KR101682549B1

KR101682549B1 - 굴곡진 패널의 초음파 검사 치구

Info

Publication number: KR101682549B1
Application number: KR1020150092840A
Authority: KR
Inventors: 장진섭
Original assignee: 한국항공우주산업 주식회사
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2016-12-06

Abstract

본 발명은 복합재로 이루어진 패널의 이물질이나 균열 등을 검사하기 위한 초음파 검사 장치에 있어서 패널을 고정하는 초음파 검사 치구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패널을 고정시킨 상태에서 패널의 회전 및 틸트가 가능하여 초음파 송수신부와 굴곡진 패널의 면 방향을 항상 수직한 상태로 유지할 수 있는 굴곡진 패널의 초음파 검사 치구에 관한 것이다.

Description

굴곡진 패널의 초음파 검사 치구{Jig for ultrasonic inspection of curved panel}

·

구조물이나 패널 속에 공동(空洞) 등의 결함이 있을 경우, 파괴해서 조사하면 그 유무를 확인할 수 있으나 이러한 파괴검사는 낭비가 많아 모든 제품을 조사하는 데는 적합하지 않다. 용접부나 주물 속의 공동을 조사하는 데는 X선·γ선·β선 등의 방사선투과, 철판·단조품·관재(管材) 등의 상처나 내부의 결함을 조사하는 데는 초음파 탐상(探傷)이나 맴돌이전류시험, 물품 표면의 작은 상처의 발견에는 침투법(浸透法)이나 자분탐상법(磁粉探傷法)이 사용된다.

이중 초음파탐상법(超音波探傷法)은 타진(打診)의 원리를 이용한 방법이다. 발진장치에서 나온 초음파를 물품의 한 면에서 넣어 다른 면에서 반사되어 오는 음파를 받는데, 내부에 결함이 있을 때는 결함에서 반사되는 파(波)가 돌아오는 것으로 이를 알 수 있다. 이것은 마치 철도의 보선 작업원이 쇠망치로 차량 하체부의 기계류나 차축을 두드려서 그 부분의 결함을 발견하는 것과 같은 이치이다. 맴돌이전류는 고주파유도 등의 방법으로 물품에 맴돌이전파류를 흘려 전류가 흐트러지는 것으로 결함을 발견한다.

위와 같은 초음파탐상법은 항공기 구조물의 패널 제조 시에도 패널 내부의 이물질이나, 균열 등을 검사하기 위해 사용되기도 한다.

도 1에는 통상의 패널의 초음파 검사 장치의 개략도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 초음파 검사장치(10)는 패널(P)의 일면에 배치되는 초음파 송신기(11)와 패널(P)의 타면에 초음파 송신기(11)와 대향하여 배치되는 초음파 수신기(12)로 이루어진다. 이때 초음파 검사장치(10)는 패널(P)의 면 방향을 따라 이동하면서 패널(P)의 이상 유무를 파악하게 되며, 이동 시 초음파 송신기(11)에서 조사되는 초음파는 패널(P)의 면 방향에 수직하게 조사되어야 초음파 수신기(12)에 오차 없이 전달되어 패널(P)의 이상 유무를 정밀하게 파악하게 된다.

이때 패널(P)의 평판으로 이루어질 경우 초음파 검사장치(10)가 패널(P)의 면 방향을 따라 이동하여도 초음파가 패널(P)의 면 방향에 항상 수직하게 조사됨에 무리가 없으나, 패널(P)이 굴곡진 형상으로 이루어질 경우 초음파가 패널(P)의 면 방향에 수직하게 조사하기 위해 초음파 검사장치(10)의 변위를 실시간으로 수정해야 하나 실질적으로 불가능하여 패널(P)의 일부만 검사한 상태에서 나머지 부위는 별도의 초음파 검사 장비를 통해 수작업으로 패널의 이상 유무를 검사해야하는 문제가 발생한다.

한국공개특허 제2006-0041489호(2006.05.12.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 초음파 검사를 위해 패널을 고정하는 초음파 검사 치구에 있어서, 패널의 회전 및 틸트가 가능하도록 구성하여 굴곡진 패널의 초음파 검사 시에도 패널의 굴곡진 형상에 상관없이 초음파가 항상 패널에 수직한 방향으로 조사되도록 구성된 굴곡진 패널의 초음파 검사 치구를 제공함에 있다.

본 발명의 굴곡진 패널의 초음파 검사 치구는, 높이 방향을 z방향, 상기 z방향에 수직한 방향을 y방향, 상기 y방향 및 z방향에 수직한 방향을 x방향으로 정의할 때, z방향을 따라 형성되며, y방향을 따라 이격 배치되는 한 쌍의 제1 및 제2 고정프레임; 상기 제1 및 제2 고정프레임 사이에 배치되며, 샘플의 상측 및 하측이 고정되는 한 쌍의 제1 및 제2 수평프레임과, 샘플의 일측 및 타측이 고정되는 한 쌍의 제1 및 제2 수직프레임으로 구성되는 회전프레임; 상기 회전프레임이 y방향을 회전축으로 회전 가능하도록 상기 제1 수직프레임 상에 형성된 제1 회전축과, 상기 제1 회전축이 회전 가능하도록 결합되며 상기 제1 고정프레임의 상측에 형성된 제1 회전결합부 및 상기 제2 회전축이 회전 가능하도록 결합되며 상기 제2 고정프레임의 상측에 형성된 제2 회전결합부를 포함하는, 회전부; 상기 제1 또는 제2 회전결합부 상에 구비되며, 상기 제1 또는 제2 회전축에 연결되어 상기 회전프레임을 구동시키는 회전조정부; 를 포함한다.

또한, 상기 회전조정부는 상기 회전프레임을 구동시키기 위해 파지 가능한 손잡이와 구동축이 구비되는 핸들; 일측에서 전달되는 회전력을 증가시켜 타측에 전달하기 위한 감속기어가 구비되며, 일측이 상기 핸들의 구동축과 연결되고, 타측이 상기 회전프레임의 제1 또는 제2 회전축과 연결되는 감속기어부; 를 포함한다.

또한, 상기 치구는, 상기 제1 고정프레임 상에 구비되며, 상기 제1 고정프레임을 축 방향으로 하여 상기 제1 고정프레임의 상측을 회전시키는 틸트부; 및 상기 틸트부를 통해 상기 회전프레임의 수평방향 각도가 조절된 상태에서 이를 고정하도록 상기 제2 고정프레임 상에 구비되는 각도조절부; 를 포함한다.

또한, 상기 각도조절부는, 상기 제2 고정프레임 상의 상기 제2 회전결합부의 하측에 구비되되, x방향을 따라 이격 배치되는 다수의 각도조절홀이 형성된 각도조절판; 및 상측이 상기 제2 회전결합부와 결합되며, 하측은 상기 다수의 각도조절홀 중 어느 하나에 대응되는 각도고정홀이 형성된 각도고정부; 를 포함하며, 상기 각도고정부의 각도고정홀이 다수의 각도조절홀 중 어느 하나에 고정됨에 따라 상기 회전프레임의 수평방향 각도가 결정된다.

아울러, 상기 틸트부는, 상기 제1 고정프레임 상에 구비되는 베어링부; 및 상측이 상기 제1 회전결합부에 결합되고, 하측이 상기 베어링부에 결합되는 틸트프레임; 을 포함하며, 상기 베어링부는, 상측으로 갈수록 폭이 증가하는 테이퍼 롤러 베어링; 을 포함한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 굴곡진 패널의 초음파 검사 치구는, 굴곡진 패널의 초음파 검사 시에도 최대한 많은 부위의 초음파 검사가 이루어질 수 있도록 구성됨에 따라 패널의 초음파 검사 비용 및 시간이 절약되는 효과가 있다.

특히 패널의 면 방향을 따라 이동하는 기존의 초음파 송수신 장치에도 적용이 가능하여 기존 모델의 일부 부품 변경만으로 굴곡진 패널의 초음파 검사가 가능하도록 하여 자원 재활용 및 부품 교체에 따른 추가 비용이 절감되는 효과가 있다.

아울러 간단한 기계적 구성을 통해 패널의 회전 및 틸트가 가능하도록 구성하여 고장 발생 가능성을 줄여 치구의 유지 보수비용이 절감되는 장점이 있다.

도 1은 통상의 초음파 검사 장치 개략도
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 굴곡진 패널의 초음파 검사 치구 사시도
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 고정프레임의 부분확대사시도
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 베어링부 단면도
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 제2 고정프레임의 부분확대정면도
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 각도조절부 사시도

본 발명은 굴곡진 패널을 초음파 검사하는 장치에 관한 것으로 초음파 송수신 장치가 패널의 면 방향을 따라 이동하면서 초음파 검사 시 굴곡진 패널을 회전 또는 틸트 시켜 초음파 송수신 장치가 패널의 면 방향에 항상 직교한 상태에서 검사가 이루어지도록 함에 그 특징이 있다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2에는 본 발명의 일실시 예에 따른 샘플(S)이 고정된 굴곡진 패널의 초음파 검사 치구(1000, 이하 "치구")의 사시도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 샘플(S)은 평판으로 이루지지 않고 다양한 굴곡을 갖도록 구성되어 있어, 일반적인 초음파 검사 치구를 통해서 초음파 검사를 수행하기가 어렵다.

이에 본 발명의 치구(1000)는 다음과 같은 구성들을 통해 굴곡진 샘플(S)의 초음파 검사가 가능하도록 구성되었다.

도시된 바와 같이 치구(1000)는 크게 회전프레임(100), 고정프레임(200), 회전부(300, 400), 회전조정부(500), 틸트부(600) 및 각도조절부(700)를 포함하여 구성된다.

회전프레임(100)은 샘플(S)을 직접적으로 고정시키기 위한 구성으로 회전프레임(100)은 샘플(S)의 상측이 고정되는 제1 수평프레임(110), 샘플(S)의 하측이 고정되는 제2 수평프레임(120), 샘플(S)의 일측이 고정되는 제1 수직프레임(130) 및 샘플(S)의 타측이 고정되는 제2 수직프레임(140)으로 구성된다. 즉 제1 수평프레임(110)의 일측에는 제1 수직프레임(130)의 상측이 결합되고, 제1 수평프레임(110)의 타측에는 제2 수직프레임(140)의 상측이 결합된다. 또한 제2 수평프레임(120)의 일측에는 제1 수직프레임(130)의 하측이 결합되고, 제2 수평프레임(120)의 타측에는 제2 수직프레임(140)의 하측이 결합된다. 회전프레임(100) 상에는 샘플(S)의 고정을 용이하게 하기 위한 클램프(150)가 복수 개 이격 배치될 수 있다.

고정프레임(200)은 회전프레임(100)이 y축 방향으로 회전 가능하도록 거치하며, 필요에 따라 회전프레임(100)의 일측을 z축 방향으로 회전시켜 회전프레임(100)의 수평방향 각도가 조절(틸트)되도록 회전프레임(100)을 거치한다. 따라서 고정프레임(200)은 y축 방향으로 이격 배치되는 한 쌍의 제1 고정프레임(210) 및 제2 고정프레임(220)으로 구성된다. 제1 고정프레임(210)은 회전프레임(100)이 y축을 회전축으로 하여 회전 가능하도록 회전프레임(100)의 제1 수직프레임(130)과 연결되며, 제2 고정프레임(220)은 회전프레임(100)이 y축을 회전축으로 하여 회전 가능하도록 회전프레임(100)의 제2 수직프레임(140)과 연결된다.

회전부(300, 400)는 회전프레임(100)이 y축을 회전축으로 하여 회전 가능하도록 고정프레임(200)에 결합시키기 위한 구성으로 제1 고정프레임(210)의 상측에 구비된 제1 회전부(300)와 제2 고정프레임(220)의 상측에 구비된 제2 회전부(400)로 구성될 수 있다.

회전조정부(500)는 제1 회전부(300)에 구비되어 회전프레임(100)의 회전을 제어하기 위한 구성된다.

틸트부(600)는 제1 고정프레임(210) 상에 구비되어 제1 고정프레임(210)의 상측이 z축을 회전축으로 하여 자유 회전하도록 구성되며, 각도조절부(700)는 제2 고정프레임(220) 상에 구비되어 틸트부(600)를 통해 회전프레임(100)의 수평방향 각도(틸트)가 조절된 상태에서 이를 고정하기 위해 구성된다.

회전부(300, 400), 회전조정부(500), 틸트부(600) 및 각도조절부(700)는 다음 도면에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 3에는 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 회전부(300), 회전조정부(500) 및 틸트부(600)가 구비된 제1 고정프레임(210)의 부분확대사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 일실시 예에 따른 베어링부(610)의 단면도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 제1 회전부(300)는 제1 수직프레임(130) 상에 구비되는 제1 회전축(310)과, 제1 회전축(130)이 y축을 축 방향으로 회전 가능하도록 결합되며 제1 고정프레임(210)의 상측에 구비된 제1 회전결합부(320)를 포함하여 구성된다.

또한, 회전조정부(500)는 핸들(510) 및 감속기어부(520)를 포함하여 이루어질 수 있다. 핸들(510)은 파지 가능한 손잡이(511)와 중심에 구동축(512)이 형성되는 일반적인 스티어링 휠(Steering Wheel)이 적용될 수 있다. 핸들(510)의 구동축(512)에는 감속기어부(520)가 연결될 수 있다. 감속기어부(520)는 일측에서 전달되는 회전력을 타측으로 전달하되, 그 회전력은 증가시키고 회전수는 감소시킬 수 있는 감속기어가 내장된 일반적인 감속기어장치가 사용된다. 감속기어부(520)의 일측은 구동축(512)에 연결되고, 타측은 제1 회전축(310)에 연결될 수 있다. 따라서 회전조정부(500)는 핸들(510)을 구동시켜 발생하는 회전력을 증가시켜 제1 회전축(310)에 전달함으로써 적은 힘으로도 회전프레임(100)을 회전시키고, 회전 정도를 제어하는 역할을 수행한다.

틸트부(600)는 회전프레임(100)에 연결된 제1 고정프레임(210)의 상측을 z축을 축 방향으로 하여 자유 회전시키기 위해 구성된다. 따라서 틸트부(600)는 제1 고정프레임(210) 상에 구비되는 베어링부(610)와, 상측이 제1 회전결합부(320)에 결합되고 하측에 베어링부(610)에 결합되는 틸트프레임(620)을 포함하여 구성된다.

베어링부(610)는 상하 길이방향으로 적층 배치되는 복수의 베어링 조합으로 이루어지며, 베어링부(610)는 통상의 볼 또는 롤러 베어링이 적용되며, 베어링부(610)의 최상측에는 상측으로 갈수록 폭이 증가하는 테이퍼 롤러 베어링(611)이 적용될 수 있다. 이는 샘플(S)이 고정된 회전프레임(100)의 하중을 충분히 극복할 수 있을 정도의 강도를 보강하기 위함이다.

도 5에는 본 발명의 일실시 예에 따른 제2 회전부(400) 및 각도조절부(700)가 구비된 제2 고정프레임(220)의 부분확대정면도가 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명의 일실시 예에 따른 각도조절부(700)의 사시도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 제2 회전부(400)는 제2 수직프레임(140) 상에 구비되는 제2 회전축(410)과, 제2 회전축(410)이 y축을 축 방향으로 회전 가능하도록 결합되며 제2 고정프레임(220)의 상측에 구비된 제2 회전결합부(420)를 포함하여 구성된다.

각도조절부(700)는, 틸트부(600)를 통해 회전프레임(100)의 수평방향 각도가 조절된 상태에서 이를 고정하도록 하기 위한 구성으로 제2 고정프레임(220) 상에 구비될 수 있다. 따라서 각도조절부(700)는 제2 고정프레임(220) 상에 y축 방향으로 구비되는 각도조절판(710)과, 상측이 제2 회전결합부(420)에 결합되며, 하측이 각도조절판(710)에 결합되는 각도고정부(720)로 구성된다.

각도조절판(710) 상에는, x방향을 따라 이격 배치되는 다수의 각도조절홀(711)이 형성되며, 각도조절판(710) 상에는 각도조절홀(711)에 인접하여 x방향을 따라 연속적으로 형성되되 하방으로 함몰된 각도조절홈(715)이 형성된다. 각도조절홈(715)에는 각도고정부(720)의 하단에 구비된 볼트 형상의 안내부(725) 단부가 끼워지도록 구성된다. 따라서 각도조절홈(715)에 안내부(725)가 끼워진 상태에서 각도고정부(720) 이동 시 안내부(725)가 각도조절홈(715)을 따라 이동하게 되고 각도고정부(720)의 이동을 안내하게 된다. 즉 각도조절홈(715)의 형상에 따라 안내부(725)에 의해 각도고정부(720)가 회전하게 된다. 각도고정부(720)에는, 다수의 각도조절홀(711) 중 어느 하나에 대응되는 각도고정홀(721)이 형성된다. 따라서 각도고정부(720)의 각도고정홀(721)이 다수의 각도조절홀(711) 중 어느 하나에 고정됨에 따라 회전프레임(100)의 수평방향 각도가 결정되는 것이다. 각도조절판(710)과 각도고정부(720)는 각도조절홀(711)과 각도고정홀(721)을 관통하여 끼워지는 고정핀(미도시)을 통해 고정될 수 있다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

S : 샘플 1000 : 치구
100 : 회전프레임 110 : 제1 수평프레임
120 : 제2 수평프레임 130 : 제1 수직프레임
140 : 제2 수직프레임
200 : 고정프레임 210 : 제1 고정프레임
220 : 제2 고정프레임
300 : 제1 회전부 310 : 제1 회전축
320 : 제1 회전결합부
400 : 제2 회전부 410 : 제2 회전축
420 : 제2 회전결합부
500 : 회전조정부 510 : 핸들
520 : 감속기어부
600 : 틸트부 610 : 베어링부
620 : 틸트프레임
700 : 각도조절부 710 : 각도조절판
715 : 각도조절홈
720 : 각도고정부 725 : 안내부

Claims

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높이 방향을 z방향, 상기 z방향에 수직한 방향을 y방향, 상기 y방향 및 z방향에 수직한 방향을 x방향으로 정의할 때,
z방향을 따라 형성되며, y방향을 따라 이격 배치되는 한 쌍의 제1 및 제2 고정프레임;
상기 제1 및 제2 고정프레임 사이에 배치되며, 샘플의 상측 및 하측이 고정되는 한 쌍의 제1 및 제2 수평프레임과, 샘플의 일측 및 타측이 고정되는 한 쌍의 제1 및 제2 수직프레임으로 구성되는 회전프레임;
상기 회전프레임이 y방향을 회전축으로 회전 가능하도록 상기 제1 수직프레임 상에 형성된 제1 회전축과, 상기 회전프레임이 y방향을 회전축으로 회전 가능하도록 상기 제2 수직프레임 상에 형성된 제2 회전축과, 상기 제1 회전축이 회전 가능하도록 결합되며 상기 제1 고정프레임의 상측에 형성된 제1 회전결합부 및 상기 제2 회전축이 회전 가능하도록 결합되며 상기 제2 고정프레임의 상측에 형성된 제2 회전결합부를 포함하는, 회전부;
상기 제1 또는 제2 회전결합부 상에 구비되며, 상기 제1 또는 제2 회전축에 연결되어 상기 회전프레임을 구동시키는 회전조정부;
상기 제1 고정프레임 상에 구비되며, 상기 제1 고정프레임을 축 방향으로 하여 상기 제1 고정프레임의 상측을 회전시키는 틸트부; 및
상기 틸트부를 통해 상기 회전프레임의 수평방향 각도가 조절된 상태에서 이를 고정하도록 상기 제2 고정프레임 상에 구비되는 각도조절부; 를 포함하되,
상기 각도조절부는,
상기 제2 고정프레임 상의 상기 제2 회전결합부의 하측에 구비되되, x방향을 따라 이격 배치되는 다수의 각도조절홀이 형성된 각도조절판; 및
상측이 상기 제2 회전결합부와 결합되며, 하측은 상기 다수의 각도조절홀 중 어느 하나에 대응되는 각도고정홀이 형성된 각도고정부; 를 포함하며,
상기 각도고정부의 각도고정홀이 다수의 각도조절홀 중 어느 하나에 고정됨에 따라 상기 회전프레임의 수평방향 각도가 결정되는 것을 특징으로 하는 굴곡진 패널의 초음파 검사 치구.
높이 방향을 z방향, 상기 z방향에 수직한 방향을 y방향, 상기 y방향 및 z방향에 수직한 방향을 x방향으로 정의할 때,
z방향을 따라 형성되며, y방향을 따라 이격 배치되는 한 쌍의 제1 및 제2 고정프레임;
상기 제1 및 제2 고정프레임 사이에 배치되며, 샘플의 상측 및 하측이 고정되는 한 쌍의 제1 및 제2 수평프레임과, 샘플의 일측 및 타측이 고정되는 한 쌍의 제1 및 제2 수직프레임으로 구성되는 회전프레임;
상기 회전프레임이 y방향을 회전축으로 회전 가능하도록 상기 제1 수직프레임 상에 형성된 제1 회전축과, 상기 회전프레임이 y방향을 회전축으로 회전 가능하도록 상기 제2 수직프레임 상에 형성된 제2 회전축과, 상기 제1 회전축이 회전 가능하도록 결합되며 상기 제1 고정프레임의 상측에 형성된 제1 회전결합부 및 상기 제2 회전축이 회전 가능하도록 결합되며 상기 제2 고정프레임의 상측에 형성된 제2 회전결합부를 포함하는, 회전부;
상기 제1 또는 제2 회전결합부 상에 구비되며, 상기 제1 또는 제2 회전축에 연결되어 상기 회전프레임을 구동시키는 회전조정부;
상기 제1 고정프레임 상에 구비되며, 상기 제1 고정프레임을 축 방향으로 하여 상기 제1 고정프레임의 상측을 회전시키는 틸트부; 및
상기 틸트부를 통해 상기 회전프레임의 수평방향 각도가 조절된 상태에서 이를 고정하도록 상기 제2 고정프레임 상에 구비되는 각도조절부; 를 포함하되,
상기 틸트부는,
상기 제1 고정프레임 상에 구비되는 베어링부; 및
상측이 상기 제1 회전결합부에 결합되고, 하측이 상기 베어링부에 결합되는 틸트프레임; 을 포함하며,
상기 베어링부는, 상측으로 갈수록 폭이 증가하는 테이퍼 롤러 베어링; 을 포함하는, 굴곡진 패널의 초음파 검사 치구.