JPH0148502B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動超音波探傷装置に係り、さらに詳
しくは圧力容器とこれに溶接された点検ノズル等
のごとき、円筒体同士の相貫体の接合部分におけ
る内側の曲面の超音波探傷に適する自動超音波探
傷装置に関する。

この種、円筒体同士の相貫体の接合部分におけ
る内側の曲面である被検面の超音波探傷技術とし
て、既に幾つかの装置が提案されているが、その
いずれも被検面に凹凸部がある場合、かかる凹凸
部に対して超音波探傷器の発信子と受信子とを互
いに適正位置に自動的に支持できないという欠点
があり、また前記発信子と受信子とを位置調整で
きるものでは、構造が複雑で実用的でないという
欠点があつた。

本発明の目的は、被検面の凹凸部に対応して超
音波探傷子の発信子と受信子とをそれぞれ適正位
置に、自動的に確実に位置調整でき、かつ実用性
に優れた自動超音波探傷装置を提供するにある。

上記の目的を達成するために創作した本発明に
ついて、その基本的原理を略述すると次の如くで
ある。

第１図に示す１は筒状の圧力容器である。２は
上記圧力容器に溶接された筒状の点検ノズル、３
は検査の対象とされる溶接部である。

本例のように大径の筒状部材と小径の筒状部材
との相貫体においては、その交線は略円形と見な
すことができるが、被検部３の内面にはアールが
付されている。即ち、圧力容器１の中心線と、ノ
ズル２の中心線Ｏ―Ｏとを含む面を想定すると、
この仮想面と被検部３の内面との交線は円弧に類
似する部分を含む曲線をなす。

そこで本発明は、上記の曲線に沿つてトラツク
フレームを案内する軌道を構成し、上記トラツク
フレームに対して超音波探傷子を弾性的に支持す
るとともに、上記の軌道を中心線Ｏ―Ｏの回りに
回転させる構造とする。

このように構成すると、トラツクフレームに支
持された超音波探傷子を、第１図に現わされてい
る被検部３の断面形状に沿つた方向と、中心線Ｏ
―Ｏを中心とする回転方向との両方向に走査する
ことが出来る。

上記の原理を実用面に適応させるための具体的
構成として、本発明の探傷装置は、２個の円筒の
相貫体の交線に沿つた被検部をもの内面側から超
音波探傷する装置に適用され、上記２個の円筒の
中心線を含む面で前記被検部を切断した輪郭と略
同形状に構成した軌道と、上記の軌道によつて
前、後進自在に案内されるトラツクフレームと、
上記のトラツクフレームに取りつけられ、前記の
軌道によつて案内される板バネ状の伝動部材と、
上記の板バネ状伝動部材を押し出し、引き込み駆
動して前記トラツクフレームを前後進させる駆動
部と、前記被検部の内面に接触して転動するガイ
ドローラ、および超音波探傷子を搭載したケース
と、前記トラツクフレームに対して上記のケース
を支持するリンク機構、および該ケースをトラツ
クフレームから離間させる方向に付勢するスプリ
ング手段とよりなり、かつ、前記のトラツクフレ
ームは後部側の主フレームと後部側の副フレーム
とに分割された構造とし、前記のリンク機構は上
記主フレーム、副フレーム及び前記のケースを連
続して、該ケースをトラツクフレームに対して平
行移動せしめるように支持する構造とする。

以下、本発明の１実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図ないし第１０図ａ，ｂに示されるもの
は、被検体である圧力容器１と点検ノズル２との
相貫体に適用し、被検面３である前記相貫体の接
合部分の内側の曲面を探傷するための本発明の一
実施例を示し、第１１図は使用状態の一例を示
す。

その第１図に示されるように、圧力容器１の開
口部に架台４が設置され、該架台４には圧力容器
１の軸方向と直交する面内において、ノズル２の
中心線Ｏ―Ｏ線と平行なＸ方向に移動する第１の
移動台５上に、同じ面内においてＹ方向に移動す
る第２の移動台７が搭載されており、該第２の移
動台７には軸受台９が設置され、この軸受台９に
は圧力容器１の内部においてその軸方向に延出さ
れたメーンロツド１１が嵌挿され、該メーンロツ
ド１１の端部には超音波探傷装置を構成する色々
な部材を取り付けるブロツク１２が固定されてい
る。

前記第１の移動台５は第１の駆動機構６により
Ｘ方向に移動操作され、第２の移動台７は第２の
駆動機構８によりＹ方向に移動操作され、メーン
ロツド１１は第３の駆動機構により圧力容器１の
軸方向、すなわちＺ方向に移動操作されるように
なつている。したがつてメーンロツド１１に固定
された前記ブロツク１２は第１図に示されるよう
に、圧力容器１内において三次元方向に移動さ
れ、位置調整されるようになつている。

前記ブロツク１２には、第１図に示されるよう
に、点検ノズル２の中心線Ｏ―Ｏ方向に延出され
た取付用ロツド１３、同じく取付用アーム１４、
およびブラケツト１５を介して第１のボツクス１
６が取り付けられ、該第１のボツクス１６には旋
回軸１７（第２図）、これの駆動部１９、ポテン
シヨメータ２６（第４図）が設けられている。

前記旋回軸１７は、第４図に示されるように軸
受１８，１８′により支持されている。

前記駆動部１９は、第２図ないし第５図に示さ
れるように、可逆駆動モータ２０、軸受２２，２
２′により支持された中間軸２１とモータ２０の
回転軸との間に設けられた歯車列２３、中間軸２
１に設けられたウオーム２４と旋回軸１７に取り
付けられたウオームホイール２５に至る駆動伝達
を通じて旋回軸１７を順方向と逆方向とに選択的
に旋回させうるように構成されている。

前記ポテンシヨメータ２６は、旋回軸１７とポ
テンシヨメータ２６の回転軸との間に設けられた
歯車列２７により駆動され、旋回軸１７の回転角
を検出し、その信号を圧力容器１の外部に設置さ
れた制御装置（図示省略）に送り、予め設定され
たプログラムに沿つて前記駆動部１９を作動さ
せ、旋回軸１７を回転させうるように構成されて
いる。

前記旋回軸１７の一端部は、第１のボツクス１
６から突出され、この突出された端部に、ボス２
８を介して旋回腕２９が取り付けられている。

該旋回軸２９の先端部には、第２図、第３図に
示されるように、第２のボツクス３０が取り付け
られ、この第２のボツクス３０には回転軸３１、
巻き取りドラム３３，３３′（第６図、第７図）、
これの駆動部３４、ポテンシヨメータ４０および
アーム４２が取り付けられている。

前記回転軸３１は、軸受３２，３２′に支持さ
れている。

前記巻き取りドラム３３，３３′は、第７図に
示されているように、回転軸３１の軸方向に間隔
をおいて取り付けられている。この巻き取りドラ
ム３３，３３′には、第９図について後述する主
フレーム４５を駆動する板バネ状伝動部材４７，
４７′の端部が掛け止められており、巻き取りト
ラム３３，３３′が順方向または逆方向に回転さ
れるに伴い、上記板バネ状伝動部材４７，４７′
を巻き取りまたは巻き戻しうるように構成されて
いる。

前記駆動部３４は、第６図、第７図に示される
ように、可逆駆動モータ３５により、これの回転
軸に直結されかつ軸受３７，３７′に支持された
中間軸３６、これに設けられたウオーム３８と前
記回転軸３１に取り付けられたウオームホイール
３９、及び回転軸３１を介して巻き取りドラム３
３，３３′を順方向と逆方向とに選択的に回転さ
せうるように構成されている。

前記ポテンシヨメータ４０は、第７図に示され
るように、前記回転軸３１とポテンシヨメータ４
０の回転軸間に設けられた歯車列４１を介して駆
動され、回転軸３１を介して巻き取りドラム３
３，３３′の回転角を検出し、その信号を前述の
制御装置に送り、予め設定されたプログラムに従
つて駆動部３４を制御し、巻き取りドラム３３，
３３′を任意の回転角に回転させうるように構成
されている。

第６図に示されるごとく、アーム４２は第２の
ボツクス３０の一側部から被検面３（本図におい
て図示省略）方向に延出されている。このアーム
４２には、被検面３に対向する面に、該被検面３
の曲率に合わせて軌道が形成されており、該軌道
により、第９図について次に述べる主フレーム４
５、副フレーム４６が案内される。

第９図に示す４５は主フレーム、４６はこれと
別体に構成された副フレームである。この主、副
フレームはリンク機構５７，５７′を介して連結
されてトラツクフレームを構成している。

上記主フレーム４５は、その後端側に板バネ状
の伝動部材４７，４７′が接続されるが、本実施
例においては上記板バネ状の伝動部材４７，４
７′の前端部を主フレームに兼用している。

すなわち、左右１対の板バネ状伝動部材４７，
４７′の前端付近に補強板４９，４９′を架け渡し
固着して主フレーム４５が構成されている。同様
に、左右１対の板バネ状部材４８（第９図におい
て右方は隠れている）に補強板５０，５０′を架
け渡し固着して副フレーム４６が構成されてい
る。

第９図に現われている４３′は第１のローラ列
を構成するローラで、ローラ４３ａ，４３ｂが対
向して配列され、主、副フレーム４５，４６、及
び板バネ状伝動部材４７，４７′を図の上下に挟
みつけて前後進自在に案内している。このローラ
４３ａ，４３ｂの組よりなる第１のローラ列は、
第８図に示すように左右２列に設けられている。

第９図に示した４４′は第２のローラ列を構成
しているローラで、主、副フレーム４５，４６、
及び板バネ状伝動部材４７，４７′を左右から挟
みつけて前、後進方向を誘導している。

第９図には左側のローラ４４′が、第８図には
右側のローラ４４が現われている。

第９図に示した板バネ状伝動部材４７，４７′
の他端側は、第７図について先に述べた如く正、
逆転駆動される巻き取りドラム３３，３３′に取
り付けられており、巻き込まれ、巻き出されるよ
うになつている。上記の巻込、巻出に伴つて板バ
ネ状伝動部材４７，４７′は主フレーム４５を後
退、前進させる。

上記主フレーム４５に対してリンク機構５７，
５７′を介して連結されている副フレーム４６も、
主フレームの前後進に伴つて前後進せしめられ
る。

この際、トラツクフレームが上記の主フレーム
４５と副フレーム４６とに分割されてリンク機構
５７′が連結された構造であるから、ローラ列よ
りなる軌道が湾曲していても円滑に案内されて前
後進できる。

第９図に示した５１はケースであつて、被検面
３に接触して転動するガイドローラ５３と、超音
波探傷子の発信子５５および受信子５６とが搭載
されている。前記ガイドローラ５３は、ケース５
１に、主、副フレーム４５，４６の移動方向の両
端部に形成された軸受部５２，５２′により回転
自在に支持されている。前記発信子５５と受信子
５６とは、前記ガイドローラ５３をはさんでその
両端に間隔をおいて配置され、かつケース５１の
内部に固定された取付板５４に取り付けられてい
る。

前記リンク機構５７，５７′は、ケース５１の
幅方向の両側部に設けられている。両リンク機構
５７，５７′とも、第１、第２のリンク部材５８，
５９をＸ字形に組み合わせて構成されている。そ
の第１のリンク部材５８の一端部は主フレーム４
５の前端部の補強板４９′上に設けられたブラケ
ツト６０に、スペーサ６４をはさんでピン６８に
より取り付けられ、他端部はケース５１に設けら
れたブラケツト６２にピン７０により取り付けら
れている。また、第２のリンク部材５９の一端部
は副フレーム４６の後端部側の補強板５０′上に
設けられたブラケツト６１に、スペーサ６５をは
さんでピン６９により取り付けられ、他端部はケ
ース５１に設けられたブラケツト６３にスペーサ
６７をはさんでピン７１により取り付けられてい
る。そして、第１、第２のリンク部材５８，５９
により構成されたリンク機構５７，５７′によつ
て、超音波探傷子を搭載したケース５１を被検面
３に対して平行に配置しうるようになつている。

コイルスプリング７３，７３′は、第９図に示
されるように、コイルスプリング自体の座屈を防
止しうる円錐形に形成されており、コイルスプリ
ング７３は主摺動体４５の前端部の補強板４９′
とケース５１に設けられたスプリングブラケツト
７２との間に取り付けられ、他のコイルスプリン
グ７３′（第９図において隠れている）は副フレ
ーム４６の後端部の補強板５０′とケース５１に
設けられたスプリングブラケツト７２′との間に
取り付けられており、両コイルスプリング７３，
７３′によりケース５１を、被検面３に接近する
方向に持ち上げるように付勢している。

前記のように構成された本実施例の自動超音波
探傷装置は、次のように操作され、作用する。

すなわち、圧力容器１と点検ノズル２との相貫
体の接合部分の内部における点検ノズル２の奥側
から圧力容器１の内壁面側に向かつて探傷を進め
るときは、第２図、第６図に示されるように、被
検面３に接触させるガイドローラ５３と超音波探
傷子とを備えるケース５１をアーム４２の後端部
側に移動させ、反対に圧力容器１の内壁面側から
点検ノズル２の奥側に向かつて探傷を進めるとき
は、ケース５１をアーム４２の先端部に移動さ
せ、ついで第１図に示されるように、ブロツク１
２を圧力容器１内に挿入し、第１の移動台５を介
して第１の駆動機構６によりＸ方向に、第２の移
動台７を介して第２の駆動機構８によりＹ方向
に、第３の駆動機構１０によりＺ方向に、それぞ
れ移動させ、前記ガイドローラ５３が被検面３の
所定位置に接触する状態にセツトし、さらに、超
音波探傷子の発信子５５と受信子５６とをONに
セツトする。

つぎに、第１のボツクス１６に設けられた駆動
部１９（第２図）を作動させ、旋回軸１７を介し
て旋回腕２９を旋回させ、ポテンシヨメータ２６
を通じて回転角を検出しながらアーム４２を被検
面３の中心軸Ｏ―Ｏの回りに360゜旋回させ、１回
目の探傷を行う。

前記１回目の探傷終了後、第２のボツクス３０
に設けられた駆動部３４を予め決められた順方向
または逆方向に選択的に作動させ、回転軸３１を
介して巻き取りドラム３３，３３′を回転させ、
ポテンシヨメータ４０により回転角を検出しつつ
板バネ状伝動部材４７，４７′を一定長さ巻き取
りまたは巻き戻し、被検面３の曲率に合わせて配
列したローラ列よりなる軌道に沿つて主、副フレ
ーム４５，４６を移動させ、ローラ５３と超音波
探傷子とを搭載したケース５１をピツチ移動さ
せ、再び旋回軸１７および旋回腕２９を介してア
ーム４２を被検面３の中心軸Ｏ―Ｏの回りに旋回
させて探傷を行う。

前記ケース５１を移動させる際、被検面３に凹
凸部が存する場合であつても、第１０図ａ，ｂに
示されるように、第１、第２のリンク部材５８，
５９を組み合わせて構成されたリンク機構５７，
５７′と、コイルスプリング７３，７３′との作用
によりケース５１が常に平行に支持される結果、
該ケース５１に搭載された発信子５５と受信子５
６とが互いに適正位置に保持されるので、前述の
ごとく被検面３に凹凸部がある場合にも、確実に
探傷することができる。

なお、第１０図ａ，ｂにおいて、Ｈは通常状態
における主、副フレーム４５，４６から被検面３
までの高さ、ΔHは被検面３の凸部３′による段
差、Δxは段差によるリンク機構５７，５７′の変
位量を示す。

そして、前述のアーム４２の旋回運動と、ケー
ス５１のピツチ送りとを繰り返して実施すること
により、被検面３の全域にわたつて確実に探傷を
行うことができる。

また、点検ノズル２内に、探傷に対して障害と
なる物体が挿入されていて旋回腕２９とその付属
部材とを360゜回転させることが不可能な場合に
は、第１１図に示されるように、円周方向にθ゜
（ただしθ゜＝360゜／ｎ、ｎ＝２、３、４…）ずつ
分割し、このθ゜の範囲内でケース５１を被検面３
の中心軸Ｏ―Ｏ方向に１ピツチずつ送り、ケース
５１をP₀，P₁，P₂…P_o-1，Pnにザグザグ行進さ
せ、最初のθ゜の範囲を探傷後、ケース５１をつぎ
の領域に移動させ、再び探傷を行い、かかる動作
を繰り返し行うことによつて被検面３の全域を探
傷することができる。

なお、本発明ではアーム４２をＸ，Ｙ，Ｚ方向
に位置調整する機構、アーム４２を被検面３の中
心軸Ｏ―Ｏの回りに旋回させる駆動部１９、ケー
ス５１を移動させる板バネ状伝動部材４７，４
７′の巻き取りドラム３３，３３′の駆動部３４、
主、副フレーム４５，４６およびその軌道等の具
体的な構造は、図示実施例に限らず、所期の目的
動作を行いうるものであればよい。

本発明は、以上の構成、作用のもので、本発明
によれば被検面に接触して転動するガイドローラ
と超音波探傷子とを搭載したケースを、主フレー
ムと、その前端部に配置された副フレームと、
主、副フレームの被検面側に設けられたリンク機
構およびコイルスプリングとを介して常に軌道と
平行に保持しうるので、被検面に凹凸部が存する
場合にも、超音波探傷子の発信子と受信子とをそ
れぞれ適正位置に、自動的に確実に位置調整で
き、しかも前記主、副フレームによつて構成され
るトラツクフレームを、軌道によつて被検面の曲
率に合わせて走査できるので、２つの円筒状物体
の相貫体の接合部付近を、その内面から自動的に
超音波探傷することができるという優れた実用的
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を圧力容器と点検ノズルとの相
貫体の接合部分の曲面に適用すべく構成された一
実施例の斜視図、第２図は要部の一部縦断側面
図、第３図は正面図、第４図および第５図は第１
のボツクスと旋回駆動部と旋回腕部分の拡大縦側
面図および拡大縦断正面図、第６図は第２のボツ
クスと巻き取りドラムとその駆動部とアームとそ
の付属部材との拡大縦断側面図、第７図は同第２
のボツクスと巻き取りドラムとその駆動部の拡大
縦断正面図、第８図は主、副フレームとその軌道
とケースとこれの支持部との拡大縦断正面図、第
９図は同斜視図、第１０ａ，ｂはローラと超音波
探傷子とを搭載したケースの支持部材の作用状態
を示す図、第１１図は一使用形態の説明図であ
る。 １…圧力容器、２…点検ノズル、３…圧力容器
と点検ノズルとの相貫体の接合部分の内側の曲面
である被検面、５，７…第１、第２の移動台、
６，８，１０…第１、第２、第３の駆動機構、１
１…メーンロツド、１２…探傷用の各部材取付用
のブロツク、１５…同ブラケツト、１６…第１の
ボツクス、１７…旋回軸、１９…旋回軸の駆動
部、２９…旋回腕、３０…第２のボツクス、３１
…回転軸、３３，３３′…巻き取りドラム、３４
…巻き取りドラムの駆動部、４２…アーム、４
３，４４…主、副フレーム用の軌道を構成する第
１、第２のローラ列、４５，４６…主、副フレー
ム、４７，４８…板バネ状伝動部材、４９，４
９′：５０，５０′…補強板、５１…ケース、５３
…ガイドローラ、５５…超音波探傷子の発信子、
５６…同受信子、５７，５７′…リンク機構、５
８，５９…リンク機構を構成する第１、第２のリ
ンク部材、７３，７３′…コイルスプリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２個の円筒の相貫体の交線に沿つた被検部を
   その内面側から超音波探傷する装置であつて、回
   動可能に支持したアームの先端部に超音波探傷子
   を搭載するとともに、該アームの支持部の位置を
   三次元方向に調整し、該アームを回動させて前記
   超音波探傷子を被検部に沿つて移動させる探傷装
   置において、前記２個の円筒の中心線を含む面で
   前記被検部を切断した輪郭と略同形状に構成した
   軌道と、上記の軌道によつて前、後進自在に案内
   されるトラツクフレームと、上記のトラツクフレ
   ームに取りつけられて前記の軌道により案内され
   る板バネ状の伝動部材と、上記の板バネ状伝動部
   材を押し出し・引き込み駆動して前記トラツクフ
   レームを前後進させる駆動手段と、前記被検部の
   内面に接触して転動するガイドローラおよび超音
   波探傷子を搭載したケースと、前記トラツクフレ
   ームに対して上記のケースを支持するリンク機
   構、および該ケースをトラツクフレームから離間
   させる方向に付勢するスプリング手段とよりな
   り、かつ、前記のトラツクフレームは後部側の主
   フレームと前部側の副フレームとに分割された構
   造であり、前記のリンク機構は上記主フレーム、
   副フレーム及び前記のケースを連結して、該ケー
   スをトラツクフレームに対して平行移動せしめる
   ように支持する構造であることを特徴とする自動
   超音波探傷装置。 ２ 前記主フレームと副フレームとは、前後方向
   に長くかつ幅方向に間隔をおいて設置された各１
   対の板状部材と、該１対の板状部材間に掛け渡さ
   れた補強板とを組み合わせて構成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動超
   音波探傷装置。 ３ 前記軌道は、主、副フレームの幅方向の両端
   部の表、裏面にそれぞれ対向せしめて配置されか
   つ主、副フレームの移動方向に間隔をおいて配列
   された第１のローラ列と、主、副フレームの幅方
   向の両端面側に配置されかつ主、副フレームの移
   動方向に間隔をおいて配列された第２のローラ列
   とにより構成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の自動超音波探傷装置。 ４ 前記リンク機構は、ケースの両側部に配置さ
   れており、しかもケースの各側部に配置されたリ
   ンク機構とも、主フレームの前端部に接続された
   第１のリンク部材と、副フレームの後端部に接続
   された第２のリンク部材とをＸ字形に組み合わせ
   て構成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の自動超音波探傷装置。 ５ 前記のスプリング手段は、主、副フレームに
   接する根元部からケースを支持する先端部に向か
   うにしたがい、直径を漸減する円錐形に形成され
   たコイルスプリングであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の自動超音波探傷装置。