JPH11201950A

JPH11201950A - 荷重支持体

Info

Publication number: JPH11201950A
Application number: JP10004594A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Aoyama; 博青山; Toshio Hattori; 敏雄服部
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-01-13
Filing date: 1998-01-13
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気浮上列車用荷重支持体の複合材料部と金
属製フランジとの間の接着状況を、軽量で簡便に超音波
探傷できる構造を提供する。【解決手段】磁気浮上列車用超電導磁石の荷重支持体に
おいて、複合材料で作製された支持部材１と金属で作製
されたフランジ２もしくは中空シャフト３３との締結部
で接着剤が封入された部位に対向する前記フランジ２も
しくは中空シャフト３３の反対側の面に、超音波探触子
９を取り付けた探傷部材１０もしくは探傷ロッド３４を
対向して配置し、前記超音波探触子９を前記接着剤が封
入された部位に対向する前記フランジ２もしくは中空シ
ャフト３３の反対側の面に当接させる構成とする。ま
た、前記超音波探触子９の背面側に気体が封入される加
圧袋３７を配置し、気体の圧力で前記超音波探触子９を
探傷面に押しつけるようにすると安定した探傷を行うこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気浮上列車用超
電導磁石に使用される荷重支持体に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気浮上列車用超電導磁石を構成する超
電導コイルは内槽内に収容されているが、この内槽には
超電導コイルを冷却するための液体ヘリウムが満たさ
れ、常時コイルを４Ｋに冷却している。前記内槽はさら
に、真空容器である磁石外槽に収容され、超電導磁石の
荷重支持体は、磁石外槽（以下、外槽という）に配置さ
れ、超電導コイルを納めた前記内槽を支持構造である前
記外槽に支持する。前記外槽は台車枠に支持されてい
る。内槽内の液体ヘリウムの蒸発を防ぐために、荷重支
持体には高い断熱特性が要求される。荷重支持体にはま
た、列車走行中の超電導コイルにかかる浮上力、推進案
内力を受けるため剛性、強度も要求される。この断熱特
性と強度をバランスさせるために、荷重支持体の主要部
をなす支持部材は、通常、複合材料で製作されている。
この支持部材をステンレス鋼やアルミニウムなどの金属
で製作された内槽や外槽に結合するために、接着剤とボ
ルトによる締結法が併用される。この接着部が損傷する
と複合材料と金属部の締結部の締め付け力が低下し、荷
重支持体全体の剛性が下がってしまう。このため、この
接着部の損傷をを検査する方法が必要となる。

【０００３】一般に部材内部の欠陥を調べるためには超
音波探傷法がよく用いられる。そして、円形状や板状を
した部材の超音波探傷法としては特開平７−２４４０３
２号公報や特開平７−２４４０２７号公報記載の例があ
る。いずれも超音波探触子や渦流探触子を取り付けた治
具をア−ムやレ−ル、ロ−ラを用いて、被検体表面に沿
って動かすというものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】探触子を取り付けた治
具を動かす装置では、まず治具を動かすための駆動部が
必要となる。そのためのモ−タ、ワイヤ、プ−リやロ−
ラが必要となり、装置全体が非常に大きくかつ重くなっ
てしまう。超電導磁石の外槽に溶接された荷重支持体の
台車枠側端部と磁石外槽を支持している台車枠との間は
１０ｃｍ程度と非常に狭いため、ア−ムのような駆動部
を持つ装置は使用できない。さらに、外部から探触子を
を操作しようとした場合、その位置決めが必要となる
が、超電導磁石の外槽に溶接された荷重支持体の検査必
要部は、外側からは台車枠のかげに隠れる位置になるの
で、直接見ることはできない。したがって、何らかの遠
隔操作が必要となり、そのためのビデオカメラなどがさ
らなる装置の重量増を引き起こしてしまう。

【０００５】本発明の目的は、超電導磁石の荷重支持体
の内部の接着部を、外部からのア−ムなどを用いずに、
軽量で簡便に超音波探傷することにある。

【０００６】また、従来の超音波探傷法はある金属材料
の内部の欠陥を調べるためのものであり、複合材料と金
属接合部など、異種の材料同士の接着界面に適用した例
は無い。このための、複合材料と金属接合部など、異種
の材料同士の接着界面を超音波探傷に適した超音波の周
波数を提供することも目的とする。

【０００７】

【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の手段は、磁気浮上列車用超電導磁石を
支持構造に支持する荷重支持体において、複合材料で作
製され一端を超電導磁石に結合された支持部材と、前記
支持構造に固着された金属性の部材であって該部材の一
方の面に前記支持部材の他端が接着剤を介して締結され
ている第１の部材と、該第１の部材の他方の面に対向し
て配置され超音波探触子を内在させた第２の部材とを含
んでなり、前記超音波探触子は、前記第１の部材を介し
て前記接着剤に対向する位置に配置されていることを特
徴とする。

【０００８】上記目的を達成するための本発明の第２の
手段は、上記第１の手段において、前記支持部材が軸対
称形状をなしており、その軸を前記第１の部材の前記一
方の面にほぼ垂直にして配置され、前記超音波探触子
が、軸対称形状をした支持部材の軸からある一定半径を
有する円周上に配置されていることを特徴とする。

【０００９】上記目的を達成するための本発明の第３の
手段は、上記第１または第２の手段において、前記超音
波探触子が円周上に３０度の中心角をもって１２個配置
されていることを特徴とする。

【００１０】上記目的を達成するための本発明の第４の
手段は、上記第２または第３の手段において、前記第１
の部材の他方の面に環状の溝が形成され、前記第２の部
材には前記環状の溝に嵌合する突起部が形成されている
ことを特徴とする。

【００１１】上記目的を達成するための本発明の第５の
手段は、上記第２または第３の手段において、前記第１
の部材の他方の面に円形の凹部が形成され、超音波探触
子を内在させた部材が、この円形の凹部に嵌合すること
を特徴とする。

【００１２】上記目的を達成するための本発明の第６の
手段は、上記第１の手段において、前記第２の部材のす
くなくとも超音波探触子を内在させた部分が支持部材の
軸線を回転中心として回転可能に構成され、前記第２の
部材の回転可能な部分を支持部材の軸線を回転中心とし
て回転させるモ−タを含んでなる部材を、荷重支持体外
部から接続したことを特徴とする。

【００１３】上記目的を達成するための本発明の第７の
手段は、磁気浮上列車用超電導磁石で使用される多重円
筒型荷重支持体において、複数の円筒状の複合材料を同
心状に重ね合わせてなり、その外周に超電導磁石を結合
した支持部材と、磁石外槽を貫通して配置され磁石外槽
に両端部を溶接固着されるともにその外周に前記支持部
材の内周を接着剤を介して接合させた中空シャフトと、
該中空シャフト内に軸方向に進退可能に配置され外周面
に超音波探触子を設けた棒状部材と、を含んでなり、前
記超音波探触子は前記中空シャフトの内周面に当接して
摺動するように構成されていることを特徴とする。

【００１４】上記目的を達成するための本発明の第８の
手段は、上記第１の手段において、超音波探触子を内在
させた第２の部材に対して、その外部から、空気などの
気体を充満させた袋状の物体によって圧縮荷重を加え、
超音波探触子を前記第１の部材の他方の面に向かう方向
に付勢する手段を備えたことを特徴とする。

【００１５】上記目的を達成するための本発明の第９の
手段は、上記第１の手段に記載の荷重支持体を製作する
方法において、支持部材と第１の部材の締結後、第２の
部材を所定に一に配置し、超音波探触子に電圧を印加し
て超音波を第１の部材の他方の面から支持部材と第１の
部材の接触境界部に発射し、その境界部からの反射音波
の強度を測定し、荷重支持体を超電導磁石に組み込んだ
後に同様の測定をし、それらのデータを記録しておくこ
とを特徴とする。

【００１６】上記目的を達成するための本発明の第１０
の手段は、前記第１乃至第８のいずれかに記載の手段に
おいて、超音波探触子の周波数として、５〜１５ＭＨｚ
の範囲のものが使用されていることを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図を用いて説明
する。図１は超電導磁石外槽６に溶接された荷重支持体
の断面図である。荷重支持体は、支持構造となる外槽６
に溶接されたステンレス鋼（アルミニウムでもよい）製
の第１の部材であるフランジ２と、一端をこのフランジ
２の外槽内面側に形成された円錐台状の突起部２Ａに結
合され他端が超電導磁石内槽に結合された複合材料から
なる支持部材１と、前記フランジ２の外槽外面側に形成
された凹部７に嵌合固着され超音波探触子９を内装した
第２の部材である探傷部材９と、を含んでなっている。

【００１８】フランジ２は、磁石外槽６の壁面の開口に
嵌め込まれてその外周が前記壁面に溶接され、外槽６の
壁面の一部を形成しており、その外槽内面側には円錐台
状に形成された突起部２Ａが、外槽外面側には前記突起
部２Ａと同心状の円形の凹部７が、それぞれ形成されて
いる。前記突起部２Ａの周囲の低くなった面には、突起
部２Ａと同心円をなす円周上に複数の有底ボルト穴８Ａ
が形成され、前記凹部７の底面には、凹部７の円周と同
心円をなす円周上に複数の有底ボルト穴８Ｂが形成され
ている。

【００１９】支持部材１は、アルミナ繊維などの強化繊
維をエポキシ樹脂などで硬化させた複合材料で中空の円
錐状に形成され、その大径端内周を、前記フランジ２に
加工された突起部２Ａの外周に当接させて嵌め込まれて
いる。支持部材１の大径端外周部には、内周側の面を前
記支持部材大径端外周の傾斜面に当接するように傾斜面
とした締め付けリング３が取り付けられ、締め付けリン
グ３は前記有底ボルト穴８Ａにボルト４によって固定さ
れる。つまり、前記支持部材大径端は、フランジ２の前
記突起部２Ａ外周の傾斜面と締め付けリング３内周の傾
斜面で挟み込まれて固定されるのである。さらにその
際、支持部材１が締結部で滑らないようにエポキシ樹脂
製接着剤５が、前記支持部材大径端の軸方向端面とフラ
ンジ２の間に封入されている。すなわち、エポキシ樹脂
製接着剤５は、突起部２Ａと同心の環状を成して封入さ
れている。

【００２０】探傷部材１０は、前記凹部７にちょうど収
まる外径と厚みの円板状に形成されており、フランジ２
に形成されている有底ボルト穴８Ｂそれぞれに対向する
位置に探傷部材１０の厚みを貫通する締結用穴１３が形
成され、前記支持部材大径端の軸方向端面に対向する面
の前記エポキシ樹脂製接着剤５が形成する環状部分に対
向する位置に、円周方向に均等な間隔をおいて、超音波
探触子９を内装する複数の有底孔９Ａが形成されてい
る。探傷部材１０の内部にはさらに、前記超音波探触子
９のケ−ブル１１を外部に導くケーブル通し穴１２が加
工されている。

【００２１】探傷部材１０は、前記締結用穴１３と前記
有底ボルト穴８を用いて図示されていないボルトにより
フランジ２の前記凹部７へ固定されている。固定された
ときの超音波探触子９付近の拡大図を図２に示す。探傷
部材１０がフランジ２に固定されたとき、超音波探触子
９の位置は前記エポキシ樹脂製接着剤５が封入されてい
る部位に対向するフランジ２の外槽外面側位置となる。
また、超音波探触子９とフランジ２の間には超音波の伝
わりを良くするためのグリセリンなどの音響カプラント
１４があらかじめ塗布されている。

【００２２】上記構成の実施例は次のように動作する。
超音波探触子９からフランジ２に向かって超音波１５が
発射され、発射された超音波１５は、フランジ２内部を
進行して前記エポキシ樹脂製接着剤（以下、接着剤とい
う）５とフランジ２の界面で反射し、再び超音波探触子
９へと戻り、その反射波の強度が測定される。何らかの
理由で支持部材１に過度の力が加わると、まず最も強度
の低い接着剤５が割れる。接着剤５の割れによってフラ
ンジ２と接着剤５の間に隙間ができると反射波の強度が
上がる。上記構成においては、超音波探触子９からフラ
ンジ２に向けての超音波の発射は列車が走行状態かどう
かに関係なく行うことができるから、超音波探触子９か
らフランジ２に向けての超音波の発射を常時継続してお
くことにより、列車走行中の荷重支持体の劣化診断が可
能となる。なお、探傷部材１０は常時フランジ２に固定
しておくのが好ましいが、定期的に劣化診断を行うよう
にして、劣化診断を行うときにのみ装着するようにして
もよい。劣化診断を行うときにのみ装着するようにすれ
ば、超音波診断装置を超電導磁石ごとに配置する必要は
なくなり、装置の個数を少なくできる。

【００２３】本発明の第２の実施例を図を用いて説明す
る。図３は荷重支持体のフランジ２が溶接された磁石外
槽６を外面から見た正面図である。フランジ２は外槽６
に溶接される。その際できる溶接ビ−ド１６の内径側に
形成された凹部７に、超音波探触子（以下、探触子とい
う）９を内在させた探傷部材１０が嵌め込まれている。
探触子９は荷重支持体中心線から一定半径Ｒをもつ円周
上に配置される。そして、各探触子９は、探触子相互の
間隔が等しくなるように、隣接する探触子との間に形成
される中心角θが３０°となるように配置されている。
前記半径Ｒは、支持部材１のフランジ２に結合された側
の端部の円周の半径、すなわち、接着剤５がなす環状部
の半径である。

【００２４】図４に探傷部材１０の斜視図を示す。探傷
部材１０に等間隔で円周上に配置された探触子９から出
るケ−ブル１１は磁石側コネクタ１７に接続されてい
る。計測時は超音波探傷機１９に接続された計測側コネ
クタ１８が前記磁石側コネクタ１７に接続され、超音波
探傷機１９で各探触子９からの反射波がモニタされる。
図３，図４では、探傷部材１０及びフランジ２の凹部７
には、探傷部材１０を凹部７に嵌め込む位置を位置決め
するための手段が図示を省略してある。凹部７の外周壁
に半径方向の切り込みが形成され、探傷部材１０の外周
面の前記切り込みに対応する位置に、前記切り込みにち
ょうど嵌まり込む突起部が形成されている。つまり、探
傷部材１０を凹部７に嵌め込むには、探傷部材１０の前
記突起部が凹部７の外周壁の切り込みに嵌まり込むよう
に位置決めする必要があり、そのように位置決めする
と、超音波探傷機１９が各探触子の位置をあらかじめ設
定された位置に正しく判定することができる。いうまで
もなく、計測側コネクタ１８と磁石側コネクタ１７の結
合も同様の要領で位置決めされる。探傷部材１０を凹部
７に位置決めする手段は、上記要領に限らず、例えば、
探傷部材１０側に切り込みを設け、凹部７の外周壁面に
内周側に突出する突起部を設けてもよいし、凹部７の底
面と探傷部材１０の該底面と対向する面のいずれか一方
に凹みを、他方に該凹みに係合する凸部を、それぞれ設
けて嵌め合わせて位置決めするようにしてもよい。。

【００２５】本実施例によれば、円周上の接着部のどの
部位で割れが生じたかがすぐに検知される。また、その
割れの分布からどの方向に過度の荷重が付加されたかに
ついても検出できる。

【００２６】本発明の第３の実施例を図５を用いて説明
する。図５は本実施例の探傷部材１０の斜視図である。
図示の探傷部材１０は、前記凹部７にちょうど嵌まり込
む大きさの円板状で中心部にガイド穴２１を有するベー
ス２４と、このベース２４よりわずかに小さい径の同じ
く円板状で中心部に同じくガイド穴２１を有して前記ベ
ース２４に同心状に支持される回転プレート２０と、回
転プレート２０のガイド穴２１の内周面に外周面を当接
させ軸線を回転プレート２０の軸線に平行させて配置さ
れたガイドローラ２２と、ガイドローラ２２を駆動する
モータ２３と、回転プレート２０のベース２０に対向す
る面と反対側の面に装着された探触子９と、を含んで構
成されている。モータ２３はベース２４に固定されてい
る。また、探触子９の装着位置は、回転プレート２０の
回転中心からの距離が前記接着剤５がなす環状部の半径
Ｒと等しい距離としてある。

【００２７】本実施例の探傷部材１０は、探触子９は凹
部７の底面に当接した状態で、ベース２４の外周が凹部
７の内周に当接して固定される。ベース２４の外周面と
凹部７の内周壁には、前記位置決めのための手段を設け
ておくことが望ましい。回転プレート２０はベース２４
と同心でベース２４に対して回転可能に結合されてお
り、前記モータ２３で駆動されるガイドローラ２２外周
面と前記ガイド穴２１内周面の間の摩擦力で回転され
る。回転プレート２０が回転すると、探触子９は、凹部
７の底面の前記接着剤５がなす環状部に対向する環状の
部分に沿ってゆっくり摺動し、超音波を発射する。

【００２８】本実施例によれば、複数個の探触子９を用
いずに１個の探触子で円形の接着部を探傷できる。

【００２９】本発明の第４の実施例を図を用いて説明す
る。図６は探傷部材１０の斜視図である。本実施例は、
前記第３の実施例の探傷部材１０の探触子９の周囲にカ
プラント供給ホース２５が配置され、カプラント供給ホ
ース２５に連結管２６を介してカプラント注入手段が接
続されたものである。カプラント供給ホース２５には凹
部７の底面に対向する側でかつ探触子９側に微小な穴が
多数設けられている。カプラント注入手段は、ピストン
とシリンダからなるカプラント注入機２７と、前記ピス
トンに結合された押し具２８でできている。すなわち、
カプラント注入機２７は押し具２８を押すことで内部の
音響カプラント（以下、カプラントという）が連結管２
６へ押し出される。連結管２６へ押し出されたカプラン
トは、カプラント供給ホ−ス２５の穴より押し出され、
探触子９とフランジ２の間に満たされる。連結管２６は
柔軟なホースとし十分な長さのものとしておけば、カプ
ラント注入手段を回転プレート２０の回転に合わせて動
かす必要がない。

【００３０】本実施例によれば、あらかじめ探触子９と
荷重支持体のフランジ２の間にカプラントを注入してお
く必要がなくなる。そして、探傷部材１０を荷重支持体
に常時固定した状態でも、検査の度にカプラントを注入
できる。

【００３１】本発明の第５の実施例を図を用いて説明す
る。図７は超電導磁石の断面図である。超電導コイル２
９を納めた磁石内槽（以下、内槽という）３０は、３層
に重ねられた円筒状複合材料でできた支持部材３１に対
して、支持部材３１の外周に嵌め込まれたステンレス製
円筒３２を介して固定、結合されている。また、支持部
材３１の内周側中空部には第１の部材であるアルミ製の
中空シャフト３３が同心状に嵌め込まれ、支持部材３１
の内周面は中空シャフト３３の外周面に接着剤５により
接着されている。中空シャフト３３は外槽６を貫通する
形で配置され、外槽６に溶接されてその壁面の一部を構
成している。

【００３２】中空シャフト３３内部には、外周面に複数
の超音波探触子９を固定した第２の部材である探傷ロッ
ド３４が進退可能にかつ回転可能に配置され、探傷ロッ
ド３４内部には探触子９からのケ−ブル１１が束ねて導
設され、探触子９からの信号を外部の超音波探傷機１９
に取り出すようになっている。探傷ロッド３４内部には
探触子９からのケ−ブル１１が束ねて入っている。探触
子９は探傷ロッド３４の軸外周に、軸方向及び周向に等
間隔に配置され、中空シャフト３３内周面に密着するよ
うにしてある。超音波探傷を行う時は、探傷ロッド３４
を回転、あるいは軸方向に移動することによって、いず
れかの探触子９を中空シャフト３３の内面の任意の部位
に移動できるようになっている。

【００３３】本実施例によれば、従来の多重円筒型荷重
支持体についても、その複合材料部と金属部の接着部の
損傷を、荷重支持体を解体することなく検出できる。

【００３４】本発明の第６の実施例を図を用いて説明す
る。図８は超電導磁石と台車枠の断面図である。本実施
例の荷重支持体は、磁石外槽６に溶接されたフランジ２
と、フランジ２の外槽内側になる面に一端を結合され他
端に内槽３０が結合された軸対象な形状の支持部材１
と、フランジ２の外槽外側になる面に対向して配置され
た円板状の探傷部材１０と、探傷部材１０と台車枠３５
の間に配置され、気体の供給排出手段を備えた袋３７
と、を含んで構成されている。探傷部材１０には複数の
探触子９がフランジ２の前記支持部材１との結合部に対
向する位置に配置され、これら探触子９はカプラントを
介してフランジ２の外槽外側面に当接している。探触子
９が取り付けられた探傷部材１０と台車枠３５の間に配
置された前記袋３７には空気などの気体を供給して膨張
させ、袋３７の膨張により探触子９を一定圧力でフラン
ジ２に押しつけるようになっている。袋３７への気体の
供給あるいは抜取りは気体ホ−ス３８を用いて行われ
る。

【００３５】本実施例によれば、磁石外槽（フランジ
２）と台車枠との間が狭い場合でも、常に一定の圧力で
探触子をフランジに押しつけることができる。これによ
って安定した超音波の送受信が可能となる。また、探傷
部材１０を取り外すときには、袋内の気体を抜くこと
で、簡単に探触子９への圧力を減らして探傷部材１０を
取り外すことができるため、面倒なボルト締結などが不
要になる。

【００３６】さらに、図９に示す本発明の第７の実施例
のように、袋３７を複数個設けることでも同様の効果が
得られる。探傷部材１０の位置決めは外槽６の外側面に
加工されたガイド溝３９に合致する凸部４０を探傷部材
１０に設けることで行える。なお、図９は、フランジ２
が外槽６の内周面に接着された場合の、この接着面を検
査する場合の例であるが、フランジ２が外槽６の壁面に
嵌め込まれ、該壁面に溶接されて外槽６の一部をなし、
支持部材１がフランジ２に接着剤５を介して結合されて
いる場合でも、同様に適用できる。

【００３７】本発明の第８の実施例を図１０を用いて説
明する。本実施例は、図１に示す第１の実施例の変形例
であり、第１の実施例との相違点は、フランジ２の円形
の凹部７に代えて、環状の溝７Ａを設け、探傷部材１０
に、前記環状の溝７Ａに嵌合する環状の突起部１０Ａを
設けるとともに、探触子９を前記突起部１０Ａに配置し
たことである。他の構成は前記第１の実施例と同じであ
り、同一の符号を付して説明を省略する。環状の溝７Ａ
は、支持部材１の大径端とフランジ２の結合部がなす環
状部分に対向する位置に形成されており、探触子９は支
持部材１とフランジ２の間に介在する接着剤５の状態を
検出する。本実施例によっても、前記第１の実施例と同
様の効果が得られる。

【００３８】本発明の第９の実施例を、図１１を参照し
て説明する。本実施例は、図１に示す第１の実施例の変
形例であり、第１の実施例との相違点は、探傷部材１０
の有底孔９Ａの深さを深くしてそのそこに気密の加圧袋
５０を配置し、ケーブル通し穴１２を拡大して前記探触
子ケーブル１１に併せ前記加圧袋５０に接続されたガス
ホース５１を配設し、加圧袋５０に対して気体の供給排
出を可能とした点である。本実施例によれば、加圧袋５
０に気体を供給して膨らませることにより各探触子９を
適切な力でフランジ２に押しつけることができるので、
前記第１の実施例の効果に加え、探傷の精度を向上させ
る効果が得られる。なお、塞ぎボルト１０Ｂは、ケーブ
ル通し穴１２加工のための穴を塞ぐものである。

【００３９】本発明の第１０の実施例を、図１２，図１
３，図１４を参照して説明する。図１２は荷重支持体の
正面図である。荷重支持体組立て後（支持部材１をフラ
ンジに結合した後）に超音波探触子９によって、支持部
材１とフランジ２のあいだの接着剤５からの超音波反射
波を測定しておく。磁気浮上列車の側面図を図１３に示
す。車体４１の側面には超電導磁石４２が取り付けら
れ、その内部には荷重支持体が取り付けられているため
外部には複数の取付け座４４（フランジ２）が見える。
各荷重支持体には超音波探触子９を内在させた探傷部材
１０が組み込まれている。そして、列車走行中の超音波
反射波の強度は常時計測される。

【００４０】荷重支持体の疲労試験をあらかじめ行って
おき、複合材料である支持部材とフランジの間の接着部
の劣化の割合と超音波反射波強度との関係を測定してお
く。その結果の例を図１４に示す。接着部の劣化が進む
と、超音波反射波の強度が上昇する。図１２に示す荷重
支持体組立て後の反射波の強度を初期値としてデ−タを
保存しておき、図１３に示す列車走行中の反射波の強度
をモニタしながら、その値が図１４に示される荷重支持
体剛性低下時の反射波の強度以下であるならば走行を続
行し、それ以上であるならば走行をやめることで、安全
に列車を運行できる。

【００４１】本発明の第１１の実施例を図を用いて説明
する。図１５は超電導磁石の内部構造を示した斜視図で
ある。また、図１６にはコーン型荷重支持体の外槽取り
付け部の断面図を示す。図示のように、超電導コイル２
９は環状の内槽３０に収容され、この内槽３０は、複合
材料からなるコーン型の支持部材１により外槽６に支持
されている。外槽６は台車枠３５に支持されていて、超
電導コイル２９がガイドウエイ４３から受ける反力を車
体に伝えるようになっている。

【００４２】コーン型の支持部材１の端部は、図１６に
示すように、外槽６の壁面に嵌め込まれてその一部をな
すアルミニウム製座４４に、接着剤５とアルミニウム製
の締め付けリング３によって固定されている。アルミニ
ウム製座４４には、断面Ｖ型の環状の溝４４Ａが形成さ
れ、締め付けリング３は溝４４Ａに嵌め込まれた支持部
材１の端部を溝４４Ａの底面との間に挾み込んで固定す
る。支持部材１の端部と溝４４Ａの底面との間には接着
剤５が充填されている。また、アルミニウム製座４４の
中央部（内側が空洞部になっているところ）には、リフ
ァレンス用探触子４５が取り付けられている。

【００４３】超音波探触子９によって、５〜１５ＭＨz
の超音波を用いて、荷重支持体組立て後の、つまり劣化
のない状態の接着部（接着剤充填部）からの反射波の強
度を測定した結果の例を図１７に実線で示す。超音波の
強さは温度の影響を受けやすい為、結果はアルミニウム
製座４４の中央部に取り付けたリファレンス用探触子４
５で受けた音波の強度を基準として整理してある。これ
によって、環境、探触子の個体差の影響を取り除ける。
この荷重支持体に過大な力を加え、接着部に剥離を生じ
させた状態で探傷した結果を図１７に一点鎖線で示す。
剥離が生じると、４０ｄＢほど反射波が強くなることが
観察される。

【００４４】本実施例によれば、荷重支持体の複合材料
部と、アルミニウム製座との間の接着部の剥離状況が観
察でき、列車の定期検査時にその劣化状況を知ることが
できる。

【００４５】

【発明の効果】本発明の上記実施例によれば、（１）列
車走行中の荷重支持体の複合材料とフランジの間の接着
剤の割れに起因する荷重支持体の劣化診断が可能とな
る。

【００４６】（２）探触子を複数個設けることで接着部
のどの部位で割れが生じたかがすぐに分かる。また、そ
の割れの分布からどの方向に過度の荷重が付加されたか
についても分かる。

【００４７】（３）探触子を取り付けた部材を回転させ
ることで、複数個の探触子を用いずに１個の探触子でも
環状の接着部を探傷できる。

【００４８】（４）従来の多重円筒型荷重支持体につい
ても、その複合材料部と金属部の接着部の損傷を、荷重
支持体を解体することなく測定できる。

【００４９】（５）狭い磁石外槽と台車枠との間で、常
に一定の圧力で探触子をフランジに押しつけることがで
きる。これによって安定した超音波の送受信が可能とな
る。

【００５０】（６）荷重支持体の接着剤の割れに起因す
る寿命を精度よく予想することができる。そして、走行
中の荷重支持体の劣化状態を予測することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の支持部材磁石外槽取付
け部の断面図である。

【図２】図１の部分を拡大して示す断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す磁石外槽の正面図
である。

【図４】図３に示す実施例の探傷部材の斜視図である。

【図５】本発明の第３の実施例の探傷部材を示す斜視図
である。

【図６】本発明の第４の実施例の探傷部材を示す斜視図
である。

【図７】本発明の第５の実施例を示す断面図である。

【図８】本発明の第６の実施例を示す断面図である。

【図９】本発明の第７の実施例を示す断面図である。

【図１０】本発明の第８の実施例を示す断面図である。

【図１１】本発明の第９の実施例を示す断面図である。

【図１２】本発明の第１０の実施例を示す断面図であ
る。

【図１３】図１２に示す実施例における超電導磁石の列
車への取付け状況を示す側面図である。

【図１４】接着部分の劣化割合と超音波反射波の強度の
関係の例を示す概念図である。

【図１５】本発明の第１１の実施例を示す斜視図であ
る。

【図１６】図１５に示す実施例の部分の詳細を拡大して
示す断面図である。

【図１７】接着部が健全な状態と剥離した状態での超音
波強度分布の例を比較して示す図である。

【符号の説明】

１支持部材２フランジ２Ａ突起部３締め付けリング４ボルト５エポキシ樹脂製接着剤６超電導磁石外槽７凹部７Ａ環状の溝８Ａ，８Ｂ有底ボルト穴９超音波探触子９Ａ有底孔１０探傷部材１０Ａ環状の突起部１０Ｂ塞ぎボルト１１探触子ケーブル１２ケーブル通し穴１３締結用穴１４音響カプラント１５超音波１６溶接ビード１７磁石側コネクタ１８計測側コネクタ１９超音波探傷機２０回転プレート２１ガイド穴２２ガイドローラ２３モ−タ２４ベース２５カプラント供給ホース２６連結管２７カプラント注入機２８押し具２９超電導コイル３０磁石内槽３１支持部材３２ステンレス製円筒３３中空シャフト３４探傷ロッド３５台車枠３６支持具３７袋３８気体ホース４１車体４２超電導磁石４３ガイドウエイ４４荷重支持体取付座４４Ａ溝４５リファレンス用探触子５０加圧袋５１ガスホース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気浮上列車用超電導磁石を支持構造に
支持する荷重支持体において、複合材料で作製され一端
を超電導磁石に結合された支持部材と、前記支持構造に
固着された金属性の部材であって該部材の一方の面に前
記支持部材の他端が接着剤を介して締結されている第１
の部材と、該第１の部材の他方の面に対向して配置され
超音波探触子を内在させた第２の部材とを含んでなり、
前記超音波探触子は、前記第１の部材を介して前記接着
剤に対向する位置に配置されていることを特徴とする荷
重支持体。
【請求項２】請求項１記載の荷重支持体において、前
記支持部材が軸対称形状をなしており、その軸を前記第
１の部材の前記一方の面にほぼ垂直にして配置され、前
記超音波探触子が、軸対称形状をした支持部材の軸から
ある一定半径を有する円周上に配置されていることを特
徴とする荷重支持体。
【請求項３】請求項１または２に記載の荷重支持体に
おいて、前記超音波探触子が円周上に３０度の中心角を
もって１２個配置されていることを特徴とする荷重支持
体。
【請求項４】請求項２または３に記載の荷重支持体に
おいて、前記第１の部材の他方の面に環状の溝が形成さ
れ、前記第２の部材には前記環状の溝に嵌合する突起部
が形成されていることを特徴とする荷重支持体。
【請求項５】請求項２または３に記載の荷重支持体に
おいて、前記第１の部材の他方の面に円形の凹部が形成
され、超音波探触子を内在させた部材が、この円形の凹
部に嵌合することを特徴とする荷重支持体。
【請求項６】請求項１記載の荷重支持体において、前
記第２の部材のすくなくとも超音波探触子を内在させた
部分が支持部材の軸線を回転中心として回転可能に構成
され、前記第２の部材の回転可能な部分を支持部材の軸
線を回転中心として回転させるモ−タを含んでなる部材
を、荷重支持体外部から接続したことを特徴とする荷重
支持体。
【請求項７】磁気浮上列車用超電導磁石で使用される
多重円筒型荷重支持体において、複数の円筒状の複合材
料を同心状に重ね合わせてなり、その外周に超電導磁石
を結合した支持部材と、磁石外槽を貫通して配置され磁
石外槽に両端部を溶接固着されるともにその外周に前記
支持部材の内周を接着剤を介して接合させた中空シャフ
トと、該中空シャフト内に軸方向に進退可能に配置され
外周面に超音波探触子を設けた棒状部材と、を含んでな
り、前記超音波探触子は前記中空シャフトの内周面に当
接して摺動するように構成されていることを特徴とする
荷重支持体。
【請求項８】請求項１記載の荷重支持体において、超
音波探触子を内在させた第２の部材に対して、その外部
から、空気などの気体を充満させた袋状の物体によって
圧縮荷重を加え、超音波探触子を前記第１の部材の他方
の面に向かう方向に付勢する手段を備えたことを特徴と
する荷重支持体。
【請求項９】請求項１記載の荷重支持体を製作する方
法において、支持部材と第１の部材の締結後、第２の部
材を所定に一に配置し、超音波探触子に電圧を印加して
超音波を第１の部材の他方の面から支持部材と第１の部
材の接触境界部に発射し、その境界部からの反射音波の
強度を測定し、荷重支持体を超電導磁石に組み込んだ後
に同様の測定をし、それらのデータを記録しておくこと
を特徴とする荷重支持体の製造方法。
【請求項１０】請求項１乃至８のいずれかに記載の荷
重支持体において、超音波探触子の周波数として、５〜
１５ＭＨｚの範囲のものが使用されていることを特徴と
する荷重支持体。