JPS62153744A - 探触子回転型超音波探傷装置およびその運転方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、探触子を探触子ホルダにて保持し、該探触子
ホルダの中心部に被検材を挿通搬送し、該被検材の回り
に探触子ホルダを高速回転させて探傷を行なう形式の探
１オ子回転型超音波深傷装置に関し、特に、呼側用Ｅｌ
触子に対して高精度の温度補償を行なうようにした超音
波探傷装置に関する。

［従来の技術］ 一般に、金属管の中でも、高品質および高精度を要求さ
れるもの、例えば、原子力関係で使用されるような極小
径管にあっては、管の傷や材質中の欠陥等についての厳
密な超音波探傷のみならず、その内外径−肉厚等の寸法
測定（以下１測という、）についても、厳密な超音波１
測が行なわれる。

従来、超音波探傷装置としては、複数個の探触子を探触
子ホルダに保持させると共に、水室を形成して、該ホル
ダを回転させることにより、探触子を被検材の回りに回
転させ、同時に、被検材を長さ方向に搬送することによ
り、該被検材の外周表面に螺旋状の走査軌跡を画いて探
傷を高密度で行なうものがある。

一方、超音波呼側装置としては、従来、適当なシールを
施した挿通孔を側壁に備えた水槽内に、呼側用探触子を
配置し、被検材を回転させつつ、上記挿通孔を挿通して
水槽内を搬送して、呼側を行なうものがある。また、よ
り精密な寸法計測を行なうため、温度による超音波の音
速変化を補償すべく、温度補償用探触子を備えたものも
ある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、これら従来の装置は、互いに独立の装置であっ
て、探傷と呼側とを別途行なう必要がある。そのため、
それぞれについて作業の段取りを行なう必要があり、作
業量が増えると共に、煩雑となり、しかも、検査に要す
る時間も長くなると。

いう欠点がある。

また、従来の呼側装首にあっては、水槽を使用する形式
であるため、被検材を回転させる必要があり、従って、
回転数を大きくすることができず、検査に時間がかかる
欠点がある。

さらに、温度補償用探触子を備えた呼側装首にあっては
、水槽内の媒質の温度分布が不均一で、補償精度が十分
でないという欠点がある。

本発明は、このような欠点を解決すべくなされたもので
、探傷と呼側とを同時に行なうことができ°て、作業の
段取りが１回で済み、作業量を減少す゛ると共に、作業
を容易にし、しかも、検査に時間がかからず、かつ、呼
側に際し、精密な温度補償を行ない得る、探触子回転型
超音波探傷装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、探触子を探触子ホルダにて保持し。

該探触子ホルダの中心部に被検材を挿通搬送し、該被検
材の回りに探触子ホルダを高速回転させて探傷を行なう
形式の探触子回転型超音波探傷装置において、上記問題
点を解決する手段として、上記探触子ホルダの両端部お
よび中央部の各々に、被検材を案内するガイド孔を有す
る隔壁を設けて、探傷用水室および寸測用水室を形成し
て、前者には探傷用探触子を、一方、後者には呼側用探
触子を配設し、 かつ、上記呼側用探触子の近傍に、温度補償用探触子を
付設して構成されることを特徴とする。

０作　用〕 本発明は、上記問題点解決手段に示すように、探触子ホ
ルダに、探傷用水室および寸ΔＩ４用水室を形成して、
前者には探傷用探触子を、一方、後者には呼側用探触子
を配設しているので、探傷と同時に呼側を行なうことが
できる。この場合、両者の水室が隔壁にて分離されてお
り、それぞれに適した水距離を設定できる。

また、本発明は、寸測用水室に配設した温度補償用探触
子により、音速を計測して、呼側に際し、温度による超
音波の音速変化を補償していな限り小さくすべく、寸測
用水室の容積を極限に近く小さく設定しており、しかも
、高速回転により水が攪拌されるので、呼側用水室内の
媒質の温度分布がほぼ均一となって、精度良く行ない得
る。そのため、高精度に寸法計測を行なうことができる
。

なお、本発明は、北記各隔壁の中心部に設けられたガイ
ド孔により、被検材を、該被検材中心と回転中心とをほ
ぼ一致させて案内するので、被検材と、探触子ホルダの
回転中心との位置合わせを行なうことなく、被検材がガ
イド孔により位置決めされて、自動的に回転中心と一致
するように搬送される。そのため、極小径管であっても
、精密に探傷および呼側を行ない得る。

［実施例］ 本発明の実施例について図面を参照して説明する。

〈実施例の構成〉 第１図は本実施例が適用される探触子回転型超雄側の１
で要部である探触子ホルダを示す断面図、第３図は本実
施例の各探触子−の配置を示す説明図である。

先ず、第１図に示す探触子回転型超音波探傷装置につい
て説明する。

同図において、本実施例装置は、各部分が架台１０Ｌ而
に１−直線１−に配置され、中央部に、回転駆動および
信号の電気的接続を行なう装置本体１２が１没近ごれ、
該本体１２の一端部に探触子ホルダ部Ｉ３が連結ｙれ、
かつ、架台１０の長り方向両端側に、被検材Ｐを搬送す
る搬送装置１６および１８が設けである。これらの各装
置は、被検材Ｐを曲げずに搬送できるように中心軸を一
致させて配置しである。

探触子ホルダ部１３内部の探触子ホルダ１４は、第２図
に示すように、取付部２０、・ｆ側部２２、探傷部２４
および媒質導入部２Ｂからなり、全体として複数の異径
円筒を同心に重ねた構成となっている。そして、各円筒
の境界部分には、隔壁２８．３０および３２が設けであ
る。なお、同図に示す部分は、すべて高速回転する１部
分であって、この外側に、ｊｉ＋７転しない外力／＜　
−３４（第１因参！に（、）等の非回転召）ｒが設けら
れている。

隔壁２８．３０８よび３２により１、を測用水室３６お
よび探傷用水室３８が設けられている。ま−た、隔ムＶ
２８．３０．ｔ−７ヨヒ３２ｔ７）　６　中心ｆｉ　ニ
ハ、ＩＴ　ｍ孔４０．４２５よび４４が同心に設けであ
る。これら貫通孔４Ｑ４２および４４には　各々中心か
探触子ホルタ１４の中心と一致すると共に、内径が被検
材Ｐの外径にほぼ等しくなるように精烹に加ＬＬした位
置決め用の／−２シング４６．４８および５０が嵌着し
である。これらのブッシング４６．４８および５０に１
没けられた孔が、被検材Ｐを探触子ホルダ１４の回転中
心と軸心を合わせて案内するガイド孔となる。

呼側部２２には、呼側用探触了−５２，５４と、温度補
償用探触子５６（第３図参照）および反射板５８とが、
端部を呼側用水室３６に臨ませて配置されている。探触
子５２．５４．５６は、適ちな保持部材により保持され
て取付けられる。例えば、探触子−５２，５４について
は、第２図に示すような保持部材６０により１水距敲の
調整を行なうと共に、その位置で保持固定される。

探傷部２４には、探傷用探触子６２．６４．６Ｂおよび
６８が各端部を探傷用水室３８に臨ませて配置されてい
る。なお、探傷用探触子８Ｂは、切断面のｆ前にあって
、断面図である第２図には本来は表れないはずであるが
１位置を示すため同図に示しである。

これらの探傷用探触子６２．６４．６６および６８は、
被検材Ｐに斜めに超音波を入射させるため、回転中心に
対して斜めに設定されている。この探触子も、適当な保
持部材により、水距離および角度の調節を可能としであ
る。例えば、探傷用探触子８２、　Ｅｉ４は、保持部材
７０．７２により、水距離調節および角度′Ａｆｌを可
能として保持されている。

取付部２０は、Ｌ記隔壁２８の外側にフランジ状に形成
され、本体１２側においてフランジ状に形成される取付
部７４に、複数本のボルト７６により固若される。この
取付部２０には、探触子５２等に通じる信−）線を接続
するコネクタのプラグ７８が埋鋳子）、を威に設けられ
ている。

これに対し、本体１２側には、上記プラグ７８に対応し
て、レセプタクル８０が取付部７４に設けである。この
レセプタクル８０から接続される信号線８２ノよ、固定
側と回転側との電気的接続を行なうコ／デンサカブリン
グ等の信号授受部（図示せず）に接続される。また、取
付部７４は、その中心部がロータ８４に連結されている
。このロータ８４は、架台１０内に格納された電動機と
動力伝達り段（いずれも図示せず）とにより回転駆動さ
れ、取付部７４を介して探触子ホルダ１４を高速回転さ
せる。さらに、このロータ８４の中心部には、被検材Ｐ
を回転中心に位置させるガイド部材８６が貫装しである
。

探触子ホルダ１４の端部に設けられた媒質導入部２６は
、上記隔壁３２にポルト８８により固着しである。この
媒質導入部２６の外周には、溝３０が設けてあり、この
溝９０の適所から探傷用水室３８に連通する導水部９２
が設けである。また　探傷用水室３８と呼側用水室３６
とをｉ！１！通するように、隔壁３０にも・ｑ水孔９３
が設けである。そして１１〕記溝９０は　回転しないケ
ース９４に密閉され、該ケース９４に設けられた媒質導
入口９６から媒質（通常は水）が加圧注入される構成と
なっている。

なお、上記構成では、寸°測用水室３６が探触子ホルダ
１４の取付部側に設けられているが、これは、探触子ホ
ルダ１４が取付部２０にて片持状に支持される構造とな
っているので、大きな遠心力の加わる径の大きい部分を
基部側として、回転を安定化させるためである。

また、上記実施例では、呼側部２２および探傷部２４の
外周に、各々、円筒状のカバー９８，１００が装着され
ている。これは、探触子ホルダ１４から排出された水が
過度に飛散しないよう、また、探触子の引出線を保護す
るためである。

〈実施例の作用〉 北見のように構成される本実施例の作用について、上記
第１〜３図および第４図を参照して説明する。

先ず、図示しない電動機によりロータ８４を回転させて
、探触子ホルダ１４を高速回転させる。また、該探触子
ホルダ１４に、媒質として水を媒質導入口９６から注入
する。この注入は、媒質導入口９６にパイプを連結して
行なう。注入された水は、溝９０の適所から導水部９２
を経て探傷用水室３８および呼側用水室３６に達して、
これらを満たし、溢れた水は、図示していないドレイン
から探触子ホルダ１４外部に排出される。

一方、被検材Ｐは、搬送装と１６により先端からロータ
８４内のガイド部材８６に挿通し、さらに、探触子ホル
ダ１４の隔壁２８．３０および３２に設けであるブッシ
ング４６．４８および５０に順次挿通し、搬送装置１Ｂ
に達して、第１図矢印へ方向に一定の速度で搬送される
。

呼側および探傷は、各々図示しないリミットスイッチ等
の近接センサにより、被検材Ｐの先端の接近が検出され
ると開始される。

呼側は、呼側用探触子５２．５４から超音波を被検材Ｐ
に垂直に放射し、そのエコーが帰るまでの時間を計測し
て、該被検材Ｐの外径寸法、内径寸法、肉厚等を計測す
る。

また、上記呼側は、媒質の温度変化による音速変化によ
り、誤差を生じ易いため、温度補償を行なっている。

この温度補償は、温度補償用探触子５８と、これに対し
て一定間隔を持って対向する反射板５８とで行なわれる
。即ち、温度補償用探触子５６から発射される超音波が
反射板５８にて反射され、再び、温度補償用探触子５６
にて検出されるまでに要する時間の音速温度変化による
変化を検出し、これにより呼側用探触子からの信号を補
正して、温度変化の影響を除去する。

この温度補償作用について、第４図を参照して説明する
。第４図は、被検材の外径を計測する場合を例として示
す。

先ず、被検材Ｐの外径りは、呼側用探触子５２と５４と
の水距離をＷｏ　、呼側用探触子５２と被検材Ｐの外周
との水距離、および１寸測用探触子５４と被検材Ｐの外
周との水距離を各々Ｗｌ　、　Ｗ２　とすると、次式で
饗えられる。

一方、温度補償用探触子５Ｓと反射板５８との水距離を
Ｗ３とし、超音波が該水圧ｆｔ　Ｗ　］を進行するに要
する時間の計測値をｔ３とすると、温度補償係数αは、
次のように求まる。

α＝Ｗ３／４３・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・（２）そこで、呼側用探触子５２と
５４とにより、各々水距離Ｗ、　、Ｗ２　を超音波が進
行するに要する時間ｔｌ、ｔ２　を計測する。ここで、
上記第２式でかえられる温度補償係数αを用いると、温
度補償した水圧ｆｉＷ１　、Ｗ２は、次式で与えられる
。

Ｗｌ　＝αｔ１ ｗ２　＝αｔ２ 従って、これらの関係を上記第１式に代入して、被検材
Ｐの外径りは、 Ｄ＝Ｗｏ　　−ａ　（ｔ＋　　＋ｔ２　）で享えられる
。

探傷は、探傷用の探触子８２．６４．８６および６８か
ら、被検材Ｐに対して斜めに超音波を放射し、被検材Ｐ
内部にある傷や欠陥の界面で反射されて戻う、この探傷
は、探触子ホルダ１４が高速回転しているため、４個の
探触子６２．６４．６６および６８による４条の螺旋状
走査軌跡により探傷が行なわれる。

このように、本実施例では、呼側と探傷とが、被検材を
１回の搬送だけで、同時に行なわれるので、作業時間の
大幅な減少が可能である。

また、ナ測および探傷に際し、被検材Ｐは、３箇所の隔
壁２８．３０および３２に装着されたブッシング４６．
４８および５０により拘束されるため、その中心軸が探
触子ホルダ１４の回転中心とほぼ一致した状態で、＝ｆ
　１％および探傷が行なわれる。従って、極小径管等の
径が小さい被検材についても、精度よく呼側および探傷
を行ない得る。なお、本実施例では、これらのブッシン
グ４８．４８および５０に、その開口部にテーパが設け
であるので、被検材の先端を挿通する際に、先端部との
衝突がなく、容易に挿通することができる。

さらに、本実施例では、呼側に際し、温度補償用探触子
５８により、音速の温度補償を行なっているので、正確
な」°測を行ない得る。

〈実施例の変形〉 上記実施例では、探触子ホルダの隔壁中心部に貫通孔を
設け、これに位置決め用のブッシングを嵌着しているが
、貫通孔自体を精密加重して、カイト孔とし、ブッシン
グを省略してもよい。

また、本実施例では、探傷用探触子を４個使用している
が、これに限らないこと勿論である。

［発明の効果〕 以上説明したように本発明は、探傷と呼側とを同時に行
なうことができて、作業の段取りが１回で済み、作業量
を減少すると共に、作業を容易にし、しかも、検査に時
間がかからず、かつ１寸側に際し、精密な温度補償を行
ない得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例が適用される探触子回転型超音波探傷
装置の外観を示す斜視図、ｆｆ１２図は本実施例の主要
部である探触子ホルダを示す断面図、第３図は本実施例
の各探触子の配置を示す説明図、第４図は温度補償の作
用について、被検材の外径を計測する場合を例として示
す説明図である。 Ｐ・・・被検材　　　　　　１０・・・架台１２・・・
装置本体　　　　　１４・・・探触子ホルダ１Ｂ、１８
・・・搬送装置　　　２０・・・取付部２２・・・呼側
部　　　　　　２４・・・探傷部２６・・・媒質導入部
　　　　２８．３０．３２・・・隔壁３４・・・外カバ
ー　　　　　３６・・・す測用水室３８・・・探傷用水
室　　　　４０．４２．４４・・・貫通孔４６．４８．
５０・・・ブッシング ５２．５４・・・呼側用探触子　５Ｂ・・・温度補償用
探触子５８・・・反射板　　　　　　６０・・・保持部
６２．６４．６６．６８・・・探傷用探触子７０．７２
・・・保持部材　　　７４・・・取付部７８．８８・・
・ポルト７８・・・プラグ８０・・・レセプタクル　　
　８２・・・信号線８４・・・ロータ　　　　　　８Ｇ
・・・ガイド部材８０・・・溝　　　　　　　　９２・
・・導水部９４・・・ケース９Ｂ・・・媒質導入口９８
．１００・・・カバー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）探触子を探触子ホルダにて保持し、該探触子ホル
   ダの中心部に被検材を挿通搬送し、該被検材の回りに探
   触子ホルダを高速回転させて探傷を行なう形式の探触子
   回転型超音波探傷装置において、 上記探触子ホルダの両端部および中央部の各々に、被検
   材を案内するガイド孔を有する隔壁を設けて、探傷用水
   室および寸測用水室を形成して、前者には探傷用探触子
   を、一方、後者には寸測用探触子を配設し、 かつ、上記寸測用探触子の近傍に、温度補償用探触子を
   付設して構成されることを特徴とする探触子回転型超音
   波探傷装置。
2. （２）上記探触子ホルダの探傷用水室および寸測用水室
   を設けるに際し、前者を探触子ホルダの先端側に、後者
   を該探触子ホルダの基端側に配置し、該探触子ホルダの
   基端を回転駆動部に取付けてなる特許請求の範囲第１項
   記載の探触子回転型超音波探傷装置。