JPH05264520A - 超音波探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は柱状ワークの超音波探傷装置に関
し、ワーク両端面をその長手軸に対し垂直に平滑研磨で
きると共に、その端面に対して常時一定な圧着力を以て
超音波探触子を接触させることが可能な超音波探傷装置
を提供することを目的とする。 【構成】 探傷装置は、装置ベース３上に設けられ注湯
ノズル１をその長手方向軸線Ａがベース上面３ａに対し
て略平行になるように注湯ノズルを支持するノズルクラ
ンプ装置２，２′と、支持される注湯ノズルの長手方向
軸線延長線上に配置され両端面１ａ，１ｂを研磨するグ
ラインダ装置５，５′と、超音波探触子２０と、超音波
探触子を所定圧力で付勢する電動シリンダ１７を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、鋳造装置の注
湯タンディッシュに設けられるようなノズル耐火物（以
下、注湯ノズルと呼ぶ）に代表される柱状のワークを検
査する装置に関し、特にワーク使用に伴って発生する内
部亀裂の有無を超音波で以て非破壊に検査する超音波探
傷装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】約５〜１０ＭＨｚの周波数をもつ超音波
を探触子で被測定物に入射させて、測定物内部における
超音波進行状態や反射状態を見て内部欠陥を検査する超
音波探傷検査法は、外部から見えない内部欠陥を非破壊
でかつ迅速に検査できるため、種々の製品の検査に採用
されており、鋳造分野においても注湯ノズル等の内部亀
裂探傷検査にその探傷装置が使用されている。

【０００３】ところで、この探傷検査においては超音波
探触子が接触するワークの表面は、その検査精度上、平
滑化されていなければならず、両端面周囲に多くの酸化
物や金属が付着するような上記注湯ノズルを探傷検査す
るにあたっては、作業者が予めノズル両端面をグライン
ダで平滑化研磨しなければならず、又、研磨後において
も作業者が直接、超音波探触子を手に持って端面に圧着
しながら検査していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに作業者によってワークの端面研磨する場合、必ずし
も常時ワークの長手方向軸線に対し端面を同じ角度に平
滑研磨できるというわけではなく、又作業者間で探触子
の圧着力も変動する傾向にあるために、測定データのバ
ラツキが大きく誤った判断をする場合があり、信頼性に
欠けるという問題があった。

【０００５】本発明は、上述した注湯ノズルの超音波探
傷検査の現状に鑑み、常時そのワーク両端面をその長手
軸に対しほぼ同一角度で平滑研磨できると共に、その端
面に対して常時一定な圧着力を以て超音波探触子を接触
させることが可能な超音波探傷装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的のため本発明に
よれば、柱状のワークの内部亀裂を検査する探傷装置で
あって、略平坦な上面を有する装置ベースと、該装置ベ
ース上に設けられ前記ワークをその長手方向軸線がベー
ス上面に対して略平行になるようにワークを支持するワ
ーク支持手段と、支持されるワークの長手方向軸線延長
線上に配置されると共にワークに対して接近・離反可能
に設けられワークの両端面を研磨する端面研磨手段と、
研磨されたワークの両端面に接触してワーク内部に超音
波を送波すると共にワーク内部からの超音波を受波する
超音波探触子と、該超音波探触子をワークの両端面に対
して接触させ探触子を両端面に対し所定圧力で付勢する
探触子駆動手段を有することを特徴とする超音波探傷装
置が提供される。

【０００７】

【作用】端面研磨手段は、ワークの長手方向軸線の延長
線上に配置されるため、その研磨面は長手方向軸線に対
して常に同一角度を成すことができる。又、超音波探触
子は探触子駆動手段によって所定圧力で両端面に付勢さ
れるため、測定毎の超音波探触子圧着力のバラツキが小
さくなり、信頼性が増す。

【０００８】

【実施例】注湯ノズルを検査ワークとした探傷装置を例
にとり図面を参照しながら以下、本発明の実施例を説明
する。図１は本発明による注湯ノズル用超音波探傷装置
（以下、探傷装置と略す）の平面図を示し、図２は探傷
装置の正面図である。尚、図２においては、その煩雑さ
を避けるため図１に示した超音波検査機構は省略されて
いる。

【０００９】図１及び図２に関し、１は柱状のワーク例
としての注湯ノズル、２及び２′は注湯ノズル１を探傷
装置上に支持するワーク支持手段例としてのクランプ装
置であって、このクランプ装置２，２′は夫々、装置ベ
ース（基部）３の平坦な上面３ａに隔てて設置される。
４は装置ベース３を載置する装置スタンドである。又、
このクランプ装置２，２′は図２に示すように、注湯ノ
ズル１をクランプした状態でその長手方向軸線Ａが装置
ベースの上面３ａに対して略平行になるように高さ調整
されており、本実施例ではノズル先端側（図２で右側）
を支持するクランプ装置２′が、注湯ノズル固定側（同
図、左側）を支持するクランプ装置２に対して若干高め
に位置決めされている。尚、このクランプ装置２，２′
は異なる種類の注湯ノズルも上述した状態でクランプで
きるように高さ調整機構を備えても良い。

【００１０】以上のようにして装置ベース３上にクラン
プされた注湯ノズル１に対し、その両端面１ａ，１ｂを
研磨する端面研磨手段として、装置ベース３上には２つ
のグラインダ装置５及び５′が設けられる。このグライ
ンダ装置５，５′は、クランプされた注湯ノズル軸線Ａ
の延長線上に位置してその両端面１ａ，１ｂを研磨する
研磨盤付きモータ６，６′と、このモータ６，６′を載
置するモータマウント７，７′とによって構成されてお
り、このモータマウント７，７′は装置ベース上面３ａ
上に固定されたガイドレール８，８′の上を、ノズル軸
線方向に滑動できるように取り付けられている。

【００１１】又、各モータマウント７，７′に対して
は、グラインダ装置５，５′がノズル両端面１ａ，１ｂ
に対して接近・離反できるように、グラインダ走行用モ
ータ９，９′によって回転されるスクリュネジ１０，１
０′が螺入されている。尚、この端面研磨手段に関し、
図示しないが別実施例として、従来からあるハンドグラ
インダを上記モータマウントに取り付け可能とした構造
でも良く、又研磨部の移動も、一般の旋盤に設けられて
いるようなハンドルによって手動でなされるものでも良
い。

【００１２】図１から明らかなように、本実施例によれ
ば装置ベース３に対してその側方に超音波検査機構が設
けられる。この機構は、その上方から見て図示した軸線
Ａに対して垂直に延びる超音波探触子走行レール台１１
と、該レール台１１上に載置され、装置ベース３に固定
された注湯ノズル１に対して移動可能な超音波探触子保
持装置１２とによって構成されており、保持装置１２に
はレール台１１に固定された超音波探触子走行用モータ
１３によって回転されるスクリュネジ１４が螺入し、ス
クリュネジ１４の回転によって超音波探触子保持装置１
２がレール台１１上を注湯ノズル１に対して接近・離反
できるようになっている。

【００１３】超音波探触子保持装置１２はレール台１１
上に直接載せられる台車１５を有しており、この台車１
５上には、注湯ノズル１と同じ高さ位置で軸線Ａに対し
て平行に移動可能な２本の略Ｌ字状の超音波探触子保持
アーム１６及び１６′が設けられる。又、上述した超音
波探触子保持アーム１６，１６′の軸線Ａ方向に沿う移
動は、台車１５上に設けられた探触子駆動手段としての
電動シリンダ１７によって達成され、シリンダ１７自体
は定格出力のものが使用され、超音波探触子保持アーム
１６，１６′のノズルクランプ力、即ち探触子圧着力が
一定化されるようになっている。尚、本保持装置１２の
他の構成要素に関し、図１の１８ａ，１８ｂ及び１８ｃ
は各アーム１６，１６′を移動可能に保持するホルダで
あり、１９ａ及び１９ｂはアーム１６，１６′の移動を
規制するストッパである。

【００１４】本実施例における超音波探触子２０は、上
述した各保持アーム１６，１６′のＬ字先端に設けられ
る。図３は注湯ノズル１の端面１ａに接触状態にある超
音波探触子２０の設置部分を拡大した断面図であって、
本実施例によればノズルの一端面１ａ，１ｂを超音波探
傷検査するにあたって４個の超音波探触子２０が用いら
れ、これらは１枚のセンサ保持盤２１に対しセンサ固定
用ブッシュ２２を介して円周等間隔に装着される。

【００１５】以上のようにして各超音波探触子２０を備
えるセンサ保持盤２１と保持アーム１６との連結は、ア
ーム先端に固定されたブッシュ２３に挿入される連結軸
２４によってなされ、連結軸２４のアーム側の端部には
ボルト２５が締め込まれて脱落が防止され、一方センサ
保持盤側の端部２４ａは略球状に形成され、センサ保持
盤２１の中央に形成される穴２１ａに嵌入される。尚、
本実施例ではアーム１６・保持盤２１間には、注湯ノズ
ル１に超音波探触子２０が接触する際のショックを吸収
するためのスプリング２６も設けられる。

【００１６】しかして、連結軸２４とセンサ保持盤２１
を球状端部２４ａを介して連結することで、連結軸２４
に対してセンサ保持盤２１自体が枢動可能となるため、
仮に注湯ノズル１の研磨面がノズル軸線Ａに対して垂直
でない場合にも、この傾斜した研磨面に追従してセンサ
保持盤２１も傾斜することができ、常に４つの超音波探
触子２０の完全な端面接触が達成される。尚、上述した
これらの要素は当然ながら、他方の保持アーム１６′に
も同様に設けられ、各超音波探触子２０は夫々対向する
ように位置決め配置される。

【００１７】以上のように構成される超音波探傷装置に
よる注湯ノズル１の内部亀裂検査手順を以下、簡単に説
明する。まず、作業者は検査対象となる注湯ノズル１
（新品或は使用済み）をクランプ装置２，２′によって
装置ベース３上に固定した後、グラインダ走行用モータ
９，９′を作動させて研磨盤付きモータ６，６′をノズ
ル両端面１ａ，１ｂに近づけ、更にモータ６，６′を駆
動させて端面研磨し、超音波探触子２０の接触面を形成
する。

【００１８】このようにして端面研磨が終了したなら
ば、作業者は次にモータ６，６′を端面１ａ，１ｂから
待機させ、次に超音波探触子走行用モータ１３を駆動さ
せ、超音波探触子保持装置１２を注湯ノズル１に向けて
移動させる。尚、この時両アーム１６，１６′は電動シ
リンダ１７によって、対向する超音波探触子間の間隔が
注湯ノズル１の長さを越えるように予め開き側に移動さ
れている。

【００１９】そして、以上のようにしてノズル軸線Ａの
延長線上に、各アーム先端のセンサ保持盤２１，２１′
が位置決めされたならば、次に作業者は再度電動シリン
ダ１７を駆動させて各アーム１６，１６′の先端部間の
距離を縮め、各超音波探触子２０を注湯ノズル１の両端
面１ａ，１ｂに接触させる。尚、本実施例によれば、電
動シリンダ１７は定格出力のものであるため、超音波探
触子２０のノズル端面１ａ，１ｂへの圧着力は検査毎に
常に一定化され、圧着力バラツキによる検査誤差が低減
されている。

【００２０】又、この圧着力一定化にあたっては、電動
シリンダ１７が受けるノズルからの反力を常時検出する
ようにして、その反力が所定値に達した際に、電動シリ
ンダ１７の駆動が自動的に停止されるようにコンピュー
タ等によって駆動制御しても良い。以上のようにしてア
ーム１６，１６′による注湯ノズル１のクランプが達成
されたならば、次に作業者は各超音波探触子２０に対し
て電源オンにし、アーム１６側の超音波探触子２０から
のノズル内部に向かって超音波を送波すると共にアーム
１６′側の超音波探触子２０でノズル内部からの超音波
を受波し、この際の超音波伝播状態を見ることにより、
ノズル内部を探傷する。

【００２１】尚、この超音波探触子２０による超音波探
傷検査は、例えばチャンネル切替え装置（図示せず）に
よって４組の超音波探触子間で順次、連続して行うこと
ができ、その検査域は注湯ノズル１を回転させるか、或
はセンサ保持盤２１，２１′を回転できるように装置改
良することで拡大することが可能である。このようにし
て注湯ノズルの超音波探傷が終了した後は、各アーム１
６，１６′をノズル端面１ａ，１ｂから離反させ、次い
で超音波探触子保持装置１２を装置ベース３から離反さ
せクランプ装置５，５′の解除によって一連の検査作業
が終了することになる。

【００２２】以上、本発明の実施例を説明してきたが、
上述した装置をその探傷検査に使用すると従来の手作業
に比べ、少ない人員で検査することができ（本装置：１
名、従来：２名以上）、またその検査時間も従来の２０
分から５分に短縮することができる。加えて、本実施例
による探傷装置は、超音波探触子の固定部が所謂球面ブ
ッシュでアームに取り付けられているため、常にノズル
端面に垂直に超音波探触子を接触することができ、端面
研磨バラツキの検査データに及ぼす影響を低減すること
ができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、こ
れまでの探傷検査作業を本探傷装置で行うようにしたた
め、検査作業者の労力や検査時間を低減することができ
る。又、本探傷装置に設けられるワークの端面研磨手段
は、ワークの長手方向軸線の延長線上に配置されている
ため、その研磨面はワーク長手方向軸線に対して常にほ
ぼ同じ角度を成すことになり、常に同じ条件下で測定検
査することができる。

【００２４】加えて、本探傷装置に使用される超音波探
触子は、探触子駆動手段によって所定圧力で両端面に付
勢されるため、測定毎の超音波探触子圧着力のバラツキ
が小さくなり、この点でも測定の信頼性が増す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超音波探傷装置の平面図である。

【図２】図１の超音波探傷装置の正面図であって、超音
波探触子保持機構を省略した図である。

【図３】図１の超音波探傷装置の超音波探触子装着部分
の拡大断面図である。

【符号の説明】

１…注湯ノズル ２，２′…クランプ装置 ３…装置ベース ５，５′…グラインダ装置 １７…電動シリンダ ２０…超音波探触子 Ａ…ノズル長手方向軸線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱状のワークの内部亀裂を検査する探傷
   装置であって、 略平坦な上面を有する装置ベースと、該装置ベース上に
   設けられ前記ワークをその長手方向軸線がベース上面に
   対して略平行になるようにワークを支持するワーク支持
   手段と、支持されるワークの長手方向軸線延長線上に配
   置されると共にワークに対して接近・離反可能に設けら
   れワークの両端面を研磨する端面研磨手段と、研磨され
   たワークの両端面に接触してワーク内部に超音波を送波
   すると共にワーク内部からの超音波を受波する超音波探
   触子と、該超音波探触子をワークの両端面に対して接触
   させ探触子を両端面に対し所定圧力で付勢する探触子駆
   動手段を有することを特徴とする超音波探傷装置。