JPH0735728A - 曲面部探傷試験治具とその試験方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ロボットの機能を有効に活用して他の部分と同
様に黒鉛ブロックのキー溝の隅の曲面部も自動的に探傷
することができるようにする。 【構成】位置特定機能を持つロボットに制御されるロボ
ット腕９に連動する支持腕３を介して円板状のプローブ
ガイド２を取付け、ロボット腕９からの回転力を回転伝
達機構６によってプローブガイド２に伝えてこれを回転
させる構成を採用し、探傷用のプローブ１をその探傷面
１１がプローブガイド２の外径面に一致するよう固定す
る固定具２１をプローブガイド２に設ける。そして、プ
ローブガイド２の半径を探傷対象の曲面部１０２の半径
に所定の寸法δだけ小さい値に選定して、ロボットの位
置決め機能を用いてプローブガイド２の回転軸６５を探
傷対象の曲面の中心に合わせると、単にプローブガイド
２を回転させるだけでプローブ１で曲面部１０２を掃引
して探傷試験を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、曲面部を持った構造
物の表面の亀裂などの傷を電磁誘導によって探す渦流探
傷に用いられる曲面部探傷試験治具とその試験方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】研究用などに使用される小型の原子炉の
減速材として黒鉛が使用されることがある。このような
黒鉛は、六角柱状に成形された多数のブロックを蜂の巣
状に並べて所定の寸法、形状に構成される。ブロック同
士を固定するのにそれぞれのブロックごとにキー溝と呼
ばれる溝を設け、隣合うブロックのキー溝に共通のキー
を挿入することによって両方のブロックを機械的に固定
する構成が採用される。キー溝に挿入されるキーも黒鉛
製である。

【０００３】黒鉛ブロック同士を緊密に固定し全体を一
体化するために、それぞれの黒鉛ブロックのキー溝を含
めた形状、寸法は非常な高精度で製作されるともに、使
用時には高温にさらされるので、これに耐えるために機
械的強度が必要とされ、特に微小な亀裂などの傷がある
とこれが原因となって大きな損傷に発展する恐れがある
ことから、念入りな傷の調査、すなわち探傷が行われ
る。

【０００４】黒鉛は導電体なので渦電流を利用して傷を
探す渦流探傷法が使用されるのが一般である。その際、
微小な傷をも逃さず探し出すためには感度の高い渦流探
傷用のプローブを探傷の対象となる黒鉛ブロックの表面
に所定の寸法隔てた位置まで近づけて使用する必要があ
る。このような探傷作業はロボットの高度の位置決め機
能を用いて自動的に行われるのが普通である。

【０００５】ところで、前述のように黒鉛ブロック同士
を連結するためにキー溝が設けられるが、そのキー溝は
後述するように、隅部には応力集中などのために亀裂な
どの傷が生じやすいという問題があることから、特に念
入りに探傷を行う必要がある。この隅部は応力集中を緩
和するために一定の曲率を持たせて製作される。したが
って、この曲面部の傷を探すためにはプローブを曲面部
に沿って精度よく移動させて曲面部全体を掃引する必要
があるが、実際には困難なために、ロボットの機能を有
効に活用することができずこのキー溝内の曲面に限って
手作業で探傷を行っているのが実際である。この場合も
曲面とプローブの探傷面との隙間を１mm未満の僅かな寸
法に保ちながらプローブを移動させて掃引してゆく必要
があるので、リフトオフと呼ばれる前述の隙間を保持す
るための特別の治具をプローブに取付けて行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、リフトオフを
保持するための治具は探傷対象となるキー溝の曲面に接
触させるために、通常の金属に比べれははるかに柔らか
い黒鉛の表面を傷付けてしまう恐れがあるという問題が
ある。また、手作業で行うため多くの時間がかかるとい
う問題もある。

【０００７】この発明の目的はこのような問題を解決
し、ロボットの機能を有効に活用して他の部分と同様に
キー溝の隙間の曲面部も自動的に探傷することのできる
曲面部探傷試験治具及びこの治具を用いた試験方法を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、位置決め機能を持つロボットに
制御されるロボット腕に連動して取付けられた支持腕、
支持腕に回転自在に支持される所定の半径の円板状のプ
ローブガイド及びロボット腕から供給される回転力をプ
ローブガイドに伝える回転伝達機構からなり、プローブ
ガイドが、探傷用のプローブをその探傷面がプローブガ
イドの外径面に一致して固定する固定手段を備え、プロ
ーブガイドの半径が探傷対象の曲面部の半径に所定の寸
法だけ小さい値に設定されてなるものとし、また探傷作
業にあたっては、探傷の対象である構造物の少なくとも
２点にプローブガイドを接触させて接触位置でのプロー
ブガイドの回転軸の位置をロボットによって特定し、こ
れによって構造物の探傷対象となる曲面部とプローブと
の相対的な位置関係を特定し、探傷作業でプローブの探
傷面と構造物の曲面部とに所定の隙間を設けてプローブ
ガイドの回転軸の位置を設定し、プローブガイドの回転
に連動して回転するプローブによって曲面部を掃引して
探傷するものとする。また、前述の支持腕が弾性体を介
してロボット腕に固定されてなるものとする。

【０００９】

【作用】この発明の構成において、位置決め機能を持つ
ロボットに制御されるロボット腕に連動する支持腕を取
付け、この支持腕に所定の半径の円板状のプローブガイ
ドを回転自在に支持して取付けることによってロボット
の制御のもとに自在に三次元的な移動を可能にする。ま
た、ロボット腕から供給される回転力を回転伝達機構に
よってプローブガイドに伝えてこれを回転させる構成を
採用してプローブガイドの回転もロボットによって制御
できるようにし、探傷用のプローブをその探傷面がプロ
ーブガイドの外径面に一致するよう固定する固定手段を
プローブガイドに設ける。そして、プローブガイドの半
径を探傷対象の曲面の半径に所定の寸法だけ小さい値に
選定することによって、プローブガイドの回転軸の位置
を探傷対象の曲面の中心に合わせると、単にプローブガ
イドを回転させるだけでプローブの探傷面が探傷対象の
曲面部を自動的に掃引することになる。

【００１０】プローブの回転軸を探傷対象の曲面の中心
に合わせるためには、探傷対象の構造物にプローブガイ
ドを接触させて接触位置でのプローブガイドの回転軸の
位置をロボットによって特定し、これを少なくとも２点
の必要数行うことによって探傷対象の曲面部とプローブ
ガイドとの相対的な位置関係を特定することができるの
で互いの中心位置を合わせることができる。この状態に
設定されると、回転伝達機構によってロボットが制御す
る回転がプローブガイドに与えられ、これに連動するプ
ローブが回転して曲面部を掃引して探傷することができ
る。支持腕を弾性体を介してロボット腕に固定する構成
を採用することによって、何らかの理由でプローブの動
きが狂って曲面部に接触したときに弾性体が力を吸収し
て構造物に与える力を減殺して接触部に傷が付くのを防
ぐ。

【００１１】

【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施例を示す曲面部探傷試験治具の略
示的な側面図である。この図において、図示しないロボ
ット本体から延び出したロボット腕９に固定板８を介し
てフレーム７を取付け、更にこのフレーム７に図示しな
い支持機構で支持腕３を取付け、その先端部に円板状の
プローブガイド２を取付けてある。ロボット腕９とフレ
ーム７との相対位置は固定板８の取付け角度によって±
３０°の範囲で変更が可能になっている。

【００１２】支持腕３のフレーム７の側には回転部６２
を設けていてロボット腕９の回転部とフレキシブルシャ
フト６１で連結し、支持腕３の先端部に設けられている
回転部６４にベルト６３を介して回転力を伝達する。円
板状のプローブガイド２は回転部６４に取付けられてい
てベルト６３によって伝達された回転力によって回転
し、その回転軸が回転軸６５である。プローブガイド２
にはプローブ１を固定して取付けるための固定部２１を
設けてあり、この固定具２１に渦流探傷用のプローブ１
をその探傷面１１がプローブガイド２の外径面に一致す
るように取付け取外し自在に取付ける。この図では固定
具２１の構成を詳しくは図示していないが、金属板の弾
性を利用してプローブ１を嵌め込むとか永久磁石を用い
て磁気力で取付けるなど種々の固定手段を採用すること
ができる。他の部分の探傷の際にはプローブ１はこの治
具から取外されて別の治具によってロボット腕９に取付
けられる。フレキシブルシャフト６１、回転部６２、ベ
ルト６３、回転部６４はロボット腕９から供給される回
転力をプローブガイド２に伝達する機構であり、これら
はまとめて回転伝達機構６ということができる。この図
では主な伝達部はフレキシブルシャフト６１とベルト６
３であるが、このような構成にこだわるものではなく、
目的に適したものであるかぎり従来の技術で達成できる
範囲でどのような構成も採用することができる。ただ、
後述するように支持腕３はフレーム７に対して可動に取
付けられているので、フレキシブルシャフト６１に代わ
るものもフレキシブル性を持ったものである必要があ
る。

【００１３】図２はプローブガイド２を探傷対象である
曲面部１０２に近づけた状態を示す略示的な部分平面図
であり、黒鉛ブロック１００は断面図を示してある。こ
の図において、黒鉛ブロック１００のキー溝１０１の断
面形状は底が平らなＵの字形をしており、キー溝１０１
の隅の曲面部１０２の近くに配置され、曲面１０２との
間には前述のようにリフトオフと呼ばれている隙間１０
３が形成されている。キー溝１０１の図の左右方向寸法
は約１００mmなので、隙間１０３の寸法δを図から読み
取ると数mmになるが、実際の寸法δは１mm未満の極めて
小さな寸法である。

【００１４】この状態でプローブガイド２がロボットで
制御されて回転するとプローブ１の探傷面１１は曲面部
１０２に寸法δを隔てて対向した状態を維持しながら回
転し曲面部１０２を掃引する。掃引過程でプローブ１の
図示しない出力器が異常を示したとき、そのときにプロ
ーブ１の探傷面１１が対面していた曲面部１０２の位置
で何らかの傷があることが探し出されたことになる。

【００１５】プローブガイド２を前述のように僅かの隙
間１０３を維持して精度良くその位置を決めるためには
ロボットの位置決め機能を用いて次のような手順によっ
て行われる。 図の水平面の一点Ｂにプローブガイド２を接触させて
ロボットによる位置を計測する。これによって回転軸６
５と一点Ｂを含む平面との距離がプローブガイド２の半
径Ｒとして決まる。 プローブガイド２を図の垂直面の一点Ａに接触させ
る。これによって回転軸６５と点Ａを含む平面との図の
水平方向位置が決まる。なお、点Ｂのある水平面と点Ａ
のある垂直面とは直角なのが普通であるが、そうでなく
ても両平面からＲの距離にある点は一義的に決められ
る。図示しないこの点を点Ｐとする。 点Ｐから寸法δだけ離れた位置に回転軸６５を設定す
る。そうすると、この位置は曲面部１０２の曲面の中心
位置に一致し、曲面部１０２とプローブガイド２の外径
面との隙間１０３の寸法がδに設定される。したがっ
て、プローブ１の探傷面１１と曲面部１０２との間の距
離は寸法δを保って曲面部１０２を掃引することができ
るようになる。

【００１６】当然のことながら、プローブガイド２の半
径は曲面部１０２のそれよりも寸法δだけ小さい値に製
作されてある。寸法δは曲面部１０２の半径やキー溝の
材質などによって最適な値が変わり、また、曲面部１０
２の半径も一定ではないので、プローブガイド２は探傷
作業の対象となる曲面部に応じた寸法のものを複数個製
作しておき適宜取り替えて使用することことになる。そ
のため、プローブガイド２の回転部６４への取付けはボ
ルト締め構造によるものとして、交換が容易になるよう
配慮されている。

【００１７】前述のように、ロボット腕９に曲面部１０
２を探傷するための専用の治具を用いてプローブ１を取
付けることによっ曲面部１０２の曲面に沿った掃引が自
動的かつ高精度に行われて渦流探傷を行うことができ
る。黒鉛１００に治具が接触するのは前述のＡ点とＢ点
にプローブガイド２を接触させる場合だけであり、この
ときには操作者は接触させることを前提にロボットを操
作するので接触面を傷つけないよう細心の注意を払うこ
とができるから傷を付ける恐れは殆どない。

【００１８】

【発明の効果】この発明は前述のように、ロボット腕か
ら供給される回転力が伝達されて回転する円板状のプロ
ーブガイドにプローブをその探傷面がプローブガイドの
外径面に一致するように取付ける構成を採用し、プロー
ブガイドの半径を探傷の対象となる曲面部の半径より所
定の寸法δだけ小さい値にすることによって、ロボット
の位置決め機能を利用してプローブガイドと曲面部との
相対位置を特定することができ、探傷面が常に寸法δだ
け離れた状態で曲面部に対面しプローブガイドを回転さ
せることによって曲面部を探傷のための掃引を自動的に
行うことができることから、プローブの位置決めと掃引
が容易かつ高精度に行うことができ、また、治具が構造
物に接触するのは最初の位置決め作業のときだけなので
探傷作業で構造物に傷を付ける恐れがなくなるという効
果が得られる。

【００１９】また、ロボットの位置決め機能を活用して
プローブガイドの回転軸の位置を前述のような方法で探
傷対象の曲面部の中心に合わせることができるので、プ
ローブガイドの位置決め作業が容易かつ迅速に行えると
ともに、プローブの探傷面の曲面部に対する寸法も正確
に維持して高精度の試験探傷が行えるという効果が得ら
れる。

【００２０】支持腕を弾性体を介してロボット腕に固定
する構成を採用することによって、何らかの理由でプロ
ーブの動きが狂って曲面部に接触したときでも、弾性体
が力を吸収して構造物に与える力を減殺して傷が付くの
を防ぐことができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す曲面部探傷試験治具の
略示的な側面図

【図２】図１のプローブガイドを曲面部に近づけた状態
を示す略示的な部分平面図

【符号の説明】

１ プローブ １１ 探傷面 ２ プローブガイド ２１ 固定具（固定手段） ３ 支持腕 ６ 回転伝達機構 ６１ フレキシブルシャフト ６２，６４ 回転部 ６３ ベルト ６５ 回転軸 ５ ばね ７ フレーム ８ 固定板 ９ ロボット腕

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】位置決め機能を持つロボットに制御される
   ロボット腕に連動して取付けられた支持腕、支持腕に回
   転自在に支持される所定の半径の円板状のプローブガイ
   ド及びロボット腕から供給される回転力をプローブガイ
   ドに伝える回転伝達機構からなり、プローブガイドが、
   探傷用のプローブをその探傷面がプローブガイドの外径
   面に一致して固定する固定手段を備え、プローブガイド
   の半径が探傷対象の曲面部の半径に所定の寸法だけ小さ
   い値に設定されてなることを特徴とする曲面部探傷試験
   治具。
2. 【請求項２】探傷の対象である構造物の少なくとも２点
   にプローブガイドを接触させて接触位置でのプローブガ
   イドの回転軸の位置をロボットによって特定し、これに
   よって構造物の探傷対象となる曲面部とプローブとの相
   対的な位置関係を特定し、探傷作業でプローブの探傷面
   と構造物の曲面部とに所定の隙間を設けてプローブガイ
   ドの回転軸の位置を設定し、プローブガイドの回転に連
   動して回転するプローブによって曲面部を掃引して探傷
   することを特徴とする請求項１記載の曲面部探傷試験治
   具を用いた曲面部探傷試験方法。
3. 【請求項３】支持腕が弾性体を介してロボット腕に固定
   されてなることを特徴とする請求項１記載の曲面部探傷
   試験治具又は請求項２記載の曲面部探傷試験方法。