 용접장치의 개략도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 검사기능을 구비한 용접장치의 배치도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탐촉자 고정상태를 도시한 개략도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제어부를 도시한 블록도,
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 배터리팩의 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.
도 1은 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 검사기능을 구비한 용접장치의 개략도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 검사기능을 구비한 용접장치의 배치도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 탐촉자 고정상태를 도시한 개략도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제어부를 도시한 블록도이다.
본 발명에 의한 초음파 검사기능을 구비한 용접장치는, 파이프를 롤러 위에 올려서 회전상태에서 맞대기 용접하는 용접장치로서, 제1 개폐밸브가 설치되고 끝부분에 토치와 결합부에 의해 연결되어 MIG 용접토치에 이산화탄소를 공급하도록 형성된 이산화탄소 공급라인; 제2 개폐밸가 설치되고 결합에 의해 TIG 용접토치에 연결되어 이산화탄소를 공급하도록 형성된 아르곤 공급라인; 상기 이산화탄소 공급라인에 연결되고, 용접선이 공급되며 높이 및 방향조적 가능하도록 제1 고정부에 의해 제1 토치 이동축에 결합된 MIG 용접토치; 상기 아르곤 공급라인에 연결되고, 전극선이 연결되며, 높이 및 방향조절이 가능하도록 제2 고정부에 의해 제2 토치 이동축에 결합된 TIG 용접토치; 및 받침대 상에 형성되고 서로 연결된 가로레일 및 세로레일로 형성되고, MIG 용접토치가 장착된 상기 제1 이동축과 TIG 용접토치가 장착된 상기 제2 이동축이 레일을 따라 소정의 용접위치로 움직여 교체할 수 있도록 형성된 용접장치에 있어서, 상기 받침대 일측에 고정되는 탐상각도 조절구를 구비하며, 상기 탐상각도 조절구에 의해 탐촉자 헤드의 초음파 탐상 각도를 조절하는 탐촉자 거치대; 상기 탐촉자 거치대의 탐상각도 조절구에 고정되며, 상기 TIG 용접토치 또는 MIG 용접토치에 용접되는 모재의 결함 데이타를 검출하는 초음파 탐촉자; 상기 받침대 타측에 고정되는 촬상각도 조절구를 구비하며, 상기 촬상각도 조절구에 의해 카메라 헤드의 촬상각도를 조절하는 카메라 거치대; 상기 카메라 거치대의 촬상각도 조절구에 고정되며, 상기 TIG 용접토치 또는 MIG 용접토치에 용접되는 모재의 열화상 데이타를 검출하는 카메라; 및 디스플레이 유닛을 구비하며, 상기 초음파 탐촉자 및 상기 카메라 각각의 입출력 포트에 전기적으로 연결 설치되며, 상기 초음파 탐촉자 및 상기 카메라로부터 검출 및 인가되는 결함 데이타 및 열화상 데이타를 분석하여 상기 디스플레이 유닛에 나타내는 데이타 분석기를 포함하여 구성되는 초음파 검사기능을 구비한 용접장치를 제공한다.
일실시예에 따른 발명의 다른 특징은, 상기 데이타 분석기는 장치제어용 컨트롤러를 더 포함하여 구성되며, 상기 장치제어용 컨트롤러는 상기 이산화탄소 및 아르곤 가스의 공급압력을 제어하는 초음파 검사기능을 구비한 용접장치를 제공한다.
상기 초음파 탐상기는 검출되는 초음파 데이타 신호에 관한 상대값 혹은 절대값으로 판정 및 평가할 수 있다.
초음파 탐상 주파수는 통상적으로 측정할 수 있는 최소결함 사이즈는 1/2λ 이므로 주파수가 5MHz 인 탐촉자인 경우 , 측정할 수 있는 최소결함 사이즈는 약 0.6mm 로 나타날 수 있다.
한편, 초음파 탐상기에 있어서, 엘레멘트 사이즈가 크면 클수록 초음파 빔은 퍼짐성이 좁아진다 . 특히, 초음파 탐상기의 제조업체별 특성은 결함 판독에 지대한 영향을 미치므로 , 특성을 잘 고려해야 한다 . 예를 들면, 일반 목적용 , 고분해능용 , 매우 높은 분해능용 , 슈퍼 높은 분해능용 , 슈퍼 감도용 , 컴퍼지트용 등이 있다 .
일실시예에 따른 초음파 검사기능을 구비한 용접장치는, 초음파 탐촉자의 선정 단계에서 초음파 탐촉자의 방향성 및 주파수 특성을 고려하여 수직 탐촉자, 사각탐촉자, 듀얼 수직 탐촉자, 표면파 탐촉자, 다각 탐촉자, 특수 탐촉자 중 어느 하나를 선택하여 탈부착하게 구성된다.
경우에 따라, 작업환경에 요구되는 초음파 탐촉자가 선택되었다면, 탐촉자 특성에 따른 데이타를 수신 및 평가하는 분석모듈을 선택할 수 있다.
한편, 초음파 탐상기는 디스플레이 유닛에 의해 화면상에 분석결과가 표현되어야 하며, 이를 고려하여 충분한 화소를 제공하는 디스플레이 유닛이 구성된다.
예를 들면, 적어도 640x480(약 31만) 화소를 지원하는 디스플레이 유닛이 적당하다.
일실시예에 따른 초음파 검사기능을 구비한 용접장치는, TOFD(Time of Flight Diffraction, 비행회절시간차이법)의 초음파 탐상기에 연결된 데이타 분석기를 포함하며, 용접부의 일측에서 초음파를 송신하는 송신부와, 타측에서 초음파를 수신하는 수신부를 구비하는 초음파 탐상기가 바람직하며, 상기 데이타 분석기는 용접결함으로부터 회절되는 초음파의 비행회절시간차이를 토대로 미리 설정된 알고리즘에 의해 구동된다.
전술한 TOFD의 초음파 탐상기는 고감도로 미세한 결함의 검출이 가능하며, 검사속도가 빠르고 내부 불연속의 위치, 크기, 방향 및 모양을 정확하게 측정가능하며, 침투력이 매우 높아 두꺼운 단면을 갖는 부품의 깊은 곳에 있는 결함도 용이하게 검출 가능하다.
일실시예에 따른 초음파 검사기능을 구비한 용접장치는, 용접작업 후에 내부결함 및 표면검사를 위한 초음파 탐촉자를 선정하는 단계 및 용접작업 중에 전자 초음파나 레이저 초음파 탐촉자를 선정하는 단계;를 포함한다.
한편, 일실시예에 따른 용접장치는 외부로부터 공급되는 전원에 의해 용접결함을 생성하는 용접토치와, 용접토치의 진동에너지에 따라 피용접재(W)의 상면에 접하여 용접을 수행하는 조절 지그과, 상기 용접토치와 조절 지그 사이에 구비되는 부스터등을 포함하여 구성된다.
상기 용접토치의 일측에는 용접토치로 공급되는 전원을 제어하여 초음파의 발생을 제어하는 제어기가 더 구비되고, 상기 조절 지그의 하측에는 피용접재(W)를 지지하는 엔빌이 설치된다. 상기 엔빌은 수압대를 포함하며 피용접재(W)를 지지하는 기능을 수행한다.
상기 엔빌의 일측에는 용접결함을 측정하는 초음파 탐촉자가 구비된다. 이러한 초음파 탐촉자는 측정된 용접결함을 이용하여 용접 품질을 평가하여 외부로 디스플레이하는 출력수단에 연결되어 있다.
상기 초음파 탐촉자로는 가속도센서가 사용된다. 가속도센서는 이동하는 물체의 가속도나 충격의 세기를 측정하는 센서로, 출력신호를 처리하여 물체의 가속도, 진동, 충격 등의 동적 힘을 측정하는데 사용되는 것이다.
상기 초음파 탐촉자는, 상기 엔빌에 직접 부착 설치되는 것도 가능하나, 상기 엔빌을 지지하는 별도의 지지체에 설치됨이 바람직하다.
상기 엔빌은 엔빌 하반부를 감싸는 엔빌지지대에 안착되며, 이러한 엔빌지지대는 내부 상측에 안착된 엔빌을 고정볼트 등으로 고정하게 된다.
상기 초음파 탐촉자는 상기 엔빌지지대의 외면에 나사결합에 의해 장착된다.
상기 초음파 탐촉자가 엔빌지지대에 직접 나사체결되는 외에도 다양한 방식으로 엔빌의 일측에 구비되어 용접결함을 측정할 수도 있다.
센서어셈블리는 상기 초음파 탐촉자와 상기 초음파 탐촉자를 지지하는 고정체와, 상기 고정체의 일측에 구비되는 지지 다이를 포함하여 이루어진다.
상기 초음파 탐촉자는 상기 고정체에 나사체결되며, 상기 자석은 영구자석으로 이루어지며 고정체의 내측에 내장된다.
상기 고정체에 초음파 탐촉자가 설치되어 있으며, 내부에는 자석이 내장되어 있으므로, 상기 센서어셈블리를 금속재질의 상기 엔빌지지대에 밀착시키면, 상기 센서어셈블리가 상기 엔빌지지대에 부착된다.
본 발명에 의한 초음파용접의 실시간 품질 측정방법은, 초음파 용접을 수행하는 용접단계와, 초음파 탐촉자에 의해 용접시 발생하는 용접결함을 측정하는 측정단계, 상기 측정단계에서 측정된 용접결함을 증폭하거나 타 신호로 변환하는 전처리단계, 상기 측정단계에서 측정된 진동의 유형을 직접 분석하거나 상기 전처리단계에서 타 신호로 변환된 것을 분석하여 용접의 품질 상태를 평가하는 평가단계, 상기 용접단계에서 용접된 피용접재의 접합 강도를 수치화하는 결함품질평가단계와, 상기 평가단계에서 평가된 용접 품질을 외부로 디스플레이(display)하는 표시단계를 포함하여 구성된다.
상기 용접단계는, 상기 엔빌과 조절 지그(20) 사이에 한 쌍의 피용접재(W)를 삽입한 다음, 조절 지그에 의해 용접기를 조정하는 과정이다.
상기와 같은 용접단계는 피용접재(W)와 접하는 상기 엔빌과 조절 지그의 표면에는 격자무늬가 형성되기도 한다.
상기 측정단계는 상기 용접단계와 동시에 수행되며, 가속도센서로 이루어지는 상기 초음파 탐촉자를 이용하여 용접결함을 측정하는 과정이다. 즉, 상기와 같은 초음파 용접은 필연적으로 용접토치에서 용융결합이 발생하므로, 이 용융결합이 상기 엔빌을 통해 엔빌지지대와 초음파 탐촉자로 전달된다. 따라서, 초음파 탐촉자가 용접결함을 측정하게 되는 것이다.
상기 측정단계에 의해 측정된 탐상신호의 다양한 패턴을 가질 수 있다. 예를 들면, 패턴1(Pattern-1)은 용접이 다소 과도하게 이루어진 경우의 불량 패턴이며, 패턴2(Pattern-2)와 패턴3(Pattern-3)은 용접이 양호하게 이루어진 경우의 패턴이다.
패턴4(Pattern-4) 내지 패턴7(Pattern-7)은 용접이 미흡하게 이루어진 경우의 불량패턴이며, 패턴8(Pattern-8)은 정렬불량으로 인한 용접불량의 패턴을 가질 수 있게 된다.
상기 전처리단계는, 상기 측정단계에서 측정된 용접결함을 증폭하는 단계이다. 즉, 상기 초음파 탐촉자에서 측정된 낮은 결함 정도의 크기를 증폭시키는 과정이다.
상기 전처리단계에는 상기와 같은 진동 증폭 외에, 탐상신호를 선형 혹은 비선형의 파형 등으로 변환하는 과정이 포함되기도 한다.
상기 평가단계는, 상기 측정단계에서 측정된 진동의 유형을 직접 분석하거나, 상기 전처리단계에서 타 신호로 변환된 것을 분석하여 용접이 제대로 되었는지를 판단하는 과정이다.
예컨대, 상기 측정단계에서 측정된 탐상신호를 데이터베이스(DB)에 저장된 신호데이터와 비교한다. 또한, 출력수단 또는 다른 저장장치(컴퓨터 등)에 다양한 신호데이터가 실험에 의해 측정되어 데이터베이스(DB)에 미리 저장될 수 있다.
또한, 다수의 양호한 신호패턴과 불량 신호패턴이 미리 설정되어 데이터베이스(DB)에 저장되어 있으며, 상기 평가단계에는 이러한 저장된 데이터베이스(DB)의 신호패턴과 상기 측정단계에서 측정된 신호패턴을 서로 비교하여, 측정 패턴이 합격패턴인지 불량패턴인지를 판별하게 된다.
상기 측정단계 이후에 상기 전처리단계가 수행된 경우에는 증폭패턴이 미리 저장된 데이터베이스(DB)의 신호패턴 중 어느 것과 일치하는지를 판단하게 된다.
상기 평가단계 다음에는, 상기 용접단계에서 용접된 피용접재의 접합 강도를 수치화하는 강도계산 단계가 더 포함될 수 있다. 상기 결함품질평가단계는 반드시 구비되어야 하는 과정은 아니며, 필요에 따라 구비될 수 있다.
상기 결함품질평가단계에서는, 상기 평가단계에서 평가된 합격과 불합격의 판단 외에, 상기 측정단계나 전처리단계에서 측정된 신호패턴으로 접합강도의 크기를 연계하여 분석하는 과정이다. 물론, 이러한 연산은, 미리 다수의 실험 등을 통해 신호패턴과 접합강도의 연관성에 대한 데이터가 축정되어야 가능하며, 데이터베이스(DB)에 미리 저장된 접합강도 중 어느 하나가 측정된 신호패턴와 매칭되거나 근사치인 경우 자동 계산에 의해 접합강도가 계산된다.
상기 표시단계는, 상기 평가단계에서 평가된 용접 품질을 외부로 디스플레이(display)하는 단계이다. 상기 표시단계에서는 상기 결함품질평가단계에서 계산된 접합강도와, 아래에서 설명할 유형산출단계에서 산출된 불량유형도 함께 외부로 디스플레이(display)하게 된다.
상기 표시단계를 통한 외부 디스플레이(display)는 상기 출력수단(80)에 의해 이루어지며, 원거리 또는 SMS 등에 의한 외부 전달 기능도 함께 구비될 수 있다.
한편, 상기 평가단계에서, 용접의 품질 상태가 불량으로 판단된 경우에는, 불량유형을 산출하는 유형산출단계가 더 진행된다. 상기 유형산출단계는 용접 품질이 합격이 아닌 경우에, 어떤 이유로 불합격인지를 판단하는 과정이다.
예컨대, 상기 유형산출단계는, 과(過)용접인지 여부를 판단하는 1과정과, 미(未)용접인지 여부를 판단하는 2과정과, 피용접재의 정렬 불량인지의 여부를 판단하는 3과정을 포함할 수 있다
상기 평가단계에서는 용접 품질이 합격인지 불량인지를 판단하게 되고, 이 중 합격인 경우에는 상기 결함품질평가단계나 표시단계가 진행되며, 불량인 경우에는 상기 유형산출단계가 진행된다. 상기 1과정에서는, 먼저 용접이 지나치게 많이 되어 과(過)용접인지 여부를 판단하게 된다. 그리고, 이러한 1과정에서의 판단결과, 과(過)용접이 아닌 경우에는 용접이 미흡한 미(未)용접인지 여부를 판단하는 2과정이 진행된다.
상기 2과정에서의 판단결과, 과(過)용접도 아닌 경우에는 피용접재(W)의 정렬 불량인지의 여부를 판단하는 3과정이 진행된다. 상기와 같은, 제1과정 및 제2과정과 제3과정에서의 판단은, 데이터베이스(DB)에 미리 저장된 신호패턴을 상기 측정단계나 전처리단계에서 측정된 신호패턴과 비교함으로써 이루어진다.
예를 들어, 상기 1과정에서 판단하는 과(過)용접인지 여부 판단은, 상기 측정단계나 전처리단계에서 측정된 신호패턴이 패턴1(Pattern-1)과 일치하는지를 판단하는 것이다. 상기 2과정에서 판단하는 미(未)용접인지 여부 판단은, 상기 측정단계나 전처리단계에서 측정된 신호패턴이 패턴4(Pattern-4) 내지 패턴7(Pattern-7) 중 어느 하나와 일치하는지를 판단하는 것이다.
상기 3과정에서 판단하는 정렬불량인지 여부 판단은, 상기 측정단계나 전처리단계에서 측정된 신호패턴이 패턴8(Pattern-8)과 일치하는지를 판단하는 것이다.
예시된 합격과 불량의 패턴은, 재질과 용접환경 등에 의해 변경 가능할 것이며, 패턴의 종류도 다양하게 나올 수 있다.
그리고, 상기 1과정과 2과정 및 3과정은 상기에서 설명한 [0067] 순서대로 진행되지 않고 다른 순서
로 진행되는 것도 가능할 것이며, 상기 1과정과 2과정 및 3과정을 거치면서도 유형이 판별되지 않은 경우에는 '기타'부류로 분류한다. 준술한 과정에 의해 작업자와 관리자 등은 초음파 용접이 이루어짐과 동시 또는 작업 직후에 바로 용접 품질을 확인할 수 있으며, 용접의 불량 유형과 접합강도 등도 바로 시각적으로 확인할 수 있게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (2)

  1. 파이프를 롤러 위에 올려서 회전상태에서 맞대기 용접하는 용접장치로서, 제1 개폐밸브가 설치되고 끝부분에 토치와 결합부에 의해 연결되어 MIG 용접토치에 이산화탄소를 공급하도록 형성된 이산화탄소 공급라인;
    제2 개폐밸가 설치되고 결합에 의해 TIG 용접토치에 연결되어 이산화탄소를 공급하도록 형성된 아르곤 공급라인;
    상기 이산화탄소 공급라인에 연결되고, 용접선이 공급되며 높이 및 방향조적 가능하도록 제1 고정부에 의해 제1 토치 이동축에 결합된 MIG 용접토치;
    상기 아르곤 공급라인에 연결되고, 전극선이 연결되며, 높이 및 방향조절이 가능하도록 제2 고정부에 의해 제2 토치 이동축에 결합된 TIG 용접토치; 및
    받침대 상에 형성되고 서로 연결된 가로레일 및 세로레일로 형성되고, MIG 용접토치가 장착된 상기 제1 이동축과 TIG 용접토치가 장착된 상기 제2 이동축이 레일을 따라 소정의 용접위치로 움직여 교체할 수 있도록 형성된 용접장치에 있어서,
    상기 받침대 일측에 고정되는 탐상각도 조절구를 구비하며, 상기 탐상각도 조절구에 의해 탐촉자 헤드의 초음파 탐상 각도를 조절하는 탐촉자 거치대;
    상기 탐촉자 거치대의 탐상각도 조절구에 고정되며, 상기 TIG 용접토치 또는 MIG 용접토치에 용접되는 모재의 결함 데이타를 검출하는 초음파 탐촉자;
    상기 받침대 타측에 고정되는 촬상각도 조절구를 구비하며, 상기 촬상각도 조절구에 의해 카메라 헤드의 촬상각도를 조절하는 카메라 거치대;
    상기 카메라 거치대의 촬상각도 조절구에 고정되며, 상기 TIG 용접토치 또는 MIG 용접토치에 용접되는 모재의 열화상 데이타를 검출하는 카메라; 및
    디스플레이 유닛을 구비하며, 상기 초음파 탐촉자 및 상기 카메라 각각의 입출력 포트에 전기적으로 연결 설치되며, 상기 초음파 탐촉자 및 상기 카메라로부터 검출 및 인가되는 결함 데이타 및 열화상 데이타를 분석하여 상기 디스플레이 유닛에 나타내는 데이타 분석기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초음파 검사기능을 구비한 용접장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이타 분석기는 장치제어용 컨트롤러를 더 포함하여 구성되며,
    상기 장치제어용 컨트롤러는 상기 이산화탄소 및 아르곤 가스의 공급압력을 제어하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사기능을 구비한 용접장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101641552B1 (ko) 2014-10-29 2016-07-21 모니텍주식회사 초음파 탐촉유닛
KR101787593B1 (ko) 2017-03-29 2017-10-18 신명수 열을 이용한 지반과 구조물의 결함 검사 시스템 및 방법

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