JP2014130114A - 探傷装置および探傷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶溶接部における溶接線の位置ずれや溶接歪みに対応して接触子の軌道を配置すること。
【解決手段】長手状に延在する軌道２と、軌道２の上部に設けられるフレーム３と、フレーム３に設けられる探触子４と、フレーム３を軌道２の長手方向に沿って移動させる移動機構５と、軌道２の底部に設けられており変形可能に形成された軌道支持部材２１と、軌道支持部材２１を被検査体１００の溶接部１０２側に当接させるようにして軌道２を被検査体１００に固定するための固定手段２２と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、線状の溶接部を検査する探傷装置および探傷方法に関するものである。

従来、例えば、特許文献１は、溶接部の自動超音波探傷方法および装置について示されている。ここでは、溶接線に沿って走行レールを設け、走行レールに案内されて溶接線と平行に走行可能な本体を設け、本体に、探触子を本体の走行方向の左側または右側に配置している。走行レールは、溶接線の側部で溶接線に沿って平行に設置される。本体は、走行レールから溶接線に直角に延在して溶接線の上方を跨ぐバーを有する。探触子は、バーの延在した端部に設けられ溶接線近傍に配置される。そして、バーを自身の延在方向に移動させたり、本体を走行レールに沿って移動させたりすることで検査を行う。

また、特許文献２は、超音波探傷装置について示されている。ここでは、被検査体を囲う環状の軌道と、軌道に装備されて移動する周方向走査機構と、軌道に直交するとともに被検査体に沿う走査方向に、周方向走査機構から探触子ホルダを移動させる軸方向走査機構と、探触子ホルダに装備された探触子と、走査方向に隔てられた位置に被検査体を囲うように配置され、軌道と一体的に取り付けられる環状のガイドリングと、ガイドリングに装備されて、ガイドリングを被検査体へ設置する他の固定手段と、を備えている。すなわち、ガイドリングと他の固定手段とにより、配管のような外観が円周面を有する被検査体の外周囲に超音波探傷装置の軌道を傾きが極力少なく正確に設置できるようにし、軌道を、被検査体の周方向に設けられた溶接線の中心に平行に配置できるようにしている。

なお、特許文献３は、探傷装置について示されている。ここでは、上述した走行レールや軌道を有さないが、溶接部に向けて超音波を出力する探触子として、フェイズドアレイが適用されている。

特開２００３−５７２１５号公報 特開２００７−１３２７２６号公報 特開２０１２−３７５０５号公報

溶接部は、溶接される部材の製作公差や組み付け公差による初期不整や溶接歪みなどにより、溶接線の位置が走行レールや軌道を配置した位置とずれることがある。このような場合、特許文献１では、検査を一旦中止して探触子の位置を調整しなければならない。一方、特許文献２でも、検査を一旦中止して探触子の位置を調整したり、ガイドリングにより軌道位置を調整したりしなければならない。このような調整は、非常に手間がかかるとともに、検査を一旦中止しなければならず、検査作業を遅延させる要因となっている。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、溶接部における溶接線の位置ずれや溶接歪みに対応して接触子の軌道を配置することのできる探傷装置および探傷方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、第１の発明の探傷装置は、長手状に延在する軌道と、前記軌道の上部に設けられるフレームと、前記フレームに設けられる探触子と、前記フレームを前記軌道の長手方向に沿って移動させる移動機構と、前記軌道の底部に設けられており変形可能に形成された軌道支持部材と、前記軌道支持部材を被検査体の溶接部側に当接させるようにして前記軌道を前記被検査体に固定するための固定手段と、を備えることを特徴とする。

この探傷装置によれば、軌道支持部材の変形により溶接部上の凹凸を吸収する。このため、溶接部上に、溶接部の延在方向に沿って軌道を配置することが可能になる。この結果、溶接部の溶接線に軌道が一致することから、溶接部における溶接線の位置ずれに対応して軌道を配置することができる。

また、第２の発明の探傷装置は、第１の発明において、前記フレームは、前記移動機構に固定されており前記軌道の長手方向に対して直交して長手状に延在するガイド部材と、前記当該ガイド部材の少なくとも一方の端部に設けられており前記探触子の先端部を前記軌道側に向けて前記探触子の後端部を支持する支持機構と、を備えることを特徴とする。

この探傷装置によれば、探触子は、先端部を軌道側に向けて後端部を支持機構に支持された形態でガイド部材に片持ち状に配置される。このため、軌道側の先端部に探触子を支持する機構を設けなくてもよく、探触子を溶接線に極力近づけることが可能になる。この結果、超音波を溶接断面内に直接入射できる範囲が増加するため、高精度な探傷となり、かつ装置の小型化を図ることができる。

また、第３の発明の探傷装置は、第２の発明において、前記支持機構は、前記ガイド部材に設けられて上下方向に移動可能であり下方に向けて弾性付勢された上下移動部と、前記上下移動部に設けられて前記ガイド部材に平行して配置される第一回転軸により第一回転方向に回転可能に支持された第一支持部と、前記第一支持部に設けられて前記ガイド部材に直交して配置される第二回転軸により第二回転方向に回転可能に支持されており前記探触子を取り付ける第二支持部と、を備えることを特徴とする。

この探傷装置によれば、上下移動部により探触子の上下移動が吸収される。また、この探傷装置によれば、第一支持部によりガイド部材に平行する方向の第一回転軸の軸心廻りへの探触子の回転移動が許容される。また、この探傷装置によれば、第二支持部によりガイド部材に直交する方向の第二回転軸の軸心廻りへの探触子の回転移動が許容される。このため、被検査体に変形があっても、上下移動部、第一支持部、および第二支持部により、溶接部に対して探触子の検査位置を維持することが可能になる。この結果、溶接歪みにより、うねった表面状態でも探触子の走査時の浮きを防止できるため、精度の高い検査を行うことができる。

また、第４の発明の探傷装置は、第２または第３の発明において、前記支持機構は、前記ガイド部材の長手方向に前記探触子の位置を移動調整する探触子位置調整部を備えることを特徴とする。

この探傷装置によれば、探触子位置調整部によりガイド部材に沿う方向への探触子の位置を調整することができる。

また、第５の発明の探傷装置は、第１〜第４の何れか１つの発明において、前記移動機構は、上方に向く第一上面部と、前記第一上面部の下部の両側で側方に向く各側面部と、各前記側面部の下部の両側で上方に向く各第二上面部と、各前記第二上面部の下部で側方に開口する矩形状の溝部とを有する短手方向の断面形状とされて長手方向に延在する前記軌道に対して設けられており、前記第一上面部に設けられて前記軌道の長手方向に沿って設けられたラック歯と、前記ラック歯に噛合するピニオン歯車と、前記ピニオン歯車を回転駆動する駆動部と、鉛直方向の軸心廻りに回転可能に設けられて各前記側面部に対して複数箇所で当接する複数の側面ローラと、水平方向の軸心廻りに回転可能に設けられて各前記第二上面部に対して複数箇所で当接する複数の上面ローラと、水平方向の軸心廻りに回転可能に設けられて各前記溝部内の上部に対して複数箇所で当接する複数の溝部ローラと、を備えることを特徴とする。

この探傷装置によれば、ラック歯とピニオン歯車との噛合による簡単な構成により探触子を軌道に沿って移動させることができる。しかも、この探傷装置によれば、各ローラにより、軌道の上下方向および両側方向への位置ずれを抑制するため、探触子を安定して移動させることが可能になる。この結果、精度の高い検査を行うことができる。

また、第６の発明の探傷装置は、第５の発明において、前記被検査体が磁性体である場合において、前記固定手段を磁石で構成し、前記探触子の探傷する面が向く前記第二支持部材の面に磁石を配置することを特徴とする。

この探傷装置によれば、例えば、被検査体の下面に軌道を配置することができ、この場合に探触子の探傷する面が上向きになっても第二支持部材の磁石の吸着力により探触子を溶接部の探傷が行える配置に保持することができ、かつ軌道の第二上面部と溝部内の上部とを挟む上面ローラおよび溝部ローラにより移動機構を軌道から脱落や離脱しないように保持することが可能になる。この結果、探触子の探傷する面が、あらゆる方向（上向き、下向き、横向き、縦向き）になっても探傷を行うことができる。

また、第７の発明の探傷装置は、第１〜第６の何れか１つの発明において、前記探触子は、複数の振動素子が前記軌道の長手方向に直交する方向に並列に配置されるフェイズドアレイ探触子であることを特徴とする。

この探傷装置によれば、フェイズドアレイ探触子は、並列に配置された振動素子によりその範囲内で軌道に直交する方向の電子走査が行える。このため、探触子を軌道に沿う方向にのみ移動させることで、溶接線の断面および長手方向の探傷が可能になる。この結果、１方向への移動機構のみとして装置構成を簡素化することができる。

上述の目的を達成するために、本発明の探傷方法は、第１〜第７の何れか１つの発明の探傷装置を用いた探傷方法であって、固定手段により被検査体における溶接部に軌道支持部材を当接させた状態で軌道を前記溶接部の溶接線に沿って固定する工程と、次に、移動機構によりフレームを移動させて探触子により前記溶接部を検査する工程と、を含むことを特徴とする。

この探傷方法によれば、軌道支持部材の変形により溶接部上の凹凸を吸収させ、これにより、溶接部上に、溶接部の延在方向に沿って軌道を配置する。また、軌道支持部材を、溶接線の方向に複数接続することで、溶接線に直交する方向の位置ずれに合わせた探触子の軌道を確保できる。このため、溶接部の溶接線に軌道を一致させ、溶接部における溶接線の位置ずれに対応して軌道を配置する。そして、移動機構によりフレームを移動させて探触子により溶接部を検査することで、溶接部の溶接線に沿って円滑な検査を行うことができる。

本発明によれば、溶接部における溶接線の位置ずれや溶接歪みに対応して接触子の軌道を配置することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る探傷装置の平面図である。 図２は、本発明の実施形態に係る探傷装置の背面図である。 図３は、本発明の実施形態に係る探傷装置の斜視図である。 図４は、本発明の実施形態に係る探傷装置の軌道を示す拡大斜視図である。 図５は、本発明の実施形態に係る探傷装置のフレームを示す平面側拡大斜視図である。 図６は、本発明の実施形態に係る探傷装置のフレームを示す拡大側面図である。 図７は、本発明の実施形態に係る探傷装置のフレームを示す底面側拡大斜視図である。 図８は、本発明の実施形態に係る探傷装置の移動機構を示す平面側拡大斜視図である。 図９は、本発明の実施形態に係る探傷装置の移動機構を示す平面側拡大斜視図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係る探傷装置の平面図である。図２は、本実施形態に係る探傷装置の背面図である。図３は、本実施形態に係る探傷装置の斜視図である。

図１〜図３に示すように、本実施形態の探傷装置１は、被検査体１００において少なくとも２つの部材１０１を溶接により接合した溶接部１０２を非破壊で検査するものである。溶接部１０２は、設計において直線状に延在する。この探傷装置１は、軌道２と、フレーム３と、探触子４と、移動機構５とを有している。

軌道２は、長手状に延在して形成されている。図４は、本実施形態に係る探傷装置の軌道を示す拡大斜視図である。

軌道２は、図４に示すように、その底部に軌道支持部材２１が設けられている。軌道支持部材２１は、ゴム材やスポンジ材などの変形可能に形成された板材で、軌道２の長手方向に沿って配置されている。また、軌道２は、固定手段２２が設けられている。固定手段２２は、本実施形態では、被検査体１００における部材１０１および溶接部１０２が磁性体であることから、この被検査体１００に着磁する磁石として構成されている。また、固定手段２２は、軌道支持部材２１の底部に設けられた粘着材として構成されてもよい。また、本実施形態における軌道２は、短手方向の断面形状が、上方に向く第一上面部２ａと、第一上面部２ａの下部の両側で側方に向く各側面部２ｂと、各側面部２ｂの下部の両側で上方に向く各第二上面部２ｃと、各第二上面部２ｃの下部で側方に開口する矩形状の溝部２ｄと、溝部２ｄの下部で溝部２ｄの一部をなす台部２ｅとを有し、この断面形状が長手方向に延在して形成されている。そして、台部２ｅの底部に、上述した軌道支持部材２１が設けられ、台部２ｅの長手方向の所定位置に間隔をおいて円柱状の磁石である固定手段２２が埋設されている。また、軌道２は、図３に示すように、長手方向で複数に分割され、相互の端部が台部２ｅに設けられた凹部２ｆおよび凸部２ｇの嵌合により連結される。

フレーム３は、軌道２の上部に、詳細を後述する移動機構５を介して設けられている。図５は、本実施形態に係る探傷装置のフレームを示す平面側拡大斜視図である。図６は、本実施形態に係る探傷装置のフレームを示す拡大側面図である。図７は、本実施形態に係る探傷装置のフレームを示す底面側拡大斜視図である。

フレーム３は、図１〜図３に示すように、移動機構５に固定されており、軌道２の長手方向に対して直交して長手状に延在するガイド部材３１を有している。ガイド部材３１は、本実施形態では、軌道２の上方を跨ぐように平行に延在する一対の棒材として構成されている。ガイド部材３１は、軌道２の上方において、移動機構５の上部に設けられたフレーム固定部３１ａにより長手方向の中央部分が固定されている。

また、フレーム３は、ガイド部材３１の両端部に、探触子４を支持する支持機構３２を有している。支持機構３２は、探触子４の先端部４ａを軌道２側に向けて探触子４の後端部４ｂ側を支持する。この支持機構３２は、図１〜図３、図５〜図７に示すように、探触子位置調整部３２１と、上下移動部３２２と、第一支持部３２３と、第二支持部３２４と、転動部３２５とを有している。探触子位置調整部３２１は上下移動部３２２と接続され、上下移動部３２２は第一支持部３２３と接続され、第二支持部３２４は探触子４を支持する。すなわち、探触子位置調整部３２１、上下移動部３２２および第一支持部３２３は、間接的に探触子４を支持し、第二支持部３２４は、直接的に探触子４を支持する。

探触子位置調整部３２１は、図１〜図３、図５〜図７に示すように、移動側部材３２１ａと、固定側部材３２１ｂと、ネジ棒３２１ｃと、調整操作部３２１ｄとを有する。移動側部材３２１ａは、間接的に探触子４を支持するもので、各ガイド部材３１を繋ぐように各ガイド部材３１に対してガイド部材３１の長手方向に沿って移動可能に設けられている。固定側部材３２１ｂは、各ガイド部材３１を繋げるように各ガイド部材３１の端部に固定されている。ネジ棒３２１ｃは、移動側部材３２１ａと固定側部材３２１ｂとの間で各ガイド部材３１と平行に配置されて、固定側部材３２１ｂに対してガイド部材３１の長手方向と平行な軸心廻りに回転可能に支持されているとともに、移動側部材３２１ａに対して螺合されている。調整操作部３２１ｄは、円柱状に形成され、その中心をネジ棒３２１ｃの軸心に合わせるように、固定側部材３２１ｂを貫通したネジ棒３２１ｃの端部に固定されている。

この探触子位置調整部３２１は、調整操作部３２１ｄを回転操作することで、ネジ棒３２１ｃがその軸心廻りに回転し、ネジ棒３２１ｃと移動側部材３２１ａとの螺合の関係により、移動側部材３２１ａがガイド部材３１の長手方向に移動する。このため、移動側部材３２１ａに間接的に支持される探触子４がガイド部材３１の長手方向に移動する。

上下移動部３２２は、図１〜図３、図５〜図７に示すように、支持棒３２２ａと、移動部材３２２ｂと、バネ３２２ｃとを有する。支持棒３２２ａは、探触子位置調整部３２１の移動側部材３２１ａに貫通して上下方向に移動可能に設けられている。支持棒３２２ａは、ガイド部材３１の長手方向に直交する方向（軌道２の長手方向）で一対設けられている。移動部材３２２ｂは、間接的に探触子４を支持するもので、各支持棒３２２ａを繋ぐように支持棒３２２ａの下端に固定されている。バネ３２２ｃは、図２および図６に示すように、探触子位置調整部３２１の移動側部材３２１ａに内装され、支持棒３２２ａを囲むように設けられた圧縮コイルバネであり、支持棒３２２ａを常に下方に向けて弾性付勢する。

この上下移動部３２２は、バネ３２２ｃの弾性勢力により支持棒３２２ａの下端に固定された移動部材３２２ｂが常に下方に向けて押圧される。このため、移動部材３２２ｂに間接的に支持される探触子４を常に下方に向けて押圧する。

第一支持部３２３は、図１〜図３、図５〜図７に示すように、第一側部材３２３ａと、第一後端部材３２３ｂと、第一回転軸３２３ｃと、第一先端部材３２３ｄとを有する。第一側部材３２３ａは、間接的に探触子４を支持するもので、ガイド部材３１に平行な２本の棒状部材である。第一後端部材３２３ｂは、各第一側部材３２３ａの後端側（ガイド部材３１における端部側）を連結するものである。この各第一側部材３２３ａおよび第一後端部材３２３ｂにより、第一支持部３２３は、コ字形状に形成されている。第一回転軸３２３ｃは、ガイド部材３１に平行に配置されて、一端側が上下移動部３２２の移動部材３２２ｂに固定され、他端側に第一後端部材３２３ｂをその軸心廻りである第一回転方向に回転可能に支持している。第一先端部材３２３ｄは、各第一側部材３２３ａの先端側（軌道２側）を連結するものである。この第一先端部材３２３ｄは、コ字形状に形成された第一支持部３２３の開口側を補強する。

この第一支持部３２３は、第一回転軸３２３ｃにより上下移動部３２２の移動部材３２２ｂに対してガイド部材３１に平行な軸心廻りに回転可能に設けられる。このため、第一支持部３２３に間接的に支持される探触子４をガイド部材３１に平行な軸心廻りに回転可能に支持する。

第二支持部３２４は、図１〜図３、図５〜図７に示すように、第二側部材３２４ａと、第二後端部材３２４ｂと、第二回転軸３２４ｃと、第二先端部材３２４ｄとを有する。第二側部材３２４ａは、探触子４を取り付けて支持するもので、ガイド部材３１に平行な２本の棒状部材である。第二後端部材３２４ｂは、各第二側部材３２４ａの後端側（ガイド部材３１における端部側）を連結するものである。この各第二側部材３２４ａおよび第二後端部材３２４ｂにより、第二支持部３２４は、コ字形状に形成されている。そして、第二支持部３２４は、第一支持部３２３のコ字形状内に配置される。第二回転軸３２４ｃは、ガイド部材３１に直交（軌道２の長手方向に沿って）して配置され、第一支持部３２３の各第一側部材３２３ａに一端側がそれぞれ固定され、他端側に第二側部材３２４ａをその軸心廻りである第二回転方向に回転可能に支持している。第二先端部材３２４ｄは、各第二側部材３２４ａの先端側（軌道２側）を連結するものである。この第二先端部材３２４ｄは、コ字形状に形成された第二支持部３２４の開口側を補強する。

この第二支持部３２４は、第二回転軸３２４ｃにより第一支持部３２３の第一側部材３２３ａに対してガイド部材３１に直交する（軌道２の長手方向に沿う）軸心廻りに回転可能に設けられる。このため、第二支持部３２４に取り付けられる探触子４をガイド部材３１に直交する軸心廻りに回転可能に支持する。

転動部３２５は、第二支持部３２４における第二側部材３２４ａの底面に、ガイド部材３１の長手方向と直交する（軌道２の長手方向に沿う）方向に転動可能に複数設けられている。転動部３２５は、本実施形態では、第二側部材３２４ａの底面に形成された凹部内に設けられてガイド部材３１と平行な回転軸（図示せず）により回転可能に支持されたローラとして構成され、その一部が第二側部材３２４ａの底面よりも下方に突出している。なお、転動部３２５は、例えば、第二側部材３２４ａの底面に形成された凹部内に設けられて、一部が第二側部材３２４ａの底面よりも下方に突出する球体であってもよく、この場合の転動は、ガイド部材３１の長手方向と直交する（軌道２の長手方向に沿う）方向以外も含む。

探触子４は、図１〜図３、図５〜図７に示すように、支持機構３２における第二支持部３２４に先端部４ａを軌道２側に向けて取り付けられ、後端部４ｂ側が支持機構３２における探触子位置調整部３２１および上下移動部３２２によりガイド部材３１に支持される。この探触子４は、複数の振動素子が前記軌道２の長手方向に直交する方向に並列に配置されるフェイズドアレイ探触子が用いられている。フェイズドアレイ探触子は、並列に配置された振動素子によりその範囲内で軌道２に直交する方向の電子走査を行うことが可能である。なお、探触子４は、複数の振動素子が前記軌道２の長手方向および当該長手方向に直交する方向でマトリクス状に配置されるフェイズドアレイ探触子が用いられてもよい。このフェイズドアレイ探触子は、マトリクス状に配置された振動素子によりその範囲内で軌道２に直交する方向と軌道２に沿う方向の電子走査を行うことが可能である。なお、フェイズドアレイ探触子を適用しない場合、図には明示しないが、探触子位置調整部３２１のネジ棒３２１ｃを回転駆動する駆動機構を配置する。

なお、探触子４は、本実施形態では、軌道２を跨ぐガイド部材３１の両端に配置された形態を示しているが、何れか一方に配置された形態であってもよい。この場合、ガイド部材３１は、軌道２の一方の側部に延在するように、先端がフレーム固定部３１ａに固定され、後端側に支持機構３２における探触子位置調整部３２１および上下移動部３２２が設けられる。

移動機構５は、図１〜図４に示すように、軌道２の上部に設けられている。図４に示すように、軌道２は、上方に向く第一上面部２ａと、第一上面部２ａの下部の両側で側方に向く各側面部２ｂと、各側面部２ｂの下部の両側で上方に向く各第二上面部２ｃと、各第二上面部２ｃの下部で側方に開口する矩形状の溝部２ｄとを有する短手方向の断面形状とされて長手方向に延在する。

図８および図９は、本実施形態に係る探傷装置の移動機構を示す平面側拡大斜視図である。図１〜図４、図８および図９に示すように、移動機構５は、ラック歯５１と、ピニオン歯車５２と、駆動部５３と、側面ローラ５４と、上面ローラ５５と、溝部ローラ５６とを有している。

ラック歯５１は、軌道２の第一上面部２ａにおいて軌道２の長手方向に沿って設けられている。

ピニオン歯車５２は、ラック歯５１に噛合する。

駆動部５３は、駆動部支持部５７に取り付けられ、ピニオン歯車５２を回転駆動するものである。駆動部支持部５７は、図８に示す軌道２の両側に配置され、図９に示す軌道２に対して側面ローラ５４、上面ローラ５５、および溝部ローラ５６を介して支持される。上述したフレーム３におけるフレーム固定部３１ａは、この駆動部支持部５７に固定される。また、駆動部５３は、エンコーダ部５３ａを有し、ピニオン歯車５２の回転駆動に際してピニオン歯車５２の回転数を検出し、これにより軌道２の長手方向への探触子４の移動距離が計測される。

側面ローラ５４は、図９に示すように、鉛直方向に延在する側面ローラ回転軸５４ａの軸心廻りに回転可能に設けられている。側面ローラ回転軸５４ａは、図８に示す駆動部支持部５７に設けられている。この側面ローラ５４は、図９に示す軌道２の各側面部２ｂに当接するように設けられ、かつ各側面部２ｂに対して複数箇所（本実施形態では２箇所）に設けられている。

上面ローラ５５は、図９に示すように、水平方向に延在する上面ローラ回転軸５５ａの軸心廻りに回転可能に設けられている。上面ローラ回転軸５５ａは、図８に示す駆動部支持部５７に設けられている。この上面ローラ５５は、図９に示す軌道２の各第二上面部２ｃに当接するように設けられ、かつ各第二上面部２ｃに対して複数箇所（本実施形態では２箇所）に設けられている。

溝部ローラ５６は、図９に示すように、水平方向に延在する溝部ローラ回転軸５６ａの軸心廻りに回転可能に設けられている。溝部ローラ回転軸５６ａは、図８に示す駆動部支持部５７に設けられている。この溝部ローラ５６は、図９に示す軌道２の各溝部２ｄ内の上部に当接するように設けられ、かつ各溝部２ｄに対して複数箇所（本実施形態では２箇所）に設けられている。また、溝部ローラ５６は、上面ローラ５５の直下の位置に配置されており、相互の間で第二上面部２ｃおよび溝部２ｄ内の上部を挟むように設けられている。

なお、上述した移動機構５は、ラック歯５１とピニオン歯車５２との噛合による構成に限らない。例えば、図には明示しないが、軌道２の長手方向の一方と他方とにそれぞれプーリを設け、これらのプーリに軌道２の長手方向に沿うように無端ベルトを巻回し、一方のプーリを駆動部により駆動するようにしてもよい。

上述した探傷装置を用いた探傷方法は、図３に示すように、固定手段２２により被検査体１００における溶接部１０２に軌道支持部材２１を当接させた状態で軌道２を溶接部１０２の溶接線１０２ａに沿って固定する。次に、移動機構５によりフレーム３を移動させて探触子４により溶接部１０２を検査する。ここで、溶接部１０２の溶接線１０２ａとは、溶接部１０２の中心を通って延在方向に連続する基準線をいう。

このように、本実施形態の探傷装置１にあっては、長手状に延在する軌道２と、軌道２の上部に設けられるフレーム３と、フレーム３に設けられる探触子４と、フレーム３を軌道２の長手方向に沿って移動させる移動機構５と、軌道２の底部に設けられており変形可能に形成された軌道支持部材２１と、軌道支持部材２１を被検査体１００の溶接部１０２側に当接させるようにして軌道２を被検査体１００に固定するための固定手段２２と、を備える。

この探傷装置１によれば、軌道支持部材２１の変形により溶接部１０２上の凹凸を吸収する。このため、溶接部１０２上に、溶接部１０２の延在方向に沿って軌道２を配置することが可能になる。この結果、溶接部１０２の溶接線１０２ａに軌道２が一致することから、溶接部１０２における溶接線１０２ａの位置ずれに対応して軌道２を配置することができる。

また、本実施形態の探傷装置１にあっては、フレーム３は、移動機構５に固定されており軌道２の長手方向に対して直交して長手状に延在するガイド部材３１と、当該ガイド部材３１の少なくとも一方の端部に設けられており探触子４の先端部を軌道２側に向けて探触子４の後端部を支持する支持機構３２と、を備える。

この探傷装置１によれば、探触子４は、先端部を軌道２側に向けて後端部を支持機構３２に支持された形態でガイド部材３１に片持ち状に配置される。このため、軌道２側の先端部に探触子４を支持する機構を設けなくてもよく、探触子４を溶接線１０２ａに極力近づけることが可能になる。この結果、超音波を溶接断面内に直接入射できる範囲が増加するため、高精度な探傷となり、かつ装置の小型化を図ることができる。

また本実施形態の探傷装置１にあっては、支持機構３２は、ガイド部材３１に設けられて上下方向に移動可能であり下方に向けて弾性付勢された上下移動部３２２と、上下移動部３２２に設けられてガイド部材３１に平行して配置される第一回転軸３２３ｃにより第一回転方向に回転可能に支持された第一支持部３２３と、第一支持部３２３に設けられてガイド部材３１に直交して配置される第二回転軸３２４ｃにより第二回転方向に回転可能に支持されており探触子４を取り付ける第二支持部３２４と、を備える。

この探傷装置１によれば、上下移動部３２２により探触子４の上下移動が吸収される。また、この探傷装置１によれば、第一支持部３２３によりガイド部材３１に平行する方向の第一回転軸３２３ｃの軸心廻りへの探触子４の回転移動が許容される。また、この探傷装置１によれば、第二支持部３２４によりガイド部材３１に直交する方向の第二回転軸３２４ｃの軸心廻りへの探触子４の回転移動が許容される。このため、被検査体１００に変形があっても、上下移動部３２２、第一支持部３２３、および第二支持部３２４により、溶接部１０２に対して探触子４の検査位置を維持することが可能になる。この結果、溶接歪みにより、うねった表面状態でも探触子４の走査時の浮きを防止できるため、精度の高い検査を行うことができる。

また、本実施形態の探傷装置１にあっては、支持機構３２は、ガイド部材３１の長手方向に探触子４の位置を移動調整する探触子位置調整部３２１を備える。

この探傷装置１によれば、探触子位置調整部３２１によりガイド部材３１に沿う方向への探触子４の位置を調整することができる。

また、本実施形態の探傷装置１にあっては、移動機構５は、上方に向く第一上面部２ａと、第一上面部２ａの下部の両側で側方に向く各側面部２ｂと、各側面部２ｂの下部の両側で上方に向く各第二上面部２ｃと、各第二上面部２ｃの下部で側方に開口する矩形状の溝部２ｄとを有する短手方向の断面形状とされて長手方向に延在する軌道２に対して設けられており、第一上面部２ａに設けられて軌道２の長手方向に沿って設けられたラック歯５１と、ラック歯５１に噛合するピニオン歯車５２と、ピニオン歯車５２を回転駆動する駆動部５３と、鉛直方向の軸心廻りに回転可能に設けられて各側面部２ｂに対して複数箇所で当接する複数の側面ローラ５４と、水平方向の軸心廻りに回転可能に設けられて各第二上面部２ｃに対して複数箇所で当接する複数の上面ローラ５５と、水平方向の軸心廻りに回転可能に設けられて各溝部２ｄ内の上部に対して複数箇所で当接する複数の溝部ローラ５６と、を備える。

この探傷装置１によれば、ラック歯５１とピニオン歯車５２との噛合による簡単な構成により探触子４を軌道２に沿って移動させることができる。しかも、この探傷装置１によれば、各ローラ５４，５５，５６により、軌道２の上下方向および両側方向への位置ずれを抑制するため、探触子４を安定して移動させることが可能になる。この結果、精度の高い検査を行うことができる。

また、本実施形態の探傷装置１にあっては、探触子４は、複数の振動素子が軌道２の長手方向に直交する方向に並列に配置されるフェイズドアレイ探触子である。

この探傷装置１によれば、フェイズドアレイ探触子は、並列に配置された振動素子によりその範囲内で軌道２に直交する方向の電子走査が行える。このため、探触子４を軌道２に沿う方向にのみ移動させることで、溶接線の断面および長手方向の探傷が可能になる。この結果、１方向への移動機構のみとして装置構成を簡素化することができる。

ところで、本実施形態の探傷装置１は、被検査体１００の部材１０１が磁性体である場合、ガイド部材３１の両端部に探触子４を支持する支持機構３２において、図１〜図３、図５〜図７に示す第二支持部３２４の第二側部材３２４ａの底面（探触子４の探傷する面が向く面）に、磁石（図示せず）が設けられていることが好ましい。この磁石は、第二側部材３２４ａの底面に設けられた転動部３２５が被検査体１００の部材１０１に接触した状態で、部材１０１から隙間をおいて配置され、第二側部材３２４ａを被検査体１００に吸着させる。また、本実施形態の探傷装置１は、上述したように、被検査体１００の部材１０１および溶接部１０２が磁性体である場合、固定手段２２を磁石として被検査体１００に磁着させる。さらに、本実施形態の探傷装置１は、図４に示すように、軌道２の短手方向の断面形状が、上方に向く第一上面部２ａと、第一上面部２ａの下部の両側で側方に向く各側面部２ｂと、各側面部２ｂの下部の両側で上方に向く各第二上面部２ｃと、各第二上面部２ｃの下部で側方に開口する矩形状の溝部２ｄと、溝部２ｄの下部で溝部２ｄの一部をなす台部２ｅとを有しており、移動機構５の上面ローラ５５および溝部ローラ５６で、軌道２の第二上面部２ｃと溝部２ｄ内の上部とを挟むように構成されている。

このような構成の探傷装置１は、第二側部材３２４ａの底面に設けられた磁石と、軌道２に設けられた磁石としての固定手段２２と、軌道２の第二上面部２ｃと溝部２ｄ内の上部とを挟む移動機構５の上面ローラ５５および溝部ローラ５６とを備えることで、例えば、被検査体１００の部材１０１の下面に軌道２を配置することができ、この場合に探触子４の探傷する面が上向きになっても第二側部材３２４ａの磁石の吸着力により探触子４を溶接部１０２の探傷が行える配置に保持することができ、かつ軌道２の第二上面部２ｃと溝部２ｄ内の上部とを挟む上面ローラ５５および溝部ローラ５６により移動機構５を軌道２から脱落や離脱しないように保持することが可能になる。この結果、このような構成の探傷装置１によれば、探触子４の探傷する面が、あらゆる方向（上向き、下向き、横向き、縦向き）になっても探傷を行うことができる。

また、本実施形態の探傷方法にあっては、上記探傷装置１を用いた探傷方法であって、固定手段２２により被検査体１００における溶接部１０２に軌道支持部材２１を当接させた状態で軌道２を溶接部１０２の溶接線１０２ａに沿って固定する工程と、次に、移動機構５によりフレーム３を移動させて探触子４により溶接部１０２を検査する工程と、を含む。

この探傷方法によれば、軌道支持部材２１の変形により溶接部１０２上の凹凸を吸収させ、これにより、溶接部１０２上に、溶接部１０２の延在方向に沿って軌道２を配置する。また、軌道支持部材２１を、溶接線１０２ａの方向に複数接続することで、溶接線１０２ａに直交する方向の位置ずれに合わせた探触子４の軌道２を確保できる。このため、溶接部１０２の溶接線１０２ａに軌道２を一致させ、溶接部１０２における溶接線１０２ａの位置ずれに対応して軌道２を配置する。そして、移動機構５によりフレーム３を移動させて探触子４により溶接部１０２を検査することで、溶接部１０２の溶接線１０２ａに沿って円滑な検査を行うことができる。

１ 探傷装置
２ 軌道
２１ 軌道支持部材
２２ 固定手段
２ａ 第一上面部
２ｂ 側面部
２ｃ 第二上面部
２ｄ 溝部
３ フレーム
３１ ガイド部材
３１ａ フレーム固定部
３２ 支持機構
３２１ 探触子位置調整部
３２１ａ 移動側部材
３２１ｂ 固定側部材
３２１ｃ ネジ棒
３２１ｄ 調整操作部
３２２ 上下移動部
３２２ａ 支持棒
３２２ｂ 移動部材
３２２ｃ バネ
３２３ 第一支持部
３２３ａ 第一側部材
３２３ｂ 第一後端部材
３２３ｃ 第一回転軸
３２３ｄ 第一先端部材
３２４ 第二支持部
３２４ａ 第二側部材
３２４ｂ 第二後端部材
３２４ｃ 第二回転軸
３２４ｄ 第二先端部材
３２５ 転動部
４ 探触子
４ａ 先端部
４ｂ 後端部
５ 移動機構
５１ ラック歯
５２ ピニオン歯車
５３ 駆動部
５３ａ エンコーダ部
５４ 側面ローラ
５４ａ 側面ローラ回転軸
５５ 上面ローラ
５５ａ 上面ローラ回転軸
５６ 溝部ローラ
５６ａ 溝部ローラ回転軸
５７ 駆動部支持部
１００ 被検査体
１０２ 溶接部
１０２ａ 溶接線

Claims (8)

1. 長手状に延在する軌道と、
   前記軌道の上部に設けられるフレームと、
   前記フレームに設けられる探触子と、
   前記フレームを前記軌道の長手方向に沿って移動させる移動機構と、
   前記軌道の底部に設けられており変形可能に形成された軌道支持部材と、
   前記軌道支持部材を被検査体の溶接部側に当接させるようにして前記軌道を前記被検査体に固定するための固定手段と、
   を備えることを特徴とする探傷装置。
2. 前記フレームは、
   前記移動機構に固定されており前記軌道の長手方向に対して直交して長手状に延在するガイド部材と、
   前記当該ガイド部材の少なくとも一方の端部に設けられており前記探触子の先端部を前記軌道側に向けて前記探触子の後端部を支持する支持機構と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の探傷装置。
3. 前記支持機構は、
   前記ガイド部材に設けられて上下方向に移動可能であり下方に向けて弾性付勢された上下移動部と、
   前記上下移動部に設けられて前記ガイド部材に平行して配置される第一回転軸により第一回転方向に回転可能に支持された第一支持部と、
   前記第一支持部に設けられて前記ガイド部材に直交して配置される第二回転軸により第二回転方向に回転可能に支持されており前記探触子を取り付ける第二支持部と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の探傷装置。
4. 前記支持機構は、前記ガイド部材の長手方向に前記探触子の位置を移動調整する探触子位置調整部を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の探傷装置。
5. 前記移動機構は、上方に向く第一上面部と、前記第一上面部の下部の両側で側方に向く各側面部と、各前記側面部の下部の両側で上方に向く各第二上面部と、各前記第二上面部の下部で側方に開口する矩形状の溝部とを有する短手方向の断面形状とされて長手方向に延在する前記軌道に対して設けられており、
   前記第一上面部に設けられて前記軌道の長手方向に沿って設けられたラック歯と、
   前記ラック歯に噛合するピニオン歯車と、
   前記ピニオン歯車を回転駆動する駆動部と、
   鉛直方向の軸心廻りに回転可能に設けられて各前記側面部に対して複数箇所で当接する複数の側面ローラと、
   水平方向の軸心廻りに回転可能に設けられて各前記第二上面部に対して複数箇所で当接する複数の上面ローラと、
   水平方向の軸心廻りに回転可能に設けられて各前記溝部内の上部に対して複数箇所で当接する複数の溝部ローラと、
   を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の探傷装置。
6. 前記被検査体が磁性体である場合において、前記固定手段を磁石で構成し、前記探触子の探傷する面が向く前記第二支持部材の面に磁石を配置することを特徴とする請求項５に記載の探傷装置。
7. 前記探触子は、複数の振動素子が前記軌道の長手方向に直交する方向に並列に配置されるフェイズドアレイ探触子であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載の探傷装置。
8. 請求項１〜７の何れか１つに記載の探傷装置を用いた探傷方法であって、
   固定手段により被検査体における溶接部に軌道支持部材を当接させた状態で軌道を前記溶接部の溶接線に沿って固定する工程と、
   次に、移動機構によりフレームを移動させて探触子により前記溶接部を検査する工程と、
   を含むことを特徴とする探傷方法。

Images