JPH09274024A - 探触子位置計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高層建築物等の構造体の溶接部の超音波探傷
試験において高所に持ち運ぶことが容易でかつ設置する
ことが簡単な探触子位置計測装置を提供する。 【解決手段】 プローブ位置読取ユニット１は、ワイヤ
引出し式マイクロエンコーダ１０と２０とを保持する。
マイクロエンコーダ１０と２０にはワイヤ１２と２２の
一方端部が固定されており、その他方端部は引出し可能
になっている。ワイヤ１２と２２の他方端部は、ワイヤ
端接続部材１４と２４を介在してジョイントピン３３に
よって接続されている。その接続点においてプローブ部
３はプローブ本体を保持する。プローブ部３は、ワイヤ
１２と２２の引出される長さに応じてプローブ位置読取
ユニット１に対して移動可能になっている。マイクロエ
ンコーダ１０と２０の間隔と、引出されたワイヤ１２と
２２の長さとによって規定される三角形に従って、プロ
ーブ本体の位置が計測される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、探触子位置計測
装置に関し、特に構造体の溶接部の超音波探傷試験にお
いて探触子の位置を計測するための探触子位置計測装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超音波探傷による欠陥検出法には、パル
ス反射法がある。この方法は、超音波パルスを鋼構造建
築物の溶接部等の構造体に入射し、欠陥からの反射波を
受信することによって欠陥を検出する方法である。欠陥
の検出位置を正確に知るためには、構造体に超音波を入
射するために用いられる探触子の位置を、構造体のある
基準位置に対して正確に計測する必要がある。

【０００３】従来、探触子（以下、「プローブ」と称す
る）を手動で構造体の表面上で移動させ、構造体中の欠
陥（超音波の反射源位置）を検出すると、そのときのプ
ローブの位置を定規等で計測していた。たとえば、構造
体のある基準位置からのＸ方向とＹ方向の長さを定規等
で計測していた。

【０００４】実際の鋼構造建築物の溶接部において、こ
のような計測作業を行なうことは煩雑さを伴い、作業効
率の低下を招く要因となっていた。また、定規等を用い
たプローブの位置の計測は、正確さを欠くものであっ
た。

【０００５】そこで、プローブのＸ方向とＹ方向への移
動を自動化させた装置が開発されている。検査対象とし
ての構造体に対してプローブを自動走査するために、プ
ローブの移動や位置決めを自動的に行なうための構造物
が超音波探傷器に接続される。このような構造物は超音
波探傷器本体に比して大きなものとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】超音波探傷試験は、高
層の鋼構造建築物の溶接部の検査で行なわれることが多
い。このような検査においては、超音波探傷試験に必要
な装置や部材を容易に高所に持ち運べることが要求され
る。また、高所作業を安全に行なうために、超音波探傷
試験に必要な装置や部材を容易に設置することが要求さ
れる。

【０００７】しかしながら、上記のようなプローブのＸ
方向やＹ方向への移動を自動化させるための装置は超音
波探傷器本体に比べてかなり大きなものであるので、高
層建築物等のような高所に持ち運ぶことは不便である。
また、そのような自動化装置を高所に設置することは、
検査対象となる溶接部の箇所によっては、かなり困難な
作業を伴なう。

【０００８】そこで、この発明の目的は、構造体の溶接
部の超音波探傷試験において探触子の位置をより自動的
に計測することができるとともに、その計測の自動化に
伴なう装置や部材を高層建築物等の高所に容易に持ち運
ぶことができ、かつ容易に設置することが可能である、
探触子位置計測装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に従った探触子
位置計測装置は、探触子と、第１のパルス出力手段と、
第２のパルス出力手段と、本体と、固着手段と、探触子
保持体とを備える。探触子は、溶接部に超音波を入射す
るために用いられる。第１のパルス出力手段は、一方端
部が固定され、他方端部が引出し可能になるように第１
のワイヤを格納し、その第１のワイヤの引出される長さ
に応じてパルス信号を出力する。第２のパルス出力手段
は、一方端部が固定され、他方端部が引出し可能になる
ように第２のワイヤを格納し、その第２のワイヤの引出
される長さに応じてパルス信号を出力する。本体は、第
１と第２のパルス出力手段を所定の間隔だけ離れた位置
で保持する。固着手段は、本体を溶接部の所定の位置に
固定するために本体に取付けられている。探触子保持体
は、第１のワイヤの他方端部と第２のワイヤの他方端部
とを接続し、その接続点に探触子を保持する。探触子保
持体は、第１と第２のワイヤの引出される長さに応じて
本体に対して移動可能になっている。

【００１０】以上のように構成された探触子位置計測装
置においては、本体が、基準となる溶接部の所定の位置
に固着手段によって固定される。このとき、それぞれ第
１と第２のワイヤの引出される長さが初期の長さに設定
されている。本体と探触子の位置関係は、第１と第２の
ワイヤの引出される長さと、第１と第２のパルス出力手
段の間隔とによって規定される。この位置関係は、第１
と第２のパルス出力手段の間隔と、第１と第２のワイヤ
の引出される長さに応じたパルス信号とを電気的に処理
することにより認識される。

【００１１】このようにして計測された溶接部の基準位
置に対する探触子の位置関係から、探触子保持体を手動
で自由自在に移動させる。探触子保持体の移動位置、す
なわち探触子の移動位置は、その移動に伴って引出され
た第１と第２のワイヤの長さと、第１と第２のパルス出
力手段の間隔とによって規定される図形に従って認識さ
れる。探触子の手動による移動位置は、電気的に認識さ
れる。

【００１２】このような探触子の半自動による位置認識
のために必要とされる部材は、第１と第２のパルス出力
手段を保持する本体と、第１と第２のパルス出力手段の
それぞれから引出される第１と第２のワイヤの端部を接
続して保持する探触子保持体とが必要とされるだけであ
る。そのため、探触子位置計測装置を簡単な部材や部品
で構成することができる。したがって、高層建築物等の
溶接部の検査において探触子位置計測装置を容易に持ち
運ぶことができ、またその装置を高所に容易に設置する
ことができる。

【００１３】なお、本装置による探触子位置の計測は、
従来の定規等による計測に比べて作業効率がよく、また
計測精度も高い。

【００１４】好ましくは、第１と第２のパルス出力手段
の間隔に対応する長さと、第１のワイヤの引出される長
さと、第２のワイヤの引出される長さとによって三角形
が形成されるように、第１と第２のパルス出力手段と第
１と第２のワイヤの他方端部の接続点が位置決めされて
いる。

【００１５】また、固着手段として磁石が用いられるの
が好ましい。さらに、溶接部に対する探触子の位置決め
を作業性よく行なうために、本体に対して所定の距離隔
てた位置に探触子保持体を位置付けるための間隔部材
が、本体と探触子保持体との間で本体に取付けられてい
るのが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の１つの実施の
形態に従った探触子位置計測装置を用いて超音波探傷試
験が行なわれる状態を示す斜視図である。図２はこの発
明の１つの実施の形態に従った探触子位置計測装置を示
す平面図、図３はその正面図、図４はその側面図であ
る。これらの図を参照して本発明の１つの実施の形態に
ついて説明する。

【００１７】探触子位置計測装置の１つの形態としての
プローブ（探触子）位置読取ユニット１が鋼構造物１０
０の溶接部１０１に対して所定の位置関係で置かれてい
る。プローブ位置読取ユニット１にはプローブ部（探触
部）３が取付けられている。デジタル超音波探傷器２
は、発生した超音波を伝達するために超音波ケーブル５
を介してプローブ部３に接続される。プローブ位置読取
ユニット１は、計測されたプローブの位置をパルス信号
として出力し、そのパルス信号を伝達するために信号ケ
ーブル４を介してデジタル超音波探傷器２に接続されて
いる。デジタル超音波探傷器２は、超音波を発生すると
ともに、プローブの位置の計測に伴なうパルス信号の処
理や溶接部における超音波の反射源位置のディスプレイ
上での表示をも行なう。

【００１８】プローブ位置読取ユニット１は、第１と第
２のパルス出力手段としての２つのワイヤ引出し式マイ
クロエンコーダ１０と２０を備えている。２つのワイヤ
引出し式マイクロエンコーダ１０と２０は、所定の距離
（Ｌ）だけ離れた位置で保持されるようにユニットカバ
ー４０の中に格納されている。マイクロエンコーダ１０
と２０は、支持板４０ａの上にボルト等によって固定さ
れている。また、支持板４０ａには２つの磁石４１と４
２がボルト等によって固着されている。支持板４０ａ，
４０ｂ，４０ｃとユニットカバー４０とがボルト等によ
って固定されることにより、プローブ位置読取ユニット
１の本体が組立てられている。

【００１９】ワイヤ１２と２２がそれぞれマイクロエン
コーダ１０と２０からワイヤ引出し口１１と２１を通じ
て引出される。ワイヤ引出し口１１と２１のそれぞれ
は、支持板４０ｂに形成された空隙からなる。ワイヤ１
２と２２の一方端部はマイクロエンコーダ１０と２０の
それぞれに固着され、他方端部がある一定の張力で引出
し可能になるようにゼンマイ式に保持されている。ワイ
ヤ１２と２２の他方端部はワイヤ端固定部１３と２３の
それぞれで保持されている。ワイヤ１２と２２の他方端
部のそれぞれは、ワイヤ端接続部材１４と２４を介在し
て、ジョイントピン３３をワイヤ端接続部材１４と２４
の穴に差込むことによって接続されている。この接続点
がプローブ本体３１の中心に一致するように設定されて
いる。

【００２０】プローブ部３は、プローブカバー３０とプ
ローブ本体３１とを備えている。ジョイントピン３３
は、プローブカバー３０に保持されて固定されている。
プローブカバー３０はプローブ本体３１を保持する。プ
ローブカバー３０には、超音波をプローブ本体３１に伝
達するために超音波ケーブル接続口３２が設けられてい
る。

【００２１】このようにして、プローブ部３がプローブ
位置読取ユニット１に対して相対的に移動可能にワイヤ
１２と２２によって支持されている。

【００２２】透明アクリル板４３は支持板４０ａの下部
にビス等によって固着されている。この透明アクリル板
４３は、プローブ位置読取ユニット１とプローブ部３と
の間に位置づけられ、間隔部材として作用する。プロー
ブ本体３１の初期位置は、プローブカバー３０のプロー
ブ位置読取ユニット１側の端面を透明アクリル板４３に
当接させたときの位置に設定される。このとき、ジョイ
ントピン３３の中心、すなわちプローブ本体３１の中心
が透明アクリル板４３の中心位置マーク４３ｃに一致す
るように位置づけられる。

【００２３】マイクロエンコーダ１０と２０の間隔とワ
イヤ１２の引出される長さとワイヤ２２の引出される長
さとによって規定される三角形に従って、プローブ本体
３１の初期位置を認識することができる。超音波探傷器
２には、マイクロエンコーダ１０と２０の間隔に対応す
るデータが予め入力されている。また、ワイヤ１２と２
２の引出される初期長さがパルス信号として信号ケーブ
ル４を介して超音波探傷器２に伝達される。これによ
り、上記の三角形に従ってプローブ本体３１の初期位置
が電気的に認識される。

【００２４】プローブ位置読取ユニット１は溶接部の所
定位置に磁石４１と４２とによって固定されている。プ
ローブ部３をプローブ位置読取ユニット１に対して相対
的に移動させると、ワイヤ１２と２２の引出される長さ
に応じて形成される三角形に従って、その移動したプロ
ーブ本体３１の相対的な位置を電気的に認識することが
できる。

【００２５】図５は、検査対象としての鋼構造物１００
の溶接部１０１に対するプローブ部３の位置関係を示す
側断面図である。図６は、プローブ位置読取ユニット１
とプローブ部３の溶接部１０１に対する相対的な位置関
係を示す模式的な平面図である。これらの図を参照し
て、欠陥（超音波反射源）の位置の検出方法について説
明する。

【００２６】図６に示すように、プローブ位置読取ユニ
ット１の透明アクリル板４３の角部が原点Ｏに位置づけ
られる。このときのプローブ部３のプローブ本体３１の
位置が初期位置と設定される。このとき、ワイヤ１２と
２２の長さは初期長さである。また、透明アクリル板４
３の端面が溶接部１０１の中心線に沿うように位置付け
られる。このようにして、図６に示すようにＸ軸とＹ軸
とからなるＸ−Ｙ座標面が仮想的に鋼構造物１００の溶
接部１０１に対して設定される。

【００２７】プローブ本体が３１ａの位置に移動する
と、ワイヤは１２ａと２２ａで示されるように引出され
る。これらのワイヤの引出される長さに応じて出力され
るパルス信号とマイクロエンコーダの間隔Ｌとによっ
て、プローブ本体３１ａの座標（ｘ，ｙ）がデジタル超
音波探傷器２によって電気的に算出されて認識される。

【００２８】このときの模式的な断面は図５に示されて
いる。図５に示すように、プローブ本体３１は溶接部１
０１の中心線に対して距離ｙだけ離れている。このｙの
値は、ワイヤ１２と２２の引出される長さと間隔Ｌとに
よって規定される三角形に従って決定される。

【００２９】いま、溶接部１０１中の１０２に欠陥が存
在しているものとする。プローブ本体３１を座標（ｘ，
ｙ）の位置に移動させたとき、欠陥１０２が検出され、
すなわち超音波が欠陥１０２で反射し、プローブ本体３
１を通じて欠陥が検出されたものとする。屈折角θは既
に知られている値である。プローブ本体３１と欠陥１０
２の距離は、超音波の反射時間で求められる。したがっ
て、欠陥１０２の板厚方向の位置、すなわち厚みＴは、
超音波の反射時間によって求められた長さと屈折角θと
によって算出される。

【００３０】一方、プローブ本体３１の座標（ｘ，
ｙ）、すなわちプローブ本体３１のＸ軸方向の位置（溶
接部１０１に沿う方向の位置）とＹ軸方向の位置（溶接
部１０１の中心線からの距離）は、上述のようにして決
定され認識される。したがって、欠陥１０２の位置を溶
接部１０１の中心線に対する相対的な位置として図５の
ように図示することができる。このような欠陥（超音波
の反射源）１０２の位置をデジタル超音波探傷器２のデ
ィスプレイ上に表示することもできる。

【００３１】以上のようにして、プローブ本体３１のＸ
−Ｙ平面内の位置を簡単に計測することができる。その
計測に用いられるプローブ位置読取ユニット１とプロー
ブ部３は、２つのワイヤ引出し式マイクロエンコーダを
用いて簡単に構成することができる。そのため、高層建
築物の溶接部等の検査において、プローブ位置読取ユニ
ットを高所に持ち運ぶことが容易であり、高所で設置す
ることも簡単である。

【００３２】なお、図６においてプローブ位置読取ユニ
ット１を溶接部１０１に対してＹ軸方向に移動させるこ
とができるようにユニット１の下部にスライド部材を設
けてもよい。

【００３３】また、図６において、透明アクリル板４３
の角部を原点Ｏに位置付けて基準位置を設定する例を示
したが、基準位置のとり方はこれに限定されるものでは
ない。磁石４１と４２を用いて、プローブ位置読取ユニ
ット１を溶接部に対してどのような位置関係に固定して
も、プローブ本体３１の基準位置を超音波探傷器２によ
って認識することは可能である。プローブ位置読取ユニ
ット１が一旦固定されれば、そのユニット１に対するプ
ローブ本体３１の相対的な位置関係は、ワイヤ１２と２
２の引出される長さに応じて出力されるパルス信号によ
って認識することができる。

【００３４】以上、１つの実施の形態を用いてこの発明
の探触子位置計測装置を説明したが、装置の構成の詳細
は１つの例示であって、上記の実施の形態に限定される
ものではない。図示した実施の形態以外にも、特許請求
の範囲によって規定された本発明の範囲と均等の範囲内
において修正や変形が可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、高層
建築物のような構造体の溶接部を検査する作業におい
て、超音波探傷試験の探触子の位置を半自動で簡単に計
測することができる。また、探触子位置計測装置の構成
が簡単であるので、高所に装置を持ち運ぶことが容易で
あり、かつ高所で装置を設置することも簡単である。し
たがって、高層建築物等の高所での検査作業の効率を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施の形態としての探触子位置
計測装置が用いられる状態を示す斜視図である。

【図２】この発明の１つの実施の形態に従った探触子位
置計測装置を示す平面図である。

【図３】この発明の１つの実施の形態に従った探触子位
置計測装置の正面図である。

【図４】この発明の１つの実施の形態に従った探触子位
置計測装置の側面図である。

【図５】この発明の１つの実施の形態に従った探触子位
置計測装置の探触子と溶接部との間の位置関係を示す模
式的な側断面図である。

【図６】この発明の１つの実施の形態に従った探触子位
置計測装置の探触子と溶接部との間の相対的な位置関係
を示す模式的な平面図である。

【符号の説明】

１ プローブ位置読取ユニット ３ プローブ部 １０，２０ ワイヤ引出し式マイクロエンコーダ １２，２２ ワイヤ １３，２３ ワイヤ端固定部 １４，２４ ワイヤ端接続部材 ３１ プローブ本体 ３３ ジョイントピン ４１，４２ 磁石 ４３ 透明アクリル板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造体の溶接部の超音波探傷試験におい
   て探触子の位置を計測するための探触子位置計測装置で
   あって、 溶接部に超音波を入射するために用いられる探触子と、 一方端部が固定され、他方端部が引出し可能になるよう
   に第１のワイヤを格納し、その第１のワイヤの引出され
   る長さに応じてパルス信号を出力する第１のパルス出力
   手段と、 一方端部が固定され、他方端部が引出し可能になるよう
   に第２のワイヤを格納し、その第２のワイヤの引出され
   る長さに応じてパルス信号を出力する第２のパルス出力
   手段と、 前記第１と第２のパルス出力手段を所定の間隔だけ離れ
   た位置で保持する本体と、 前記本体を溶接部の所定の位置に固定するために前記本
   体に取付けられた固着手段と、 前記第１のワイヤの他方端部と前記第２のワイヤの他方
   端部とを接続し、その接続点に前記探触子を保持する探
   触子保持体とを備え、 前記探触子保持体は、前記第１と第２のワイヤの引出さ
   れる長さに応じて前記本体に対して移動可能になってい
   る、探触子位置計測装置。
2. 【請求項２】 前記第１と第２のパルス出力手段の間隔
   に対応する長さと、前記第１のワイヤの引出される長さ
   と、前記第２のワイヤの引出される長さとによって三角
   形が形成されるように、前記第１と第２のパルス出力手
   段と、前記第１と第２のワイヤの他方端部の接続点とが
   位置決めされている、請求項１に記載の探触子位置計測
   装置。
3. 【請求項３】 前記固着手段は、磁石である、請求項１
   に記載の探触子位置計測装置。
4. 【請求項４】 前記本体に対して所定の距離隔てた位置
   に前記探触子保持体を位置付けるための間隔部材が、前
   記本体と前記探触子保持体との間で前記本体に取付けら
   れている、請求項１に記載の探触子位置計測装置。