JPS59100860A - 超音波探傷用探触子の保持機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、溶接部等の被検査物を超音波を用いて非破
壊的に探傷する自動超音波探傷装置の探触子保持機構に
関する。

この種の探傷では、一般に超音波を送信、受信する接触
子を平滑面は勿論、凹曲面や凸曲面、その他傾斜を有し
ている被検査物の表面にそって、定められた範囲の接触
ギャップを保って走査されることが要求される。ここで
接触ギャップとは、接触子の先端と被検査物表面との間
隔をいうものとする。

第１図、第２図は従来の探触子保持機構の一例を示した
ものである。

即ち、探触子１は円筒形のスリーブ２の内径側に固定保
持され、これらはリング３に軸受ピン４を介して首振り
可能な状態で支持されている。スリーブ２の下部には、
接触ガイド２ａが同一円周上の３ないし４分割点に配置
されており、この接触ガイド２ａの先端は探触子１の先
端よりある一定の寸法だけ突出している。

探触子１とスリーブ２を支持しているリング３は、支持
アーム５に軸受ビン６を介して首振り可能な状態で支持
されている。リング３と支持アーム５による首振り方向
は９０’交叉しており、いわゆるジンバル機構を形成し
ている。

−支持アーム５は、保持機構支持部９のガイドバー７に
第１の弾性手段であるアーム固定スプリング８を介して
、上下に一定範囲移動可能な状態で取付けられている。

上記の探触子保持機構は固定ネジ１０により探触子走査
装置の探触子駆動へラド１１にとりつけられている。

このような構成において探傷走査は、探触子保持機構を
被検査物表面に圧着しなから探触子走査装置の探触子ヘ
ッド１１を走査する。被検査物表面に圧着された探触子
保持機構の、各種曲率傾斜を有する被検査物表面への追
従は、ジンバル機構とアーム固定スプリング８の作用に
より、スリーブ２の下部（被検出物側）にとりつけられ
た３ないし４個の接触ガイド２ａの全てが均等に被検査
物表面に接触することにより得られる。接触ガイド２ａ
の全てが被検査物表面に接触していれば、探触子１と接
触ガイド２ａの先端の位置関係から探触子１は所定の範
囲の接かギャップを保持可能となる。

しかしながらこのような従来構成では、被検査物表面の
曲率や傾きが探触子走査の途中で遂時変化するような場
合は、第３図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）薔こ示す通り
探触子接触ギャップｊｌａ、　又す、　、ｌｃはその都
度変化し、ときには所定の接触ギャップ範囲をこえると
いう欠点がある。　　　　′ この欠点を改善する第１の方法としては、第１図に示す
探触子１の直径ｄをできるだけ小さくして接触ガイド２
ａをとりさり、探触子１を被検査物表面に直接接触させ
る方法がある。しかしこの方法は、被検査物表面との接
触による探触子の損傷の危険があり、また被検査物表面
への追従も不安定となり、探触子保持機構を所定の姿勢
で保持することが困難な欠点がある。

第２の改善策は、第１図に示す接触ガイド２ａの間隔Ｗ
を探触子１の直径ｄに出来るだけ近ずけることである。

しかしこの場合、比較的大きな直径ｄの探触子の場合は
支障ないが、小さな直径ｄの探触子の使用が要求される
場合は（被検査物表面の曲率が小さい場合や起伏の激し
い面では、その曲率に応じた小さな直径の探触子の使用
が必要となる）、接触ガイド２ａの間隔Ｗが探触子保持
機構を被検査物表面に追従して安定保持するに必要な中
以下に狭める可能性があり、例えば探触子の走査中にお
いて、接触ガイド２ａを支点として探触子保持機構全体
が回転したり傾倒する欠点がある。

このように従来の探触子保持機構は、被検査物の表面が
平滑であったり、探触子走査中宮に一定の曲率を有して
いる場合は特をこ支障はないが、被検査物表面の曲率が
探触子走査中時々刻々変化する場合は使用に不向きであ
るといえる。

この発明は上述の欠点を除去して被検査物表面の曲率が
探触子走査中変化する場合であっても、所定範囲の探触
子接触ギャップを保持することが出来る探触子保持機構
をうろことを目的としている。

この目的は本発明によれば、第１の弾性手段により被検
出物側に圧する状態で探触子駆動部に取り付けられた支
持アームに、探触子を内包するスリーブをジンバル機構
を介して接続してなるものにおいて、前記スリーブを、
被検出物と探触子とのギャップを生せしめる第１の接触
ガイドを先端に有し、前記第１の弾性手段より弱い第２
の弾性手段により探触子を被検出物側に圧する状態で保
持する内側スリーブと、探触子の姿勢を保つ第２の接触
ガイドを先端に有し、前記第１の弾性手段より弱く第２
の弾性手段より強い第３の弾性手段により内側スリーブ
を被検出物側に圧する状態で保持する外側スリーブとか
ら構成するこさにより達成される。

以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。第
４図は本発明の探触子保持機構を側面からみた断面図、
第５図は平面図、第６図（ａ）、　（ｂ）。

（Ｃ）は、探触子保持機構が各種曲率の被検査物表面に
接触した時の探触子先端近傍の部分拡大図である。

探触子１は、円筒形の内側スリーブ１２の内径側に第２
の弾性手段である探触子固定スプリング１３を介して探
触子固定ネジ１４で固定保持されている。探触子１は、
探触子１の外径の段付部が内側スリーブ１２の内径に設
けられた段付部にひっかかることにより、下部側（被検
査物側）へ抜は落ちないようになっている。また図面に
は示されていないが、探触子１には凸状の突起、内側ス
リーブ１２には凹状の溝がそれぞれ軸方向に設けられて
おり、この両者が互いに遊嵌するような状態で探触子１
が内側スリーブ１２に挿入されることにより、探触子１
の内側スリーブ１２内での回転を防止し第１の規制手段
を構成している。但し、上下方向には探触子固定スプリ
ング１３の圧縮分だけ、下部側（被検査物側）から探触
子１に力が作用した場合に限り可動可能である。ここで
探触子１の直径ｄは、被検査物表面の曲率に応じて選定
することが必要である。これは探触子の接触ギャップを
所定の範囲に保持するには、探触子の先端を出来るだけ
被検査物表面に近ずけることが必要条件となるためであ
る。即ち、被検査物の表面の曲率が小さければ小さい程
、小さな直径の探触子を選定使用することが必要となる
。

内側スリーブ１２の下部（被検査物側）には、第１の接
触ガイドである内側スリーブ接触ガイド１２ａが探触子
１をとりまくようにして配置されており、探傷走査中に
あっては、常に被検査物表面に接触する。この内側スリ
ーブ接触ガイド１２ａの先端は探触子１の先端よりある
一定の寸法だけ突出している。この突出する寸法は、被
検査物表面の曲率により異なる。即ち、凹曲面では小さ
く（時には零かむしろ探触子１側が突出する事が必要に
なることもある）、凸曲面では大きくする必要がある。

この寸法の調節は、この実施例においては、内側スリー
ブ１加の内側スリーブ１２へのねじ込み量を加減して高
さを変化させることにより可能となる。探傷走査中にお
いて被検査物の表面の曲率が時々刻々変化する場合にあ
っては、もつとも小さな凸曲率の寸法に合わせて上記の
寸法を調節する。なお、内側スリーブ接触ガイド１２ａ
の取付位置は、できる限り探触子１の外径に接近する位
置とする。これは探触子の先端を、極力被検査物の表面
に接近させるためである。

内側スリーブ１２の外径側には、第３の弾性手段である
内側スリーブスプリング１５を介して外側スリーブ１６
がとりつけられており、内側スリーブ１２は内側スリー
ブスプリング１５の圧縮可動分だけ外側スリーブ１６の
中で上下方向に可動しうる構造となっている。ここで内
側スリーブスプリング１５は、バネが探触子固定スプリ
ング１３のバネ力より強いものを選定し使用する。外側
スリーブ１６と内側スリーブ１２はシリンダとピストン
の関連をもって動作しうる。この場合、内側スリーブ１
２の外径側の上部、下部はフランヂ状の凸部を形成して
おり、この間に、外側スリーブ１６の上部のカギ形部を
嵌めこむ構造となっているので、内側スリーブ１２は外
側スリーブ１６より抜は落ちることはない。

外側スリーブ１６にはストッパ１６ｂが取付けられてお
り、当該ストッパ１６ｂは内側スリーブ１２の上部のフ
ランジ外周部に加工されたギヤ１２ｂに噛合う構造とな
っている。即ち、ストッパ１６ｂとギヤ１２ｂは第２の
規制手段を構成しており、この両者が噛み合った状態で
は探触子１を内包する内側スリーブ１２は自由に回転出
来ない構造となっｈ゛ ている。従って、探傷中にあける超音波の伝播の方向を
常に一定方向に維持することが可能である。

一方この両者の噛合いは、上下方向には容易にスライド
可能な構造となっているので、内側スリーブ１２の上下
動には何ら制約を与えることはない。

外側スリーブ１６の下部（被検査物側）には、第２の接
触ガイドである外側スリーブ接触ガイド１６ａが内側ス
リーブ１２をとりまくように３ないし４個配置されてお
り、探傷走査中にあっては、常にこれら複数の外側スリ
ーブ接触ガイド１６ａが被検査物表面に接触する。従っ
て、被検査物表面には、内側スリーブ接触ガイド１２ａ
と外側スリーブ接触ガイド１６ａが同時に直接接触する
ことになる。

外側スリーブ１６は探触子１と内側スリーブ２を内包し
、前述した従来の探触子保持機構と同構造のリング３．
軸受ピン４．支持アーム５及び軸受ピン６からなるジン
バル機構により支持されている。支持アーム５は第１の
弾性手段であるアーム固定スプリング８．ガイドバー７
及び保持機構支持部９を介して探触子走査装置の探触子
駆動ヘッド１１に固定ネジ１０でとりつけられている。

アーム固定スプリング８は、バネ力が内側スリーブスプ
リング１５より強いものを使用する。

探傷走査は、探触子保持機構を被検査物表面に圧着しな
から探触子走査装置の探触子駆動ヘッド１１を走査する
。被検査物表面に圧着された探触子保持機構の各種曲率
、傾斜を有する被検査物表面への追従は、シンバル機構
とアーム固定スプリング８の作用により、外側スリーブ
１６の下部にとりつけられた３ないし４個の外側スリー
ブ接触ガイド１６ａの全てが均等に被検査物表面に接触
することにより得られる。接触ガイド１６ａの取付幅（
第４図のＷに相当する）は接触子１の直径ｄに関係なく
、傾倒しないだけの十分な値に選定することが肝要であ
り、これにより常に安定した追従走査が可能である。

即ち、外側スリーブ接触ガイド１６ａは、探触子保持体
機構全体の姿勢を整える役目をはたす。

このような構造において、内側スリーブ１２は内側スリ
ーブ接触ガイド１２ａの被検査物表面への追従に従い軸
方向に移動し、内包している探触子１の先端を常に被検
査物表面に近ずけるように動作する。内側スリーブ接触
ガイド１６ａと探触子１の先端の位置関係から探触子１
は以上の一連の動作を通じて、被検査物表面に対し被検
査物表面の曲率が探触子保持機構の走査中に時々刻々変
化する場合であっても、所定の範囲の接触ギャップを維
持して接触することが可能となる。

上記のように構成された２重追従機構を有する探触子保
持機構を使用することにより、第６図（ａ）。

（ｂ）、　（Ｃ）に示すように探傷走査中に被検査物表
面の曲率が変化する場合にあっても、常に安定した姿勢
で且つ所定の範囲の接触ギャップを保って探触子を走査
することが可能であり、被検査物の表面曲率に影響をう
けない安定した超音波探傷（超音波の送信、受信）をお
こなうことができる。

また前述したように、探触子そのものを探触子保持機構
の支接部のスプリング及び内側スリーブスプリングより
バネ力が弱いスプリングで保持し単独で上下動する構造
をとっているので、第６図（ｄ）に示すように接触ガイ
ドでは追従しえないような極部的な被検査物表面の凸起
部等については、探触子がこれらの上にのり上げ逃げる
ように動作するので、探触子の損傷を防止出来る効果を
有している。更に前記実施例では、外側スリーブ１６に
設けたストッパ１６ｂを内側スリーブ１２の上部先端に
設けられたギヤ１２ｂよりはずすことにより内側スＩＪ
−ブ１２を容易に回転させることが出来るので、超音波
の伝播方向を自由に選択出来る利点を有している。これ
は、溶接線に対して多方向からの探傷、例えば縦方形、
横方形走査及び斜平行走査等が要求される場合に特に効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれ従来の探触子保持機構の側面
図および正面図、第３図は従来の探触子保持機構による
被検査物表面への探触子の接触状態を示す部分拡大図、
第４図、第５図はそれぞれ本発明の実施例に係る探触子
保持機構を示す側面断面図、および平面図、第６図は本
発明の実施例の探触子保持機構による被検査物表面への
探触子接触状態を示す部分拡大図である。 １・・・探触子、５・・・支持アーム、８・・・アーム
固定スプリング、１１・・・探触子駆動ヘッド、１２・
・・内側スリーブ、１２ａ・・・内側スリーブ接触ガイ
ド、１３探触子固定スプ、リング、１５・・・内側スリ
ーブスプリング、１６・・・外側スプリング、１６ａ・
・・外側スリーブ接触ガイド。 ヤ３　閃 （（Ａ） オ鶴閃 （１ ２７２ オｂ辺 （Ｊ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）第１の弾性手段により被検出物側に圧する状態で探
   触子駆動部に取り付けられた支持アームに、探触子を内
   包するスリーブをジンバル機構を、介して接続してなる
   ものにおいて、前記スリーブを、被検出物と探触子との
   ギャップを生せしめる第１の接触ガイドを先端に有し、
   前記第１の弾性手段より弱い第２の弾性手段により探触
   子を被検出物側に圧する状態で保持する内側スリーブと
   、探触子の姿勢を保つ第２の接触ガイドを先端に有し、
   前記第１の弾性手段より弱く第２の弾性手段より強い第
   ３の弾性手段により内側スリーブを被検出物側に圧する
   状態で保持する外側スリーブとから構成することを特徴
   とする超音波探傷用探触子の保持機構。 ２、特許請求の範囲第１項記載の保持機構において、第
   １の接触ガイドはできるだけ探触子よりにあることを特
   徴とする超音波探傷用探触子の保持機構。 ３）特許請求の範囲第１項記載の保持機構において、第
   ２の接触ガイドは少なくとも探触子の姿勢を保つに足る
   取付幅を有することを特徴とする超音波探傷用探触子の
   保持機構。 ４）特許請求の範囲第２項または第３項記載の保持機構
   において、接触ガイドは複数の突出部からなることを特
   徴とする超音波探傷用探触子の保持機構。 ５）特許請求の範囲第１項記載の保持機構において、内
   側スリーブと探触子は探触子の回動を阻止する第１の規
   制手段を有することを特徴とする超音波探傷用探触子の
   保持機構。 ６）特許請求の範囲第１項記載の保持機構において、外
   側スリーブと内側スリーブは内側スリーブの回動角を任
   意に設定する第２の規制手段を有することを特徴とする
   超音波探傷用探触子の保持機構。