JP7060962B2

JP7060962B2 - 超音波探傷装置

Info

Publication number: JP7060962B2
Application number: JP2018001397A
Authority: JP
Inventors: 伸浅野; 正和上林
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2018-01-09
Publication date: 2022-04-27
Anticipated expiration: 2038-01-09
Also published as: JP2019120615A

Description

本発明は、超音波探傷装置に関する。

蒸気タービンは、軸線回りに回転するロータと、ロータに取り付けられた複数の動翼と、ロータ及び動翼を外側から覆うケーシングと、ケーシングの内面に取り付けられた複数の静翼と、を備えている。軸線方向の一方側から高温高圧の蒸気が流入することで、動翼にエネルギーが付加され、回転軸は回転する。この回転エネルギーによって、蒸気タービンに接続された発電機等が駆動される。

ロータは、軸線方向に配列された複数の円盤状のディスクを有している。動翼は、これらのディスクに形成された翼溝にはめ込まれている。翼溝の形状としては、断面Ｔ字型のＴルート型や、凹凸断面を有するクリスマスツリー型が知られている。ロータが回転する際、動翼の翼根には遠心力が作用する。この遠心力により、翼根を支持する翼溝には応力が生じる。加えて、ロータは蒸気の高温に曝される。これらの要因により、ディスクの翼溝周辺では、応力腐食割れ（Stress Corrosion Crack；ＳＣＣ）が発生する可能性がある。Ｔルート型の動翼の場合、翼溝の角部で特に亀裂が発生しやすい。

動翼の亀裂状態を検査するための非破壊検査技術として、超音波探傷検査が知られている。特許文献１には、複数の探触子によるフェイズドアレイ探傷法を用いる装置が記載されている。特許文献２には、位置監視用プローブ及び探傷用プローブを用いてロータを検査する装置が記載されている。

上記特許文献１、及び特許文献２に記載された装置は、いずれも作業者がディスク表面に沿って手で移動させることを想定している。このため、作業者の熟練度等によっては、検査結果にばらつきが出る可能性がある。そこで、近年では、特許文献３に記載された自走式の検査装置も提唱されている。この装置は、磁気車輪によってロータの外周面に吸着しながら周方向に自走する。その中途で、フェイズドアレイによる探傷検査が行われる。しかしながら、上記特許文献３に記載された装置は、ロータの外周面に沿って自走するため、当該外周面に凹凸が設けられている場合には、装置の追従性が損なわれてしまい、実用に耐えない。

このような課題を解決するためには、装置をディスク表面に吸着させた状態で周方向に自走させる方式が考えられる。具体的には、磁石と駆動輪とを設けることでディスク表面を周方向に移動可能とする構成が挙げられる。

特開２００９－２４４０７９号公報特開２０１３－０６８４２５号公報特開２０１４－１６３８０５号公報

しかしながら、上記の構成では、駆動輪の径方向内側の端縁と径方向外側の端縁との間で内輪差が生じてしまう。この内輪差によって、駆動輪には直進しようとする力が働く。即ち、装置の周方向への移動が妨げられる可能性がある。特に、ディスクの半径が比較的に小さい場合には、装置の走行軌跡のカーブ半径が小さくなるため、内輪差の影響を受けやすく、装置をカーブに追従させることに困難を生じる場合がある。これにより、探傷検査の精度が損なわれてしまう虞がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、より精度の高い超音波探傷装置を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様によれば、軸線を中心とする円盤状をなす蒸気タービンのディスクを検査する超音波探傷装置であって、前記ディスクの軸線方向一方側に配置されるフレームと、該フレームに支持され、前記ディスクに向かって超音波を照射する探触子、前記ディスクの前記軸線方向一方側の面上を該軸線に対する周方向に転動する駆動ローラ、及び該駆動ローラを回転させるモータと、を備え、前記駆動ローラは、前記軸線に対する径方向に延びる回転軸回りに回転可能なローラ本体と、該ローラ本体を前記軸線に対する周方向両側から支持する一対のローラ保持部と、該一対のローラ保持部と前記フレームとを接続する一対の弾性部材と、少なくとも前記一対のローラ保持部にそれぞれ設けられた磁力発生部と、を有する。

この構成によれば、装置をディスクに吸着させるための磁力発生部が、ローラ保持部に設けられていることから、ローラ本体に磁石等を別途設ける必要がない。これにより、ローラ本体の幅（ディスクの軸線に対する径方向における寸法）を小さく抑えることができる。即ち、ローラ本体とディスク表面との接触面積を小さく抑えることができる。これにより、ローラ本体で生じる内輪差が小さくなり、装置の周方向への移動が妨げられる可能性を小さくすることができる。さらに、ローラ保持部とフレームとが弾性部材によって接続されているため、フレームに設けられた探触子とディスク表面との間の距離を一定に保つことができる。言い換えると、探触子とディスク表面との間の距離を厳密に調整することなく、検査を行うことができる。

本発明の第二の態様によれば、前記ローラ本体の外周側の端面は、前記回転軸に対する径方向内側から外側に向かうに従って、前記回転軸方向の寸法が次第に大きくなっていてもよい。

この構成によれば、ローラ本体の外周側の端面が、回転軸に対する径方向内側から外側に向かうに従って、当該回転軸方向の寸法が次第に大きくなっている。これにより、ローラ本体の外周側の端面とディスク表面との接触面積をより小さく抑えることができる。したがって、ローラ本体で生じる内輪差がさらに小さくなり、装置の周方向への移動が妨げられる可能性をより小さくすることができる。

本発明の第三の態様によれば、前記ローラ本体の外周側の端面は、前記回転軸を含む断面視で、前記軸線に対する径方向内側から外側に向かうに従って、該回転軸から離間する方向に延びていてもよい。

この構成によれば、ローラ本体の外周側の端面が、ディスクの径方向内側から外側に向かうに従って、回転軸から離間する方向に延びている。言い換えると、ローラ本体の回転軸に対する径方向における寸法は、ディスクの径方向内側に向かうほど小さくなる。これにより、ローラ本体の外周側の端面とディスク表面との接触面積をより小さく抑えることができる。加えて、ディスクの径方向内側に向かう力をローラ本体に与えることができる。これにより、装置をさらに円滑に周方向に移動させることができる。

本発明の第四の態様によれば、前記ローラ本体は、外周側の端面に沿って取り付けられたＯリングをさらに備えてもよい。

この構成によれば、ローラ本体の外周側の端面にＯリングが設けられていることから、ローラ本体の外周側の端面とディスク表面との接触面積をより小さく抑えることができる。加えて、Ｏリングとディスク表面との間では、比較的に大きな摩擦力が生じるため、ローラ本体の滑りや逸脱が生じる可能性を低減することができる。

本発明の第五の態様によれば、前記駆動ローラよりも前記軸線に対する径方向内側に設けられ、前記回転軸と平行に延びる副回転軸回りに回転可能なガイドローラをさらに備え、前記副回転軸に対する径方向における前記ガイドローラの寸法は、前記回転軸に対する径方向における前記ローラ本体の寸法よりも小さくてもよい。

この構成によれば、ガイドローラが駆動ローラよりも軸線に対する径方向内側に設けられ、かつガイドローラの副回転軸に対する径方向における寸法は、駆動ローラ本体の径方向における寸法よりも小さい。即ち、ガイドローラの周長は、駆動ローラの周長よりも小さくなる。したがって、駆動ローラには、ガイドローラ側（軸線に対する径方向内側）に向かう力が与えられる。これにより、装置をさらに円滑に周方向に移動させることができる。

本発明によれば、より精度の高い超音波探傷装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る蒸気タービンの構成を示す模式図である。本発明の実施形態に係るディスクの断面、及び探触子の設置の設置位置を示す説明図である。本発明の実施形態に係る超音波探傷装置の構成を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る超音波探傷装置の構成を示す模式図である。本発明の実施形態に係る超音波探傷装置の第一変形例を示す模式図である。本発明の実施形態に係る超音波探傷装置の第二変形例を示す模式図である。

本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、蒸気タービン１は、軸線Ｏ方向に沿って延びる蒸気タービンロータ３と、蒸気タービンロータ３を外周側から覆う蒸気タービンケーシング２（ケーシング）と、蒸気タービンロータ３の軸端３Ａを軸線Ｏ回りに回転可能に支持するジャーナル軸受４、及びスラスト軸受５と、を備えている。

蒸気タービンロータ３は複数の動翼２５を有している。蒸気タービンロータ３の周方向に一定の間隔をもって複数の動翼２５が配列される。軸線Ｏ方向においても、一定の間隔を持って複数の動翼２５の列が配列される。動翼２５は、翼本体２７と、動翼シュラウド２６（シュラウド）と、を有している。翼本体２７は、蒸気タービンロータ３の外周面から径方向外側に向かって突出している。翼本体２７は、径方向から見て翼型の断面を有する。動翼シュラウド２６、翼本体２７の先端部（径方向外側の端部）に設けられている。

蒸気タービンケーシング２は、蒸気タービンロータ３を外周側から覆う略筒状をなしている。蒸気タービンケーシング２の軸線Ｏ方向一方側には、蒸気を取り込む蒸気供給管１３Ａが設けられている。蒸気タービンケーシング２の軸線Ｏ方向他方側には、蒸気を排出する蒸気排出管１３Ｂが設けられている。以降の説明では、蒸気排出管１３Ｂから見て蒸気供給管１３Ａが位置する側を上流側と呼び、蒸気供給管１３Ａから見て蒸気排出管１３Ｂが位置する側を下流側と呼ぶ。

蒸気タービンケーシング２の内周面に沿って複数の静翼１０が設けられている。静翼１０は、静翼台座１２を介して蒸気タービンケーシング２の内周面に接続される羽根状の部材である。さらに、静翼１０の先端部（径方向内側の端部）には、静翼シュラウド１１が設けられている。動翼２５と同様に、静翼１０は内周面上で周方向及び軸線Ｏ方向に沿って複数配列される。動翼２５は、隣り合う複数の静翼１０の間の領域に入り込むようにして配置される。

蒸気タービンケーシング２の内部において、静翼１０と動翼２５が配列された領域は、作動流体である蒸気Ｓが流通する主流路２０を形成する。蒸気タービンケーシング２の内周面と動翼シュラウド２６との間には、軸線Ｏに対する径方向外側に向かって凹む凹部１４が周方向全域にわたって形成されている。凹部１４は、動翼２５の先端（動翼シュラウド２６）を収容するキャビティをなしている。即ち、凹部１４は、動翼シュラウド２６の体積に比べて十分に大きな容積を有している。

蒸気Ｓは、上流側の蒸気供給管１３Ａを介して、上述のように構成された蒸気タービン１に供給される。その後、蒸気Ｓは蒸気タービンロータ３の回転に伴って静翼１０と動翼２５の列を通過し、やがて下流側の蒸気排出管１３Ｂを通じて後続の装置（不図示）に向かって排出される。

ジャーナル軸受４は、軸線Ｏに対する径方向への荷重を支持する。ジャーナル軸受４は、蒸気タービンロータ３の両端に１つずつ設けられている。スラスト軸受５は、軸線Ｏ方向への荷重を支持する。スラスト軸受５は、蒸気タービンロータ３の上流側の端部にのみ設けられている。

図１中では図示を省略しているが、蒸気タービンロータ３は、軸線Ｏを中心とする円盤状のディスク９を複数有している。ディスク９は、軸線Ｏに沿って隙間なく配列されている。図２は、軸線Ｏを含む断面におけるディスク９の断面図である。同図に示すように、ディスク９の外周側の端縁には、動翼２５を支持するための翼溝１７が形成されている。本実施形態では、Ｔルート型の翼溝を例に説明するが、翼溝１７の形状はこれに限定されず、クリスマスツリー型の翼溝を適用することも可能である。

より具体的には、ディスク９は、円盤状のディスク本体９ａと、ディスク本体９ａの外周側に一体に形成された肩部９Ｃとを有している。肩部９Ｃにおける径方向外側を向く面は、軸線Ｏに交差する方向に延びる傾斜面９Ｄとされている。傾斜面９Ｄのさらに径方向外側には、径方向外側に向かって突出する突出部９１が設けられている。ディスク本体９ａの軸線Ｏ方向を向く面は、ディスク表面９Ａとされている。

翼溝１７は、上述の肩部９Ｃを軸線Ｏに対する径方向に貫通するネック貫通部１７Ａ、及びネック貫通部１７Ａの径方向内側に広がる翼溝本体１７Ｂと、を有している。翼溝本体１７Ｂは、図２に示すように、断面視で矩形をなしている。翼溝本体１７Ｂの径方向内側の面は、翼溝底面１７ａとされている。翼溝底面１７ａと径方向に対向する面は、翼溝天面１７ｂとされている。翼溝天面１７ｂと翼溝底面１７ａとを径方向に接続する一対の面は、それぞれ翼溝側面１７ｃとされている。

動翼２５の翼根２５Ａ（軸線Ｏに対する径方向内側の端部）は、翼溝１７に対応する形状を有している。具体的には、翼根２５Ａは略Ｔ字型をなしており、ネック部２５Ｂと、翼根本体２５Ｃと、を有している。ネック部２５Ｂは、翼断面形状を有する翼本体２７の径方向内側に一体に接続されている。翼根本体２５Ｃは、ネック部２５Ｂよりも大きな断面積を有しており、ネック部２５Ｂのさらに径方向内側に接続されている。

翼根２５Ａは、断面視で矩形をなしており、翼根２５Ａにおける径方向内側の面は、翼根底面２５ａとされている。翼根２５Ａにおける径方向外側の面は、翼根天面２５ｂとされている。翼根天面２５ｂと翼根底面２５ａとを径方向に接続する一対の面は、それぞれ翼根側面２５ｃとされている。動翼２５が翼溝１７に装着された状態において、翼根底面２５ａは翼溝底面１７ａに当接する。翼根天面２５ｂは翼溝天面１７ｂに当接する。翼根側面２５ｃは翼溝側面１７ｃに当接する。ネック部２５Ｂは、ネック貫通部１７Ａの内面に当接する。

続いて、超音波探傷装置１００の構成について、図３と図４を参照して説明する。本実施形態に係る超音波探傷装置１００は、ディスク表面９Ａに沿って軸線Ｏに対する周方向に移動しながら翼溝１７周辺で生じた亀裂を非破壊検査によって検出する。図３に示すように、本実施形態に係る超音波探傷装置１００は、フレーム３０と、２つの探触子（第一探触子２２，第二探触子２４）と、駆動ローラ４２と、モータユニット４０（モータ）と、を備えている。フレーム３０は柱状の部材を矩形に組み合わせることで形成されている。具体的には、フレーム３０は、軸線Ｏに対する略径方向に延びる一対のサブフレーム３１Ａ，３１Ｂと、これらサブフレーム３１Ａ，３１Ｂ同士を接続する一対の連結フレーム３３を有している。

第一探触子２２，及び第二探触子２４は、それぞれ複数の超音波振動子を有する。制御装置（不図示）から供給された励磁電圧によって、第一探触子２２，及び第二探触子２４は超音波ビームを発振する。より具体的には図２に示すように、第一探触子２２は、ディスク表面９Ａ上に配置されている。第二探触子２４は肩部９Ｃの傾斜面９Ｄ上に配置されている。例えば、翼溝天面１７ｂと翼溝側面１７ｃとが形成する角部Ｃ等に亀裂が生じている場合、第一探触子２２，及び第二探触子２４から照射された超音波ビームは、当該亀裂によって反射され、形状エコーを発生させる。第一探触子２２，及び第二探触子２４は、この形状エコーを受信する。これにより、亀裂の発生位置、及び大きさが特定される。

第一探触子２２は、第一ジンバル機構５２、及び第一保持部材３２を介してフレーム３０に支持されている。第一ジンバル機構５２は、第一探触子２２を、ロール軸、ピッチ軸を含む少なくとも２軸回りに揺動可能に支持している。第一ジンバル機構５２は、第一保持部材３２によって支持されている。第一保持部材３２は、フレーム３０（サブフレーム３１Ａ，３１Ｂ）に形成された案内溝３６Ｇに沿って、軸線Ｏに対する径方向に移動可能とされている。

第二探触子２４は、第二ジンバル機構５４、及び第二保持部材３４を介してフレーム３０に支持されている。第二ジンバル機構５４は、第二探触子２４を、ロール軸、ピッチ軸を含む少なくとも２軸回りに揺動可能に支持している。第二ジンバル機構５４は、第二保持部材３４によって支持されている。第二保持部材３４は、フレーム３０（サブフレーム３１Ａ，３１Ｂ）に形成された案内溝３６Ｇに沿って、軸線Ｏに対する径方向に移動可能とされている。

駆動ローラ４２，及びモータユニット４０は、フレーム３０に支持されている。駆動ローラ４２は、ディスク表面９Ａに当接した状態で転動する。モータユニット４０は、外部から供給された電力によって駆動ローラ４２に回転力を与える。駆動ローラ４２の詳細な構成については後述する。

サブフレーム３１Ｂには、従動ローラ３８，３９が取り付けられている。従動ローラ３８は、支持機構３８Ｃによって回転可能に支持されており、ディスク表面９Ａに当接した状態で、装置の移動に伴って回転する。従動ローラ３９は、支持機構３９Ｃによって回転可能に支持されており、傾斜面９Ｄに当接した状態で、装置の移動に伴って回転する。

次に、図４を参照して、駆動ローラ４２の詳細な構成について説明する。なお、図４では、説明を簡潔にするため、第一探触子２２，第二探触子２４等の図示を省略している。また、駆動ローラ４２を駆動するモータユニット４０の図示も省略している。同図に示すように、駆動ローラ４２は、回転軸Ａｃ回りに回転可能な車輪であるローラ本体４２Ａと、ローラ本体４２Ａを軸線Ｏに対する周方向両側から支持する一対のローラ保持部４２Ｂと、ローラ保持部４２Ｂとフレーム３０とを接続する一対の弾性部材４２Ｃと、ローラ保持部４２Ｂにそれぞれ設けられた一対の磁力発生部４２Ｄと、を有している。

ローラ本体４２Ａの回転軸Ａｃは、軸線Ｏに対する径方向に延びている。ローラ本体４２Ａは、ローラ本体４２Ａの軸線Ｏに対する径方向両側には、棒状のローラ軸４２Ｅがそれぞれ設けられている。ローラ保持部４２Ｂは、一例として玉軸受であり、これらのローラ軸４２Ｅを回転軸Ａｃ回りに回転可能に支持している。ローラ保持部４２Ｂとして、玉軸受以外の軸受装置を用いることも可能である。上述のモータユニット４０から供給された回転力はローラ軸４２Ｅを介してローラ本体４２Ａに伝達される。これにより、超音波探傷装置１００は軸線Ｏに対する周方向に移動可能とされている。

ローラ本体４２Ａの外周側の端面（ローラ端面４２ａ）は、回転軸Ａｃに対する径方向内側から外側に向かうに従って、幅方向における寸法（軸線Ｏに対する径方向における寸法）が次第に大きくなっている。具体的には、ローラ端面４２ａは、回転軸Ａｃを含む断面視で、ディスク９の径方向内側から外側に向かうに従って、回転軸Ａｃから離間する方向に延びている。さらに言い換えると、ローラ端面４２ａは、軸線Ｏに対する径方向内側から外側に向かうに従って、回転軸Ａｃに対する径方向内側から外側に向かって延びている。ローラ端面４２ａにおける相対的に径寸法の大きい端縁は大径端縁４２ｂとされ、相対的に径寸法の小さい端縁は小径端縁４２ｃとされている。

ローラ端面４２ａのうち、ディスク表面９Ａに接触する領域は、大径端縁４２ｂを含む領域のみに限られている。即ち、小径端縁４２ｃを含む少なくとも一部の部分は、ディスク表面９Ａに接触しておらず、ディスク表面９Ａに対するローラ端面４２ａの接触面積が小さく抑えられている。

ローラ保持部４２Ｂは、フレーム３０に対して、一対のガイド部材９０、及び上記の弾性部材４２Ｃを介して接続されている。ガイド部材９０は、フレーム側に取り付けられた第一ガイド部材９０ａと、ローラ保持部４２Ｂ側に取り付けられた第二ガイド部材９０ｂと、を有している。第一ガイド部材９０ａは、第二ガイド部材９０ｂによって、軸線Ｏ方向にのみ変位可能に案内される。

弾性部材４２Ｃは、フレーム３０と第二ガイド部材９０ｂとを接続している。具体的には、弾性部材４２Ｃとしては、圧縮コイルバネが好適に用いられる。弾性部材４２Ｃは、軸線Ｏ方向両側に向かう弾性復元力を発揮する。即ち、ローラ本体４２Ａはこの弾性部材４２Ｃによってフレーム３０側からディスク表面９Ａ側に向かって押し付けられていることで、該ローラ本体４２Ａの外周面がディスク表面９Ａに当接している。

磁力発生部４２Ｄは、具体的には、永久磁石や電磁石であり、磁力を発生することで、ローラ本体４２Ａをディスク表面９Ａ側に押し付ける。磁力発生部４２Ｄは、少なくともローラ保持部４２Ｂの下側（ディスク表面９Ａ側）にそれぞれ１つずつ設けられている。磁力発生部４２Ｄは、ディスク表面９Ａに対して、軸線Ｏ方向にわずかな隙間をあけて対向している。なお、磁力発生部４２Ｄに加えて、フレーム３０に別の磁石（永久磁石、又は電磁石）を設けてもよい。

次に、本実施形態に係る蒸気タービン１、及び超音波探傷装置１００の動作について説明する。蒸気タービン１を運転するに当たっては、外部の蒸気供給源（不図示）から、高温高圧の蒸気が蒸気供給管１３Ａを通じて蒸気タービンケーシング２の内部（主流路２０）に供給される。蒸気は、主流路２０に沿って、上流側から下流側に向かって流れる流れを形成する。この蒸気の流れは、静翼１０と動翼２５とに交互に衝突することで、動翼２５を介して蒸気タービンロータ３に回転力を与える。蒸気タービンロータ３の回転は軸端から取り出されて、発電機等（不図示）の外部機器を駆動する。

ここで、運転中の蒸気タービン１では、蒸気タービンロータ３の回転に伴って、動翼２５に軸線Ｏの径方向外側に向かう遠心力が加わる。蒸気タービン１の運転と停止とを長期にわたって繰り返すことにより、翼溝１７では応力腐食割れ（Stress Corrosion Crack；ＳＣＣ）が発生する可能性がある。Ｔルート型の動翼２５の場合、翼溝１７の角部Ｃで特に亀裂が発生しやすい。具体的には、翼溝天面１７ｂと翼溝側面１７ｃとが形成する角部Ｃで亀裂が生じる可能性が高い。本実施形態に係る超音波探傷装置１００は、ディスク９の外側から超音波を照射することによって、上記のような亀裂を発見するために用いられる。

超音波探傷装置１００は、図３又は図４に示すように、ディスク表面９Ａにおける外周側に沿って、軸線Ｏに対する周方向に移動しながら、探傷検査を行う。翼溝１７の角部Ｃ等に亀裂が生じている場合、第一探触子２２，及び第二探触子２４から照射された超音波ビームは、当該亀裂によって反射され、形状エコーを発生させる。第一探触子２２，及び第二探触子２４は、この形状エコーを受信する。これにより、亀裂の発生位置、及び大きさが特定される。

以上、説明したように、本実施形態に係る構成によれば、装置をディスク表面９Ａに吸着させるための磁力発生部４２Ｄが、ローラ保持部４２Ｂに設けられていることから、ローラ本体４２Ａに磁石等を別途設ける必要がない。これにより、ローラ本体４２Ａの幅（ディスク９の軸線に対する径方向における寸法）を小さく抑えることができる。即ち、ローラ本体４２Ａとディスク表面９Ａとの接触面積を小さく抑えることができる。これにより、ローラ本体４２Ａで生じる内輪差が小さくなり、装置の周方向への移動が妨げられる可能性を小さくすることができる。したがって、より精度の高い超音波探傷装置１００を提供することができる。

さらに、ローラ保持部４２Ｂとフレームとが弾性部材４２Ｃによって接続されているため、フレームに設けられた探触子とディスク表面９Ａとの間の距離を一定に保つことができる。言い換えると、探触子とディスク表面９Ａとの間の距離を厳密に調整することなく、検査を行うことができる。

加えて、上記の構成によれば、ローラ本体４２Ａの外周側の端面（ローラ端面４２ａ）が、回転軸Ａｃに対する径方向内側から外側に向かうに従って、当該回転軸Ａｃ方向の寸法が次第に小さくなっている。これにより、ローラ本体４２Ａの外周側の端面とディスク表面９Ａとの接触面積をより小さく抑えることができる。したがって、ローラ本体４２Ａで生じる内輪差がさらに小さくなり、装置の周方向への移動が妨げられる可能性をより小さくすることができる。

さらに加えて、上記の構成によれば、ローラ本体４２Ａの外周側の端面（ローラ端面４２ａ）が、ディスク９の径方向内側から外側に向かうに従って、回転軸Ａｃから離間する方向に延びている。言い換えると、ローラ本体４２Ａの回転軸Ａｃに対する径方向における寸法は、ディスク９の径方向内側に向かうほど小さくなる。これにより、ローラ本体４２Ａの外周側の端面とディスク表面９Ａとの接触面積をより小さく抑えることができる。加えて、ディスク９の径方向内側に向かう力をローラ本体４２Ａに与えることができる。これにより、装置をさらに円滑に周方向に移動させることができる。

一方で、ローラ端面４２ａの全体がディスク表面９Ａに接触する構成では、ローラ端面４２ａの径方向内側の端縁と径方向外側の端縁との間でわずかな内輪差が生じてしまう。この内輪差によって、装置の周方向への移動が妨げられる可能性がある。特に、ディスク９の半径が比較的に小さい場合には、装置の走行軌跡のカーブ半径が小さくなるため、内輪差の影響を受けやすく、装置をカーブに追従させることに困難を生じる場合がある。これにより、探傷検査の精度が損なわれてしまう虞がある。しかしながら、本実施形態に係る構成によれば、このような可能性を低減することができる。

以上、本発明の第一実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記実施形態では、ローラ端面４２ａが、回転軸Ａｃを含む断面視で、ディスク９の径方向内側から外側に向かうに従って、回転軸Ａｃから離間する方向に延びている例について説明した。しかしながら、ローラ端面４２ａの形状は上記に限定されない。他の例（第一変形例）として、図５に示すように、ローラ端面４２ａが、回転軸Ａｃの径方向内側から外側に向かうに従って、幅寸法（回転軸Ａｃ方向における寸法）が回転軸Ａｃ方向両側から均等に縮小している形状を採ることも可能である。即ち、図５の例では、回転軸Ａｃを含む断面視で、ローラ端面４２ａが三角形状をなしている。このような構成であっても、ローラ本体４２Ａの外周側の端面とディスク表面９Ａとの接触面積をより小さく抑えることができる。したがって、ローラ本体４２Ａで生じる内輪差が小さくなり、装置の周方向への移動が妨げられる可能性をより小さくすることができる。

さらなる変形例（第二変形例）として、図６に示すように、ローラ端面４２ａにＯリング６０を取り付けることも可能である。ローラ端面４２ａには、Ｏリング６０を装着可能な凹溝が形成されている。Ｏリング６０としては、シリコンゴム等で形成された円環状の部材が好適に用いられる。このような構成によっても、上記と同様の作用効果を得ることができる。

１００…超音波探傷装置
１…蒸気タービン
２…蒸気タービンケーシング
３…蒸気タービンロータ
４…ジャーナル軸受
５…スラスト軸受
９…ディスク
１０…静翼
１１…静翼シュラウド
１２…静翼台座
１７…翼溝
２０…主流路
２２…第一探触子
２４…第二探触子
２５…動翼
２６…動翼シュラウド
２７…翼本体
３０…フレーム
３２…第一保持部材
３３…連結フレーム
３４…第二保持部材
４０…モータユニット
４２…駆動ローラ
５２…第一ジンバル機構
５４…第二ジンバル機構
６０…Ｏリング
９０…ガイド部材
９１…突出部
１３Ａ…蒸気供給管
１３Ｂ…蒸気排出管
１７Ａ…ネック貫通部
１７ａ…翼溝底面
１７Ｂ…翼溝本体
１７ｂ…翼溝天面
１７ｃ…翼溝側面
２５Ａ…翼根
２５ａ…翼根底面
２５Ｂ…ネック部
２５ｂ…翼根天面
２５Ｃ…翼根本体
２５ｃ…翼根側面
３１Ａ，３１Ｂ…サブフレーム
３６Ｇ…案内溝
３８，３９…従動ローラ
３８Ｃ，３９Ｃ…支持機構
３Ａ…軸端
４２Ａ…ローラ本体
４２ａ…ローラ端面
４２ｂ…大径端縁
４２Ｃ…弾性部材
４２ｃ…小径端縁
４２Ｄ…磁力発生部
４２Ｅ…ローラ軸
９０ａ…第一ガイド部材
９０ｂ…第二ガイド部材
９ａ…ディスク本体
９Ａ…ディスク表面
９Ｃ…肩部
９Ｄ…傾斜面
Ａｃ…回転軸
Ｃ…角部
Ｏ…軸線

Claims

軸線を中心とする円盤状をなす蒸気タービンのディスクを検査する超音波探傷装置であって、
前記ディスクの軸線方向一方側に配置されるフレームと、
該フレームに支持され、前記ディスクに向かって超音波を照射する探触子、前記ディスクの前記軸線方向一方側の面上を該軸線に対する周方向に転動する駆動ローラ、及び該駆動ローラを回転させるモータと、
を備え、
前記駆動ローラは、
前記軸線に対する径方向に延びる回転軸回りに回転可能なローラ本体と、
該ローラ本体を前記軸線に対する周方向両側から支持する一対のローラ保持部と、
該一対のローラ保持部と前記フレームとを接続する一対の弾性部材と、
前記一対のローラ保持部にそれぞれ設けられた磁力発生部と、
を有する超音波探傷装置。
前記ローラ本体の外周側の端面は、前記回転軸に対する径方向内側から外側に向かうに従って、前記回転軸方向の寸法が次第に大きくなっている請求項１に記載の超音波探傷装置。
前記ローラ本体の外周側の端面は、前記回転軸を含む断面視で、前記軸線に対する径方向内側から外側に向かうに従って、該回転軸から離間する方向に延びている請求項１又は２に記載の超音波探傷装置。
前記ローラ本体は、外周側の端面に沿って取り付けられたＯリングをさらに備える請求項１に記載の超音波探傷装置。
前記駆動ローラよりも前記軸線に対する径方向内側に設けられ、前記回転軸と平行に延びる副回転軸回りに回転可能なガイドローラをさらに備え、前記副回転軸に対する径方向における前記ガイドローラの寸法は、前記回転軸に対する径方向における前記ローラ本体の寸法よりも小さい請求項１から４のいずれか一項に記載の超音波探傷装置。