JPS6047958A - 水浸超音波探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鉄鋼、アルミニウム、チタンなどの金属から
成る厚板材、スラブ等を、液槽に満たした媒質中に浸漬
し、これを探触子により走査して超音波探傷を行なう水
浸超音波探傷装置に関する。

〔従来技術〕

従来、この種の超音波探傷装置として、第１図および第
２図に示すものがある。先づ、これらの図によシ、従来
装置の構成を説明する。

液ｍｉの長手方向両辺の液槽壁１ａ、１ｂの上面に走行
レール２ａ、２ｂを設け、該走行レール２ａ。

２ｂ上に、該レール２ｍ、２ｂＫ案内されて移動する車
輪３ａ、　３ｂ、　３ａ、　３ｄを介してＸ移動台車３
を搭載゛しである。また、Ｘ＠車３上に、液槽１の幅方
向に走行レール４ａ、４ｂを設け、該レール４ａ。

４ｂに案内されて移動する車輪５ａ、　５ｂ、　５ｃ、
　５ｄを介してＹ移動台車５を搭載しである。Ｘ移動台
車３およびＹ移動台車５には、各々Ｘ、Ｙ方向に自走移
動するための駆動機構（図示せず）を設けである。

上記Ｘ移動台車３は、レール４ａ、４ｂに挾まれる部分
に長方形状の開口穴３ｅが設けてあり、上方から見ると
矩形枠状に形成されている。一方、Ｘ移動台車５のＸ方
向と平行な一辺には、探触子保持部６が設けてあシ、こ
の保持部６に、先端に探触子８ａ、　８ｂ、　８ｃ、　
８ｄを各々装着した探触子保持筒７ａ、　７ｂ、　７ｃ
、　７ｄがＸ−Ｙ平面と垂直に取付けである。この探触
子保持筒７ａ、　７ｂ、　７ｃ、　７ｄけ、Ｘ移動台車
５をＸ移動台車３上に搭載する際、開口穴３ｅ全通して
Ｘ移動台車３の下面側に先端を突出して、探触子８ａ、
　８ｂ、　８ｃ、　８ｄを各々液槽１内の媒質中に浸漬
させる。なお、この従来装−′では、探触子を４何間用
しているが、個数は適宜設定し得る。

液槽１内には、被検材１０が、液槽中に設けられた置台
９ａ、　９ｂ、　９ｃ、　９ｄ、　９ｅ上に、クレーン
等により吊シ込まれて設置されている。また、液槽ｌに
は、被検材１０を完全に浸漬するため、必要な水位１１
まで媒質として水を満たしである。

なお、被検材１０の上面と探触子８ａ、　８ｂ、　８ｃ
。

８ｄの音響投射面までの水距離を最適にするため、探触
子保持部６には探触子保持筒７ａ、　７ｂ、　７ｃ、　
７ｄを昇降調整して固定できる騨整ｍ構が設けである。

このような従来の水浸超音波探傷装置により被検材１０
を全面探傷するには、被検ｖＪ’ＩＯ表面に対して、第
３図に示すように探触走査を行なう必要がある。すなわ
ち、同図に示すように、各探触子８ａ、　８ｂ、　８ｃ
、　８ｄは、探触子保持部６によシ相互の位置関係が保
持されている。そこで、上述した第１図および第２図に
示すＸ移動台車３およびＸ移動台車５の移動機能を焚互
に組合せることＫよシ、各探触子８ａ、　８ｂ、　８ｃ
、　８ｄのＹ方向走査と、該走査毎に探触子有効ビーム
幅に相当するＸ方向インデックスを繰返して、第３図に
示すＡの領域の全面探傷を行なう。ついで、Ｂ領域にシ
フトし、再びＹ方向走査とＸ方向インデックスを繰返す
。

このようにして、被検材１０の各領域を順次探傷して、
被検材１０の全面を探傷する。

しかし、上記従来の水浸超音波探傷装置にあっては、複
数の探触子の配置ピンチの精度、Ｘ移動台車のインデッ
クス移動精度、Ｙ移動台車の走行精度などの機械精度を
、探触子の有効ビーム幅と対比して充分高くする必要が
あるが、通常、この種の探傷では、点焦点探触子を使用
することが多いので、これらの精度を１＋ｍ程度とする
必要がある。また、移動台車の動きが複雑かつ高精度で
あるため、数値制御など高価な制御装置を要するばかシ
でなく、台車の走行停止が頻繁であるため、探傷処理能
率が低下する、という問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は、移動台車の移動と、被検材と平行な平面内で
の複数の探触子の円運動との合成によシ、サイクロイド
曲線群からなる探傷走査軌跡を画かせて、移動台車の１
回の移動で広幅帯状の探傷を行なうことができて、移動
台車の機械精度および制御精度を要せず、装貿全体を安
価に構成でき、また、移動台車の１回の移動により広い
範囲を探傷して、台車の走行停止を少なくシ、探傷処理
能率を向上した水浸超音波探傷装置を提供することを目
的とする。

〔発明の構成〕

上記目的を達成すべく本発明は、液槽内に満たした媒質
中に、板状被検拐を浸漬し、かつ、該液槽上部にてＸ−
Ｙ方向に移動自在処設けられた台車機構に探触子を取付
け、該被検材を、上記探触子にて該被検材上面と平行な
面を走査して探傷する形式の超音波探傷装置において、 （ａｔ　複数の探触子を同一円周上に等ピッチで装着し
て成る回転板と、 （ｂｌ　上記台車機構に搭載され、かつ、先端に上記回
転板を装着して成シ、上記・；被検材上面近傍の核部と
平行な面内にて該回転板を回転駆動する回転走査ヘッド
と を備えて、上記台■の移動と、回転板の回転とによシ、
探触＋Ｋサイクロイド曲線群から成る走査軌跡を画かせ
る構成としたことを特徴とする。

このような構成によれば、複数個の探触子は、各々回転
板の同一円周上を円運動すると共に、被検材の幅方向に
直線運動するため、これらの運動の合成として、被検材
面一ヒにザイクロイド曲線軌跡群を画く。この場合、各
曲線は、どの位置においても等ピッチとなシ、シかも、
このピッチは、探触子の個数、円運動の回転速度、直線
運動の速度等によって適宜設定できるので被検材を、任
意の密度で、一様Ｋかつ精度良く探傷することができる
。

また、上記構成によれば、移動台車の１回の移動により
、広幅帯状にサイクロイド曲線群が形成されて、その領
域を探傷するので、このような領域を被検材上に連続的
に設定すれば、被検材全面を完全に探傷することができ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第４図は本発明水浸超音波探傷装置の一実施例を示す平
面図、第５図はその断面図である。

これらの図に示す実施例は、液槽１内に満たした媒質中
に１板状被検材１０を浸漬し、かつ、該液槽１上部にて
Ｘ−Ｙ方向に移動自在に設けられた台車機構に、探触子
８ａ、　８ｂ、　Ｆ１ａ、　＋３ｄを配設した回転板１
４を保持すると共に、回転駆動する回転走査ヘッド１２
を取付けて、上記探触子８ａ、８ｂ。

８ｃ、８ｄにて上記被検材１０を探触する構成となって
いる。

液槽１は、従来のものと全く同じであって、内部に設け
られた置台９ａ〜９ｅ上に被検材１ｏが載置され、所定
水位ｊ１まで媒質として水が満たしである。もつとも、
媒質は、水に限らず、機械油等であってもよい。

台車機構も、上記従来のものと基本的には同じ構成であ
る。即ち、液槽１の長手方向の液槽壁ｌａ、ｌｂの上面
に設けられた走行レール２ａ、２ｂ上に、車輪３ａ、　
ａｂ、　３ｃ、　３ｄを介して搭載されるＸ移動台車３
と、該Ｘ移動台車３の液槽１の幅方向に設けられた走行
レール４ａ、４ｂ上に、車輪５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを
介して搭載されるＸ移動台車５とから成る。これらの移
動台車３，５には、各々自走移動用の駆動機ｍ（図示せ
ず）が設けである。また、Ｘ移動台車３には、上記従来
のものと同様に１液槽１の幅方向に長い矩形状の開口穴
３ｅが、走行レール４ａ、４ｂに挾まれて設けである。

Ｘ移動台車５には、Ｘ方向と平行な一辺に上記回転走査
ヘッド１２が取付けである。回転走査ヘッド１２は、第
６図に示すように、ハウジング１５を上下方向に貫通し
て回転軸１３が設けてあシ、一方、ハウジング１５内に
は、後述する探触子８ａ、　８ｂ、　８ａ、　８ｄとの
信号伝達を行なう信号伝達装置１９が設けである。この
ノ）ウジング１５け、支持部材２０を介してＸ移動台車
５に取付けられる。なお、この支持部材２０には、被検
材１０の上面と後述する回転板１４に装着される探触子
８ａ、　ｓｂ、　８ｃ、　８ｄとの間の水距離を調整で
きるようにするための昇降調整機構（図示せず）を設け
である。

上記信号伝達装置１９は、回１部に対して信号を送受す
る手段であって、電磁トランス方式、静電結合方式、ス
リップリング・ブラシ方式等の公知の手段から適宜選定
して構成される。この信号伝達装置１９は、後述する回
転板１４に装着される探触子群との信号送受を行なうた
めに必要なチャネル数分の信号を伝達できるよう構成し
である。

回転軸１３け、ハウジング１５の上下にある軸受１６　
ａ、　１６　ｂによシ軸支され、その先端（下端）Ｋは
、回転板１４が取付けられ、上記Ｘ移動台車３の開口穴
３ｅを挿通して、該回転板１４を液槽１内に突出保持す
る。一方、回転軸１３の基端（上端）Ｋは、プーリ１８
がｍ着されて、ベルト１７を介して図示しない駆動モー
タに連結される。

また１、この回転軸１３は、上記信号伝達装置と各探触
イとを結ぶケーブルを通すため、中空となっている。さ
らに、回転軸１３の先端側適所（媒質に浸漬しない位置
が望ましい。）に、図示しないコネクタが設けてあシ、
このコネクタを介して、回転軸１３の外部にある、探触
子８ａ〜８ｄからのケーブルを該回転軸１３内部に引込
んで、信号伝達装置１９と接続する。

この回転軸１３の先端に取付けられる回転板１４け、第
７図に示すように、円板状に形成され、周縁部に複数の
探触子８ａ〜８ｄを等ピッチで、下面と垂直に装着しで
ある。なお本実施例で（ｄｌ　４個の探触子を用いたが
、これに限るものではない。

探触子８ａ〜８ｄｔ−装着した回転板１４は、ボス１４
ａにて回転軸１３に装着される。この場合、回転板１４
の下面が水平になるようにして、各探触子８ａ〜８ｄを
被検材１０の上面と平行な平面内で円運動できるように
保持させる。また、回転板１４の外周部および探触子゛
装着部は、探触子を装着した状態で、液槽１の媒質中に
て回転する際、水の攪拌を減するため、突起を持たない
形状に設計する必要がある。

次に、上記実施例の動作について第４図乃至第９図を参
照して説明する。なお、第８図は本実施例探傷装置にお
ける各探触子の走査軌跡を示し、第９図はそのうち探触
子１個分の走査軌跡を示す。

本実施例の探傷装置によシ被検材を探傷するには、先づ
、液槽ｌに媒質として水を供給して所定水位１工とし、
ついで、被検材１０を置台９ａ〜９ｅ上゛に水平に載置
する。そして、Ｘ移動台車３およびＸ移動台車５を被検
材１０の端部゛まで移動して、台車機構を初期位置に設
定する。

この状態で、探触子８ａ〜８ｄに超音波発振信号を信号
伝達装置１９を介して供給する。また、回転軸１３を、
ベルト１７およびプーリ１８を介；７て図示しない駆動
モータにより一定角速妾で回転させて、回転板１４を一
定回転速度で回転させる。

同時に、Ｙ移動台ｍ５を、図示しない駆動装置によシ走
行レール４　ａ、　４　ｂ　Ｋ　’ｌＰｆつで走行させ
ろ。

各探触子８ａ〜８ｄは、回転板１４の回転による円運動
と、Ｙ移動台ｍ５による直線運動との合成によって、第
７図に示すように、ザイクロイド曲線から成る走を軌跡
を画く。この場合、第８図において斜線で示すように、
ある探触子の有効ビーム幅２１に対し、隣接する別の軌
跡を画く探触子の廟効ビーム幅２２が接するように、Ｙ
＃！ｉｌ＋台正５の移動速度と、回転走査ヘッド１２の
回転速度を選べば、被検材１０の全面を探傷することが
できる。なお、回転走査ヘッドｊ２の回転の後縁側でも
、隣接する探触子軌跡が互いに接するので、被検拐１０
の全面は、実質的に２口枠便されたことになシ、探傷の
確度を向上させている。

Ｘ移動台車５が、被検材１０の対向辺側に達した時、該
Ｘ移動台車５を停止させ、Ｘ移動台車３を走行レール２
ａ、２ｂＫ沿って移動させる。この場合の移動は、上記
サイクロイド曲線群の包絡線（探触子の有効ビーム幅を
含む）が、相互に接して隣接するように移動ストローク
を設定する。

Ｘ移動台車３が所定ストロークの移動を終了した後、再
び、Ｘ移動台車５を移動させる。この上うＫして、Ｘ移
動台車５が被検材１０の縁部に達する毎に、Ｘ移動台車
３を移動させて、被検材１０の全面を順次探傷する。こ
の場合、Ｘ移動台車５による走査は、その方向が交互に
反転するが、同一方向に走査させてもよい。

上記実施例では、Ｘ移動台車の移動と回転走査ヘッドの
回転との合成による場合を示したが、構成を特に変える
ことなく、Ｘ移動台車の移動と、回転走査ヘッドの回転
とを合成させても、全く同じ効果を実現できる。

また、上記実施例では、サイクロイド曲線群から成る走
査軌跡を、被検材上に順次平行に隣接して形成して・い
るが、回転走査ヘッドを回転させたま−ま、Ｘ移動台本
およびＸ移動台車の両者を操作することによシ、曲線に
沿ってサイクロイド曲線群から成る走査軌跡を画かせる
ことができる。例えば、被検材がタンクなどの素材のよ
うに、四周部あるいは切断予定線に沿って一定幅で探傷
することを要求されても、上述の方法で、四周部あるい
は切断予定線に沿って、均一な密度で、要求される幅を
簡単に探傷させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、台車機構の移動と、被検
材と平行な平面内での複数の探触子の円運動との合成に
よシ、サイクロイド曲線群から成る探傷走査軌跡を画か
せる構成としたことによシ、台車機構の１回の移動によ
り広幅帯状の探傷を行なうことができるので、台車機構
の機械精度がそれ程要求されず、しかも、隣接する広幅
帯状の軌跡を若干重複させれば、台車機構の制御精度も
要求されないので、装置全体を安価に構成できる効果が
ある。また、本発明は、台車の１回の移動によシ広範囲
を探傷できるので、台車の停止回数および時間を短縮し
て、探傷処理能率を向上し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の水浸超音波探傷装置を示す平面図、第２
図はその断面図、第３図は上記従来＠置による走査軌跡
を示す説明図、第４図は本発明水浸超音波探傷装置の一
実施例を示す平面図、第５図はその断面図、第６図は上
記実施例を構成する回転走査ヘッドの一例を示す断面図
、第７図は上記実施例を構成する回転板の一例を示す平
面図、第８図は上記実施例による走査軌跡を示す説明図
、第９図はそのうち探触子１個分の走査軌跡を示す欣１
明図である。 １゛°°液槽　２ａ、　２ｂ、　４ａ、　４ｂ・・・走
行レール３・・・Ｘ移動台車　５・・・Ｙ移動台車３ａ
〜３（Ｌ　５ａ〜５ｄ・・・車輪８ａ〜８ｄ・・・探触
子９ａ〜９ｅ・・・置台　１０・・・被検材１２・・・
回転走査ヘッド　１３・・・回転軸１４・・・回転板　
１９・・・信号伝達装置出願人　株式会社東京計器 代理人　弁理士　三品岩男 第１図 第２図 ３ｂ、’３２ｂ：’：”　、、　、。 、３．　１０ 第３図 第６図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 液槽内に満たした媒質中に、板状被検材を浸漬し、かつ
   、該液槽上部にてＸ−Ｙ方向に移動自在に設けられた台
   車機構に探触子を取付け、該被検材を、上記探触子にて
   該被検材上面と平行な面を走査して探傷する形式の超音
   波探傷装置において、（１１）　複数の探触子を同一円
   周上に等ピッチで装着して成る回転板と、 （ｂ）　上記台車機構に搭載され、かつ、先端に上記回
   転板を装着して成り、上記被検材上面近傍の核部と平行
   な面内にて該回転板を回転駆動する回転走査ヘッドと を備えて、上記台本の移動と、回転板の回転とにより、
   探触子にサイクロイド曲線群から成る走査軌跡を画かせ
   る構成としたことを特徴とする水浸超音波探傷装置。