JP2013181767A - 超音波探傷装置及びこれを用いた超音波探傷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内部欠陥の見逃しを無くすとともに、試験結果を記録として残すことができる超音波探傷装置及びこれを用いた超音波探傷方法を提供すること。
【解決手段】超音波探傷装置１０は、ワークＷの表面及び／又は裏面を円周方向に走査するロボットハンド４０と、制御部５１と、走査条件及び試験結果を記憶するメモリ５２とを備える多関節ロボット２０と、探触子Ｐ１を側面から保持する探触子保持部６１であってその内周面が探触子Ｐ１の外周面に沿った形状の探触子保持部６１と、探触子Ｐ１の上端面周縁部Ｂを押圧する探触子押圧部６２と、フランジ部６３に形成された第一凹部Ｈ１とを備えた探触子ホルダー６０と、取付プレート７０の下面側に形成された第二凹部Ｈ２と、第一凹部Ｈ１と第二凹部Ｈ２との間に介装される弾性部材８０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波探傷装置及びこれを用いた超音波探傷方法に関し、更に詳しくは、ガスタービンディスク（以下、単に「翼車板」という）の超音波探傷での内部欠陥の見逃しを低減させるとともに、試験結果を記録することにより、品質保証に対する信頼性を高めるとともに、超音波探傷試験の効率化を図る技術に関する。

翼車板は、高速回転体として用いられるため、高精度な超音波探傷試験が必要となる。超音波探傷試験では、対象物中に超音波を入射させ、内部の傷の有無が調べられ、その傷の深さ・位置・面状の傷の検出等が行われる。超音波探傷試験を行う装置の一例として、日本クラウトクレーマー社製、Ｃｅｇｅｌｅｃ社製等の全自動超音波探傷装置が知られている。これらの全自動超音波探傷装置は非常に高価である。そのため、手作業での超音波探傷試験が活用されているという現実がある。

また、この種の超音波探傷装置としては、例えば、特許文献１に開示の遠心形羽根車検査装置が知られている。この遠心形羽根車検査装置は、鋳造羽根車の加工過程の非破壊検査の精度を上げ、強度信頼性を上げるとともに、製造原価を低減することを課題として提案されたものであり、超音波ビームの焦点を正寸加工後の羽根車の表面及び／又は裏面に沿い移動させるロボット制御装置とその反射エコーを解析するデータ処理装置より構成される。また、遠心形羽根車検査装置の探触子は、ロボットの腕によって被測定羽根車との相対位置が制御され、探触面を移動する。また、そのロボットの腕は、ロボット制御装置により制御される。

特開平９−３２５１３７

しかしながら、手作業での超音波探傷試験では、内部欠陥の見逃しがあるという問題や、試験結果が記録として残らないため品質保証における信頼性に欠けるという問題が指摘されている。その理由の一つとして、手作業で超音波探傷試験を実施するときの走査条件（走査速度、ラップ量）の定量化ができないことが挙げられる。そのため、手作業での超音波探傷試験に代えて、コストを抑えつつ機械化を導入することが現場での課題とされている。

また、特許文献１に記載の遠心形羽根車検査装置では、ロボットの腕の制御についての技術的事項に関する開示がなされていない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、
（１）内部欠陥の見逃しを無くすとともに、
（２）試験結果（例えば、走査結果、判定結果等）を記録として残すことができる、
超音波探傷装置及びこれを用いた超音波探傷方法を提供することにある。
本発明は、これにより、超音波探傷試験の信頼性を高めるとともに高効率化を図るものである。

上記課題を解決するために、本発明に係る超音波探傷装置は、
超音波探傷試験の対象となるワークに接触させる探触子が取り付けられるロボットハンドであって前記ワークの表面及び／又は裏面を円周方向に走査するロボットハンドと、前記ロボットハンドその他当該超音波探傷装置各部を制御する制御手段と、前記ロボットハンドによる走査条件及び試験結果を記憶する記憶手段とを備える多関節ロボットと、
前記探触子を側面から保持する探触子保持部であってその内周面が当該探触子の外周面に沿った形状の探触子保持部と、前記探触子の上端面周縁部を押圧する探触子押圧部と、フランジ部に形成された第一凹部とを備えた探触子ホルダーと、
前記探触子ホルダーを前記ロボットハンド胴体に取り付ける取付プレートであってその下面側に形成された第二凹部を備えた取付プレートと、
前記第一凹部と前記第二凹部との間に介装される弾性部材と、
を備えたことを要旨とするものである。
ここで、「表面及び／又は裏面」とは、ワーク片面（表面）の探傷が終了した後、手作業又は自動で反転させてワーク他面（裏面）の探傷を行う場合があること明確にしたものである。
また、探触子保持部は、例えば、側断面視略逆Ｌ字状、側断面視略逆円弧状のように被保持部の周端角部、周端段部、周端縁部、被保持部の部位が限定されない段部、被保持部の部位が限定されない角部、被保持部の部位が限定されない縁部を押圧する又は支持する形状を含むものであればよい。

この構成よれば、ロボットハンドは、超音波探傷試験の対象となるワークに接触させる探触子が取り付けられ、記憶手段に記憶された走査条件に従って、制御手段により制御され、前記ワークの表面及び／又は裏面を円周方向に走査する。試験結果は制御手段による制御のもと記憶手段に記憶される。そのため、走査条件が定量化されるとともに、試験結果が記録として残る。また、超音波探傷試験の自動化が図られるため、超音波探傷試験の信頼性が高まるとともに高効率化が図られる。

また、探触子ホルダーは、探触子保持部が探触子を側面から支持し、探触子押圧部が探触子の上端面周縁部を押圧する。そのため、探触子とワーク面との平行が安定的に維持される。
更に、弾性部材は、第一凹部と第二凹部との間に介装される。そのため、上記の超音波探傷試験の自動化と相俟って、探触子のワークとの接触面の押当て圧力が均一化される。

以上のように、本発明に係る超音波探傷装置によれば、探触子とワーク面との平行関係が安定的に保たれるとともに、探触子のワークとの接触面の押当て圧力が均一化されるため、探触子保持部と探触子とのクリアランス分の探触子の傾きが少量化される。そのため、超音波探傷試験が従来よりも正確に行うことができるようになり、超音波探傷試験における内部欠陥の見逃しが無くなる。これにより、ワーク（例えば、翼車板）の品質保証に対する信頼性が高められる。

この場合に、前記第一凹部、前記第二凹部及び前記弾性部材は前記探触子の周囲に等間隔で複数設けられることが好ましい。すなわち、第一凹部はフランジ部の周縁部に等間隔で複数設けられるとよく、第二凹部は取付プレート周縁部に等間隔で複数設けられるとよい。上記の作用効果を更に発揮させるためである。

この場合に、前記ロボットハンドは、前記ワークの表面及び／又は裏面を右回り・左回りで交互に円周方向に走査するものであることが好ましい。探傷カバー面積を広げるとともに、探傷効率を高めるためである。これと同様の理由により、前記ロボットハンドは、前記ワークの表面及び／又は裏面を同心円状に走査するものであることが好ましい。

本発明に係る超音波探傷装置は、更に、マーキングを行うスプレー手段を備えてもよい。従来のように欠陥位置の指示が探触子の押し当てであると時間経過により消えてしまうが、スプレー手段によるマーキングを行うことで時間経過により消えることがないためである。また、マーキングすることによってこれを目印に欠陥箇所の手探傷が可能になるためである。

上記課題を解決するために、本発明に係る超音波探傷方法は、本発明に係る超音波探傷装置を用いて自動探傷を行う自動探傷工程と、
前記自動探傷工程において欠陥が検出された場合にはその欠陥箇所に対して手探傷を行う手探傷工程とを備えたことを要旨とするものである。この場合に、前記自動探傷工程において欠陥が検出された場合には、前記スプレー手段が欠陥箇所にマーキングを行うものであることが好ましい。これにより、本発明に係る超音波探傷装置と同様の作用効果が得られる他、手探傷により欠陥箇所の精密な確認が可能になるため品質保証に対する信頼性を更に高めることができるためである。

本発明に係る超音波探傷装置及びこれを用いた超音波探傷方法は、上記構成を備えたものであるから、
（１）内部欠陥の見逃しを無くすことができる、
（２）走査条件（走査速度、ラップ量）を定量化することができる、
（３）試験結果（例えば、走査結果、判定結果等）を記録として残すことができる、
（４）品質保証に対する信頼性を高めることができる、
（５）超音波探傷試験の高効率化を図ることができる、という効果がある。

本発明の第一の実施形態に係る超音波探傷装置１０を説明するための概念図である。 多関節ロボット２０の全体図である。 （ａ）は本発明の第一の実施形態に係る超音波探傷装置１０（主としてロボットハンド４０の部分）の正面図であり、（ｂ）はその取付プレート７０の上から視た平面図である。 ワークＷの形状を説明するための図である。 探触子Ｐ１の動作経路を説明するための図である。 （ａ）は本発明の第二の実施形態に係る超音波探傷装置１０（主としてロボットハンド４０の部分）の正面図であり、（ｂ）はその取付プレート７０の上から視た平面図である。 本発明の第三の実施形態に係る超音波探傷装置１０（主としてスプレー２４の部分）の正面図である。 本発明の第三の実施形態に係る超音波探傷装置１０（主としてスプレー２４の部分）の側面図である。 本発明の第三の実施形態に係る超音波探傷装置１０（主としてスプレー２４の部分）の平面図である。 本発明の一実施形態に係る超音波探傷方法を説明するためのフローチャートである。 各設定値入力画面（モニタ５４）の一例を示す図である。 自動探傷完了時の出力画面の一例（（ａ）がモニタ３１、（ｂ）及び（ｃ）がモニタ５４）を示す図である。 欠陥検出時の欠陥場所の詳細データの出力画面の一例（（ａ）がモニタ５４及び（ｃ）がモニタ３１）等を示す図である。 超音波探傷試験の結果画面情報を示す図である。

１０…超音波探傷装置、２０…多関節ロボット、２１…アーム、２２…ロボット制御盤、２３…タッチセンサ、２４…スプレー、２５…スプレーノズル、２６…スプレースイッチ、３０…自動探傷器、３１…モニタ、４０…ロボットハンド、５０…コンピュータ、５１…制御部（ＣＰＵ）、５２…メモリ、５３…入力機器、５４…モニタ、６０…探触子ホルダー、６１…探触子保持部、６２…探触子押圧部、６３…フランジ部、６４…上部固定部（６４ａ…座金部、６４ｂ…固定ボルト）、７０…取付プレート、８０…弾性部材、９０…スプレーホルダー、９１…ブラケット、Ｈ１…第一凹部、Ｈ２…第二凹部、Ｂ…上端面周縁部、Ｗ…ワーク、Ｐ１，Ｐ２…探触子、Ｌ…下部、Ｕ…上部、Ｋ…段部

以下に図面を参照して本発明の一実施形態に係る超音波探傷装置１０及びこれを用いた超音波探傷方法について詳細に説明する。
（第一の実施形態に係る超音波探傷装置１０）
図１〜図３に示すように、本発明の一実施形態に係る超音波探傷装置１０は、そのロボットハンド４０に、自動探傷器３０を用いた超音波探傷試験の対象となるワークＷに接触させる探触子Ｐ１が取り付けられるものであり、多関節ロボット２０（図２参照）と、多関節ロボット２０のアーム２１に取り付けられるロボットハンド４０と、自動探傷用の探触子Ｐ１及び手探傷用の探触子Ｐ２が取り付けられる自動探傷器３０と、多関節ロボット２０のロボット制御盤２２及び自動探傷器３０にデータその他各種信号を授受可能に電気的に接続されるコンピュータ５０とを備える。

まず、自動探傷器３０は、超音波探傷装置１０の一部を構成するものであり、コンピュータ５０と探触子Ｐ１，Ｐ２とに接続される。接続される探触子Ｐ１，Ｐ２の径は１０〜２５ｍｍであり、送り速度は６〜１５０ｍｍ／ｓｅｃで制御される。ラップ量は０〜１００％まで制御可能である。データ記録仕様は、Ｃ−Ｓｃａｎ画像については自動記録が可能であり、Ａ−Ｓｃａｎ画像についてはマニュアル記録が可能である。自動探傷器３０のモニタにはＡ−Ｓｃａｎ画像が表示される。

ワークＷ（図４参照）は、略円柱状の立体形状のものであり、（ａ）穴無し円形状、（ｂ）穴有り円形状、（ｃ）段付円形状、（ｄ）段付穴有り円形状の４タイプがある。ワークＷは、厚みが１００ｍｍ以上４５０ｍｍ以下、外径が１０００ｍｍ以上２２００ｍｍ以下、最大重量が５０００ｋｇである。

コンピュータ５０は、ロボットハンド４０その他当該超音波探傷装置１０の各部を制御する制御部（ＣＰＵ）５１と、ロボットハンド４０による走査条件（例えば、走査速度及び／又はラップ量をいうが、これに限定されず、走査条件といえるものを少なくとも１種以上含めばよい。）及び試験結果（例えば、走査結果、判定結果等であるが、これに限定されず、試験結果といえるものを少なくとも１種以上含めばよい。）並びに各種制御プログラム及び各種データを記憶するメモリ５２と、走査条件を入力するための入力機器５３、例えば、キーボードやマウスと、走査条件及び試験結果等を出力するためのモニタ５４とを備える。制御部５１には、インタフェースを介してロボット制御盤２２及び自動探傷器３０がこれらに対してデータその他各種信号を授受可能に接続される。

図１〜図３に示す多関節ロボット２０は、ロングアームタイプの垂直多関節ロボット（６軸）であって、ＡＣサーボモータによる電気サーボ駆動方式のものが好適であるがこれに限定されない。多関節ロボット２０は、制御部５１及びこれに接続されたロボット制御盤２２により制御されるものであり、その制御により、当該多関節ロボット２０に取り付けられるアーム２１及びロボットハンド４０が動作する。また、多関節ロボット２０は、自動探傷を行うときにワークＷのセンター位置／外径／厚さを検出するためのタッチセンサ２３や、超音波探傷試験においてワークＷに欠陥が検出された場合にはその欠陥箇所にマーキングを行うスプレー２４を備える。従来では、欠陥位置の指示が探触子Ｐ１の押し当てであったため時間経過により消えてしまっていたが、マーキングを行うことで時間経過により消えることがなく、これを目印に欠陥箇所の手探傷が可能になる。

ロボットハンド４０は、探触子ホルダー６０と、取付プレート７０と、弾性部材８０とを備え、探触子ホルダー６０が自動探傷器３０を用いた超音波探傷試験の対象となるワークＷに接触させる探触子Ｐ１を保持する。ロボットハンド４０は、探触子Ｐ１を保持して、ワークＷの表面及び／又は裏面を円周方向に走査するものであり、本実施形態においては、ワークＷの表面及び／又は裏面を右回り・左回りで交互に円周方向に走査する。ここで、「表面及び／又は裏面」とは、ワークＷの片面（表面）の探傷が終了した後、手作業又は自動で反転させてワークＷの他面（裏面）の探傷を行う場合を含むことを意味する（以下同じ）。また、ロボットハンド４０は、ワークＷの表面及び／又は裏面を同心円状に回動動作又は回転動作により円周方向に走査する（図５（ａ）及び同図（ｂ）参照）。直線的に走査する（同図（ｃ）参照）よりも、円周方向に走査する方が探傷カバー面積を広げるとともに、探傷効率を高めることができるからである。

図１〜図３に示す探触子ホルダー６０は、探触子Ｐ１をその探触子Ｐ１の側面から保持するものであり、ロボットハンド４０に設けられる取付プレート７０を介して多関節ロボット２０のアーム２１に連結される。探触子ホルダー６０は、探触子保持部６１と、探触子押圧部６２と、フランジ部６３と、上部固定部６４とを備える。探触子保持部６１は、側断面視で略逆Ｌ字状の形状であるが、これに限定されるものではない。例えば、側断面視で略逆円弧状のように、保持される探触子Ｐ１の外周端角部、外周端段部、外周端縁部、保持される探触子Ｐ１の部位が限定されない角部、保持される探触子Ｐ１の部位が限定されない段部、保持される探触子Ｐ１の部位が限定されない縁部を押圧する又は支持する形状を含むものであればよい。探触子保持部６１の内周面は、当該探触子Ｐ１の外周面に沿った形状（本実施形態では上面視で円形状、側面視で鉛直線形状）であり、探触子Ｐ１の外周側面とは適度なクリアランスがある状態又は密着した状態で対面又は接触する。

探触子押圧部６２は、探触子Ｐ１の上端面周縁部Ｂを上側から押当て力Ｆ（後述する式（１）参照）で押圧するものであり、側断面視で逆略Ｌ字状の形状である。このように、探触子ホルダー６０は、探触子保持部６１が探触子Ｐ１を側面から保持し、探触子押圧部６２が探触子Ｐ１の上端面周縁部Ｂを押圧するため、探触子Ｐ１とワークＷ面との平行が安定的に維持される。

探触子ホルダー６０に形成されるフランジ部６３には円柱型空間の第一凹部Ｈ１が形成されている。取付プレート７０は、探触子ホルダー６０をロボットハンド４０の胴体に取り付けるためのプレートであり、その下面側に円柱型空間の第二凹部Ｈ２が形成される。上部固定部６４は、座金部６４ａと、固定ボルト６４ｂとからなり、固定ボルト６４ｂが座金部６４ａ及び探触子保持部６１を水平方向に貫通して探触子押圧部６２を押さえ込む。これにより、探触子保持部６１及び探触子押圧部６２が固定される。

弾性部材８０は、第一凹部Ｈ１と第二凹部Ｈ２との間に介装される。弾性部材８０は、例えば、圧縮コイルバネ、強力スプリング等各種のバネからなり、探触子ホルダー６０の周囲に等間隔で複数設けられる。すなわち、第一凹部Ｈ１はフランジ部６３の周縁部に等間隔で複数設けられるとよく、第二凹部Ｈ２は取付プレート７０の周縁部に等間隔で複数設けられるとよい。本実施形態においては、探触子ホルダー６０の上面視でその中心角度で９０°毎に全４個設けられるが、３個以上であればこれに限定されない。弾性部材８０により、超音波探傷試験の自動化と相俟って、探触子Ｐ１のワークＷとの接触面の押当て圧力Ｐ（後述する式（２）参照）が均一化される。

ここで、探触子Ｐ１の押当て力Ｆについて説明する。押当て力Ｆは、図１の矢示Ａで示す押当て力Ｆを意味し、次の式（１）で定められる。尚、ここでいうバネとは弾性部材８０を指す（図３、図６参照、これらの図の場合ｎ＝４）。
押当て力Ｆ＝バネ定数ｋ×（バネ自由長さＬ０−バネ取り付け時長さＬ１−ロボット押し込み長さＬ２）×バネ取り付け数ｎ … 式（１）
また、押当て圧力Ｐは、次の式（２）で定められる。
押当て圧力Ｐ＝押当て力Ｆ／ワークＷの底面積 … 式（２）

以上の構成により、ロボットハンド４０は、超音波探傷試験の対象となるワークＷに接触させる探触子Ｐ１が取り付けられ、メモリ５２に記憶された走査条件に従って、制御部５１及びロボット制御盤２２により制御され、ワークＷの表面及び／又は裏面を円周方向に右方向・左方向交互に同心円状に走査する。試験結果は制御部５１による制御のもとメモリ５２に記憶される。そのため、走査条件が定量化されるとともに、試験結果が記録として残る。また、超音波探傷試験の自動化が図られるため、超音波探傷試験の信頼性が高まるとともに高効率化が図られる。

従って、本発明の一実施形態に係る超音波探傷装置１０によれば、探触子Ｐ１とワークＷの表面及び／又は裏面との平行関係が安定的に保たれるとともに、探触子Ｐ１のワークＷとの接触面の押当て圧力Ｐが均一化されるため、探触子保持部６１と探触子Ｐ１とのクリアランス分の探触子Ｐ１の傾きが少量化される。そのため、超音波探傷試験が従来よりも正確に行うことが可能になり、超音波探傷試験における内部欠陥の見逃しが無くなる。これにより、ワークＷ（例えば、翼車板）の品質保証に対する信頼性が高められる。

（第二の実施形態に係る超音波探傷装置１０）
図６に示す超音波探傷装置１０について説明する。符号については超音波探傷装置１０と同じ部材については同じ符号を用いて説明する。
探触子ホルダー６０は、探触子Ｐ１をその探触子Ｐ１の側面から保持するものであり、ロボットハンド４０に設けられる取付プレート７０を介して多関節ロボット２０のアーム２１に連結される。探触子ホルダー６０は、探触子保持部６１と、探触子押圧部６２と、フランジ部６３と、上部固定部６４とを備える。探触子保持部６１は、側断面視で略逆Ｌ字状の形状である。探触子保持部６１の内周面は、当該探触子Ｐ１の外周面に沿った形状（本実施形態では上面視で円形状、下部Ｌが側面視で鉛直線状、上部Ｕが側面視で下部が円弧状に湾曲した略鉛直線状）であり、探触子Ｐ１の外周側面とは適度なクリアランスがある状態又は密着した状態で対面又は接触する。

探触子押圧部６２は、探触子Ｐ１の下部Ｌの上端面周縁部Ｂを上側から押当て力Ｆで押圧するものであり、探触子保持部６１の段部Ｋによって構成される。このように、探触子押圧部６２は探触子保持部６１の一部によって構成してもよい。すなわち、探触子押圧部６２の段部Ｋは、側断面視で略逆Ｌ字状であるが、これに限定されるものではない。例えば、側断面視で略逆円弧状のように、保持される探触子Ｐ１の外周端角部、外周端段部、外周端縁部、保持される探触子Ｐ１の部位が限定されない角部、保持される探触子Ｐ１の部位が限定されない段部、保持される探触子Ｐ１の部位が限定されない縁部を押圧する又は支持する形状を含むものであればよい。これにより、探触子ホルダー６０は、探触子保持部６１が探触子Ｐを側面から保持し、探触子押圧部６２が探触子Ｐの上端面周縁部Ｂを押圧するため、探触子ＰとワークＷ面との平行が安定的に維持される。

探触子ホルダー６０に形成されるフランジ部６３には円柱型空間の第一凹部Ｈ１が形成されている。取付プレート７０は、探触子ホルダー６０をロボットハンド４０の胴体に取り付けるためのプレートであり、その下面側に円柱型空間の第二凹部Ｈ２が形成される。上部固定部６４は、座金部６４ａと、固定ボルト６４ｂとからなり、固定ボルト６４ｂが座金部６４ａ及び探触子保持部６１を鉛直方向に挿通して探触子押圧部６２を押さえ込む。これにより、探触子保持部６１及び探触子押圧部６２が固定される。

弾性部材８０は、第一凹部Ｈ１と第二凹部Ｈ２との間に介装される。弾性部材８０は、例えば、圧縮コイルバネ、強力スプリング等各種のバネからなり、探触子ホルダー６０の周囲に等間隔で複数設けられる。すなわち、第一凹部Ｈ１はフランジ部６３の周縁部に等間隔で複数設けられるとよく、第二凹部Ｈ２は取付プレート７０の周縁部に等間隔で複数設けられるとよい。本実施形態においては、探触子ホルダー６０の上面視でその中心角度で９０°毎に全４個設けられるが、３個以上であればこれに限定されない。弾性部材８０により、超音波探傷試験の自動化と相俟って、探触子Ｐ１のワークＷとの接触面の押当て圧力Ｐが均一化される。
その他の構成については第一の実施形態に係る超音波探傷装置１０と同様であるためその説明を省略する。

（第三の実施形態に係る超音波探傷装置１０）
図７Ａから図７Ｃは、第三の実施形態にかかる超音波探傷装置１０を示し、スプレー２４を取り付けた場合の具体例を示す。図７Ａは正面図、図７Ｂは側面図、図７Ｃは平面図（上から見た図）である。
スプレー２４は、スプレーホルダー９０で保持され、ブラケット９１を介してロボットハンド４０に機械的・電気的に連結・接続される。スプレー２４は、後述するように（図８参照）、自動探傷において欠陥が検出された場合に欠陥箇所にスプレーでマーキングを行う。

このマーキングは、次のようにしてなされる。まず、探触子Ｐ１は電子制御又は手作業により移動させる。次に、スプレー２４は、そのスプレーノズル２５が欠陥箇所の上に来るように電子制御により移動させる。そして、スプレースイッチ２６が電子制御により押下されスプレー液が噴射される。このスプレー液は、消えないため、その後の手探傷（図８参照）での作業において探傷箇所の特定を正確に行うことができる。その他の構成は、第二の実施形態と同様であるため省略する。

（超音波探傷方法）
図８のフローチャートを参照して本発明の一実施形態に係る超音波探傷方法、すなわち、超音波探傷装置１０を用いて自動探傷を行う工程と、この自動探傷において欠陥が検出された場合にはその欠陥箇所に対して手探傷を行う工程とからなる方法について説明する。尚、同図のフローチャートは超音波探傷方法の工程の一例であり、これに限定されない。

まず、電源投入工程（Ｓ１）において、超音波探傷装置１０その他関係設備の電源が投入される。これにより、超音波探傷装置１０その他関係設備は、各部の初期設定並びに稼働準備を行い、運転可能状態となり、Ｓ２の工程へ進む。
ワーク搬入工程（Ｓ２）では、超音波探傷を行うワークＷが搬入され、所定の位置へセットされた後、Ｓ３の工程へ進む。

探触子セット工程（Ｓ３）では、ワークＷが探触子ホルダー６０に取り付けられ、探触子Ｐ１が所定の位置にセットされた後、Ｓ４の工程へ進む。
次に、各設定値入力工程（Ｓ４）では、図９に示すモニタ５４の入力画面に従って入力がなされる。同図に示すように、
（１）識別情報入力画面にて、識別情報（保存ファイル番号へ反映されるものであり、バーコードリーダにて読み込みがなされる）が入力され、次に、
（２）使用探触子選択画面にて、使用する探触子の選択がなされ、次に、
（３）ワーク形状選択画面にて、形状（図４参照）及び表面／裏面の選択がなされ、次に、
（４）ワーク寸法入力画面にて、外径／高さが入力される他、必要に応じて、内径／段部寸法が入力され、次に、
（５）走査条件入力画面にて、ラップ量（０〜１００％）、走査速度（半径毎に設定可）、判定基準値が入力され、次に、
（６）各設定値確認画面にて、各設定値が確認され、その後、Ｓ５の工程へ進む。

センシング＆キャリブレーション工程（Ｓ５）では、多関節ロボット２０の自動動作によるセンシングとキャリブレーションがなされる。センシングにおいては、ワーク寸法入力値より外側（例えば、外周縁から２００ｍｍ外側）からタッチセンサ２３により、ワークＷのセンター位置／外径／厚さの検出がなされる。その後のキャリブレーションにおいては、入力外径より内側（例えば、外周縁より１００ｍｍ内側）の箇所が円弧状に走査され、モニタ３１の出力画像に基づいて作業員による探傷器感度等の調整がなされる。その後、Ｓ６の工程へ進む。

設定情報最終確認工程（Ｓ６）では、設定情報の最終確認がなされ、Ｓ７の工程に進む。
自動探傷工程（Ｓ７）では、ロボットハンド４０（探触子Ｐ１）によりワークＷの表面及び／又は裏面が右回り・左回りで交互に円周方向・同心円状に走査される。交互に回転方向が変わることにより多関節ロボット２０の小型化（省スペース及び省コスト化）が可能になる。その後、Ｓ８の工程に進む。

自動探傷完了結果出力工程（Ｓ８）では、自動探傷器３０にはＡ−Ｓｃａｎ画像が表示される（図１０（ａ）参照）。欠陥検出ゲートにより欠陥の有無が分かる。ワークＷの上面視での具体的な試験結果は、モニタ５４に同図（ｂ）や同図（ｃ）に示す態様で表示される。これらの図は欠陥がある場合を示し、欠陥箇所のみを表示させることもできる（図１２参照）。尚、エコー強さ（％）は上記のＳ４の工程で任意に設定が可能であり、判定基準は要求精度に合わせて設定可能である。また、同図（ｂ）及び同図（ｃ）に示す結果１及び結果２はマウスクリック等により切り換え可能である。表示選択のエコー強さ（％）は任意に設定を変更することができる。その後、Ｓ９の工程に進む。

欠陥検出判定工程（Ｓ９）においては、Ｓ８での結果出力に基づいて欠陥検出がなされる。その結果欠陥が検出されなかったと判断された場合には、Ｓ１０のデータ保存工程へ進み、メモリ５２に自動探傷結果が記録される。
一方、欠陥が検出されたと判断された場合には、Ｓ１１の欠陥箇所指示工程へ進む。ここではモニタ５４及びモニタ３１に欠陥部の詳細データ表示画面（図１１参照）が表示されるとともに、スプレー２４によるマーキングがなされ、Ｓ１２へ進む。
Ｓ１２においては、マーキングがなされた箇所の手探傷が行われる。これにより、欠陥の詳細状態が確認される。また、手探傷結果は、メモリ５２に保存される。

超音波探傷装置１０を用いて超音波探傷試験を行ったのでそれについて説明する。表１及び図１２に示すように、実施例Ａは、超音波探傷試験を全自動超音波探傷装置を用いて実施したもの（比較例１）と超音波探傷装置１０を用いて実施したもの（実施例１）とを比較検証したものである。実施例Ｂは超音波探傷試験を手探傷で実施したもの（実施例２’）と超音波探傷装置１０を用いて実施したもの（実施例２）とを比較検証したものである。実施例Ｃは人工欠陥テストピース（既に欠陥箇所が判明済みの比較例３）と超音波探傷装置１０を用いて実施したもの（実施例３）とを比較検証したものである。表１にはワーク仕様、検査条件、検査結果等を示し、図１２には超音波探傷試験の結果画面情報を示す。

表１及び図１２に示したように、実施例Ａ及び実施例Ｃでは各比較例と各実施例との欠陥情報が一致した。このことから、実施例に係る超音波探傷装置１０の精度が良好であることが確認できた。
実施例Ｂでは、実施例２’で２箇所の位置が検出されたが、実施例２では１箇所の位置が検出され結果が異なった。これは欠陥箇所が近かったためである。このことから、超音波探傷試験においては、超音波探傷装置１０を用いて自動探傷を行った後、手探傷により欠陥箇所を確認する方法が有効であることが確認できた。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。本発明は、上記実施形態を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

本発明に係る超音波探傷装置及びこれを用いた超音波探傷方法は、高精度検査が要求される翼車板の製造メーカー関係各社での利用価値が見込まれる。

Claims (7)

1. 超音波探傷試験の対象となるワークに接触させる探触子が取り付けられるロボットハンドであって前記ワークの表面及び／又は裏面を円周方向に走査するロボットハンドと、前記ロボットハンドその他当該超音波探傷装置各部を制御する制御手段と、前記ロボットハンドによる走査条件及び試験結果を記憶する記憶手段とを備える多関節ロボットと、
   前記探触子を側面から保持する探触子保持部であってその内周面が当該探触子の外周面に沿った形状の探触子保持部と、前記探触子の上端面周縁部を押圧する探触子押圧部と、フランジ部に形成された第一凹部とを備えた探触子ホルダーと、
   前記探触子ホルダーを前記ロボットハンド胴体に取り付ける取付プレートであってその下面側に形成された第二凹部を備えた取付プレートと、
   前記第一凹部と前記第二凹部との間に介装される弾性部材と、
   を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
2. 前記第一凹部、前記第二凹部及び前記弾性部材は前記探触子の周囲に等間隔で複数設けられることを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷装置。
3. 前記ロボットハンドは、前記ワークの表面及び／又は裏面を右回り・左回りで交互に円周方向に走査するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波探傷装置。
4. 前記ロボットハンドは、前記ワークの表面及び／又は裏面を同心円状に走査するものであることを特徴とする１から３のいずれかに記載の超音波探傷装置。
5. 更に、マーキングを行うスプレー手段を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の超音波探傷装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の超音波探傷装置を用いて自動探傷を行う自動探傷工程と、
   前記自動探傷工程において欠陥が検出された場合にはその欠陥箇所に対して手探傷を行う手探傷工程とを備えたことを特徴とする超音波探傷方法。
7. 前記自動探傷工程において欠陥が検出された場合には、請求項５に記載のスプレー手段が欠陥箇所にマーキングを行うことを特徴とする請求項６に記載の超音波探傷方法。

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