JP2011043469A - アクスルシャフトの検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】精度よく且つ容易に溶込み不良を判定することができるアクスルシャフトの検査方法を提供する。
【解決手段】互いに突合せ溶接された筒状部材２，３を具備するアクスルシャフト１を検査するための検査方法であり、まず、筒状部材２，３の内面２ｂ，３ｂ側に裏板７が当接された突合せ部６に溶接部Ｗを形成してなる接合部８に対し、計測器９のプローブ１１を内面２ｂ，３ｂ側から裏板７に接触させ、接合部８の厚さを計測する。そして、突合せ部６の厚さｔと裏板７の厚さｔｂとの合計値α以上の値が計測されない場合、溶込み不良と判定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、アクスルシャフトの検査方法に関する。

従来、例えばトレーラ等の走行装置を構成するアクスルシャフトとして、突合せ部が完全に溶け込むよう突合せ溶接された第１及び第２筒状部材を具備するものが知られている。このようなアクスルシャフトにおいて突合せ部の溶込みを検査する場合には、例えば特許文献１，２に記載されているような検査方法が用いられる。

特許文献１に記載の検査方法は、超音波探傷法を利用する計測器によって管内の探査を行うものであり、求心機構部の求心作用によって、管壁内面に対して計測器のプローブ（探触子）を常に垂直方向に向けることが図られている。また、特許文献２に記載の検査方法は、配管内面にプローブを押し当て、このプローブで超音波ビームを送受信することで、欠陥を検出するものであり、配管の内径に合わせた曲率を有するプラスチック製のシューをプローブの先端側に貼付することで、配管内面に対するプローブの密着性が高められている。

特開平０２−５７９７４号公報 特開２０００−１０５２２５号公報

ところで、近年のアクスルシャフトの検査方法においては、益々の効率化及び高精度化が要求されており、そのため、精度よく且つ容易に溶込み不良を判定することが強く望まれている。

そこで、本発明は、精度よく且つ容易に溶込み不良を判定することができるアクスルシャフトの検査方法を提供することを課題とする。

上記課題を達成するため、本発明に係るアクスルシャフトの検査方法は、突合せ部が完全に溶け込むよう突合せ溶接された第１及び第２筒状部材を具備するアクスルシャフトを検査するための検査方法であって、突合せ部の内面側に当接部を当接した状態で突合せ部に溶接部を形成してなる接合部に対し、超音波厚さ計測器のプローブを内面側又は外面側から接触させ、接合部の厚さを計測する計測工程と、計測工程において突合せ部の厚さと当接部の厚さとの合計値以上の値が計測されない場合、溶込み不良と判定する判定工程と、を有することを特徴とする。

この本発明に係るアクスルシャフトの検査方法では、超音波厚さ計測器を利用して接合部の厚さを計測し、突合せ部の厚さと当接部の厚さとの合計値以上の値が計測されない場合、溶込み不良と判定することができる。これは、例えば接合部に対してプローブを内面側から接触させて厚さ計測を行う場合、図５（ａ）に示すように、突合せ部６が完全に溶け込んでいないと、突合せ部６と当接部７との間に形成された空気層Ｓにてプローブ１１からの超音波が反射し、当接部７の厚さしか計測されない一方、図５（ｂ）に示すように、突合せ部６が完全に溶け込んでいると、かかる空気層Ｓが形成されないため、突合せ部６の厚さｔと裏板７の厚さｔｂとの合計値α以上の値が計測される。よって、超音波厚さ計測器９で合計値α以上の値が計測された否かを判定することで、突合せ部６の溶込み不良を判定できるためである。なお、接合部に対してプローブを外面側から接触させて厚さ計測を行う場合についても、同様な理由から、超音波厚さ計測器での厚さ計測によって突合せ部の溶込み不良を判定することができる。従って、本発明によれば、精度よく且つ容易に溶込み不良を判定することが可能となる。

また、第１及び第２筒状部材は、略円筒形状を呈する部材であって、計測工程は、接合部に対してプローブを接触させ、プローブを軸方向に移動させながら接合部の厚さを計測する第１計測工程と、第１計測工程において合計値以上の値が計測された場合、その合計値以上の値が計測された位置からプローブを周方向に沿って移動させながら接合部の厚さを計測する第２計測工程と、を含み、判定工程では、第１又は第２計測工程において合計値以上の値が計測されない場合、溶込み不良と判定する場合がある。

また、計測工程では、接合部の当接部にプローブを内面側から接触させることが好ましい。この場合、接合部の内面側の当接部は外面側の溶接部に対して凹凸の度合いが小さいことから、プローブを接合部に安定して接触させることができ、よって、超音波厚さ計測器による計測が精度よいものとなる。

また、計測工程では、アームの先端部にプローブを取り付け、このアームを第１筒状部材において突合せ部と反対側から内挿し、接合部にプローブを接触させることが好ましい。この場合、プローブを接合部に容易に接触させることができ、溶込み不良を一層容易に判定することが可能となる。

このとき、アームには、第１筒状部材と係合して先端部の軸方向位置を規制する規制部が設けられていることが好ましい。この場合、例えば、アームを移動させてプローブを移動させるとき、アームの先端部の軸方向におけるズレを抑制することができ、よって、プローブの軸方向におけるズレを抑制することが可能となる。

本発明によれば、精度よく且つ容易に溶込み不良を判定することが可能となる。

本発明の一実施形態の対象となるアクスルシャフトを示す概略断面図である。 本実施形態に係るアクスルシャフトの検査方法の手順を示すフローチャートである。 本実施形態に係るアクスルシャフトの検査方法で用いられる計測器及び計測用アームを示す図である。 本実施形態に係るアクスルシャフトの検査方法の一の工程を示す概略断面図である。 本実施形態に係るアクスルシャフトの検査方法を説明するための図である。 図１のアクスルシャフトとは別の他のアクスルシャフトを示す概略断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、「左」「右」の語は、車両の左右方向に対応するものである。

本実施形態に係るアクスルシャフトの検査方法は、溶接溶込みを確認するためのものであり、例えば出荷時点検や定期点検等の点検時に用いられる。図１に示すように、本実施形態に検査方法の対象となるアクスルシャフト１は、トレーラ等の車両の走行装置を構成する車軸であり、突合せ溶接された筒状部材２，３を備えている。

図１，４に示すように、筒状部材（第１筒状部材）２は、スピンドル部として機能するものであり、鍛造品とされている。この筒状部材２は、車幅方向を軸Ｇとして（つまり、車幅方向を軸方向として）延びる略円筒形状を呈している。具体的には、筒状部材２は、車幅方向外側から中央に亘って円筒状に延びた後、車幅方向内側にて滑らかに拡径するよう形成されている。この筒状部材２の内面２ｂにおいて車幅方向外側の端部２ｄには、後述のストッパ４を係合するための段差５が形成されている。

筒状部材（第２筒状部材）３は、パイプ部材であって、車幅方向を軸Ｇとして延びる円筒形状を呈している。筒状部材３の車幅方向外側の端部３ａは、筒状部材２の車幅方向内側の端部２ａと等しい肉厚及び外径とされている。端部２ａ，３ａは、互いに突き合されて当接されている。これにより、筒状部材２，３の内面２ｂ，３ｂ及び外面２ｃ，３ｃは互いに面一で連続し、そして、端部２ａ，３ａは突合せ部６として構成される。突合せ部６の厚さｔは、例えば９ｍｍとされている。

この突合せ部６の径方向内側には、裏板７が当接されている。裏板７は、環状と呈し、その厚さｔｂが例えば９ｍｍとされている。そして、内面２ｂ，３ｂ側から裏板７を当接した状態で突合せ部６に溶接部Ｗを完全に溶け込むよう形成してなる接合部８によって、筒状部材２，３が互いに突合せ溶接されている。つまり、溶接部Ｗを裏板７に到達させて突合せ部６を完全溶込み状態とする接合部８が、端部２ａ，３ａ間に形成されている。

なお、図１に示すように、筒状部材２の外面２ｃには、回転軸受け２１、ハブドラム２２、ホイール２３を介してタイヤ２４が回転可能に取り付けられている。また、筒状部材２の車幅方向外側の端部２ｄには、アクスルナット２５が取り付けられている。ハブドラム２２には、端部２ｄを覆うようにして設けられたハブキャップ２６がボルト２７で固定されている。また、このハブドラム２２には、筒状部材３を覆うようにブレーキドラム２８が固定されている。

次に、上述したアクスルシャフト１の接合部８を検査する場合について、図２に示すフローチャートを参照しつつ説明する。本実施形態では、図３に示すように、計測器（超音波厚さ計測器）９及び計測用アーム（アーム）１０を用いて検査を行う。そこで、これら計測器９及び計測用アーム１０について説明する。

計測器９は、超音波を利用して被計測物の厚さを計測するものであり、垂直探傷子としてのプローブ１１が計測器本体１２にケーブル１３で接続されている。

計測用アーム１０は、接合部８を検査するための治具であり、板状を呈している。この計測用アーム１０は、基端部１４と中間部１５と先端部１６とを有しており、これらはこの順で連続するよう構成されている。

中間部１５は、筒状部材２の長さと同程度又はそれ以上の長さで延在している。この中間部１５には、ケーブル１３が固定される。基端部１４は、検査者が把持する部分であり、中間部１５の基端にてその主面１５ａ側に屈折するように設けられている。先端部１６は、中間部１５の先端に連続し、中間部１５に対してその主面１５ａ側に傾斜して延在している。この先端部１６には、プローブ１１が固定される。

また、中間部１５の長手方向の所定位置には、ストッパ（規制部）４が固定されている。ストッパ４は、先端部１６の位置を規制するためのものとして、筒状部材２の内面２ｂの段差５に係合する（詳しくは、後述）。このストッパ４は、主面１５ａ側に突出すると共に、中間部１５の長手方向に沿って移動可能となっている。

このような計測器９及び計測用アーム１０を用いた本実施形態では、まず、接合部８を検査する前の準備工程として、検査前工程を実施する（Ｓ１）。具体的には、ハブキャップ２６を外し、筒状部材２，３の筒孔が外部と連通する状態とする。これと共に、計測器９を計測用アーム１０に取り付ける。そして、計測器９のゼロリセット（初期値の修正）を行うと共に、プローブ１１と被計測物との間に空気層が形成されないようプローブ１１にグリセリン等を塗布する。

続いて、図４に示すように、筒状部材２の筒孔に計測用アーム１０を端部２ｄ側から内挿し、プローブ１１を筒内に進入させる（Ｓ２）。そして、内面２ｂ，３ｂ側から接合部８の裏板７にプローブ１１を垂直に接触させ、厚さ計測を行う。つまり、接合部８に対してプローブ１１を内面２ｂ，３ｂ側から垂直に接触させて厚さ計測を行う。

これに併せて、軸Ｇ方向に計測用アーム１０を移動させてプローブ１１を軸Ｇ方向に移動させる（Ｓ３）。なお、ここでは、アクスルシャフト１の周方向において、下方を０°として周方向一方側をプラス方向（周方向他方側をマイナス方向）とした場合、±４５°の範囲に位置する接合部８に対してプローブ１１を接触させている。

上記Ｓ３において、突合せ部６の厚さｔと裏板７の厚さｔｂとの合計値α（以下、単に「合計値α」という）以上の値が計測されない場合（例えば、厚さｔｂが計測された場合）、突合せ部６が完全に溶け込んでいないと判断し、溶込み不良と判定して検査を終了する（Ｓ４→Ｓ５）。一方、合計値α以上の値が計測された場合、そのときのプローブ１１が接触する位置では突合せ部６が完全に溶け込んでいると判断する。これは、以下の理由による。

すなわち、図５（ａ）に示すように、突合せ部６が完全に溶け込んでいないと、突合せ部６と裏板７との間に形成された隙間である空気層Ｓによって、プローブ１１からの超音波が反射する。よって、この場合、計測器９では、裏板７の厚さしか計測されない。一方、図５（ｂ）に示すように、突合せ部６が完全に溶け込んでいると、かかる空気層Ｓが形成されないことから、計測器９では、突合せ部６の厚さｔと裏板７の厚さｔｂとの合計値α、又は、これに溶接部Ｗの肉盛厚ｔｙを加算した値が計測される。従って、計測器９によって合計値α以上の値が計測された否かを判定することで、接合部８における突合せ部６の完全溶込みの適否を判定できるのである。

続いて、合計値α以上の値が計測されたときの計測用アーム１０の位置にて、ストッパ４が段差５に係合するよう該ストッパ４を移動させ、ストッパ４の固定位置を調整する（Ｓ４→Ｓ６）。そして、計測用アーム１０を周方向に沿って移動させ、プローブ１１を接合部８に垂直に接触させた状態で周方向に沿って移動させつつ、厚さ計測を行う（Ｓ７）。なお、ここでは、±４５°の範囲でプローブ１１を周方向に沿って移動させている。

上記Ｓ７において合計値α以上の値が計測されない場合、突合せ部６の溶込み不良と判定し、検査を終了する（Ｓ８→Ｓ５）。一方、合計値α以上の値が計測された場合、突合せ部６が完全に溶け込んでいると判断する。そして、突合せ部６の溶込み良好と判定し、検査を終了する（Ｓ８→Ｓ９）。

以上、本実施形態では、超音波で厚さを計測する計測器９を利用して接合部８の厚さを計測し、合計値α以上の値が計測されない場合、上述した空気層Ｓと超音波の反射とに関する理由から、突合せ部６を溶込み不良と判定することができる。よって、精度よく且つ容易に溶込み不良を判定することが可能となる。すなわち、溶け込み状態を簡便に確認することができ、短期間で多くのアクスルシャフト１を検査することが可能となる。

また、上述したように、本実施形態では、筒状部材２の筒孔内にプローブ１１を進入させ、接合部８の裏板７にプローブ１１を垂直接触させることで、接合部８の厚さを計測している。この場合、裏板７は溶接部Ｗよりも凹凸の度合いが小さいことから、溶接部Ｗにプローブ１１を垂直接触させる場合に比べ、プローブ１１を安定して接合部８に接触させることができると共に、プローブ１１の垂直接触を確実且つ容易に行うことが可能となる。よって、計測器９による計測を高精度化することができる。

また、このように裏板７にプローブ１１を垂直接触させる場合、ハブキャップ２６を取り外すだけで接合部８の厚さを計測することができる。この点、外面２ｃ，３ｃ側から溶接部Ｗにプローブ１１を垂直接触しようとすると、アクスルシャフト１周辺の装置（例えば、ハブドラム２２、ホイール２３及びブレーキドラム２８等）を取り外すことが必要となる。よって、本実施形態では、溶込み不良を一層容易に判定することが可能となる。

また、上述したように、本実施形態では、計測用アーム１０を用いて接合部８にプローブ１１を接触させている。よって、プローブ１１を接合部８に容易に接触させることができ、この点においても、溶込み不良を一層容易に判定することが可能となる。

さらに、上述したように、本実施形態では、計測用アーム１０にストッパ４が設けられており、ストッパ４が筒状部材２と係合されることで、プローブ１１が固定された計測用アーム１０の先端部１６の軸方向位置が規制されている。よって、計測用アーム１０を周方向に移動させてプローブ１１を周方向に移動させる際（上記Ｓ７）、先端部１６の車幅方向のズレ（特に、車幅方向内側へのズレ）を抑制することができ、その結果、プローブ１１の車幅方向のズレを抑制することが可能となる。

なお、本実施形態では、前述のように、接合部８の厚さによって溶込み不良を判定することから、接合部８の裏板７は、溶け込み不良を判定するための検査用プレートとして機能するものといえる。なお、この裏板７によれば、突合せ部６を溶接する際に溶接部Ｗが筒状部材２，３内に溶け落ちるのを防止することもできる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、裏板７にプローブ１１を接触させて接合部８の厚さ計測を行っているが、溶接部Ｗにプローブ１１を接触させて接合部８の厚さ計測を行ってもよい。つまり、接合部８に対してプローブ１１を外面２ｃ，３ｃ側から接触させて厚さ計測を行ってもよい。この場合においても、上述した空気層Ｓと超音波の反射とに関する理由と同様な理由から、計測器９での厚さ計測によって突合せ部６の溶込み不良を判定することができる。

また、上記実施形態では、上記Ｓ７にて厚さ計測を行う際に±４５°の範囲でプローブ１１を周方向に沿って移動させているが、全周に亘って移動させてもよく、周方向の少なくとも一部の範囲で移動させればよい。

また、上記実施形態の接合部８では、筒状部材２，３とは別体の裏板７が突合せ部６に当接部として当接されているが、本発明の当接部は、筒状部材２，３の何れか一方と一体に構成されている場合もある。例えば、図６に示すように、筒状部材２の車幅方向内側の端部２ａに環状に突出する環状凸部１９が設けられ、そして、突合せ部６の内側に環状凸部１９が当接部として当接されて接合部８が構成されていてもよい。

ちなみに、上記の「筒状部材」とは、略円筒状の部材だけでなく、略多角筒状の部材を含むものである。また、略円筒状及び略多角筒状とは、円筒状及び多角筒状に概略等しいものや円筒状及び多角筒状の部分を含むもの等の広義の円筒状及び多角筒状を意味している。

１…アクスルシャフト、２…筒状部材（第１筒状部材）、２ｂ，３ｂ…内面、２ｃ，３ｃ…外面、３…筒状部材（第２筒状部材）、４…ストッパ（規制部）、６…突合せ部、７…裏板（当接部）、８…接合部、９…計測器（超音波厚さ計測器）、１０…計測用アーム（アーム）、１１…プローブ、１６…先端部、１９…環状凸部（当接部）、ｔ…突合せ部の厚さ、ｔｂ…裏板の厚さ（当接部の厚さ）、α…合計値。

Claims (5)

1. 突合せ部が完全に溶け込むよう突合せ溶接された第１及び第２筒状部材を具備するアクスルシャフトを検査するための検査方法であって、
   前記突合せ部の内面側に当接部を当接した状態で前記突合せ部に溶接部を形成してなる接合部に対し、超音波厚さ計測器のプローブを内面側又は外面側から接触させ、前記接合部の厚さを計測する計測工程と、
   前記計測工程において前記突合せ部の厚さと前記当接部の厚さとの合計値以上の値が計測されない場合、溶込み不良と判定する判定工程と、を有することを特徴とするアクスルシャフトの検査方法。
2. 前記第１及び第２筒状部材は、略円筒形状を呈する部材であって、
   前記計測工程は、
   前記接合部に対して前記プローブを接触させ、前記プローブを軸方向に移動させながら前記接合部の厚さを計測する第１計測工程と、
   前記第１計測工程において前記合計値以上の値が計測された場合、その前記合計値以上の値が計測された位置から前記プローブを周方向に沿って移動させながら前記接合部の厚さを計測する第２計測工程と、を含み、
   前記判定工程では、前記第１又は第２計測工程において前記合計値以上の値が計測されない場合、溶込み不良と判定することを特徴とするアクスルシャフトの検査方法。
3. 前記計測工程では、前記接合部の前記当接部に前記プローブを前記内面側から接触させることを特徴とする請求項１又は２記載のアクスルシャフトの検査方法。
4. 前記計測工程では、アームの先端部に前記プローブを取り付け、このアームを前記第１筒状部材において前記突合せ部と反対側から内挿し、前記接合部の前記当接部に前記プローブを接触させることを特徴とする請求項３記載のアクスルシャフトの検査方法。
5. 前記アームには、前記第１筒状部材と係合して前記先端部の軸方向位置を規制する規制部が設けられていることを特徴とする請求項４記載のアクスルシャフトの検査方法。

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