JPH0634612A - ダイヤフラム溶接部自動探傷装置およびその支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】ボックス柱のダイヤフラム溶接部の溶け込み幅
測定や溶接欠陥検査等をボックス柱を一定の姿勢に保持
したままで容易・高能率・高精度で行えるようにする。 【構成】ダイヤフラム９付きボックス柱２の外表面に転
動子７を介して移動可能に接触配置される可動台３と、
超音波探触子４をボックス柱２の外表面上で方形走査さ
せてダイヤフラム溶接部の垂直探傷を行なう自動走査機
構５とを備える。可動台３は、ボックス柱２の探触子走
査面と直交する側面に接触してその側面を基準とする停
止位置を定める位置決めローラ８と、ボックス柱２に接
離して当該可動台停止位置での吸着固定を行うマグネッ
ト式固定手段１０とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築用鋼材等として適
用されるボックス柱のダイヤフラム溶接部を超音波自動
探傷するためのダイヤフラム溶接部自動探傷装置および
その支持装置に係り、特にボックス柱を一定姿勢に保持
したままで全てのダイヤフラム溶接線に沿う探傷を行え
るダイヤフラム溶接部自動探傷装置およびその支持装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、建築用鋼材等として適用されるボ
ックス柱のダイヤフラム溶接部につき、その溶け込み幅
の測定および溶接欠陥の検査等を超音波探傷法によって
行うことが知られている。

【０００３】この場合、従来では被検体であるボックス
柱の表面に沿って超音波探触子を手動で走査させるのが
一般的であったが、手作業による走査には高度の熟練を
要するうえ、被検体の大形化に伴って作業能率の低下が
顕著となり、能率向上および検査精度の向上が望まれる
ようになってきた。

【０００４】なお近年、超音波探触子を自動走査させる
自動超音波探傷技術が開発され、走査速度の高速化、走
査の緻密化等が図られつつある。しかし、これまでに開
発された超音波探傷技術では、被検体の上方や側方にレ
ールを敷設し、このレール上を走行する台車によって超
音波探触子の走査を行なう等、構造が大掛りで取扱いが
面倒であったり、作業能率的が必ずしも十分に向上でき
ないなどの問題があり、ダイヤフラム溶接部の自動探傷
には簡単に適用できないものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来ではダイヤフラム
溶接部の自動探傷に低能率、要熟練等の問題があり、ま
た、これまでに開発された自動超音波探傷技術では装置
規模が大掛りで取扱いが面倒であったり、作業能率的が
必ずしも十分に向上できないなどの問題があり、ダイヤ
フラム溶接部の自動探傷に簡単には適用できなかった。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、ボックス柱のダイヤフラム溶接部
の溶け込み幅測定や溶接欠陥検査等を容易・高能率・高
精度で行えるダイヤフラム溶接部自動探傷装置を提供す
ること、およびボックス柱を一定の姿勢に保持したまま
で前記操作がダイヤフラム溶接部の全周に亘って能率よ
く行え、大幅な作業手間の軽減および作業能率の向上が
図れる前記装置を取扱うための装置、すなわちダイヤフ
ラム溶接部自動探傷装置の支持装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明に係るダイヤフラム溶接部自動探
傷装置は、ダイヤフラム付きボックス柱の外表面に転動
子を介して移動可能に接触配置される可動台と、この可
動台に取付けられ、超音波探触子を前記ボックス柱の外
表面上で方形走査させてダイヤフラム溶接部の垂直探傷
を行なう自動走査機構とを備え、前記可動台は、前記ボ
ックス柱の探触子走査面と直交する側面に接触してその
側面を基準とする停止位置を定める位置決めローラと、
前記ボックス柱に接離して当該可動台停止位置での吸着
固定を行うマグネット式固定手段とを有し、前記自動走
査機構は、前記可動台に当該停止位置でダイヤフラム溶
接線と平行となる配置で設けられた案内手段と、この案
内手段に係合し前記ダイヤフラムの溶接線に沿って往復
移動可能な移動体と、この移動体に支持されて前記ダイ
ヤフラムの溶接線と直交する方向に進退移動する超音波
探触子支持用の動作ロッドと、前記案内手段および前記
動作ロッドの移動を行なわせる駆動手段とを有すること
を特徴とする。

【０００８】また、請求項２の発明に係るダイヤフラム
溶接部自動探傷装置の支持装置は、横置されたダイヤフ
ラム付きボックス柱の上面に移動可能に載置される支持
台と、この支持台に設けられ、請求項１に記載のダイヤ
フラム溶接部自動探傷装置を一対、それぞれ前記ボック
ス柱の両側外面に沿う配置で略垂直に吊下げ支持する連
結具とを備えたことを特徴とする。

【０００９】さらに請求項３の発明に係るダイヤフラム
溶接部自動探傷装置の支持装置は、横置されたダイヤフ
ラム付きボックス柱の上面に移動可能に載置される支持
台と、この支持台から前記ボックス柱の両側外面を介し
て垂下され請求項１に記載のダイヤフラム溶接部自動探
傷装置を裏向きとして前記ボックス柱の下面に接触支持
させる吊具とを備えたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】

（１）上面探傷 ダイヤフラム付きボックス柱を横置きし、その走査面と
なる上面に請求項１のダイヤフラム溶接部自動探傷装置
を搭載する。同装置の可動台を転動子を介してボックス
柱の上面に沿って移動させ、ダイヤフラム溶接位置付近
で停止させ、可動台の位置決めローラをボックス柱の側
面に当接させる。これにより、可動台に設けた案内手段
がダイヤフラム溶接線と平行な配置で位置決めされる。

【００１１】そこで、可動台のマグネット式固定手段を
ボックス柱に接合させ、磁力によって可動台をボックス
柱に吸着固定させる。

【００１２】この状態で自動走査機構の駆動手段を起動
させれば、案内手段の回転によって移動体がダイヤフラ
ム溶接線に沿って移動するとともに、動作ロッドがダイ
ヤフラム溶接線と直交する方向に移動して、超音波探触
子による方形走査が行われる。これにより、ダイヤフラ
ム溶接部の垂直探傷、すなわち溶接溶込み幅の測定およ
び溶接欠陥検査が行われる。

【００１３】一のダイヤフラム溶接部の探傷が終了した
ら、自動走査機構の原点復帰および停止等を行なわせる
とともに、マグネット式固定手段をボックス柱から離間
する方向に移動させて磁力による可動台のボックス柱へ
の吸着固定を解除する。

【００１４】そして、可動台を次のダイヤフラム溶接部
まで移動して、前記同様に可動台の位置決めおよび固定
を行った後、探傷走査を行わせる。以下、同一面上の複
数のダイヤフラム溶接部について同様の走査を繰返す。

【００１５】（２）側面探傷 この場合は請求項１のダイヤフラム溶接部自動探傷装置
一対と、請求項２の支持装置とを使用する。

【００１６】すなわち、横置き状態のボックス柱の上面
に請求項２の支持装置の支持台を搭載し、その支持台に
連結具を介して請求項１のダイヤフラム溶接部自動探傷
装置を一対、それぞれボックス柱の両側外面に沿う配置
で略垂直に吊下げる。

【００１７】そして、支持台をダイヤフラム溶接位置ま
で移動させ、支持台に連結した各ダイヤフラム溶接部自
動探傷装置の可動台の底部をボックス柱の各側面にそれ
ぞれ接触させ、上記（１）と同様の位置決め、固定およ
び自動走査を行わせ、ボックス柱の両側縦面のダイヤフ
ラム溶接線を同時に探傷するものである。

【００１８】（３）底面探傷 この場合は請求項１のダイヤフラム溶接部自動探傷装置
と請求項３の支持装置とを使用する。

【００１９】すなわち、横置き状態のボックス柱の上面
に支持台を搭載し、その支持台にボックス柱の両側外面
を介して吊具により請求項１のダイヤフラム溶接部自動
探傷装置を裏向きで吊り、ボックス柱の下面に接触支持
させる。

【００２０】そして、支持台をダイヤフラム溶接位置ま
で移動させ、上記（２）と同様の位置決め、固定および
自動走査を行わせ、ボックス柱の下面のダイヤフラム溶
接線を探傷するものである。

【００２１】以上の（１）〜（３）の操作により、本発
明ではボックス柱を横置き状態に保持したまま、特に姿
勢を変更することなく、フランジ面およびウェブ面の各
表面側からダイヤフラム溶接部を全て探傷することがで
き、ダイヤフラム溶接部の溶け込み幅測定や溶接欠陥検
査等を容易・高能率・高精度で行える。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００２３】図１はダイヤフラム溶接部自動探傷装置の
構成、図２はその組立て状態を示す。また、図３はダイ
ヤフラム溶接部自動探傷装置の側面探傷用支持装置を示
し、図４は底面探傷用支持装置を示す。

【００２４】図１および図２に示すように、本実施例の
ダイヤフラム溶接部自動探傷装置１は基本的に、ボック
ス柱２の外面（図１の上向きフランジ面２ａ）に接触支
持（搭載）される可動台３と、この可動台３に設けられ
超音波探触子４を操作する自動操作機構５とを有する構
成とされている。

【００２５】可動台３は、細長なケース体６の底部に転
動子としての複数のボールキャスタ７を設けることによ
り、フランジ面２ａ上で自在に移動できる構成とされて
いる。ケース体６の側部には、フランジ側縁２ｂに横方
向から転接する位置決めローラ８が一定の間隔で例えば
前後方向（ｘ方向）に一対設けられ、この各位置決めロ
ーラ８をフランジ側縁２ｂに同時に転接させた場合にケ
ース体６の長手方向（ｙ方向）に沿う軸心Ａがボックス
柱２内に溶接したダイヤフラム９の溶接線Ｂと平行とな
るように設定されている。

【００２６】また、ケース体６には可動台３を停止させ
るためのマグネット式固定手段１０が設けられている。
この固定手段１０は図２に示すように、ケース体６の背
面側（自動操作機構５が設けられる側の反対側）に配設
されフランジ面２ａに接離する昇降可能な複数の磁石１
１と、これらの磁石１１をリンク等の伝動機構を介して
操作する回動ハンドル１２とを有する構成とされてい
る。この回動ハンドル１２を操作して磁石１１をボック
ス柱２のフランジ面２ａに接触させることにより可動台
３が吸着力で停止固定され、逆に離間させることにより
吸着力が解除されてフランジ面２ａ上での移動が行える
ようになっている。

【００２７】自動操作機構５は、可動台３にｘ方向に沿
って設けられた案内手段としてのガイドロッド１３およ
びボールねじ１４と、このガイドロッド１３に支持され
るとともにボールねじ１４に係合するナット式移動体１
５と、この移動体１５に支持されてｙ方向に移動する動
作ロッド１６と、移動体１５を動作させるためにボール
ねじ１４を回転駆動するｘ方向駆動手段としてのＸ軸駆
動モータ１７と、動作ロッド１６の移動を行なわせるｙ
方向駆動手段としてのＹ軸駆動モータ１８とを有する構
成とされている。Ｘ軸駆動モータ１７は例えばボールね
じ１４に直結され、またＹ軸駆動モータ１８は例えば動
作ロッド１６のラック１９に噛合するギアに連結されて
いる。

【００２８】なお、可動台６には移動体１５のｘ方向移
動距離を計測するＸ軸エンコーダ２０が設けられるとと
もに、移動体１５にはｘ方向移動限を設定するＸ軸リミ
ットスイッチ２１が、またガイドロッド１３にはＸ軸リ
ミットスイッチ２１と係合するストッパ２２がそれぞれ
設けられている。また、移動体１５には動作ロッド１６
のｙ方向移動距離を計測するＹ軸エンコーダが設けられ
るとともに、移動体１５および動作ロッド１６には同様
にｙ方向移動限を設定するＹ軸リミットスイッチ２４お
よびストッパ２５ａ，２５ｂがそれぞれ設けられてい
る。

【００２９】超音波探触子４は、いわゆるジンバル機構
２６によって三次元的な動作が可能な状態で動作ロッド
１６に支持されている。すなわち、動作ロッド１６に取
付板２７が支持されており、この取付板２７に上下追従
軸（Ｚ軸）２８を介して基台２９がフランジ面２ａに直
交する方向（ｚ方向）に移動可能に支持されるととも
に、スプリング３０によってフランジ面２ａに向って付
勢されている。この基台２９にＸ軸３１が設けられ、こ
のＸ軸３１に支持された枠体３２にＹ軸３３が設けら
れ、このＹ軸に超音波探触子４が回動可能に支持されて
いる。これにより、超音波探触子４がｘ，ｙ，ｚ方向に
首振り可能とされて、探傷面のうねり等に対し、安定し
た走査と面追従が行われる。

【００３０】なお、超音波探触子４は例えば探傷面から
０．２〜０．５mm程度の隙間を確保できるよう設定され
る。この隙間には、図示しないが超音波探触子４の先端
ノズルから接触媒体が自動的に侵入され探傷面に塗布さ
れるようになっている。

【００３１】また、超音波探触子４および駆動手段５は
信号ケーブル３４によって図示しない超音波探傷器およ
び制御手段にそれぞれ接続されている。

【００３２】しかして、探傷時においては、図１に示す
ように、ダイヤフラム９付きのボックス柱２を横置き
し、その走査面となるフランジ面２ａのボックス端側に
ダイヤフラム溶接部自動探傷装置１を搭載する。そし
て、ダイヤフラム溶接部自動探傷装置１の可動台３を転
動子７を介してボックス柱２のフランジ面２ａに沿って
移動させ、探傷すべき第１番目のダイヤフラム溶接部付
近で停止させる。停止位置は、ダイヤフラム溶接予定線
としての捨線または突起等を目印として設定する。この
停止位置で、可動台３の位置決めローラ８をボックス柱
３のフランジ側縁２ｂに当接させる。これにより、可動
台３に設けたガイドロッド１３およびボールねじ１４は
ダイヤフラム溶接線Ｂと平行な配置で位置決めされる。

【００３３】そこで、可動台３の磁石１１を回動ハンド
ル１２の操作によってフランジ面２ａ側に移動して接触
させ、磁力によって可動台３をボックス柱２に吸着固定
させる。この状態で自動走査機構５のＸ軸駆動モータ１
７を起動させ、これによりボールねじ１４の回転によっ
て移動体１５をダイヤフラム溶接線Ｂに沿って移動させ
るとともに、Ｙ軸駆動モータ１８を軌道させ、動作ロッ
ド１６をダイヤフラム溶接線Ｂと直交する方向に往復動
作させ、これにより図１に走査線ａで示すように、超音
波探触子４による方形走査を行わせる。以上の操作は制
御装置により遠隔的に行い、超音波探傷器ではダイヤフ
ラム溶接部の溶接溶込み幅の測定、および溶接欠陥検査
を同時に行うものである。

【００３４】しかして、一のダイヤフラム溶接部の探傷
が終了したら、自動走査機構５の原点復帰および停止等
を行なわせるとともに、磁石１１をフランジ面２ａから
離間する方向に移動させて磁力による可動台３のボック
ス柱２への吸着固定を解除する。

【００３５】そして、可動台３を次のダイヤフラム溶接
部まで移動して、前記同様に可動台３の位置決めおよび
固定を行った後、探傷操作を行わせる。以下、複数のダ
イヤフラム溶接部について同様の走査を繰返す。

【００３６】このような本実施例のダイヤフラム溶接部
自動探傷装置１によると、可動台３を必要位置に移動す
るだけの操作で、ボックス柱２のダイヤフラム溶接部の
溶け込み幅測定や溶接欠陥検査等を容易・高能率・高精
度で行えるものである。しかも、構成はコンパクトで取
扱い易く、高度の熟練も要しない。

【００３７】次に、ダイヤフラム溶接部自動探傷装置の
支持装置について説明する。

【００３８】図３は側面探傷用の支持装置４０を示して
いる。この支持装置４０は、横置されたダイヤフラム９
付きボックス柱２のフランジ面２ａに移動可能に載置さ
れる支持台４１と、この支持台４１の両側部に設けら
れ、前記のダイヤフラム溶接部自動探傷装置１を一対、
それぞれボックス柱２の縦状態の両側面、つまり両ウェ
ブ面２ｃに沿う配置で略垂直に吊下げ支持する連結具４
２とを備えた構成とされている。

【００３９】支持台４１は左右一対の支持台エレメント
４１ａ，４１ｂから構成され、これらの支持台エレメン
ト４１ａ，４１ｂが連結部材４３によって左右方向に幅
調整可能に連結され、係止部材４４によって所定幅位置
で係止されるようになっている。そして、各支持台エレ
メント４１ａ，４１ｂには、走行用ローラ４５ａと、フ
ランジ側縁２ｂに当接する側面支持ローラ４５ｂとが設
けられ、これによりｙ方向姿勢を一定に保持したままｘ
方向に移動するようになっている。なお、図示しない
が、支持台４１にはマグネットローラおよびその駆動装
置を設け、遠隔操作装置によって自動走行および停止可
能としてもよい。

【００４０】また、支持装置４０の左右の各連結具４２
は、互いに対向する縦板状の支持板４２ａと、これに設
けられた締着具４６とにより構成され、ダイヤフラム溶
接部自動探傷装置１の移動台３をそれぞれ支持板４２ａ
に当接し、締着具４６て着脱可能に締着するようになっ
ている。

【００４１】このような構成によれば、横置き状態のボ
ックス柱２のフランジ面２ａに支持台４０を搭載し、そ
の支持台４０をダイヤフラム溶接位置まで移動させ、各
ダイヤフラム溶接部自動探傷装置１の可動台３の底部を
それぞれボックス柱２の各ウェブ面２ｃに接触させ、位
置決め、固定および自動走査を行わせることにより、ボ
ックス柱２の両ウェブ面２ｃのダイヤフラム溶接線を同
時に探傷することができる。

【００４２】図４は底面探傷用支持装置５０を示してい
る。この支持装置５０は、横置されたダイヤフラム９付
きボックス柱２のフランジ面２ａに移動可能に載置され
る支持台５１と、この支持台５１からボックス柱２の両
ウェブ面２ｃを介して下側フランジ面２ｄにダイヤフラ
ム溶接部自動探傷装置１を接触支持させる吊具５２とを
備えた構成とされている。

【００４３】支持台５１は、左右一対の支持台エレメン
ト５１ａ，５１ｂから構成され、これらの支持台エレメ
ント５１ａ，５１ｂが連結部材５３によって左右方向に
幅調整可能に連結され、係止部材５４によって所定幅位
置で係止されるようになっている。そして、各支持台エ
レメント５１ａ，５１ｂには、フランジ面２ａ上に転接
する走行ローラ５５が設けられ、これによりｘ方向に移
動するようになっている。

【００４４】吊具５２は、固定用バックル５６およびベ
ルト５７を有する構成とされ、可動台３のケース体６に
形成した孔５８にベルト５７を挿通して、その可動台３
を裏向きで吊るようになっている。

【００４５】このような構成によれば、横置き状態のボ
ックス柱２のフランジ面２ａに支持台５０を搭載し、そ
の支持台５０をダイヤフラム溶接位置まで移動させ、ダ
イヤフラム溶接部自動探傷装置１の可動台３の底部をボ
ックス柱２の下側フランジ面２ｄに接触させ、位置決
め、固定および自動走査を行わせることにより、ボック
ス柱２の下側フランジ面２ｃのダイヤフラム溶接線を探
傷することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るダイヤフラ
ム溶接部自動探傷装置によれば、ボックス柱のダイヤフ
ラム溶接部の溶け込み幅測定や溶接欠陥検査等を容易・
高能率・高精度で行うことができる。また、本発明に係
るダイヤフラム溶接部自動探傷装置の支持装置によれ
ば、ボックス柱を一定の姿勢に保持したままで前記操作
がダイヤフラム溶接部の全周に亘って能率よく行え、大
幅な作業手間軽減および能率向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るダイヤフラム溶接部自動探傷装置
の一実施例を示す斜視図。

【図２】同実施例の組立て状態を示す図。

【図３】本発明に係るダイヤフラム溶接部自動探傷装置
の側面探傷用支持装置の一実施例を示す斜視図。

【図４】本発明に係るダイヤフラム溶接部自動探傷装置
の底面探傷用支持装置の一実施例を示す斜視図。

【符号の説明】

１ ダイヤフラム溶接部自動探傷装置 ２ ボックス柱 ２ａ，２ｃ，２ｄ 外表面（フランジ表面、ウェブ表
面） ３ 可動台 ４ 超音波探触子 ５ 自動走査機構 ７ 転動子 ８ 位置決めローラ ９ ダイヤフラム １０ マグネット式固定手段 １３ 案内手段（ガイドロッド） １４ 案内手段（ボールねじ） １５ 移動体 １６ 動作ロッド １７，１８ 駆動手段（Ｘ軸駆動モータ、Ｙ軸駆動モー
タ） ４０ 支持装置 ４１ 支持台 ４２ 連結具 ５０ 支持装置 ５１ 支持台 ５２ 吊具 ａ ダイヤフラム溶接線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイヤフラム付きボックス柱の外表面に
   転動子を介して移動可能に接触配置される可動台と、こ
   の可動台に取付けられ、超音波探触子を前記ボックス柱
   の外表面上で方形走査させてダイヤフラム溶接部の垂直
   探傷を行なう自動走査機構とを備え、前記可動台は、前
   記ボックス柱の探触子走査面と直交する側面に接触して
   その側面を基準とする停止位置を定める位置決めローラ
   と、前記ボックス柱に接離して当該可動台停止位置での
   吸着固定を行うマグネット式固定手段とを有し、前記自
   動走査機構は、前記可動台に当該停止位置でダイヤフラ
   ム溶接線と平行となる配置で設けられた案内手段と、こ
   の案内手段に係合し前記ダイヤフラムの溶接線に沿って
   往復移動可能な移動体と、この移動体に支持されて前記
   ダイヤフラムの溶接線と直交する方向に進退移動する超
   音波探触子支持用の動作ロッドと、前記案内手段および
   前記動作ロッドの移動を行なわせる駆動手段とを有する
   ことを特徴とするダイヤフラム溶接部自動探傷装置。
2. 【請求項２】 横置されたダイヤフラム付きボックス柱
   の上面に移動可能に載置される支持台と、この支持台に
   設けられ、請求項１に記載のダイヤフラム溶接部自動探
   傷装置を一対、それぞれ前記ボックス柱の両側外面に沿
   う配置で略垂直に吊下げ支持する連結具とを備えたこと
   を特徴とするダイヤフラム溶接部自動探傷装置の支持装
   置。
3. 【請求項３】 横置されたダイヤフラム付きボックス柱
   の上面に移動可能に載置される支持台と、この支持台か
   ら前記ボックス柱の両側外面を介して垂下され請求項１
   に記載のダイヤフラム溶接部自動探傷装置を裏向きとし
   て前記ボックス柱の下面に接触支持させる吊具とを備え
   たことを特徴とするダイヤフラム溶接部自動探傷装置の
   支持装置。