JPH07128311A - 超音波探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波探傷装置において、被検体表面が曲面
状の場合に表面における超音波の反射の害を除き、良好
な探傷画像が得られるようにする。 【構成】 Ｘ軸スキャナ５、Ｙ軸スキャナ２、Ｚ軸スキ
ャナ３を有する３軸駆動機構を有し、前記Ｘ軸スキャナ
５にプローブ支持板６を駆動させ、このプローブ支持板
６にはプローブ駆動部８を介して探傷プローブ７を支持
させ、プローブ駆動部８内には探傷プローブ７の探傷軸
を中心とする円周上に３個の距離センサを等配し、さら
に前記駆動部８内には前記探傷プローブ７をその軸線、
それに垂直な軸線を中心として駆動する機構を設け、こ
れらの駆動機構を前記３個の距離センサの測定値が等し
く且つ一定化するように制御計算機によって制御制御す
る。上記のように制御することにより、探傷プローブ７
の探傷軸は被検体表面に垂直とされ、良好な探傷画像が
得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超音波探傷装置、特に被
探傷部材の表面が曲面状を呈する場合であっても、正確
な探傷、良好な超音波画像が得られる超音波探傷装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、超音波探傷装置の探傷プローブ駆
動装置としては、探傷の対象となる部材表面に対して探
傷プローブをＸ、Ｙの２方向に駆動し、探傷を行うもの
が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の従来の探傷
プローブ駆動装置にあっては、被探傷部材に対する探傷
プローブのセット位置は探傷軸が変化せず、被探傷部材
表面が曲面である場合には、探傷軸が探傷面に対して必
ずしも垂直にはならないことがある。

【０００４】上記のように探傷プローブの探傷軸が被探
傷部材表面に対して垂直でない場合には、特に表面が曲
面である部材においては正確な探傷がなされない。すな
わち、探傷プローブから発信された超音波が被探傷部材
表面に垂直に投射された場合、良好な探傷結果が得られ
るのに対して、超音波が部材表面に斜めに投射された場
合には、超音波が前記投射面及び部材内部において垂直
に反射せず角度を有して反射するため、反射超音波エコ
ーがプローブ振動子に最良な状態で戻ってこない等の現
象があるため、良好な超音波画像が得られないことがあ
る。

【０００５】本発明は上記の事情に基づきなされたもの
で、表面が曲面状の部材であっても正確、良好な超音波
探傷を行うことができ、良好な超音波画像を得ることが
できる超音波探傷装置を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の超音波探傷装置
は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸駆動を行うスキャナ装置を
具え、制御計算機によって前記スキャナ装置を制御して
被探傷部材の超音波探傷を行う超音波探傷装置におい
て、探傷プローブのプローブ軸回りに制御駆動するθ軸
モータおよび探傷プローブの探傷軸に垂直な方向に制御
駆動するＡ軸モータとを設け、さらに前記探傷プローブ
を中心とする円周上に等配して３個の距離センサを設
け、前記制御計算機によって前記各距離センサの被探傷
部材の表面に対する計測距離が等しく且つ一定化するよ
うに前記各距離センサの位置を制御することを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】上記構成の本発明の超音波探傷装置において
は、上記のように距離センサ、探傷プローブを制御する
ことにより、探傷プローブの探傷軸は被検体表面に垂直
に保たれることとなる。従って、探傷超音波の表面にお
ける反射による探傷への影響を除くことができ、曲面状
を呈する被検体であっても良好な探傷画像を得ることが
できる。

【０００８】

【実施例】以下、図１〜図４について本発明の一実施例
を説明する。図１において、基台１には基台１表面に平
行な一方向（Ｙ軸方向）にＹ軸スキャナ２によって駆動
されるＺ軸スキャナ３が設けられ、このＺ軸スキャナ３
にはＺ軸スキャナ３によって前記基台１表面に垂直な方
向に駆動されるＸ軸スキャナ５が設けられている。Ｘ軸
スキャナ５には、探傷プローブ支持板６が可動に取り付
けられている。探傷プローブ支持板６、Ｙ軸スキャナ
２、Ｚ軸スキャナ３は、それぞれボールねじ５ａ、２
ａ、３ａによるねじ駆動であり、探傷プローブ支持板６
およびＹ軸およびＺ軸各スキャナには、それぞれ上記各
ボールねじと螺合する駆動部５ｂ、２ｂ、３ｂがそれぞ
れ設けられている。前記各駆動部５ｂ、２ｂ、３ｂは各
スキャナ５、２、３に各ボールねじ５ａ、２ａ、３ａ平
行に設けたガイド溝５ｄ、２ｄ、３ｄに可摺動に係合さ
れている。さらに、前記各スキャナ５、２、３には、そ
けぞれのボールねじ５ａ、２ａ、３ａを駆動するモータ
５ｃ、２ｃ、３ｃが設けられている。 上記探傷プロー
ブ７は探傷プローブ支持板６に対して、図２〜図４に詳
細に示したように探傷プローブ駆動部８を介して装着さ
れている。図２〜図４において、探傷プローブ駆動部８
は探傷プローブ支持板６の下面に出力軸９ａを下に向け
て取り付けられたθ軸モータ９と、このθ軸モータの出
力軸９ａ下端に固着された側板支持板１０と、側板支持
板１０下面両側から垂下された側板１１、１１と、これ
らの側板１１、１１に可回動に支持されＡ軸モータ１２
の出力軸１２ａの軸端に固定され、探傷プローブ７を支
持する探傷プローブ取付板１３と、図４に示すように前
記探傷プローブ取付板１３下面の前記θ軸モータ９の出
力軸９ａの同心円の１２０°間隔の３位置から垂下さ
れ、それぞれ下端に第１距離センサ〜第３距離センサ１
４ａ〜１４ｃ（図２、図３には１４ａ，１４ｃのみが現
れている）を具えた距離センサ支持棒１５ａ〜１５ｃ
（図２、図３には１５ａ、１５ｃのみが現れている）と
を有する。なお、図中１６、１６はＡ軸モータ１２の出
力軸１２ａに対する軸受部を示している。

【０００９】図５は上記構成の機械部分を有する超音波
探傷装置のシステム系を示すブロック図である。この図
において、ＣＲＴ表示装置１７が接続された制御計算機
１８には、スキャナコントローラ１９、超音波探傷器２
０および第１距離センサ１４ａ〜第３距離センサ１４ｃ
の出力信号を信号処理する信号処理器２１がそれぞれ専
用ケーブルによって接続されている。また、スキャナコ
ントローラ１９にはモータドライバ部２２が接続され、
さらにスキャナ機構部におけるＸ、Ｙ、Ｚ、Ａ、θ各軸
の駆動モータ５ｃ、２ｃ、３ｃ、１２、９が接続されて
いる。また、超音波探傷器２０にはオッシロスコープ２
３およびスキャナ機構部の探傷プローブ７が接続されて
いる。

【００１０】以下、上記実施例の作動について説明す
る。先ず、図５に示した制御計算機１８からスキャナコ
ントローラ１９にモータ駆動指令が出力され、さらに各
軸モータへアナログ出力がなされ、各軸モータが駆動さ
れる。また、超音波探傷器２０には制御計算機１８から
探傷プローブ７による探傷指令が出力される。探傷プロ
ーブ７による探傷エコーのアナログ信号が超音波探傷器
２０においてデジタル信号に変換され、制御計算機１８
に送られここで演算処理されＣＲＴ表示装置１７に探傷
画像として表示される。また、オッシロスコープ２３に
は超音波探傷器２０に入力された探傷エコーが波形とし
て表示され、超音波探傷条件の設定・調整に用い得るよ
うにしている。

【００１１】また、スキャナ機構の第１距離センサ１４
ａ〜第３距離センサ１４ｃからは、センサアナログ信号
値が距離信号処理装置２１に送られ、ここでデジタル信
号に変換され制御計算機１８に入力される。前記第１距
離センサ１４ａ〜第３距離センサ１４ｃとしては、例え
ば超音波距離センサ等が使用される。また、図１〜図３
に示したスキャナ機構部の動作、すなわちＸ、Ｙ、Ｚ、
Ａ、θ各軸方向の動きを行わせるＸ軸モータ５ｃ、Ｙ軸
モータ２ｃ、Ｚ軸モータ３ｃ、Ａ軸モータ１２、θ軸モ
ータ９をそれぞれ例えばパルスモータとする。これらの
各軸モータには、モータドライバ部２２から駆動指令が
与えられる。

【００１２】ここに、Ｘ軸モータ５ｃを例にとって説明
する。モータドライバ部２２の指令に応じてＸ軸モータ
５ｃが回転され、これによりボールねじ５ａが回転され
る。この回転によりボールねじ５ａに螺合された駆動部
５ｂがガイド溝５ｄに沿って動き、駆動部５ｄと一体化
されたプローブ支持板６、従ってプローブ駆動部８、探
傷プローブ７がＸ軸方向に駆動される。Ｙ軸スキャナ
２、Ｚ軸スキャナ３においても同様にしてＸ軸スキャナ
５のＹ軸方向、Ｚ軸方向の駆動がなされる。

【００１３】図２、図３につきプローブ駆動部８の作動
を説明する。先ず、Ａ軸モータ１２により探傷プローブ
７および３個の距離センサ１４ａ〜１４ｃは、Ａ軸モー
タの軸の周方向に回動される。また、θ軸モータ９の回
転により前記探傷プローブ７および３個の距離センサ１
４ａ〜１４ｃは、θ軸モータの軸の周方向に回動され
る。上記の動作を行わせることにより、探傷プローブ７
および３個の距離センサ１４ａ〜１４ｃの姿勢を、どの
ような曲面に対しても探傷プローブ７の探傷軸、距離セ
ンサ１４ａ〜１４ｃのセンサ軸が垂直となるように設定
することができる。 以下、図６につき曲面形状を有す
る被検体に対するスキャナ駆動部の制御方法を説明す
る。水浸探傷法においては、水槽に水を張り被検体およ
び探傷プローブを水浸させて探傷を行う。図６におい
て、基台１上に水槽２４を配置しこれに水２５を張り、
曲面形状を有する被検体２６を水中に沈めてある。ここ
で、３個の距離センサ１４ａ〜１４ｃにより距離アナロ
グデータが距離センサ信号処理装置に送られ、この装置
で上記距離アナログデータがデジタル信号に変換され、
制御計算機に入力される。もし、上記３個の距離センサ
１４ａ〜１４ｃのデータが異なれば、上記３個の距離デ
ータが等しくなり、距離値が一定となるように制御計算
機はＡ軸モータ、θ軸モータに対して姿勢制御の動作指
令を発する。これにより、プローブ駆動部８のＡ軸モー
タ１２、θ軸モータ９が駆動され、探傷プロープ７探傷
軸が被検体２６の表面に垂直になるように制御される。

【００１４】上記の作動により、本発明の超音波探傷装
置においては、制御計算機によって探傷プローブが被検
体表面に対してその探傷軸を垂直にし、且つその先端が
前記表面から一定距離の位置にあるように制御される。
これにより、曲面形状の被検体においても良好な探傷画
像データを得ることができる。

【００１５】図２ないし図４と同一部分には同一符号を
付した図７、図８は本発明の他の実施例の要部を示す。
これらの図において、プローブ支持板６の下面には側板
２７、２７が垂下固定され、これらの側板下端にはＡ軸
モータ１２と軸を直交させたＢ軸モータ２８の軸２９を
可回動に貫通させ、前記軸２９にはＡ軸側板固定板３０
を一体化して取り付けてある。３１は側板２７、２７に
おけるモータ軸２９に対する軸受を示す。このＡ軸側板
固定板下面には図２〜図４に示したところと同様に、探
傷プローブ、側板１１、Ａ軸モータ１２、距離センサ１
４ａ〜１４ｃ、距離センサ支持棒１５、プローブ固定板
１６が設けられている。

【００１６】上記の構成において、探傷プローブ７およ
び距離センサ１４ａ〜１４ｃはＡ軸とこれに直交するＢ
軸回りの運動が可能で、図２〜図３に示した実施例と同
様に探傷プローブ７の探傷軸、距離センサ１４ａ〜１４
ｃのセンサ軸の方向を任意の方向に設定でき、前記実施
例と同様に曲面状を呈する被検体においても良好な探傷
画像を得ることができる。

【００１７】図９は本発明のさらに他の実施例の要部を
示す。この実施例においては、探傷プローブ７から発信
された超音波を探傷のみではなく、被検体との距離計測
にも使用するようにしている。そのため、２個の距離セ
ンサ１４のセンサ軸３３、探傷プローブ７のプローブ軸
３２を一円周上に１２０°間隔で配置することにより、
前記各実施例と同様の処理によって、探傷プローブと被
検体との距離、２個の距離センサと被検体との距離の３
個の距離データを等しくなるように制御することによ
り、前記各実施例と同様の効果が得られる。

【００１８】

【発明の効果】上記から明らかなように本発明の超音波
探傷装置においては、探傷プローブの探傷軸が被検体表
面に垂直に保たれるように制御されるため、曲面形状を
有する被検体においても良好な探傷画像を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成を示す斜視図。

【図２】図１の要部の正面図。

【図３】図１の要部側面図。

【図４】前記要部の下面より見た図。

【図５】前記実施例の制御システムのブロック図。

【図６】前記実施例により超音波探傷を実施している状
態を示す模式的断面図。

【図７】本発明の他の実施例の要部の正面図。

【図８】上記要部の側面図。

【図９】本発明のさらに他の実施例の要部の下面より見
た図。

【符号の説明】

１………基板 ２………Ｙ軸スキャナ ３………Ｚ軸スキャナ ５………Ｘ軸スキャナ ６………探傷プローブ支持板 ７………探傷プローブ ８………探傷プローブ駆動部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸駆動を行うスキ
   ャナ装置を具え、制御計算機によって前記スキャナ装置
   を制御して被探傷部材の超音波探傷を行う超音波探傷装
   置において、探傷プローブのプローブ軸回りに制御駆動
   するθ軸モータおよび探傷プローブの探傷軸に垂直な方
   向に制御駆動するＡ軸モータとを設け、さらに前記探傷
   プローブを中心とする円周上に等配して３個の距離セン
   サを設け、前記制御計算機によって前記各距離センサの
   被探傷部材の表面に対する計測距離が等しく且つ一定化
   するように前記各距離センサの位置を制御することを特
   徴とする超音波探傷装置。
2. 【請求項２】 探傷プローブ軸を前記Ａ軸モータと前記
   回転モータに代え前記Ａ軸モータに垂直な軸を有するＢ
   軸モータにより、傾動させることを特徴とする請求項１
   記載の超音波探傷装置。