JP3114331B2 - 自動超音波検査装置 - Google Patents

自動超音波検査装置

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JP3114331B2 JP04057767A JP5776792A JP3114331B2 JP 3114331 B2 JP3114331 B2 JP 3114331B2 JP 04057767 A JP04057767 A JP 04057767A JP 5776792 A JP5776792 A JP 5776792A JP 3114331 B2 JP3114331 B2 JP 3114331B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はタービンロータなどのよ
うな円柱状あるいは円盤状の被検査体に沿って走行しな
がら超音波探触子を走査して欠陥などを検出する自動超
音波検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の装置は、特開昭60−82853 号公報
に記載のように、タービンディスク1を挟むように2台
の駆動装置4が永磁ローラ13によってハブ3の表面に
吸着し、ハブ3の外周に沿って走行させる。
【0003】また特開平1−160772 号公報に記載のよう
に、タービンのディスク3とシャフト2の両面を利用し
て磁気車輪11,12を吸着させ、超音波探触子を搭載
した周回台車10をディスク3面に吸着した磁気車輪1
1をモータ13で駆動して走行させ、ディスク3の検査
をする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の問題点
は、(1)磁気車輪(永磁ローラ)と走行面とが線接触
になるため接触面積が小さく、また磁気車輪はころがり
摩擦であるためすべり摩擦に比べて摩擦係数が小さくな
る、など駆動効率が低くなって装置の走行性能が低下す
ること、(2)駆動効率低下によって駆動用モータ,磁
気車輪などの機構部が大型化することである。
【0005】本発明は、(1)磁石単体の面接触による
高吸着力と静的なすべり摩擦係数による高吸着力とによ
って検査装置の走行性能の向上を図ること、(2)高吸
着力に伴う駆動力の伝達効率向上による機構部の小型,
軽量化を図ることを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ための代表的な手段は、超音波探触子を走査する機構を
磁気クローラに接続して走行移動自在とした自動超音波
検査装置において、前記自動超音波検査装置は前記磁気
クローラのガイドレールを複数箇所で走行面に追従する
ように回動自在に備えていることである。
【0007】
【作用】磁気クローラが走行すると、超音波探触子の走
査機構は磁気クローラと一体に走行移動して、その走行
方向の検査位置を変える。その走行時に走行面にクロー
ラが磁力で吸着して静的なすべり摩擦にて摩擦係数を高
めて高吸着による走行性能の向上と駆動力の伝達効率向
上を図る。その上、走行面に曲率があっても、前記磁気
クローラのガイドレールが複数箇所で走行面に追従する
ように回動して前記磁気クローラを走行面に追従させる
から、前記磁気クローラの走行面に対する磁気の利用効
率を高め、なお一層のこと高吸着による走行性能の向上
と駆動力の伝達効率の向上を図れる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1から図4によ
り説明する。図4は、タービンロータ1の斜視図を示し
たもので、シャフト2,ディスク3,ブレード4などか
ら構成される。この場合の検査対象はディスク3先端の
ブレード4の取付け部で、この健全性を維持するために
超音波検査をする。そこで、図1に示すように、超音波
検査装置9をシャフト2面に磁気クローラ22で磁気吸
着させ、超音波探触子10Aをディスク3の面にエアシ
リンダ24Aで押しつけながら磁気クローラ22をシャ
フト2の円周方向に走行させる。また、ディスク3の半
径方向にも走査アームに沿って超音波探触子10Aを走
査し、超音波による検査をする。
【0009】さらに詳細に説明すれば、図1は、シャフ
ト2の面に磁気クローラ22で吸着させるとともにディ
スク3の面に磁気車輪16Aで吸着して超音波検査装置
9を位置決めした図である。磁気クローラ22をモータ
23で回転させてシャフト2の円周方向に超音波検査装
置9を走行させる。また超音波探触子10Aを別のモー
タ12Aによって走査アーム13Aに沿って走査させ
る。また、走査アーム13Aをモータ15Aによって走
査アーム13Aの長さ方向と直交した方向にも移動でき
る。さらに超音波探触子10A,10Bの各々の方位角
度を変える駆動機構(図示せず)がそれぞれ設けてあ
り、超音波の入射ビームの方位角度と反射エコーの方位
角度を選択できる。なおディスク3の面が傾斜している
場合は、ホルダ17Aのヒンジ24A(図2,24B)
を操作し、走査アーム13Aの角度をディスク3の面に
合うように固定することもできる。
【0010】図2は、検査をするディスク面側から超音
波検査装置9を見た図で、この検査は、超音波探触子1
0A,10B間で超音波ビームを送,受信するタンデム
探傷法である。従って超音波探触子10A,10Bはそ
れぞれ独立して動けるようになっている。すなわち、超
音波探触子10A,10Bをモータ12A,12Bでボ
ールねじ11A,11Bを各々回転させて走査アーム1
3A,13Bに沿って走査する。モータ15A,15B
によってボールねじ14A,14Bを回転させて走査ア
ーム13A,13Bを各々横行させる。この場合ディス
ク面には磁気車輪16A,16Bで吸着させ、シャフト
2の軸方向の位置決めをする。
【0011】シャフト2の面に吸着する磁気クローラ2
2の構成は、チェーン27に連結された多数の磁石ユニ
ット21,チェーン27を駆動するモータ(図1,2
3)、スプロケット26,磁石ユニット21群をシャフ
ト2の円周方向の形状に倣わせるガイドレール18,ス
プリングユニット20,架台19及びホルダ17A,1
7Bである。モータ(図1,23)を回転してスプロケ
ット26,チェーン27を駆動して、これに連結した磁
石ユニット21を移動させる。例えば、図2から見てス
プロケット26を右回転させれば、右側の磁石ユニット
21が順々に吸着するとともに他方、左側の磁石ユニッ
ト21は逆に順々に剥がされるので、超音波検査装置9
は図2の右方向に移動する。同じく左回転させれば、超
音波検査装置9は図2の左方向に移動する。このように
シャフト2に吸着した磁石ユニット21は、超音波検査
装置9が移動して剥がされるまでその位置に固定される
ので、超音波検査装置9の保持力として働く。この吸着
した磁石ユニット21群の全体に保持力がかかるように
するため、各磁石ユニット21のシャフト2の半径方向
の動きを規制するためのガイドレール18を設けてあ
る。このガイドレール18の形状は、シャフト2の円周
方向の形状に合わせてもよいが、この実施例では、磁石
ユニット21群をシャフト2の外径寸法が異なっても走
行面の曲率に倣うようにするために、ガイドレール18
の長さをシャフト2の円周方向に分割し、これらを連結
部30のヒンジ31を中心に回動自在に連結する。
【0012】さらに、ガイドレール18の構造を説明す
るためA〜A矢視で示す部分を拡大すると図3になる。
図3から架台19にスプリングユニット20を介して支
持されたガイドレール18は、溝にチェーン27を連結
するシャフト32を挿入して案内することにより磁石ユ
ニット21のシャフト2の半径方向の位置を規制する。
また、磁石ユニット21をスプリング33によって揺動
支持することにより、走行面に追従して吸着させること
ができる。また分割したガイドレール18は、連結部3
0を介してヒンジ31によって回動自在に連結される。
磁気クローラ22の吸着面の両端の磁石ユニット21を
確実に吸着させるためには、超音波検査装置9をシャフ
ト2から取外した状態の時に、その磁石ユニット群の吸
着面の配列を円弧状にする必要がある。このためスプリ
ングユニット20の引っ張りばねを収縮させた状態に規
制し、ガイドレール18を近似凹形にする。
【0013】自動超音波検査は、予め目標の検査個所に
超音波ビームが当たるように遠隔に設置した走行制御装
置(図示せず)から図2の超音波探触子10Aの方位角
度を定めるとともにモータ12A,15Aを各々操作し
て超音波探触子10Aの位置決めをする。また同様に他
方の超音波探触子10Bも目標の検査個所からの反射エ
コーが受信できるように方位角度と位置を予めモータ1
2B,15Bなどで操作しておく。この後の遠隔指令に
より磁気クローラ22をシャフト2面の円周に沿って走
行させ、超音波探触子10Bからの反射エコーを遠隔に
設置した探傷装置(図示せず)で記録,判定してディス
クの全周を検査する。
【0014】本実施例によれば、次のような効果があ
る。
【0015】1)各磁石ユニット21は面接触で吸着す
るので、磁石のはたらく面積が大きくなり、大きな吸着
力が得られる。また吸着した磁石ユニット21は、超音
波検査装置9が移動しても、クローラ端部に移動して剥
がされるまでは、その位置から動かないので静的なすべ
り摩擦となり、滑りが発生しにくくなる。このため超音
波検査装置9の走行が安定して走行性能が向上する。
【0016】2)磁石の利用効率向上とともに滑りが無
くなるので駆動力の伝達効率が向上して、磁石,モータ
など構成部品を小型にできる。このため超音波検査装置
9の小型,軽量化が図れる。
【0017】3)磁気クローラ22と磁気車輪16A,
16Bをシャフト2とディスク3の面に吸着させること
により、超音波探触子10A,10Bをディスク3の所
定の位置に位置決めできる。
【0018】4)シャフト2の曲面に倣ってガイドレー
ル18の曲率を合わせることにより各磁石ユニット21
をシャフト2の曲面に追従して密着させることができ
る。また走行曲面に追従できる形状可変のガイドレール
18により、異なる曲率形状の走行面にも磁気クローラ
22を適用できるので、超音波検査装置9の適用性が向
上する。
【0019】5)遠隔からの指令により、自動的な超音
波検査ができるので、省力化と検査時間の短縮が図れ
る。
【0020】その他の応用例,変形例は、磁気クローラ
のガイドレールを形状が変えられる構造で説明したがこ
れに限定されるものでなく、被検査体の走行面曲率に合
わせた剛体のガイドレールにすることもできる。
【0021】また磁石ユニット21の吸着面積の大小と
走行面の曲率半径の大小によって、吸着面に隙間が生じ
ると吸着力が低下する。この場合は磁石ユニットの吸着
面にも所定の曲率をもたせて隙間を最小限にして、吸着
力を確保する。
【0022】また実施例ではディスク面に磁気車輪を吸
着させ位置決めをする方式で説明したが、対向するディ
スク面に磁気車輪を吸着して位置決めしてもよく、対向
するディスクの両面を突っ張るようにした位置決めもで
きるし、走査アームをディスク面の角度に合わせ、その
角度を固定する位置決めであっても目的は達成できる。
【0023】また、実施例では送,受信の2探触子型の
超音波検査装置について説明したが、送,受信兼用の1
探触子型あるいは多探触子型にしてもなんら問題なく適
用できる。さらに駆動用のモータのすべてあるいは一部
を手動にしてもよいし、モータを他のアクチュエータに
代えても同様の目的が達成できる。
【0024】超音波探触子の走査はディスク面に限定さ
れるものでなく、図5のようにシャフト2の面に沿って
走査をすることもできる。走行台車54に搭載された走
査アーム52に沿って超音波探触子50をモータ51で
走査する。また、磁気クローラ53は走行台車54に内
蔵したモータ(図示せず)でシャフト2の円周方向に沿
って駆動して、シャフト2の超音波検査をする。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、磁気クローラが走行面
に追従し易いので、走行面への大きな吸着力が得られる
自動超音波検査装置の走行性能が向上し駆動力の伝達効
率向上にもなり検査装置の小型,軽量化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置を検査対象に取り付けた状態の正
面図。
【図2】本発明の装置を検査面から見た側面図。
【図3】図2のA〜A矢視のガイドレール部の断面図。
【図4】一部を断面にして示したタービンロータの斜視
図。
【図5】他の検査装置の適用例を示す平面図。
【符号の説明】
3…ディスク、9…超音波検査装置、10A…超音波探
触子、13A…走査アーム、16A…磁気車輪、17A
…ホルダ、22…磁気クローラ、23…モータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千葉 弘明 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 昭57−133348(JP,A) 特開 平3−26960(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 29/00 - 29/28

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】超音波探触子を走査する機構を磁気クロー
    ラに接続して走行移動自在とした自動超音波検査装置
    おいて、前記自動超音波検査装置は前記磁気クローラの
    ガイドレールを複数箇所で走行面に追従するように回動
    自在に備えていることを特徴とした自動超音波検査装
  2. 【請求項2】超音波探触子を走査する機構を磁気クロー
    ラに接続して走行移動自在とした自動超音波検査装置に
    おいて、前記自動超音波検査装置には前記磁気クローラ
    の分割されたガイドレールが互いに前記磁気クローラの
    走行する走行面に追従するように回動自在に連結して形
    状可変とされて備えられていることを特徴とする自動超
    音波検査装置。
  3. 【請求項3】超音波探触子を走査する機構を磁気クロー
    ラに接続して走行移動自在とした自動超音波検査装置に
    おいて、前記磁気クローラのガイドレールは前記磁気ク
    ローラの走行する走行面の曲率に合わせた剛体である
    とを特徴とする自動超音波検査装置。
  4. 【請求項4】請求項2において、前記磁気クローラの走
    行方向を複数に分割した前記ガイドレールと、分割され
    た複数の前記ガイドレールを回動自在に連結する連結部
    と、前記ガイドレールの形状を走行面の曲率に合わせる
    懸架機構と、前記磁気クローラの各磁石ユニットを各々
    独立して揺動自在に支持する懸架機構とからなる形状可
    変ガイドレールを前記磁気クローラに設けた自動超音波
    検査装置。
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