JPH07260756A - 超音波探傷装置及び超音波探傷法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】例えばボックス柱の角継手溶接部とダイヤフラ
ム溶接部のような種々のタイプの溶接部を従来に比べ短
い時間で一台で超音波探傷できる超音波探傷装置を提供
する。 【構成】ボックス柱１８の長手方向に走行自在な門型フ
レーム１２に探触子を走査する走査パネル１４ａ，１４
ｂを取り付けた。また、門型フレーム１２の走行を制御
するフレーム制御手段と走査パネル１４ａ，１４ｂの移
動を制御する走査機構制御手段とを制御装置部２００に
備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波の伝播や反射を
利用して鋼材等の材料の欠陥を検知する超音波探傷装置
及び超音波探傷法に関し、特に、建築鉄骨用ボックス柱
（以下、ボックス柱という）の角継手溶接部及びダイヤ
フラム溶接部の欠陥を検知するのに好適な超音波探傷装
置及び超音波探傷法に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波探触子を備えた台車を継手溶接さ
れた板材に搭載し、この板材の長手方向に台車を走行さ
せて、継手溶接部の欠陥を検知する超音波探傷装置が提
案されている（特開平５−３３３０１０号公報参照）。
この超音波探傷装置によれば、継手溶接部を高能率・高
精度で探傷でき、しかも完全溶込み部と部分溶込み部と
を自動的に選択して効率良く探傷できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の超音波探傷
装置は、上述のように、長手方向に形成された継手溶接
部を探傷するものである。このため、例えばボックス柱
のように長手方向に延びる角継手溶接部と長手方向に直
交する方向に延びるダイヤフラム溶接部とが形成された
大型の被検査材の溶接部を探傷するためには、角継手溶
接用とダイヤフラム溶接用の２台の超音波探傷装置が必
要とされる。しかも、角継手溶接用の超音波探傷装置を
ボックス柱に搭載して角継手溶接部を探傷した後、角継
手溶接用の超音波探傷装置を降ろして、ダイヤフラム溶
接用の超音波探傷装置をボックス柱に搭載してダイヤフ
ラム溶接部を探傷する。このため、比較的長い作業時間
が必要になる。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑み、例えばボック
ス柱の角継手溶接部とダイヤフラム溶接部のような種々
のタイプの溶接部を従来に比べ短い時間で超音波探傷で
きる超音波探傷装置及び超音波探傷法を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１の超音波探傷装置は、溶接部を有する横
置きされた長尺な被検査材の長手方向に走行自在な、該
被検査材を挟む一対の支柱を有するフレームと、前記長
手方向及び該長手方向に交差する方向に移動自在に前記
一対の支柱それぞれに互いに向き合って取り付けられた
走査機構と、該走査機構に取り付けられた、前記溶接部
を超音波探傷する探触子と、該探触子に接続された超音
波探傷器と、前記フレームの走行を制御するフレーム制
御手段と、前記走査機構の移動を制御する走査機構制御
手段とを備えたことを特徴とするものである。

【０００６】また、本発明の第２の超音波探傷装置は、
一対の支柱を有する、固定されたフレームと、溶接部を
有する長尺な被検査材が横置きされ、横置きされた該被
検査材を長手方向に前記一対の支柱の間を通過させる走
行手段と、前記長手方向及び該長手方向に交差する方向
に移動自在に前記一対の支柱それぞれに取り付けられた
走査機構と、該走査機構に取り付けられた、前記溶接部
を超音波探傷する探触子と、該探触子に接続された超音
波探傷器と、前記走行手段の走行を制御する走行制御手
段と、前記走査機構の移動を制御する走査機構制御手段
とを備えたことを特徴とするものである。

【０００７】ここで、上記探触子を、溶接部を垂直探傷
する垂直探触子と溶接部を斜角探傷する斜角探触子とか
ら構成することが好ましい。さらに、斜角探触子を、被
検査材の長手方向に沿う離れた位置に取り付けられた２
つの斜角探触子から構成することがより好ましい。ま
た、上記フレームに、一対の支柱のいずれか一方に取り
つけられた走査機構をこの一対の支柱の間で往復動させ
る往復動機構を備えることが好ましい。さらに、上記フ
レームに、一対の支柱それぞれに取りつけられた走査機
構をこの一対の支柱の間で往復動させる往復動機構を備
えることがより好ましい。

【０００８】また、上記走査機構に、溶接部の欠陥近傍
の表面に印をつけるマーカ手段を備えることが好まし
い。さらに、このマーカー手段として、被検査材の表面
に印を付ける石筆と、この石筆を保持する石筆保持部
と、溶接部の欠陥の有無に応じて石筆保持部を進退させ
る駆動部と、石筆保持部の先端側に取り付けられた、被
検査材の表面に接触することにより石筆が所定圧力で前
記表面に押し付けられているか否かを検出する接触セン
サと、この接触センサが前記表面に接触したときに、接
触センサが被検査材の表面から離れるまで石筆を押し出
す芯出し部とを備えることがより好ましい。

【０００９】また、横置きされた被検査材の外周面に接
触してこの被検査材の曲がりに応じて進退することによ
り被検査材の曲がりを検出する倣い手段と、この倣い手
段で検出された曲がりに応じて探触子が外周面に接触す
るように上記往復動機構の往復動を制御する制御手段と
を超音波探傷装置に備えることが好ましい。さらに、こ
の倣い手段が、被検査材の外周面に接触して被検査材の
曲がりに応じて進退すると共に基準面から互いに異なる
角度で傾斜して隣接する２つのローラと該２つのローラ
が被検査材の曲がりに応じて進退した距離を測定する測
定部とをそれぞれ有する、上下一対ずつの４つ倣い箱、
及び、各ローラの傾斜角度と各ローラの進退した距離と
に基づいて被検査材の曲がりを演算する演算部を備える
ことがより好ましい。

【００１０】また、フレームの前進方向の先端側に、被
検査材の長手方向の端部を検出する端部検出手段を備え
ることが好ましい。さらに、超音波探傷器に、所定の大
きさ以上の欠陥を欠陥と判定する欠陥判定手段を備える
ことが好ましい。さらにまた、校正の基準になる欠陥が
予め形成された校正用ブロックと、この校正用ブロック
を探触子で超音波探傷することにより、探触子及び超音
波探傷器を校正する自動校正手段とを超音波探傷装置に
備えることが好ましい。この校正用ブロックに、垂直探
傷用の校正の基準になる欠陥と斜角探傷用の校正の基準
になる欠陥とを予め形成しておくことが好ましい。

【００１１】さらにまた、検知された欠陥の位置と種類
が記載された報告書を作成する報告書作成手段を超音波
探傷装置に備えることが好ましい。また、本発明の第３
の超音波探傷装置は、溶接部を有する横置きされた長尺
な被検査材の長手方向に走行自在な、該被検査材を挟む
一対の支柱を有するフレームと、前記フレームの前進方
向の先端側に取り付けられた、前記被検査材の長手方向
の端部を検出する検出手段と、前記長手方向及び鉛直方
向に移動自在に前記一対の支柱それぞれに取り付けられ
た走査機構と、前記フレームに取り付けられた、前記走
査機構を前記一対の支柱の間で往復動させる往復動機構
と、横置きされた前記被検査材の外周面に接触して前記
被検査材の曲がりに応じて進退することにより前記被検
査材の曲がりを検出する、前記走査機構の前進方向の先
端側に取り付けられた倣い手段と、該倣い手段で検出さ
れた曲がりに応じて前記探触子が前記外周面に接触する
ように前記往復動機構の往復動を制御する制御手段と、
前記走査機構に取り付けられた、前記溶接部の欠陥近傍
の表面に印をつけるマーカ手段と、前記走査機構に取り
付けられた、溶接部を垂直探傷する垂直探触子と、前記
被検査材の長手方向に沿って離れて前記走査機構に取り
付けられた、溶接部を斜角探傷する２つの斜角探触子
と、前記垂直探触子及び前記斜角探触子に接続された超
音波探傷器と、前記フレームの走行を制御するフレーム
制御手段と、前記走査機構の移動を制御する走査機構制
御手段と、校正の基準になる欠陥が予め形成された自動
校正用ブロックと、該校正用ブロックを前記垂直探触子
及び前記斜角探触子で超音波探傷することにより、前記
垂直探触子、前記斜角探触子、及び前記超音波探傷器を
校正する自動校正手段とを備えたことを特徴とするもの
である。

【００１２】また、上記目的を達成するための本発明の
第１の超音波探傷法は、溶接線が長手方向に形成された
長尺な被検査材の前記溶接線に沿って、前記被検査材を
挟む一対の支柱を有するフレームを走行させ、前記一対
の支柱に取り付けられた走査機構によって超音波探触子
を走査して前記溶接線を探傷する超音波探傷法であっ
て、前記超音波探触子及び該超音波探触子に接続された
超音波探傷器を自動校正し、前記フレームを前記被検査
材の一端から他端に向けて走行と停止を繰り返す間欠駆
動し、前記フレームが停止する毎に前記走査機構により
前記超音波探触子を走査して前記溶接線を探傷すること
を特徴とするものである。また、上記目的を達成するた
めの本発明の第２の超音波探傷法は、長手方向に交差す
る方向に溶接線が形成された長尺な被検査材の前記長手
方向に沿って、前記被検査材を挟む一対の支柱を有する
フレームを走行させ、前記一対の支柱に取り付けられた
走査機構によって超音波探触子を走査して前記溶接線を
探傷する超音波探傷法であって、前記超音波探触子及び
該超音波探触子に接続された超音波探傷器を自動校正
し、前記フレームを前記被検査材の一端から他端に向け
て走行と停止を繰り返す間欠駆動し、前記フレームが停
止する毎に前記走査機構により前記超音波探触子を走査
して前記溶接線を探傷することを特徴とするものであ
る。

【００１３】さらに、上記目的を達成するための本発明
の第３の超音波探傷法は、長手方向及び該長手方向に交
差する方向に溶接線が形成された長尺な被検査材の前記
長手方向に沿って、前記被検査材を挟む一対の支柱を有
するフレームを走行させ、前記一対の支柱に取り付けら
れた走査機構によって超音波探触子を走査して前記溶接
線を探傷する超音波探傷法であって、前記超音波探触子
及び該超音波探触子に接続された超音波探傷器を自動校
正し、前記フレームを前記被検査材の一端から他端に向
けて走行と停止を繰り返す間欠駆動し、前記フレームが
停止する毎に前記走査機構により前記超音波探触子を走
査して前記長手方向及び前記交差方向に形成された溶接
線を順次探傷することを特徴とするものである。

【００１４】ここで、上記超音波探傷法では、検知され
た溶接欠陥の位置と種類が記載された報告書を作成する
ことが好ましい。また、上記超音波探傷法では、校正の
基準になる欠陥が予め形成された校正用ブロックを用意
する工程と、該校正用ブロックを超音波探触子で探傷す
ることにより前記超音波探触子及び該超音波探触子に接
続された超音波探傷器を自動校正する工程とを含むこと
が好ましい。

【００１５】さらに、上記超音波探傷法では、前記被検
査材の曲がりを検出する工程と、検出された曲がりに応
じて前記超音波探触子が前記外周面に接触するように前
記走査機構を制御する工程とを含むことが好ましい。

【００１６】

【作用】本発明の第１の超音波探傷装置によれば、フレ
ーム制御手段によりフレームを被検査材の長手方向に走
行させて走査機構を溶接部近傍に一旦停止させ、走査機
構制御手段により走査機構を自在に移動して探触子を走
査し溶接部を超音波探傷できる。このため、種々のタイ
プの溶接部を従来に比べ短い時間で超音波探傷できる。

【００１７】また、本発明の第２の超音波探傷装置によ
れば、走行制御手段により被検査材を走行させてその溶
接部を走査機構の近傍に一旦停止させ、走査機構制御手
段により走査機構を自在に移動して探触子を走査し溶接
部を超音波探傷できる。このため、種々のタイプの溶接
部を従来に比べ短い時間で超音波探傷できる。ここで、
探触子として、垂直探触子と斜角探触子を取り付けた場
合は、垂直探傷と斜角探傷を適宜選択して行える。ま
た、斜角探触子を被検査材の長手方向に沿う離れた位置
に取り付けた場合は、横置きされた被検査材の上部と下
部に溶接部が形成されていても斜角探触子同士が接触し
ないので、上部と下部の溶接部を効率よく超音波探傷で
きる。

【００１８】さらに、走査機構のいずれか一方を往復動
させる往復動機構を備えた場合は、被検査材の幅の大小
に応じて走査機構を往復動できる。また、走査機構の両
方を往復動させる往復動機構を備えた場合は、一層容易
に、被検査材の幅の大小に応じて走査機構を往復動でき
る。さらにまた、マーカ手段を備えた場合は、溶接部の
欠陥位置を容易に判断できる。また、石筆を用いる構成
にした場合は、被検査材の表面が水で濡れていても、溶
接部の欠陥近傍の表面に確実に印を付けることができ、
しかも、石筆の折れ等を検出できるので、マーキングミ
スが無い。

【００１９】さらにまた、倣い手段とこの倣い手段で検
出された曲がりに応じて上記往復動機構を制御する制御
手段とを備えた場合は、被検査材が曲がって横置きされ
てもこの曲がりに応じて上記往復動機構を往復動できる
ので、確実に効率よく超音波探傷できる。さらにまた、
端部検出手段を備えた場合は、被検査材の端部を検出で
きるので自動化に都合が良い。

【００２０】さらにまた、欠陥判定手段を備えた場合
は、欠陥の判定を自動化でき、短時間で作業を終了でき
る。さらにまた、報告書作成手段を備えた場合は、検査
終了後、ただちに検査結果を報告できる。さらにまた、
校正用ブロックと自動校正手段とを備えた場合は、探触
子と超音波探傷器を自動で校正できるので、手動で校正
する場合に比べ誤差が少なく精度の高い校正をできる。
また、校正用ブロックに、垂直探傷用と斜角探傷用の欠
陥を予め形成しておいた場合は、垂直探触子と斜角探触
子の校正を効率良く行える。

【００２１】また、本発明の第１の超音波探傷法によれ
ば、超音波探触子と超音波探傷器を自動校正しフレーム
を間欠駆動するので、被検査材の長手方向に形成された
溶接線のうちの必要な箇所だけを自動で超音波探傷でき
る。また、本発明の第２の超音波探傷法によれば、超音
波探触子と超音波探傷器を自動校正しフレームを間欠駆
動するので、被検査材の長手方向に交差する方向に形成
された溶接線のうちの必要な箇所だけを自動で超音波探
傷できる。

【００２２】また、本発明の第３の超音波探傷法によれ
ば、超音波探触子と超音波探傷器を自動校正しフレーム
を間欠駆動するので、被検査材の長手方向及びこの長手
方向に交差する方向に形成された溶接線のうちの必要な
箇所だけをフレームの１回の走行で自動で超音波探傷で
きる。ここで、検知された溶接欠陥の位置と大きさの度
合いが記載された報告書を作成した場合は、ただちに検
査結果を報告できる。

【００２３】さらに、校正用ブロックを用いて自動校正
する場合は、誤差が少なく精度の高い校正を短時間で行
える。さらにまた、被検査材の曲がりを検出しつつ超音
波探傷する場合は、被検査材が曲がって横置きされてい
ても、確実に効率よく超音波探傷できる。

【００２４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の超音波探傷装
置及び超音波探傷法を説明する。図１は超音波探傷装置
の全体の概略構成を示す斜視図、図２は図１に示す超音
波探傷装置の動作機構部と制御装置部とを示すブロック
図である。超音波探傷装置１は、大別して超音波探触子
を走査する動作機構部１０と、この動作機構部１０の動
作制御やデータ処理等を行う制御装置部２００を備えて
構成されている。また、超音波探触子や超音波探傷器を
自動校正するための校正用ブロック２も準備されてい
る。図２に示されるように、動作機構部１０は、被検査
材の内部欠陥を検知する超音波センサ部３、超音波探触
子を三次元のＸ，Ｙ，Ｚ方向に走査する走査機構４、門
型フレームを走行させる門型フレーム走行台車５、被検
査材のサイズに応じて走査機構４を移動させる幅寄せ機
構６、被検査材の曲がりを検出する倣い機構７と倣いセ
ンシング８、及び、内部欠陥の表面近傍に印をつける欠
陥マーキング機構９を備えて構成されている。一方、制
御装置部２００は、被検査材のサイズ等のデータを記憶
しておくデータ保存記憶部２０１、データを収録するデ
ータ収録部２０２、超音波センサ部３を制御する超音波
探傷制御部２０３、走査機構４を制御する走査制御部２
０４、門型フレーム走行台車を制御する門型走行制御部
２０５、幅寄せ機構６を制御する幅寄せ制御部２０６、
倣い機構７と倣いセンシング８を制御する倣い制御部２
０７、及び、欠陥マーキング機構９を制御する欠陥マー
キング制御部２０８を備えて構成されている。

【００２５】先ず、動作機構部１０について説明する。
動作機構部１０には、探傷範囲全体にわたる概括動作を
行う門型フレーム１２と、この門型フレーム１２に取り
付けられ一定範囲の探傷用走査を行う一対の走査パネル
１４ａ，１４ｂとが設けられている。門型フレーム１２
は、４本の支柱１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、２
本の梁１２ｅ，１２ｆとで構成されている。門型フレー
ム１２には、減速ギア（図示せず）が取り付けられた走
行駆動用モータ１６が備えられており、ボックス柱１８
の長手方向には、走行駆動用ラック２０が取り付けられ
た走行レール２２がボックス柱１８を挟んで配置されて
いる。減速ギアが走行駆動用ラック２０に噛み合って走
行駆動用モータ１６が正逆回転することにより、門型フ
レーム１２は２本の走行レール２２の上を矢印２４で示
す方向に自動走行する。走行駆動用モータ１６には、走
行軸エンコーダ（図示せず）が接続され、これにより門
型フレームの走行距離が求められる。また、支柱１２
ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの下端部には、障害物を検
出して門型フレーム１２の走行を停止させるバンパセン
サ２６が取り付けられており、さらに、支柱１２ａ，１
２ｂの下端部には、ボックス柱１８の端部を検知する、
発光部２８ａ及び受光センサ２８ｂを備えたボックス端
検知ユニット２８が取り付けられている。支柱１２ｂ，
１２ｃの間には、基準になる走査パネル１４ａとの間で
走査パネル１４ｂを大きく往復動させるパンタグラフ機
構３０とこのパンタグラフ機構３０を伸縮させるボール
ねじ３２とこのボールねじ３２を回転させるモータ３４
が設けられている。一方、支柱１２ａ，１２ｄの間に
は、対向する走査パネル１４ｂとの間で走査パネル１４
ａを小さく往復動させるボールねじ３６とこのボールね
じ３６を回転させるモータ３８が設けられている。パン
タグラフ機構３０には、幅寄せ枠４０ｂが取り付けられ
ており、この幅寄せ枠４０ｂには走査パネル１４ｂが矢
印２４で示す方向に移動自在に取り付けられている。一
方、ボールねじ３６には、幅寄せ枠４０ａが取り付けら
れており、この幅寄せ枠４０ａには走査パネル１４ａが
矢印２４で示す方向に移動自在に取り付けられている。

【００２６】次に、図３を参照して幅寄せ枠４０ａ，４
０ｂと、この幅寄せ枠４０ａ，４０ｂにそれぞれ取り付
けられた走査パネル１４ａ，１４ｂを説明する。図３
は、幅寄せ枠４０ａとこの幅寄せ枠４０ａに取り付けら
れた走査パネル１４ａを示す正面図であり、幅寄せ枠４
０ｂと走査パネル１４ｂも同じ構造である。上述したよ
うに、幅寄せ枠４０ａ，４０ｂはボックス柱１８（図１
参照）の幅方向に往復動自在に構成されており、走査パ
ネル１４ａ，１４ｂはボックス柱１８の長手方向（矢印
２４で示す方向）に移動自在に構成されている。幅寄せ
枠４０ａは２つの支持部材４２ａ，４２ｂで支持され、
支持部材４２ａ，４２ｂはそれぞれ梁１２ｅ，１２ｆに
設けられたガイド（図示せず）に案内されて梁１２ｅ，
１２ｆに沿って移動するように構成されている。幅寄せ
枠４０ａの前進方向の柱４１には上下一対の倣い装置４
４ａ，４４ｂが取り付けられており、倣い装置４４ａは
倣い軸ユニット４６に上下動自在に接続されている。こ
の倣い装置４４ａ，４４ｂは、後述するようにボックス
柱１８（図１参照）の曲がりに応じてこのボックス柱１
８の幅方向に進退して、曲がりを検出する構成になって
いる。また、幅寄せ枠４０ａの上下２本の梁には、走査
パネル１４ａを案内するガイドレール４５が形成されて
いる。また、下の梁には、走査パネル１４ａを移動させ
る駆動ユニット４７が取り付けられている。

【００２７】走査パネル１４ａには、接続された部材を
上下動させる３本の上下動軸ユニット４８，５０，５２
が取り付けられており、上下動軸ユニット５０は、上下
動軸ユニット４８に接続されて高さ方向に大きく上下動
するように構成されている。上下動軸ユニット５０に
は、ボックス柱１８（図１参照）の上側の角継手溶接部
１８ａを超音波探傷する斜角探触子５４と、ダイヤフラ
ム溶接部１８ｂを超音波探傷する垂直探触子５６と、こ
れらの探触子５４，５６により検知された溶接欠陥部の
近傍の表面に印を付ける石筆５８とが取り付けられてい
る。また、上下動軸ユニット５２には、ボックス柱１８
（図１参照）の下側の角継手溶接部１８ｃを超音波探傷
する斜角探触子６０とこの斜角探触子６０により検知さ
れた溶接欠陥部の近傍の表面に印を付ける石筆６２とが
取り付けられている。

【００２８】次に、図４を参照して斜角探触子５４，６
０と垂直探触子５６がボックス柱１８（図１参照）の幅
方向に進退自在に収容されている探触子ハウジングにつ
いて説明する。斜角探触子５４，６０と垂直探触子５６
を収容している探触子ハウジングは同じ構造であるの
で、斜角探触子５４を収容している探触子ハウジング６
４について説明する。図４は、斜角探触子５４の移動を
模式的に示す説明図である。

【００２９】探触子ハウジング６４の底壁６４ａには、
斜角探触子５４が先端部に取り付けられたスライド６６
を案内するスライドガイド６８が固定されている。スラ
イド６６の後端部には押し付けシャフト７０の先端部が
取り付けられており、この押し付けシャフト７０の外周
には、斜角探触子５４を図の左側に向けて押し付ける押
し付けばね７２が巻かれている。押し付けシャフト７０
の後端部は、シャフトスライドベアリング７４を介して
シリンダロッド７６に接続されており、斜角探触子５４
は、探触子ハウジング６４の後壁６４ｂに固定されたシ
リンダ７８のオンオフに応じて図の左右に移動する。図
４（ａ）に示す状態はシリンダ７８がオフのときであ
り、斜角探触子５４は後方（図の右側）に引き込まれて
いる。シリンダ７８がオンになると、図４（ｂ）に示さ
れるように、シリンダロッド７６が前進し、押し付けシ
ャフト７０は押し付けばね７２の力で前方へ押し出さ
れ、この結果、斜角探触子５４は前方に出る。斜角探触
子５４がボックス柱１８（図１参照）の外周面に当接す
ると、図４（ｃ）に示されるように、この外周面からの
反力で斜角探触子５４が後方に押され、押し付けばね７
２が縮んで押し付けシャフトが後退する。これにより、
斜角探触子５４はボックス柱１８の外周面に強く押し当
てられることとなる。

【００３０】図５および図６は、斜角探触子５４による
エコー検出状態および走査機構１４ａによる斜角探触子
５４の走査線の形状を例示している。本実施例では図５
に示されるように、斜角探触子５４の斜角探傷用振動子
５４ａから角継手溶接部１８ａに超音波が送信波Ｓ１と
して送り出され、この斜角探触子５４が図６に示す所定
走査ピッチｐの走査線ａに沿って方形走査される間に、
溶接欠陥Ｇ等からの反射波Ｓ２が検出され、超音波探傷
器（図示せず）によりエコー高さおよび欠陥長さ等が求
められ、溶接合否が判定される。

【００３１】次に、図７、図８を参照して、斜角探触子
５４，６０を、ボックス柱１８の長手方向の離れた位置
に配置された上下動軸ユニット５０，５２に別個に取り
付けた（長手方向にオフセットした）理由を説明する。
図７は１本の上下動軸に２つの斜角探触子を取り付けた
例を示す断面図、図８は２つの斜角探触子を長手方向に
オフセットした例を示す断面図である。ここでは、ウェ
ーブ面板厚ｔを６５ｍｍ、ウェーブ面板幅ｗを５５０ｍ
ｍ、探傷屈折角を７０°とし、これにより探傷に必要な
探触子の走査ストロークＬ６は３５７ｍｍとなる。ま
た、物理的条件は、探触子長さを３０ｍｍ、探触子入射
点距離を１０ｍｍ、Ｌ１を８５ｍｍ、Ｌ２を３３０ｍ
ｍ、Ｌ３を５０ｍｍ、Ｌ４を８５ｍｍ、Ｌ５を８５ｍ
ｍ、Ｌ６を３５７ｍｍ、Ｌ７を２０ｍｍ、Ｌ８を８５ｍ
ｍとする。

【００３２】上記の条件のボックス柱１８について超音
波探傷を行う際には、上述したように、走査ストローク
Ｌ６は３５７ｍｍとなるが、１本の上下動軸に２つの斜
角探触子を取り付けた場合、他方の斜角探触子が存在し
物理的に３３０ｍｍのストロークとなる。この結果、図
７に示されるように、未探傷領域８０が存在し十分な超
音波探傷が実施できず、両サイドの溶接線１８ａ，１８
ｃを同時に超音波探傷できない。従って、両サイドの溶
接線１８ａ，１８ｃを超音波探傷するために、斜角探触
子８２を取り外して斜角探触子８４を走査し溶接線１８
ａの探傷を行い、この探傷が終了した後、斜角探触子８
４を取り外して斜角探触子８２を取り付けて走査し溶接
線１８ｃを探傷する。このように、２回の走査を行う必
要がある。ところが、図８に示されるように、２つの斜
角探触子を長手方向にオフセットした場合は、２つの斜
角探触子とも走査ストロークは３５７ｍｍとれるので、
溶接線１８ａ，１８ｃを同時に探傷できる。この結果、
探触子の取り外しが不必要となり全自動で検査できるよ
うになるので、検査時間が半分になる。

【００３３】次に、図９を参照して、石筆５８，６２
（図３参照）がボックス柱１８の幅方向に進退自在に収
容されている石筆ハウジングについて説明する。石筆５
８，６２を収容している石筆ハウジングは同じ構造であ
るので、石筆５８を収容している石筆ハウジング８６に
ついて説明する。図９は、石筆５８の移動を模式的に示
す、（ａ）はボックス柱１８の外周面から石筆５８が離
れている状態を示す説明図、（ｂ）はボックス柱１８の
外周面に石筆５８が接触している状態を示す説明図であ
る。

【００３４】石筆ハウジング８６の底壁８６ａには、石
筆５８が先端部に取り付けられた石筆保持部８８を案内
するスライドガイド９０が固定されている。石筆保持部
８８の後端部には、石筆５８を前方に送り出す芯出しモ
ータ９２が取り付けられており、この芯出しモータ９２
にはボールねじ９４が接続されている。また、ボールね
じ９４には、ボールねじ９４の回転に応じて移動する芯
出しブロック９６が取り付けられている。芯出しブロッ
ク９６の移動は、芯出し前端リミットスイッチ９８と芯
出し後端リミットスイッチ１００によって制限される。
石筆保持部８８の前端部には、石筆５８が所定圧力でボ
ックス柱１８の外周面に押し付けられているか否かを検
出する接触センサ１０２が取り付けられており、この接
触センサ１０２の少し後ろには、ほぼ垂直に壁１０４が
形成されている。この壁１０４の上端部には押し付けシ
ャフト１０６の先端部が取り付けられており、この押し
付けシャフト１０６の外周には、石筆５８を図の左側に
向けて押し付ける押し付けばね１０８が巻かれている。
押し付けシャフト１０６の後端部は、シャフトスライド
ベアリング１１０を介してシリンダロッド１１２に接続
されており、このため、石筆ハウジング８６の後壁８６
ｂに固定されたシリンダ１１４が電磁弁１１６のオン・
オフに応じることにより、石筆５８は図の左右に移動す
る。

【００３５】次に、石筆５８の動作を説明する。ボック
ス柱１８の外周面にマーキングしないときは、図９
（ａ）に示されるように、電磁弁１１６がオフで石筆５
８は引っ込んでいる。外周面にマーキングする指示が入
ると、電磁弁１１６がオンとなりシリンダ１１４のシリ
ンダロッド１１２が、石筆保持部８８を押し出す。石筆
保持部８８が押し出されると、石筆５８が外周面に押し
当てられ、走査パネル１４ａ，１４ｂによる走査により
外周面に線が引かれマーキングされる。ここで、石筆の
出面が少なかったり、石筆が折れたりすると、接触セン
サ１０２が外周面に押しつけられ所定圧力で石筆５８が
外周面に押し付けられていないことが検出される。これ
により、芯出しモータ９２が回転し芯出しブロック９６
が前進して石筆５８を押し出し、所定圧力で石筆５８が
外周面に押し付けられる。接触センサ１０２が外周面か
ら離れるまで石筆５８が押し出されると、芯出しモータ
９２は停止する。石筆５８がなくなると、芯出しブロッ
ク９６が芯送り前端リミットスイッチ９８をオンにする
まで前進しても接触センサ１０２はオンのままである。
この場合「芯ぎれ」と判断され、芯出しモータ９２は、
芯出しブロック９６が芯出し後端リミットスイッチ１０
０をオンにするまで逆転する。この結果、制御板表示部
（図示せず）に所定マーカの芯切れが表示される。芯切
れが表示されると、新たな石筆を挿入し制御手段（図示
せず）の確認スイッチをオンにすることにより復帰す
る。

【００３６】次に、図１０〜図１２を参照して、ボック
ス柱１８（図１参照）の曲がりに応じてこのボックス柱
１８の幅方向に進退して曲がりを検出する倣い装置４４
ａ（図３参照）について説明する。図１０は倣い装置の
概略構成を示す斜視図、図１１は倣いの原理を示す説明
図、図１２はボックス柱１８の４つの角それぞれに倣い
装置が接触している状態を示す模式図である。

【００３７】倣い装置４４ａには、基準面からθ１の角
度で傾斜したローラ１２０と同じ基準面からθ２の角度
で傾斜したローラ１２２とが備えられ、これらローラ１
２０，１２２は距離Ｌ９だけ互いに離され、スライド機
構１２４，１２６により進退自在に保持されている。ス
ライド機構１２４，１２６は倣い箱１２８に収容されて
いる。この倣い箱１２８には、ローラ１２２が後退した
距離を測定するリニアポテンショメータ１３０が固定さ
れている。また、ローラ１２２をボックス柱１８（図１
参照）の外周面に押し当てる機能をもつ押し当てばね１
３２と押し当てシャフト受け１３４が取り付けられてい
る。ローラ１２０についても同様な構造になっている。

【００３８】図１１、図１２を参照して倣いの原理を説
明する。ここで、２つのローラ１２０，１２２が無負荷
状態のときの交点Ｐ１を原点とし、ローラ１２０，１２
２に外周面の角が押し付けられて後退したときのローラ
１２０，１２２の交点をＰ２とする。また、ローラ１２
０の傾斜角度θ１とローラ１２２の傾斜角度θ２とは等
しくなく、ローラ１２０のＸ軸方向（矢印１３６で示さ
れる方向）の移動量をｒ、ローラ１２２のＸ軸方向の移
動量をｑとする。Ｐ１を座標原点とするとＰ２座標は、
ｙ＝（ｘ−ｒ）ｔａｎθ₁ 、ｙ＝（ｘ−ｑ）ｔａｎθの
連立方程式によって求められ、次の式になる。 ｘの位置ｘ＝（γｔａｎθ₁ −ｑｔａｎθ₂ ）／（ｔａ
ｎθ₁ −ｔａｎθ₂ ） ｙの位置ｙ＝（ｒ−ｑ）ｔａｎθ₁ ・ｔａｎθ₂ ／（ｔ
ａｎθ₁ −ｔａｎθ₂ ） 上の式は、図１２に示される角１３７の座標を求める式
であるが、同式の増減を変えることにより、角１３８、
角１４０、及び角１４２それぞれの位置を座標系で表わ
すことができる。これにより、ボックス柱１８の曲がり
を検出できる。尚、計算方式としてはローラ１２０，１
２２を極座標として取り扱う方法、平行移動によりでき
た相似三角形の比例計算による方法等があるが、得られ
る解は同じである。

【００３９】次に、図１３、図１４を参照して自動校正
のための校正用ブロック２（図１参照）を説明する。図
１３は垂直探傷用の校正の基準になる欠陥（校正用反射
源）を示す説明図、図１４は斜角探傷用の校正の基準に
なる欠陥（校正用反射源）を示す説明図である。図１３
に示されるように、垂直探触子５６は、水が封じ込まれ
ている水柱保持部材１４４と共に校正用ブロック２の表
面を矢印１４６で示される方向に移動し、これにより、
垂直探傷用の校正の基準になる３つの欠陥１４８ａ，１
４８ｂ，１４８ｃからの反射波に基づいて、垂直探触子
５６やこの垂直探触子５６に接続された超音波探傷器
（図示せず）が校正される。一方、斜角探触子５４は、
図１４に示されるように、矢印１５０で示される方向に
移動し、これにより、斜角探傷用の校正の基準になる３
つの欠陥１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃからの反射波に
基づいて、斜角探触子５４やこの斜角探触子５４に接続
された超音波探傷器（図示せず）が校正される。斜角探
触子６０の場合も同様に、３つの欠陥１５４ａ，１５４
ｂ，１５４ｃからの反射波に基づいて、斜角探触子５６
やこの斜角探触子５６に接続された超音波探傷器（図示
せず）が校正される。

【００４０】次に、図１５〜図１７を参照して、校正用
ブッロク２を用いた自動校正法を説明する。図１５〜図
１７は自動校正手順を示すフロー図である。このフロー
は、制御装置部２００（図１参照）のタッチパネルの開
始スイッチを押してオンにすることによりスタートし
（３０１）、初期位置に待機している門型フレーム１２
（図１参照）が、校正用ブッロク２が配置された自動校
正用位置へ移動する（３０２）。門型フレーム１２が自
動校正用位置へ移動すると、探触子が校正用ブロックに
接触するために、幅寄せ機構が校正用ブロックへ接近し
（３０３）、走行機構のＸ、Ｙ軸が屈折角・入射点・デ
ィレイを測定する位置へ移動する（３０４）。次に、走
査機構のＺ軸が移動して校正用ブロックに探触子が接触
し（３０５）、カップラント水を供給しつつ（３０
６）、探触子が校正用ブロック上を走査する（３０
７）。上述したように校正用ブロックには校正の基準に
なる欠陥が予め形成されているので、校正の基準になる
超音波データを収録し（３０８）、後述する方法で屈折
角、入射点、ディレイそれぞれが算出され（３０９）、
測定が終了したか否かを判断する（３１０）。屈折角等
の測定が終了していない場合は、再度、探触子が校正用
ブロック上を走査する（３０７）。

【００４１】屈折角等の測定が終了した場合は、一旦、
カップラント水の供給が停止し（３１１）、走査機構の
Ｚ軸が退避して探触子が校正用ブロックから離れる（３
１２）。探触子が校正用ブロックから離れた状態で、走
査機構のＸ軸とＹ軸が、探傷感度を測定するために探傷
感度測定位置へ移動する（３１３）。走査機構のＸ軸と
Ｙ軸が探傷感度測定位置へ移動すると、走査機構のＺ軸
が移動して探触子が校正用ブロックに接触し（３１
４）、カップラント水を供給しつつ（３１５）、探触子
が校正用ブロック上を走査する（３１６）。これによ
り、探傷感度を測定するための超音波データを収録し
（３１７）、超音波データに基づいて探傷感度とＤＡＣ
（距離振幅補償）を調整し（３１８）、調整が終了した
か否かを判断する（３１９）。探傷感度とＤＡＣの調整
が終了していない場合は、再度、探触子が校正用ブロッ
ク上を走査する（３１６）。

【００４２】探傷感度とＤＡＣの調整が終了した場合
は、カップラント水の供給が停止し（３２０）、走査機
構のＺ軸が退避し（３１２）、走査機構のＸ軸とＹ軸が
原点位置へ移動する（３２２）。その後、幅寄せ機構が
原点位置へ移動し（３２３）、門型フレームが原点位置
へ移動し（３２４）、探触子と超音波探傷器の校正は終
了する。

【００４３】次に、図１８を参照して、上記したステッ
プ３０９での屈折角、入射点、ディレイそれぞれの算出
方法を説明する。図１８は、屈折角、入射点、ディレイ
それぞれの算出方法を示す説明図である。先ず、探触子
を前後に走査し、エコー高さの変化をとらえ、２つのエ
コー高さのピーク点を得る。ピーク点のビーム路程（超
音波往復伝搬時間）を得る。ビーム路程に音速を乗算し
反射源までの距離ｔ₁ ，ｔ₂ を求める。ここで、走査開
始点から２つのピーク点までの距離Ｌ₁₀，Ｌ₁₂はＹ軸エ
ンコーダで求める。また、２つの反射源１６０，１６２
の深さｄ₁ ，ｄ₂ は予め測定しておき、ここでは、ｄ₂
＝２ｄ₁ になるように反射源１６０，１６２を形成して
おく。

【００４４】以上のようにして求めた値から、次の式に
基づいて屈折角、入射点、ディレイを算出する。 屈折角 θ＝ｔａｎ^-1（（Ｌ₁₂−Ｌ₁₀）／ｄ₁ ） 入射点 ａ＝Ｌ₁₂−２Ｌ₁₀ デイレイ ｔ_d ＝２・ｔ₁ −ｔ₂ ＋ｔ_r ここで、ｔ_r
は反射源の穴径半分の伝播時間である。

【００４５】次に、図１９〜図２２を参照して、超音波
探傷装置１を使用して４つの角継手溶接部１８ａ等（図
１参照）を検査する手順を説明する。図１９〜図２２は
４つの角継手溶接部の検査手順を示すフロー図である。
このフローは、制御装置部２００（図１参照）のタッチ
パネルの開始スイッチを押してオンにすることによりス
タートし（４０１）、先ず、ボックス柱１８（図１参
照）のサイズ等を判断するためにデータ保存記憶部２０
１（図２参照）に記憶されているＣＡＤデータを読み込
んで解析する（４０２）。次に、初期位置に待機してい
る門型フレーム１２（図１参照）がボックス柱１８に向
かって移動し（４０３）、ボックス柱１８のボックス端
部を検出したか否かを判断する（４０４）。ボックス端
部が検出されない場合は、ボックス端部が検出されるま
で門型フレーム１２がボックス柱１８に向かって移動す
る。ボックス端部が検出された場合は、幅寄せ機構が検
査位置へ移動し（４０５）、ボックス柱１８の曲がりを
検出するためにボックスコーナー倣いセンサがボックス
端部へ接触する（４０６）。門型フレーム１２が検査す
べき溶接部（仕口部）の検査位置へ向けて移動しつつ
（４０７）、ボックス柱１８の曲がりを示す倣いデータ
を取り込む（４０８）。ここで、門型フレーム１２が仕
口部に移動したか否かが判断され（４０９）、仕口部に
到達していない場合は、さらに、仕口部の検査位置へ向
けて移動する（４０７）。

【００４６】門型フレーム１２が仕口部に到達すると、
門型フレーム１２が一旦停止して（４１０）、倣いデー
タの解析に基づいてボックス柱１８の長手方向に対する
Ｙ軸走査停止位置及び探触子の走査範囲を算出する（４
１１）。この算出結果に従って、走査機構のＸ軸とＹ軸
が走査スタート位置へ移動し（４１２）、走査機構のＺ
軸がボックス柱に接触し（４１３）、カップラント水の
供給が開始する（４１４）。カップラント水を供給しつ
つ探触子の走査が行われる（４１５）。走査範囲の全て
が走査されたか否かが判断され（４１６）、走査範囲が
残っていると、再度、走査される（４１５）。全ての走
査範囲が走査されると、走査範囲に欠陥があるか否かが
判断され（４１７）、欠陥があると、走査機構のＸ、Ｙ
軸が欠陥位置へ移動し（４１８）、前回の走査よりも精
密な走査が開始される（４１９）。欠陥位置を全て走査
したか否かが判断され（４２０）、走査されていない欠
陥位置が残っていると、再度、走査される（４１９）。
全ての欠陥位置が走査されるとカップラント水の供給を
停止して（４２１）、Ｚ軸が退避する（４２２）。尚、
走査範囲に欠陥が無いと判断されると、カップラント水
の供給を停止して（４２１）、Ｚ軸が退避する（４２
２）。

【００４７】次に、欠陥の有無を判断し（４２３）、欠
陥がある場合、手直し欠陥の有無を判断し（４２
３’）、合格欠陥は欠陥位置を表わすデータを合格欠陥
データとして保存する（４２５）。手直し欠陥があると
欠陥位置の近傍の表面にマーキングし（４２４）、この
欠陥位置を表すデータを欠陥データとして保存する（４
２５）。欠陥データが保存されるか、または手直し欠陥
が無いときは、仕口部内の全てを検査したか否かを判断
する（４２６）。検査されていない仕口部が残っている
と、門型フレーム１２が次の仕口部の検査位置へ向けて
移動し（４２７）、次に、走査機構のＸ軸とＹ軸が走査
スタート位置へ移動し（４１２）、上記と同じ動作が繰
り返される。仕口部の全てを検査したか否かが判断され
（４２８）、検査されていない仕口部が残っていると、
門型フレーム１２が仕口部の検査位置へ向けて移動し
（４０７）、その後、上記と同じ動作が繰り返される。
仕口部の全てを検査すると、走査機構のＸ軸とＹ軸が原
点位置へ移動し（４２９）、幅寄せ機構が原点位置へ移
動し（４３０）、その後、門型フレームが原点位置へ移
動して（４３１）４つの角継手溶接部の検査が終了す
る。

【００４８】次に、図２３〜図２６を参照して、超音波
探傷装置１を使用してダイヤフラム溶接部１８ｂ等（図
１参照）を検査する手順を説明する。図２３〜図２６は
ダイヤフラム溶接部の検査手順を示すフロー図である。
このフローは、制御装置部２００（図１参照）のタッチ
パネルの開始スイッチを押してオンにすることによりス
タートし（５０１）、先ず、ボックス柱１８（図１参
照）のサイズ等を判断するためにデータ保存記憶部２０
１（図２参照）に記憶されているＣＡＤデータの読み込
んで解析する（５０２）。次に、初期位置に待機してい
る門型フレーム１２（図１参照）がボックス柱１８に向
かって移動し（５０３）、ボックス柱１８のボックス端
部を検出したか否かを判断する（５０４）。ボックス端
部が検出されない場合は、ボックス端部が検出されるま
で門型フレーム１２がボックス柱１８に向かって移動す
る。ボックス端部が検出されると、幅寄せ機構が検査位
置へ移動し（５０５）、ボックス柱１８の曲がりを検出
するためにボックスコーナー倣いセンサがボックス端部
へ接触する（５０６）。門型フレーム１２がダイヤフラ
ム部の検査位置へ向けて移動しつつ（５０７）、ボック
ス柱１８の曲がりを示す倣いデータを取り込む（５０
８）。ここで、門型フレーム１２がダイヤフラム部に移
動したか否かが判断され（５０９）、ダイヤフラム部に
到達していない場合は、さらに、ダイヤフラム部の検査
位置へ向けて移動する（５０７）。

【００４９】門型フレーム１２がダイヤフラム部に到達
すると、門型フレーム１２が一旦停止して（５１０）、
倣いデータの解析に基づいてボックス柱１８の長手方向
に対するＹ軸走査停止位置及び探触子の走査範囲を算出
する（５１１）。この算出結果に従って、走査機構のＸ
軸とＹ軸が走査スタート位置へ移動し（５１２）、走査
機構のＺ軸がボックス柱に接触し（５１３）、カップラ
ント水の供給が開始する（５１４）。カップラント水を
供給しつつ探触子の走査が行われる（５１５）。走査範
囲の全てが走査されたか否かが判断され（５１６）、走
査範囲が残っていると、再度、走査される（５１５）。
全ての走査範囲が走査されると、走査範囲に欠陥がある
か否かが判断され（５１７）、欠陥があると、走査機構
のＸ、Ｙ軸が欠陥位置へ移動し（５１８）、前回の走査
よりも精密な走査が開始される（５１９）。欠陥位置を
全て走査したか否かが判断され（５２０）、走査されて
いない欠陥位置が残っていると、再度、走査機構のＸ、
Ｙ軸が欠陥位置へ移動する（５１８）。全ての欠陥位置
が走査されるとカップラント水の供給を停止して（５２
１）、Ｚ軸が退避する（５２２）。尚、走査範囲に欠陥
が無いと判断されると、カップラント水の供給を停止し
て（５２１）、Ｚ軸が退避する（５２２）。

【００５０】次に、溶け込み幅が規定通りになっている
か否かが判断され（５２３）、溶込み幅が規定以下であ
ると、溶込み幅不良位置の近傍の表面にマーキングし
（５２４）、溶込み幅データを保存する（５２５）。溶
込み幅が規定通りになっていても、溶込み幅データを保
存する（５２５）。次に、欠陥の有無を判断し（５２
６）、欠陥がある場合、手直し欠陥の有無を判断し（５
２６’）、合格欠陥は欠陥位置を表わすデータを合格欠
陥データとして保存する（５２８）。手直し欠陥がある
と欠陥位置の近傍の表面にマーキングし（５２７）、こ
の欠陥位置を表すデータを欠陥データとして保存する
（５２８）。欠陥データが保存されるか、または手直し
欠陥が無いときは、ダイヤフラム部の全てを検査したか
否かを判断する（５２９）。検査されていないダイヤフ
ラム部が残っていると、門型フレーム１２が次の走査位
置へ向けて移動し（５３０）、倣いデータを取り込み
（５０８）、上記と同じ動作が繰り返される。ダイヤフ
ラム部の全てを検査すると、走査機構のＸ軸とＹ軸が原
点位置へ移動し（５３１）、幅寄せ機構が原点位置へ移
動し（５３２）、その後、門型フレームが原点位置へ移
動して（５３３）ダイヤフラム溶接部の検査が終了す
る。

【００５１】本実施例の超音波探傷装置及び探傷法によ
れば、ボックス柱の４つの角溶接部及びダイヤフラム溶
接部を１台の超音波探傷装置で探傷できる。また、ボッ
クス柱が曲がって置かれてもその曲がりが倣い機構で検
出されて曲がりに応じて探触子が移動して溶接部を検査
し、さらに、探触子と超音波探傷器の校正は校正用ブロ
ックを用いて自動で校正できる。この結果、全自動でボ
ックス柱の溶接部を短時間で検査でき、高精度、高能
率、かつ再現性のよい超音波探傷が行え、しかも省力化
できる。また、検査作業が全自動なので安全性が高い。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の超音波探傷
装置によれば、従来に比べ短時間で長尺な被検査材の各
種溶接部を探傷できる。また、本発明の超音波探傷法に
よれば、高精度かつ高能率で超音波探傷が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波探傷装置の一実施例の概略構成
を示す斜視図である。

【図２】図１に示す超音波探傷装置の機構部と制御部と
を示すブロック図である。

【図３】幅寄せ枠とこの幅寄せ枠に取り付けられた走査
パネルを示す正面図である。

【図４】斜角探触子の移動を模式的に示す説明図であ
る。

【図５】斜角探触子によるエコー検出状態を示す断面図
である。

【図６】走査機構による斜角探触子の走査線の形状を示
す斜視図である。

【図７】１本の上下動軸に２つの斜角探触子を取り付け
た例を示す断面図である。

【図８】２つの斜角探触子を長手方向にオフセットした
例を示す断面図である。

【図９】石筆の移動を模式的に示す、（ａ）はボックス
柱の外周面から石筆が離れている状態を示す説明図、
（ｂ）はボックス柱の外周面に石筆が接触している状態
を示す説明図である。

【図１０】倣い装置の概略構成を示す斜視図である。

【図１１】倣いの原理を示す説明図である。

【図１２】ボックス柱の４つの角それぞれに倣い装置が
接触している状態を示す模式図である。

【図１３】垂直探傷用の校正の基準になる欠陥（校正用
反射源）を示す説明図である。

【図１４】斜角探傷用の校正の基準になる欠陥（校正用
反射源）を示す説明図である。

【図１５】自動校正法を示すフロー図の一部である。

【図１６】自動校正法を示すフロー図の一部である。

【図１７】自動校正法を示すフロー図の一部である。

【図１８】屈折角、入射点、及びディレイそれぞれの算
出方法を示す説明図である。

【図１９】４つの角継手溶接部の検査手順を示すフロー
図の一部である。

【図２０】４つの角継手溶接部の検査手順を示すフロー
図の一部である。

【図２１】４つの角継手溶接部の検査手順を示すフロー
図の一部である。

【図２２】４つの角継手溶接部の検査手順を示すフロー
図の一部である。

【図２３】ダイヤフラム溶接部の検査手順を示すフロー
図の一部である。

【図２４】ダイヤフラム溶接部の検査手順を示すフロー
図の一部である。

【図２５】ダイヤフラム溶接部の検査手順を示すフロー
図の一部である。

【図２６】ダイヤフラム溶接部の検査手順を示すフロー
図の一部である。

【符号の説明】

１ 超音波探傷装置 ２ 校正用ブロック １０ 動作機構部 １２ 門型フレーム １２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 支柱 １４ａ，１４ｂ 走査パネル １８ ボックス柱 ２８ ボックス端検知ユニット ３０ パンタグラフ機構 ４０ａ，４０ｂ 幅寄せ枠 ４４ａ，４４ｂ 倣い装置 ４８，５０，５２ 上下動軸ユニット ５４，６０ 斜角探触子 ５６ 垂直探触子 ５８ 石筆 ２００ 制御装置部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廣 紀治 千葉市中央区新浜町１番地 川崎製鉄株式 会社千葉鉄構加工センター内 (72)発明者 久世 富士夫 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川 崎製鉄株式会社東京本社内 (72)発明者 久下 幹雄 東京都江戸川区葛西４丁目３番５号−306 (72)発明者 古谷 克彦 千葉県浦安市富士見３丁目24番31号−201 (72)発明者 芝 彰男 千葉県市川市香取２丁目１番10号−102

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接部を有する横置きされた長尺な被検
   査材の長手方向に走行自在な、該被検査材を挟む一対の
   支柱を有するフレームと、 前記長手方向及び該長手方向に交差する方向に移動自在
   に前記一対の支柱それぞれに互いに向き合って取り付け
   られた走査機構と、 該走査機構に取り付けられた、前記溶接部を超音波探傷
   する探触子と、 該探触子に接続された超音波探傷器と、 前記フレームの走行を制御するフレーム制御手段と、 前記走査機構の移動を制御する走査機構制御手段とを備
   えたことを特徴とする超音波探傷装置。
2. 【請求項２】 一対の支柱を有する、固定されたフレー
   ムと、 溶接部を有する長尺な被検査材が横置きされ、横置きさ
   れた該被検査材を長手方向に前記一対の支柱の間を通過
   させる走行手段と、 前記長手方向及び該長手方向に交差する方向に移動自在
   に前記一対の支柱それぞれに取り付けられた走査機構
   と、 該走査機構に取り付けられた、前記溶接部を超音波探傷
   する探触子と、 該探触子に接続された超音波探傷器と、 前記走行手段の走行を制御する走行制御手段と、 前記走査機構の移動を制御する走査機構制御手段とを備
   えたことを特徴とする超音波探傷装置。
3. 【請求項３】 前記探触子が、溶接部を垂直探傷する垂
   直探触子と溶接部を斜角探傷する斜角探触子とからなる
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の超音波探傷装
   置。
4. 【請求項４】 前記斜角探触子が、前記被検査材の長手
   方向に沿う離れた位置に取り付けられた２つの斜角探触
   子からなることを特徴とする請求項３記載の超音波探傷
   装置。
5. 【請求項５】 前記フレームが、前記一対の支柱のいず
   れか一方に取りつけられた走査機構を前記一対の支柱の
   間で往復動させる往復動機構を備えたことを特徴とする
   請求項１又は２記載の超音波探傷装置。
6. 【請求項６】 前記フレームが、前記一対の支柱それぞ
   れに取りつけられた走査機構を該一対の支柱の間で往復
   動させる往復動機構を備えたことを特徴とする請求項１
   又は２記載の超音波探傷装置。
7. 【請求項７】 前記走査機構が、前記溶接部の欠陥近傍
   の表面に印をつけるマーカ手段を備えたことを特徴とす
   る請求項１又は２記載の超音波探傷装置。
8. 【請求項８】 前記マーカー手段が、 前記被検査材の表面に印を付ける石筆と、 該石筆を保持する石筆保持部と、 前記溶接部の欠陥の有無に応じて前記石筆保持部を進退
   させる駆動部と、 前記石筆保持部の先端側に取り付けられた、前記被検査
   材の表面に接触することにより前記石筆が所定圧力で前
   記表面に押し付けられているか否かを検出する接触セン
   サと、 該接触センサが前記表面に接触したときに、該接触セン
   サが前記表面から離れるまで前記石筆を押し出す芯出し
   部とを備えたことを特徴とする請求項７記載の超音波探
   傷装置。
9. 【請求項９】 横置きされた前記被検査材の外周面に接
   触して前記被検査材の曲がりに応じて進退することによ
   り前記被検査材の曲がりを検出する倣い手段と、 該倣い手段で検出された曲がりに応じて前記探触子が前
   記外周面に接触するように前記往復動機構の往復動を制
   御する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項５又
   は６記載の超音波探傷装置。
10. 【請求項１０】 前記倣い手段が、 前記被検査材の稜線に接触して前記被検査材の曲がりに
    応じて進退すると共に基準面から互いに異なる角度で傾
    斜して隣接する２つのローラと該２つのローラが前記被
    検査材の曲がりに応じて進退した距離を測定する測定部
    とをそれぞれ有する、上下一対ずつの４つ倣い箱、及
    び、 前記各ローラの傾斜角度と前記各ローラの進退した距離
    とに基づいて前記被検査材の曲がりを演算する演算部を
    備えたことを特徴とする請求項９記載の超音波探傷装
    置。
11. 【請求項１１】 前記フレームの前進方向の先端側に取
    り付けられた、前記被検査材の長手方向の端部を検出す
    る端部検出手段を備えたことを特徴とする請求項９記載
    の超音波探傷装置。
12. 【請求項１２】 前記超音波探傷器が、所定の大きさ以
    上の欠陥を欠陥と判定する欠陥判定手段を備えたことを
    特徴とする請求項１又は２記載の超音波探傷装置。
13. 【請求項１３】 校正の基準になる欠陥が予め形成され
    た校正用ブロックと、 該校正用ブロックを前記探触子で超音波探傷することに
    より、前記探触子及び前記超音波探傷器を校正する自動
    校正手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２記
    載の超音波探傷装置。
14. 【請求項１４】 前記校正用ブロックに、垂直探傷用の
    校正の基準になる欠陥と斜角探傷用の校正の基準になる
    欠陥とが形成されてなることを特徴とする請求項１３記
    載の超音波探傷装置。
15. 【請求項１５】 検知された欠陥の位置と大きさの度合
    いが記載された報告書を作成する報告書作成手段を備え
    たことを特徴とする請求項１又は２記載の超音波探傷装
    置。
16. 【請求項１６】 溶接部を有する横置きされた長尺な被
    検査材の長手方向に走行自在な、該被検査材を挟む一対
    の支柱を有するフレームと、 前記フレームの前進方向の先端側に取り付けられた、前
    記被検査材の長手方向の端部を検出する検出手段と、 前記長手方向及び鉛直方向に移動自在に前記一対の支柱
    それぞれに取り付けられた走査機構と、 前記フレームに取り付けられた、前記走査機構を前記一
    対の支柱の間で往復動させる往復動機構と、 横置きされた前記被検査材の外周面に接触して前記被検
    査材の曲がりに応じて進退することにより前記被検査材
    の曲がりを検出する、前記走査機構の前進方向の先端側
    に取り付けられた倣い手段と、 該倣い手段で検出された曲がりに応じて前記探触子が前
    記外周面に接触するように前記往復動機構の往復動を制
    御する制御手段と、 前記走査機構それぞれに取り付けられた、前記溶接部の
    欠陥近傍の表面に印をつけるマーカ手段と、 前記走査機構それぞれに取り付けられた、溶接部を垂直
    探傷する垂直探触子と、 前記被検査材の長手方向に沿って離れて前記走査機構そ
    れぞれに取り付けられた、溶接部を斜角探傷する２つの
    斜角探触子と、 前記垂直探触子及び前記斜角探触子に接続された超音波
    探傷器と、 前記フレームの走行を制御するフレーム制御手段と、 前記走査機構の移動を制御する走査機構制御手段と、 校正の基準になる欠陥が予め形成された自動校正用ブロ
    ックと、 該校正用ブロックを前記垂直探触子及び前記斜角探触子
    で超音波探傷することにより、前記垂直探触子、前記斜
    角探触子、及び前記超音波探傷器を校正する自動校正手
    段とを備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
17. 【請求項１７】 溶接線が長手方向に形成された長尺な
    被検査材の前記溶接線に沿って、前記被検査材を挟む一
    対の支柱を有するフレームを走行させ、前記一対の支柱
    に取り付けられた走査機構によって超音波探触子を走査
    して前記溶接線を探傷する超音波探傷法であって、前記
    超音波探触子及び該超音波探触子に接続された超音波探
    傷器を自動校正し、前記フレームを前記被検査材の一端
    から他端に向けて走行と停止を繰り返す間欠駆動し、前
    記フレームが停止する毎に前記走査機構により前記超音
    波探触子を走査して前記溶接線を探傷することを特徴と
    する超音波探傷法。
18. 【請求項１８】 長手方向に交差する方向に溶接線が形
    成された長尺な被検査材の前記長手方向に沿って、前記
    被検査材を挟む一対の支柱を有するフレームを走行さ
    せ、前記一対の支柱に取り付けられた走査機構によって
    超音波探触子を走査して前記溶接線を探傷する超音波探
    傷法であって、前記超音波探触子及び該超音波探触子に
    接続された超音波探傷器を自動校正し、前記フレームを
    前記被検査材の一端から他端に向けて走行と停止を繰り
    返す間欠駆動し、前記フレームが停止する毎に前記走査
    機構により前記超音波探触子を走査して前記溶接線を探
    傷することを特徴とする超音波探傷法。
19. 【請求項１９】 長手方向及び該長手方向に交差する方
    向に溶接線が形成された長尺な被検査材の前記長手方向
    に沿って、前記被検査材を挟む一対の支柱を有するフレ
    ームを走行させ、前記一対の支柱に取り付けられた走査
    機構によって超音波探触子を走査して前記溶接線を探傷
    する超音波探傷法であって、前記超音波探触子及び該超
    音波探触子に接続された超音波探傷器を自動校正し、前
    記フレームを前記被検査材の一端から他端に向けて走行
    と停止を繰り返す間欠駆動し、前記フレームが停止する
    毎に前記走査機構により前記超音波探触子を走査して前
    記長手方向及び前記交差方向に形成された溶接線を順次
    探傷することを特徴とする超音波探傷法。
20. 【請求項２０】 検知された溶接欠陥の位置と大きさの
    度合いが記載された報告書を作成することを特徴とする
    請求項１７，１８，又は１９記載の超音波探傷法。
21. 【請求項２１】 溶接部が形成された長尺な被検査材の
    長手方向に沿って、前記被検査材を挟む一対の支柱を有
    するフレームを走行させ、前記一対の支柱に取り付けら
    れた走査機構によって超音波探触子を走査して前記溶接
    部を探傷する超音波探傷法であって、校正の基準になる
    欠陥が予め形成された校正用ブロックを用意する工程
    と、該校正用ブロックを超音波探触子で探傷することに
    より前記超音波探触子及び該超音波探触子に接続された
    超音波探傷器を自動校正する工程とを含むことを特徴と
    する超音波探傷法。
22. 【請求項２２】 溶接部が形成された長尺な被検査材の
    長手方向に沿って、前記被検査材を挟む一対の支柱を有
    するフレームを走行させ、前記一対の支柱に取り付けら
    れた走査機構によって超音波探触子を走査して前記溶接
    部を探傷する超音波探傷法であって、前記被検査材の曲
    がりを検出する工程と、検出された曲がりに応じて前記
    超音波探触子が前記外周面に接触するように前記走査機
    構を制御する工程とを含むことを特徴とする超音波探傷
    法。