JPH03205552A - 飛行機翼の自動超音波探傷装置 - 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、飛行機の定期点検としてアルミハニカム構
造からなる翼内の主に外板とアルミハニカムとの接着層
の不良を検査するための超音波探傷を、人手を要さず自
動的に行う自動超音波探傷ｖｔ直に関する。

〔従来の技術〕

飛行機の水平、垂直尾翼などは外板とアルミハニカムと
を接着剤で接合した構造が採用されており、安全確保を
目的として一定時間のフライトごとに接着層の接着不良
箇所の有無の検査が実施される．検査には手作業による
超音波探傷装置による超音波探傷が行われる。超音波探
傷は大きく分けて、反射波を受信する方法と透過波を受
信する方法の二つの方法がある。第ｌ１図〜第１９図は
反射波を受信する超音波探傷を示し、第２０図〜第２７
図は透過波を受信する超音波探傷を示している。

まず、反射波を受信する超音波探傷の一例について述べ
る．第ｌ１図は翼の表面に１個の探触子を接触させて超
音波探傷を行っている様子を示す模式図であり、後述の
不良箇所や探触子の接触不良などのない正常状態を示し
ている。この図において、アルミハニカム１４と外板１
２とを接着層１３で接着した構造の翼ｌＯの上部表面に
探触子１を接触媒質１７を介して接触してある．探触子
１から超音波を送信すると、翼上表面や翼底面で反射し
てこの反射波が探触子ｌで受信される． 第１２図は第１１図の場合での超音波探傷＊２のＣＲＴ
ディスプレーに表示される受信信号の波形を示す波形図
であり、送信信号Ｔと、反対側の翼表示器で反射した反
射波Ｂの波形が現れる。送信信号Ｔの中には接触媒賞１
７と外Ｆｉ１２との境界面や上部の接着１ｉ１３での反
射波も重畳するが実際の送信信号との分離は困難である
。

第１３図は接着不良部がある場合の超音波探傷を行って
いる様子を示す模式図であり、接着不良のために外板ｌ
２とアルミハニカムｌ４との間にはく離層１５が生じて
いる場合で、はく離層１５は空気の層であることから、
超音波はこのはく離層ｌ５の表面で全反射し、反射波Ｆ
となって探触子１に受信される。このはく離層１５での
反射のために翼底面に向かう超音波の強度が低下し、翼
底面の反射波Ｂの強度が第１１図の場合に比べて低下す
るとし１う現象が生ずる。この反射波Ｂの強度の低下を
検出してはく離層ｌ５の有無の判断がされる。

第１４図は第１３図の場合での超音波の波形を示す波形
図であり、送信信号Ｔに僅か遅れた位置にはく離層１５
で反射した反射波Ｆが重畳して現れるとともに、反射波
Ｂは第１２図に比べて波高値が小さくなっている。超音
波探傷は、事前に翼の健全部における翼底面からの反射
波ＢをＣＲＴディスプレー上で一定波型値に調整して実
施し、翼底面からの反射波Ｂが例えば２０％などのある
レベル以下になったときを接着不良と判断する． 第ｌ５図は外Ｆｉ１２の表面に凹凸があって探触子１と
の間に間隙が生じた場合を示す模式図であり、この間隙
によって超音波が翼内に充分送信されずそのために反射
波Ｂの強度が低下するという現象が生ずる。

第ｌ６図は第ｌ５図の場合での超音波の波形を示す波形
図であり、反射波Ｂは第１４図に示す接着不良の場合と
同じようにその波高値は小さくなる．この現象によって
はく離層が無いにもかかわらす有ると判断する誤判断の
可能性がある． 第１７図は１１０の厚みが連続的に変化している場合の
超音波探傷の様子を示す模式図であり、３箇所の探傷部
位に超音波探触子１を接触させている状態を並記してあ
る．探傷部位ＡＩでの翼厚寸法は小さく、順次探傷部位
Ａ　ｔ　，　Ａ　’ｓにしたがって大きくなっている。

探傷部位Ａ，での反射波を８１、同様に探傷部位Ａ　ｚ
　，　Ａ　３での反射波をそれぞれＢ１Ｂ３とすると、
それぞれの反射波が探触子１に受信された受信信号は、
超音波の伝播距離に比例した時間だけ遅れて受信され、
その゛強度は超音波が伝播距離に比例して減衰すること
から、反射波Ｂ，Ｂ　ｚ−　Ｂ　３の順で強度が小さく
なる．第１８図は第１７図の場合での超音波の波形を示
す波一形図であり、送信信号Ｔはそれぞれの探傷部位で
同じ強度であり、受信信号Ｂ　Ｉ＋　Ｂ　２＋　Ｂ　ｓ
の強度は順次小さくなっている． 第１９図は翼１０の平面図と側面図とを並記した線図で
あり、実際の翼の超音波探傷においては翼表面全体にわ
たって探傷する必要があるので、図示のように、探傷部
位ａｌ＋ａ１ａｆｆ＋ａ４　”’，ａＲのように、翼表
面を細かく分割してそれぞれの探傷部位を走査して順次
超音波探傷を行う．次に、透過波を受信する超音波探傷
の一例について述べる。第２０図は翼の表面に２個の探
触子を接触させて超音波探傷を行っている様子を示す模
式図であり、後述の不良箇所や探触子の接触不良などの
ない正常状態を示している．この図において、アル壽ハ
ニカム１４と外板１２とを接着層１３で接着した構造の
翼１０の上部表面に探触子ＩＡを接触媒質ｌ７を介して
接触し、翼１０の下部表面に探触子１Ａに対向して探触
子１Ｂを接触媒質１７を介して接触してある。探触子１
Ａから超音波を送信すると、翼を透過しこの透過波が探
触子ＩＢで受信される。

第２１図は第２０での超音波探傷装置のＣＲＴディスプ
レーに表示される受信信号の波形を示す波形図であり、
送信信号Ｔと翼を透過した透過波Ｃの波形が現れる。

第２２図は接着不良部がある場合の超音波探傷を行って
いる様子を示す模式図であり、接着不良のために外板１
２とアルミハニカム１４との間にはく離層ｌ５が生じて
いる場合で、はく離層１５は空気の層であることから、
超音波はこのはく離層１５の表面で全反射する．このは
く離層１５での反射のために翼内を透過する超音波の強
度が低下し、透過波Ｃの強度が第２０図の場合に比べて
低下するという現象が生ずる．この透過波Ｃの強度の低
下を検出してはく離層１５の有無の判断がされる。

第２３図は第２２図の場合での超音波の波形を示す波形
図であり、透過波Ｃは第２１図に比べて波高値が小さく
なっている。超音波探傷は事前に翼の健全部における透
過波ＣをＣＲＴディスプレー上で一定波高値に調整して
実施し、透過波Ｃが例えば２０％などのあるレベル以下
になったときを接着不良と判断する。

第２４図は探触子ＩＡおよび１Ｂがそれぞれθ１および
θ２傾いて翼の表面に取り付けられたため、外板１２と
探触子ＩＡ，ＩＢとの間に間隙が生した場合を示す模式
図であり、この間隙によって超音波が探触子ＩＡから翼
内に充分送信されず、あるいは、翼内を透過した透過波
ガ探触子ＩＢに充分受信されずそのために受信波の強度
が低下するという現象が生じる。

第２５図は第２４図の場合の波形を示す波形図であり、
透過波Ｃは第２３図に示す接着不良の場合と同じように
その波高値は小さくなる． 第２６図は翼の上部表面および下部表面に取り付けられ
た探触子ＩＡと探触子１Ｂの間に取り付け位置のずれｌ
があった場合を示す模式図であり、このずれによって翼
内を透過した透過波が探触子ＩＢにその一部しか受信さ
れずそのために受信波の強度が低下するという現象が生
じる． 第２７図は第２６図の場合の波形を示す波形図であり、
！ｉｆｉ波Ｃは第２３図に示す接着不良の場合と同しよ
うにその波高値は小さくなる． 第２５図および第２７図に示す受信波の波形では、はく
離層が無いにもかかわらず有ると判断する誤判断の可能
性がある。

この透過波を受信する超音波探傷で、翼の厚みが連続的
に変化していく場合には前述の反射波を受信する超音波
探傷と同様、翼表面を細かく分割してそれぞれの探傷部
位を走査して順次超音波探傷を行うようにする． 〔発明が解決しようとする課題〕 前述のように、翼の超音波探傷においては、正常時の受
信信号を一定値になるよう調整し実際の受信信号がこの
設定された一定値に対して所定の比率だけ小さくなった
ときに不良箇所があると判断するので、受信信号を一定
値にするために送信信号の強度を調整する必要があり、
探傷部位ごとの翼の厚さに応じてこの調整を手動で行う
が、翼の形状は三次元的故探傷部位ごとに厚さ寸法が異
なるので、送信信号の調節に多くの時間を費やすという
問題がある。また、外板１２に凹凸があって探触子との
接触が悪いと不良箇所がある場合と同しように受信信号
の強度が小さくなって、誤診を生ずることになるという
問題がある。また、探触子が傾いて翼の表面に取り付け
られた場合、受信信号の強度が小さくなって、誤診を生
じる．更にまた、２個の探触子を用いる透過波を受信す
る超音波探傷において、これら２個の探触子の取り付け
位置にずれがあった場合、受信信号の強度が小さくなっ
て、誤診を生じる。

この発明は、誤診が生じる可能性の小さい安定した超音
波探傷が可能で、かつ、送信信号の強度を手動で調整す
る必要のない超音波探傷の自動化が可能な自動超音波探
傷装置を提供することを目的とする． 〔！Ｉ！題を解決するための手段〕 上記課題を解決するためにこの発明によれば、超音波探
傷装置の探触子を翼の表面に当てて超音波を発信し前記
翼内での反射波を受信することにより不良箇所の探査を
自動的に行う自動超音波探傷装置であって、前記探触子
を保持しかつ翼表面との間の空間を漏れることなく接触
媒体を充填してなる探触子保持器と、この探触子保持器
をロボットハンドで保持しあらかじめ定められたプログ
ラムに基づいて翼表面上を移動させる探触子走査装置と
、前記超音波探傷装置から受信信号を入力し、この入力
信号を経過時間に応して増幅率を変えて増幅し、増幅し
た信号を出力して超音波探傷装ｌに入力するゲインコン
トロール装置とからなるようにする．あるいは、２個の
超音波探傷装宣の探触子を翼の表面に当てて一方の探触
子で超音波を発信し、前記翼内を透過した透過波を他方
の探触子で受信することにより不良箇所の探査を自動的
に行う自動超音波探傷装置であって、前記それぞれの探
触子を保持しかつ翼表面との間の空間を漏れることなく
接触媒体を充填してなるそれぞれの探触子保持器と、こ
れら探触子保持器をそれぞれのロボットハンドで保持し
あらかじめ定められたプログラムに基づいて翼表面上を
移動させる探触子走査装置と、前記超音波探傷装直から
受信信号を入力し、この人力信号を経過時間に応して坩
幅率を変えて増幅し、増幅した信号を出力して超音波探
傷装置に入力するゲインコントロール装置とからなるよ
うにする。また、前述の反射波を受信する自動超音波探
傷装寛ならびに透過波を受信する自動超音波探傷ｖｔｘ
において、探触子を保持しかつ翼表面との間の空間を漏
れることなく接触媒体を充填してなる探触子保持器はそ
のケースの外周に少なくとも２個の翼表面までの距離を
計測する距離センサを備え、これら距離センサと前記探
触子保持器を保持するロボットハンドに結合され、前記
距離センサによる計測値をもとに前記口ボフ１・ハンド
を操作し、前記探触子が翼表面に密着して接触するよう
ＩＩ御する探触子姿勢制御装置を傭えるようにする．更
にまた、前述の透過波を受信する自動超音波探傷装置に
おいて、超音波発信用および受信用のそれぞれの探触子
を保持しかつ翼表面との間の空間を漏れることなく接触
媒体を充填してなるそれぞれの探触子保持器を保持する
ロボ７｝ハンドのいずれか一方と透過波を受信する探触
子とに結合され、前記ロボ７｝ハンドのいずれか一方を
操作してこのロボットハンドに保持される探触子を前後
左右に微量走査し、受信信号が最も多角なる箇所にこの
探触子の位置を決める探触子位直制御装置を傭えるよう
にする，〔作用〕 この発明の構或において、探触子を保持しかっ翼表面と
の間の空間を漏れることなく接触媒体を充填した探触子
保持器を使用することにより、探触子と翼表面との間に
空隙が生じない安定した超音波の発信あるいは受信を可
能にし、あらかしめ定められたプログラムに基づいて移
動するロボットハンドに探触子保持器を装着することに
よって、探触子保持器を翼表面全域にわたって走査して
行き、走査の過程での探触子部位ごとに超音波探傷装置
によって探触子を介して超音波を発信し、かつ反射波あ
るいは透過波を受信することによって探傷を行うが、そ
の際、超音波探傷装置が出力する受信信号を人力信号と
して、送信時点からの経過時間に応じて増幅率を変えて
この入力信号を増幅し、受信信号の強度を送信時点から
の経過時間に関係ない一定値になるよう補正し、この補
正された信号を出力して超音波探傷装置に入力するゲイ
ンコントロール装置によって、超音波探傷装置による不
良箇所の有無を判断するための受信信号の強度が翼の厚
さに関係のないように自動的に補正されることになる．
このように、探触子の翼表面上の移動を自動化し、探触
子からの超音波の発信を安定化し、翼厚さの違いによる
受信信号の強度を補正することによって、飛行機の翼表
面の全面にわたる探傷の自動化が可能になる．また、前
記の探触子を保持する探触子保持器のケースの外周に少
なくとも２個の翼表面までの距離を計測する距離センサ
を設け、これら距離センサ，の計測値が同じ値になるよ
うに、探触子保持器を保持するロボットハンドを操作す
ることにより、探触子表面は翼表面と平行面となり、翼
表面に密着して接触し、精度の高い探傷ができる．更に
また、前記の透過波を受信する超音波探傷装置において
、超音波発信用の探触子あるいは超音波受信用の探触子
のいずれが一方を、これを保持するロボソトハンドを操
作して前後左右に微量走査し、受信信号が最も高くなる
個所にこの探触子の位置を決めるようにしたので、発信
用探触子と受信用探触子との間の取り付け位置のずれは
補正され、精度の高い探傷ができる． 〔実施例〕 以下この発明を実施例に基づいて説明する．まず、第１
図はこの発明の一実施例を示す反射波を受信する自動超
音波探傷装粟の一部模式図を含むプロソク図である．こ
の図において、探触子１は探触子保持器５によって保持
されており、この探触子保持器５のケース５ｌ内に充填
されている接触媒質５２を介して超音波を探触子１から
外板１２に、あるいは外板１２から探触子１に伝達する
．この探触子保持器５は図では模式的に図示してある。

実際のものは接触媒質５２がケース５１と外板１２との
隙間から簡単に漏れださないようにパッキンが設けられ
、漏れデータ接触媒質５２の補充のために接触媒質補充
用のノズルが設けられてあるなど、より？ｊ！雑な構或
が採用されている。このような探触子保持器５は外板１
２の凹凸に起因する超音波発信特性の低下を改善するた
めにすでにあるものである。

なお、接触媒質５２には水が使用される．探触子保持器
５をつかんで移動させるロボットハンド６は探触子走査
装置４によってあらかしめ設定されてプログラムに基づ
いて動き、探触子保持ｎ５を翼１０表面全体に順次走査
してゆくようになっている。探触子走査装置４とロボッ
トハンド６との組み合わせは種々の分野で使用されてい
るロボットハンドとその制御装置を流用するものであり
、この発明に特有のものではない。

探触子１による超音波の発信は超音波探傷装置２によっ
て行われ、反射波を受信してこれを電気信号に変換して
必要な電子回路的処理を行った後、前述のように、超音
波探傷装置に備わっているＣＲＴディスプレーに受信信
号の波形が表示される．このとき、いったん受信信号を
ゲインコントロール装置３に出力し、反射位置による受
信波の強度の違いを補正する，ゲインコントロール装置
３は入力信号を時間的に変化する増幅率で増幅する機能
を持つもので、このｌ！Ｉ能は超音波探傷装置自身が持
っているものもあり、また、医療用の超責波診断装置で
は人体内の超音波の減衰を補正するために必須の機能と
して備えられているものである．第２図は翼１０の厚み
が連続的に変化している場合の超音波探傷の様子を示す
模式図であり、第１３図と同じく３箇所の探傷部位に探
触子ｌを保持した探触子保持器５翼表面に接触させいる
状態を並記してある．実際の探傷操作においては、１つ
の探触子保持器５を順次移動してゆくのであって、同時
に複数の探触子保持器５を使用することを示すものでは
ない。この図において、探触子１から発信した超音波は
外板１２の表面でも反射して反射波Ｓを発生する。残り
の超音波がアルミハニカム１４を伝播して翼底面で全反
射して反射波Ｂとなる．この反射波Ｂは探触子部位ごと
にインデソクス１２．３を付けて区別してある。

第３図は第２図の場合での受信信号の波形ｆａ＋と、こ
の波形＋８＋をゲインコントロール装置によって補正し
た後の波形Ｔｏ）を並記した波形図であり、送信信号Ｔ
と反射信号Ｓとはそれぞれの探傷部位で同じ強度であり
、補正前の波形（ｂｌでは受信信号ＢＩ＋Ｂ　１Ｂ　ｓ
の強度は順次小さくなっている．最も翼厚さ寸法の小さ
い探傷部位での受信信号を受信信号Ｂ，として、この受
信信号Ｂｌの強度を基準レベルに設定し図の斜線を施し
た強度の差をゲインコントロール装置３で増幅して補正
した結果が第３図の慟）である。補正された受信信号Ｂ
＋ｈ．Ｂｚ、Ｂ３ｂはいずれも同じ強度になっている。

したがって、手動で送信信号の強度を調整する必要がな
くなる． 第４図は探触子１の超音波の発信方向が外板表面に対し
て直角の方向から角度θだけ傾いた場合の模式図であり
、探触子保持器５の図示を省略してある．この図におい
て、探触子１から発信した超音波は外板１２の表面に反
射して反射波Ｐは送信された超音波とは異なる方向に向
かう。したがって、この反射波Ｐを探触子１が受信した
ときの受信信号強度は角度θの増大に伴って急激に低下
する。

第５図は探触子の角度θに対する反射波Ｐによる受信信
号強度の変化を示すグラフであり、横軸は探触子の角度
θ、縦軸は角度θが０のときの受信信号を１としたとき
の受信信号強度比である。

この図から明らかなように、角度θが僅か数度ずれただ
けで受信信号強度は極端に低下する。このような特性は
探触子１と外Ｆｉｌ２との距離、すなわち、第１図の接
触媒１ｔ５２が充填された寸法によって異なり、第５図
の特性は１つの探触子保持器について実測した場合の例
である． このような特性があるので、外板１２表面の凹凸などに
よって探触子ｌの外板表面に対する角度θが０でなくな
ると、翼１０へ送信する超音波の強度が低下し、これに
ともなって受信信号強度も低下して不良箇所が無いにも
かかわらず誤って有りと判断する可能性がある．このよ
うな問題を解決するために、第２図の反射波Ｓによる第
３図の受信信号Ｓの強度としての波高値を調べて、この
受信信号Ｓが探触子１の角度θが０のときの強度より低
下している場合に探触子１の角度θを変えて角度Ｏのと
きの強度に一致させるように調整することによって解決
することができる。この調節機能を実現するためには探
触子保持器５に探触子ｌの角度を自由に変化させること
のできる機能を付与し、受信信号Ｓの強度に応じてこの
角度θを制御する機能を超音波探傷装置２かゲインコン
トロール装置３に付与することになる． このような探触子１の角度θを変える機能を付与する代
わりに、受信信号Ｓが一定になるように、この受信信号
Ｓとその後に受信される受信信号Ｂ（探触子部位によっ
て異なるインデックスを付したものの総称として使用）
を同し増幅率で増幅する回路をゲインコントロール装置
３に設けることによって探触子１の角度θを調整するの
と同じ効果を挙げることができる。

第６図は探触子の角度θがＯでないことによる受信信号
の低下を補正する方式を説明するためのグラフで、横軸
，縦軸とも第５図と同じであり、特性曲線Ｇ１は第５図
の曲線を再度図示した受信信号Ｓに対するものであり、
特性曲！ＧＸは受信信号Ｂに対するものであり、特性曲
＆９１Ｇｌの場合と同しく角度θが０のときをｌとした
比率で表してある。反射波Ｓと反射波Ｂとの角度θに対
する減衰比率は必ずしも一致するものではなく、この図
では特性曲線Ｇ２の方が減衰率が大きいように図示して
あるが単に一致しないことを表すためのもので、大小関
係についての意味はない．探触子ｌの角度θがθ，のと
き反射波Ｓの受信信号強度比が図示のようにα１だとす
ると、このα１が１になるように１／α１の増幅率で受
信信号全部を増幅することにより補正する．別の方法と
して受信信号Ｂが図のα２に減衰しているのを検出して
１／α２の増幅率で増幅することにより補正する方式を
採用することも可能である。この場合、不良箇所が有る
ときには受信信号Ｂが著しく小さくなるので、このよう
な補正が実質的に不可能になることがあるが、このよう
な補正が不可能になるときには不良箇所有りと判断する
ことで問題が生ずることはない。

次に、第７図はこの発明の異なる実施例を示す透過波を
受信する自動超音波探傷装置の一部模式図を含むブロソ
ク図である。この図において、探触子ＩＡは探触子保持
器５Ａによって保持されて翼の上部表面に接触している
。この探触子保持器５のケース５１Ａ内に充填されてい
る接触媒質５２Ａを介して超音波を探触子５１Ａから外
板ｌ２に伝達する。

また、探触子５１Ｂは探触子保持器５Ｂによって保持さ
れて翼の下部表面に探触子１Ａに対向して接触している
．この探触子保持器５のケース５１Ｂ内に充填されてい
る接触媒質５２Ｂを介して翼内を透過した超音波を外板
１２から探触子５１Ｂに伝達する。

探触子保持器５Ａおよび５Ｂをそれぞれつかんで移動さ
せるロボットハンド６Ａおよび６Ｂは探触子走査装置４
によってあらかしめ設定されてプログラムに基づいて動
き、探触子保持器５Ａおよび５Ｂを翼１０表面全体を順
次走査してゆくようになっている．探触子ＩＡによる超
音波の発信は超音波探傷装直２によって行われ、探触子
１Ｂにより透過波を受信してこれを電気信号に変換して
必要な電子回路的処理を行った後、前述のように、超音
波探傷装置に備わっているＣＲＴディスプレーに受信信
号の波形が表示される。いったん受信信号をゲインコン
トロール装置３に出力し、透過位置による受信波の強度
の違いを補正する。ゲインコントロール装置３は入力信
号を時間的に変化する増幅率で増幅する機能を持つもの
である． なお、前記以外の構造については第ｌ図に示す反射波を
受信する超音波探傷装置と同様である。

また、翼１０の厚みが連続的に変化している場合の超音
波探傷の方法は、第ｌ図に示す反射波を受信する超音波
探傷装置が送信に用いた探触子で反射波を受信するのに
対し、第７図に示すこの透過波を受信する超音波探傷装
置では送信に用いた探触子とは別の探触子で透過波を受
信する以外は全く同様である。

本実施例では第７図に示すように、更に、探触子姿勢制
御装置７および探触子位置制′ａ装置８が備えられてい
る。第９図および第１０図はその機能を説明するための
実験結果であり、探触子の傾き角θ１およびθよ（第２
４図における探触子ＩＡの傾き角θ１および探触子ＩＢ
の｛頃き角θ２に相当）ならびにこれら探触子ＩＡ．Ｉ
Ｂ間の取り付け位置のずれｉ　（第２６図におけるずれ
ｉに相当）に対する透過波の受信波強度を送信波の強度
を１００％として表示した例である。これらの図から明
らかなように、僅かの取り付け角の傾きおよび取り付け
位置のずれによって受信波強度は大きく低下する．この
ために、本発明によれば、第８図に示すように送信用お
よび受信用のそれぞれの探触子保持器のケースの外周に
少なくとも２個の翼表面までの距離を計測する距離セン
サを設け、これら距離センサと探触子保持器を保持する
ロボソトハンドに係結合された探触子姿勢制御装置７を
備えるようにする。この探触子姿勢制御装置７により、
前記それぞれの距離センサの計測値が例えば同じ値にな
るように探触子保持器を保持するロボットハンド６Ａお
よび６Ｂをそれぞれ操作することにより、それぞれの探
触子ＩＡおよびＩＢ表面は翼１０表面と平行面となり、
翼表面に密着して、すなわち、θ１−０２＝０で接触し
、精度の高い探傷ができる。探触子保持器のケースに設
けられる２個の距離センサは第８図に示すようにそれら
の間の角度を９０°にすると制御の精度が最も高くなり
望ましい．なお、この実施例は第１図に示す反射波を受
信する超音波探傷装置の探触子１に適用しても同様な効
果が得られる。

また、送信用あるいは受信用のそれぞれの探触子ＩＡお
よびＩＢを保持するそれぞれの探触子保持器５Ａおよび
５Ｂを保持するロボットハンド６Ａおよび６Ｂのいずれ
か一方と透過波を受信する探触子ＩＢとに結合される探
触子位置制御装置８を備えるようにする．この探触子位
置制御装ｉ！８により、前記ロボットハンドの６Ａおよ
び６Ｂのいずれか一方を操作してこのロボソトハンドに
保持される探触子を前後左右に微量走査し、受信信号が
最も高くなる個所にこの探触子の位置を決めるようにす
る。すなわち、取り付け位置のずれβ−０で位置決めさ
れ、情度の高い探傷ができる． 〔発明の効果〕 この発明は前述のように、探触子を探触子保持器を使用
して保持することにより、探触子と翼表面との間を接触
媒質を充填させて安定した超音波の発信を可能にし、あ
らかじめ定められたプログラムに基づいて移動するロボ
ットハンドに探触子保持器を装着して翼表面全域にわた
って走査して行き、走査の過程での探触子部位ごとに探
触子で超音波を発信し、かつ反射波あるいは透過波を受
信することによって探傷を行うが、その際、超音波探傷
装置が出力する受信信号を人力信号として、経過時間に
応して増幅率を変えてこの入力信号を増幅し、受信信号
の強度を送信時点からの経過時間に関係ない一定値にあ
るように補正し、この補正された信号を出力して超音波
探傷装置に入力するゲインコントロール装置によって、
翼の厚さ寸法の違いによって異なる受信信号の強度を自
動的に補正することになるので、手動で送信信号の強度
を変える必要がなくなり不良箇所の有無の判断が自動的
に行える。このように、探触子の翼表面上の移動を自動
化し、探触子からの超音波の発信を安定化し、反射波の
反射位置の違いによる受信信号の強度を補正することに
よって、飛行機の翼表面の全面にわたる探傷の自動化が
可能になる。

また、探触子保持器のケースに少なくとも２個の距離セ
ンサを設け、これら距離センサによる計測値をもとにロ
ボソトハンドを操作し探触子が翼表面に密着して接触す
るよう制御し、より精度の高い探傷を可能とした． 更に、また、透遇波を受信する超音波探傷において、送
信用あるいは受信用の探触子のいずれか一方をロボット
ハンドを操作して前後左右に微量走査し、受信信号が最
も高くなる個所に、すなわち、これら探触子の間の取り
付け位置のずれの無い箇所に探触子の位置を決め、より
精度の高い探傷を可能とした。

この発明の超音波探傷方法により、従来、非効率で長時
間を費やしていた飛行機翼の超音波探傷が、従来の手作
業による精度あるいはそれ以上の精度で短時間で可能と
なった，

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す反射波を受信する自
動超音波探傷装置の一部模式図を含むブロック図、第２
図は第１図のこの発明の反射波を受信する自動超音波探
傷装置を用いた超音波探傷の様子を示す横式図、第３図
は第２図の場合での受信信号の波形図、第４図は探触子
が角度θだけ傾いた場合を説明するための模式図、第５
図は探触子の角度θに対する受信信号強度の変化を示す
グラフ、第６図は探触子の角度θを補正する方式を説明
するためのグラフ、第７図はこの発明の異なる実施例を
示す透過波を受信する自動超音波探傷装鷹の一部模式図
を含むブロノク図、第８図は第７図の探触子保持器の平
面図、第９図および第１０図はそれぞれ送信用探触子お
よび受信用探触子が角度θ１およびθ２だけ傾き、これ
らの探触子の間に位置のずれｌがあった場合の受信強度
の変化を示す特性図、第１１図は従来の正常位置での反
射波を受信する超音波探傷の様子を示す模式図、第１２
図は第１１図の場合での受信信号の波形図、第１３図は
接着不良部がある場合の反射波を受信する超音波探傷を
行っている状態を示す模式図、第１４図は第１３図の場
合での超音波の波形を示す波形図、第１５図は第１１図
において外板と探触子との間に間隙が生じた場合を示す
模式図、第１６図は第１５図の場合での受信信号の波形
を示す波形図、第１７図は反射波を受信する超音波探傷
の様子を示す模式図、第１８図は第１７図の場合での受
信信号の波形を示す波形図、第１９図は翼の平面図と側
面図とを並記した線図、第２０図は従来の正常位置での
透過波を受信する超音波探傷の様子を示す模式図、第２
１図は第２０図の場合での受信信号の波形図、第２２図
は接着不良部がある場合の透過波を受信する超音波探傷
を行っている状態を示す模式図、第２３図は第２２図の
場合での超音波の波形を示す波形図、第２４図は第２０
図において送信用および受信用それぞれの探触子が角度
θ，およびθ２だけ傾いた場合を示す模式図、第２５図
は第２４図の場合での受信信号の波形を示す波形図、第
２６図は第２０図において送信用および受信用探触子と
の間に取り付け位置のずれｌが生した場合を示す模式図
、第２７図は第２６図の場合での受信信号の波形を示す
波形図である。 １，ＩＡ，ＩＢ　　：探触子、２：超音波探傷装置、３
：ゲインコントロール装置、４：探触子走査装置、５．
５Ａ．５Ｂ　：探触子保持器、５１．５１Ａ，５１８　
：ケース、１７，５２．５２Ａ．５２Ｂ　　：接触媒質
、６．６Ａ．６８　　：ロポットハンド、７：探触子姿
勢制御装置、８：探触子位置制御装置、１０：翼、１２
：外板、１３：接着層、１４：アルミハニヵム． 代Ｊｌ人ｊｆＪｆｋ 山 ロ 巖 第 ２ 図 第 ３ 図 Ｂ 第 ４ 図 禅ｊｌ乞多のｊｌ度Ｏ（劃 第 ５ 図 ０ ０１ 桿角監壬の角度０ 第 ６ 図 ０　　０　　０　　０　　０　　０　　０　　０　　０
　　０　　００　　（７’ｌ　　　ａ）　　ｈ　　ｕ）
　　Ｌｌ”）　　＜　　ｍ　　　（Ｎ　　ｒ．、か千蟻
愛峡メ ←都壜鴨菅峡７ 弟１５ 区 第１２図 第１４図 ！　１６　１Ａ 第１７図 吟間→ 第１８図 １０ 屈１９ 図 第２０図 第 ２２図 第２１図 第２３図 第 ２６図 第２７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）超音波探傷装置の探触子を翼の表面に当てて超音波
   を発信し前記翼内での反射波を受信することにより不良
   箇所の探査を自動的に行う自動超音波探傷装置であって
   、前記探触子を保持しかつ翼表面との間の空間を漏れる
   ことなく接触媒体を充填してなる探触子保持器と、この
   探触子保持器をロボットハンドで保持しあらかじめ定め
   られたプログラムに基づいて翼表面上を移動させる探触
   子走査装置と、前記超音波探傷装置から受信信号を入力
   し、この入力信号を経過時間に応じて増幅率を変えて増
   幅し、増幅した信号を出力して超音波探傷装置に入力す
   るゲインコントロール装置とからなることを特徴とする
   飛行機翼の自動超音波探傷装置。 ２）２個の超音波探傷装置の探触子を翼の表面に当てて
   一方の探触子で超音波を発信し、前記翼内を透過した透
   過波を他方の探触子で受信することにより不良箇所の探
   査を自動的に行う自動超音波探傷装置であって、前記そ
   れぞれの探触子を保持しかつ翼表面との間の空間を漏れ
   ることなく接触媒体を充填してなるそれぞれの探触子保
   持器と、これら探触子保持器をそれぞれのロボットハン
   ドで保持しあらかじめ定められたプログラムに基づいて
   翼表面上を移動させる探触子走査装置と、前記超音波探
   傷装置から受信信号を入力し、この入力信号を経過時間
   に応じて増幅率を変えて増幅し、増幅した信号を出力し
   て超音波探傷装置に入力するゲインコントロール装置と
   からなることを特徴とする飛行機翼の自動超音波探傷装
   置。 ３）請求項１）もしくは２）記載の飛行機翼の自動超音
   波探傷装置において、 探触子を保持しかつ翼表面との間の空間を漏れることな
   く接触媒体を充填してなる探触子保持器はそのケースの
   外周に少なくとも２個の翼表面までの距離を計測する距
   離センサを備え、これら距離センサと前記探触子保持器
   を保持するロボットハンドに結合され、前記距離センサ
   による計測値をもとに前記ロボットハンドを操作し、前
   記探触子が翼表面に密着して接触するよう制御する探触
   子姿勢制御装置を備えることを特徴とする飛行機翼の自
   動超音波探傷装置。 ４）請求項２）記載の飛行機翼の自動超音波探傷装置に
   おいて、 超音波発信用および受信用のそれぞれの探触子を保持し
   かつ翼表面との間の空間を漏れることなく接触媒体を充
   填してなるそれぞれの探触子保持器を保持するロボット
   ハンドのいずれか一方と透過波を受信する探触子とに結
   合され、前記ロボットハンドのいずれか一方を操作して
   このロボットハンドに保持される探触子を前後左右に微
   量走査し、受信信号が最も多角なる箇所にこの探触子の
   位置を決める探触子位置制御装置を備えることを特徴と
   する飛行機翼の自動超音波探傷装置。