JPS62197762A - 探触子の位置制御装置 - 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〕 本発明は探触子の位置制御装置に係り、特に原子力発電
所等の容器（被溶接体）とノズル（溶接体）の溶接部の
探傷を槃−高精度で行うのに好適な超音波探傷装置の探
触子の位置制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

容器とノズルの溶接部用の超音波探傷装置においては１
日立評論　ＶｏＱ、　６５　　Ｎａ９　（１９８３−９
）第３７頁から第４２頁の成瀬らによる［原子力発ｉｔ
＋供用期間中検査用遠隔自動・半自動超音波探傷袋打」
という論文において示されているように、ノズル部に仮
設または恒久装置されるリング状の軌道と、超音波探触
子とを容器とノズルの溶接部に対して直交方向に走査す
るための探傷アームと、探触子駆動部および軌道走行部
を備えた駆動装置とにより構成されたものが知られてい
る。

このような容器とノズルの溶接部用の超音波探傷装置に
は、容器とノズルの溶接部の形状が３次元で変化するた
め、探傷アームをこの変化に追従させるための倣いセン
サおよび機構が設けられていた。

［発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術では、探傷アームが容器とノズルの溶接部
の：３次元形状変化に追従して傾くことを探触子の位置
検出において考慮していなかったため、探触子の位置制
御装置上の探触子計測位置と実際の探触子位置との間に
差が生じるという問題点があった。また、倣いセンサを
用いているため。

装置の取付けの際に、この倣いセンサの調整に手間がか
かり、さらに、倣いセンサの調整が正しく行われていな
いと、位置制御装置上の探触子計測位置と、実際の探触
子位置との差が大きくなるという問題点もあった。

本発明の目的は、倣いセンサを用いずに精度よく探触子
の位置制御を行うことができる被溶接体と溶接体の溶接
部用の超音波探傷装置の探触子の位置制御装置を提供す
ることＦこある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、被溶接体の半径と、上記被溶接体と溶接体
との溶接部の半径と、探傷アーム回転中心の溶接体廻り
の回転半径と、駆動装置が上記溶接体の最上点にある位
置での上記被溶接体と上記探傷アームの回転中心との距
離と、上記駆動装置が上記溶接体の最上点にある位置で
の上記溶接部と探触子との距離と、上記駆動装置の上記
溶接体廻りの回転角度検出手段からの回転角度と、上記
駆動装置が上記溶接体の最上点にある位置および上記溶
接体廻りに移動したときの上記探傷アームの鉛直方向に
対する傾き角度検出手段からの傾き角度および上記駆動
装置が上記溶接体の最上点にある位置での上記探傷アー
ム上探触子位置検出手段からの探触子位置とを入力して
上記探傷アーム上原点位置補正値を算出する算出手段と
、この算出手段からの原点位置補正値と溶接部直交方向
探触子移動量指令値とを入力して溶接部直交方向探触子
移動ｉ指令値補正を行う補正手段と、この補正手段から
の移動量補正指令値を入力して上記探触子を駆動するモ
ータを制御するモータ駆動回路とからなる構成として達
成するようにした。

〔作用〕

被溶接体と溶接体の溶接部の３次元鞍型形状変化に追従
して探傷アームが傾いても、その傾き角度に応じて探傷
アーム上の探触子走査原点位置を適宜補正することがで
きるので、被溶接体表面上での溶接部を基準とした探触
子の位置と位置制御装置上で計測される溶接部を基準と
した探触子の位置とを一致するように制御することがで
き、また、倣いセンサが不用となり、装置の取り扱い性
が向上する。

〔実施例〕

以下本発明を第１図〜第４図、第７図〜第１７図に示し
た実施例および第５図、第６図、第１８図を用いて詳細
に説明する。

第１図は本発明の探触子の位置制御装置の一実施例を示
す全体構成図である。第１図において、容器（被溶接体
）の半径Ｒ１容器とノズル（溶接体）の溶接部の半径ｒ
１．深傷アーム回転中心のノズル廻りの回転半径ｒＺ、
駆動装置のノズルの０°位置（最上点位置）における容
器と探傷アームの回転中心との距離Ｈ，原点設定時の容
器表面上での溶接部と探触子の距離Δｒ１および駆動装
置のノズル廻りの回転角度検出手段、すなわち、駆動装
置回転角度θ検出用エンコーダ１からの回転角度θ、探
傷アームの傾き角度検出手段、すなわち、探傷アーム傾
き角度βθ検出用ポテンショメータ２からの探傷アーム
の傾き角度β０、原点設定時の探傷アーム上での探触子
の位置検出手段、すなわち、探触子位ＩＱｏ’　　検出
用エンコーダ３からの探触子の位ｔｔＱｏ’　　を探傷
アーム上原点位置補正値算出手段４に入力し、探傷アー
ム原点位置補正値ΔＱＯθ　を溶接部直交方向探触子移
動量指令値Ｃが入力されている溶接部直交方向探触子移
動量指令値補正手段５に入力し、この補正手段５からの
出力をモータ駆動回路６に入力し、モータ駆動回路６に
よってモータ７を駆動するようにしである。

第２図は容器とノズル溶接部との説明図で、通常、第２
図に示す容器８とノズル９の溶接部１０の超音波探傷試
験を行う場合、第３図に示すような超音波探傷装置！１
１を用いる。この超音波探傷装置１１は、ノズル９上に
設置されたリング上の軌道１２、軌道１２上を走行する
駆動装置１３゜探触子１４を溶接部１０と直角方向に走
査するための走査部１５より構成しである。さらに、走
査部１５は、探触子１４を案内するための探傷アーム１
６、探触子１４を探傷アー・ム１６に保持する保持部１
７、探触子１４を探傷アーム１６に沿って走査し、かつ
、容器８とノズル９の溶接部１０の３次元鞍型形状変化
に追従して探傷アーム】６を容器８に押し付けるための
走査駆動部１８より構成しである。探傷アーム１６の先
端には、アーム支持部１９が探傷アーム１６に対して直
角に取り付けてあり、保持部１７杷も探傷アーム１６に
対して直角に取り付けである。探傷アーム１６は、ビン
２０により走査駆動部１８に対して回転自在に取り付け
である。走査部１５は連結部２１により駆動部！１３と
連結しである。探触子１４は。

走査部１５により溶接部１０と直交方向に駆動装置１３
が軌道１２上を走行することにより、溶接部１０と平行
方向に走査される。ここで、通常。

溶接部１０の超音波探傷を行う場合、溶接部１０と平行
方向については、第２図に示すＯ“の位置。

直交方向については、常に溶接部１０をそれぞれ探触子
走査の原点（基準点）とし、この原点からの探触子１４
の位置を超音波データとともに記録する。超音波探傷装
［１１により溶接部１０の超音波探傷を行う場合の原点
設定は、第２図のＯ。

の位置で行う。第３図は原点設定の状態を示したもので
ある。容器８の表面上では、探触子１４が溶接部１０と
一致するＢ点が原点となり、探傷アーム１６上では、ビ
ン２ｏの中心Ａ点からＱＯだけ離れた位置Ａ′点が原点
となる。

第４図は第３図の状態から駆動装置１３が軌道１２上を
ノズル９廻りに角度θ移動し、それとともに探触子１４
が溶接部１０に平行に角度θ移動した状態を示す。探傷
アーム１６は、溶接部１０の鞍型形状変化に倣い、第３
図の状態からΔβθだけ傾く。そのため、探触子１４は
溶接部１０からΔＱｏＯだけずれる。すなわち、このず
れ量ΔＱｏθ　を補正しなければ、容器８表面上の溶接
部１０直交方向探触子走査の原点である溶接部１０から
の探触子１４の移動距離と、超音波探傷装Ｗ１１の制御
装置（図示せず）上で計測される探触子１４の溶接部１
０からの移動距離にΔｎｏＯだけ誤差が生じる。

ところで、本発明においては、第１図に示すように、あ
らかじめ容器８の半径Ｒ１容器８とノズル９の溶接部１
０の半径ｒ１．探傷アーム１−６回転中心Ａ点のノズル
廻りの回転半径ｒ２．ノズル９の０°度の位置での容器
８とＡ点の距離Ｈ，原点設定時の容器８の表面上での溶
接部１０と探触子１４との距離Δｒｌ　を製作図面から
または実測することにより求めておき、これらの値と、
駆動装置１３のノズル９廻りの回転角度検出手段１から
の検出回転角度θ、探傷アーム】６の傾き角度検出手段
２からの検出傾き角度βθおよび原点設定時の探傷アー
ム１６上での探触子１４の位置検出手段３からの位ｆｆ
ｌ　Ｑ　ｏ　’　　を用いて探傷アーム１６上の原点位
置補正値算出手段４により接也アーム１６上の溶接部１
０直交方向原点変動址ΔｆｌＯθ　を求め、溶接部１０
直交方向の探触子１４移動量指令値Ｑを溶接部直交方向
探触−ｆ移動量指令値補正手段５で補正するようにしで
ある。

この補正された探触子］４の移動量指令値Ｑ′はモータ
駆動回路６に入力され、探触子１４は、探傷アーム１６
上の補正された原点Ａθより、移動ＲＮ令値θ′だけモ
ータ７により移動する。

以下、その具体例を図面に基づいて説明する。

第５図は従来の超音波探傷装置の原点設定の状態を示し
た図である。公知の超音波探傷装置においては、倣い用
センサ２２を備えており、駆動袋！！１３が軌道１２上
でノズル９の廻りに回転しても、溶接部１０とビン２０
の中心Ａ点との距［４は、常に一定になるように制御さ
れる。このような超音波探傷装置は、探傷アーム１６を
容器８の軸と平行にした状態で溶接部１０の半径とノズ
ル９廻りのビン２０の回転半径とを一致させ、そして、
溶接部］Ｏの位置と探触子１４とを一致させて、原点設
定を行う、第５図は第３図においで探傷アーム１６の傾
きオフセット角度βｏ−０、ノズル９の中心＆ｉｍから
のＡ点の高さｒｚ＝溶接部１０の半径ｒ１とした場合と
同じである。

第６図は第５図の状態から駆動装置Ｊ、；３が軌道１２
上をノズル９廻りに角度θだけ移動した状態を示してい
る。探傷アーム１Ｇは、溶接部１ｏの３次元鞍型形状変
化に倣い、角度βθだけ傾く。

その結果、探傷アーム１６上の原点位置はＡ点からＡＯ
点へ動く。この移動距離を八Ｑｏθ　とすると、溶接部
】０とＡ点との距離は常に一定値１１であるから、Δｆ
ｌｏθ　は次式で与えられる。

Δ℃ｏθ＝Ｉ（ｓｉｎβθ　　　　　　・（１）第７図
、第８図は公知の超音波探傷装置において溶接部１０ど
Ａ点との距離を一定に保つための倣い用センサ２２を用
いない本発明に係る場合を示す図である。第７図は原点
設定の状態を示しており、原点の設定は、第５図に示す
倣い用センサ２２を用いた場合と同様にして行う、第８
図は第７図の状態から駆動袋Ｍ１３が軌道１２上をノズ
ル９廻りに角度θだけ移動した状態を示す、この場合、
溶接部１０とＡ点との距離はΔＨだけ大きくなる。した
がって、探傷アーム１６上の原点は、Ａ点からＡｏ点に
移動し、その移動距離へＱＯθは次式で与えられる。

ΔＱｏθ＝　（Ｈ＋ΔＨ）ｓｉｎβθ　　−（’Ｚ）こ
こで、溶接部１０とＡ点との距離の増加量Δ１１は、以
下のように求められる。

第９図は第２図のＩ−Ｉ線断面図である。ノズル９の０
″の位置から角度０だけ駆動装置１３が軌道１２上を移
動したときのＡ点の位置をＡ′。

溶接部１０の位置をＢθ、容器８の中心を０で示すと、
ΔＨは、 八Ｈ＝ＢＧＢｏθ＝Ｂ’　Ｂ ＝ＯＢ−ＯＢ’ ・・・（３） となる。ＯＢおよびＯＢθは容器８の半径Ｒ１Ｂ’　Ｂ
θは第９図に示すように溶接部１０の半径ｒ！とｓｉｎ
　　Ｏの積ｒｅｓｉｎ　　θで与えられる。よって、Δ
１１は次式で与えられる。

ΔＨ＝Ｒ−Ｒ’−（ｒｔｓｉｎ１７）”　　　・＝　（
４）（４）式を（２）式に代入すると、第８図における
探傷アーム１６上の原点位置の移動距離ΔＱＯθは次式
となる。

Δｆｌｏθ＝＜Ｈ＋Ｒ−、／’ｉ−了ｒ　５ｓｉｎ　ｅ
平ｓｉｎβθ・・・（５） 第１０図および第１１図は倣いセンサを用いないときの
溶接部１ｏの半径ｒ１とビン２０の中心Ａ点のノズル９
廻りの回転半径ｒ２とを一致させない場合の図である。

第１０図は原点設定の状態を示しており、この場合、探
傷アーム１６上の原点位置は、探傷アーム１６の回転中
心Ａ点よりΔｒだけ離れた位１！ｔＡ’点となり、Δｒ
は次式で与えられる。

Δｒ＝ｒｔ−ｒｚ　　　　　　　　・・・（６）第１１
図は第１０図の状態から駆動装置１３が軌道１２上をノ
ズル９廻りに角度θだけ移動した状態を示しており、こ
の場合、探傷アーム１６上の原点はＡ′点からＡＤ点に
移動し、その移動距離ΔＱＯθ　は、 ΔＱｏＯ＝ＱｏＯ−Ｑｏ　　　　　　　・＝　（７）と
なる。ここで、第１０図および第１１図より、Ｑｏ＝Δ
ｒ　　　　　　　　　　・・・（８）Ｑｏθ＝ＡＡ　　
θ ＝ＡＥ＋ＥＡ　　θ ＝ＡＤｃｏｓβ　θ＋Ｂ　θＤｓｉｎβ　θ＝Δｒ　Ｃ
ｏｇβθ＋（Ｈ＋ΔＨ）ｓｉｎβθ・・・（９） （８）式および（９）式に（５）式および（６）式を代
入して、 Ｑｏ＝　ｒｘ　−ｒｚ　　　　　　　　　　　　　−（
１０）ＱｏＯ＝（ｒｔ　−ｒｚ）ｃｏｓβ　θ＋（Ｈ＋
Ｒ−Ｒ”−（ｒｘｓｉｎ＆）”ｓｉｎβθ・・・（１１
） したがって、（７）式に（１０）式、　　（１１）式を
代入すると、第１１図における探傷アーム１６上の原点
位置の移動量ΔＱｏθ　は次式で与えられる。

ΔＱ　ｏ　Ｏ＝　（Ｈ＋　Ｒ−５Ｔ：四ｔｓ１ｎ　（Ｊ
　）”ｓｉｎβ０＋（ｒｌ−ｒｚ）（ｅｏｓβθ−１） ・・・（１２） 第１２図は第１０図および第１１図に示す例において原
点設定の際に探傷アーム１６が角度β０だけ傾いている
場合の図である。この場合、探傷アーム１６の回転中心
Ａ点と探傷アーム１６上の原点Ａ′点との距離Ｑｏは、
（８）式に示すように、溶接部］−〇の半径ｒ１とＡ点
のノズル９廻りの回転半径ｒ２との差Δｒとは等しくな
らない。

したがって、（１２）式は以下のようになる。

Δｎｏθ＝（Ｈ＋Ｒ−１膨、”　−（ｒ　ｔｓｉｎ　（
ｊ　）”ｓｉｎβθ＋（ｒｘ　−ｒｚ）ｅｏｓβθ−Ｑ
。

・・・（１３） 第１３図は第１１図および第１２図に示す例においてさ
らに容器８とノズル９との溶接部１０の近傍のＲ部の曲
率等の制限により原点設定の際に探触子】４を溶接部１
０と一致させることができない場合の図である。探触子
１４が溶接部１０と一致する場合の容器８の表面上の原
点位置はＢ点、その場合の探傷アーム１６上の原点位置
はＡ′点。

溶接部１０への接近限界となる容器８の表面上の探触子
１４の位置はＢ′点、その場合の探傷アーム１６上の探
触子１４の位置はＡ′点である。探傷アーム１６の傾き
オフセット角度をβ０、容器８の表面での探触子１４原
点位置の誤差ＢＢ’＝Δｒ、探触子１４がＢ′点での探
傷アーム１６上の探触子１４のＡ点からの距離をＩ２０
′　　とすると、探傷アーム１６上の原点Ａ′のＡ点か
らの距離ＱＯは次式で与えられる。

Ｑｏ＝Ｑｏ’　−ΔＱ。

＝Ω０′−Δｒ　１００８β０　　　・・・（１４）（
１４）式を（１３）式に代入すると。

ΔＱｏθ＝（Ｈ＋Ｒ−Ｒ”−（ｒｒｓｉｎａ五ｓｉｎβ
θ＋　（ｒｌ−ｒｚ）ｃｏｓβθ−ＣＱｏ’　−Δｒｌ
ｅａｓβ０）・・・（１５） となる、この（１５）式は、第３図に示すように、半径
Ｒの容器８とノズル９との半径ｒ１の溶接部１ｏを超音
波探傷装置１１により検査する際に、第２図のノズル９
のＯ″の位置において容器８と探傷アーム１６の回転中
心Ａ点との距離がＨ、ノズル９の中心ａｍからの探傷ア
ーム１６の回転中心Ａ点の高さがｒ２．探傷アーム１６
の回転角度がβ０の状態で、容器８の表面上で探触子１
４を溶接部１０からΔｒ１だけ離れた位置Ｂ′点に設置
して溶接部１０直交方向接触子走査原点位百を設定し、
探傷アーム１６上での探傷アーム１６の回転中心Ａ点か
らの探触子１４の距離がＱｏ’　　のとき、第４図に示
すように、駆動部ｆｉ１３が軌道１２上をノズル９廻り
に角度θだけ移動した場合に、探傷アーム１６の傾き角
度がβθであったときの探傷アーム１６上の原点位置の
変動量ΔＱｏθを求めるための一般式である。このΔＱ
ｏθ　を用いて、探触子１４の溶接部１０直交方向の走
査位置補正を行うには、探傷アーム１６上の原点位置へ
１を設定後、第１図に示すように、超音波探傷装置１１
の図示しない制御装置からの探触子１４の駆動量指令値
悲にΔＱｏＯを加え、Ｑ’　＝Ｑ＋ΔＱｏθ　だけ探傷
アーム１６上で原点Ａ’より探触子１４を駆動すればよ
い。

第１４図、第１５図および第１６図は第３図および第４
図に示す超音波探傷装置１１の各駆動部および位置検出
部の一実施例を示す図である。第１４図は第３図の走査
部１５の部分断面図で、２３はエアシリンダ、２４は探
傷アーム１６を容器８に押し付けるための部材、２５は
探触子１４を探傷アーム１６に沿って駆動する探触子駆
動部、２６は駆動部２５により探傷アーム１６上を摺動
するスライダ、２７は探触子１４を容器８に押し付ける
ためのエアシリンダ、２８は探触子１４を容器８に密着
して保持するためのジンバル機構、２９は探傷アーム１
６の回転軸であるビン２０に固定して設けられた歯車、
３０は歯車２９と噛み合う歯車、２は歯車３０に直結し
た探傷アーム傾き角度βθ検出用ポテンショメータであ
る０部材２４はビン３１によって走査駆動部１８に係止
されている。さらに１部材２４の両端は、ビン３２およ
び３３によりそれぞれエアシリンダ２３および駆動部２
５に係止されている。駆動部２５は探傷アーム１６に固
定しである。エアシリンダ２３は常に伸長するように駆
動されており、部材２４はビン３１を中心にして回９転
するようにエアシリンダ２３によって力を加えられてい
る。したがって、駆動部２５および探傷アーム１６には
部材２４によってアーム支持部１９を容器８に押し付け
るようにビン２０を中心とした回転力が加えられている
。このような機構により探傷アーム１６は溶接部１０の
鞍型形状変化に追従して傾く。その傾き角度βは、探傷
アーム１６の回転中心であるビン２０に設けた歯車２９
が探傷アーム１６が傾くのと同時に回転し、ポテンショ
メータ２に直結した歯車３０を回転し、ポテンショメー
タ３１の歯車３０の回転角に比例した電圧変化を計測す
ることによって測定される。

第１５図は第１４図の駆動部２５のｎ−ｕ線断面図であ
る。３４はスライダ２６および探触子１４を探傷アーム
１６に沿って駆動するためのボールネジである。ボール
ネジ３４には歯車３５が設けである。駆動部２５の内部
にはモータ７が設けてあり、モータ７には歯車３５に噛
み合って回転する歯車３６が設けである。そして、モー
タ７が歯車３６を回転することにより歯車３５およびボ
ールネジ３４が回転する。スライダ２６の内部にはポー
ルナツト（図示せず）が設けてあり、ボールネジ３４の
回転はポールナツトを探傷アーム１．６方向に駆動し、
スライダ２６および探触子１４は探傷アーム１６に沿っ
て駆動される。また、駆動部２５の内部には探傷アーム
上の探傷子位置Ｑｏ′　　検出用エンコーダ３が設けて
あり、エンコーダ３には歯車３５に噛み合って回転する
歯車３７が設けである。したがって、モータ３が回転す
ると、スライダ２６を探傷アーム１６方向に駆動すると
同時に、歯車３６，３５．３７を介してエンコーダ３を
回転する。エンコーダ３では、その回転、すなわち、ス
ライダ２６および探触子１４の移動距離に応じたパルス
を発生する。このエンコーダ３で発生するパルス数をカ
ウントすることにより、探傷アーム１６上での探触子１
４の移動量を計測する。

第１６図は第３図の駆動装置１３の部分断面図である。

３８はモータ、３９はモータ３８に設けられた歯車、１
はモータ３８と直結して回転する駆動袋口回転角度０検
出用エンコーダ、４０は歯車３９と噛み合うピニオンギ
ヤ、４１は軌道１２に設けられたラック、４２は駆動装
置１３を軌道１２上に保持するための保持部である。モ
ータ３８の回転は歯車３９を介してピニオンギヤ４０を
回転し、ピニオンギヤ４０はラック４１と噛み合ってい
るため、駆動装置１３は軌道１２上をノズル９の廻りに
移動する。その移動角度０は、モータ３８と直結して回
転するエンコーダ１で発生するパルスをカウントするこ
とにより計測する。

第１７図は（１５）式を用いて第１図に示すように探傷
アーム１６上の探触子１４の位置制御を行うための電子
制御回路の一実施例を示す基本構成図である。原点設定
の際の探傷アーム１６上での探触子１４の探傷アーム１
６の回転中心Ａ点からの距離Ｑｏ′　　は、第１５図に
示した例の如く、エンコーダ３が発生するパルス数とし
て検出される。

このエンコーダ３が発生するパルス数は、カウンタ５１
によって計数され、ディジタル値で・（ンブットボード
５５に入力される。探傷アーム１６の傾き角度βθは、
第１４図に示した例の如く、２１（。

テンショメータ２により電圧値として検出される。

このポテンショメータ２による探傷アーム１６の傾き角
度βＯに応じた電圧値は、Ａ−Ｄコンバータ５２に入力
され、ディジタル値に変換されてインプラミーボード５
５に入力される。駆動袋Ｌ！１３のノズル９の中心線ｍ
廻りの移動角度θは、第１６図に示した如く、エンコー
ダ１が発生する駆動袋！！１３の移動角度Ｏに応じたパ
ルス数がカウンタ５３によって計数されるディジタル値
でインプットボード５５に入力される。、４３は容器８
の半径Ｒ５４４は溶接部１０の半径ｒｘ、４５は探傷ア
ーム１６の回転中心Ａ点のノズル９の中心線ｍ？Ａりの
回転半径ｒｚ、４６はノズル９のＯ”の位置での容器８
と探傷アーム１６の回転中心Ａ点との距１ＩｌｌＩ（で
、これらの値は、キーボード５４によりインプットされ
、ディジタル値でインプットボード５５に入力される。

インプットボード５５は、ＣＰＵ５Ｇより信号線５７を
介して与えられる制御信号により必要な情報をＣＰ　Ｕ
　５６に出力する。５８は周知のマイクロコンピュータ
で、基本的にはＣＰＵ５Ｇ、ＲＡＭ５９．ＲＯＭ６０よ
り構成される。ＲＯＭＧＯにはＣＰＵ５６を制御するプ
ログラムが書き込まれており、ＣＰＵ５Ｇは、＝のプロ
グラムにしたがってインプラ１−ボード５５より必要と
される外部データを取り込んだり、あるいは、ＲＡ　Ｍ
　５９との間でデータの授受を行ったりしながら（１５
）式に示す演算処理を行い、処理した補正値をアウトプ
ットボード６１へ出力する。アウトプットボード６１は
、信号線６２を介してアウトプットボード６１へ４えら
れるＣＰＵ５６からの制御信号により補正値をＤ−Ａコ
ンバータ６３へ出力する。Ｄ−Ａコンバータ６３は、ア
ウトプットボード６１から与えられる補正値ディジタル
信号をアナログ信号に変換し、加算器６４に出力する。

加算器６４には、Ｄ〜Ａコンバータ６３より与えられる
補正値アナログ信号と、マイクロコンピュータ５８内の
制御プロ、プラムまたは別途設けた超音波探傷装置１１
の制御装置より与えられる溶接部１０直交方向探触子位
置指令値Ｑである６５で示すアナログ信号とが入力され
、これらの信号は２加算器６４により加算され、加算器
６６を介してモータ駆動回路６に入力される。モータ駆
動回路６は、加算器６６により入力される探触子位置指
令値Ｑ′に応じた電圧またはパルスを発生し、モータ７
を駆動する。モータ７の回転数はエンコーダ３のパルス
数としてカウンタ６７により計数され、モータ７の回転
数は、Ｄ−Ａコンバータ６８によりアナログ値に変換さ
れると同時に探触子１４の移動距離信号に変換され、加
算器６６に入力される。加算器６６は、加算器６４より
入力される補正された探触子位置指令値信号とＤ−Ａコ
ンバータ６８より入力される探触子位置信号の差を求め
、この差の信号をモータ駆動回路６に入力する。したが
って、モータ７は閉ループ制御されることになり、探触
子１４は探傷アーム１６上Ｑ′の位置まで駆動され、容
器８の表面上では溶接部１０からαの位置まで駆動され
る。

なお、第１７図において、第１図の探傷アーム原点位置
補正値算出手段４は、カウンタ５１．Ａ−Ｄコンバータ
５２、カウンタ５３、キーボード５４、インプットボー
ド５５を含めたマイクロコンピュータ５８に相当し、溶
接部直交方向探触子移動量指令値補正手段５は、アウト
プットボード６１、Ｄ−Ａコンバータ６３を含めた加算
器６４゜６６に相当する。

第１８図は第１７図のＣＰＵ５６の機能の一実施例を示
す説明図である。まず、定数読み込み７０でキーボード
５４より入力される定数Ｒ９ｒ’ｌ　＋　　ｒｚ　？　
ＨＨΔｒ１をインプットボード５５を介して読み込み、
ＲＡＭ５９に記憶する。次に、初期値読み込み７１でエ
ンコーダ３で検出されるＱｏ’　　およびポテンショメ
ータ２で検出されるβσをそれぞれカウンタ５１、Ａ−
Ｄコンバータ５２およびインプットボード５５を介して
読み込み、ＲＡＭ５９に記憶する。変数読み込み７２で
は、ポテンショメータ２で検出されるβ０およびエンコ
ーダ１で検出されるθを読み込む。そして、補正値算出
７３では、ＲＡ　Ｍ　５９に記憶されたＲ９ｒｌ　＋　
ｒｚ　！　Ｅ−ＬΔｒｔ、　β０．Ｑｏ’　　を呼び出
し、これらの値を変数読み込み７２で読み込まれたβθ
およびθとともに（１５）式に代入し、補正値ΔＱｏθ
　を算出する。出カフ４では算出された補正値ΔＱｏθ
　をアウトプットボード６１を介してＤ−Ａコンバータ
６３に出力する。

従来の容器とノズルの溶接部用超音波探傷装置の制御に
おいては、溶接部の３次元鞍型形状に追従した探傷アー
ムの傾きによる探傷アーム上の溶接部直交方向走査原点
位置の変動を考慮していなかったため、制御装置で計測
される溶接部直交方向探触子位置は、容器表面上での実
際の探触子位置から第６図に示すようにΔＱＯθ　だけ
ずれていた。これに対し、本発明の実施例における探触
子の位置制御装置によれば、このずれ量ΔΩ０θ　を補
正し、探傷アーム１６上の探触子１４の位置と容器８表
面上の探触子位置とを一致させるように探触子位置を制
御できる。

また、第５図に示した公知例の場合のように、倣い用の
センサ２２は不用であり、第３図に示すように、超音波
探傷装置１１のノズル９へのセツティング条件、探触子
走査原点セットの条件にかかわらず、（１５）式を用い
た補正、制御を行うことができる。したがって、装置取
り付番プの際のこまかな調整は不要となり、装置の取り
扱い性も向上する。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、倣いセンサを用
いずに精度よく探触子の位置制御を行うことができ、被
溶接体と溶接体の溶接部用として好適な超音波探傷装置
の探触子の位置制御装置を提供できるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の探触子の位置制御装置の−・実施例を
示す全体構成図、第２図は被溶接体である容器と溶接体
であるノズルの溶接部の説明図、第３図は超音波探傷装
置の一実施例を示す構成図、第４図は第３図の状態から
駆動装置が軌道上をノズル廻りに角度θ移動し、それと
ともに探触子が溶接部に平行に角度Ｏ移動した状態を示
す図、第５図は従来の超音波探傷装置の原点設定の状態
を示した図、第６図は第５図の状態から駆動装置が軌道
上をノズル廻りに角度θだけ移動した状態を示す図、第
７図は本発明に係る原点設定の状態を示す図、第８図は
第７図の状態から駆動装置の軌道上をノズル廻りに角度
θだけ移動した状態を示す図、第９図は第２図のＩ−Ｉ
線断面図、第１０図は本発明における原点設定の状態を
示す図、第１１図は第１０図の状態から駆動装置が軌道
上をノズル廻りの角度θだけ移動した状態を示す図、第
１２図は第１０図、第１１図において原点設定の際に探
傷アームが角度β０だけ傾いている場合の図、第１３図
は第１１図、第１２図において容器とノズルとの溶接部
の近傍のＲ部の曲率等の制限により原点設定の際に探触
子を溶接部と一致させることができない場合の図、第１
４図は第３図の走査部の一実施例を示す部分断面図、第
１５図は第１４図の探触子駆動部の■−■線断面図、第
１６図は第３図の駆動装置の一実施例を示す部分断面図
、第１７図は本発明の探触子の位置制御装置の電子制御
回路の一実施例を示す基本構成図、第１８図は第１７図
のＣＰＵの機能の一実施例を示す説明図である。 １・・・駆動装置回転角度検出用エンコーダ、２・・・
探傷アーム傾き角度検出用ポテンショメータ、；３・・
・探触子位置検出用エンコーダ、４・・・探傷アーム上
原点位置補正値算出手段、５・・・溶接部直交方向探触
子移動量指令値補正手段、６・・・モータ駆動回路、７
・・・モータ、８・・・容器、９・・・ノズル、１０・
・・溶接部、１１・・・超音波探傷装置、１２・・・軌
道、１，３・・・駆動装置、１４・・・探触子、１６・
・・探傷アーム。 ２５・・・探触子駆動部、５１．５３・・・カウンタ２
５２・・・Ａ−Ｄコンバータ、５４・・・キーボード、
５５・・・インプットボード、５８・・・マイクロコン
ピュータ、６１・・・アウトプットボード、６３・・・
Ｄ−Ａコンバータ、６４．６６・・・加算器。 （ほか１名） 楢　１　圀 鰻２の ３−・容番 呵　　・　ノス゛Ｊし １・・・溶撞押 蟲　ｔ５　口 ＃ｆｍ １　ぴ１ ／７７ｔ め　１０口 をｔｌ、ｌ！］ 、　　　　　　　躬１′７ｑ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、溶接体上に設置した軌道と、該軌道に沿つて移動す
   る駆動装置と、前記溶接体と被溶接体の溶接部とが交差
   する方向に設置され、前記溶接体と前記被溶接体との溶
   接部の３次元形状変化に追従して傾くことができるよう
   に前記駆動装置に取り付けた探傷アームと、該探傷アー
   ムに保持された探触子と、該探触子を前記探傷アームに
   沿つて駆動させる前記駆動装置に設けた探触子駆動部と
   からなる被溶接体と溶接体の溶接部の超音波探傷装置に
   おいて、前記被溶接体の半径と、前記被溶接体と前記溶
   接体との溶接部の半径と、前記探傷アーム回転中心の溶
   接体廻りの回転半径と、前記駆動装置が前記溶接体の最
   上点にある位置での前記被溶接体と前記探傷アームの回
   転中心との距離と、前記駆動装置が前記溶接体の最上点
   にある位置での前記溶接部と前記探触子との距離と前記
   駆動装置の前記溶接体廻りの回転角度検出手段からの回
   転角度と、前記駆動装置が前記溶接体の最上点にある位
   置および前記溶接体廻りに移動したときの前記探傷アー
   ムの鉛直方向に対する傾き角度検出手段からの傾き角度
   および前記駆動装置が前記溶接体の最上点にある位置で
   の前記探傷アーム上探触子位置検出手段からの探触子位
   置とを入力して前記探傷アーム上原点位置補正値を算出
   する算出手段と、該算出手段からの原点位置補正値と溶
   接部直交方向探触子移動量指令値とを入出して溶接部直
   交方向探触子移動量指令値補正を行う補正手段と、該補
   正手段からの移動量補正指令値を入力して前記探触子を
   駆動するモータを制御するモータ駆動回路とからなるこ
   とを特徴とする接触子の位置制御装置。