JP5352404B2

JP5352404B2 - 探傷装置

Info

Publication number: JP5352404B2
Application number: JP2009224351A
Authority: JP
Inventors: 隆司山本; 聡野内
Original assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2029-09-29
Also published as: JP2011075303A

Description

本発明は、例えば車軸や圧延ロール等の被探傷部材に生じている傷を探知するための探傷装置に関する。

従来用いられていたこの種の探傷装置としては、例えば下記の特許文献１，２等に示されている探傷装置が用いられている。すなわち、従来の探傷装置では、被探傷部材の外周面との間に所定のギャップを形成するように表面波探傷プローブが配置され、このギャップに供給された例えば水や油等の媒質液を介して表面波探傷プローブが被探傷部材の外周面に接触される。そして、表面波探傷プローブが被探傷部材の回転方向に沿う上流に向けて探傷用超音波を発信し、被探傷部材の外周面又は内部に生じた傷によって反射された反射波を受信することで、被探傷部材の傷が探知される。

特開平４−２７６５４７号公報特開２０００−２１４１３８号公報

上記のような従来の探傷装置は、一定の外径を有する被探傷部材の探傷を行うことを前提としている。すなわち、従来の探傷装置は、複数の被探傷部材の探傷を順に行う場合でも、被探傷部材の外周面と表面波探傷プローブとの間のギャップが常に一定となり、一定量の媒質液さえギャップに供給すれば、この媒質液を介して表面波探傷プローブが被探傷部材の外周面に確実に接触されることを前提としている。

一方で、例えば多品種の鋼板を製造する製造所等では、様々な外径を有する被探傷部材の探傷を一台の探傷装置で行わなければならないことがある。被探傷部材の外径が変わると、外周面の曲率の違いから、外周面と表面波探傷プローブとの間のギャップの大きさも変わってしまう。この場合、一定量の媒質液をギャップに供給したとしても、媒質液を介して被探傷部材の外周面に表面波探傷プローブが接触しないこともある。

すなわち、上記のような従来の探傷装置では、一定の外径を有する被探傷部材の探傷を行うことを前提としているので、外径が異なる複数の被探傷部材の探傷を行う場合に探傷が正常に行われているか否かを確認できず、探傷の信頼性が低下している。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、外径が異なる複数の被探傷部材の探傷を行う場合でも探傷が正常に行われているか否かを確認でき、探傷の信頼性を向上できる探傷装置を提供することである。

本発明に係る探傷装置は、回転する円筒又は円柱形状の被探傷部材に生じている傷を探知するための探傷装置であって、被探傷部材の探傷領域の一端を形成するとともに、被探傷部材の外周面との間に所定のギャップを形成するように配置され、ギャップに供給された媒質液を介して被探傷部材の外周面に接触されるとともに、探傷領域に向けて探傷用超音波を発信して反射波を受信する表面波探傷プローブと、被探傷部材の回転方向に沿う表面波探傷プローブの上流に配置されるとともに探傷領域の他端を形成し、被探傷部材の回転に応じて媒質液を掻くスクレーパとを備え、スクレーパには、被探傷部材の回転方向に沿うスクレーパの上流側に媒質液を追加供給して、表面波探傷プローブで受信されるスクレーパでの反射波が大きくなるようにスクレーパの上流側端面に溜まる媒質液の量を増やす液追加供給部が設けられている。
また、表面波探傷プローブには、スクレーパでの反射波が表面波探傷プローブによって受信されたか否かに基づいて、探傷用超音波による探傷が正常に行われているか否かを判定する判定部が接続されている。
また、判定部は、表面波探傷プローブが探傷用超音波を発信してからスクレーパで反射された反射波が表面波探傷プローブで受信されるまでの反射時間を記憶しており、探傷用超音波の発信から反射時間が経過した際に反射波が受信された場合に、スクレーパでの反射波が表面波探傷プローブによって受信されたことを検出する。

本発明の探傷装置によれば、スクレーパの上流側に媒質液を追加供給して、表面波探傷プローブで受信されるスクレーパでの反射波が大きくなるようにスクレーパの上流側端面に溜まる媒質液の量を増やす液追加供給部がスクレーパに設けられているので、表面波探傷プローブとスクレーパとの間の探傷領域を探傷用超音波が正常に往復すれば、信頼性の高いスクレーパでの反射波を表面波探傷プローブで受信できる。これにより、外径が異なる複数の被探傷部材の探傷を行う場合でも、スクレーパでの反射波が受信されるか否かに基づいて探傷が正常に行われているか否かを確認でき、探傷の信頼性を向上できる。
また、判定部は、スクレーパでの反射波が表面波探傷プローブによって受信されたか否かに基づいて、探傷用超音波による探傷が正常に行われているか否かを判定するので、探傷が正常に行われているか否かをより確実に確認でき、探傷の信頼性をさらに向上できる。
また、判定部は、探傷用超音波の発信から反射時間が経過した際に反射波が受信された場合に、スクレーパからの反射波が表面波探傷プローブによって受信されたことを検出するので、傷による反射波とスクレーパでの反射波とをより確実に判別でき、探傷の信頼性をさらに向上できる。

本発明の実施の形態１による探傷装置を示す構成図である。図１のスクレーパを示す正面図である。図１の表面波探傷プローブによって受信される反射波を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による探傷装置を示す構成図であり、図２は図１のスクレーパ３を示す正面図である。図において、被探傷部材１は、例えば圧延ロールや車軸等の円筒又は円柱形状の部材であり、外周面１ａ又は内部に傷が生じているか否かが検査される部材である。この被探傷部材１は、図示しない駆動装置によって回転可能に支持されており、被探傷部材１の外周位置には、表面波探傷プローブ２とスクレーパ３とが配置されている。表面波探傷プローブ２は、被探傷部材１の探傷が行われる探傷領域４の一端を形成している。スクレーパ３は、被探傷部材１の回転方向５に沿う表面波探傷プローブ２の上流に配置され、探傷領域４の他端を形成している。すなわち、探傷領域４は、回転方向５に沿う表面波探傷プローブ２の上流かつスクレーパ３の下流に位置する被探傷部材１の外周面１ａ及び内部の領域である。なお、回転方向５に沿う上流とは、回転方向５と逆の方向に向かって離れた位置を示し、回転方向５に沿う下流とは、回転方向５に向かって離れた位置を示す。

表面波探傷プローブ２は、被探傷部材１の外周面１ａとの間に所定のギャップ６を形成するように配置されている。具体的には、表面波探傷プローブ２は、アーム７によって吊り下げられており、表面波探傷プローブ２の下部に取付けられたローラ８が外周面１ａ上を転動するように配置されている。詳細には示さないが、表面波探傷プローブ２は、例えば水や油等の媒質液９をギャップ６に供給する周知の媒質液供給部を含んでおり、ギャップ６に供給された媒質液９を介して被探傷部材１の外周面１ａに接触されている。また、表面波探傷プローブ２は、探傷領域４に向けて探傷用超音波１０を発信する。後に図を用いて説明するが、探傷用超音波１０は、表面波探傷プローブ２直下の被探傷部材１の外周面１ａ、探傷領域４内の傷、及びスクレーパ３で反射される。探傷用超音波１０の反射波１１は、表面波探傷プローブ２によって受信される。

スクレーパ３は、例えばシリコンゴム等の可撓性を有する素材から構成された板状の部材であり、外周面１ａに当接されている。スクレーパ３は、被探傷部材１の回転に応じて媒質液９を掻く部材である。すなわち、スクレーパ３は、被探傷部材１が一周された後でも外周面１ａに残っている媒質液９が探傷領域４に進入することを防ぐものである。

図１及び図２に示すように、スクレーパ３には、被探傷部材１の回転方向５に沿うスクレーパ３の上流側に媒質液９を追加供給する液追加供給部１２が設けられている。具体的には、液追加供給部１２は、媒質液９を吐出するための下部開口１２ａがスクレーパ３の上流側端面１３に隣接されるとともに上流側端面１３の幅方向１３ａに沿う中央に位置するように、スクレーパ３に設けられている。後述するように、この液追加供給部１２は、表面波探傷プローブ２で受信されるスクレーパ３での反射波１１が大きくなるようにスクレーパ３の上流側端面１３に溜まる媒質液９の量を増やすためのものである。

ここで、表面波探傷プローブ２及びスクレーパ３は、被探傷部材１の頂点１ｂを挟んで被探傷部材１の回転方向５に沿う上流側と下流側とに分れて配置されている。これは、表面波探傷プローブ２の媒質液供給部から供給された媒質液９が探傷領域４に流れ込むことを防ぐとともに、スクレーパ３の上流側端面１３に溜まった媒質液９が探傷領域４に流れ込むことを防ぐためである。すなわち、媒質液供給部からの媒質液９及び上流側端面１３に溜まった媒質液９は、重力により、探傷領域４から遠ざかる方向へ流される。なお、被探傷部材１の頂点１ｂとは、鉛直線に沿う被探傷部材１の最上部である。

表面波探傷プローブ２には、例えばマイクロコンピュータ等から構成された検知部１５及び判定部１６と、例えばＣＲＴディスプレイ等から構成された表示部１７が接続されている。検知部１５は、表面波探傷プローブ２が受信した反射波１１に基づいて、被探傷部材１の探傷領域４に生じている傷を検知する。判定部１６は、スクレーパ３での反射波１１が表面波探傷プローブ２によって受信されたか否かに基づいて、探傷用超音波１０による探傷が正常に行われているか否かを判定する。表示部１７は、表面波探傷プローブ２が受信した反射波１１を表示するとともに、検知部１５の検知結果及び判定部１６の判定結果を表示する。

次に、図３は、図１の表面波探傷プローブ２によって受信される反射波１１を示す説明図であり、図３における横軸は時間（距離）を示し、縦軸は受信された反射波１１の強度を示している。反射波１１には、第１反射波１１ａ、第２反射波１１ｂ、及び第３反射波１１ｃが含まれる。第１反射波１１ａは、表面波探傷プローブ２直下の外周面１ａで反射された反射波１１であり、探傷用超音波１０が発信された発信時Ｔ０の直後に受信される。

第２反射波１１ｂは、探傷領域４内の傷での反射波１１であり、発信時Ｔ０からスクレーパ３で反射された反射波１１が表面波探傷プローブ２で受信されるまでの反射時間Ｔ１が経過するまでの間に受信される。

ここで、探傷用超音波１０の伝導速度と表面波探傷プローブ２からスクレーパ３までの距離とは予め測定できるので、反射時間Ｔ１も予め想定できる。検知部１５は、反射時間Ｔ１を記憶しており、発信時Ｔ０から反射時間Ｔ１が経過するまでの間に表面波探傷プローブ２で反射波１１が受信された場合に、第２反射波１１ｂが受信されたことを検出する。なお、検知部１５は、表面波探傷プローブ２からの信号に基づいて発信時Ｔ０を検出する。また、検知部１５は、所定の閾値１５ａを記憶しており、第２反射波１１ｂの強度が閾値１５ａを超えている場合に、探傷領域４内に欠陥となる大きな傷があることを検知する。さらに、検知部１５は、傷の有無を示すとともに、傷が欠陥となる大きなものか否かを示す検知結果を、表示部１７を介してオペレータに報知する。

第３反射波１１ｃは、スクレーパ３での反射波１１であり、発信時Ｔ０から反射時間Ｔ１が経過した際に受信される。この第３反射波１１ｃは、表面波探傷プローブ２からの探傷用超音波１０がスクレーパ３まで正常に伝わるとともに、そのスクレーパ３での反射波１１が表面波探傷プローブ２で正常に受信された場合に受信される。すなわち、第３反射波１１ｃは、表面波探傷プローブ２が媒質液９を介して被探傷部材１の外周面１ａに接触されており、探傷用超音波１０による探傷が正常に行われている場合に受信される。

判定部１６は、反射時間Ｔ１を記憶しており、発信時Ｔ０から反射時間Ｔ１が経過した際に表面波探傷プローブ２で反射波１１が受信された場合に、第３反射波１１ｃが受信されたことを検出する。なお、検知部１５と同様に、判定部１６も表面波探傷プローブ２からの信号に基づいて発信時Ｔ０を検出する。また、判定部１６は、第３反射波１１ｃが受信されたことを検出した場合に、探傷用超音波１０による探傷が正常に行われていると判定する。さらに、判定部１６は、探傷が正常に行われているか否かを示す判定結果を、表示部１７を介してオペレータに報知する。

ここで、第３反射波１１ｃの大きさは、スクレーパ３の上流側端面１３に溜まる媒質液９の量によって変化する。仮に、上流側端面１３に媒質液９が溜まっていない場合には、探傷用超音波１０がスクレーパ３を通過するために第３反射波１１ｃが発生しない。また、上流側端面１３に溜まっている媒質液９が少ない場合には、表面波探傷プローブ２で受信される期間が短いシャープな第３反射波１１ｃが発生し、信頼性の観点から、探傷が正常に行われているか否かの判定に使用できない。このため、この実施の形態の探傷装置では、スクレーパ３の上流側端面１３に溜まる媒質液９の量を液追加供給部１２によって増やすことで、信頼性の高い第３反射波１１ｃを表面波探傷プローブ２で受信できるようにしている。

このような探傷装置では、スクレーパ３の上流側に媒質液９を追加供給して、表面波探傷プローブ２で受信される第３反射波１１ｃが大きくなるようにスクレーパ３の上流側端面１３に溜まる媒質液９の量を増やす液追加供給部１２がスクレーパ３に設けられているので、探傷用超音波１０が探傷領域４を正常に往復すれば、信頼性の高い第３反射波１１ｃを表面波探傷プローブで受信できる。これにより、外径が異なる複数の被探傷部材１の探傷を行う場合でも、第３反射波１１ｃが受信されるか否かに基づいて探傷が正常に行われているか否かを確認でき、探傷の信頼性を向上できる。

また、判定部１６は、第３反射波１１ｃが表面波探傷プローブ２によって受信されたか否かに基づいて、探傷用超音波１０による探傷が正常に行われているか否かを判定するので、探傷が正常に行われているか否かをより確実に確認でき、探傷の信頼性をさらに向上できる。すなわち、オペレータによる判断の必要性を低減でき、利便性を向上できる。

また、判定部１６は、発信時Ｔ０から反射時間Ｔ１が経過した際に反射波１１が受信された場合に、第３反射波１１ｃが表面波探傷プローブ２によって受信されたことを検出するので、第２反射波１１ｂと第３反射波１１ｃとをより確実に判別でき、探傷の信頼性をさらに向上できる。

なお、実施の形態では、探傷が正常に行われているか否かを判定部１６が判定すると説明したが、この判定部１６は省略されてもよい。すなわち、実際の現場では表示部１７に表示された波形を見てオペレータが判断してもよい。

１被探傷部材
１ａ外周面
１ｂ頂点
２表面波探傷プローブ
３スクレーパ
４探傷領域
５回転方向
６ギャップ
９媒質液
１０探傷用超音波
１１反射波
１１ａ〜１１ｃ第１〜第３反射波
１２液追加供給部
１３上流側端面
１６判定部
１７表示部
Ｔ１反射時間

Claims

回転する円筒又は円柱形状の被探傷部材（１）に生じている傷を探知するための探傷装置であって、
前記被探傷部材（１）の探傷領域（４）の一端を形成するとともに、前記被探傷部材（１）の外周面（１ａ）との間に所定のギャップ（６）を形成するように配置され、前記ギャップ（６）に供給された媒質液（９）を介して前記被探傷部材（１）の外周面（１ａ）に接触されるとともに、前記探傷領域（４）に向けて探傷用超音波（１０）を発信して反射波（１１）を受信する表面波探傷プローブ（２）と、
前記被探傷部材（１）の回転方向（５）に沿う前記表面波探傷プローブ（２）の上流に配置されるとともに前記探傷領域（４）の他端を形成し、前記被探傷部材（１）の回転に応じて前記媒質液（９）を掻くスクレーパ（３）と
を備え、
前記スクレーパ（３）には、前記被探傷部材（１）の回転方向（５）に沿う前記スクレーパ（３）の上流側に前記媒質液（９）を追加供給して、前記表面波探傷プローブ（２）で受信される前記スクレーパ（３）での反射波（１１ｃ）が大きくなるように前記スクレーパ（３）の上流側端面（１３）に溜まる前記媒質液（９）の量を増やす液追加供給部（１２）が設けられていることを特徴とする探傷装置。
前記表面波探傷プローブ（２）には、前記スクレーパ（３）での反射波（１１ｃ）が前記表面波探傷プローブ（２）によって受信されたか否かに基づいて、前記探傷用超音波（１０）による探傷が正常に行われているか否かを判定する判定部（１６）が接続されていることを特徴とする請求項１記載の探傷装置。
前記判定部（１６）は、前記表面波探傷プローブ（２）が前記探傷用超音波（１０）を発信してから前記スクレーパ（３）で反射された反射波（１１ｃ）が前記表面波探傷プローブ（２）で受信されるまでの反射時間（Ｔ１）を記憶しており、前記探傷用超音波（１０）の発信から前記反射時間（Ｔ１）が経過した際に反射波（１１）が受信された場合に、前記スクレーパ（３）での反射波（１１ｃ）が前記表面波探傷プローブ（２）によって受信されたことを検出することを特徴とする請求項２に記載の探傷装置。