JP2013205213A - ローラ式堰止めユニットを備えた探傷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出精度を向上し得るローラ式堰止めユニットを備えた探傷装置を提供する。
【解決手段】探傷装置１０は、探触子１７と被検材１の間に接触媒質を供給しながら、探触子１７から被検材１の回転方向手前側へ超音波を発信して、その反射波により被検材１の表層部の性状を検出する。探触子１７よりも被検材１の回転方向手前側にローラ式堰き止めユニット１１を備える。接触媒質を含む表面残留物を堰止めユニット１１の手前で堰き止めて、探傷領域Ｓに進入しないようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、超音波探傷により圧延ロール等の被検材の表面又は表面直下に存在する疵やクラックを自動的に検出できる超音波探傷装置に関する。

従来から、円筒状又は円柱状の被検材の表面または表面直下に存在する割れ等の欠陥の検出には、例えば特許文献１に示される超音波探傷用斜角探触子を使用して行う方法が知られている。この方法は、被検材の表面に斜角探触子により検査する方向に向かって超音波を発し、欠陥から跳ね返ってくる超音波を受信して表層部の欠陥の有無を検出するものである。

この方法では、斜角探触子と被検材の間に常に水等の接触媒質を供給する必要がある。接触媒質は探触子からの超音波の伝達媒体としての役割を終えた後、被検材の回転に引き摺られ、その大部分が被検材の表面に残留する。このように残留した接触媒質は、被検材の回転に伴いその表面で水滴や飛沫となる。超音波探触子は、これらに極めて敏感に反応するので、これらが回転し再び探触子の検査部に近づくと、欠陥として誤検出されるという問題がある。

そこで、多くの超音波探傷装置では、被検材の表面で水滴や飛沫となる恐れのある余分な接触媒質を、被検材の表面から掻き取り、探傷に必要な清浄な面を作り出すスクレーパが取り付けられている。この種の装置として特許文献２に開示される円中体表層部の超音波探傷方法や特許文献３に開示される超音波探傷装置、あるいは特許文献４に開示される超音波探傷方法及び装置等の装置が知られている。

特開平５−２８１２１３号公報 特開平４−２７６５４７号公報 特開平７−２９４４９３号公報 特開２０００−２１４１３８号公報

しかしながら、スクレーパは被検材表面にスライド接触するため、その接触面の状態によっては常にスムーズに接触しているとは限らない。特に圧延ロール等、表面の研削加工を行う被検材の場合は、表面研削の進行具合によって平滑度に違いが出る。そのためスクレーパの材質や形状によっては回転面への接触がスムーズに行われず、探傷に必要な清浄な面を作り出せない状況が発生し、検出精度の低下を招来する場合がある。

また、スクレーパは磨耗していく際に磨耗屑が発生し、それが誤検出の原因になる。更に、圧延ロール等は研削と同時に探傷を行う場合があるが、その際、研削屑がスクレーパに噛み込んで加工面を傷つける等、研削加工そのものに支障を来たすことがあり、スクレーパそのものが破損して掻き取り機能が失われる場合もある。また、スクレーパの磨耗が進行すると、ある程度使用された後は交換が必要にならざるを得ない。

本発明はかかる実情に鑑み、スクレーパ等の被検材の表面を摩擦する部材を使用することなく、探触子より前方の被検材表面に対して探傷に必要な清浄な面を作り出し、検出精度を向上し得るローラ式堰止めユニットを備えた探傷装置を提供することを目的とする。

本発明によるローラ式堰止めユニットを備えた探傷装置は、探触子と被検材の間に接触媒質を供給しながら、前記探触子から前記被検材の回転方向手前側へ超音波を発信して、その反射波により前記被検材の表層部の性状を検出する探傷装置であって、前記探触子よりも前記被検材の回転方向手前側にローラ式堰き止めユニットを備え、前記接触媒質を含む表面残留物を該堰止めユニットの手前で堰き止めて、探傷領域に進入しないようにしたことを特徴とする。

また、本発明のローラ式堰止めユニットを備えた探傷装置において、前記堰き止めユニットは少なくとも柔軟性状を有する堰止めローラを有し、この堰止めローラが前記被検材の表面に隙間なく回転接触するように支持されることを特徴とする。

また、本発明のローラ式堰止めユニットを備えた探傷装置において、前記堰止めローラの回転軸はその支持用枠体に対して上下動可能に構成され、前記堰止めローラと前記被検材の表面の距離を調節可能としたことを特徴とする。

また、本発明のローラ式堰止めユニットを備えた探傷装置において、前記堰止めローラの回転軸は、スプリング手段によって前記被検材側へ弾性付勢されていることを特徴とする。

本発明によれば、堰止めローラの手前でこれに進行してくる残留物を堰き止め、下流側の探傷部へと運ばれるのを阻止し、余分な残留物及び探傷に障害となる接触媒質の滴や飛沫等を除去して、探傷に必要な清浄面を作り出すことができる。これによりスクレーパ等を用いる場合のように被検材表面の状況に影響されることがなく、また、被検材表面とのスライドによる磨耗がないので、長時間に亘り安定した堰止め性能を発揮維持することができる。

本発明の実施形態に係る探傷装置を設置した設備の全体的配置構成を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る探傷装置を設置した設備の全体的配置構成を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る探傷装置の側面図である。 本発明の実施形態に係る探傷装置の底面図である。 本発明の実施形態に係る探傷装置における堰止めローラの支持構造例を示す側面図である。

以下、図面に基づき、本発明におけるローラ式堰止めユニットを備えた探傷装置の好適な実施の形態を説明する。
先ず図１及び図２は、本発明に係る探傷装置１０により円筒状又は円柱状の被検材の表面又は表面直下に存在する疵やクラックを検出する場合の設備の全体的配置構成を示している。この実施形態において被検材の例として圧延ロール１とし、該圧延ロール１の表面を研削装置１００によって研削しつつ、探傷装置１０を作動させて被検材の探傷検出を行うようになっている。

図１及び図２において、圧延ロール１は両外側にて支軸１０１を介して支持部（もしくは装置）１０２により回転可能に支持される。また、回転駆動部（もしくは装置）１０３により圧延ロール１を所定の回転数及びタイミングで回転駆動することができ、この例では圧延ロール１は矢印Ｎ方向に回転するものとする。更に圧延ロール１の側近には研削装置１００が隣接配置される。研削装置１００は圧延ロール１の表面を研削するための砥石１０４を備え、研削液ノズル１０５から研削液を吐出しながら研削する例とする。研削装置１００全体は、基台もしくはベース１０６上でガイド機構１０７を介して、圧延ロール１の長手軸方向に沿って往復動可能（矢印Ｘ）となっている。

探傷装置１０は、研削装置１００の適所から圧延ロール１側へ延出する支持アーム１０８により支持される。図２のように支持アーム１０８の先端部付近で垂下される探傷装置１０は、圧延ロール１の上方からその外周面に接するかたちで静置される。この場合、圧延ロール１の軸心１ａの略上方に位置するように探傷装置１０を配置するとよい。

次に図３及び図４は、探傷装置１０の具体的構成例を示している。図３は探傷装置１０の側面図、図４はその底面図である。探傷装置１０は、探傷部１１と堰止めユニット１２を有して構成される。探傷部１１及び堰止めユニット１２は枠状の支持フレーム１３にそれぞれ取り付けられる。支持フレーム１３は支軸１４を介して、支持アーム１０８から下方に延出する一対のブラケット１０８ａに回動可能に支持され、即ち支軸１４を支点として所謂、シーソー運動するように支持される。

支持フレーム１３の回動支点である支軸１４は、圧延ロール１の回転軸方向（矢印Ｘ）に沿って配置される。探傷部１１と堰止めユニット１２とは支軸１４の両側に、圧延ロール１の回転方向に沿って配置される。この場合、圧延ロール１の回転方向（矢印Ｎ）に対して堰止めユニット１２は探傷部１１よりも手前もしくは上流側に配置され、この手前側を矢印Ｙで示す。探傷部１１は支軸１５を介して、また堰止めユニット１２は支軸１６を介してそれぞれ支持フレーム１３に回動可能に、即ちシーソー運動するように支持される。

探傷部１１において、一般的な表面波探触子１７を使用する。この表面波探触子１７は超音波発信及び受信部を含んでおり、圧延ロール１の表面に対向するように配置される。表面波探触子１７から圧延ロール１の回転方向とは反対方向となる手前もしくは上流側の表層部に向けて超音波が発信され、欠陥から跳ね返ってくる超音波を受信して表層部の欠陥の有無を検出する。この検出方法自体は一般に行われる場合と実質的に同様であり、ここでは詳細な説明を省略するが、この場合、表面波探触子１７の手前側に堰止めユニット１２との間に探傷領域Ｓが設定される。

なお、表面波探触子１７を収容する筐体１８の両外側には、それぞれ２つずつ計４つのガイドローラ１９が回転自在に支持されている。これらのガイドローラ１９は筐体１８の外側四隅で圧延ロール１の表面に均等に接触するようになっている。

表面波探触子１７と被検材である圧延ロール１の表面の間には常に水等の接触媒質が供給される。表面波探触子１７の手前側直近には圧延ロール１の表面側に開口する接触媒質供給口２０が設けられ、この接触媒質供給口２０から適量の接触媒質が吐出供給される。接触媒質の供給源と接続された接触媒質供給パイプ２１が接触媒質供給口２０まで配索され、両者間が相互に連通する。接触媒質としては基本的には水が好ましい。本例では研削装置１００により圧延ロール１の表面を研削加工しながら探傷検査するため、研削液を用いることも可能である。

堰止めユニット１２において、圧延ロール１の回転軸方向に長く延びる概略箱状の枠体２２内に、圧延ロール１の回転軸方向に沿って堰止めローラ２３が回転自在に軸支される。堰止めローラ２３の支持構造については後述するものとする。更に図５をも参照して、枠体２２の長手方向の両端外側にはそれぞれ２つずつ計４つのガイドローラ２４が、支軸２５を介して回転自在に支持されている。これらのガイドローラ２４は枠体２２の外側四隅で圧延ロール１の表面に均等に接触するようになっている。このため枠体２２（の下端）と圧延ロール１（の表面）の間の距離は常に一定に保持される。

堰止めローラ２３の回転軸２６はその両外側端に適度に突出しており、枠体２２の長手方向両端部に形成された長穴２７に嵌入する。このため堰止めローラ２３は長穴２７の長さに対応して、各回転軸２６を介して上下方向に所定距離もしくはストロークだけ上下動可能である。なお、各回転軸２６はボルト２８等の係止部材により、長穴２７から外れないようになっている。更に各回転軸２６は図５において概略図示するが、ステー２９と相対回転可能に結合しており、このステー２９は枠体２２内の適所に装着されたスプリング３０によって、圧延ロール１側へ付勢されている。

ここで、堰止めローラ２３は被検材、この例では圧延ロール１に当たると変形する適切な硬さ（あるいは柔らかさ）を持ち、また接触媒質を含浸する性質を有する。その材質としては典型的にはスポンジ状で成るものが好適である。堰止めローラ２３を適切な力で、回転する圧延ロール１の表面に押し当てて回転接触させることにより、圧延ロール１の表面の状況に関わりなく、堰止めローラ２３が常に圧延ロール１の表面に隙間なく接触しながら回転可能となる。また、堰止めローラ２３は図４に示したように長さＷを有し、この長さＷは表面波探触子１７の長さもしくは幅ｗよりもかなり長く設定される。

更に、堰止めローラ２３の手前もしくは上流側には図３及び図４のように、補助水供給パイプ３１が配索され、補助水供給パイプ３１は堰止めローラ２３の長手方向略中央部にて圧延ロール１の表面に向けて開口している。この補助水供給パイプ３１からも適宜に水が吐出供給される。

上記構成において、探傷装置１０全体は支持アーム１０８の下方に、支軸１４を介してシーソー式に支持され、また、探傷部１１及び堰止めユニット１２も支軸１５及び支軸１６を介してそれぞれシーソー式に支持される。このようにシーソー状の支持構造を持つことで、探傷部１１及び堰止めユニット１２はそれらのガイドローラ１９及びガイドローラ２４が圧延ロール１の表面に対して片当たりすることなく、即ち均等にバランスよく接触することで、適正且つ正確に配置・セッティングされる。

この例では前述のように圧延ロール１の表面を研削装置１００によって研削しつつ、探傷装置１０により圧延ロール１の表層部を探傷検出する。その際、研削液ノズル１０５から研削液が吐出されると共に、接触媒質供給口２０から水又は研削液でなる接触媒質が供給される。圧延ロール１の回転に伴い接触媒質は探傷部１１を通過後、研削液は研削装置１００の砥石１０４を通過後、圧延ロール１の回転に引き摺られ、その多くは圧延ロール１の表面に残留する（残留物Ｒという）。この残留物Ｒには本例のように研削を行う場合には研削屑も含まれる。残留物Ｒはその後、圧延ロール１の回転と共に堰止めローラ２３の手前もしくは上流側から該堰止めローラ２３へと進行する。

なお、探傷装置１０は研削装置１００と共にガイド機構１０７を介して、圧延ロール１の長手軸方向に沿って適宜移動させることで、圧延ロール１の全領域に対して上記と同様な探傷検出を行うことができる。

本発明によれば、堰止めローラ２３の回転軸２６が嵌入する長穴２７により、堰止めローラ２３の中心（回転軸２６）と圧延ロール１の表面の距離を調節することができる。この距離を調節することにより、堰止めローラ２３が圧延ロール１の表面に押し当てられる力を最適に調節することができる。なお、枠体２２全体としては適切な力で圧延ロール１の表面に押し付けられる。また、堰止めローラ２３は前述したスポンジ状材料の性状に基づき、スプリング３０による弾力とも相俟って、圧延ロール１の表面の状況に関わりなく堰止めローラ２３が常に、その表面に隙間なく接触しながら回転する状況が得られる。

これにより図４及び図５に示すように、堰止めローラ２３の手前から進行してくる残留物Ｒを残留物Ｒ₀として堰き止め、堰止めローラ２３の下流の探傷部１１へと運ばれるのを実質的に阻止することができる。このように余分な残留物Ｒや探傷に障害となる接触媒質の滴や飛沫等を除去し、探傷領域Ｓにおいて探傷に必要な清浄面を作り出すことができる。従って、スクレーパ等を用いる場合のように被検材表面の状況に影響されることがなく、また、被検材表面の磨耗がないので、長時間に亘り安定した堰止め性能を発揮維持することができる。

また、圧延ロール１等に対して研削と同時に探傷を行う場合、研削屑が堰止めユニット１２に引っ掛かることがない。従って、引っ掛かった研削屑による被検材表面の疵の発生を有効に防止することができる。そのため、疵の発生に起因する研削のやり直しが大幅に減る。

更に、堰止めローラ２３の長さＷは表面波探触子１７の長さもしくは幅ｗよりも長く設定されている。堰止めユニット１２によって一旦堰き止められた残留物Ｒ₀が、仮に図４の矢印で示すように残留物Ｒ₁として探傷領域Ｓ内方へ回り込んだとしても、そのような残留物Ｒ₁が探傷部１１へ到達するのを阻止することができる。

上記の場合、補助水供給パイプ３１から堰止めローラ２３の手前側に水を供給すると、堰止めローラ２３の手前に堰き止められた水が多量に溜まる。この多量の水を利用して、表面波探触子１７の超音波の伝達状況を確認することができる。

上述した構成及び作用を有する探傷装置１０は、次のような効果を奏する。
即ち、先ず本発明ではスクレーパ等を使用しないため、その接触磨耗及びそれによる磨耗屑等が発生しない。また、被検材の表面を研削しながら探傷を行った場合でも、研削屑によるスクレーパの破損等も発生しない上、研削しながら探傷を行っても、その研削屑が引っ掛かる等の心配が全くない。また、研削屑等が引っ掛からないので、それによる障害、例えば被検材表面の疵等の発生がなくなり、研削のやり直しが大幅に減る。

また、被検材の表面とスライド接触する部分がないため、表面の表面状況もしくは状態（平滑度等）による影響がなく、堰止めローラ２３による安定した堰止め機能を発揮する。更に、スクレーパ等のような磨耗する部品がないため、装置の長寿命化を図ることができる。従って探傷を長時間に亘って安定して行うことができる。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
上記実施形態において、堰止めローラはゴム材料で形成することも可能である。
また、上記実施形態では被検材として圧延ロールの例を説明したが、その他に例えば鋼管等の管材に対しても本発明を同様に適用可能であり、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

１ 圧延ロール、１ａ 軸心、１０ 探傷装置、１１ 探傷部、１２ 堰止めユニット、１３ 支持フレーム、１４，１５，１６ 支軸、１７ 表面波探触子、１８ 筐体、１９ ガイドローラ、２０ 接触媒質供給口、２１ 接触媒質供給パイプ、２３ 枠体、２３ 堰止めローラ、２４ ガイドローラ、２５ 支軸、２６ 回転軸、２７ 長穴、３０ スプリング、３１ 補助水供給パイプ、１００ 研削装置、１０１ 支軸、１０２ 支持部、１０３ 回転駆動部、１０４ 砥石、１０５ 研削液ノズル、１０６ 基台もしくはベース、１０７ ガイド機構、１０８ 支持アーム

Claims (4)

1. 探触子と被検材の間に接触媒質を供給しながら、前記探触子から前記被検材の回転方向手前側へ超音波を発信して、その反射波により前記被検材の表層部の性状を検出する探傷装置であって、
   前記探触子よりも前記被検材の回転方向手前側にローラ式堰き止めユニットを備え、前記接触媒質を含む表面残留物を該堰止めユニットの手前で堰き止めて、探傷領域に進入しないようにしたことを特徴とするローラ式堰止めユニットを備えた探傷装置。
2. 前記堰き止めユニットは少なくとも柔軟性状を有する堰止めローラを有し、この堰止めローラが前記被検材の表面に隙間なく回転接触するように支持されることを特徴とする請求項１に記載のローラ式堰止めユニットを備えた探傷装置。
3. 前記堰止めローラの回転軸はその支持用枠体に対して上下動可能に構成され、前記堰止めローラと前記被検材の表面の距離を調節可能としたことを特徴とする請求項２に記載のローラ式堰止めユニットを備えた探傷装置。
4. 前記堰止めローラの回転軸は、スプリング手段によって前記被検材側へ弾性付勢されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のローラ式堰止めユニットを備えた探傷装置。

Images