JPH0515224B2

JPH0515224B2 -

Info

Publication number: JPH0515224B2
Application number: JP60295991A
Authority: JP
Inventors: Koji Sekiguchi; Hiromitsu Watanabe
Original assignee: Tokyo Keiki Co Ltd; Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Current assignee: Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan; Tokyo Keiki Inc
Priority date: 1985-12-27
Filing date: 1985-12-27
Publication date: 1993-03-01
Also published as: JPS62153744A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、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
に関し、特に、寸測用探触子に対して高精度の温
度補償を行なうようにした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
表面に螺施状の走査軌跡を画いて探傷を高密度で
行なうものがある。

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と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
行なうものがある。また、より精密な寸法計測を
行なうため、温度による超音波の音速変化を補償
すべく、温度補償用探触子を備えたものもある。

［発明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。

さらに、温度補償用探触子を備えた寸測装置に
あつては、水槽内の媒質の温度分布が不均一で、
補償精度が十分でないという欠点がある。

本発明は、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
間がかからず、かつ、寸測に際し、精密な温度補
償を行ない得る、探触子回転型超音波探傷装置を
提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］本発明は、探触子を探触子ホルにて保持し、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、被検材を案内するガイド孔を有する隔壁を設
けて、探傷用水室と寸測用水室とを上記隔壁によ
り分離して形成し、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、かつ、上記寸測用探触子の近傍に、温度補償用
探触子を付設して構成されることを特徴とする。

［作用］本発明は、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。

また、本発明は、寸測用水室に配設した温度補
償用探触子により、音速を計測して、寸測に際
し、温度による超音波の音速変化を補償してい
る。本発明の温度補償は、回転時の遠心力を可能
な限り小さくすべく、寸測用水室の容積を極限に
近く小さく設定しており、しかも、高速回転によ
り水が撹拌されるので、寸測用水室内の媒質の温
度分布がほぼ均一となつて、精度良く行ない得
る。そのため、高精度に寸法計測を行なうことが
できる。

なお、本発明は、上記各隔壁の中心部に設けら
れたガイド孔により、被検材を、該被検材中心と
回転中心とをほぼ一致させて案内するので、被検
材と探触子ホルダの回転中心との位置合わせを行
なうことなく、被検材がガイド孔により位置決め
されて、自動的に回転中心と一致するように搬送
される。そのため、極小径管であつても、精密に
探傷および寸測を行ない得る。

［実施例］本発明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図は本実
施例の主要部である探触子ホルダを示す断面図、
第３図は本実施例の各探触子の配置を示す説明図
である。

先ず、第１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。

同図において、本実施例装置は、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２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。なお、同
図に示す部分は、すべて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（第１
図参照）等の非回転部分が設けられている。

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が嵌着してある。これらのブ
ツシング４６，４８および５０に設けられた孔
が、被検材Ｐを探触子ホルダ１４の回転中心と軸
心を合わせて案内するガイド孔となる。

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３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２図に示す
ように保持部材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２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等に通じる信号線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
信号線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。

なお、上記構成では、寸測用水室３６が探触子
ホルダ１４の取付部側に設けられているが、これ
は、探触子ホルダ１４が取付部２０にて片持状に
支持される構造となつているので、大きな遠心力
の加わる径の大きい部分を基部側として、回転を
安定化させるためである。

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、円筒状のカバー９８，１
００が装着されている。これは、探触子ホルダ１
４から排出された水が過度に飛散しないよう、ま
た、探触子の引出線を保護するためである。

〈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、上記第１〜３図および第４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、図示していないドレイン
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
印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。

また、上記寸測は、媒質の温度変化による音速
変化により、誤差を生じ易いため、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版５８
とで行なわれる。即ち、温度補償用探触子５６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変化による変化を検出
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。

この温度補償作用について、第４図を参照して
説明する。第４図は、被検材の外径を計測する場
合を例として示す。

先ず、被検材Ｐの外径Ｄは、寸測用探触子５２
と５４との水距離をW₀、寸測用探触子５２と被
検材Ｐの外周との水距離、および、寸測用探触子
５４と被検材Ｐの外周との水距離を各々W₁，W₂
とすると、次式で与えられる。

Ｄ＝W₀−（W₁＋W₂） ……(1) 一方、温度補償用探触子６と反射板５８との水
距離をW₃とし、超音波が該水距離W₃を進行する
に要する時間の計測値をt₃とすると、温度補償係
数αは、次のように求まる。

α＝W₃／t₃ ……(2) そこで、寸測用探触子５２と５４により、各々
水距離W₁，W₂を超音波が進行するに要する時間
t₁，t₂を計測する。ここで、上記第２式で与えら
れる温度補償係数αを用いると、温度補償した水
距離W₁，W₂は、次式で与えられる。

W₁＝αt₁ W₂＝αt₂ 従つて、これらの関係を上記第１式に代入し
て、被検材Ｐの外径Ｄは、Ｄ＝W₀−α（t₁＋t₂）で与えられる。

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６，６４，６
６および６８による４条の螺施状走査跡により探
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、寸測および探傷に際し、被検材Ｐは、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４
６，４８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。

さらに、本実施例では、寸測に際し、温度補償
用探触子５６により、音速の温度補償を行なつて
いるので、正確な寸測を行ない得る。

〈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。

［発明の効果］以上説明したように本発明は、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、寸測
に際し、精密な温度補償を行ない得る効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施列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図は本実
施例の主要部である探触子ホルダを示す断面図、
第３図は本実施例の各探触子の配置を示す説明
図、第４図は温度補償の作用について、被検材の
外径を計測する場合を例として示す説明図であ
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、７６，８８
……ボルト、７８……プラグ、８０……レセプタ
クル、８２……信号線、８４……ロータ、８６…
…ガイド部材、９０……溝、９２……導水部、９
４……ケース、９６……媒質導入口、９８，１０
０……カバー。

Claims

【特許請求の範囲】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、被検材を案内するガイド孔を有する隔壁を設
けて、探傷用水室と寸測用水室とを上記隔壁によ
り分離して形成し、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、かつ、上記寸測用探触子の近傍に、音速を計つ
て温度を補償する温度補償用探触子を付設して構
成されることを特徴する探触子回転型超音波探傷
装置。２上記探触子ホルダの探傷用水室および寸測用
水室を設けるに際し、前者を探触子ホルダの先端
側に、後者を該探触子ホルダの基端側に配置し、
該探触子ホルダの基端を回転駆動部に取付けてな
る特許請求の範囲第１項記載の探触子回転型超音
波探傷装置。３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る探触子回
転型超音波探傷装置の運転方法において、寸測用探触子を用いて、被検材を寸測し、この
寸測信号を出力すると共に、温度補償用探触子を
用いて、温度変化による音速変化を検出し、これ
により、上記寸測信号を補正する工程と、探傷用
探触子を用いて、被検材の探傷を行なう工程と、を含んで構成されることを特徴する探触子回転型
超音波探傷装置の運転方法。