JPH03156366A - 超音波探触子 - 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、板材、管材、棒材等の内部、又は表面に存
在する欠陥を非破壊で検査する超音波探傷用の超音波探
触子に関するものである。

［従来の技術］ 第５図は例えば超音波探傷法（昭和４９年日刊工業新聞
社発行）に示された従来のタイヤ探触子を示す断面図で
あり、第５図（ａｔは横断面、第５図（ｂ）は後方断面
図である。

図において、（１）は超音波を送受信する振動子、（２
）は水、油等の液体の超音波媒体、（３）は振動子（１
）を固定する固定部材、（４）は回転体、（５）は回転
体（４）表面に取り付けられ、超音波伝播媒体（２）を
ため込むためのゴム製タイヤ。

（６）はタイヤ（５）を回転体（４）に固定し、かつ超
音波媒体（２）のシールを行うシールリング、（７）は
板材、棒材等の試験体である。

従来の超音波探触子は上記のように構成されており、試
験体（７）の表面に所定の角度で超音波が送受信される
ように振動子＋１）が固定部材（３）に取り付けられて
いる。

また、上記回転体（４）の表面に取り付けられたタイヤ
（５）は試験体（７）表面に当接し、試験体（７）が移
動することにより、上記タイヤ（５）が力ををけ、上記
タイヤ（５）を固定している回転体（４）が回転するし
くみになっている。この方式による超音波探触子は高速
探傷に耐え得るようにタイヤ（５）が耐摩耗性のある丈
夫なゴム材料で構成されているために、上記タイヤ（５
）と試験体（７）表面との間には超音波の伝播効率を高
めるために超音波伝播媒体　（２）を使用する必要があ
った。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のようにタイヤ（５）と試験体（７）表面との間に
超音波伝播媒体　（２）を使用した場合には探傷試験終
了後に後処理として試験体（７）表面に付着した長音波
伝播媒体（２）を除去、清掃しなければならず、試験効
率を著しく低下させる課題があった。

さらに、超音波探傷子内部にため込まれた超音波伝播媒
体（２）は、水、油等の液体であるために超音波の減衰
が少なく、その結果、超音波が上記超音波伝播媒体（２
）中を長い間伝播し続けることになる。この現象は送信
パルスや表面エコーの後方にノイズエコーとして発生し
、試験体（７）中の超音波探触子が接した近傍で未探傷
領域を増大させる課題があった。

この発明は、上記課題を解決するためになされたもので
、超音波探触子と試験体との間に超音波伝播媒体を使用
せずに超音波を試験体に効率よく伝播させる超音波探触
子を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明による超音波探触子はノイズエコーの発生を防
止するために振動子をアクリル等のプラスチック製くさ
び上に取り付け、また超音波伝播媒体を不要とするため
に上記（さび、及び（さびを収納するケースの外周にシ
ョア硬度で２０以下の軟質ゴムタイヤを取り付け、上記
ケース外周と軟質ゴムタイヤとの間に回転体を設けたも
のである。

またこの発明による別の発明の超音波探触子はノイズエ
コーの発生を防止するために振動子をアクリル等のプラ
スチック製くさび上に取り付け。

また超音波伝播媒体を不要とするために上記くさび、及
びくさびを収納するケースの外周にショア硬度で２０以
下の軟質ゴムタイヤを取り付け、上記ケース外周と軟質
ゴムタイヤとの間の粉末状潤滑材を設けたものである。

［作用］ この発明においては軟質ゴムタイヤが極めて柔らかいた
めに試験体表面に凹凸、変形があっても試験体表面への
密着性を確保でき、空気層をなくすことができるので、
超音波探触子と試験体表面との間に超音波伝播媒体を使
用しなくても超音波を試験体に安定に、効率良く入射さ
せることが可能となる。また、超音波探傷試験終了後の
後処理としての超音波伝播媒体の除去、清掃も不要とな
り、試験効率を大幅に改善できる。さらに、超音波探触
子内部の超音波伝播媒体として適度に超音波減衰のある
プラスチック製くさびを使用し、上記くさびの形状を工
夫することにより表面エコーの後方に発生するノイズエ
コーな著しく低減させることが可能となる。

またこの発明の別の発明においては、さらに粉末状の潤
滑材によりケース外周面と軟質ゴムタイヤとの間の摩擦
抵抗値を軟質ゴムタイヤと試験体表面とで生じる摩擦抵
抗より小さくする。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示す図で、第１図（ａ）
は正面図、第１図（ｂ）は横断面図である。

図において、（１）は振動子、（７）は試験体。

（８）はケース、（９）はケース（３）と一体になった
固定軸、　　（１０）は固体から成るくさび、　（１）
）は回転体、　（１２）は軟質ゴムタイヤ、　　（１３
１は超音波。

（１４）は欠陥である。

上記のように構成された超音波探触子においては、ケー
ス（８）の中に適度の超音波減衰特性を有し、かつ、く
さびエコーの発生しにくい形状をしたプラスチック製の
くさび（ｌＯ）が備えられている。また、上記（さび（
１０）の表面及び（さび（１０）を収納しているケース
（８）の外周には軟質ゴムタイヤ自２）が設けられてい
るため、振動子（１）から＋１）から発生した超音波（
１３）はくさび（ｌＯ）を経由して軟質ゴムタイヤ（１
２）に伝播し、さらに軟質ゴムタイヤ（Ｉ２）から試験
体（７）へ伝播し、欠陥　（１４）等の反射体から反射
した超音波（１３）は再び逆の経路で振動子＋１）に戻
る。

ここで軟質ゴムタイヤ（１２）は音響インピーダンスが
水、油等の音響インピーダンスと同程度であることと、
ショア硬度で２０以下という柔かさがくさび　（ｌＯ）
と軟質ゴムタイヤ（１２）との界面、あるいは軟質ゴム
タイヤ（１２）と試験体（７）との界面での密着性を良
くする条件となる。

例えば、軟質ゴムタイヤ（１２）の硬度を変化させたと
きの超音波の往復通過率の実施例を表（１）に示す。

表１は従来の超音波探触子て油を超音波伝播媒体　（２
）として使用したデータを基準として相対値で示しであ
る。

なお９周波数は５ＭＨｚである。

表１゜ 従来の超音波探触子における感度余裕値から軟質ゴムタ
イヤ（１２）を取付けた超音波探触子の感度低下量を求
めると、垂直探触子で３０ｄＢ、斜角探触子で１５ｄＢ
までが限界となるために１表１のデータから軟質ゴムタ
イヤ（１２）はショア硬度で２０以下でなければならな
い。

また、軟質ゴムタイヤ（１２）と試験体（７）との表面
は摩擦抵抗が大きくなるため、軟質ゴムタイヤ（１２）
がケース（８）に固定されていると走査性が失われるこ
とになるため、ケース（８）の外周面上に上記（さび（
ｌＯ）と同様の材質で形成された複数個の回転体（１）
）を設けることにより軟質ゴムタイヤ（１２）がケース
（８）の外周を容易に回転できるようにしている。

つまり、固定軸（９）を固定した状態で超音波探触子を
円周方向に走査させようとすると、軟質ゴムタイヤ（１
２）と試験体（７）表面との間に大きな摩擦抵抗が生じ
る。一方軟質ゴムタイヤ（１２）とケース（８）との間
にも摩擦抵抗が生じるが、後者の摩擦抵抗は回転体（１
））へ力が伝達し、その結果ケース（８）の周囲に沿っ
て軟質ゴムタイヤ（１２）が回転できるものである。

第２図はこの発明の他の実施例を示す図で、第２図（ａ
ｌは正面図、第２図（ｂ）は横断面図、第３図は軟質ゴ
ムタイヤの斜視図であり、第１図の超音波探触子と異な
るところは回転体（１））を歯車付回転体（ｌｌａｌ　
とするとともに、軟質ゴムタイヤ（１２）の内面に上記
歯車にかみ合う溝Ａを設けたところである。また上記歯
車は軟質ゴムで形成されている。

第２図、第３図においてケース（８）、固定軸＋９１　
、　＜さび（１０）　、軟質ゴムタイヤ（１２）　、振
動子（１）の構成、動作は第１図の説明と同様であるが
、この発明の超音波探触子は回転体（ｌｌａ）と軟質ゴ
ムタイヤ（１２）が十分に回転できる様に回転体（ｌｌ
ａ）に両端には歯車が設けられており、さらに軟質ゴム
タイヤ（１２）の内面に両端にも上記回転体（ｌｌａ）
に設けられた歯車に合う溝Ａが設けられているため、お
互いの歯車がかみ合ってすべりのない回転を実現できる
。

ここで９回転体（ｌｌａ）に設けられた歯車及び軟質ゴ
ムタイヤ（１２）の内面に設けられた溝Ａは超音波（１
３）の伝播範囲を妨げない様に両端にのみ設けられてい
なければならない。

第４図はこの発明の別の発明の一実施例を示す図で、第
１図は横断面図である。

図において、・１））は振動子、（７）は試験体。

（８）はケース、（９）はケース（３）と一体になった
固定軸、　　（１０）は固体から成る（さび、　（１２
）は軟質ゴムタイヤ、　　（１３）は超音波、　　（１
４）は欠陥。

（１−５ＪＪま粉末状の潤滑材である。

上記のように構成された超音波探触子においては、ケー
ス（８）の中に適度の超音波減衰特性、を有し、かつ、
（さび内エコーの発生しにくい形状をしたプラスチック
類の（さび（１０）が備えられている。また、上記くさ
び（ｌＯ）の表面及びくさび（ｌＯ）を収納しているケ
ース（８）の外周には軟質ゴムタイヤ（１２）が設けら
れているため、振動子（１）から発生した超音波（１３
）はくさび（１０１を経由して軟質ゴムタイヤ（１２）
に伝播し、さらに軟質ゴムタイヤ（１２）から試験体（
７）へ伝播し、欠陥（１４）等と反射体から反射した超
音波（１３）は再び逆の経路で振動子（１）に戻る。

ここで軟質ゴムタイヤ（１２）は音響インピーダンスが
水、油等の音響インピーダンスと同程度であることと、
ショア硬度で２０以下という柔らかさがくさび（ｌＯ）
と軟質ゴムタイヤ（１２）との界面、あるいは軟質ゴム
タイヤ（１２）と試験体（７）との界面での密着性を良
くする条件となる。

例えば、軟質ゴムタイヤ（１２）の硬度を変化させたと
きの超音波の往復通過率の実測例は表（１）のとおりで
ある。

従来の超音波探触子における感度余裕値から軟質ゴムタ
イヤ（１２）を取付けた超音波探触子の感度低下量を求
めると、垂直探触子で３０ｄＢ、斜角探触子て１５ｄＢ
までが限界となるために１表１のデータから軟質ゴムタ
イヤ（１２）はショア硬度で２０以下でなければならな
い。

また、軟質ゴムタイヤ（１２）と試験体（７）との表面
は摩擦抵抗が太き（なるため、軟質ゴムタイヤ（１２）
がケース（８）に固定されていると走査性が失われるこ
とになるため、ケース（８）の外周面上と軟質ゴムタイ
ヤ（１２）との対向面に粉末状の潤滑材（１５）を入れ
ることにより、ケース（８）外周面と軟質ゴムタイヤ（
１２）との間の摩擦抵抗値を軟質ゴムタイヤ（１２）と
試験体（７）表面とで生じる摩擦抵抗より小さくでき、
その結果、固定軸（９）を固定して超音波探触子を走査
させると、軟質ゴムタイヤ（１２）がケース（８）の外
周面を回転し、スムースな走行が可能となる。

なお潤滑材　（１５）として液体やグリース状のものを
用いると９周囲にもれ出て試験体（７）に付着するため
、せっかく軟質ゴムタイヤ（１２）により接触媒質（２
）を不要とした超音波探傷試験を可能にしたメリットが
失われることになるため、粉末状の潤滑材（二流化モリ
ブデン）が最適である。

［発明の効果］ この発明は以上説明したように、プラスチ・ンク製の固
体くさびを設けることにより虚エコーの発生を防止し、
ケースの外周面にショア硬度２０以下の軟質ゴムタイヤ
を設けることにより水、油等の超音波伝播媒体を超音波
探触子と試験体との間に使用しないで超音波探傷試験が
可能となる。

また、ケース外周面上に複数個の回転体を設けることに
より、ケース外周面と軟質ゴムタイヤ内面との移動性を
容易にし、超音波探触子としての走査性を向上できる効
果がある。

さらに、ケース外周面と軟質ゴムタイヤとの対向面に粉
末状潤滑材を設けることにより１回転体を用いることな
くケース外周面と軟質ゴムタイヤ内面との移動性を容易
にし、超音波探触子としての走査性を向上できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す超音波探触子の断面
図、第２図はこの発明の他の実施例を示す超音波探触子
の断面図、第３図は第２図の軟質ゴムタイヤの斜視図、
第４図はこの発明による別の発明の一実施例を示す超音
波探触子の断面図。 第５図は従来のタイヤ探触子を示す断面図である。 図において（１）は振動子、（２）は超音波伝播媒体、
（３）は固定部材、（５）はゴム製タイヤ、（７）・は
試験体、（８）はケース、　　（１０）はくさび、　（
１））は回転体、　（ｌｌａ）は歯車付回転体、　（１
２）は軟質ゴムタイヤ、　　（１５）は粉末状の潤滑材
である。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固体の遅延材、又はくさび材を有する超音波探触
   子において、超音波を送受信する振動子と、上記振動子
   を固定するくさびと、上記くさびを収納するケースと、
   上記ケース一体となった固定軸と、上記ケースの周囲に
   複数個設けられた回転体と、上記回転体に当接して具備
   された軟質ゴムタイヤとを設けたことを特徴とする超音
   波探触子。
2. （２）固体の遅延材、又はくさび材を有する超音波探触
   子において、超音波を送受信する振動子と、上記振動子
   を固定するくさびと、上記くさびを収納するケースと、
   上記ケースに一体となった固定軸と、上記ケースの周囲
   に設けられた軟質ゴムタイヤと、上記ケースの外周面と
   軟質ゴムタイヤとの間に設けた粉末状潤滑材とを具備し
   たことを特徴とする超音波探触子。