KR20150074554A

KR20150074554A - 후판의 초음파 탐상장치

Info

Publication number: KR20150074554A
Application number: KR1020130162446A
Authority: KR
Inventors: 서호석; 신선휴
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2015-07-02

Abstract

본 발명은 후판의 초음파 탐상장치를 개시한다. 개시된 후판의 초음파 탐상장치는 탐상 플레이트, 상기 탐상 플레이트에 결합되는 적어도 하나 이상의 초음파 탐촉자를 구비한 초음파 탐상부; 상기 초음파 탐상부를 후판의 길이 방향으로 이동시키는 X축 구동부; 상기 초음파 탐상부를 후판의 폭 방향으로 이동시키는 Y축 구동부; 상기 초음파 탐상부를 높이 방향으로 이동시키는 Z축 구동부;를 포함한다.

Description

후판의 초음파 탐상장치{Ultrasonic testing apparatus for thick plate}

본 발명은 강판의 초음파 탐상장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수 개의 초음파 검출신호를 처리할 수 있으며, 구성품을 분해 조립 후 이동이 용이하여 야외에서도 후판 내부 결함을 탐상할 수 있는 후판의 초음파 탐상장치에 관한 것이다.

강판의 사용 환경이 가혹해지고 수요자의 품질에 대한 요구 수준이 높아짐에 따라 출하 전 강판의 내부품질에 대해서 보다 높은 수준의 품질 관리가 필요해지고 있다.

예컨대, 압연 공정을 거쳐 설계된 폭과 두께로 제조된 강판은 비파괴 검사를 통해 내부 품질을 검사하게 된다.

비파괴 검사의 일환으로 초음파 탐상 기술을 들 수 있는데, 강판 내부 품질 검사용 초음파 탐상 기술은 서로 다른 특성(특히 밀도)을 갖는 매질의 경계 내에서 음파가 반사되는 현상을 이용하여 시편의 내부에 강판과 다른 매질, 다른 말로 표현하면 결함이 존재하는지 여부를 검사하는 기술이다.

이러한 원리를 강판 내부 품질 검사에 이용하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있다. 즉, 강판 내부에 개재물(inclusion)이나 크랙, 스크래치, 덴트, 홀 등이 존재할 경우, 강판과 개재물 등과의 계면에서 음파가 반사되는 현상이 발생한다. 이렇게 반사된 초음파는 탐촉자에 의해 그 위치와 강도 등의 정보와 함께 감지된다.

초음파 탐촉자는 통상 강판의 표면을 이차원적으로 스캐닝하도록 되어 있으므로, 초음파 탐촉자의 이차원적 스캐닝 동작에 의해 검출된 각 지점의 결함 정보는 초음파 탐상 장치에 후속하여 연결된 이미지 처리 장치에 의해 그래픽화된 화면으로 제공될 수 있다.

한편, 대부분 강판의 탐상 작업을 위해서는 강판을 탐상장치가 구비된 장소로 운송하여 검사하고 있으나, 선박 제조용 등으로 제작되어 조선소 등으로 옮겨진 두께가 5㎜ 이상의 후판(thick plate, 厚板)은 그 크기나 무게 등으로 인해 다시 탐상장치가 있는 위치까지 운송하는 것이 쉽지 않다.

따라서, 이동이 자유로워 피탐상물의 위치까지 손쉽게 이동할 수 있는 장치가 필요하다.

본 발명은 초음파 탐상 작업시 다수 개의 주파수를 가진 탐촉자를 구비하여 한번에 다양한 결함을 검출하고, 후판이 야적된 장소로 이동하여 탐상하며, 프로그램에 따라 전 과정을 자동으로 작업 가능한 후판의 초음파 탐상장치를 제공하고자 한다.

일 실시예에 따른 후판의 초음파 탐상장치는, 플레이트, 상기 플레이트에 결합되는 적어도 하나 이상의 초음파 탐촉자를 구비한 초음파 탐상부; 상기 초음파 탐상부를 후판의 길이 방향으로 이동시키는 X축 구동부; 상기 초음파 탐상부를 후판의 폭 방향으로 이동시키는 Y축 구동부; 상기 초음파 탐상부를 높이 방향으로 이동시키는 X축 구동부;를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 초음파 탐상부는 플레이트에 결합되며 후판에 초음파 탐상용 매질을 분사하는 매질 분사노즐을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 초음파 탐상부는 플레이트에 결합되어 후판과의 거리를 검지하는 거리 감지기를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 X축 구동부는 후판의 폭 방향 양측에 X축 방향으로 설치되는 X축 가이드레일, 상기 X축 가이드레일에 주행 가능하도록 결합되는 X축 가이드블록, 상기 X축 가이드블록에 구동력을 제공하는 X축 구동모터를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 X축 가이드레일은 소정 길이를 갖는 복수의 단위 가이드레일을 포함하고, 각 단위 가이드레일과 인접한 단위 가이드레일은 레일 받침대에 체결스크류로 조립될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 Y축 구동부는 상기 X축 가이드블록의 상측에 지지대를 매개로 후판의 폭 방향으로 결합되는 Y축 가이드레일, 상기 Y축 가이드레일에 주행 가능하도록 결합되는 Y축 가이드블록, 상기 Y축 가이드블록에 구동력을 제공하는 Y축 구동모터를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 Y축 가이드레일은 소정 길이를 갖는 복수의 단위 가이드레일을 포함하고, 각 단위 가이드레일과 인접한 단위 가이드레일은 레일 받침대에 체결스크류로 조립될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 Z축 구동부는 상기 Y축 가이드블록에 Z축 방향으로 결합되는 Z축 가이드레일, 상기 플레이트를 지지한 상태로 상기 Z축 가이드레일에 주행 가능하도록 결합되는 Z축 가이드블록, 상기 Z축 가이드블록에 구동력을 제공하는 Z축 구동모터를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 복수 개의 초음파 검출신호를 한번에 처리하고 운송이 용이하도록 구성품의 분해 및 조립을 가능케 함으로써 현장에서 후판의 내부 결함을 신속하게 탐상할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 강판의 초음파 탐상장치의 사시도.
도 2는 도 1에 따른 X축 구동부를 상세히 도시한 일부 절개 사시도.
도 3은 도 1에 따른 Y축 구동부를 도시한 정면도.
도 4는 도 1에 따른 Z축 구동부를 확대한 사시도.

이하에서는, 본 발명에 의한 후판의 초음파 탐상장치의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 설명한다.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 의한 후판의 초음파 탐상장치는 후판의 품질을 탐상하는 초음파 탐상부(100), 초음파 탐상부(100)를 X축 방향으로 이동시키는 X축 구동부(200), 초음파 탐상부(100)를 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 구동부(300), 초음파 탐상부(100)를 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 구동부(400)를 포함한다.

초음파 탐상부(100)는 후판(1)의 소정 높이 상측에 후판과 평행하게 위치되는 탐상 플레이트(110), 탐상 플레이트(110)에 적어도 하나 이상 설치되는 초음파 탐촉자(120)를 포함한다.

한편, 초음파 탐상으로 후판 제품의 품질 검사를 수행할 때, 후판 표면에 탐상 매질인 물을 분사시킴에 의하여 탐상 정밀도를 유지시킬 수 있다. 따라서, 초음파 탐상부(100)는 플레이트(110)에 결합되어 후판에 초음파 탐상용 매질을 분사하는 매질 분사노즐(130)을 포함할 수 있다. 매질 분사노즐(130)은 후판의 탐상 장소에 설치된 매질 탱크(131)와 매질 라인(132)으로 연결된다.

초음파 탐상부(100)는 탐상 플레이트(110)에 결합되어 후판(1)과의 거리를 검지하는 거리 감지기(140)를 더 포함할 수 있다. 거리 감지기(140)로는 탐상 플레이트(110)와 후판과의 거리를 감지할 수 있는 수단이라면 어떤 것이라도 가능하며, 예컨대 레이저센서 등이 적용될 수 있다.

따라서, 초음파 탐상부(100)는 탐상 플레이트(110)의 대략 중앙에 초음파 탐촉자(120)가 복수 설치되고, 그 주위에 매질 분사노즐(130)과 거리 감지기(140)가 설치되어 구성될 수 있다.

X축 구동부(200)는 초음파 탐상부(100)를 X축 방향으로 이동시키는 것으로, 보다 정확하게는 초음파 탐상부가 결합된 Z축 구동부(400) 및 Z축 구동부(400)가 결합된 Y축 구동부(300)를 X축 방향으로 이동시키는 것이다. 이러한 X축 구동부(200)는 도 2를 참조하면, 후판의 폭 방향 양측에 X축 방향으로 설치되는 X축 가이드레일(210), X축 가이드레일(210)에 주행 가능하도록 결합되는 X축 가이드블록(220), X축 가이드블록(220)에 구동력을 제공하는 X축 구동모터(230)를 포함한다.

예컨대, X축 가이드레일(210)에는 그 길이 방향으로 래크(211)가 구비되고, X축 가이드블록(220)의 내부에는 래크(211)와 치합되는 피니언(221)이 구비될 수 있다. 피니언(221)은 X축 구동모터(230)의 구동축(231)에 결합되어 회전하게 되고, 이에 따라 피니언(231)은 래크(211)에 치합된 상태로 회전함으로써 초음파 탐상부(100)를 X축 방향으로 이동시킬 수 있게 된다. 필요에 따라 X축 가이드블록(220)의 내부에는 가이드롤러(223)가 롤러축(224)에 의해 X축 가이드블록(220) 내부에 결합되어 X축 가이드블록(220)의 안정적인 이동을 도모할 수도 있다. 한편, X축 가이드레일은 상술한 래크 및 피니언 구조가 아닌 선형스크류 형태 또는 서보실린더 형태로 구성될 수 있다.

또한, X축 가이드레일(210)은 소정 길이를 갖는 복수의 단위 가이드레일을 포함하고, 각 단위 가이드레일과 인접한 단위 가이드레일은 레일 받침대(240)에 체결스크류(S)로 조립됨으로써, 초음파 탐상작업이 완료되면 쉽게 분리가 가능하다.

Y축 구동부(300)는 초음파 탐상부(100)를 Y축 방향으로 이동시키는 것으로, 보다 정확하게는 초음파 탐상부(100)가 결합된 Z축 구동부(400)를 Y축 방향으로 이동시키는 것이다. 이러한 Y축 구동부(300)는 도 1 및 도 3을 참조하면, X축 가이드블록(220)의 상측에 지지대를 매개로 후판의 폭 방향으로 결합되는 Y축 가이드레일(310), Y축 가이드레일(310)에 주행 가능하도록 결합되는 Y축 가이드블록(320), Y축 가이드블록(320)에 구동력을 제공하는 Y축 구동모터(330)를 포함한다.

Y축 가이드레일(310) 역시 X축 가이드레일(210)과 마찬가지로 소정 길이를 갖는 복수의 단위 가이드레일을 포함하고, 각 단위 가이드레일과 인접한 단위 가이드레일은 레일 받침대(340)에 체결스크류(S)로 조립됨으로써, 필요에 따라 분리가 가능하다.

Z축 구동부(400)는 초음파 탐상부(100)를 Z축 방향으로 이동시키는 것으로, 도 1 및 도 4를 참조하면, Y축 가이드블록(320)에 Z축 방향으로 결합되는 Z축 가이드레일(410), 탐상 플레이트(110)를 지지한 상태로 Z축 가이드레일(410)에 주행 가능하도록 결합되는 Z축 가이드블록(420), Z축 가이드블록(420)에 구동력을 제공하는 Z축 구동모터를 포함한다. Z축 가이드블록(420)과 탐상 플레이트(110)는 수직으로 설치된 연결 플레이트(425)에 의해 상호 연결될 수 있다.

Y축 구동부(300)와 Z축 구동부(400)는 X축 구동부(200)와 마찬가지로 각각의 가이드레일에 래크가 구비되고 각각의 가이드블록에는 피니언이 구비됨으로써, 래크와 피니언의 치합에 의해 동작이 가능케 구성될 수 있다. 또한, Y축 구동부(300)와 Z축 구동부(400)는 X축 구동부와 마찬가지로 선형스크류 형태 또는 서보실린더 형태로 구성될 수 있다.

이와 같이 구성된 후판의 초음파 탐상장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

압연 공정을 거친 강판 중 두께 5㎜ 이상의 후판은 선박 제조를 위한 조선소 등으로 이송된다.

그런데, 이와 같이 이송된 후판은 그 내부 결함 등을 탐상한 후 목적물로서 제조할 수 있는데, 후판은 그 크기와 무게로 인해 이송하는 것이 쉽지 않으므로, 후판이 적재된 장소로 탐상장치를 이송하여 측정하는 것이 바람직하며, 일 실시예에 의한 초음파 탐상장치는 이를 만족시킬 수 있다.

즉, 도 1을 참조하면, 일 실시예에 의한 초음파 탐상장치는 각각의 구성으로 분리된 상태에서 목적지로 이송된 후, 측정하고자 하는 후판에 대응되도록 X축 구동부(200), Y축 구동부(300) 및 Z축 구동부(400)를 설치하고, Z축 구동부(400)에는 복수의 탐촉자(120)가 구비된 탐상 플레이트(110)를 조립할 수 있다.

이와 같이 초음파 탐상장치의 조립이 완료되면, 탐상 플레이트(110)는 후판의 측정 시작점에 위치하여 측정 준비 상태를 마치게 된다.

이후, Z축 구동부(400)에 전원이 인가되어 탐상 플레이트(110)는 후판 측으로 서서히 하강하게 되며, 이때 거리 감지기(140)는 후판과의 거리를 감지하여 제어부(500)로 신호를 전달하면, 제어부(500)는 탐상에 적합한 거리를 산출하여 Z축 구동부(400)의 동작을 정지시킨다.

다음으로, 매질 분사노즐(130)을 통해 후판에 매질을 분사하면서 탐상 작업을 하게 된다.

플레이트(110)는 Y축 구동부(300)의 작동에 의해 후판의 폭 방향으로 이동하면서 탐상 작업을 실시하고, 그 끝 지점에 도달하면 X축 구동부(200)가 작동하여 후판의 길이 방향으로 이동하면서 탐상 작업을 지속적으로 진행한다.

이와 같이, Y축 구동부(300) 및 X축 구동부(200)의 반복적인 작동에 의해 초음파 탐상부(100)는 후판의 상측에서 지그재그로 이동하면서 후판을 전체적으로 탐상하여 후판의 결함 등을 검출한다.

검출된 결과는 작업자로 하여금 쉽게 인지할 수 있도록 제어부에 그래프 등으로 표시되고, 이에 따라 결함이 발생한 경우 작업자는 신속한 조치를 취할 수 있게 된다.

한편, 후판의 탐상 작업이 완료되면, 초음파 탐상장치는 가이드레일 등을 포함한 구성품을 각각으로 분리시킴으로써, 또 다른 측정장소로 쉽게 운송할 수 있다.

10; 초음파 탐상장치 100; 초음파 탐상부
110; 탐상 플레이트 120; 초음파 탐촉자
130; 매질 분사노즐 140; 거리 감지기
200; X축 구동부 210; X축 가이드레일
220; X축 가이드블록 230; X축 구동모터
240; 레일 받침대 300; Y축 구동부
310; Y축 가이드레일 320; Y축 가이드블록
330; Y축 구동모터 340; 레일 받침대
400; Z축 구동부 410; Z축 가이드레일
420; Z축 가이드블록 430; Z축 구동모터
500; 제어부 S; 체결 스크류

Claims

탐상 플레이트, 상기 탐상 플레이트에 결합되는 적어도 하나 이상의 초음파 탐촉자를 구비한 초음파 탐상부;
상기 초음파 탐상부를 후판의 길이 방향으로 이동시키는 X축 구동부;
상기 초음파 탐상부를 후판의 폭 방향으로 이동시키는 Y축 구동부;
상기 초음파 탐상부를 높이 방향으로 이동시키는 Z축 구동부;
를 포함하는 후판의 초음파 탐상장치.
제1항에 있어서,
상기 초음파 탐상부는, 탐상 플레이트에 결합되어 후판에 초음파 탐상용 매질을 분사하는 매질 분사노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 후판의 초음파 탐상장치.
제1항에 있어서,
상기 초음파 탐상부는, 탐상 플레이트에 결합되어 후판과의 거리를 검지하는 거리 감지기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 후판의 초음파 탐상장치.
제1항에 있어서,
상기 X축 구동부는 후판의 폭 방향 양측에 X축 방향으로 설치되는 X축 가이드레일, 상기 X축 가이드레일에 주행 가능하도록 결합되는 X축 가이드블록, 상기 X축 가이드블록에 구동력을 제공하는 X축 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 후판의 초음파 탐상장치.
제4항에 있어서,
상기 X축 가이드레일은 소정 길이를 갖는 복수의 단위 가이드레일을 포함하고, 각 단위 가이드레일과 인접한 단위 가이드레일은 레일 받침대에 체결스크류로 조립되는 것을 특징으로 하는 후판의 초음파 탐상장치.
제4항에 있어서,
상기 Y축 구동부는 상기 X축 가이드블록의 상측에 지지대를 매개로 후판의 폭 방향으로 결합되는 Y축 가이드레일, 상기 Y축 가이드레일에 주행 가능하도록 결합되는 Y축 가이드블록, 상기 Y축 가이드블록에 구동력을 제공하는 Y축 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 후판의 초음파 탐상장치.
제6항에 있어서,
상기 Y축 가이드레일은 소정 길이를 갖는 복수의 단위 가이드레일을 포함하고, 각 단위 가이드레일과 인접한 단위 가이드레일은 레일 받침대에 체결스크류로 조립되는 것을 특징으로 하는 후판의 초음파 탐상장치.
제6항에 있어서,
상기 Z축 구동부는 상기 Y축 가이드블록에 Z축 방향으로 결합되는 Z축 가이드레일, 상기 탐상 플레이트를 지지한 상태로 상기 Z축 가이드레일에 주행 가능하도록 결합되는 Z축 가이드블록, 상기 Z축 가이드블록에 구동력을 제공하는 Z축 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 후판의 초음파 탐상장치.