JPH0320775Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、探触子を探触子ホルダにて保持し、
該探触子ホルダの中心部に被検材を挿通搬送し、
該被検材の回りに探触子ホルダを高速回転させて
探傷を行なう形式の探触子回転型超音波探傷装置
に関する。

［従来の技術］ 一般に、金属管の中でも、高品質および高精度
を要求されるもの、例えば、原子力関係で使用さ
れるような極小径管にあつては、管の傷や材質中
の欠陥等についての厳密な超音波探傷のみなら
ず、その内外径・肉厚等の寸法測定（以下寸測と
いう。）についても、厳密な超音波寸測が行なわ
れる。

従来、超音波探傷装置としては、複数個の探触
子を探触子ホルダに保持させると共に、水室を形
成して、該ホルダを回転させることにより、探触
子を被検材の回りに回転させ、同時に、被検材を
長さ方向に搬送することにより、該被検材の外周
表面に螺旋状の走査軌跡を画いて探傷を高密度で
行なうものがあつた。

一方、超音波寸測装置としては、従来、適当な
シールを施した挿通孔を側壁に備えた水槽内に、
寸測用探触子を配置し、被検材を回転させつつ、
上記挿通孔を挿通して水槽内を搬送して、寸測を
行なうものがあつた。

［考案が解決しようとする問題点］ しかし、これら従来の装置は、互いに独立の装
置であつて、探傷と寸測とを別途行なう必要があ
る。そのため、それぞれについて作業の段取りを
行なう必要があり、作業量が増えると共に、煩雑
となり、しかも、検査に要する時間も長くなると
いう欠点がある。

また、従来の寸測装置にあつては、水槽を使用
する形式であるため、被検材を回転させる必要が
あり、従つて、回転数を大きくすることができ
ず、検査に時間がかかる欠点がある。

本考案の第１の目的は、このような欠点を解決
すべくなされたもので、探傷と寸測とを同時に行
なうことができて、作業の段取りが１回で済み、
作業量を減少すると共に、作業を容易にし、しか
も、検査に時間がかからない、探触子回転型超音
波探傷装置を提供することにある。

ところで、探触子回転型超音波探傷装置は、探
触子ホルダに水室を設け、この水室の周壁に探触
子を配置する構造となつている。そのため、水室
の外周部には、探触子の基端側が表れることとな
る。しかも、この探触子基端側には、同軸ケーブ
ルが接続される。従つて、排水された媒質水が、
この部分に付着することを避ける必要がある。ま
た、探触子ホルダは、高速回転するため、探触子
基端に接続された同軸ケーブルをそのまま剥出し
にしておくと、遠心力により外側に大きく引つ張
られ、これを何度も繰換えすと、疲労により切断
される危険がある。このため、探触子ホルダの水
室外周部に、ホルダカバーを装着することを要す
る。

しかも、このホルダカバーは、探触子の水距離
調整等のため、容易に取外すことができなければ
ならない。この場合、探触子ホルダの回転軸と直
交する方向に取外すようにすると、構造が複雑と
なるので、軸方向に摺動させて取外す構造とする
ことが好ましい。

しかし、軸方向に摺動させて取外す構造とする
場合、探触子ホルダの外側に、回転しない外カバ
ー３４が設けてあるので、外カバー３４内に、取
外したカバーの退避空間を要する。特に、探触子
ホルダが軸方向に長い構造となる探傷装置にあつ
ては、外カバー３４がホルダカバーの退避空間を
含めて軸方向にそれだけ長くなるという問題があ
る。

本考案の第２の目的は、このような問題点を解
決すべくなされたもので、少ない退避空間で、探
触子ホルダの軸方向に摺動して着脱し得る探触子
回転型超音波探傷装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、探触子を探触子ホルダにて保持し、
該探触子ホルダの中心部に被検材を挿通搬送し、
該被検材の回りに探触子ホルダを高速回転させて
探傷を行なう形式の探触子回転型超音波探傷装置
において、上記問題点を解決する手段として、 上記探触子ホルダの両端部および中央部の各々
に隔壁を設けて、探傷用水室および寸測用水室を
形成して、前者には探傷用探触子を、一方、後者
には寸測用探触子を配設し、 上記探触子ホルダの探傷用水室および寸測用水
室の各外周部に、径の異なる筒状のホルダカバー
を軸方向に摺動可能に取付け、各々探傷用探触子
および寸測用探触子の基端部を開放可能に覆うよ
う構成したこと、 を特徴とする。

上記構成によれば、本考案の探傷装置では、探
触子ホルダに、探傷用水室および寸測用水室が、
軸方向に連設されることとなる。この場合、外径
の大きくなるほうを、探触子ホルダの基端側に配
置する。これは、探触子ホルダの回転の安定性を
図るためである。

また、上記構成によれば、本考案は、探傷用水
室用および寸測用水室用に各々筒状のホルダカバ
ー備えている。これらのホルダカバーは、探傷用
水室および寸測用水室の各外周部径に対応して、
径を異ならせて設けてある。そして、大径のホル
ダカバーが探触子ホルダの基端側に位置する水室
に装着され、一方、小径のホルダカバーが探触子
ホルダの先端側に位置する水室に装着される。

大径のホルダカバーは、装着されている水室部
分から取外す際、小径のホルダカバー上に、その
外周を覆うように退避させることができる構成と
してある。

［作用］ 本考案は、上記問題点解決手段に示すように、
探触子ホルダに、探傷用水室および寸測用水室を
形成して、前者には探傷用探触子を、一方、後者
には寸測用探触子を配設しているので、探傷と同
時に寸測を行なうことができる。この場合、両者
の水室が隔壁にて分離されており、それぞれに適
した水距離を設定できる。しかも、寸測用水室を
小さく設定することができる。

また、本考案は、ホルダカバーを、探傷用水室
および寸測用水室の各外周部径に対応して、径を
異ならせて設けてある。そして、大径のホルダカ
バーを探触子ホルダの基端側に位置する水室外周
に装着し、一方、小径のホルダカバーを探触子ホ
ルダの先端側に位置する水室外周に装着してい
る。そのため、大径のホルダカバーを取外す場合
には、該カバーを軸方向に摺動させ、小径ホルダ
カバーの外側に重ねるようにする。一方、小径ホ
ルダカバーは、探触子先端側に予め設けた退避空
間に退避させる。

従つて、本考案では、軸方向に探傷用水室およ
び寸測用水室を連設してあるが、必要な退避空間
は、小径ホルダカバーを退避させるに必要な長さ
であればよく、２室分を覆う長さとすることはな
い。

［実施例］ 本考案の実施例について図面を参照して説明す
る。

〈実施例の構成〉 第１図は本実施例が適用される探触子回転型超
音波探傷装置の外観を示す斜視図、第２図その側
面図、第３図は本実施例が適用される主要部であ
る探触子ホルダを示す断面図、第４図は本実施例
の主要部であるホルダカバーを装着した状態の探
触子ホルダの外観を示す斜視図、第５図その要部
拡大断面図、第６図は本実施例の探傷装置におけ
る探触子の配置状態を示す説明図、第７図は本実
施例の要部であるホルダカバーの着脱状態を示す
断面図である。

先ず、第１図および第２図に示す探触子回転型
超音波探傷装置について説明する。

これらの図において、本実施例の適用される超
音波探傷装置は、各部分が架台１０上面に一直線
上に配置され、中央部に、回転駆動および信号の
電気的接続を行なう装置本体１２が設置され、該
本体１２の一端部に探触子ホルダ部１３が連結さ
れ、かつ、架台１０の長手方向両端側に、被検材
Ｐを搬送する搬送装置１６および１８が設けてあ
る。これらの各装置は、被検材Ｐを曲げずに搬送
できるように中心軸を一致させて配置してある。

探触子ホルダ部１３内部の探触子ホルダ１４
は、第３図に示すように、取付部２０、寸測部２
２、探傷部２４および媒質導入部２６からなり、
全体として複数の異径円筒を同心に重ねた構成と
なつている。そして、各円筒の境界部分には、隔
壁２８，３０および３２が設けてある。これらの
部分は、高速回転する部分であつて、この外側
に、回転しない外カバー３４等の非回転部分が設
けられている。

外カバー３４は、上半分３４ａがヒンジ３４ｂ
により開閉自在に設けられており、この上半分３
４ａは、ロツク機構３４ｃによつて、振動等によ
り開かないようにロツクすることができる。

隔壁２８，３０および３２により、寸測用水室
３６および探傷用水室３８が設けられている。ま
た、隔壁２８，３０および３２の各中心部には、
貫通孔４０，４２および４４が同心に設けてあ
る。これら貫通孔４０，４２および４４には、
各々中心が探触子ホルダ１４の中心と一致すると
共に、内径が被検材Ｐの外径にほぼ等しくなるよ
うに精密に加工した位置決め用のブツシング４
６，４８および５０が嵌着される。

寸測部２２には、寸測用探触子５２，５４と、
温度補償用探触子５６（第６図参照）および反射
板５８とが、端部を寸測用水室３６に臨ませて配
置されている。探触子５２，５４，５６は、適当
な保持部材により保持されて取付けられる。例え
ば、探触子５２，５４については、第３図に示す
ような保持部材６０により、水距離の調整を行な
うと共に、その位置で保持固定される。

探傷部２４には、探傷用探触子６２，６４，６
６および６８が各端部を探傷用水室３８に臨ませ
て配置されている。なお、探傷用探触子６８は、
切断面の手前にあつて、断面図である第３図には
本来は表れないはずであるが、位置を示すため同
図に示してある。

これらの探傷用探触子６２，６４，６６および
６８は、被検材Ｐに斜めに超音波を入射させるた
め、回転中心に対して斜めに設定されている。こ
の探触子も、適当な保持部材により、水距離およ
び角度の調節を可能としてある。例えば、探傷用
探触子６２，６４は、保持部材７０，７２によ
り、水距離調節および角度調節を可能として保持
されている。

取付部２０は、上記隔壁２８の外側にフランジ
状に形成され、本体１２側においてフランジ状に
形成される取付部７４に、複数本のボルト７６に
より固着される。この取付部２０には、探触子５
２等に通じる同軸ケーブル７７を接続するコネク
タのプラグ７８が探触子対応に設けられている。

これに対し、本体１２側には、上記プラグ７８
に対応して、レセプタクル８０が取付部７４に設
けてある。このレセプタクル８０から接続される
同軸ケーブル８２は、固定側と回転側との電気的
接続を行なうコンデンサカプリング等の信号授受
部（図示せず）に接続される。また、取付部７４
は、その中心部がロータ８４に連結されている。
このロータ８４は、架台１０内に格納された電動
機と動力伝達手段（いずれも図示せず）とにより
回転駆動され、取付部７４を介して探触子ホルダ
１４を高速回転させる。さらに、このロータ８４
の中心部には、被検材Ｐを回転中心に位置させる
ガイド部材８６が貫装してある。

探触子ホルダ１４の端部に設けられた媒質導入
部２６は、上記隔壁３２にボルト８８により固着
してある。この媒質導入部２６の外周には、溝９
０が設けてあり、この溝９０の適所から探傷用水
室３８に連通する導水部９２が設けてある。ま
た、探傷用水室３８と寸測用水室３６とを連通す
るように、隔壁３０にも導水孔９３が設けてあ
る。そして、上記溝９０は、回転しないケース９
４に密閉され、該ケース９４に設けられた媒質導
入口９６から媒質（通常は水）が加圧注入される
構成となつている。

また、上記実施例では、寸測部２２および探傷
部２４の外周に、各々、円筒状のホルダカバー９
８，１００が装着されている。ホルダカバー９８
は、大径に形成されて、寸測部２２の外周に装着
され、ホルダカバー１００は、小径に形成され
て、探傷部２４の外周に装着される。そして、ホ
ルダカバー１００の外径は、ホルダカバー９８の
内径より小さく形成してあり、ホルダカバー９８
をその外側に重ねられるようになつている。

これらのホルダカバー９８，１００には、その
外周の開口部近傍適所に、係止用穴１０２が各々
設けてある。この係止用穴１０２は、ホルダカバ
ー９８，１００の全周に各々１個または複数個設
けられる。

これに対応して、寸測部２２および探傷部２４
の外周部適所に、ボールプランジヤ１０４が配設
されている。このボールプランジヤ１０４のボー
ル１０６が、上記係止用穴１０２に係合して、ホ
ルダカバー９８および１００の軸方向移動および
回動を阻止する構造となつている。

また、外カバー３４とその内側の探触子ホルダ
１４とは、第７図に示すように、媒質導入部２６
の外側に、上記小径ホルダカバー１００の退避用
空間１０８が設けてある。この空間の軸方向長さ
は、上記小径ホルダカバー１００を収納できる長
さであれば十分である。

〈実施例の作用〉 上記のように構成される本実施例の作用につい
て、上記各図を参照して説明する。

先ず、図示しない電動機によりロータ８４を回
転させて、探触子ホルダ１４を高速回転させる。
また、該探触子ホルダ１４に、媒質として水を媒
質導入口９６から注入する。この注入は、媒質導
入口９６にパイプを連結して行なう。注入された
水は、溝９０の適所から導水部９２を経て探傷用
水室３８および寸測用水室３６に達して、これら
を満たし、溢れた水は、第７図に示すように、ド
レイン１１０および１１２から探触子ホルダ１４
外部に排出される。

一方、被検材Ｐは、搬送装置１６により先端か
らロータ８４内のガイド部材８６に挿通し、さら
に、探触子ホルダ１４の隔壁２８，３０および３
２に設けてあるブツシング４６，４８および５０
に順次挿通し、搬送装置１８に達して、第１図矢
視Ａ方向に一定の速度で搬送される。

寸測および探傷は、各々図示しないリミツトス
イツチ等の近接センサにより、被検材Ｐの先端の
接近が検出されると開始される。

寸測は、寸測用探触子５２，５４から超音波を
被検材Ｐに垂直に放射し、そのエコーが帰るまで
の時間を計測して、該被検材Ｐの外径寸法、内径
寸法、肉厚等を計測する。

なお、この寸測は、媒質の温度変化による音速
変化により、誤差を生じ易い。そのため、本実施
例では、温度補償を行なつている。

この温度補償は、温度補償用探触子５６と、こ
れに対して一定間隔を持つて対向する反射板５８
とにより行なわれる。即ち、温度補償用探触子５
６から発射される超音波が反射板５８にて反射さ
れ、再び、温度補償用探触子５６にて検出される
までに要する時間の音速温度による変化を検出
し、これにより寸測用探触子からの信号を補正し
て、温度変化の影響を除去する。

探傷は、探傷用の探触子６２，６４，６６およ
び６８から、被検材Ｐに対して斜めに超音波を放
射し、被検材Ｐ内部にある傷や欠陥の界面で反射
されて戻つてくる超音波エコーを検出することに
より行なう。この探傷は、探触子ホルダ１４が高
速回転しているため、４個の探触子６２，６４，
６６および６８による４条の螺旋状走査軌跡によ
り探傷が行なわれる。

このように、本実施例では、寸測と探傷とが、
被検材を１回の搬送だけで、同時に行なわれるの
で、作業時間の大幅な減少が可能である。

また、本実施例では、寸測部２２および探傷部
２４の外周に、各々、円筒状のホルダカバー９
８，１００が装着してあるので、寸測部２２およ
び探傷部２４に装着されている探触子６２，６
４，６６および６８と、寸測用探触子５２，５４
と、温度補償用探触子５６と、同軸ケーブル７７
とが、接触媒質の侵入により濡れないように保護
されている。

しかも、同軸ケーブル７７が、探触子ホルダ１
４の高速回転に伴なう遠心力により、探触子ホル
ダ１４の外周方向に押しやられても、ホルダカバ
ー９８，１００により阻止されて、それ以上外側
には変位しない。従つて、同軸ケーブル７７が外
側に引つ張られることにより、また、外側に引つ
張られることの繰返しにより断線することが防止
される。

探触子の水距離調整等を行なう際には、探触子
ホルダ１４が静止している時、先ず、ロツク機構
３４ｃを外して、外カバー３４の上半分３４ａを
開ける。そして、ホルダカバー９８，１００を軸
方向に引き出すことにより取外す。

例えば、ホルダカバー９８を軸方向に引くと、
ボールプランジヤ１０４のボール１０６が、それ
を外側に付勢する力に抗して押圧されて、係止用
穴１０２との係合が外れる。その結果、ホルダカ
バー９８は、軸方向に容易に摺動して、取外せる
こととなる。この時、外されたホルダカバー９８
は、ホルダカバー１００の外側に重なつて、退避
状態となる。

一方、ホルダカバー１００を取外す際には、上
記したと同様に行なうが、取外したホルダカバー
１００は、退避用空間１０８に収納される。な
お、この退避用空間１０８に、ホルダカバー９
８，１００の両者を収納してもよい。

このようにして、ホルダカバー９８，１００を
外して、必要な探触子について、水距離調整、放
射角度調整等の調整を行なう。

調整後は、上記取外しの場合とは逆に、外した
ホルダカバー９８，１００を、退避位置からそれ
ぞれの装着位置に移動させる。この際、ボールプ
ランジヤ１０４のボール１０６が係止用穴１０２
に嵌挿される状態まで押し続ける。

なお、本実施例では、寸測および探傷に際し、
被検材Ｐが、３箇所の隔壁２８，３０および３２
に装着されたブツシング４６，４８および５０に
より拘束されるため、その中心軸が探触子ホルダ
１４の回転中心とほぼ一致した状態で、寸測およ
び探傷が行なわれる。従つて、極小径管等の径が
小さい被検材についても、精度よく寸測および探
傷を行ない得る。なお、本実施例では、これらの
ブツシング４６，４８および５０に、その開口部
にテーパが設けてあるので、被検材の先端を挿通
する際に、先端部との衝突がなく、容易に挿通す
ることができる。

〈実施例の変形〉 上記実施例では、探触子ホルダの隔壁中心部に
貫通孔を設け、これに位置決め用のブツシングを
嵌着しているが、貫通孔自体を精密加工して、ガ
イド孔とし、ブツシングを省略してもよい。

また、本実施例では、探傷用探触子を４個使用
しているが、これに限らないこと勿論である。

さらに、上記実施例では、円筒状のホルダカバ
ーを使用しているが、これ以外の形態であつても
よい。この他、ホルダカバーの係止にボールプラ
ンジヤを使用しているが、他の手段でもよい。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案は、探傷と寸測とを
同時に行なうことができて、作業の段取りが１回
で済み、作業量を減少すると共に、作業を容易に
し、しかも、検査に時間がかからず、かつ、探傷
部と寸測部とを連設しても、ホルダカバーを少な
い退避空間で、探触子ホルダの軸方向に摺動して
着脱し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例が適用される探触子回転型超
音波探傷装置の外観を示す斜視図、第２図その側
面図、第３図は本実施例が適用される主要部であ
る探触子ホルダを示す断面図、第４図は本実施例
の主要部であるホルダカバーを装着した状態の探
触子ホルダの外観を示す斜視図、第５図その要部
拡大断面図、第６図は本実施例の探傷装置におけ
る探触子の配置状態を示す説明図、第７図は本実
施例の要部であるホルダカバーの着脱状態を示す
断面図である。 Ｐ……被検材、１０……架台、１２……装置本
体、１４……探触子ホルダ、１６，１８……搬送
装置、２０……取付部、２２……寸測部、２４…
…探傷部、２６……媒質導入部、２８，３０，３
２……隔壁、３４……外カバー、３６……寸測用
水室、３８……探傷用水室、４０，４２，４４…
…貫通孔、４６，４８，５０……ブツシング、５
２，５４……寸測用探触子、５６……温度補償用
探触子、５８……反射板、６０……保持部、６
２，６４，６６，６８……探傷用探触子、７０，
７２……保持部材、７４……取付部、７７……同
軸ケーブル、９８，１００……カバー、１０２…
…係止用穴、１０４……ボールプランジヤ、１０
６……ボール、１０８……退避空間。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 探触子を探触子ホルダにて保持し、該探触子
   ホルダの中心部に被検材を挿通搬送し、該被検
   材の回りに探触子ホルダを高速回転させて探傷
   を行なう形式の探触子回転型超音波探傷装置に
   おいて、 上記探触子ホルダの両端部および中央部の
   各々に隔壁を設けて、探傷用水室および寸測用
   水室を形成して、前者には探傷用探触子を、一
   方、後者には寸測用探触子を配設し、 上記探触子ホルダの探傷用水室および寸測用
   水室の各外周部に、径の異なる筒状のホルダカ
   バーを軸方向に摺動可能に取付け、各々探傷用
   探触子および寸測用探触子の基端部を開放可能
   に覆うよう構成したことを特徴とする探触子回
   転型超音波探傷装置。 (2) 上記ホルダカバーを円筒状とし、かつ、該ホ
   ルダカバーの係止にボールプランジヤを用いた
   実用新案登録請求の範囲第１項記載の探触子回
   転型超音波探傷装置。