와전류를 이용한 품질 검사 전자기기

터닝, 연삭, 드릴링, 열처리 또는 주조 등의 기계가공 프로세스에서는 결함이 발생할 수 있으며 기계 구성요소의 고장 방지를 위해 이를 감지해야 합니다. 그렇지 않을 경우 구성요소가 사용자의 안전을 해칠 수 있습니다. 모든 생산 소재의 품질 보증은 일반적인 생산 라인 속도에서 생산 소재를 100% 점검하는 신뢰할 수 있는 기술을 증명합니다.

와전류에 기반한 비파괴 검사(NDT)는 딮 클리닝, 디그리싱 등의 소재를 준비할 필요 없이 재료의 속성을 검사할 수 있습니다. E70S 및 E59N은 적절히 설계된 와전류 센서와 결합하여 검사할 대량 생산 구성요소의 자동 검사 시스템을 위한 열악한 작업 현장 솔루션을 제공합니다.

- 균열, 다공성, 블로우 홀 등 표면 결함을 감지하는 재료 무결성

- 표면 경도 및 경화 심도를 확인하는 재료 속성

- 동일한 구조를 가지지만 다른 재료로 만들어진 소재의 재료 혼합을 방지하는 재료 확인

와전류 기술로 다음의 장점을 제공합니다.

• 소재 준비 불필요
• 와전류 프로브와 검사된 소재 간 접촉 없음
• 고정 및 스캐닝 프로브 사용 가능

다른 어떤 NDT 기술보다 높은 검사 속도가 가능하여, 생산 과정에서 자동으로 최종 검사로서 100% 검사를 수행할 수 있는 유용성을 제공합니다.

간단한 나사부터 복잡한 크랭크축까지, 맞춤형 자동 솔루션과 350개 이상의 와전류 프로브가 포함된 포트폴리오로 모든 구체적인 검사 문제 해결이 가능합니다.

• 1 ~ 12 테스트 채널
• 10 Hz ~ 10 MHz 범위 내에서 프로그래밍 가능한 작동 주파수
• 신호 분석을 위한 DSP 프로세서
• 메모리에 저장되는 파라메타 세트 수: 최대 256개
• 결함 감지를 위해 거리 보정을 프로빙하는 부품
• 재료 특성 검사를 위한 다주파수 모드(최대 8개)
• 자동 설정 기능
• 가이드 메뉴
• 고화질 컬러 디스플레이
• 그래픽 LCD 320x240픽셀, ¼ VGA
• 로컬 또는 원격 작업자 판넬
• 단독형 또는 판넬 장착 구성 사용 가능
• 24 Vdc(-15/+20) % 전원 공급
• 전력 소비량 8 A(최대)
• I/O 연결: Profibus, Profinet 또는 광절연 I/O
• BCD/바이너리: 32(16 출력, 8 입력, 8 입력/출력 프로그래밍 가능)
• 고속 전용 I/O

E59N

소규모 자동 어플리케이션이나 벤치에 적합한 와전류 전자 장치는 다음 구성으로 최대 4개의 채널을 관리합니다.

• 결함 검사용 최대 4채널(내부 멀티플렉서 기능이 있는 최대 8개 프로브)
• 경도 검사용 최대 4개 채널
• 결함 검사용 채널 2개 + 경도 검사용 채널 2개

E70S

복잡한 자동 어플리케이션이나 벤치에 적합한 와전류 전자 장치는 다음 구성으로 최대 12개의 채널을 관리합니다.

• 결함 검사용 최대 12채널(내부 멀티플렉서 기능이 있는 최대 24개 프로브)
• 경도 검사용 최대 12개 채널
• 어플리케이션 요구에 따른 결함과 경도 검사의 조합

크랭크샤프트

크랭크샤프트의 균열 및 다공성 테스트를 위한 M110 장비
3개의 E70S 전자 장치는 30개의 ND 센서에 연결되어 5개의 메인 베어링, 4개의 핀 베어링 및 크랭크샤프트의 플랜지를 검사합니다.

캠샤프트

내연 기관의 모터, 압축기 및 펌프는 다른 기계의 부품을 움직이도록 설계된 편심 캠 샤프트를 사용하는 여러 부품 중 일부에 불과합니다. 이러한 소재의 생산 프로세스와 열 처리 및 후속 기계가공 프로세스는 다음과 같은 표면 결함을 형성할 가능성이 있습니다.

• 다공성
• 열처리로 인한 균열
• 회전 및 연삭 등의 기계적 가공에 의한 균열
• 주물 수축으로 인한 공동 형성 및 재료 누락

상기의 결함이 발생하면 응력 상태에서 캠샤프트가 고장나 완제품의 올바른 작동이 저하될 수 있습니다. 따라서 단일 캠샤프트나 단일 캠의 생산 프로세스 중에 편심기의 표면 품질을 검사해야 합니다.

하지만 캠의 복잡한 구조 때문에 수동 검사(작업자의 성향에 따라 결과가 달라짐) 또는 자동화가 어려운 기술을 적용해야 하는 테스트 시스템을 사용해야 했습니다. 이를테면 액상 침투나 자분 탐상과 같은 검사는 세척뿐 아니라 복잡한 공정을 필요로 했습니다.

마르포스가 설계한 솔루션은 와전류를 사용한 특수 센서 설계 덕분으로 제품 표면을 생산 라인에서 직접 100% 검사할 수 있습니다.

마르포스 프로브의 특별함은 센서 본체에 있는 작은 다이아몬드로 기계적 팔로워에 장착된 프로브가 소재로부터 올바른 작동 거리를 유지하며 균열과 다공성을 식별하는 데 있습니다.

다이아몬드의 특수한 형태와 센서가 테스트 대상 소재의 표면에 압입되는 접촉력 덕분에 검사 대상 표면을 손상시키지 않고 올바른 기계적 포지셔닝을 보장할 수 있습니다.

이 검사는 캠의 회전 운동과 센서의 병진 운동으로 전체 표면을 스캔하여 편심기의 모든 유효 표면을 컴팩트한 나선형으로 검사합니다.

캠샤프트의 균열 및 다공성 테스트를 위한 M110 장비
두 개의 E70이 16개의 ND 센서에 연결되어 10개의 로브와 6개의 캠샤프트 저널을 동시에 점검합니다. 센서는 축의 전체 표면을 스캔합니다.

실린더 보어

엔진 크랭크케이스의 제조 공정은 다공성 (주철 또는 알루미늄 크랭크케이스의 융접 문제에서 비롯됨) 및 균열 (주로 알루미늄 크랭크케이스의 라이너 조립에서 문제가 발생함)과 같은 실린더 보어 내부의 결함을 일으킬 수 있습니다.

이러한 결함의 존재는 엔진의 신뢰성을 저하시키고 내부 오염으로 인해 성능도 저하시킵니다. 표면에 다공성은 오일을 과다하게 하여 대기 중의 매연 배출량을 증가시켜 엔진이 배기 가스 표준을 준수하지 못하게 만듭니다. 따라서 표면 결함을 식별하는 것은 생산 사이클에서 불량품 제거하는 데 필수적이므로 상당히 중요합니다.

이러한 타입의 결함은 마르포스가 실린더 보어의 내부 표면을 검사할 수 있도록 특별히 설계된 와전류 기술과 회전 플러그로 식별할 수 있습니다.

N.D. 플러그에는 라인의 사이클 시간을 기준으로 1000~3000 RPM의 속도로 회전하는 2개의 와전류 프로브(서로 반대)가 장착됩니다.

본 플러그는 두 가지 버전으로 이용할 수 있습니다.

• N.D. 테스트 전용 (최대 3개의 다른 직경 단면 가능)
• 치수 및 N.D. 테스트 공용 (공압을 이용한 치수 측정 포함)

치수 및 N.D. 공용 솔루션을 사용하면 직각의 X-Y에서 두 개의 공압 측정 단면으로 품질(표면 결함의 유무)과 구조적 측면에서 실린더 보어를 완전히 테스트할 수 있습니다.

공용 솔루션은 어플리케이션의 테스트 시간, 사이즈 및 비용을 줄임으로써 분명한 이점을 제공합니다.

이 어플리케이션은 실린더 보어 측정용 플러그에 회전 및 엔진 축 방향 이동을 추가하였으며 생산 라인에 적합화되어 완벽한 크랭크케이스의 검사가 가능합니다. 결과적으로 크랭크케이스 검사에 N.D. 및 치수 측정을 통합하여 검사를 실시할 수 있습니다.

라인의 생산 속도에 따라 기계는 하나 이상의 플러그로 설계되어 모든 크랭크케이스 실린더를 단계적으로 또는 동시에 테스트할 수 있습니다.

어플리케이션의 기계적 구조 덕분에 플로팅 및 리코일링 시스템에 플러그를 장착하여 크랭크케이스에 미세한 위치 불량이 있더라도 실린더 보어에 완벽하게 삽입할 수 있도록 보장합니다.

또한 이 시스템은 연소 챔버 (작은 결함을 식별해야 하는 경우) 또는 슬라이딩 서프 등 감도가 다른 영역을 인식하기 위하여 실린더 보어 내부의 개별적인 결함의 위치를 매핑하도록 개발되었습니다.

엔진 블록 실린더 보어의 다공성 테스트 및 치수 검사를 위한 M125 장비
E70s 전자 장치는 4개의 실린더 보어의 다공성 테스트를 위해 회전 플러그에 장착된 ND 센서에 연결됩니다. 단일 보어의 전체 내부 표면에 대한 스캔 시간은 4~5초입니다. 플러그에는 실린더 보어의 크기 검사를 위한 에어 노즐도 장착되어 있습니다. 직경 사이즈는 E9066 전자 장치에 표시됩니다.

허브
 

허브의 균열 및 다공성 테스트를 위한 M100 장비
E70s 전자 장치는 소재 표면 전체에 균열과 다공성을 동시에 스캔하여 검사하는 10개의 ND 센서에 연결됩니다.

브레이크 디스크

허브의 균열 및 다공성 테스트를 위한 M50 벤치
E70s 전자 장치는 소재 표면 전체에 균열과 다공성을 동시에 스캔하여 검사하는 12개의 ND 센서에 연결됩니다.

피스톤 핀/샤프트

핀, 완충기 로드, 베어링용 롤러 등 원통형 구조의 소재 생산량에 대해 100% 전부를 와전류를 사용하여 비파괴 검사로 수행해야 하는 요구사항은 마르포스로 하여금 회전 프로브 시스템의 개발을 촉구하였습니다.

회전 프로브를 사용하면 서로 반대편에 위치한 두 개의 와전류 프로브로 소재의 외부 쉘을 테스트하여 표면 결점을 식별할 수 있습니다.

비접촉식 신호 트랜스미션 시스템은 슬라이딩 컨택트 방식으로 인해 발생하는 문제를 줄여주며 시스템 유지보수가 필요하지 않습니다.

와전류 프로브는 검사하고 있는 소재 주변에서 고속으로 회전하며(최대 3000 RPM) 외부 쉘의 100% 테스트를 보장하는 나선형 운동으로 전체 표면을 스캔합니다. 자동 거리 보정 기능 덕분에 프로브와 소재 사이의 거리에 변화가 있더라도 문제가 되지 않습니다.

검사된 소재의 일반적인 결함으로는 생산 공정, 기계 가공 및 열 처리로 인한 다공성, 균열 및 결손 등이 있습니다.

프로브의 회전 속도는 생산 요구사항에 맞춰 생산 라인의 소재를 최대 6 m/min의 소재 이송 속도로 검사할 수 있도록 조정할 수 있습니다. 직경의 검사 범위는 최소 4 mm에서 최대 70 mm로 변경 가능합니다. 소재의 길이는 사실상 제한 없이 검사 가능합니다.

이 시스템은 와전류 프로브 신호의 고유한 처리 소프트웨어(AED: Automatic Edge Detection) 덕분에 소재의 시작과 끝을 자동으로 감지하여 추가 외부 센서 없이도 측정을 활성화 및 비활성화할 수 있습니다. 검사에서 불합격 처리해야 되는 홈이 소재에 있는 경우에도 공정이 일시 중단될 수 있습니다.

마르포스 E59N 또는 E70S 전자 장치는 통합 시프트 레지스터 로직을 통해 라인에서 불량품 분리 시스템을 올바르게 작동하게 하거나 기계 로직에 정보를 제공하여 생산된 소재의 대기열을 독립적으로 관리할 수 있습니다.

마지막 연삭 작업 바로 다음에 독립형 장치 형태로 설치하여 기존 컨베이어에 직접 통합할 수 있으므로, 검사 스테이션을 매우 컴팩트하게 만들고 유지보수가 용이합니다.

회전 프로브 시스템은 다음 옵션과 통합 가능합니다.

• 불량 소재 방출 장치
• 링 센서를 사용하여 정확한 열 처리를 위한 검사 시스템
• N.D. 테스트 전 탈자기화 시스템

이 장비는 최소한의 공간과 최소한의 비용을 유지하기 위해 특별한 소재 취급 없이도 100% 피스톤 핀/샤프트 검사 문제를 가능한 한 생산 라인에 가까운 곳에서 해결할 목적으로 설계되었습니다. 

센터리스 연삭 N.D. 컨트롤

생산량의 100%를 커버하는 품질 관리에 대한 수요가 계속 증가함에 따라, 합리적인 비용으로 최대의 성능을 보장할 수 있는 유연한 기술 솔루션이 필요합니다.

핀, 브레이크 시스템용 피스톤, 가스 완충기 스템, 원통형 바, 스티어링 로드, 플러그 등 원통형 기계 소재의 외부 쉘에서 표면 결함을 확인할 수 있습니다. 이는 ND 컨트롤을 센터리스 연삭기에 직접 통합하고 기계가공 사이클 동안 테스트를 수행함으로써 기존의 방식을 유지하면서 안전한 방식으로 검사를 수행합니다.

연삭 작업을 통해 보장되는 소재의 기계적 안정성과 연삭에 의해 소재가 회전 및 이동된다는 점을 사용하여 검사를 수행합니다. ND 컨트롤을 기계가공과 동시에 실행할 수 있습니다. 이는 기존 생산 라인에 추가 스테이션 없이도 수행되므로 제어 시간을 최적화할 수 있습니다.

마르포스는 와전류 기술을 사용하는 다양한 모양과 크기의 ND 센서를 개발했으며, 이들 센서는 연삭 공정 내에서 소재를 운반하는 동안 소재를 가이드하는 기계적 레퍼런스 부위에 직접 장착할 수 있습니다. 

와전류 센서에 사용된 재료와 기술은 가장 가혹한 환경을 견딜 수 있도록 완전한 불침투성을 보장합니다. 또한 마이크로 크랙, 다공성 및 블로우 홀 등 쉘의 표면 결함을 감지하는 데 사용할 수 있습니다. 

특수 SW 기능은 센터리스 연삭기에 대한 제어용으로 특별히 설계되었습니다. 이 전자 장비는 유도식 센서나 기계식 마이크로 센서와 같은 추가 외부 센서 없이도 소재가 통과하는 동안 측정을 자동으로 활성화하거나 비활성화할 수 있습니다.

와전류 프로브는 소재의 시작 위치를 독립적으로 식별하여 소재 가장자리에서 몇 밀리미터 떨어진 곳에서부터 ND 컨트롤을 활성화할 수 있습니다. 이 활성화된 상태는 소재의 반대쪽 끝에 도달할 때까지 유지됩니다.

또한 SW 사양으로 기능적인 관점에서 관련이 없거나 표면 결함 검사에서 허용 가능한 오차 범위의 표면 부위를 자동으로 제외할 수 있습니다.

제어 사이클의 파라메타화 덕분에 축방향 또는 횡방향에 관계없이 홈의 유무와 같은 소재의 변화에도 제어 시스템을 쉽게 적용할 수 있도록 보장합니다.

이 시스템은 생산된 소재의 대기열을 관리할 수 있습니다. 소재에 결함이 있는 경우 전자 장치가 해당 정보를 저장합니다. 그런 다음 통합 로직을 통해 소재를 기계적으로 방출하는 장치가 불량품을 생산 라인 밖으로 밀어내는 스테이션으로 이송합니다.