JPH07103950A

JPH07103950A - 超音波探傷方法及びその装置

Info

Publication number: JPH07103950A
Application number: JP5248912A
Authority: JP
Inventors: Akira Murayama; 章村山; Akio Onimaru; 昭夫鬼丸; Haruki Akiyama; 治基秋山
Original assignee: Tokimec Inc; NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp; Tokimec Inc
Priority date: 1993-10-05
Filing date: 1993-10-05
Publication date: 1995-04-21
Anticipated expiration: 2014-03-31
Also published as: JP2875942B2

Abstract

(57)【要約】【目的】タイヤ探触子を用いた探傷手法であって、搬
送状態の被検査板において、不探傷域をなくして、全幅
に亘って精度よく欠陥を検出する。【構成】一定方向に披検査板１を搬送させた状態で、
回転方向に直交する方向に第１の超音波２９を送受波す
る振動子３９が収納された横方向タイヤ探触子２７を、
被検査板１表面に当接させて第１の超音波２９を被検査
板に対して搬送方向と直交する幅方向に入射させる。ま
た、回転方向に第２の超音波２８ａ，２８ｂを送受波す
る振動子４２が収納された縦方向タイヤ探触子２６ａ，
２６ｂを、被検査板１表面に当接させて第２の超音波２
８ａ，２８ｂを被検査板１に対して搬送方向と平行する
方向に入射させる。そして、各タイヤ探触子２６ａ，２
６ｂ，２７の各出力信号ａ₂ ，ａ₃ ，ｓ₁ に含まれるエ
コーＦから披検査板１の欠陥を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はタイヤ探触子を用いて搬
送状態の被検査板の欠陥を検出する超音波探傷方法と超
音波探傷装置及びこの装置に用いるタイヤ探触子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】薄板や薄鋼板の表面または内部に存在す
る欠陥を簡単に検出する方法として、超音波探傷方法が
採用されている。さらに、この超音波探傷方法は、大き
く分けて、超音波を送受波する振動子が組込まれた探触
子を直接被検査板に接触させて超音波を被検査板に入射
させる直接接触法と、探触子を水等の接触媒体を介して
被検査板に接触させて超音波を被検査板に入射させる局
部水浸法とがある。

【０００３】直接接触法において、走行状態の被検査板
を探傷する場合には、探触子と被検査板との間の音響結
合性が不安定であったり、探触子の被検査板に対する接
触面の磨耗による耐久性劣化等の問題がある。一方、局
部水浸法においては、探触子と被検査板との間に介挿さ
れる水膜の厚さを一定値に維持することが困難であり、
かつ水膜の存在に起因する気泡の巻込み等による超音波
ノイズの発生が問題となる。

【０００４】したがって、これらの方法を、例えば圧延
工程における搬送状態の被検査板に直接適用することは
困難であった。このような不都合を解消するために、例
えば製鉄工場の圧延工程で得られる薄板や薄鋼板の表面
また内部に存在する欠陥をオンライン状態で簡単に検出
する装置として、図６に示すタイヤ探触子を用いた超音
波探傷装置が実用化されている。

【０００５】圧延工程から搬出される薄鋼板等の被検査
板１の搬送路を跨ぐように設けられた門型のフレーム２
に搬送路に直交する方向に移動する移動体３を取付け、
この移動体３に上下に移動可能な支持アーム４を取付け
て、この支持アーム４の下端にタイヤ探触子５を装着す
る。

【０００６】図７はタイヤ探触子５の概略構成を示す断
面模式図である。前述した支持アーム４に固定された固
定軸６に薄いゴム材料で形成された殻状のタイヤ形状部
７が図示しないベアリング等を介して回転自在に取付け
られている。タイヤ形状部７内における固定軸６に支持
部材８を介して超音波を送受波する振動子９が取付けら
れている。この振動子９は超音波１０の送受波方向が、
このタイヤ探触子５の回転方向に対して直交する方向
で、かつ半径方向に対して所定の角度になるように支持
部材８に位置決めされている。このタイヤ形状部７内に
充填駅１１が封入されている。

【０００７】そして、移動体３を被検査板１の一方の端
部１ｂ近傍へ移動させ、支持アーム４を下降させて、タ
イヤ探触子５を図中矢印方向に搬送状態の被検査板１の
端部１ｂ近傍の表面に所定圧力で付勢すると、タイヤ形
状部７が回転する。しかし、このタイヤ形状部７に収納
された振動子９は被検査板１に対して常に一定角度で対
向している。

【０００８】振動子９から出力された超音波１０はゴム
材料で形成されたタイヤ形状部７を介して被検査板１の
幅方向に所定の角度で入射される。超音波１０が入射さ
れた被検査板１には板波が発生し、この板波によって被
検査板１内へ入射された超音波１０は幅方向に伝播して
いき、被検査板１の端部１ａで反射されて逆方向に進
み、元のタイヤ探触子５内の振動子９へ入射する。振動
子９は入射した超音波１０を電気信号に変換して出力す
る。そして、被検査板１内に欠陥１２が存在すれば、超
音波１０がこの欠陥１２で反射される。

【０００９】図８はタイヤ探触子５の出力信号波形図で
ある。出力信号には送信パルスＴと欠陥１２に対応する
欠陥エコーＦと端部１ａで発生する端面エコーＥとが含
まれる。したがって、この出力信号に含まれるエコーよ
り欠陥１２の幅方向位置と欠陥規模を把握できる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示すタイヤ探触子５を用いた超音波探傷装置においても
まだ解消すべき次のような課題があった。超音波１０を
入射することによって被検査板１内に発生する板波は、
通常の垂直探傷や斜角探傷に用いられる縦波や横波と異
なり、かなり複雑な性質を有する。すなわち、この板波
は被検査板１の板厚ｄと超音波の周波数ｆとの積が所定
の条件を満たす時に発生する一種の共振現象とみなすこ
とができる。したがって、この板波（波動）の発生条件
が限定され、板波の伝播する波の種類が多い（Ａモー
ト，Ｓモード）。また、伝播速度が前記モードによって
異なる等の性質を有する。

【００１１】被検査板１の共振現象で超音波１０の波動
が発生して、その超音波１０は被検査板１を伝播し、端
部１ｂで反射してタイヤ探触子５方向へ戻る。しかし、
この端部１ｂ近傍では伝播速度が異なる種々の波動が緩
衝して、反射波である図８に示した端面エコーＥの幅
（時間幅）が非常に大きくなる。その結果、被検査板１
の端部１ｂ近傍に探傷できない不探傷域Ｗ₂ が生じる。
一般に、この不探傷域Ｗ₂ は、探傷モードと感度によっ
て異なるが、１００〜２００ｍｍ程度である。

【００１２】一方、タイヤ探触子５においては、図示す
るように、タイヤ形状部７内の振動子９から出力された
超音波１０は充填液１１及びゴム材料を透過して被検査
板１内へ入射される。しかし、この被検査板１内におけ
る板波（超音波１０）の発生条件が周波数ｆと板厚ｄと
の積［ｆ・ｄ］が所定の条件を満たす時であり、そし
て、この最適条件の波を発生させるために、振動子９の
姿勢角度を調整可能に形成している。この振動子９の姿
勢角度を調整した場合に、振動子９とタイヤ形状部７と
の間の音響特性が変化しないように、前述した充填液１
１が収納されている。

【００１３】その結果、出力信号における送信パルスＴ
近傍に前記タイヤ形状部７内の充填液等に起因する雑音
エコーが生じるので、タイヤ探触子５の近傍にもこのタ
イヤ探触子５を挟んだ不探傷域Ｗ₁ が生じる。この不探
傷域Ｗ₁ は、探傷モードと感度によって異なるが、１０
０〜２００ｍｍ程度である。

【００１４】したがって、たとえタイヤ探触子５を被検
査板１の幅方向の端部１ｂに当接させたとしても、被検
査板１の全幅Ｗ₀ に対して、少なくとも二つの不探傷域
Ｗ₁．Ｗ₂ が生じる。よって、この不探傷域Ｗ₁ ．Ｗ₂
に重大欠陥が存在したとしても、この重大欠陥を検出で
きない。

【００１５】図９は、被検査板１の各端部１ａ，１ｂ近
傍に故意に複数の人工欠陥（２ｍｍφの貫通孔）を形成
して、この人工欠陥に対して探傷試験を行った結果を示
す図てある。幅方向の各端部１ａ，１ｂに近い位置に形
成された欠陥は全く検出できないことを示す。

【００１６】この端部１ａ，１ｂ近傍に生じる不探傷域
Ｗ₁ ，Ｗ₂ は、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、たと
え被検査板１の幅方向に複数のタイヤ探触子５ｂ，５ｃ
を当接するように配設したとしても解消されない。

【００１７】このような不都合を解消するために、タイ
ヤ探触子５におけるタイヤ形状部７の肉厚を１〜３ｍｍ
程度まで薄くしたタイヤ探触子が提唱されている（実開
平４−３２０７１号公報）。

【００１８】このようにタイヤ形状部７の肉厚を薄くす
ることによって、タイヤ探触子５自身による不探傷域Ｗ
₁ を狭くすることができる。しかし、この効果は、タイ
ヤ探触子５自身による不探傷域Ｗ₁ を例えば従来の２０
０ｍｍから１００ｍｍ程度まで狭くできるに過ぎず、根
本的に不探傷域Ｗ₁ を無くすことはできない。また、反
対側端部１ａの不探傷域Ｗ₂ はそのままである。

【００１９】また、図１０に示すように、タイヤ探触子
５ａ内の振動子９ａの超音波１０ａの送受波方向を被検
査板１の幅方向に対して１５〜４５°傾斜させて、端部
１ａの端面エコーＥがタイヤ探触子５ａの出力信号に含
まれないようにすることが提唱されている（特開昭６２
−１０８１５２号公報）。

【００２０】しかし、図１０に示すように、超音波１０
ｂを斜めに入射させるために、欠陥が存在した場合にお
ける出力信号に含まれる欠陥エコーＦの信号レベルが小
さくなり、このタイヤ探触子５ａでもって、被検査板１
の全幅Ｗ₀ に亘って精度よく欠陥を検出することは困難
である。また、図７に示したタイヤ探触子５と同様に自
己のタイヤ探触子５の近傍に存在する不探傷域Ｗ₁ を解
消できない。

【００２１】そこで、図１１（ａ）に示すように、幅方
向に超音波１０が出力されるタイヤ端子５と幅方向から
１５〜４５°傾斜した方向に超音波１０ａが出力される
タイヤ探触子５ａとの２台又は３台のタイヤ探触子５，
５ａを用いて、被検査板１の中央部分を一方のタイヤ探
触子５で探傷し、被検査板１の端部１ａ（１ｂ）を別の
タイヤ探触子５ａで探傷することか考えられる。

【００２２】しかし、一般にタイヤ探触子５，５ａにお
いては、タイヤ探触子５，５ａのゴム材料で形成された
タイヤ形状部７の外周面と被検査板１との間における音
響伝達効率をよくするために、タイヤ形状部７の外周面
に油等の接触媒体を塗った状態で搬送状態の被検査板１
に当接させている。

【００２３】したがって、被検査板１における各タイヤ
探触子５，５ａが当接した後に、図示するように、被検
査板１表面に接触媒体１３が薄い膜状に付着する。表面
に膜状の接触媒体１３が付着した被検査板１内を各超音
波１０，１０ａが伝播すると、図１２に示すように、各
タイヤ探触子５，５ａの出力信号に実際の欠陥１２に起
因する欠陥エコーＦの他に、前記接触媒体１３に起因す
るエコーＣが生じる。

【００２４】この接触媒体１３に起因するエコーＣは実
際の欠陥１２に起因する欠陥エコーＦと区別できないの
で、欠陥１２の検出精度が低下する。なお、このような
不都合を解消するためには、各タイヤ探触子５，５ａの
配置を工夫して、各超音波１０，１０ａが接触媒体１３
の付着位置を通過しないようにすればよいが、図１１
（ｂ）（ｃ）に示すように、両方の超音波１０，１０ａ
が接触媒体１３の付着位置を全く通過しないよう、かつ
不探傷域Ｗ₁ ，Ｗ₂ が全く生じないように配置すること
は非常に困難である。

【００２５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、回転方向と直交方向に探傷用の超音波を送
受波する従来の横方向タイヤ探触子の他に、回転方向に
探傷用の超音波を送受波する縦方向タイヤ探触子を用い
ることによって、不探傷域を無くして、被検査板の全幅
に亘って精度よく欠陥を検出でき、また、被検査板に付
着した接触媒体の影響を除去でき、欠陥検出精度をさら
に向上できる超音波探傷方法及び超音波探傷装置を提供
することを目的とする。さらに、上記超音波探傷装置に
組込むことによって、装置としての欠陥検出精度を向上
できるタイヤ探触子を提供することを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に、本発明の超音波探傷方法においては、一定方向に披
検査板を搬送させた状態で、回転方向に直交する方向に
第１の超音波を送受波する振動子が収納された横方向タ
イヤ探触子を、被検査板表面に当接させて第１の超音波
を被検査板に対して搬送方向と直交する幅方向に入射さ
せる。また、回転方向に第２の超音波を送受波する振動
子が収納された縦方向タイヤ探触子を、被検査板表面に
当接させて第２の超音波を被検査板に対して搬送方向と
平行する方向に入射させる。そして、各タイヤ探触子の
各出力信号に含まれるエコーから披検査板の欠陥を検出
する。

【００２７】本発明の超音波探傷装置においては、披検
査板を一定方向に搬送させる搬送機構と、回転方向に直
交する方向に超音波を送受波する振動子が収納された横
方向タイヤ探触子と、回転方向に超音波を送受波する振
動子が収納された一対の縦方向タイヤ探触子と、各縦方
向タイヤ探触子を被検査板表面の各端部近傍に当接させ
て、超音波を被検査板に対して搬送方向と平行する方向
に入射させる第１の支持機構と、幅方向タイヤ探触子を
被検査板表面へ当接させて、超音波を被検査板に対して
搬送方向と直交する幅方向へ入射させる第２の支持機構
と、各タイヤ探触子の各出力信号に含まれるエコーから
被検査板の欠陥を検出する信号処理部とを備えている。

【００２８】さらに、別の発明の超音波探傷装置は上述
した発明の超音波探傷装置における各タイヤ探触子の搬
送状態の被検査板表面に対する当接位置の相互関係を第
１〜第３の支持機構でもって次のように設定している。

【００２９】すなわち、第１の支持機構で一方の縦方向
タイヤ探触子を被検査板表面の一方端部近傍に当接させ
て、超音波を被検査板に対して反搬送方向へ入射させ
る。第２の支持機構で幅方向タイヤ探触子を被検査板表
面の一方端部近傍でかつ前記一方の縦方向タイヤ探触子
の当接位置の搬送方向側位置へ当接させて、超音波を被
検査板に対して幅方向へ入射させる。さらに、第３の支
持機構で他方の縦方向タイヤ探触子を被検査板表面の他
方端部近傍でかつ前記幅方向タイヤ探触子の当接位置よ
り搬送方向側位置へ当接させて、超音波を被検査板に対
して反搬送方向へ入射させるようにしている。

【００３０】また、本発明のタイヤ探触子は、固定軸
と、固定軸に対して回転自在に設けられたタイヤ形状部
と、タイヤ形状部内に設けられ超音波を送受波する振動
子と、振動子における超音波の送受波方向がタイヤ形状
部の回転面に平行でかつタイヤ形状部の半径方向に対し
て所定の角度を有するように、振動子を固定軸に対して
支持する支持部材とを備えたものである。

【００３１】

【作用】このように構成された超音波探傷方法及び超音
波探傷装置においては、タイヤ探触子として、探傷用の
超音波の送受波方向が、回転方向と直交する方向、すな
わち、このタイヤ探触子を搬送中の被検査板表面に当接
した場合に幅方向に設定された横方向タイヤ探触子と、
探傷用の超音波の送受波方向が、回転方向と直交する方
向、すなわち、このタイヤ探触子を搬送中の被検査板表
面に当接した場合に搬送方向に平行する方向に設定され
た縦方向タイヤ探触子とを用いる。

【００３２】この場合、縦方向タイヤ探触子から出力さ
れる超音波は被検査板の端部で反射されて再度縦方向タ
イヤ探触子に入射されることはない。したがって、この
縦方向タイヤ探触子を被検査板の端部近傍に配設するこ
とによって、端部近傍に存在する欠陥を精度よく検出で
きる。

【００３３】また、横方向タイヤ探触子は、被検査板に
おける幅方向の端部における不探傷域以外の中央部に存
在する欠陥を精度よく検出できる。したがって、横方向
タイヤ探触子で被検査板の幅方向の中央部を探傷し、各
縦方向タイヤ探触子で被検査板の幅方向の端部を探傷す
ることによって、被検査板の全幅に亘って漏れなく欠陥
を精度よく検出できる。

【００３４】また、別の発明の超音波探傷装置において
は、被検査板の両端部近傍に当接された各縦方向タイヤ
探触子の反搬送方向側には他のタイヤ探触子は配設され
ていない。したがって、各縦方向タイヤ探触子から反搬
送方向に向かって送波される超音波は、他のタイヤ探触
子に起因する接触媒体が付着した被検査板内を伝播しな
いので、これらの縦方向タイヤ探触子の出力信号に接触
媒体に起因するエコーが含まれることはない。

【００３５】また、一方の端部の縦方向タイヤ探触子の
搬送方向側位置に当接された横方向タイヤ探触子は、反
対側の端部に当接された縦方向タイヤ探触子より反搬送
方向側に位置している。したがって、横方向タイヤ探触
子から幅方向に向かって送波される超音波は、反対側に
当接されている縦方向タイヤ探触子に起因する接触媒体
が付着した被検査板内を伝播しないので、この横方向タ
イヤ探触子の出力信号に接触媒体に起因するエコーが含
まれることはない。

【００３６】このように、各タイヤ探触子の各出力信号
に接触媒体に起因するエコーが含まれないので、欠陥検
出精度がさらに向上する。また、本発明のタイヤ探触子
は、上述した縦方向タイヤ探触子であるが、前述したよ
うに、この縦方向タイヤ探触子をタイヤ形状部が回転す
るように搬送状態の被検査板表面に当接すると、縦方向
タイヤ探触子から出力される超音波は被検査板の搬送方
向に平行する方向に入射される。その結果、この超音波
は被検査板の端部で反射されて再度この縦方向タイヤ探
触子に入射されることはない。この縦方向タイヤ探触子
を被検査板の端部近傍に配設することによって、端部近
傍に存在する欠陥を精度よく検出できる。

【００３７】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。図１は実施例の超音波探傷方法が適用され、かつ実
施例のタイヤ探触子が組込まれた超音波探傷装置を示す
模式図である。

【００３８】圧延工程から搬出される薄鋼板等の被検査
板１は搬送機構を構成する搬送ローラ２１ａ，２１ｂ，
２１ｃによって矢印で示す搬送方向にほぼ一定速度で搬
送されている。この搬送路を跨ぐように設けられた門型
のフレーム２２の上面に搬送路に直交する方向にレール
２３ａ，２３ｂが敷設されている。このレール２３ａ．
２３ｂ上に移動体２４ａ，２４ｂが係合されており、各
移動体２４ａ，２４に上下に移動可能な支持アーム２５
ａ，２５ｂが取付られている。そして、一方の支持アー
ム２５ａの下端に縦方向タイヤ探触子２６ａと横方向タ
イヤ探触子２７が取付けられている。他方の支持アーム
２５ｂの下端に縦方向タイヤ探触子２６ｂが取付けられ
ている。

【００３９】各縦方向タイヤ探触子２６ａ，２６ｂは被
検査板１の反搬送方向にそれそれ探傷用の超音波２８
ａ，２８ｂを送受波する。また、横方向タイヤ探触子２
７は被検査板１の幅方向に探傷用の超音波２９を送受波
する。

【００４０】したがって、支持アーム２５ａ及び移動体
２４ａは第１，第２のの支持機構を構成し、支持アーム
２５ｂ及び移動体２４ｂは第３の支持機構を構成する。
前記各移動体２４ａ，２４ｂの被検査板１の幅方向位置
及び各支持アーム２５ａ，２５ｂの上下方向位置は操作
盤３０からオペレータにより指示さる。また、この操作
盤３０内には、各タイヤ探触子２６ａ，２６ｂ，２７の
出力信号に含まれるエコーから被検査板１の欠陥を検出
する信号処理部としての探傷器３１が組込まれている。

【００４１】図２は上述した各タイヤ探触子２６ａ，２
６ｂ，２７の被検査板１に対する各当接位置の相対位置
関係を示す図である。被検査板１の一方の端部１ｂ近傍
に当接された縦方向タイヤ探触子２６ａの搬送方向側位
置に横方向タイヤ探触子２７が当接される。一方、被検
査板１の他方の端部１ａ近傍に縦方向タイヤ探触子２６
ｂが当接される。なお、この縦方向タイヤ探触子２６ｂ
は反対側の端部１ｂの横方向タイヤ探触子２７より搬送
方向側位置に位置している。したがって、各タイヤ探触
子２６ａ，２７，２６ｂは搬送方向に対して互いに離間
して被検査板１表面に当接する。

【００４２】被検査板１表面における各タイヤ探触子２
６ａ，２６ｂ，２７の当接位置の搬送方向側方向にはそ
れぞれ油等の接触媒体３３ａ，３３ｂ，３３ｃが付着す
る。ここで、各縦方向タイヤ探触子２６ａ，２６ｂは図
示するように超音波２８ａ，２８ｂの送受波方向に対し
て一定の角度範囲の探傷領域３２ａ，３２ｂを有する。

【００４３】また、幅方向タイヤ探触子２７の探傷領域
は、本来、被検査板１の全幅方向に及ぶ。しかし、前述
したように、被検査板１の両方の端部１ａ，１ｂ近傍に
はそれぞれ不探傷域Ｗ₁ ，Ｗ₂ が存在するので、実際の
探傷領域３４は、図示するように、被検査板１の端部１
ａ，１ｂを除いた中央部のみとなる。

【００４４】図３（ａ）は幅方向タイヤ探触子２７を回
転方向に直交する面で切断した場合の断面模式図であ
る。この幅方向タイヤ探触子２７は基本的に図７で示し
たタイヤ探触子５とほぼ同一構造である。

【００４５】支持アーム２５ａの下端部に固定された固
定軸３５に薄いゴム材料で形成された殻状のタイヤ形状
部３６がベアリング３７ａ，３７ｂを介して回転自在に
取付けられている。タイヤ形状部３６内における固定軸
３５に支持部材３８を介して超音波２９を送受波する振
動子３９が取付けられている。この振動子３９は超音波
２９の送受波方向が、この幅方向タイヤ探触子２７の回
転方向に対して直交する方向で、かつ半径方向に対して
所定の角度になるように支持部材３８に位置決めされて
いる。このタイヤ形状部７内には充填液４０が封入され
ている。

【００４６】この幅方向タイヤ探触子２７の振動子３９
から送波された超音波２９は被検査板１内へ入射して、
被検査板１に発生する板波によって幅方向へ伝播して、
端部１ａで反射して、反対方向へ伝播して、振動子３９
に入射される。振動子３９は入射した超音波２９を電気
信号に変換して出力する。なお、欠陥が存在すると、こ
の欠陥にて超音波２９が反射される。

【００４７】この幅方向タイヤ探触子２７から出力され
て探傷器３１へ送信される出力信号ａ₁ には図５（ａ）
に示すように送信エコーＴと欠陥に起因する欠陥エコー
Ｆと端部１ａでの反射に起因する端面エコーＥが含まれ
る。

【００４８】したがって、探傷器３１において、この出
力信号ａ₁ のうち、前述した各不探傷域Ｗ₁ ，Ｗ₂ に対
応する時間領域Ｔ₁ ，Ｔ₂ を除去した中央部の探傷領域
３４に対応する時間領域Ｔ₀ のみを採用する。

【００４９】図３（ｂ）は縦方向タイヤ探触子２６ａ，
２６ｂを回転方向に平行する面で切断した場合の断面模
式図である。支持アーム２５ａ，２５ｂの下端部に固定
された固定軸３５に薄いゴム材料で形成された殻状のタ
イヤ形状部３６がベアリングを介して回転自在に取付け
られている。タイヤ形状部３６内における固定軸３５に
支持部材４１を介して超音波２８ａ，２８ｂを送受波す
る振動子４２が取付けられている。この振動子４２は超
音波２８ａ，２８ｂの送受波方向が、この幅方向タイヤ
探触子２７の回転方向で、かつ半径方向に対して所定の
角度になるように支持部材３８の固定軸３５に対する取
付角度θが調整されている。

【００５０】したがって、この取付角度θを変更する事
によって超音波２８ａ，２８ｂの被検査板１に対する入
射角度を任意の値に変更可能である。タイヤ形状部３６
内には充填液４０が封入されている。

【００５１】この縦方向タイヤ探触子２６ａ，２６ｂの
振動子４２から送波された超音波２８ａ，２６ｂは被検
査板１内へ入射して、被検査板１に発生する板波によっ
て反搬送方向へ伝播していく。そして、欠陥が存在する
と、この欠陥にて超音波２８ａ，２８ｂが反射される。
欠陥にて反射された超音波２８ａ，２８ｂは逆方向（搬
送方向）に伝播されて振動子４２へ入射する。振動子４
２は入射した超音波２８ａ，２８ｂを電気信号に変換し
て出力する。

【００５２】この縦方向タイヤ探触子２６ａ，２６ｂか
ら出力されて探傷器３１へ送信される出力信号ａ₂ ，ａ
₃ には図５（ｂ）に示すように送信パルスＴと欠陥に起
因する欠陥エコーＦが含まれる。

【００５３】したがって、探傷器３１において、この出
力信号ａ₂ ，ａ₃ のうち、前述した自己の縦方向タイヤ
探触子２６ａ，２６ｂの当接位置近傍の不探傷域Ｗ₂ に
対応する時間領域Ｔ₃ と、検出感度が低下する一定距離
以上遠方の区間に対応する時間領域Ｔ₅ とを除去した中
央の時間領域Ｔ₄ のみを監視範囲として採用する。

【００５４】図４は、被検査板１の一方の端部１ｂ近傍
に故意に複数の人工欠陥（２ｍｍφの貫通孔）を作成し
て、縦方向タイヤ探触子２６ａで人工欠陥に対する傷試
験を行った結果を示す図である。

【００５５】縦方向タイヤ探触子２６ａの当接位置から
反搬送方向に１５０ｍｍ及び２００ｍｍまでの距離範囲
に形成された各人工欠陥は前述した不探傷域Ｗ₂ に入
り、精度よく検出できない。また、超音波２８ａの送受
波方向から幅方向に大きく離れた欠陥は検出できない。
さらに、当接位置から反搬送方向の距離が大きい位置、
すなわち当接位置から遠方位置の欠陥の検出感度は当然
低下する。

【００５６】したがって、この縦方向タイヤ探触子２６
ａの探傷監視領域は、当接位置から反搬送方向に３００
ｍｍ先で、１５０×２００ｍｍの範囲４３であるとし
て、この範囲４３の欠陥が検出できるように、前述した
図５（ｂ）における中央の監視時間領域Ｔ₄ が設定され
ている。

【００５７】よって、各縦方向タイヤ探触子２６ａ，２
６ｂで被検査板１の各端部１ｂ，１ａ近傍領域を精度よ
く探傷できる。このように構成された超音波探傷装置に
おいては、圧延工程から搬出された薄鋼板等の被検査板
１は搬送ローラ２１ａ〜２１ｃの搬送機構で矢印方向に
搬送されている。オペレータは操作盤３０を操作して、
縦方向タイヤ探触子２６ａ及び幅方向タイヤ探触子２７
を被検査板１表面における一方の端部１ｂ近傍に当接さ
せると共に、他方の縦方向タイヤ探触子２６ｂを被検査
板１表面における他方の端部１ａ近傍に当接させる。

【００５８】この場合、被検査板１に板波を発生させて
超音波を効率的に伝播させるために、各タイヤ探触子２
６ａ，２６ｂ，２７における各超音波２８ａ，２８ｂ，
２９の被検査板１に対する入射角度が、被検査板１の板
厚ｄと超音波の周波数ｆとの積［ｄ・ｆ］が所定の共振
条件を満たすように、支持部材３８，４１で振動子３
９，４２の半径方向に対する姿勢角度を予め調整してお
く。

【００５９】そして、この超音波探傷装置を起動する
と、各タイヤ探触子２６ａ，２６ｂ，２７の出力信号ａ
₂ ，ａ₃ ，ａ₁ は操作盤３０の探傷器３１の表示画面に
図５に示すように表示される。そして、横方向タイヤ探
触子２７の出力信号ａ₁ の監視時間領域Ｔ₀ 及び各縦方
向タイヤ探触子２６ａ，２６ｂの各出力信号ａ₂ ，ａ₃
の各監視時間領域Ｔ₄ 内に存在する欠陥エコーＦでもっ
て被検査板１の欠陥の有無及びその規模を検出する。

【００６０】このように、横方向タイヤ探触子２７で被
検査板１の中央部を探傷し、各軸方向タイヤ探触子２６
ａ，２６ｂで被検査板１の各端部１ｂ，１ａ近傍を探傷
しているので、被検査板１の全幅に亘って欠陥を精度よ
く検出てきる。

【００６１】さらに、各タイヤ探触子２６ａ，２６ｂ，
２７の被検査板１に対する当接位置の相互関係を、図２
に示すように、互いに搬送方向にずらせて設定している
ので、タイヤ探触子２６ａ，２６ｂ，２７から送波され
た各超音波２８ａ，２８ｂ，２９が自己を含めたタイヤ
探触子２６ａ，２６ｂ，２７の接触位置の後方に付着す
る油等の接触媒体３３ａ，３３ｂ，３３ｃの位置を通過
（横切る）事はない。

【００６２】よって、各タイヤ探触子２６ａ，２６ｂ，
２７の各出力信号ａ₂ ，ａ₃ ，ａ₁に、接触媒体３３
ａ，３３ｂ，３３ｃ付着に起因するエコーＣが含まれる
ことを未然に防止できるので、この接触媒体３３ａ，３
３ｂ，３３ｃを欠陥と誤って検出することはない。その
結果、探傷装置全体の欠陥検出における信頼性をより一
層向上できる。

【００６３】また、各タイヤ探触子２６ａ，２６ｂ，２
７における振動子３９，４２の半径方向に対する傾斜角
度を任意に変更可能に構成しているので、超音波の被検
査板１に対する入射角度を、被検査板１の板厚ｔ及び使
用周波数ｆに対応して超音波２８ａ，２８ｂ，２９が被
検査板１内を伝播するための最良の角度に設定可能でき
る。

【００６４】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。図１に示す実施例装置においては、１
台の幅方向タイヤ探触子２７を用いたが、例えば、被検
査板１の幅方向に複数の幅方向探触子２７を配設するこ
とも可能である。この場合、被検査板１の全幅Ｗ₀ を複
数の監視領域に分割して、各監視領域を各幅方向探触子
２７でもって分担して監視する。このように複数の幅方
向探触子２７を用いることによって、より精度よく探傷
できる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波探
傷方法及びその装置によれば、回転方向に直交する方向
に探傷用の超音波を送受波する従来の横方向タイヤ探触
子の他に、回転方向に探傷用の超音波を送受波する縦方
向タイヤ探触子を用いて、被検査板を探傷している。し
たがって、不探傷域がなくなり、被検査板の全幅に亘っ
て精度よく欠陥を検出できる。

【００６６】さらに、各タイヤ探触子の各出力信号から
被検査板に付着した、表面欠陥ではない接触媒体に起因
するエコーを除去でき、欠陥検出精度をさらに向上で
き、かつ超音波探傷装置の信頼性を向上できる。また、
上記超音波探傷装置に組込むことによって、装置の欠陥
検出精度を向上できるタイヤ探触子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる超音波探傷装置の
概略構成を示す外観図。

【図２】同実施例装置における各タイヤ探触子の被検
査板表面に対する当接位置相互間の位置関係を示す図。

【図３】同実施例装置に組込まれた各タイヤ探触子の
概略構成を示す断面模式図。

【図４】同実施例装置に組込まれた縦方向タイヤ探触
子の探傷領域を示す図。

【図５】同実施例装置で得られる各出力信号波形図。

【図６】従来の超音波探傷装置の概略構成を示す外観
図。

【図７】同従来例装置に組込まれたタイヤ探触子にお
ける超音波の伝播状態を示す図。

【図８】同タイヤ探触子の出力信号波形と被検査板と
の関係を示す図。

【図９】同タイヤ探触子を用いた場合における被検査
板上の不探傷域を示す実験結果図。

【図１０】従来の他のタイヤ探触子の探傷動作を説明
するための図。

【図１１】同他のタイヤ探触子を用いて探傷する場合
の問題点を説明するための図。

【図１２】従来装置における接触媒体に起因するエコ
ーが生じた出力信号波形図。

【図１３】従来方法の問題点を説明するためのタイヤ
探触子の被検査板に対する当接配置図。

【符号の説明】

１…被検査板、１ａ，１ｂ…端部、２１ａ〜２１ｃ…搬
送ローラ、２４ａ，２４ｂ…移動体、２５ａ，２５ｂ…
支持アーム、２６ａ，２６ｂ…縦方向タイヤ探触子、２
７…横方向タイヤ探触子、２８ａ，２８ｂ，２９…超音
波、３１…探傷器、３３ａ〜３３ｃ…接触媒体、３５…
固定軸、３６…タイヤ形状部、３８，４１…支持部材、
３９，４２…振動子。

フロントページの続き (72)発明者秋山治基東京都大田区南蒲田二丁目16番46号株式会社トキメック内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一定方向に披検査板を搬送させた状態
で、回転方向に直交する方向に第１の超音波を送受波す
る振動子が収納された横方向タイヤ探触子を、被検査板
表面に当接させて前記第１の超音波を前記被検査板に対
して搬送方向と直交する幅方向に入射させ、回転方向に
第２の超音波を送受波する振動子が収納された縦方向タ
イヤ探触子を、前記被検査板表面に当接させて前記第２
の超音波を前記被検査板に対して搬送方向と平行する方
向に入射させ、前記各タイヤ探触子の各出力信号に含ま
れるエコーから前記披検査板の欠陥を検出する超音波探
傷方法。
【請求項２】披検査板を一定方向に搬送させる搬送機
構と、回転方向に直交する方向に超音波を送受波する振
動子が収納された横方向タイヤ探触子と、回転方向に超
音波を送受波する振動子が収納された一対の縦方向タイ
ヤ探触子と、前記各縦方向タイヤ探触子を被検査板表面
の各端部近傍に当接させて、超音波を前記被検査板に対
して搬送方向と平行する方向に入射させる第１の支持機
構と、前記幅方向タイヤ探触子を前記被検査板表面へ当
接させて、超音波を前記被検査板に対して搬送方向と直
交する幅方向へ入射させる第２の支持機構と、前記各タ
イヤ探触子の各出力信号に含まれるエコーから前記被検
査板の欠陥を検出する信号処理部とを備えた超音波探傷
装置。
【請求項３】披検査板を一定方向に搬送させる搬送機
構と、回転方向に直交する方向に超音波を送受波する振
動子が収納された横方向タイヤ探触子と、回転方向に超
音波を送受波する振動子が収納された一対の縦方向タイ
ヤ探触子と、前記一方の縦方向タイヤ探触子を前記被検
査板表面の一方端部近傍に当接させて、超音波を前記被
検査板に対して反搬送方向へ入射させる第１の支持機構
と、前記幅方向タイヤ探触子を前記被検査板表面の前記
一方端部近傍でかつ前記一方の縦方向タイヤ探触子の当
接位置の搬送方向側位置へ当接させて、超音波を前記被
検査板に対して搬送方向と直交する幅方向へ入射させる
第２の支持機構と、前記他方の縦方向タイヤ探触子を前
記被検査板表面の他方端部近傍でかつ前記幅方向タイヤ
探触子の当接位置より搬送方向側位置へ当接させて、超
音波を前記被検査板に対して反搬送方向へ入射させる第
３の支持機構と、前記各タイヤ探触子の各出力信号に含
まれるエコーから前記被検査板の欠陥を検出する信号処
理部とを備えた超音波探傷装置。
【請求項４】固定軸と、この固定軸に対して回転自在
に設けられたタイヤ形状部と、このタイヤ形状部内に設
けられ超音波を送受波する振動子と、この振動子におけ
る超音波の送受波方向が前記タイヤ形状部の回転面に平
行でかつ前記タイヤ形状部の半径方向に対して所定の角
度を有するように、前記振動子を前記固定軸に対して支
持する支持部材とを備えたタイヤ探触子。