JPH07167840A

JPH07167840A - 車軸の斜角探傷方法

Info

Publication number: JPH07167840A
Application number: JP5343735A
Authority: JP
Inventors: Jirou Youso; 次郎養祖; Mitsuo Sueyoshi; 光男末吉
Original assignee: NIPPON KURAUTO KUREEMAA FUERUSUTAA KK; Railway Technical Research Institute; KJTD Co Ltd
Current assignee: NIPPON KURAUTO KUREEMAA FUERUSUTAA KK; Railway Technical Research Institute; KJTD Co Ltd
Priority date: 1993-12-15
Filing date: 1993-12-15
Publication date: 1995-07-04
Anticipated expiration: 2019-08-25
Also published as: JP3558359B2

Abstract

(57)【要約】【目的】車軸と車輪との嵌め合い部分における圧入エ
コーが発生し易い部位での欠陥エコーと圧入エコーとの
確実な識別を可能とする。【構成】この斜角探傷方法は、被検材である車軸１０
０に対して、超音波探触子１を走査することにより、車
軸１００内部を探傷するものである。そして、探触子１
の車軸１００のスラスト方向に対する変位とこの探触子
１の発する超音波の到達距離即ちビーム路程とを座標軸
とする座標平面に、探触子１が検出した車軸のスラスト
方向に沿った各位置でのビーム路程値をプロットするこ
とによって座標点の分布状態を得る。この座標におい
て、他の車軸から予め知得した、欠陥等の有無及び車輪
の嵌めあいの有無によって顕著に異なる、夫々の座標点
の分布状態の類型と、被検材である車軸１００から得た
上記座標点の分布状態とを、比較することによって欠陥
等の有無の判別を行うものであるため、簡単で正確にい
ずれのエコーか識別することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、鉄道車両に用いられ
る車軸の斜角探傷方法に関し、詳しくは、車軸表面或い
は、中ぐり車軸の場合はその内面から、超音波斜角探傷
法により、探触子を走査することによって探傷を行う場
合において、車輪座などの車軸と車輪との嵌め合い部分
における圧入エコーが発生し易い部位での欠陥エコーと
圧入エコーとの分離方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄道車両に設けられる車輪を保持
する車軸の交番試験等において、超音波探傷がなされて
いた。特に中ぐり車軸においては、軸表面上、軸周方向
に走る傷が出来やすく、この傷のみを検出するには、車
軸表面に近傍に探傷ゲートを設定する必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、車軸の超音
波探傷検査において、車軸の車輪との嵌め合い部分の内
部探傷の際に、圧入エコーが発生し、実際の欠陥エコー
の検出を困難なものとしていた。圧入エコーとは、車輪
等が車軸に圧入されることに起因して発生する傷とは関
係のないエコーである。この圧入エコーは、大部分の疲
労傷の発生箇所である車輪圧入部位に発生するので、超
音波探傷に際し、大きな障害となっていたのである。こ
の圧入エコーの発生原因について、従来より幾つかの試
験が行われたが、未だ解明されていないのが現状であ
る。現時点では、幾つかの現象が重複して、発生原因と
なっていると考えられている。中ぐり車軸を内部から探
傷する場合においても、この圧入エコーの存在が、欠陥
エコーの検出を困難なものとしていたのである。例え
ば、最近の新幹線は、軽量化のために中ぐり車軸が採用
されているのであるが、車軸表面の疲労傷を車軸内面よ
り超音波を用いて探傷する場合、欠陥エコーとその他の
エコーの判別には、Ｓ／Ｎ比が十分にあるものとし、欠
陥が発生するビーム路程位置に測定域（ゲート）を設
け、その中に入るエコーの高さ情報を得ることによっ
て、対処してきたのであった。しかし、このような工夫
によっても、小欠陥が存在する場合など、確実な探傷が
遂行されるものではなく、中実、中ぐりの何れを問わ
ず、実用的な判定が行える更なる改良が望まれていたの
であった。本願発明は、上記課題の解決を目的とし、特
に検査を行う者が、熟練を要することなく、簡単且つ高
精度に欠陥の検出を行うことを可能とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願第１の発明に係る車
軸の斜角探傷方法は、被検材が中実車軸の場合車軸１０
０の外周面にて、被検材が中ぐり車軸の場合車軸１００
の外周面或いは内周面にて、超音波探触子１を走査する
ことにより、車軸１００内部を探傷するものであり、下
記の工程を採用する。即ち、探触子１の車軸１００のス
ラスト方向に対する変位とこの探触子１の発する超音波
の到達距離即ちビーム路程とを座標軸とする座標平面
に、探触子１が検出した車軸のスラスト方向に沿った各
位置でのビーム路程値をプロットすることによって座標
点の分布状態を得るものとする。そして、他の車軸から
予め知得した、欠陥等の有無及び車輪の嵌めあいの有無
によって異なる、夫々の座標点の分布状態の類型と、被
検材である車軸１００から得た上記座標点の分布状態と
を、比較することによって欠陥等の有無の判別を行うも
のである。

【０００５】本願第２の発明に係る車軸の斜角探傷方法
は、上記第１の発明にあって、被検材となる車軸１００
から探触子１が検出したエコー高さの違いを区別するこ
とが可能なように、エコー高さの違いによって、異なる
大きさの座標点或いは異なる色の座標点を上記座標上に
プロットするものである。

【０００６】本願第３の発明に係る車軸の斜角探傷方法
は、上記第１或いは第２の発明にあって、上記欠陥の有
無の判別による欠陥検出後、別途調整されたモニター等
適宜表示手段を用いて、探触子１の車軸１００のスラス
ト方向に対する変位と車軸１００のラジアル方向に対す
る変位とこの探触子１の検出したエコー高さとを座標軸
とする座標空間へ、車軸１００の内部欠陥の検出位置に
おける探触子１のビームの広がり範囲内のエコー高さを
表示するものである。

【０００７】本願第４の発明に係る中車軸の斜角探傷方
法は、上記第３の発明にあって、上記座標図形を上記モ
ニター等適宜表示手段を用いて表示し、表示された上記
座標上の上記座標空間にて表示されるエコー高さを、探
触子１のビームの中心からの遠近によって、ビーム範囲
の各部の色が異なるように表示するものである。

【０００８】

【作用】本願第１の発明に係る車軸の斜角探傷方法は、
探触子１の車軸１００のスラスト方向に対する変位とこ
の探触子１の発する超音波の到達距離即ちビーム路程と
を座標軸とする座標平面において、探触子１が検出した
車軸のスラスト方向に沿った各位置でのビーム路程値を
プロットすると、車輪の嵌めあいによる圧入エコー、透
過性エコー、欠陥エコーは、夫々顕著に異なる一定の分
布のパターンを示すことを利用するものである。このよ
うなパターンを他の欠陥等の有無が分かっている車軸か
ら得ておき、被検材である車軸１００から得た分布をこ
のパターンと比較することによって、何れのエコーが生
じているのか、簡単且つ正確に識別することが可能であ
る。従って、上記方法を採用することにより、即ち車輪
等の嵌め合い部位の探傷の際、車軸長手方向の探傷ゲー
トの手前においてエコーの検出を行うことにより、圧入
エコーと欠陥エコーとの識別が可能となった。

【０００９】本願第２の発明に係る車軸の斜角探傷方法
は、上記第１の発明にあって、上記平面座標上にプロッ
トされた各座標点が、エコー高さについて異なる大きさ
或いは異なる色を持つものであるため、データの識別性
の一層の向上を図ることが可能となった。

【００１０】本願第３の発明に係る車軸の斜角探傷方法
は、上記第１或いは第２の発明によって、欠陥を検出し
た後、更に、欠陥の特徴を具体的なイメージとして、表
示することが可能であり、その高精度な認識が可能とな
った。

【００１１】本願第４の発明に係る車軸の斜角探傷方法
は、上記第３の発明にあって、上記モニター等適宜表示
手段の設定により、上記座標空間にて、表示されたエコ
ー高さを、探触子１のビームの中心からの遠近によっ
て、ビーム範囲の各部の色が異なるものとして、視覚化
或いは画像情報化するものであるため、ビームのどの位
置で捕らえた欠陥の表示か、容易に識別が可能であり、
より正確な認識が行えるようになった。

【００１２】

【実施例】以下、図面を基に本願発明の実施例を具体的
に説明する。図１に、中ぐり車軸を探傷する場合を例に
採り、本願発明を実施するに最適な装置の一例を示す。
先ず車輪１０１が圧入された状態の中ぐりの車軸１００
の一端から、探触子保持体２が、車軸内部へ配される。
この探触子保持体２は、フレキシブルチューブ４の一端
に設けられている。このフレキシブルチューブ４は、探
触子保持体２が、車軸１００内のどの位置に入り込んで
も、充分追従できる長さを有するものである。

【００１３】このフレキシブルチューブ４の他端側は、
車軸の外部へ設けられたプーリー等の巻取り手段５へ繋
がれている。４０は、フレキシブルチューブ４の摺動方
向を変えるためのプーリーを示している。この巻取り手
段５により、フレキシブルチューブ４を巻き取ることに
よって、探触子保持体２は、図１の右側に移動し、フレ
キシブルチューブ４を巻き解くことによって、探触子保
持体２は、図１の左側に移動する。そしてこのフレキシ
ブルチューブ４は、車軸取付け部７に挿通された状態に
配されている。車軸取付け部７は、車軸１００の端部に
固定され、フレキシブルチューブ４の摺動位置を検出し
て、探傷位置の情報を得る位置センサ７０を備える。上
記巻取り手段５において、フレキシブルチューブ４の最
後端部は、回転用モーター等の探触子回転手段３に接続
されている。正確には、後述するフレキシブルシャフト
４１の後端が、この回転手段３に接続されている。巻取
り手段５は、移動が容易なようにキャスター５０等の移
動手段を備えたものであれば、装置の重量等に係わら
ず、作業環境に応じて迅速な設置位置の移動が行え、便
利である。

【００１４】フレキシブルチューブ４自身は、内部に超
音波探触子１ａ，１ｂ及び探触子保持体２から送られて
くる情報を伝達するための配線がなされており、巻取り
手段５から、これら情報は、探傷器８やコンピューター
９に転送される。データの処理に応じて、蓄積されたデ
ータ或いはリアルタイムに得たデータを打ち出すための
プリンタ９０を接続して実施することも可能である。

【００１５】図２を用いて上記探触子保持体２側の構成
について、説明する。この探触子保持体２の後部は、フ
レキシブルチューブ４の先端側と接続され、前部には、
斜角探傷用の超音波探触子１が、設けられた回転ヘッド
部１０が接続されている。この超音波探触子１は、二つ
の超音波探触子１ａ，１ｂによって構成されている。

【００１６】回転ヘッド部１０は、軸１３を介して探触
子保持体２内部に設けられたロータリーコネクター１２
へ回転自在に軸止されている。ロータリーコネクター１
２自身は、回転ヘッド１０からの信号の伝達を行うもの
である。軸１３の外部は、直接回転ヘッド部１０に固着
された管状体１４内に内包された状態に置かれている。
管状体１４は、内部に超音波探触子１ａ，１ｂの超音波
の媒介となるオイルの給油管１５が設けられ、探触子保
持体２の給油管１６と接続されている。この接続は、回
転継ぎ手の組み込みによりなされる（図示しない）。そ
してこの管状体１４の後方外部にはギア４４が設けられ
ている。

【００１７】探触子保持体２の後方内部において、フレ
キシブルチューブ４が内包するフレキシブルシャフト４
１と接続するギア４２が設けられている。このギア４２
は、前述の回転モーター３の回転によって回転するフレ
キシブルシャフト４１の回転を受けて回転するものであ
り、探触子保持体２が備える回転位置検出器６に軸止さ
れている。ギア４２の回転は、両端にギア４２とギア４
４に係合する歯車が設けられたシャフト４３を介して、
ギア４４に伝達される。これにより、回転モーター３の
回転を受けて回転ヘッド部１０が回転するのである。

【００１８】回転ヘッド部１０は、超音波探触子１即ち
２つの超音波探触子１ａ，１ｂが背中合わせの状態で、
固定されている。１１は探触子１ａ，１ｂが得た検出信
号をフレキシブルチューブ４を介して探傷器８へ送るた
めの信号線を示している。

【００１９】２つの超音波探触子１ａ，１ｂは、その向
きが、夫々車軸１００の中ぐり部内周面を臨むように回
転ヘッド部１０に固定されている。探触子１ａ，１ｂ間
には、発条１８が設けられており、両探触子１ａ，１ｂ
は、夫々車軸１００の中ぐり部内周面へ付勢される。フ
レキシブルチューブ４の探触子保持体２への固定金具に
は、軸方向位置検出用ワイヤ１７が設けられている。

【００２０】このような装置を用いて、例えば図２の矢
印ＡＺに示す方向へスパイラル状に探触子を走査する場
合、回転モーター３の回転により、矢印ＡＹ方向へ回転
ヘッド部１０を回転させ、巻取り手段５のフレキシブル
チューブ４の巻き解き動作により、フレキシブルチュー
ブ４を摺動してＡＸ方向へ探触子保持体２と共に回転ヘ
ッド部１０を移送する。これにより、中ぐり車軸１００
の内部を内側からスパイラル状に探傷することができる
のである。又矢印ＡＺと逆方向への探傷を行う場合は、
巻取り手段５の巻取り動作により、ＡＸ方向と逆方向へ
探触子保持体２と共に回転ヘッド部１０を移送する。こ
のとき、必要に応じて、回転モーターを上記とは、逆回
転させて、回転ヘッド部１０を矢印ＡＹと逆方向へ回転
させれば、完全に逆方向へのスパイラル走査が行える。
但し、走査の確実を期すため、通常の走査の場合上記Ａ
Ｘ方向とは逆の方向に、即ち巻取り手段５が巻き取る動
作によって移動する方向に、探触子保持体２及び回転ヘ
ッド部１０を移送して、探傷を行うのが好ましい。

【００２１】尚斜角探触子１ａ，１ｂのビームの範囲
は、図１の斜線部Ｖ，Ｗに示す通りである（後に、図３
を用いて詳述する）。又探傷の際、既述のコンピュータ
ー９により、探触子の走査、探傷器８の操作、感度校
正、探傷データの処理、探傷結果の出力（プリンター１
０の打ち出し或いはコンピューター９のモニターへの画
像出力）等の制御を行えば、探傷の自動化に功を奏する
ものである。

【００２２】上述のような装置を使用することにより、
中ぐり車軸の内部の検査を行う者が車軸の近傍におい
て、嵩張る探傷装置を操作する必要がなくなり、車軸外
部の操作環境に左右されることなく、自動的に超音波探
触子を走査することができることとなる。

【００２３】次に、このような装置を用いて実施する本
願発明に係る方法について説明する。先ず中ぐり車軸の
超音波探傷におけるエコーについて述べる。

【００２４】図３の１０２は、前述の車輪１０１、１０
１が圧入された部分を示している（以下圧入部１０２と
いう）。又１０３は、中ぐり車軸１００の中空部分を示
している。超音波探触子１ａが発するビームＶは、車軸
１００の左側コーナー部Ａ付近が探傷可能な方向性を有
するものである。逆に超音波探触子１ｂが発するビーム
Ｗは、車軸１００の右側コーナー部Ｂ付近が探傷可能な
方向性を有するものである。両超音波探触子１ａ，１ｂ
は、機能・構成は、同様のものを用いる。

【００２５】いまこの超音波探触子１ｂが、図３の右方
の車輪１０１の圧入部１０２を探傷していく場合を例に
とって説明する。この例において、超音波探触子１ｂ
は、スパイラル状に移動するのであるが、ここでは、超
音波探触子１ｂの車軸長手方向への変位に従って、即ち
超音波探触子１ｂの図４に示す矢印Ｅ方向への移動成分
に従って、得られるエコーについて考察する。この図４
に示すように超音波探触子１ｂが発するビームＷは、中
心ビームＷａから、Ｗｂに示す範囲を持って広がってい
る。

【００２６】図４の、圧入部１０２における位置Ｇａ
に、即ち上記中心ビームＷａの圧入部１０２における反
射位置に、探傷ゲートＧを設定した際得られるエコー
は、スコープ上図５に示す通りＳ／Ｎ比が悪く（低
く）、この位置Ｇａに欠陥が存在する場合、その欠陥エ
コーＨは、圧入エコーＪによってその検出を阻害され
る。尚、上記図５及び図６の縦軸は、反射エコーの高さ
（ｄＢ）を示しており、横軸は、車軸長手方向Ｅへの変
位を示している。

【００２７】車軸長手方向即ち図４のＥ方向へ超音波探
触子１ｂを移動した際の軌跡を観察すると、図６に示す
通り、移動中欠陥エコーＨは、１回転毎に現れ、ビーム
Ｗの広がりＷｂにより、欠陥エコーＨｂとして検出され
る。図６中Ｈｘは、上記欠陥エコーＨの移動軌跡を示し
ている。又位置Ｃにおいて欠陥エコーＨは、中心ビーム
Ｗａにより、欠陥の最大エコーＨｐとして現れる。ここ
で、後述する平面座標へ１回転中に得られるピークエコ
ーの高さを丸（プロット）で表現すると、図９のように
なる。車輪間に発生する圧入エコーＪは、図７に示すよ
うな挙動を示す。即ち１回転のピークエコーのビーム路
程の挙動変化は少く、ピークエコーは軸外面付近に表れ
る。この場合も、後述する平面座標へ１回転中に得られ
るピークエコーの高さを丸（プロット）で表現すると、
図１１のようになる。車輪表面外での嵌め合い物から反
射してくるエコー（透過性エコー）Ｋの場合は、図８へ
示すように、最大エコーの位置が軸表面位置までの距離
より少し遠くなるため、１回転ごとの挙動分布が図中右
方向へずれる。平面座標（Ｅ方向変位−ビーム路程座
標）へ１回転中に得られるピークエコーの高さを丸（プ
ロット）で表現すると、図１０のようになる。

【００２８】本願発明は、特に、検査を行う者（判定
者）が視認により上記欠陥エコーＨと圧入エコーＪを確
実且つ迅速に判定可能なように、下記の工程を採る。即
ち、探触子１が検出したデータは、判定者が視認できる
ように、探傷器８が検出したデータをモニター或いはプ
リンタ等の表示手段にて、表示する。この表示手段は、
直接、探傷器８が有するモニター或いはプリンタにて外
部に出力するものであっても、コンピューター９を介
し、より視認し易いように適当な画像処理がなされたも
のを探傷器８が有するモニター或いはプリンタにて外部
に出力するものであってもよい。更には、コンピュータ
ー９が備えるモニター或いはプリンターにて外部へ出力
されるものであってもよい。又探傷結果をリアルタイム
に表示するものであってもよいし、一旦コンピューター
９等に記録された後、後に表示のための出力を行うもの
としても実施可能である。

【００２９】コンピューター９のモニターへ出力する場
合を例に採って説明すると、図９、図１０及び図１１に
示すように、探触子１の車軸１００のスラスト方向に対
する変位を横軸Ｘで示し探触子１の発する超音波の到達
距離即ちビーム路程を縦軸Ｆで示す座標平面を表示し、
探触子１が検出したデータをこの座標に表示可能に設定
する。各図において、横軸Ｘのある高さが、車軸１００
の外周面位置と対応している。又、ｓ１は第１象限、ｓ
２は第２象限、ｓ３は第３象限、そしてｓ４が第４象限
を示している。

【００３０】このような座標を用いて、事前に探触子１
が検出したデータを分析したところ、欠陥が存在する場
合、その付近を走査して検出した各エコーは、図９に示
すように、第１象限ｓ１と第３象限ｓ３へ斜めに分布す
る。欠陥が存在しない場合、その付近を走査して検出し
た各エコーは、図１０に示すように、斜めに分布する
も、第１象限ｓ１にのみ現れている。車輪の嵌め合い位
置にあっては、その付近を走査して検出した各圧入エコ
ーは、図１１へ示すように、横軸Ｘに沿って、水平に分
布している。

【００３１】このように、欠陥の有無、圧入エコーによ
る場合、各エコーは、上記の通り、３つのパターンに類
型化が可能である。従って、このように予め得た類型か
ら、下記の判断が行えるのである。即ち図１２へ示すよ
うに、探触子１の車軸１００のスラスト方向に対する変
位を横軸Ｘで示し、ビーム路程を縦軸Ｆで示す座標平面
において、第１象限ｓ１と第３象限ｓ３へ斜めに走るゾ
ーンＳＳにエコーが分布する場合、車輪の嵌め合いによ
るものではないこと、そして、このゾーンＳＳにおい
て、第１象限ｓ１内にのみエコーが分布するときは、そ
のエコーは透過性エコーと考えられ、欠陥は存在しない
と判定することができる。ゾーンＳＳにおいて、第１象
限ｓ１と第３象限ｓ３へ斜めに分布する場合、即ち第３
象限ｓ３へ顕著な分布が確認された場合、欠陥エコーに
よるものと判定することができるのである。

【００３２】ここで、それではゾーンＳＳなどという領
域の設定を行わず、単に第３象限ｓ３に分布が確認され
れば、欠陥エコーであると判定することが可能ではない
かと考えることができる。これは、探傷装置の高精度化
や座標のスケールの細分化によって可能かもしれない
が、既存の前記探傷装置を用いる場合、任意のスケール
で確実に判定を行おうとすれば正確な圧入エコーとの分
別が必要となる。そこで、圧入エコーについては、図１
２へ示すように、上記座標上、横軸Ｘを含み水平方向に
伸びるゾーンＳＴを設定し、この領域での分布が顕著な
場合、それは、圧入エコーによるものと判断することが
可能である。

【００３３】どのゾーンに分布するかというのは、見方
を変えれば、どのような傾向即ちどのような相関関係を
呈するかを、先ず判断するということである。従ってゾ
ーンＳＳと、ゾーンＳＴのいずれの傾向を示すかの判断
を行うことによって、圧入エコーか否かの判断を行う。
そして、ゾーンＳＳに分布するものであれば、圧入エコ
ーでないと判断して、欠陥の有無の判定を行えばよい。
いずれのゾーンにも属しないものは、雑エコーである。

【００３４】尚、ビーム路程を示す縦軸Ｆが横軸Ｘと交
差する位置は、任意の、車軸１００のスラスト方向に対
する走査変位の基準位置であり、必要に応じて変更可能
である。従って上記の各象限の設定も、第１象限と第２
象限とは区別せずに、まとめて上象限とし、同じく第３
象限と第４象限とは区別せずにまとめて下象限とするこ
とが可能である（図示しない）。この設定の場合、圧入
エコーは、これら上象限と下象限の境界（横軸Ｘ）に沿
って分布し、欠陥エコーは、斜めに上象限と下象限の境
界（横軸Ｘ）を横切って分布するものとして判定を行え
ばよいのである。

【００３５】既述の通り、上記座標上のプロットが、そ
の点の大きさ（丸の大きさ）或いは表示色によって探触
子１が検出したエコー高さを表示するようにすれば、判
別が更に行い易いものとなるため、効果的である（図
９、図１０）。以上の工程では、探傷器８或いはコンピ
ューター９が、適宜表示手段に設定されたモニターへ自
動的にプロットを行って表示するものが最も適当であ
る。しかし、少量の被検材について判定を行う場合等、
判定の精度のみを重要視し、処理効率を問題としない場
合、探傷器８等は、探傷データの上記座標位置を示す数
値のみを外部へ出力するものとし、判定者自身が、その
出力を基に、紙等に描かれた上記座標にプロットを行
い、その出来上がった分布を見て、類型化されたデータ
との比較を行うものとしても十分に実施可能である（但
し、次の精密探傷は、モニターやプリンターへの表示が
前提となる）。

【００３６】上記の高速探傷による欠陥の有無の判別に
よる欠陥検出後、下記の精密探傷を行うことによって、
更に、高精度な探傷を行うことが可能である。詳述する
と、別途調整されたモニター等適宜表示手段或いはコン
ピューター等の適宜演算手段を用いて（これは、装置と
して新たに別のものを用意する場合だけでなく、既述の
コンピューター９及びそのモニターはそのまま使用する
ものとし、これら装置の手順（プログラム）を変更する
ことによって、対応するものとしても可能である。）、
新たな座標設定を行うものである。図１３へ示すよう
に、探触子１の車軸１００のスラスト方向に対する変位
をＸ−Ｙ平面の横軸Ｘにて表示するものとし、車軸１０
０のラジアル方向に対する変位をＸ−Ｙ平面の縦軸Ｙに
て表示するものとする。そして、Ｘ−Ｙ平面へ垂直な軸
Ｚは、探触子１の検出したエコー高さを表示する。この
ような座標空間へ、前述の高速探傷にて検出した欠陥エ
コーを表出することによって更に精密な検査を行うこと
が可能である。この図１３へ示すように、モニター表示
された座標上に、車軸１００内周面の欠陥検出位置にお
ける探触子１のビームの広がり範囲内のエコー高さが表
示される。これによって、欠陥等の状態の視覚化或いは
画像情報への変換を行うものであり、より高精度な欠陥
の探傷を行うことが可能である。

【００３７】図１４へ示すように、実際に欠陥ＣＫを検
出探触子１が発する超音波は、ビームの広がりがあるた
め、ここで更に、視認が行い易いように、下記の構成を
採るのが望ましい。これは、図１５に示すようなカラー
バーに従って、ビームの中心位置Ｃｅからの広がりによ
るビームの中心位置からの遠近の色分けを行うのであ
る。例えば、この図１５に示すカラーバーの右側へ寄る
に従ってビームの手前位置に寄る（ビームの中心からは
遠ざかる）ものとし、左側に寄るに従ってビームの遠方
側へ寄る（ビーム中心位置Ｃｅから遠ざかる）ものとす
る。そして、ビーム中心位置Ｃｅ付近ｃｃを黄色にて表
示し、上記ビームの手前側付近ｃｒを赤色にて表示し、
上記ビームの遠方側付近ｃｆを白色にて表示するように
すれば（各色分けは、夫々の領域を示すものが異なるよ
うに表示されるのであれば、このような配色に限定する
ものではなく、適宜変更可能である。）、上記欠陥エコ
ーの立体的表示に加えて、ビームとの位置関係を加味し
た判別が行え、更にその精度の向上が図れるものである
（図１６）。上記表示手段を採ることによって、例えば
圧入エコーのような車軸表面に集まるエコーの場合は、
図１７へ示すように、ビームの挙動が中心位置Ｃｅ付近
ｃｃの黄色に集中し、圧入エコーの分布と判断し易い。
又、図１８へ示すように、形状面からは、欠陥エコーの
ような画像が得られても、表示される色が白色であれ
ば、車軸表面外からの反射エコーと判断することができ
る。

【００３８】このように、モニター等適宜表示手段或い
はコンピューター等適宜演算手段の設定により、上記座
標空間にて、表示されたエコー高さを、探触子１のビー
ムの中心からの遠近によって、ビーム範囲の各部の色が
異なるものとして、視覚化或いは画像情報化して、高精
度な探傷を可能とするのである。

【００３９】上述した実施例においては、中ぐり車軸の
探傷に適した装置構成を示したが、、中実車軸の探傷に
適した装置の構成についても同様の探傷を行うことが可
能である。以下に中実車軸の探傷に適した装置の例を掲
げておく。図１９へ示すように、車軸１００は、車軸１
００に嵌められた車輪１０１を支持すると共に回転させ
るローラ５１…に、乗せられている。この図１９におい
て、上記ローラ５１は、２つしか見えないが、左右の車
輪１０１の一つに対して、２つのローラ５１が一組とな
って、左右二組のローラ対、即ち合計４つのローラ５１
…が車輪１０１，１０１を支持をするようにすれば、確
実な車輪１０１の保持が行え適当である。

【００４０】このような車軸１００の近傍には、門型フ
レーム５２が設置される。このフレーム５２は、探触子
１を保持するものである。詳述すると、フレーム５２に
は、車軸１００の外周面１０７より、車軸１００内部を
探傷する探触子１ｘを備える。図１９中、１０８は、車
軸１００に設けられたギアボックスを示している。

【００４１】探触子１ｘは、アクチュエータ２０を備
え、各位置にて、車軸１００表面に押圧されている。ア
クチュエータ２０は、エアーや油圧等の適宜流体圧或い
はその他の機械的手段によって、探触子を車軸１００表
面に押しつけることが可能なものである。

【００４２】探触子１ｘは、車軸１００の外周面１０７
より車軸１００内部を探傷するものであり、車軸１００
の少なくともスラスト方向ｅに沿って探触子１ｘを摺動
することが可能な摺動手段５３が備わっている。図示し
たものについて説明すると、この摺動手段５３は、周面
が螺刻されたシャフト５４と、この一端に設けられたモ
ーター５５と、シャフト５４に螺合する治具５６とを有
するものである。シャフト５４は、車軸１００のスラス
ト方向ｅに対し平行に配設されており、このシャフト５
４に治具５６が螺合している。治具５６には、探触子１
ｘのアクチュエータ２０が固定されている。上記モータ
ー５５の回転によって、シャフト５４が回動し、シャフ
ト５４に螺合している治具５６は、シャフト５４の長手
方向に摺動するのである。この結果探触子１ｘは、車軸
１００のスラスト方向ｅに沿って摺動するのである。

【００４３】摺動手段５３は、どのような構成を採るも
のであっても実施可能であり、図示したものに限定する
ものではない。このような摺動と共に前述のローラ５１
からの回動を受けることによって、探触子１ｘは、少な
くとも車軸１００の外周面１０７をスパイラル状に走査
することになる。

【００４４】上述してきた各実施例では、中ぐり車軸及
び中実車軸のいずれの車軸に対しても、探触子１をスパ
イラル状に走査するものとしたが、このような走査方法
に限定するものではなく、探触子１が車軸に対して他の
軌道を描くように走査して実施することも可能である。
例えば、探触子１が車軸のスラスト方向に沿って１ピッ
チを直線的に移動し、この移動後車軸が周方向に回転
し、このような動作を１過程として、この過程を適宜回
数繰り返すものとしても実施可能である。

【００４５】

【発明の効果】本願第１の発明に係る車軸の斜角探傷方
法によって、超音波斜角探傷法により、車軸の欠陥をス
パイラル状に走査することによって探傷を行う際、車輪
座などの車軸と車輪との嵌め合い部分における圧入エコ
ーが発生し易い部位での比較的微小な欠陥エコーと圧入
エコーとの識別が確実に行え、欠陥検出の精度の向上、
判別の容易さの向上に功を奏するものである。又、迅速
に欠陥検出を行うことが可能な点でも有利である。本願
第２の発明に係る車軸の斜角探傷方法によって、上記第
１の発明にあって、識別性の一層の向上を図ることが可
能となった。更に、本願第３の発明に係る車軸の斜角探
傷方法によって、上記第１或いは第２の発明の効果に加
えて、迅速に検出された欠陥に対し、より具体的な視覚
情報を得ることが可能であり、高精度の識別が可能とな
り、より万全な検査を実現した。又更に、本願第４の発
明に係る車軸の斜角探傷方法によって、上記第３の発明
にあって、ビーム範囲の各部の色が異なるものとして、
視覚化或いは画像情報化するため、ビームのどの位置で
捕らえた欠陥の表示か、容易に識別が可能であり、欠陥
の状態について、極めて正確に把握することが可能とな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施例の装置の略全体正面図であ
る。

【図２】本願発明の上記実施例の装置の要部略断面図で
ある。

【図３】本願発明による探傷状態を示す説明図である。

【図４】本願発明による探傷状態を示す要部説明図であ
る。

【図５】通常の探傷により得られた波形を示す説明図で
ある。

【図６】通常の探傷により得られた波形を示す説明図で
ある。

【図７】通常の探傷により得られた波形を示す説明図で
ある。

【図８】通常の探傷により得られた波形を示す説明図で
ある。

【図９】本願発明の探傷のため、事前に得られた波形を
示す説明図である。

【図１０】本願発明の探傷のため、事前に得られた波形
を示す説明図である。

【図１１】本願発明の探傷のため、事前に得られた波形
を示す説明図である。

【図１２】本願発明の欠陥判別のパターンを示す説明図
である。

【図１３】本願発明による表示状態を示す説明図であ
る。

【図１４】車軸中の超音波の進行状態を示す説明図であ
る。

【図１５】本願発明の一実施例の欠陥検出に用いるカラ
ーバーを示す説明図である。

【図１６】上記カラーバーに従ってカラー表示を行った
状態を示す本願発明の一実施例の説明図である。

【図１７】上記カラーバーに従ってカラー表示を行った
状態を示す本願発明の一実施例の説明図である。

【図１８】上記カラーバーに従ってカラー表示を行った
状態を示す本願発明の一実施例の説明図である。

【図１９】本願発明の実施に用いる装置の他の実施例の
略全体正面図である。

【符号の説明】

１超音波探触子２探触子保持体３探触子回転手段４フレキシブルチューブ５巻取り手段６回転位置検出器１００車軸１０２圧入部１０３中空部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検材が中実車軸の場合車軸(100) の外
周面にて、被検材が中ぐり車軸の場合車軸(100) の外周
面は或いは内周面にて、超音波探触子(1) を走査するこ
とにより、車軸(100) 内部を探傷するものである車軸の
斜角探傷方法において、探触子(1) の車軸(100) のスラスト方向に対する変位と
この探触子(1) の発する超音波の到達距離即ちビーム路
程とを座標軸とする座標平面に、探触子(1) が検出した
車軸のスラスト方向に沿った各位置でのビーム路程値を
プロットすることによって座標点の分布状態を得るもの
とし、他の車軸から予め知得した、欠陥等の有無及び車輪の嵌
めあいの有無によって異なる、夫々の上記座標点の分布
状態の類型と、被検材である車軸(100) から得た上記座標点の分布状態
とを、比較することによって欠陥等の有無の判別を行うもので
あることを特徴とする車軸の斜角探傷方法。
【請求項２】被検材となる車軸(100) から探触子(1)
が検出したエコー高さの違いを区別することが可能なよ
うに、エコー高さの違いによって、異なる大きさの座標
点或いは異なる色の座標点を上記座標上にプロットする
ものであることを特徴とする請求項１記載の車軸の斜角
探傷方法。
【請求項３】上記欠陥の有無の判別による欠陥検出
後、別途調整されたモニター等適宜表示手段を用いて、探触子(1) の車軸(100) のスラスト方向に対する変位と
車軸(100) のラジアル方向に対する変位とこの探触子
(1) の検出したエコー高さとを座標軸とする座標空間
へ、車軸(100) の内部欠陥の検出位置における探触子(1) の
ビームの広がり範囲内のエコー高さを表示することを特
徴とする請求項１又は２記載の車軸の斜角探傷方法。
【請求項４】上記座標図形を上記モニター等適宜表示
手段を用いて表示し、表示された上記座標上の上記座標
空間にて表示されるエコー高さを、探触子(1) のビーム
の中心からの遠近によって、ビーム範囲の各部の色が異
なるように表示することを特徴とする請求項３記載の車
軸の斜角探傷方法。