JPH01219554A - 構造部材用ボールの超音波探傷検査方法及び超音波探傷検査装置 - 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］ 本発明は構造部材用ボールの超音波探傷検査方法及び超
音波探傷検査装置に関する。

［従来の技術］ 従来、構造部材用ボールはＸ線検査やザイクロ検査、あ
るいは顕微鏡及び肉眼による外観検査などにより、その
表面及び内部の検査を行なっていた。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来のＸ線検査やザイクロ検査、あ
るいは顕微鏡や肉眼による外観検査などにあっては、手
作業により検査対象たる構造部材用ボールを回転させて
いるため、その全周面の検査に多大な検査時間を必要と
し、さらに常に全周面をあますところなく検査できてい
るかわからないといった欠点かある。

［課題を解決するための手段コ そこで、本発明者は従来の検査方法の欠点を解決すべく
鋭意検討した結果、本発明に到達した。

即ち、本発明は、超音波伝達媒体中に構造部材用ボール
及び超音波探傷用探触子を配置し、該探触子より超音波
を送信し、反射してくる超音波エコーにより欠陥を検出
する構造部材用ボールの超音波探傷検査方法において、
二組のローラーから成る駆動用ローラーの上にボールを
載置し、二組のローラーを回転させることによりボール
を回転させて、ボールの微小欠陥を検出する構造部材用
ボールの超音波探傷検査方法、および、軸部と該軸部に
直角な断面が円形であるボール駆動部とから成るローラ
ーを組合せて構成され、その上に構造部材用ボールをＩ
ＩＬ置させ該組合せローラーを回転させることにより構
造部材用ボールを回転させるボール駆動用ローラーと、
該構造部材用ボールに超音波を送信して該ボールを探傷
する超音波探傷用探触子と、を備えたことを特徴とする
構造部材用ボールの超音波探傷検査装置である。

また、上記超音波探傷検査装置において、前記組合せロ
ーラーのボール駆動部が、構造部材用ボールと少なくと
も２点て接触し、且つ各々の接触点における軸部に直角
な断面か外径の異なる円形であるようにすると、ボール
は一定方向に回転しながらその回転中心をずらしていく
ため、ボールの全表面を自動的にくまなく検査すること
かでき、好ましい。

本発明て用いるボール駆動用ローラーの基本構成は、前
記した通り、軸部と、該軸部に直角な断面が円形である
ボール駆動部とから成るローラーを組合せて構成される
ものであるが、これには、例えば、２つの球面部あるい
は円錐面部と軸を組合せて作製したもの、軸と球面部あ
るいは円錐面部の部分を一体的に作製したものの他、さ
らにボールを載せる部分のみか曲面あるいはテーパ面で
ある円板を２枚組合せたものなどが考えられる。

更に具体的に示せば、例えば、軸部と外径の等しい２つ
の球面部とから成るローラーを二組組合せて構成したも
の（第２図参照）、また、軸部と外径の等しい２つの円
錐面部とから成るローラーを二組組合せて構成したもの
（第３図参照）、さらに、軸部とそれぞれ異なる径を有
する２つの球面部とから成るローラーを二組組合せて構
成したもの（第４図参照）などが好ましいものとして挙
げられる。

［作用］ 本発明では、軸部と該軸部に直角な断面か円形であるボ
ール駆動部とから成るローラーを組合せて駆動用ローラ
ーを構成している。そしてその上に構造部材用ボールを
載置させ二組のローラーを回転させると、ローラーと構
造部材用ボール間との摩擦力により、構造部材用ボール
か所定の速度で回転することになる。

駆動用ローラーが、同一径の二つの球面部と該二球面部
を保持する軸部とから成り、二組のローラーを同一速度
で回転させた場合には、ボールはローラーと平行に所定
速度にて回転する。

次に、駆動用ローラーにおいて、組合せローラーのうち
の一つのローラーの球面部あるいは円錐面部の径を異な
らせた場合のボールの回転の原理を、第４図に示す駆動
用ローラーを例として説明する。

第４図に示すように、直径ＤＡ、ＤＢである２つの球面
部ａ、ｂを組み合わせた二組のローラーの上に直径ＤＣ
であるボールＣを載せた時、球面部ａ、ｂとボールＣの
接点Ａ、Ｂにおける回転中心に垂直な方向におけるボー
ルａ、ｂ、ｃの径をそれぞれｄＡ、ｄＢ、　ｅＡ、　ｅ
ａ、とする。ローラーか回転速度Ｎで回転するときボー
ルＣは回転速度ｎで回転するが、その時のボールＣの点
Ａ、Ｂにおける周速ｖＡ、ＶＢはＶＡ＝　−ｒｃ　ｅＡ
Ｘ　Ｎ／６０ｘ　ｄｔｔ／ｅＡ＝　ｔｃ　ＮｄＡ／６０
ＶＢ＝　πｅＱＸ　Ｎ／６０ｘ　ｄａ／ｅＢ　＝　πＮ
ｄａ／６０となる。即ち、ボールＣは点Ａ、Ｂにおいて
それぞれ接するローラーの外径ＤＡ、ＤＢの比に等しい
周速■Ａ、ＶＢで回ろうとするため、ホールＣには周速
ｖＡｖ３の差により力Ｆか生しる。従って、ボールは一
定方向に回転しなからその回転中心Ｘをずらしていくの
である。

本発明の超音波探傷検査の対象となるボールは構造部材
用として用いられるものであり、具体的には軸受部材用
の他、耐摩耗部材用、摺動部材用として用いられる。

本発明の超音波探傷検査の対象となる構造部材用ボール
の材質としては特に限定されるものではなく、セラミッ
クス製、金属製を問わず使用できるが、セラミックス製
の構造部材用ボールの場合、微小欠陥の正確な検出がそ
の強度に極めて大きな影響を与えることから、セラミッ
クス製ボールを対象とすることは特に好ましい、セラミ
ックス製ボールとしては、軸受部材、耐摩耗部材、摺動
部材など高強度、高硬度な特性を要求されるため、窒化
珪素、炭化珪素、ジルコニアまたはアルミナから成るも
のか好ましく用いられることになる。

又、本発明の超音波探傷検査装置において、探触子取付
部かボールの回転面の中心軸を中心にボールの回りを回
転する機構を備えることにより、ボールの全周面の探傷
検査を煩雑な操作なく行なうことが好ましい。

なお、超音波探傷検査における超音波伝達媒体としては
、一般には水か用いられるが、その他タービン油、シリ
ンダ油等の液体なども使用することかできる。

［実施例］ 以下、本発明を実施例に基き、更に詳細に説明する。

（実施例１） 第１図に示すように、直径１０ｍｍ（φ）の玉２個を組
み合わせたセラミックボール１０の駆動用ローラー１１
　二組と、駆動用ローラーｌｌをギア１２及びドライビ
ングベルト１３を介して回転させるボール駆動用モータ
ー１４と、探触子１５を固定する探触子取付はアーム１
６と、探触子取付はアーム１６を介し探触子１５をボー
ル１０の回りを回転させる探触子駆動用モーター１７と
からなるセラミックボールの超音波探傷検査装置を水槽
１８中に設置した。又、水槽１８内には適量の水を入れ
た。なお、第１図中、２３はボール駆動用モーター１４
および探触子駆動用モーター１７の架台、２４はボール
駆動用ローラーの架台、２５は構造部材を示す。

続いて、直径１０＋ｓ■の窒化珪素製ボール１０を駆動
用ローラー１１の上にセットした後、ボール駆動用モー
ター１４を回転させることによりギア１２及びドライビ
ングベルト１３を介し駆動用ローラーｌｌを回転させ、
駆動用ローラー１１の上の窒化珪素製ボール１０が回転
速度：　３００ｒ、ｐ、ｍ。

で回転するようにモーター１４の回転数を調整した。

次に探傷周波数：３０ＭＨｚ、振動子径：５■、焦点圧
１１：ｌＯｍ■の超音波探傷用探触子１５を探触子取り
つけアーム１６に固定し、ざらに探触子１５と超音波探
傷器１９をケーブル２０にて接続した。モして探触子１
５とボール１０表面の距離か５■になるように、また超
音波がボール１０の表面に対して垂直に入射するように
、探触子１５の位置を調整した。

次いでボール駆動用モーター１４を回転させることによ
り窒化珪素型ボール１０を回転速度：、：１００ｒ、ｐ
、ｍ、で回転させなから探傷器１９のＣＲＴ　２１によ
り波形を観測し、同時に探傷器１９に接続したペンレコ
ーダー２２により波形を記録した。ざらに探触子駆動用
モーター１７により探触子１５を回転速度：５ｒ、ｐ、
ｍ、にてボール１０の回りを１８０゜回転させることに
よりボール１０の全表面を探傷した。

このようにして１０個の窒化珪素製ボールについて超音
波探傷検査を行ったところ、２個のボールに欠陥らしい
エコーか観察された。この２個のボールについてエコー
の観察された部位を研削加工したところそれぞれ表面か
ら０．８ｍｍと１．２■の部分に８０〜１０１００ｐφ
）程度の空孔状欠陥かあった。

（実施例２） 第１図に示すセラミックボールの超音波探傷検査装置の
セラミックボールの駆動用ローラー１１の代りに、第４
図（イ）（ロ）に示す一組の玉の大きさかｌＯｎ＋ｍ及
び１２ｍｍの２個の玉よりなる駆動用ローラー３０　二
組を取りつけたセラミックボールの超音波探傷検査装置
を水槽１８中に設置した。又、水槽１８内には適量の水
を入れた。続いて、表面にマジックにより印をつけた直
径１０ｍｍの窒化珪素製ボール１０を駆動用ローラー３
０の上にセットした後、ボール駆動用モーター１４を回
転させることによりギア１２及びドライビングベルト１
３を介して駆動用ローラー１１を回転させ、駆動用ロー
ラー１１の上の窒化珪素製ボール１０か回転速度：：１
ＯＯｒ、ｐ、ｍ、て回転するようにモーター１４の回転
数を調整した。ボール１０は回転するごとに回転の中心
か動いていき、その回転の中心のずれをボール表面の印
の動きにて肉眼で観察しなから、回転のずれか１８０°
回るまでの時間を測定したところ約１５秒で回転か１８
０　”ずれることか判った。

次に探傷周波数：３０ＭＨｚ、振動子径：５■、焦点距
ｆｉ：ｌｏｍｍの超音波探傷用探触子１５を探触子取り
つけアーム１６に固定し、さらに探触子１５と超音波探
傷器１９をケーブル２０にて接続した。そして、探触子
１５とボール１０表面の距離が５■になるように、また
超音波かボール１ｏの表面に対して垂直に入射するよう
に、探触子１５の位置を調整した。

次いでボール駆動用モーター１４を回転させることによ
り窒化珪素製ボールを回転速度：３００ｒ、ｐ。

臘、で回転させながら探傷器１９のＣＲＴ　２１により
波形を観測し、同時に探傷器１９に接続したペンレコー
ダー２２により波形を記録した。そうして１５秒間ボー
ル１０を回転させながら探傷を行った。

このようにして１０個の窒化珪素製ボールについて超音
波探傷検査を行ったところ、３個のボールに欠陥らしい
エコーか観察された。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の構造部材用ボールの超音
波探傷検査方法及び超音波探傷検査装置によれば、ボー
ル中の微小欠陥を、迅速且つ正確に検出することかでき
るという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波探傷検査装置の一実施例を
示す断面説明図、第２図は本発明に用いる駆動用ローラ
ーの一例を示す平面図、第３図は本発明に用いる駆動用
ローラーの他の例を示す平面図、第４図は本発明に用い
る駆動用ローラーのさらに他の例を示すもので、（イ）
は側面図、（ロ）は平面図である。 ｌＯ・・・ボール、１１・・・ボール駆動用ローラー、
１２・・・ギア、１３・・・ドライビングベルト、１４
・・・ボール駆動用モーター、１５・・・探触子、１６
・・・探触子取りつけアーム、１７・・・探触子駆動用
モーター、１８・・・水槽、１９・・・超音波探傷器、
２ｏ・・・ケーブル、２１・・・ＣＲＴ、２２・・・ペ
ンレコーダー、２３・・・架台、２４・・・架台、２５
・・・構造部材、３゜・・・ボール駆動用ローラー。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波伝達媒体中に構造部材用ボール及び超音波
   探傷用探触子を配置し、該探触子より超音波を送信し、
   反射してくる超音波エコーにより欠陥を検出する構造部
   材用ボールの超音波探傷検査方法において、二組のロー
   ラーから成る駆動用ローラーの上にボールを載置し、二
   組のローラーを回転させることによりボールを回転させ
   て、ボールの微小欠陥を検出することを特徴とする構造
   部材用ボールの超音波探傷検査方法。
2. （２）軸部と該軸部に直角な断面が円形であるボール駆
   動部とから成るローラーを組合せて構成され、その上に
   構造部材用ボールを載置させ該組合せローラーを回転さ
   せることにより構造部材用ボールを回転させるボール駆
   動用ローラーと、該構造部材用ボールに超音波を送信し
   て該ボールを探傷する超音波探傷用探触子と、を備えた
   ことを特徴とする構造部材用ボールの超音波探傷検査装
   置。
3. （３）該組合せローラーのボール駆動部が、該構造部材
   用ボールと少なくとも２点で接触し、且つ各々の接触点
   における該軸部に直角な断面が外径の異なる円形である
   請求項２記載の超音波探傷検査装置。