JPH05126803A - 自動超音波探傷装置 - Google Patents
自動超音波探傷装置Info
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- JPH05126803A JPH05126803A JP3311482A JP31148291A JPH05126803A JP H05126803 A JPH05126803 A JP H05126803A JP 3311482 A JP3311482 A JP 3311482A JP 31148291 A JP31148291 A JP 31148291A JP H05126803 A JPH05126803 A JP H05126803A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
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- G—PHYSICS
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属シース管の内部および表面における微小
欠陥・異物等の検出を自動的に行うための改良された超
音波探傷装置を提供する。 【構成】 金属シース管の円周方向に複数個の超音波探
傷子を配置し、これらの超音波探傷子を金属シース管表
面に対する入射角および入射路程を一定に保持するため
の保持手段と、金属シース管の外径の違いに対応して超
音波探傷子の入射角と入射路程を一定値に保持させる調
整手段とを有し、各超音波探傷子による金属シース管の
探傷範囲の合計が金属シース管の全円周をカバーするよ
うに各超音波探傷子を配置した。
欠陥・異物等の検出を自動的に行うための改良された超
音波探傷装置を提供する。 【構成】 金属シース管の円周方向に複数個の超音波探
傷子を配置し、これらの超音波探傷子を金属シース管表
面に対する入射角および入射路程を一定に保持するため
の保持手段と、金属シース管の外径の違いに対応して超
音波探傷子の入射角と入射路程を一定値に保持させる調
整手段とを有し、各超音波探傷子による金属シース管の
探傷範囲の合計が金属シース管の全円周をカバーするよ
うに各超音波探傷子を配置した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、金属シース管被覆電
力ケーブル等において、金属シース管被覆後の金属シー
ス管の内部および外部表面の微小異物・欠陥等の自動検
査を行うための超音波探傷装置に関する。
力ケーブル等において、金属シース管被覆後の金属シー
ス管の内部および外部表面の微小異物・欠陥等の自動検
査を行うための超音波探傷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属シース管被覆電力ケーブルとして
は、例えばアルミニウム管被覆の油入ケーブルがある。
このアルミニウム管被覆油入ケーブルの内部は高真空状
態の紙巻ケーブルと電気絶縁油等で充満されており、そ
の電気絶縁油は加圧されている。この油入ケーブルのア
ルミニウム管被覆の内部や内部表面・外部表面にピンホ
ールやボイド・異物等の欠陥があると、この油入ケーブ
ル製造の次工程や布設等の曲げ等で新たな欠陥（例えば
ヒビ割れ）が発生しやすくなる。
は、例えばアルミニウム管被覆の油入ケーブルがある。
このアルミニウム管被覆油入ケーブルの内部は高真空状
態の紙巻ケーブルと電気絶縁油等で充満されており、そ
の電気絶縁油は加圧されている。この油入ケーブルのア
ルミニウム管被覆の内部や内部表面・外部表面にピンホ
ールやボイド・異物等の欠陥があると、この油入ケーブ
ル製造の次工程や布設等の曲げ等で新たな欠陥（例えば
ヒビ割れ）が発生しやすくなる。
【０００３】これらの欠陥は、たとえ貫通状態でなくと
もその後の長時間の使用によってヒビ割れ・ピンホール
等の貫通に至り、アルミニウム管被覆内部の高真空状態
の破壊や電気絶縁油の漏れが発生する虞がある。この場
合、油入電力ケーブルとしての電気特性を劣化させ、電
力ケーブル本体の機能を失うことになる。従って、油入
電力ケーブル等にアルミニウム管被覆を行う場合、ケー
ブル全長の全周面にわたり、アルミニウム管の内部や外
部表面・内部表面にピンホール・ボイド・異物の混入等
の欠陥が無いことが要求される。
もその後の長時間の使用によってヒビ割れ・ピンホール
等の貫通に至り、アルミニウム管被覆内部の高真空状態
の破壊や電気絶縁油の漏れが発生する虞がある。この場
合、油入電力ケーブルとしての電気特性を劣化させ、電
力ケーブル本体の機能を失うことになる。従って、油入
電力ケーブル等にアルミニウム管被覆を行う場合、ケー
ブル全長の全周面にわたり、アルミニウム管の内部や外
部表面・内部表面にピンホール・ボイド・異物の混入等
の欠陥が無いことが要求される。
【０００４】このための従来の金属シース被覆管の欠陥
検出法としては、次の〜の方法がある。
検出法としては、次の〜の方法がある。
【０００５】作業者が金属シース管表面を目視検査す
る。これは、金属シース管の背後に鏡を置くことで、作
業者がアルミニウム管全周について目視検査を行い、金
属シース管表面の形状変化から欠陥の検出や推定を行う
ものである。
る。これは、金属シース管の背後に鏡を置くことで、作
業者がアルミニウム管全周について目視検査を行い、金
属シース管表面の形状変化から欠陥の検出や推定を行う
ものである。
【０００６】金属シース管表面を全長・全周について
光学的に検査し、画像処理等を行うことで金属シース管
表面の形状変化から欠陥の検出を行う方法である。
光学的に検査し、画像処理等を行うことで金属シース管
表面の形状変化から欠陥の検出を行う方法である。
【０００７】金属シース管を水入れタンクの中を通過
させる。この水中において、金属シース管の円周方向に
沿って超音波探傷子を機械的に回転させながらかつ金属
シース管を長さ方向に進行させることにより、金属シー
ス管の全周面を螺旋状に走査することでアルミニウム管
の表面・内部の欠陥検出を非接触で行う方法である。
させる。この水中において、金属シース管の円周方向に
沿って超音波探傷子を機械的に回転させながらかつ金属
シース管を長さ方向に進行させることにより、金属シー
ス管の全周面を螺旋状に走査することでアルミニウム管
の表面・内部の欠陥検出を非接触で行う方法である。
【０００８】金属シース管の円周方向に複数の渦電流
センサーを配置して検査を行う方法である。
センサーを配置して検査を行う方法である。
【０００９】Ｘ線により金属シース管の欠陥・異物等
を検出する方法である。
を検出する方法である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記，の
方法では、
方法では、
【００１１】（ａ）内部欠陥が小さい場合、表面の形状
変化に至らない場合があり、この場合検出不可能にな
る。一般に電力ケーブル用アルミニウム被覆管の肉厚は
約２〜５ｍｍ程度のため、０．３〜０．５ｍｍ程度の微
小欠陥ではアルミニウム管表面の形状変化に至らない場
合がある。
変化に至らない場合があり、この場合検出不可能にな
る。一般に電力ケーブル用アルミニウム被覆管の肉厚は
約２〜５ｍｍ程度のため、０．３〜０．５ｍｍ程度の微
小欠陥ではアルミニウム管表面の形状変化に至らない場
合がある。
【００１２】（ｂ）金属シース管の内部表面の欠け・ピ
ンホール等の検出は不可能である。
ンホール等の検出は不可能である。
【００１３】（ｃ）内部欠陥の種類・形状によっては、
金属シース管表面の形状変化に至らない場合があり、こ
の場合には検出が不可能である。
金属シース管表面の形状変化に至らない場合があり、こ
の場合には検出が不可能である。
【００１４】の方法では、他に
【００１５】（ｄ）長時間の目視検査は作業者の負担が
大きく、かつ、疲労等により検出ミスを起こしやすい。
大きく、かつ、疲労等により検出ミスを起こしやすい。
【００１６】（ｅ）内部欠陥によって表れる金属シース
管表面の形状変化は微小なものであるため、作業者の経
験と感に頼るところが大きく、作業者の個人差が入りや
すい。
管表面の形状変化は微小なものであるため、作業者の経
験と感に頼るところが大きく、作業者の個人差が入りや
すい。
【００１７】上記の方法では、他に
【００１８】（ｆ）金属シース管表面の形状変化のう
ち、例えば、微妙な色の変化等は光学的にあるいは画像
処理等で判別することできない場合がある。
ち、例えば、微妙な色の変化等は光学的にあるいは画像
処理等で判別することできない場合がある。
【００１９】上記の方法では、
【００２０】（ｇ）機構が複雑になる。即ち、実際のア
ルミニウム管の外径は、電力ケーブルの種類・仕様等に
より沢山存在する。（アルミニウム管外径としては、例
えば、４０φ〜２００φにおいて沢山存在する。）様々
の外径のアルミニウム管の製造に対し、アルミニウム管
表面と超音波探傷子との位置関係、即ち、超音波の入射
角度および入射路程を一定に保持しながら超音波探傷子
がアルミニウム管外周を回転できる構造が要求される。
このため、探傷子回転保持部の機構が複雑になるか、あ
るいは各外径サイズに対応する探傷子回転保持部を沢山
持つことが必要となる。
ルミニウム管の外径は、電力ケーブルの種類・仕様等に
より沢山存在する。（アルミニウム管外径としては、例
えば、４０φ〜２００φにおいて沢山存在する。）様々
の外径のアルミニウム管の製造に対し、アルミニウム管
表面と超音波探傷子との位置関係、即ち、超音波の入射
角度および入射路程を一定に保持しながら超音波探傷子
がアルミニウム管外周を回転できる構造が要求される。
このため、探傷子回転保持部の機構が複雑になるか、あ
るいは各外径サイズに対応する探傷子回転保持部を沢山
持つことが必要となる。
【００２１】（ｈ）超音波探傷子自体が回転するため、
超音波探傷子の高周波信号の送受信等は、スリップリン
グを経由して行う必要がある。この場合、スリップリン
グにおいて、外部のノイズ混入やスリップリングでのノ
イズ発生等が生じやすく、その対策が複雑となる。ま
た、高周波信号制御部自体を回転体と一体化する方法も
考えられるが、装置が大型化することや微調整が難しい
等の問題がある。
超音波探傷子の高周波信号の送受信等は、スリップリン
グを経由して行う必要がある。この場合、スリップリン
グにおいて、外部のノイズ混入やスリップリングでのノ
イズ発生等が生じやすく、その対策が複雑となる。ま
た、高周波信号制御部自体を回転体と一体化する方法も
考えられるが、装置が大型化することや微調整が難しい
等の問題がある。
【００２２】（ｉ）金属シース管が水中を通過し、か
つ、その外周を探傷子が回転するとき、水中に乱流が発
生しやすくなる。この乱流によって超音波が反射し、誤
検出となりやすい。
つ、その外周を探傷子が回転するとき、水中に乱流が発
生しやすくなる。この乱流によって超音波が反射し、誤
検出となりやすい。
【００２３】（ｊ）探傷子自体が回転するとき微小振動
が発生しやすくなり、そのため、金属シース管に対する
入射角が変化し、誤動作をしやすい。
が発生しやすくなり、そのため、金属シース管に対する
入射角が変化し、誤動作をしやすい。
【００２４】（ｋ）探傷子自体が回転することで、水中
に混入したゴミが水中で舞やすく、超音波がこのゴミで
反射されることで誤動作しやすい。
に混入したゴミが水中で舞やすく、超音波がこのゴミで
反射されることで誤動作しやすい。
【００２５】上記の方法では、異物・欠陥等の検出分
解能が悪く、０．３ｍｍφ〜０．５ｍｍφ程度のものは
検出が困難である。
解能が悪く、０．３ｍｍφ〜０．５ｍｍφ程度のものは
検出が困難である。
【００２６】上記の方法では、電力ケーブルの外周を
金属シースで覆った状態での検査ができないし、大型で
高価なものとなる。
金属シースで覆った状態での検査ができないし、大型で
高価なものとなる。
【００２７】この発明の目的は、前述した従来技術の欠
点を解消し、金属シース管の内部および表面における微
小欠陥・異物等の検出を自動的に行うための改良された
装置を提供することにある。
点を解消し、金属シース管の内部および表面における微
小欠陥・異物等の検出を自動的に行うための改良された
装置を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】この発明は、金属シース
管の円周方向に複数個の超音波探傷子を配置し、これら
の超音波探傷子を金属シース管表面に対する入射角およ
び入射路程を一定に保持するための保持手段と、金属シ
ース管の外形の違いに対応して超音波探傷子の金属シー
ス管に対する入射角と入射路程を一定値に保持させる調
整手段とを有し、各超音波探傷子による金属シース管の
探傷範囲の合計が金属シース管の全円周をカバーするよ
うに各超音波探傷子を配置した自動超音波探傷装置であ
る。また、この発明は、超音波探傷子による超音波の放
射およびそのエコー波の受信の繰り返し動作を高速で制
御し、かつ、受信したエコー波の分析により金属シース
管の異物・欠陥等の検出を行うコントローラを有する自
動超音波探傷装置である。さらに、この発明は、水中に
金属シース管を通し、その周囲に配置された超音波探傷
子と超音波探傷コントローラを組み合わせた装置によ
り、金属シース管をその長さ方向に進行させながら検出
する自動超音波探傷装置である。
管の円周方向に複数個の超音波探傷子を配置し、これら
の超音波探傷子を金属シース管表面に対する入射角およ
び入射路程を一定に保持するための保持手段と、金属シ
ース管の外形の違いに対応して超音波探傷子の金属シー
ス管に対する入射角と入射路程を一定値に保持させる調
整手段とを有し、各超音波探傷子による金属シース管の
探傷範囲の合計が金属シース管の全円周をカバーするよ
うに各超音波探傷子を配置した自動超音波探傷装置であ
る。また、この発明は、超音波探傷子による超音波の放
射およびそのエコー波の受信の繰り返し動作を高速で制
御し、かつ、受信したエコー波の分析により金属シース
管の異物・欠陥等の検出を行うコントローラを有する自
動超音波探傷装置である。さらに、この発明は、水中に
金属シース管を通し、その周囲に配置された超音波探傷
子と超音波探傷コントローラを組み合わせた装置によ
り、金属シース管をその長さ方向に進行させながら検出
する自動超音波探傷装置である。
【００２９】一般に、アルミニウム管等の押出工程にお
いてアルミニウム管の長さ方向に沿った筋状の押出ダイ
ス傷がアルミニウム管表面に生じる。超音波はこのダイ
ス傷に対する入射角が直角に近い程反射されやすく、ア
ルミニウム管内部へ伝播しにくい。そのため、このダイ
ス傷に対し超音波を斜め方向から入射させることで、超
音波をアルミニウム管内部へ伝播させるようにする。ま
た、超音波はその伝播距離とともに強度が減衰するた
め、金属シース管表面までの超音波入射路程が変わると
探傷感度が変化する。探傷感度を一定に保つため、超音
波の入射路程を一定に保持することが必要となる。そこ
で、超音波探傷子の金属表面に対する入射角および入射
点までの路程を一定に保持するための機構をもたせてい
る。
いてアルミニウム管の長さ方向に沿った筋状の押出ダイ
ス傷がアルミニウム管表面に生じる。超音波はこのダイ
ス傷に対する入射角が直角に近い程反射されやすく、ア
ルミニウム管内部へ伝播しにくい。そのため、このダイ
ス傷に対し超音波を斜め方向から入射させることで、超
音波をアルミニウム管内部へ伝播させるようにする。ま
た、超音波はその伝播距離とともに強度が減衰するた
め、金属シース管表面までの超音波入射路程が変わると
探傷感度が変化する。探傷感度を一定に保つため、超音
波の入射路程を一定に保持することが必要となる。そこ
で、超音波探傷子の金属表面に対する入射角および入射
点までの路程を一定に保持するための機構をもたせてい
る。
【００３０】
【実施例】この発明の自動超音波探傷装置では、超音波
伝播媒体として水を使用する。水は超音波伝播効率が良
く安価である。長時間に亙って水を使用すると、水温の
変化や水の接触面の温度などによって、水中に含まれる
気体が気泡となって生じる場合がある。超音波は水中の
ゴミや気泡で反射されるので、検出ミスや誤検出を行う
場合がある。そこで、超音波伝播媒体としての水は、フ
ィルタ等でゴミ等の除去および脱気装置等での脱気を行
って使用する。
伝播媒体として水を使用する。水は超音波伝播効率が良
く安価である。長時間に亙って水を使用すると、水温の
変化や水の接触面の温度などによって、水中に含まれる
気体が気泡となって生じる場合がある。超音波は水中の
ゴミや気泡で反射されるので、検出ミスや誤検出を行う
場合がある。そこで、超音波伝播媒体としての水は、フ
ィルタ等でゴミ等の除去および脱気装置等での脱気を行
って使用する。
【００３１】図２および図３に、金属シース管の一例と
してアルミニウム管１と超音波探傷子２との位置関係を
示す。本件発明者の研究結果、超音波の周波数が５ＭＨ
ｚの場合、アルミニウム管１の長さ方向に対する超音波
の入射角度θ1 は約３０°で、アルミニウム管１の半径
方向に対する超音波の入射角度θ2 は約４０°である場
合がアルミニウム管１の内部へ超音波３が効率よく進入
し、伝播することが確かめられた。
してアルミニウム管１と超音波探傷子２との位置関係を
示す。本件発明者の研究結果、超音波の周波数が５ＭＨ
ｚの場合、アルミニウム管１の長さ方向に対する超音波
の入射角度θ1 は約３０°で、アルミニウム管１の半径
方向に対する超音波の入射角度θ2 は約４０°である場
合がアルミニウム管１の内部へ超音波３が効率よく進入
し、伝播することが確かめられた。
【００３２】超音波は密度の異なる部分で反射する。図
３において、超音波探傷子２から放射される超音波３
は、超音波探傷子２と水との境界面にて一部反射し、そ
の残りが水中へ広がりながら伝播する。次いで、超音波
３はアルミニウム管１の表面にて一部反射し、その残り
の超音波３´がアルミニウム管１の内側表面・外側表面
にて反射を繰り返しながら伝播していく。アルミニウム
管１の内部を伝播する超音波３´は、アルミニウム管１
の外側表面・内側表面での凹凸や異物７等あるいはアル
ミニウム管１の内部の異物・欠陥８等にて反射し、入射
波と逆方向へ進行するエコー波が生じる。超音波探傷子
２はそのエコー波を受信する。
３において、超音波探傷子２から放射される超音波３
は、超音波探傷子２と水との境界面にて一部反射し、そ
の残りが水中へ広がりながら伝播する。次いで、超音波
３はアルミニウム管１の表面にて一部反射し、その残り
の超音波３´がアルミニウム管１の内側表面・外側表面
にて反射を繰り返しながら伝播していく。アルミニウム
管１の内部を伝播する超音波３´は、アルミニウム管１
の外側表面・内側表面での凹凸や異物７等あるいはアル
ミニウム管１の内部の異物・欠陥８等にて反射し、入射
波と逆方向へ進行するエコー波が生じる。超音波探傷子
２はそのエコー波を受信する。
【００３３】超音波探傷子２は、超音波の放射とそのエ
コー波の受信を高速で繰り返す。図４および図５に超音
波探傷子２で受信するエコー波の様子の一例を示す。縦
軸はエコー波の強度であり、横軸は時間である。ここ
で、波形１０は超音波探傷子２と水との境界面での反射
波形であり、波形１１は水とアルミニウム管１の表面と
の境界面での反射波形であり、波形１２はアルミニウム
管１の内部表面あるいは外部表面での凹凸や異物７等か
らの反射波形およびアルミニウム管１内部の異物・欠陥
８等での反射波形である。
コー波の受信を高速で繰り返す。図４および図５に超音
波探傷子２で受信するエコー波の様子の一例を示す。縦
軸はエコー波の強度であり、横軸は時間である。ここ
で、波形１０は超音波探傷子２と水との境界面での反射
波形であり、波形１１は水とアルミニウム管１の表面と
の境界面での反射波形であり、波形１２はアルミニウム
管１の内部表面あるいは外部表面での凹凸や異物７等か
らの反射波形およびアルミニウム管１内部の異物・欠陥
８等での反射波形である。
【００３４】このようなエコー波形は、超音波探傷子２
からの伝播距離が大きい程減衰するので、入射点より遠
く離れたアルミニウム管１の内部あるいは表面での異物
・欠陥で反射されて生じる波形は小さくなる。
からの伝播距離が大きい程減衰するので、入射点より遠
く離れたアルミニウム管１の内部あるいは表面での異物
・欠陥で反射されて生じる波形は小さくなる。
【００３５】超音波の入射路程を一定にすれば、波形１
１の生じる位置は時間軸上でほぼ一定付近になる。従っ
て、このエコー波形を時間軸において、非検査部２０と
検査部２１に分けることができる。超音波探傷子２から
の伝播距離が大きい程エコー波形の減衰が大きいので、
検査部２０の時間軸幅には制限を設け、かつ、このエコ
ー波形の減衰を補正するために、図６に示すゲイン補正
を行う。
１の生じる位置は時間軸上でほぼ一定付近になる。従っ
て、このエコー波形を時間軸において、非検査部２０と
検査部２１に分けることができる。超音波探傷子２から
の伝播距離が大きい程エコー波形の減衰が大きいので、
検査部２０の時間軸幅には制限を設け、かつ、このエコ
ー波形の減衰を補正するために、図６に示すゲイン補正
を行う。
【００３６】図７は、図５のエコー波形１２に対し、図
６に示すゲイン補正を行ったときの一例であり、異物・
欠陥等での反射による波形が拡大される様子が分かる。
図７において、探傷検出ゲートレベル１３を設定し、検
査部２１でゲートレベル１３以上の波形が存在する場
合、異物・欠陥等を検出したと判定するのである。
６に示すゲイン補正を行ったときの一例であり、異物・
欠陥等での反射による波形が拡大される様子が分かる。
図７において、探傷検出ゲートレベル１３を設定し、検
査部２１でゲートレベル１３以上の波形が存在する場
合、異物・欠陥等を検出したと判定するのである。
【００３７】図８は、アルミニウム管１の外周に、等間
隔でＣＨ１〜ＣＨ８の８個の超音波探傷子を配置した状
態でアルミニウム管１を長さ方向に縦割りにして広げた
と仮定したとき、８本の超音波探傷子から放射される超
音波がアルミニウム管１のシース内部を伝播するエリア
を示す一例である。Ｌ2 はアルミニウム管１の周長で、
ＬX は図７における検査範囲２１の時間内で検査できる
エリア（斜線部）の長さを示す。超音波探傷子２の入射
角と超音波入射路程を適当にとると、各々の超音波探傷
子の検査エリアの合計はアルミニウム管１の円周方向全
体をカバーすることができる。
隔でＣＨ１〜ＣＨ８の８個の超音波探傷子を配置した状
態でアルミニウム管１を長さ方向に縦割りにして広げた
と仮定したとき、８本の超音波探傷子から放射される超
音波がアルミニウム管１のシース内部を伝播するエリア
を示す一例である。Ｌ2 はアルミニウム管１の周長で、
ＬX は図７における検査範囲２１の時間内で検査できる
エリア（斜線部）の長さを示す。超音波探傷子２の入射
角と超音波入射路程を適当にとると、各々の超音波探傷
子の検査エリアの合計はアルミニウム管１の円周方向全
体をカバーすることができる。
【００３８】また、アルミニウム管１は長さ方向９に沿
って進行するので、超音波探傷子のサンプリング周波数
ｆx を適当に設定すれば、アルミニウム管１の全長かつ
全周に渡って検査することができることになる。
って進行するので、超音波探傷子のサンプリング周波数
ｆx を適当に設定すれば、アルミニウム管１の全長かつ
全周に渡って検査することができることになる。
【００３９】今、アルミニウム管１内の超音波の進行速
度の最大値をｖx（ｍ／分）、１回の走査エリアの長さ
ＬX ＝１０ｍｍ、サンプリング周波数ｆx ＝５００Ｈ
ｚ、１回の検査エリアの長さＬx のとき、その１０％が
次ぎの検査エリアと重複し、全ての超音波探傷子２によ
る検査のタイミングが同一であると仮定すると、
度の最大値をｖx（ｍ／分）、１回の走査エリアの長さ
ＬX ＝１０ｍｍ、サンプリング周波数ｆx ＝５００Ｈ
ｚ、１回の検査エリアの長さＬx のとき、その１０％が
次ぎの検査エリアと重複し、全ての超音波探傷子２によ
る検査のタイミングが同一であると仮定すると、
【００４０】 ｖx ＝０．９×Ｌx ×ｆx ×６０×１０-3＝２７０（ｍ／分）
【００４１】となる。
【００４２】次に、図９ないし図１１に基づいて超音波
探傷子を保持するための超音波探傷子ホルダーの一例の
構成を示す。アルミニウム管の外径の違いに対応して超
音波の入射角および超音波入射路程を一定に保持できる
ように全ての超音波探傷子の配置位置を調整するための
機構である。
探傷子を保持するための超音波探傷子ホルダーの一例の
構成を示す。アルミニウム管の外径の違いに対応して超
音波の入射角および超音波入射路程を一定に保持できる
ように全ての超音波探傷子の配置位置を調整するための
機構である。
【００４３】外径Ｒ１の円筒状アルミニウム管１の周囲
には、環状の超音波探傷子ホルダー１４，１４´にて保
持された組込台１７に組み込まれた超音波探傷子２が複
数個配置されている。これらの超音波探傷子２はアルミ
ニウム管１の表面に対し長さ方向での入射角度θ1 ・半
径方向での入射角度θ2からなる入射角および入射路程
Ｌ1 で設定されている。
には、環状の超音波探傷子ホルダー１４，１４´にて保
持された組込台１７に組み込まれた超音波探傷子２が複
数個配置されている。これらの超音波探傷子２はアルミ
ニウム管１の表面に対し長さ方向での入射角度θ1 ・半
径方向での入射角度θ2からなる入射角および入射路程
Ｌ1 で設定されている。
【００４４】上記組込台１７は環状の固定ホルダー１４
と回転ホルダー１４´間に挟み込まれて保持される。固
定ホルダー１４には半径方向の溝ｗ1 が形成されてお
り、回転ホルダー１４´には円周方向に伸びた溝ｗ2 が
形成されている。そして、組込台１７の固定ホルダー１
４側の側面には上記溝ｗ1 に係合する３本のピン１５が
設けられ、このうちの上下２本のピンは溝ｗ1 の左側に
中央の１本のピン１５は右側に係合するように植立され
ている。一方、回転ホルダー１４´側の側面には１本の
ピン１６が溝ｗ2 に係合して保持されている。
と回転ホルダー１４´間に挟み込まれて保持される。固
定ホルダー１４には半径方向の溝ｗ1 が形成されてお
り、回転ホルダー１４´には円周方向に伸びた溝ｗ2 が
形成されている。そして、組込台１７の固定ホルダー１
４側の側面には上記溝ｗ1 に係合する３本のピン１５が
設けられ、このうちの上下２本のピンは溝ｗ1 の左側に
中央の１本のピン１５は右側に係合するように植立され
ている。一方、回転ホルダー１４´側の側面には１本の
ピン１６が溝ｗ2 に係合して保持されている。
【００４５】従って、図９に示すように固定ホルダー１
４および回転ホルダー１４´に外径Ｒ１のアルミニウム
管１を挿通し、このアルミニウム管１の中心Ｏに対し回
転ホルダー１４´を回転させると、組込台１７は回転ホ
ルダー１４´側のピン１６により溝ｗ2 に沿って円周方
向に移動するが、固定ホルダー１４側のピン１５は半径
方向の溝ｗ1 に規制され、半径方向に移動することにな
る。破線は回転後の状態を示している。
４および回転ホルダー１４´に外径Ｒ１のアルミニウム
管１を挿通し、このアルミニウム管１の中心Ｏに対し回
転ホルダー１４´を回転させると、組込台１７は回転ホ
ルダー１４´側のピン１６により溝ｗ2 に沿って円周方
向に移動するが、固定ホルダー１４側のピン１５は半径
方向の溝ｗ1 に規制され、半径方向に移動することにな
る。破線は回転後の状態を示している。
【００４６】この状態において、外径Ｒ１´なる異径の
アルミニウム管１´に対し、入射角度θ1 ＝θ2 ´およ
び入射路程Ｌ1 ＝Ｌ1 ´にて超音波の入射が可能な超音
波探傷子２´の設定位置が存在し、溝ｗ2 をｗ2 ´の位
置に回転移動させることで全ての超音波探傷子２をアル
ミニウム管１´に対する超音波探傷子２´の設定位置に
移動することができる。この場合、超音波探傷子２はア
ルミニウム管の断面上を並行移動するので、アルミニウ
ム管１の長さ方向での入射角度θ1 は変化しない。
アルミニウム管１´に対し、入射角度θ1 ＝θ2 ´およ
び入射路程Ｌ1 ＝Ｌ1 ´にて超音波の入射が可能な超音
波探傷子２´の設定位置が存在し、溝ｗ2 をｗ2 ´の位
置に回転移動させることで全ての超音波探傷子２をアル
ミニウム管１´に対する超音波探傷子２´の設定位置に
移動することができる。この場合、超音波探傷子２はア
ルミニウム管の断面上を並行移動するので、アルミニウ
ム管１の長さ方向での入射角度θ1 は変化しない。
【００４７】超音波探傷子ホルダー１４には、アルミニ
ウム管１の中心Ｏを中心とした円周上に複数個の超音波
探傷子２を上記の基本構成にて配置し、各々の溝ｗ2 を
同時に移動させることで全ての超音波探傷子を同時に移
動させ、Ｏ点を中心とした異径のアルミニウム管に対
し、常に一定の入射角および入射路程を持つ様に調整す
ることができる。
ウム管１の中心Ｏを中心とした円周上に複数個の超音波
探傷子２を上記の基本構成にて配置し、各々の溝ｗ2 を
同時に移動させることで全ての超音波探傷子を同時に移
動させ、Ｏ点を中心とした異径のアルミニウム管に対
し、常に一定の入射角および入射路程を持つ様に調整す
ることができる。
【００４８】図１は、この発明の一実施例を示す自動超
音波探傷装置の構成図である。この例では電力ケーブル
はアルミニウム管で被覆した例であるが、アルミニウム
管１の内部は省略してある。アルミニウム管１は断面図
である。アルミニウム管１とその円周方向の周囲に配置
された複数個の超音波探傷子２（この場合、ＣＨ１〜Ｃ
Ｈ８の８個）は図示しない水入タンクの水中に配置さ
れ、かつ、図示しないアルミニウム管製造ラインの中に
設置されている。超音波探傷子２は図示しないホルダー
にて図２および図３で示した超音波のアルミニウム管１
の表面への入射角度θ1 ・θ2 および入射路程Ｌ1 の状
態にて配置されている。超音波探傷子２より放射された
超音波３は、水中を伝播した後にアルミニウム管１の内
部に進入する。そして、途中の超音波探傷子２の表面・
アルミニウム管１の表面およびアルミニウム管１の内部
や表面の異物・欠陥等で反射され、エコー波を生じるこ
とになる。超音波探傷子２は超音波の放射とそのエコー
波の受信を高速で繰り返す。超音波探傷コントローラ５
は超音波探傷子ケーブル４を経由してそれぞれの超音波
探傷子２による超音波の放射およびそのエコー波の受信
を制御するとともに、受信したエコー波を分析してアル
ミニウム管１の内部・表面の異物・欠陥等の検出を行
い、異物・欠陥検出信号６をコントローラ３１に出力す
る。
音波探傷装置の構成図である。この例では電力ケーブル
はアルミニウム管で被覆した例であるが、アルミニウム
管１の内部は省略してある。アルミニウム管１は断面図
である。アルミニウム管１とその円周方向の周囲に配置
された複数個の超音波探傷子２（この場合、ＣＨ１〜Ｃ
Ｈ８の８個）は図示しない水入タンクの水中に配置さ
れ、かつ、図示しないアルミニウム管製造ラインの中に
設置されている。超音波探傷子２は図示しないホルダー
にて図２および図３で示した超音波のアルミニウム管１
の表面への入射角度θ1 ・θ2 および入射路程Ｌ1 の状
態にて配置されている。超音波探傷子２より放射された
超音波３は、水中を伝播した後にアルミニウム管１の内
部に進入する。そして、途中の超音波探傷子２の表面・
アルミニウム管１の表面およびアルミニウム管１の内部
や表面の異物・欠陥等で反射され、エコー波を生じるこ
とになる。超音波探傷子２は超音波の放射とそのエコー
波の受信を高速で繰り返す。超音波探傷コントローラ５
は超音波探傷子ケーブル４を経由してそれぞれの超音波
探傷子２による超音波の放射およびそのエコー波の受信
を制御するとともに、受信したエコー波を分析してアル
ミニウム管１の内部・表面の異物・欠陥等の検出を行
い、異物・欠陥検出信号６をコントローラ３１に出力す
る。
【００４９】コントローラ３１は常時計尺パルス信号３
２を入力し、超音波探傷コントローラ５から異物・欠陥
検出データと計尺位置データ等からなる印字データ信号
３５をプリンター３６へ出力することでデータ印字を行
う。コントローラ３１は同時に異物・欠陥検出位置とマ
ーキング信号３３をマーカー３４を送ることでアルミニ
ウム管１の表面の異物・欠陥等の検出位置にマーク付け
を行う。
２を入力し、超音波探傷コントローラ５から異物・欠陥
検出データと計尺位置データ等からなる印字データ信号
３５をプリンター３６へ出力することでデータ印字を行
う。コントローラ３１は同時に異物・欠陥検出位置とマ
ーキング信号３３をマーカー３４を送ることでアルミニ
ウム管１の表面の異物・欠陥等の検出位置にマーク付け
を行う。
【００５０】他の実施例として、１台あるいは複数個の
超音波探傷子を制御する超音波コントローラを複数個備
えるようにしてもよい。また、マイコンを付加してフロ
ッピーディスク等の記録媒体に異物・欠陥検出や作業デ
ータ等の記録も行うようにしてもよい。さらに、アラー
ム装置を備えることもできる。
超音波探傷子を制御する超音波コントローラを複数個備
えるようにしてもよい。また、マイコンを付加してフロ
ッピーディスク等の記録媒体に異物・欠陥検出や作業デ
ータ等の記録も行うようにしてもよい。さらに、アラー
ム装置を備えることもできる。
【００５１】その他の実施例として、プリンタ３６また
はマーカー３４の一方を省略することもできる。また、
本装置をケーブル製造ライン中で使用する以外に、独立
した検査ラインで使用するようにしてもよい。さらに、
異物・欠陥等の検出だけでなく、その存在する位置や形
状も測定するようにしてもよい。そして、エコー波のゲ
イン補正を行わなくてもよい。
はマーカー３４の一方を省略することもできる。また、
本装置をケーブル製造ライン中で使用する以外に、独立
した検査ラインで使用するようにしてもよい。さらに、
異物・欠陥等の検出だけでなく、その存在する位置や形
状も測定するようにしてもよい。そして、エコー波のゲ
イン補正を行わなくてもよい。
【００５２】なお、変形例として、金属シース管の外径
の種類の範囲が大きい場合に、超音波探傷子を保持する
探傷子ホルダー部を、例えば、外径１００ｍｍφ以下、
１００ｍｍφ〜２００ｍｍφ、２００ｍｍφ〜３００ｍ
ｍφ等に分けて測定するようにしてもよい。また、超音
波探傷子ホルダーは超音波探傷子を中心点Ｏに沿って全
角３６０°を等分した角度の中心線に沿った方向で、か
つ、アルミニウム管の外周付近に同一構造のボールスク
リュウを設置し、そこに超音波探傷子をアルミニウム管
表面に対し所定の入射角にて設置する。この状態にて全
ての超音波探傷子を同時に同じピッチで移動できる構成
とするのである。
の種類の範囲が大きい場合に、超音波探傷子を保持する
探傷子ホルダー部を、例えば、外径１００ｍｍφ以下、
１００ｍｍφ〜２００ｍｍφ、２００ｍｍφ〜３００ｍ
ｍφ等に分けて測定するようにしてもよい。また、超音
波探傷子ホルダーは超音波探傷子を中心点Ｏに沿って全
角３６０°を等分した角度の中心線に沿った方向で、か
つ、アルミニウム管の外周付近に同一構造のボールスク
リュウを設置し、そこに超音波探傷子をアルミニウム管
表面に対し所定の入射角にて設置する。この状態にて全
ての超音波探傷子を同時に同じピッチで移動できる構成
とするのである。
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の自動超
音波探傷装置によれば、次に列挙する優れた作用・効果
が得られる。
音波探傷装置によれば、次に列挙する優れた作用・効果
が得られる。
【００４９】金属シース管の外部表面・内部表面およ
び内部の例えば０．３φ〜０．５φ以上の微小な異物・
欠陥等を金属シース管の全周に渡って非接触で自動的に
確実に検査を行うことができる。
び内部の例えば０．３φ〜０．５φ以上の微小な異物・
欠陥等を金属シース管の全周に渡って非接触で自動的に
確実に検査を行うことができる。
【００５０】金属シース管表面にダイス傷等が存在し
ても、影響なく安定して使用することができる。
ても、影響なく安定して使用することができる。
【００５１】金属シース管の外径の違いに対応して使
用することができる。
用することができる。
【００５２】金属シース管の製造ライン上で使用する
ことができる。そして、その製造速度が可変する場合に
おいても使用することができる。
ことができる。そして、その製造速度が可変する場合に
おいても使用することができる。
【００５３】自動検査なので、作業者の負担が少な
く、検出感度においても作業者による個人差が生じな
い。
く、検出感度においても作業者による個人差が生じな
い。
【００５４】超音波探傷子が固定方式なので、スリッ
プリングが不要になり、スリップリングでのノイズ発生
やノイズ混入等がない。また、超音波探傷子付近の水を
撹拌しないので水の乱流が発生しないので、高精度の検
出ができる。
プリングが不要になり、スリップリングでのノイズ発生
やノイズ混入等がない。また、超音波探傷子付近の水を
撹拌しないので水の乱流が発生しないので、高精度の検
出ができる。
【００５５】機械的に回転・駆動する部分がないの
で、長時間に亙り安定した検査が可能である。
で、長時間に亙り安定した検査が可能である。
【図１】この発明の実施例の自動超音波探傷装置の概略
構成を示す説明図、
構成を示す説明図、
【図２】金属シース管と超音波探傷子との長さ方向の位
置関係を示す側面図、
置関係を示す側面図、
【図３】金属シース管と超音波探傷子との断面方向の位
置関係を示す側面図、
置関係を示す側面図、
【図４】超音波探傷子が受信するエコー波の一例を示す
グラフ、
グラフ、
【図５】超音波探傷子が受信するエコー波の他の例を示
すグラフ、
すグラフ、
【図６】エコー波に対するゲイン補正を示すグラフ、
【図７】図４のエコー波に対するゲイン補正を行ったと
きのグラフ、
きのグラフ、
【図８】円筒状の金属シース管を縦割りにして広げたと
きの超音波探傷子からの超音波が金属シース管の内部へ
伝播する様子を模式図、
きの超音波探傷子からの超音波が金属シース管の内部へ
伝播する様子を模式図、
【図９】超音波探傷子ホルダーの構成を示す正面図、
【図１０】超音波探傷子ホルダーの構成を示す斜視図、
【図１１】超音波探傷子ホルダーの構成を示す側面図で
ある。
ある。
１，１´ アルミニウム被覆管 ２，２´ 超音波探傷子 ３，３´ 超音波 ４ 探傷子ケーブル ５ 超音波探傷コントローラ ６ 異物・欠陥検出信号 ７，８ 異物・欠陥 １０，１１，１２ エコー波形 １３ 探傷検出ゲートレベル １４ 超音波探傷子ホルダー ３１ コントロラ ３２ 計尺パルス信号 ３３ マーキング信号 ３４ マーカー ３５ 印字データ信号 ３６ プリンタ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年９月２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】これらの欠陥は、たとえ貫通状態でなくと
もその後の長時間の使用によってヒビ割れ・ピンホール
等の貫通に至り、アルミニウム間被覆内部の高真空状態
の破壊や電気絶縁油の漏れが発生する虞がある。この場
合、油入電力ケーブルとしての電気特性を劣化させ、電
力ケーブル本体の機能を失うことになる。また、金属シ
ース管被覆電力ケーブルの一例としてアルミニウム被覆
のＣＶケーブル（架橋ポリエチレン絶縁ケーブル）があ
る。この場合でも、同様にアルミニウム管被覆の内部や
内部表面・外部表面にピンホールやボイド・異物等の欠
陥があると、長時間の使用によってヒビ割れ・ピンホー
ル等の貫通に至り、アルミニウム管被覆の外部より水が
内部に侵入する虞がある。アルミニウム管内部に水が侵
入すると、ＣＶケーブルの長時間の使用により、絶縁層
としての架橋ポリエチレン内部にしだいに水が浸透し、
それが水トリー等に至り、架橋ポリエチレン絶縁層の電
気特性を劣化させ、やがて、架橋ポリエチレン絶縁層が
絶縁破壊に至ることになる。従って、油入電力ケーブル
等にアルミニウム管被覆を行う場合、ケーブル全長の全
周面にわたり、アルミニウム管の内部や外部表面・内部
表面にピンホール・ボイド・異物の混入等の欠陥がない
ことが要求される。
もその後の長時間の使用によってヒビ割れ・ピンホール
等の貫通に至り、アルミニウム間被覆内部の高真空状態
の破壊や電気絶縁油の漏れが発生する虞がある。この場
合、油入電力ケーブルとしての電気特性を劣化させ、電
力ケーブル本体の機能を失うことになる。また、金属シ
ース管被覆電力ケーブルの一例としてアルミニウム被覆
のＣＶケーブル（架橋ポリエチレン絶縁ケーブル）があ
る。この場合でも、同様にアルミニウム管被覆の内部や
内部表面・外部表面にピンホールやボイド・異物等の欠
陥があると、長時間の使用によってヒビ割れ・ピンホー
ル等の貫通に至り、アルミニウム管被覆の外部より水が
内部に侵入する虞がある。アルミニウム管内部に水が侵
入すると、ＣＶケーブルの長時間の使用により、絶縁層
としての架橋ポリエチレン内部にしだいに水が浸透し、
それが水トリー等に至り、架橋ポリエチレン絶縁層の電
気特性を劣化させ、やがて、架橋ポリエチレン絶縁層が
絶縁破壊に至ることになる。従って、油入電力ケーブル
等にアルミニウム管被覆を行う場合、ケーブル全長の全
周面にわたり、アルミニウム管の内部や外部表面・内部
表面にピンホール・ボイド・異物の混入等の欠陥がない
ことが要求される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 桂三 茨城県日立市日高町５丁目１番１号「日立 電線株式会社日高工場内」 (72)発明者 佐藤 教郎 茨城県日立市日高町５丁目１番１号「日立 電線株式会社日高工場内」 (72)発明者 佐々木 智道 茨城県日立市日高町５丁目１番１号「日立 電線株式会社日高工場内」 (72)発明者 武田 晃 東京都江戸川区中葛西５丁目32番８号「株 式会社アスペクト内」 (72)発明者 古谷 克彦 東京都江戸川区中葛西５丁目32番８号「株 式会社アスペクト内」 (72)発明者 久下 幹雄 東京都江戸川区中葛西５丁目32番８号「株 式会社アスペクト内」
Claims (3)
- 【請求項１】 金属シース管の円周方向に複数個の超音
波探傷子を配置し、これらの超音波探傷子を金属シース
管表面に対する入射角および入射点までの距離（以下、
入射路程という）を一定に保持するための保持手段と、
金属シース管の外径の違いに対応して超音波探傷子の金
属シース管に対する入射角と入射路程を一定値に保持さ
せる調整手段とを有し、各超音波探傷子による金属シー
ス管の探傷範囲の合計が金属シース管の全円周をカバー
するように各超音波探傷子を配置したことを特徴とする
自動超音波探傷装置。 - 【請求項２】 超音波探傷子による超音波の放射および
そのエコー波の受信の繰り返し動作を高速で制御し、か
つ、受信したエコー波の分析により金属シース管の異物
・欠陥等の検出を行うコントローラを有することを特徴
とする請求項１記載の自動超音波探傷装置。 - 【請求項３】 水中に金属シース管を通し、その周囲に
配置された超音波探傷子と超音波探傷コントローラを組
み合わせた装置により、金属シース管をその長さ方向に
進行させながら検出することを特徴とする請求項１およ
び請求項２記載の自動超音波探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3311482A JP2749021B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 自動超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3311482A JP2749021B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 自動超音波探傷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05126803A true JPH05126803A (ja) | 1993-05-21 |
| JP2749021B2 JP2749021B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=18017764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3311482A Expired - Fee Related JP2749021B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 自動超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2749021B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO1999026040A1 (de) * | 1997-11-19 | 1999-05-27 | Friedrich Theysohn Gmbh | Einrichtung zur fehlererfassung und/oder wanddickenmessung bei durchlaufenden bändern oder rohren aus kunststoff mit ultraschallsignalen |
| WO2010001853A1 (ja) * | 2008-07-04 | 2010-01-07 | 株式会社東芝 | 三次元超音波検査装置 |
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| CN109839439A (zh) * | 2019-03-21 | 2019-06-04 | 陈朝忠 | 路桥路面裂缝检测系统及其检测方法 |
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| JPS62148852A (ja) * | 1985-12-24 | 1987-07-02 | Aichi Steel Works Ltd | 断面円形材料の超音波探傷センサ |
-
1991
- 1991-10-31 JP JP3311482A patent/JP2749021B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2749021B2 (ja) | 1998-05-13 |
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Legal Events
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| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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