JP2017133973A - 超音波プローブのスライド機構、超音波検査装置及び超音波検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波プローブと被検体との間で安定した超音波の伝播を確保し、かつ超音波プローブを被検体に対して容易にスライドさせることができるようにすることである。【解決手段】実施形態に係る超音波プローブのスライド機構は、帯状のシート及び少なくとも２つのローラを備える。ローラは、前記シートの内側に配置され、前記シートを超音波検査の走査方向に向かって移動させるためのものである。超音波プローブのスライド機構は、前記２つのローラの間において直接又は間接的に互いに接触する２枚の前記シートの一方の外側の面を前記超音波検査の対象となる被検体に直接又は間接的に接触させるための面とする一方、他方の外側の面を前記超音波検査に使用される超音波プローブを直接又は間接的に接触させるための面としたものである。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、超音波プローブ（超音波探触子）のスライド機構、超音波検査装置及び超音波検査方法に関する。

製品又は半製品の非破壊検査法として、超音波探傷検査法が知られている。この超音波検査法において、超音波プローブと検査材料との間に固体状のゲルシートを設置することにより、液状の接触媒質（カプラント）を使用することなく超音波を安定して検査材料に伝播できるようにした技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。尚、ゲルシートと検査材料との密着性を確保するために検査材料の表面に水を塗布することが好ましいと報告されている。

一方、様々な形状を有する被検体に対する検査を容易にするために、超音波振動子に可撓性を持たせ、かつダンパを設けた超音波プローブが提案されている（例えば特許文献２参照）。このような可撓性を有し、被検体の形状に合わせて変形させることが可能な超音波プローブは、フレキシブルアレイプローブとも呼ばれる。フレキシブルアレイプローブを用いれば、配管のスポット溶接部のように複雑な形状を有する被検体であっても検査対象部位の形状に合わせてフレキシブルアレイプローブを密着させることができる。このため、複雑な形状を有する被検体の探傷検査が可能である。

また、大型の被検体の探傷検査を行うことができるように、クローラ形走行機構を備えた超音波探傷装置が提案されている（例えば特許文献３参照）。特に、クローラ形走行機構の変形によって被検体の曲面に超音波プローブを接触させる様子が図示されている。

特開２００３−１１４２２１号公報 実用新案登録第３１９１２５３号公報 実開昭５８−１４６９６２号公報

しかしながら、ゲルシートを用いて超音波探傷検査を行う場合、ゲルシートと被検体との間における摩擦によってゲルシートを被検体に対して滑らせることが困難である。このため、ゲルシートを用いて超音波探傷検査を行う場合には、検査範囲がゲルシート上に限られる。従って、大型の被検体を検査する場合には、現実的な範囲内で大きいサイズのゲルシートを準備することが必要となり、ゲルシートでカバーできない範囲を検査するためには、ゲルシートを別の位置に順次移動させながら断続的に検査を行うことが必要となる。また、被検体の表面形状が平面でない場合には、超音波プローブと被検体との密着性が確実に得られない恐れがある。

これに対して、フレキシブルアレイプローブを用いれば、上述したように被検体の表面形状が平面でなくても超音波プローブと被検体との密着性を安定的に確保することができる。しかしながら、フレキシブルアレイプローブを被検体に密着させ、静止させた状態で被検体の検査を行うことはできるが、フレキシブルアレイプローブを被検体に対して密着させた状態でスライドさせながら連続的に被検体の検査を行おうとすると、フレキシブルアレイプローブの密着面が損傷する恐れがある。

これは、フレキシブルアレイプローブに限らず、市販の超音波プローブについても同様である。すなわち、典型的には接触媒質として十分な水を超音波プローブと被検体との間に介在させなければ、超音波プローブと被検体との間における密着性を十分に確保しつつ超音波プローブを移動させることは困難である。その結果、接触媒質による腐食や接触媒質の洗浄を回避する観点から被検体に潤滑用に多量の接触媒質を塗布できない場合には、事実上、超音波プローブを被検体に対してスライドさせることができないということになる。

一方、クローラ形走行機構を備えた超音波探傷装置を用いれば、超音波プローブを被検体に接触させながら移動させることができる。しかしながら、超音波プローブと被検体との間における密着性を確保するためには多量の接触媒質が必須と考えられる。また、超音波プローブと被検体との間に接触媒質を介在させたとしても、被検体の表面が平面でない場合には、超音波プローブと被検体との間における密着性が十分に得られるとは限らない。特に、被検体の表面が凹面である場合や曲率が大きい凸面である場合には、クローラ形走行機構の走行が困難となり、探傷検査を行うことが可能な状態で超音波プローブを移動することができなくなる可能性が高い。

そこで、本発明は、超音波プローブと被検体との間で安定した超音波の伝播を確保し、かつ超音波プローブを被検体に対して容易にスライドさせることができるようにすることを目的とする。

本発明の実施形態に係る超音波プローブのスライド機構は、帯状のシート及び少なくとも２つのローラを備える。ローラは、前記シートの内側に配置され、前記シートを超音波検査の走査方向に向かって移動させるためのものである。超音波プローブのスライド機構は、前記２つのローラの間において直接又は間接的に互いに接触する２枚の前記シートの一方の外側の面を前記超音波検査の対象となる被検体に直接又は間接的に接触させるための面とする一方、他方の外側の面を前記超音波検査に使用される超音波プローブを直接又は間接的に接触させるための面としたものである。
また、本発明の実施形態に係る超音波検査装置は、前記スライド機構、前記超音波プローブ及び信号処理系を備える。信号処理系は、前記超音波プローブに電気信号を送受することによって前記被検体の検査情報を取得する。
また、本発明の実施形態に係る超音波検査方法は、帯状のシートの内側に配置された少なくとも２つのローラの間において直接又は間接的に互いに接触する２枚の前記シートの一方の外側の面を超音波検査の対象となる被検体に直接又は間接的に接触させる一方、他方の外側の面に前記超音波検査に使用される超音波プローブを直接又は間接的に接触させるステップと、前記互いに接触する２枚のシートを介して前記超音波プローブ及び前記被検体が間接的に接触した状態で前記ローラを回転させることによって前記シートとともに前記超音波プローブを前記超音波検査の走査方向に向かって移動させながら前記被検体に対する前記超音波検査を実行するステップとを有するものである。

本発明の実施形態に係る超音波プローブのスライド機構を備えた超音波検査装置の構成を示す斜視図。 図１の位置Ａ−Ａにおける超音波検査装置の断面図。 図１に示す超音波プローブの上面図。

本発明の実施形態に係る超音波プローブのスライド機構、超音波検査装置及び超音波検査方法について添付図面を参照して説明する。

（構成及び機能）
図１は本発明の実施形態に係る超音波プローブのスライド機構を備えた超音波検査装置の構成を示す斜視図であり、図２は図１の位置Ａ−Ａにおける超音波検査装置の断面図である。また、図３は図１に示す超音波プローブの上面図である。

超音波検査装置１は、目的に応じた被検体Ｏの超音波検査を行うための装置である。代表的な超音波検査としては、板厚測定や探傷検査が挙げられる。また、超音波検査には、超音波の透過波を利用した検査、超音波の反射波を利用した検査及び超音波の透過波と反射波の双方を利用した検査があるが、いずれの検査であってもよい。超音波検査の検査対象となる被検体Ｏの材質は、アルミニウム合金、マグネシウム合金、ステンレス等の金属の他、複合材等の様々な材質とすることができる。

超音波検査装置１は、信号処理系２Ａに超音波プローブ２Ｂを接続した装置本体２に、超音波プローブ２Ｂのスライド機構３を設けて構成される。

信号処理系２Ａは、超音波プローブ２Ｂに電気信号を送受することによって被検体Ｏの検査情報を取得するシステムである。従って、信号処理系２Ａは、電気信号として送信信号を生成して超音波プローブ２Ｂに印加するパルサ等の送信回路、超音波プローブ２Ｂで受信され、電気信号に変換された超音波受信信号を入力データとして波形情報や板厚情報等の検査情報を取得する信号処理回路を含む回路で構成することができる。

超音波プローブ２Ｂは、単一又は複数の超音波振動子２Ｃを有する。複数の超音波振動子２Ｃを１次元的又は２次元的に配列すれば、超音波振動子２Ｃの配列方向への電子走査が可能となる。超音波プローブ２Ｂに備えられる超音波振動子２Ｃは、信号処理系２Ａから電気信号として印加された送信信号を超音波に変換して被検体Ｏに向けて送信する一方、被検体Ｏを経由して受信した超音波の透過波又は反射波を電気信号に変換し、信号処理系２Ａに超音波受信信号として出力する機能を有している。

従って、超音波検査が、超音波の反射波を利用した検査であれば、単一の超音波プローブ２Ｂを、超音波を送受信するために用いることができる。但し、超音波プローブ２Ｂに複数の超音波振動子２Ｃが備えられる場合には、超音波を送受信するための超音波振動子２Ｃを共通にしても良いし、超音波振動子２Ｃの一部又は全部を超音波の送受用に変えてもよい。一方、超音波検査が、超音波の透過波を利用した検査であれば、超音波プローブ２Ｂから被検体Ｏを介して他の超音波プローブに向けて超音波を送信することができる。逆に、他の超音波プローブから被検体Ｏを介して送信された超音波を超音波プローブ２Ｂで受信することもできる。

図示された例では、超音波プローブ２Ｂとして板状の可撓性を有するフレキシブルアレイプローブが用いられている。フレキシブルアレイプローブは、圧電セラミックス等で構成される超音波振動子２Ｃを、少なくとも可撓性を有する樹脂材料等の被覆材で被覆することによって構成することができる。特に、実用新案登録第３１９１２５３号公報に開示されているような、ダンパ層を超音波振動子に重ねた構造を有するフレキシブルアレイプローブを用いれば、様々な形状を有する被検体Ｏにフレキシブルアレイプローブをフィットさせることが可能となる。

更に、図示された超音波プローブ２Ｂは、複数の矩形の超音波振動子２Ｃを有する。複数の矩形の超音波振動子２Ｃは、各超音波振動子２Ｃの長手方向が超音波検査の走査方向と略一致し、複数の矩形の超音波振動子２Ｃの長手方向が互いに略平行になるように配置されている。

超音波プローブ２Ｂのスライド機構３は、超音波プローブ２Ｂと被検体Ｏとの間において超音波を伝播させることが可能な程度に超音波プローブ２Ｂを被検体Ｏに間接的に接触させた状態で、超音波プローブ２Ｂを超音波検査の走査方向に向かって被検体Ｏに対してスライドさせる装置である。つまり、スライド機構３は、超音波プローブ２Ｂを被検体Ｏに接触させながら移動させるための走行装置である。

図示された例では、スライド機構３は、超音波プローブ２Ｂを移動させるための超音波検査装置１の構成要素となっているが、任意の超音波検査装置に備えられる超音波プローブを移動させるための超音波検査装置のアタッチメントとして使用することもできる。

フレキシブルアレイプローブのように超音波プローブ２Ｂの検査面が樹脂材料等の滑り難い材料で構成されている場合には、超音波プローブ２Ｂを被検体Ｏに接触させながら滑らすことが困難となる場合が多い。そこで、スライド機構３によって超音波プローブ２Ｂを被検体Ｏに接触させながら滑らすことができる。

スライド機構３は、帯状のシート４を少なくとも２つのローラ５で内側から回転させる無限軌道型の走行機構６と、押し当て機構７で構成することができる。

図示された走行機構６は、帯状のシート４の内側に回転軸が平行となるように２つのローラ５を配置し、ローラ５を車輪として回転させることによって帯状のシート４が移動するように構成されている。

２つのローラ５は、連結フレーム８で連結される。具体的には、一方のローラ５の回転軸５Ａの両端が、他方のローラ５の回転軸５Ａの両端とそれぞれ連結フレーム８で連結される。ローラ５の回転面を形成する円筒状の回転部５Ｂが回転軸５Ａに固定され、回転軸５Ａ自体が回転することによって回転部５Ｂが回転するローラ５の場合には、ローラ５の回転軸５Ａが連結フレーム８に対して回転できるように軸受けを介して連結フレーム８と連結される。一方、ローラ５の回転面を形成する円筒状の回転部５Ｂが回転軸５Ａに対して回転するローラ５の場合、すなわち回転軸５Ａ自体が回転しないローラ５の場合には、回転軸５Ａが連結フレーム８に対して回転しないように、回転軸５Ａが連結フレーム８に固定される。

図示された例では、回転部５Ｂが回転軸５Ａに固定されている。また、ローラ５の回転軸５Ａは、連結フレーム８に設けられた貫通孔に回転可能に差し込まれ、止め具で連結フレーム８に連結されている。もちろん、ベアリングを用いてローラ５の回転軸５Ａを連結フレーム８と連結してもよい。

尚、ローラ５は必要に応じて３本以上としてもよい。また、サイズが異なるローラ５を用いて走行機構６を構成しても良い。帯状のシート４のように複数の車輪によって移動する環は、無限軌道と呼ばれる。無限軌道は、クローラ、トラックベルト又は履帯とも呼ばれる。

無限軌道として機能するシート４は、ゲルで構成することが超音波プローブ２Ｂと被検体Ｏとの間における安定的な超音波の伝播を確保する観点から効果的である。すなわち、ゲルの無限軌道をローラ５で駆動する走行機構６によってスライド機構３を構成することができる。ゲルとしては、寒天、ゼラチン、コンニャク、ケイ酸ナトリウム等の公知の任意の材料を用いることができる。液体成分が水であるゲルはヒドロゲルと呼ばれ、液体成分が有機溶媒であるゲルはオルガノゲルと呼ばれる。また、実験的に、ウレタンエラストマをゲル素材としてシート４を構成することが好適であると考えられる。

ローラ５は、無限軌道であるシート４を超音波検査の走査方向に向かって移動させるための走行機構６の車輪である。強度を重視する場合には、金属やプラスチック等の剛体でローラ５を構成することができる。一方、超音波プローブ２Ｂが可撓性を有するフレキシブルアレイプローブのように、柔軟性を重視する場合には、ローラ５についても、バルーン、スポンジ、ゴム等の伸縮する材料を用いることが好適である。

特に、超音波プローブ２Ｂ及びローラ５の双方が伸縮できるようにすれば、超音波プローブ２Ｂを被検体Ｏの形状に合わせてフィットさせながら走行機構６によって超音波プローブ２Ｂを被検体Ｏに対してスライドさせることが可能となる。このため、被検体Ｏの被検査面が平面又は傾斜面である場合はもちろん、凹面や凸面等の曲面であっても超音波検査を行うことが可能となる。

２つのローラ５は、間に超音波プローブ２Ｂを配置することができるように、所定の距離だけ離して配置される。そうすると、２つのローラ５の間において２枚のシート４を重ね合わせることができる。すなわち、２つのローラ５の間において２枚のシート４が直接又は間接的に互いに接触する。そして、重ねられた２枚のシート４の一方の外側の面が、超音波検査の対象となる被検体Ｏに直接又は間接的に接触させるための面とされる。一方、重ねられた２枚のシート４の他方の外側の面が、超音波検査に使用される超音波プローブ２Ｂを直接又は間接的に接触させるための面とされる。

具体例として図示されるように被検体Ｏの被検査面を超音波プローブ２Ｂで上方から検査する場合であれば、２つのローラ５の間において重なった２枚のシート４のうちの下側のシート４の下面が被検体Ｏの被検査面に接触する。尚、シート４と被検体Ｏとの間における超音波の良好な伝播を確保する観点から水等の接触媒質を塗布することが望ましい。また、被検体Ｏとシート４との間の摩擦係数を適切に調節するために適量の水等の潤滑液を塗布するようにしてもよい。その場合には、厳密にはシート４の下面が被検体Ｏの被検査面と接触媒質又は接触媒質を兼ねた潤滑液を介して間接的に接触することとなる。

一方、２つのローラ５の間において重なった２枚のシート４のうちの上側のシート４の上面が超音波プローブ２Ｂの検査面と接触する。これにより、超音波プローブ２Ｂと被検体Ｏとの間において安定的に超音波を伝播させることができる。

走行機構６で超音波プローブ２Ｂを走査方向にスライドさせるためには、超音波プローブ２Ｂとシート４の間並びに重なった２枚のシート４の間を滑らせる必要がある。つまり、超音波プローブ２Ｂとシート４の間における摩擦係数と、重なった２枚のシート４の間における摩擦係数を十分に小さくすることが必要である。

これに対して、ローラ５とシート４との間では滑りが生じないようにすることが重要である。つまり、ローラ５とシート４との間における摩擦係数を十分に大きくすることが必要である。

そこで、シート４とローラ５との間における滑りを抑止するための滑り止めをシート４及びローラ５の少なくとも一方に形成することが好ましい。図示された例では、滑り止めとして、ローラ５に突起５Ｃが形成される一方、シート４に突起５Ｃに嵌り込む孔４Ａが設けられている。すなわち、ローラ５の表面に形成された突起５Ｃと、シート４の孔４Ａを噛合せることによってシート４とローラ５との間における滑りを抑止することができる。

尚、シート４の孔４Ａは、超音波の伝播に影響を与えないよう超音波プローブ２Ｂの配置エリア外に設けることが適切である。従って、超音波プローブ２Ｂの配置エリア外に滑り止めとしてシート４に孔４Ａを空けるスペースが確保できるように、ローラ５の長さ及びローラ５の長さ方向におけるシート４の幅を決定することが適切である。図示された例では、ローラ５の側面の両端部に突起５Ｃが設けられ、ローラ５の突起５Ｃと噛み合うように帯状のシート４の両側の縁に孔４Ａが設けられている。

一方、ローラ５の突起５Ｃは、被検体Ｏに接触しないようにシート４から突出しないようにすることが望ましい。或いは、バルーン、スポンジ、ゴム等の柔軟な材料でローラ５の突起５Ｃを構成し、突起５が被検体Ｏに接触してもローラ５の回転に影響が生じないようにすることが適切である。その場合、ローラ５の突起５Ｃを被検体Ｏと走行機構６との間における滑り止めとして利用することもできる。

シート４をゲルで構成する場合には、突起５Ｃの移動によってシート４が伸びてしまう恐れがある。そこで、シート４の伸びを防止するために、シート４の外側及び内側の少なくとも一方の、少なくとも孔４Ａの周囲を補強用のフィルム９でコーティングすることが望ましい。フィルム９の材料としては、シート４の耐久性を確保するために必要な強度と可撓性の双方を有するゴム、樹脂、ステンレス箔等の材料を用いることが適切である。図示された例では、シート４の外側の両端部における孔４Ａの周囲がフィルム９でコーティングされている。

他方、上述したように、超音波プローブ２Ｂ及び重なった２枚のシート４の間が滑るように摩擦係数を小さくすることが必要である。そこで、必要に応じて、互いに接触する２枚のシート４の間及び超音波プローブ２Ｂと２枚のシート４のうちの超音波プローブ２Ｂと接触するシート４の外側の面との間の少なくとも一方に潤滑液を塗布することができる。

潤滑液が塗布される場合には、２枚のシート４の間及び超音波プローブ２Ｂとシート４との間が、潤滑液を介して間接的に接触することになる。潤滑液を塗布すべきか否か及び潤滑液を塗布する位置は、シート４の材質に応じた滑り易さや被検体Ｏに潤滑液をどの程度付着させも良いか等の条件に応じて決定することができる。

潤滑液を塗布する場合には、霧吹き等によってユーザが予め潤滑液を必要な箇所に塗布しておくことができる。或いは、２枚のシート４の間及び超音波プローブ２Ｂとシート４との間の少なくとも一方に潤滑液を供給する潤滑液供給系１０をスライド機構３に設けることができる。

図示された例では、２枚のシート４の間に潤滑液を供給する潤滑液供給系１０がスライド機構３に設けられている。具体的には、一方のローラ５の回転軸５Ａが中空となっており、回転軸５Ａ内の孔５Ｄとローラ５の外部とを繋ぐ複数の孔５Ｅがローラ５の円筒状の回転部５Ｂ及び回転軸５Ａを貫通するように２次元的に設けられている。回転軸５Ａ内の孔５Ｄは、中空の回転軸５Ａを連結フレーム８に連結するための止め具を兼ねた潤滑液供給タンク１０Ａと連結される。これにより、潤滑液供給タンク１０Ａから回転軸５Ａ内の孔５Ｄに供給された潤滑液を、ローラ５の最も下方の孔５Ｅから２枚のシート４の間に供給することができる。

もちろん、双方のローラ５から潤滑液を供給できるようにしてもよい。その場合には、走行機構６の進行方向に合わせて進行方向側におけるローラ５から下側のシート４の上に潤滑液が供給されるように潤滑液供給系１０に切換機構を設けてもよい。

潤滑液としては、摩擦係数を適切に調節できれば任意のものを使用することができる。シート４がゲルであれば、水が付着すると滑るというゲルの特性を利用して、潤滑液として水を用いることができる。その場合には、霧吹きによって水を吹きかけることによって、容易に水膜を形成することができる。

超音波プローブ２Ｂとシート４との間は滑らせながら常に接触させることも必要である。そこで、押し当て機構７によって超音波プローブ２Ｂをシート４の外側の面に押し当てることができる。押し当て機構７は、走行機構６の連結フレーム８に直接又は間接的に連結することができる。

押し当て機構７は、例えば、押し当て板７Ａ、支柱７Ｂ及びフレーム７Ｃで構成することができる。押し当て板７Ａは、超音波プローブ２Ｂをシート４に押し当てるための部材である。超音波プローブ２Ｂが図示されるように板状であれば、超音波プローブ２に均一な圧力を負荷できるように、押し当て板７Ａについても板状にすることが好適である。

フレーム７Ｃは、押し当て機構７の強度を維持するための骨組みである。従って、剛体の柱状部材を組立ててフレーム７Ｃを構成することができる。フレーム７Ｃは、支柱７Ｂで走行機構６の連結フレーム８に連結され、フレーム７Ｃには、支柱７Ｂで押し当て板７Ａが連結される。

そして、押し当て機構７のフレーム７Ｃを超音波プローブ２Ｂ及び被検体Ｏ側に押し付けることによって、超音波プローブ２Ｂとシート４との間における接触を維持させることができる。すなわち、超音波プローブ２Ｂを押し当て板７Ａとシート４との間に挟み込む形でシート４に押し当てることができる。これにより、超音波プローブ２Ｂをシート４に常に密着させた状態で、走行機構６によって超音波プローブ２Ｂをスライド方向に動かすことができる。

押し当て機構７は、ユーザが手で押し付けるようにしても良いし、ロボットのアーム等で自動的に押し付けるようにしてもよい。ロボットのアームに押し当て機構７を取付ける場合には、押し当て機構７がロボットのアームへの着脱機構としても機能することになる。

フレーム７Ｃに走行機構６の連結フレーム８及び押し当て板７Ａを連結するための各支柱７Ｂに、ダンパ７Ｄ及びバネ７Ｅの少なくとも一方を設けると、振動の吸収効果及び／又は超音波プローブ２Ｂに対する押付力を維持する効果が得られる。すなわち、押し当て機構７に、ダンパ７Ｄ及びバネ７Ｅの少なくとも一方で超音波プローブ２Ｂの押し当て方向に伸縮可能な構造を設けることが好ましい。

具体的には、オイルダンパ等のダンパ７Ｄを少なくとも一部に用いて各支柱７Ｂを構成すれば、振動を抑制することができる。また、弾性体やガススプリング等のバネ７Ｅを少なくとも一部に用いて各支柱７Ｂを構成すれば、特に走行機構６の走行面となる被検体Ｏの表面が平坦でない場合であっても超音波プローブ２Ｂに押し当て板７Ａから負荷される圧力を一定以上に維持することができる。

また、走行機構６の連結フレーム８と押し当て機構７のフレーム７Ｃとの間における支柱７Ｂにはバネ７Ｅによって常に引張力が作用するようにし、押し当て板７Ａとフレーム７Ｃとの間における支柱７Ｂにはバネ７Ｅによって常に圧縮力が作用するように各バネ７Ｅの長さ及びバネ定数を決定すれば、フレーム７Ｃ自体を押し付けなくても各バネ７Ｅの弾性力によって超音波プローブ２Ｂを常にシート４に押し付けることが可能となる。

また、支柱７Ｂに、ダンパ７Ｄ及びバネ７Ｅの両方の性質を兼ね備えた部品を設けてもよい。その場合においても、振動の吸収効果及び超音波プローブ２Ｂに対する押付力を維持する効果を得ることができる。

尚、上述した構成例に限らず、一部の構成要素を省略してもよい。例えば、適切な材料を選択することによって潤滑液を省略したり、シート４とローラ５との間における滑り止めを省略することもできる。

（動作及び作用）
次に超音波検査装置１を用いた被検体Ｏの超音波検査方法の流れについて説明する。

まず図示されるようなスライド機構３を被検体Ｏ上に設置する。具体的には、帯状のゲル等のシート４の内側に配置された少なくとも２つのローラ５の間において互いに接触する２枚のシート４の一方の外側の面を、超音波検査の対象となる被検体Ｏに直接又は間接的に接触させる。例えば、被検体Ｏに予め別のシートが敷いてある場合や水等の液体が接触媒質又は接触媒質を兼ねた潤滑液として噴霧されている場合には、スライド機構３のシート４が間接的に被検体Ｏに接触することとなる。逆に、他のシートも潤滑液も使用されない場合には、スライド機構３のシート４が直接被検体Ｏに接触することとなる。

被検体Ｏとシート４との間に潤滑液を塗布する場合には、潤滑液の量を調節することにより、被検体Ｏとシート４の間の摩擦係数を適切に調節することができる。すなわち、被検体Ｏとシート４との間に適量の潤滑液を塗布することによって、被検体Ｏとシート４との間における摩擦係数を、走行機構６を走行させるために適切な摩擦係数にすることができる。

一方、超音波プローブ２Ｂをスライド機構３にセットする。具体的には、２つのローラ５の間において互いに接触する上述した２枚のシート４の他方の外側の面に、超音波検査に使用される超音波プローブ２Ｂを直接又は間接的に接触させる。超音波プローブ２Ｂは、押し当て機構７の押し当て板７Ａによってシート４側に押し当てることができる。

尚、必要に応じて互いに接触する２枚のシート４の間及び超音波プローブ２Ｂとシート４との間の少なくとも一方に潤滑液を供給することができる。潤滑液は超音波検査の開始前に供給しても良いし、超音波検査中に随時供給するようにすることもできる。超音波プローブ２Ｂとシート４との間に事前に潤滑液を塗布する場合には、超音波プローブ２Ｂは潤滑液を介して間接的にシート４に接触することとなる。逆に、潤滑液が供給されない場合には、超音波プローブ２Ｂが直接シート４に接触することとなる。２枚のシート４の間についても同様である。

以上のようなスライド機構３の設置、必要な場合における潤滑液の塗布及び超音波プローブ２Ｂのセットを含む各段取りの順序は任意である。超音波検査の準備が完了すると、超音波プローブ２Ｂのスライドを伴う超音波検査を開始することができる。

超音波プローブ２Ｂは、互いに接触する２枚のシート４を介して被検体Ｏと間接的に接触することになる。このため、超音波プローブ２Ｂから被検体Ｏに向けて超音波を送受することができる。超音波の送信を伴う超音波検査を行う場合には、信号処理系２Ａから超音波プローブ２Ｂの超音波振動子２Ｃに送信信号が印加される。そうすると、超音波プローブ２Ｂの超音波振動子２Ｃから被検体Ｏに向けて超音波が送信される。また、超音波の受信を伴う超音波検査を行う場合には、被検体Ｏを経由した超音波の透過波又は反射波が超音波プローブ２Ｂの超音波振動子２Ｃで受信される。受信された超音波は、超音波振動子２Ｃにおいて電気信号に変換され、超音波受信信号として信号処理系２Ａに出力される。そして、信号処理系２Ａでは、超音波受信信号を入力データとする信号処理によって波形情報や板厚情報等の検査情報が取得される。

より具体的な例として、超音波プローブ２Ｂが複数の超音波振動子２Ｃを備えた２次元のアレイプローブであれば、超音波プローブ２Ｂを静止させた状態で複数の走査位置に対して順次電子走査を行うことができる。２次元の走査を行えば、２次元の超音波画像を生成することができる。一方、図示されるように１次元のアレイプローブを静止させて１次元の電子走査を行うこともできる。また、探傷検査であれば、超音波の反射波又は透過波の波形の変化等に基づいて損傷の有無を検出することができる。或いは、単一の超音波振動子２Ｃを備えた超音波プローブ２Ｂを用いて、超音波の反射波を利用した単純な板厚測定を行うこともできる。

超音波プローブ２Ｂは走行機構６によって走行可能なスライド機構３にセットされているため、超音波検査中に断続的又は連続的に超音波プローブ２Ｂを走査方向にスライドさせることができる。その場合には、超音波プローブ２Ｂをシート４に接触させた状態で走行機構６のローラ５を回転させることによって、シート４とともに超音波プローブ２Ｂを超音波検査の走査方向に向かって移動させながら被検体Ｏに対する超音波検査を実行する。すなわち、超音波プローブ２Ｂとシート４との間及び重なった部分のシート４の間をそれぞれ滑らせながら超音波プローブ２Ｂを走行機構６の走行方向にスライドさせることができる。

例えば、２次元のアレイプローブの位置を断続的に変えながら電子走査を異なる位置で順次行うことができる。但し、超音波プローブ２Ｂのスライド方向については、電子走査に代えて超音波プローブ２Ｂの位置を機械的に変えることによって走査することができる。このため、超音波プローブ２Ｂのスライドによる機械的な走査を行う場合には、図示されるような１次元のアレイプローブをスライド方向に機械的に移動させながら走査を行うことによって２次元の走査が可能である。

すなわち、図示された超音波プローブ２Ｂは、長手方向が超音波検査の走査方向と略一致する複数の矩形の超音波振動子２Ｃを有する。このため、図示された超音波プローブ２Ｂを超音波検査の走査方向に向かって被検体Ｏに対してスライドさせながら被検体Ｏの探傷検査を行えば、被検体Ｏの損傷の位置をより正確に検出することができる。

例えば、信号処理系２Ａは、超音波プローブ２Ｂのスライド前とスライド後の両方で、超音波プローブ２Ｂが有する一部の超音波振動子２Ｃに対応する領域において被検体Ｏの損傷を検出した場合に、スライド前の当該超音波振動子２Ｃの位置に対応する被検体Ｏの領域及びスライド後の当該超音波振動子２Ｃの位置に対応する被検体Ｏの領域の共通部分に損傷が存在すると判定することができる。

つまり、超音波プローブ２Ｂを超音波検査の走査方向に向かって被検体Ｏに対してスライドさせながら被検体Ｏの探傷検査を行う場合、各超音波振動子２Ｃについて、被検体Ｏの探傷検査の対象領域が少しずつ異なる時系列の複数の損傷検出用のデータを並べることにより、被検体Ｏの損傷の位置をより正確に検出することができる。

尚、超音波プローブ２Ｂをスライドさせながら２枚のシート４の間及び超音波プローブ２Ｂとシート４との間の少なくとも一方に随時潤滑液を供給するようにすることもできる。その場合には、潤滑液供給系１０から潤滑液を供給することができる。

つまり以上のような、超音波検査装置１及び超音波プローブ２Ｂのスライド機構３は、ゲル等の超音波を伝播させるシート４を無限軌道として超音波プローブ２Ｂをシート４に接触させながら被検体Ｏに対してスライドさせることができるようにしたものである。

（効果）
このため、超音波検査装置１及び超音波プローブ２Ｂのスライド機構３によれば、超音波プローブ２Ｂを被検体Ｏに対してスライドさせながら超音波検査を行うことができる。特に、超音波プローブ２Ｂとして可撓性を有するフレキシブルアレイプローブを用いる場合であっても、被検体Ｏに対して滑り難いフレキシブルアレイプローブを被検体Ｏに対してスライドさせることが可能となる。このため、超音波検査に要するユーザの労力を低減できる。更に、シート４をゲルで構成すれば、超音波プローブ２Ｂと被検体Ｏとの間で安定した超音波の伝播を確保することができる。

また、少なくとも超音波の安定的な伝播を確保するために必要な接触媒質が被検体Ｏに塗布されれば、被検体Ｏに超音波プローブ２Ｂを滑らせるための多量の接触媒質を塗布しなくても、超音波プローブ２Ｂを被検体Ｏに対してスライドさせることができる。このため、超音波検査後における被検体Ｏの洗浄労力を低減できる。

（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

１…超音波検査装置、２…装置本体、２Ａ…信号処理系、２Ｂ…超音波プローブ、２Ｃ…超音波振動子、３…スライド機構、４…シート、４Ａ…孔、５…ローラ、５Ａ…回転軸、５Ｂ…回転部、５Ｃ…突起、５Ｄ，５Ｅ…孔、６…走行機構、７…押し当て機構、７Ａ…押し当て板、７Ｂ…支柱、７Ｃ…フレーム、７Ｄ…ダンパ、７Ｅ…バネ、８…連結フレーム、９…フィルム、１０…潤滑液供給系、１０Ａ…潤滑液供給タンク、Ｏ…被検体。

Claims (11)

1. 帯状のシートと、
   前記シートの内側に配置され、前記シートを超音波検査の走査方向に向かって移動させるための少なくとも２つのローラとを備え、
   前記２つのローラの間において直接又は間接的に互いに接触する２枚の前記シートの一方の外側の面を前記超音波検査の対象となる被検体に直接又は間接的に接触させるための面とする一方、他方の外側の面を前記超音波検査に使用される超音波プローブを直接又は間接的に接触させるための面とした超音波プローブのスライド機構。
2. 前記シートと前記ローラとの間における滑りを抑止するための滑り止めを前記シート及び前記ローラの少なくとも一方に形成した請求項１記載の超音波プローブのスライド機構。
3. 前記滑り止めとして、前記ローラに突起を形成する一方、前記シートに前記突起に嵌り込む孔を設けた請求項２記載の超音波プローブのスライド機構。
4. 前記シートの外側及び内側の少なくとも一方の、少なくとも前記孔の周囲を補強用のフィルムでコーティングした請求項３記載の超音波プローブのスライド機構。
5. 前記超音波プローブを前記２枚のシートの他方の外側の面に押し当てるための押し当て機構を更に備え、
   前記押し当て機構は、ダンパ及びバネの少なくとも一方で前記超音波プローブの押し当て方向に伸縮可能な構造を有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波プローブのスライド機構。
6. 前記互いに接触する２枚のシートの間及び前記超音波プローブと前記２枚のシートの他方の外側の面との間の少なくとも一方に潤滑液を供給する潤滑液供給系を更に備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の超音波プローブのスライド機構。
7. 前記シートをゲルで構成した請求項１乃至６のいずれか１項に記載の超音波プローブのスライド機構。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のスライド機構と、
   前記超音波プローブと、
   前記超音波プローブに電気信号を送受することによって前記被検体の検査情報を取得する信号処理系と、
   を備える超音波検査装置。
9. 前記超音波プローブは可撓性を有する請求項８記載の超音波検査装置。
10. 帯状のシートの内側に配置された少なくとも２つのローラの間において直接又は間接的に互いに接触する２枚の前記シートの一方の外側の面を超音波検査の対象となる被検体に直接又は間接的に接触させる一方、他方の外側の面に前記超音波検査に使用される超音波プローブを直接又は間接的に接触させるステップと、
    前記互いに接触する２枚のシートを介して前記超音波プローブ及び前記被検体が間接的に接触した状態で前記ローラを回転させることによって前記シートとともに前記超音波プローブを前記超音波検査の走査方向に向かって移動させながら前記被検体に対する前記超音波検査を実行するステップと、
    を有する超音波検査方法。
11. 前記互いに接触する２枚のシートの間及び前記超音波プローブと前記シートとの間の少なくとも一方に潤滑液を供給するステップを更に有する請求項１０記載の超音波検査方法。

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