JPH0625756B2 - 構造部材用ボールの超音波探傷検査方法及び超音波探傷検査装置 - Google Patents
構造部材用ボールの超音波探傷検査方法及び超音波探傷検査装置Info
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- JPH0625756B2 JPH0625756B2 JP63044000A JP4400088A JPH0625756B2 JP H0625756 B2 JPH0625756 B2 JP H0625756B2 JP 63044000 A JP63044000 A JP 63044000A JP 4400088 A JP4400088 A JP 4400088A JP H0625756 B2 JPH0625756 B2 JP H0625756B2
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- G01N2291/26—Scanned objects
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は構造部材用ボールの超音波探傷検査方法及び超
音波探傷検査装置に関する。
音波探傷検査装置に関する。
［従来の技術］ 従来、構造部材用ボールはＸ線検査やザイクロ検査、あ
るいは顕微鏡及び肉眼による外観検査などにより、その
表面及び内部の検査を行なっていた。
るいは顕微鏡及び肉眼による外観検査などにより、その
表面及び内部の検査を行なっていた。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来のＸ線検査やザイクロ検査、あ
るいは顕微鏡や肉眼による外観検査などにあっては、手
作業により検査対象たる構造部材用ボールを回転させて
いるため、その全周面の検査に多大な検査時間を必要と
し、さらに常に全周面をあますところなく検査できてい
るかわからないといった欠点がある。
るいは顕微鏡や肉眼による外観検査などにあっては、手
作業により検査対象たる構造部材用ボールを回転させて
いるため、その全周面の検査に多大な検査時間を必要と
し、さらに常に全周面をあますところなく検査できてい
るかわからないといった欠点がある。
［課題を解決するための手段］ そこで、本発明者は従来の検査方法の欠点を解決すべく
鋭意検討した結果、本発明に到達した。
鋭意検討した結果、本発明に到達した。
即ち、本発明は、超音波伝達媒体中に構造部材用ボール
及び超音波探傷用探触子を配置し、該探触子より超音波
を送信し、反射してくる超音波エコーにより欠陥を検出
する構造部材用ボールの超音波探傷検査方法において、
軸部と該軸部に直角な断面が円形であるボール駆動部と
から成るローラーを二組組合せて構成され、該ボール駆
動部が、構造部材用ボールと少なくとも２点で接触し、
且つ各々の接触点における該軸部に直角な断面が外径の
異なる円形である駆動用ローラーを用い、この駆動用ロ
ーラーの上にボールを載置し、各々のローラーを回転さ
せることによりボールを回転させて、ボールの微小欠陥
を検出することを特徴とする構造部材用ボールの超音波
探傷検査方法である。また、本発明は、軸部と該軸部に
直角な断面が円形であるボール駆動部とから成るローラ
ーを二組組合せて構成され、該ボール駆動部が、構造部
材用ボールと少なくとも２点で接触し、且つ各々の接触
点における該軸部に直角な断面が外径の異なる円形であ
るボール駆動用ローラーであって、その上に構造部材用
ボールを載置させ該ローラーを回転させることにより構
造部材用ボールを回転させるボール駆動用ローラーと、
該構造部材用ボールに超音波を送信して該ボールを探傷
する超音波探傷用探触子と、を備えたことを特徴とする
構造部材用ボールの超音波探傷検査装置である。
及び超音波探傷用探触子を配置し、該探触子より超音波
を送信し、反射してくる超音波エコーにより欠陥を検出
する構造部材用ボールの超音波探傷検査方法において、
軸部と該軸部に直角な断面が円形であるボール駆動部と
から成るローラーを二組組合せて構成され、該ボール駆
動部が、構造部材用ボールと少なくとも２点で接触し、
且つ各々の接触点における該軸部に直角な断面が外径の
異なる円形である駆動用ローラーを用い、この駆動用ロ
ーラーの上にボールを載置し、各々のローラーを回転さ
せることによりボールを回転させて、ボールの微小欠陥
を検出することを特徴とする構造部材用ボールの超音波
探傷検査方法である。また、本発明は、軸部と該軸部に
直角な断面が円形であるボール駆動部とから成るローラ
ーを二組組合せて構成され、該ボール駆動部が、構造部
材用ボールと少なくとも２点で接触し、且つ各々の接触
点における該軸部に直角な断面が外径の異なる円形であ
るボール駆動用ローラーであって、その上に構造部材用
ボールを載置させ該ローラーを回転させることにより構
造部材用ボールを回転させるボール駆動用ローラーと、
該構造部材用ボールに超音波を送信して該ボールを探傷
する超音波探傷用探触子と、を備えたことを特徴とする
構造部材用ボールの超音波探傷検査装置である。
上記のように、本発明の超音波探傷検査方法及び装置は
構成されているので、ボールは一定方向に回転しながら
その回転中心をずらしていくため、ボールの全表面を自
動的にくまなく検査することができ、好ましい。
構成されているので、ボールは一定方向に回転しながら
その回転中心をずらしていくため、ボールの全表面を自
動的にくまなく検査することができ、好ましい。
本発明で用いるボール駆動用ローラーの基本構成は、前
記した通り、軸部と、該軸部に直角な断面が円形である
ボール駆動部とから成るローラーを組合せて構成される
ものであるが、これには、例えば、２つの球面部あるい
は円錐面部と軸を組合せて作製したもの、軸と球面部あ
るいは円錐面部の部分を一体的に作製したものの他、さ
らにボールを載せる部分のみが曲面あるいはテーパ面で
ある円板を２枚組合せたものなどが考えられる。
記した通り、軸部と、該軸部に直角な断面が円形である
ボール駆動部とから成るローラーを組合せて構成される
ものであるが、これには、例えば、２つの球面部あるい
は円錐面部と軸を組合せて作製したもの、軸と球面部あ
るいは円錐面部の部分を一体的に作製したものの他、さ
らにボールを載せる部分のみが曲面あるいはテーパ面で
ある円板を２枚組合せたものなどが考えられる。
更に具体的に示せば、例えば、軸部とそれぞれ異なる径
を有する２つの球面部とから成るローラーを二組組合せ
て構成したもの（第２図参照）などが好ましいものとし
て挙げられる。
を有する２つの球面部とから成るローラーを二組組合せ
て構成したもの（第２図参照）などが好ましいものとし
て挙げられる。
［作用］ 本発明では、軸部と該軸部に直角な断面が円形であるボ
ール駆動部とから成るローラーを組合せて駆動用ローラ
ーを構成している。そしてその上に構造部材用ボールを
載置させ二組のローラーを回転させると、ローラーと構
造部材用ボール間との摩擦力により、構造部材用ボール
が所定の速度で回転することになる。
ール駆動部とから成るローラーを組合せて駆動用ローラ
ーを構成している。そしてその上に構造部材用ボールを
載置させ二組のローラーを回転させると、ローラーと構
造部材用ボール間との摩擦力により、構造部材用ボール
が所定の速度で回転することになる。
次に、駆動用ローラーにおいて、組合せローラーのうち
の一つのローラーの球面部あるいは円錐面部の径を異な
らせた場合のボールの回転の原理を、第２図に示す駆動
用ローラーを例として説明する。
の一つのローラーの球面部あるいは円錐面部の径を異な
らせた場合のボールの回転の原理を、第２図に示す駆動
用ローラーを例として説明する。
第２図に示すように、直径ＤＡ、ＤＢである２つの球面
部a,b を組み合わせた二組のローラーの上に直径ＤＣで
あるボールc を載せた時、球面部a,b とボールc の接点
A,B における回転中心に垂直な方向におけるボールa,b,
c の径をそれぞれdA,dB,eA,eB,とする。ローラーが回転
速度N で回転するときボールc は回転速度n で回転する
が、その時のボールc の点A,B における周速VA,VB は VA＝πeA×N/60×dA/eA ＝πNdA/60 VB＝πeB×N/60×dB/eB ＝πNdB/60 となる。即ち、ボールc は点A,B においてそれぞれ接す
るローラーの外径DA,DB の比に等しい周速VA,VB で回ろ
うとするため、ボールc には周速VA,VB の差により力F
が生じる。従って、ボールは一定方向に回転しながらそ
の回転中心X をずらしていくのである。
部a,b を組み合わせた二組のローラーの上に直径ＤＣで
あるボールc を載せた時、球面部a,b とボールc の接点
A,B における回転中心に垂直な方向におけるボールa,b,
c の径をそれぞれdA,dB,eA,eB,とする。ローラーが回転
速度N で回転するときボールc は回転速度n で回転する
が、その時のボールc の点A,B における周速VA,VB は VA＝πeA×N/60×dA/eA ＝πNdA/60 VB＝πeB×N/60×dB/eB ＝πNdB/60 となる。即ち、ボールc は点A,B においてそれぞれ接す
るローラーの外径DA,DB の比に等しい周速VA,VB で回ろ
うとするため、ボールc には周速VA,VB の差により力F
が生じる。従って、ボールは一定方向に回転しながらそ
の回転中心X をずらしていくのである。
本発明の超音波探傷検査の対象となるボールは構造部材
用として用いられるものであり、具体的には軸受部材用
の他、耐摩耗部材用、摺動部材用として用いられる。
用として用いられるものであり、具体的には軸受部材用
の他、耐摩耗部材用、摺動部材用として用いられる。
本発明の超音波探傷検査の対象となる構造部材用ボール
の材質としては特に限定されるものではなく、セラミッ
クス製、金属製を問わず使用できるが、セラミックス製
の構造部材用ボールの場合、微小欠陥の正確な検出がそ
の強度に極めて大きな影響を与えることから、セラミッ
クス製ボールを対象とすることは特に好ましい。セラミ
ックス製ボールとしては、軸受部材、耐摩耗部材、摺動
部材など高強度、高硬度な特性を要求されるため、窒化
珪素、炭化珪素、ジルコニアまたはアルミナから成るも
のが好ましく用いられることになる。
の材質としては特に限定されるものではなく、セラミッ
クス製、金属製を問わず使用できるが、セラミックス製
の構造部材用ボールの場合、微小欠陥の正確な検出がそ
の強度に極めて大きな影響を与えることから、セラミッ
クス製ボールを対象とすることは特に好ましい。セラミ
ックス製ボールとしては、軸受部材、耐摩耗部材、摺動
部材など高強度、高硬度な特性を要求されるため、窒化
珪素、炭化珪素、ジルコニアまたはアルミナから成るも
のが好ましく用いられることになる。
又、本発明の超音波探傷検査装置において、探触子取付
部がボールの回転面の中心軸を中心にボールの回りを回
転する機構を備えることにより、ボールの全周面の探傷
検査を煩雑な操作なく行なうことが好ましい。
部がボールの回転面の中心軸を中心にボールの回りを回
転する機構を備えることにより、ボールの全周面の探傷
検査を煩雑な操作なく行なうことが好ましい。
なお、超音波探傷検査における超音波伝達媒体として
は、一般には水が用いられるが、その他タービン油、シ
リンダ油等の液体なども使用することができる。
は、一般には水が用いられるが、その他タービン油、シ
リンダ油等の液体なども使用することができる。
［実施例］ 以下、本発明を実施例に基き、更に詳細に説明する。
（参考例） 第１図に示すように、直径１０mm（φ）の玉２個を組み
合わせたセラミックボール１０の駆動用ローラー１１二
組と、駆動用ローラー１１をギア１２及びドライビング
ベルト１３を介して回転させるボール駆動用モーター１
４と、探触子１５を固定する探触子取付けアーム１６
と、探触子取付けアーム１６を介し探触子１５をボール
１０の回りを回転させる探触子駆動用モーター１７とか
らなるセラミックボールの超音波探傷検査装置を水槽１
８中に設置した。又、水槽１８内には適量の水を入れ
た。なお、第１図中、２３はボール駆動用モーター１４
および探触子駆動用モーター１７の架台、２４はボール
駆動用ローラーの架台、２５は構造部材を示す。
合わせたセラミックボール１０の駆動用ローラー１１二
組と、駆動用ローラー１１をギア１２及びドライビング
ベルト１３を介して回転させるボール駆動用モーター１
４と、探触子１５を固定する探触子取付けアーム１６
と、探触子取付けアーム１６を介し探触子１５をボール
１０の回りを回転させる探触子駆動用モーター１７とか
らなるセラミックボールの超音波探傷検査装置を水槽１
８中に設置した。又、水槽１８内には適量の水を入れ
た。なお、第１図中、２３はボール駆動用モーター１４
および探触子駆動用モーター１７の架台、２４はボール
駆動用ローラーの架台、２５は構造部材を示す。
続いて、直径１０mmの窒化珪素製ボール１０を駆動用ロ
ーラー１１の上にセットした後、ボール駆動用モーター
１４を回転させることによりギア１２及びドライビング
ベルト１３を介し駆動用ローラー１１を回転させ、駆動
用ローラー１１の上の窒化珪素製ボール１０が回転速
度：300r.p.m. で回転するようにモーター１４の回転数
を調整した。
ーラー１１の上にセットした後、ボール駆動用モーター
１４を回転させることによりギア１２及びドライビング
ベルト１３を介し駆動用ローラー１１を回転させ、駆動
用ローラー１１の上の窒化珪素製ボール１０が回転速
度：300r.p.m. で回転するようにモーター１４の回転数
を調整した。
次に探傷周波数：30MHz，振動子径:5mm，焦点距離:10mm
の超音波探傷用探触子１５を探触子取りつけアーム１
６に固定し、さらに探触子１５と超音波探傷器１９をケ
ーブル２０にて接続した。そして探触子１５とボール１
０表面の距離が５mmになるように、また超音波がボール
１０の表面に対して垂直に入射するように、探触子１５
の位置を調整した。
の超音波探傷用探触子１５を探触子取りつけアーム１
６に固定し、さらに探触子１５と超音波探傷器１９をケ
ーブル２０にて接続した。そして探触子１５とボール１
０表面の距離が５mmになるように、また超音波がボール
１０の表面に対して垂直に入射するように、探触子１５
の位置を調整した。
次いでボール駆動用モーター１４を回転させることによ
り窒化珪素製ボール１０を回転速度:300r.p.m.で回転さ
せながら探傷器１９のCRT ２１により波形を観測し、同
時に探傷器１９に接続したペンレコーダー２２により波
形を記録した。さらに探触子駆動用モーター１７により
探触子１５を回転速度:5r.p.m.にてボール１０の回りを
180゜回転させることによりボール１０の全表面を探傷
した。
り窒化珪素製ボール１０を回転速度:300r.p.m.で回転さ
せながら探傷器１９のCRT ２１により波形を観測し、同
時に探傷器１９に接続したペンレコーダー２２により波
形を記録した。さらに探触子駆動用モーター１７により
探触子１５を回転速度:5r.p.m.にてボール１０の回りを
180゜回転させることによりボール１０の全表面を探傷
した。
このようにして１０個の窒化珪素製ボールについて超音
波探傷検査を行ったところ、２個のボールに欠陥らしい
エコーが観察された。この２個のボールについてエコー
の観察された部位を研削加工したところそれぞれ表面か
ら0.8mm と1.2 mmの部分に80〜100 μｍ（φ）程度の空
孔状欠陥があった。
波探傷検査を行ったところ、２個のボールに欠陥らしい
エコーが観察された。この２個のボールについてエコー
の観察された部位を研削加工したところそれぞれ表面か
ら0.8mm と1.2 mmの部分に80〜100 μｍ（φ）程度の空
孔状欠陥があった。
（実施例１） 第１図に示すセラミックボールの超音波探傷検査装置の
セラミックボールの駆動用ローラー１１の代りに、第２
図（イ）（ロ）に示す一組の玉の大きさが10mm及び12mm
の２個の玉よりなる駆動用ローラー３０二組を取りつけ
たセラミックボールの超音波探傷検査装置を水槽１８中
に設置した。又、水槽１８内には適量の水を入れた。続
いて、表面にマジックにより印をつけた直径10mmの窒化
珪素製ボール１０を駆動用ローラー３０の上にセットし
た後、ボール駆動用モーター１４を回転させることによ
りギア１２及びドライビングベルト１３を介して駆動用
ローラー１１を回転させ、駆動用ローラー１１の上の窒
化珪素製ボール１０が回転速度:300r.p.m.で回転するよ
うにモーター１４の回転数を調整した。ボール１０は回
転するごとに回転の中心が動いていき、その回転の中心
のずれをボール表面の印の動きにて肉眼で観察しなが
ら、回転のずれが 180゜回るまでの時間を測定したとこ
ろ約１５秒で回転が 180゜ずれることが判った。
セラミックボールの駆動用ローラー１１の代りに、第２
図（イ）（ロ）に示す一組の玉の大きさが10mm及び12mm
の２個の玉よりなる駆動用ローラー３０二組を取りつけ
たセラミックボールの超音波探傷検査装置を水槽１８中
に設置した。又、水槽１８内には適量の水を入れた。続
いて、表面にマジックにより印をつけた直径10mmの窒化
珪素製ボール１０を駆動用ローラー３０の上にセットし
た後、ボール駆動用モーター１４を回転させることによ
りギア１２及びドライビングベルト１３を介して駆動用
ローラー１１を回転させ、駆動用ローラー１１の上の窒
化珪素製ボール１０が回転速度:300r.p.m.で回転するよ
うにモーター１４の回転数を調整した。ボール１０は回
転するごとに回転の中心が動いていき、その回転の中心
のずれをボール表面の印の動きにて肉眼で観察しなが
ら、回転のずれが 180゜回るまでの時間を測定したとこ
ろ約１５秒で回転が 180゜ずれることが判った。
次に探傷周波数:30MHz，振動子径:5mm，焦点距離:10mm
の超音波探傷用探触子１５を探触子取りつけアーム１６
に固定し、さらに探触子１５と超音波探傷器１９をケー
ブル２０にて接続した。そして、探触子１５とボール１
０表面の距離が５mmになるように、また超音波がボール
１０の表面に対して垂直に入射するように、探触子１５
の位置を調整した。
の超音波探傷用探触子１５を探触子取りつけアーム１６
に固定し、さらに探触子１５と超音波探傷器１９をケー
ブル２０にて接続した。そして、探触子１５とボール１
０表面の距離が５mmになるように、また超音波がボール
１０の表面に対して垂直に入射するように、探触子１５
の位置を調整した。
次いでボール駆動用モーター１４を回転させることによ
り窒化珪素製ボールを回転速度:300r.p.m.で回転させな
がら探傷器１９のCRT ２１により波形を観測し、同時に
探傷器１９に接続したペンレコーダー２２により波形を
記録した。そうして１５秒間ボール１０を回転させなが
ら探傷を行った。
り窒化珪素製ボールを回転速度:300r.p.m.で回転させな
がら探傷器１９のCRT ２１により波形を観測し、同時に
探傷器１９に接続したペンレコーダー２２により波形を
記録した。そうして１５秒間ボール１０を回転させなが
ら探傷を行った。
このようにして１０個の窒化珪素製ボールについて超音
波探傷検査を行ったところ、３個のボールに欠陥らしい
エコーが観察された。
波探傷検査を行ったところ、３個のボールに欠陥らしい
エコーが観察された。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の構造部材用ボールの超音
波探傷検査方法及び超音波探傷検査装置によれば、ボー
ル中の微小欠陥を、迅速且つ正確に検出することがで
き、しかもボールの全表面を自動的にくまなく検査する
ことができるという利点を有する。
波探傷検査方法及び超音波探傷検査装置によれば、ボー
ル中の微小欠陥を、迅速且つ正確に検出することがで
き、しかもボールの全表面を自動的にくまなく検査する
ことができるという利点を有する。
第１図は本発明に係る超音波探傷検査装置の一実施例を
示す断面説明図、第２図は本発明に用いる駆動用ローラ
ーのさらに他の例を示すもので、（イ）は側面図、
（ロ）は平面図である。 １０……ボール、１１……ボール駆動用ローラー、１２
……ギア、１３……ドライビングベルト、１４……ボー
ル駆動用モーター、１５……探触子、１６……探触子取
りつけアーム、１７……探触子駆動用モーター、１８…
…水槽、１９……超音波探傷器、２０……ケーブル、２
１……ＣＲＴ、２２……ペンレコーダー、２３……架
台、２４……架台、２５……構造部材、３０……ボール
駆動用ローラー。
示す断面説明図、第２図は本発明に用いる駆動用ローラ
ーのさらに他の例を示すもので、（イ）は側面図、
（ロ）は平面図である。 １０……ボール、１１……ボール駆動用ローラー、１２
……ギア、１３……ドライビングベルト、１４……ボー
ル駆動用モーター、１５……探触子、１６……探触子取
りつけアーム、１７……探触子駆動用モーター、１８…
…水槽、１９……超音波探傷器、２０……ケーブル、２
１……ＣＲＴ、２２……ペンレコーダー、２３……架
台、２４……架台、２５……構造部材、３０……ボール
駆動用ローラー。
Claims (2)
- 【請求項１】超音波伝達媒体中に構造部材用ボール及び
超音波探傷用探触子を配置し、該探触子より超音波を送
信し、反射してくる超音波エコーにより欠陥を検出する
構造部材用ボールの超音波探傷検査方法において、軸部
と該軸部に直角な断面が円形であるボール駆動部とから
成るローラーを二組組合せて構成され、該ボール駆動部
が、構造部材用ボールと少なくとも２点で接触し、且つ
各々の接触点における該軸部に直角な断面が外径の異な
る円形である駆動用ローラーを用い、この駆動用ローラ
ーの上にボールを載置し、各々のローラーを回転させる
ことによりボールを回転させて、ボールの微小欠陥を検
出することを特徴とする構造部材用ボールの超音波探傷
検査方法。 - 【請求項２】軸部と該軸部に直角な断面が円形であるボ
ール駆動部とから成るローラーを二組組合せて構成さ
れ、該ボール駆動部が、構造部材用ボールと少なくとも
２点で接触し、且つ各々の接触点における該軸部に直角
な断面が外径の異なる円形であるボール駆動用ローラー
であって、その上に構造部材用ボールを載置させ該ロー
ラーを回転させることにより構造部材用ボールを回転さ
せるボール駆動用ローラーと、該構造部材用ボールに超
音波を送信して該ボールを探傷する超音波探傷用探触子
と、を備えたことを特徴とする構造部材用ボールの超音
波探傷検査装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63044000A JPH0625756B2 (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 構造部材用ボールの超音波探傷検査方法及び超音波探傷検査装置 |
| US07/311,041 US4969361A (en) | 1988-02-26 | 1989-02-16 | Ultrasonic flaw detecting method and apparatus for structural balls |
| DE3905430A DE3905430A1 (de) | 1988-02-26 | 1989-02-22 | Ultraschall-pruefverfahren und -vorrichtung fuer kugeln |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63044000A JPH0625756B2 (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 構造部材用ボールの超音波探傷検査方法及び超音波探傷検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01219554A JPH01219554A (ja) | 1989-09-01 |
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