JPS63263464A - 超音波探触子および超音波探触子の被検体に対する接近検出装置 - 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、探触子を直接被検体に接触させ真探傷する直
接接触法において、探触子が被検体に接近した状態を検
出する超音波探触子および該超音波探触子の被検体に対
する接近検出装置に係わり、特に自動探傷における探触
子と被検体との接触状態および探触子の接触面の摩耗状
態を検出するのに好適な超音波探触子および該超音波探
触子の被検体に対する接近検出装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

被検体を超音波探傷するなかで特に直接接触法による場
合は、所定の探傷精度を得るために被検体の探傷面に対
して探触子の接触面が正しい接触状態で接触しているこ
とが必要になる。すなわち前記探傷面と接触面との間に
空気または気泡が入押し付は力で確実に押圧されている
状態が必要である。この接触状態は従来、検査者の探触
子を持つ手の感触によりその良否を判断するのがほとん
どであり、熟練の程度、探触子の寸法、探傷面の形状寸
法等により個人差が伴い、正しい接触状態を常時確保し
続けるのは困難なのが実情である。

そしてこ０審査者の手による方法は、スキャナやロボッ
ト等を使用する自動探傷には検査者の手の感触は無関係
であり全く使用することができない問題点を有する。と
ころでスキャナ等を使用して探傷する場合には、正しい
接触状態を確保するのに、まず検査者の手に代わって接
触面が探傷面に確実に接触していることを検出すること
が必要になる。この検出は標準試験片のエコーと比較す
るか、複数の被検体のエコーから基準のレベルを設けそ
のエコーレベルと比較するかなどの方法によっている。

しかしこれらの方法では異なる種類の被検体に対しては
その都度改めて比較を行わなければならず、煩わしい上
に時間がかかる欠点がある。つぎに探傷面に対する探触
子の押し付は方法については、従来第７図および第８図
のものがある。第７図において、１は被検体、２は探触
子、３は探触子２が嵌装されている探触子ホルダ、４は
探触子ホルダ３とばね受５との間に設けられている複数
のばね、６はシリンダロッド先端にばね受５を設けたシ
リンダ、７はシリンダ６のストロークエンドを検出する
リミットスイッチである。

この構成においてシリンダ６をストロークエンドまで伸
長すると、探触子２が探触子ホルダ３とともにばね４を
介して被検体１の探傷面１ａに押し付けられるが、その
場合ばね４のばね定数またはたわみ量を適当に選ぶこと
により適度な押し付は力が得られる。第８図は第７図の
ばね４を小形のシリンダ８に変えたもので、シリンダ８
のリリーフ圧またはストロークを適当に選ぶことにより
適度な押し付は力が得られる。しかし各構成とも複雑で
ばね４およびシリンダ８の選定がむつかしく、また探傷
面１ａの位置が変るごとに調整を要し時間がかかる不具
合がある。

一方、探触子の接触面における摩耗状態は、検査者の目
視による判定、探触子の感度低下の状態を観察して行う
定性的な判定、使用期間または使用時間を尺度とする判
定等により判断されていた。

しかし前記目視による判定は手動探傷においては容易に
行い得るが、多数の被検体を連続的にかつ長時間の探傷
が行われる自動探傷においては目視する″ことがむつか
しく、目視する場合は探傷を中止することになる。また
個人差も伴い目視判定可能な場合でも定性的な判定にと
どまる。つぎに感度低下の状態からの判定は、探触子の
摩耗による感度低下のほか、探触子の片当り、探触子へ
の過大な押し付は力等によっても感度低下があるから、
定性的かつ推定的な判定となる。また使用期間等による
判定は、管理者が忘れやすく、また多数の探触子の管理
は面倒で、厳正な管理が行われる場合を除き困難である
。このように従来の探触子の摩耗状態の検出は、定性的
かつ推定的であり、状態を的確に検出ができない問題点
を有していた。

【発明が解決しようとする問題点〕

前記のごと〈従来の探傷面に対する探触子の接触状態の
検出は、探触子の全接触面の接触状態を基準となるエコ
ーとの比較で行うから、異なる種類の被検体に対しては
調整しなければ対応できなかも探傷面の位置が変るたび
に調整を要するなど時間がかかる問題点を有し、一方、
探触子の探傷面における摩耗状態の検出は、定性的かつ
推定的で的確に検出することができない問題点を有して
いた。

本発明は前記従来技術の問題点を解消するものであって
、前記探触子の接触状態の検出を簡単な構成で容易に、
かつ短時間に行うことができ、また、前記探触子の摩耗
状態の検出を容易に、かつ定量的に、しかもリアルタイ
ムに行うことができる超音波探触子および超音波探触子
の被検体に対する接近検出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、探触子ホルダと、該探触子ホルダに接触面を
探触子ホルダの被検体に接触する面と同一の平面に配置
して嵌装された探触子と、前記探触子ホルダおよび探触
子の同一の平面と被検体の探傷面とが一定の距離に接近
したことを感知する探触子ホルダに埋設された近接セン
サとにより超音波探触子を構成し、該構成中の近接セン
サに、前記探触子ホルダおよび探触子の同一の平面と被
検体の探傷面との接触を検出する接触検出回路を接続し
、これにより探傷面に対する探触子の接触状態を簡単な
構成で容易に、かつ短時間に検出することができるよう
にし、また前記探触子ホルダおよび探触子の同一の平面
の摩耗量を検出する摩耗検出回路を接続し、これにより
探触子の接触面における摩耗状態を、容易にかつ定量的
に、しかもリアルタイムに検出することができるように
したものである。

〔作　用〕

探触子ホルダに探触子が、その接触面を探触子ホルダの
被検体に接触する面と一致させて嵌装され、同様に近接
センサが、探触子の接触面および探触子ホルダの被検体
に接触する面と被検体の探傷面とが一定の距離に接近し
たこ、とを感知する位置に探触子ホルダに埋設されてい
るので探傷時に、被検体の探傷面に探触子を接近させる
と、探触子ホルダに埋設されている近接センサは、設定
された一定の距離（たとえば０．５ｍ）になったときそ
の距離を感知し信号を出力する。この出力信号はスキャ
ナ等による探触子の接近動作を停止させ、あるいは接触
状態の表示をさせることなどに使用されるが、この信号
により、探傷面に対し探触子の全接触面が探触子ホルダ
の接触面とともに適度な押し付は力で接触された状態と
して検出される。

また、前記近接センサに探触子および探触子ホルダの接
触面と被検体の探傷面との接触を検出する接触検出回路
と、前記接触面の摩耗量を検出する摩耗検出回路とを接
続したので前記接触状態のほか前記接触面の摩耗状態が
リアルタイムに定量的に表示され、探傷中においても接
触および摩耗の各状態が検出される。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図ないし第６図を参照して説明す
る。第１図は超音波探触子の部分断面正面図、第２図は
超音波探触子を探触子移動装置に装着した例を示す図、
第３図は第２図のＡ部拡大図、第４図は第３図のＩＶ−
ＩＶ矢視図、第５図および第６図は近接センサに具体的
な接触および摩耗検出回路を接続した例を示す図である
０図において第７図、第８図と同一符号のものは同じも
のを示す、９はシリンダ６に連結され探触子ホルダ３に
接触する面３ａとは同一の平面に形成されている。１２
は近接センサで、探触子ホルダ３の面３ａと探傷面１ａ
とが接触する範囲内でかつ探触子２に近い位置に探触子
ホルダ３に埋設されており、静電容量形、磁気形等その
形式は任意である。近接センサ１２の先端と面３ａとの
間に隙間１３を設け、近接センサ１２が探傷面１ａに直
接接触することを防止する。隙間１３はごみや金属粉等
の侵入がない場合はそのままでよいが、そのおそれがあ
る場合は隙間１３に非誘電材料を埋設し、探傷面１ａに
接する面が面３ａ　、　ｌｌａと同じ平面に仕上げられ
る。

１４は面３ａと探傷面ｌａ間に接触媒質としての水を供
給する穴である。１５は面３ａと探傷面１ａとの接触検
出用のアンプ、１６は面３ａ　、　ｌｌａの摩耗量を検
出する摩耗検出用のアンプである。アンプ１５．１６は
検出反応距離をゲイン調整により変化させてセントする
ことができる。１７はアンプ１５に接続され接触検出回
路を構成するＮＰＮ形のトランジスタ、１８はアンプ１
６に接続され摩耗検出回路を構成するＮＰＮ形のトラン
ジスタである。１９はアンプ１６に接続されアンプ１６
からの信号を受けて近接センサ１２で感知した探傷面１
ａとの距離をアナログ表示して摩耗量を示すメータであ
る。

前記構成の探触子２をシリンダ６を操作して探触子ホル
ダ３とともに被検体ｌに接近させると、面３ａおよびｌ
ｌａが探傷面１ａに対して一定の距離すなわち設定され
た検出反応路＃（たとえば０．５ｍｍ）に接近したとき
、近接センサ１２がその距離を感知し、感知信号を出力
する。この出力信号はシリンダ６の操作系に送られシリ
ンダ６の伸長力で押圧され正しい接触状態が確保される
ように調整されている。このように被検体ｌに対して探
触子２および探触子ホルダ３が、設定された一定の距離
に接近したことを検出することにより正しい接触状態を
得ることができる。

一方、前記面３ａおよびｌｌａさらには探触子２自体の
摩耗量の検出は、前記接触状態の検出の場合と同様に探
触子２および探触子ホルダ３をシリンダ６を操作して被
検体１に接近させる。そして面３ａおよびｌｌａが探傷
面１ａに対して一定の距離の設定された検出反応距離（
たとえば、０　、２　＋ｎ　）に接近したとき、近接セ
ンサ１２がその距離を感知し感知信号を出力する。この
出力信号は摩耗量のディジタル表示やメータ１９を作動
させて摩耗量をアナログ表示させるのに使用される。摩
耗が進行し前記設定距離が維持できなくなると、距離が
ゲイン調整されその調整した距離が摩耗量に加算されて
常に摩耗状態をリアルタイムに定量的に表示する。そし
て摩耗量の検出により探触子２等の新品との交換時期を
的確に知ることができる。第５図および第６図に示すよ
うに接触検出用と摩耗検出用の回路を別個に設けること
により、被検体１に探触子２および探触子ホルダ３を設
定距離まで接近させ、その接近位置を検出するだけで同
時に接触および摩耗の各状態が検出される。そしてこの
検出は探触子ホルダ３に埋設された近接センサ１２が感
知した信号により行われるから、容易にかつ短時間に行
われ、一方積成においてもコンパクトでしかも簡単にな
ろ効果を存する。

〔発明の効果〕

以上述べた如く本発明は、探触子を嵌装した探触子ホル
ダに近接センサを埋設した構成とし、該構成中の近接セ
ンサに、接近検出回路と摩耗検出回路とを接続したので
、探傷面に対する探触子の接触状態を簡単な構成で容易
に、かつ短時間に検出することができるとともに、探触
子の接触面における摩耗状態を、容易にかつ定量的に、
しかもリアルタイムに検出することができる実用上の効
果ををする。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明に係わる実施例の説明図で
、第１図は超音波探触子の部分断面正面図、第２図は超
音波探触子を探触子移動装置に装着した例を示す図、第
３図は第２図のＡ部拡大図、第４図は第３図のＩＶ−Ｉ
Ｖ矢視図、第５図は近接センサに接触および摩耗の各検
出回路を接続した例を示す図、第６図は第５図の摩耗検
出回路にメータを設けた例を示す図である。 第７図は従来の探触子移動装置の一例を示す図、第８図
は同じく他の例を示す図である。 特許出願人　　日立建機株式会社 代理人　弁理士　　秋　本　　正　実 （外１名） ９１Ｂ ３ａ・−面 ｓ２　図 １１３図 ｌ４ｖ４ 第５図 １６図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、探触子ホルダと、該探触子ホルダに接触面を探触子
   ホルダの被検体に接触する面と同一の平面に配置して嵌
   装された探触子と、前記探触子ホルダおよび探触子の同
   一の平面と被検体の探傷面とが一定の距離に接近したこ
   とを感知する探触子ホルダに埋設された近接センサとに
   より構成されたことを特徴とする超音波探触子。 ２、探触子ホルダと、該探触子ホルダに接触面を探触子
   ホルダの被検体に接触する面と同一の平面に配置して嵌
   装された探触子と、前記探触子ホルダおよび探触子の同
   一の平面と被検体の探傷面とが一定の距離に接近したこ
   とを感知する探触子ホルダに埋設された近接センサと、
   該近接センサに接続された前記探触子ホルダおよび探触
   子の同一の平面と被検体の探傷面との接触を検出する接
   触検出回路と、同じく近接センサに接続された前記探触
   子ホルダおよび探触子の同一の平面の摩耗量を検出する
   摩耗検出回路とにより構成したことを特徴とする超音波
   探触子の被検体に対する接近検出装置。 ３、前記接触検出回路および摩耗検出回路を、近接セン
   サの検出距離のゲイン調整可能なアンプと、該アンプに
   接続されたトランジスタ回路とにより構成した特許請求
   の範囲第２項記載の探触子の被検体に対する接近検出装
   置。 ４、前記摩耗検出回路を、近接センサの検出距離のゲイ
   ン調整可能なアンプと、該アンプに接続され該アンプの
   信号を受けて摩耗量をアナログ表示するメータとにより
   構成した特許請求の範囲第２項記載の探触子の被検体に
   対する接近検出装置。