JPH06242080A

JPH06242080A - 超音波探触子

Info

Publication number: JPH06242080A
Application number: JP5026761A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Takishita; 芳彦瀧下; Fumito Iwasaki; 史十岩崎
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1993-02-16
Filing date: 1993-02-16
Publication date: 1994-09-02

Abstract

(57)【要約】【目的】十分な防水性を確保しつつ、治具を含めた探
触子全体の小型化を安価に図ることを可能にする。【構成】超音波送受信用のセンサ部２２がケース２４
に収納され、このケース２４の側壁２４ｃに設けられた
ケーブル挿入孔２４ｄからケーブル２５がケース２４内
に挿入されてセンサ部２２に接続され、ケース２４が位
置固定用治具３２を介して走査機構３３に連結される超
音波探触子において、側壁２４ｃに形成され、内部がケ
ーブル挿入孔２４ｄとされた筒状のガイド部２４ｅと、
少なくともガイド部２４ｅの外周面２４ｅ′およびガイ
ド部２４ｅから露出するケーブル２５の外周面２５ｂを
所定長だけ覆う可撓性材料からなるチューブ２７と、位
置固定用治具３２に固定され、ガイド部２４ｅの外周面
２４ｅ′との間でチューブ２７を挾持するホルダ２８
ａ、２８ｂとを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水中に没した状態で被
検体との間で超音波の送受信を行う、いわゆる水浸式の
超音波探触子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の水浸式超音波探触子としては、例
えば図５(ａ)、(ｂ)に示すようなものが知られている。
同図に示す水浸式超音波探触子１は、超音波を送受信す
るアレイ振動子２とその外側にあるレンズ３とを有する
ケース４にケーブル挿入孔４ａが形成され、このケーブ
ル挿入孔４ａからケース４内部に一端部５ａが挿入され
たケーブル５を介して超音波探触子１が超音波探傷装置
１２（図５において不図示、図７参照）に接続され、か
つケーブル５内にアレイ振動子２の各振動部と超音波探
傷装置１２の回路部とを電気的に接続する多数の信号線
６が通っている構成のものである。

【０００３】一般に、このような水浸式超音波探触子１
は、水中に置かれた被検体８（図５において不図示、図
７参照）の外面または内部の欠陥を探傷するために、ケ
ース４およびケーブル５の一部を水中に入れた状態で使
用されるので（詳細は後述）、ケース４内に水が侵入し
ないような防水構造にしておく必要がある。そのため
に、従来の水浸式超音波探触子１では、アレイ振動子２
およびレンズ３の周囲の隙間やケーブル挿入孔４ａとケ
ーブル５との間の隙間にシール剤や接着剤（両者を代表
して符号７で示す）を充填して水がケース４内部に侵入
するのを防止している。ここで、アレイ振動子２および
レンズ３の周囲の隙間については、シール剤７や接着剤
の充填により十分な防水性が確保されるので、この部分
から水がケース４内部に入りこむことはない。

【０００４】図７は、図５の探触子１により被検体７の
外面、内部の欠陥を探傷している状態を示す図である。
被検体８は水槽９内に配置され、探触子１は治具１０を
介してスキャナ１１に取り付けられている。スキャナ１
１は、探触子１を図中のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に
走査させ、被検体８の各部との間で超音波の送受信を可
能としている。超音波探傷装置１２はケーブル５を介し
て探触子１に接続されている。

【０００５】図６(ａ)、(ｂ)は探触子１と治具１０との
取付状態を示す図である。治具１０には種類（周波数、
焦点距離など）の異なる探触子１を取り付ける必要があ
るため、ケース４はその上面側壁４ｂにおいてねじ（図
示略）により治具１０に脱着可能に取り付けられてい
る。図では、１点鎖線Ｈ₁、Ｈ₂によりねじ止めの位置を
示し、ねじは治具１０側から螺着されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の超音波探触子１にあっては、ケース４のケーブ
ル挿入孔４ａとケーブル５との間の隙間にシール剤７や
接着剤を充填して水がケース４内部に入りこまないよう
にしているものの、ケーブル５は柔らかい材質（例え
ば、非移行性ビニル）であるのに対してケース４は硬い
材質（例えば、アルミニウム等の金属）であるため、充
填されたシール剤７や接着剤が時間と共に徐々に剥離し
てしまい、十分なシール性を長期間にわたって維持する
ことができないという問題点があった。特に、ケーブル
５が柔らかい材質からできていることから超音波探触子
１の使用中にこのケーブル５に多方向の力が加わるため
にケーブル５がケース４に対して動き易く、シール剤７
等の剥離を早めるおそれがある。しかも、剥離したシー
ル剤７や接着剤を再充填することは非常に難しい。

【０００７】また、従来の超音波探触子１にあっては、
ケース４のケーブル挿入孔４ａとケーブル５との間の隙
間にシール剤７や接着剤を充填する必要があるので、こ
の充填作業が煩雑となり、その結果製造コストが増大し
てしまうと共に、柔らかい材質であるケーブル５と硬い
材質であるケース４のケーブル挿入孔４ａとを接着剤７
により接着するのはかなり難しいという問題点があっ
た。

【０００８】さらに、従来の超音波探触子１にあって
は、ねじを介してその上面側壁４ｂが治具１０に固定さ
れていたため、ねじ穴が刻設される部分のケース４の肉
厚が薄い場合、このねじ穴がケース４内まで貫通（図６
のねじ止め位置Ｈ₁の場合）、もしくはケース４内面に
露出（同図のねじ止め位置Ｈ₂の場合）してしまうおそ
れがある。ねじ穴がケース４内にまで至った場合、この
ねじ穴を介して水がケース４内に侵入するおそれがある
ため、ねじ穴が貫通、露出しないだけの肉厚を確保する
必要があるが、ケース４の肉厚をねじ穴に対して十分な
ものにした場合、探触子１の外径および質量が大きくな
ってしまう。加えて、ケース４はその上面側壁４ｂにお
いて治具１０に固定されているので、図７に示すよう
に、この治具１０が外方に突出する分だけ治具１０を含
めた探触子１の外径がさらに大きくなってしまう。探触
子１の外径が大きくなると、例えば円筒物の内面側から
探傷するときに被検体の内径より探触子１の外径寸法の
ほうが大きい場合などは探傷が困難であり、探傷対象物
に制限が生じるという問題点があった。

【０００９】ケーブル挿入孔付近の防水性を重視した超
音波探触子としては、図８に示すようなものが提案され
ている（実開昭61-168802号公報参照）。この超音波探
触子は、ケース１５のケーブル１６の出口付近に円孔部
１７を突設し、この円孔部１７の内面に外広がりの傾斜
面１７ａを形成するとともに、先端がこの傾斜面１７ａ
に係合する傾斜面１８ａに形成されたスリーブ１８を嵌
合し、このスリーブ１８を外側から押さえナット１９に
より押圧して防水性を確保している。しかしながら、図
８に示す超音波探触子は、両斜面１７ａ、１８ａの係合
を押さえナット１９からの押圧力により確実なものとす
る構成であるため、形状が複雑で製造コストが高くつ
き、しかもケーブル挿入孔付近の形状の大型化が避けら
れない、という問題があった。

【００１０】本発明の目的は、十分な防水性を確保しつ
つ、治具を含めた探触子全体の小型化を安価に図ること
の可能な超音波探触子を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１およ
び図３に対応付けて説明すると、本発明は、超音波送受
信用のセンサ部２２がケース２４に収納され、このケー
ス２４の側壁２４ｃに設けられたケーブル挿入孔２４ｄ
からケーブル２５が前記ケース２４内に挿入されて前記
センサ部２２に接続され、前記ケース２４が位置固定用
治具３２を介して走査機構３３に連結される超音波探触
子に適用される。そして、上述の目的は、前記側壁２４
ｃに形成され、内部が前記ケーブル挿入孔２４ｄとされ
た筒状のガイド部２４ｅと、少なくとも前記ガイド部２
４ｅの外周面２４ｅ′および前記ガイド部２４ｅから露
出するケーブル２５の外周面２５ｂを所定長だけ覆う可
撓性材料からなるチューブ２７と、前記位置固定用治具
３２に固定され、前記ガイド部２４ｅの外周面２４ｅ′
との間で前記チューブ２７を挾持するホルダ２８ａ、２
８ｂとを備えることにより達成される。前記位置固定用
治具３２は、前記ケース２４を固定した状態でこのケー
ス２４に対して前記ケーブル挿入孔２４ｄの方向から見
たときに前記側壁２４ｃの幅以内の領域に収まるように
取り付けてもよい。

【００１２】

【作用】チューブ２７はホルダ２８ａ、２８ｂとガイド
部２４ｅの外周面２４ｅ′との間で挾持されているの
で、ホルダ２８ａ、２８ｂとチューブ２７との間、およ
びチューブ２７とガイド部２４ｅの外周面２４ｅ′との
間が封止される。したがって、超音波探触子１がケース
４ごと水３５の中に没しても、これらホルダ２８ａ、２
８ｂとチューブ２７との間、およびチューブ２７とガイ
ド部２４ｅの外周面２４ｅ′との間から水３５がケース
４内部に侵入することが防止される。また、ケーブル２
５とケーブル挿入孔２４ｂとの間については、ガイド部
２４ｅから露出するケーブル外周面２５ｂをチューブ２
７が所定長だけ覆っているため、これらの間がチューブ
２７により封止され、水３５がケース４内部に侵入する
ことが防止される。

【００１３】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【００１４】

【実施例】図１〜図３により本発明の一実施例を説明す
る。図３は、本発明による超音波探触子の一実施例によ
り被検体の外面、内部の欠陥を探傷している状態を示す
図である。従来例と同様に、被検体３０は水３５が満た
された水槽３１内に配置され、探触子２１は治具３２を
介してスキャナ３３に取り付けられている。探触子２１
と治具３２との取付構造については後に詳述する。スキ
ャナ３３は、探触子２１を図中のＸ方向、Ｙ方向および
Ｚ方向に走査させ、被検体３０の各部との間で超音波の
送受信を可能としている。超音波探傷装置３４はケーブ
ル２５を介して探触子２１に接続されている。

【００１５】本実施例の超音波探触子２１は、図１
(ａ)、(ｂ)に示すように、略中空四角柱状のケース２４
を有している。このケース２４の下面側壁２４ａには開
口部２４ｂが形成され、この開口部２４ｂには、被検体
３０との間で超音波の送受信を行うアレイ振動子２２
と、その外側にあり、アレイ振動子２２で発生した超音
波を集束させるレンズ２３とが接着等により取り付けら
れている。アレイ振動子２２およびレンズ２３の外周部
と開口部２４ｂとの間の隙間にはシール剤等が充填さ
れ、この隙間から水３５がケース２４内に侵入すること
が防止されている。

【００１６】ケース２４の右面側壁２４ｃ（図３の使用
状態では上面側壁）からは、その端縁に若干偏った位置
から円筒状のガイド部２４ｅが突設されており、このガ
イド部２４ｅの内部がケーブル挿入孔２４ｄとされる。
ケーブル２５の一端部２５ａは、ケース２４のケーブル
挿入孔２４ｄからこのケース２４の内部に挿入されてお
り、このケーブル２５内には、アレイ振動子２２の各振
動子と超音波探傷装置３４（図３参照）の電気回路部と
を電気的に接続する多数の信号線２６が通っている。

【００１７】ケーブル２５の外周面およびガイド部２４
ｅの外周面２４ｅ′は共通のチューブ２７で覆われてい
る。チューブ２７はゴム等の可撓性を有する弾性体で形
成され、少なくともガイド部２４ｅの外周面２４ｅ′お
よびこのガイド部２４ｅから露出するケーブル２５の外
周面２５ｂを所定長だけ覆うようにその内径、全長等が
定められている。本実施例では、図１および図３に示す
ようにチューブ２７の上端部２７ａ（図１では右端部）
にベルト３６が巻回されてこのチューブ上端部２７ａか
らの水の侵入を防いでいるが、被検体３０の探傷作業中
においてもチューブ上端部２７ａが水面より十分上に位
置するようにチューブ２７の全長を確保した場合はベル
ト３６は必要不可欠なものではない。

【００１８】チューブ２７の下端部２７ｂ（図１では左
端部）はガイド部２４ｅの外周面２４ｅ′に圧入、嵌合
され、かつ、チューブ２７の外周面に設けられたホルダ
２８ａ、２８ｂにより外方から締め付けられることによ
りこれらホルダ２８ａ、２８ｂとガイド部２４ｅとの間
で挾持される。

【００１９】ホルダ２８ａ、２８ｂは、図２に示すよう
に、板状部材の一部を半円状に切欠いて凹部２９ａ、２
９ｂが形成され、これら凹部２９ａ、２９ｂの両端側に
ねじ穴（図２ではねじ止め位置のみ一点鎖線Ｈ₁、Ｈ₂で
示す）が形成されて構成される。ホルダ２８ｂのねじ穴
は図中上下に貫通され、ホルダ２８ａのねじ穴は図中上
下に貫通せずに有底状に形成されている。ホルダ２８
ａ、２８ｂは、その凹部２９ａ、２９ｂを互いに相対向
させた状態で、これら凹部２９ａ、２９ｂにより形成さ
れる空隙内にチューブ２７が外嵌されたガイド部２４ｅ
が収納され、さらにホルダ２８ｂの側面に治具３２が取
り付けられてこれらホルダ２８ａ、２８ｂおよび治具３
２が共通のねじ３７（図１参照）により一体にねじ止め
されてケース２４に取り付けられる。この際、ホルダ２
８ａ、２８ｂおよび治具３２は、図１(ｂ)に示すよう
に、これらがケース２４に取り付けられた状態で、この
ケース２４に対してケーブル挿入孔２４ｄの方向から見
たときに、側壁２４ｃの幅以内の領域に収まるようにそ
の寸法、取付位置が設定されている。

【００２０】ねじ３７の締め付け力によりチューブ２７
はホルダ２８ａ、２８ｂとガイド部２４ｅとの間に挾持
され、ホルダ２８ａ、２８ｂとチューブ２７との間、お
よびチューブ２７とガイド部２４ｅの外周面２４ｅ′と
の間が封止される。これにより、超音波探触子１がケー
ス４ごと水３５の中に没しても、これらホルダ２８ａ、
２８ｂとチューブ２７との間、およびチューブ２７とガ
イド部２４ｅの外周面２４ｅ′との間から水３５がケー
ス４内部に侵入することが防止される。また、ケーブル
２５とケーブル挿入孔２４ｂとの間については、ガイド
部２４ｅから露出するケーブル外周面２５ｂをチューブ
２７が所定長だけ覆っているため、これらの間がチュー
ブ２７により封止され、水３５がケース４内部に侵入す
ることが防止される。

【００２１】したがって、本実施例によれば、上述した
従来例のようにケーブル挿入部に防水のためのシール剤
や接着剤を充填せずとも十分な防水性能が得られるた
め、これらシール剤や接着剤の煩雑な充填作業が不要と
なり、組立工程の簡略化を図って製造コストを低廉に抑
えることができる。加えて、従来例のように経年変化に
より隙間が生じるようなこともないため、防水に対する
信頼性も高く、長期間にわたる使用が可能となる。ま
た、本実施例では、上述した従来例のように治具を直接
ケースに取り付ける構成を採用せず、チューブ２７締め
付け用のホルダ２８に治具３２をねじ止めしているの
で、ねじ穴のためにケース２４の肉厚を十分確保する必
要がない。加えて、ケース２４の側壁２４ｃの上方にお
いてホルダ２８ａ、２８ｂおよび治具３２が突出しない
ようにこれらの寸法および取付位置が設定されているの
で、これらが相乗して治具３２を含めた探触子１全体の
外形の小型化を図ることが可能となる。

【００２２】なお、本実施例では、ホルダ２８ａ、２８
ｂがガイド部２４ｅに対してθ軸方向（図３参照）に回
転可能とされているため、超音波探触子１を水槽３１内
に設置した後にθ軸方向の微調整が可能となる。従来例
では、スキャナ１１にθ軸駆動機構を追加しない限り、
θ軸方向の微調整ができなかった（但し、ケース４の各
側面にねじ穴を穿設しておけば、90゜単位の回転は可能
である）が、本実施例ではスキャナ３３にθ軸駆動機構
を設けずとも角度微調整を簡易に実現することができ
る。このθ軸微調整は、探触子１設置時の微調整にも用
いることができる。

【００２３】以上説明した実施例と請求の範囲との対応
において、アレイ振動子２２はセンサ部を、スキャナ３
３は走査機構を、右面側壁２４ｃは側壁をそれぞれ構成
している。なお、本発明の超音波探触子は、その細部が
上述の一実施例に限定されず、種々の変形が可能であ
る。一例として、一実施例のホルダ２８ａ、２８ｂは、
中央部に円形孔が穿設された四角板材を半割にした形状
であったが、図４(ａ)に示すように中央部に円形孔４０
ａが穿設された四角板材４０の一部を切欠いて円形孔４
０ａに連通させ、この切欠部の幅をねじ４１等により調
節する構成、あるいは、図４(ｂ)に示すように、ホルダ
２８ｂと治具３２とを一体化したような構成であっても
よい。また、ガイド部２４ｅの形状も円筒状に限らず、
多角形（四角、六角など）筒状であってもよく、その形
状に限定はない。ガイド部２４ｅを形成する位置も上述
の一実施例に限定されず、図１において上面側壁等に形
成してもよい。さらに、ガイド部２４ｅに外嵌されたチ
ューブ２７の外周面にベルト３６に類似のベルトを巻回
し、その外周からホルダを取り付けて二重に防水を図っ
てもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、従来例のようにケーブル挿入部に防水のためのシ
ール剤や接着剤を充填せずとも十分な防水性能が得られ
るため、これらシール剤や接着剤の煩雑な充填作業が不
要となり、組立工程の簡略化を図って製造コストを低廉
に抑えることができる。加えて、従来例のように経年変
化により隙間が生じるようなこともないため、防水に対
する信頼性も高く、長期間にわたる使用が可能となる。
また、請求項１の発明では、従来例のように治具を直接
ケースに取り付ける構成を採用せず、チューブ挾持用の
ホルダが治具に取り付けられているので、ねじ穴のため
にケースの肉厚を十分確保する必要がなく、探触子全体
の外形の小型化を図ることができる。加えて、請求項２
の発明では、位置固定用治具が、ケースを固定した状態
でこのケースに対してケーブル挿入孔の方向から見たと
きに側壁の幅以内の領域に収まるようにされているの
で、この位置固定用治具がケースから突出することがな
く、これらが相乗して治具を含めた探触子全体の外形の
小型化をさらに図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(ａ)は本発明の一実施例である超音波探触子を
示す一部破断側面図、(ｂ)は(ａ)のＢ−Ｂ′線に沿う矢
視断面図である。

【図２】(ａ)はホルダと治具との取付状態を示す側面
図、(ｂ)は同正面図である。

【図３】一実施例の超音波探触子の使用状態を説明する
ための図である。

【図４】(ａ)、(ｂ)ともに本発明の他の実施例である超
音波探触子を示す図であって、ホルダのみを取り出して
示した斜視図である。

【図５】(ａ)は従来の超音波探触子の一例を示す一部破
断側面図、(ｂ)は(ａ)のＢ−Ｂ′線に沿う矢視断面図で
ある。

【図６】(ａ)はケースと治具との取付状態を示す側面
図、(ｂ)は(ａ)のＢ−Ｂ′線に沿う矢視断面図である。

【図７】従来の超音波探触子の使用状態を説明するため
の図である。

【図８】従来の超音波探触子の他の例を示す図であっ
て、ケーブル挿入部付近を拡大して示した断面図であ
る。

【符号の説明】

２１超音波探触子２２アレイ振動子２３レンズ２４ケース２４ｃ右面側壁２４ｄケーブル挿入孔２４ｅガイド部２４ｅ′ 外周面２５ケーブル２５ａ一端部２６信号線２７チューブ２８ａ、２８ｂホルダ２９ａ、２９ｂ凹部３０被検体３２治具３３スキャナ３４超音波探傷装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波送受信用のセンサ部がケースに収
納され、このケースの側壁に設けられたケーブル挿入孔
からケーブルが前記ケース内に挿入されて前記センサ部
に接続され、前記ケースが位置固定用治具を介して走査
機構に連結される超音波探触子において、前記側壁に形成され、内部が前記ケーブル挿入孔とされ
た筒状のガイド部と、少なくとも前記ガイド部の外周面および前記ガイド部か
ら露出するケーブルの外周面を所定長だけ覆う可撓性材
料からなるチューブと、前記位置固定用治具に固定され、前記ガイド部の外周面
との間で前記チューブを挾持するホルダとを備えたこと
を特徴とする超音波探触子。
【請求項２】請求項１に記載の超音波探触子におい
て、前記位置固定用治具は、前記ケースを固定した状態でこ
のケースに対して前記ケーブル挿入孔の方向から見たと
きに前記側壁の幅以内の領域に収まるようにされている
ことを特徴とする超音波探触子。