JPH0651865U - 曲率を有する材料の接触式超音波探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】大径鋼管などの円弧または円形曲面を有する被
検体表面に対して、探触子の中心軸を、被検体の法線と
確実にかつ常に一致させる。 【構成】円弧面または円形面を有する材料材料Ｍに接触
しながら超音波探触子が曲率方向のＸ方向およびこれに
直交する方向のＹ方向に沿って自由に移動する接触式超
音波探傷装置であって、Ｘ方向およびＹ方向に自由に移
動可能に基体６が設けられ、この基体６に対してＹ方向
の軸心を中心として回転可能にアーム１０が設けられ、
さらにこのアーム１０に対してＹ方向の軸心を中心とし
て回転可能にホルダー体１２が設けられ、このホルダー
体１２に超音波探触子１３が取り付けられている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、曲率を有する材料、たとえば大径鋼管の接触式の超音波探傷装置に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

超音波探傷は、鋼材の探傷に多く用いられ、鋼材の品質保証に対して有用であ る。この場合、探傷装置が実際の生産現場で用いられる場合と、鋼材のサンプル について試験を行うための試験室内で用いられる場合とがある。

【０００３】 一方で、鋼材が鋼板などの平面状の場合には、探触子を鋼板に相対的にＸ−Ｙ 平面上を動かせばよいが、鋼材の表面が曲面である場合には、探触子をＺ軸方向 にも動かす必要があることが多い。

【０００４】 この種の、３次元探傷装置としては、特開昭53−143293号公報に示されたもの がある。この装置では、探触子を複雑な表面を有するプロペラ表面上を走査する ために、Ｙ軸ビームとＸ軸ビームとを互いに直交するように配置し、Ｙ軸ビーム をＸ軸ビームに沿って摺動自在に設けるとともに、このＹ軸ビームをＸ軸ビーム の軸心回りに揺動自在としてある。さらに、超音波探触子はＹ軸ビームの軸方向 に摺動自在に取り付け、これにより被検体の曲面に追従して超音波探傷しようと するものである。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、前記公報記載の技術では、Ｙ軸ビームを通る鉛直面上の曲面変位に対 しては、Ｙ軸ビームをＸ軸ビームの軸心回りに揺動自在とすることで解決してい るが、本考案が主に対象しようとする大径鋼管等のように、曲面がＺ軸方向にも 大きく変化する場合は困難が生ずる。すなわち、Ｚ軸方向の変位がある場合、Ｙ 軸ビームの揺動によって超音波探触子が曲面に追従するとしても、超音波探触子 の中心軸線とＹ軸との取りつけ角度が一定のため、超音波探触子の中心軸線方向 と曲面の法線方向とが一致しない場合が生ずる。このため正確な測定ができなく なる。なお、Ｘ軸ビームを通る鉛直面上の曲面変位に対しては、探触子をＹ軸ビ ームに対してＹ軸方向の回転軸周りに回転可能としているが、Ｙ軸ビームを通る 鉛直面上の曲面変位に対しては、依然として追従が不可能な構成となっている。 そこで本考案の課題は、大径鋼管などの円弧または円形曲面を有する被検体表 面に対して、探触子の中心軸を、被検体の法線と確実にかつ常に一致させるよう にすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記課題は、曲面を有する材料に接触しながら超音波探触子が互いに直交する Ｘ軸およびＹ軸の一方の軸方向に沿って自由に移動する接触式超音波探傷装置に おいて、 前記曲面を有する材料は円弧面または円形面を有する材料であり、その曲率方 向をＸ方向とし、これに直交する材料の長手方向をＹ方向とし、 前記Ｘ方向およびＹ方向に自由に移動可能に基体が設けられ、この基体に対し てＹ方向の軸心を中心として回転可能にアームが設けられ、さらにこのアームに 対してＹ方向の軸心を中心として回転可能にホルダー体が設けられ、このホルダ ー体に超音波探触子が取り付けられていることで解決できる。

【０００７】 さらに、前記アームに対し曲面材料方向への回転モーメントを与え、前記ホル ダー体を曲面材料の表面に押圧保持する付勢手段を具備すると、より好適な装置 となる。

【０００８】

【作用】

本考案では、円弧面または円形面を有する材料の曲率方向をＸ方向、これに直 交する材料の長手方向をＹ方向とするとき、前記Ｘ方向およびＹ方向に自由に移 動可能に基体が設けられ、この基体に対してＹ方向の軸心を中心として回転可能 にアームが設けられ、このアームに対してＹ方向の軸心を中心として回転可能に ホルダー体が設けられ、このホルダー体に超音波探触子が取り付けられている。 したがって、材料の曲率方向たるＸ方向を通るＺ方向面上での曲面変位がある とき、Ｙ方向の回転軸によりホルダー体がアームを介して基体に回転可能に取り 付けられているので、結果として探触子が常に材料の曲面の法線に一致するよう になる。しかも、基体に取付けられたアームについてもＹ方向の回転軸により回 転可能とされているので、基体がＺ方向に移動しない場合においても、探触子を 材料表面の各位置において走査させることができる。

【０００９】

【実施例】

次に実施例を説明する。 図面は本考案を示すものであり、実施例では、大径鋼管のセグメント状試験サ ンプルについて探傷する場合である。この材料Ｍは設置台１に設置され、これに 対して、設置台１に立設された走査架台２に、材料Ｍの曲率方向に沿う方向とし てのＸ方向に、一対のＸ走行軸３、３が設けられ、このＸ走行軸３、３に一方は 螺合し、他方は遊嵌する走行体４、４のブラケット４ａ、４ａに跨がって、一対 のＹ走行案内軸５、５およびＹ駆動ネジ軸５Ａが配設されており、基体６がＹ走 行案内軸５、５に遊嵌され、かつＹ駆動ネジ軸５Ａに螺合されている。。

【００１０】 したがって、一方のＸ走行軸３を回転駆動させるＸ駆動（サーボ）モーター７ を回転させると、Ｘ走行軸３に螺合する走行体４が、Ｘ走行軸３に沿って移動す る。その結果、Ｙ走行案内軸５、５、Ｙ駆動ネジ軸５Ａおよび基体６もＸ方向に 移動する。同様に、一方のＹ駆動ネジ軸５Ａを回転駆動させるＹ駆動（サーボ） モーター８を回転させると、Ｙ駆動ネジ軸５Ａに螺合する基体６が、Ｙ走行案内 軸５に沿って移動するように構成されている。

【００１１】 基体６には、その本体６１に対して昇降ガイド６２が設けられており、この昇 降ガイド６２に、昇降ロッド６３が嵌合されている。また、この昇降ロッド６３ には、コネクティングプレート６５を介して、支持ロッド６６が取り付けられて いる。一方、昇降ロッド６３は、基体６に設けられた昇降駆動モーター６４によ り昇降するようになっており、それに伴って支持ロッド６６も昇降可能とされて いる。

【００１２】 支持ロッド６６に対して、換言すれば、基体６に対してＹ方向を軸心とする第 １の回転軸９を介して、アーム１０が軸支されており、またこのアーム１０に対 してＹ方向を軸心とする第２の回転軸１１を介して、ホルダー体１２が軸支され ている。その結果、アーム１０およびホルダー体１２も、前述の機構により、Ｘ 方向およびＹ方向に移動可能であるとともに、基体６に対する昇降によりＺ方向 に移動可能とされている。

【００１３】 このホルダー体１２には、図５〜７に示すように、その中心部に超音波探触子 １３が取り付けられている。さらに、ホルダー体１２の下部のフランジ部には、 ４つのボールスクリュー１４、１４…がシュー１５、１５…を介して回転自在に 設けられている。

【００１４】 一方、支持ロッド６６に対して、アーム１０が第１の回転軸９により軸支され ているために、アーム１０はＹ方向軸心周りに回転可能とされている。また、こ のアーム１０に対して、ホルダー体１２が第２の回転軸１１により軸支されてい るために、ホルダー体１２もＹ方向軸心周りに回転可能とされている。

【００１５】 他方、支持ロッド６６から突設するバネポスト１８とアーム１０から突設して 設けられたバネポスト１７とを連結する引張コイル１６が配設され、前記アーム １０に対して材料Ｍ方向の回転モーメントを与えている。したがって、ホルダー 体１２は材料Ｍの表面に強く押し付けられるので、探触子１３は常に法線方向に 安定して位置決めされる。なお、前記引張コイル１６に代えて、他の弾発材料ま たは電気的、機械的、油圧的手段によって押圧することもできる。

【００１６】 このように構成された探傷装置においては、基体６がＸ−Ｙ方向に自由に移動 するとともに、ホルダー体１２が回転軸９を中心に回転できるので、材料Ｍの曲 率に沿わせることができる。このとき、図４に示すように、ホルダー体１２が鉛 直状態が材料Ｍの法線に一致している場合には、問題がないが、図面左方の位置 では、ホルダー体１２の軸線は、当接位置における法線とそのままでは一致しな い。しかるに、昇降ロッド６３の下端において、アーム１０が回転軸９により回 転可能とされ、かつホルダー体１２が回転軸１１により回転可能とされているの で、図示のように、ホルダー体１２および探触子１３の軸線が、材料Ｍの法線に 一致する。その結果、探触子１３をたとえば材料Ｍの巾方向に走査させがらその 長手方向に移動させる、すなわち蛇管状に走査させるとき、探触子１３を材料Ｍ の各位置において直交的に走査させることができる。

【００１７】 前述の例は、円弧状の大径鋼管試料についての説明であるが、実際の大径製造 ラインにたいしても適用することができる。その他、円弧または円形面を有する 鋼材に対して適用できる。

【００１８】

【考案の効果】

以上の通り、本考案によれば、大径鋼管などの円弧または円形曲面を有する被 検体表面に対して、探触子の中心軸を、被検体の法線と確実にかつ常に一致させ ることができ、もって精度よく探傷できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る超音波探触子装置全体の概要を示
す正面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図１の右側面図である。

【図４】材料の曲面に対する追従状態説明図である。

【図５】図４の要部拡大正面図である。

【図６】図５の平面図である。

【図７】図５の右側面図である。

【図８】引張コイルバネの作用説明図である。

【図９】探触子の走査方法を示す斜視図である。

【符号の説明】

３…Ｘ走行軸、４…走行体、５…Ｙ走行案内軸、５Ａ…
Ｙ駆動ネジ軸、６…基体、７…Ｘ駆動モーター、８…Ｙ
駆動モーター、９…第１の回転軸、１０…アーム、１１
…第２の回転軸、１２…ホルダー体、１３…超音波探触
子、６３…昇降ロッド、６４…昇降駆動モーター、６６
…支持ロッド。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】曲面を有する材料に接触しながら超音波探
   触子が互いに直交するＸ軸およびＹ軸の一方の軸方向に
   沿って自由に移動する接触式超音波探傷装置において、 前記曲面を有する材料は円弧面または円形面を有する材
   料であり、その曲率方向をＸ方向とし、これに直交する
   材料の長手方向をＹ方向とし、 前記Ｘ方向およびＹ方向に自由に移動可能に基体が設け
   られ、この基体に対してＹ方向の軸心を中心として回転
   可能にアームが設けられ、さらにこのアームに対してＹ
   方向の軸心を中心として回転可能にホルダー体が設けら
   れ、このホルダー体に超音波探触子が取り付けられてい
   ることを特徴とする曲率を有する材料の接触式超音波探
   傷装置。
2. 【請求項２】前記アームに対し曲面材料方向への回転モ
   ーメントを与え、前記ホルダー体を曲面材料の表面に押
   圧保持する付勢手段を具備する請求項１記載の超音波探
   傷装置。