JP2857908B2 - タイヤ型超音波探触子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ガス管、石油タンクあるいは鋼板などの板
厚や腐食状態などを超音波によって連続的に検出するタ
イヤ型超音波探触子に関するものである。

［従来の技術］ ガス管、石油タンクあるいは鋼板などの被検体の板厚
や腐食状態、内部欠陥などを検出する手段として超音波
を使用したものが広く実用に供されており、特に、これ
らを連続的に検出するための手段として被検体上を走行
するタイヤ型超音波探触子が多用されている。

このようなタイヤ型超音波探触子の一例として、特開
昭62−288565号公報に開示された発明がある。この発明
は、探触子を内蔵する探触子筐の外周に超音波の伝播の
よいブタジェンゴム又はシリコンゴムからなる内部タイ
ヤを設け、その外周に油又は水の充填液層を介して柔軟
なブタジェンゴム製の外部タイヤを設けたものである。

このように構成したタイヤ型超音波探触子を被検体に
接触させると、ブタジェンゴムの外部タイヤと充填液層
とによってタイヤの表面が自由に変化するので被検体の
接触面が大きくなり、超音波の送受信が容易になる。そ
して、内部タイヤは外部タイヤの形を保存し、また反射
波を接触面に対して角度をもって長音波振動子に入射さ
せ、被検体の板厚や内部欠陥などを検出する。

［発明が解決しようとする課題］ 例えば、ガス管の腐食等の欠陥を検査する場合、タイ
ヤ型超音波探触子は上向き、横向き、下向きなどの全姿
勢による探傷が可能な構造であることが必要である。し
かし、上記のような従来のタイヤ型超音波探触子におい
ては、上向き又は横向きの姿勢の場合、内部タイヤと外
部タイヤとの間に組立時にタイヤ内に入った気泡が侵入
して超音波が通過できなくなり、測定不能になることが
ある。また、下向きの探傷姿勢の場合であっても、ガス
管から外タイヤが離れたりすると、内部タイヤからの反
射波と、外部タイヤの内面からの反射波が分離してしま
い、これによって生じる多重反射波が超音波振動子に入
射するため、外部タイヤ内面の反射波をガス管の欠陥あ
るいはガス管の底面からの反射波と見誤ることがあり、
正確な測定が困難であった。

このような問題を解決するため、内部タイヤの外周
を、常に外部タイヤの内周面に接触するように僅かに張
出したものもある。しかしながら、ブタジェンゴムから
なる内部タイヤをこのような形状で均一に製作すること
は困難であり、製作ロットによって張出し量に差が発生
することは避けられない。このため、内部タイヤを必要
以上に張出させると、内部タイヤと外部タイヤとの抵触
抵抗が増大し、外部タイヤが回転できなくなるなど、種
々問題があった。

本発明は上記の課題を解決すべくなされたもので、い
かなる姿勢においても中間部材とタイヤ内面とが接触し
て離れることがなく、しかもタイヤをスムーズに回転さ
せることのできるタイヤ型超音波探触子を得ることを目
的としたものである。

［課題を解決するための手段］ 本願の請求項１の発明に係るタイヤ型超音波探触子
は、固定軸と、ブタジェンゴムからなり前記固定軸のま
わりに回転可能に取り付けられたタイヤと、ブタジェン
ゴムからなり前記タイヤ内に収容されてその外周面が前
記タイヤの内周面と整合する円弧状に形成された中間部
材と、振動子面が前記中間部材に当接して固定され前記
固定軸に摺動可能に連結された超音波振動子と、前記中
間部材の外周面を前記タイヤの内周面に密着させる付勢
手段とからなり、前記付勢手段は前記固定軸と前記中間
部材の支持手段との間に介装したＯリングとしたもので
ある。

本願の請求項２の発明に係るタイヤ型超音波探触子
は、固定軸と、ブタジェンゴムからなり前記固定軸のま
わりに回転可能に取り付けられたタイヤと、ブタジェン
ゴムからなり前記タイヤ内に収容されてその外周面が前
記タイヤの内周面と整合する円弧状に形成された中間部
材と、振動子面が前記中間部材に当接して固定され前記
固定軸に摺動可能に連結された超音波振動子と、前記中
間部材の外周面を前記タイヤの内周面に密着させる付勢
手段とからなり、前記付勢手段はばねで圧下され前記中
間部材の支持手段に当接する可動素子を内蔵し前記固定
軸に取り付けられた複数のプランジャとしたものであ
る。

［作用］ 本願の請求項１の発明において、中間部材の外周面が
付勢手段としてのＯリングにより付勢されてタイヤの内
周面に密着させるようにしたので、中間部材全体が均一
に押されるため、中間部材の外周面全体が常にタイヤの
内周面に均一に密着することとなり、両者の間に気泡が
侵入するおそれがなくなり、上向き、横向き、下向き等
の全姿勢による板厚や内部欠陥などを正確に検出するこ
とができ、しかもタイヤが被検体から離れても、中間部
材の外周面からの反射波とタイヤの内周面からの反射波
が分離することはない。

また、本願の請求項２の発明において、中間部材の外
周面が付勢手段としての複数のプランジャにより付勢さ
れてタイヤの内周面に密着させるようにしたので、中間
部材全体が均一に押されるため、中間部材の外周面全体
が常にタイヤの内周面に均一に密着することとなり、両
者の間に気泡が侵入するおそれがなくなり、上向き、横
向き、下向き等の全姿勢による板厚や内部欠陥などを正
確に検出することができ、しかもタイヤが被検体から離
れても、中間部材の外周面からの反射波とタイヤの内周
面からの反射波が分離することはない。

［実施例］ 第１図（ａ）は本発明実施例の縦断面図、（ｂ）はそ
のＩ−Ｉ断面図、（ｃ）は固定軸と中間部材の下面図で
ある。図において、（１）は通過する超音波の減衰がき
わめて小さいブタジェンゴムからなるリング状のタイヤ
で、両側に設けたフランジ（11），（11a）と一体的に
形成されている。（２），（2a）はねじ（21）によりフ
ランジ（11），（11a）の両側に結合されたハウジン
グ、（22）はフランジ（11）とハウジング（２），（2
a）の間に配設されたＯリングである。

（３）は中央部に長方形のテーブル（31）を有する固
定軸で、下面には長方形の凹部（32）が設けられ、中心
部には円形の凹部（33）及び貫通穴（34）が形成されて
いる。この固定軸（３）は、軸受（23），（23a）及び
シール材（24），（24a）を介してハウジング（２），
（2a）に回転自在に取付けられている。

（４）はブタジェンゴムからなる中間部材で、その下
面はタイヤ（１）の内周面に整合する円弧状に形成され
ており、ホルダ（41）と一体的に構成されてフレーム
（42）の下面にねじ（43）により固定されている。

（５）は超音波振動子で、その振動子面が中間部材
（４）に当接してフレーム（42）に取付けられ、固定軸
（３）のテーブル（31）に設けた貫通穴（34）に摺動可
能に嵌入され、タイヤ（１）の中空部に突出している。

（６）は固定軸（３）に設けた円形の凹部（33）とフ
レーム（42）とで形成する間隙よりその断面が若干大径
のＯリングで、中間部材（４）とフレーム（42）との結
合体を固定軸（３）の凹部（32）に嵌合する際にこれを
圧縮して組立てし、嵌合後はの弾性により中間部材
（４）の外周面を常時タイヤ（１）の内周面に密着する
ように付勢している。なお、中間部材（４）の外周面と
タイヤ（１）の内周面との間には、シリコンオイルの如
き超音波伝達物質の皮膜が形成されている。

次に、上記のように構成した本発明の作用を説明す
る。例えば被検体であるガス管の欠陥を探傷する場合
は、ガス管内にこのタイヤ型超音波探触子を入れ、内面
に沿って転動させる。いま、超音波振動子（５）から垂
直方向に超音波を発射すると、この超音波は中間部材
（４）、超音波伝達物質の皮膜及びタイヤ（１）を通っ
てガス管内を伝播し、その反射波は超音波振動子（５）
によって受信され、これによってガス管の欠陥が検出さ
れる。

この場合、中間部材（４）の外周面はＯリング（６）
に付勢されて常時タイヤ（１）の内周面に密着している
ので、中間部材（４）全体が均一に押されるため、中間
部材（４）の外周面全体が常にタイヤ（１）の内周面に
均一に密着することとなり、両者の間に気泡が侵入する
おそれがなく、上向き、横向き、下向きなど、全姿勢に
よる探傷を正確に行なうことができる。また、仮りにタ
イヤ（１）がガラス管の内面から離れて走行することが
あっても、中間部材（４）の外周面からの反射波とタイ
ヤ（１）の内周面からの反射波が従来のように分離する
ことがない。このため分離したタイヤ（１）の内周面か
らの反射波をガス管の欠陥又はガス管の底面からの反射
波と見誤るおそれはない。

第２図（ａ）は本発明の他の実施例の要部を示す断面
図、（ｂ）はその側断面図である。なお、第１図の実施
例と用じ部分には同じ符号を付し、説明を省略する。
（７）は固定軸（３）のテーブル（31）に設けたねじ穴
（35）に螺入された複数本のプランジャで、その実施例
を第３図に示す。図において、（71）は中空ねじ体で、
外周にはテーブル（31）のねじ穴（35）に螺入するため
のねじ（72）が設けられており、内周の上部にはめねじ
（73）が形成されている。（74）はねじ体の中空部内に
摺動可能に挿入された可動素子、（75）はめねじ（73）
に螺入された調整ねじ、（76）は可動素子（74）と調整
ねじ（75）との間に介装されたばねである。

上記のような複数のプランジャ（７）を固定軸（３）
のテーブル（31）に設けたねじ穴（35）に螺入し、可動
素子（74）の先端部をフレーム（42）に当接して圧下す
れば、フレーム（42）に結合された中間部材（４）の外
周面はタイヤ（１）の内周面に密着するので、中間部材
（４）全体が均一に押されるため、中間部材（４）の外
周面全体が常にタイヤ（１）の内周面に均一に密着する
こととなる。なお、タイヤ（１）の内周面に対する中間
部材（４）の密着力は、調整ねじ（75）により適宜調整
することができる。

上記の説明では中間部材（４）のホルダ（41）とは別
にフレーム（42）を設け、両者をねじ（43）で一体に結
合して固定軸（３）とフレーム（42）との間にＯリング
を配設し、又はプランジャ（７）の可動素子をフレーム
（42）に当接させる場合を示したが、ホルダ（41）とフ
レーム（42）を一体に構成してもよい。

また、上記の実施例では、超音波振動子により被検体
に対して垂直に超音波を送受信するいわゆる垂直型超音
波探触子に本発明を実施した場合を示したが、被検体に
対して斜めに超音波を送受信するいわゆる斜角型超音波
探触子にも本発明を実施することができる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本願の請求項１の発
明は、中間部材の外周面が付勢手段としてのＯリングに
より付勢されてタイヤの内周面に密着させるようにした
ので、中間部材全体が均一に押されるため、中間部材の
外周面全体が常にタイヤの内周面に均一に密着すること
となり、両者の間に気泡が侵入するおそれがなくなり、
上向き、横向き、下向き等の全姿勢による板厚や内部欠
陥などを正確に検出することができ、しかもタイヤが被
検体から離れても、中間部材の外周面からの反射波とタ
イヤの内周面からの反射波が分離することはないため、
被検体の欠陥などからの反射波と誤認することはない
等、実施による効果大であると共に構成が簡単で安価に
済むという顕著な効果を有するものです。

また、本願の請求項２の発明は、中間部材の外周面が
付勢手段としての複数のプランジャにより付勢されてタ
イヤの内周面に密着させるようにしたので、中間部材全
体が均一に押されるため、中間部材の外周面全体が常に
タイヤの内周面に均一に密着することとなり、両者の間
に気泡が侵入するおそれがなくなり、上向き、横向き、
下向き等の全姿勢による板厚や内部欠陥などを正確に検
出することができ、しかもタイヤが被検体から離れて
も、中間部材の外周面からの反射波とタイヤの内周面か
らの反射波が分離することはないため、被検体の欠陥な
どからの反射波と誤認することはない等、実施による効
果大であるという顕著な効果を有するものです。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明実施例の縦断面図、（ｂ）はその
Ｉ−Ｉ断面図、（ｃ）は固定軸の下面図、第２図（ａ）
は本発明の他の実施例の要部の断面図、（ｂ）は一部を
断面で示した（ａ）図の側面図、第３図はプランジャの
実施例の断面図である。 （１）：タイヤ、（２），（2a）：ハウジング、
（３）：固定軸、（４）：中間部材、（５）：超音波振
動子、（６）:Oリング、（７）：プランジャ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森本 匡 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 川西 直規 大阪府大阪市中央区平野町４丁目１番２ 号 大阪瓦斯株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−46087（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−256（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 29/00 - 29/28

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定軸と、ブタジェンゴムからなり前記固
   定軸のまわりに回転可能に取り付けられたタイヤと、ブ
   タジェンゴムからなり前記タイヤ内に収容されてその外
   周面が前記タイヤの内周面と整合する円弧状に形成され
   た中間部材と、振動子面が前記中間部材に当接して固定
   され前記固定軸に摺動可能に連結された超音波振動子
   と、前記中間部材の外周面を前記タイヤの内周面に密着
   させる付勢手段とからなり、前記付勢手段は、前記固定
   軸と前記中間部材の支持手段との間に介装したＯリング
   であることを特徴とするタイヤ型超音波探触子。
2. 【請求項２】固定軸と、ブタジェンゴムからなり前記固
   定軸のまわりに回転可能に取り付けられたタイヤと、ブ
   タジェンゴムからなり前記タイヤ内に収容されてその外
   周面が前記タイヤの内周面と整合する円弧状に形成され
   た中間部材と、振動子面が前記中間部材に当接して固定
   され前記固定軸に摺動可能に連結された超音波振動子
   と、前記中間部材の外周面を前記タイヤの内周面に密着
   させる付勢手段とからなり、前記付勢手段は、ばねで圧
   下され前記中間部材の支持手段に当接する可動素子を内
   蔵し前記固定軸に取り付けられた複数のプランジャであ
   ることを特徴とするタイヤ型超音波探触子。