JPH07120443A

JPH07120443A - 車軸探傷装置

Info

Publication number: JPH07120443A
Application number: JP5270766A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Matsumoto; 重夫松本; Toshiaki Kaieda; 俊昭海江田; Yoshinori Ueda; 可教植田; Noritaka Morita; 徳孝森田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; East Japan Railway Co
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; East Japan Railway Co
Priority date: 1993-10-28
Filing date: 1993-10-28
Publication date: 1995-05-12

Abstract

(57)【要約】【目的】車軸超音波探傷装置の自動化を図るととも
に、探傷結果の再現性をよくする。【構成】第１の探触子ヘッド２ａ、２ｂに、空中超音
波探触子２１、探触子２２を配置し、第２の探触子ヘッ
ド３ａ、３ｂに探触子２３を配置し、車軸１の端面のセ
ンタ穴の中心を検知し、各探触子ヘッドを車軸１に接触
させる。その後、車軸１の端面のセンタ穴を中心とする
同心円方向に各探触子ヘッドを回転させ、各探触子にお
いて車軸の探傷を自動的に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は例えば電車の車軸の非
破壊検査を行う探傷装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、従来のこの種の車軸探傷装置
を示す図である。図１１において、１は検査対象となる
電車の車軸、４ａ、４ｂは上記車軸１の欠陥検出のため
の探触子を実装している探触子ヘッド、５ａ、５ｂは上
記探触子ヘッド４ａ、４ｂの上下、左右、前後移動及び
回転を行う機構装置、７は上記探触子ヘッド４ａ、４ｂ
に配置された探触子に超音波の送信指示、探触子から入
力した反射エコーを受信する超音波探傷器、８は上記超
音波探傷器７の出力を表示するディスプレイ、１０は上
記探触子ヘッド４ａ、４ｂと車軸１の端面の間のギャッ
プに油の充填を行う給油ユニット、１１は上記機構装置
５ａ、５ｂ及び給油ユニット１０に動作指令を行うため
の操作・制御部である。

【０００３】図１２は、電車の車軸１の端部を拡大した
図であり、図１２（ａ）は車軸の側面図、図１２（ｂ）
は端面から見た図である。図１２において、Ｎ₀ は車輪
を削る車輪旋盤のセンタ位置決め用のセンタ穴、Ｎ₁ は
車軸取付のためのボズ止め用のネジ穴である。

【０００４】次に動作について説明する。車軸１の端面
に探触子ヘッド４ａを接触させるため、操作・制御部１
１より、探触子ヘッド４ａを上下に動作させるスイッチ
を押すと、操作・制御部１１より機構装置５ａに制御信
号が送られ、機構装置５ａによって探触子ヘッド４ａが
上下方向に動作する。探触子ヘッド４ａの左右、前後方
向の動作も上下方向と同様に、操作・制御部１１より、
左右または前後に動作させるスイッチを押すことによ
り、機構装置５ａによって探触子ヘッド４ａが左右また
は前後方向に動作する。以上の操作を行うことにより、
探触子ヘッド４ａを車軸１の端面の中心に接触させる。
探触子ヘッド４ｂも同様の操作により、車軸１の端面に
接触させる。探触子ヘッド４ａ、４ｂを車軸１の両端面
に接触させた後、操作・制御部１１より給油の操作を行
う。給油操作が行われると、操作・制御部１１より給油
ユニット１０に制御信号が送られ、機構装置５ａ、５
ｂ、探触子ヘッド４ａ、４ｂを経由して、車軸１の端面
と探触子ヘッド４ａ、４ｂの間に油が充填される。次
に、超音波探傷器７を操作し、探触子ヘッド４ａに組込
まれた探触子に超音波の送信指示を行い、その後、探触
子ヘッド４ａに組込まれた探触子からの超音波の反射エ
コーを超音波探傷器７が入力し、そのエコーは、ディス
プレイ８に伝送され、ディスプレイ８によって図１３の
ように表示される。

【０００５】なお、図１３（ａ）は欠陥のない標準波
形、図１３（ｂ）は欠陥のある欠陥波形の例を示す図で
あり、図１３においてＳは表面エコー、Ｂは底面エコ
ー、Ｆは欠陥エコー、Ｈは段差エコーである。

【０００６】次に操作・制御部１１により、探触子ヘッ
ド４ａを回転させるスイッチを押すと、操作・制御部１
１より機構装置５ａに制御信号が送られ、機構装置５ａ
によって探触子ヘッド４ａが回転動作する。そのとき、
ディスプレイ８に表示される図１３の波形をオペレータ
が目視により見て、図１３（ａ）の標準波形と異なる図
１３（ｂ）に示すような欠陥波形が表れたとき、オペレ
ータは操作・制御部１１から探触子ヘッド４ａの回転動
作を停止させる。停止後、ディスプレイ８に表示されて
いる図１３（ｂ）の波形を見て、欠陥とすべきエコー高
さを判断し、欠陥と判断した場合、車軸１の端面から欠
陥までの距離をディスプレイ８を見て記録する。

【０００７】ところで車軸１を端面から見たとき、図１
３（ｂ）に示すように、ネジ穴Ｎ₁があいているためそ
の部分を探触子ヘッド４ａが通過するときに図１３の表
示波形が乱れるため、その部分については、探傷を行わ
ない。また、車軸１の反対側の端面も、機構装置５ｂと
探触子ヘッド４ｂを使用して上記と同様に探傷を行う。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の車軸超音波探傷
装置は以上のように構成されているので、探触子ヘッド
を車軸の端面の中心に接触させるとき、オペレータが手
動操作で位置合せするため、位置決め制度のバラツキが
多く、また、時間がかかるという問題があった。

【０００９】また、手動操作、目視による探傷結果を判
断、記録を行っているため、同じ車軸を何回か探傷した
場合に、探傷結果の再現性が悪くなる。また、目視によ
る判断のため、オペレータによる欠陥の判断に熟練を要
するなどの問題があった。

【００１０】また、車軸の端面にあるネジ穴等の影響に
より、探傷できない位置が発生するという問題があっ
た。

【００１１】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたものであり、検査を自動化するととも
に、探傷結果の再現性が良いこと及びオペレータの欠陥
判断に熟練を要しない検査のできる探傷装置を得ること
を目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる車軸探
傷装置は、車軸の端面に形成されたセンタ穴に対応して
設けられ、上記端面の中心を検知するための第１のセン
サと、上記第１のセンサを中心とする同心円上に配置さ
れた欠陥検知のための第２のセンサとを有し、上記端面
に対向して配置される第１のセンサヘッドと、上記車軸
の軸周上の表面に対応して設けられ、欠陥検知のための
第３のセンサを有し、上記車軸の軸周上の表面に対向し
て配置された第２のセンサヘッドと、上記第１のセンサ
を、上記端面に対しそのセンタ穴を横切りかつ互いに交
差する第１、第２の直線方向に移動させ、また上記第２
のセンサを上記端面に対しそのセンタ穴を中心とする同
心円方向に回転させ、また上記第３のセンサを上記軸周
上の表面にて上記センタ穴を中心とする同心円方向に回
転させるように、上記第１のセンサヘッドと上記第２の
センサヘッドを可動させる可動手段と、上記第２のセン
サヘッドを上記軸周上の表面に対接させる対接手段と、
上記第１のセンサが、上記第１の直線方向に沿って上記
センタ穴を横切るように上記端面上を移動したときに、
上記第１のセンサで得られる第１のセンサヘッドの移動
距離に対応した信号レベルに基づき第１の直線と第２の
直線との交点を示す第１のセンサの移動開始位置から停
止位置までの移動距離の中心位置Ａ₁ を求めるととも
に、その停止位置から中心位置Ａ ₁ までのもどり量Ｆ₁
を求める手段と、上記第１のセンサが上記第２の直線方
向に沿って上記センタ穴を横切るように上記端面上を移
動したときに、上記第１のセンタで得られた移動距離に
対応した信号レベルに基づいて車軸の端面の中心を示す
第１のセンサの移動開始位置から停止位置までの移動距
離の中心位置Ａ₂ を求めるとともに上記第１のセンサの
停止位置から上記中心位置Ａ₂ までのもどり量Ｆ₂ を求
める手段とを有する演算手段と、上記第１のセンサが上
記中心位置Ａ₂ の位置に対応し、かつ上記第１のセンサ
ヘッドが車軸の端面に対接した状態で上記第１のセンサ
ヘッドが回転したときに得られる回転角度に対する上記
第２のセンサの探傷信号を処理する手段と、上記第１の
センサが上記中心位置Ａ₂ の位置に対応し、かつ上記第
２のセンサヘッドが車軸の軸周上の表面に対接した状態
で上記第２のセンサヘッドが回転したときに得られる回
転角度に対する上記第３のセンサの探傷信号を処理する
手段と、上記演算手段の出力を受けて上記可動手段と対
接手段とを制御する制御手段とを具備したものである。

【００１３】またこの発明に係わる車軸探傷装置は、上
記車軸の軸周上に対応して設けられ、欠陥検知のための
第３のセンサを有し、上記車軸の軸周上の表面に対向し
て配置された第２のセンサヘッドにおいて、上記車軸の
軸方向に対して、あらかじめ設定した位置に上記第３の
センサを移動する移動手段を具備したものである。

【００１４】またこの発明に係わる車軸探傷装置は、車
軸探傷時、探傷ゲートの探傷範囲をあらかじめ設定し、
上記探傷範囲の起点の位置に、あらかじめ設定したゲー
ト幅の探傷ゲート１を設定し、ゲート内の最大エコーを
検出し、次にゲート設定位置を上記探傷ゲート１の終点
を起点とし、上記探傷ゲート１のゲート幅と同じ幅で探
傷ゲート２を設定し、ゲート内の最大エコーを検出し、
以後ゲート設定位置を順次移動して、上記探傷範囲内の
全ての傷を検出するようにしたものである。

【００１５】

【作用】この発明において第１のセンサを第１、第２の
直線に沿って移動させることにより得られる第１のセン
サのエコーレベルに基づいて車軸の端面の中心を検出す
る。その検出された端面の中心に第１のセンサを位置さ
せ、かつ第１のセンサヘッドを車軸の端面に対接させ、
かつ第２のセンサヘッドを車軸の軸周上の表面に対接さ
せた状態で第１のセンサヘッドと第２のセンサヘッドを
回転させることにより得られる第２のセンサの探傷信号
と、第３のセンサの探傷信号とを処理し、車軸の探傷を
行うことができる。

【００１６】またこの発明において第３のセンサを、車
軸の軸方向に対して、あらかじめ設定した位置に第３の
センサを移動することにより、あらゆる種類の車軸に対
応する車軸の探傷を行うことができる。

【００１７】またこの発明において、車軸探傷時、探傷
ゲートの探傷範囲をあらかじめ設定し、上記探傷範囲の
起点の位置に、あらかじめ設定したゲート幅の探傷ゲー
ト１を設定し、ゲート内の最大エコーを検出し、次にゲ
ート設定位置を上記探傷ゲート１の終点を起点とし、上
記探傷ゲート１のゲート幅と同じ幅で探傷ゲート２を設
定し、ゲート内の最大エコーを検出し、以後ゲート設定
位置を順次移動して、上記探傷範囲内の全ての傷を検出
することができる。

【００１８】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の一実施例を示す図である。
図１において、１は検査対象となる電車の車軸、２ａ、
２ｂは第１のセンサの空中超音波探触子と超音波の送受
信を行う第２のセンサの探触子（斜角・垂直探触子を組
合せたもの）を配置した第１のセンサヘッドである第１
の探触子ヘッド、３ａ、３ｂは超音波の送受信を行う第
３のセンサの探触子（斜角探触子）を配置した第２のセ
ンサヘッドである第２の探触子ヘッド、５ａ、５ｂは第
１の探触子ヘッド２ａ、２ｂと、第２の探触子ヘッド３
ａ、３ｂとの上下、左右、前後移動及び回転を行う機構
装置、６ａ、６ｂは第１の探触子ヘッド２ａ、２ｂと、
第２の探触子ヘッド３ａ、３ｂとの移動動作時の移動量
を検出する移動量検出部、７は第１の探触子ヘッド２
ａ、２ｂに配置された探触子、空中超音波探触子、及び
第２の探触子ヘッド３ａ、３ｂに配置された探触子に超
音波の送信指示、各探触子から入力した反射エコーを受
信を行う超音波探傷器、８は超音波探傷器７の出力を表
示するディスプレイ、９は超音波探傷器７の探傷データ
を入力し、そのデータのグラフ表示や印字、超音波探傷
器７への車軸１の長さや探傷ゲート等の各パラメータの
設定を行うデータ処理部、１０は第１の探触子ヘッド２
ａ、２ｂと車軸１の端面との間及び第２の探触子ヘッド
３ａ、３ｂと車軸１の円周上の表面との間のギャップに
油の充填を行う給油ユニット、１１は機構装置５ａ、５
ｂ及び給油ユニット１０に動作指令を行い、また移動量
検出部６ａ、６ｂから第１の探触子ヘッド２ａ、２ｂ
と、第２の探触子ヘッド３ａ、３ｂとの移動量を入力す
る操作・制御部、７ａは操作・制御部１１から移動量検
出部６ａ、６ｂが検出した移動量を入力し、機構装置５
ａ、５ｂの戻り量を計算する演算部である。

【００１９】図２は、第１の探触子ヘッド２ａ、２ｂの
詳細を示す図である。図２において、２１は空中で距離
計測を行い、第１の探触子ヘッド２ａ、２ｂと車軸１の
端面との距離測定及び図１２（ｂ）に示すセンタ穴Ｎ₀
を検知するための第１のセンサの空中超音波探触子、２
２は車軸１の各探傷部位に対応する探傷を行うための第
２のセンサの探触子であり、複数個実装されている。な
お、第１の探触子ヘッド２ａ、２ｂは、車軸１の端面に
対向して配置され、空中超音波探触子２１はセンタ穴Ｎ
₀ に対応し、各探触子２２は空中超音波探触子２１を中
心とする同心円上に配置されている。

【００２０】図３は、第２の探触子ヘッド３ａ、３ｂの
詳細を示す図である。図３において、２３は車軸１の各
探傷部位に対応する探傷を行うための第３のセンサの探
触子であり、複数個実装されている。２４はパルス数を
入力すると、それに対応したパルス数分だけ回転するパ
ルスモータ、２５はパルスモータ２４の回転により回転
するボールスクリュ（ネジ）、２６はボールスクリュ
（ネジ）２５の回転により直線移動を行う移動テーブ
ル、２７は移動テーブル２６が移動するための案内軸で
ある。なお、探触子２３は移動テーブル２６に取り付け
られる。なお、第２の探触子ヘッド３ａ、３ｂは、車軸
１の軸周上の表面に対向して配置されている。

【００２１】次に動作について図４に示すフローチャー
トで説明する。図４において、まずステップ３１で探傷
に必要な各パラメータ設定を行う。ステップ３１の各パ
ラメータ設定は、データ処理部９を操作し、検査する車
軸１の軸長や、探傷に必要なゲート範囲、欠陥判定レベ
ル等の各パラメータを設定する。設定が終了するとデー
タ処理部９から超音波探傷器７及び操作・制御部１１へ
上記設定データが転送され、超音波探傷器７及び操作・
制御部１１は探傷開始待ち状態となる。

【００２２】次に、操作・制御部１１により探傷開始ス
イッチを押すことにより機構装置５ａに動作指令を出力
する。操作・制御部１１が動作指令を出力するとステッ
プ３２で車軸１のセンタ穴検知を行う。機構装置５ａ
は、第１の探触子ヘッド２ａを、初め図５に示すように
車軸１の端面に対し、センタ穴Ｎ₀ を横切る第１の直線
Ｌ₁ 方向に移動を開始する。なお第１の探触子ヘッド２
ａは、初期位置として左右方向（センタ穴Ｎ₀ を横切
り、かつ第１の直線と交差する第２の直線Ｌ2 の方向）
は、図１２（ｂ）のセンタ穴Ｎ₀ のほぼ中心に、上下
（第１の直線Ｌ₁ ）方向は、車軸１の高さ方向の最大値
より上に、車軸１の端面との間は、一定距離あけた位置
に予め設定しておく。開始と同時に操作・制御部１１よ
り超音波探傷器７に空中超音波開始信号が出力され、超
音波探傷器７は、空中超音波探触子２１へ超音波の送信
指示及び反射エコーの入力を行う。このとき、第１の探
触子ヘッド２ａの移動量は、移動検出部６ａにより検出
され、操作・制御部１１を経由して、演算部７ａへ出力
される。超音波探傷器７は、第１の探触子ヘッド２ａの
第１の直線Ｌ₁ 移動時、一定距離毎に、空中超音波探触
子２１からの反射エコーを記録する。操作・制御部１１
は、車軸１の高さ方向の最大位置から最小位置へ第１の
探触子ヘッド２ａを移動させると停止命令を機構装置５
ａに出力するとともに、第１の探触子ヘッド２ａは移動
を停止する。

【００２３】演算部７ａは、超音波探傷器７が測定した
第１の探触子ヘッド２ａの移動距離毎のエコー高さから
車軸１の端面の上下方向の中心位置すなわち第１の直線
Ｌ₁と第２の直線Ｌ₂ との交点を示す空中超音波探触子
２１の移動開始から停止までの移動距離の中心位置Ａ₁
を計算し、第１の探触子ヘッド２ａのその停止位置から
中心位置Ａ₁ までの戻り量Ｆ₁ を計算して、操作・制御
部１１に出力する。操作・制御部１１は、その戻り量Ｆ
₁ を機構装置５ａに出力し、機構装置５ａによって第１
の探触子ヘッド２ａが車軸１の端面の上下方向の中心位
置に移動する。

【００２４】中心位置Ａ₁ を求める方法を図６により説
明する。図６において、横軸は、演算部７ａが入力した
第１の探触子ヘッド２ａの移動距離、縦軸は移動距離毎
に対する超音波探傷器７が入力した空中超音波探触子２
１からのエコー高さである。このエコー高さは、センタ
穴Ｎ₀ 以外の位置は、車軸１の端面が平らなため高く安
定しているが、センタ穴Ｎ₀ を通過するとき、図１２の
車軸側面から見た図１２（ａ）に示すようにセンタ穴Ｎ
₀ が斜めにあいているため、反射エコーは小さくなる。
演算部７ａは、この小さくなった距離をあらかじめ設定
されているセンタ穴判定レベルにより計算し、センタ穴
判定レベルより小さくなる初めの距離５１と大きくなる
距離５２を求め、距離５１と距離５２の中心である距離
５３を求める。

【００２５】更に、移動停止位置から距離５３までの距
離を求めて、戻り量Ｆ₁ として、操作・制御部１１に出
力する。操作・制御部１１は演算部７ａの出力を受けて
第１の探触子ヘッド２ａの空中超音波探触子２１が中心
位置Ａ₁ に位置するように第１の直線Ｌ₁ 上を移動させ
た後、第２の直線Ｌ₂ の移動開始位置に、第１の探触子
ヘッド２ａを移動させる。第１の探触子ヘッド２ａにお
ける第２の直線Ｌ₂ の移動開始から停止までの動作及び
第２の直線Ｌ₂ の停止位置から中心位置Ａ₂ までの戻り
量Ｆ₂ の求める方法及び第２の直線Ｌ₂ の停止位置から
中心位置Ａ₂ までの動作は、上記第１の直線Ｌ₁ 方向と
同様に行われ、第１の探触子ヘッド２ａが端面の中心位
置Ａ₂ に移動する。第２の探触子ヘッド３ａは、上記セ
ンタ穴検知における第１の探触子ヘッド２ａの動作に付
随して同様に動作する。

【００２６】第１の探触子ヘッド２ａが車軸１の中心位
置Ａ₂ への移動完了後、次に、図４のステップ３３に示
す第１のセンサヘッド対接動作を行う。操作・制御部１
１は第１の探触子ヘッド２ａが車軸１の中心位置Ａ₂ へ
の移動完了後、機構装置５ａに第１の探触子ヘッド２ａ
を前進させ車軸１の端面に接触させ停止させる。このと
きの前進距離は、超音波探傷器７が空中超音波探触子２
１からの反射エコーから求めた第１の探触子ヘッド２ａ
と車軸１の端面までの距離である。第２の探触子ヘッド
３ａは、上記第１の探触子ヘッド２ａの対接動作に付随
して前進し停止する。このとき、第２の探触子ヘッド３
ａは、まだ車軸１に接触はしていない。

【００２７】第１の探触子ヘッド２ａが車軸１の端面に
接触し停止完了後、次に、図４のステップ３４に示す第
３のセンサ位置設定動作を行う。操作・制御部１１はス
テップ３１にて各パラメータが設定されていて、この情
報をもとに、第３のセンサである探触子２３の位置を設
定する。操作・制御部１１は、あらかじめ設定された探
触子２３の位置情報に対応したパルス信号を、パルスモ
ータ２４に対して出力し、それに対応してパルスモータ
２４が回転し、ボールスクリュ２５が回転することによ
り移動テーブル２７が直線移動を行い、所定の位置に探
触子２３が移動し停止する。

【００２８】第３のセンサである探触子２３の位置が設
定された後、次に、図４のステップ３５に示す第２のセ
ンサヘッドの対接動作を行う。第２のセンサヘッドであ
る第２の探触子ヘッド３ａは、機構装置５ａに取り付け
られていて、エアーシリンダにより車軸１の円周上の表
面に接触させる。

【００２９】第１の探触子ヘッド２ａが車軸１の端面
に、第２の探触子ヘッド３ａが車軸１の円周上の表面に
それぞれ接触し、停止すると次の、図４のステップ３６
及びステップ３７の第２のセンサによる探傷及び第３の
センサによる探傷を行う。

【００３０】操作・制御部１１より、給油ユニット１０
に給油の制御信号が出力され、機構装置５ａを経由し、
第１の探触子ヘッド２ａ及び第２の探触子ヘッド３ａへ
油が供給される。これにより、第１の探触子ヘッド２ａ
と車軸１の端面とのギャップ、及び第２の探触子ヘッド
３ａと車軸１の円周上の表面とのギャップに油が充填さ
れる。一定時間後、操作・制御部１１より、機構装置５
ａに第１の探触子ヘッド２ａ及び第２の探触子ヘッド３
ａの回転動作指令が出力され、機構装置５ａによって、
第１の探触子ヘッド２ａが図５に示す車軸１の端面の中
心位置Ａ₂ を中心に回転動作を開始すると同時に第２の
探触子ヘッド３ａが第１の探触子ヘッド２ａに連動して
軸周方向に回転する。操作・制御部１１は、機構装置５
ａに第１の探触子ヘッド２ａ及び第２の探触子ヘッド３
ａを一定角度（例えば１０゜）回転させる回転動作指令
を出力し、機構装置５ａによって第１の探触子ヘッド２
ａ及び第２の探触子ヘッド３ａがそれぞれ一定角度回転
する。一定角度回転し、第１の探触子ヘッド２ａ及び第
２の探触子ヘッド３ａが停止すると、操作・制御部１１
は、超音波探傷器７へ、探傷開始信号を出力する。超音
波探傷器７は、その探傷開始信号によって探傷を開始す
る。

【００３１】探傷の方法を図７及び図８により説明す
る。第１の探触子ヘッド２ａ内の探触子２２、第２の探
触子ヘッド３ａ内の探触子２３は、図７に示すように各
探触子に対応して、車軸１の探傷部位が予め設定されて
いる。つまり、予め探傷ゲート設定範囲を設定してい
る。超音波探傷器７は、各探触子に対応して、図８に示
すようなゲート設定を行う。超音波探傷器７は、最初の
ゲート位置を探傷ゲート１に示すように探傷ゲート設定
範囲の先頭部に予め設定されたゲート幅で探傷ゲートＧ
１を設定し、その設定されたゲート内の最大エコーを検
出し、その最大エコーの車軸１の端面からの軸長方向の
距離と、軸周方向の角度とエコー高さを記憶する。次に
ゲート位置を探傷ゲートＧ２に示すように探傷ゲートＧ
１の終点を起点とし、探傷ゲートＧ１のゲート幅と同じ
幅で探傷ゲートＧ２を設定し、そのゲート内の最大エコ
ーを検出し、探傷ゲートＧ１と同様にその位置とエコー
高さを記憶する。以後、探傷ゲートを上記と同様に順次
移動し、探傷ゲートＧｎまで設定し、それぞれのゲート
内の最大エコーを検出し、探傷ゲートＧ１と同様にその
位置とエコー高さを記憶する。探傷ゲートＧ１から探傷
ゲートＧｎまで探傷ゲート設定範囲内のそれぞれのゲー
ト内の最大エコーを検出し、記憶する。これらにより、
例えば欠陥Ｆ１、欠陥Ｆ２のそれぞれに対して、車軸１
の端面からの軸長方向の距離と、軸周方向の角度とエコ
ー高さを記憶する。各探触子に対応して設定されている
探傷ゲート設定範囲内の各探傷ゲートにおいて、上記探
傷処理が終了した段階で、超音波探傷器７は、操作・制
御部１１に探傷中断信号を出力する。

【００３２】操作・制御部１１は、超音波探傷器７から
の探傷中断信号により、機構装置５ａに第１の探触子ヘ
ッド２ａ及び第２の探触子ヘッド３ａを一定角度回転さ
せる回転動作指令を出力し、機構装置５ａによって、第
１の探触子ヘッド２ａ及び第２の探触子ヘッド３ａがそ
れぞれ一定角度回転し、停止する。停止後、前記と同様
に探傷処理が行われる。以後、それぞれ繰り返し行い、
軸周方向全ての探傷が行われると、操作・制御部１１よ
り、超音波探傷器７に探傷終了信号が出力されるととも
に、機構装置５ａに、第１の探触子ヘッド２ａ及び第２
の探触子ヘッド３ａを原点位置（初期位置）に復帰させ
る制御信号を出力し、機構装置５ａにより、第１の探触
子ヘッド２ａ及び第２の探触子ヘッド３ａを原点位置に
移動、停止させる。また、給油ユニット１０に対し、給
油停止信号が出力され、給油が停止する。

【００３３】機構装置５ｂ、移動量検出部６ｂ、第１の
探触子ヘッド２ｂ及び第２の探触子ヘッド３ｂも、前記
機構装置５ａ、移動量検出部６ａ、第１の探触子ヘッド
２ａ及び第２の探触子ヘッド３ａと同様の動作、処理を
行う。

【００３４】超音波探傷器７は、操作・制御部１１から
の探傷終了信号により、各探触子ヘッド内の各探触子か
らの全角度の探傷結果を記憶し、またデータ処理部９に
より予め設定されていた欠陥判定値、コーナーエコー除
去設定距離等と、記憶していた探傷結果とを比較し、車
軸１の探傷合否判定を行う。また、超音波探傷器７は、
記憶していた探傷結果をデータ処理部９に伝送するとと
もに、上記探傷合否判定結果をデータ処理部９及び操作
・制御部１１に伝送する。これらの探傷結果により、デ
ータ処理部９は、上記探傷結果及び探傷合否判定結果の
保存、グラフ表示及び印字等を行う。また、操作・制御
部１１は、探傷合否判定欠陥の表示等を行う。

【００３５】また、第１の探触子ヘッド２ａ、２ｂ及び
第２の探触子ヘッド３ａ、３ｂの移動方法を以下に説明
する。

【００３６】図９は、第１の探触子ヘッド２ａ、２ｂ及
び第２の探触子ヘッド３ａ、３ｂの左右の移動を行う機
構部を示す図である。図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）
は中央部断面図である。図９において、５０は機構部の
ベース、５１はパルス数を入力すると、それに対応した
パルス数分だけ回転するパルスモータ、５２はパルスモ
ータ５１の回転により回転するボールスクリュ（ネ
ジ）、５３はボールスクリュ（ネジ）５２の回転により
直線移動を行う移動テーブル、５４は移動テーブル５３
が移動するための案内軸、５５は移動テーブル５３と案
内軸５４の間のボールベアリング、５６はボールスクリ
ュ（ネジ）５２の回転を直線移動に変えるための移動テ
ーブルに取り付けたボールスクリュ（軸受）である。

【００３７】第１の探触子ヘッド２ａ、２ｂ及び第２の
探触子ヘッド３ａ、３ｂの左右の移動を行うために、操
作・制御部１１より移動すべき距離に対応したパルス数
をパルスモータ５１に入力する。パルスモータ５１は、
入力されたパルス数に対応した回転を行い、ボールスク
リュ（ネジ）５２を回転させる。ボールスクリュ（ネ
ジ）５２の回転が、ボールスクリュ（軸受）５６により
移動テーブル５３を直線移動に変えて、第１の探触子ヘ
ッド２ａ、２ｂ及び第２の探触子ヘッド３ａ、３ｂを移
動する。なお、第１の探触子ヘッド２ａ、２ｂ及び第２
の探触子ヘッド３ａ、３ｂの上下、左右の移動は、図９
と同様の構造の機構部によりなされている。

【００３８】図１０は、第１の探触子ヘッド２ａ、２ｂ
及び第２の探触子ヘッド３ａ、３ｂの回転を行う機構部
を示す図である。図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）
は中央部断面図である。図１０において、６０は機構部
のベース、６１はパルス数を入力すると、それに対応し
たパルス数分だけ回転するパルスモータ、６２はパルス
モータ６１の回転により回転するウォームギア、６３は
ウォームギア６２の回転により回転する回転テーブル、
６４はウォームギア６２の回転を回転テーブルに伝える
ウォームホィール、６５はベース６０に取り付けた軸、
６６はベース６０と回転テーブル６３の間の軸受であ
る。

【００３９】第１の探触子ヘッド２ａ、２ｂ及び第２の
探触子ヘッド３ａ、３ｂの回転を行うために、操作・制
御部１１より回転すべき角度に対応したパルス数をパル
スモータ６１に入力する。パルスモータ６１は、入力さ
れたパルス数に対応した回転を行い、ウォームギア６２
を回転させる。ウォームギア６２の回転が、ウォームホ
ィール６４により回転テーブル６３を回転させ、第１の
探触子ヘッド２ａ、２ｂ及び第２の探触子ヘッド３ａ、
３ｂを回転させる。なおベース６０は、図９の移動テー
ブル（例えば左右に移動のテーブル）に設けられる。

【００４０】なお上記実施例では第２のセンサとして垂
直・斜角探触子の組合せたものを用い、第３のセンサと
して斜角探触子を用いたが、この発明は垂直・斜角探触
子を組合せたもの、あるいは垂直又は斜角探触子を用い
たもので良く、探傷目的に応じて適宜選択して使用すれ
ば良い。

【００４１】また上記実施例では、車軸として電車の車
軸について超音波を用いて探傷する装置を例に上げて説
明したが、この発明は電車の車軸以外の軸にも適用で
き、またその探傷方法は超音波に限るものではない。

【００４２】また車軸の端面は実施例では、センタ穴Ｎ
₀ 、ネジ穴Ｎ₁ を形成したものを例に上げて説明した
が、センタ穴Ｎ₀ のみ有するものでも適用できることは
言うまでもない。

【００４３】

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００４４】車軸端面にあるセンタ穴の中心を自動的に
検知して第１のセンサヘッドを車軸端面に、第２のセン
サヘッドを車軸の軸周上の表面に接触するように構成し
たので、接触時の位置精度が高く、また時間も短縮でき
る効果である。

【００４５】また、第２のセンサヘッドを車軸の軸周上
の表面に接触するように構成したので、車軸の端面のネ
ジ穴の影響を受けない探傷が可能となる効果がある。

【００４６】また、探傷方法を、予め設定した探傷範囲
全体に対して、順次細分化して探傷し、自動判定できる
ように構成したので、探傷時間を短縮でき、探傷結果の
再現性も良くなるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す車軸超音波探傷装置
を示す図である。

【図２】この発明の第１のセンサヘッドを示す図であ
る。

【図３】この発明の第２のセンサヘッドを示す図であ
る。

【図４】この発明のフローチャートを示す図である。

【図５】車軸端面のセンタ穴検出時の探触子の移動方法
を示す図である。

【図６】車軸端面のセンタ穴検出の方法を示す図であ
る。

【図７】各探触子の車軸内の探傷部位を示す図である。

【図８】探傷時のゲート設定を示す図である。

【図９】センサヘッドの左右の移動を行う機構装置を示
す図である。

【図１０】センサヘッドの回転を行う機構装置を示す図
である。

【図１１】従来の車軸探傷装置を示す図である。

【図１２】車軸の端面の拡大した図である。

【図１３】ディスプレイに表示された超音波エコーを示
す図である。

【符号の説明】

１車軸２ａ第１の探触子ヘッド２ｂ第１の探触子ヘッド３ａ第２の探触子ヘッド３ｂ第２の探触子ヘッド５ａ機構装置５ｂ機構装置６ａ移動量検出部６ｂ移動量検出部７超音波探傷器７ａ演算部８ディスプレイ９データ処理部１０給油ユニット１１操作・制御部２１空中超音波探触子２２探触子２３探触子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者植田可教茨城県古河市東４−３−５ (72)発明者森田徳孝鎌倉市上町屋325番地三菱電機株式会社鎌倉製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】センタ穴が形成された端面を有する車軸
を探傷する探傷装置において、上記センタ穴に対応して
設けられ、上記端面の中心を検知するための第１のセン
サ、上記第１のセンサを中心とする同心円上に配置され
た欠陥検知のための第２のセンサとを有し、上記端面に
対向して配置される第１のセンサヘッドと、上記車軸の
軸周上の表面に対向して設けられ、欠陥検知のための第
３のセンサを有し、上記車軸の軸周上の表面に対応して
配置された第２のセンサヘッドと、上記第１のセンサ
を、上記端面に対しそのセンタ穴を横切りかつ互いに交
差する第１、第２の直線方向に移動させ、また上記第２
のセンサを上記端面に対しそのセンタ穴を中心とする同
心円方向に回転させ、また上記第３のセンサを上記軸周
上の表面にて上記センタ穴を中心とする同心円方向に回
転させるように、上記第１のセンサヘッドと上記第２の
センサヘッドを可動させる可動手段と、上記第２のセン
サヘッドを上記軸周上の表面に対接させる対接手段と、
上記第１のセンサが、上記第１の直線方向に沿って上記
センタ穴を横切るように上記端面上を移動したときに、
上記第１のセンサで得られる第１のセンサヘッドの移動
距離に対応した信号レベルに基づき第１の直線と第２の
直線との交点を示す第１のセンサの移動開始位置から停
止位置までの移動距離の中心位置Ａ₁ を求めるととも
に、その停止位置から上記中心位置Ａ₁ までのもどり量
Ｆ₁ を求める手段と、上記第１のセンサが上記第２の直
線方向に沿って上記センタ穴を横切るように上記端面上
を移動したときに、上記第１のセンタで得られた移動距
離に対応した信号レベルに基づいて車軸の端面の中心を
示す第１のセンサの移動開始位置から停止位置までの移
動距離の中心位置Ａ₂ を求めるとともに上記第１のセン
サの停止位置から上記中心位置Ａ₂ までのもどり量Ｆ₂
を求める手段とを有する演算手段と、この演算手段の出
力を受けて上記可動手段と対接手段とを制御する制御手
段と、上記第１のセンサが上記中心位置Ａ₂ の位置に対
応し、かつ上記第１のセンサヘッドが車軸の端面に対接
した状態で上記第１のセンサヘッドが回転したときに得
られる上記第２のセンサの探傷信号を処理する手段と、
上記第１のセンサが上記中心位置Ａ₂ の位置に対応し、
かつ上記第２のセンサヘッドが上記車軸の軸周上の表面
に対接した状態で上記第２のセンサヘッドが回転したと
きに得られる上記第３のセンサの探傷信号を処理する手
段とを具備したことを特徴とする車軸探傷装置。
【請求項２】上記車軸の軸周上に対応して設けられ、
欠陥検知のための第３のセンサを有し、上記車軸の軸周
上の表面に対向して配置された第２のセンサヘッドにお
いて、上記車軸の軸方向に対して、あらかじめ設定した
位置に上記第３のセンサを移動する移動手段を具備した
ことを特徴とする請求項第１項記載の車軸探傷装置。
【請求項３】車軸探傷時、探傷ゲートの探傷範囲をあ
らかじめ設定し、上記探傷範囲の起点の位置に、あらか
じめ設定したゲート幅の第１の探傷ゲートを設定し、ゲ
ート内の最大エコーを検出し、次にゲート設定位置を上
記第１の探傷ゲートの終点を起点とし、上記第１の探傷
ゲートのゲート幅と同じ幅で第２の探傷ゲートを設定
し、ゲート内の最大エコーを検出し、以後ゲート設定位
置を順次移動して、上記探傷範囲内の全ての傷を検出す
るようにしたことを特徴とする請求項第１項又は２項記
載の車軸探傷装置。
【請求項４】第１のセンサとして空中超音波探触子を
用い、第２および第３のセンサとして垂直・斜角探触子
の組合せ又はいずれかの探触子を用いたことを特徴とす
る請求項１〜３いずれか記載の車軸探傷装置。
【請求項５】可動手段は第２のセンサヘッドと第１の
センサヘッドを連動させて回転させるようにしたことを
特徴とする請求項１〜４いずれか記載の車軸探傷装置。