JP6049451B2 - 探傷装置および探傷方法 - Google Patents

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Description

本発明は、線状の溶接部を検査する探傷装置および探傷方法に関するものである。
従来、例えば、特許文献1は、溶接部の自動超音波探傷方法および装置について示されている。ここでは、溶接線に沿って走行レールを設け、走行レールに案内されて溶接線と平行に走行可能な本体を設け、本体に、探触子を本体の走行方向の左側または右側に配置している。走行レールは、溶接線の側部で溶接線に沿って平行に設置される。本体は、走行レールから溶接線に直角に延在して溶接線の上方を跨ぐバーを有する。探触子は、バーの延在した端部に設けられ溶接線近傍に配置される。そして、バーを自身の延在方向に移動させたり、本体を走行レールに沿って移動させたりすることで検査を行う。
また、特許文献2は、超音波探傷装置について示されている。ここでは、被検査体を囲う環状の軌道と、軌道に装備されて移動する周方向走査機構と、軌道に直交するとともに被検査体に沿う走査方向に、周方向走査機構から探触子ホルダを移動させる軸方向走査機構と、探触子ホルダに装備された探触子と、走査方向に隔てられた位置に被検査体を囲うように配置され、軌道と一体的に取り付けられる環状のガイドリングと、ガイドリングに装備されて、ガイドリングを被検査体へ設置する他の固定手段と、を備えている。すなわち、ガイドリングと他の固定手段とにより、配管のような外観が円周面を有する被検査体の外周囲に超音波探傷装置の軌道を傾きが極力少なく正確に設置できるようにし、軌道を、被検査体の周方向に設けられた溶接線の中心に平行に配置できるようにしている。
なお、特許文献3は、探傷装置について示されている。ここでは、上述した走行レールや軌道を有さないが、溶接部に向けて超音波を出力する探触子として、フェイズドアレイが適用されている。
特開2003−57215号公報 特開2007−132726号公報 特開2012−37505号公報
溶接部は、溶接される部材の製作公差や組み付け公差による初期不整や溶接歪みなどにより、溶接線の位置が走行レールや軌道を配置した位置とずれることがある。このような場合、特許文献1では、検査を一旦中止して探触子の位置を調整しなければならない。一方、特許文献2でも、検査を一旦中止して探触子の位置を調整したり、ガイドリングにより軌道位置を調整したりしなければならない。このような調整は、非常に手間がかかるとともに、検査を一旦中止しなければならず、検査作業を遅延させる要因となっている。
本発明は、上述した課題を解決するものであり、溶接部における溶接線の位置ずれや溶接歪みに対応して接触子の軌道を配置することのできる探傷装置および探傷方法を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するために、第1の発明の探傷装置は、長手状に延在する軌道と、前記軌道の上部に設けられるフレームと、前記フレームに設けられる探触子と、前記フレームを前記軌道の長手方向に沿って移動させる移動機構と、前記軌道の底部に設けられており変形可能に形成された軌道支持部材と、前記軌道支持部材を被検査体の溶接部側に当接させるようにして前記軌道を前記被検査体に固定するための固定手段と、を備えることを特徴とする。
この探傷装置によれば、軌道支持部材の変形により溶接部上の凹凸を吸収する。このため、溶接部上に、溶接部の延在方向に沿って軌道を配置することが可能になる。この結果、溶接部の溶接線に軌道が一致することから、溶接部における溶接線の位置ずれに対応して軌道を配置することができる。
また、第2の発明の探傷装置は、第1の発明において、前記フレームは、前記移動機構に固定されており前記軌道の長手方向に対して直交して長手状に延在するガイド部材と、前記当該ガイド部材の少なくとも一方の端部に設けられており前記探触子の先端部を前記軌道側に向けて前記探触子の後端部を支持する支持機構と、を備えることを特徴とする。
この探傷装置によれば、探触子は、先端部を軌道側に向けて後端部を支持機構に支持された形態でガイド部材に片持ち状に配置される。このため、軌道側の先端部に探触子を支持する機構を設けなくてもよく、探触子を溶接線に極力近づけることが可能になる。この結果、超音波を溶接断面内に直接入射できる範囲が増加するため、高精度な探傷となり、かつ装置の小型化を図ることができる。
また、第3の発明の探傷装置は、第2の発明において、前記支持機構は、前記ガイド部材に設けられて上下方向に移動可能であり下方に向けて弾性付勢された上下移動部と、前記上下移動部に設けられて前記ガイド部材に平行して配置される第一回転軸により第一回転方向に回転可能に支持された第一支持部と、前記第一支持部に設けられて前記ガイド部材に直交して配置される第二回転軸により第二回転方向に回転可能に支持されており前記探触子を取り付ける第二支持部と、を備えることを特徴とする。
この探傷装置によれば、上下移動部により探触子の上下移動が吸収される。また、この探傷装置によれば、第一支持部によりガイド部材に平行する方向の第一回転軸の軸心廻りへの探触子の回転移動が許容される。また、この探傷装置によれば、第二支持部によりガイド部材に直交する方向の第二回転軸の軸心廻りへの探触子の回転移動が許容される。このため、被検査体に変形があっても、上下移動部、第一支持部、および第二支持部により、溶接部に対して探触子の検査位置を維持することが可能になる。この結果、溶接歪みにより、うねった表面状態でも探触子の走査時の浮きを防止できるため、精度の高い検査を行うことができる。
また、第4の発明の探傷装置は、第2または第3の発明において、前記支持機構は、前記ガイド部材の長手方向に前記探触子の位置を移動調整する探触子位置調整部を備えることを特徴とする。
この探傷装置によれば、探触子位置調整部によりガイド部材に沿う方向への探触子の位置を調整することができる。
また、第5の発明の探傷装置は、第1〜第4の何れか1つの発明において、前記移動機構は、上方に向く第一上面部と、前記第一上面部の下部の両側で側方に向く各側面部と、各前記側面部の下部の両側で上方に向く各第二上面部と、各前記第二上面部の下部で側方に開口する矩形状の溝部とを有する短手方向の断面形状とされて長手方向に延在する前記軌道に対して設けられており、前記第一上面部に設けられて前記軌道の長手方向に沿って設けられたラック歯と、前記ラック歯に噛合するピニオン歯車と、前記ピニオン歯車を回転駆動する駆動部と、鉛直方向の軸心廻りに回転可能に設けられて各前記側面部に対して複数箇所で当接する複数の側面ローラと、水平方向の軸心廻りに回転可能に設けられて各前記第二上面部に対して複数箇所で当接する複数の上面ローラと、水平方向の軸心廻りに回転可能に設けられて各前記溝部内の上部に対して複数箇所で当接する複数の溝部ローラと、を備えることを特徴とする。
この探傷装置によれば、ラック歯とピニオン歯車との噛合による簡単な構成により探触子を軌道に沿って移動させることができる。しかも、この探傷装置によれば、各ローラにより、軌道の上下方向および両側方向への位置ずれを抑制するため、探触子を安定して移動させることが可能になる。この結果、精度の高い検査を行うことができる。
また、第6の発明の探傷装置は、第5の発明において、前記被検査体が磁性体である場合において、前記固定手段を磁石で構成し、前記探触子の探傷する面が向く前記第二支持部材の面に磁石を配置することを特徴とする。
この探傷装置によれば、例えば、被検査体の下面に軌道を配置することができ、この場合に探触子の探傷する面が上向きになっても第二支持部材の磁石の吸着力により探触子を溶接部の探傷が行える配置に保持することができ、かつ軌道の第二上面部と溝部内の上部とを挟む上面ローラおよび溝部ローラにより移動機構を軌道から脱落や離脱しないように保持することが可能になる。この結果、探触子の探傷する面が、あらゆる方向(上向き、下向き、横向き、縦向き)になっても探傷を行うことができる。
また、第7の発明の探傷装置は、第1〜第6の何れか1つの発明において、前記探触子は、複数の振動素子が前記軌道の長手方向に直交する方向に並列に配置されるフェイズドアレイ探触子であることを特徴とする。
この探傷装置によれば、フェイズドアレイ探触子は、並列に配置された振動素子によりその範囲内で軌道に直交する方向の電子走査が行える。このため、探触子を軌道に沿う方向にのみ移動させることで、溶接線の断面および長手方向の探傷が可能になる。この結果、1方向への移動機構のみとして装置構成を簡素化することができる。
上述の目的を達成するために、本発明の探傷方法は、第1〜第7の何れか1つの発明の探傷装置を用いた探傷方法であって、固定手段により被検査体における溶接部に軌道支持部材を当接させた状態で軌道を前記溶接部の溶接線に沿って固定する工程と、次に、移動機構によりフレームを移動させて探触子により前記溶接部を検査する工程と、を含むことを特徴とする。
この探傷方法によれば、軌道支持部材の変形により溶接部上の凹凸を吸収させ、これにより、溶接部上に、溶接部の延在方向に沿って軌道を配置する。また、軌道支持部材を、溶接線の方向に複数接続することで、溶接線に直交する方向の位置ずれに合わせた探触子の軌道を確保できる。このため、溶接部の溶接線に軌道を一致させ、溶接部における溶接線の位置ずれに対応して軌道を配置する。そして、移動機構によりフレームを移動させて探触子により溶接部を検査することで、溶接部の溶接線に沿って円滑な検査を行うことができる。
本発明によれば、溶接部における溶接線の位置ずれや溶接歪みに対応して接触子の軌道を配置することができる。
図1は、本発明の実施形態に係る探傷装置の平面図である。 図2は、本発明の実施形態に係る探傷装置の背面図である。 図3は、本発明の実施形態に係る探傷装置の斜視図である。 図4は、本発明の実施形態に係る探傷装置の軌道を示す拡大斜視図である。 図5は、本発明の実施形態に係る探傷装置のフレームを示す平面側拡大斜視図である。 図6は、本発明の実施形態に係る探傷装置のフレームを示す拡大側面図である。 図7は、本発明の実施形態に係る探傷装置のフレームを示す底面側拡大斜視図である。 図8は、本発明の実施形態に係る探傷装置の移動機構を示す平面側拡大斜視図である。 図9は、本発明の実施形態に係る探傷装置の移動機構を示す平面側拡大斜視図である。
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
図1は、本実施形態に係る探傷装置の平面図である。図2は、本実施形態に係る探傷装置の背面図である。図3は、本実施形態に係る探傷装置の斜視図である。
図1〜図3に示すように、本実施形態の探傷装置1は、被検査体100において少なくとも2つの部材101を溶接により接合した溶接部102を非破壊で検査するものである。溶接部102は、設計において直線状に延在する。この探傷装置1は、軌道2と、フレーム3と、探触子4と、移動機構5とを有している。
軌道2は、長手状に延在して形成されている。図4は、本実施形態に係る探傷装置の軌道を示す拡大斜視図である。
軌道2は、図4に示すように、その底部に軌道支持部材21が設けられている。軌道支持部材21は、ゴム材やスポンジ材などの変形可能に形成された板材で、軌道2の長手方向に沿って配置されている。また、軌道2は、固定手段22が設けられている。固定手段22は、本実施形態では、被検査体100における部材101および溶接部102が磁性体であることから、この被検査体100に着磁する磁石として構成されている。また、固定手段22は、軌道支持部材21の底部に設けられた粘着材として構成されてもよい。また、本実施形態における軌道2は、短手方向の断面形状が、上方に向く第一上面部2aと、第一上面部2aの下部の両側で側方に向く各側面部2bと、各側面部2bの下部の両側で上方に向く各第二上面部2cと、各第二上面部2cの下部で側方に開口する矩形状の溝部2dと、溝部2dの下部で溝部2dの一部をなす台部2eとを有し、この断面形状が長手方向に延在して形成されている。そして、台部2eの底部に、上述した軌道支持部材21が設けられ、台部2eの長手方向の所定位置に間隔をおいて円柱状の磁石である固定手段22が埋設されている。また、軌道2は、図3に示すように、長手方向で複数に分割され、相互の端部が台部2eに設けられた凹部2fおよび凸部2gの嵌合により連結される。
フレーム3は、軌道2の上部に、詳細を後述する移動機構5を介して設けられている。図5は、本実施形態に係る探傷装置のフレームを示す平面側拡大斜視図である。図6は、本実施形態に係る探傷装置のフレームを示す拡大側面図である。図7は、本実施形態に係る探傷装置のフレームを示す底面側拡大斜視図である。
フレーム3は、図1〜図3に示すように、移動機構5に固定されており、軌道2の長手方向に対して直交して長手状に延在するガイド部材31を有している。ガイド部材31は、本実施形態では、軌道2の上方を跨ぐように平行に延在する一対の棒材として構成されている。ガイド部材31は、軌道2の上方において、移動機構5の上部に設けられたフレーム固定部31aにより長手方向の中央部分が固定されている。
また、フレーム3は、ガイド部材31の両端部に、探触子4を支持する支持機構32を有している。支持機構32は、探触子4の先端部4aを軌道2側に向けて探触子4の後端部4b側を支持する。この支持機構32は、図1〜図3、図5〜図7に示すように、探触子位置調整部321と、上下移動部322と、第一支持部323と、第二支持部324と、転動部325とを有している。探触子位置調整部321は上下移動部322と接続され、上下移動部322は第一支持部323と接続され、第二支持部324は探触子4を支持する。すなわち、探触子位置調整部321、上下移動部322および第一支持部323は、間接的に探触子4を支持し、第二支持部324は、直接的に探触子4を支持する。
探触子位置調整部321は、図1〜図3、図5〜図7に示すように、移動側部材321aと、固定側部材321bと、ネジ棒321cと、調整操作部321dとを有する。移動側部材321aは、間接的に探触子4を支持するもので、各ガイド部材31を繋ぐように各ガイド部材31に対してガイド部材31の長手方向に沿って移動可能に設けられている。固定側部材321bは、各ガイド部材31を繋げるように各ガイド部材31の端部に固定されている。ネジ棒321cは、移動側部材321aと固定側部材321bとの間で各ガイド部材31と平行に配置されて、固定側部材321bに対してガイド部材31の長手方向と平行な軸心廻りに回転可能に支持されているとともに、移動側部材321aに対して螺合されている。調整操作部321dは、円柱状に形成され、その中心をネジ棒321cの軸心に合わせるように、固定側部材321bを貫通したネジ棒321cの端部に固定されている。
この探触子位置調整部321は、調整操作部321dを回転操作することで、ネジ棒321cがその軸心廻りに回転し、ネジ棒321cと移動側部材321aとの螺合の関係により、移動側部材321aがガイド部材31の長手方向に移動する。このため、移動側部材321aに間接的に支持される探触子4がガイド部材31の長手方向に移動する。
上下移動部322は、図1〜図3、図5〜図7に示すように、支持棒322aと、移動部材322bと、バネ322cとを有する。支持棒322aは、探触子位置調整部321の移動側部材321aに貫通して上下方向に移動可能に設けられている。支持棒322aは、ガイド部材31の長手方向に直交する方向(軌道2の長手方向)で一対設けられている。移動部材322bは、間接的に探触子4を支持するもので、各支持棒322aを繋ぐように支持棒322aの下端に固定されている。バネ322cは、図2および図6に示すように、探触子位置調整部321の移動側部材321aに内装され、支持棒322aを囲むように設けられた圧縮コイルバネであり、支持棒322aを常に下方に向けて弾性付勢する。
この上下移動部322は、バネ322cの弾性勢力により支持棒322aの下端に固定された移動部材322bが常に下方に向けて押圧される。このため、移動部材322bに間接的に支持される探触子4を常に下方に向けて押圧する。
第一支持部323は、図1〜図3、図5〜図7に示すように、第一側部材323aと、第一後端部材323bと、第一回転軸323cと、第一先端部材323dとを有する。第一側部材323aは、間接的に探触子4を支持するもので、ガイド部材31に平行な2本の棒状部材である。第一後端部材323bは、各第一側部材323aの後端側(ガイド部材31における端部側)を連結するものである。この各第一側部材323aおよび第一後端部材323bにより、第一支持部323は、コ字形状に形成されている。第一回転軸323cは、ガイド部材31に平行に配置されて、一端側が上下移動部322の移動部材322bに固定され、他端側に第一後端部材323bをその軸心廻りである第一回転方向に回転可能に支持している。第一先端部材323dは、各第一側部材323aの先端側(軌道2側)を連結するものである。この第一先端部材323dは、コ字形状に形成された第一支持部323の開口側を補強する。
この第一支持部323は、第一回転軸323cにより上下移動部322の移動部材322bに対してガイド部材31に平行な軸心廻りに回転可能に設けられる。このため、第一支持部323に間接的に支持される探触子4をガイド部材31に平行な軸心廻りに回転可能に支持する。
第二支持部324は、図1〜図3、図5〜図7に示すように、第二側部材324aと、第二後端部材324bと、第二回転軸324cと、第二先端部材324dとを有する。第二側部材324aは、探触子4を取り付けて支持するもので、ガイド部材31に平行な2本の棒状部材である。第二後端部材324bは、各第二側部材324aの後端側(ガイド部材31における端部側)を連結するものである。この各第二側部材324aおよび第二後端部材324bにより、第二支持部324は、コ字形状に形成されている。そして、第二支持部324は、第一支持部323のコ字形状内に配置される。第二回転軸324cは、ガイド部材31に直交(軌道2の長手方向に沿って)して配置され、第一支持部323の各第一側部材323aに一端側がそれぞれ固定され、他端側に第二側部材324aをその軸心廻りである第二回転方向に回転可能に支持している。第二先端部材324dは、各第二側部材324aの先端側(軌道2側)を連結するものである。この第二先端部材324dは、コ字形状に形成された第二支持部324の開口側を補強する。
この第二支持部324は、第二回転軸324cにより第一支持部323の第一側部材323aに対してガイド部材31に直交する(軌道2の長手方向に沿う)軸心廻りに回転可能に設けられる。このため、第二支持部324に取り付けられる探触子4をガイド部材31に直交する軸心廻りに回転可能に支持する。
転動部325は、第二支持部324における第二側部材324aの底面に、ガイド部材31の長手方向と直交する(軌道2の長手方向に沿う)方向に転動可能に複数設けられている。転動部325は、本実施形態では、第二側部材324aの底面に形成された凹部内に設けられてガイド部材31と平行な回転軸(図示せず)により回転可能に支持されたローラとして構成され、その一部が第二側部材324aの底面よりも下方に突出している。なお、転動部325は、例えば、第二側部材324aの底面に形成された凹部内に設けられて、一部が第二側部材324aの底面よりも下方に突出する球体であってもよく、この場合の転動は、ガイド部材31の長手方向と直交する(軌道2の長手方向に沿う)方向以外も含む。
探触子4は、図1〜図3、図5〜図7に示すように、支持機構32における第二支持部324に先端部4aを軌道2側に向けて取り付けられ、後端部4b側が支持機構32における探触子位置調整部321および上下移動部322によりガイド部材31に支持される。この探触子4は、複数の振動素子が前記軌道2の長手方向に直交する方向に並列に配置されるフェイズドアレイ探触子が用いられている。フェイズドアレイ探触子は、並列に配置された振動素子によりその範囲内で軌道2に直交する方向の電子走査を行うことが可能である。なお、探触子4は、複数の振動素子が前記軌道2の長手方向および当該長手方向に直交する方向でマトリクス状に配置されるフェイズドアレイ探触子が用いられてもよい。このフェイズドアレイ探触子は、マトリクス状に配置された振動素子によりその範囲内で軌道2に直交する方向と軌道2に沿う方向の電子走査を行うことが可能である。なお、フェイズドアレイ探触子を適用しない場合、図には明示しないが、探触子位置調整部321のネジ棒321cを回転駆動する駆動機構を配置する。
なお、探触子4は、本実施形態では、軌道2を跨ぐガイド部材31の両端に配置された形態を示しているが、何れか一方に配置された形態であってもよい。この場合、ガイド部材31は、軌道2の一方の側部に延在するように、先端がフレーム固定部31aに固定され、後端側に支持機構32における探触子位置調整部321および上下移動部322が設けられる。
移動機構5は、図1〜図4に示すように、軌道2の上部に設けられている。図4に示すように、軌道2は、上方に向く第一上面部2aと、第一上面部2aの下部の両側で側方に向く各側面部2bと、各側面部2bの下部の両側で上方に向く各第二上面部2cと、各第二上面部2cの下部で側方に開口する矩形状の溝部2dとを有する短手方向の断面形状とされて長手方向に延在する。
図8および図9は、本実施形態に係る探傷装置の移動機構を示す平面側拡大斜視図である。図1〜図4、図8および図9に示すように、移動機構5は、ラック歯51と、ピニオン歯車52と、駆動部53と、側面ローラ54と、上面ローラ55と、溝部ローラ56とを有している。
ラック歯51は、軌道2の第一上面部2aにおいて軌道2の長手方向に沿って設けられている。
ピニオン歯車52は、ラック歯51に噛合する。
駆動部53は、駆動部支持部57に取り付けられ、ピニオン歯車52を回転駆動するものである。駆動部支持部57は、図8に示す軌道2の両側に配置され、図9に示す軌道2に対して側面ローラ54、上面ローラ55、および溝部ローラ56を介して支持される。上述したフレーム3におけるフレーム固定部31aは、この駆動部支持部57に固定される。また、駆動部53は、エンコーダ部53aを有し、ピニオン歯車52の回転駆動に際してピニオン歯車52の回転数を検出し、これにより軌道2の長手方向への探触子4の移動距離が計測される。
側面ローラ54は、図9に示すように、鉛直方向に延在する側面ローラ回転軸54aの軸心廻りに回転可能に設けられている。側面ローラ回転軸54aは、図8に示す駆動部支持部57に設けられている。この側面ローラ54は、図9に示す軌道2の各側面部2bに当接するように設けられ、かつ各側面部2bに対して複数箇所(本実施形態では2箇所)に設けられている。
上面ローラ55は、図9に示すように、水平方向に延在する上面ローラ回転軸55aの軸心廻りに回転可能に設けられている。上面ローラ回転軸55aは、図8に示す駆動部支持部57に設けられている。この上面ローラ55は、図9に示す軌道2の各第二上面部2cに当接するように設けられ、かつ各第二上面部2cに対して複数箇所(本実施形態では2箇所)に設けられている。
溝部ローラ56は、図9に示すように、水平方向に延在する溝部ローラ回転軸56aの軸心廻りに回転可能に設けられている。溝部ローラ回転軸56aは、図8に示す駆動部支持部57に設けられている。この溝部ローラ56は、図9に示す軌道2の各溝部2d内の上部に当接するように設けられ、かつ各溝部2dに対して複数箇所(本実施形態では2箇所)に設けられている。また、溝部ローラ56は、上面ローラ55の直下の位置に配置されており、相互の間で第二上面部2cおよび溝部2d内の上部を挟むように設けられている。
なお、上述した移動機構5は、ラック歯51とピニオン歯車52との噛合による構成に限らない。例えば、図には明示しないが、軌道2の長手方向の一方と他方とにそれぞれプーリを設け、これらのプーリに軌道2の長手方向に沿うように無端ベルトを巻回し、一方のプーリを駆動部により駆動するようにしてもよい。
上述した探傷装置を用いた探傷方法は、図3に示すように、固定手段22により被検査体100における溶接部102に軌道支持部材21を当接させた状態で軌道2を溶接部102の溶接線102aに沿って固定する。次に、移動機構5によりフレーム3を移動させて探触子4により溶接部102を検査する。ここで、溶接部102の溶接線102aとは、溶接部102の中心を通って延在方向に連続する基準線をいう。
このように、本実施形態の探傷装置1にあっては、長手状に延在する軌道2と、軌道2の上部に設けられるフレーム3と、フレーム3に設けられる探触子4と、フレーム3を軌道2の長手方向に沿って移動させる移動機構5と、軌道2の底部に設けられており変形可能に形成された軌道支持部材21と、軌道支持部材21を被検査体100の溶接部102側に当接させるようにして軌道2を被検査体100に固定するための固定手段22と、を備える。
この探傷装置1によれば、軌道支持部材21の変形により溶接部102上の凹凸を吸収する。このため、溶接部102上に、溶接部102の延在方向に沿って軌道2を配置することが可能になる。この結果、溶接部102の溶接線102aに軌道2が一致することから、溶接部102における溶接線102aの位置ずれに対応して軌道2を配置することができる。
また、本実施形態の探傷装置1にあっては、フレーム3は、移動機構5に固定されており軌道2の長手方向に対して直交して長手状に延在するガイド部材31と、当該ガイド部材31の少なくとも一方の端部に設けられており探触子4の先端部を軌道2側に向けて探触子4の後端部を支持する支持機構32と、を備える。
この探傷装置1によれば、探触子4は、先端部を軌道2側に向けて後端部を支持機構32に支持された形態でガイド部材31に片持ち状に配置される。このため、軌道2側の先端部に探触子4を支持する機構を設けなくてもよく、探触子4を溶接線102aに極力近づけることが可能になる。この結果、超音波を溶接断面内に直接入射できる範囲が増加するため、高精度な探傷となり、かつ装置の小型化を図ることができる。
また本実施形態の探傷装置1にあっては、支持機構32は、ガイド部材31に設けられて上下方向に移動可能であり下方に向けて弾性付勢された上下移動部322と、上下移動部322に設けられてガイド部材31に平行して配置される第一回転軸323cにより第一回転方向に回転可能に支持された第一支持部323と、第一支持部323に設けられてガイド部材31に直交して配置される第二回転軸324cにより第二回転方向に回転可能に支持されており探触子4を取り付ける第二支持部324と、を備える。
この探傷装置1によれば、上下移動部322により探触子4の上下移動が吸収される。また、この探傷装置1によれば、第一支持部323によりガイド部材31に平行する方向の第一回転軸323cの軸心廻りへの探触子4の回転移動が許容される。また、この探傷装置1によれば、第二支持部324によりガイド部材31に直交する方向の第二回転軸324cの軸心廻りへの探触子4の回転移動が許容される。このため、被検査体100に変形があっても、上下移動部322、第一支持部323、および第二支持部324により、溶接部102に対して探触子4の検査位置を維持することが可能になる。この結果、溶接歪みにより、うねった表面状態でも探触子4の走査時の浮きを防止できるため、精度の高い検査を行うことができる。
また、本実施形態の探傷装置1にあっては、支持機構32は、ガイド部材31の長手方向に探触子4の位置を移動調整する探触子位置調整部321を備える。
この探傷装置1によれば、探触子位置調整部321によりガイド部材31に沿う方向への探触子4の位置を調整することができる。
また、本実施形態の探傷装置1にあっては、移動機構5は、上方に向く第一上面部2aと、第一上面部2aの下部の両側で側方に向く各側面部2bと、各側面部2bの下部の両側で上方に向く各第二上面部2cと、各第二上面部2cの下部で側方に開口する矩形状の溝部2dとを有する短手方向の断面形状とされて長手方向に延在する軌道2に対して設けられており、第一上面部2aに設けられて軌道2の長手方向に沿って設けられたラック歯51と、ラック歯51に噛合するピニオン歯車52と、ピニオン歯車52を回転駆動する駆動部53と、鉛直方向の軸心廻りに回転可能に設けられて各側面部2bに対して複数箇所で当接する複数の側面ローラ54と、水平方向の軸心廻りに回転可能に設けられて各第二上面部2cに対して複数箇所で当接する複数の上面ローラ55と、水平方向の軸心廻りに回転可能に設けられて各溝部2d内の上部に対して複数箇所で当接する複数の溝部ローラ56と、を備える。
この探傷装置1によれば、ラック歯51とピニオン歯車52との噛合による簡単な構成により探触子4を軌道2に沿って移動させることができる。しかも、この探傷装置1によれば、各ローラ54,55,56により、軌道2の上下方向および両側方向への位置ずれを抑制するため、探触子4を安定して移動させることが可能になる。この結果、精度の高い検査を行うことができる。
また、本実施形態の探傷装置1にあっては、探触子4は、複数の振動素子が軌道2の長手方向に直交する方向に並列に配置されるフェイズドアレイ探触子である。
この探傷装置1によれば、フェイズドアレイ探触子は、並列に配置された振動素子によりその範囲内で軌道2に直交する方向の電子走査が行える。このため、探触子4を軌道2に沿う方向にのみ移動させることで、溶接線の断面および長手方向の探傷が可能になる。この結果、1方向への移動機構のみとして装置構成を簡素化することができる。
ところで、本実施形態の探傷装置1は、被検査体100の部材101が磁性体である場合、ガイド部材31の両端部に探触子4を支持する支持機構32において、図1〜図3、図5〜図7に示す第二支持部324の第二側部材324aの底面(探触子4の探傷する面が向く面)に、磁石(図示せず)が設けられていることが好ましい。この磁石は、第二側部材324aの底面に設けられた転動部325が被検査体100の部材101に接触した状態で、部材101から隙間をおいて配置され、第二側部材324aを被検査体100に吸着させる。また、本実施形態の探傷装置1は、上述したように、被検査体100の部材101および溶接部102が磁性体である場合、固定手段22を磁石として被検査体100に磁着させる。さらに、本実施形態の探傷装置1は、図4に示すように、軌道2の短手方向の断面形状が、上方に向く第一上面部2aと、第一上面部2aの下部の両側で側方に向く各側面部2bと、各側面部2bの下部の両側で上方に向く各第二上面部2cと、各第二上面部2cの下部で側方に開口する矩形状の溝部2dと、溝部2dの下部で溝部2dの一部をなす台部2eとを有しており、移動機構5の上面ローラ55および溝部ローラ56で、軌道2の第二上面部2cと溝部2d内の上部とを挟むように構成されている。
このような構成の探傷装置1は、第二側部材324aの底面に設けられた磁石と、軌道2に設けられた磁石としての固定手段22と、軌道2の第二上面部2cと溝部2d内の上部とを挟む移動機構5の上面ローラ55および溝部ローラ56とを備えることで、例えば、被検査体100の部材101の下面に軌道2を配置することができ、この場合に探触子4の探傷する面が上向きになっても第二側部材324aの磁石の吸着力により探触子4を溶接部102の探傷が行える配置に保持することができ、かつ軌道2の第二上面部2cと溝部2d内の上部とを挟む上面ローラ55および溝部ローラ56により移動機構5を軌道2から脱落や離脱しないように保持することが可能になる。この結果、このような構成の探傷装置1によれば、探触子4の探傷する面が、あらゆる方向(上向き、下向き、横向き、縦向き)になっても探傷を行うことができる。
また、本実施形態の探傷方法にあっては、上記探傷装置1を用いた探傷方法であって、固定手段22により被検査体100における溶接部102に軌道支持部材21を当接させた状態で軌道2を溶接部102の溶接線102aに沿って固定する工程と、次に、移動機構5によりフレーム3を移動させて探触子4により溶接部102を検査する工程と、を含む。
この探傷方法によれば、軌道支持部材21の変形により溶接部102上の凹凸を吸収させ、これにより、溶接部102上に、溶接部102の延在方向に沿って軌道2を配置する。また、軌道支持部材21を、溶接線102aの方向に複数接続することで、溶接線102aに直交する方向の位置ずれに合わせた探触子4の軌道2を確保できる。このため、溶接部102の溶接線102aに軌道2を一致させ、溶接部102における溶接線102aの位置ずれに対応して軌道2を配置する。そして、移動機構5によりフレーム3を移動させて探触子4により溶接部102を検査することで、溶接部102の溶接線102aに沿って円滑な検査を行うことができる。
1 探傷装置
2 軌道
21 軌道支持部材
22 固定手段
2a 第一上面部
2b 側面部
2c 第二上面部
2d 溝部
3 フレーム
31 ガイド部材
31a フレーム固定部
32 支持機構
321 探触子位置調整部
321a 移動側部材
321b 固定側部材
321c ネジ棒
321d 調整操作部
322 上下移動部
322a 支持棒
322b 移動部材
322c バネ
323 第一支持部
323a 第一側部材
323b 第一後端部材
323c 第一回転軸
323d 第一先端部材
324 第二支持部
324a 第二側部材
324b 第二後端部材
324c 第二回転軸
324d 第二先端部材
325 転動部
4 探触子
4a 先端部
4b 後端部
5 移動機構
51 ラック歯
52 ピニオン歯車
53 駆動部
53a エンコーダ部
54 側面ローラ
54a 側面ローラ回転軸
55 上面ローラ
55a 上面ローラ回転軸
56 溝部ローラ
56a 溝部ローラ回転軸
57 駆動部支持部
100 被検査体
102 溶接部
102a 溶接線

Claims (7)

  1. 長手状に延在する軌道と、
    前記軌道の上部に設けられるフレームと、
    前記フレームに設けられる探触子と、
    前記フレームを前記軌道の長手方向に沿って移動させる移動機構と、
    前記軌道の底部に設けられており変形可能に形成された軌道支持部材と、
    前記軌道支持部材を被検査体の溶接部側に当接させるようにして前記軌道を前記被検査体に固定するための固定手段と、
    を備え
    前記移動機構は、上方に向く第一上面部と、前記第一上面部の下部の両側で側方に向く各側面部と、各前記側面部の下部の両側で上方に向く各第二上面部と、各前記第二上面部の下部で側方に開口する矩形状の溝部とを有する短手方向の断面形状とされて長手方向に延在する前記軌道に対して設けられており、
    前記第一上面部に設けられて前記軌道の長手方向に沿って設けられたラック歯と、
    前記ラック歯に噛合するピニオン歯車と、
    前記ピニオン歯車を回転駆動する駆動部と、
    鉛直方向の軸心廻りに回転可能に設けられて各前記側面部に対して複数箇所で当接する複数の側面ローラと、
    水平方向の軸心廻りに回転可能に設けられて各前記第二上面部に対して複数箇所で当接する複数の上面ローラと、
    水平方向の軸心廻りに回転可能に設けられて各前記溝部内の上部に対して複数箇所で当接する複数の溝部ローラと、
    を備えることを特徴とする探傷装置。
  2. 前記フレームは、
    前記移動機構に固定されており前記軌道の長手方向に対して直交して長手状に延在するガイド部材と、
    該ガイド部材の少なくとも一方の端部に設けられており前記探触子の先端部を前記軌道側に向けて前記探触子の後端部を支持する支持機構と、
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の探傷装置。
  3. 前記支持機構は、
    前記ガイド部材に設けられて上下方向に移動可能であり下方に向けて弾性付勢された上下移動部と、
    前記上下移動部に設けられて前記ガイド部材に平行して配置される第一回転軸により第一回転方向に回転可能に支持された第一支持部と、
    前記第一支持部に設けられて前記ガイド部材に直交して配置される第二回転軸により第二回転方向に回転可能に支持されており前記探触子を取り付ける第二支持部と、
    を備えることを特徴とする請求項2に記載の探傷装置。
  4. 前記支持機構は、前記ガイド部材の長手方向に前記探触子の位置を移動調整する探触子位置調整部を備えることを特徴とする請求項2または3に記載の探傷装置。
  5. 前記被検査体が磁性体である場合において、前記固定手段を磁石で構成し、前記探触子の探傷する面が向く第二支持部の面に磁石を配置することを特徴とする請求項1〜4の何れか1つに記載の探傷装置。
  6. 前記探触子は、複数の振動素子が前記軌道の長手方向に直交する方向に並列に配置されるフェイズドアレイ探触子であることを特徴とする請求項1〜の何れか1つに記載の探傷装置。
  7. 請求項1〜の何れか1つに記載の探傷装置を用いた探傷方法であって、
    固定手段により被検査体における溶接部に軌道支持部材を当接させた状態で軌道を前記溶接部の溶接線に沿って固定する工程と、
    次に、移動機構によりフレームを移動させて探触子により前記溶接部を検査する工程と、
    を含むことを特徴とする探傷方法。
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