JP6957721B1 - 鋼板位置検出方法及び鋼板位置検出用ターゲット - Google Patents

Abstract

【課題】鋼板に傷をつけることなく、簡単な構成で鋼板の位置を検出する。【解決手段】鋼板位置検出方法は、鋼板の第１面上に板状のターゲットを配置する配置ステップと、鋼板のうち第１面の裏側の第２面に探触子を接触させて第２面に沿って移動させつつ、探触子から鋼板の内部に向けて超音波を発信し、反射された超音波を探触子により受信して、受信結果と第２面における探触子の位置とに基づいてターゲットの位置を検出する検出ステップとを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、鋼板位置検出方法及び鋼板位置検出用ターゲットに関する。

鋼板の補修工事等において、鋼板の第１面側の位置を裏側の第２面側から検出することが求められる場合がある。例えば、鋼板の第１面側の位置を打刻指定点としてポンチ等でくぼみを設け、このくぼみを第２面側から探傷する手法（例えば、特許文献１参照）が知られている。また、鋼板の第１面側の位置に超音波を発信する探触子を設置し、第２面側からこの超音波を探傷して位置を検出する手法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１１−２３７２３２号公報 特開２０２０−４６２１４号公報

特許文献１に記載の手法では、鋼板の第１面に傷がついてしまう。また、特許文献２に記載の手法では、鋼板の第１面側に超音波の発信用の探触子を配置し、第２面側に超音波の受信用の探触子を配置する必要があり、探触子が鋼板の両面側に必要になるため、大掛かりとなってしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、鋼板に傷をつけることなく、簡単な構成で鋼板の位置を検出することが可能な鋼板位置検出方法及び鋼板位置検出用ターゲットを提供することを目的とする。

本発明に係る鋼板位置検出方法は、鋼板の第１面上に板状のターゲットを配置する配置ステップと、前記鋼板のうち前記第１面の裏側の第２面に探触子を接触させて前記第２面に沿って移動させつつ、前記探触子から鋼板の内部に向けて超音波を発信し、反射された前記超音波を前記探触子により受信して、受信結果と前記第２面における前記探触子の位置とに基づいて前記ターゲットの位置を検出する検出ステップとを含む。

本発明に係る鋼板位置検出用ターゲットは、板状の本体部と、前記本体部に配置され、鋼板の第１面に接触させる平面状の接触面と、前記本体部のうち前記接触面の裏面側に配置される平面状の非接触面と、前記非接触面に円形状に配置され、前記鋼板の前記第１面の裏面側の第２面から発信される超音波を反射可能な平面状かつ前記接触面に平行な底面を有する凹部とを備える。

本発明によれば、鋼板に傷をつけることなく、簡単な構成で鋼板の位置を検出することができる。

図１は、本実施形態に係る鋼板位置検出方法の一例を示すフローチャートである。 図２は、配置ステップの一例を示す図である。 図３は、ターゲットの一例を示す図である。 図４は、検出ステップの一例を示す図である。 図５は、検出ステップの一例を示す図である。 図６は、検出ステップにおける検出結果の一例を示す図である。 図７は、図６に示す検出結果を比較するための図である。 図８は、罫書ステップの一例を示す図である。 図９は、罫書ステップの一例を示す図である。 図１０は、ターゲットの他の例を示す図である。

以下、本発明に係る鋼板位置検出方法及び鋼板位置検出装置の実施形態を図面に基づいて説明する。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、本実施形態に係る鋼板位置検出方法の一例を示すフローチャートである。図１に示すように、鋼板位置検出方法は、配置ステップ（Ｓ１０）と、検出ステップ（Ｓ２０）と、罫書ステップ（Ｓ３０）とを含む。

配置ステップＳ１０は、鋼板の第１面上に、凹部を有するターゲットを配置する。図２は、配置ステップの一例を示す図である。図２に示すように、配置ステップＳ１０では、鋼板１０の第１面１１上に接触媒質１３を配置し、接触媒質１３上にターゲット２０を配置する。ターゲット２０が接触媒質１３を介して鋼板１０の第１面１１上に配置されるため、第１面１１とターゲット２０との間の超音波の減衰を抑制できる。鋼板１０は、第１面１１及び第２面１２の少なくとも一方に塗膜が形成されてもよい。また、鋼板１０は、第１面１１及び第２面１２の両方に塗膜が形成されている構成であってもよい。

図３は、ターゲット２０の一例を示す図である。図３に示すように、ターゲット２０は、板状の本体部２０Ａを有する。本実施形態では、本体部２０Ａが円板状である場合を例に挙げて説明するが、本体部２０Ａの形状は円板状に限定されない。本体部２０Ａは、例えばポリスチレン、アクリル等の樹脂材料を用いて形成される。本体部２０Ａの材質としては、例えば接触媒質１３との間で音響インピーダンスが対応する材質を選択することが好ましい。

ターゲット２０（本体部２０Ａ）は、鋼板１０の第１面１１に接触する接触面２１と、接触面２１の裏側に配置される非接触面２２とを有する。接触面２１は、上記のように接触媒質１３を介して第１面１１に接触する。接触面２１及び非接触面２２は、互いに平行な平面状である。ターゲット２０は、接触面２１から非接触面２２までの距離（厚さ）が数ｍｍ程度に設定される。ターゲット２０の厚さについては、例えば非接触面２２における反射波の検出位置が鋼板１０の第１面１１における反射波の検出位置の４分の３程度に出現する厚さが好ましい。

非接触面２２の中央には、凹部２３が設けられる。凹部２３は、例えば平面視で円形の溝である。本実施形態において、凹部２３の半径をｒ１とする。凹部２３は、底面２３ａ及び側面２３ｂを有する。底面２３ａは、接触面２１に平行であり、平面視において円形状である。側面２３ｂは、円筒状である。凹部２３は、例えば、非接触面２２から底面２３ａまでの距離（深さ）が、ターゲット２０の厚さの４分の３程度で設定される。接触面２１又は非接触面２２の凹部２３の底面２３ａには、平面視におけるターゲット２０の中央部を示す不図示のクロスマークが形成されてもよい。

配置ステップＳ１０及び後述する検出ステップＳ２０においては、非接触面２２に接触媒質１３等の液体が付着しないように、当該非接触面２２を含むターゲット２０をシールする、又は液体等の拭き取りを行うようにする。

検出ステップＳ２０では、鋼板１０のうち第１面１１の裏側の第２面１２に探触子３０を接触させて第２面１２に沿って移動させつつ、探触子３０から鋼板１０の内部に向けて超音波を発信し、反射された超音波を探触子３０により受信する。そして、受信結果と第２面１２における探触子３０の位置とに基づいて、ターゲット２０の位置を検出する。

図４及び図５は、検出ステップの一例を示す図である。図４及び図５では、探触子３０が第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２及び第３位置Ｐ３に位置する場合の例を示している。第１位置Ｐ１は、探触子３０が平面視でターゲット２０と重ならない位置である。第２位置Ｐ２は、探触子３０が平面視でターゲット２０と重なるが、凹部２３とは重ならない位置である。第３位置Ｐ３は、探触子３０が平面視でターゲット２０の凹部２３と重なる位置である。探触子３０から発信される超音波の強さについては、鋼板１０の板厚に応じて適宜設定することができる。

図６は、検出ステップにおける検出結果の一例を示す図である。図６に示す各グラフの縦軸は超音波の強さを示し、横軸は距離（音速×時間）を示す。探触子３０が第１位置Ｐ１に配置される場合、図５に示すように、鋼板１０の第１面１１で反射される超音波の成分Ｗ１と、第２面１２で反射される超音波の成分Ｗ２とが検出される。

探触子３０が第２位置Ｐ２に配置される場合、鋼板１０の第１面１１で反射される超音波の成分Ｗ１と、第２面１２で反射される超音波の成分Ｗ２と、ターゲット２０の非接触面２２で反射される超音波の成分Ｗ３とが検出される。

探触子３０が第３位置Ｐ３に配置される場合、鋼板１０の第１面１１で反射される超音波の成分Ｗ１と、第２面１２で反射される超音波の成分Ｗ２と、ターゲット２０の凹部２３の底面２３ａで反射される成分Ｗ４とが検出される。

図７は、図６に示す検出結果を比較するための図である。図７に示すグラフの縦軸は超音波の強さを示し、横軸は距離（音速×時間）を示す。図７に示すように、鋼板１０の第１面１１で反射される成分Ｗ１、鋼板１０の第２面１２で反射される成分Ｗ２、ターゲット２０の非接触面２２で反射される成分Ｗ３及びターゲット２０の凹部２３の底面２３ａで反射される成分Ｗ４は、それぞれ明瞭に区別して認識することができる。

したがって、検出ステップＳ２０では、例えば、まず探触子３０を走査し、超音波の成分Ｗ３が検出される探触子３０の位置（第２位置Ｐ２）を探し出す。次に、成分Ｗ３が検出された場合、探触子３０の位置を微調整して成分Ｗ４が検出される探触子３０の位置（第３位置Ｐ３）を探し出す。そして、成分Ｗ４が検出された場合、その時点における探触子３０の裏面側がターゲット２０の位置であると認定することができる。このように、鋼板１０の第１面１１にターゲット２０を配置することにより、第１面１１側に別途装置等を設置する必要がなく、容易にターゲット２０の位置を検出することができる。

図８及び図９は、罫書ステップの一例を示す図である。罫書ステップＳ３０では、図８及び図９に示すように、罫書ステップＳ３０は、検出ステップＳ２０でターゲット２０の位置を求めた後、凹部２３の底面２３ａで反射された超音波を受信した探触子３０の位置を鋼板１０の第２面１２に罫書する。

罫書ステップＳ３０では、探触子３０の中心位置が判別可能な態様で第２面１２に罫書することが好ましい。図８に示す例では、探触子３０の周囲に十字型の罫書用部材４０を配置する。罫書用部材４０は、中心位置が探触子３０の中心位置と一致する形状となるように形成する。罫書用部材４０の外周に沿って罫書を行うことにより、対向する４つの角部Ｃを有するマークＭ１が第２面１２に形成される。この場合、対角の２つの角部同士を結ぶ直線の交点が罫書用部材４０の中心位置Ｓ１、つまり探触子３０の中心位置となる。

図９に示す例では、探触子３０の周囲に正方形状の罫書用部材５０を配置する。罫書用部材５０は、４つの角部から対角線に沿って中心位置に向けて形成される開口部５１を有する。罫書用部材５０の開口部５１に沿って線状に罫書を行うことにより、各開口部５１において中心位置に向けた４本の直線Ｌを有するマークＭ２が第２面１２に形成される。この場合、４本の直線Ｌの延長線の交点が罫書用部材５０の中心位置Ｓ２、つまり探触子３０の中心位置となる。

以上のように、本実施形態に係る鋼板位置検出方法は、鋼板１０の第１面１１上に板状のターゲット２０を配置する配置ステップＳ１０と、鋼板１０のうち第１面１１の裏側の第２面１２に探触子３０を接触させて第２面１２に沿って移動させつつ、探触子３０から鋼板１０の内部に向けて超音波を発信し、反射された超音波を探触子３０により受信して、受信結果と第２面１２における探触子３０の位置とに基づいてターゲット２０の位置を検出する検出ステップＳ２０とを含む。

また、本実施形態に係る鋼板位置検出用ターゲット（ターゲット２０）は、円板状の本体部２０Ａと、本体部２０Ａに配置され、鋼板１０の第１面１１に接触させる平面状の接触面２１と、本体部２０Ａのうち接触面２１の裏面側に配置される平面状の非接触面２２と、非接触面２２に円形状に配置され、鋼板１０の第１面１１の裏面側の第２面１２から発信される超音波を反射可能な平面状かつ接触面２１に平行な底面を有する凹部２３とを備える。

本実施形態によれば、鋼板１０の第２面１２側から超音波を発信し、第１面１１上のターゲット２０で反射される超音波を受信することにより、ターゲット２０の位置を検出することにより、ターゲット２０が配置される鋼板１０の第１面１１上の位置を容易に検出することができる。これにより、鋼板１０に傷をつけることなく、簡単な構成で鋼板１０の位置を検出することができる。

本実施形態に係る鋼板位置検出方法において、検出ステップＳ２０は、ターゲット２０のうち第１面１１に接触させる接触面２１の裏面側に配置される非接触面２２で反射された超音波を受信した探触子３０の位置に基づいて、ターゲット２０の位置を検出する。したがって、探触子３０を用いて容易にターゲット２０の位置を検出することができる。

本実施形態に係る鋼板位置検出方法において、非接触面２２には、探触子３０に対応する径を有し、平面状かつ接触面２１に平行な底面２３ａを有する凹部２３が平面視で円形状に形成され、検出ステップＳ２０は、凹部２３の底面２３ａで反射された超音波を受信した探触子３０の位置に基づいてターゲット２０の位置を検出する。したがって、ターゲット２０の位置を高精度に検出することができる。

本実施形態に係る鋼板位置検出方法において、検出ステップＳ２０では、平面視円形状の探触子３０と、当該探触子３０と同一又は略同一径の凹部２３を有するターゲット２０と、を用いて超音波の送受信を行う。したがって、探触子３０を用いてターゲット２０の位置を高精度に検出することができる。

本実施形態に係る鋼板位置検出方法において、検出ステップＳ２０は、探触子３０と第２面１２との間に接触媒質１３を配置して行う。したがって、鋼板１０とターゲット２０との間における超音波の減衰を抑制できるため、高精度に超音波を検出可能となる。

本実施形態に係る鋼板位置検出方法において、検出ステップＳ２０でターゲット２０の位置を求めた後、凹部２３の底面２３ａで反射された超音波を受信した探触子３０の位置を鋼板１０の第２面１２に罫書する罫書ステップを更に含む。したがって、鋼板１０の第１面１１側に配置されたターゲット２０に対応する第２面１２上の位置を、鋼板１０を傷つけることなく当該第２面１２に容易に記録できる。

本実施形態に係る鋼板位置検出方法において、ターゲット２０は、非接触面２２上に磁石部６０を有し、配置ステップＳ１０は、ターゲット２０を第１面１１に配置することで、磁石部６０と鋼板１０とが引き付けあう磁力で接触面２１を第１面１１に押し付ける。したがって、ターゲット２０の位置ずれを抑制できる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。

図１０は、ターゲットの他の例を示す図である。図１０に示すように、ターゲット１２０は、本体部２０Ａと、磁石部６０と、音響遮断層７０と、シール部８０とを有する。本体部２０Ａは、上記において説明したターゲット２０の本体部２０Ａと同様の構成を有する。

磁石部６０は、本体部２０Ａの非接触面２２上に配置される。磁石部６０は、例えば本体部２０Ａと同一の径を有する円柱状である。磁石部６０が設けられることにより、本体部２０Ａを第１面１１に配置した場合、鋼板１０との間で引き付けあう磁力が発生し、当該磁力により接触面２１を第１面１１に押し付けることができる。

音響遮断層７０は、本体部２０Ａの非接触面２２と磁石部６０との間に配置される。音響遮断層７０は、非接触面２２と磁石部６０との間において超音波を遮断する。このため、非接触面２２における超音波の反射率低下を抑制できる。音響遮断層７０としては、例えば乾燥した紙が用いられてもよいし、空気層であってもよい。音響遮断層７０が空気層である場合、例えば非接触面２２との間に隙間が形成されるように磁石部６０を配置すればよい。

シール部８０は、本体部２０Ａの非接触面２２及び凹部２３に接触媒質等が浸入することを抑制する。シール部８０は、本体部２０Ａ及び磁石部６０の側面を覆うように設けられる。シール部８０は、本体部２０Ａと磁石部６０との間に跨って配置される。これにより、非接触面２２及び凹部２３の防水を図ると共に、本体部２０Ａ、磁石部６０及び音響遮断層７０を一体化することができる。

１０ 鋼板
１１ 第１面
１２ 第２面
１３ 接触媒質
２０，１２０ ターゲット
２０Ａ 本体部
２１ 接触面
２２ 非接触面
２３ 凹部
２３ａ 底面
２３ｂ 側面
３０ 探触子
４０，５０ 罫書用部材
５１ 開口部
６０ 磁石部
７０ 音響遮断層
８０ シール部
Ｃ 角部
Ｌ 直線
Ｍ１，Ｍ２ マーク
Ｐ１ 第１位置
Ｐ２ 第２位置
Ｐ３ 第３位置
Ｓ１，Ｓ２ 中心位置
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４ 成分

Claims (8)

1. 鋼板の第１面上に板状のターゲットを配置する配置ステップと、
   前記鋼板のうち前記第１面の裏側の第２面に探触子を接触させて前記第２面に沿って移動させつつ、前記探触子から鋼板の内部に向けて超音波を発信し、反射された前記超音波を前記探触子により受信して、受信結果と前記第２面における前記探触子の位置とに基づいて前記ターゲットの位置を検出する検出ステップと
   を含み、
   前記検出ステップは、前記ターゲットのうち前記第１面に接触させる接触面の裏面側に配置される非接触面で反射された前記超音波を受信した前記探触子の位置に基づいて、前記ターゲットの位置を検出し、
   前記非接触面には、前記探触子に対応する径を有し、平面状かつ前記接触面に平行な底面を有する凹部が平面視円形状に形成され、
   前記検出ステップは、前記凹部の前記底面で反射された前記超音波を受信した前記探触子の位置に基づいて前記ターゲットの位置を検出する
   鋼板位置検出方法。
2. 前記検出ステップでは、平面視円形状の前記探触子と、前記探触子と同一径の前記凹部を有する前記ターゲットと、を用いて前記超音波の送受信を行う
   請求項１に記載の鋼板位置検出方法。
3. 前記検出ステップは、前記探触子と前記第２面との間に接触媒質を配置して行う
   請求項１又は請求項２に記載の鋼板位置検出方法。
4. 前記検出ステップで前記ターゲットの位置を求めた後、前記凹部の前記底面で反射された前記超音波を受信した前記探触子の位置を前記鋼板の前記第２面に罫書する罫書ステップを更に含む
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の鋼板位置検出方法。
5. 前記ターゲットは、前記非接触面上に磁石部を有し、
   前記配置ステップは、前記ターゲットを前記第１面に配置することで、前記磁石部と前記鋼板とが引き付けあう磁力で前記接触面を前記第１面に押し付ける
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の鋼板位置検出方法。
6. 板状の本体部と、
   前記本体部に配置され、鋼板の第１面に接触させる平面状の接触面と、
   前記本体部のうち前記接触面の裏面側に配置される平面状の非接触面と、
   前記非接触面に平面視で円形状に配置され、前記鋼板の前記第１面の裏面側の第２面から発信される超音波を反射可能な平面状かつ前記接触面に平行な底面を有する凹部と
   を備える鋼板位置検出用ターゲット。
7. 前記非接触面上に遮音層を介して配置される磁石部を更に備える
   請求項６に記載の鋼板位置検出用ターゲット。
8. 前記本体部と前記磁石部とに跨って配置され、前記本体部及び前記磁石部の側面をシールするシール部を更に備える
   請求項７に記載の鋼板位置検出用ターゲット。

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