JPH0648412Y2 - 遠心力鋳鉄管の油面部渦流表面探傷装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本願考案は軸芯が直線である円管、とくに片方（受口）
が拡径して表面に曲線部分のある遠心力鋳造管の表面探
傷装置に関する技術である。

［従来の技術］ たとえば遠心力鋳造管のように、金型を高速で回転しつ
つ溶融金属を注湯し、遠心力を利用して金型内壁に添着
した円管を製作するとき、この製造法特有の表面傷が発
生する場合がある。傷の発生する頻度はきわめて少ない
が、性状としてクラック（表面割れ）が円周方向に発生
し、表面がピーニング処理で潰されるので目視による発
見は仲々困難である。

また目視によるとき、処理本数１時間160本ということ
になれば遠心力鋳造管を１本毎に回転ローラに乗せるこ
とは相当な重労働であり、長時間の作業では個人差や見
落としなどの要素も否定し難い。

このために円管を回転しつつその表面をプローブから発
する電磁波によって磁化させ、誘起された渦電流の変化
を検出して表面傷を探知する円管の渦流表面探傷装置が
利用されはじめた。

原理的には第６図で示すように円筒体のプローブ１の内
部に誘導・駆動コイル13が収納されており、これが2000
rpm程度の高速回転をする。プローブは被検体である円
管の表面に対し直角に対向しつつ或一定の間隔を保っ
て、回転する円管の軸方向を移動していく。円管表面に
傷があるときは渦流の変化がロータリートランス14を介
して解析器12へ伝わりNG記号を発して異常を表示する。
このような渦流表面探傷装置にはその後いくつかの応用
技術（改良）が進み、たとえば「鋳鉄管探傷方法」（特
開昭58−187651号公報）、「管体の探傷装置」（実公昭
58−52527号公報）、「鋳鉄管探傷装置」（特公昭59−7
940号公報）などがある。

その他、渦流探傷方法（特開昭57−179656号公報）もあ
る。また、渦流式とは限らないが、たとえば超音波探傷
装置の検知ヘッドを被検体の曲面に正しく位置付けるた
めの自動接触倣い装置（特開昭57−60259号公報）もあ
る。この従来技術は図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、多
駆動軸マシン102と接触倣い台車101との組み合せによっ
て曲面上へ探傷装置の先端を移動させるものである。こ
こで実施例を詳細に示した図（Ｂ）から推断できるよう
に、倣い台車101の中央に挟持される可動ビーム114が上
部の流体シリンダ112の作動によって昇降自在に係合す
る構成となっているから、探傷装置の種類としてはヘッ
ドが被検査曲面に直接接触する超音波探傷であることは
容易に理解できる。しかも、当例にあっては発明の趣旨
は主としてこの倣い台車の構造の説明に終始し、その駆
動部である多軸駆動マシン102自身の機械的な内容につ
いては何の言及も見られない。

［考案が解決しようとする問題点］ 以上に述べた渦流表面探傷装置は何れも外径が一定であ
る円管に対しては威力を発揮し、過去の目視による問題
点を解決している。しかし例えば水道用遠心力鋳造管は
各種の標準仕様があるが、何れも真直の差口と、この差
口の嵌入する受口とがあり、当然受口部分はある範囲に
亘って外径が大きくなり、この拡径部の表面は曲面に膨
出する。一般に金型遠心力鋳造法ではこの曲面の付根附
近に円周方向へクラックが生じやすく、検査としてのチ
ェックポイントとされているが、従来の渦流表面探傷装
置ではこのような曲面に対応することができない。

すなわちプローブは常に被検体の表面に向け直角に対抗
し（プローブの探傷面が表面に平行となり）一定間隔を
正確に保持していなければならない。なお、探傷ヘッド
としては、被検体が遠心力鋳鉄管の鋳肌であり、いわゆ
る梨地模様と称する独特の微細な凹凸に覆われ、独特の
美的価値さえ具えているのであるが、もっともデリケー
トな探傷ヘッドを直接接触して移動するような表面では
なく、渦流式の非接触プローブが前提である点に着目し
なければならない。

第７図はこの解決のために考案された一体型ヘッドであ
り、多数個の探傷コイルを一体的に組み込んで遠心力鋳
造管の曲面部に対応したものである。この状態で被検体
を一回転すれば曲面部の探傷は出来るが、鋳造管の受口
形状は同一口径であっても一種類とは限らず数種類が規
格化されている。また鋳造管自体の形状にもバラツキが
あって、一体型ヘッドのプローブ群の形成する連続表面
が正確に組込まれていても正確な探傷ができるとは保証
できない。

このように検査精度の問題と多数の一体型ヘッドを準備
しなければならないという問題が、この技術の実地採用
を妨げる原因となっている。また、第８図に示した従来
技術は被検体が曲面である場合の探傷ヘッドの位置制御
について開示しているが、その要旨は倣い台車101の構
成が主体であり、探傷ヘッドそのものを特定せず、かつ
多駆動軸の部分を単に箱形で抽象的に表示しただけであ
るから、前記の課題を探傷ヘッド自体の具えるべき要件
と、このヘッドを目的に適合するように駆動するメカニ
ズムに重点をおいて組み立てることによって具体的に解
決をするにはほとんどが無力であるといわざるを得な
い。

本願考案は以上の問題点を解決するために、いろいろな
形状の曲面部を対応でき、かつ正確な検査結果を自動的
に得ることのできる渦流表面探傷装置の提供を目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ 本考案に係る遠心力鋳鉄管の曲面部渦流表面探傷装置
は、軸心が直線である円管を回転しつつその表面を磁化
させ、誘起した渦電流の変化を検出して表面傷を探知す
る渦流表面探傷装置であり、あらかじめ記憶した遠心力
鋳鉄管の管種毎の探傷面の軌跡に基いて必要な方向へ必
要量だけ移動する駆動命令を制御軸の駆動モータへ出力
する三軸制御装置と、該遠心力鋳鉄管の軸心を含む垂直
面下でプローブユニット２を軸心方向へ移動するユニッ
ト送り制御軸８、プローブユニット２内で非接触プロー
ブ１を支持して垂直に昇降するギャップ制御軸３、プロ
ーブユニット２内で非接触プローブ１を挟持してプロー
ブヘッドを軸心を含む垂直面内で回動する角度制御軸６
と該制御軸をそれぞれを作動する駆動モータ、および遠
心力鋳鉄管を支持しつつ回転する回転ローラ10、前記一
連の探傷用部材とそれらを作動する駆動源などよりなる
探傷装置と、前記三軸制御装置と探傷装置とを連動させ
て装置全体の作動を制御するシステム制御装置と、あら
かじめ与えられた該遠心力鋳鉄管における検査基準と比
較して合否を出力する表示手段とからなることによって
前記の課題を解決した。

また、この構成にあって、軸心を挟んだ直角対称の位置
でプローブユニットの最高部に受けローラ４を回動自在
に具え、両ローラ間の中央に配設された非接触プローブ
自身が高速で回転することがより有効に目的を達するこ
とができる。

［作用］ 本願考案の作用を第１図（ブロック図）に基いて説明す
る。図において三軸制御装置へは被検体である円管のそ
れぞれ管種ごとの形状の要素が情報として与えられ、こ
の要素によって特定される探傷用の非接触プローブ（以
下単に『プローブ』という）頭部の画くべき軌跡があら
かじめ記憶される。この軌跡は３つの要素によって制御
され、まずプローブ頭部は円管の軸方向に沿って移動し
なければならない。第二の要素としてこの移動が円管の
曲面部に対して、プローブ頭部が常に円管の表面に対し
て直角であるようにプローブの角度を制御しなければな
らない。第三の要素としてはプローブの頭部と円管曲面
部表面との間隔（ギャップ）を常に一定となるようにプ
ローブの円管軸方向への移動（第一の要素）に連動して
制御しなければならない。この３つの制御が前記プログ
ラム記憶から伝えられる命令に応じて必要な記号を出力
し、探傷装置内に装着された制御軸を作動するモータ
M₁，M₂，M₃を駆動する。この制御作用によってプローブ
は円管の曲面部表面の所望の位置を占めて探傷作用を継
続し、その情報を電気的に解析器へ伝える。ここであら
かじめ定めた当該円管についての検査基準と比較して、
合否を表示する作用を生じる。

前記２つの機能を自動的、連続的に果すためには装置全
体の作動を制御するシステム制御装置（公知）を装備し
なければならない。これは第１図のように被検体である
円管を回転させる駆動、プローブを高速回転する駆動、
被検体表面の曲りや偏肉などによる回転時の変動を吸収
するための押付け、解析器とプローブの連動と結果の表
示など必要な作用を担当する部分である。

この三者の共働きによって円管の曲面部渦流探傷が実現
する。

次に第２図はプローブ位置制御の正面図を図形化したも
のであり、被検体である円管Ｐの曲面部Ｃが探傷面であ
る。

プローブ１のスタートの位置はＳ点である。円管Ｐは回
転しており、この一回転に対してプローブの探傷面（プ
ローブ頭部の直径）だけ軸方向へ移動する。また曲面部
Ｃの表面に対し常にプローブが直角に対向するようにプ
ローブの角度を変化する。曲面部の範囲を通過したの
ち、プローブの位置は下点に達して位置制御機能はその
特別な機能を終了する。図中探傷面に輪切り状に入って
いる平行線はプローブの送りピッチを示し、この探傷面
外下部に入っている多数の鎖線はプローブの中心線が軸
方向への移動と共に角度を変えていく状態を示してい
る。

第３図はプローブ位置制御を側面（軸方向正面）から見
た基本図である。プローブは自ら高速回転すると共に、
垂直方向に上下して常に円管表面との間隔（ギャップ）
Ｇを一定に保つように制御されると共に、曲面と直角に
対向するように角度を変更する。この角度の変更とはこ
の図においては紙面の手前、又は後側へと起倒する動き
を示す。繰り返して述べたように、遠心力鋳鉄管の鋳肌
面の探傷には非接触の渦流探傷が最適であるが、渦流探
傷のプローブを適用するに当っては高能率で信頼性の高
い検査を保証するためにプローブに一つの要件を付加す
ることが良い結果に繋がる。すなわち、プローブの検出
面にはコイルが内蔵しているが、コイル１組の単体では
計測範囲が狭く、また、検出には傷の方向性を考慮して
カバーしなければならないので、プローブ自体を高速で
回転し、被検体である遠心力鋳鉄管も低速で回転してプ
ローブを軸方向へ移動することによって正確で高能率な
探傷が実現できるのである。そのために第９図に示すよ
うなロータトランス15を適用し、モータ16の駆動力を無
接触電気接続の形で検出コイル17へ伝えるという方式を
とることが最適である。

［実施例］ 第４図は本願考案の実施例を示す斜視図である。

プローブ１はプローブユニット２の中央に装着され、プ
ローブギャップ制御軸３の駆動によってその位置を上下
する。プローブユニット２は受けローラ4,4を介して探
傷時には円管Ｐの探傷面に押しつけられている。本例は
被検体の円管Ｐがダクタイル鋳鉄管であって、その受口
側は図のように特異なカーブを画く曲面部をもつが、プ
ローブユニットは常に軸５の昇降によって探傷面に直角
に押しつけられ管の回転と曲り、偏肉などによる変動を
吸収し設定したギャップが正確に保たれるように構成さ
れる。

プローブの角度を変えるのはプローブ角度制御軸６であ
って、この軸の回動によって軸受７で軸支されているプ
ローブユニット全体の傾斜が変動して適正なプローブの
角度を保つ。

プローブユニットはプローブユニット送り制御軸８駆動
によって、ダクタイル鋳造管Ｐの軸方向に対し一定速度
で移動する。この移動は管の１回転に対してプローブ外
径（探傷範囲）分だけ進むピッチである。移動に伴なう
管Ｐの外径縮小に対応してプローブ頭部は上昇して所定
のギャップを保つ上、その角度を変えて管Ｐの表面に直
面する。

この三元的位置制御は三軸制御であり、マイクロコンピ
ュータ９の内部にあらかじめ記憶された当該ダクタイル
鋳鉄管の形状情報に基いて軸の駆動が司令される。

ダクタイル鋳鉄管Ｐを回転させるのはローラ10であり、
このローラを駆動させるのは、システム制御装置11であ
る。またこのシステム制御装置はプローブと電気的に繋
がっている解析器12とも連動し、あらかじめ与えられた
当該ダクタイル鋳造管の検査基準と検査結果を照合し、
合否を表示する。

第５図は本願装置の動作フローチャートである。

［考案の効果］ 本願考案の効果は前に述べた問題点の解決と一致する
が、簡単に言及しておく。

目視検査につきものの検査員の個人差や見落しがなくな
り検査結果に対する信頼性が大幅に増大した。

また１本当りの検査を行なうのに実施例の場合約20秒、
１時間当りの検査本数180本となり、これは従来の目視
検査の場合到底なし得ない数字である。（従来は160本
／時間位） 次に従来の渦流探傷装置は円管の曲面部には適用できな
かったし、一体的に組立てたプローブ群のセットを適用
することは理屈の上では可能としても、実際上には多種
類の管類に適用することは、殆んど困難と言っても過言
ではないように思料する。その点本願装置はきわめて汎
用性に富み、いかなる曲面を有する円管に対しても直ち
に適用できるのが大きな特徴である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願考案の基本を示すブロック図、第２図は作
用を示す正面図、第３図は同じく側面図、第４図は本願
実施例を示す斜視図、第５図は本願装置の実施手順を示
すフローチャート、第６図は渦流探傷プローブの説明
図、第７図は従来技術の一例を示す正面図第８図は別の
従来技術を示す正面図（Ａ）とその要部の拡大正面図
（Ｂ）、第９図は本考案の非接触プローブの電気的接続
を例示する縦断正面図。 １……非接触プローブ、２……プローブユニット ３……プローブギャップ制御軸 ６……プローブ角度制御軸 ８……プローブユニット送り制御軸 ９……マイクロコンピュータ 11……システム制御装置、12……解析器

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】軸心が直線である円管を回転しつつその表
   面を磁化させ、誘起した渦電流の変化を検出して表面傷
   を探知する円管の渦流表面探傷装置において、あらかじ
   め記憶した遠心力鋳鉄管の管種毎の探傷面の軌跡に基い
   て必要な方向へ必要量だけ移動する駆動命令を制御軸の
   駆動モータへ出力する三軸制御装置と、該遠心力鋳鉄管
   の軸心を含む垂直面下でプローブユニット２を軸心方向
   へ移動するユニット送り制御軸８、プローブユニット２
   内で非接触プローブ１を支持して垂直に昇降するギャッ
   プ制御軸３、プローブユニット２内で非接触プローブ１
   を挟持してプローブヘッドを軸心を含む垂直面内で回動
   する角度制御軸６と該制御軸それぞれを作動する駆動モ
   ータ、および遠心力鋳鉄管を支持しつつ回転する回転ロ
   ーラ10、前記一連の探傷用部材とそれらを作動する駆動
   源などよりなる探傷装置と、前記三軸制御装置と探傷装
   置とを連動させて装置全体の作動を制御するシステム制
   御装置と、あらかじめ与えられた該遠心力鋳鉄管におけ
   る検査基準と比較して合否を出力する表示手段とからな
   ることを特徴とする遠心力鋳鉄管の曲面部渦流表面探傷
   装置。
2. 【請求項２】軸心を挟んだ直角対称の位置でプローブユ
   ニットの最高部に受けローラ４を回動自在に具え、両ロ
   ーラ間の中央に配設された非接触プローブ１自身が高速
   で回転することを特徴とする実用新案登録請求の範囲第
   １項記載の遠心力鋳鉄管の曲面部渦流表面探傷装置。