特許 6356508 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】6356508

(24)【登録日】2018年6月22日

(45)【発行日】2018年7月11日

(54)【発明の名称】超音波探傷装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/265 20060101AFI20180702BHJP

【ＦＩ】

   G01N29/265

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-141208(P2014-141208)

(22)【出願日】2014年7月9日

(65)【公開番号】特開2016-17871(P2016-17871A)

(43)【公開日】2016年2月1日

【審査請求日】2017年3月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145816

【弁理士】

【氏名又は名称】鹿股 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】渡部 和美

(72)【発明者】

【氏名】千星 淳

(72)【発明者】

【氏名】星 岳志

【審査官】 越柴 洋哉

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５６−１５５３６０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０６−２３８４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３３７０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５４−１４５１８４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２０４６４５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２９／００−２９／５２

Ｇ０１Ｎ ２７／７２−２７／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

周方向に溶接部を有する円筒状構造物の前記溶接部を外表面側から探傷検査する超音波探傷装置において、
前記円筒状構造物の外表面上を前記溶接部に沿って移動し、所定間隔離間して配した複数の走行ユニットと、
前記各走行ユニットの走行部にそれぞれ設けられた走行ローラと、
隣接する前記各走行ユニット間を連結する連結バンドと、
前記走行ユニットとして、前記溶接部の欠陥を探傷する超音波探触子を有した探触子搭載ユニットと走行用の駆動源を有した駆動ユニットと、を少なくとも備え、
前記走行ユニットのなかで少なくとも前記探触子搭載ユニットに、サイドローラが搭載され、
前記走行ローラのなかで少なくとも前記探触子搭載ユニットにおける走行ローラとして、前記溶接部の溶接線に対して傾いた操舵角を持った斜行ローラが用いられ、
前記斜行ローラの走行と、前記溶接線と略平行に前記円筒状構造物の表面に設けられた突起物の案内面に摺接した前記サイドローラとによって、前記斜行ローラと前記サイドローラを搭載した前記走行ユニットが、前記溶接線に沿って案内される超音波探傷装置。

【請求項2】

前記斜行ローラを有する前記走行ユニットは、前記円筒状構造物の周方向において少なくとも２つの走行ローラを有し、そのうち少なくとも１つが前記斜行ローラである請求項１に記載の超音波探傷装置。

【請求項3】

前記斜行ローラを有する前記走行ユニットが、前記斜行ローラと操舵角の異なる第２の斜行ローラを有する請求項２に記載の超音波探傷装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、円筒状構造物の端部同士を当接させて溶接した溶接部の探傷走査を行う超音波探傷装置に関する。

【背景技術】

【0002】

発電プラントの蒸気タービンロータは、従来から、同一材質を用いた一体成形によって大型鍛造品として製造するのが通常であった。この蒸気タービンロータは、高温部には高温強度が要求されると共に、低温部には靭性が要求されるという条件を同時に満たす必要があり、製造するための材料としては特殊材料が用いられている。しかし、特殊材料を用いて製造を行うため、タービンロータの出力容量を一定以上大きくすることができず、コスト的にも不利なものがあった。また、大型鍛造品であるが故に、製造には長期の期間が必要であった。

【0003】

ところで近年は、蒸気タービンに対して出力の大容量化、低コスト化、納期の短縮化等のニーズが高まってきており、このニーズに応えるため、タービンロータの高温部に適した材料で製造した高温部材と低温部に適した材料で製造した低温部材との異種材同士を溶接して、一体的に形成した溶接ロータが次第に用いられつつある。

【0004】

しかし、溶接ロータの溶接部は、溶接作業の際に生じた不具合等に起因して欠陥が発生することがあり、この欠陥の存在により強度不足などの問題が発生する可能性がある。そのため、溶接部に対して超音波探傷などを用いた非破壊検査によって、溶接部の品質検査を行い、欠陥が発生していないことを確認することが重要になる。
異種材間を溶接した場合に、溶接箇所に生じる主な欠陥の種類としては、ブローホールや融合不良などがある。

【0005】

超音波探傷を用いた非破壊検査では、溶接ロータの製造時や据え付け現場での定期的なメンテナンスの際に、超音波探触子を手動または自走装置によって溶接線に沿って移動させながら溶接部の検査を行う。

【0006】

しかしながら、検査対象である溶接ロータは、直径が４００mm程度のものから１０００mmを超えるタイプのものまであり、溶接ロータの外表面における溶接長さとしては、約１ｍ〜約３ｍ超となる。

【0007】

このため、超音波探傷装置としては、直径が異なる各タイプの溶接ロータに対しても対応が可能であり、かつ、数ｍの距離を走査しても溶接線から逸脱することがなく移動できる走査機能を備えたものが求められている。

【0008】

走査機構を持つ従来の超音波探傷装置としては、例えば、自走機構を持った駆動ユニットと、超音波探触子を内蔵した探傷ユニットとを、長さ寸法が調整可能なベルトによって連結し、検査対象の表面にタイミングベルトを取り付け、このタイミングベルトに沿って駆動ユニットが自走可能に構成されたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００６−１７０６８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかし、上述のようなタイミングベルトを用いた装置の場合、様々な対象サイズの円筒状構造物に適用できるが、溶接線に沿った走査を成立させるには、歯付きのタイミングベルトを円筒状構造物に巻装し、これに噛合するタイミングプーリを走行装置に搭載する必要があり、探傷装置が大型化することになる。また、検査対象表面にタイミングベルトを設置するスペースが必要となる。

【0011】

これらのことから、本発明に係る実施形態では、様々なサイズの円筒状構造物である検査対象に対して適用することができ、簡素な構造で検査対象の周方向に沿った走査を可能とする超音波探傷装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の実施形態に係る超音波探傷装置は、周方向に溶接部を有する円筒状構造物の前記溶接部を外表面側から探傷検査する超音波探傷装置において、前記円筒状構造物の外表面上を前記溶接部に沿って移動し、所定間隔離間して配した複数の走行ユニットと、前記各走行ユニットの走行部にそれぞれ設けられた走行ローラと、隣接する前記各走行ユニット間を連結する連結バンドと、前記走行ユニットとして、前記溶接部の欠陥を探傷する超音波探触子を有した探触子搭載ユニットと走行用の駆動源を有した駆動ユニットと、を少なくとも備え、前記走行ユニットのなかで少なくとも前記探触子搭載ユニットに、サイドローラが搭載され、前記走行ローラのなかで少なくとも前記探触子搭載ユニットにおける走行ローラとして、前記溶接部の溶接線に対して傾いた操舵角を持った斜行ローラが用いられ、前記斜行ローラの走行と、前記溶接線と略平行に前記円筒状構造物の表面に設けられた突起物の案内面に摺接した前記サイドローラとによって、前記斜行ローラと前記サイドローラを搭載した前記走行ユニットが、前記溶接線に沿って案内されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明の実施形態に係る超音波探傷装置は、各種サイズの円筒状構造物に対して適用することができ、かつ溶接部の溶接線に沿った探傷走査を簡素な構成で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】複数の走行ユニットを溶接ロータの周方向断面で示した断面図である。

【図2】探触子搭載ユニットの走行ローラと走行方向を示した展開平面図である。

【図3】探触子搭載ユニットの走行ローラとサイドローラの位置関係を示した溶接ロータの軸方向における要部断面図である。

【図4】探触子搭載ユニットの進行方向を示した展開平面図である。

【図5】斜行ローラの操舵機構を示した平面図である。

【図6】連結バンドに関して、長さを調整する構成（ａ）、ロック状態を示す構成（ｂ）を示した要部側面図である。

【図7】探触子搭載ユニットの走行ローラの前輪と後輪の角度を示した展開平面図である。

【図8】複数の走行ユニットにおける他の配置構成を溶接ロータの周方向断面で示した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明に係る超音波探傷装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下では、円筒状構造物の端部同士を溶接したものとして、ロータの構成を例に挙げて説明を行い、端部同士を溶接したものを溶接ロータとして呼ぶことにする。

【0016】

（実施形態１）
（全体構成及び作用）
図１〜図６を用いて実施形態１を説明する。図１は、超音波探傷装置１の構成を溶接ロータ１０の軸方向断面図で示したものである。図３に示すように、溶接ロータ１０は、第１ロータ１０ａと第２ロータ１０ｂの端面同士を溶接して構成されている。第１ロータ１０ａと第２ロータ１０ｂの溶接部１２の欠陥を探傷するため、図１に示すように、超音波探傷装置１が、溶接ロータ１０の外周面に配設されている。

【0017】

超音波探傷装置１は、溶接部１２の欠陥を探傷する超音波探触子９を搭載した探触子搭載ユニット２と、図示せぬ駆動源を備えた駆動ユニット３と、走行補助ユニット４と、これらの各走行ユニット間を連結し、各走行ユニットを溶接ロータ１０の外周面に沿って環状に配設する連結バンド５と、から構成されている。そして、各走行ユニットには、走行部として走行ローラ６がそれぞれ複数設けられている。このように、各走行ユニットと各走行ユニット間を連結する連結バンド５とによって、溶接ロータ１０の周囲には複数の走行ユニットが環状に配置されている。

【0018】

駆動ユニット３の駆動源を駆動することによって、駆動ユニット３に設けた走行ローラ６が駆動されて、駆動ユニット３は走行することができる。駆動ユニット３が走行すると、駆動ユニット３以外の他の走行ユニットが連結バンド５を介して牽引され、溶接ロータ１０の周囲を一体的に走行することができる。

【0019】

このように構成することによって、溶接ロータ１０に接する部位は、超音波探触子９以外は走行ローラ６のみにすることができ、連結バンド５が溶接ロータ１０側に撓んで接触することがない。そのため、複数の走行ユニットの走行時には滑り抵抗を低下させることができ、小さな動力源で走行する駆動ユニット３を構成することが可能になる。

【0020】

図１では、溶接ロータ１０を間に挟んで、探触子搭載ユニット２と駆動ユニット３とが対極した位置に配置構成されており、一対の走行補助ユニット４は、探触子搭載ユニット２と駆動ユニット３との中間部で、互いに対極した位置に配置構成されている。

【0021】

即ち、探触子搭載ユニット２を0度の位置に配したとき、駆動ユニット３が180度の位置に配されることになる。そして、一対の走行補助ユニット４は、それぞれ90度と270度の位置に配されることになる。これにより、各走行ユニット２，３，４を等間隔に配置することができる。

【0022】

しかし、実施形態１における複数の走行ユニットの配置構成としては、図１に示した構成に限定されるものではない。
例えば、溶接ロータ１０の外周径が大きな場合には、探触子搭載ユニット２と駆動ユニット３との間にそれぞれ複数台の走行補助ユニット４を配した配置構成にしておくことができる。また、溶接ロータ１０の外周径が小さな場合には、走行補助ユニット４を設けない配置構成にしておくことも、あるいは走行補助ユニット４を１台だけ用いて、探触子搭載ユニット２と駆動ユニット３と１台の走行補助ユニット４を、等間隔に配した配置構成にしておくこともできる。

【0023】

連結バンド５は、伸長し難く、捩れ難く、また各走行ユニット間を連結した際には撓んで溶接ロータ１０の外周面に接触せずに、各走行ユニットを溶接ロータ１０の周囲に配置することができる構成のものであればよく、例えばタイミングベルトを用いた場合、タイミングベルトの板厚と横幅寸法の調整により、所望の剛性（伸び難さ、捩れ難さ、撓み難さ）が得られる。

【0024】

各走行ユニットにおける走行ローラ６の溶接ロータ１０に対する接地圧（溶接ロータ１０に対する押し付け圧）は、連結バンド５の引張り力を調整することによって調整することができる。また、溶接ロータ１０が磁性体で構成されている場合には、各走行ユニット又は走行ローラ６に内蔵させた永久磁石や電磁石等の磁性部材における磁気吸引力を調整することによって、適宜の接地圧を得ることができる。

【0025】

また、図６に示す、連結バンド５の一端部を調整可能に固定する固定機構により、連結バンド５の引張り力を調整することができる。図６では、固定機構を走行ユニットに設けたものとして説明するが、固定機構は、駆動ユニット３や走行補助ユニット４の側端面に設けてもよい。

【0026】

固定機構としては、従来から周知の各種固定機構を用いることができる。図６では、連結バンド５を巻き付けて反転させる反転ローラ３０と、反転ローラ３０に対峙して配設した押圧ローラ３１との組み合わせによって構成されている。反転ローラ３０は、探触子搭載ユニット２から突設した支持部３２に支持された回転軸３０ａを中心に回転自在に構成されている。また、押圧ローラ３１は、探触子搭載ユニット２から突設した支持部３３に支持された回転軸３１ａを中心に回転自在に構成されている。

【0027】

押圧ローラ３１は、回転軸３１ａを中心とした円弧面と、円弧面における半径よりも大径の曲面と、を有するカム形状に形成されている。円弧面と大径の曲面とは、滑らかな面によって接続している。また、円弧面が反転ローラ３０側に面したときには、円弧面と反転ローラ３０の外周面との間に、連結バンド５が挿入できる隙間が形成でき、大径の曲面が反転ローラ３０の外周面側に面したときには、大径の曲面と反転ローラ３０の外周面との間で、連結バンド５を挟持して固定することができる。

【0028】

図６（ａ）は、円弧面が反転ローラ３０側に面した状態を示しており、図６（ｂ）は、大径の曲面が反転ローラ３０側に面して、連結バンド５を挟持している状態を示している。図６（ａ）に示す状態で、連結バンド５の端部を矢印の方向に引っ張ることにより、連結バンド５に対して所望の引張り張力を付与することができる。そして、図６（ａ）の状態から押圧ローラ３１を時計回り方向に回転させることで、連結バンド５の端部を固定機構で固定することができる。

【0029】

そして、図６（ｂ）に示すように連結バンド５に対して引張り力が作用しても、連結バンド５の端部は固定機構から外れることがなく、連結バンド５に付与した引張り張力を維持することができる。

【0030】

大径の曲面に波状の突起を形成しておくこともできる。波状の突起を大径の曲面に形成しておくことにより、大径の曲面を反転ローラ３０の外周面側に対向させた際には、波状の突起が、連結バンド５に噛み込むことになり、連結バンド５の固定状態をより強固に維持することができる。

【0031】

（探触子搭載ユニット２の構成及び作用）
図２は、溶接ロータ１０を周方向に展開したときの展開平面図を示している。なお、図２において、連結バンド５や駆動ユニット３、走行補助ユニット４の図示は省略している。探触子搭載ユニット２は、一対の前輪ローラ６ａと一対の後輪ローラ６ｂとを備えて構成されており、一対の前輪ローラ６ａ及び後輪ローラ６ｂは、それぞれ溶接部１２を跨いだ状態に配設されている。

【0032】

そして、前輪ローラ６ａの走行方向２７は、探触子搭載ユニット２の前進方向に対して、即ち、溶接部１２の溶接部中心軸である溶接線１２ａ方向に対して、操舵角Ｔθだけ傾けて斜行するように構成されている。後輪ローラ６ｂの走行方向は、溶接線１２ａと平行に構成されている。

【0033】

斜行ローラとして構成された前輪ローラ６ａの操舵角Ｔθは、図２に示すように前輪ローラ６ａを軸支している車軸１５を傾けた構成にすることによって設定することができる。また、例えば、図５に示すようなリンク機構を採用することによって設定することができる。図５に示したリンク機構では、前輪ローラ６ａ用の車軸１５の先端部に回動軸２１を介してＬ型リンク１７の屈折部を回動自在に支持している。Ｌ型リンク１７の一端部には、前輪ローラ６ａが回転自在に支持され、他端部には、連結リング２０を介してリンク杆１８ｂ、１８ｃの一端部がそれぞれ回動自在に支持されている。

【0034】

各リンク杆１８ｂ、１８ｃの他端部は、回転軸１９回りに回転するリンク杆１８ａの両端部に、それぞれ連結リング２０を介して回動自在に連結されている。回転軸１９は、探触子搭載ユニット２に設置されている。

【0035】

リンク杆１８ａを回転軸１９回りに回転させることにより、一対の前輪ローラ６ａにおける操舵角Ｔθが所望の操舵角となるように設定することができる。一対の前輪ローラ６ａの操舵角Ｔθを設定した後に、リンク杆１８ａ〜１８ｃのいずれかを動かないように固定しておくことにより、一対の前輪ローラ６ａにおける操舵角Ｔθを固定することができる。

【0036】

なお、一対の前輪ローラ６ａの操舵角Ｔθを設定する設定機構としては、図５に示したリンク機構のように、前輪ロータ６ａを回転自在に支持している回転軸、即ち、Ｌ型リンク１７の一端部のみを傾ける構成の代わりに、図２に示すように、車軸１５を傾ける構成を採用することができる。そのため、操舵角Ｔθを与える構成としては、図５に示したリンク機構以外にも、従来から公知の設定機構を採用することができる。

【0037】

また、前輪ローラ６ａの操舵角Ｔθは、溶接ロータ１０の外表面における表面粗さ等の条件や、溶接ロータ１０の外周径の大きさ等の条件に応じて、その条件に合った最適の操舵角Ｔθを設定することができる。そして、最適の操舵角Ｔθを設定することによって、タイプの異なる各種の溶接ロータ１０に対しても、本発明に係る実施形態を適用することができる。

【0038】

（サイドローラの構成及び作用）
探触子搭載ユニット２の前輪ローラ６ａに操舵角Ｔθを持たせておくと、駆動ユニット３からの牽引力により、図２に示すように、探触子搭載ユニット２は溶接線１２ａから離れて走行方向２７方向に移動してしまうことになる。そこで、本実施形態では、図３に示すように溶接ロータ１０の外周面に設けた突起物２２の側端面を利用して、探触子搭載ユニット２の走行方向２７が溶接線１２ａと平行になるように構成している。

【0039】

突起物２２としては、溶接ロータ１０の外表面に設けられている、例えば、タービン翼の植込部などである。植込み部が外表面にない位置が溶接されるタイプでは、突起物２２として強化ベルトを溶接ロータ１０の外表面に巻装させて固定した構成にすることもできる。強化ベルトとしては、連結バンド５に用いたタイミングベルト等を使用することができる。

【0040】

探触子搭載ユニット２には、突起物２２側に突出する支持部８が設けられており、支持部８の先端部には、突起物２２の側端面に摺接するサイドローラ７が回転自在に設けられている。サイドローラ７は、例えば截頭錐体の形状に構成されており、サイドローラ７の先端部は小径に形成され、基端側は大径に形成されている。

【0041】

そして、サイドローラ７の側面７ａが、突起物２２の側端面に摺接することができる。サイドローラ７の突起物２２の側端面への摺接は、探触子搭載ユニット２の前輪ローラ６ａに操舵角Ｔθを持たせたことによって行わせることができる。

【0042】

また、サイドローラ７の側面７ａが突起物２２の側端面に摺接することにより、サイドローラ７と突起物２２のとの間では、水平方向の反力と上下方向の反力とが作用することになる。そして、サイドローラ７が突起物２２の側端面との間では、二方向から反力が働くことになるので、サイドローラ７が突起物２２の側端面から離間するのを防止できる。即ち、サイドローラ７の突起物２２の側端面への摺接状態が、探触子搭載ユニット２の前輪ローラ６ａに操舵角Ｔθを持たせた構成と、サイドローラ７とによって維持されることになる。

【0043】

このように、サイドローラ７を探触子搭載ユニット２に設け、サイドローラ７を溶接ロータ１０に設けた突起物２２の側端面に摺接させることにより、探触子搭載ユニット２の前輪ローラ６ａに持たせた操舵角Ｔθによって、探触子搭載ユニット２が突起物２２側に移動しようとしても、突起物２２側への移動は、サイドローラ７と突起物２２の側端面とによって規制されることになる。

【0044】

そして、図４に示すように、探触子搭載ユニット２の走行方向２７は、溶接線１２ａと平行な方向になる。そして、前輪ローラ６ａは、横滑りを行いながら走査方向２６に進行することができる。これによって、探触子搭載ユニット２の走査方向２６は、溶接線１２ａに沿った方向になることができる。
なお、図４においても図２と同様に、連結バンド５や駆動ユニット４、走行補助ユニット４の図示は省略している。

【0045】

サイドローラ７の配設個数としては、図４に示すように１個の配置構成にすることも、図５に示すように２個の配置構成にすることもできるが、探触子搭載ユニット２の走査方向２６における長さ寸法に応じて、サイドローラ７を走査方向２６に沿って適宜数配設しておくことができる。

【0046】

また、支持部８の先端部に、二股部材又は三股部材等の複数股に分岐した部材を設け、その分岐起点側を回動自在に軸支しておき、複数股に分岐した部材の先端部にそれぞれサイドローラ７を回動自在に支持した構成にしておくこともできる。更には、サイドローラ７に対して突起物２２の側端面側に向かって付勢する付勢力を付与した構成にしておくこともできる。

【0047】

溶接部１２の中心軸と突起物２２との間隔は、溶接ロータのタイプによって異なるが、探触子搭載ユニット２とサイドローラ７との間にスペーサを設けた構成にしておくことによって、この間隔差を調整することができる。

【0048】

以上の説明では、サイドローラ７を探触子搭載ユニット２に設けた構成、及び探触子搭載ユニット２における一対の前輪ローラ６ａに操舵角Ｔθを持たせた構成について説明を行ったが、駆動ユニット３や走行補助ユニット４に対してサイドローラ７を配設した構成にしておくことも、また、駆動ユニット３や走行補助ユニット４における一対の前輪ローラ６ａに対して操舵角Ｔθを持たせた構成にしておくこともできる。

【0049】

このような走行ローラ６における前輪ローラ６ａに操舵角Ｔθを持たせることによって、溶接ロータ１０の周方向への移動に加えて軸方向への移動成分を発生させることができる。前輪ローラ６ａに操舵角Ｔθを持たせただけの構成だと、探触子搭載ユニット２の移動方向は、図２に示す走行方向２７となるが、溶接ロータ１０の軸方向への移動力は、サイドローラ７が突起物２２を起点として支えるため、探触子搭載ユニット２は突起物２２を押圧しながらピッチ走行することができる。即ち、例えば、１mmピッチでの走行を行うことができ、各ピッチを移動させた毎に、溶接部１２の走査を行うことができる。

【0050】

そして、溶接部１２の中心軸に沿って探触子搭載ユニット２は移動することができる。図示例では、探触子の構成についての説明を省略しているが、探触子搭載ユニット２がピッチ走行する毎に、溶接ロータ１０の軸方向に探触子をスライドさせることができる構成にしておくこともできる。探触子搭載ユニット２に搭載した探触子の構成としては、従来から公知の適宜の構成を採用することができる。

【0051】

（効果）
このように、走行ローラ６の前輪ローラ６ａに操舵角を持たせた配置構成と、前輪ローラ６ａの斜行方向にサイドローラ７を設けて、前輪ローラ６ａの斜行方向に設けた突起物２２に摺接させるという簡単な構成によって、円筒状構造物専用の移動機構を設けることなく、溶接部１２の溶接線１２ａに沿った探傷走査を超音波探傷装置１によって行うことが可能になる。
また、斜行させた前輪ローラ６ａとサイドローラ７を有することにより、探傷装置の移動中に、移動方向が溶接線１２ａに対して斜めになってしまうことがない。

【0052】

上記説明では、探触子搭載ユニット２と駆動ユニット３とを別体として構成した場合について説明を行った。探触子搭載ユニット２と駆動ユニット３とを別体に構成しておくことにより、探触子搭載ユニット２自体及び駆動ユニット３自体の重量をそれぞれ軽減させることはできるが、必要に応じて探触子搭載ユニット２に走行ローラ６を駆動する駆動機構を備えた構成にしておくこともできる。

【0053】

探触子搭載ユニット２に走行ローラ６を駆動する駆動機構を備えた構成にした場合には、少なくとも１つ以上の走行補助ユニット４を用いて、溶接ロータ１０の外周面を連結バンド５によって環状に取り囲むように配設しておくことができる。

【0054】

（実施形態２）
次に図７を用いて、本発明の実施形態に係る超音波探傷装置の実施形態２を説明する。実施形態２では、操舵角を持たせた構成として、前輪ローラ６ａ以外に後輪ローラ６ｂにも操舵角を持たせた斜行ローラの構成になっている。他の構成は、実施形態１と同様の構成になっているので、実施形態１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0055】

なお、実施形態２の説明に関しても、探触子搭載ユニット２の構成を用いて説明を行うが、探触子搭載ユニット２に設けた構成を駆動ユニット３、走行補助ユニット４に対して設けておくこともできる。

【0056】

（構成）
図７は、溶接ロータ１０を周方向に展開したときの平面図を示している。なお、図７においても図２と同様に、連結バンド５や駆動ユニット４、走行補助ユニット４の図示は省略している。

【0057】

探触子搭載ユニット２の前輪ローラ６ａに対して、探触子搭載ユニット２の前進方向への操舵角Ｔθを持たせた構成にすると共に、後輪ローラ６ｂに対しても、探触子搭載ユニット２の後進方向に対して操舵角Ｔθ’を持たせた構成にしている。

【0058】

後輪ローラ６ｂに操舵角Ｔθ’を持たせた構成にすることにより、探触子搭載ユニット２が後退動する際には、後輪ローラ６ｂに持たせた操舵角Ｔθ’によって、探触子搭載ユニット２を突起物２２側に向く付勢力を与えられる。他の構成は、実施形態１における構成と同様の構成になっている。

【0059】

後輪ローラ６ｂの操舵角Ｔθ’は、図７に示すように後輪ローラ６ｂを軸支している車軸１５を傾けた構成によって設定することができる。また、例えば、図５に示すようなリンク機構を後輪ローラ６ｂに対しても設けることによって、設定することができる。

【0060】

図７では、探触子搭載ユニット２に設けたサイドローラ７の数を１つにした構成例を示しているが、サイドローラ７の設置数としては１つに限定されるものではなく、図５に示したように２個設置することも、探触子搭載ユニット２の走査方向２６に沿って複数個並列に設置することもできる。

【0061】

（作用、効果）
前輪ローラ６ａに操舵角Ｔθを持たせておくことにより、実施形態１で説明したように、探触子搭載ユニット２の前進時には、探触子搭載ユニット２を確実に突起物２２の側端面における案内面にガイドされながら、溶接部１２の溶接線（図２参照）に沿って移動させることができる。

【0062】

即ち、探触子搭載ユニット２の前進時には、前輪ローラ６ａは突起物２２側に寄る斜め方向に走行しながら、横滑りを行いながら走査方向２６の方向に移動する。この時、後輪ローラ６ｂは、突起物２２から離れる方向に移動することになるが、図１で示した連結バンド５によって、後輪ローラ６ｂの移動成分の内、突起物２２から離れる方向への成分は抑制されることになる。

【0063】

しかも、走行ユニット同士は連結バンド５によって互いに引っ張られた配置構成になっているので、複数の走行ユニットは、全て溶接線１２ａに沿った状態での走行が可能となる。

【0064】

同様に、後輪ローラ６ｂに操舵角Ｔθ’を持たせておくことにより、探触子搭載ユニット２の後進時には、探触子搭載ユニット２は、確実に突起物２２の側端面に案内されながら、溶接部１２の溶接線（図２参照）に沿って移動することができる。

【0065】

このように、前輪ローラ６ａと後輪ローラ６ｂとにそれぞれ操舵角Ｔθ、Ｔθ’を持たせた配置構成によって、複数の走行ユニットの進行方向を逆にしても、例えば１mmピッチでの移動時には、サイドローラ７は突起物２２を押しながら摺接して、探触子搭載ユニット２は走査方向２６に沿って移動することができる。そのため、超音波探傷装置１としては、溶接部１２に対して正転方向に沿った探傷走査を行うことも、逆転方向に沿った探傷走査を行うこともできる。

【0066】

また、前輪ローラ６ａの操舵角Ｔθ及び後輪ローラ６ｂの操舵角Ｔθ’は、溶接ロータ１０の外表面における表面粗さ等の条件や、溶接ロータ１０の外周径の大きさ等の条件に応じて、その条件に合った最適の操舵角Ｔθ、Ｔθ’を設定することができる。そして、最適の操舵角Ｔθ、Ｔθ’を設定することによって、タイプの異なる各種の溶接ロータ１０に対しても、本発明に係る実施形態を適用することができる。

【0067】

（実施形態３）
次に図８を用いて、本発明の実施形態に係る超音波探傷装置の実施形態３を説明する。実施形態３では、駆動ユニット３の配置構成として、探触子搭載ユニット２の近傍に配した配置構成になっている。他の構成は、実施形態１、２と同様の構成になっているので、実施形態１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0068】

（構成）
図１に示した実施形態１では、溶接ロータ１０を間に挟んで、探触子搭載ユニット２と駆動ユニット３とを対極に配置した位置関係になっているが、実施形態３では、駆動ユニット３を探触子搭載ユニット２に近接させた位置関係に配置している。走行補助ユニット４は、探触子搭載ユニット２を0度の位置に配したときには、図示例では、90度、180度、270度の位置に配している。

【0069】

そして、複数の走行ユニットは、溶接ロータ１０の周囲に環状に配されている。
なお、走行補助ユニット４の配置位置を変えずに、探触子搭載ユニット２と駆動ユニット３との中間位置が0度の位置となるように配した配置関係に構成しておくこともできる。

【0070】

（作用、効果）
駆動源となる駆動ユニット３を探触子搭載ユニット２の近傍に配することによって、駆動ユニット３からの牽引力や押圧力をダイレクトに探触子搭載ユニット２に対して伝達させることができる。これによって、探触子搭載ユニット２の移動をスムーズに行わせることができる。

【0071】

このように構成することによって、溶接ロータ１０に接する部位は、超音波探触子９以外は走行ローラ６のみにすることができ、連結バンド５が溶接ロータ１０側に撓んで接触することがないので、複数の走行ユニットの走行時には滑り抵抗が低下して、小さな動力源で走行する駆動ユニット３を構成することができる。

【0072】

以上では、溶接ロータ１０の構成を用いて説明を行ったが、本発明に係る実施形態としては、溶接ロータ１０に限定されるものではなく、円筒状構造物の端部同士を溶接した溶接部の探傷装置として適用することができる。

【0073】

また、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、組み合わせ、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0074】

例えば、探触子搭載ユニット２、駆動ユニット３は別個の構成要素として説明したが、双方の機能を有する走行ユニットとして構成してもよい。この際、例えば兼用としたユニットを２つ用いて対極に配置すると、全体の重量バランスをとりつつ探傷を実施する速度を高めることができる。あるいは、駆動ユニット３よりも小出力の駆動機構を探触子搭載ユニット２に搭載すると、全体重量や重量バランスを大きく変化させることなく、装置の駆動力を高めることができる。これらの構成は、装置を適用する対象がより大型の場合に特に有効である。

【符号の説明】

【0075】

１…超音波探傷装置、２…探触子搭載ユニット、３…駆動ユニット、４…走行補助ユニット、５…連結バンド、６…走行ローラ、６ａ…前輪ローラ、６ｂ…後輪ローラ、７…サイドローラ、９…超音波探触子、１０…溶接ロータ、１２…溶接部、１２ａ…溶接線、２２…突起物、２６…走査方向、２７…走行方向、Ｔθ、Ｔθ’…操舵角。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】