WO2010053288A2 - 정압력 접촉식 비파괴 프로브 장치 - Google Patents

정압력 접촉식 비파괴 프로브 장치 Download PDF

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WO2010053288A2
WO2010053288A2 PCT/KR2009/006449 KR2009006449W WO2010053288A2 WO 2010053288 A2 WO2010053288 A2 WO 2010053288A2 KR 2009006449 W KR2009006449 W KR 2009006449W WO 2010053288 A2 WO2010053288 A2 WO 2010053288A2
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destructive
contact
tank
cylinder housing
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Inventor
이윤희
유권상
남승훈
이완규
윤기봉
Original Assignee
한국표준과학연구원
중앙대학교 산학협력단
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/06711—Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
    • G01R1/06716—Elastic

Definitions

  • the present invention relates to a positive pressure contact non-destructive probe device having a contact non-destructive probe, and more particularly, to a contact non-equivalency problem between a contact non-destructive probe and a specimen surface.
  • a positive pressure contact type nondestructive probe device having a type of nondestructive probe.
  • the surface contact non-destructive probe device a person may use one or two contact non-destructive probes in close contact with the surface, and as a more automated method, there may be a mechanical contact method through a spring device.
  • a probe card of an assembled type in which hundreds of probes are manufactured by a micromachining process in a large area, may be used. At all these points, attraction or mechanical spring surface contact occurs, resulting in unexpected unequal contact with the surface, resulting in increased measurement errors.
  • the electrical and vibration-related measurement properties of the surface of the material include information on the interaction between the medium and the surface on which the material is placed or used in an environment that can be damaged for a long time as well as information on impurities, defects and microstructures in the material. When used, it is a quantitative indicator of the degree of deterioration damage. That is, it is necessary to develop a more reliable probe device because the degree of damage or soundness of the equipment member can be evaluated through its quantitative and reliable measurement.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electrical resistance measurement probe device which is an example of a conventional contact non-destructive probe device.
  • the electric resistance measuring probe devices 10, 20, 30, and 40 have guides 11, 21, 31, and 41 in the form of tubes.
  • Each electrical resistance measuring probe device 10, 20, 30, 40 has the same structure, and inside the tube-shaped guides (11, 21, 31, 41) in order to maintain a firm electrical contact with the specimen (S)
  • Contact non-destructive probes 12, 22, 32, and 42 are in electrical contact with each other, and a spring (not shown) is inserted into the rear end of the contact non-destructive probes 12, 22, 32, and 42.
  • FIG. 1 four electrical resistance measuring probe devices 10, 20, 30, and 40 make contact with the surface of the specimen S to measure the surface resistance of the specimen S.
  • a mode of measuring current in the 12 and 42 non-destructive probes while applying voltage to the 22 and 32 non-destructive probes is used, or referring to FIG. 1 (b). You can use this mode to measure the current in contact 12, 32 non-destructive probe while applying voltage to contact 22, 42 non-destructive probe.
  • the contactless nondestructive probe 12, 22, 32, 42 When the lower tip of the contactless non-destructive probe 12, 22, 32, 42 is in close contact with the surface of the specimen S, the contactless nondestructive probe 12, 22, 32, 42 is a tube-shaped guide 11, 21, 31. 41) Since it is pushed in the upper end direction, compression occurs in the spring (not shown). Therefore, the spring (not shown) generates a restoring force corresponding to the stiffness and compression displacement so that the contact non-destructive probe 12, 22, 32, 42 is in close contact with the surface of the specimen (S).
  • the spring with the smallest compression has a low restoring force, so that the weak contact between the contact non-destructive probe and the surface of the specimen S is small.
  • the springs (not shown) embedded in the contact non-destructive probes 12, 22, 32, and 42 have a large compressive force, and thus have a high restoring force, and the contact non-destructive probe between the surface of the specimen S Strong contact will occur.
  • the present invention is to provide a positive pressure contact non-destructive probe device having a constant pressure contact non-destructive probe in order to solve the non-equivalency problem between the contact non-destructive probe and the specimen surface.
  • Non-destructive testing probe devices that can be applied to the positive pressure contact method includes an electric resistance measuring probe device and a probe card in relation to electricity, and an ultrasonic sensor, an acoustic emission sensor, a surface acoustic sensor (SAW), etc.
  • a mechanical measuring device includes a surface hardness measurement tip. The present invention solves the human error when the contact non-destructive probe is maneuvered in all of these fields, and by solving the difference of the restoring force according to the step coming from the mechanical spring type through the constant pressure mechanism, it is possible to measure the surface properties with high reliability.
  • a constant pressure contact non-destructive probe device is provided.
  • the present invention is a storage tank in which air or hydraulic oil is stored;
  • An inlet pipe having one end connected to the storage tank and having a compressor and an inlet / opening valve;
  • An outlet pipe having one end thereof connected to the storage tank or another storage tank and a vacuum pump and an outlet pipe opening / closing valve;
  • One end is connected to the other end of the inlet pipe and the other end of the outlet pipe, respectively;
  • a cylinder housing one end of which is connected to communicate with the other end of the connecting pipe, a piston tip installed in contact with an inner surface of the cylinder housing so as to move according to the pressure inside the cylinder housing, and connected to the piston tip of the cylinder
  • At least one cylinder having a contact non-destructive probe exposed to the other end of the housing;
  • a signal transmission line connected to the contact non-destructive probe to transmit a physical signal obtained when the contact non-destructive probe presses the surface of the material to be measured; It relates to a positive pressure contact non-destructive probe device comprising
  • the reservoir connected to the other end of the connecting pipe Including, but the other end of the cylinder housing may be connected to the connecting pipe by being connected to the reservoir.
  • the present invention is a storage tank in which air or hydraulic oil is stored;
  • a first tank tube connected to the storage tank and provided with a compressor;
  • a second tank tube connected to the storage tank;
  • a first connecting pipe selectively connected to the first tank pipe or the second tank pipe by a solenoid valve;
  • a second connecting pipe selectively connected to the other of the first tank pipe or the second tank pipe by the solenoid valve;
  • a cylinder housing in which a first injection hole connected to the first connection pipe and a second injection hole connected to the second connection pipe are formed, and a circumference to reciprocate between the first injection hole and the second injection hole according to the internal pressure of the cylinder housing
  • At least one double-acting cylinder having a piston tip having a surface in contact with an inner surface of the cylinder housing, and a contact non-destructive probe connected to the piston tip and exposed to a sealed end of the cylinder housing;
  • a signal transmission line connected to the contact non-destructive probe to transmit a physical signal obtained when the contact non-de
  • the contact between the plurality of contact non-destructive probes and the surface of the specimen becomes equal, and thus, highly accurate surface properties of the specimen can be measured.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a conventional electrical resistance measuring probe device.
  • Embodiment 2 is a configuration diagram of Embodiment 1;
  • FIG. 3 is a block diagram of an essential part of still another embodiment of the present invention.
  • Embodiment 4 is a configuration diagram of Embodiment 2.
  • FIG. 5 is a schematic view of a main part of another embodiment of the present invention.
  • storage tank 220 first tank pipe
  • first connector 252 second connector
  • first reservoir 261-1 first cylinder connector
  • piston tip 273 contact non-destructive probe
  • Example 1 relates to a hydrostatic contactless nondestructive probe device according to the present invention.
  • FIG. 2 shows a block diagram of Embodiment 1
  • FIG. 3 shows a block diagram of an essential part of still another embodiment of the present invention.
  • the first embodiment has a storage tank 110.
  • the storage tank 110 stores air or hydraulic oil.
  • the storage tank 110 is connected to the upper end of the inlet pipe 120.
  • the inlet pipe 120 is provided with a compressor 121 and an inlet pipe open / close valve 122.
  • the inlet pipe open / close valve 122 is provided below the compressor 121.
  • the outlet tank 130 is connected to the storage tank 110.
  • Outlet pipe 130 is provided with a vacuum pump 131 and the outlet pipe opening and closing valve 132.
  • the outlet pipe open / close valve 132 is provided below the vacuum pump 131.
  • the upper end of the outlet pipe 130 is connected to the storage tank 110, but the first embodiment is not limited thereto.
  • the upper end of the outlet pipe 130 may be connected to another tank, which may be atmospheric.
  • the lower end of the inlet pipe 120 and the lower end of the outlet pipe 130 are connected to communicate with each other.
  • the upper end of the connection pipe 140 is connected to the connection portion of the inlet pipe 120 and the outlet pipe 130. Therefore, the connecting pipe 140 is connected to the inlet pipe 120 and the outlet pipe 130, respectively.
  • the reservoir 150 is connected to the lower end of the connecting pipe 140.
  • Embodiment 1 may have four cylinders 160. Each cylinder 160 has the same structure and shape. Each cylinder 160 has a cylinder housing 161, a piston tip 162, and a contact nondestructive probe 163.
  • each cylinder housing 161 is connected to communicate with the reservoir 150.
  • the upper end of the cylinder housing 161 is connected to the reservoir 150, so that the cylinder housing 161 is connected to the connection pipe 140 to enable communication.
  • the piston tip 162 is installed with its circumferential surface in contact with the inner surface of the cylinder housing 161 so as to move up and down according to the pressure inside the cylinder housing 161.
  • Contact non-destructive probe 163 is installed so that the upper end is connected to the piston tip 162 so that the other end can be exposed outside the lower end of the cylinder housing 161.
  • the contact non-destructive probe 163 employs a high-strength contact material such as W-Cu can minimize the performance degradation due to wear behavior in many tests.
  • the lower tip of the contactless non-destructive probe 163 can be processed into a cone having an equal and sharp angle to maintain mechanical and electrical equivalent contact, while also penetrating an oxide film or a contaminating film on the surface of the specimen (S). Unique properties can be obtained.
  • a signal transmission line 171 is connected to each of the non-destructive probes 163.
  • two signal transmission lines 171 of the signal transmission lines 171 are connected to a voltage applying unit (not shown), and the other two signal transmission lines 171 are It may be connected to a current measuring unit (not shown).
  • each non-destructive probe 163 is in contact with the specimen (S).
  • the outlet valve opening and closing valve 132 to close the outlet tube 130.
  • the on-off valve 141 is opened to operate the compressor 121.
  • air or hydraulic oil which is operating oil stored in the storage tank 110, is introduced into the storage tank 150 through the connection pipe 140. Air or hydraulic oil introduced into the reservoir 150 flows into the cylinder housing 161, so that the piston tip 162 moves downward. As the piston tip 162 moves downward, the lower tip of the contactless non-destructive probe 163 contacts the specimen (S).
  • Air or hydraulic oil introduced into the reservoir 150 is subjected to the same pressure (static pressure) by the compressor 121, and each cylinder 160 has the same structure and shape, so that each contact non-destructive probe 163 is provided.
  • each contact non-destructive probe 163 is provided.
  • the inlet pipe open / close valve 122 is locked and the operation of the compressor 121 is stopped.
  • the outlet pipe open / close valve 132 is opened to operate the vacuum pump 131.
  • the vacuum pump 131 operates, the hydraulic oil in the reservoir 150 flows out through the connection pipe 140, and thus the non-destructive probe 163 is detached from the surface of the specimen S.
  • Example 1 extends to all non-destructive measurement areas that form a surface contact by applying a positive pressure to the contact non-destructive probe, replacing the situation in which the contact non-destructive probe should be brought into contact with the surface of the equipment by manual type or mechanical spring type. Can be.
  • the connecting pipe 140 may be branched into four branch pipes 141-1, and the branch pipes 141-1 are cylinder housings 161, respectively. It is connected to the upper end of. The upper ends of the cylinder housing 161 are connected to the branch pipes 141-1, respectively, so that the cylinder housing 161 can be connected to the connection pipe 140.
  • Example 2 relates to a hydrostatic contactless nondestructive probe device according to the present invention.
  • Fig. 4 shows the construction of the second embodiment and
  • Fig. 5 shows the construction of the main part of still another embodiment of the present invention.
  • Embodiment 2 has a storage tank 210.
  • the storage tank 210 stores air or hydraulic oil.
  • the upper end of the first tank tube 220 is connected to the storage tank 210.
  • the first tank tube 220 is provided with a compressor 221.
  • the storage tank 210 is also connected to the upper end of the second tank tube (230).
  • the lower end of the first tank tube 220 and the lower end of the second tank tube 230 are connected to the solenoid valve 240.
  • the upper end of the first connecting pipe 251 and the upper end of the second connecting pipe 252 is connected to the solenoid valve 240.
  • the solenoid valve 240 is the upper end of the first connection pipe 251 is selectively connected to any one of the lower end of the first tank pipe 220 or the lower end of the first tank pipe 230
  • the second The upper end of the connection pipe 252 is installed to be selectively connected to the other end of the lower end of the first tank pipe 220 or the lower end of the second tank pipe 230.
  • a first reservoir 261 is connected to a lower end of the first connector 251, and a second reservoir 262 is connected to a lower end of the second connector 252.
  • Embodiment 2 may have four cylinders 270. Each cylinder 270 has the same structure and shape. Each cylinder 270 has a cylinder housing 271, a piston tip 272, and a contact nondestructive probe 273.
  • a first injection hole 271-1 is formed at an upper side of each cylinder housing 271, and a second injection hole 271-2 is formed at a lower side thereof.
  • the piston tip 272 has a circumferential surface in the cylinder housing 271 so as to reciprocate vertically between the first injection hole 271-1 and the second injection hole 271-2 according to the internal pressure of the cylinder housing 271. Installed in contact with the side.
  • Contact non-destructive probe 273 is installed so that the upper end is connected to the piston tip 272 and the other end is exposed to the other end of the sealed end of the cylinder housing 272. That is, the cylinder 270 of Example 2 is a double acting cylinder.
  • first cylinder connecting tubes 261-1 are connected to the first reservoir 261.
  • the lower ends of the four first cylinder connecting tubes 261-1 are connected to the first injection holes 271-1 of the four cylinders 270 that are different from each other.
  • Each first injection hole 271-1 is connected to the first connection pipe 251 by being connected to the first reservoir 261 through the first cylinder connection pipe 261-1.
  • the upper ends of the four second cylinder connecting pipes 262-1 are connected to the second reservoir 262.
  • Lower ends of the four second cylinder connecting pipes 262-1 are connected to second injection holes 271-2 of the four cylinders 270 that are different from each other.
  • Each second injection hole 271-2 is connected to the second connection pipe 252 by being connected to the second reservoir 262 through the second cylinder connection pipe 262-1.
  • the contact non-destructive probe 273 of Example 2 may be made of a high strength contact material such as W-Cu.
  • the lower tip of the contact non-destructive probe 273 may also be conical with equal and sharp angles.
  • a signal transmission line 281 is connected to each of the non-destructive probes 273.
  • two signal transmission lines 281 of the signal transmission lines 281 are connected to a voltage applying unit (not shown), and the remaining two signals
  • the transmission line 281 may be connected to a current measuring unit (not shown).
  • each non-destructive probe 163 is in contact with the specimen (S).
  • the solenoid valve 240 is operated so that the first tank tube 220 communicates with the first connecting tube 251 and the second tank tube 230 ) Is in communication with the second connector (252).
  • air or hydraulic oil which is operating oil stored in the storage tank 210, is transferred through the first reservoir 261, the first cylinder connecting pipe 261-1, and the first injection hole 271-1. It flows into the cylinder housing 271.
  • the piston tip 272 moves downward.
  • the hydraulic oil introduced between the piston tip 272 and the lower end of the cylinder housing 271 is the second injection hole (271-2), the second cylinder connecting pipe (262-1), the second reservoir (262), Through the second connecting pipe 252 and the second tank pipe 230 is sequentially discharged to the storage tank 210.
  • the air or hydraulic oil introduced into the first reservoir 261 and the air or hydraulic oil introduced into the second reservoir 262 are subjected to the same pressure (static pressure) by the compressor 221, and each cylinder ( Since the 270 has the same structure and shape, each of the non-destructive probes 273 has the same contact with the surface of the specimen S with the same force, thereby enabling high precision physical property measurement.
  • the positive pressure acts on each piston tip 272, each contact non-destructive probe (273) is equal to the surface of the specimen (S) with the same force to achieve a high precision Physical property measurement becomes possible.
  • the solenoid valve 240 is operated so that the first tank tube 220 communicates with the second connecting tube 252 and the second tank tube. 230 is in communication with the first connector 252.
  • air or hydraulic oil which is operating oil stored in the storage tank 210, is supplied to the first tank tube 220, the second connector 252, the second reservoir 262, and the second cylinder connector ( 262-1) and the second injection hole 271-2 flow into the cylinder housing 271.
  • the piston tip 272 moves upwards and the contactless non-destructive probe 273 leaves the specimen S surface.
  • the hydraulic oil introduced between the piston tip 272 and the upper end of the cylinder housing 271 is the first injection hole (271-1), the first cylinder connecting pipe (261-1), the first reservoir (261), Through the first connecting pipe 251 and the second tank pipe 230 is sequentially discharged to the storage tank 210.
  • the first connecting pipe 251 may be branched into four first branch pipes 251-1, each of the first branch pipes 251-1. Are respectively connected to the first injection holes 271-1 of the cylinder housing 271.
  • the second connecting pipe 252 is branched into four second branch pipes 252-1, and each of the second branch pipes 252-1 has a second injection hole 271 of the cylinder housing 271, respectively. Is connected to -2). That is, by connecting the first branch pipe 251-1 to the first injection hole 271-1, the first injection hole 271-1 is connected to the first connection pipe 251, and the second injection hole ( The second injection hole 271-2 is connected to the second connection pipe 252 by connecting the second branch pipe 252-1 to 271-2.

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Abstract

본 발명은 접촉식 비파괴 프로브를 구비하는 정압력 접촉식 비파괴 프로브 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 접촉식 비파괴 프로브와 시편 표면과의 접촉 비동등성(non-equivalency) 문제를 해결하기 위하여 정압력 접촉식 비파괴 프로브를 구비하는 정압력 접촉식 비파괴 프로브 장치에 관한 것이다.

Description

정압력 접촉식 비파괴 프로브 장치
본 발명은 접촉식 비파괴 프로브를 구비하는 정압력 접촉식 비파괴 프로브 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 접촉식 비파괴 프로브와 시편 표면과의 접촉 비동등성(non-equivalency) 문제를 해결하기 위하여 정압력 접촉식 비파괴 프로브를 구비하는 정압력 접촉식 비파괴 프로브 장치에 관한 것이다.
표면 접촉식 비파괴 프로브 장치의 경우 1-2개의 접촉식 비파괴 프로브를 사람이 표면에 밀착시켜 사용하는 경우도 있고, 보다 자동화된 방법으로서 스프링장치를 통한 기계식 접촉방법도 있을 수 있다. 특히 전자소자의 전기적 특성 측정을 위해서는 넓은 면적에 수백 개 이상의 프로브가 미세가공공정으로 제작되어 조립된 형태의 프로브카드가 사용되기도 한다. 이 모든 부분에서 인력이나 기계 스프링식 표면 접촉이 일어나며, 결과적으로 표면에 있어서 예기치 않은 비동등한 접촉이 발생하고, 결국 측정오차가 증가하게 된다.
이상과 같은 소재 표면의 전기적, 진동관련 측정물성은 대상 소재가 놓인 매질과 표면 간의 상호작용에 대한 정보를 포함하거나 혹은 소재 내의 불순물, 결함, 미세조직 정보는 물론 장기간 손상을 입을 수 있는 환경에서 사용되었을 때는 열화손상 정도를 나타내는 정량적인 지표가 된다. 즉 이의 정량적이고 신뢰도 높은 측정을 통해 설비부재의 손상정도나 건전성을 평가할 수 있기 때문에 보다 신뢰도가 높은 프로브 장치의 개발이 필요하다.
도1은 종래의 접촉식 비파괴 프로브 장치의 한 예시인 전기저항 측정 프로브 장치의 개략적 구성도이다.
도1의 (a) 및 도1의 (b)를 참조하면 전기저항 측정 프로브 장치(10, 20, 30, 40)는 튜브 형태의 가이드(11, 21, 31, 41)를 가진다. 각각의 전기저항 측정 프로브 장치(10, 20, 30, 40)는 서로 동일한 구조를 가지며, 시편(S)과 공고한 전기적 접촉을 유지하기 위하여 튜브형태의 가이드(11, 21, 31, 41) 안쪽에 실제 전기적 접촉을 이루는 접촉식 비파괴 프로브(12, 22, 32, 42)가 존재하고, 접촉식 비파괴 프로브(12, 22, 32, 42) 후단부에 스프링(도면 미도시)이 삽입된다.
도1을 참조하면 시편(S)의 표면 저항 측정을 위해 4개의 전기저항 측정 프로브 장치(10, 20, 30, 40)가 시편(S) 표면에 접촉을 형성하게 된다. 이때 도1의 (a)를 참조하면 22, 32번의 접촉식 비파괴 프로브에 전압을 인가하면서 12, 42번의 접촉식 비파괴 프로브에서 전류를 측정하는 모드를 사용하거나, 도1의 (b)를 참조하면 22, 42번의 접촉식 비파괴 프로브에 전압을 인가하면서 12, 32번 접촉식 비파괴 프로브에서 전류를 측정하는 모드를 사용할 수 있다.
접촉식 비파괴 프로브(12, 22, 32, 42)의 하측 첨단을 시편(S) 표면에 밀착시킬 경우 접촉식 비파괴 프로브(12, 22, 32, 42)는 튜브 형태의 가이드(11, 21, 31, 41) 상측단 방향으로 밀려나므로 상기 스프링(도면 미도시)에 압축이 발생한다. 따라서 상기 스프링(도면 미도시)에는 강성과 압축변위에 대응하는 복원력이 발생하여 접촉식 비파괴 프로브(12, 22, 32, 42)는 시편(S) 표면에 밀착되게 된다.
이와 같은 시편(S) 표면부의 전기적 접촉의 완성도가 전기저항 측정 정밀도에 큰 영향을 미치며, 시편(S) 표면에 빈번히 발생하는 표면 단차는 4개의 접촉식 비파괴 프로브(12, 22, 32, 42)가 시편(S) 표면에 접촉하는 접촉상태의 동등성을 저해하여 전기저항 측정 정밀도를 떨어뜨리는 주요한 이유가 된다.
즉 대상 시편(S) 표면에 단차가 존재할 경우 한꺼번에 접촉식 비파괴 프로브(12, 22, 32, 42)를 표면에 밀착시킨다 해도 4개의 접촉식 비파괴 프로브(12, 22, 32, 42) 중에 표면과의 이격이 적었던 일부 접촉식 비파괴 프로브는 상기 스프링(도면 미도시)의 복원력에 의한 큰 압축력이 작용하고, 접촉식 비파괴 프로브(12, 22, 32, 42) 중 표면과 멀리 떨어져 있었던 나머지에는 상기 스프링(도면 미도시)의 복원력에 의한 작은 압축력이 작용할 수 있다.
즉, 접촉식 비파괴 프로브(12, 22, 32, 42)에 내장된 스프링(도면 미도시) 중 압축이 작은 스프링은 복원력이 낮아서 해당 접촉식 비파괴 프로브와 시편(S) 표면과의 사이에 약한 접촉이 발생하고, 접촉식 비파괴 프로브(12, 22, 32, 42)에 내장된 스프링(도면 미도시) 중 압축이 큰 스프링은 복원력이 커서 해당 접촉식 비파괴 프로브와 시편(S) 표면과의 사이에 강한 접촉이 발생하게 된다.
이와 같은 기계 스프링식 접촉의 비동등성(non-equivalency) 문제를 해결하기 위해 정압 접촉식 비파괴 프로브를 구비하는 정압력 접촉식 비파괴 프로브 장치의 필요성이 대두되었다.
본 발명은 접촉식 비파괴 프로브와 시편 표면과의 접촉 비동등성(non-equivalency) 문제를 해결하기 위하여 정압력 접촉식 비파괴 프로브를 구비하는 정압력 접촉식 비파괴 프로브 장치를 제공하고자 한다.
정압력 접촉 방식이 적용될 수 있는 비파괴 탐상 프로브 장치로는 전기와 관련해서 전기저항 측정 프로브 장치, 프로브 카드를 들 수 있고, 음파 진동과 관련해서 초음파센서, 음향방출센서, SAW(surface acoustic sensor) 등이 있으며, 기계적 측정장치로는 표면형 경도측정팁 등이 있다. 본 발명은 이들 모든 분야에 접촉식 비파괴 프로브를 인력으로 작동하는 경우의 인적오류를 해결하고, 기계 스프링식에서 오는 단차에 따른 복원력 차이를 정압력 기구를 통해 해결함으로써 보다 고 신뢰도의 표면물성 측정이 가능한 정압력 접촉식 비파괴 프로브 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 공기 또는 유압유가 저장되는 저장탱크; 일측단이 상기 저장탱크에 연결되며 압축기 및 유입관 개폐밸브가 구비되는 유입관; 일측단이 상기 저장탱크 또는 다른 저장탱크에 연결되는 진공펌프 및 유출관 개폐밸브가 구비되는 유출관; 일측단이 상기 유입관의 타측단 및 상기 유출관의 타측단에 각각 연결되는 연결관; 일측단이 상기 연결관의 타측단에 연통되도록 연결되는 실린더 하우징, 상기 실린더 하우징 내부 압력에 따라 이동하도록 둘레면이 상기 실린더 하우징 내측면에 접촉하며 설치되는 피스톤 팁, 상기 피스톤 팁에 연결되어 상기 실린더 하우징의 타측단으로 노출되는 접촉식 비파괴 프로브를 구비하는 적어도 하나의 실린더; 상기 접촉식 비파괴 프로브가 측정 대상 물질의 표면을 압박하는 경우 획득하는 물리적 신호를 전달하기 위하여 상기 접촉식 비파괴 프로브에 연결되는 신호 전달선; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 정압력 접촉식 비파괴 프로브 장치에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 연결관의 타측단에 연결되는 저장조; 를 포함하되, 상기 실린더 하우징의 타측단은 상기 저장조에 연결됨으로써 상기 연결관에 연결될 수 있다.
한편, 본 발명은 공기 또는 유압유가 저장되는 저장탱크; 상기 저장탱크에 연결되며 압축기가 구비되는 제1 탱크관; 상기 저장탱크에 연결되는 제2 탱크관; 솔레노이드 밸브에 의하여 상기 제1 탱크관 또는 제2 탱크관에 선택적으로 연결되는 제1 연결관; 상기 솔레노이드 밸브에 의하여 상기 제1 탱크관 또는 제2 탱크관 중 나머지 하나에 선택적으로 연결되는 제2 연결관; 상기 제1 연결관에 연결되는 제1 주입공과 상기 제2 연결관에 연결되는 제2 주입공이 형성되는 실린더 하우징, 상기 실린더 하우징 내부 압력에 따라 상기 제1 주입공과 제2 주입공 사이를 왕복하도록 둘레면이 상기 실린더 하우징 내측면에 접촉하며 설치되는 피스톤 팁, 상기 피스톤 팁에 연결되어 상기 실린더 하우징의 밀봉된 한 쪽 끝으로 노출되는 접촉식 비파괴 프로브를 구비하는 적어도 하나의 복동형 실린더; 상기 접촉식 비파괴 프로브가 측정 대상 물질의 표면을 압박하는 경우 획득하는 물리적 신호를 전달하기 위하여 상기 접촉식 비파괴 프로브에 연결되는 신호 전달선; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 정압력 접촉식 비파괴 프로브 장치에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 연결관에 연결되는 제1 저장조; 상기 제2 연결관에 연결되는 제2 저장조; 를 포함하되, 상기 제1 주입공은 상기 제1 저장조에 연결됨으로써 상기 제1 연결관에 연결되고, 상기 제2 주입공은 상기 제2 저장조에 연결됨으로써 상기 제2 연결관에 연결될 수 있다.
본 발명은 다수개의 접촉식 비파괴 프로브에 동일한 압력이 작용하므로, 다수개의 접촉식 비파괴 프로브와 시편 표면과의 접촉이 동등해지고, 따라서 시편에 대한 높은 정밀도의 표면 물성 측정이 가능해 진다.
도1은 종래의 전기저항 측정 프로브 장치의 개략적 구성도.
도2는 실시예1의 구성도.
도3은 본 발명의 또 다른 실시예의 주요부의 구성도.
도4는 실시예2의 구성도.
도5는 본 발명의 또 다른 실시예의 주요부의 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110:저장탱크 120:유입관
121:압축기 122:유입관 개폐밸브
130:유출관 131:진공펌프
132:유출관 개폐밸브
140:연결관 141-1:분기관
150:저장조
160:실린더 161:실린더 하우징
162:피스톤 팁 163:접촉식 비파괴 프로브
S:시편 171:신호 전달선
210:저장탱크 220:제1 탱크관
221:압축기
230:제2 탱크관 240:솔레노이드 밸브
251;제1 연결관 252:제2 연결관
261:제1 저장조 261-1:제1 실린더 연결관
262:제2 저장조 262-1:제2 실린더 연결관
270:실린더 271:실린더 하우징
271-1:제1 주입공 271-2:제2 주입공
272:피스톤 팁 273:접촉식 비파괴 프로브
281:신호 전달선
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.
실시예1
실시예1은 본 발명에 따른 정압력 접촉식 비파괴 프로브 장치에 관한 것이다. 도2는 실시예1의 구성도를, 도3은 본 발명의 또 다른 실시예의 주요부의 구성도를 나타낸다.
도2를 참조하면 실시예1은 저장탱크(110)를 가진다. 저장탱크(110)에는 공기 또는 유압유가 저장된다.
도2를 참조하면 저장탱크(110)에는 유입관(120)의 상측단 연결된다. 유입관(120)에는 압축기(121) 및 유입관 개폐밸브(122)가 구비된다. 유입관 개폐밸브(122)는 압축기(121)의 하측에 구비된다.
도2를 참조하면 저장탱크(110)에는 유출관(130)이 연결된다. 유출관(130)에는 진공펌프(131) 및 유출관 개폐밸브(132)가 구비된다. 유출관 개폐밸브(132)는 진공펌프(131)의 하측에 구비된다. 도2에는 유출관(130)의 상측단이 저장탱크(110)에 연결되는 것으로 하였으나, 실시예1은 이에 제한되지 않는다. 유출관(130)의 상측단은 다른 탱크에 연결될 수 있는데, 상기 다른 탱크는 대기일 수 있다.
도2를 참조하면 유입관(120)의 하측단 및 유출관(130)의 하측단은 상호 연통되도록 연결된다. 유입관(120) 및 유출관(130)의 연결부위에는 연결관(140)의 상측단이 연결된다. 따라서 연결관(140)은 유입관(120) 및 유출관(130)에 각각 연결된다.
도2를 참조하면 연결관(140)의 하측단에는 저장조(150)가 연결된다.
도2를 참조하면 실시예1은 4개의 실린더(160)를 가질 수 있다. 각각의 실린더(160)는 동일한 구조와 형상을 가진다. 각각의 실린더(160)는 실린더 하우징(161), 피스톤 팁(162), 접촉식 비파괴 프로브(163)를 가진다.
도2를 참조하면 각각의 실린더 하우징(161)의 상측단은 저장조(150)에 연통되도록 연결된다. 실린더 하우징(161)의 상측단이 저장조(150)에 연결됨으로써 실린더 하우징(161)이 연결관(140)에 연통 가능하도록 연결된다. 피스톤 팁(162)은 실린더 하우징(161) 내부 압력에 따라 상하로 이동하도록 둘레면이 실린더 하우징(161) 내측면에 접촉하며 설치된다. 접촉식 비파괴 프로브(163)는 상측단이 피스톤 팁(162)에 연결되어 타측단이 실린더 하우징(161)의 하측단 밖으로 노출 가능하도록 설치된다. 한편, 접촉식 비파괴 프로브(163)는 W-Cu와 같은 고강도 접점 재료를 채용함으로써 다수 시험에서 마모거동에 따른 성능저하를 최소화시킬 수 있다. 또한 접촉식 비파괴 프로브(163)의 하측 첨단은 동등하고 예리한 각을 갖는 원뿔 형태로 가공함으로써 기계적 및 전기적으로 동등한 접촉을 유지할 수 있는 동시에 시편(S) 표면의 산화막이나 오염막을 침투하여 시편(S) 고유의 물성을 획득할 수 있게 된다.
도2를 참조하면 각각의 접촉식 비파괴 프로브(163)에는 신호 전달선(171)이 연결된다. 시편(S)의 전기적 물성을 측정하고자 하는 경우 신호 전달선(171) 중 2개의 신호 전달선(171)은 전압인가부(도면 미도시)에 연결되고, 나머지 2개의 신호 전달선(171)은 전류측정부(도면 미도시)에 연결될 수 있다.
이하, 상기한 실시예1의 작동에 대하여 설명한다.
먼저 각각의 접촉식 비파괴 프로브(163)가 시편(S)에 접촉하는 경우에 대하여 설명한다. 접촉식 비파괴 프로브(163)를 시편(S)에 접촉시키기 위하여는 유출관 개폐밸브(132)를 작동시켜 유출관(130)을 폐쇄시킨다. 이어서 개폐밸브(141)를 열고 압축기(121)를 작동시킨다. 압축기(121)가 작동하면 연결관(140)을 통하여 저장탱크(110) 내에 저장된 작동유인 공기 또는 유압유가 저장조(150)에 유입된다. 저장조(150)에 유입된 공기 또는 유압유는 실린더 하우징(161) 내부로 유입되고, 따라서 피스톤 팁(162)이 하측으로 이동한다. 피스톤 팁(162)이 하측으로 이동함에 따라 접촉식 비파괴 프로브(163)의 하측 첨단이 시편(S)에 접촉한다. 저장조(150)에 유입된 공기 또는 유압유는 압축기(121)에 의하여 동일한 압력(정압력)을 받고, 또한 각각의 실린더(160)는 동일한 구조 및 형상을 가지므로 각각의 접촉식 비파괴 프로브(163)는 동일한 힘으로 시편표면과 동등한 접촉을 이루어 높은 정밀도의 물성 측정이 가능하게 된다. 이때 시편(S) 표면에 단차가 심하더라도 각각의 피스톤 팁(161)에 정압력이 작용하므로 각각의 접촉식 비파괴 프로브(163)는 동일한 힘으로 시편표면과 동등한 접촉을 이루어 높은 정밀도의 물성 측정이 가능하게 된다.
반대로 접촉식 비파괴 프로브(163)를 시편(S) 표면으로부터 이탈시킬 경우에는 유입관 개폐밸브(122)를 잠그고 압축기(121)의 작동을 멈춘다. 이어서 유출관 개폐밸브(132)를 열고 진공펌프(131)를 작동시킨다. 진공펌프(131)가 작동함에 따라 저장조(150) 내의 작동유가 연결관(140)을 통하여 유출되고 따라서 접촉식 비파괴 프로브(163)가 시편(S) 표면으로부터 이탈된다.
이상과 같이 실시예1은 매뉴얼 타입이나 기계 스프링식으로 설비 표면에 접촉식 비파괴 프로브를 접촉시켜야 하는 상황을 대체하여 접촉식 비파괴 프로브에 정압력을 인가하여 표면접촉을 형성하는 모든 비파괴 측정영역으로 확장될 수 있다.
즉 동일한 정압력으로 접촉식 비파괴 프로브와 시편 표면이 접촉하게 함으로써 인적 측정오류를 최소화하고, 인적 측정오류의 포함으로 인해 시험자나 시험환경에 따라 달라질 수 있는 표면 접촉 오류를 제거함으로써 정압력이 지원되는 동일센서를 활용한 측정결과에 있어서는 객관적이고, 정량적인 비파괴 시험신호의 직접 비교가 가능하게 된다.
한편, 도3을 참조하면 본 발명에 따른 다른 실시예의 경우 연결관(140)은 4개의 분기관(141-1)으로 분기될 수 있는데, 분기관(141-1)은 각각 실린더 하우징(161)의 상측단에 연결된다. 실린더 하우징(161)의 상측단이 각각 분기관(141-1)에 연결됨으로써 실린더 하우징(161)이 연결관(140)에 연통가능하도록 연결된다.
실시예2
실시예2는 본 발명에 따른 정압력 접촉식 비파괴 프로브 장치에 관한 것이다. 도4는 실시예2의 구성도를, 도5는 본 발명의 또 다른 실시예의 주요부의 구성도를 나타낸다.
도4를 참조하면 실시예2는 저장탱크(210)를 가진다. 저장탱크(210)에는 공기 또는 유압유가 저장된다.
도4를 참조하면 저장탱크(210)에는 제1 탱크관(220)의 상측단이 연결된다. 제1 탱크관(220)에는 압축기(221)가 구비된다.
도4를 참조하면 저장탱크(210)에는 또한 제2 탱크관(230)의 상측단이 연결된다.
도4를 참조하면 제1 탱크관(220)의 하측단 및 제2 탱크관(230)의 하측단은 솔레노이드 밸브(240)에 연결된다. 또한 솔레노이드 밸브(240)에는 제1 연결관(251)의 상측단 및 제2 연결관(252)의 상측단이 연결된다. 이때 솔레노이드 밸브(240)는 제1 연결관(251)의 상측단이 제1 탱크관(220)의 하측단 또는 제1 탱크관(230)의 하측단 중 어느 하나에 선택적으로 연결되고, 제2 연결관(252)의 상측단이 제1 탱크관(220)의 하측단 또는 제2 탱크관(230)의 하측단 중 나머지 하나에 선택적으로 연결되도록 설치된다.
도4를 참조하면 제1 연결관(251)의 하측단에는 제1 저장조(261)가 연결되고, 제2 연결관(252)의 하측단에는 제2 저장조(262)가 연결된다.
도4를 참조하면 실시예2는 4개의 실린더(270)를 가질 수 있다. 각각의 실린더(270)는 동일한 구조와 형상을 가진다. 각각의 실린더(270)는 실린더 하우징(271), 피스톤 팁(272), 접촉식 비파괴 프로브(273)를 가진다.
도4를 참조하면 각각의 실린더 하우징(271)의 상측에는 제1 주입공(271-1)이 형성되고, 하측에는 제2 주입공(271-2)이 형성된다. 피스톤 팁(272)은 실린더 하우징(271)의 내부 압력에 따라 제1 주입공(271-1)과 제2 주입공(271-2) 사이를 상하로 왕복하도록 둘레면이 실린더 하우징(271) 내측면에 접촉하며 설치된다. 접촉식 비파괴 프로브(273)는 상측단이 피스톤 팁(272)에 연결되어 타측단이 실린더 하우징(272)의 밀봉단 타측단 밖으로 노출되도록 설치된다. 즉, 실시예2의 실린더(270)는 복동형 실린더이다.
한편, 도4를 참조하면 제1 저장조(261)에는 4개의 제1 실린더 연결관(261-1)의 상측단이 연결된다. 4개의 제1 실린더 연결관(261-1)의 하측단은 각각 서로 다른 4개의 실린더(270)의 제1 주입공(271-1)에 연결된다. 각각의 제1 주입공(271-1)은 제1 실린더 연결관(261-1)을 통하여 제1 저장조(261)에 연결됨으로써 제1 연결관(251)에 연결된다.
또한, 도4를 참조하면 제2 저장조(262)에는 4개의 제2 실린더 연결관(262-1)의 상측단이 연결된다. 4개의 제2 실린더 연결관(262-1)의 하측단은 각각 서로 다른 4개의 실린더(270)의 제2 주입공(271-2)에 연결된다. 각각의 제2 주입공(271-2)은 제2 실린더 연결관(262-1)을 통하여 제2 저장조(262)에 연결됨으로써 제2 연결관(252)에 연결된다.
실시예1과 마찬가지로 실시예2의 접촉식 비파괴 프로브(273)는 W-Cu와 같은 고강도 접점 재료로 제조될 수 있다. 또한 접촉식 비파괴 프로브(273)의 하측 첨단은 동등하고 예리한 각을 갖는 원뿔형태일 수 있다.
도4를 참조하면 각각의 접촉식 비파괴 프로브(273)에는 신호 전달선(281)이 연결된다. 실시예1과 마찬가지로, 시편(S)의 전기적 물성을 측정하고자 하는 경우 신호 전달선(281) 중 2개의 신호 전달선(281)은 전압인가부(도면 미도시)에 연결되고, 나머지 2개의 신호 전달선(281)은 전류측정부(도면 미도시)에 연결될 수 있다.
이하, 도4를 참조하여 상기한 실시예1의 작동에 대하여 설명한다.
먼저 각각의 접촉식 비파괴 프로브(163)가 시편(S)에 접촉하는 경우에 대하여 설명한다. 접촉식 비파괴 프로브(273)를 시편(S)에 접촉시키기 위하여는 솔레노이드 밸브(240)를 작동시켜 제1 탱크관(220)이 제1 연결관(251)에 연통되고, 제2 탱크관(230)이 제2 연결관(252)에 연통되도록 한다. 이어서 압축기(221)를 작동하면 저장탱크(210)에 저장된 작동유인 공기 또는 유압유가 제1 저장조(261), 제1 실린더 연결관(261-1) 및 제1 주입공(271-1)을 통하여 실린더 하우징(271) 내부로 유입된다. 따라서 피스톤 팁(272)이 하측으로 이동한다. 피스톤 팁(272)이 하측으로 이동함에 따라 접촉식 비파괴 프로브(273)의 하측 첨단이 시편(S)에 접촉한다. 이때, 피스톤 팁(272)과 실린더 하우징(271)의 하측단 사이에 유입되었던 작동유는 제2 주입공(271-2), 제2 실린더 연결관(262-1), 제2 저장조(262), 제2 연결관(252) 및 제2 탱크관(230)을 통하여 순차적으로 저장탱크(210)로 배출된다.
실시예2는 제1 저장조(261)에 유입된 공기 또는 유압유 및 제2 저장조(262)에 유입된 공기 또는 유압유가 압축기(221)에 의하여 동일한 압력(정압력)을 받고, 또한 각각의 실린더(270)는 동일한 구조 및 형상을 가지므로 각각의 접촉식 비파괴 프로브(273)는 동일한 힘으로 시편(S) 표면과 동등한 접촉을 이루어 높은 정밀도의 물성 측정이 가능하게 된다. 이때 시편(S) 표면에 단차가 심하더라도 각각의 피스톤 팁(272)에 정압력이 작용하므로 각각의 접촉식 비파괴 프로브(273)는 동일한 힘으로 시편(S) 표면과 동등한 접촉을 이루어 높은 정밀도의 물성 측정이 가능하게 된다.
반대로 접촉식 비파괴 프로브(273)를 시편(S) 표면으로부터 이탈시킬 경우에는 솔레노이드 밸브(240)를 작동시켜 제1 탱크관(220)이 제2 연결관(252)에 연통되고, 제2 탱크관(230)이 제1 연결관(252)에 연통되도록 한다. 이어서 압축기(221)를 작동하면 저장탱크(210)에 저장된 작동유인 공기 또는 유압유가 제1 탱크관(220), 제2 연결관(252), 제2 저장조(262), 제2 실린더 연결관(262-1) 및 제2 주입공(271-2)을 통하여 실린더 하우징(271) 내부로 유입된다. 따라서 피스톤 팁(272)이 상측으로 이동하며 접촉식 비파괴 프로브(273)가 시편(S) 표면으로부터 이탈한다. 이때, 피스톤 팁(272)과 실린더 하우징(271)의 상측단 사이에 유입되었던 작동유는 제1 주입공(271-1), 제1 실린더 연결관(261-1), 제1 저장조(261), 제1 연결관(251) 및 제2 탱크관(230)을 통하여 순차적으로 저장탱크(210)로 배출된다.
한편, 도5를 참조하면 본 발명에 따른 다른 실시예의 경우 제1 연결관(251)은 4개의 제1 분기관(251-1)으로 분기될 수 있는데, 각각의 제1 분기관(251-1)은 각각 실린더 하우징(271)의 제1 주입공(271-1)에 연결된다. 이 경우 제2 연결관(252)은 4개의 제2 분기관(252-1)으로 분기되며, 각각의 제2 분기관(252-1)은 각각 실린더 하우징(271)의 제2 주입공(271-2)에 연결된다. 즉, 제1 주입공(271-1)에 제1 분기관(251-1)이 연결됨으로써 제1 주입공(271-1)이 제1 연결관(251)에 연결되고, 제2 주입공(271-2)에 제2 분기관(252-1)이 연결됨으로써 제2 주입공(271-2)이 제2 연결관(252)에 연결된다.

Claims (4)

  1. 공기 또는 유압유가 저장되는 저장탱크;
    일측단이 상기 저장탱크에 연결되며 압축기 및 유입관 개폐밸브가 구비되는 유입관;
    일측단이 상기 저장탱크 또는 다른 저장탱크에 연결되는 진공펌프 및 유출관 개폐밸브가 구비되는 유출관;
    일측단이 상기 유입관의 타측단 및 상기 유출관의 타측단에 각각 연결되는 연결관;
    일측단이 상기 연결관의 타측단에 연통되도록 연결되는 실린더 하우징, 상기 실린더 하우징 내부 압력에 따라 이동하도록 둘레면이 상기 실린더 하우징 내측면에 접촉하며 설치되는 피스톤 팁, 상기 피스톤 팁에 연결되어 상기 실린더 하우징의 타측단으로 노출되는 접촉식 비파괴 프로브를 구비하는 적어도 하나의 실린더;
    상기 접촉식 비파괴 프로브가 측정 대상 물질의 표면을 압박하는 경우 획득하는 물리적 신호를 전달하기 위하여 상기 접촉식 비파괴 프로브에 연결되는 신호 전달선;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 정압력 접촉식 비파괴 프로브 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결관의 타측단에 연결되는 저장조;
    를 포함하되,
    상기 실린더 하우징의 타측단은 상기 저장조에 연결됨으로써 상기 연결관에 연결되는 것을 특징으로 하는 정압력 접촉식 비파괴 프로브 장치.
  3. 공기 또는 유압유가 저장되는 저장탱크;
    상기 저장탱크에 연결되며 압축기가 구비되는 제1 탱크관;
    상기 저장탱크에 연결되는 제2 탱크관;
    솔레노이드 밸브에 의하여 상기 제1 탱크관 또는 제2 탱크관에 선택적으로 연결되는 제1 연결관;
    상기 솔레노이드 밸브에 의하여 상기 제1 탱크관 또는 제2 탱크관 중 나머지 하나에 선택적으로 연결되는 제2 연결관;
    상기 제1 연결관에 연결되는 제1 주입공과 상기 제2 연결관에 연결되는 제2 주입공이 형성되는 실린더 하우징, 상기 실린더 하우징 내부 압력에 따라 상기 제1 주입공과 제2 주입공 사이를 왕복하도록 둘레면이 상기 실린더 하우징 내측면에 접촉하며 설치되는 피스톤 팁, 상기 피스톤 팁에 연결되어 상기 실린더 하우징의 밀봉된 한 쪽 끝으로 노출되는 접촉식 비파괴 프로브를 구비하는 적어도 하나의 복동형 실린더;
    상기 접촉식 비파괴 프로브가 측정 대상 물질의 표면을 압박하는 경우 획득하는 물리적 신호를 전달하기 위하여 상기 접촉식 비파괴 프로브에 연결되는 신호 전달선;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 정압력 접촉식 비파괴 프로브 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 연결관에 연결되는 제1 저장조;
    상기 제2 연결관에 연결되는 제2 저장조;
    를 포함하되,
    상기 제1 주입공은 상기 제1 저장조에 연결됨으로써 상기 제1 연결관에 연결되고,
    상기 제2 주입공은 상기 제2 저장조에 연결됨으로써 상기 제2 연결관에 연결되는 것을 특징으로 하는 정압력 접촉식 비파괴 프로브 장치.
PCT/KR2009/006449 2008-11-04 2009-11-04 정압력 접촉식 비파괴 프로브 장치 WO2010053288A2 (ko)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2008-0109009 2008-11-04
KR1020080109009A KR100981677B1 (ko) 2008-11-04 2008-11-04 동등한 표면접촉을 이루는 정압력 전기저항 측정 프로브 장치

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