JPS629267A - 超音波探傷装置 - 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】 ａ、産業上の利用分野 本発明は超音波探傷装置、特にタイヤ式超音波探傷装置
に関する。

ｂ、従来の技術 超音波を用いて探傷をする場合、超音波トランスデユー
サと被験物の間に空気等が存在するとき超音波伝播径路
に音響インピーダンスに変化が生じ、このインピーダン
ス不整合に起因して超音波の反射が境界面で起る。すな
わち超音波トランスデユーサから被験物へ超音波が効率
的に送信されない。これを避けるために、超音波トラン
スデユーサと被験物の中間を空気に代えて水等の液体で
充たし、音響インピーダンスの変化を少くした浸漬式探
傷装置がある。

浸漬式探傷装置は正確な探傷装置であるが、連続的に製
造される鋼材あるいはレールのための探傷には、液体を
保持するため浸漬槽等が必要で装置が大規模かつ複雑と
なる。

連続的に製造される鋼材あるいはレールを探傷するため
に、浸漬式探傷装置と同じ原理に基づくタイヤ式超音波
探傷装置が知られている。これは、被験物である走行鋼
板の表面に密接して回転するウレタンなどで作られたタ
イヤの中に、超音波伝播媒質としての媒質液体と超音波
トランスデユーサを配設したものである。超音波トラン
スデユーサから送信された超音波は、媒質液体、タイヤ
を経て被験物内部に送られ、欠陥等からの反射超音波を
検出して探傷を行う。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 超音波探傷の精度は、超音波の波長によって制限される
。すなわち超音波の周波数を高くすると超音波探傷の精
度が向上する。

しかしながら超音波はウレタンなどの高分子化合物中に
おいては減衰が著しいので、超音波を被験物に効率的に
送るためにはタイヤの厚さを薄くしなければならないと
いう問題がある。

さらに近年、製造技術の向上に伴い、連続的に製造され
る鋼材等の生産速度が速くなり、被験物とタイヤ探傷装
置の相対速度が大となっている。

またレール探傷においても探傷効率を向上するために上
記相対速度が大であることが要求される。

このｉ古巣、タイヤの回転速度が非常に速くなり、特に
被験物の速度変動の際にはタイヤの回転が被験物の速度
に追随できないことがある。単にタイヤの回転を被験物
の速度に追随させることは、タイヤと被験物の間の結合
を密にすることにより達成することがで曇る。しかしこ
の場合必然的にタイヤの厚さの増大を伴い、超音波探傷
の精度を向上させることが困難となる。

本発明は、超音波探傷の精度向上と、探傷速度の向上と
いう相反的要求を満足する超音波探傷装置を提供するこ
とを目的とする。

ｄ０問題点を解決するための手段 上記問題点は、固定中心軸と、固定中心軸に固定された
超音波トランスデユーサと、固定中心軸に対して回転可
能かつ水密に取付けられたタイヤと、固定中心軸とタイ
ヤの間に保持された超音波伝播媒質としての液体を備え
るタイヤ式超音波探傷装置において、超音波探傷装置と
被験物の相対速度を検出する上記タイヤと別体である検
出手段と、上記タイヤを回転駆動する駆動手段と、上記
タイヤの外周速度が上記相対速度に等しくなるように上
記駆動手段の回転速度を制御する制御手段を備える超音
波探傷装置によって解決された。

ｅ、　作用 超音波探傷装置と被験物の相対速度を検出手段で検出し
て電気信号に変える。該電気信号に基づいて上記駆動手
段の回転速度を、制御手段で制御する。この結果、タイ
ヤの外周速度が上記相対速度に常に等しい、すなわちタ
イヤの外周面において被験物表面との間に“すべり”が
存在しない。

本発明に係るタイヤ式超音波探傷装置においては、上記
“すべり”を防止するためにタイヤを被験物に強く押圧
させながら回転させる必要がない、したがってタイヤの
肉厚を薄くすることができ、この結果高周波領域の超音
波を使用しても減衰が少ない。

ｆ、実施例 第１図は本発明に係るタイヤ式超音波探傷装置の好まし
い実施例の立面断面図、第２図は第１図のタイヤ式超音
波探傷装置の概念的上面図である。

超音波探傷装置の本体（図示せず）に取付は部材１を介
して固定された固定中心軸２に超音波トランスデユーサ
３が慣用の固定手段を用いて固定されている（固定手段
は図示せず）、さらに上記固定中心軸２には、タイヤ側
部部材４ａ、　４ｂが軸受け５ａ、　５ｂを介して回転
自在に固定されている。タイヤ側部部材４ａ、　４ｂの
外周付近にはタイヤ外周部６としての略円筒形ウレタン
６が固定され、ウレタン６、タイヤ側部部材４ａ、　４
ｂで構成されるタイヤ７の中に超音波伝播媒質８（例え
ば水または油）がシール９によって水密に保持されてい
る。超音波伝播媒質としての液体は通常水または油が用
いられる。

超音波トランスデユーサ３から送信された超音波１０は
媒質８の中を伝播しウレタンからなるタイヤ外周部６を
通って被験物１）の中に進入しその中を伝播する。なお
超音波ビームの方向は、超音波トランスデユーサの向き
を変えることにより可能である。

この実施例の場合は被験物１）が薄い鋼板であり、超音
波は図示のように多重反射をしながら被験物中を進行す
る。被験物１）からの反射波を超音波トランスデユーサ
で検出し、信号解析装置で欠陥の存在１種類等を解析す
る。なお被験物は薄板に限られず、レール等の探傷に用
いることもできる。

上記タイヤ側部部材４ｂは、超音波探傷装置、と被験物
１）の相対速度Ｖにタイヤ外周速度が一致するように、
駆動手段１２によって回転駆動される。上記相対速度Ｖ
は、タイヤ７を支える取付は部材１に取付けられた速度
検出用タイヤ１３の回転速度を検出する回転速度検出器
１４の出力信号（アナログ信号またはデジタル信号）と
して得られる。なお上記速度検出用タイヤ１３が被験物
１）との相対速度に“すべり”を伴うことなく追随して
回転するように、速度検出用タイヤ１３は充分に強い力
で被験物１）に押圧されている。押圧手段は図示され”
ていない。この押圧力に耐えることができるように、速
度検出用タイヤ１３は剛性の大きい合成ゴム等で作るこ
とが好ましい。

上記出力信号は制御手段（図示せず）の入力信号となり
、該制御手段を用いて駆動手段の回転速度が制御される
。

ｇ０発明の効果 １）　タイヤの肉厚が従来技術においては４ミリメート
ル程度以上必要であったのに対し、０６７　ミリメート
ル程度まで薄くできる。この結果、超音波の周波数を従
来技術の２　ＭＨｚ程度から、ＩＯＭ■２程度にまで高
くすることができる。従って探傷精度が向上する。

２）　タイヤと別体の速度検出手段であるので、被験物
との密着圧力を高くできる。したがって超音波探傷装置
と被験物の相対速度が０〜２５０■／ｓｅｃ程度まで、
“すべり”を伴うことなく被験体の運動に追随してタイ
ヤを回転させることができ、この側面からも探傷精度が
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るタイヤ式超音波探傷装置の好まし
い実施例の超音波トランスデユーサを含む面における立
面断面図、第２図は第１図の実施例の概念的上面図であ
る。 ２・・・固定中心軸、 ３・・・超音波トランスデユーサ、 ４ａ、　４ｂ・・・タイヤ側部部材、６・・・タイヤ外
周部、７・・・タイヤ、　　　　　　８・・・超音波伝
播媒質、１０・・・超音波、　　　　　　１）・・・被
験物、・１２・・・駆動手段、　　　　　１３・・・速
度検出用タイヤ、１４・・・回転速度検出器。 ｊ１）１図 ｊＩＺ図 手続補正書帽釦 １、事件の表示 昭和６０年特許順第１４８０３３号 ２、発明の名称 超音波探傷装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　　（３３Ｂ）株式会社　東京計器４、代理人　〒
１０７ （ほか２名） ５、補正の対象　　　明細書の「発明の詳細な説明」・
の欄。 補正の内容 第８頁第１行のｒ　２５０ｇ＋／５ｅｃＪをｒ２５０ｓ
／ｗｉｎＪに訂正する。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定中心軸と、固定中心軸に固定された超音波ト
   ランスデューサと、固定中心軸に対して回転可能かつ水
   密に取付けられたタイヤと、固定中心軸とタイヤの間に
   保持された超音波伝播媒質としての液体を備えるタイヤ
   式超音波探傷装置において、超音波探傷装置と被験物の
   相対速度を検出する上記タイヤと別体である検出手段と
   、上記タイヤを回転駆動する駆動手段と、上記タイヤの
   外周速度が上記相対速度に等しくなるように上記駆動手
   段の回転速度を制御する制御手段を備えることを特徴と
   する超音波探傷装置。
2. （２）上記タイヤの外周部がウレタンであることを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項記載の超音波探傷装置
   。
3. （３）上記液体が水または油であることを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項記載の超音波探傷装置。
4. （４）上記検出手段が、被験物に強く押圧された速度検
   出用タイヤと、上記速度検出用タイヤの回転速度を検出
   する回転速度検出器からなることを特徴とする特許請求
   の範囲第（１）項記載の超音波探傷装置。