JP4446761B2

JP4446761B2 - 超音波非破壊検査装置の超音波センサヘッド

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Publication number: JP4446761B2
Application number: JP2004049407A
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Inventors: 真哉川端
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Filing date: 2004-02-25
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Description

本発明は、被検査体を破壊せずに検査する非破壊検査装置に関し、特に超音波非破壊検査装置の超音波センサヘッドに関する。

金属材料を使用して機械や構造物などを製造する方法には、塑性加工によって製造された板材を互いに溶接する方法がある。このような溶接構造物の信頼性が特に要求される場合には、非破壊検査によって溶接部の健全性を確認することがある。

非破壊検査装置としては、超音波の送受信を行う超音波振動子を被検査体に接触媒体を介して押圧させて、超音波振動子による受信波形により被検査体の健全性を検査する超音波非破壊検査装置が知られている。この超音波非破壊検査装置による被検査体の非破壊検査方法としては、ウェット式とドライ式の２種類がある。

ウェット式超音波非破壊検査方法は、例えば、図５に要部を模式的に示すように、被検査体１０１となる板材１０２と板材１０３をスポット溶接した溶接部１０４の良否、即ち健全性の確認のために溶接部１０４のナゲット径Ｄを検査する際に、板材１０２の表面に超音波伝播材として、水やオイル等の液体の接触媒体１０５を塗布し、超音波振動子１０６を押圧して液体状の接触媒体１０５の膜により板材１０２と超音波振動子１０６を密着させて超音波振動子１０６による超音波の受信波形により行うものである。

この種のウェット式超音波非破壊検査方法は、被検査体１０１と超音波振動子１０６との間に液体の接触媒体１０５による薄い膜を形成して密着させるため、超音波振動子１０６の押圧力が比較的小さくとも安定した大きい受信波形を得ることができる。しかし、検査に先立って被検査体１０１の表面に液体の接触媒体１０５を塗布し、かつ検査後に接触媒体１０５を除去しなければならずその作業が厄介である。また、除去しきれなかった残存する接触媒体１０５が被検査体１０１を汚すと共に、被検査体１０１の発錆を誘発することが懸念される。

一方、ドライ式超音波非破壊検査方法に使用される超音波非破壊検査装置としては、例えば図６に要部断面を模式的に示すように、被検査体１０１となる板材１０２と板材１０３の溶接部１０４のナゲット径Ｄを検査するにあたり、超音波振動子１１１の先端に、先端１１２ａが薄いゴム膜等の柔軟な接触媒質によって形成された有底の筒体１１２を延設してその筒体１１２内に超音波伝播材として水、オイル等の液体の接触媒体１１３が充填された超音波センサヘッド１１０を備え、その超音波センサヘッド１１０に設けられた筒体１１２の先端１１２ａを被検査体１０１に密着されて超音波により検査するものが知られている。

また、ドライ式超音波非破壊検査方法としては、図７（ａ）に示すように、超音波伝播材として柔軟性及び復元性に優れたゲル状物質であるシリコーンゴム１２２の表面がポリエチレン製の網１２３で覆われた接触媒体１２１を被検査体１２０の表面上に載置して、超音波振動子１２４と被検査体１２０との間に接触媒体１２１を配置する。そして、超音波振動子１２４の下降に伴って、接触媒体１２１が押圧されて網１２３とシリコーンゴム１２２が変形して図７（ｂ）に示すように超音波振動子１２４と接触媒体１２１及び接触媒体１２１と被検査体１２０が密着する。この状態で、超音波振動子１２４を通しての受信波形により被検査体１２０を検査する。検査が終了すると、超音波振動子１２４が上昇する。この超音波振動子１２４の上昇に伴って接触媒体１２１はシリコーンゴム１２２と網１２３の弾性復帰力により検査前の形状に復帰する。

また、図８（ａ）に示すように接触媒体１２１におけるシリコーンゴム１２２の超音波振動子１２４と接触する部分１２２ａを超音波振動子１２４の先端形状と略同じ形状にし、シリコーンゴム１２２が超音波振動子１２４と接触する部分１２２ａは網１２３で覆われておらず、超音波振動子１２４との密着状態を維持している。超音波振動子１２４と接触していないシリコーンゴム１２２の表面は網１２３で覆われている。そして、図８（ｂ）に示すように超音波振動子１２４の押圧動作により接触媒体１２１が変形して接触媒体１２１と被検査体１２０が密着状態となり、この状態で超音波による検査が行われる。検査が終了して超音波振動子１２４が上昇すると、密着している接触媒体１２１も一緒に上昇する。そして、図８（ｃ）に示すようにシリコーンゴム１２２と網１２３の弾性復帰力により被検査体１２０の表面と接触媒体１２１との密着が容易に解除されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１８１７９６号公報

上記図６に示す超音波非破壊検査装置によると、被検査体１０１に圧接する超音波センサヘッド１１０の筒体１１２の先端１１２ａが薄いゴム膜等によって形成されることから、検査の際の押圧によって筒体１１２の先端１１２ａが大きく変形して被検査体１０１との接触範囲が変化し、この接触範囲の変化に伴って超音波振動子１１１から被検査体１０１への超音波の伝搬範囲が広く分散して検査精度に影響を及ぼすと共に、薄いゴム膜等によって形成された筒体１１２の先端１１２ａの耐久性を確保することが困難である。また、筒体１１２内に液状の接触媒体１１３を充填する作業は厄介でその作業性は良好なものではない。

また、上記図７に示す特許文献１に開示の超音波非破壊検査方法によると、シリコーンゴム１２２の表面がポリエチレン製の網１２３で覆われた接触媒体１２１を被検査体１２０の上に載置して、超音波振動子１２４と被検査体１２０との間に接触媒体１２１を配置することによって、超音波振動子１２４により接触媒体１２１が押圧されて変形して超音波振動子１２４と接触媒体１２１及び接触媒体１２１と被検査体１２０が密着状態となり、検査後に接触媒体１２１の弾性復帰力により検査前の形状に復帰することから、超音波振動子１２４及び被検査体１２０から接触媒体１２１が容易に剥離し、かつシリコーンゴム１２２の表面が網１２３によって保護されて接触媒体１２１の繰り返し使用が可能になる。

しかし、検査毎に接触媒体１２１を被検査体１２０の検査位置に載置し、検査後に接触媒体１２１を回収する作業は厄介で検査作業に多くのコストを要すると共に、接触媒体１２１が大きく変形することによって接触媒体１２１と被検査体１２０との接触範囲が変化し、この接触範囲の変化に伴って超音波振動子１２４から被検査体１２０への超音波の伝搬範囲が広く分散して検査精度に影響を及ぼすと共に、シリコーンゴム１２２を覆う網１２３によって超音波振動子１２４と接触媒体１２１及び接触媒体１２１と被検査体１２０の密着が阻害されて検査精度に影響を及ぼすこともが懸念される。

図８に示す特許文献１に開示の超音波非破壊検査装置によると、超音波振動子１２４の先端に接触媒体１２１が常時密着状態に維持されて超音波振動子１２４と被検査体１２０の間に接触媒体１２１を配置する作業を省略することができる。しかし、接触媒体１２１が大きく変形することによって接触媒体１２１と被検査体１２０との接触範囲が変化し、接触範囲の変化に伴って超音波振動子１２４から被検査体１２０への超音波の伝搬範囲が広く分散して検査精度に影響を及ぼすと共に、シリコーンゴム１２２を覆う網１２３によって接触媒体１２１と被検査体１２０の密着が妨げられて検査精度に影響することが懸念される。

従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、構成の簡素化及び耐久性に優れ、かつ安定した検査精度が確保できる超音波非破壊検査装置の超音波センサヘッドを提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に記載の超音波非破壊検査装置の超音波センサヘッドの発明は、超音波振動子及び該超音波振動子を被検査体に接触させる接触媒体を備えた超音波センサヘッドを有し、上記超音波振動子による超音波の受信波形により被検査体を非破壊検査する超音波非破壊検査装置において、上記超音波センサヘッドは、超音波の送受信を行う超音波振動子と、該超音波振動子と同軸上に配置されて基端が超音波振動子の先端に接続されると共に先端開口部の内径を調整する集束径機構を備えた筒状のホルダと、基端部が上記超音波振動子の先端に対向しかつ先端部が上記先端開口部から突出した状態で上記ホルダ内に配置された軟質ゲル状物質の接触媒体とを備え、上記接触媒体の先端部を被検査体への押圧によって上記超音波振動子の先端と接触媒体の基端部が密着すると共に接触媒体の先端部と被検査体が密着することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１の超音波非破壊検査装置の超音波センサヘッドにおいて、上記ホルダは、内周面が基端側から先端開口部側へ移行するに従って縮径される略円錐面形状であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２の超音波非破壊検査装置の超音波センサヘッドにおいて、上記ホルダは、該基端が上記超音波振動子に取り外し可能に接続されたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波非破壊検査装置の超音波センサヘッドにおいて、上記軟質ゲル状物質が、シリコーンゴムであることを特徴とする。

請求項１の発明によると、超音波の送受信を行う超音波振動子の先端に筒状のホルダを接続し、ホルダ内に基端部が超音波振動子の先端に対向しかつ先端部がホルダの先端開口部から突出した状態で軟質ゲル状物質の接触媒体を配置して超音波センサヘッドを構成することによって、簡単な構成にもかかわらず、超音波センサヘッドの押圧動作により接触媒体の先端部を被検査体に押圧すると接触媒体がホルダ内で圧縮変形して超音波振動子と接触媒体が密着しかつ接触媒体と被検査体が密着すると共に、ホルダの先端開口部の内径を集束径機構により種々調整することで検査対象範囲の異なる種々の被検査体の非破壊検査が適切に行え、安定した検査精度が確保できる。また、ホルダによって接触媒体が保持されて過度の変形が抑制され、耐久性が確保できる。

請求項２の発明によると、接触媒体を保持するホルダの内周面を基端側から先端開口部側へ移行するに従って縮径される略円錐面形状に形成することから、軟質ゲル状の接触媒体が安定した状態に保持でき、かつ超音波振動子から接触媒体を介して被検査体に伝搬する超音波を内周面によって集束される。

請求項３の発明によると、超音波振動子にホルダを取り外し可能に接続することによって、高価な超音波振動子を替えることなく、被検査体に対応してホルダを替えることで種々の検査が可能になり、汎用性が得られる。

請求項４の発明によると、接触媒体を柔軟性及び密着性に優れたシリコーンゴムによって形成することによって、超音波センサヘッドによる小さな押圧力で容易に変形して超音波振動子と接触媒体及び接触媒体と被検査体と密着が良好になる。

以下、本発明による超音波非破壊検査装置の超音波センサヘッドの実施の形態を、板材をスポット溶接した被検査体の溶接部の健全性をナゲット径の検査判定により行う場合を例に図を参照して説明する。

本発明による超音波非破壊検査装置の超音波センサヘッドの説明に先立って参考例を説明する。

（参考例１）
超音波非破壊検査装置の超音波センサヘッドの参考例１を図１及び図２を参照して説明する。

図１は、超音波非破壊検査装置１の概要を示す説明図であり、図２は超音波センサヘッド１０の断面図である。

超音波非破壊検査装置１は、超音波振動子１１を備えた超音波センサヘッド１０が操作制御部２からの制御信号により機構装置３を移動させて被検査体５０の表面に押圧させる。そして、超音波探傷器４から超音波センサヘッド１０の超音波振動子１１に超音波が送信され、被検査体５０の非破壊検査を行い、反射エコーが超音波振動子１１に受信される。受信された反射エコー、即ち超音波の受信波形は、超音波探傷器４の信号処理部５、演算処理部６を経由して図形として表示部７に表示する。

ここで、被検査体５０は、図２に断面図を示すように、板材５１と板材５２がスポット溶接された溶接構造物であって、溶接部５３のナゲット径Ｄを判定することによって溶接部５３の良否、即ち健全性を判断する。

超音波センサヘッド１０は、円柱状で先端１１ａが平坦な超音波振動子１１と、この超音波振動子１１と同軸ａ上に配置されて基端１２ａが超音波振動子１１の先端１１ａに接続された筒状のホルダ１２を有し、ホルダ１２は、超音波が透過しにくい材質からなり先端開口部１２ｂの内径ｄが、検査対象範囲である溶接部５３における通常のナケット径Ｄと略同径に形成されている。

ホルダ１２内に、その内周面１２ｃと略同径の円柱状で平面状の基端部１３ａが超音波振動子１１の先端１１ａに対向し、かつ平面状の先端部１３ｂがホルダ１２の先端開口部１２ｂから若干突出した状態となる軟質ゲル状物質の接触媒体１３が配置され、超音波センサヘッド１０の押圧動作により接触媒体１３の先端部１３ｂを被検査体５０に押圧することによって接触媒体１３がホルダ１２内で圧縮変形して超音波振動子１１の先端１１ａと接触媒体１３の基端部１３ａが密着し、かつ接触媒体１３の先端部１３ｂと板材５１が密着する。また、ホルダ１２によって接触媒体１３の先端部１３ｂの拡径変形が抑制されて先端部１３ｂの径が略ホルダ１２の先端開口部１２ｂの内径ｄ、即ち検査対象範囲となる通常のナゲット径Ｄと略同径に維持される。

この接触媒体１３は、例えば、軟質ゲル状で柔軟性及び密着性に優れたシリコーンゴムによって形成され、超音波センサヘッド１０による小さな押圧力で容易に変形して超音波振動子１１の先端１１ａと接触媒体１３の基端部１３ａとの密着状態及び接触媒体１３の先端部１３ｂと被検査体５０との密着状態を得ることができる。

このような超音波センサヘッド１０を備えた超音波非破壊検査装置１による被検査体５０の溶接部５３の非破壊検査について説明する。

予め設定されたプログラムに従って、操作制御部２からの制御信号により機構装置３を移動させて超音波センサヘッド１０のホルダ１２の先端開口部１２ｂから突出した接触媒体１３の先端部１３ｂを被検査体５０における溶接部５３と対応する板材５１の表面部位に図２に示すように押圧する。この押圧によって、接触媒体１３はホルダ１２内で圧縮変形が付与されて超音波振動子１１の先端１１ａと接触媒体１３の基端部１３ａが密着し、かつ接触媒体１３の先端部１３ｂと板材５１が密着する。この状態において接触媒体１３の先端部１３ｂはその拡径変形がホルダ１２の先端開口部１２ｂによって抑制されてホルダ１２の先端開口部１２ｂの内径ｄと略同径に維持され、接触媒体１３の先端部１３ｂは溶接部５３の通常のナケット径Ｄと略同径に保持される。

接触媒体１３の先端部１３ｂが板材５１に押圧された状態で超音波探傷器４から超音波センサヘッド１０の超音波振動子１１に超音波が送信され、基端部１３ａが超音波振動子１１の先端１１ａに密着しかつ先端部１３ｂが板材５１に密着した接触媒体１３を介して超音波振動子１１と被検査体５０との間で超音波が伝搬され、反射エコーが超音波振動子１１に受信される。

この際、接触媒体１３の先端部１３ｂがホルダ１２の先端開口部１２ｂの内径ｄと略同径に維持されて、板材５１に密着する接触媒体１３の先端部１３ｂが溶接部５３の通常のナケット径Ｄと略同径に保持されて超音波振動子１１から被検査体５０への超音波の伝搬範囲が調査対象範囲である通常のナゲット径Ｄの範囲に集束される。よって、超音波振動子１１から被検査体５０への超音波の伝搬範囲が過剰に広がることなく広範囲に分散されることが回避される。

受信された反射エコー、即ち受信波形は超音波探傷器４の信号処理部５及び演算処理部６を経由して溶接部５３を図形として表示部７に表示する。表示部７に表示された溶接部５３の状態によるナゲット径Ｄから溶接部５３の健全性を判定することができる。

例えば、溶接部５３のナゲット径Ｄが所期のナゲット径より小さい場合には、溶接部５３による板材５１と板材５２との十分な結合強度が確保できていないことが懸念される。また、ナゲットの形状に不連続部分がある場合には溶接部５３に散り現象等が発生して結合強度の低下を起こすことが懸念される。

検査が終了すると、超音波探傷器４から超音波振動子１１への超音波の送信を停止し、しかる後、機構装置３を移動させて超音波センサ１０を上昇させると、接触媒体１３も共に上昇して接触媒体１３に付与されていた圧縮変形が解除される。圧縮変形が解除された接触媒体１３は、それ自体の弾性復帰力により板材５１の表面と接触媒体１３の先端部１３ｂとの密着が容易に解除されて剥離される。また、同様に接触媒体１３の弾性復帰力により超音波振動子１１の先端１１ａと接触媒体１３の基端部１３ａとの密着が解除される。

このように形成された超音波センサヘッド１０によると、超音波振動子１１の先端１１ａに設けられたホルダ１２内に、その先端開口部１２ｂから先端部１３ｂが突出した状態で硬質ゲル状物質の接触媒体１３を配設する簡単な構成にもかかわらず、超音波センサヘッド１０の押圧動作により接触媒体１３がホルダ１２内で圧縮変形して超音波振動子１１と接触媒体１３が密着しかつ接触媒体１３と被検査体５０が密着状態になる。更に、接触媒体１３の先端部１３ｂがホルダ１２の先端開口部１２ｂの内径ｄと略同径に維持されて、板材５１に密着する接触媒体１３の先端部１３ｂが溶接部５３の通常のナケット径Ｄと略同径に保持されて超音波振動子１１から被検査体１０１への超音波の伝搬範囲が検査対象範囲である通常のナゲット径Ｄの範囲に集束されて超音波振動子１１から被検査体５０への超音波の伝搬範囲が過剰に分散されることがなく、安定した検査精度が確保できる。また、接触媒体１３がホルダ１２に保持されて過度の変形が抑制されて耐久性に優れ、繰り返し使用が可能になり、製造コスト及びランニングコストの低減が期待できる。

（参考例２）
図３は参考例２の概要を示す超音波センサヘッドの断面説明図である。なお図３において図２と対応する部分には同一符号を付することで該部の詳細な説明を省略する。

本参考例における超音波センサヘッド２０は、参考例１と同様に円柱状で先端１１ａが平坦な超音波振動子１１を有し、この超音波振動子１１と同軸ａ上で超音波振動子１１の先端１１ａの外周に取り外し可能に嵌合するホルダ２２が設けられ、ホルダ２２によって上記第１実施の形態と同様にシリコーンゴム等のゲル状物質からなる接触媒体２５が保持されている。

ホルダ２２は、超音波が透過しにくい材質によって形成され比較的大径で超音波振動子１１の先端１１ａの外周に取り外し可能に嵌合する内面２３ａが形成された環状の基端２３と、この基端２３に連続形成されて先端開口部２４ａ側に移行するに従って次第に縮径される略円錐面状の内周面２４ｂを備えた円錐状の筒部２４とによって形成され、先端開口部２４ａの内径ｄは、被検査体５０における溶接部５３の通常のナケット径Ｄと略同径に形成されている。

接触媒体２５は、平面状の基端部２５ａが超音波振動子１１の先端１１ａに対向すると共に平面状の先端部２５ｂがホルダ２２の先端開口部２４ａから若干突出し、かつ外周が内周面２４ｂに嵌合する略円錐台形であって、先端部２５ｂがホルダ２４の先端開口部２４ａから突出した状態でホルダ２２内に配置されている。

このように構成された超音波センサヘッド２０を備えた超音非破壊検査装置により上記第１実施の形態と同様に被検査体５０における溶接部５３を非破壊検査する。即ち、予め設定されたプログラムに従って、超音波センサヘッド２０のホルダ２４の先端開口部２４ａから突出した接触媒体２５の先端部２５ｂを被検査体５０における溶接部５３の位置に対応する板材５１の表面に図３に示すように押圧する。この押圧によって、接触媒体２５は、ホルダ２２内において容易に変形して超音波振動子１１の先端１１ａと接触媒体２５の基端部２５ａ及び接触媒体２５の先端部２５ｂと被検査体５０との密着状態を得ることができ、かつ板材５１に圧接する接触媒体２５の先端部２５ｂの変形が筒部２４の先端開口部２４ａによって抑制されて筒部２４の先端開口部２４ａの内径ｄと略同径に維持される。即ち接触媒体２５の先端部２５ｂが溶接部５３の通常のナケット径Ｄと略同径に維持される。

この接触媒体２５の先端部２５ｂが板材５１に押圧された状態で超音波センサヘッド２０の超音波振動子１１に超音波が送信されると、基端部２５ａが超音波振動子１１の先端１１ａに密着しかつ先端部２５ｂが板材５１に密着した接触媒体２５を介して超音波振動子１１と被検査体５０との間で超音波が伝搬される。このとき超音波振動子１１から接触媒体２５を介して被検査体５０に伝搬される超音波は、内周面２４ａが円錐面状に形成されたホルダ２２の筒部２４によって先端開口部２４ａの内径ｄ、即ち検査対象範囲となる通常の溶接部５３のナゲット径Ｄに集束され、検出径が調整される。そして、被検査体５０からに反射エコーが超音波振動子１１に受信される。受信された反射エコーに基づいて第１実施の形態と同様に溶接部５３のナゲット径Ｄに基づいて溶接部５３の健全性が判定できる。

このように構成された超音波センサヘッド２０によると、ホルダ２２の内周面２４ｂを超音波振動子１１側から先端開口部２４ａに移行するに従って縮径する円錐面状に形成することによって、軟質ゲル状の接触媒体２５がより安定した状態に保持できる。更に、参考例１に加え、超音波振動子１１の先端に装着するホルダ２２を種々の溶接部５３のナゲット径Ｄに対応する先端開口部２４ａの内径ｄを有するホルダ２２と替えることによって、溶接部５３のナゲット径Ｄが異なる種々の被検査体５０の健全性検査が可能になり、高価な種々のサイズの超音波振動子１１を揃える必要がなく超音波振動子１１の汎用性が得られ設備コストの削減が期待できる。

なお、上記参考例では、超音波振動子１１の先端１１ａの外周に、装着部２３の内面２３ａを嵌合することによって、超音波振動子１１にホルダ２２を取り外し可能に装着したが、超音波振動子１１とホルダ２２をクランプ装置や、ネジ機構等の適宜手段によって取り外し可能に超音波振動子１１にホルダ２２を装着することもできる。

（実施の形態）
図４は、本発明による実施の形態の概要を示す超音波センサヘッドの説明図であり、（ａ）は超音波センサヘッドの断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。なお図４において図２及び図３と対応する部分には同一符号を付することで該部の詳細な説明を省略する。

本実施形態における超音波センサヘッド３０は、参考例１と同様に円柱状で先端１１ａが平坦な超音波振動子１１を有し、超音波振動子１１に集束径機構３５を備えたホルダ３２が超音波振動子１１と同軸ａ上に設けられ、このホルダ３２によって参考例１及び参考例２と同様にシリコーンゴム等のゲル状物質からなる接触媒体４０が保持される。

ホルダ３２は、超音波が透過しにくい材質によって形成され比較的大径で超音波振動子１１の先端１１ａの外周に取り外し可能に嵌合する内面３３ａが形成された環状の基端３３と、この基端３３に連続形成されて先端開口部３４ａ側に移行するに従って次第に縮径される円錐面状の内周面３４ｂを備えた円錐状の筒部３４とによって形成され、筒部３４にはその先端開口部３４ａから軸方向に複数のスリット３４ｃが形成されている。

一方、ホルダ３２の基端３３の外周に形成されたネジ部３３ｂに螺合するネジ孔３７ａが形成された環状の基部３７及び、この基部３７と一体形成されて筒部３５の外周に沿って当接する周面３８ａを有する環状部３８とを備えた略円筒状の操作部３６を備えている。操作部３６の基部３７を回転することによってネジ部３３ｂとネジ孔３７ａによって形成されるネジ機構により筒部３５の外周に当接する環状部３８の周面３８ａを先端開口部３４ａ方向に移動させることによってスリット３４ｃによって複数に分断された筒部３５の先端開口部３４ａが拡開して先端開口部３４ａの内径ｄが拡径される。

一方、操作部３６を逆回転することによってネジ部３３ｂとネジ孔３７ａによるネジ機構に従って筒部３５の外周に当接する環状部３８の周面３８ａを先端開口部３４ａから離れる方向に移動してスリット３４ｃによって複数に分断された筒部３５の先端開口部３４ａが閉じて先端開口部３４ａの内径ｄが縮径される。これら筒部３４の先端開口部３４ａを分断するスリット３４ｃ及びホルダ３２の装着部３３に形成されたネジ部３３ｂに螺合するネジ孔３７ａが形成された基部３７及び筒部３５の外周に当接する周面３８ａが形成された環状部３８を備えた操作部３６によって筒部３４の先端開口部３４ａに形成される内径ｄを拡径及び縮径させる集束径機構３５が形成される。

このように構成された集束径機構３５によってホルダ３２の筒部３５の先端開口部３４ａの内径ｄを被検査体５０の検査対象範囲となる溶接部５３の通常のナゲット径Ｄと略同径となるように調整する。

一方、接触媒体４０は、平面状の基端部４０ａが超音波振動子１１の先端１１ａに対向すると共に平面状の先端部４０ｂがホルダ３２の先端開口部３４ａから若干突出し、かつ外周が内周面３４ｂに嵌合する略円錐台形であって、先端部４０ｂがホルダ３２の先端開口部３４ａから突出した状態でホルダ３２内に配置されている。

このように形成された超音波センサヘッド３０によると、上記参考例１に加え、集束径機構３５によって、ホルダ３２の内周面３４ｂが超音波振動子１１側から先端開口部３４ａに移行するに従って縮径する円錐状に形成することによって、軟質ゲル状の接触媒体４０をより安定した状態に保持できると共に、検査しようとする被検査体の溶接部における通常のナゲット径と略同径となるように予め集束径機構３５によってホルダ３２を先端開口部３４ａの内径ｄを調整することによって、溶接部のナゲット径が異なる種々の被検査体の非破壊検査が可能になり、超音波センサヘッド３０の汎用性が確保できる。

また、ホルダ３２の筒部３５の先端開口部３４ａの内径ｄを調節する集束径機構３５は、上記機構に限定されることなく、スリットによって分断された筒部３５の外周に環状のクランプを配置し、クランプの伸縮によって行う等種々変更することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では溶接部のナゲット径を判定することによって、溶接部の健全性を判定する場合について説明したが、種々の構造物の欠陥検査、即ち種々の構造物等を非破壊検査する超音波センサとして使用することができる。

超音波非破壊検査装置の超音波センサヘッドの参考例１の概要を示す超音波非破壊検査装置の説明図である。超音波センサヘッドの断面説明図である。参考例２の概要を示す超音波センサヘッドの断面説明図である。本発明による実施の形態の概要を示す超音波センサヘッドの説明図であって、（ａ）は断面説明図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。従来の超音波被破壊検査装置の概要を示す説明図である。同じく、従来の超音波被破壊検査装置の概要を示す説明図である。同じく、従来の超音波被破壊検査装置の概要を示す説明図である。同じく、従来の超音波被破壊検査装置の概要を示す説明図である。

１超音波非破壊検査装置
１０超音波センサヘッド
１１超音波振動子
１１ａ先端
１２ホルダ
１２ａ基端
１２ｂ先端開口部
１２ｃ内周面
１３接触媒体
１３ａ基端部
１３ｂ先端部
２０超音波センサヘッド
２２ホルダ
２４ａ先端開口部
２４ｂ内周面
２５接触媒体
２５ａ基端部
２５ｂ先端部
３０超音波センサヘッド
３２ホルダ
３３基端
３４ａ先端開口部
３５集束径機構
４０接触媒体
５０被検査体
５１板材
５２板材
５４溶接部

Claims

超音波振動子及び該超音波振動子を被検査体に接触させる接触媒体を備えた超音波センサヘッドを有し、上記超音波振動子による超音波の受信波形により被検査体を非破壊検査する超音波非破壊検査装置において、
上記超音波センサヘッドは、
超音波の送受信を行う超音波振動子と、
該超音波振動子と同軸上に配置されて基端が超音波振動子の先端に接続されると共に先端開口部の内径を調整する集束径機構を備えた筒状のホルダと、
基端部が上記超音波振動子の先端に対向しかつ先端部が上記先端開口部から突出した状態で上記ホルダ内に配置された軟質ゲル状物質の接触媒体とを備え、
上記接触媒体の先端部を被検査体への押圧によって上記超音波振動子の先端と接触媒体の基端部が密着すると共に接触媒体の先端部と被検査体が密着することを特徴とする超音波非破壊検査装置の超音波センサヘッド。
上記ホルダは、内周面が基端側から先端開口部側へ移行するに従って縮径される略円錐面形状であることを特徴とする請求項１に記載の超音波非破壊検査装置の超音波センサヘッド。
上記ホルダは、該基端が上記超音波振動子に取り外し可能に接続されたことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波非破壊検査装置の超音波センサヘッド。
上記軟質ゲル状物質が、シリコーンゴムであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波非破壊検査装置の超音波センサヘッド。