JPS63236959A - 丸棒状金属体の超音波探傷方法 - 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、丸棒状金属体、例えば丸棒鋼の内部に存在す
る非金属介在物等の欠陥を検出する超音波探傷方法に関
し、特に探触子を丸棒鋼の周囲を回転させながら超音波
を照射する探触子回転型の探傷装置を用いる場合に、丸
棒鋼の軸心と探触子の回転中心とのずれを検出し、探傷
性能の向上を図ることができるようにした探傷方法に関
する。

〔従来の技術〕

従来、丸棒鋼の内部欠陥を検出する超音波探傷方法には
、探触子を丸棒鋼の回りを回転させながら超音波を照射
する探触子回転式探傷方法がある。

この方法では、探触子の回転中心と丸棒の軸芯とが精度
よく一敗している必要がある０両者の軸芯にずれがある
場合は、探傷可能領域が変化し、欠陥の見逃しの可能性
が生じる。

第６図（８）に両者の軸芯が一致した正常時を、第６図
中）に軸芯がＤだけずれた異常時を示す０図において、
斜角探触子２からの超音波ビーム３は、丸棒鋼１に対し
て正常時には入射角θ１で入射され、屈折角θ２で屈折
して丸棒鋼１内に進入する。

そしてこの斜角探触子２を丸棒鋼ｌの回りを回転させる
ことにより、領域Ａ内にある欠陥４についての探傷が可
能である。これに対して、軸芯が距、ＩｔＤだけずれて
いる場合は、入射角はθ３．屈折角はθ４となって探傷
可能領域はＢとなり、上記正常時と比べて狭くなる。な
お、垂直探触子を使用して丸棒の外表面に垂直に、即ち
入射角θが０度の状態で超音波ビームを照射させる場合
にも、軸芯のずれがあると、丸棒鋼の中心部の探傷がで
きなくなり、それだけ探傷令頁域が狭くなる問題が生じ
る。

そこで従来、上記軸芯のずれを調整する方法として、丸
棒鋼を回転させる回転機構部の上下方向。

及び左右方向の位置をオペレータの経験及び勘により調
整したり、あるいは回転機構部に機械的芯出し装置を取
り付け、該装置で丸棒鋼を挟み込み、この時の上、下の
ギャップ量を隙間ゲージあるいは目視で測定し、該ギャ
ップが均等になるように調整する方法が採用されている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、送り用Ｖ型ローラ等の丸棒調速り機構に
摩耗が生じると、オペレータの経験による方法では調整
は困難である。またこの経験による場合は軸芯のずれ量
の定量化が困難であり、一方、芯出し装置を取り付けて
隙間ゲージを使用する場合は定量化に時間を要する。さ
らにこの芯出し装置を用いる方法では、上、下２点のギ
ャップしか測定できないとともに、探触子の直近での測
定が困難であり、さらに材料径が大きく変化した場合は
、該装置の位置決め精度が低下する問題がある。

そこで本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑み、探触
子の回転中心と丸棒鋼の軸芯とのずれ量を容易確実に検
出でき、探傷性能を向上できるとともに、サイズ替え時
間を短縮して稼働率を向上できる丸棒状金属体の超音波
探傷方法を提供する点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、探触子を丸棒状の金属体の回りを回転させる
ようにした探触子回転式超音波探傷方法において、上記
金属体の外表面に略垂直に超音波を照射するとともに、
該外表面からの反射波を捉え、金属体の外表面との距離
を外周に沿って計測し、この計測値から金属体の軸芯位
置を求め、該軸芯位置と上記探触子の回転中心とを対応
させながら超音波探傷を行うことを特徴としている。

ここで本発明において、軸芯計測用超音波は探傷用の垂
直探触子から照射してもよいし、軸芯計測用の超音波照
射！置を別個に設けてもよい。

また、上記金属体の外表面に超音波を略垂直に照射する
とは、必ずしも入射角θが０度の場合に限定されるもの
ではなく、要求される軸芯検出精度に応じて、例えば入
射角θが±５度程度となる場合も含む。

さらにまた、軸芯位置と探触子の回転中心とを対応させ
ながら、とは両者が一致するよう例えば探触子を移動機
構で自動的に移動させつつ探傷する場合、及び単にこの
ずれ量を表示し、軸芯の調整はオペレータがこのずれ量
に応じて手動で行う場合も含む。

〔作用〕

本発明に係る超音波探傷方法では、超音波を金属体の外
表面に照射し、これの反射波を捉えて金属体の軸芯を検
出するようにしたので、該軸芯と探触子の回転中心との
芯ずれ量を容易確実に定量化することができ、両者を精
度よく一致させることができるから、設計どおりの探傷
領域を確保して探傷性能を向上できる。

また、軸芯の調整作業を短時間で行うことができ、それ
だけサイズ替え時間が短縮され、装置の稼動率が向上す
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第５図は本発明の一実施例方法を説明する
ための図ある０本実施例方法を実施するための装置を示
す第１図及び第２図において、１１は超音波探傷装置で
あり、これは位置調整機構部１２に、円筒状の固定ケー
ス１３を取り付け、該固定ケース１３内にこれも円筒状
の回転ケース１４を回転自在に配設して構成されている
。この回転ケース１４内には被検材である丸棒鋼１が装
入され、該丸棒鋼ｌは該探傷装置１１の外方に配設され
た図示しない送りローラで直進送りされる。

そしてこの回転ケース１４は回転機構により、例えば２
００Ｏｒｐｍで回転駆動される。また、上記位置調整機
構部１２は後述する探触子の回転中心が丸棒鋼ｌの軸芯
と一致するように、上記回転ケース１４及び固定ケース
１３を高さ方向及び水平方向に移動させるように構成さ
れている。

上記回転ケース１４の入口側には内部に水が供給された
２重筒状の超音波照射部１４ａが形成されており、該照
射部１４ａには、上記丸棒鋼ｌの外表面に垂直に超音波
を照射する垂直探触子１５、及び例えば２０度の入射角
で照射する斜角探触子１６がそれぞれ複数個配設されて
いる。そして本実施例では上記垂直探触子１５が軸芯ず
れ測定用に兼用されている。

また上記固定ケース１３には、上記探触子１５゜１６か
らの探傷信号を外部に導出する電磁結合式の回転トラン
ス１７が配設されており、またこの回転トランス１７の
側方には上記回転ケース１４の回転角度を検出する角度
検出器１８が配設されている。

３０．３１は上記回転トランス１７．角度検出器１Ｂか
らの雨検出信号が入力され、丸棒鋼１の内部欠陥を検出
するとともに、軸芯のずれ量を検出する探傷盤、パーソ
ナルコンビ二一夕であり、３１はこの検出されたずれ量
がゼロになるように上記位置調整機構部１２を駆動制御
する制御盤である。

上記探傷盤３０のブロック構成を示す第１図において、
２１は角度検出器１８からの検出角度が入力され、該角
度が所定の軸芯検出角度になったとき、軸芯測定開始信
号ａを出力する角度検出回路、２３は同期回路２２から
同期信号すが入力されたとき送信タイミング信号Ｃを出
力する送信回路、ｚ４は探触子１５．１６からの反射波
を受信する受信回路、２５は該受信回路２４からの受信
信号から、丸棒鋼１の外表面から反射した表面反射波Ｓ
のみを検波して出力する表面波検波回路である。

また、２６は上記送信タイミング信号Ｃが入力されてか
ら、上記表面反射波Ｓが入力される期間Ｔ−Ｓパルス信
号ｄを出力する軸芯ずれ測定ゲート、２７はクロークパ
ルス信号ｅを出力するクローク発生回路、２８は上記Ｔ
−Ｓパルス信号ｄが入力されたときクロークパルス信号
ｅを通過させるＡＮＤ回路、２９は上記通過したクロー
クパルス信号ｅをカウントするカウンタである。

次に上記装置で本実施例方法を実施する場合について説
明する。

先ず、通常の内部欠陥の探傷については、第４図に示す
ように、送信タイミング信号Ｃに応じて斜角、垂直探触
子１５．１６から超音波パルス３を丸棒ｗＪ１に照射す
る。すると受信回路２４における受信波形として、まず
送信波Ｔが表われ、内部に欠陥１ａ、ｌｂが存在する場
合、該欠陥１ａ。

１ｂからの反射波Ｆが受信され、これにより内部欠陥１
ａ、ｌｂが検出さ−れる。なお、本実施例では斜角、垂
直探傷法を併用しており、前者で丸棒ｆｉｌの表面直下
部を、後者で中心部を探傷する。

そして被検材のサイズ替えの時は、まず丸棒鋼１の軸芯
と探触子１５，１６の回転中心とを一致させる必要があ
るが、本実施例では両者の軸芯ずれ量を上端Ｄ１．下端
Ｄ２．左端Ｄ３．右端０４の４箇所についてＣＲＴに表
示するとともに、制御盤３２によって位置調整機構部１
２を駆動制御し、これにより軸芯を自動的に一敗させる
ようにしている。

この軸芯ずれ測定方法を以下詳述する。第１図ないし第
４図において、角度検出器１８からの検出信号が角度検
出回路２１に入力され、該回路２１は検出角度が例えば
上端の検出位置ＤＩに対応する角度になったとき軸芯測
定開始信号ａを軸芯ずれ測定ゲート２６に出力する。

一方、送信回路２３に同期信号すが入力され、該回路２
３から送信タイミング信号Ｃが上記垂直探触子１５．受
信回路２４及び上記軸芯ずれ測定ゲート２６に出力され
る。これにより、該軸芯ずれ測定ゲート２６のクローク
ゲートが開くとともに、垂直探触子１５から超音波パル
スが丸棒ｍｌに照射され、受信回路２４により送信波Ｔ
２表面反射波Ｓおよび底面からの反射波Ｂが順次受信さ
れる。この受信された測定波形は表面波検波回路２５に
入力される。そしてこの横波回路２５のＳゲートは上記
送信タイミング信号Ｃからタイマカウントによる所定の
時間が経過した後、所定時間だけ開いており、これによ
り表面反射波ＳのみがＳゲートを通って上記軸芯ずれ測
定ゲート２６に入力され、上記クロークゲートが閉じる
。これにより送信波Ｔが入力されてから表面反射波Ｓが
入力されるまでの１ｆｆＩＴ　−Ｓパルス信号ｄが出力
され、その結果クローク発生回路２７からのクロークパ
ルス信号ｅがこのＴ−Ｓパルス信号ｄが入力されている
間ＡＮＤ回路２８を通過し、該クロークパルス数がカウ
ンタ２９でカウントされる。

上記カウントされたクロークパルス数Ｘはパーソナルコ
ンピュータ３１に入力される。該コンビエータ３１では
、上記パルス数Ｘにパルス間隔ｐを乗算して超音波送信
タイミン〆から表面反射波検出までのＴ−５時間先を求
め（ステップ３１）、該時間ｔと超音波の音速Ｖとを乗
算して垂直探触子１５から丸棒鋼ｌの外表面上端Ｄ１ま
での距離ｙを求め（ステップＳ２）、該距離ｙと基準距
離ｙ。

との偏差Δｙを求める（ステップＳ３）、そしてこの偏
差Δｙを丸棒鋼１の下端Ｄ２．左端Ｄ３．右端Ｄ４につ
いても求め、その結果をＣＲＴに表示するとともに、こ
の偏差Δｙを制御盤３２に出力する。

すると該制［ｉ３２が該偏差をゼロにするように位置調
整機構部１２を駆動制御し、その結果探触子の回転中心
が丸棒鋼ｌの軸芯と一致するように該探傷装置１１の固
定ケース１３及び回転ケース１４が上下方向及び水平方
向に移動される。

第５図は本実施例方法による上下方向の軸芯ずれ検出機
能の精度を示し、図からも明らかなように、略完全な軸
芯チェック機能が得られていることがわかる。

このように本実施例方法では、丸棒ｔｌｉｌｌに超音波
を照射し、該丸棒鋼の外表面の上、下、左、右端からの
表面反射波Ｓを検出することによってその軸芯を求める
ようにしたので、該軸芯と探触子の回転中心とのずれの
定量化が容易確実であり、該軸芯に探触子の回転中心を
確実に一致させることができ、内部欠陥の検出可能領域
を設計どおりに確保できる。

また、ごの軸芯の合わせ作業が容易にできることから、
サイズ替え時間を短縮でき、それだけ装置の稼動率を向
上できる。

また、本実施例方法では、内部欠陥探傷用の垂直探触子
１５を軸芯検出用に兼用したので、軸芯検出用装置を別
個に要することはなく、コスト上昇を抑制できる。

なお、上記実施例では、内部欠陥探傷用探触子を軸芯検
出用に兼用したが、本発明では必ずしも兼用する必要は
なく、軸芯検出用超音波発信器を別個に設けてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る超音波探傷方法によれば、超
音波を丸棒状金属体に照射し、外表面からの反射波を検
出することにより該金属体の軸芯を求めるようにしたの
で、軸芯のずれ量を容易確実に得ることができ、内部欠
陥の検出性能を大きく向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例方法を説明する
ための図であり、第１図は該方法を実施するための超音
波探傷装置のブロック構成図、第２図はその概略構成図
、第３図はその測定タイムチャート図、第４図Ｃ司はそ
の動作説明図、第４図（ｂｌ、　（ｃｌはそれぞれ探傷
信号波形図、第５図はその軸芯チェック精度を示す図、
第６図（ａｌ、　（ｂｌはそれぞれ軸芯ずれが生じた場
合の問題点を説明するための図である。 図において、１は丸棒鋼、３は超音波ビーム、１５．１
６は探触子、Ｆは内部欠陥からの反射波、Ｓは外表面か
らの反射波である。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人　　　　弁理士　下布　努 第１図 第２図 第３図 カナ号詠−ｘ１１１１１１１１１１１１１１１１１１１
１１１１１１１−・−一−−−−−−・・−・）デ困し
−ｆｌｌ　ｌ１ｌｌＩ−−一一第４図 引げ伽鉤覇 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）丸棒状金属体の周囲に配置された探触子を該金属
   体の周囲を回転させながら該金属体の外表面に超音波を
   照射し、金属体内部の欠陥からの反射波を捉えて内部欠
   陥を検出する超音波探傷方法において、上記金属体の外
   表面に略垂直に超音波を照射するとともに、該外表面か
   らの反射波を捉え、該金属体の外表面との距離を外周に
   沿って計測し、この計測値から金属体の軸芯位置を求め
   、該軸芯位置と上記探触子の回転中心とを対応させなが
   ら超音波探傷を行うことを特徴とする丸棒状金属体の超
   音波探傷方法。