JPH01119761A - 超音波斜角探傷装置の角度較正器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、超音波斜角探傷装置の角度較正器に関し、
更に詳細には、例えば長尺の鋼管の如き被検査物品を通
過させるだけで、該物品の表面傷や、視認不能な内部欠
陥を全断面に亘って検査し得る超音波斜角探傷装置にお
いて、該装置に内装した探触子から発振される超音波の
被検査物品に対する入射角度を容易に調節し得るよう構
成した角度較正器に関するものである。

従来技術 例えば、棒鋼を加熱穿孔した後、圧延機により細長く延
伸してなる継目無し鋼管や、帯鋼を圧延し焼き鈍した後
にロールを通して管状の素管とし、次いで突合せ溶接し
てなる電縫鋼管は、その製造過程で表面傷を生ずる以外
に、内部に巣や割れを生じたり、非金属介在物が混入し
たりすることがある。これらの表面傷や目に見えない内
部欠陥を有する製品を、そのまま次工程で加工したり、
外部ユーザーに向けて出荷したりすると、前記欠陥に起
因する構造強度の劣下および品質低下をしばしば招くこ
とになる。殊に該製品が、原子力設備等の特殊用途に使
用されるものである場合は、前記欠陥は設備全体に致命
的な大きな影響を与えかねない。

そこで、次工程での加工や出荷に先立ち、前記鋼管の表
面傷や内部欠陥の有無を予め検査し、発見された補修可
能な外部傷は、グラインダにより研削除去したり、スカ
ーフィングにより溶融除去したりする傷取りが実施され
ている。

また、視認不能な内部欠陥を知る手段として非破壊検査
法が常用され、殊に鋼管や棒鋼のように長尺の被検査物
品における円周方向の内部欠陥検査に、超音波斜角探傷
方法が好適に採用されている。本発明は、この超音波斜
角探傷を行なう装置に使用する探触子の角度較正器に一
関するものであるので、本発明の理解に資するため、先
ず超音波斜角探傷装置の概略構成につき図面を参照して
説明する。

超音波斜角探傷装置１０は、第１図の左側に示す如く、
円筒状の本体１２と、この本体１２内に着脱自在に内装
した円筒状のブロック１４（以下「プローブブロック」
という）と、装置本体１２を周方向に回転させる駆動手
段（図示せず）とから基本的に構成される。プローブブ
ロック１４には、その中心軸線に沿って通孔１４ａが穿
設されており。

この通孔１４ａの内径は、鋼管や棒鋼のように長尺の被
検査物品の通過を許容する寸法に設定されている。なお
、被検査物品は各種の外径寸法を有□　　しているので
、異なる外径の被検査物品の検査に際しては、前記通孔
１４ａにスペーサ（図示せず）を嵌挿して、被検査物品
の軸心と通孔１４ａの軸心とを常に一致させ得るように
なっている。

プローブブロック１４には、その通孔１４ａと平行に延
在する回転軸１６が、該通孔１４ａに沿って周方向に所
定間隔で複数本□配設され、各回転軸１６のブロック１
４内に臨む自由端部に、超音波発振器を内蔵した探触子
２０が配設されている。

これら複数の探触子２ｏの夫々は、プローブブロック１
４の軸方向に所要間隔で扉間するよう配設され、該ブロ
ック１４を軸心に対し直角に切断した場合に、同一平面
内に複数の探触子２０が位置しないよう設定されている
。なお図示の便宜上、図面には一部の回転軸１６および
探触子２０だけが示されている。

この探触子２０から発振される超音波は、１前記プロー
ブブロック１４の通孔１４ａを通過する被検査物品に照
射され、該物品の内部に欠陥があると、その部位で超音
波は反射するので、この反射した超音波および透過した
超音波のエネルギー減衰を測定して欠陥の有無を判断す
る。この場合に、探触子２０から発振された超音波の被
検査物品に対する入射方向は、該物品の軸心に対して偏
位するように予め角度設定がなされている。すなわち、
被検査物品に超音波を斜め方向から入射させることによ
り、被検査物品内で超音波を屈折させて、全断面に亘る
検査を行なうものである。

この構成に係る超音波斜角探傷装置１０を使用する際は
、前記本体１２を図示しない駆動源により回転させると
共に、プローブブロック１４の通孔１４ａに被検査物品
を通過させる。このとき、探触子２０と被検査物品とは
非接触状態に保持されるため、通孔１４ａ内に伝達媒体
として水（以下探傷水」という）が充填される。そして
プローブブロック１４に配設した各探触子２０から、超
音波を被検査物品に向けて放射する。前述した如く。

探触子２０から発振される超音波の入射方向は、被検査
物品の軸心に対し偏位しているので、該超音波は被検査
物品内で屈折しながら透過する。ここで、被検査物品の
内部に欠陥があれば、前述の如く超音波はその部位で反
射して入射方向に返り。

また透過した超音波のエネルギーは減衰するので、この
反射波および透過波の強弱を測定して内部欠陥を検出す
る。

発明が解決しようとする問題点 ところで、被検査物品内での超音波の屈折角は、被検査
物品の外径寸法や、超音波の入射角等の要因により異な
ってくる。しかるに前述した斜角探傷装置１０では、該
物品内に入射する超音波の屈折角を、被検査物品の外径
寸法に関係なく一定とする必要がある。このため、異な
る外径寸法の被検査物品を検査する毎に、プローブブロ
ック１４における超音波の入射角を調節し、被検査物品
の内部での超音波の屈折角を一定にする作業が行なわれ
ている。

この調節作業としては、先ず装置本体１ｏがらプローブ
ブロック１４を抜き出し、このブロック１４を別に設置
した角度較正器（図示せず）に装着する。またプローブ
ブロック１４の通孔１４ａに探傷水を充填して、超音波
を放射可能な状態とする。この状態の下で、該当の被検
査物品を通孔１４ａに挿入し、該物品に対して探触子２
ｏがら超音波を放射させて、物品の軸心に対し超音波の
放射方向が直交する原点査せを行なう。次に、通孔１４
ａに所要の角板を挿入し、この角板に対して探触子２０
から超音波を放射させつつ当該探触子２０を回動させて
、前記角板に対する超音波の入射角が１次のオーダの被
検査物品に適した入射角となるように調節する。この調
節が終了すると。

該プローブブロック１４を装置本体１ｏに再び挿入して
１次の被検査物品の検査を待機する。

前述した如く、探触子の角度調節を行なう際には、装置
本体からプローブブロックを取外し、別に設置した角度
較正器によって探触子の角度調節を行なった後、再び装
置本体に取付は企煩雑な作業を要している。また実際に
超音波を放射して調節を行なうので、角度較正器に探傷
水を充填したり、超音波を発振させるための設備を別途
必要とし、多くの労力や手間その他複雑な設備を要して
極めて非能率的である。更に、装置本体や角度較正器に
プローブブロックの脱着を行なう際に、誤って高価なプ
ローブブロックを落下破損させたり、また？＃撃を与え
て調節した探触子の位置ずれを生じる等の取扱上の問題
も指摘される。

発明の目的 この発明は、超音波斜角探傷装置における探触子の角度
調節を行なう際に内在している前記欠点に鑑み、これを
好適に解決するべく提案されたものであって、プローブ
ブロックを装置本体から取外すことなく、探触子の角度
調節を容易に行ない得る新規な角度較正器を提供するこ
とを目的とする。

問題点を解決するための手段 前記の問題点を克服し、所期の目的を達成するため、本
発明に係る超音波斜角探傷装置の角度較正器は。

被検査物品を通過させる通孔が中心部に穿設され、この
通孔と平行に延在する回転軸が該通孔の周囲に所定間隔
で複数本配設され、各回転軸に探触子が配設されている
プローブブロックと、前記プローブブロックを内蔵する
と共に、外部駆動源により周方向に回転させられる装置
本体とがらなり。

前記通孔に被検査物品を通過させつつ装置本体を回転さ
せると共に、前記探触子から被検査物品に超音波を斜め
に入射させて当該被検査物品あ欠陥を検出する超音波斜
角探傷装置において、°前記超音波斜角探傷装置に対し
独立した構成を有する角度較正器のケーシングの内部に
配設され、回転体の回転角度を検出する角度検出手段と
。

前記角度較正器のケーシングに取付部材を介して取付け
られ、前記プローブブロックの通孔に挿脱自在でかつ回
動可能に嵌挿される支持軸と、前記角度検出手段におけ
る回転軸の一方に接続され、その自由端に前記回転軸を
着脱自在に把持固定するチャックを備えた調節軸と、 市記角度検出手段における回転軸の他方に固定され、該
回転軸を介して前記回転軸を回動させ得る操作ダイヤル
と から構成したことを特徴とする。

実施例 次に１本発明に係る超音波斜角探傷装置の角度較正器に
つき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら
以下説明する。第１図は、本発明に係る角度較正器を、
超音波斜角探傷装置に装着する前の状態を一部切欠いて
示す概略斜視図であって、超音波斜角探傷装置１０の構
成自体は、先に概略説明した通りである。図示のプロー
ブブロック１４に配設した回転軸１６の手前側の端部は
、該プローブブロック１４の端面から所定長さ突出して
おり、この端部に図示形状のカラー２２が固定されて、
当該回転軸１６と一体的に回動可能になっている。また
、プローブブロック１４の端部における適所に位置決め
ピン２４が突設され、この位置決めピン２４は、前記カ
ラー２２に設けた切欠２２ａと所要の角度位置で当接可
能になっている。

ここでカラー２２の回転軸１Ｇに対する取付位置は、そ
の切欠２２．ａと前記位置決めピン２４とが当接して位
置決めされた状態で、当該回転軸１６に配設した探触子
２０から発振される超音波の放射方向が、通孔１４ａの
軸心（すなわち被検査物品の軸心）と直交するように予
め設定されている。

なお第４図に示すように、各回転軸１６に対応して固定
部材２６が配設され、この固定部材２６により前記カラ
ー２２を固定することによって、前記回転軸１６（ひい
ては探触子２０）の位置固定がなされる。

第１図に示す超音波斜角探傷装置１ｏの右側に。

本発明に係る角度較正器２７を示す、この角度較正器２
７は、円筒の周面を中心線に沿って平行に切断した形状
をなすケーシング２８を有し、該ケーシング２８におけ
る軸方向端面の偏心位置に、直角な連結杆４０を備えた
支持部材３８゛が突設されている。また、一端にスリッ
ト４２ａが形成され、後述する支持軸４４を備える取付
部材４２が、前記連結杆４０の右側に指向する端部に着
脱自在に装着されるようになっている。なお、前記スリ
ット４２ａにはレバー付きねじ４３が螺挿され、これを
緊締および弛緩させることにより、連結杆４０に対する
取付部材４２の容易な固定および取外しがなされる。

この取付部材４２の垂下端部に、第３図に示すように、
支持軸４４の一端が回動可能に枢支されて、該取付部材
４２に対し直角に延在している。

この支持軸４４は、後述する如く、探触子２０の角度調
節を行なうに際し、前記プローブブロック１４の通孔１
４ａに嵌挿されて、角度較正器２７をプローブブロック
１４に対して回転自在に支持するべく機能する。そこで
、支持軸４４の軸心と通孔１４ａとの軸心とが整列一致
して位置ずれを生じないように、第２図に示す如く、こ
の通孔１４ａに内装したスペーサ１８に前記支持軸４４
を密着的に嵌挿可能にしである。

前記の支持軸４４には、これより大径のフランジ４４ａ
が周設され、該支持軸４４を通孔１４ａに嵌挿した際に
、当該フランジ４４ａがスペーサ１８の端部に当接して
軸方向の位置決めがなされるようになっている。この状
態で、後述する調節軸３２に配設したチャック３６が、
回転軸１６の端部を把持し得るように、該フランジ４．
４　ａの形成位置が設定しである。なお図示しないが、
前記フランジ４４ａと取付部材４２との間に所要の固定
部材を配設し、角度較正器２７を超音波斜角探傷装置１
０に装着した際に、この固定部材を装置本体１２に固定
することにより、正確な位置決めを行ない得るようにし
てもよいが、これは必須の要件ではない。

前記ケーシング２８の内部に、例えば角度エンコーダか
らなる角度検出器３０が内装され、この角度検出器３０
からの出力は、図示しないデジタルデイスプレィの如き
角度表示器に結線されている。この角度検出器３０の回
動軸３０ａには、第３図に示す如く、ケーシング２８か
ら該回動軸３０ａと中心線を一致させて延在する調節軸
３２が接続され、この回動軸３０ａのケーシング背面側
から突出する端部に調節ダイヤル３４が固定されている
。従って、調節軸３２の回転角度は、角度検出器３０に
よりリアルタイムで検出されて、前記角度表底器に表示
される。

また、前記調節軸３２のケーシング２８から延出する自
由端に、前記回転軸１６を着脱自在に把持するチャック
３６が配設されている。このチャック３６は、第３図に
示す如く、固定部３６ａと可動部３６ｂとからなる二つ
割り構成を有し、蝶ねじ３７を緊締・弛緩させるにより
、両部材３６ａ、３６ｂを接離可能になっている。

すなわち、第２図および第３図に示すように。

前記支持軸４４をプローブブロック１４の通孔１４ａに
嵌挿させて、角度較正器２７を装着した状態において、
この支持軸４４を中心として当該角度較正器２７を周方
向に回転させることにより。

前記チャック３Ｇが回転軸１６の突出端部を把持可能に
寸法設定されている。そしてダイヤル３４を所定方向に
回転させると、回転軸１６は当該ダイヤル３４と同方向
に回転する。なおケーシング２８の背面側には、前記ダ
イヤル３４の回動操作に支障がない位置に、コ字状の把
手４６が配設されている。

実施例の作用 次に、このように構成した本発明の実施例に係る超音波
斜角探傷装置の角度較正器につき、その使用の実際を説
明する。いま、前回のオーダに係る被検査物品の検査が
終了し、先の物品とは異なる外径寸法を有する物品の検
査を行なうものとする。このときは、前述した理由から
、探触子２０の角度調節を行なう必要がある。そこで、
超音波斜角探傷装置１１０における各対応の固定部材２
６（第４図）の締付けを解除し、探触子２０をプローブ
ブロック１４内に臨ませた回転軸１６を回転可能な状態
とする。次いで、第１図に示すように。

角度較正器２７の支持軸４４を矢印方向に移動させ、プ
ローブブロック１４の通孔１４ａに前記スペーサ１８を
介して挿入すると、該支持軸４４と通孔１４ａとの軸心
が整列した状態で、角度較正器２７は超音波斜角探傷装
置１０に取付けられる。

なお、所定の挿入深度に至ると、支持軸４４に周設した
前記フランジ４４ａがスペーサ１８に当接して軸方向の
位置決めがなされるが、この段階では、フランジ４４ａ
がスペーサ１８に当接する僅か手前の位置で停止させて
おく。

このように、角度較正器２７を超音波斜角探傷装置１０
に取付けた状態において、前記調節軸３２に配設したチ
ャック３６は、前記プローブブロック１４の通孔１４ａ
の周囲に所定間隔で環状に設けた多数の回転軸１６の端
部に指向している。

なおチャック３６の蝶ねじ３７は、予めこれを緩めてお
くことにより、その固定部３６ａと可動部３６ｂとを離
間させである。この状態で、角度較正器２７を支持軸４
４の周りに手動で回動させ、前記チャック３６をプロー
ブブロック１４に位置する多数の回転軸１６の何れかに
指向させる。次いで、角度較正器２７を超音波斜角探傷
装置１０に向は更に押圧して軸方向移動させることによ
り、チャック３６が先に選択された特定の回転軸１６に
外挿される。また、支持軸４４のフランジ４４ａもスペ
ーサ１８に当接して、軸方向の位置決めがなされる。こ
こで蝶ねじ３７を締付けて、チャック３６の可動部３６
ｂを固定部３６ａに近接させて回転軸１６を把持固定す
る。

次いで、調節軸３２に回転軸３０ａを介して固定したダ
イヤル３４を所定方向に回転させる。これにより回転軸
１６は、これに固定したカラー２２の切欠２２ａが１位
置決めピン２４に当接するまで回転し、この回転軸１Ｇ
の回転角度は前記角度検出器３０により角度表示器（図
示せず）に直ちに表示される。なお前述した如く、カラ
ー２２の切欠２２ａと位置決めピン２４とが当接した状
態で、探触子２０から発振される超音波の方向は、通孔
１４ａの軸心（すなわち被検査物品の軸心）に直交する
よう設定されている。従って、この時点で前記角度表示
器をリセットして、零点合せを行なうことにより、探触
子２０の原点位置を設定することができる。

次に、この角度表示器の計器面を視認しながら。

調節ダイヤル３４を所定方向に回転させる。ここで、被
検査物品の各外径寸法に対応する超音波の入射角は、予
め実験的に割り出されているので、前記角度表示器に表
示される回動角度が所定値に達したところで、前記ダイ
ヤル３４の回転を停止し、前記固定部材２６によりカラ
ー２２を確実に固定する。これにより１回転軸１６に配
設した探触子２０のプローブブロック１４内での位置決
めがなされ、該探触子２０から発振される超音波の放射
方向、すなわち、超音波の被検査物品に対する入射角の
調節が完了する。

このように１個の探触子２０の調節が完了すると、チャ
ック３６による当該回転軸１６の把持を解除し、角度較
正器２７全体をプローブブロック１４から軸線方向に僅
かに引抜いて離間させる。

その後、角度較正器２７を支持軸４４の周りに回動させ
て、次の調節を必要とする探触子２ｏの回転軸１６と、
前記チャック３６との軸心を一致させる。この状態で、
前述したところと同様に、再び角度較正器２７をプロー
ブブロック１４に近接させて位置決めを行なうと共に、
当該回転軸１６をチャック３６で固定する。そして上述
したと同様の順序に従って、探触子２０の角度調節を行
なう。このようにして、全ての探触子２０の角度調節が
終了した後１通孔１４ａがら支持軸４４を引き抜き、角
度較正器２７を超音波斜角探傷装置１０から取外す。

発明の効果 以上述べたように１本発明に係る超音波斜角探傷装置の
角度較正器によれば、従来のように被検査物品の外径寸
法が異なるオーダ毎に、装置本体からプローブブロック
を取外して、複数の探触子の角度調節を行なった後、再
度プローブブロックを装置本体に取付けるという煩雑な
作業を不要とし、探触子の角度調節を迅速に行なって、
サイクルタイムの大幅な短縮を図ることができる。また
、プローブブロックを本体に取付けたままで角度調節を
なし得るので、着脱交換時の不慮の事故を防止すること
ができ、また振動等によって調節後の探触子の角度がず
れることがない。更に、調節の際に探触子から超音波を
放射させる必要がないため、探傷水や複雑な設備を必要
とせず、コストの低減を図り得るものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る超音波斜角探傷装置の角度較正器の
好適な実施例を示すものであって、第１図は一実施例に
係る角度較正器を超音波斜角探傷装置に装着させる前の
状態で一部破断して示す概略斜視図、第２図は第１図に
示す角度較正器をプローブブロック内に装着した状態を
一部縦断して示す概略斜視図、第３図は角度較正器をプ
ローブブロック内に装着した状態で示す縦断側面図、第
４図は角度較正器をプローブブロック内に装着した状態
で示す正面図である。 １０・・・超音波斜角探傷装置 １２・・・本体　　　　　　　１４・・・プローブブロ
ック１４ａ・・・通孔　　　　　　１６・・・回転軸２
７・・・角度較正器　　　２８・・ケーシング３０・・
・角度検出器　　　　３０ａ・・・回転軸３２・・・調
節軸　　　　　３４・・・調節ダイヤル３６・・・チャ
ック　　　　　４４・・・支持軸４２・・・取付部材 特許出願人　　　大同特殊鋼株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕被検査物品を通過させる通孔（１４ａ）が中心部
   に穿設され、この通孔（１４ａ）と平行に延在する回転
   軸（１６）が該通孔（１４ａ）の周囲に所定間隔で複数
   本配設され、各回転軸（１６）に探触子（２０）が配設
   されているプローブブロック（１４）と、 前記プローブブロック（１４）を内蔵すると共に、外部
   駆動源により周方向に回転させられる装置本体（１２）
   とからなり、 前記通孔（１４ａ）に被検査物品を通過させつつ装置本
   体（１２）を回転させると共に、前記探触子（２０）か
   ら被検査物品に超音波を斜めに入射させて当該被検査物
   品の欠陥を検出する超音波斜角探傷装置（１０）におい
   て、 前記超音波斜角探傷装置（１０）に対し独立した構成を
   有する角度較正器（２７）のケーシング（２８）の内部
   に配設され、回転体の回転角度を検出する角度検出手段
   （３０）と、 前記角度較正器（２７）のケーシング（２８）に取付部
   材（４２）を介して取付けられ、前記プローブブロック
   （１４）の通孔（１４ａ）に挿脱自在でかつ回動可能に
   嵌挿される支持軸（４４）と、 前記角度検出手段（３０）における回転軸（３０ａ）の
   一方に接続され、その自由端に前記回転軸（１６）を着
   脱自在に把持固定するチャック（３６）を備えた調節軸
   （３２）と、 前記角度検出手段（３０）における回転軸（３０ａ）の
   他方に固定され、該回転軸（３０ａ）を介して前記回転
   軸（１６）を回動させ得る操作ダイヤル（３４）とから
   構成したことを特徴とする超音波斜角探傷装置の角度較
   正器。 〔２〕前記プローブブロック（１４）から外方に延出す
   る回転軸（１６）に切欠（２２ａ）を有するカラー（２
   ２）が固定され、前記回転軸（１６）を所要角度回転さ
   せた際に、前記カラー（２２）の切欠（２２ａ）が当接
   してその回動が阻止される位置決めピン（２４）が、前
   記プローブブロック（１４）の所要位置に突設されてい
   る特許請求の範囲第１項記載の超音波斜角探傷装置の角
   度較正器。