JPH0377056A

JPH0377056A - 超音波検査装置

Info

Publication number: JPH0377056A
Application number: JP1213201A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Kiyota; 清田　一美
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-08-19
Filing date: 1989-08-19
Publication date: 1991-04-02

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〕この考案は１例えば物体内部の欠陥を検出したり、物体
断面を映像化したりするのに用いられる超音波検査装置
Ｊ／Ｃ関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は例えばカタログ１ニー・アンド・デイ社の超音
波テスト・システム（カタロ／番号！ａＤＴ：８５０２
０３−２１Ｐ）″に示されるような従来の超音波検査装
置の構成を示す斜視図である。図において、（１）は超
音波送受信素子、　（ＩＩは超音波送受信素子（１）の
電気信号ケーブル、　ｌ１ｌ）はホルダ、１１２はホル
ダ０と一体的に形成されその中央部に穴を有する摺動子
、ａｌは摺動子ｆ２）と一体内に結合されたボールネジ
のナンド部、任４はボールネジのネジ軸部。

ｒ１場はネジ軸部（Ｉ４の一端に取付けられた第１プー
リ。

住ｅはベルト、卸はモータ等により回転駆動されてベル
トａｅを介して第１ブーＩＪ（１！９を回転させる第２
プーリ、Ｏ援はボールネジのネジ軸部（２）と平行配置
され、摺動子（［３の穴に摺動自在に嵌合された摺動軸
、α９はボールネジのネジ軸部ｒｉ４と摺動軸αａをそ
れぞれ支持および固定するフレームであり、このフレー
ムａ９は被検材（５）に固定されている。また。

摺＃　＠　ｆｌｌ　Ｆｉ被検材（５）の表面と平行であ
り、超音波送受信素子（１）の送受信素子ｆｉ＋の送受
信面は被検材（５）と対向配置されると共に被検材（５
）の表面に接するように高さ調整がなされている。

次ＫｖＪ作について説明する５図示されていないモータ
等でベルトＵを介して第１ブーυα場を回転させると、
ボールネジのネジ軸部ａ壜が回転してナンド部住３がネ
ジ軸部α４を軸方向に移動し、振動子ａｚは摺動軸舖の
軸方向に動くため、超音波送受信素子（１）は被検材（
５）の表面を摺動軸ａ・の軸方向に移動する。モータや
プーリαＳ、αｎの回転数と超音波送受信素子ｆ１）の
移＃ｈ距離は比例するため、ロータリ・エンコーダ等を
用いてモータ等の回転数を検出することにより、超音波
送受信素子（１）の位置を電気信号として読みとること
ができるつしたがって、超音波送受信素子［１）をモー
タ等により移動させながら超音波を被検材（５）の内部
に照射して反射信号による探傷を行なう場合には、超音
波の送受信位置がロータリ・エンコーダによって読み取
れるので、探傷結果が位置の関数として記録できる。

オた。モータ等の駆動に際し、ロータリ・エンコーダか
らの位置信号を制御用信号としても用いることができる
。さらに、被検材（５）内部の欠陥を各位置毎に検出す
るのみでなく、一定間隔毎に得られた超音波の受信信号
から被検材（５）の断面像を得、さらに客観的な非破壊
検査を行うこともできる。

！た。＠３図（ａ）及び（１））は、特許公開番号昭６
４−１５８５１号にて公開されている発明に示されてい
るもので、被検材の凹凸に対して密着性を保ちながら被
検材へ効率よく超音波を伝播させることができ、かつ、
水や油等の接触媒体の外部からの供給を必要としない、
タイヤ型探触子を示す図である。なお、（ａ）は横断面
図、（ｂ）は後方断面図である。

同図において、（至）は曲面形振動子、　ａｌｌは楔、
のけ円柱状で振動子１２０．　ｍ（至）を収納した固定
部材。

（至）は前記固定部材Ｏの外周面を回転する回転体。

（２）は回転体（至）の外周に取付けられた軟質ゴムタ
イヤ、ｃａは固定部材のと回転体（至）とのすき間を埋
める液状媒体、ｃＳは液状媒体（至）のシールと、固定
部材のと回転体（至）との回転機構を兼ねたシール部材
である。

上記のよりにＷｓ吠された超音波ビームにおいては、く
さび１２カの被検材（５）との対向面が曲面形状と慶っ
ているため、振動子（至）から発生した超音波は被検材
（５）に入射するときにスネルの法則により拡散する。

従って、くさびｌ２ｆｌの超音波入射面においては、な
るべく細い超音波ビームにする必要がある。

特に斜角探傷用の振動子（至）から発生する超音波は、
被検材（５）表面に対して大きな角度を持って入射する
ことに々るため、被検材（５）中での超音波拡散の影響
も大きくなる。従って、上記影響を緩和させるために、
斜角探傷用の振動子−は超音波ビームの収束効果を、有
する曲面振動子にする必要がある。

更に、上記振動子のを固定するくさびｅ２Ｄに有機ガラ
ス等から成るブラスチクク製を用いたことにより、音響
インピーダンスを前記軟質ゴムタイヤ（財）の音響イン
ピーダンスに近くすることができ。

その結果、超音波の伝播効率は良くなる。オた。

固定部材のと回転体（至）との隙間に液状媒体（至）を
封入することによりこの間での超音波伝播効率を高めて
いる。

一方、軟質ゴムタイヤ（ハ）はショア硬度１５〜２０程
度の特殊なシリコンゴムで構成されているため。

弾力性に富み、被検材（５）の表面に凹凸があっても。

その隙間を完全にゴムで充填できる機能を有している。

軟質ゴムタイヤ（２）のショア硬度が２０を越えると２
弾力性が失われ、その結果、被検材（５）表面の凹凸が
完全にゴムで充填させることは困難となり、感度低下が
大きくなる。

このようにして、接触媒体を不要とした状態で。

信頼性のある高効率な超音波探傷試験が可能となる。

更に、接触媒体を必要とするような探触子を実際にプラ
ント設備等の環境で使用する場合には。

接触媒体を供給するための付帯設備（例えば、ポンプ、
タンク、ホース等）が必要になったり、超音波探触子を
保持するホルダーやシューの部分に接触媒体をためるた
めの構造が必ＩＩｖｃ々つたすして、Ｍｌ査装電として
複雑で、かつ価格が高くなる問題があったので、上記の
ようなタイヤ探触子は。

接触媒体を供給するための付帯設備を不要とするという
長所をもたらしたといえる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の超音波検査装置は以上のように構成されているの
で、超音波送受信子が前記のように接触媒体の無い状態
で被検材表面の凹凸にならうタイヤ探触子であっても、
超音波送受子の移動および超音波送受信子位置の読み取
りのための複雑な機構は依然として必要であり、被検材
の形状が異なれば、それに合わせてフレーム等を含む移
動機構の変更が必要であった。また、プラント設備の超
音波検査に適用する場合には、駆動機構が大がかりある
いは複雑Ｉ／ｃｉるなと実用面で問題があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので２例えば被検材の大きさの変化や凹凸等の形
状や、被検材の設置スペース等にかかわらず超音波によ
る非破壊検査信号を被検材の位置の関数とともに容易に
検出できる超音波検査装置を得ることを目的とするうｃｉ！！題を解決するための手段〕この発明に係わる超音波検査装置は、前記タイヤ探触子
の移動によるリング状の軟質ゴムタイヤの回転にともな
って同時に回転するよう、前記タイヤ探触子のリング状
の軟質ゴムタイヤに外接するローラを備え、そのローラ
と同軸にロータリーエンコーダを具備し、リング状の軟
質ゴムタイヤの回転に応じた信号を出力するようにした
ものである。

管た。もう一つの発明に係わる超音波検査装置は、前記
タイヤ探触子の移動によるリング状の軟質ゴムタイヤの
回転にとも々って同時に回転するよう、前記タイヤ探触
子のリング状の軟質ゴムタイヤに同軸に備えられたロー
タリーエンコーダを具備し、リング状の軟質ゴムタイヤ
の回転に応じた信号を出力するようにしたものである。

（作用〕この発明におけるローラは、自らの回転によりタイヤ探
触子を移動させる。リング状の軟質ゴムタイヤの外表面
に接するようにして備えられており、リング状の軟質ゴ
ムタイヤの回転と同時に回転し、また、ロータリーエン
コーダは前記ローラと同軸に備えられているので、リン
グ状の軟質ゴムタイヤの回転と同時に所定の信号を出力
する。

ロータリーエンコーダの径を軟質ゴムタイヤの径と関係
づけオた。出力パルス数が所定の値のものを選べば、軟
質ゴムタイヤの回転数に応じた信号を出力する。

またもう一つの発明に係わるロータリーエンコーダは前
記リング状の軟質ゴムタイヤ都同軸に備えられており、
前記リング状の軟質ゴムタイヤの回転に応じて信号を出
力するので、軟質ゴムタイヤの径と関係づけてロータリ
ーエンコーダの出力パルス数を選ぶことにより、所定の
距離進んだ時。

送受信子の移動軌跡上の関数としてパルスが得られる。

このような構造にすれば、複雑な駆動機構なしで、また
、仮に手動によっても超音波検査が行え。

例えば大きさの変化や凹凸などの被検材の形状や被検材
の設置スペース等に係わらず、超音波検査信号を被検材
の位置の関数と共に容易に得ることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図（ａ）において、（りは超音波送受信子（以下。

単に送受信子）、（２）はローラ、（３）はロータリー
エンコーダ、１４）はホルダ、そして、（５）は被検材
である。

また、前記送受信子（１）は前記従来の装置の項で説明
したタイヤ探触子であって、その構造は前記従来の装置
の項で説明した通りである。即ち、第３図において、０
は曲面形振動子、ＣＤはくさび。

■は円柱状の固定部材、（至）は回転体、Ｃ４は回転体
（至）の周囲に取り付けられた軟質ゴムタイヤ、（至）
は前記固定部材■と回転体（至）との隙間を埋める液状
媒体、＠は前記液状媒体■のシールと前記固定部材Ｏと
回転体（至）との回転機ＷＩＩ８兼ねるシール部材であ
る。

前記ローラ（２）はリング状を成す前記軟質ゴムタイヤ
（財）の外表面と接するように前記ホルダ（４）に備え
られており、前記送受信子ｆｘｌの移動、即ち前記軟質
ゴムタイヤ（２）の回転に伴って回転する。一方。

前記ロータリーエンコーダ（３）は前記ローラ（２）と
同軸を或すよ５に前記ホルダ１４１に備えられており。

前記ローラ（２）の回転数を検出するように構成されて
いる。前記ローラ（２）の回転は前記軟質ゴムタイヤ（
財）の回転によるものなので、前記ロータリーエンコー
ダ（３）は間接的に前記軟質ゴムタイヤＱ４の回転数を
検出していることになる。

い！、前記ロータリーエンコーダｆ３）が、−回転当り
２個パルスを出力するものであるとして、また、その直
径をＤＱ　　とすると、前記軟質ゴムタイヤ（財）がＩ
）Ｑ　　−πの距離だけ進んだ間にＰ個のパルスが出力
される。言い換えれば、　　Ｄｏ　　・π／２だけ進ん
だ時に１パルス出力されることになる。

従って、ロータリーエンコーダ（３）からの信号を必要
とする移動距ＪｌｌＩＶＣＦ）じた径及び出力パルス数
のロータリーエンコーダ（３）を用いればよい。

上記送受信子全体の動作例としては、Ｌの距離だけ進む
毎に送受信に同期させてロータリーエンコーダ（３）か
ら信号を得る場合には、上述の通りＤＱ　　―π／Ｐが
ちょうどＬに等しくなるようなロータリーエンコーダを
用いる。そして１図示していない送受信器が所定の周期
で出力する送信パルスが、ロータリーエンコーダ（３）
からの信号と同期する時の信号を９例えば図示していな
い受信信号処理回路等に導き、受信信号を前記送受信子
（１）が移動する直線上の関数として用いることができ
る。

また、もう一つの発明においては第１図（ｂ）Ｋ示した
ように、ロータリーエンコーダ（３）が１円柱状を威す
前記固定部材のと同軸に設けられた状態で。

ホルダーｆ４１　Ｋ保持される。

この発明においでも、前記送受信子（１）の移動は前記
軟質ゴムタイヤ（財）の回転によるものであり。

前記軟質ゴムタイヤ（財）即ち、前記固定部材のと同軸
構造であることにより、前記軟質ゴムタイヤ（財）の回
転に伴って回転するつ従って、所望のバルスビクチに応
じた一回転当りの出力パルス数のロータリーエンコーダ
を選べばよい。

〔発明の効果〕

以上述べたようにこの発明によれば、被検材表面を接触
して移動するリング状のゴムタイヤと外接して設けられ
たローラと同軸か、會たは、ゴムタイヤと同軸にロータ
リーエンコーダを設けることにより、前者の方法ではロ
ーラを介して間接的に、噴た。後者の方法ではゴムタイ
ヤの回転を直接的に検出して、ゴムタイヤの回転に応じ
た信号を出力するので、被検材の形状や設置状況に係わ
らず複雑な駆動機構等を必要とすることなく、超音波送
受信子の移動軌跡上において所定のピッチで信号を取り
出すことができるので、超音波送受信子の移動軌跡上の
位置の関数として受信信号を用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（１））はこの発明及びもう一つの発
明による超音波検査装置を示す図、第２図は従来の超音
波検査装置を示す図、第３図は従来及びこの発明の超音
波送受信子を示す図である。図において、（１）は超音波送受信子、（２）はローラ
。（３）はロータリーエンコーダ、翰は局面形振動子。ＱＤはくさび、のは固定部材、（至）は回転体、Ｃ４は
軟質ゴムタイヤ、（至）は液状媒体、■はシール部材で
ある。なお９図中、同一あるいは同等部分には同一符号を付し
て示しである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）超音波を収束させる目的の曲率を有する斜角探傷
用の曲面振動子及び、その振動子を固定するくさびとを
円弧の一部として収納した円柱状の固定部材と、上記固
定部材の周囲に外接する円筒状のリング材と、前記リン
グ材の外周面に設けたリング状のゴムとよりなる超音波
探触子と、前記超音波探触子の前記リング状のゴムの外
周面に接するように設けられ、かつ、前記超音波探触子
の移動による前記リング状のゴムの回転に伴つて回転す
るローラと、前記ローラと同軸に設けられ、前記リング
状のゴムの回転数に応じた信号を出力するロータリーエ
ンコーダとを備えたことを特徴とする超音波検査装置。
（２）超音波を収束させる目的の曲率を有する斜角探傷
用の曲面振動子及び、その振動子を固定するくさびとを
円弧の一部として収納した円柱状の固定部材と、上記固
定部材の周囲に外接する円筒状のリング材と、前記リン
グ材の外周面に設けたリング状のゴムとよりなる超音波
探触子と、前記円柱状の固定部材と同軸に設けられ、前
記リング状のゴムの回転数に応じた信号を出力するロー
タリーエンコーダとを備えたことを特徴とする超音波検
査装置。