JP3064183B2 - 超音波探触子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は各種工業製品の超音波探
傷試験に適用される超音波探触子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波探触子にはタイヤ型超音波
探触子と本願出願人等による特願平５−３２２１の小径
ローラ型の超音波探触子がある。

【０００３】タイヤ型超音波探触子は図５、図６に示す
ように、固定軸１６の周りに回転するゴムタイヤ１１が
設けられる。ゴムタイヤ１１内部に固定軸１６に取付け
られた振動子１３を配置し、内部に液体媒質１２を充填
する。そして液体媒質１２及びタイヤ１１を通して、試
験体１０中に超音波１４を伝搬させ、欠陥１５を検出さ
せるもので、圧延鋼板の自動超音波探傷などに用いられ
ている。この場合、試験体１０表面に探触子が直接接触
して追従するのと同じ効果が得られる。

【０００４】また小型ローラ型の超音波探触子は図３、
図４に示すように、２段段差で両端が縮小する小径ロー
ラ型のプラスチック製の探触子ケース０２と、同探触子
ケースの中央側面に径方向に向けて埋込まれる振動子０
１と、探触子ケース０２の一端部から挿入され中央側面
に達する油配管０９と、探触子ケース０２の中央部およ
び中間部を所定のクリアランスで覆うとともに外端面が
同探触子ケースの中間部の外端面延長上にあるつば付筒
型の弾性体製の薄肉タイヤ０６と、探触子ケース０２の
両端部にそれぞれ挿入されかつ中間部の外端面に所定の
クリアランスで配置されるベアリング軸受０３と、探触
子ケース０２の中央部外端面、中間部側面およびベアリ
ング軸受０３の近接面部に設けられるシール手段０７
ａ、０７ｂとを有する。

【０００５】これを使用するときは、油配管０９から液
体媒質を充填した後、入口に栓をしておく。そして探触
子ケース０２の振動子側を被検査体１０に近ずけ、その
薄肉タイヤ０６面を図４に示すように当てる。その後振
動子０１から超音波を発信および受信して超音波探傷を
行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のタイヤ型超
音波探触子は、構造上振動子径（約２０mm）と比較して
タイヤの外径が５０〜２００mmと大きい。従って、小口
径管の内面側探傷やロータ中心穴検査等のように、狭い
空間内で使用する場合には、これらタイヤ型探触子は外
形寸法が大きすぎるため適用できない場合が多い。

【０００７】このような場合、従来は図６、図７に示す
ように直接接触型探触子１７を使用しての探傷を実施し
ているが、これら直接接触型探触子１７では高速走査し
たときに、シュー１９と試験体１０の間の接触媒質１８
の伸展が探触子１７の走査に追従できず、反射波の安定
が悪くなり良好な探傷結果が得られない。また、試験体
表面が曲面の場合は、その都度その曲率に応じたシュー
１９を必要とした。

【０００８】タイヤ型探触子はタイヤで試験体に接触す
るため、タイヤの剛性が低いと回転方向以外に走査する
ときに、ねじれが生じ、良好な接触状態を保持できなく
なる。そのため管内面等の円筒面上を螺旋状に連続走査
することが困難で検査速度が低くなる。また、タイヤの
剛性を確保するためには厚肉のタイヤが必要であり、タ
イヤによる超音波の減衰が顕著になり欠陥検出能が低下
する。

【０００９】また小型ローラ型の超音波探触子の場合
は、狭い空間内でも使用でき、薄肉ゴムタイヤが試験体
表面に接触する。このため、振動子からの超音波は、そ
れぞれ密着した固体、薄層の液体、薄層の固体（薄肉タ
イヤ）および被検査体を順次経て被検査体内に伝わるの
で、減衰が少く、感度のよい検出ができる。

【００１０】しかし、被検査体上では固体（薄肉タイ
ヤ）と固体（被検査体）の接触となり、超音波の伝播阻
害となる恐れがあった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため次の手段を講ずる。

【００１２】すなわち、超音波探触子として、２段段差
で両端が縮小する小径ローラ型のプラスチック製の探触
子ケースと、同探触子ケースの中央側面に径方向に向け
て埋込まれる振動子と、上記探触子ケースの一端部から
挿入され中央側面に達する油配管と、上記探触子ケース
の中央部および中間部を所定のクリアランスで覆うとと
もに外端面が同探触子ケースの中間部の外端面延長上に
あるつば付筒型の弾性体製の薄肉タイヤと、上記探触子
ケースの両端部にそれぞれ挿入されかつ中間部の外端面
に所定のクリアランスで配置されるベアリング軸受と、
上記探触子ケースの中央部外端面、中間部側面および上
記ベアリング軸受の近接面部に設けられるシール手段と
を備え、上記弾性体製の薄肉タイヤに複数の細穴をあけ
た。

【００１３】

【作用】上記手段において、油配管から液体媒質を充填
した後、入口に栓をしておく又は、油配管を通じて連続
的に液体を補給する。そして探触子ケースの振動子側を
被検査体に近ずけ、その薄肉タイヤ面を当てる。すると
細穴から液体媒質が侵出し、薄肉タイヤ面は液膜を介し
て被検査体に密着する。その後振動子から超音波を発信
および受信して超音波探傷を行う。

【００１４】このようにして、振動子からの超音波は、
それぞれ密着した固体、薄層の液体、薄層の固体（薄肉
タイヤ）、液膜および被検査体を順次経て被検査体内に
伝わるので、減衰が少く、感度のよい検出ができる。

【００１５】探触子ケースを走査する場合、すなわち被
検査体間が移動する場合、探触子ケースは固定（または
回転せず移動）のままで、薄肉タイヤ部が回転追随する
ので、上記と同様感度のよい検出ができる。また被検査
体が小径の穴を有する物であっても、探触子が小径ロー
ラ型で、その内に振動子が埋込まれているので、その穴
の中に容易に挿入でき、検出ができる。

【００１６】

【実施例】本発明の第１実施例を図１、図２により説明
する。図１は縦断面図、図２は横断面図である。

【００１７】探触子ケース０２は２段段差で両端が縮小
する小径ローラ型（径約３０mm）のアクリル樹脂製であ
る。このとき、中間部０２ｂの長さは短かく成形され
る。探触子ケース０２の中央側面に、径方向に放射方向
を向けて振動子０１が埋込まれる。振動子０１としては
高感度探傷ができる周波数５ＭＨｚの分割型を用いた。
振動子０１の前方にはアクリル樹脂０１３が充填され、
外面形状は最初の状態になっている。振動子０１のリー
ド線は探触子ケース０２中を通され、一方の端面部で探
触子ケーブル０８につながれる。また他方の端面から油
配管０９が挿入され、その先端が中央の側面に達する。

【００１８】探触子ケース０２の中央部０２ａと中間部
０２ｂを所定のクリアランスａ、ｂで覆うつば付円筒型
のブタジエンゴム製の薄肉ゴムタイヤ０６が設けられ
る。薄肉ゴムタイヤ０６の表面には所定の間隔で細穴ｅ
があけられている。薄肉ゴムタイヤ０６のつば０６ａの
外端面は探触子ケース０２の中間部０２ｂの外端面ｄの
延長上にあるように形成される。

【００１９】またボルベアリング０５を持つベアリング
軸受０３が探触子ケース０２の両端部にそれぞれ挿入さ
れる。そして中間部０２ｂの外端面ｄに所定のクリアラ
ンスｃでセットされる。各クリアランスｂ、ｃ部には水
密のためテフロン製のシール板０７ａ、０７ｂが設けら
れる。

【００２０】以上において、油配管０９から油（液体媒
質）０１２が注入され、クリアランスａ部に充填され
る。

【００２１】クリアランスａ部に充満した油（液体媒
質）０１２が細穴ｅより若干量浸出し、薄肉ゴムタイヤ
０６と試験体１０間に図２に示すように油膜ｆが形成さ
れ、両者間の音響結合機能を果たす。すなわち、超音波
の伝達がより良好に行われ、検出感度が向上する。ま
た、クリアランスａ部の内圧保持のためには油配管０９
より連続的に油（液体媒質）０１２を注入してやればよ
い。

【００２２】この探触子ケース０２の外端部を走査用治
具に取付けて、図２に示すように振動子０１側の薄肉ゴ
ムタイヤ０６を試験体１０の面に当てる。そして超音波
を振動子０１から発して欠陥１５を検出する。探触子ケ
ース０２が移動すると、振動子０１は同一方向を向いた
まま、薄肉ゴムタイヤ０６、シール板０７ａ、０７ｂお
よびベアリング軸受０３の外輪０３ａが回転して追従す
る。

【００２３】なお、超音波伝搬の向上の完全を期するた
め、薄肉ゴムタイヤ０６と試験体１０間の油（液体媒
質）０１２は、あらかじめ試験体１０の面に塗布してお
くとか、別の油配管を分岐等で設けて滴下させてもよ
い。また細穴ｅを設けず、これらの手段をとってもよ
い。

【００２４】以上により、次のような特徴を発揮する。 （１）液体媒質で加圧された薄肉ゴムタイヤ０６の外表
面が試験体１０表面に油膜を介して密着追従するため、
高速に回転しても常に一定の接触状況を保持できる。 （２）薄肉ゴムタイヤ０６と振動子０１の間には固体媒
質及び液体媒質があるため、タイヤ０６が回転しても超
音波の伝搬が妨げられることはない。 （３）探触子ケース０２が固定媒質で構成されているた
め、薄肉ゴムタイヤ０６を使用しても探触子全体として
の剛性が極めて大きい。 （４）ボールベアリング軸受０３を取付けたことにより
探触子に周方向と軸方向の両方の動き、いわゆる螺旋状
の走査を与えてもタイヤ０６の捻れを防止でき、一定の
接触状態を保つことができる。 （５）薄肉ゴムタイヤ０６を使用したため、タイヤにお
ける超音波の減衰が少ない。また薄層の液体媒質を用い
たため（液体媒質に比べて固体媒質の方が超音波の往復
通過率が良好である）、高周波数で分割型等の高感度の
振動子０１を使用できる。 （６）振動子０１を固体媒質に埋め込む構造により探触
子の外径寸法が小さくなり、小口径管（内径約１００m
m）の内面探傷等への適用が可能となる。 （７）薄肉ゴムタイヤ０６の外表面と試験体１０の表面
間には液体媒質があるため、超音波の伝搬がよくなり、
かつ反射の安定性が増し感度が向上する。

【００２５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は次の効
果を奏する。 （１）探触子ケースを小径にできるため、従来のタイヤ
型探触子では接近できなかった狭隘部に適用可能となり
探傷範囲が大幅に拡大する。 （２）連続的な探触子の縦横走査により自動高速探傷が
可能となり、検査時間短縮によるコスト低減及び工期短
縮が図られる。 （３）振動子ケースに埋込まれた一体型の振動子の採用
により、振動子の耐久性が向上し、薄肉ゴムタイヤが容
易に取替えられるため、安価な探触子を提供できる。 （４）ゴムタイヤおよび液体媒質を薄層化したことによ
り、超音波の透過性能がよくなり、高精度の探傷ができ
る。 （５）ベアリング方式のため超音波反射波の安定性、再
現性が著しく向上する。 （６）細穴から試験体へ若干量の油（液体媒質）の浸出
により超音波の伝搬性が良くなり、反射波の安定性が増
すと共に、多量の油（液体媒質）及びその供給装置が不
要となり、前後処理を含めて作業性、作業能率が著しく
向上する。又、シール機構のシール性能が悪くてもよい
ため安価で、耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成断面図である。

【図２】同実施例の図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】従来の第１例の縦断面図である。

【図４】同従来例の図３のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】従来の第２例の縦断面図である。

【図６】同従来例の図５の横断面図である。

【図７】従来の第３例の縦断面図である。

【図８】同従来例の図７の横断面図である。

【符号の説明】 ０１ 振動子 ０２ 探触子ケース ０３ ボールベアリング軸受 ０５ ボールベアリング ０６ 薄肉ゴムタイヤ ０７ａ，０７ｂ シール板 ０８ 探触子ケーブル ０９ 油配管 ｅ 細穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮嶋 修 大阪市城東区蒲生２−３−30 栄進化学 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−75961（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 29/00 - 29/28

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２段段差で両端が縮小する小径ローラ型
   のプラスチック製の探触子ケースと、同探触子ケースの
   中央側面に径方向に向けて埋込まれる振動子と、上記探
   触子ケースの一端部から挿入され中央側面に達する油配
   管と、上記探触子ケースの中央部および中間部を所定の
   クリアランスで覆うとともに外端面が同探触子ケースの
   中間部の外端面延長上にあるつば付筒型の弾性体製の薄
   肉タイヤと、上記探触子ケースの両端部にそれぞれ挿入
   されかつ中間部の外端面に所定のクリアランスで配置さ
   れるベアリング軸受と、上記探触子ケースの中央部外端
   面、中間部側面および上記ベアリング軸受の近接面部に
   設けられるシール手段とを備え、上記弾性体製の薄肉タ
   イヤに複数の細穴をあけたことを特徴とする超音波探触
   子。