JP6286795B2 - 金属管の欠陥検査方法、金属管の製造方法、金属管の欠陥検査装置および金属管の欠陥検査プログラム - Google Patents

Description

本発明は、金属管の欠陥検査方法、金属管の欠陥検査装置および金属管の欠陥検査プログラムに関する。

金属管の欠陥を検出する際に、金属管の側面に超音波を照射し、金属管を伝搬した超音波を測定することにより、金属管の欠陥を検出する方法が用いられることがある（例えば、特許文献１）。

特開２０１０−２５８１７号公報

上記した方法では、金属管を軸方向に送り出しながら、金属管を伝搬した超音波を測定し、金属管の欠陥を検出していく。

しかしながら、金属管を軸方向に送り出すとき、金属管の中心軸が軸方向に対して垂直な方向に動いてしまったり、金属管は軸方向に対して真っ直ぐではなく偏平していたりすることがある。このとき、金属管に対する送信部および受信部の位置がずれてしまうため、受信部によって変換された超音波信号の振幅が金属管の欠陥の有無に関わらず変化してしまう。このため、超音波信号の振幅の変化を金属管の欠陥であると誤認してしまう可能性がある。

本発明は、金属管の欠陥を誤認することを抑制する金属管の欠陥検査装置および金属管の欠陥検査方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、
金属管に対して超音波を送信する送信部を前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の送信角度の送信位置に配置するとともに、前記送信部が送信し前記金属管を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換する受信部を前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の受信角度の受信位置に配置する配置工程と、
前記送信部によって超音波を軸方向に送り出される前記金属管に送信し、前記受信部によって前記金属管を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換することにより、超音波信号の振幅の変化に基づいて前記金属管の欠陥を検出する探傷工程と、
を有し、
前記探傷工程では、
軸方向に送り出される前記金属管に対して、前記送信部を前記送信位置で且つ前記受信部を前記受信位置で追従させる
金属管の欠陥検査方法が提供される。

本発明の第２の態様によれば、
前記探傷工程では、
前記金属管の軸方向の移動距離に対する超音波信号の振幅の変化率が所定値より大きいときに、前記金属管に欠陥があると判断する
第１の態様に記載の金属管の欠陥検査方法が提供される。

本発明の第３の態様によれば、
金属管に対して超音波を送信する送信部を前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の送信角度の送信位置に配置するとともに、前記送信部が送信し前記金属管を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換する受信部を前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の受信角度の受信位置に配置する配置工程と、
前記送信部によって超音波を軸方向に送り出される前記金属管に送信し、前記受信部によって前記金属管を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換することにより、超音波信号の振幅の変化に基づいて前記金属管の欠陥を検出する探傷工程と、
を有し、
前記探傷工程では、
前記金属管の軸方向の移動距離に対する超音波信号の振幅の変化率が所定値より大きいときに、前記金属管に欠陥があると判断する
金属管の欠陥検査方法が提供される。

本発明の第４の態様によれば、
前記探傷工程では、
前記金属管の軸方向の計測位置をｘ、前記計測位置ｘにおける超音波信号の振幅をＰ（ｘ）、既に超音波信号の振幅が計測された位置のなかで前記計測位置ｘに最も近い極大点をｘ_ｐとしたとき、以下の式（１）で定義される変化率ｒ（ｘ）が所定値より大きいときに、前記金属管に欠陥があると判断する
第２または第３の態様に記載の金属管の欠陥検査方法が提供される。
ｒ（ｘ）＝｜Ｐ（ｘ_ｐ）―Ｐ（ｘ）｜／Ｐ（ｘ_ｐ）×１００ ・・・（１）

本発明の第５の態様によれば、
前記探傷工程では、
超音波信号の振幅が第１基準値未満となったときに、超音波信号を増幅、または前記送信部が送信する超音波の強度を大きくする一方、超音波信号の振幅が前記第１基準値よりも大きい第２基準値より大きくなったときに、超音波信号を減衰、または前記送信部が送信する超音波の強度を小さくする
第２〜第４の態様いずれかに記載の金属管の欠陥検査方法が提供される。

本発明の第６の態様によれば、
前記探傷工程では、
超音波信号の振幅が第１基準値未満となり、前記変化率が前記所定値より大きくなり、且つ、超音波信号の振幅が前記第１基準値未満となってから前記第１基準値より大きくなるまでの計測回数が所定回数未満であるときに、前記金属管に欠陥があると判断する
第２〜第５の態様のいずれかに記載の金属管の欠陥検査方法が提供される。

本発明の第７の態様によれば、
前記送信部が送信する超音波は、バースト波であり、
前記探傷工程では、
バースト波の超音波信号のピークにおける振幅の変化に基づいて前記金属管の欠陥を検出する
第１〜第６の態様のいずれかに記載の金属管の欠陥検査方法が提供される。

本発明の第８の態様によれば、
軸方向に送り出される金属管に対して超音波を送信する送信部と、
前記送信部が送信し前記金属管を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換する受信部と、
前記送信部を前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の送信角度の送信位置に支持する第１支持機構と、
前記受信部を前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の受信角度の受信位置に支持する第２支持機構と、
少なくとも前記送信部および前記受信部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記送信部によって超音波を前記金属管に送信し、前記受信部によって前記金属管を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換することにより、超音波信号の振幅の変化に基づいて前記金属管の欠陥を検出する探傷処理を実施し、
前記探傷処理では、
前記金属管の軸方向の移動距離に対する超音波信号の振幅の変化率が所定値より大きいときに、前記金属管に欠陥があると判断する
金属管の欠陥検査装置が提供される。

本発明の第９の態様によれば、
前記第１支持機構および前記第２支持機構を連結し、前記第１支持機構および前記第２支持機構を少なくとも前記金属管の径方向に移動可能に支持する主支持機構を有し、
前記第１支持機構は、
前記金属管の外周に対して回転可能に当接する円筒状の第１当接部と、
前記第１当接部を支持するとともに、前記送信部が前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の送信角度の送信位置に配置されるように前記送信部を支持する第１支持部と、
を有し、
前記第２支持機構は、
前記金属管の周方向に前記第１当接部に対して所定角度で設けられ、前記金属管の外周に対して回転可能に当接する円筒状の第２当接部と、
前記第２当接部を支持するとともに、前記受信部が前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の受信角度の受信位置に配置されるように前記受信部を支持する第２支持部と、
を有する
第８の態様に記載の金属管の欠陥検査装置が提供される。

本発明の第１０の態様によれば、
軸方向に送り出される金属管に対して超音波を送信する送信部と、
前記送信部が送信し前記金属管を伝搬した超音波を受信する受信部と、
前記送信部を支持する第１支持機構と、
前記受信部を支持する第２支持機構と、
前記第１支持機構および前記第２支持機構を連結し、前記第１支持機構および前記第２支持機構を少なくとも前記金属管の径方向に移動可能に支持する主支持機構と、
を有し、
前記第１支持機構は、
前記金属管の外周に対して回転可能に当接する円筒状の第１当接部と、
前記第１当接部を支持するとともに、前記送信部が前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の送信角度の送信位置に配置されるように前記送信部を支持する第１支持部と、
を有し、
前記第２支持機構は、
前記金属管の周方向に前記第１当接部に対して所定角度で設けられ、前記金属管の外周に対して回転可能に当接する円筒状の第２当接部と、
前記第２当接部を支持するとともに、前記受信部が前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の受信角度の受信位置に配置されるように前記受信部を支持する第２支持部と、
を有する
金属管の欠陥検査装置が提供される。

本発明の第１１の態様によれば、
前記主支持機構は、
前記第１支持機構および前記第２支持機構を、前記金属管の径方向に沿った方向に移動させる第１移動機構と、
前記第１支持機構および前記第２支持機構を、前記金属管の周方向に移動させる第２移動機構と、
を有するとともに、
前記金属管が軸方向に送り出される際に、前記第１当接部および前記第２当接部が前記金属管の外周に接するように前記金属管に前記第１支持機構および前記第２支持機構を押し付ける
第９または第１０の態様に記載の金属管の欠陥検査装置が提供される。

本発明の第１２の態様によれば、
前記第１移動機構は、エアシリンダまたはバネを有する
第１１の態様に記載の金属管の欠陥検査装置が提供される。

本発明の第１３の態様によれば、
前記第２移動機構は、１軸のリニアガイドを有する
第１１または第１２の態様に記載の金属管の欠陥検査装置が提供される。

本発明の第１４の態様によれば、
前記送信部は、前記金属管の外周に沿った曲面状の送信面を有し、
前記第１支持機構は、
前記送信部を前記金属管の径方向に移動可能に支持する径方向支持部を有する
第８〜第１３の態様のいずれかに記載の金属管の欠陥検査装置が提供される。

本発明の第１５の態様によれば、
前記第１支持機構を制御する制御部を有し、
前記制御部は、
前記金属管に対して、前記送信部を前記送信位置に配置するとともに、前記受信部を前記受信位置に配置する配置処理を行い、
当該配置処理では、
前記金属管の直径に基づいて、前記金属管の中心から前記送信部までの距離を一定に保ち、且つ前記送信部の前記送信角度を一定に保つように、前記送信部を前記金属管の径方向に沿って移動させるように、前記径方向支持機構を制御する
第１４の態様に記載の金属管の欠陥検査装置が提供される。

本発明の第１６の態様によれば、
前記送信部は、平面状の送信面を有し、
前記第１支持機構は、前記金属管の径方向に対する前記送信部の位置を固定する
第８〜第１３の態様のいずれかに記載の金属管の欠陥検査装置が提供される。

本発明の第１７の態様によれば、
前記送信部、前記受信部、前記第１支持機構、前記第２支持機構、および前記主支持機構を有する検査部が所定組設けられ、
前記所定組の検査部は、前記金属管の軸方向に離間して設けられ、前記金属管の周方向に前記所定組の数で分割された領域をそれぞれ測定するように配置される
第８〜第１６の態様のいずれかに記載の金属管の欠陥検査装置が提供される。

本発明の第１８の態様によれば、
コンピュータに、
金属管に対して超音波を送信する送信部を前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の送信角度の送信位置に配置するとともに、前記送信部が送信し前記金属管を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換する受信部を前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の受信角度の受信位置に配置した状態で、前記送信部によって超音波を軸方向に送り出される前記金属管に送信し、前記受信部によって前記金属管を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換することにより、超音波信号の振幅の変化に基づいて前記金属管の欠陥を検出する探傷手順を実行させ
前記探傷手順では、
前記金属管の軸方向の移動距離に対する超音波信号の振幅の変化率が所定値より大きいときに、前記金属管に欠陥があると判断する
プログラムが提供される。

本発明の第１９の態様によれば、
前記探傷手順では、
超音波信号の振幅が第１基準値未満となったときに、超音波信号を増幅、または前記送信部が送信する超音波の強度を大きくする一方、超音波信号の振幅が前記第１基準値よりも大きい第２基準値より大きくなったときに、超音波信号を減衰、または前記送信部が送信する超音波の強度を小さくする
第１８の態様に記載のプログラムが提供される。

本発明の第２０の態様によれば、
前記送信部が送信する超音波は、バースト波であり、
前記探傷手順では、
バースト波の超音波信号のピークにおける振幅の変化に基づいて前記金属管の欠陥を検出する
第１８または第１９の態様に記載のプログラムが提供される。

本発明によれば、金属管の欠陥を誤認することを抑制する金属管の欠陥検査装置および金属管の欠陥検査方法が提供される。

本発明の一実施形態に係る金属管の欠陥検査装置の構成を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る金属管の欠陥検査工程を示すフローチャートである。 第１測定例の金属管の軸方向の位置に対する超音波信号の振幅、利得、および変化率を示す図である。 第２測定例の金属管の軸方向の位置に対する超音波信号の振幅、利得、および変化率を示す図である。 第３測定例の金属管の軸方向の位置に対する超音波信号の振幅、利得、および変化率を示す図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態の送信部の金属管に対する配置を示す模式図であり、（ｂ）は、金属管の直径が変化したときの送信部の金属管に対する配置を示す模式図である。 他の実施形態の送信部の金属管に対する配置を示す模式図である。

＜本発明の一実施形態＞
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

（１）金属管の欠陥検査装置の概略構成
まず、図１を用い、本発明の一実施形態に係る金属管の欠陥検査装置について説明する。図１は、本実施形態に係る金属管の欠陥検査装置の構成を示す概略図である。

本実施形態の金属管の欠陥検査装置１０は、金属管１００を押出し成型する装置に隣接して設けられ、超音波により金属管１００の欠陥を検出するよう構成される。例えば、本実施形態の金属管の欠陥検査装置１０は、金属管１００に対して超音波を送信する送信部２００と、送信部２００が送信し金属管１００を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換する受信部３００と、送信部２００を金属管１００の外周から所定距離だけ離間し且つ金属管１００の径方向に対して所定の送信角度の送信位置に支持する第１支持機構２４０と、受信部３００を金属管１００の外周から所定距離だけ離間し且つ金属管１００の径方向に対して所定の受信角度の受信位置に支持する第２支持機構３４０と、金属管１００を軸方向に送り出す送り出し機構５００と、を少なくとも有する。以下、本実施形態では、例えば空気中において非接触で金属管１００に超音波を照射して、いわゆる透過法により金属管１００の欠陥を検出する例について、詳細を説明する。

図１において、金属管１００の軸方向への送り出し方向を「ｘ方向」、金属管１００の軸方向に対して垂直な水平方向を「ｙ方向」、金属管１００の軸方向に対して垂直な鉛直方向を「ｚ方向」とする。

図１に示されているように、検査対象である金属管１００は、欠陥検査装置１０に保持されている。ここでの検査対象である「金属管１００」とは、例えば電線ケーブルのケーブルコアの外側に設けられるコルゲート管の製造過程におけるコルゲート状に加工される前の金属管などである。金属管１００の直径は、例えば５０ｍｍ以上１７０ｍｍ以下である。また、金属管１００の厚みは、例えば１．５ｍｍ以上４ｍｍ以下である。金属管１００の材料は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、鉛（Ｐｂ）等である。

（送信部）
欠陥検査装置１０は、金属管１００に対して超音波を送信する送信部２００を有する。送信部２００は、例えば超音波のバースト波を生成して、金属管１００の側面に照射するよう構成される。ここでいう「超音波のバースト波」とは、所定の期間でまとまった超音波の連続波が、所定の間隔を開けて繰り返される波のことである。

送信部２００は、例えば超音波を出力する振動子を有する。送信部２００における振動子の送信面（出力面）は、例えば金属管１００の外周に沿った円筒の曲面状に形成されている。送信部２００は、振動子の送信面が金属管１００の軸方向に沿うように配置される。なお、振動子の送信面の曲率は、金属管１００の中心から振動子の送信面までの距離に等しくなるように設定される。金属管１００の直径が例えば１７０ｍｍ以下である場合、振動子の送信面の曲率半径は８５ｍｍ以上必要とされる。

送信部２００が生成する超音波のバースト波の周波数は、振動子及び電圧の周期によって設定される。具体的には、超音波のバースト波の周波数は、例えば、２００ｋＨｚ以上８００ｋＨｚ以下である。

（受信部）
また、欠陥検査装置１０は、送信部２００が送信し金属管１００を伝搬した超音波（エコー）を受信する受信部３００を有する。受信部３００は、例えば超音波を受信する振動子を有する。受信部３００における振動子の受信面（入射面）は、例えば平面状に形成されている。この場合、金属管１００の表面から受信面までの距離は任意に設定される。

受信部３００は、超音波を受信し、受信した超音波を電気信号としての超音波信号に変換し制御部６００に送信するよう構成される。なお、例えば超音波信号を増幅または減衰させるプリアンプ（増幅部）は、後述する制御部６００に設けられる。

（送り出し機構）
また、金属管１００の送り出し機構（搬送機構、押出し機構）５００に隣接して、欠陥検査装置１０が設けられる。送り出し機構５００は、金属管１００を支持するとともに、金属管１００を軸方向（ｘ方向）に所定の速度で送り出す（押し出す）よう構成される。なお、送り出し機構５００を欠陥検査装置１０の一部と考えても良い。送り出し機構５００が金属管１００を軸方向に送り出す速度は、例えば２ｍｍ／ｓｅｃである。

（速度検出器）
また、欠陥検査装置１０は、金属管１００に接し、金属管１００が送り出される速度を検出する速度検出器（ホイール計尺器）５２０を有する。後述するように、速度検出器５２０が検出する金属管１００の送り出し速度に基づいて、受信部３００は、所定間隔Δｘごとに超音波を受信する。具体的には、受信部３００は、例えば、２ｍｍ／ｓｅｃで送り出される金属管１００に対して１秒ごとに超音波を受信し、すなわち２ｍｍごとに超音波を受信する。

（第１支持機構）
欠陥検査装置１０は、送信部２００を支持する第１支持機構２４０を有する。第１支持機構２４０は、送信部２００を所定の送信位置に支持するよう構成される。

具体的には、第１支持機構２４０は、例えば、金属管１００の外周に対して回転可能に当接する円筒状の第１当接部２４２と、第１当接部２４２の金属管１００と反対側に設けられ第１当接部２４２を支持する第１支持部２４４と、を有する。第１当接部２４２は、例えば金属管１００の外周に当接し回転可能なロール部と、ロール部を回転可能に支持する軸部と、を有し、第１当接部２４２の軸部の一端は、第１支持部２４４に連結される。

第１支持部２４４は、送信部２００が金属管１００の外周から所定距離だけ離間し且つ金属管１００の径方向に対して所定の送信角度θ_１の送信位置に配置されるように送信部２００を支持する。

（送信部の配置）
ここで、図６（ａ）は、本実施形態の送信部２００の金属管１００に対する配置を示す模式図である。図６（ａ）に示されているように、送信部２００は、金属管１００の中心軸Ｃから所定距離だけずらした位置に超音波をフォーカシングするように配置される。超音波がフォーカシングされるライン状の中心軸を「曲率中心Ｏ」とする。

金属管１００の直径をＤ、曲率中心Ｏの金属管１００の中心軸Ｃに対するずれをＬとしたとき、送信部２００の中心における金属管１００に対する超音波の送信角度θ_１は以下の式で与えられる。
θ_１＝ｓｉｎ^−１（２Ｌ／Ｄ） ・・・（１）

送信部２００が金属管１００の外周に沿った曲面状の送信面を有する場合、上述のように、送信部２００の曲率は、曲率中心Ｏから送信部２００の送信面までの距離Ｒと等しくなるように設定されている。送信部２００の送信面の幅をＷとしたとき、
α＝ｓｉｎ^−１（Ｗ／２Ｒ） ・・・（２）

また、正弦定理により、
ｓｉｎ（π／２−α）／ＣＲ＝ｓｉｎθ_１ｍｉｎ／ＣＯ
すなわち、
ｓｉｎθ_１ｍｉｎ＝２Ｌ／Ｄ×ｓｉｎ（π／２−α） ・・・（３）
また、
ｓｉｎ（π／２＋α）／ＣＰ＝ｓｉｎθ_１ｍａｘ／ＣＯ
すなわち、
ｓｉｎθ_１ｍａｘ＝２Ｌ／Ｄ×ｓｉｎ（π／２＋α） ・・・（４）

本実施形態では、送信部２００から金属管１００の外周面に入射する送信角度θ_１が送信部２００の送信面の位置によらず一定となるように設定される。すなわち、式（１）〜（４）により、αを充分に小さい値であるとした場合に、およそθ_１＝θ_１ｍｉｎ＝θ_１ｍａｘとなるように送信角度θ_１が設定される。これにより、超音波が金属管１００に対して効率良く入射する。

ここで、本実施形態の送信部２００を支持する構成について説明する。

図１に示されているように、送信部２００が金属管１００の外周に沿った曲面状の送信面を有する場合、第１支持部２４４は、送信部２００の送信角度を正確に調整することができるように二つの支持部で構成され、例えば送信部２００を金属管１００の径方向に移動可能に支持する径方向支持部２４５と、径方向支持部２４５を第１当接部２４２の軸方向に沿って移動可能に支持するとともに、第１当接部２４２の軸部の一端を支持する周方向支持部２４６と、を有する。径方向支持部２４５は、金属管１００の中心から送信部２００までの距離を一定に保ち、且つ送信部２００の送信角度θ_１を一定に保つように、送信部２００を金属管１００の径方向に沿って移動させることができるよう構成される。

図６（ｂ）は、金属管１００の直径が変化したときの送信部２００の金属管１００に対する配置を示す模式図である。図６（ｂ）に示されているように、例えば金属管１００の直径がＤからＤ’に変わったとき、金属管１００の直径に基づいて、金属管１００の中心から送信部２００までの距離を一定に保ち、且つ送信部２００の金属管１００に対する超音波の送信角度θ_１を一定に保つように、送信部２００を金属管１００の径方向および第１当接部２４２の軸方向（Ｌ方向）に移動させる。すなわち、以下の式を満たすように送信部２００の金属管１００の径方向に対する位置が調整される。
θ_１＝ｓｉｎ^−１（２Ｌ／Ｄ）＝ｓｉｎ^−１（２Ｌ’／Ｄ’）

例えば金属管１００の直径がＤからＤ’（＜Ｄ）に変わったとき、送信部２００を金属管１００の表面から遠ざけるように移動させる。また、曲率中心Ｏの金属管１００の中心軸Ｃに対するずれＬが小さくなるように（Ｌ’となるように）、送信部２００を第１当接部２４２の軸方向（Ｌ方向）に沿って移動させる。

送信部２００の金属管１００に対する送信位置は、例えば、以下のように設定される。金属管１００の直径Ｄは、上述のように例えば５０ｍｍ以上１７０ｍｍ以下である。送信部２００の送信面の幅Ｗは、例えば２０ｍｍである。曲率中心Ｏの金属管１００の中心軸Ｃに対するずれＬは、例えば３．８ｍｍ以上１１．３ｍｍ以下である。送信部２００の送信面の曲率半径Ｒは、例えば３０ｍｍ以上９０ｍｍ以下である。また、送信部２００の金属管１００の径方向に対する送信角度θ_１は、例えば１°以上１０°以下であり、具体的には７．２°±α°である。

なお、送信角度θ_１は、装置校正の際に、欠陥検査装置１０の各接合部分のネジ穴のマージンや、各接合部分の寸法誤差、金属管１００の態様に合わせて、測定対象として標準的な金属管１００である校正管を用いて補正する必要がある。αは、その補正値である。このように、超音波を、金属管１００に対して小さい送信角度θ_１で正確に入射させる必要がある。

（第２支持機構）
第２支持機構３４０は、金属管１００の中心軸を含む面を挟んで送信部２００と対称な位置に受信部３００を支持するよう構成され、例えば、金属管１００の周方向に第１当接部２４２に対して所定角度で設けられ金属管１００の外周に対して回転可能に当接する円筒状の第２当接部３４２と、第２当接部３４２の金属管１００と反対側に設けられ第２当接部３４２を支持する第２支持部３４４と、を有する。第２当接部３４２は、例えば第１当接部２４２と同様に構成され、ロール部および軸部を有し、第２当接部３４２の軸部の一端は、第２支持部３４４に連結される。

第２支持部３４４は、受信部３００が金属管１００の外周から所定距離だけ離間し且つ金属管１００の径方向に対して所定の受信角度θ_２の受信位置に配置されるように受信部３００を支持する。なお、受信部３００の振動子の受信面は送信部２００側に向くように配置される。

具体的には、受信部３００の金属管１００に対する受信位置は、以下のとおりである。受信部３００と金属管１００とは近づけることが望ましいが、受信部３００が金属管１００と接触し破損する可能性があるので、受信部３００と金属管１００とは適度に離間させる必要がある。受信部３００が金属管１００の外周から離間した距離は、例えば１０ｍｍである。また、受信部３００の金属管１００の径方向に対する受信角度θ_２は、例えば１°以上１０°以下であり、具体的には、７．２°±α°である。

なお、受信角度θ_２は、装置校正の際に、欠陥検査装置１０の各接合部分のネジ穴のマージンや、各接合部分の寸法誤差、金属管１００の態様に合わせて、測定対象として標準的な金属管１００である校正管を用いて補正する必要がある。αは、その補正値である。このように、金属管１００から伝搬した超音波を、受信部３００に対して小さい受信角度θ_２で正確に入射させる必要がある。

（主支持機構）
欠陥検査装置１０には、第１支持機構２４０および第２支持機構３４０を連結して支持する主支持機構４００が設けられる。主支持機構４００は、金属管１００を挟んで第１支持機構２４０および第２支持機構３４０のそれぞれを対称に配置するよう構成される。金属管１００を挟んで第１支持機構２４０および第２支持機構３４０が互いに連結されていることにより、第１支持機構２４０の第１当接部２４２および第２支持機構３４０の第２当接部３４２の２点によって金属管１００が支持される。これにより、送信部２００および受信部３００に対する金属管１００の中心軸の位置を定めることができる。また、金属管１００の中心軸が送信部２００および受信部３００に対して金属管１００の軸方向に垂直な方向にずれることが抑制される。

また、主支持機構４００は、第１支持機構２４０および第２支持機構３４０を少なくとも金属管１００の径方向、例えばｚ方向に移動可能に支持するよう構成される。本実施形態では、主支持機構４００は、第１支持機構２４０および第２支持機構３４０を、金属管１００の径方向に沿った方向（ｚ方向）に移動させる第１移動機構４２０と、第１支持機構２４０および第２支持機構３４０を金属管１００の周方向に沿って（ｙ方向に）移動させる第２移動機構４４０と、を有する。主支持機構４００は、第１支持機構２４０および第２支持機構３４０を金属管１００に所定の押し圧で押し付けた状態で、金属管１００の外周を囲むように設けられたフレーム（不図示）に固定される。

第１移動機構４２０は、第１支持機構２４０および第２支持機構３４０を金属管１００に押し付けるよう構成され、例えばエアシリンダ４２２を有する。エアシリンダ４２２は、例えば内部に空隙を有する筒部と、筒部の内部の空間を圧縮しながら軸方向に移動可能な軸部と、を有する。エアシリンダ４２２の軸部は、金属管１００の径方向に沿って設けられる。エアシリンダ４２２は、金属管１００が軸方向（ｘ方向）に移動する際に、第１支持機構２４０および第２支持機構３４０を介して送信部２００および受信部３００を金属管１００の外周に押し付けて、金属管１００の径方向（例えばｚ方向）の変化に対して送信部２００および受信部３００を追従させるとともに、金属管１００の偏平等による金属管１００の送り出し時の振動等を緩和するよう構成される。なお、エアシリンダ４２２内の空気圧によって、第１支持機構２４０および第２支持機構３４０を金属管１００に押し付ける圧力が調整される。

第２移動機構４４０は、例えば金属管１００の軸方向に対して垂直な水平方向（ｙ方向）に沿って設けられた１軸のリニアガイドを有する。リニアガイドとしては、例えばＬＭ（Ｌｉｎｅａｒ Ｍｏｔｉｏｎ）ガイド（商標）が用いられる。リニアガイドは、金属管１００が軸方向（ｘ方向）に移動する際に、金属管１００の軸方向に対して垂直な水平方向（ｙ方向）の変化に対して第１支持機構２４０および第２支持機構３４０を介して送信部２００および受信部３００を追従させるよう構成される。

本実施形態では、このような送信部２００、受信部３００、第１支持機構２４０、第２支持機構３４０、および主支持機構４００により、一組の検査部１２が構成される。

図示されていないが、検査部１２は例えば所定組設けられ、所定組の検査部１２は、金属管１００の軸方向（ｘ方向）に互いに所定の間隔で離間して設けられており、また金属管１００の周方向に所定組の数で分割された領域をそれぞれ測定するように配置される。好ましくは、所定組の検査部１２の測定する領域がそれぞれ金属管１００の軸方向から見て重なるように、所定組の検査部１２が配置される。具体的には、金属管１００がＡｌからなる場合、検査部１２は、例えば４組設けられており、それぞれの検査部１２における送信部２００および受信部３００の角度θ_０は、９０°以上１８０°未満であり、好ましくは１１０°である。検査部１２が複数組設けられていることにより、金属管１００の周方向の全体に亘って、欠陥を検出することができる。なお、各検査部１２の金属管１００の軸方向の間隔は、１００ｍｍ以上であることが望ましい。これにより、各検査部１２が互いに干渉することが抑制される。

（支持部の動作）
金属管１００の欠陥検査工程において、送り出し機構５００によって、金属管１００が軸方向に所定の移動速度で移動する。その間、主支持機構４００のエアシリンダ４２２により、第１支持機構２４０および第２支持機構３４０は、所定の押し圧によって金属管１００に押し付けられる。

第１支持機構２４０の第１当接部２４２は、金属管１００が軸方向に移動する際、金属管１００の軸方向に沿って回転しながら金属管１００の外周に当接する。送信部２００は、金属管１００の外周から所定距離だけ離間し且つ金属管１００の径方向に対して所定の送信角度θ_１で向けられた状態で第１支持部２４４に固定されていることによって、欠陥検査工程の間もその状態で常に保たれる。したがって、金属管１００が軸方向に移動しても、送信部２００から送信される超音波は金属管１００に対して常に同じ条件で照射される。

一方で、第２当接部３４２は、第１当接部２４２と同様にして、金属管１００が軸方向に移動する際、金属管１００の軸方向に沿って回転しながら金属管１００の外周に当接する。受信部３００も、金属管１００に対して所定距離および所定の受信角度θ_２で第２支持部３４４に固定されていることによって、欠陥検査工程の間もその状態で常に保たれる。したがって、金属管１００が軸方向に移動しても、送信部２００から送信され金属管１００を伝搬した超音波は金属管１００から常に同じ条件で受信される。

また、第１当接部２４２および第２当接部３４２の２点によって金属管１００が軸方向に移動可能に支持される。これにより、送信部２００および受信部３００に対する金属管１００の中心軸の位置を定めることができる。

このように、送り出し機構５００によって軸方向に送り出される金属管１００に対して、送信部２００は所定の送信位置で追従し、且つ受信部３００は所定の受信位置で追従するよう構成される。

（制御部）
図１に示されているように、送信部２００、受信部３００、第１支持機構２４０、第２支持機構３４０および速度検出器５２０には、制御部６００が接続される。

制御部６００は、後述する配置工程において、金属管１００の直径に基づいて、金属管１００の中心から送信部２００までの距離を一定に保ち、且つ送信部２００の送信角度θ_１を一定に保つように、送信部２００を金属管１００の径方向に移動させるよう、第１支持機構２４０を制御する。また、制御部６００は、金属管１００の直径に基づいて、受信部３００を所定の受信位置に移動させるよう、第２支持機構３４０を制御する。

また、制御部６００は、後述する探傷工程において、送り出し機構５００によって軸方向に送り出される金属管１００に対して、所定の振幅および所定の周波数を有する超音波を金属管１００に送信するよう送信部２００を制御する。

また、制御部６００は、探傷工程において、金属管１００を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換するよう受信部３００を制御する。制御部６００は、受信部３００から送信された超音波信号を受信するパルスレシーバ（信号受信部）６１０を有する。制御部６００は、パルスレシーバを介して、受信部３００からの超音波信号の振幅を検出するよう構成され、具体的には、例えば、バースト波の超音波信号の経時的な波形の変化を検出したり、バースト波の超音波信号のピークにおける振幅を検出したりすることができるよう構成される。制御部６００は、超音波信号の振幅の変化（減衰）に基づいて金属管１００の欠陥を検出する探傷処理を実施するよう制御する。

また、制御部６００のパルスレシーバ６１０は、受信部３００からの超音波信号を増幅または減衰させるプリアンプ（増幅部）を有する。制御部６００は、探傷工程において、超音波信号の振幅が第１基準値未満となったときに、超音波信号を増幅する（利得を増加する）一方、超音波信号の振幅が第１基準値よりも大きい第２基準値より大きくなったときに、超音波信号を減衰させる（利得を減少させる）。制御部６００のプリアンプによる超音波信号を増幅または減衰させる機能は、ＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）機能と呼ばれる。

また、制御部６００は、探傷工程において、送り出し機構５００が金属管１００を軸方向に送り出す速度に係る信号を速度検出器５２０から受信する。また、制御部６００は、探傷工程において、速度検出器５２０が検出した金属管１００の軸方向の送り出し速度に基づいて、一定の測定間隔（Δｘ）で超音波を受信するよう受信部３００を制御する。

ここで、制御部６００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、記憶装置、Ｉ／Ｏポートを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ、記憶装置、およびＩ／Ｏポートは、内部バスを介して、ＣＰＵとデータ交換可能なように構成されている。

また、制御部６００には、例えばタッチパネル等の表示部等を含む入出力部が接続されている。入出力部の表示部は、バースト波の超音波信号の連続波形、金属管１００の軸方向の位置に対する振幅、利得、後述する変化率を表示するよう構成される。その他、入出力部の表示部は、測定開始、一時停止および測定終了のボタンを表示するよう構成される。

記憶装置は、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ等で構成されている。記憶装置内には、後述する金属管１００の欠陥検査工程に係る欠陥検査プログラムや、金属管１００の直径に応じた第１支持機構２４０および第２支持機構３４０の配置に係るテーブル、超音波信号の振幅の「変化率」に係る計算式、超音波信号の振幅の「第１基準値」および「第２基準値」、金属管１００の欠陥であると判断するときの振幅の変化率の所定値、超音波信号の振幅の測定間隔（所定間隔Δｘ）、および所定間隔Δｘごとに超音波を受信した計測回数等が読み出し可能に格納されている。なお、これらの値および式等については詳細を後述する。

Ｉ／Ｏポートは、上述の送信部２００、（パルスレシーバ６１０を介して）受信部３００、第１支持機構２４０、第２支持機構３４０および速度検出器５２０に接続されている。ＣＰＵは、記憶装置から欠陥検査プログラムを読み出して実行するよう構成される。

なお、制御部６００は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク等）を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係る制御部６００を構成することができる。なお、例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。

（２）金属管の欠陥検査方法
次に、図２を用い、本実施形態に係る金属管の欠陥検査方法について説明する。図２は、本実施形態に係る金属管の欠陥検査工程を示すフローチャートである。

本実施形態の金属管の欠陥検査方法は、軸方向に送り出される金属管１００に対して超音波を送信する送信部２００を金属管１００の外周から所定距離だけ離間し且つ金属管１００の径方向に対して所定の送信角度θ_１の送信位置に配置するとともに、送信部２００が送信し金属管１００を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換する受信部３００を金属管１００の外周から所定距離だけ離間し且つ金属管１００の径方向に対して所定の受信角度θ_２の受信位置に配置する配置工程と、金属管１００を軸方向に送り出しながら、送信部２００によって超音波を金属管１００に送信し、受信部３００によって金属管１００を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換することにより、超音波信号の振幅の変化に基づいて金属管１００の欠陥を検出する探傷工程と、を有する。以下、詳細を後述する。

なお、以下の説明において、金属管の欠陥検査方法の各工程は、制御部６００により制御される。また、本実施形態において、「欠陥検査工程」とは、後述する配置工程Ｓ１１０および探傷工程Ｓ２００を含めた全体の工程のことをいう。

（配置工程Ｓ１１０）
まず、送り出し機構５００から送り出され検査対象である金属管１００に対して、欠陥検査装置１０を所定の位置に配置する。次に、例えば、検査者は、入力した金属管１００の直径を制御部６００に入力する。制御部６００は、例えば入力された金属管１００の直径に基づいて、金属管１００の直径に応じた第１支持機構２４０および第２支持機構３４０の配置に係るテーブルを参照し、送信部２００を金属管１００の外周から所定距離だけ離間し且つ金属管１００の径方向に対して所定の送信角度θ_１の送信位置に配置するよう、第１支持機構２４０を制御する。このとき、金属管１００の直径に基づいて、金属管１００の中心から送信部２００までの距離を一定に保ち、且つ送信部２００の送信角度θ_１を一定に保つように、送信部２００を金属管１００の径方向に移動させる。また、制御部６００は、例えば入力された金属管１００の直径に基づいて、受信部３００を金属管１００の外周から所定距離だけ離間し且つ金属管１００の径方向に対して所定の受信角度θ_２の受信位置に配置するよう、第２支持機構３４０を制御する。また、第１支持機構２４０および第２支持機構３４０を金属管１００に押し付ける。

（探傷工程Ｓ２００）
次に、制御部６００は、以下のようにして探傷工程Ｓ２００を行う。本実施形態では、欠陥検査装置１０が透過法の構成であるため、探傷工程Ｓ２００では、超音波信号の振幅の減衰に基づいて金属管１００の欠陥を検出する。

（計測開始Ｓ２１０）
軸方向に送り出される金属管１００に対して、送信部２００によって超音波を金属管１００に送信し、受信部３００によって金属管１００を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換し始める。このとき、主支持機構４００により、軸方向に送り出される金属管１００に対して、送信部２００を送信位置で追従させるとともに受信部３００を受信位置で追従させる。

また、制御部６００は、計測位置ｘにおける超音波信号のピークの振幅Ｐ（ｘ）を計測していく。ここで、受信部３００からの超音波信号の波形は、環境の変化、電子部品のノイズ、伝搬する複数の超音波の影響を受け易く、金属管１００を移動せずに静止させた状態であっても、４〜５％の振幅の揺らぎが生じることがある。そこで、制御部６００が受信する受信部３００からの超音波信号の強度は、パルスレシーバ６１０のプリアンプを調整することにより、制御部６００が受信することができる超音波信号の最大値を１００％としたとき、金属管１００の正常部分を計測したときの超音波のピークの振幅Ｐ（ｘ）が上述した揺らぎによって１００％を超えることが無いように、プリアンプによって所定の標準値（例えば８０％）に設定される。

さらに、制御部６００は、金属管１００の軸方向の移動距離に対する超音波信号の振幅の変化率（後述するｒ（ｘ））を算出し始める。

また、制御部６００は、例えば表示部に、バースト波の超音波信号の連続波形を表示するとともに、計測位置ｘに対する当該バースト波の超音波信号のピークにおける振幅Ｐ（ｘ）を表示する。これにより、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）の減衰傾向が見易くなる。これ以降、制御部６００は、後述する探傷手順では、バースト波の超音波信号のピークにおける振幅の変化に基づいて金属管１００の欠陥を検出する。

ここで、発明者らは、金属管１００を送り出し（押出し）ている際に金属管１００に緩やかな形状変化、すなわち外径の変化や偏平が生じている場合には、金属管１００の軸方向の移動距離に対して超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が緩やかに変化するのに対し、金属管１００の欠陥が生じている場合には金属管１００の軸方向の移動距離に対して超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が急激に変化することを見出した。

そこで、本実施形態では、制御部６００は、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）の変化率に応じて、金属管１００に偏平が生じているのか、あるいは金属管１００に欠陥が生じているのかを判断する。以下、場合分けをして説明する。

（ａ）第１測定例
図３を用い、第１測定例について説明する。図３は、第１測定例の金属管の軸方向の位置に対する超音波信号の振幅、利得、および変化率を示す図である。第１測定例は、金属管１００に偏平が生じている場合を示している。なお、「利得」とは、制御部６００のプリアンプにおけるゲインのことである。まず、図３の例において、金属管１００の軸方向の計測位置がｘ_１であるとする。

（振幅上限判断Ｓ２２０）
ここで、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）には、金属管１００に欠陥が無く正常部分であるとして判断できる下限値としての第１基準値、および上限値としての第２基準値が設定されている。まず、制御部６００は、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が第２基準値より大きいか否かを判断する（Ｓ２２０）。ここでいう「第２基準値」とは、例えば振幅Ｐ（ｘ）が増加しすぎていると判断するときの振幅Ｐ（ｘ）の基準値であり、具体的には例えば９０％に設定される。

（振幅下限判断Ｓ２３０）
図３の例において、計測位置がｘ_１のとき、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ_１）は第２基準値（９０％）以下である。制御部６００は、振幅Ｐ（ｘ_１）が第２基準値以下であるとき（Ｓ２２０でＮｏ）、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が第１基準値未満か否かを判断する（Ｓ２３０）。ここでいう「第１基準値」とは、例えば振幅Ｐ（ｘ）が減衰しすぎていると判断するとき、または振幅Ｐ（ｘ）の変化が金属管１００の正常部分を測定する際の振幅の揺らぎを超え、振幅Ｐ（ｘ）が金属管１００の欠陥等を起因として減衰し始めるときの少なくともいずれかのときにおける振幅Ｐ（ｘ）の基準値であり、具体的には例えば７０％に設定される。

（変化率判断Ｓ２４２）
計測位置がｘ_１のとき、振幅Ｐ（ｘ_１）は第１基準値（７０％）未満である。制御部６００は、振幅Ｐ（ｘ_１）が第１基準値未満であるとき（Ｓ２３０でＹｅｓ）、金属管１００の軸方向の移動距離に対する超音波信号の振幅の変化率として、以下のように変化率ｒ（ｘ）を評価し始める。

ここで、本実施形態では、既に超音波信号の振幅が計測された位置のなかで計測位置ｘに最も近い極大点の位置をｘ_ｐとしたとき、変化率ｒ（ｘ）は、以下の式（１）で定義される。
ｒ（ｘ）＝｜Ｐ（ｘ_ｐ）―Ｐ（ｘ）｜／Ｐ（ｘ_ｐ）×１００ ・・・（１）
なお、本実施形態では、透過法であるため、式（１）は以下の式（１）’と置き換えることができる。
ｒ（ｘ）＝（Ｐ（ｘ_ｐ）―Ｐ（ｘ））／Ｐ（ｘ_ｐ）×１００ ・・・（１）’
また、超音波信号の振幅が計測された位置のなかで計測位置ｘに最も近い極大点における振幅Ｐ（ｘ）が第１基準値（７０％）未満または第２基準値（９０％）より大きいときは考慮にいれず、振幅Ｐ（ｘ）が第１基準値以上第２基準値以下である極大点の位置をｘ_ｐとする。

なお、図３の下の図のように、制御部６００は、表示部に、バースト波の超音波信号の連続波形、および計測位置ｘに対する当該バースト波の超音波信号のピークの振幅Ｐ（ｘ）とともに、計測位置ｘに対する変化率ｒ（ｘ）を表示する。さらに、制御部６００は、振幅Ｐ（ｘ）が第１基準値未満となってから所定間隔Δｘごとに超音波信号を計測した計測回数をカウントしていく。

ここで、制御部６００は、振幅Ｐ（ｘ_１）が第１基準値未満であるとき（Ｓ２３０でＹｅｓ）、計測位置ｘ_１での変化率ｒ（ｘ_１）が所定値より大きい否かを判断する（Ｓ２４２）。ここでいう変化率ｒ（ｘ）を比較するための「所定値」とは、例えば超音波信号の振幅の変化率ｒ（ｘ）が金属管１００の偏平等ではなく金属管１００の欠陥を起因として増加していると判断されるときの変化率ｒ（ｘ）の基準値であり、例えば２０％である。

（振幅上昇判断Ｓ２４４）
計測位置がｘ_１のとき、変化率ｒ（ｘ_１）が所定値（２０％）以下である。制御部６００は、変化率ｒ（ｘ_１）が所定値（２０％）以下であるとき（Ｓ２４２でＮｏ）、振幅Ｐ（ｘ_１）がひとつ前の測定位置における振幅Ｐ（ｘ_１−Δｘ）よりも上昇したか否かを判断する（Ｓ２４４）。これにより、計測位置ｘ_１−Δｘのときに、金属管１００の軸方向の移動距離に対して変曲点となったか否かを判断する。

（移動距離更新Ｓ２４６）
計測位置がｘ_１のとき、振幅Ｐ（ｘ_１）がひとつ前の測定位置における振幅Ｐ（ｘ_１−Δｘ）よりも上昇していない（下降している）。制御部６００は、振幅Ｐ（ｘ_１）が上昇していないとき（Ｓ２４４でＮｏ）、金属管１００の計測位置ｘを金属管１００の軸方向（ｘ方向）に所定間隔Δｘだけ移動した位置で振幅Ｐ（ｘ）の計測を継続する（Ｓ２４６）。

（増幅Ｓ２５０）
Ｓ２４２でＮｏ、Ｓ２４４でＮｏおよびＳ２４６を繰り返した後、計測位置がｘ_２のとき、変化率ｒ（ｘ_２）が所定値以下であり、振幅Ｐ（ｘ_２）がひとつ前の測定位置における振幅Ｐ（ｘ_２−Δｘ）よりも上昇している。

このとき、変化率ｒ（ｘ_２）が所定値を超えることなく超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が上昇し始めていることから、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が減衰した原因は、金属管１００の欠陥ではなく、具体的には、金属管１００の偏平等によって、金属管１００への超音波の入射角度や受信角度が僅かに変化したため、またはノイズ、環境の変化、無害な傷等が生じたためであると推認される。また、偏平が生じた金属管１００に対して同じ条件で超音波を照射し続けることによって、再度超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が減衰し続けた場合、金属管１００の欠陥が原因でないのにもかかわらず、変化率ｒ（ｘ）が見かけ上大きくなってしまう可能性がある。

そこで、制御部６００は、変化率ｒ（ｘ）が所定値（２０％）以下であり、且つ、振幅Ｐ（ｘ_２）がひとつ前の測定位置における振幅Ｐ（ｘ_２−Δｘ）よりも上昇しているとき（Ｓ２４４でＹｅｓ）、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）の減衰が金属管１００の欠陥に起因しないと判断し、超音波信号を増幅し始める（Ｓ２５０）。このとき、制御部６００は、例えば現計測位置ｘ_２における超音波信号の振幅Ｐ（ｘ_２）が上記した超音波信号の振幅の基準値（８０％）に近づくように超音波信号を増幅する。

（終了判断Ｓ２８０）
超音波信号を増幅した後、探傷工程Ｓ２００を終了するか否かを判断する（Ｓ２８０）。探傷工程Ｓ２００を終了しないとき（Ｓ２８０でＮｏ）、金属管１００の計測位置ｘを金属管１００の軸方向（ｘ方向）に所定間隔Δｘだけ移動した位置で振幅Ｐ（ｘ）の計測を継続する（Ｓ２９０）。

制御部６００は、振幅Ｐ（ｘ）が第１基準値（７０％）以上となったとき（Ｓ２３０でＮｏ）、金属管１００の計測位置ｘを金属管１００の軸方向（ｘ方向）に所定間隔Δｘだけ移動した位置で振幅Ｐ（ｘ）の計測を継続する（Ｓ２８０でＮｏ〜Ｓ２９０）。

（減衰Ｓ２２２）
計測位置ｘ_２以降、振幅Ｐ（ｘ）は例えば標準値（８０％）を超えてさらに単調に増加する。計測位置がｘ_３のとき、振幅Ｐ（ｘ_３）は第２基準値（９０％）より大きくなっている。制御部６００は、振幅Ｐ（ｘ_３）が第２基準値より大きいとき（Ｓ２２０でＹｅｓ）、超音波信号を減衰させる（Ｓ２２２）。これにより、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）は、正常な金属管１００を計測する際の振幅の水準（標準値）に戻る。

（終了判断Ｓ２８０）
その後、制御部６００は、以上の探傷工程Ｓ２００を終了するか否かを判断する（Ｓ２８０）。例えば検査者が入出力部における測定終了ボタンを押すことをトリガーとして、探傷工程Ｓ２００は終了する。制御部６００は、探傷工程Ｓ２００を終了するとき（Ｓ２８０でＹｅｓ）、金属管１００に対して超音波を送信することを停止するとともに、金属管１００から伝搬した超音波を受信することを停止するよう、送信部２００および受信部３００を制御する。

（ｂ）第２測定例
次に、図４を用い、第２測定例について説明する。図４は、第２測定例の金属管の軸方向の位置に対する超音波信号の振幅、利得、および変化率を示す図である。第２測定例は、金属管１００に欠陥が生じている場合を示している。まず、図４の例において、金属管１００の軸方向の計測位置がｘ_４であるとする。

（移動距離更新Ｓ２４６）
図４の例において、計測位置がｘ_４のとき、振幅Ｐ（ｘ_４）は第１基準値（７０％）未満であり、ひとつ前の測定位置における振幅Ｐ（ｘ_１−Δｘ）よりも上昇していない。制御部６００は、振幅Ｐ（ｘ_４）が上昇していないとき（Ｓ２４４でＮｏ）、金属管１００の計測位置ｘを金属管１００の軸方向（ｘ方向）に所定間隔Δｘだけ移動した位置で振幅Ｐ（ｘ）の計測を継続する（Ｓ２４６）。

（変化率判断Ｓ２４２）
Ｓ２４２でＮｏ、Ｓ２４４でＮｏおよびＳ２４６を繰り返した後、計測位置がｘ_５のとき、制御部６００は、計測位置ｘ_５での変化率ｒ（ｘ_５）が所定値（２０％）より大きい否かを判断する（Ｓ２４２）。

（振幅下限判断Ｓ２６２）
計測位置がｘ_５のとき、変化率ｒ（ｘ_５）は所定値（２０％）より大きくなっている。制御部６００は、変化率ｒ（ｘ_５）が所定値（２０％）より大きいとき（Ｓ２４２でＹｅｓ）、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が第１基準値（７０％）より大きいか否かを判断する（Ｓ２６２）。

なお、制御部６００は、変化率ｒ（ｘ_５）が所定値（２０％）より大きいとき（Ｓ２４２でＹｅｓ）、ＡＧＣ機能を用いていた場合はＡＧＣ機能を停止（ロック）する。これにより、変化率ｒ（ｘ）の大きさから金属管１００の欠陥の大小を判断することができる。

（計測回数判断Ｓ２６４）
計測位置がｘ_５のとき、振幅Ｐ（ｘ_５）は第１基準値（７０％）以下である。制御部６００は、振幅Ｐ（ｘ_５）は第１基準値（７０％）以下であるとき（Ｓ２６２でＮｏ）、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が第１基準値（７０％）未満となってから（Ｓ２３０でＹｅｓから）所定間隔Δｘごとに超音波信号を計測した計測回数が所定回数未満であるか否かを判断する（Ｓ２６４）。ここでいう計測回数を比較するための「所定回数」とは、金属管１００に欠陥が生じている場合に計測する可能性がある最大の計測回数に基づいて定められ、例えば５０回である。計測回数がこの「所定回数」以上となると、例えば金属管１００に偏平が生じていると考えられる。

（移動距離更新Ｓ２６６）
計測位置がｘ_５のとき、計測回数は所定回数（５０回）未満である。制御部６００は、計測回数が所定回数（５０回）未満であるとき（Ｓ２６４でＹｅｓ）、金属管１００の計測位置ｘを金属管１００の軸方向（ｘ方向）に所定間隔Δｘだけ移動した位置で振幅Ｐ（ｘ）の計測を継続する（Ｓ２６６）。

（欠陥認定Ｓ２７０）
Ｓ２６２でＮｏ、Ｓ２６４でＹｅｓおよびＳ２６６を繰り返した後、計測位置がｘ_６のとき、振幅Ｐ（ｘ_６）は第１基準値（７０％）より大きくなっている。制御部６００は、振幅Ｐ（ｘ_６）は第１基準値（７０％）より大きいとき（Ｓ２６２でＹｅｓ）、金属管１００の計測位置ｘ_５から計測位置ｘ_６までの間の部分に欠陥が生じていると判断する（Ｓ２７０）。すなわち、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が第１基準値（７０％）未満となり、変化率ｒ（ｘ）が所定値（２０％）より大きくなり、且つ、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が第１基準値未満となってから第１基準値より大きくなるまでの計測回数が所定回数（５０回）未満であるときに、金属管１００に欠陥が生じていると認定される。

このとき、金属管１００の計測位置ｘ_５から計測位置ｘ_６までの間の部分には、例えば金属管１００内（金属管１００の金属部分の内部）の異物、金属管１００内側の凹み（ノッチ）、金属管１００における貫通孔、金属管１００表面の凹凸等の欠陥が生じていることが考えられる。送信部２００から金属管１００に伝搬し金属管１００のこのような欠陥に到達した超音波は、大きく減衰して、受信部３００によって受信される。

なお、このとき、制御部６００は、変化率ｒ（ｘ）の大きさによって金属管１００に生じた欠陥の種類や大きさ等を判別してもよい。

これ以降、終了判断Ｓ２８０を行い、上記した工程と同様の工程を継続して行っていく。図４の例では、同様に計測を行っていくことにより、金属管１００の計測位置ｘ_８から計測位置ｘ_９までの間の部分に欠陥が生じていると認定される。

（ｃ）第３測定例
次に、図５を用い、第３測定例について説明する。図５は、第３測定例の金属管の軸方向の位置に対する超音波信号の振幅、利得、および変化率を示す図である。第３測定例のように、金属管１００に偏平が生じている場合であっても、変化率ｒ（ｘ）が所定値（２０％）以上となる場合がある。この場合、探傷工程Ｓ２００は、以下のようにして行われる。まず、図５の例において、金属管１００の軸方向の計測位置がｘ_１０であるとする。

（移動距離更新Ｓ２４６）
図５の例において、計測位置がｘ_１０のとき、振幅Ｐ（ｘ_４）は第１基準値（７０％）未満であり、ひとつ前の測定位置における振幅Ｐ（ｘ_１−Δｘ）よりも上昇していない。制御部６００は、振幅Ｐ（ｘ_１０）が上昇していないとき（Ｓ２４４でＮｏ）、金属管１００の計測位置ｘを金属管１００の軸方向（ｘ方向）に所定間隔Δｘだけ移動した位置で振幅Ｐ（ｘ）の計測を継続する（Ｓ２４６）。

（変化率判断Ｓ２４２）
Ｓ２４２でＮｏ、Ｓ２４４でＮｏおよびＳ２４６を繰り返した後、計測位置がｘ_１１のとき、制御部６００は、計測位置ｘ_１１での変化率ｒ（ｘ_１１）が所定値（２０％）より大きい否かを判断する（Ｓ２４２）。

（振幅下限判断Ｓ２６２）
計測位置がｘ_１１のとき、変化率ｒ（ｘ_１１）は所定値（２０％）より大きくなっている。制御部６００は、変化率ｒ（ｘ_１１）が所定値（２０％）より大きいとき（Ｓ２４２でＹｅｓ）、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が第１基準値（７０％）より大きいか否かを判断する（Ｓ２６２）。

（計測回数判断Ｓ２６４）
計測位置がｘ_１１のとき、振幅Ｐ（ｘ_１１）は第１基準値（７０％）以下である。制御部６００は、振幅Ｐ（ｘ_１１）は第１基準値（７０％）以下であるとき（Ｓ２６２でＮｏ）、計測回数が所定回数未満であるか否かを判断する（Ｓ２６４）。

（移動距離更新Ｓ２６６）
計測位置がｘ_１１のとき、計測回数は所定回数（５０回）未満である。制御部６００は、計測回数が所定回数（５０回）未満であるとき（Ｓ２６４でＹｅｓ）、金属管１００の計測位置ｘを金属管１００の軸方向（ｘ方向）に所定間隔Δｘだけ移動した位置で振幅Ｐ（ｘ）の計測を継続する（Ｓ２６６）。

（増幅Ｓ２５０）
Ｓ２６２でＮｏ、Ｓ２６４でＹｅｓおよびＳ２６６を繰り返した後、計測位置がｘ_１２のとき、振幅Ｐ（ｘ_１２）は第１基準値（７０％）以下であり、計測回数は所定回数（５０回）以上となっている。

このような場合、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が減衰した原因は、金属管１００の欠陥ではなく、金属管１００の偏平等によって、金属管１００への超音波の入射角度や受信角度が僅かに変化したためであると推認される。このまま計測を継続した場合、変化率ｒ（ｘ）が所定値を超えたままであるため、金属管１００の欠陥を検出することが困難となる可能性がある。

そこで、制御部６００は、変化率ｒ（ｘ）が所定値（２０％）より大きく、且つ、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が第１基準値（７０％）未満となってから第１基準値より大きくなるまでの計測回数が所定回数（５０回）以上であるとき（Ｓ２６４でＮｏ）、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）の減衰が金属管１００の欠陥に起因しないと判断し、超音波信号を増幅し始める（Ｓ２５０）。これにより、金属管１００に偏平等が生じている場合であっても、超音波信号の強度を適正な範囲とした状態で金属管１００の欠陥検出を継続することができる。

これ以降、終了判断Ｓ２８０を行い、上記した工程と同様の工程を継続して行っていく。

（３）本実施形態に係る効果
本実施形態やその変形例によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。

（ａ）本実施形態によれば、探傷工程Ｓ２００では、金属管１００に対して、送信部２００を金属管１００の外周から所定距離だけ離間し且つ金属管１００の径方向に対して所定の送信角度θ_１の送信位置で且つ受信部３００を金属管１００の外周から所定距離だけ離間し且つ金属管１００の径方向に対して所定の受信角度θ_２の受信位置で追従させながら、金属管１００を軸方向に送り出す。

ここで、金属管を軸方向に送り出すとき、金属管の中心軸が軸方向に対して垂直な方向に動いてしまったり、金属管１００は軸方向に対して真っ直ぐではなく偏平していたりすることがある。例えば、金属管１００の押出し成型の際に、装置の振動や成型条件の変化によって押出し具合が変化する。このとき、金属管１００に対する送信部２００および受信部３００の位置がずれてしまうため、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が金属管１００の欠陥の有無に関わらず変化してしまう。このため、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）の変化を金属管１００の欠陥であると誤認してしまう可能性がある。

そこで、本実施形態によれば、金属管１００の中心軸の軸方向に対して垂直な方向への動きに対して、送信部２００を所定の送信位置で、且つ受信部３００を所定の受信位置で追従させる。これにより、金属管１００が軸方向に対して偏平している場合であっても金属管１００の欠陥を誤認することを抑制することができる。

（ｂ）本実施形態によれば、第１支持機構２４０の第１当接部２４２が金属管１００の外周に当接することによって、送信部２００は、第１支持部２４４を介して、金属管１００の外周から所定距離だけ離間し且つ金属管１００の径方向に対して所定の送信角度θ_１の送信位置に配置される。また、第２支持機構３４０の第２当接部３４２が金属管１００の外周に当接することによって、受信部３００は、金属管１００の外周から所定距離だけ離間し且つ金属管１００の径方向に対して所定の受信角度θ_２の受信位置に配置される。これにより、探傷工程Ｓ２００において金属管１００が軸方向に移動している間、金属管１００に対して送信部２００を所定の送信位置で且つ受信部３００を所定の受信位置で追従させることができる。

（ｃ）本実施形態によれば、欠陥検査装置１０には、第１支持機構２４０および第２支持機構３４０を連結して支持する主支持機構４００が設けられる。金属管１００を挟んで第１支持機構２４０および第２支持機構３４０が互いに連結されていることにより、第１支持機構２４０の第１当接部２４２および第２支持機構３４０の第２当接部３４２の２点によって金属管１００が支持される。これにより、送信部２００および受信部３００に対する金属管１００の中心軸の位置を定めることができる。また、金属管１００の中心軸が送信部２００および受信部３００に対して金属管１００の軸方向に垂直な方向にずれることが抑制される。

（ｄ）本実施形態によれば、例えば空気中において非接触で金属管１００に超音波を照射して金属管１００の欠陥を検出する。このような空気中での欠陥検出方法では、とりわけ送信部２００の送信位置および受信部３００の受信位置の誤差が測定結果に影響を与えやすい。このため、送信部２００の送信位置および受信部３００の受信位置を高い精度で設定する必要がある。したがって、欠陥検査装置１０に上記のような追従機構を設けることにより、安定的に空気中において金属管１００の欠陥検出を行うことができる。

（ｅ）本実施形態によれば、探傷工程Ｓ２００では、金属管１００の軸方向の移動距離に対する超音波信号の振幅の変化率が所定値以上であるときに、金属管１００に欠陥があると判断する。

ここで、金属管１００の断面形状は必ずしも真円となっておらず、例えば楕円であったり、一方の側面から歪んだ（凹んだ）形状となっていたりすることがあり、すなわち、金属管１００に偏平が生じることがあった。このような場合、送信部２００の金属管１００に対する送信角度が変化してしまう。また、例えば金属管１００の表面粗さが局所的に大きくなることがあった。このような場合、送信部２００の金属管１００に対する超音波の送信効率が変化してしまう。したがって、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が金属管１００の偏平等を起因として金属管１００の欠陥の有無に関わらず減衰しうる。なお、上述のように金属管１００に対して、送信部２００を所定の送信位置で、且つ受信部３００を所定の受信位置で追従させる場合であっても、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が金属管１００の偏平を起因として減衰しうる。このため、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）の減衰を金属管１００の欠陥であると誤認してしまう可能性がある。

発明者らは、金属管１００に偏平等が生じている場合には、金属管１００の軸方向の移動距離に対して超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が緩やかに変化するのに対し、金属管１００の欠陥が生じている場合には金属管１００の軸方向の移動距離に対して超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が急激に変化することを見出した。

そこで、本実施形態では、制御部６００は、金属管１００の軸方向の移動距離に対する超音波信号の振幅の変化率に応じて、金属管１００に欠陥があるか否かを判断する。これにより、金属管１００に偏平等が生じている場合であっても金属管１００の欠陥を誤認することを抑制することができる。

（ｆ）本実施形態によれば、探傷工程Ｓ１００では、上記した式（１）から求められるように、変化率ｒ（ｘ）が所定値（２０％）以上であるときに、金属管１００に欠陥があると判断する。式（１）の変化率ｒ（ｘ）を評価することにより、金属管１００の軸方向の移動距離に対する超音波信号の振幅の変化率（傾き）に相当する評価を行うことができる。

（ｇ）本実施形態によれば、制御部６００は、探傷工程において、超音波信号の振幅が第１基準値未満となったときに、超音波信号を増幅する（利得を増加する）一方、超音波信号の振幅が第１基準値よりも大きい第２基準値より大きくなったときに、超音波信号を減衰させる（利得を減少させる）。制御部６００のプリアンプによる超音波信号を増幅または減衰させる機能は、ＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）機能と呼ばれる。例えば金属管１００に欠陥が生じていない場合に、超音波信号の振幅を補正するために、ＡＧＣ機能は用いられる。これにより、超音波信号の強度を適正な範囲とした状態で超音波信号の振幅を評価することができる。

（ｈ）本実施形態によれば、探傷工程Ｓ２００では、変化率ｒ（ｘ）が所定値（２０％）未満であり、且つ、振幅Ｐ（ｘ_２）がひとつ前の測定位置における振幅Ｐ（ｘ−Δｘ）よりも上昇しているときに（Ｓ２４４でＹｅｓ）、超音波信号を増幅する。

ここで、変化率ｒ（ｘ）が所定値（２０％）を超えることなく超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が上昇し始めているとき、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が減衰した原因は、金属管１００の欠陥ではなく、具体的には、金属管１００の偏平等によって、金属管１００への超音波の入射角度や受信角度が僅かに変化したためであると推認される。金属管１００の偏平により超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が緩やかに減衰し続けたとき、金属管１００の欠陥が原因でない場合であっても、変化率ｒ（ｘ）が見かけ上大きくなる可能性がある。このため、金属管１００に欠陥が生じたと誤認する可能性がある。

これに対して本実施形態によれば、変化率ｒ（ｘ）が所定値（２０％）未満であり、且つ、振幅Ｐ（ｘ_２）がひとつ前の測定位置における振幅Ｐ（ｘ_２−Δｘ）よりも上昇しているときに（Ｓ２５０でＮｏ）、超音波信号を増幅することにより、金属管１００の欠陥が原因でない場合に変化率ｒ（ｘ）が過剰に大きくなることが抑制される。したがって、金属管１００に偏平が生じているときに、金属管１００に欠陥があると誤認することを抑制することができる。

（ｉ）本実施形態によれば、探傷工程Ｓ２００では、変化率ｒ（ｘ）が所定値（２０％）より大きくなり、且つ、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が第１基準値（７０％）未満となってから第１基準値より大きくなるまでの計測回数が所定回数（５０回）以上であるとき（Ｓ２６４でＮｏ）、超音波信号を増幅する。

ここで、変化率ｒ（ｘ）が所定値（２０％）より大きくなり、且つ、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が第１基準値（７０％）未満となってから第１基準値より大きくなるまでの計測回数が所定回数（５０回）以上である場合、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が減衰した原因は、金属管１００の欠陥ではなく、金属管１００の偏平等によって、金属管１００への超音波の入射角度や受信角度が僅かに変化したためであると推認される。このまま計測を継続した場合、変化率ｒ（ｘ）が所定値を超えたままであるため、金属管１００の欠陥を検出することが困難となる可能性がある。

これに対して本実施形態によれば、変化率ｒ（ｘ）が所定値（２０％）より大きくなり、且つ、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が第１基準値（７０％）未満となってから第１基準値より大きくなるまでの計測回数が所定回数（５０回）以上であるとき（Ｓ２６４でＮｏ）、超音波信号を増幅することにより、金属管１００に偏平が生じている場合であっても、超音波信号の強度を適正な範囲とした状態で金属管１００の欠陥検出を継続することができる。

（ｊ）本実施形態によれば、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が第１基準値（７０％）未満となり、変化率ｒ（ｘ）が所定値（２０％）より大きくなり、且つ、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が第１基準値未満となってから第１基準値より大きくなるまでの計測回数が所定回数（５０回）未満であるとき（Ｓ２６２でＹｅｓ）、金属管１００に欠陥が生じていると判断する（Ｓ２７０）。このように、式（１）で定義される変化率ｒ（ｘ）の大きさを判断することに加え計測回数を判断することにより、結果的に金属管１００の軸方向の移動距離に対する振幅の変化率（傾き）を判断している。これにより、金属管１００に欠陥が生じているか否かを判断することができる。

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

上述の実施形態では、透過法により金属管１００の欠陥を検出する場合について説明したが、反射法により金属管の欠陥を検出する場合であっても、上記した実施形態と同様の欠陥検査装置、および欠陥検査方法を適用することができる。反射法の場合、例えば送信部が受信部を兼ね、探傷工程では超音波信号の振幅の増加に基づいて金属管の欠陥を検出する。また、反射法の場合、送信部を含む検査部の数は上記した実施形態における検査部の数以上であってもよく、例えば８組設けられていても良い。

また、上述の実施形態では、電力ケーブル等に用いられる金属管１００に関する欠陥検査方法について説明したが、長尺の金属管であれば、どのような用途の金属管に対しても適用することができる。

また、上述の実施形態では、空気中で超音波を照射する場合について説明したが、水中で超音波を照射して金属管の欠陥を検出する場合にも、本実施形態の欠陥検出方法および欠陥検出装置を適用することができる。

また、上述の実施形態では、金属管１００がＡｌからなり、検査部１２が４組設けられている場合について説明したが、金属管がＰｂからなる場合、検査部は１０組以上設けられていても良い。

また、上述の実施形態では、主支持機構４００の第１移動機構４２０がエアシリンダ４２２を有する場合について説明したが、第１移動機構はエアシリンダの代わりにバネ（スプリング）を有していても良い。

また、上述の実施形態における第１基準値、標準値、第２基準値、変化率ｒ（ｘ）の所定値、計測回数の所定回数は、任意に設定することができる。

また、上述の実施形態では、所定の条件で金属管１００に偏平が生じていると推認されるときに（例えばＳ２４４でＹｅｓおよびＳ２６４でＮｏ）、超音波信号を増幅する（Ｓ２５０）場合について説明したが、送信部が送信する超音波の強度を大きくしてもよい。

また、上述の実施形態では、超音波信号の振幅Ｐ（ｘ）が第２基準値（９０％）以上となったときに（Ｓ２２０でＹｅｓ）、超音波信号を減衰させる（Ｓ２２２）場合について説明したが、送信部が送信する超音波の強度を小さくしてもよい。

また、上述の実施形態では、式（１）で定義される変化率ｒ（ｘ）に基づいて金属管１００に欠陥があるか否かを判断する場合について説明したが、変化率が金属管の軸方向の移動距離に対する超音波信号の振幅の変化率に相当すれば、変化率は他の定義式で与えられても良い。例えば、変化率ｒ’（ｘ）は、振幅の基準値Ｐ_０（８０％）としたとき、以下の式で与えられても良い。
ｒ’（ｘ）＝｜Ｐ_０−Ｐ（ｘ）｜／Ｐ_０×１００

また、上述の実施形態では、送信部２００が金属管１００の外周に沿った曲面状の送信面を有する場合について説明したが、送信部は平面状の送信面を有していても良い。

ここで、図７を用い、他の実施形態として、送信部が平面状の送信面を有する場合について説明する。図７は、他の実施形態の送信部の金属管に対する配置を示す模式図である。図７に示されているように、送信部２０２は、送信面の位置によらず平行に超音波を送信し、言い換えれば、無限遠にフォーカシングするように超音波を送信する。他の実施形態では、第１支持機構は、径方向支持部を有しておらず、金属管の径方向に対する送信部２０２の位置を固定するよう構成される。例えば金属管の直径がＤからＤ’に変わったとき、金属管の表面から送信部２０２までの距離（Ｈ）が一定に保たれる。

上述の実施形態では、送信部が曲面状の送信面を有しており、超音波をフォーカシングすることにより、高い精度で金属管の欠陥検査を行うことができる一方で、送信位置を精密に調整する必要がある。また、金属管の直径が小さくなったときに送信部の送信面から金属管の表面までの距離が長くなり、超音波のロスが大きくなる可能性がある。これに対して、他の実施形態によれば、送信部２０２を複雑かつ精密に位置調整する必要がないため、容易に配置工程を行うことができ、測定中に送信部２０２が微小に位置ずれしても安定的に超音波の計測を行うことができる。また、他の実施形態によれば、金属管の直径が小さくなった場合であっても金属管の表面から送信部２０２までの距離（Ｈ）が一定に保たれる。これにより、送信部の送信面から金属管の表面までの間における超音波のロスを小さくすることができる。

１０ 欠陥検査装置
１２ 検査部
１００ 金属管
２００ 送信部
２４０ 第１支持機構
２４２ 第１当接部
２４４ 第１支持部
２４５ 径方向支持部
２４６ 周方向支持部
３００ 受信部
３４０ 第２支持機構
３４２ 第２当接部
３４４ 第２支持部
４００ 主支持機構
４２０ 第１移動機構
４２２ エアシリンダ
４４０ 第２移動機構
５００ 送り出し機構（搬送機構）
６００ 制御部

Claims (23)

1. 欠陥検査装置を用いた、金属管の欠陥検査方法であって、
   前記欠陥検査装置は、
   軸方向に送り出される金属管に対して超音波を送信し該金属管の外周に沿った曲面状の送信面を有する送信部と、
   前記送信部が送信し前記金属管を伝搬した超音波を受信する受信部と、
   前記送信部を支持する第１支持機構と、
   前記受信部を支持する第２支持機構と、
   前記第１支持機構および前記第２支持機構を連結し、前記第１支持機構および前記第２支持機構を少なくとも前記金属管の径方向に移動可能に支持する主支持機構と、
   を有し、
   前記第１支持機構は、
   前記金属管の外周に対して回転可能に当接する円筒状の第１当接部と、
   前記第１当接部を支持するとともに、前記送信部が前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の送信角度の送信位置に配置されるように前記送信部を支持する第１支持部と、
   前記第１支持部に設けられ前記送信部を前記金属管の径方向に移動可能に支持する径方向支持部と、
   を有し、
   前記第２支持機構は、
   前記金属管の周方向に前記第１当接部に対して所定角度で設けられ、前記金属管の外周に対して回転可能に当接する円筒状の第２当接部と、
   前記第２当接部を支持するとともに、前記受信部が前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の受信角度の受信位置に配置されるように前記受信部を支持する第２支持部と、
   を有し、
   前記金属管に対して前記送信部を前記送信位置に配置するとともに、前記受信部を前記受信位置に配置する配置工程と、
   前記送信部によって超音波を軸方向に送り出される前記金属管に送信し、前記受信部によって前記金属管を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換することにより、超音波信号の振幅の変化に基づいて前記金属管の欠陥を検出する探傷工程と、
   を有し、
   前記配置工程では、
   前記金属管の直径に基づいて、前記金属管の中心から前記送信部までの距離を一定に保ち、且つ前記送信部の前記送信角度を一定に保つように、前記第１支持機構により前記送信部を前記金属管の径方向に沿って移動させ、
   前記探傷工程では、
   軸方向に送り出される前記金属管に対して、前記主支持機構、前記第１支持機構および前記第２支持機構により前記送信部を前記送信位置で且つ前記受信部を前記受信位置で追従させる
   ことを特徴とする金属管の欠陥検査方法。
2. 前記探傷工程では、
   前記金属管の軸方向の移動距離に対する超音波信号の振幅の変化率が所定値より大きいときに、前記金属管に欠陥があると判断する
   ことを特徴とする請求項１に記載の金属管の欠陥検査方法。
3. 前記探傷工程では、
   超音波信号の振幅が第１基準値未満となり、前記変化率が前記所定値より大きくなり、且つ、超音波信号の振幅が前記第１基準値未満となってから前記第１基準値より大きくなるまでの計測回数が所定回数未満であるときに、前記金属管に欠陥があると判断する
   ことを特徴とする請求項２に記載の金属管の欠陥検査方法。
4. 金属管に対して超音波を送信する送信部を前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の送信角度の送信位置に配置するとともに、前記送信部が送信し前記金属管を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換する受信部を前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の受信角度の受信位置に配置する配置工程と、
   前記送信部によって超音波を軸方向に送り出される前記金属管に送信し、前記受信部によって前記金属管を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換することにより、超音波信号の振幅の変化に基づいて前記金属管の欠陥を検出する探傷工程と、
   を有し、
   前記探傷工程では、
   超音波信号の振幅が第１基準値未満となり、前記金属管の軸方向の移動距離に対する超音波信号の振幅の変化率が所定値より大きくなり、且つ、超音波信号の振幅が前記第１基準値未満となってから前記第１基準値より大きくなるまでの計測回数が所定回数未満であるときに、前記金属管に欠陥があると判断する
   ことを特徴とする金属管の欠陥検査方法。
5. 前記探傷工程では、
   前記金属管の軸方向の計測位置をｘ、前記計測位置ｘにおける超音波信号の振幅をＰ（ｘ）、既に超音波信号の振幅が計測された位置のなかで前記計測位置ｘに最も近い極大点をｘ_ｐとしたとき、以下の式（１）で定義される変化率ｒ（ｘ）が所定値より大きいときに、前記金属管に欠陥があると判断する
   ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の金属管の欠陥検査方法。
   ｒ（ｘ）＝｜Ｐ（ｘ_ｐ）―Ｐ（ｘ）｜／Ｐ（ｘ_ｐ）×１００ ・・・（１）
6. 前記探傷工程では、
   超音波信号の振幅が第１基準値未満となったときに、超音波信号を増幅、または前記送信部が送信する超音波の強度を大きくする一方、超音波信号の振幅が前記第１基準値よりも大きい第２基準値より大きくなったときに、超音波信号を減衰、または前記送信部が送信する超音波の強度を小さくする
   ことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の金属管の欠陥検査方法。
7. 前記送信部が送信する超音波は、バースト波であり、
   前記探傷工程では、
   バースト波の超音波信号のピークにおける振幅の変化に基づいて前記金属管の欠陥を検出する
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の金属管の欠陥検査方法。
8. 欠陥検査装置を用いた、金属管の製造方法であって、
   前記欠陥検査装置は、
   軸方向に送り出される金属管に対して超音波を送信し該金属管の外周に沿った曲面状の送信面を有する送信部と、
   前記送信部が送信し前記金属管を伝搬した超音波を受信する受信部と、
   前記送信部を支持する第１支持機構と、
   前記受信部を支持する第２支持機構と、
   前記第１支持機構および前記第２支持機構を連結し、前記第１支持機構および前記第２支持機構を少なくとも前記金属管の径方向に移動可能に支持する主支持機構と、
   を有し、
   前記第１支持機構は、
   前記金属管の外周に対して回転可能に当接する円筒状の第１当接部と、
   前記第１当接部を支持するとともに、前記送信部が前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の送信角度の送信位置に配置されるように前記送信部を支持する第１支持部と、
   前記第１支持部に設けられ前記送信部を前記金属管の径方向に移動可能に支持する径方向支持部と、
   を有し、
   前記第２支持機構は、
   前記金属管の周方向に前記第１当接部に対して所定角度で設けられ、前記金属管の外周に対して回転可能に当接する円筒状の第２当接部と、
   前記第２当接部を支持するとともに、前記受信部が前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の受信角度の受信位置に配置されるように前記受信部を支持する第２支持部と、
   を有し、
   前記金属管を押出し成型し、該金属管を軸方向に送り出す送出工程と、
   前記金属管に対して前記送信部を前記送信位置に配置するとともに、前記受信部を前記受信位置に配置する配置工程と、
   前記送信部によって超音波を軸方向に送り出される前記金属管に送信し、前記受信部によって前記金属管を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換することにより、超音波信号の振幅の変化に基づいて前記金属管の欠陥を検出する探傷工程と、
   を有し、
   前記配置工程では、
   前記金属管の直径に基づいて、前記金属管の中心から前記送信部までの距離を一定に保ち、且つ前記送信部の前記送信角度を一定に保つように、前記第１支持機構により前記送信部を前記金属管の径方向に沿って移動させ、
   前記探傷工程では、
   軸方向に送り出される前記金属管に対して、前記主支持機構、前記第１支持機構および前記第２支持機構により前記送信部を前記送信位置で且つ前記受信部を前記受信位置で追従させる
   ことを特徴とする金属管の製造方法。
9. 金属管を押出し成型し、該金属管を軸方向に送り出す送出工程と、
   前記金属管に対して超音波を送信する送信部を前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の送信角度の送信位置に配置するとともに、前記送信部が送信し前記金属管を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換する受信部を前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の受信角度の受信位置に配置する配置工程と、
   前記送信部によって超音波を軸方向に送り出される前記金属管に送信し、前記受信部によって前記金属管を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換することにより、超音波信号の振幅の変化に基づいて前記金属管の欠陥を検出する探傷工程と、
   を有し、
   前記探傷工程では、
   超音波信号の振幅が第１基準値未満となり、前記金属管の軸方向の移動距離に対する超音波信号の振幅の変化率が所定値より大きくなり、且つ、超音波信号の振幅が前記第１基準値未満となってから前記第１基準値より大きくなるまでの計測回数が所定回数未満であるときに、前記金属管に欠陥があると判断する
   ことを特徴とする金属管の製造方法。
10. 軸方向に送り出される金属管に対して超音波を送信する送信部と、
    前記送信部が送信し前記金属管を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換する受信部と、
    前記送信部を前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の送信角度の送信位置に支持する第１支持機構と、
    前記受信部を前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の受信角度の受信位置に支持する第２支持機構と、
    少なくとも前記送信部および前記受信部を制御する制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、
    前記送信部によって超音波を前記金属管に送信し、前記受信部によって前記金属管を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換することにより、超音波信号の振幅の変化に基づいて前記金属管の欠陥を検出する探傷処理を実施し、
    前記探傷処理では、
    超音波信号の振幅が第１基準値未満となり、前記金属管の軸方向の移動距離に対する超音波信号の振幅の変化率が所定値より大きくなり、且つ、超音波信号の振幅が前記第１基準値未満となってから前記第１基準値より大きくなるまでの計測回数が所定回数未満であるときに、前記金属管に欠陥があると判断する
    ことを特徴とする金属管の欠陥検査装置。
11. 前記送信部は、前記金属管の外周に沿った曲面状の送信面を有し、
    前記第１支持機構は、
    前記送信部を前記金属管の径方向に移動可能に支持する径方向支持部を有する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の金属管の欠陥検査装置。
12. 前記制御部は、さらに前記第１支持機構を制御するよう構成され、
    前記制御部は、
    前記金属管に対して、前記送信部を前記送信位置に配置するとともに、前記受信部を前記受信位置に配置する配置処理を行い、
    当該配置処理では、
    前記金属管の直径に基づいて、前記金属管の中心から前記送信部までの距離を一定に保ち、且つ前記送信部の前記送信角度を一定に保つように、前記送信部を前記金属管の径方向に沿って移動させるように、前記第１支持機構を制御する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の金属管の欠陥検査装置。
13. 前記送信部は、平面状の送信面を有し、
    前記第１支持機構は、前記金属管の径方向に対する前記送信部の位置を固定する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の金属管の欠陥検査装置。
14. 前記第１支持機構および前記第２支持機構を連結し、前記第１支持機構および前記第２支持機構を少なくとも前記金属管の径方向に移動可能に支持する主支持機構を有し、
    前記第１支持機構は、
    前記金属管の外周に対して回転可能に当接する円筒状の第１当接部と、
    前記第１当接部を支持するとともに、前記送信部が前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の送信角度の送信位置に配置されるように前記送信部を支持する第１支持部と、
    を有し、
    前記第２支持機構は、
    前記金属管の周方向に前記第１当接部に対して所定角度で設けられ、前記金属管の外周に対して回転可能に当接する円筒状の第２当接部と、
    前記第２当接部を支持するとともに、前記受信部が前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の受信角度の受信位置に配置されるように前記受信部を支持する第２支持部と、
    を有する
    ことを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の金属管の欠陥検査装置。
15. 軸方向に送り出される金属管に対して超音波を送信し該金属管の外周に沿った曲面状の送信面を有する送信部と、
    前記送信部が送信し前記金属管を伝搬した超音波を受信する受信部と、
    前記送信部を支持する第１支持機構と、
    前記受信部を支持する第２支持機構と、
    前記第１支持機構および前記第２支持機構を連結し、前記第１支持機構および前記第２支持機構を少なくとも前記金属管の径方向に移動可能に支持する主支持機構と、
    前記送信部、前記受信部、前記第１支持機構および前記第２支持機構を制御する制御部と、
    を有し、
    前記第１支持機構は、
    前記金属管の外周に対して回転可能に当接する円筒状の第１当接部と、
    前記第１当接部を支持するとともに、前記送信部が前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の送信角度の送信位置に配置されるように前記送信部を支持する第１支持部と、
    前記第１支持部に設けられ前記送信部を前記金属管の径方向に移動可能に支持する径方向支持部と、
    を有し、
    前記第２支持機構は、
    前記金属管の周方向に前記第１当接部に対して所定角度で設けられ、前記金属管の外周に対して回転可能に当接する円筒状の第２当接部と、
    前記第２当接部を支持するとともに、前記受信部が前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の受信角度の受信位置に配置されるように前記受信部を支持する第２支持部と、
    を有し、
    前記制御部は、
    前記金属管に対して、前記送信部を前記送信位置に配置するとともに、前記受信部を前記受信位置に配置する配置処理と、
    前記送信部によって超音波を前記金属管に送信し、前記受信部によって前記金属管を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換することにより、超音波信号の振幅の変化に基づいて前記金属管の欠陥を検出する探傷処理と、
    を実施し、
    前記配置処理では、
    前記金属管の直径に基づいて、前記金属管の中心から前記送信部までの距離を一定に保ち、且つ前記送信部の前記送信角度を一定に保つように、前記送信部を前記金属管の径方向に沿って移動させ、
    前記探傷処理では、
    軸方向に送り出される前記金属管に対して、前記送信部を前記送信位置で且つ前記受信部を前記受信位置で追従させるように、
    前記第１支持機構および前記第２支持機構を制御する
    ことを特徴とする金属管の欠陥検査装置。
16. 前記主支持機構は、
    前記第１支持機構および前記第２支持機構を、前記金属管の径方向に沿った方向に移動させる第１移動機構と、
    前記第１支持機構および前記第２支持機構を、前記金属管の周方向に移動させる第２移動機構と、
    を有するとともに、
    前記金属管が軸方向に送り出される際に、前記第１当接部および前記第２当接部が前記金属管の外周に接するように前記金属管に前記第１支持機構および前記第２支持機構を押し付ける
    ことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の金属管の欠陥検査装置。
17. 前記第１移動機構は、エアシリンダまたはバネを有する
    ことを特徴とする請求項１６に記載の金属管の欠陥検査装置。
18. 前記第２移動機構は、１軸のリニアガイドを有する
    ことを特徴とする請求項１６または１７に記載の金属管の欠陥検査装置。
19. 前記送信部、前記受信部、前記第１支持機構、前記第２支持機構、および前記主支持機構を有する検査部が所定組設けられ、
    前記所定組の検査部は、前記金属管の軸方向に離間して設けられ、前記金属管の周方向に前記所定組の数で分割された領域をそれぞれ測定するように配置される
    ことを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の金属管の欠陥検査装置。
20. 軸方向に送り出される金属管に対して超音波を送信する送信部と、
    前記送信部が送信し前記金属管を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換する受信部と、
    前記送信部を前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の送信角度の送信位置に支持する第１支持機構と、
    前記受信部を前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の受信角度の受信位置に支持する第２支持機構と、
    を有する欠陥検査装置にコンピュータによって実行させる、金属管の欠陥検査プログラムであって、
    前記送信部によって超音波を軸方向に送り出される前記金属管に送信し、前記受信部によって前記金属管を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換することにより、超音波信号の振幅の変化に基づいて前記金属管の欠陥を検出する探傷手順を前記欠陥検査装置にコンピュータによって実行させ
    前記探傷手順では、
    超音波信号の振幅が第１基準値未満となり、前記金属管の軸方向の移動距離に対する超音波信号の振幅の変化率が所定値より大きくなり、且つ、超音波信号の振幅が前記第１基準値未満となってから前記第１基準値より大きくなるまでの計測回数が所定回数未満であるときに、前記金属管に欠陥があると判断する
    ことを特徴とする金属管の欠陥検査プログラム。
21. 軸方向に送り出される金属管に対して超音波を送信し該金属管の外周に沿った曲面状の送信面を有する送信部と、
    前記送信部が送信し前記金属管を伝搬した超音波を受信する受信部と、
    前記送信部を支持する第１支持機構と、
    前記受信部を支持する第２支持機構と、
    前記第１支持機構および前記第２支持機構を連結し、前記第１支持機構および前記第２支持機構を少なくとも前記金属管の径方向に移動可能に支持する主支持機構と、
    を有し、
    前記第１支持機構は、
    前記金属管の外周に対して回転可能に当接する円筒状の第１当接部と、
    前記第１当接部を支持するとともに、前記送信部が前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の送信角度の送信位置に配置されるように前記送信部を支持する第１支持部と、
    前記第１支持部に設けられ前記送信部を前記金属管の径方向に移動可能に支持する径方向支持部と、
    を有し、
    前記第２支持機構は、
    前記金属管の周方向に前記第１当接部に対して所定角度で設けられ、前記金属管の外周に対して回転可能に当接する円筒状の第２当接部と、
    前記第２当接部を支持するとともに、前記受信部が前記金属管の外周から所定距離だけ離間し且つ前記金属管の径方向に対して所定の受信角度の受信位置に配置されるように前記受信部を支持する第２支持部と、
    を有する欠陥検査装置にコンピュータによって実行させる、金属管の欠陥検査プログラムであって、
    前記金属管に対して、前記送信部を前記送信位置に配置するとともに、前記受信部を前記受信位置に配置する配置手順と、
    前記送信部によって超音波を前記金属管に送信し、前記受信部によって前記金属管を伝搬した超音波を受信し超音波信号に変換することにより、超音波信号の振幅の変化に基づいて前記金属管の欠陥を検出する探傷手順と、
    を前記欠陥検査装置に前記コンピュータによって実行させ、
    前記配置手順では、
    前記金属管の直径に基づいて、前記金属管の中心から前記送信部までの距離を一定に保ち、且つ前記送信部の前記送信角度を一定に保つように、前記送信部を前記金属管の径方向に沿って移動させ、
    前記探傷手順では、
    軸方向に送り出される前記金属管に対して、前記送信部を前記送信位置で且つ前記受信部を前記受信位置で追従させるように、
    前記第１支持機構および前記第２支持機構に前記コンピュータによって実行させる
    ことを特徴とする金属管の欠陥検査プログラム。
22. 前記探傷手順では、
    超音波信号の振幅が第１基準値未満となったときに、超音波信号を増幅、または前記送信部が送信する超音波の強度を大きくする一方、超音波信号の振幅が前記第１基準値よりも大きい第２基準値より大きくなったときに、超音波信号を減衰、または前記送信部が送信する超音波の強度を小さくする
    ことを特徴とする請求項２０又は２１に記載の金属管の欠陥検査プログラム。
23. 前記送信部が送信する超音波は、バースト波であり、
    前記探傷手順では、
    バースト波の超音波信号のピークにおける振幅の変化に基づいて前記金属管の欠陥を検出する
    ことを特徴とする請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の金属管の欠陥検査プログラム。