JPH06502914A - 超音波試験装置 - 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】 発明の名称 超音波試験装置 技術分野 本発明は請求の範囲第１項の上位概念に記載の超音波試験装置に対して相対的に 運動する試験体加工物のパルス反射法による非破壊試験のための超音波試験装置 に関する。

背景技術 従来の技術から、接触媒質のための接続孔が設けられている超音波探触子担体と 、これに交換可能に固定され接触媒質を案内する室と、超音波試験装置に接続さ れている案内機構から成る超音波試験装置は公知である。超音波探触子担体の中 心には肉厚及び二重性試験のための超音波垂直入射形超音波探触子が配置され、 これに間隔を置いてそれぞれ９０°ずれて欠陥試験のための超音波斜め入射形超 音波探触子が４つ配置されている。互いに対向する２つの超音波探触子は、一方 は長手方向欠陥他方は横方向欠陥のための同種の欠陥試験のための一対を形成す る。全部で５つの超音波探触子の超音波入射の軸は試験体表面に向がって１つの 共通の試験場所に向けられている。水の流れの最初の区間を形成するために、水 案内中心孔を有する室が交換可能に超音波探触子担体に配置されている。チャネ ルの壁に生じる障害超音波反射を破壊するためにチャネル壁に、９０°及びある １つの斜めの勾配を有する波状面が設けられている。試験体に超音波試験装置を 載置するために、試験体の輪郭に対応して形成され試験中は試験表面に接触して いる摩耗基台を有する案内機構に超音波試験装置は接続されている。この超音波 試験装置の欠点は、パルス繰返し周波数が小さいことがあることに起因して到達 可能試験能力が不十分であり、水案内が無障害作動のための高い要求を満足しな いことにある。さらに超音波入射軸はいったん前もって与えられると変更できず 、従って異なる試験体の異なる入射角への整合が可能でない。

ドイツ特許出願公開第２７５１８１０号公報から、超音波探触子担体の中に全部 で６つの超音波探触子が配置され、超音波探触子の超音波ビームが１つの点で交 差する溶接の継ぎ目の非破壊試験のための超音波試験装置が公知である。超音波 を伝達する接触媒質である水が接触面に供給される。この装置の欠点は、接触媒 質が制御されずに試験装置に供給され従って接触制御のためのコストが非常に高 いことにある。さらに、ここの超音波探触子への問合せがクロック制御で行われ るので試験能力が非常に低い、何故ならば入力された超音波パルスのエコーの到 着を待ってから初めて次の超音波パルスを発信するからである。別の１つの重大 な欠点は超音波探触子が、試験部品の公差又は搬送及び案内公差に起因して相互 間の位置を変える複数の単一保持部材の中に組込まれていることにある。

技術的課題 本発明の課題は、はとんど障害が発生せず試験能力が高い改善された超音波試験 装置を提供することにある。別の１つの課題は、超音波探触子が異なる試験及び 形状及び試験体の超音波特性に簡単かつ迅速に整合可能であり特に管の試験に適 するように超音波探触子を形成することにある。

このｍ題は、請求の範囲第１項の特徴部分に記載の特徴により解決される。上記 別のａＳを解決するための有利な実施例はその他の項に記載されている。

本発明の要旨は、室の中に形成されている流体媒質を案内するチャネルが複数の 別個のチャネルに分割され、配置されている超音波探触子の数にチャネルの敗が 対応し、チャネルの軸が超音波探触子のそれぞれの超音波ビーム軸に一致するこ とにある。室のある特定の長さにわたり延在し流体媒質を案内し各超音波探触子 のためのチャネルの形をとる別個の流れの最初の区間を形成することによりノイ ズパルスの発生が大幅に抑圧される。これにより使用可能なＳＮ比が大幅に向上 する。これらの総括的結果として、より高いパルス繰返し周波数で動作可能であ る。さらに、別個の流れの最初の区間により接触状態が改善される。何故ならば 接触媒質がより良好に案内されるからである。異なる試験への迅速かつ簡単な整 合を促進するために、流体媒質を案内するチャネルが設けられている挿入体を収 容するブシュとして室が形成される。これは、異なる試験に挿入体のチャネルの 横断面及び傾斜が整合されている異なる挿入体を前もって作製することを可能に する。挿入体がテフロンから作製されると特に好適であることが分かった。この 材料の超音波特性は水のそれに類似であり、従ってチャネルの中での障害過剰接 触が回避できる。

超音波探触子の数及び配置は超音波探触子担体の中である制限内で自由に選択可 能である。一方の制限は、例えば管又は棒の試験の際にも使用することができる ように超音波探触子を回転形にする等の操作性の観点から超音波探触子をできる だけ小さくすることが望ましいことに起因する。他方の制限は、選択された振動 子寸法の幾何学的形状と例えば周波数及び近距離音場長すなわちローブ長等の特 徴に起因する。

第１の簡単な実施例では少なくとも２つの超音波探触子が配置されている。この 実施例は原理的に２つの別個に動作する超音波探触子に対応するが、超音波ビー ムが加工物の領域内で１つの点で交差する点のみが異なる。利点は、すべての得 られる情報が１つの同一の場所から到来し、個々の超音波探触子からの受信信号 を場所に忠実に互いに結合するために必要な電子技術コストが不要であることに ある。

国際試験規則を満たすために、初めの入射方向に対して反射面が適切に位置して いない欠陥も検出することを保証するために反対の入射方向で試験することが必 要である。これは、第１の超音波探触子担体の直接隣に別の１つの超音波探触子 担体を設けることにより簡単に実現できる。第２の超音波探触子の入射方向は第 １の超音波探触子の入射方向とは反対である。これによりすべての公知の試験規 則を満たすことができ、すべての超音波探触子の並列作動が可能である。欠点は 装置コストが比較的大きいことにある。何故ならば２つの別個の超音波探触子担 体は正確に位置決めされ保持されなければならず、２つの形成される試験場所が 互いにかなり離れて位置するので電子式相関関係装置のコストがかかるからであ る。

この理由から、１つの超音波探触子担体の中には有利には全部で９つの超音波探 触子を配置することが提案される。中心に配置されている超音波探触子以外の８ つの超音波探触子は４５°ずれて円状すなわち星状に中心の超音波探触子の回り に配置されている。この配置の場合に超音波探触子は例えば一方が長手方向欠陥 試験他方が横方向欠陥試験のための１つの一対の超音波探触子と斜め方向欠陥試 験のための２つの一対の超音波探触子に分割される。中心に配置されている超音 波探触子は有利には肉厚及び二重性試験のために使用される。この中心の超音波 探触子は接触制御にも使用される。この配置の場合、対をなし共働する２つの超 音波探触子はすべて正確に対向して位置する。この場合、超音波探触子が１つの 共通の試験場所を有すると有利である。何故ならばこれにより従来通常必要であ った発生信号を場所に忠実に割当てるための電子装置が不要となるからである。

共通の試験場所は選択的に試験体の外部表面又は背面に位置することが可能であ る。前者を選択した場合、試験が広い領域内で試験体の寸法から独立している利 点がある。しかしこの領域は試験体加工物の中での超音波の屈折率により制限さ れる。何故ならば使用可能な超音波ローブはある特定の厚さ以上ではもはや背面 に到達しないからである。

この場合、より厚い肉厚の加工物も試験可能なように超音波角度を変えなければ ならない。これに対して代替的に共通の試験場所を背面に配置することも可能で ある。これは、各肉厚に対して別の調整が必要になる欠点がある。従ってこの試 験場所調整は、同一の寸法の多数の試験体を扱う場合にのみ利用する。最後に述 べた試験場所調整の利点は、不都合な位置にある内部欠陥も高い確率で検出可能 であることにある。ある特定の試験の場合には、加工物肉厚の延在領域内すなわ ち外部表面と背面の間に共通試験場所を配置すると好適であることもある。

超音波探触子の超音波ローブの正確な位置決めは、超音波探触子担体の中の超音 波探触子が軸方向で調整可能に固定されていることにより容易になる。さらに、 超音波探触子担体の中に設けることが可能であり対応して偏心されているブシュ により、超音波探触子の前に定められたずれ角度をブシュの回転を行うことによ り大幅に保証することが可能である。ずれ角度を保証する別の方法は、ブシュの 試験体に面している端部を部分球状に形成することにある０個々の超音波探触子 のための超音波探触子担体の貫通孔は、試験体から背いて位置する側に同様に部 分球状に形成され、従って開口に載置しているブシュと共働して球状関節が形成 される。ブシュを固定する保持板金を３つのねじにより異なる強度でで締付るこ とにより超音波探触子を小さい領域内ですべての側に向かって傾動することがで き、これにより超音波ビーム軸を正確に位置決めすることが可能である。この方 法により超音波角度も小さい範囲内すなわち例えば最大３／４°の範囲内で変化 させることが可能である。しかしこの形式の角度調整は非常に煩雑である。何故 ならばブシュ載置面を傾動できるので角度調整の際に同時に共通試験場所までず らす危険があるからである。さらに、調整が過度の場合には超音波ローブが、水 を案内するチャネルの壁に接触し反射が生じる危険がある。その原因は、部分球 状ガイドの平面内での調整の回転中心点が共通試験場所に対してずれて位置する ことにある。

異なる超音波特性を有する試験体に本発明の超音波試験装置を適用する場合、一 度固定して前もって与えられている超音波ビーム角度が最適でない試験体がある 可能性が存在する。既述のように超音波探触子は微調整できるが、それでもこの 問題はまったく改善されない、従ってこの問題の解決のための改善策として、保 持板金の下にこれに平行に超音波探触子担体の上を移動可能に移動板金を配置す ることが提案される。理想的には共通試験場所を維持するために移動板金は円軌 道の上を運動しなければならない、しかしこれは、移動板金を部分球状に形成し 、位置決め体表面の対応する領域も部分球状に形成しなければならないことを意 味する。共通試験場所を基準として円形状の代りに接線状にずらすことにより生 じる直線状のずれを有する位置決め体の対応する表面を、超音波探触子を案内す るブシュを既述のように部分球状に形成することにより補償する方が簡単である ０円の上に配置されているすべての超音波探触子の角度調整が可能なように移動 板金及び位置決め体の中にこのために設けられている長穴は超音波探触子担体の 中心に向かって配置されている。この移動により可能な角度調整は±１．５゜の 領域内にある。この利点は、加工物の中に最適な４５°の入射角をもたらす超音 波角度を極端な場合でも前もって与えることが可能であることにある。

管試験のために本発明の超音波探触子担体を使用する場合には超音波試験装置は カルダン自在継手により保持部材の中に配置され、従って超音波試験装置は曲率 に簡単に整合することが可能である。さらに、公知のプリズム状に形成されてい る摩耗基台は試験体の軸に対して横方向で試験装置に接続されている。これによ り試験体管の種々異なる直径への案内機構の整合は簡単になる。定置の超音波探 触子担体の場合、（まなく探触することを保証するために管はねじ状に運動する 。超音波探触子担体が管の回りを回転する場合には代替的に管は自身の長手軸の 回りを回転せずに運動することも可能である。摩耗基台を案内機構として配置す ることは、連続作動の際に比較的頻繁に基台を交換しなければならない欠点があ る。特に熱間鍛造管の場合に交換頻度は高い、この理由から改善策として、基台 の中に横溝を切削加工しころがり軸受を空中に配置することが提案される。この 配置は、ころがり軸受の軸が管軸に平行に位置し、基台の管に面している摩耗面 からころがり軸受の周表面の一部が突出するように選択される。これにより基台 はころがり軸受のための保持体の機能のみを果たす、何故ならば基台自体はもは や管体の上に載っていないからである。ころがり軸受は焼入れ鯛から成るので、 合成樹脂により作製された基台に比して大幅に長い寿命を有する。別の１つの案 内方法は、固定した相互間隔で位置する２つの長尺ころを一方は試験装置の試験 軸の右隣に他方は左隣に配置することから成る。管の上への長尺ころの載置点と 共通の試験場所は、高さが管の曲率に依存する三角形を形成する。試験場所の領 域内の水間隙が同一のままであるように、管の直径が異なると変化する高さは補 償されなければならない、このために長尺ころのための収容部と超音波探触子担 体における保持部材の間に、高さの変化に対応する肉厚を有する交換可能なスペ ーサが配置されている。

運動する管表面に接触する素子と共働するすべてのガイドは摩耗する。従って理 想的には例えばハイドロプレーニング効果を利用した遊泳支承等の無接触形案内 の実現に努めるべきである。このために、半月の先端が室の出口エツジの領域内 に位置し出口開口を包囲する半月状素子が提案される。素子の管表面に面してい る面は対応して湾曲している。これにより、管表面と超音波探触子の間の間隙が より狭く形成され、室から流出する水はこの間隙により圧力を印加される。管が 対応して回転し給水が対応して行われると超音波探触子は浮上し無接触で案内さ れる。このための前提条件は、管表面が例えば延伸された又は冷間圧延された精 密管におけるように対応して平滑であることである。

別の１つの前提条件は、寸法変化が余りにも頻繁に生じないことである。何故な らば各直径に対して１つの対応して湾曲された半月状素子が必要であるからであ る。熱間鍛造管の試験の場合、短尺ころ又は長尺ころによる付加的な案内は欠か すことができない、何故ならば表面の不規則性により、担持する梗形水がときど き破断するからである。しかしこの場合にもハイドロプレーニング効果は利点が ある。何故ならば支持する模形水により、接触する案内素子の負担が軽減され、 これにより素子の寿命が長くなるからである。出口側での水を案内する間隙は、 流出する際に通常は発生する渦が管の特に長手方向で抑圧されこれによりＳＮ比 が改善される利点を有する。

次に本発明を実施例に基づいて図を用いて詳細に説明する。

図面の簡単な説明 第１図は対応して対向して位置する音響減衰孔及び共通の試験場所を有する２つ の超音波探触子担体Ｉ、ＩＩを略示する上面図、第２図は９つの超音波探触子を 育する円形超音波探触子担体を略示する上面図、第３図は第２図に示されている 配置の試験装置を略示する上面図、第４図は第３図の超音波探触子担体の上面図 、第５図は第３図と同様であるが別の実施例を示す上面図、第６図は第５図の上 面図、第７図は第８図の切断線Ａ−Ａによる案内領域内の装置の部分横断面図、 第８図は第７図の下面図、第９図は第７図と同様であるが案内の別の実施例を示 す部分横断面図、第１０図は第９図の下面図、第１１図は第７図と同様であるが 別の実施例を示す部分横断面図、第１２図は第１Ｏ図の下面図である。

発明の最良の実施形態 第１図の上面図には２つの分離されている超音波探触子担体Ｉ、ＩＩの配置が略 示されている０個々の超音波探触子１から９及びそれらのそれぞれに対向して位 置する音響減衰孔はの機能に対して第１図及び第２図では次の略号が使用される 。

ＤＷ＝二重性試験及び肉厚試験（超音波垂直入射）Ｑｌ、Ｑ２−横方向欠陥試験 Ｌｌ、Ｌ２＝長手方向欠陥試験 ５Ｌ−３４−斜め方向欠陥試験 太線で示されている矢印２３により、図示されていない加工物の入り方向が示さ れている。第１の簡単な実施例では、全部で３つの超音波探触子１．２．４を有 するか又はただ２つの超音波探触子２．４とこれに所属の音響減衰孔を有する超 音波探触子が設けられている。これによりただ１つの超音波入射方向で加工物が 例えば長手方向及び横方向欠陥に関してと、中心に配置されている超音波探触子 １を追加した場合には肉厚及び二重性に関して試験されることが可能である。

これに加えてこの超音波探触子は付加的に接触試験の機能も果たすことが可能で ある。１つの拡張された実施例では斜め方向欠陥試験のための少なくとも１つの 超音波探触子がさらに付加される。斜め方向欠陥試験のためにさらに２つの超音 波探触子３．５が配置される場合にはこれは、第１図に示されている超音波探触 子担体■に対応する。この超音波探触子担体Ｉの特徴は、（超音波探触子から出 発している矢印により示されている）超音波ビームがただ１つの点２４（試験場 所）で交差し、二重性及び肉厚試験のための中心に配置されている超音波探触子 １を除いた残りの４つの超音波探触子２−５が１つの円の上に中心位置の超音波 探触子１に間隔を置いて配置されていることにある。

斜めの入射角の超音波探触子２から５の超音波ビームは互いに影響せず、各超音 波探触子２．３．４．５に対向して位置する超音波吸音チャネルにより障害自己 干渉が阻止されるので並列作動が可能である。しかしこのような超音波探触子■ の使用は、試験手順が違反せず、最も頻繁に発生する欠陥の位置とタイプが非常 によく知られている場合にのみ可能である。

国際的に公知の試験規則は試験体の欠陥の確実な検出のために２つの互いに反対 の入射方向を定めている。

この要求は、初めに記載の超音波探触子担体■が１８０°回転され試験体がも一 度この超音波探触子担体Ｉを通らなければならないようにすることにより満たす ことが可能である。この問題は、第１の超音波探触子担体Ｉの直接隣に類似の配 置の超音波探触子６−９を有する別の１つの超音波探触子担体ＩＩを配置するこ とにより多少よりニレガントに解決できる。第１の超音波探触子担体■と異なる 点は、超音波探触子の入射方向が逆に位置することにある。第１の超音波探触子 担体ＩＩの超音波探触子６−９の超音波ビームは共通の交差点２５（試験場所） がこの場合にも形成されるように、第１の超音波探触子担体Ｉと類似に束ねられ て形成され、この交差点２５の第１の超音波探触子担体ＩＩの第１の交差点２４ に対する間隔は少なくとも超音波探触子担体の直径長に等しい。

この実施例の利点は、各超音波探触子担体１．ＩＩの超音波探触子１−５又は６ −９を並列で作動することが可能なことにある。何故ならば超音波ビームは互い に障害干渉をしないからである。１つの欠点は、２つの超音波探触子担体Ｉ、Ｉ Ｉを保持するためと共通の軸に位置決めすることを可能するために必要な装置コ ストにある。別の１つの欠点は、超音波ビームの第２の交差点２４．２５が互い に遠く離れて位置し、従って得られる信号が、対応して場所に忠実な相関関係を 有しなければならないことにある。

これらの欠点が原因で、第２図に示されている実施例が提案される。この実施例 ではただ１つの超音波探触子担体の中に全部で９つの超音波探触子１−９が配置 されている。すべての超音波探触子１−９の超音波ビームは、選択的に試験体の 外側表面又は背面に位置するただ１つの交差点２６（試験場所）が形成されるよ うに調整される。この図示の配置では試験機能が同一の場合には互いに対向して 位置するように、複数の超音波探触子対が形成され、これらの対の超音波ビーム は互いに逆に向けられている０例えば超音波探触子４．８は長手方向欠陥試験の ための超音波探触子対を形成する。この場合、入り方向２３から見て右側の超音 波探触子８は時計の針の回転方向とは反対の方向で入射し、左側の超音波探触子 ４は時計の針の回転方向で入射する。この配置の利点は、超音波探触子担体をコ ンパクトに形成し従って保持枠とガイドのためのスペースが小さくて済むことに ある。さらにこのコンパクトな形状において回転試験探触子を利用することがで きる。ただ１つの共通の交差点２６（試験場所）が形成され、従ってすべての情 報は１つの同一の個所から到来し場所に忠実な相関関係は必要でない。欠点は、 互いに対向して位置する超音波探触子の超音波ビームが互いに障害となる影響を 与えることを回避できず、従ってすべての超音波探触子の並列作動は通常は可能 でない、この問題はマルチプレクス方式により対処することが可能であるが、し かし試験能力を高めるために望まれる高いパルス周波数の使用は対応して譲歩を 余儀なくされる。

第１図及び第２図の超音波探触子担体の図示に関して、超音波探触子の選択され ている配置及びある特定の試験機能への割当は例にすぎないことを強調しておく 、多数のその他の組合せも本発明の範囲を離れることなく可能である。

第３図の断面図及び第４図の上面図は第２図に略示されている配置の本発明の試 験装置を示す０例としてこの場合には１２時の位置の管３２が試験される０図面 を回転することにより例えば３時又は９時位置での試験も模擬することができる 。試験装置は、第２図に略示されている配置での全部で９個の超音波探触子１− ９が中に配置されている超音波探触子担体３３から成る。これらの超音波探触子 １−９は、これらが軸方向で異なる深さで固定されることが可能なように保持板 金３４を介して超音波探触子担体３３に固定されている。これに加えて、（破線 により示されている）超音波ビームの軸が正確にチャネル１２−２０の（一点鎖 線により示されている）軸に一致するように、ある程度の限界内で超音波探触子 １−９の位置決めは修正可能である。このために保持板金３２の孔の中にそれぞ れ１つのブシュ５２が挿入固定され、ブシュ５２の試験体３２に面している端部 は部分球状に形成されている。超音波探触子担体３３の中の貫通孔の試験体３２ にから背いて位置する開口もこれに対応して部分球状に形成されているので、微 調整のために超音波探触子１−９をすべての側方へ傾動することを可能にする球 状関節が得られる。この調整能力は特に、超音波探触子のずれ角度を補償するた めに用いられる０本発明では各超音波探触子１−９に、流体媒質を案内するチャ ネル１２−２０が割当られている。この実施例ではチャネル１２−２０は円筒状 の孔である。異なる試験への試験装置の整合を簡単な方法で実現するためにチャ ネル１２−２０は交換可能な挿入部材３５の中に配置されている。これにより横 断面形状と直径３６とこの場合には１９°である軸間角度３７を変化させること が可能である。有利にはこの挿入体はテフロンから作製される。何故ならばこの 材料は水に類似の音響学的特性を有するからである。挿入体３５は、超音波探触 子３３に固定接続されているブシュ３８により保持される。ブシュ３８の下面に は、管試験の場合には２つのプリズム状に形成されている基台３９．３９′を有 する案内機構が配置されている。湾曲表面を有する試験体の場合に試験装置を正 確に調整するために超音波探触子担体３３はこれに固定されている挿入体３５及 びブシュ３８と共に枠フレーム４０．４１にカルダン自在継手により懸架されて いる。

流体媒質を障害なしに案内するために挿入体３５は、接続領域内で間隙４２が形 成されるように超音波探触子担体３３に配置されている。この実施例ではこの間 隙４２はドーム状に形成されチャネル１２−２０のすべての入口開口にわたり延 在する。境界ゾーン領域内で間隙４２はリング室３２に広がる。リング室３２に は流体媒質の供給のための接続チャネル４４−４７が連通している０間隙４２の 最高点に又はより一般的に換言すれば試験体表面から最大距離位置に排気チャネ ル４８が配置されている。試験装置をすべての時計位置で使用可能にするために 超音波探触子担体３３の中には、選択的に開かれる又は閉じられることが可能な （図示されていない）別の排気孔が配置されている。

超音波探触子１−９の領域内に空気泡が集中するのをできるだけ回避するために 、この場合には例えば中心に配置されている超音波探触子１の端面５１である超 音波探触子１−９の端面が孔５０の出口面４９を越えて突出するか又は少なくと も出口面４９と同一平面で終端するように、超音波探触子１−９は、超音波探触 子担体３３の中に固定されている。ここに図示されていない２つの超音波探触子 ４．８においては端面ば挿入体３５のそれぞれのチャネル１５．１９の中にかな り突出しさえしている。

第５図は第３図及び第６図と同一の横断面かつ同一の上面図で、第２図に略示さ れている配置の本発明の試験装置の別の１つの実施例を示している。簡単化の理 由から同一部分は同一の参照番号により示される。

第３図に示されている試験装置において超音波ビーム角、＝を例えば１６−１９ ”等のより広い帯域幅で連続的に変化させることができるように、第５図に示さ れている実施例が提案される。保持板金３４の下部には移動可能な移動板金５４ が配置され、移動板金５４はねじ５３を介して保持板金３４に固定接続されてい る。

移動板金５４はねじ５８を介して、超音波探触子担体の直線状に加工されている 面５９に固定されている。

図から分かるように移動板金５４の固定ねじ５８は長穴６０の中に配置され、従 ってねじ５８を外すと移動板金５４を加工面５９に沿って直線状に移動すること が可能となる。しかし共通の試験場所２６は変えるべきでないので、理想的な場 合にはこの移動は共通の試験場所２６を中心とする円軌道の上で行われなければ ならない、しかしこれは、超音波探触子担体３３及び移動板金５４を部分球状に 加工することを必要とし、コストが大きい、直線状の移動により調整される偏差 を補償するために、第３図に示されている調整装置が使用される。保持板金３４ の中には既述のブシュ５２が配置され、ブシュ５２の試験体に面している端部は 部分球状に形成されている。ねじ５３を異なって締めることにより、超音波ビー ム角度を比較的大きく変化させた場合でも共通の試験場所２６が維持されるよう に、偏差を再び保障することができる０円軌道の上に配置されているすべての超 音波探触子２−８の調整が可能なように移動板金５４の長穴６０及び超音波探触 子２−８のための長大５６は半径方向で超音波探触子担体３３の中心に向かって 配置されている。

第７図は第８図の切断線Ａ−Ａに沿っての部分横断面で、既述の試験装置のガイ ドの下部領域を示す、試験する管３２（３３図参照）は図の明瞭性保持のために 省略されているが、しかし第３図に示されているのと同一の方法で運動する。第 ３図とは異なり摩耗基台６１．６１’、６１’、６１”の中には溝が切削されて いる。これらの溝の中にはころがり軸受６２．６２’、６２″、６２″′が配置 されている。ころがり軸受６２．６２’、６２’、６２”はねじ６３によって固 定される。溝及びころがり軸受６２．６２′、６２“、６２”の寸法は、ころが り軸受６２．６２’　、６２’、６２”の外周の一部が、基台６１．６１’、６ １′、６１″′の図示されていない管３２に面している面６４．６４′に対して 突出して位置するように互いに対して調整される。これにより、ころがり軸受６ ２−６２”の外套面だけが管３２の外套目に接触しているだけであることが保障 される。ころがり軸受６２−６２”は通常は焼入れ鋼から作製されるので、合成 樹脂にから作製された基台６１−６１＃′より著しく長い寿命を有し、従って頻 繁に交換する必要はない、第７図の下に示されている矢印６５．６６は、試験体 管３２の寸法が変わった場合に異なる曲率半径を補償するすることができるよう に基台６１−６１”がころ軸受かり６２−６２”　と−緒に移動可能であること を示す、これにより、第３図の管３２の鉛直線と３５の出口点２６の間の守るべ き間隔は不変であることが保障される。

第９図及び第１０図には第７図及び第８図と同様に試験装置のガイドの１つの別 の実施例が示されている。

試験軸６７の右及び左隣に互いに固定した間隔６８で４つのころがり軸受の代り に２つの回転可能に支承されている・長尺ころ６９．７０が配置されている。長 尺ころ６９．７０の中を棒７１が案内され、棒７１の端部にはそれぞれ１つの軸 受７２が配置されている。軸受７２の外側リングは円筒体６９の凹部の中に支持 されている。ここでは図示されていない管３２（第３図参照）の上の長尺ころ６ ９．７０の載置点は試験場所２６と一緒に３角形を形成する。この３角形の高さ は管直径又は外套面の曲率に依存する。試験体寸法が変わった場合に試験体管の 鉛直線と試験場所２６の間隔が不変であるように、長尺ころ６９．７０の収容部 と保持部材７５．７６０間に交換可能なスペーサ７７．７８が配置されている。

これにより、生じた高さの差を簡単に補償できる。

１つの別の実施例が第１１図及び第１２図に示されている。理想的な場合に無接 触の案内を実現するために３５の下に三日月形素子７９が配置されている。この 素子７９の先端は３５の出口エツジと同一の平面で終端し、出口開口８１を含む 、３５及びブシュ３８の境界領域は素子７９により被覆されている。素子７９の 試験体管３２（第３図参照）に面している面８２は対応して管３２と同様に湾曲 されている。これにより管外面と素子７９の間に幅が狭い間隙が形成され、この 間隙の中で、３５から流出する水はすべての側方へ及び軸方向で案内される。挿 入体３５のエツジ領域内の流出水には通常は渦が発生するが、この場合には渦発 生はこの措置により抑圧される。狭い間隙の中には、試験体管３２が対応して回 転し水が対応して流出する場合に水が楔状に形成され、従って管表面が対応して 回転する場合には試験装置が浮上し無接触で案内される。この動作の際にハイド ロプレーニング効果が利用される。熱間鍛造管の試験の場合にはこれは再現可能 に保証されていない、何故ならば粗い表面とその他の不規則性ににより水の模形 が突然崩壊することがあるからである。この場合には第１１図に示されているよ うに例えば長尺ころ６９．７０等による別の支持方法が必要となる０代替的に短 尺ころ及び通常の摩耗基台でもよい、いずれにせよ熱間鍛造管の試験の場合には ガイドは模形の水により負担が軽減され、従ってガイドの寿命は延びる。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） １、　国際出願の表示 ＰＣＴ／ＤＥ９１１０　Ｏ６５８ Ｚ　発明の名称 超音波試験装置′ ６、　添付書類の目録 （１）　補正書の翻訳文　１通 人な欠点は超音波探触子が、試験部品の公差又は搬送及び案内公差に起因して相 互間の位置を変える複数の単一保持部材の中に組込まれていることにある。

ドイツ特許出願公開第２７４０１０６号公報は、試験体の内側で１つの点で交差 する超音波ビーム軸を有し試験体加工物表面への接触のために流体接触媒質系が 設けられている２つの超音波探触子が配置されている超音波探触子担体を有する 金属試験体の非破壊試験のための超音波試験装置を開示している。超音波探触子 は同一の相互間隔で担体枠に調整可能に固定され、１つのチャネルを形成する接 触媒質の流れの最初の区間が各超音波探触子に別個に割当られている。外側に位 置する２つの超音波探触子はパルス反射法で動作し、１つの超音波探触子は送信 機の機能を果たし他方の超音波探触子は受信機の機能を果たす、受信信号の強度 は表面の幾何学的形状に非常に強く依存しているので、外側に配置されている２ つの超音波探触子の間に配置されている第３の超音波探触子を用いる超音波減衰 測定により、２つの外側の超音波探触子の調整が試験体加工物の表面の幾何学的 形状に対応して行われる。

この試験装置の欠点は、ただ１つの種類の超音波入射に制限されることと、送信 機及び受信機を最適に調整するために大きいコストの電子装置が必要であること にある。さらに、超音波探触子の調整のために必要な信号処理は試験能力に負担 をかける。

技術的！ｌ！題 本発明の課題は、はとんど障害が発生せず試験能力が高い改善された超音波試験 装置を提供することにある。別の１つの課題は、超音波探触子が異なる試験及び 形状及び試験体の超音波特性に簡単かつ迅速に整合可能であり特に管の試験に通 するように超音波探触子を形成することにある。

この課題は、請求の範囲第１項の特徴部分に記載の特徴により解決される。上記 側の課題を解決するための有利な実施例はその他の項に記載されている。

本発明の要旨は、室の中に形成されている流体媒質を案内するチャネルが複数の 別個のチャネルに分割され、配置されている超音波探触子の数にチャネルの数が 対応し、チャネルの軸が超音波探触子のそれぞれの超音波ビーム軸に一致するこ とにある。室のある特定の長さにわたり延在し流体媒質を案内し各超音波探触子 のためのチャネルの形をとる別個の流れの最初の区間を形成することによりノイ ズパルスの発生が大幅に抑圧される。これにより使用可能なＳＮ比が大幅に向上 する。これらの総括的結果として、より高いパルス繰返し周波数で動作可能であ る。さらに、別個の流れの最初の区間により接触状態が改善される。何故なら請 求の範囲（補正） ■、　超音波ビーム軸が加工物の領域内で１つの点で交差する少なくとも２つの 超音波探触子が設けられている超音波探触子と、加工物表面に面している。出口 開口を有し超音波探触子担体に接続されすべての超音波探触子に共通であり流体 媒質案内の流れの最初の部分を形成する室と、加工物の輪郭に対応して形成され 超音波探触子担体に接続されている案内素子とから成り、超音波振動子と試験体 加工物表面の間の接触媒質が流体媒質であり超音波試験装置に対して相対的に運 動する試験体加工物のパルス反射法による非破壊的試験のための超音波試験装置 において、共通の上記室のある特定の長さにわたり延在し、チャネル（１２−２ ０）を形成し、別個に案内される流れの最初の部分が各超音波探触子（１−９） に割り当てられ、原流れの最初の部分の軸がそれぞれの超音波ビームと一致して いることを特徴とする超音波試験装置。

２、　第１の超音波探触子担体（Ｉ）の直接隣に１つの別の超音波探触子担体（ Ｉ　Ｉ）が設けられ、第２の超音波探触子担体（ＩＩ）の超音波探触子（６−９ ）の超音波ビームの入射方向が加工物（１ｏ）を基準として第１の超音波探触子 担体（１）における超音波ビーム入射方向と正確に反対に位置することを特徴と する請求の範囲第１項記載の超音波試験装置。

３、　超音波探触子担体（３３）の中に全部で９っの超音波探触子（１−９）が 配置され、１つの超音波探触子（１）は中心に配置され、これに間隔をおいてそ の他の８つの超音波探触子（２−９）が４５°互いにずれて１つの円の上に分散 配置され、中心に配置されている超音波探触子（１）は有利には肉厚及び二重性 試験のために設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の超音波試 験装置。

４、　管を試験する場合には超音波探触子担体（３３）がカルダン自在継手によ り保持部材（４０，４１）の中に取付られ、案内素子が、プリズム状に形成され ている摩耗基台（３９，３９“）を少なくとも２つ有し、基台（３９，３９″） は超音波試験装置の試験軸（６７）の一方の基台が右隣及び他方の基台が左隣に 試験軸（６７）から等間隔で配置され、基台（３９，３９１）は管（３２）の軸 に対して横方向で調整可能（６５，６６）であることを特徴とする請求の範囲第 １項から第３項までのいずれか１つの項に記載の超音波試験装置。

５、ころがり軸受（６２−６２”　）が、ころがり軸受（６２−６２”　）の軸 が管（３２）の軸に平行に位置し、外周の一部が基台（６１−６１”　）の管（ ３２）に面している摩耗面（６４−６４’）から突出するように、それぞれ１つ の摩耗基台（６１−６１″′）の中に配置されていることを特徴とする請求の範 囲第４項記載の超音波試験装置。

６、　管を試験する場合に超音波探触子担体（３３）がカルダン自在継手により 保持部材（４０，４１）の中に取付られ、案内素子が、収容素子（７３，７４） の中に回転可能に支承されている２つの円筒体（６９，７０）を有し、長尺ころ （６９，７０）は、相互間隔（６８）を定められて超音波試験装置の試験軸（６ ７）の一方の円筒体が右隣に他方の円筒体が左隣に固定され、長尺ころ（６９， ７０）の軸が管（３２）の軸に平行に位置し、管（３２）が、定置で配置されて いる超音波探触子担体に沿って螺旋状に運動することを特徴とする請求の範囲第 １項記載から第３項までのいずれか１つの項に記載の超音波試験装置。

７、　収容部分（７３，７４）と１つの保持部材（７５，７６）の間に交換可能 なスペーサ（７７，７８）が配置されていることを特徴とする請求の範囲第６項 記載の超音波試験装置。

８、　管を試験する場合に超音波探触子担体（３３）がカルダン自在継手により 保持部材（４０，４１）の中に取付られ、案内素子が横断面が半月状に形成され ている素子（７９）から成り、素子（７９）の半月の先端が、交換可能な挿入体 （３５）の出口エツジの領域内に位置し、半月の先端が交換可能な挿入体（３５ ）の出口開口（８１）を包囲し、素子（７９）の管（３２）に面している面（８ ２）が管（３２）の外套面に対応して湾曲され、交換可能な挿入体（３５）の出 口開口（８１）に隣接する底面領域とブシュ（３８）の底面が素子（７９）によ り覆われ、管（３２）は、定置で配置されている超音波探触子担体（３３）に沿 って螺旋状に運動することを特徴とする請求の範囲第１項から第３項までのいず れか１つの項に記載の超音波試験装置。

９、　案内素子が、半月状に形成されている素子（７９）の右隣及び左隣に配置 されているころがり軸受すなわち短尺ころ（６２−６２”　”）又は長尺ころ（ ６９，７０）を付加的に有することを特徴とする請求の範囲第８項記載の超音波 試験装置。

１０、　超音波探触子（１−９）がブシュ（５２）の中に案内され、ブシュ（５ ２）は保持板金（３４）の孔の中に挿入されて固定され、ブシュ（ＳＺ）の試験 体（３２）に面している端部は部分球状に形成されていることを特徴とする請求 の範囲第１項から第９項までのいずれか１つの項に記載の超音波試験装置。

１１、　保持板金（３４）が、その下に配置されている移動板金（５４）に接続 され、移動板金（５４）は超音波探触子担体（３３）の上に移動可能に配置され 、移動板金（５４）は、超音波探触子（２−８）の直径に適している孔（５５） を有し、孔（５５）の保持板金（３４）に面している端部は部分球状に形成され 、超音波探触子担体（３３）及び移動板金（５４）は、所与の調整行程に対応し て適切に加工されている長大（５６，６０）を有し、長大（５６，６０）は半径 方向で超音波探触子担体（３３）の中心に向かって配置されていることを特徴と する請求の範囲第１０項記載の超音波試験装置。

フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、　ＥＳ、　ＦＲ，ＧＢ、　ＧＲ，ＩＴ、　ＬＵ、　ＮＬ、　ＳＥ）、ＪＰ 、ＵＳ （７２）発明者　ハーケ、ハッリ ドイツ連邦共和国、デー　４０３０　ラーテインゲンーフオーカルダイ、ハルベ ンカンプ（７２）発明者　ベトマン、ハンスーヨアヒムドイツ連邦共和国、デー 　４１３０　メルス２、ヘーエンヴエーク　４９ （７２）発明者　カルバツバ、ベルンハルトドイツ連邦共和国、デー　５０４２ 　エルフシュタットーフリースハイム、マティアスークルトーシュトラーセ　１ （７２）発明者　カウト、ゲルト ドイツ連邦共和国、デー　５０００　ケルン６０、グレーデンシュトラーセ　７ （７２）発明者　プラウゼ、ラインハルトドイツ連邦共和国、デー　５２０５　 ザンクト・アウグスティン、ブリュッケンシュトラーセ　１０ （７２）発明者　パツケ、オツドカール−ドイツ連邦共和国、デー　５０４２　 エルフシュタットーリブラール、シュチッチイナー・シュトラーセ　２０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．超音波ビーム軸が加工物の領域内で１つの点で交差する少なくとも２つの超 音波探触子が設けられている超音波探触子と、加工物表面に面している出口開口 を有し超音波探触子担体に接続され流体媒質案内の流れの最初の部分を形成する 室と、加工物の輪郭に対応して形成され超音波探触子担体に接続されている案内 素子とから成り、超音波振動子と試験体加工物表面の間の接触媒質が流体媒質で あり超音波試験装置に対して相対的に運動する試験体加工物のパルス反射法によ る非破壊的試験のための超音波試験装置において、上記室のある特定の長さにわ たり延在し、チャネル（１２−２０）を形成し、別個に案内される流れの最初の 部分が各超音波探触子（１−９）に割当られ、該流れ最初の部分の軸がそれぞれ の超音波ビームと一致していることを特徴とする超音波試験装置。 ２．第１の超音波探触子担体（Ｉ）の直接隣に１つの別の超音波探触子担体（Ｉ Ｉ）が設けられ、第２の超音波探触子担体（ＩＩ）の超音波探触子（６−９）の 超音波ビームの入射方向が加工物（１０）を基準として第１の超音波探触子担体 （Ｉ）における超音波ビーム入射方向と正確に反対に位置することを特徴とする 請求の範囲第１項記載の超音波試験装置。 ３．超音波探触子担体（３３）の中に全部で９つの超音波探触子（１−９）が配 置され、１つの超音波探触子（１）は中心に配置され、これに間隔をおいてその 他の８つの超音波探触子（２−９）が４５°互いにずれて１つの円の上に分散配 置され、中心に配置されている超音波探触子（１）は有利には肉厚及び二重性試 験のために設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の超音波試験 装置。 ４．管を試験する場合には超音波探触子担体（３３）がカルダン自在継手により 保持部材（４０、４１）の中に取付られ、案内素子が、プリズム状に形成されて いる摩耗基台（３９、３９′′）を少なくとも２つ有し、基台（３９、３９′′ ）は超音波試験装置の試験軸（６７）の一方の基台が右隣及び他方の基台が左隣 に試験軸（６７）から等間隔で配置され、基台（３９、３９′′）は管（３２） の軸に対して横方向で調整可能（６５、６６）であることを特徴とする請求の範 囲第１項から第３項までのいずれか１つの項に記載の超音波試験装置。 ５．ころがり軸受（６２−６２′′′）が、ころがり軸受（６２−６２′′′） の軸が管（３２）の軸に平行に位置し、外周の一部が基台（６１−６１′′′） の管（３２）に面している摩耗面（６４−６４′）から突出するように、それぞ れ１つの摩耗基台（６１−６１′′′）の中に配置されていることを特徴とする 請求の範囲第４項記載の超音波試験装置。 ６．管を試験する場合に超音波探触子担体（３３）がカルダン自在継手により保 持部材（４０、４１）の中に取付られ、案内素子が、収容素子（７３、７４）の 中に回転可能に支承されている２つの長尺ころ（６９、７０）を有し、長尺ころ （６９、７０）は、相互間隔（６８）を定められて超音波試験装置の試験軸（６ ７）の一方の円筒体が右隣に他方の円筒体が左隣に固定され、長尺ころ（６９、 ７０）の軸が管（３２）の軸に平行に位置し、管（３２）が、定置で配置されて いる超音波探触子担体に沿って螺旋状に運動することを特徴とする請求の範囲第 １項記載から第３項までのいずれか１つの項に記載の超音波試験装置。 ７．収容部分（７３、７４）と保持部材（７５、７６）の間に交換可能なスペー サ（７７、７８）が配置されていることを特徴とする請求の範囲第６項記載の超 音波試験装置。 ８．管を試験する場合に超音波探触子担体（３３）がカルダン自在継手により保 持部材（４０、４１）の中に取付られ、案内素子が横断面が半月状に形成されて いる素子（７９）から成り、素子（７９）の半月の先端が、水を案内する室（３ ５）の出口エッジの領域内に位置し、半月の先端が室（３５）の出口開口（８１ ）を包囲し、素子（７９）の管（３２）に面している面が管（３２）の外套面に 対応して湾曲され、室（３５）の出口開口（８１）に隣接する底面領域とブシュ （３８）の底面が素子（７９）により覆われ、管（３２）は、定置で配置されて いる超音波深触子担体（３３）に沿って螺旋状に運動することを特徴とする請求 の範囲第１項から第３項までのいずれか１つの項に記載の超音波試験装置。 ９．案内素子が、半月状に形成されている素子（７９）の右隣及び左隣に配置さ れているころがり軸受すなわち短尺ころ（６２−６２′′′）又は長尺ころ（６ ９、７０）を付加的に有することを特徴とする請求の範囲第８項記載の超音波試 験装置。 １０．超音波探触子（１−９）がブシュ（５２）の中に案内され、ブシュ（５２ ）は保持板金（３４）の孔の中に挿入されて固定され、ブシュ（５２）の試験体 （３２）に面している端部は部分球状に形成されていることを特徴とする請求の 範囲第１項から第９項までのいずれか１つの項に記載の超音波試験装置。 １１．保持板金（３４）が、その下に配置されている移動板金（５４）に接続さ れ、移動板金（５４）は超音波探触子担体（３３）の上に移動可能に配置され、 移動板金（５４）は、超音波探触子（２−８）の直径に適している孔（５５）を 有し、孔（５５）の保持板金（３４）に面している端部は部分球状に形成され、 超音波探触子担体（３３）及び移動板金（５４）は、所与の調整行程に対応して 適切に加工されている長穴（５６、６０）を有し、長穴（５６、６０）は半径方 向で超音波探触子担体（３３）の中心に向かって配置されていることを特徴とす る請求の範囲第１０項記載の超音波試験装置。