JPH0222696Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は丸棒材ビレツトの超音波自動探傷装置
において、被検査材の曲りに対して探触子を自在
に倣い追従させる優れた追従性を持つ探触子追従
機構に関するものである。

丸棒材ビレツト例えば丸棒鋼ビレツトは、一般
に棒鋼、形鋼等の最終圧延製品、あるいは最終鍜
造製品になる中間粗圧延品で、曲り、端部形状の
異形等が顕著であり、通常、曲りは20mm／ｍ程
度、また、シヤー切断される端部は50〜100mmの
範囲に渉つて約20mm程度の局部的端部鼻曲りを持
つものがあり、その様子を第１図に被検査材１の
通常曲り、および第２図に被検査材１の端部鼻曲
りの状態を示すものである。

このような丸棒鋼ビレツトの外形、形状に対し
て超音波探傷を適用する場合、第３図に示すよう
に、被検査材１に上方から鞍型探傷ヘツド２を接
触させ、鞍型探傷ヘツド２に装着した複数の探触
子３，３′を音響接触媒質として水、または油の
薄膜を介して超音波を入射させ、その伝播経路内
に存在する欠陥４からの反射の有無を検査する方
法をとつているから、前記探触子が丸棒鋼ビレツ
トの探傷面に対して常に良好な接触をさせておく
必要がある。

一方、第３図に示すように、複数の探触子３，
３′から被検査材１に入射する超音波の被検査材
１中での広がり、すなわち音場が極めて狭いため
に、鞍型探傷ヘツド２と被検査材１を、単に軸方
向に相対的に移動させて行なう、いわゆる軸方向
走査探傷では、断面方向の探傷領域が狭いことか
ら被検査材内質の極く限定された部分しか探傷す
ることができない。このような不具合を改善する
ために被検査材１を回転させながら、鞍型探傷ヘ
ツド２を軸方向に相対移動させて行なう第４図に
示すようないわゆるスパイラル走査探傷方式があ
り、この方式では断面方向の探傷領域が全領域と
なるため、丸棒鋼ビレツトの超音板自動探傷で
は、この方式の走査探傷が多用されるようになつ
て来た。

スパイラル走査探傷を行なう場合、被検査材１
を固定位置で回転させ、鞍型探傷ヘツド２を軸方
向に移動させる方法と、鞍型探傷ヘツド２を軸方
向定位置とし、被検査材１を回転させながら軸方
向に移動させる方法の２方法がある。いずれにし
ても鞍型探傷ヘツド２と被検査材１の軸方向の動
きは相対的なものであるから、効果として同等で
はあるが、被検査材の性状、設備コスト、処理量
などの観点からいずれかの方法が選択される。特
に丸棒鋼ビレツトでは前述のように曲り、端部鼻
曲りが大きいため、後者の方法は技術的に困難で
あり、一般に前者の方法が採用されている。以下
に被検査材固定位置回転、鞍型探傷ヘツド軸方向
移動によるスパイラル走査探傷の場合を想定して
本考案の探触子追従機構を説明する。

第５図はこの方式の探傷機構を模式的に画いた
全体図である。被検査材１は両端を外周駆動ロー
ラ５，５′および６，６′によつて駆動されて回転
する被検査材１上に複数の探触子３，３′を装着
した鞍型探傷ヘツド２が接触し、被検査材１の回
転に同期した速度で矢示の軸方向に移動しながら
探傷する。鞍型探傷ヘツド２は探触子追従機構７
によつて支持され、また、探触子追従機構７は被
検査材１の上方に架設された案内ビーム９上を走
行移動する台車８に懸吊して取付けられる。なお
案内ビーム９の架設に要する支柱は図示省略して
ある。

このような構成の探傷機構では第５図、図示の
ように被検査材１に曲りがあつても、被検査材１
の回転に伴つて生ずる振れ廻りに鞍型探傷ヘツド
２が密着しながら追従することが探傷実施上不可
欠の条件である。

従来、この目的のために使用されていた探触子
追従機構を第６図に例示する。図において取付部
材１０と昇降可動部１１の間に平行四辺形リンク
腕１２，１２′および１３，１３′が軸着される。
取付部材１０の上方に延出した腕１４に空圧シリ
ンダ１５の上端が取付けられ、空圧シリンダ１５
のシリンダロツド１６の下端は平行四辺形リンク
腕１３，１３′間に軸着したロツド１７に取付け
られ、空圧シリンダ１５を作動することによつて
昇降可動部１１を昇降させることができる。鞍型
探傷ヘツド２の上部の垂直軸１８は昇降可動部１
１に回転可能に軸支される。また取付部材１０も
垂直に吊下する取付軸１９に回転可能に軸支され
る。

以上述べた従来の探触子追従機構の作用を第７
図に示す。本作用説明図に示すように本機構では
鞍型探傷ヘツド２に対して左右方向変位ａ上下方
向変位ｂ、および左右方向傾斜ｃについて追従の
自由度を与えるが、上下方向の傾斜Ａに追従する
自由度を欠く致命的な欠陥を持つている。また、
機構を構成する部材が多く、そのため被検査材の
変動に追従する部分の質量が大きく追従性を損う
ばかりでなく、回動揺動する軸支箇所が多いの
で、機構的に複雑となり比較的に高価にならざる
を得ない欠点があつた。

本考案は被検査材の曲りによつて生ずる左右方
向変位、上下方向変位、左右方向傾斜および上下
方向傾斜についての追従の自由度を鞍型探傷ヘツ
ドに与えるとともに機構を構成する部材は少く軽
量で追従性に優れ、回動揺動する軸支箇所も少な
く機構的に簡単で比較的に安価な丸棒材ビレツト
用探触子追従機構を提供することを目的とする。
以下に本考案の機構を説明する。

第８図は本考案の丸棒材ビレツト用探触子追従
機構の一実施例の斜視図、第９図、第１０図、第
１１図は、機構要部を示す図である。第８図で鞍
型探傷ヘツド２は被検査材１に空圧シリンダ１５
によつて押圧される。第８図、第９図で鞍型探傷
ヘツド２の両側に突設した支軸２０，２０′には
２本の腕２１，２１′の１端部を球面軸受等の自
在軸受２２，２２′を介して連結し、この２１，
２１′の他端部は同様に第１０図で示すように球
面軸受２３，２３′を介して軸金具２４の両側に
突設する支軸２５，２５′に連結する。また軸金
具２４は取付部２６の下端から延出する軸２７に
回動自在に支承される。

第８図において取付部２６は、例えば凹状の溶
接構造体で、ほぼ逆Ｌ字状に形成されて、被検査
材１の上方に架設された案内ビーム９に跨座する
移動台車８から延出する支持腕２８に取付けられ
る。取付部２６の上部突出端部２６′と腕２１，
２１′のほぼ中央部間には押圧機構としての空圧
シリンダ１５が装着してあり、この空圧シリンダ
１５のピストンロツド１６の先端は第１１図に示
すように逆Ｔ字形の押圧金具２９に連結され、押
圧金具２９は軸３０に係合し、軸３０は更に腕２
１，２１′に軸架する。また、空圧シリンダ１５
の上端部１５′においては取付部２６の上部突出
端部２６′に軸架した軸３１に係合し、これらシ
リンダ上端部１５′と軸３１の係合ならびに押圧
金具２９の軸３０と２本の腕２１，２１′との軸
架係合部は、それぞれ球面軸受３２，３３，３
３′で結合する。そのため、軸３０は腕２１，２
１′に対して摺動自在であるが、シリンダーロツ
ド１６は軸３０にロツクされているので腕２１，
２１′は常に平行状態に保持され、鞍型探傷ヘツ
ド２は丸棒材ビレツトの動きによる捩れを生ずる
ことはなく、常に真上から押圧機構の必要な押圧
を受け被検材１との最良な超音波結合状態がえら
れる。更に、第１０図で腕２１，２１′の取付部
２６側の支持部の軸金具２４の球面軸受の支承に
ついては、球面軸受２３，２３′を支軸２５，２
５′にカラー３４，３４′で固定しており、また、
第９図で鞍型探傷ヘツド２側の球面軸受２２，２
２′も支軸２０，２０′にカラー３５，３５′で同
様に固定する。これに対して第１１図に示すよう
に押圧金具２９の箇所では軸３０と腕２１，２
１′の連結に用いる球面軸受３３，３３′はこの軸
３０上で軸方向に遊合にして摺動自在とする。な
お、第９図の鞍型探傷ヘツド２の２斜面の中央部
に装着された探触子部３６，３６′は詳説を省く
が、探触媒質として水を供給して水膜を形成し、
被検査材１の探傷面との間に超音波の送受を行な
う探触子ヘツドを構成し、該ヘツドは探傷面に押
圧するための自在押圧機構としてジンバル等を形
成してバネで押圧するものとする。

以上、本考案の構成について述べたが、本考案
によれば機構を構成する各部材連結部に球面軸受
等の自在軸受を介装しているので、第１２図の作
用説明図に示す矢印方向の自由度を持ち、従つて
曲りの大きい丸棒鋼ビレツトを外周駆動回転させ
たときに生ずる振れ廻り、上下方向、および左右
方向の傾斜に対してすべて追従自在であり、更に
詳述すれば、振れ廻りによる左右変位には矢印
ａ、上下変位には矢印ｂ、また曲りによる左右傾
斜には矢印ｃ、上下傾斜には矢印ｄの自由度が有
効に、対応し、さらに、振れ廻りによつて生ずる
加速度、衝撃に対しては空圧シリンダ等からなる
押圧機構が対処して働く。

なお、被検査材１の回転に伴ない鞍型探傷ヘツ
ド２には被検査材１との接触面に生ずる摩擦力に
よつて、第１２図の矢印ｓに示す被検査材の回転
方向にモーメントを受け、このモーメントを空圧
シリンダ１５のシリンダロツド１６が受けること
になる。摩擦力が大きく従つてシリンダロツド１
６が受けるモーメントが大きい場合には空圧シリ
ンダ１５の機能に悪影響があるので、第１３図、
第１４図に示すように、シリンダロツド１６は単
に押圧方向のみに作用し、モーメントはすべて押
圧金具２９にシリンダロツド１６と平行に嵌設し
たガイドロツド３７，３７′と空圧シリンダ１５
の上端下端に取付けた間隔板３８，３９に配設し
たガイドスリーブ４０，４０′によつて受けるよ
うにするのが望ましい。

以上、述べたように本考案の追従機構は極めて
簡単な構造で丸棒材ビレツトの外周駆動回転時に
曲りによる上下方向変位ｂ、左右方向変位ａおよ
び左右方向傾斜ｃ、上下方向傾斜ｄの自由度を与
えていることおよびシリンダロツド１６を２本の
腕の中央部で軸架されている軸３０に押圧金具２
９で固定結合とした空圧シリンダ押圧機構を設け
たことにより、丸棒材ビレツトのすべての不整に
対応して探触子の安定な接触を確保できることか
ら、探傷性能の向上を実現するのに極めて効果が
ある。更に機構を構成する部材は少く軽量で追従
性に優れ、回動揺動する軸支箇所も少く機構的に
簡単で比較的安価てある効果も見逃せない。なお
本考案説明は被検査材を定位置で回転し、鞍型探
傷ヘツドを軸方向に移動させるスパイラル走査探
傷を想定したが、鞍型探傷ヘツドを軸方向定位置
とし、被検査材を回転させながら軸方向に移動さ
せるスパイラル走査探傷でも全く支障なく使用で
きることは説明するまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１と２図は被検査材例えば丸棒鋼ビレツトの
曲り変位の説明図、第３図は鞍型探傷ヘツドによ
る被検査材探傷の説明図、第４図はスパイラル走
査探傷の説明図、第５図はスパイラル走査探傷に
おいて被検査材が固定位置で回転し、鞍型探傷ヘ
ツドが軸方向に移動する場合の模式的探触子追従
機構の説明図、第６図は従来の探触子追従機構の
実施例を示す説明図、第７図は従来の探触子追従
機構の作用説明図、第８図は本考案の丸棒材ビレ
ツト用探触子追従機構の一実施例の斜視図、第
９，１０および１１図は本考案の探触子追従機構
の要部を示す説明図、第１２図は本考案の探触子
追従機構の作用説明図、第１３図は本考案の探触
子追従機構の他の実施例の作用説明図、第１４図
は第１３図の一部構成説明図である。 １……被検査材、２……鞍型探傷ヘツド、３，
３′……探触子、４……欠陥、５と５′と６と６′
……ローラ、７……探触子追従機構、８……台
車、９……案内ビーム、１０……取付部材、１１
……昇降可動部、１２と１２′と１３と１３′と１
４……腕、１５……空圧シリンダ、１６……シリ
ンダロツド、１７……ロツド、１８……垂直軸、
１９……取付軸、２０と２０′……支軸、２１と
２１′……腕、２２と２２′……軸受、２３と２
３′……球面軸受、２４……軸金具、２５と２
５′……支軸、２６……取付部、２７……軸、２
８………支持腕、２６′……上部突出端部、２９
……押圧金具、３０と３１……軸、３２と３３と
３３′……球面軸受、３４と３４′と３５と３５′
……カラー、３６，３６′……探触子部、３７と
３７′……ガイドロツド、３８と３９……間隔板、
４０と４０′……ガイドスリーブ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 追従機構を支持する支持腕２８と、この支持
   腕２８からの結合手段により被検査材１に上方
   から当接して倣い追従する鞍型探傷ヘツド２と
   を備え、この鞍型探傷ヘツド２に装着した探触
   子で回転する被検査材１の超音波探傷を行なう
   ようにした上記追従機構において、 鞍型探傷ヘツド２の両側に突設した支軸２０
   と２０′にそれぞれ自在軸受２２と２２′を介し
   て２本の腕２１と２１′の一端を連結し、 この腕２１と２１′の他端に自在軸受２３と
   ２３′を介して軸金具２４を結合してその中央
   部で取付部２６の下端から延出した軸２７を回
   動自在に支承し、取付部２６の上端に空圧シリ
   ンダ１５の上端を自在軸受３２を介して枢着す
   るとともに、 シリンダロツド１６の先端を２本の腕２１と
   ２１′の中央部でそれぞれ自在軸受３３と３
   ３′を介して軸架されている軸３０に押圧金具
   ２９で固定結合するとともに該自在軸受３３と
   ３３′は軸３０上で軸方向に遊合にして摺動自
   在となされて前記２本の腕２１と２１′の押圧
   機構を形成し、 上記取付部２６を支持腕２８に固着すること
   を特徴とする丸棒材ビレツト用探触子追従機
   構。 ２ 上記押圧機構として押圧金具２９の両側にシ
   リンダロツド１６と平行に嵌着したガイドロツ
   ド３７，３７′およびガイドスリーブ４０，４
   ０′を配設し、該ガイドロツドを該ガイドスリ
   ーブに摺動自在に嵌合させるようにしたことを
   特徴とする実用新案登録請求の範囲第一項記載
   の丸棒材ビレツト用探触子追従機構。