JPH0584864B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、超音波により溶接欠陥を精度よく検
出する自動超音波探傷装置に関する。

（従来技術とその課題） 従来の超音波探傷装置においては、第４図の平
面図に示すように、一定の屈折角を有する所謂斜
角探触子（以下単に探触子という）１を溶接線２
に対して直角方向にのみ配置しているが、これで
は溶接線２に対して傾きを持つ溶接欠陥Ｆは超音
波３が元に戻つてこないか、或いはこの場合、反
射エコーが低くなり易いため溶接欠陥Ｆを看過し
たり、過小評価したりする危険性がある。

因に、第７図は溶接欠陥に対する超音波の入射
角と反射エコー高さの関係を示す。これによれば
超音波の入射方向とほぼ垂直な方向の溶接欠陥Ｆ
の場合エコーは最高となり、これより角度をもつ
た欠陥についてはエコーは急激に低下することが
わかる。

そこで、この欠点を補うため、第５図イの平面
図及び同ロの断面図に示すように、突合せ溶接線
２を有する被検査体５上をジグザグ走査４ａ（こ
れは、溶接線方向への移動量が極めて少ない場合
は、第４図の点線で示す縦方形走査４と同様の効
果になる。しかし、この走査は工業上極めて非能
率である。）をしながら首振り（約±10〜15°）走
査を行うべきことがJISZ3060−1983に規定され
ているが、ジグザグ走査の速度に対して首振り走
査の速度が極めて速い場合を除いては第６図の溶
接部拡大断面図の斜線部６により示すような探傷
不能領域が存在してしまう。また、首振り走査を
極めて速い速度で行うことは困難である。

したがつて、従来の超音波探傷装置によると、
溶接欠陥の検出確率及び検出精度が悪いという問
題がある。

（課題を解決するための手段） 本発明に係る自動超音波探傷装置は、溶接線を
挟んで両側に配置され、かつ前記溶接線に対し
種々の水平角度を有する超音波斜角探触子を個々
に内蔵したホルダー複数個を各側一組として各々
連結材に連結し、この両側の連結材を相対距離を
一定に保ちつつ同時に縦方向に移動自在に構成す
ると共に、各連結材を横方向走行可能な保持枠に
保持し、上記連結材を縦方向および上記保持枠を
横方向に自動的に被検査体面上を移動させて上記
両側探触子の同時走査を行うようにしたものであ
る。

（作用） 本発明に係る超音波探傷装置においては、溶接
線に対し種々の水平角度を有する探触子を溶接線
を挟んで両側に配置して同時走査を行うことがで
きるようにしたので傾きを有する欠陥を精度よく
検出でき、また、本発明のように両側探触子を相
対距離を一定に保ちつつ同時走査させた場合に両
側各チヤンネルの探傷結果を合成表示できるよう
にしておくと、ほぼ実際のままの欠陥を検出表示
でき、欠陥を過小評価する危険性がなくなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図の概念図（イ平面図、ロ断面図）に示す
ように、突合せ溶接線２を有する被検査体５上に
該溶接線２に対し種々の水平角を有する複数個
（この実施例では溶接線の片側３個ずつ）の探触
子１ａ〜ｆが配置されている。これらの探触子
は、一定の屈折角θを持つ斜角探触子であり、片
側一組として連結材３１により連結され、この連
結材３１はひとつの保持枠２９に溶接線２に対し
垂直方向（以下縦方向という）移動自在に保持さ
れると共に、保持枠２９は溶接線２に平行方向
（以下横方向という）に走行可能に構成されてい
る。すなわち、連結材３１の縦方向の動きと保持
枠２９の横方向の動きが自動的になされることに
より溶接線２の両側に配置されたこれら探触子は
同時にしかも後述する図３の如く相対距離を一定
に保ちつつ縦方向走査できるようになつている。

溶接線２の左側の探触子１ａは溶接線２の垂線
に対し時計回りにα1の角度、１ｂは溶接線２に
対し直角（この実施例では直角であるが、必ずし
も直角である必要はなく任意の角度に設定されて
もよい）、１ｃは反時計回りにα2の角度を持つて
配置されている。

一方、同様に右側の探触子１ｄはβ1、１ｅは
直角、１ｆはβ2の角度を持つて配置されている。
探触子の数は片側３個に限るものではなく、例え
ば、α1〜αn，β1〜βnの角度を持つｎ個ずつの探
触子を配置してもよい。数が多くなるとそれだけ
欠陥の検出確率、精度が向上するものである。

なお、このような探傷結果は、コンピユータ処
理により画像表示が行われるのは従来と同様であ
るのでここでは省略する。

第１図のように、複数個の探触子１ａ〜１ｆを
溶接線２を挟んで両側に配置して同時走査を行う
と、各探触子は溶接線２に対しそれぞれ異なつた
角度で配置されているから種々の傾きを有する欠
陥を検出でき、また、各探触子に対応する各チヤ
ンネル毎に探傷結果を表示できるようにしておく
と、エコー高さが最大となるチヤンネルの探触子
を知ることができるから、該探触子の配置角度か
ら溶接欠陥の傾きを知ることも可能となる。

また、本発明のように両側探触子を同時走査さ
せ両側各チヤンネルの探傷結果を合成表示できる
ようにしておくと、欠陥を過小評価する危険性が
なくなる。すなわち、溶接線の片側毎走査してそ
の探傷結果を表示させると、例えば実際は20mmの
欠陥であるのに５mmの欠陥と15mmの欠陥と別々に
表示される場合があるが、両側同時走査しかも図
３の如く両側探触子の相対距離を一定に保ちつつ
同時走査することによりその探傷結果を合成表示
させるとほぼ実際に近い20mmの欠陥を検出でき
る。この場合20mmの欠陥のほうがはるかに危険度
が高いので両側の探触子を同時走査させる意義は
大きい。

つぎに、本発明を実施するために使用する探触
子部の構造について詳述する。

第２図において、イは探触子部の構造全体の正
面図、ロは平面図、ハは右側面図、ニはロにおけ
るＸ〜Ｘ断面図及びホは底面図をそれぞれ示す。

第２図イ〜ホにおいて、一定の屈折角をもつ振
動子９を内蔵した断面逆Ｕ字形の探触子１はホル
ダー７の円柱状の凹所Ｃに内蔵されている。この
ホルダー７の下方の一側部には振動子９に対応し
て設けられたケーブル端子１８が水平角度±15°
ふれても当接しないよう楕円状の穴１９が設けら
れ凹所Ｃに連通している。探触子１のケーブル端
子１８を斜め上方につけて、ホルダー７の楕円状
の穴１９を大きくすれば水平角度は±15°に限ら
ず大きくできる。

上記探触子１の上部にはホルダー７の上部を挿
通して角度設定軸８が固着されており、これを軸
とする歯車状の回動駒１３がホルダー７の上面に
設けられている。この回動駒１３は、ホルダー７
上面両側に配設された長方形の立壁１０間に回動
自在に軸着されたねじ軸１１に噛合し、ねじ軸１
１の回転により回転するようになつている。この
回転は角度設定軸８に伝わり探触子１を回転させ
るものである。この動作により、探触子１の角度
設定が可能となる。もし、角度設定のねじ軸１１
が本構造のように側部になく上方にあると、この
上部につくジンバル機構の妨げになる。

なお、角度指示板１４ａは、JISZ3060−1983
で規定する首振り走査の首振り角±10°〜15°の範
囲の数字が表示されている。そして、回動駒１３
の頂部に止金１５により固定された指示針１４が
角度指示板１４ａまで垂下しており探触子１の設
定角を知ることができるようになつている。ねじ
軸１１の頭部に刻設された溝１１ａは、探触子１
の設定角を所定の水平角に設定する時に、この溝
にドライバーなどの先端を差し込んでねじ軸１１
を回動させるためのものである。

上記ホルダー７の下端四隅には凹所が設けら
れ、ここに被検査体５面上を円滑に移動可能にな
るよう軸１７により軸着された転動輪１６が配設
されている。なお、ホルダー７の側壁には後述す
る第１ジンバル２０を揺動自在に枢着するための
軸穴２０ａが設けてある。

つぎに、第３図により、複数個の探触子１を同
時走査させるための自動走査装置について説明す
る。

第３図イは、溶接線２の両側に所定の角度設定
された複数個の探触子１を配置した場合の平面図
を示し、第３図ロは、その正面図である。

第３図イ及びロにおいて、ホルダー７に遊嵌さ
れ、かつ横方向に揺動自在に軸穴２０ａに枢着さ
れた四角枠の第１ジンバル２０と、更に、これを
上方より挟持するように逆Ｕ字形の第２ジンバル
２１が、その下端付近で第１ジンバルに軸２１ａ
により縦方向に揺動自在に枢着されている。

上記第１ジンバル２０及び第２ジンバル２１
は、いずれも揺動自在に構成されているから、被
検査体５面に反りがあつてもホルダー７が円滑に
走行できるものである。

上記第２ジンバルの頂面に２本の立棒２２が植
設され、四角枠状に形成された保持枠２９の縦材
２９ａ間に横架する如く配設された連結材３１ａ
ないし３１ｂに遊挿され、同一側に配置された各
ホルダー７を連結する。上記２本の立棒２２は、
その上端が横板２４に止め金２５で止着され、こ
の横板２４を介して相互に連結されたようになつ
ている。

なお、第２ジンバル２１の頂面と連結材３１
ａ，３１ｂの間の立棒２２にはスプリング２３が
遊嵌して配設され、被検査体５面の凹凸によるホ
ルダー７の上下動に対しこれを下方に押し下げて
常に被検査体５面に当接させるような働きをす
る。一方、保持枠２９の横材２９ｂの両側脚部に
は走行輪３７が配設され、横方向の走行を円滑に
している。また、横材２９ｂの一側中央付近に立
材２９ｃが立設し、これにステツピングモータ３
３が取着されている。そして、立材２９ｃの背面
にモータの回転を伝達するためのプーリ３４，３
５が設けられ、この間にベルト３６が張架されて
いる。

上記プーリ３５と同軸の回動軸２６が連結材３
１ａの中央のボス部３２に螺合挿通し、ついで連
結材３１ｂを遊挿し、横材２９ｂ間に架設されて
いる。

なお、回動軸２６と平行に一定間隔をもつて対
称的に配設された固定軸２７は、連結材３１ａ，
３１ｂに遊挿され横材２９ｂ間に架着されてお
り、連結材３１ａ，３１ｂは上記固定軸２７に規
制されて縦方向に移動するようになつている。

また、上記連結材３１ａ，３１ｂ間には、その
一端を連結材３１ａに止め具３０ａにより止着さ
れ、探触子１の縦方向の間隔を設定するための間
隔調整板３０が回動軸２６と固定軸２５の間に配
設されている。また、調整金具３０ｂがこの間隔
調整板３０の長孔Ｈに遊挿され、連結材３１ｂに
螺着されている。

つぎに、上記装置の作動について簡単に説明す
ると、ステツピングモータ３３の回転がプーリ３
４，３５及びベルト３６により回動軸２６に伝達
されて回転し、これと螺合する連結材３１ａが縦
方向に駆動され、これに連動して間隔調整板３０
を介して連結されている連結材３１ｂも縦方向に
両連結材３１ａ，３１ｂの相対距離を一定に保ち
つつ移動し、一定距離移動して停止すると保持枠
２９が他の駆動手段（図示略）で横方向に少しだ
け走行し停止する。ついで、ステツピングモータ
が逆回転して回動軸２６も逆回転することによ
り、連結材３１ａ，３１ｂは上記とは反対の縦方
向に同時に相対距離を変えずに移動する。そし
て、また上記動作を繰り返す。これによつて探触
子１の縦方形走査が自動的になされるものであ
る。

上記のような一連動作は、別途設けられている
制御器（図示略）により制御されるものである。

なお、上記実施例では突合せ溶接部の探傷の場
合を示したが、本発明はこれに限らず、一定の曲
率を有するパイプの溶接部の探傷や隅肉溶接部
（この場合は溶接線の背面より走査する）の探傷
にも適用できる。

（発明の効果） 本発明に係る自動超音波探傷装置によれば、溶
接線に対し種々の水平角度を有する複数個の探触
子を溶接線で挟んで両側に配置して同時走査を行
うようにしたから、超音波の入射角に対し種々の
角度を有する溶接欠陥の検出確率を著しく高める
ことができるうえに、本発明のように両側探触子
を相対距離を一定に保ちつつ同時走査させる場合
には、両側各チヤンネルの探傷結果を合成表示で
きるようにしておくと、ほぼ実際のままの欠陥を
精度よく検出でき、欠陥を過小評価する危険性が
なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す概念図、第２図
は本発明に使用される斜角探触子部の構造、第３
図は本発明を実施するための自動走査装置であ
る。第４図〜第６図は従来技術である。第７図は
溶接欠陥に対する超音波の入射角と反射エコー高
さの関係を示す。 １……（斜角）探触子、２……溶接線、３……
超音波、５……被検査体、７……ホルダー、８…
…角度設定軸、１１……ねじ軸、１３……回動
駒、２０……第１ジンバル、２１……第２ジンバ
ル、２２……立棒、２６……回動軸、２７……固
定軸、２９……保持枠、３０……間隔調整板、３
１，３１ａ，３１ｂ……連結材、３３……ステツ
ピングモータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶接線を挟んで両側に配置され、かつ前記溶
   接線に対し種々の水平角度を有する超音波斜角探
   触子を個々に内蔵したホルダー複数個を各側一組
   として各々連結材に連結し、この両側の連結材を
   相対距離を一定に保ちつつ同時に縦方向に移動自
   在に構成すると共に、各連結材を横方向走行可能
   な保持枠に保持し、上記連結材を縦方向および上
   記保持枠を横方向に自動的に被検査体面上を移動
   させて上記両側探触子の同時走査を行うようにし
   たことを特徴とする自動超音波探傷装置。