JP2000513100A - 検査方法及び非破壊検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 金属板や金属円筒の壁における欠陥を検出するため超音波変換器が或る特定の角度で、検査すべき表面に向けられると、その信号の約１０％が、被検査板内へ表面に対し９０°で伝播するハリス波として現われる。この垂直に伝播する信号は分極されていて、Ｓ／Ｎ比が著じるしく改善されている。入射媒体が水で、鋳鉄の媒体内で屈折されるせん断波を使った場合、その特定の角度は垂直線から約３３°である。鋼の場合は、その特定の角度は３１°で、黄銅の場合は約５０°である。せん断波又は縦波を使い、入射媒体内におけるその波の速度に対する屈折媒体内における波の速度の比に応じて前記した特定の角度を変えて欠陥の検出を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】 検査方法及び非破壊検査装置 〔技術分野〕 本発明は、物質を非破壊的に検査するための超音波装置に関し、特に、平らな 板と大きい円筒の非破壊的な検査に関する。 〔背景技術〕 ティッシュペーパ及びペーパタオルを製造する場合、紙繊維のウエブが形成さ れてヤンキードライヤに対しプレスされる。乾燥されたあとのウエブは、そのウ エブに対し、紙に柔くて吸収特性を与えるクレープされた生地を付与しつつ、ヤ ンキードライヤの表面から剥される。単一のドライヤが使用されるので、そのヤ ンキードライヤは通常大きく、典型的には直径が１２〜２２フィートもある。更 に、ヤンキードライヤは蒸気によって１６０psigまでもの圧力で加熱される。 また、ヤンキードライヤは４００インチの長さと１００トンを越える総重量を もつ。このように大型で高圧の下で作動されるので、ヤンキードライヤは２イン チの円筒壁厚を有している。 ヤンキードライヤは一般に、表面が適切に磨かれていると良好な剥離性をもつ 物質、例えばクラス６０の鋳鉄によって造られる。このように、ヤンキードライ ヤの表面は適切な表面仕上げを維持するよう定期的に磨く必要がある。ヤンキー ドライヤは圧力容器であり、圧力容器やボイラで採用されているような安全予防 策をとる必要がある。 本発明者の発明に関わるＵＳＰ 4,398,421号には、蒸気ボイラ壁の厚さを計測 するのに有用な、加工品の厚さを計測するための装置が開示されている。ヤンキ ードライヤの壁厚を知ることは有用であるが、ドライヤ壁の厚み内における小さ な空所を検出することも望ましい。 現存する超音波検査システムは、鋳鉄部品内の小さな空所を検出するのには能 力が限られている。鋳鉄内で超音波信号は、鋳鉄内に存在する粒子の境界から分 散されて反射される。鋳鉄のこの特性のため小さな不連続部分を検出するのは非 常に難しい。鋳鉄の厚みを計測するのさえ難しい。 従来の技術を用いると、鋳鉄の厚み測定では４０％を越える誤差を見い出した 研究もある。 ヤンキードライヤロールの検査にＸ線法が用いられたが、Ｘ線法は煩雑で危険 な放射線源を使う必要がある。実際上、Ｘ線像はヤンキードライヤの限られた部 分でつくれるだけである。 更に、Ｘ線像では、不連続部分の実際的な深さを知ることができない。しかし ながら、ヘアラインクラックは超音波によって検出可能なのである。 必要なのは、材料欠陥のためにヤンキードライヤの完全な検査を行う為の装置と 方法である。 〔発明の開示〕 金属板や金属円筒の壁における欠陥を検出するための本発明の超音波変換器は 、検査すべき表面に超音波信号が或る特定の角度で向けられると、その信号の約 １０％が、その検査すべき表面に対し９０°で試験板内に貫通するハリス波（Ha rris waves）として現われるという事を見い出したことに始まる。 鉛直に伝播する信号は分極(polarized)されており、その結果、その信号は極 めて改良されたノイズ対信号比（Ｓ／Ｎ比）で欠陥を検出する。 その特定の角度は、超音波が金属板の表面に平行に伝播するように屈折される 角度と、超音波が試験板によって反射される角度の間にある。その特定の角度は 検査される板の表面への垂直線から測られるもので、スネルの法則(Snell's law )による角度より大きい。 ここに、V₁ ＝ 第１の媒体内での超音波信号の速度 V₂ ＝ 第２の媒体内での超音波信号の速度 2₁ ＝ 第２の媒体の表面に垂直な線から測った超音波信号の入射角度 2₂ ＝ 超音波信号が第２の媒体へ入るときの、第２の媒体の表面に垂 直な線から測った、超音波信号の屈折角度 スネルの法則は、低い屈折率の媒体から高い屈折率の媒体へ超音波ビームが移 動するときに、超音波ビームが曲げられるという光学の法則に基づいて予測して いる。 スネルの法則によれば、超音波信号の選択された入射角度で、超音波信号は検 査されている固体の表面に沿って屈折される。その入射角度２₂は９０°である 。２₂が９０°に等しいときに超音波信号の全てのエネルギーが検査されている 固体の表面に沿って屈折されるのではない。その超音波信号パワーの約１０％の 部分がその表面から真直ぐ下方に移行する分極された信号として現われ、それが 欠陥検出にとって有用なのである。この分極された、或いは複屈折された（blre fringent）信号やビームがハリス波(Harris wave)と呼ばれるものである。 超音波信号の入射角度が増加するにつれ、その屈折信号は、入射角度が増加し て全信号が全部反射される大きさになるまで固体の表面に沿って伝播し続ける。 ９０°屈折のために必要な入射角度と全部反射されるに必要な角度の間に、通常 の入射角での５〜２０倍大きいＳ／Ｎ比を持ち、検査されている固体の表面内に おける欠陥を検出するのに特に有用なハリス波を生ずる角度が存在する。 伝達媒体が水で、せん断波を使い、鋳鉄が屈折媒体のとき、前記した特定の投 射光線角度は垂直線から約３３°である。鋼、例えばステンレス鋼（３０２）に とっては、その特定の角度は約３１°であり、黄銅にとっては約５０°である。 本発明では、せん断波又は表面波を使い、入射媒体内におけるその選択された波 の速度に対する屈折媒体内における選択された波の速度の比に応じて前記した特 定の角度を変えて欠陥を検出することができる。 本発明の特徴は、ヤンキードライヤロールにおける欠陥を検出するための方法 と装置を提供することである。 本発明の他の特徴は、鋳鉄やその他の金属体における小さな空所を検出するた めの方法と装置を提供することである。 本発明の更なる特徴は、ヤンキードライヤの内部状態を調べるためのシステム を提供することである。 本発明のこれ以外の目的、特徴及び利点は、添付図面を参考にした以下の詳細 な説明から明らかであろう。 〔図面の簡単な説明〕 図１は、水媒体を通して固体内へ超音波信号を投入する超音波変換器の概略側 面図。 図２は、固体の表面に沿って移行する屈折ビームを生ずる入射角で超音波を投 入している超音波変換器の概略側面図。 図３は、固体の表面から信号が反射されることとなる入射角で超音波信号を投 入している超音波変換器の概略側面図。 図４は、高いＳ／Ｎ比をもち、固体の表面へ垂直に貫通する超音波ビームを生 ずる本発明に従った入射角で超音波信号を投入している超音波変換器の概略側面 図。 図５は、ヤンキードライヤロール内の欠陥を検出するための装置の斜視図。 図６は、図５の装置によってヤンキードライヤロールの表面を走査するための 装置の等角側面図。 〔発明を実施するための最良の形態〕 同じ符号は、同様の部品を示している図１〜図６において、図６にはヤンキー ドライヤ検査装置２０が示されている。ヤンキードライヤ２２が検査フレーム２ ４に取付けられている。このヤンキードライヤ２２は円筒形の表面２６を有し、 その上でティッシュウエブが乾燥される。ヤンキードライヤ２２は、フレーム２ ４上の軸受２８に取付けられていて駆動機構（図示していない）によって回転さ れるようになっている。 機械ねじ３４に乗っている横断送り３２には超音波変換器３０が取付けられて いる。機械ねじ３４は、駆動機構（図示していない）によって回転される。機械 ねじ３４が回転されると、交差送り３２は、それに取付けられた超音波変換器３ ０がドライヤ軸３６に平行な線に沿ってドライヤ２２の表面２６を走査するよう にする。 このようにして、ドライヤ２２の回転運動と超音波変換器３０の直線運動との 組合せによって、超音波変換器３０はヤンキードライヤ２２の表面上にスパイラ ル模様３８を描くようにされる。 図６に示されているように、そのスパイラル模様３８は、説明の目的で互いに 広く離れたものとして描かれているが、実際は、一回転当り、変換器３０がドラ イヤ２２の表面２６に沿って約１／８インチ進むという詰ったスパイラルである 。 通常は水である伝達流体４０が変換器３０からヤンキードライヤ２２の表面へ 超音波エネルギを伝達する。変換器３０からの出力はハードデスクやＤＡＴ（Di gital Audio Tape）などのような集積データ貯蔵装置４２に、デジタルフォーマ ットで貯えられる。その集積データ貯蔵装置４２からコンピュータ４４又はオッ シロスコープ（図示していない）がデータを表示するために処理する。コンピュ ータ表示４６がドライヤ２２の円筒表面２６を表示しており、そこにはドライヤ 表面２６の選定された部分に不連続部分４８が示されている。 コンピュータ４４は、或る特定部分のために反射信号の大きさを表示するのに も使うことができる。検出された不連続部分の深さと長さを確認するために、公 知の技術を使った別の走査を用いてもよい。 従来の超音波変換器を従来のやり方で使ったのでは検出装置２０のような装置 において制限された用途のデータしか得られなかった。従来の超音波変換器は、 鋳鉄に対して用いられると、鋳鉄に含まれていて、超音波エネルギを反射する多 くの粒子境界（grain boundaries）のために騒音の多い信号を生ずるものであっ た。そのため小さい不連続部分を検知するのに制限があった。その粒子の境界５ ０が図５に示されている。 図１は、超音波エネルギのビーム５４を放射している超音波変換器５２を示し ている。この超音波変換器５２は、典型的には水である伝達流体５６内に浸され ている。超音波ビーム５４は板６２の表面６０に垂直な基準線５８に関して角度 ５７に位置決めされている。 超音波ビーム５４が板６２に進むと、波のエネルギが第１媒体から、波のエネ ルギがそれよりも速く伝播する第２媒体へ進んだときの波の反射を示すスネルの 法則(Snell's law)に従って、板表面６０において第２の角度６１で反射する。 図２は、或る選択された角度６４では、変換器５２からの超音波ビーム６６が 、板６２の表面６０と平行に伝播するビーム７０を形成するように全量が反射さ れることを示している。換言すれば、反射角の正弦（sine）が１となる反射角が ９０°のときは、スネルの法則は次式となる。 ここでは、V₁ ＝ 第１媒体内での超音波信号の速度 V₂ ＝ 第２媒体内での超音波信号の速度 21＝ 第２媒体の表面に垂直な線から測った超音波の入射角 ２つの媒体の間の界面で超音波が全量反射されると、ビーム６６が表面６０に 当る点７８からハリス波(Harris wave)が生ずる。ハリス波７６は、垂直線５８ と反対に板６２内へ鉛直下方に伝播する。 ハリス波７６は、入射角が前記した数式で与えられる角度６４から増加し、反 射角８３で表面６０から超音波ビーム８０が全量反射される図３の状態まで発生 する。この全量反射角８３は、変換器５２と垂直線５８の間の角度が増加してハ リス波が最早発生しなくなる点を実験的に知ることができる。 経験的には、全量反射角は、ハリス波が最初に発生する角度６４の約１２０％で ある。 図３に示された円弧８４は、スネルの法則によって与えられる角度６４と全量 反射が起る角度８２の間にある。この円弧８４の範囲内に、典型的な超音波検査 ビームの５〜２０倍の非常に高いノイズ対信号比をもつことが判明した図４の角 度８６がある。そのＳ／Ｎ比は少くとも５で、１０又はそれ以上に達する。この 角度８６は、図４に示されているように、超音波を使った検査では難しい鋳鉄の ような固体内の１mm程の小さな空所の検査を可能とする。 超音波ビーム８８が導かれるこの高Ｓ／Ｎ比の角度８６は、伝達媒体が水、板 ６２がクラス６０の鋳鉄の場合、垂直線５８から約３３°である。例えば、クラ ス６０の鋳鉄での音波のせん断速度は約３，０４０ｍ／ｓであり、また、水中で の音波の速度は約１，４８０ｍ／ｓである。従って、前述の式におけるＶ₂に対 するＶ₁の比は０.４８６７であり、この比の逆正弦(arcsine)は２９.１°である 。鋳鉄にとって全量反射角度８２は、この２９.１°の約１２０％で３５〜３７ °である。 最も好ましい角度８６は、弧８４によって閉じられている角度の約５０％に亘 る角度であり、鋳鉄の場合は約５〜１０°である。 伝達流体が水の場合、他の物質における最適角度は、鋼では約３１°であり、 黄銅では約５０°である。この最適角度は板６２内での音の速度による。音は固 体内で３つの波成分を有しており、それはＳ波又はせん断波と、Ｌ波又は縦波と 、表面波とである。音の速度は、音波の各型によって異っており、従って、最適 角度は用いられる波の型によって決まる。せん断波に実用上の利点があるものの 縦波も使える。前記した数式によって示されるように、縦波のビームがＶ₂の表 面へ屈折され鋳鉄板の表面に沿って伝播し、ハリス波を生ずる角度は、垂直線５ ８から約１６°である。 鋳鉄製ヤンキードライヤ２２を検査するために用いられる超音波変換器３０が 図５に示されている。この変換器３０はキャリジ体９０に取付けられた超音波変 換器５２を用いている。キャリジ体９０は、供給孔９２を有し、ここからキャリ ジ体９０とヤンキードライヤ２２の表面２６の間に、水４０等の伝達媒体が供給 される。 超音波変換器５２は、シリンダ９４に取付けられていて、変換器５２と表面２ ６の間の角度が調節できる。ねじを付けられた調節ねじ９６がユニバーサルジョ イントによって枢着されていて、調節ねじ９６がシリンダ９４に対して回転可能 なようになっている。調節ねじ９６が回転されると、変換器５２と表面２６の間 の角度が変えられる。 図５は、超音波９８がヤンキードライヤ２２の表面内へ侵入し材料の内部の小 さな空所１００で反射１０１されている状態を示している。また、図５には、表 面６０に沿って屈折された超音波１０２が示されている。 表面波１０２の戻りは、表面粗さを検出するのに用いることができ、これはヤ ンキードライヤ表面２６の重要な特性である。ヤンキードライヤの表面に９０° で侵入する超音ビーム又は超音波は、分極された(polarized)ハリス波が復調さ れて分散されるのを減らすのに有効と思われるので、分極されるよう行われるテ ストから現われる。しかしながら、最適角度が独特の高いＳ／Ｎ比をもつ正確な 理由は実験的に観察されたものであり、前記した機構に限定されるものではない 。 固体物質に対する超音波テストにおいて広い帯域の超音波エネルギが用いられ たが、１〜１０ＭＨｚの超音波周波数が特に有効なことが判った。 金属体を検査するこの技術は、紙ドライヤロールのような、平らな板と大きい 円筒壁を含む平滑な金属板の形の鋳造金属に用いて特に好ましいものであること を理解すべきである。 また、本発明において音の速度というのは、種々の型式又は成分の超音波ビー ムを指しており、従って、本発明で定義される角度は計測のために選択された音 の速度が縦波かせん断波か等に応じて変わるものであることを理解すべきである 。 また、以上の説明では超音波の発信及び受信を行うのに単一の変換器を用いる ことを示しているが、送り出しに受けとりに別々の変換器を用いてよいことを理 解すべきである。その場合には、送り出しユニットを図示のように位置させると 、受けとりユニットは垂直角に対し対称に向き合う位置としてよい。 更に、本発明は、以上説明された特定の構造や配置に限定されるものではなく 、請求の範囲に示す範囲内でなされうる変形をも包含するものであることを理解 すべきである。 また、超音波変換器の周波数も限定されるものではないことを理解すべきであ る。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１０月１２日（１９９８．１０．１２） 【補正内容】 その特定の角度は、超音波が金属板の表面に平行に伝播するように屈折される 角度と、超音波が試験板によって反射される角度の間にある。その特定の角度は 検査される板の表面への垂直線から測られるもので、スネルの法則(Snell's law )による角度より大きい。 ここに、Ｖ₁＝ 第１の媒体内での超音波信号の速度 Ｖ₂＝ 第２の媒体内での超音波信号の速度 θ₁＝ 第２の媒体の表面に垂直な線から測った超音波信号の入射角度 θ₂＝ 超音波信号が第２の媒体へ入るときの、第２の媒体の表面に垂 直な線から測った、超音波信号の屈折角度 スネルの法則は、低い屈折率の媒体から高い屈折率の媒体へ超音波ビームが移 動するときに、超音波ビームが曲げられるという光学の法則に基づいて予測して いる。 スネルの法則によれば、超音波信号の選択された入射角度で、超音波信号は検 査されている固体の表面に沿って屈折される。その入射角度θ₂は９０°である 。θ₂が９０°に等しいときに超音波信号の全てのエネルギーが検査されている 固体の表面に沿って屈折されるのではない。その超音波信号パワーの約１０％の 部分がその表面から真直ぐ下方に移行する分極された信号として現われ、それが 欠陥検出にとって有用なのである。この分極された、或いは複屈折された（bire fringent）信号やビームがハリス波(Harris wave)と呼ばれるものである。 超音波信号の入射角度が増加するにつれ、その屈折信号は、入射角度が増加し て全信号が全部反射される大きさになるまで固体の表面に沿って伝播し続ける。 ９０°屈折のために必要な入射角度と全部反射されるに必要な角度の間に、通常 の入射角での５〜２０倍大きいＳ／Ｎ比を持ち、検査されている固体の表面内に おける欠陥を検出するのに特に有用なハリス波を生ずる角度が存在する。 表面をもつ平滑な金属板を検査するための本発明の方法では、超音波のエネル ギを伝達媒体を通してその金属板の表面へ向ける工程を有している。超音波ビー ムは、伝達媒体を第１の速度で通って金属板内へ第２の速度で伝播する。金属板 の表面には垂直面が規定され、超音波ビームはその垂直線から測定された第１の 入射角度で方向づけられる。 その垂直線に関する第２の入射角度が、伝達媒体を通るビームの第１の速度を 、金属板を通るビームの第２の速度で割った値の逆正弦(arcsine)として定義さ れる。前記垂直線に関する第３の角度が定義され、その角度では金属板からビー ムが反射される。 本発明の方法は、前記第１の角度が前記第２及び第３の角度の間にあって、金 属板の表面に垂直に金属板を貫通する第２のビームを生ずるように選択されたそ の角度で超音波エネルギのビームを向け、その第２のビームが欠陥検出のために 使われるように欠陥と相互作用した後、検出器で受信されることを特徴としてい る。 本発明は、また、軸と乾燥円筒表面をもつ、製紙機械のためのドライヤロール を非破壊的に検査するための装置を提供する。その装置は、ドライヤロールを取 付けてそのドライヤの軸まわりに回転させるための手段、及びそのドライヤの表 面に沿ってドライヤの軸と平行に移動させる手段を有している。その移動させる 手段に超音波変換器が取付けられる。その変換器は、超音波エネルギの第１のビ ームをドライヤの円筒表面内に向けるよう位置決めされる。 本発明の装置は、超音波変換器とドライヤ表面の間に伝達媒体を供給するため の手段をも有しており、変換器がドライヤ表面に沿って移動するときに、金属板 表面に垂直な基準線が定義される。超音波変換器は、超音波エネルギの第１のビ ームを伝達媒体を通してドライヤ表面へ向けるよう角度づけられる。その第１の ビームは、第１の速度で伝達媒体を通り、第２の速度でドライヤロールを通って 伝播する。 変換器は、前記垂直線から測った第１の角度で第１のビームを向け、第２の角 度が、伝達媒体を通る第１のビームの第１の速度を、ドライヤロールを通る第１ のビームの第２の速度で割った値の逆正弦として定義される。第１のビームがロ ールから反射される第３の角度が定義される。その第２の角度と第３の角度の間 に或る弧の角度が定義される。その第１の角度は、第２の角度に対しその弧の角 度の５０％を加えた角度にほゞ等しい。第１のビームは、ドライヤロール表面に 垂直に移行する第２のビームを生ずる。変換器は、その第２のビームが欠陥検出 に使われるよう欠陥と相互作用したのち受信されるように配置された検出器とし て働く。 せん断波を使い、伝達媒体が水で、鋳鉄が屈折媒体のとき、前記した特定の角 度は垂直線から約３３°である。鋼にとっては、その特定の角度は約３１°であ り、黄銅にとっては約５０°である。本発明では、せん断波又は表面波を使い、 入射媒体内におけるその選択された波の速度に対する屈折媒体内における選択さ れた波の速度の比に応じて前記した特定の角度を変えて欠陥を検出することがで きる。 本発明の特徴は、ヤンキードライヤロールにおける欠陥を検出するための方法 と装置を提供することである。 本発明の他の特徴は、鋳鉄やその他の金属体における小さな空所を検出するた めの方法と装置を提供することである。 本発明の更なる特徴は、ヤンキードライヤの内部状態を調べるためのシステム を提供することである。 本発明のこれ以外の目的、特徴及び利点は、添付図面を参考にした以下の詳細 な説明から明らかであろう。 〔図面の簡単な説明〕 図１は、水媒体を通して固体内へ超音波信号を投入する超音波変換器の概略側 面図。 ここでは、Ｖ₁＝ 第１媒体内での超音波信号の速度 Ｖ₂＝ 第２媒体内での超音波信号の速度 θ₁＝ 第２媒体の表面に垂直な線から測った超音波の入射角 ２つの媒体の間の界面で超音波か全量反射されると、ビーム６６が表面６０に 当る点７８からハリス波(Harr1s wave)が生ずる。ハリス波７６は、垂直線５８ と反対に板６２内へ鉛直下方に伝播する。 ハリス波７６は、入射角が前記した数式で与えられる角度６４から増加し、反 射角８３で表面６０から超音波ビーム８０が全量反射される図３の状態まで発生 する。この全量反射角８３は、変換器５２と垂直線５８の間の角度が増加してハ リス波が最早発生しなくなる点を実験的に知ることができる。 経験的には、全量反射角は、ハリス波が最初に発生する角度６４の約１２０％で ある。 請求の範囲 １．金属板の表面に伝達媒体を通して超音波エネルギのビームを向け、同ビーム は前記伝達媒体を第１の速度で伝播して前記金属板内に第２の速度で伝播し、 この場合、前記ビームは前記金属板表面の垂直線から第１の角度の入射角で方 向づけられ、前記伝達媒体を通るビームの第１の速度を前記金属板を通る第２ の速度で割った逆正弦で前記垂直線に関し第２の入射角が定義され、かつ、前 記垂直線に関し前記ビームが前記金属板から反射される第３の角度が定義され る、表面を具えた平滑な金属板を検査する方法において； 前記第１の角度が前記第２の角度と第３の角度の間にあって、前記金属板の表 面を垂直に貫通する第２のビームを発生する角度で超音波エネルギの前記ビー ムを方向づけ；かつ、前記第２のビームが欠陥検出に使われるよう欠陥との相 互作用後に同第２のビームを受信することを特徴とする金属板の検査方法。 ２．前記金属板がヤンキードライヤの一部である請求項１に記載の検査方法。 ３．前記伝達媒体が水で、前記ドライヤが鋳鉄で構成され、かつ、前記選択され た角度が前記表面に対する垂直線からほぼ３３°である請求項２に記載の検査 方法。 ４．前記伝達媒体が水で、前記ドライヤが鋼で構成され、かつ、前記選択された 角度が前記表面に対する垂直線からほぼ３１°である請求項２に記載の検査方 法。 ５．前記変換器が前記ドライヤの表面を横断させられて、前記第２のビームの検 出部分に応答する信号を発生し、かつ、前記ドライヤの表面の横断部分につい て、前記信号が記録される請求項２に記載の検査方法。 ６．前記ドライヤをその円筒表面で定義される軸まわりに回転するとともに同軸 に平行に前記ドライヤの表面に沿って前記変換器を移動することによって、前 記変換器が同ドライヤの表面上にらせん模様を描いて同ドライヤの表面を横断 される請求項５に記載の検査方法。 ７．前記らせん模様の周方向回転が１／８インチ間隔を保たれている請求項６に 記載の検査方法。 ８．前記第２の角度を決める為に使われる前記金属板を通る前記ビームの速度が せん断波で測定される請求項１に記載の検査方法。 ９．前記第２の角度を決める為に使われる前記金属板を通る前記ビームの速度が 縦波で測定される請求項１に記載の検査方法。 10．前記伝達媒体か水、前記金属板が鋳鉄、前記第１の角度がほぼ３３°である 請求項１に記載の検査方法。 11．前記伝達媒体が水、前記金属板が鋼、前記第１の角度がほぼ３１°である請 求項１に記載の検査方法。 12．前記伝達媒体が水、前記金属板が黄銅、前記第１の角度がほぼ５０°である 請求項１に記載の検査方法。 13．前記金属板の表面に沿って移動し同表面の粗さを示す前記ビームの反射信号 成分を受信する工程を更に含む請求項１に記載の検査方法。 14．前記金属板がヤンキードライヤのロール表面を与える円筒の一部である請求 項１に記載の検査方法。 15．前記ドライヤをその円筒表面で定義される軸まわりに回転するとともに同軸 と平行に前記ドライヤの表面に沿って前記変換器を移動することによって、前 記変換器が同ドライヤの表面上にらせん模様を描いて同ドライヤ表面を横断さ れる請求項１４に記載の検査方法。 16．前記らせん模様の周方向回転が、１／８インチ間隔を保たれている請求項１ ５に記載の検査方法。 17．前記変換器が前記金属板の表面を横断させられて、前記変換器からの信号が 前記表面の横断部分について記録される請求項１に記載の検査方法。 18．前記第１のビームの超音波エネルギの第１の部分が対象物の表面に沿って伝 播し、前記第１のビームの第２の部分が前記表面に垂直な線に対向して貫通し 、かつ、同垂直な線に対向して貫通するエネルギが分極され、更に、前記表面 に沿って伝播し、同表面の粗さを検出する前記エネルギの第１の部分から反射 されるエネルギを検出器で検出し；かつ、対象物内の物質の不連続部分を検出 するよう前記表面に対し垂直な線に対向して貫通する前記第２の部分から反射 されるエネルギを検出器が検出する、請求項１に記載の検査方法。 19．前記貫通部分から反射されたエネルギがせん断波である請求項１８に記載の 検査方法。 20．前記貫通部分から反射されたエネルギが縦波である請求項１８に記載の検査 方法。 21．前記伝達媒体が水、前記対象物が鋳鉄で構成され、かつ、前記第１の角度が 、ほぼ３３°である請求項１８に記載の検査方法。 22．前記伝達媒体か水、前記対象物が鋳鋼で構成され、かつ、前記第１の角度が 、ほぼ３１°である請求項１８に記載の検査方法。 23．前記伝達媒体か水、前記対象物が鋳黄銅で構成され、かつ、前記第１の角度 が、ほぼ５０°である請求項１８に記載の検査方法。 24．前記対象物がヤンキードライヤのロール表面を与える円筒である請求項１８ に記載の検査方法。 25．前記ドライヤをその円筒表面で定義される軸まわりに回転するとともに同軸 と平行に前記ドライヤの表面に沿って前記変換器を移動することによって、前 記変換器が同ドライヤの表面上にらせん模様を描いて同ドライヤ表面を横断さ れる請求項１８に記載の検査方法。 26．前記らせん模様の周方向回転が１／８インチ間隔を保たれている請求項２５ に記載の検査方法。 27．前記ドライヤ表面上の横断が、同表面の横断部分について記録される請求項 ２５に記載の検査方法。 28．軸と乾燥円筒表面を有する、製紙機械のためのドライヤロールを非破壊的に 検査するための装置であって、ドライヤロールを取付けそのドライヤをドライ ヤ軸のまわりに回転させる為の手段； 前記ドライヤ表面に沿って前記ドライヤ軸と平行に移動させる為の手段； 前記移動させる為の手段に取付けられ、前記ドライヤの円筒表面内へ超音波エ ネルギの第１のビームを向けるよう位置決めされた超音波変換器；及び 前記超音波変換器と前記ドライヤ表面の間に伝達媒体を供給する為の手段を有 し； 前記超音波変換器が前記ドライヤ表面に沿って移動するときに同表面に垂直な 基準線が定義され、同超音波変換器は前記伝達媒体を通して前記ドライヤ表面 に超音波エネルギの前記第１ビームを向けるように角度づけられており、同第 １のビームは第１の速度で前記伝達媒体を通って伝播するとともに、第２の速 度で前記ドライヤロールを通り、前記超音波変換器は前記第１のビームを前記 垂直線から測定された第１の角度で向かわせ、前記ドライヤロールを通る前記 第１のビームの第２の速度で前記伝達媒体を通る前記第１のビームの前記第１ の速度を割った値の逆正弦として第２の角度が定義され、前記ロールから反射 される第３の角度が定義され、前記第２の角度と前記第３の角度の間に弧角度 が定義され、前記第１の角度は前記第２の角度にその５０％の弧角度を加えた 角度にほぼ等しく、前記第１のビームは前記ロール表面に垂直に移行する第２ のビームを発生し、前記超音波変換器は、前記第２のビームが欠陥検出に用い られるよう欠陥に相互作用したあとの前記第２のビームを受信するよう配置さ れた検出器として作用することを特徴とするドライヤロールの非破壊検査装置 。 29．前記超音波変換器が、前記ドライヤ表面の超音波走査結果を受けとって貯え るようデータ蓄積装置に連結されている請求項２８に記載の非破壊検査装置。 30．前記ドライヤが鋳鉄で構成されたヤンキードライヤである請求項２８に記載 の非破壊検査装置。 31．前記垂直線に対する前記変換器の角度が調整可能なように、前記移動させる 手段に、超音波変換器が調節可能に取付けられている請求項２８に記載の非破 壊検査装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ヤンキードライヤ表面に超音波変換器を設け； 超音波伝達媒体の一定量を前記ヤンキードライの表面と変換器の間に設け； 前記変換器からの超音波エネルギの第１ビームを前記表面に対する垂直線か ら選択された角度で前記表面に向け； 前記選択された角度は超音波エネルギーの前記ビームが前記表面に沿って移 動する角度と前記超音波エネルギーが前記表面を反射される角度の間にあるこ とにより、前記表面に垂直にヤンキードライヤに伝達される超音波エネルギー の第２のビームを発生させ、ヤンキードライヤの欠陥から反射する前記第２の ビームの一部を検出することよりなり 前記選択された角度は少なくとも５〜１の対騒音信号比を有する前記第２の ビームの検出部分を発生するように選択される超音波を用いたヤンキードライ ヤの検査方法。 ２．前記伝達媒体が水で、前記ドライヤが鋳鉄で構成され、かつ、前記選択され た角度が前記表面に対する垂直線からほぼ３３°である請求項１に記載の検査 方法。 ３．前記伝達媒体が水で、前記ドライヤが鋼で構成され、かつ、前記選択された 角度が前記表面に対する垂直線からほぼ３１°である請求項１に記載の検査方 法。 ４．前記変換器が前記ドライヤの表面を横断させられて、前記第２のビームの検 出部分に応答する信号を発生し、かつ、前記ドライヤの表面の横断部分につい て、前記信号が記録される請求項１に記載の検査方法。 ５．前記ドライヤをその円筒表面で定義される軸まわりに回転するとともに同軸 に平行に前記ドライヤの表面に沿って前記変換器を移動することによって、前 記変換器が同ドライヤの表面上にらせん模様を描いて同ドライヤの表面を横断 される請求項４に記載の検査方法。 ６．前記らせん模様の周方向回転が１／８インチ間隔を保たれている請求項５に 記載の検査方法。 ７．金属板の表面に伝達媒体を通して超音波エネルギのビームを向け、同ビーム は前記伝達媒体を第１の速度で伝播して前記金属板間に第２の速度で伝播し、 この場合、前記ビームは前記金属板表面の垂直線から第１の角度の入射角で方 向づけられ、前記伝達媒体を通るビームの第１の速度を前記金属板を通る第２ の速度で割った逆正弦で前記垂直線に関し第２の入射角が定義され、かつ、前 記ビームが実質的に前記金属板から反射される前記垂直線に関し第３の角度が 定義される表面を具えた平滑な金属板を検査する方法において； 弧角度が前記第２の角度と第３の角度の間に限定され、前記第１の角度はほ ぼ前記第２の角度プラス弧角度の５０％であり、前記金属板において物質の不 連続部分を表す前記ビームからの反射信号を受信することを特徴とする金属板 の検査方法。 ８．前記第２の角度を決める為に使われる前記金属板を通る前記ビームの速度が せん断波で測定される請求項７に記載の検査方法。 ９．前記第２の角度を決める為に使われる前記金属板を通る前記ビームの速度が 縦波で測定される請求項７に記載の検査方法。 10．前記伝達媒体が水、前記金属板が鋳鉄、前記第１の角度がほぼ３３°である 請求項７に記載の検査方法。 11．前記伝達媒体が水、前記金属板が鋼、前記第１の角度がほぼ３１°である請 求項７に記載の検査方法。 12．前記伝達媒体が水、前記金属板が黄銅、前記第１の角度がほぼ５０°である 請求項７に記載の検査方法。 13．前記金属板の表面に沿って移動し同表面の粗さを示す前記ビームの反射信号 成分を受信する工程を更に含む請求項７に記載の検査方法。 14．前記金属板がヤンキードライヤのロール表面を与える円筒の一部である請求 項７に記載の検査方法。 15．前記ドライヤをその円筒表面で定義される軸まわりに回転するとともに同軸 と平行に前記ドライヤの表面に沿って前記変換器を移動することによって、前 記変換器が同ドライヤの表面上にらせん模様を描いて同ドライヤ表面を横断さ れる請求項１４に記載の検査方法。 16．前記らせん模様の周方向回転が、１／８インチ間隔を保たれている請求項１ ５に記載の検査方法。 17．前記変換器が前記金属板の表面を横断させられて、前記変換器からの信号が 前記表面の横断部分について記録される請求項１に記載の検査方法。 18．軸と乾燥円筒表面を有する、製紙機械のためのドライヤロールを非破壊的に 検査するための装置であって、ドライヤロールを取付けそのドライヤをドライ ヤ軸のまわりに回転させる為の手段； 前記ドライヤ表面に沿って前記ドライヤ軸と平行に移動させる為の手段； 前記移動させる為の手段に取付けられ、前記ドライヤの円筒表面内へ超音波 エネルギの第１のビームを向けるよう位置決めされた超音波変換器；及び 前記超音波変換器と前記ドライヤ表面の間に伝達媒体を供給する為の手段を 有し； 前記超音波変換器が前記ドライヤ表面に沿って移動するときに同表面に垂直 な基準線が定義され、同超音波変換器は前記伝達媒体を通して前記ドライヤ表 面に超音波エネルギの前記ビームを向けるように角度づけられており、同ビー ムは第１の速度で前記伝達媒体を通って伝播するとともに、第２の速度で前記 ドライヤロールを通り、前記超音波変換器は前記のビームを前記垂直線から測 定された第１の角度で向かわせ、前記ドライヤロールを通る前記ビームの第２ の速度で前記伝達媒体を通る前記ビームの前記第１の速度を割った値の逆正弦 として第２の角度が定義され、前記ロールから実質的に反射される第３の角度 が定義され、前記第２の角度と前記第３の角度の間に弧角度が定義され、前記 第１の角度は前記第２の角度にその５０％の弧角度を加えた角度にほぼ等しい ことを特徴とするドライヤロールの非破壊検査装置。 19．前記超音波変換器が、前記ドライヤ表面の超音波走査結果を受けとって貯え るようデータ蓄積装置に連結されている請求項１８に記載の非破壊検査装置。 20．前記ドライヤが鋳鉄で構成されたヤンキードライヤである請求項１８に記載 の非破壊検査装置。 21．前記垂直線に対する前記変換器の角度が調整可能なように、前記移動させる 手段に、超音波変換器が調節可能に取付けられている請求項１８に記載の非破 壊検査装置。 22．超音波エネルギのビームのを前記表面に対する垂直線より第１の角度で伝達 媒体を通して対象物に向かわせることにより前記超音波エネルギの一部を対象 物の表面に沿って伝播し、超音波エネルギーの一部を前記表面に対する垂直線 に対向して貫通させ、前記表面に対する垂直線と反対に貫通する前記エネルギ の一部を分極化し、前記対象物の表面の粗さを検出するために前記表面に沿っ て伝播する前記エネルギの一部より反射するエネルギを検出し、かつ、対象物 内の物質の不連続部分を検出するよう前記表面に対し垂直な線に対向して貫通 する前記部分から反射されるエネルギーを検出することよりなる滑らかな表面 を持つ金属対象物の検査方法。 23．前記貫通部分から反射されたエネルギがせん断波である請求項２２に記載の 検査方法。 24．前記貫通部分から反射されたエネルギが縦波である請求項２２に記載の検査 方法。 25．前記伝達媒体が水、前記対象物が鋳鉄で構成され、かつ、前記第１の角度が 、ほぼ３３°である請求項２２に記載の検査方法。 26．前記伝達媒体が水、前記対象物が鋳鋼で構成され、かつ、前記第１の角度が 、ほぼ３１°である請求項２２に記載の検査方法。 27．前記伝達媒体が水、前記対象物が黄銅で構成され、かつ、前記第１の角度が 、ほぼ５０°である請求項２２に記載の検査方法。 28．前記対象物がヤンキードライヤのロール表面を与える円筒である請求項２２ に記載の検査方法。 29．前記ドライヤをその円筒表面で定義される軸まわりに回転するとともに同軸 と平行に前記ドライヤの表面に沿って前記変換器を移動することによって、前 記変換器が同ドライヤの表面上にらせん模様を描いて同ドライヤ表面を横断さ れる請求項２８に記載の検査方法。 30．前記らせん模様の周方向回転が１／８インチ間隔を保たれている請求項２９ に記載の検査方法。 31．前記ドライヤ表面上の横断が、同表面の横断部分について記録される請求項 ２９に記載の検査方法。