JP2003194789A - 超音波探傷用探触子シューおよび接触媒質保持方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】局部水浸法又はギャップ法による超音波探傷を
行う場合において、パッキング部品を介さずに探触子シ
ューと試験体の間隙部の超音波入射位置に接触媒質を供
給し、安定保持する。 【解決手段】探触子ハウジング５内に収納されたくさび
と、超音波の送受信を行う振動子等から構成される探触
子、及び探触子と試験体の間に設けられ、探触子からの
超音波信号を試験体に伝える探触子シュー８から構成さ
れる探触子取り付けユニット１において、超音波を試験
体に入射するための接触媒質供給手段と、試験体表面と
探触子シュー間のギャップ量を一定に保持するための手
段と、超音波が試験体内に入射する点を囲む外周部シュ
ー接触面に設けたエアーカーテン吐出手段と、超音波が
試験体内に入射する点と前記外周部の中間の内周部シュ
ー接触面に設けたエアーカーテン吸引手段とにより構成
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、局部水浸法又はギ
ャップ法による超音波探傷を行うための超音波探傷用探
触子シューおよび超音波探傷用接触媒質保持方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、最も一般的に行われている方法
に、局部水浸法又はギャップ法がある。また、超音波探
傷としては、日本非破壊検査協会発行の超音波試験Ａに
記載のように、探触子の周りにシューを装着して、探触
子表面と試験体の間に数波長程度のギャップを形成し、
ギャップ中に接触媒質を供給し、接触媒質を介して超音
波を試験体中に伝播させるものである。この際、通常は
接触媒質の回収は行っていない。

【０００３】探傷方法によっては接触媒質が回収されて
いないと、試験体への接触媒質の付着が探傷感度に影響
を与え、接触媒質からの反射波が妨害エコーになって探
傷に障害を来す場合がある。最も典型的な例は、表面波
により探傷を行う場合であり、試験体に付着した接触媒
質からの反射波が妨害エコーになる。これを避ける方法
として実開平５−２０６２号公報に記載された技術があ
る。これはシューに排水口を設け、接触媒質を循環させ
る方法である。また、特開平７−２８０７７７号公報に
記載された技術のように、シールパッキングを使用し、
接触媒質を供給する方法がある。

【０００４】また、特開平１１−３２６２９４号公報が
ある。これは、接触媒質を保持する間隔保持部を設け、
もし、接触媒質が外部に漏れると収納部から補給される
構造が示されている。また、特開平５−２８１２１３号
公報がある。これは超音波探傷用探触子本体の可動板が
設置された壁面と、これと対向する壁面を昇降自在な可
動板であるスイパで構成し、表面の汚れ除去機構として
用いている例が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
は、シューまたはシールパキング部材の摩耗により生ず
る以下の問題点があり、メインテナンス性の点での配慮
が欠けていた。 （１）問題のひとつは、シールパッキング部材の磨耗に
より、ギャップ量が変化することである。ギャップ量が
変化すると探傷感度が変化する。図4は日本非破壊検査
協会発行の超音波試験iiiに記載されている接触媒質の
厚さと伝達損失の関係を計算により求めたグラフであ
る。接触媒質中の波長をλとすると、λ／４でエコー高
さが極小となり、λ／２で極大、３λ／４で極小という
ように周期的に変化する。ただし、本図は計算値であ
り、実際にはギャップ量が大きくなるにつれて変化量は
小さくなっていく傾向がある。また、接触媒質が水の場
合、極大値と極小値の感度差は約１２ｄＢである。した
がって、ギャップ量の変化に伴い探触子の感度較正を頻
繁に実施する必要がある。 （２）第２の問題は、シールパッキング部材の磨耗によ
り、ギャップ量が変化することである。その対策とし
て、スペーサの挿入によるギャップ調整やシールパッキ
ング交換作業が必要である。したがって、メインテナン
ス作業を頻繁に行わなければならない。本発明の目的
は、シュー構成部材の磨耗に伴うメインテナンス作業を
必要としない、超音波探傷用探触子シューを提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を以
下の手段によって解決することができる。

【０００７】超音波の送受信を行う振動子から構成され
る探触子と、探触子と試験体の間に設けられ探触子から
超音波信号を試験体に伝えるシューから構成される探触
子ユニットにおいて、前記超音波を試験体に入射するた
めの接触媒質供給手段と、前記接触媒質保持部と、記試
験体表面とシューとの間のギャップ量をあらかじめ定め
たギャップ量に保持する手段と、前記超音波を前記試験
体上に入射するための前記接触媒質保持部を包囲して外
周部シュー接触面に設けた複数の穿孔部からなるエアー
吐出手段と、前記接触媒質保持部と前記外周部の間にあ
る内周部シュー接触面に設けた複数の穿孔部からなる吸
引手段と、から構成し前記接触媒質を保持することにあ
る。

【０００８】また、前記試験体が平面体のとき前記平面
体の表面と探触子シュー間のギャップを定められた値に
保持調整あるいは前記試験体がロールのとき前記ロール
と探触子シューとの接触面の曲率を前記検査対象ロール
の曲率に調整する手段として回転ローラーを設けたこ
と。また、前記試験体がロールのとき、前記接触媒質の
供給口を探触子シューの相対的移動方向側に配置し、前
記エアーの吸引手段は複数穿孔部からなる吸入手段と
し、前記探触子シューの相対的移動方向側に対向する側
には前記相対的移動方向側よりも多くの複数穿孔部から
なるエアー吸入手段を配置したことに特徴がある。

【０００９】また、ハウジング内に収納されたくさび
と、くさび上に設置され超音波の送受信を行う振動子か
ら構成される探触子と、前記探触子と試験体の間に設け
られ、前記探触子から超音波信号を前記試験体に伝える
シューから構成される探触子ユニットに供給される接触
媒質の保持方法において、前記超音波を前記試験体に入
射するための接触媒質を接触媒質保持部に供給し、前記
接触媒質保持部の外周にエアーを供給し、前記接触媒質
保持部と前記エアーが供給される位置との間の位置から
前記供給されたエアーを吸入し、前記エアーにより前記
接触媒質を包囲保持する方法、により、前記課題を解決
することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面を用いて説明する。図１は本発明の実施例を示すも
ので、試験体が平面である場合の超音波探触子と探触子
シュー８の構造図であり、図１はその上面図を、図２は
その下面図を図３は側面の断面概略図を示している。

【００１１】図１において、探触子シュー８は、探触子
取り付けユニット１と回転ロール取り付けユニット２に
より構成される。回転ロール３と探触子取り付けユニッ
ト１および探触子取り付けユニット１と回転ロール取り
付けユニット２は夫々取り付けネジ３ａで結合されてい
て、回転ローラー３の高さ位置により探傷時のギャップ
量が決められる。回転ロールの取り付け高さ位置は、回
転ロール高さ調整ネジ４を回すことにより調整できる。
例えば、試験体である圧延ロ−ル径の磨耗による変化あ
るいは異なる圧延ロール径の試験を行うときに、この高
さ調整ネジにより高さすなわちギャップを調整する。

【００１２】接触媒質は４箇所の供給継手１０ａ〜１０
ｄから供給されて接触媒質供給口１１ａ〜１１ｄ（図
２）によりシュー中央の接触媒質保持部１２に吐出され
る。また、吐出エアーは４ヶ所の供給継手１３ａ〜１３
ｄにより供給され、外周上に設けられた（外周部シュー
に設けられた）多数の吐出口１４がこれを囲むように構
成されている。エアーはエアー吐出口１４から全周にわ
たって噴出するから、これによってエアーカーテンが形
成される。

【００１３】一方、供給されたエアー及び内周部に封入
された接触媒質のうちの一部は、接触媒質保持部１２と
外周上のエアー吐出部１４との中間に位置するシューの
内周部（内周部シュー）に多数設けられた穿孔吸入口１
５で構成されるエアー吸引部により吸引される。そし
て、４ヶ所の吸引継手１６ａ〜１６ｄに集められて外部
に排出される。

【００１４】すなわち、エアー吐出部から吐出したエア
ーは試験体の表面に衝突した後、シューとの間隙部を内
周部に向かってエアーカーテンの空気層となって形成さ
れる。エアーカーテンの空気層は内周部に設けたエアー
吸引部１５により吸引される。したがって、エアー吐出
部とエアー吸引部の間に、リング上のエアーカーテン層
が形成される。

【００１５】前記構成による動作を、図３の断面概略図
により説明する。まず、超音波探傷の基本原理について
簡単に説明する。探触子ハウジング５内に収納されたく
さび６上に設置された振動子７から送信された超音波は
くさび６、探触子シュー８および接触媒質１７を介して
試験体１９に超音波ビーム９として入射される。また、
試験体内の傷等で反射された超音波反射信号はこの逆の
経路で受信される。この超音波の送受信により試験体内
の傷の有無を調べる。これが超音波探傷の基本原理であ
る。接触媒質の状態（ギャップ量、エアーの混入等）に
より超音波の伝播効率が変化し、検出感度が変化する。
したがって、超音波探傷を良好に行うには、接触媒質の
保持状態を安定化させる必要がある。

【００１６】次に、エアーカーテンによる接触媒質の安
定保持について説明する。エアー吐出口１４から吐出し
たエアーは、試験体１９の表面に衝突した後、シューと
試験体の間隙部を探触子シュー８の内側に向かって流
れ、エアーカーテンの空気層を形成する。エアーカーテ
ンの空気層は内周部に多数設けられた吸入口１５で構成
されるエアー吸引部で吸引される。そして、エアー吸引
継ぎ手１６（１６ａ〜６ｄ）により吸引される。

【００１７】以上により、エアー吐出部とエアー吸引部
の間に、リング上のエアーカーテン空気層が形成され
る。接触媒質は接触媒質保持部１２内部に設けた接触媒
質吐出口１１（１１ａ〜１１ｄ）より流出し、接触媒質
保持部の内部に充満する。接触媒質保持部と試験体表面
の間には、隙間が形成されている（回転ローラー３によ
る高さ調整により形成される）。充満して加圧された接
触媒質の一部はこの隙間より、シュー外周部に向かって
流出するが、流出した接触媒質はエアーカーテンの層に
衝突し、エアー吸引部より外部に排出されるため、接触
媒質が安定に保持される。

【００１８】図４，５により本発明の他の実施例を説明
する。図４は回転体例えば、圧延ロールなどに適用した
場合の被試験体の回転体１９と、探触子及び探触子取り
付けユニット１の位置関係を、図５は試験体１９が回転
体である場合の超音波探触子と探触子シュー８の構造図
（下面図）を示したものである。

【００１９】この他の実施例における構成及び動作は、
基本的には前記の実施例とほぼ同じであるが、回転体の
表面波による探傷に適用できるようにしている。すなわ
ち、（１）検査対象との接触面を試験面とほぼ等しい曲
率とする。（２）接触媒質供給口をシユー移動方向側に
配置する。（３）反移動方向側にエアー吸引穴をより多
く配置する。このような構成にしていることに特徴があ
る。

【００２０】以下、簡単に補足説明を行う。漏洩した接
触媒質１７´は試験体１９の回転方向２０に向かって流
れる。表面波を使用した探傷においては漏洩した接触媒
質の影響を避けるため、探触子及び探触子取り付けユニ
ットを真上位置よりも回転方向側にずらした位置に配置
し、超音波ビーム９をシュー移動方向側（相対的な移動
方向）に向けて入射する。

【００２１】このため、接触媒質供給はシュー移動方向
側から行い、エアー吸引は反移動方向側で行う方がより
効率的である。したがって、本実施例では、図５の裏面
図に示すように、接触媒質は探触子シュー前面側に設け
た２ヶ所の供給口継手１０ｅ、１０ｆにより供給され、
１１ｅ〜１１ｉの５ヶ所に分岐して吐出する。エアー吸
引口１５は半分より相対的な前側を１段、後ろ側を２
段、継手につながる場所を４段、最後方部を１５段に穿
孔加工して、より効率的にエアーおよび漏洩した接触媒
質の吸引が行えるようにしている。

【００２２】本発明は、前記のように、試験面と探触子
シューとの一定ギャップ量の保持手段と、超音波が試験
体上に入射する点を囲む外周部シュー接触面に設け、エ
アーカーテン吐出手段と、超音波が試験体上に入射する
点と前記外周部の中間の内周部シュー接触面に設けたエ
アーカーテン吸引手段による接触媒質保持により、パッ
キング等の磨耗部品を介さずに、探触子シューと試験体
の間隙部の超音波入射位置に、接触媒質を安定供給する
ことを可能としたものである。磨耗があるとしても回転
ローラー３の径の変化であるが、従来技術のようにパッ
キングの接触磨耗に比較して磨耗が少ないから、メイン
テナンス作業は大幅に減少できる効果がある。

【００２３】前記課題の（１）の問題点については、試
験面と探触子シューとの一定ギャップ量の保持手段（回
転ローラー３）を設けることにより、探触子シューと試
験体とのギャップは常に所定のギャップ量を保持可能で
あり、ギャップ変動に伴う探触子の感度較正作業が不要
となる。

【００２４】また、前記課題（２）の問題点について
は、以下の原理により、シューと試験体の間隙部にエア
ーカーテンの空気膜の層を形成させることにより、パッ
キング等の磨耗部品を介さずに、シューと試験体の間隙
部の超音波入射位置に接触媒質を安定供給できることに
より、シールパッキング交換作業に伴うメインテナンス
作業が不要となる。

【００２５】エアー吐出部から吐出したエアーは試験体
の表面に衝突した後、シューとの間隙部を内周部に向か
ってエアーカーテンの空気層となって形成される。エア
ーカーテンの空気層は内周部に設けたエアー吸引部によ
り吸引される。以上により、エアー吐出部とエアー吸引
部の間に、リング上のエアーカーテン層が形成される。
したがって、接触媒質を接触媒質保持部１２に安定して
保持することができる。

【００２６】接触媒質は、接触媒質保持部の内部に設け
た接触媒質吐出部より流出し、保持部の内部に充満す
る。保持部と試験体表面の間には、隙間を形成してお
く。充満した接触媒質はこの隙間より、シュー外周部に
向かって流出する。流出した接触媒質はエアーカーテン
の層に衝突し、エアー吸引部より回収される。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、試験面と探触子シュー
との一定ギャップ量の保持手段を探触子シューに取付け
たことにより、ギャップ変動がなく、シューと試験体の
間隙部にエアーカーテンの空気膜の層を形成させること
により、接触媒質を安定供給保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明における実施例で、超音波探触子と探
触子シューの構造を表す上面図である。

【図２】 図１の下面図である。

【図３】 図１の側面概略図である。

【図４】 本発明の他の実施例で、回転体、探触子、取
り付けユニットを表す図である。

【図５】 本発明の他の実施例で、超音波探触子の下面
図である。

【図６】 接触媒質の厚さと伝達損失の関係を計算によ
り求めた図である。

【符号の説明】

１；探触子取り付けユニット、２；回転ロール取り付け
ユニット、３；回転ローラー、３ａ；取り付けネジ、
４；回転ロール高さ調整ネジ、５；探触子ハウジング、
６；くさび、７、７ａ〜７ｄ；振動子などから成る探触
子、８；探触子シュー、９；超音波ビーム、１０、１０
ａ〜１０ｆ；接触媒質供給継手、１１ａ〜１１ｄ；接触
媒質吐出口、１２；接触媒質保持部、１３、１３ａ〜１
３ｄ；吐出エアー供給継手、１４；エアー吐出口、１
５；エアー吸引口、１６、１６ａ〜１６ｄ；エアー吸引
継手、１７；接触媒質、１８；エアー、１９；試験体、
２０；試験体の回転方向。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジング内に収納されたくさびと、前記
   くさび上に設置され超音波の送受信を行う振動子から構
   成される探触子と、探触子と試験体の間に設けられ前記
   探触子から超音波信号を前記試験体に伝えるシューから
   構成される探触子ユニットにおいて、前記超音波を前記
   試験体に入射するための接触媒質供給手段と、前記接触
   媒質保持部と、前記試験体表面とシューとの間のギャッ
   プ量をあらかじめ定めたギャップ量に保持する手段と、
   前記超音波を前記試験体上に入射するための前記接触媒
   質保持部を包囲して外周部シュー接触面に設けた複数の
   穿孔部からなるエアー吐出手段と、前記接触媒質保持部
   と前記外周部の間にある内周部シュー接触面に設けた複
   数の穿孔部からなるエアー吸引手段、から構成し前記接
   触媒質を保持することを特徴とする超音波探傷用探触子
   シュー。
2. 【請求項２】請求項1記載の探触子シューにおいて、前
   記試験体が平面体のとき前記平面体の表面と探触子シュ
   ー間のギャップをあらかじめ定められた値に保持調整あ
   るいは前記試験体がロールのとき前記ロールと探触子シ
   ューとの接触面の曲率を前記検査対象ロールの曲率に調
   整する手段として回転ローラーを設けたことを特徴とす
   る超音波探傷用探触子シュー。
3. 【請求項３】請求項1記載の探触子シューにおいて、前
   記試験体がロールのとき、前記接触媒質の供給口を探触
   子シューの相対的移動方向側に配置し、前記エアーの吸
   入手段は複数穿孔部からなる吸入手段とし、前記探触子
   シューの相対的移動方向側に対向する側には前記相対的
   移動方向側よりも多くの複数吸入穿孔部からなるエアー
   吸入手段を配置したことを特徴とする超音波探傷用探触
   子シュー。
4. 【請求項４】ハウジング内に収納されたくさびと、前記
   くさび上に設置され超音波の送受信を行う振動子から構
   成される探触子と、前記探触子と試験体の間に設けら
   れ、前記探触子から超音波信号を前記試験体に伝えるシ
   ューから構成される探触子ユニットに供給される接触媒
   質の保持方法において、前記超音波を前記試験体に入射
   するための接触媒質を接触媒質保持部に供給し、前記接
   触媒質保持部の外周にエアーを供給し、前記接触媒質保
   持部と前記エアーが供給される位置との間の位置から前
   記供給されたエアーを吸入し、前記エアーにより前記接
   触媒質を包囲保持することを特徴とする超音波探傷用接
   触媒質保持方法。