JPH0365646A - 超音波探触子ホルダー - 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］ この発明は超音波探触子ホルダーに関し、特に例えば鋼
管や丸棒鋼などの超音波斜角探傷法において使用する超
音波探触子ホルダーに関するものである。

［従来の技術］ 従来例えば鋼管など製品の超音波探傷は非破壊検査の代
表的なものとして古くから採用されているが、被検査体
の探傷目的、寸法、処理量などによって、それぞれに適
した各種の方式のものが実用に供されている。その中で
、被検査体を回転しながら直進させるスパイラル搬送方
式やターニングローラ上で回転させながら全周、全長探
傷する場合の超音波探傷においてはシューコンタクト式
超音波探触子ホルダーが使用されている。このシューコ
ンタクト方式は外径組み替えやその調整が比較的簡便に
でき、被検査体への追従が容易であるなどの理由から広
く適用されている。

第４図は従来のスパイラル搬送方式による被検査体の全
周、全長探傷を例として超音波探傷器を模式的に示す説
明図である。被検査体、例えば鋼管１はスキューローラ
コンベア２の上で回転しながら前進して搬送される。こ
の鋼管１の外面に鋼管１側に取り付けたシュー３ａを介
して図示しない超音波探触子が内蔵された超音波探触子
ホルダー３（図では４個の場合を示す）が鋼管１と圧接
して固定位置に設置されている。超音波探触子ホルダー
（以下ホルダーと略称する）３内の探触子は超音波の送
受信を行い鋼管１の管厚内の探傷情報を時々刻々入出力
する。この場合、超音波探触子の送受信信号は４チヤネ
ルユニツトの超音波探傷器４の指令によって入出力され
る。そして、超音波探傷器４の出力は警報装置５を介し
て記録装置６又は自動マーキング部７に送られ、それぞ
れの探傷データを提供する。

第５図は従来のシューコンタクト式超音波探触子ホルダ
ーの概要を示す模式要部断面図である。

シュー３ａの片側面には被検査体の一例である鋼管１の
外周面に隙間なく接触する円弧面３ｂが鋼管１の長さ方
向に形成してあり、円弧面３ｂに対して圧接状態で摺動
されるようになっている。また、シュー３ａはホルダー
３の骨組を形成する枠（０の下側に取りはずし可能なよ
うに固着される。このように取りはずし可能な構成とし
であるのは鋼管１の外径に一致する円弧面３ｂを有する
シュー８ａと交換できるようにしたためである。円弧面
３ｂの頂点に対応するシュー３ａの面位置が０点と呼ば
れる偏心量基準点８となっていて超音波探触子（以下探
触子と略称する）９の音束軸の基準中心となるように位
置決めされる。通常は偏心量基準点８に探触子９内の振
動子９ａからの音束軸が位置するように配設される。１
１は探触子９の図示しない外枠に刻印された偏心量であ
る。

また、探触子９は枠１０に取付けた探触手押えネジＬ２
と探触手押えボルト１３によりシュー３ａに押圧状態で
セットされる。１４は偏心調整用スクリューで、これを
用いて左右に調整することにより探触手押えポル）１３
に接続する探触子９がシュー３ａとスライドできるよう
になっていて偏心を行っている。なお、１５は探触子固
定ボルトである。１Ｂは局部水浸のために用いる水で、
鋼管１の下側が水浸されるように配置され、鋼管１の回
転にしたがって円弧面３ｂと鋼管１の間に供給され、い
わゆる接触媒質の役目を果すものである。１７は探触手
押えボルトを含むホルダー３を固定する固定ネジで、（
８はホルダ−３全体を鋼管１に円弧面３ｂで押圧するた
めのスプリングである。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の超音波探触子ホルダーでは、特にシ
ューコンタクト式の場合探触子がシューの上面でスライ
ドできるようになっており、その管軸中心と探触子の超
音波入射点を可変とすることにより若干の屈折角の変更
調整ができるようになっているが、なお、下記のような
課題がある。

１）屈折角を変えると入射点が変るので、被検査体の寸
法、例えば外径を変えた場合、屈折角（入射角）が直読
できないため探傷の標準化がしにく（なる。

２〉　従来方式のホルダー及び探触子ではシューと探触
子が接触しているから音響結合監視（カップリングモニ
タといわれている）が構造上困難である。

３〉　また、特に被検物の寸法が小さい場合、例えば小
径の材料の場合、音響レンズ等を用いて音速を絞る（ラ
インフォーカス、ポイントフォーカスなど）ことができ
ない。

この発明は上述のような課題を解決するとともに、さら
に新機能を付加することのできる探触子ホルダーを提供
することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る超音波探触子ホルダーは、鋼管などの被
検査体スパイラル搬送する方式やターニングローラで回
転させながら全周全長の超音波探傷を行うようなシュー
コンタクト式局部水浸超音波探偶において、２個の垂直
探触子の超音波入・反射音束軸を交叉させその交点とシ
ューの被検査管状体と接する面上の一点となるように配
置した構成を有し、上記の交点を中心に各探触子の位置
を変えられるようにスライドさせることができるような
ありみぞ付きスライド溝と、各探触子を任意の位置で固
定する固定治具及びそのセットボルトと、スライド溝と
シューの間に水溜り用の空間を設けたものである。この
構成によって、次項で説明するような融通性の大きい各
種探傷方法が可能としたものである。

［作用］ この発明においては、２個の垂直探触子が、その超音波
入・反射音束軸が交叉し、かっこの交叉点がシューの被
検査管状体と接する面上の一点となるように配設させる
構成となっているので、屈折角（入射角）の異なる２つ
の音束を被検物に入射させることができる。このように
２個の探触子からの音束をそれぞれ別個に可変とし、か
り音束軸を同一場所に交叉させるが、各垂直探触子が水
中の入射角で０″〜２７°まで連続可変できるようにな
っているので通常屈折角３５″〜８０″の横波斜角探傷
、縦波−横波モード変換による斜角探傷、縦波斜角探傷
又は垂直探傷（入射角０″）の各組合せによる超音波探
傷が可能となるという具合に探傷法の融通性が拡大する
。

第２図の（ａ）　、　（ｂ）　、（ｃ）はこの発明にょ
る探触子ホルダーを用いた探傷の考え方と態様の一例を
示す説明図である。各図に共通して、例えば被検査体と
して鋼管を、■、■は２個の探触子の超音波入射方向を
示し、実線は超音波の縦波、点線は横波を表わしている
。第２図の（ａ）は例えば管厚の比較的小さい場合に対
する横波斜角探傷を示す。

第２図の（ｂ）は管厚の比較的大きい場合に適用できる
縦波−横波モード変換による斜角探傷の例である。また
、第２図の（ｅ）は中間の管厚に対する垂直・斜角探傷
の例を示すものである。

また、この発明においては、２つの垂直探触子で斜角探
傷を行うようになっているから、同時に音響結合監視（
カップリングモニター）が実施できる。その作用例を第
３図の概念図に示す。図に示す要領で、第２図の（ａ）
に示す探触子Ａによる超音波ビームと探触子Ｂの超音波
ビームの動作タイミングで、時計廻り（ＣＷ）探傷と反
時計廻り（ＣＣＶ）探傷及びカップリングモニターを行
なわしめる例である。最上段に示す波形はパルスの原振
であり、各段に示す波形の横軸は時間である。タイミン
グ１では探触子Ａが送受信探傷、タイミング２では探触
子Ａのカップリングモニターを探触子Ｂで行ない、タイ
ミング３では探触子Ｂが送受信探傷、タイミング４では
探触子Ｂのカップリングモニターを探触子Ａで行なう。

この動作の繰返しで探傷が行なわれる。

又、局部水浸法であるため、垂直探触子に音響レンズを
付加することによりポイントフォーカスやラインフォー
カス等の音束ビームを絞ることにより探傷分解能を上げ
て探傷を行なうことが可能となる。

［実施例］ 第１図はこの発明による超音波探触子ホルダーの一実施
例を示す模式説明図である。図において、第１図の（ａ
）はその正面要部断面図、第１図の（ｂ）は（ａ）に示
したＡ−Ａ線に沿う断面図（鋼管の部分を除＜）、第１
図の（Ｃ）は平面図である。

図において、３０は被検査体の一例である鋼管であり、
３１は片面（下側）に鋼管３０の外周面とほぼすき間な
く当接する円弧面３２を有するシューである。シュー３
１は上面でホルダー本体３８と接続して必要とするとき
取りはずし可能のように一体構成される。ホルダー本体
３３は水溜り部３４の空間を形成するように中空加工さ
れ上面は円弧状に形成される。３５はホルダー本体３３
の円弧側に設けられたあり溝付探触子保持台で、弧状ス
ライド溝３７によって嵌合され、円弧面上を円弧に沿っ
て摺動できるように゛なっている。さらに、探触子Ａ３
９と探触子Ｂ２Ｏはそれぞれあり溝付探触子保持台３５
に取り付けられ、各探触子フランジ３８はネジ４１によ
ってあり溝付探触子保持台３５に固着されている。この
ように探触子Ａ３９．探触子Ｂ２Ｏはあり溝付探触子保
持台３５で保持され、セットボルト４３で任意の位置で
固定されるようになっている。また、４４はホルダー本
体３３の中空部内側に取付けられた吸音材である。また
、４５は水溜り部３４へ水を供給するための水供給口で
外側に設けた図示しないパイプと給水ホースに接続され
ている。水給水口４５から供給された水は超音波探傷検
査の実施中は水溜り部３４を充満するとともにシュー３
１に設けたざぐり部４Ｂから鋼管３０との接触面を介し
て主として排出されるようになっている。さらに、ホル
ダー全体は図示しない追従装置に保持され、第５図の従
来例と同様にして図示しないスプリングを介してシュー
３１の円弧面３２で鋼管を押圧するように構成されてい
る。

以上のように構成された探触子ホルダーにおいて、探触
子Ａ３９及び探触子Ｂ４０から送信されたそれぞれの超
音波（イ）、（ロ）は弧状スライド溝３７がシュー３１
の円弧中心５０を中心とした弧で形成されているので、
シュー３１の円弧上の中心５０で音束が交叉されるよう
になっている。そして、２つの探触子３９．４０は任意
の位置であり溝付探触子保持台３５とセットボルト４３
で固定されて使用される。

また、ホルダー本体３３は水溜り部３４．シュー３１゜
吸音材４４などからなり、作用の項で前述したように入
射角の任意の設定が行われいくつかの異った探傷方法が
自由な選択ができるようになっている。

なお、以上のような構成の採用によって、第１図の（Ｃ
）に示したように入射角の目盛５１を設けることができ
て、入射角を直読することが可能となる利点がある。

以上の実施例は被検査物を鋼管とした場合について説明
したが、これに限定されず、他の金舅からなる管状体で
あっても同様に適用できることはいうまでもない。

なお、本件では被検査体が管状体に限定されてはいるが
、丸棒鋼にも当然適用可能である。また、フラット面を
有する（例えば方形断面のもの）被検査体にも適用でき
、この場合、あり溝形状も適宜変更する。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、１個の探触子ホルダー
で２個の探触子（２チャンネル分）を装備できるので、
多チヤンネル構成の場合に経済性よく使用できる。また
、屈折角の選択が探触子の入射方向（入射角）により任
意に設定できるので、入射点の変動がなく、そのため精
度良くかつ簡単にセットでき、入射角の目盛を設けるこ
とも容易である。さらに、入射角を２個の探触子をそれ
ぞれ別個に任意にセットできるので各種探傷法やカップ
リングモニター　フォーカス探傷法等の融通性に富んだ
使用法が容易であり、かつ精度よく実現できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の超音波探触子ホルダーの一実施例を
示す模式説明図、第２図はこの発明の探触子ホルダーに
よる超音波探傷の考え方と態様例を示す説明図、第３図
はこの発明の探触子ホルダーによる探傷タイミングの例
を示す作用波形図、第４図は従来の超音波探傷における
スパイラル搬送方式を示す模式図、第５図は従来のシュ
ーコンタクト式探触子ホルダーの例を示す模式断面図で
ある。 図において、３０は鋼管、３１はシュー、８２は円弧面
（シュー）、３３はホルダー本体、３４は水溜り部、３
５はあり溝付探触子保持台、３７は弧状スライド溝、３
９は探触子Ａ１４０は探触子Ｂ１４３はセットボルト、
５０は超音波入射点である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 回転しながら移動する被検査体が、超音波探触子ホルダ
   ーに接続するシューに接触する構成からなるシューコン
   タクト式局部水浸超音波探傷用の超音波探触子ホルダー
   において、前記シューと対向して設置された２個の垂直
   超音波探触子の超音波入・反射の音束軸の交点が前記シ
   ューの被検査管状体と接する面上の一点となるように前
   記超音波探触子をスライドさせるありみぞ付きスライド
   溝と、 前記スライド溝に沿って前記２個の超音波探触子をそれ
   ぞれ所定の範囲内の任意の位置で固定する固定治具及び
   セットボルトと、 前記スライド溝とシューとの間の空間が形成する水溜り
   部とを有することを特徴とする超音波探触子ホルダー。