特許 6070004 超音波探傷装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6070004

(24)【登録日】2017年1月13日

(45)【発行日】2017年2月1日

(54)【発明の名称】超音波探傷装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/22 20060101AFI20170123BHJP

   G01N 29/265 20060101ALI20170123BHJP

【ＦＩ】

   G01N29/22

   G01N29/265

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-207251(P2012-207251)

(22)【出願日】2012年9月20日

(65)【公開番号】特開2014-62781(P2014-62781A)

(43)【公開日】2014年4月10日

【審査請求日】2015年7月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003713

【氏名又は名称】大同特殊鋼株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100076048

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 喜幾

(74)【代理人】

【識別番号】100141645

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 健司

(72)【発明者】

【氏名】佐古 崇

(72)【発明者】

【氏名】森 大輔

(72)【発明者】

【氏名】三ツ橋 宗宏

【審査官】 比嘉 翔一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１９４７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−１０４７６４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６１−２４３３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１２２０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１３９１９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２４２０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３４７２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２９３５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−１４１５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０９６７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／００４８５７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０４−１６４２４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２９／００−２９／５２

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水が貯留された水槽(14)と、中実な被探傷材料(12)を水槽(14)内に水に浸漬した状態で支持する支持台(18)と、該支持台(18)で支持された被探傷材料(12)に向けて超音波を照射する探触子(54)とを備えた超音波探傷装置において、
前記被探傷材料(12)の長手方向に沿って移動可能な移動体(42)と、
前記移動体(42)に対して上下方向に移動可能に支持されると共に、被探傷材料(12)の長手方向および上下方向の夫々と直交する左右方向に移動可能に支持され、かつ該左右方向に延在する軸線回りに回転可能に支持されて前記探触子(54)が配設された倣い手段(52)と、
前記倣い手段(52)に配設され、前記支持台(18)に支持された被探傷材料(12)に当接して回転可能な複数のローラ(60)と、
前記倣い手段(52)に当接することで、該倣い手段(52)がその基準姿勢から回転するのを規制する押圧部(68)とを備え、
前記支持台(18)で支持された被探傷材料(12)に対して前記ローラ(60)を当接した状態で前記移動体(42)を被探傷材料(12)の長手方向に移動する際に、前記倣い手段(52)と共に前記探触子(54)が被探傷材料(12)の外形に倣って上下方向、左右方向および前記軸線回りに変位可能に構成すると共に、前記ローラ(60)が前記被探傷材料(12)の始端または終端に近づいたときに前記押圧部(68)が前記倣い手段(52)に当接して、該倣い手段(52)がその基準姿勢から回転するのを規制するよう構成した
ことを特徴とする超音波探傷装置。

【請求項2】

前記支持台(18)を昇降調節する調節手段(20)を備えた請求項１記載の超音波探傷装置。

【請求項3】

前記移動体(42)に対して倣い手段(52)を上向きに付勢する付勢手段(48)を備えた請求項１または２記載の超音波探傷装置。

【請求項4】

前記被探傷材料(12)における長手方向の一端を把持する把持具(24)を有し、該把持具(24)を所定角度毎に回転するインデックス装置(26)を備えた請求項１〜３の何れか一項に記載の超音波探傷装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水に浸漬した被探傷材料に向けて超音波を発信して内部欠陥を検知する超音波探傷装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

被探傷材料の内部欠陥を検知する超音波探傷装置として、水槽に貯留した水に被探傷材料および探触子を浸漬した状態で、探触子を被探傷材料の長手方向に移動しつつ該探触子から被探傷材料に向けて超音波を発信して内部欠陥を検知する水浸式の超音波探傷装置が知られている(例えば、特許文献１参照)。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７−２８０７７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の探傷装置では、探触子を被探傷材料の長手方向および左右方向の軸線回りに回転自在に支持することで、自重によって被探傷材料に載っている探触子の姿勢が被探傷材料の外形に倣うように変化するよう構成されている。しかしながら、探触子を左右方向の軸線回りに回転自在に支持する構成では、被探傷材料が左右方向に曲がっている場合には、探触子が被探傷材料の曲がり倣って姿勢や位置を変えることができず、探触子と被探傷材料との相対位置が変化してしまい、探触子から発信される超音波の被探傷材料に対する入射位置がズレて超音波が屈折してしまい、精度のよい探傷ができなくなって探傷結果の信頼度を低下する問題があった。特に、丸棒鋼等のような中実な被探傷材料の場合では、超音波の入射位置のズレによる超音波の屈折の影響が探傷結果に大きく反映するため、被探傷材料と探触子との相対位置の変化によって探傷結果の信頼度が大きく低下する難点が指摘される。

【0005】

すなわち本発明は、前記従来の技術に内在する前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、高精度で内部欠陥を検知し得る超音波探傷装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、請求項１の発明に係る超音波探傷装置は、
水が貯留された水槽と、中実な被探傷材料を水槽内に水に浸漬した状態で支持する支持台と、該支持台で支持された被探傷材料に向けて超音波を照射する探触子とを備えた超音波探傷装置において、
前記被探傷材料の長手方向に沿って移動可能な移動体と、
前記移動体に対して上下方向に移動可能に支持されると共に、被探傷材料の長手方向および上下方向の夫々と直交する左右方向に移動可能に支持され、かつ該左右方向に延在する軸線回りに回転可能に支持されて前記探触子が配設された倣い手段と、
前記倣い手段に配設され、前記支持台に支持された被探傷材料に当接して回転可能な複数のローラと、
前記倣い手段に当接することで、該倣い手段がその基準姿勢から回転するのを規制する押圧部とを備え、
前記支持台で支持された被探傷材料に対して前記ローラを当接した状態で前記移動体を被探傷材料の長手方向に移動する際に、前記倣い手段と共に前記探触子が被探傷材料の外形に倣って上下方向、左右方向および前記軸線回りに変位可能に構成すると共に、前記ローラが前記被探傷材料の始端または終端に近づいたときに前記押圧部が前記倣い手段に当接して、該倣い手段がその基準姿勢から回転するのを規制するよう構成したことを要旨とする。

【0007】

請求項１に係る発明によれば、被探傷材料の長手方向に移動する移動体に対し、探触子を上下方向、左右方向および左右方向に延在する軸線回りに移動可能に支持するよう構成したので、被探傷材料に対して探触子を高精度で倣わせることができる。すなわち、被探傷材料と探触子との相対的な位置関係を一定に保ったまま被探傷材料の全長に亘って探傷することができ、高精度で内部欠陥を検知することができる。

【0008】

請求項２に係る発明では、前記支持台を昇降調節する調節手段を備えたことを要旨とする。
請求項２に係る発明によれば、被探傷材料の支持台を昇降調節して探触子との相対的な位置関係を一定とし得るので、直径が異なる被探傷材料に対応し得る。

【0009】

請求項３に係る発明では、前記移動体に対して倣い手段を上向きに付勢する付勢手段を備えたことを要旨とする。
請求項３に係る発明によれば、ローラを被探傷材料に当接して倣わせる際に、該被探傷材料に加わる倣い手段の重量の一部を付勢手段に担わせることができ、被探傷材料の外形に探触子をスムーズに倣わせ得る。

【0010】

請求項４に係る発明では、前記被探傷材料における長手方向の一端を把持する把持具を有し、該把持具を所定角度毎に回転するインデックス装置を備えたことを要旨とする。
請求項４に係る発明によれば、被探傷材料を全周に亘って探傷することができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係る超音波探傷装置によれば、被探傷材料の内部欠陥を高精度で検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施例に係る超音波探傷装置を示す要部概略正面図である。

【図2】実施例に係る超音波探傷装置の概略側断面図である。

【図3】実施例に係る探触子の支持部分を一部破断して示す概略正面図である。

【図4】実施例に係る探触子の支持部分を一部破断して示す概略側面図である。

【図5】実施例に係る探触子と被探傷材料との関係を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

次に、本発明に係る超音波探傷装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。

【実施例】

【0014】

図１,図２は、実施例に係る超音波探傷装置１０の全体構成を示すものであって、実施例では、後述する支持装置１６で支持された被探傷材料１２の長手方向をＸ方向、該Ｘ方向と直交する左右方向をＹ方向、Ｘ方向およびＹ方向と直交する上下方向をＺ方向、Ｙ方向に延在する軸線回りの方向をＭ方向と指称する場合もある。また、実施例の超音波探傷装置１０は、中実で断面円形の丸棒状の被探傷材料１２の探傷に好適に用いられる。なお、被探傷材料１２のＸ方向における後述する把持具２４で把持される一端を始端、他端を終端と指称する場合もある。

【0015】

前記超音波探傷装置１０は、図１,図２に示す如く、被探傷材料１２を水が貯留された水槽１４の内部に浸漬した略水平姿勢で支持する支持装置１６を備える。この支持装置１６は、水槽１４の内部に昇降動自在に配設されて被探傷材料１２のＸ方向に離間する複数の支持台１８と、該支持台１８を昇降調節するパワーシリンダ等の調節手段２０とを備え、被探傷材料１２の直径に応じて調節手段２０によって支持台１８を昇降調節することで、支持台１８で支持された被探傷材料１２の中心Ｃ₀を、前記把持具２４の回転中心と一致させ得るよう構成される。なお、複数の支持台１８と調節手段２０とは図示しないリンク機構等の連繋機構を介して接続されており、調節手段２０を作動することによって全ての支持台１８が同期して昇降移動するよう構成されている。また、調節手段２０は制御手段６４に接続されており、該制御手段６４に入力された被探傷材料１２の直径等のデータに基づいて制御手段６４の制御下に調節手段２０が作動制御されて、支持台１８を昇降調節するよう構成される。

【0016】

前記支持台１８は、図４および図５に示す如く、上面にＹ方向の中間に向けて下方傾斜する逆ハ字状となる２つの傾斜面からなる支持面１８ａが形成されており、該支持面１８ａに載置された被探傷材料１２の中心Ｃ₀が、支持台１８のＹ方向の中央を通る鉛直線Ｌ上に位置するよう構成される。また、探傷する被探傷材料１２の直径が変わった場合においても、該支持台１８の支持面１８ａに被探傷材料１２を載置することで、被探傷材料１２の中心Ｃ₀が常に鉛直線Ｌ上に位置するようになっている。

【0017】

なお、前記支持装置１６は、後述する探触子５４により被探傷材料１２の内部欠陥を検知する探傷工程において、前記支持台１８に載置された被探傷材料１２に接触する後述するローラ６０と干渉しない位置で該被探傷材料１２を把持して位置固定する固定手段(図示せず)を備えている。

【0018】

前記水槽１４におけるＸ方向の一端側に、図１に示す如く、被探傷材料１２の始端部を把持可能な把持具２４を開閉自在に備え、前記制御手段６４により作動制御されるインデックス装置２６が配設されている。このインデックス装置２６は、把持具２４を、被探傷材料１２の始端部を把持可能な把持位置および始端部から離間する退避位置の間をＸ方向に移動するよう構成される。またインデックス装置２６は、把持具２４を所定角度単位毎に回転し得るように構成されており、被探傷材料１２の始端部を把持した把持具２４を所定角度単位で回転することで、該被探傷材料１２を全周に亘って探傷し得るよう構成される。実施例では、後述する探触子５４により一度に探傷可能な被探傷材料１２の中心Ｃ₀に対する測定角度θ(図５参照)は、約５８度に設定されている。そして、インデックス装置２６では、測定角度θより大きな６０度が１回の回転角度(以後、インデックス角度という場合もある)に設定されて、被探傷材料１２をインデックス角度回転する毎に探触子５４で長手方向の全長に亘る探傷を実施する工程を７回繰り返すことで、該被探傷材料１２の全周を探傷し得るよう構成してある。

【0019】

図１および図２に示す如く、前記水槽１４の側部上方に位置する支持フレーム２８に、上下に離間してＸ方向に沿って平行に延在する一対のガイドレール３０,３０が配設され、該ガイドレール３０,３０に移動基台３２がＸ方向に沿って往復移動可能に支持されている。また支持フレーム２８には、両ガイドレール３０,３０の間にラック３４が平行に延在するよう配設されている。移動基台３２に、前記ラック３４に噛合するピニオン３６を回転駆動する駆動手段としてのサーボモータ３８が配設されており、該サーボモータ３８を正逆回転することで、移動基台３２をＸ方向に沿って往復移動するよう構成される。サーボモータ３８は、前記制御手段６４に接続されて、該制御手段６４によって回転制御される。実施例では、ラック３４、ピニオン３６、サーボモータ３８から、移動基台３２をＸ方向に移動する移動機構が構成されている。

【0020】

前記移動基台３２に、図２に示す如く、水槽１４の上方に張出す張出し部３２ａが設けられており、該張出し部３２ａに、ピストンロッド４０ａを下方に向けた姿勢で昇降用シリンダ４０が配設されている。昇降用シリンダ４０は、前記制御手段６４に接続されて、該制御手段６４によって制御されるようになっている。また、前記ピストンロッド４０ａに移動体４２が連結されており、該昇降用シリンダ４０を正逆付勢することで、移動体４２を昇降移動するよう構成される。移動体４２には、超音波の発信および受信を行なう探触子５４を備える探傷機構部４３が昇降移動可能に支持されている。この探傷機構部４３は、移動体４２に対して昇降移動可能に支持される第１支持体４６と、該第１支持体４６に対してＹ方向およびＭ方向に移動可能に支持される第２支持体(倣い手段)５２と、該第２支持体５２に配設されて被探傷材料１２に当接可能なガイドローラ組５６,５８および探触子５４を備える。

【0021】

前記探傷機構部４３の第１支持体４６には、上面に複数のガイドロッド４４が立設されており、各ガイドロッド４４が、移動体４２に穿設した通孔に摺動自在に挿通されて、第１支持体４６は、移動体４２に対して平行な姿勢を保ったまま昇降移動し得るよう構成される。また、図３,図４に示す如く、各ガイドロッド４４における移動体４２の上方に臨む上端に規制部４４ａが設けられると共に、該ガイドロッド４４には、規制部４４ａと移動体４２の上面との間に付勢手段としての圧縮バネ４８が巻装されており、第１支持体４６は複数の圧縮バネ４８によって上方に向けて付勢されている。すなわち、第１支持体４６を移動体４２に対して複数の圧縮バネ４８で支持することで、該第１支持体４６の重量および該第１支持体４６に配設される後述の第２支持体５２,探触子５４,ガイドローラ組５６,５８,固定用シリンダ６６)の重量を合わせた総重量(探傷機構部４３の重量)を略相殺して第１支持体４６のＺ方向のスムーズな変位を許容し得るよう構成してある。

【0022】

前記第１支持体４６には、図４に示す如く、Ｙ方向に離間して一対の支持部４６ａ,４６ａが垂設されており、両支持部４６ａ,４６ａに、Ｙ方向に軸線を揃えた支持軸５０が、Ｙ方向に移動可能に支持されている。この支持軸５０は、図示しないバネ等の弾性部材によって軸方向(Ｙ方向)の中央が、前記支持台１８に支持された被探傷材料１２の中心Ｃ₀を通る鉛直線Ｌ上に位置するように構成される。また支持軸５０には、第２支持体５２が一体的に移動自在に吊下げられると共に、該第２支持体５２は支持軸５０に対して回動自在に支持されている。すなわち、第２支持体５２は、第１支持体４６に対してＹ方向に移動可能で、かつＹ方向に延在する軸線回り、すなわちＭ方向に回転可能に支持されている。

【0023】

前記第２支持体５２には、図３および図４に示す如く、前記支持軸５０におけるＹ方向の中央の真下に、超音波の送受信面５４ａを下向きとした探触子５４が一体的に移動するように配設されている。すなわち、前記移動体４２に対して第１支持体４６を介して吊下げ状態で支持された探触子５４は、Ｙ方向、Ｚ方向およびＭ方向に移動可能になっており、被探傷材料１２の外形に高精度で倣って変位し得るよう構成される。この探触子５４は、前記制御手段６４に接続されており、被探傷材料１２の外面に対向する送受信面５４ａから被探傷材料１２に向けて超音波を発信し、該超音波の反射波を送受信面５４ａで受信して、該受信信号を制御手段６４に入力することで、内部欠陥を検知するよう構成される。

【0024】

前記探触子５４の送受信面５４ａは、図５に示すように上側に凸となる円弧面に形成されると共に、該送受信面５４ａの円弧を形成する仮想円の中心Ｃ₁を通る軸線がＸ方向に沿うように設定されており、前記昇降用シリンダ４０によって移動体４２(探傷機構部４３)を後述するローラ６０,６０が支持台１８に支持されている被探傷材料１２に当接する位置まで移動することで、該仮想円の中心Ｃ₁を被探傷材料１２の中心Ｃ₀と一致させ得るようになっている。そして、被探傷材料１２の中心Ｃ₀と送受信面５４ａの円弧の中心Ｃ₁とを一致した状態で、該送受信面５４ａと被探傷材料１２の外面との間は一定距離離間するよう構成される。なお、送受信面５４ａの仮想円の中心Ｃ₁を被探傷材料１２の中心Ｃ₀と一致させた状態で、該送受信面５４ａから被探傷材料１２に向けて発信される超音波によって探傷可能な測定角度θが、被探傷材料１２の中心Ｃ₀に対して約５８度となるように送受信面５４ａの円弧が設定されている(図５参照)。

【0025】

前記第２支持体５２には、探触子５４の配設位置を挟んでＸ方向の両側に一対のガイドローラ組５６,５８が配設されている。各ガイドローラ組５６,５８は、Ｙ方向に離間する一対のローラ６０,６０から構成される。両ローラ６０,６０の軸線は、下側に向かうにつれて相互に離間するよう傾斜して、該軸線回りにローラ６０が自由回転するように配設されており、図４に示す如く、前記支持台１８に支持されている被探傷材料１２に対して各ローラ６０は周面が斜めに当接した状態で回転するよう構成される。各ローラ６０,６０は、探触子５４より下方において被探傷材料１２に当接するように配設位置が設定されており、該ローラ６０,６０を被探傷材料１２に当接した状態において、探触子５４における送受信面５４ａと被探傷材料１２の外面との離間距離を一定に保つよう構成される。また、各ローラ６０,６０の配設位置は、該ローラ６０,６０を被探傷材料１２に当接した状態で、探触子５４における送受信面５４ａの円弧の中心Ｃ₁が被探傷材料１２の中心Ｃ₀と一致する位置に設定されている。なお、ローラ６０,６０は、第２支持体５２に対して位置調節可能に配設されており、被探傷材料１２の直径が変わった場合はローラ６０,６０を位置調節することで、探触子５４における送受信面５４ａの円弧の中心Ｃ₁を被探傷材料１２の中心Ｃ₀と一致させ得るよう構成される。実施例では、被探傷材料１２の始端側(インデックス装置２６側)に位置するガイドローラ組５６を始端側ガイドローラ組と指称すると共に、被探傷材料１２の終端側に位置するガイドローラ組５８を終端側ガイドローラ組と指称する場合もある。

【0026】

前記第２支持体５２には、前記支持台１８に支持されている被探傷材料１２のＸ方向の端部(始端および終端)を検知可能な検知センサ６２が配設されており(図３参照)、該検知センサ６２の検知信号は、制御手段６４に入力されるようになっている。

【0027】

図３に示す如く、前記第１支持体４６には、前記支持軸５０の支持位置を挟んでＸ方向に離間する位置に、前記制御手段６４によって作動制御される固定用シリンダ６６が夫々配設されており、該固定用シリンダ６６は、ピストンロッド６６ａを第１支持体４６から下方に進退可能に構成されている。また、ピストンロッド６６ａの下端に押圧部６８が設けられ、固定用シリンダ６６を正逆付勢することで、押圧部６８を第２支持体５２に当接する固定位置と上方に離間する退避位置との間を移動するよう構成される。そして、両押圧部６８,６８を固定位置に位置させることで(図３の二点鎖線参照)、第２支持体５２のＭ方向の回転を規制し得るよう構成される。なお、実施例では、両押圧部６８,６８でＭ方向の回転が規制された第２支持体５２の姿勢を基準姿勢というものとする。

【0028】

前記制御手段６４には、前記サーボモータ３８の回転系に配設されたエンコーダ(図示せず)が接続されており、該制御手段６４は、エンコーダからのパルス信号によって、探触子５４の現在位置を常時監視し得るよう構成される。また制御手段６４は、探触子５４によって被探傷材料１２の内部欠陥を検知する探傷工程に先立って行なわれる被探傷材料１２の測長工程において、前記検知センサ６２が被探傷材料１２の始端および終端を検知した検知信号と前記エンコーダからのパルス信号(パルス数)とによって、被探傷材料１２の長さを測定し得るよう構成してある。そして、制御手段６４は、測定工程によって測定した被探傷材料１２の長さを記憶し、該記憶した長さを基に、探傷工程においてガイドローラ組５６,５８が被探傷材料１２の始端または終端に近づいたときに、前記固定用シリンダ６６,６６を付勢して第２支持体５２がＭ方向に回転するのを規制する状態とするよう設定される。

【0029】

〔実施例の作用〕
次に、前述のように構成された超音波探傷装置１０の作用につき説明する。

【0030】

(測定工程について)
図示しない供給装置によって被探傷材料１２を前記水槽１４の内部に供給して前記複数の支持台１８上に載置する。前記制御手段６４は、被探傷材料１２の中心Ｃ₀が前記把持具２４の回転中心と一致するように、調節手段２０を制御して支持台１８の高さ位置を被探傷材料１２の直径に応じて調節する。また、前記探傷機構部４３を、前記検知センサ６２が被探傷材料１２の始端を検知しないＸ方向に離間した位置(図１においてインデックス装置２６側に離間する位置)に位置させると共に、前記昇降用シリンダ４０を付勢して検知センサ６２が被探傷材料１２を検知可能な高さ位置まで探傷機構部４３(移動体４２)を下降したもとで、前記サーボモータ３８を回転駆動して前記移動基台３２を被探傷材料１２の終端側に向けてＸ方向に移動する。前記制御手段６４は、検知センサ６２が被探傷材料１２の始端を検知した位置から終端を検知した位置までの前記エンコーダからのパルス信号に基づいて被探傷材料１２の長さを計測して記憶する。また制御手段６４は、検知センサ６２が被探傷材料１２の始端を検知した位置を原点位置として記憶する。

【0031】

(探傷工程について)
探傷工程では、先ず被探傷材料１２における始端部の探傷を行なう。すなわち、測定工程で記憶された原点位置(被探傷材料１２の始端)に基づいて、サーボモータ３８を回転駆動して移動基台３２を移動して、前記始端側ガイドローラ組５６が原点位置より被探傷材料１２の終端側の上方に臨むように位置決めする。そして、前記昇降用シリンダ４０を付勢して、前記ローラ６０,６０が被探傷材料１２に当接する位置まで探傷機構部４３を移動する。このとき、探傷機構部４３の重量によって縮んでいる前記圧縮バネ４８が所定量だけ伸びる位置まで移動体４２を下降することで、探傷機構部４３の重量の一部が被探傷材料１２に加わるようにして(探傷機構部４３の重量の一部を圧縮バネ４８の付勢力によって担わせる)、探傷機構部４３が被探傷材料１２の外形のＺ方向の変位にスムーズに追従して移動体４２に対して変位し得るようにする。また、ローラ６０,６０が被探傷材料１２に当接した状態では、図５に示す如く、前記探触子５４における送受信面５４ａと被探傷材料１２との離間距離が一定に保持されると共に、該送受信面５４ａの円弧の中心Ｃ₁が被探傷材料１２の中心Ｃ₀と一致する。

【0032】

前記押圧部６８,６８を退避位置に位置させた状態で、前記サーボモータ３８を回転駆動して探傷機構部４３(移動基台３２)を被探傷材料１２の始端側に向けて移動しつつ、前記探触子５４の送受信面５４ａから被探傷材料１２に向けて超音波を発信して探傷を実施する。前記押圧部６８,６８が退避位置に位置して第２支持体５２のＭ方向の回転が規制されていない状態では、該第２支持体５２、すなわち探触子５４は、Ｙ方向、Ｚ方向およびＭ方向に変位可能であるので、前記ローラ６０,６０が被探傷材料１２に当接しつつ移動することで、探触子５４は被探傷材料１２の外形に倣うように姿勢が変位し、前記送受信面５４ａは被探傷材料１２の外面に対して一定の位置関係に保持される。具体的には、被探傷材料１２のＹ方向の曲がりに対しては、前記第１支持体４６に対して支持軸５０と共に第２支持体５２がＹ方向に変位することで、探触子５４の送受信面５４ａと被探傷材料１２とのＹ方向の相対的な位置関係は一定に保持される。また、被探傷材料１２のＺ方向の曲がりに対しては、前記移動体４２に対して探傷機構部４３がＺ方向に変位すると共に、第２支持体５２が支持軸５０に対して回転することで、探触子５４の送受信面５４ａと被探傷材料１２とのＺ方向の相対的な位置関係は一定に保持される。これにより、被探傷材料１２の精度の高い探傷を行なうことができる。また、移動体４２に対して第１支持体４６を圧縮バネ４８で支持し、探傷機構部４３の重量の一部のみが被探傷材料１２に加わるようにしているので、被探傷材料１２が探傷機構部４３の重量によって橈むのを防止すると共に探傷機構部４３のＺ方向のスムーズな変位が許容され、精度の高い倣いを実行し得る。なお、探傷工程において被探傷材料１２に加わる探傷機構部４３の重量については、昇降用シリンダ４０による探傷機構部４３の下降位置を調節することで変えることができる。

【0033】

前記制御手段６４は、測定工程で設定された原点位置に基づいて、前記始端側ガイドローラ組５６が被探傷材料１２の始端から外れる直前において、前記固定用シリンダ６６,６６を付勢して押圧部６８,６８を第２支持体５２に当接することで、該第２支持体５２がＭ方向に回転するのを規制する。この状態で、探傷機構部４３が更に被探傷材料１２の始端側に移動すると、始端側ガイドローラ組５６のローラ６０,６０が被探傷材料１２から外れるが、第２支持体５２は基準姿勢に保持されているので該第２支持体５２が傾くことはなく、前記探触子５４の送受信面５４ａと被探傷材料１２との位置関係が変化しないので、被探傷材料１２の始端部を高精度で探傷し得る。

【0034】

前記被探傷材料１２の始端部の探傷を完了した後に、両ガイドローラ組５６,５８の各ローラ６０,６０が被探傷材料１２に当接する位置まで探傷機構部４３を移動すると共に、前記固定用シリンダ６６,６６を逆付勢して押圧部６８,６８を退避位置まで移動することで、前記第２支持体５２のＭ方向の回転を許容する状態とする。そして、前記サーボモータ３８の回転駆動により探傷機構部４３を被探傷材料１２の終端側に向けて移動しつつ、前記探触子５４の送受信面５４ａから被探傷材料１２に向けて超音波を照射して探傷を実施する。前記押圧部６８,６８により第２支持体５２のＭ方向の回転が規制されていない状態では、該第２支持体５２、すなわち探触子５４は、Ｙ方向、Ｚ方向およびＭ方向に変位可能であるので、前記ローラ６０,６０が被探傷材料１２に当接しつつ移動することで、探触子５４は被探傷材料１２に対して送受信面５４ａが一定の位置関係に保持されたまま移動する。これにより、被探傷材料１２の精度の高い探傷を行ない得る。

【0035】

前記制御手段６４は、前記エンコーダからのパルス信号と前記測定工程で測定された被探傷材料１２の長さのデータとに基づき、終端側ガイドローラ５８が被探傷材料１２の終端から外れる直前に至ったとき、前記固定用エアシリダ６６,６６を付勢して押圧部６８,６８を第２支持体５２に当接することで、該第２支持体５２がＭ方向に回転するのを規制する。この状態で、探傷機構部４３が更に被探傷材料１２の終端側に移動すると、終端側ガイドローラ組５８のローラ６０,６０が被探傷材料１２から外れるが、第２支持体５２は基準姿勢に保持されているので、探触子５４の送受信面５４ａと被探傷材料１２との位置関係が変化することはなく、被探傷材料１２の終端部を高精度で探傷し得る。

【0036】

前記被探傷材料１２の終端まで探傷を完了すると、前記制御手段６４は探傷機構部４３を上昇するように昇降用シリンダ４０を付勢して、前記両ガイドローラ組５６,５８を被探傷材料１２から離間すると共に、前記サーボモータ３８を回転駆動して探傷機構部４３を前述した被探傷材料１２の始端部を探傷可能な位置まで移動して停止する。また、前記インデックス装置２６の把持具２４で被探傷材料１２の始端部を把持すると共に、前記固定手段による被探傷材料１２の固定を解除する。そして、把持具２４を所定のインデックス角度だけ回転して、被探傷材料１２における前記探触子５４による探傷部位を変更し、該被探傷材料１２を固定手段で位置決め固定する。被探傷材料１２をインデックス角度回転した後、前記把持具２４による把持を解除すると共に把持具２４を被探傷材料１２の始端から離間する退避位置まで移動した状態で、前述したと同様に探触子５４による被探傷材料１２の探傷を行なう。

【0037】

前記探触子５４をＸ方向に移動して探傷する毎に被探傷材料１２をインデックス角度回転する工程を所定回数(実施例では７回)繰り返すことで、該被探傷材料１２の全周の探傷を完了する。

【0038】

実施例の超音波探傷装置１０では、被探傷材料１２の長手方向(Ｘ方向)に移動する移動体４２に対して探触子５４をＹ方向、Ｚ方向およびＭ方向に変位可能に支持したので、前記ローラ６０,６０が被探傷材料１２に当接して移動する際に、該被探傷材料１２の外形に精度よく倣うように探触子５４の姿勢が変位する。すなわち、被探傷材料１２と探触子５４の送受信面５４ａとの位置関係を一定に保持した状態で、該被探傷材料１２を探傷することができ、高精度で内部欠陥を検知することができる。また実施例では、被探傷材料１２の始端部および終端部の探傷に際し、第２支持体５２のＭ方向の回転を規制するように構成したので、被探傷材料１２の始端から終端まで精度のよい探傷を実施することができる。

【0039】

オーダー変更等によって被探傷材料１２の直径が変わった場合は、前記制御手段６４は、新たなオーダーに係る被探傷材料１２の直径に応じて、前記調節手段２０を制御して支持台１８の高さを調節し、該支持台１８に載置される被探傷材料１２の中心Ｃ₀を把持具２４の回転中心と一致させる。これにより、把持具２４の高さ位置を変更することなく該把持具２４による材料始端部の把持が可能となり、被探傷材料１２の直径が変わるオーダー変更に簡単に対応し得る。また、支持装置１６の支持台１８は、被探傷材料１２を支持する支持面１８ａを２つの傾斜面から構成したので、被探傷材料１２の直径が変わっても被探傷材料１２の中心Ｃ₀を前記鉛直線Ｌ上に位置させることができ、前記探触子５４との位置関係を一定に保つことができる。

【0040】

〔変更例〕
本発明は、実施例の構成に限定されず、種々の変更が可能であり、例えば以下の構成を採用し得る。
(1) 実施例では、移動体に対してＺ方向に移動可能に支持した第１支持体に、第２支持体をＹ方向およびＭ方向に移動可能に支持するよう構成したが、探触子を配設した支持体(倣い手段)を、移動体に対してＺ方向、Ｙ方向およびＭ方向に移動可能に支持する構成を採用し得る。
(2) 実施例では、移動体に対してＺ方向に移動可能に支持した第１支持体に、第２支持体をＹ方向およびＭ方向に移動可能に支持するよう構成したが、移動体に対して第１支持体をＹ方向およびＭ方向に移動可能に支持し、該第１支持体に対して第２支持体をＺ方向に移動可能に支持する構成を採用し得る。
(3) 実施例では、第１支持体に対して第２支持体をＹ方向およびＭ方向に移動可能に支持するよう構成したが、第１支持体に対して別の支持体をＹ方向およびＭ方向の何れか一方の方向に移動可能に支持し、該別の支持体に対して第２支持体を他の方向に移動可能に支持する構成を採用することができる。すなわち、探触子が配設された支持体が、Ｚ方向、Ｙ方向およびＭ方向に移動可能に支持される構成であればよい。
(4) 実施例では、移動基台(移動体)をＸ方向に移動する移動機構としてラックとピニオンとを用いた機構で説明したが、該移動機構はこれに限られるものではなく、チェンやベルト等の索体と回転体とを用いた機構、その他公知の各種機構を採用し得る。
(5) インデックス装置により被探傷材料を回転するインデックス角度は、探触子により一度に探傷可能な測定角度に依存するものであって、該測定角度より大きく設定されていればよい。また、インデックス装置により被探傷材料を回転する回数は、未探傷領域が発生しない回数であればよい。
(6) 実施例では、移動体を昇降移動する手段としてシリンダを用いたが、モータとボールネジとを組み合わせた手段等、移動体を昇降移動可能な各種の手段を採用し得る。また、昇降手段としてシリンダを用いる場合に、サーボモータを用いた昇降機構を別途設け、該サーボモータにより被探傷材料に加わる荷重の微調節を行なうようにしてもよい。
(7) 実施例では、被探傷材料を複数の支持台で支持するようにしたが、被探傷材料が橈まないように該被探傷材料を全長に亘って支持可能な１つの支持台を用いることができる。。
(8) 実施例では、探傷機構部の重量を相殺するように移動体に支持する付勢手段として圧縮バネを挙げたが、移動体に対して探傷機構部を引張りバネ(付勢手段)によって吊下げる構成を採用し得る。また付勢手段は、バネに限らずゴム等であってもよい。
(9) 実施例では、探触子がＺ方向、Ｙ方向およびＭ方向の３つの自由度を持つ構成としたが、更にＺ方向に延在する軸線回りに回転可能に構成してもよい。例えば、第１支持体に対してＺ方向に延在する軸線回りに回転可能に配設した回転盤に、支持軸を支持する支持体を設けた構成を採用し得る。

【符号の説明】

【0041】

１２ 被探傷材料，１４ 水槽，１８ 支持台，２０ 調節手段，２４ 把持具
２６ インデックス装置，４２ 移動体，４６ 第１支持体，４８ 圧縮バネ(付勢手段)
５２ 第２支持体(倣い手段)，５４ 探触子，６０ ローラ，６８ 押圧部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】