CN105637358A - 可移动式超声波探伤装置及超声波探伤方法 - Google Patents

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CN105637358A CN201480056349.5A CN201480056349A CN105637358A CN 105637358 A CN105637358 A CN 105637358A CN 201480056349 A CN201480056349 A CN 201480056349A CN 105637358 A CN105637358 A CN 105637358A
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Abstract

一种可移动式超声波探伤装置(1)，其对于具有形成在外板面与内周面之间的倒角面的板材，一边沿倒角面移动，一边对倒角面照射超声波，对板材的内部进行探伤，其具有装置机架(20)；探头(21)，其对倒角面照射超声波，同时接收反射后的超声波；楔块(22)，其固定探头(21)，并可与倒角面接触；滑动机构(24)，其相对于装置机架(20)，使楔块(22)向滑动方向移动；弹簧构件(25)，其在滑动方向上，向楔块(22)与倒角面接近的方向施力；以及可动辊(26)和一对固定辊(27)，其设置在装置机架(20)上，具有与内周面进行接触的滚动接触面。

Description

可移动式超声波探伤装置及超声波探伤方法
技术领域
本发明涉及一种对被检查对象照射超声波，对被检查对象的内部进行探伤的可移动式超声波探伤装置及使用其的超声波探伤方法。
背景技术
以往，作为超声波探伤装置，已知有一种利用具有第1探头、第2探头、以及3轴驱动轴的扫描仪进行扫描，检查四棱柱体的接合部的超声波探伤装置(例如，参照专利文献1)。在该超声波探伤装置中，探头对四棱柱体的外表面照射超声波。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2007-46945号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，作为被超声波照射的被检查对象的被检查面，除了专利文献1所示的四棱柱体的平坦外表面以外，还存有形成在贯通孔的周缘部的弯曲面即倒角面等。专利文献1中，将扫描仪安装在四棱柱体的外侧，但当被检查面为弯曲面时，扫描仪的安装会变得困难。此外，弯曲面即被检查面的曲率半径会根据探伤位置而有所差异，因此即使安装了扫描仪，也必须相应弯曲面的曲率半径对探头的位置进行适当修正，因此探伤检查作业复杂。
此时，可考虑使用可移动式超声波探伤装置，对弯曲面即被检查面照射超声波。但是，无法相对于被检查面固定探头的位置，因此使探头沿被检查面移动时，难以确保被检查面与探头的位置关系，超声波对被检查面的照射角度会出现差异。因此，超声波对于被检查面的照射条件会出现不同，所以难以高精度地对被检查对象的内部进行探伤。尤其是，被检查对象是具有声各向异性的材料时，超声波的照射角度只要略有差异，在被检查对象的内部进行传播的超声波的声速就会发生变化，通过探伤检查所获得的检查结果可能会产生误差。
因此，本发明的课题在于，提供一种通过维持被检查对象与探头的位置关系，并且使探头沿被检查面的形状适当移动，从而能够高精度地对被检查对象的内部进行探伤的可移动式超声波探伤装置及超声波探伤方法。
技术方案
本发明的可移动式超声波探伤装置，其对于具有形成在第1面与第2面之间的被检查面的被检查对象，一边沿所述被检查面移动，一边对所述被检查面照射超声波，对所述被检查对象的内部进行探伤，其特征在于，具有：装置机架；探头，其对所述被检查面照射超声波，同时接收反射后的超声波；楔块，其固定所述探头，并可与所述被检查面进行接触；滑动机构，其相对于所述装置机架，使所述楔块向滑动方向移动；施力构件，其在所述滑动方向上，向所述楔块与所述被检查面接近的方向施力；以及导向构件，其设置在所述装置机架上，具有与所述第2面进行接触的第2接触面。
根据该结构，能够使导向构件接触被检查对象的第2面，使楔块接触被检查对象的被检查面，同时通过施力构件对楔块施力。因此，可维持楔块接触被检查面的状态，所以即使在使导向构件接触被检查对象的状态下使楔块沿被检查面移动时，也能够维持被检查对象的被检查面与固定在楔块上的探头的位置关系。因此，能够使探头沿被检查面的形状适当移动，所以能够高精度地对被检查对象的内部进行探伤。
此外，优选还具有楔块导向部，该楔块导向部相对于所述装置机架，与所述楔块一同向所述滑动方向移动，并且具有与所述第1面进行接触的第1接触面。
根据该结构，可使楔块导向部接触被检查对象的第1面，因此能够将超声波探伤装置1的位置限制在与第1面正交的方向上。因此，通过使楔块导向部接触被检查对象的第1面，即使在使楔块沿被检查面移动时，也能够更适当地维持被检查面与探头的位置关系。
此外，优选所述楔块导向部设置为，夹住所述楔块，向所述第1接触面内与所述滑动方向正交的正交方向的两侧延伸。
根据该结构，能够使楔块导向部形成向楔块的两侧扩大的宽幅形状，因此能够增大被检查对象的第1面与楔块导向部的第1接触面的接触面积。因此，能够使被检查对象与楔块导向部稳定地接触，所以能够使楔块沿被检查面稳定地移动。
此外，所述被检查对象是形成有贯通孔的板材，所述第1面是所述板材的板面，所述第2面是所述贯通孔的内周面，所述被检查面优选为通过对所述贯通孔的周缘进行倒角而形成的倒角面。
根据该结构，能够高精度地对形成在贯通孔的周缘部的倒角面下的被检查对象的内部进行探伤。
此外，所述被检查对象优选为复合材料。
根据该结构，能够相对于具有声各向异性的材料即复合材料，维持探头与被检查对象的被检查面的位置关系，使照射自探头的超声波的照射角度适合超声波探伤。因此，被检查对象为复合材料时，尤其有用。另外，作为复合材料，例如可使用CFRP等纤维增强塑料。
此外，所述导向构件优选为安装在所述装置机架上，并且具有滚动接触面的滚动接触构件，该滚动接触面为与所述第2面进行滚动接触的所述第2接触面。
根据该结构，可使导向构件作为滚动接触构件，因此使楔块沿被检查面移动时，能够减小被检查对象的第2面与滚动接触构件的转接面的接触阻力，并且能够顺畅地在第2面上移动。另外，作为滚动接触构件，可以是与第2面进行线接触的圆柱形状的辊，也可以是与第2面进行点接触的球辊。
此外，所述滚动接触构件优选具有：可动辊，其设置在所述装置机架上，并且旋转轴向与所述滑动方向相同的方向移动；以及一对固定辊，其设置在所述装置机架上，并且在固定旋转轴的同时夹住所述可动辊的旋转轴，设置在径向的两侧。
根据该结构，被检查对象的第2面为曲率半径不同的弯曲面时，位于一对固定辊之间的可动辊会相应曲率半径向滑动方向移动，因此能够使可动辊和一对固定辊沿弯曲面即第2面适当地移动。
此外，优选还具有旋转位置检测器，其连接至所述滚动接触构件，并且可检测所述滚动接触构件的旋转位置。
根据该结构，将旋转位置检测器连接至滚动接触构件，因此能够将利用旋转位置检测器检测出的旋转位置与旋转位置上利用探头检测出的探伤结果进行对应。因此，能够将探头的探伤结果向沿被检查面移动的楔块的移动方向展开，进行制图。另外，探头由单个超声波元件构成时，会生成向移动方向延伸的线状图，探头为由多个超声波元件构成的阵列型时，会生成向阵列方向和移动方向延伸的面状图。另外，作为旋转位置检测器，例如可使用旋转编码器。
此外，优选所述楔块具有与所述被检查对象的所述被检查面进行接触的检查面，并且还具有媒质储藏部，该媒质储藏部相对于所述楔块的所述检查面形成为凹陷状，储藏介存于所述探头与所述被检查面之间的传播媒质。
根据该结构，可相对于楔块的检查面，形成凹陷状的媒质储藏部。因此，通过在媒体储藏部储藏传播媒质，能够在探头与被检查对象的被检查面之间无间隙地介存传播媒质。因此，能够避免因形成在探头与被检查面之间的间隙而导致的声速变化，并且能够抑制因声速变化而造成的探伤精度降低。另外，作为传播媒质，例如可列举水。
此外，所述探头优选为将收发超声波的超声波元件向连接所述第1面与所述第2面的方向排列的阵列型探头。
根据该结构，使用阵列型探头，能够跨越被检查面的宽度方向照射超声波。因此，通过使楔块沿被检查面移动，能够有效地对被检查面下的被检查对象的内部进行探伤，并且能够使探伤检查作业变得简单。
此外，所述探头优选从所述被检查面跨越至所述第1面照射超声波，同时依据照射至所述被检查面的超声波的声速、照射至所述被检查面后在所述被检查对象的内部进行传播的所述超声波的声速、以及所述被检查面的折射角，计算所述被检查面的入射角，并以所计算出的入射角对所述被检查面照射超声波。
根据该结构，探头与被检查对象的被检查面形成的角度不同于探头与被检查对象的第1面形成的角度。此时，照射至第1面的超声波的声速(例如，传播媒质中超声波的声速)不同于照射至第1面后在被检查对象的内部进行传播的超声波的声速，同样地，照射至被检查面的超声波的声速(例如，传播媒质中超声波的声速)不同于照射至被检查面后在被检查对象的内部进行传播的超声波的声速。因此，探头能够根据传播媒质的超声波的声速、被检查对象的内部的超声波的声速以及折射角，基于斯涅尔定律计算入射角θ，以入射角θ照射超声波。因此，能够在考虑因传播媒质与被检查对象的折射率导致的声速变化后再安装探头，所以能够高精度地对被检查面下的被检查对象的内部进行探伤。
此外，优选还具有：姿势检测器，其检测所述探头的姿势；以及报警器，其基于所述姿势检测器的检测结果，当相对于所述被检查对象的所述被检查面，所述探头的姿势并不适合探伤检查时进行报警。
根据该结构，探头的姿势不适合探伤检查时，可通过报警器告知检查员。因此，能够抑制以不适合探伤检查的姿势进行探伤检查，所以能够适当地进行探伤检查。另外，作为姿势检测器，例如可列举加速度传感器或陀螺仪传感器等，相应检测的探头的姿势，可使用2轴检测器，也可使用3轴检测器。作为相对于被检查面的探头的姿势，例如可列举以与被检查面正交的轴为中心，相对于被检查面，探头在滚动方向(旋转方向)上的姿势。此外，作为相对于检查面的探头的姿势，例如可列举相对于被检查面，探头在角方向(倾斜方向)上的姿势。此外，作为报警器，例如可使用指示灯或扬声器等。并且，也可采用相应姿势检测器的检测结果，自动或手动调整探头(楔块)的姿势的结构。
本发明的超声波探伤方法，其使用上述超声波探伤装置，对具有所述被检查面的所述被检查对象的内部进行探伤，其特征在于，具有：接触工序，其使所述导向构件的所述第2接触面与所述被检查对象的所述第2面进行接触，并使所述楔块与所述被检查对象的所述被检查面进行接触，同时由所述施力构件对所述楔块施力；以及移动工序，其在使所述楔块和所述导向构件与所述被检查对象进行接触的状态下，使所述楔块沿所述被检查面进行移动。
根据该结构，在接触工序中，能够使导向构件接触被检查对象的第2面，使楔块接触被检查对象的被检查面，同时通过施力构件对楔块施力。然后，在移动工序中，能够在使楔块和导向构件接触被检查对象的状态下，使楔块沿被检查面移动。因此，即使在使楔块沿被检查面移动时，也能够维持被检查对象的被检查面与固定在楔块上的探头的位置关系。因此，能够使探头沿被检查面的形状适当移动，所以能够高精度地对被检查对象的内部进行探伤。
附图说明
图1是成为本实施例所涉及可移动式超声波探伤装置的检查对象的被检查对象的剖面图。
图2是成为本实施例所涉及可移动式超声波探伤装置的检查对象的被检查对象的平面图。
图3是本实施例所涉及可移动式超声波探伤装置的立体图。
图4是关于超声波的声速校正的说明图。
图5是使用本实施例所涉及可移动式超声波探伤装置的超声波探伤方法的流程图。
图6是改进例所涉及可移动式超声波探伤装置的立体图。
具体实施方式
接下来基于附图对本发明中所涉及的实施例进行详细说明。并且，此发明并不限于此实施例。此外，在下述实施例的构成要素中，包括该行业人士能够且容易置换的内容、或者实质上相同的内容。
实施例
图1是成为本实施例所涉及可移动式超声波探伤装置的检查对象的被检查对象的剖面图。图2是成为本实施例所涉及可移动式超声波探伤装置的检查对象的被检查对象的平面图。图3是本实施例所涉及可移动式超声波探伤装置的立体图。图4是关于超声波的声速校正的说明图。图5是使用本实施例所涉及可移动式超声波探伤装置的超声波探伤方法的流程图。
本实施例的可移动式超声波探伤装置1一边使超声波探头21(以下简称为探头)沿被检查对象的被检查面移动，一边从探头21向被检查面照射超声波，对被检查面下的被检查对象的内部进行探伤、检查。首先，参照图1和图2，说明成为检查对象的被检查对象。
被检查对象是形成有贯通孔6的板材5，板材5使用复合材料构成。作为复合材料，可使用碳纤维增强塑料(CFRP:CarbonFiberReinforcedPlastic)。另外，本实施例中，使用CFRP构成被检查对象，但也可使用其他纤维增强塑料，并可使用铝合金等金属材料，并无特别限定。此外，本实施例中，被检查对象为板材，但形状并无特别限定。
此处，复合材料为具有声各向异性的材料，在板材5的内部进行传播的超声波的声速会根据传播方向(照射方向)而有所不同。因此，使用具有声各向异性的材料构成板材5时，如果照射至板材5的超声波的照射方向不同，则通过探伤检查获得的检查结果的误差会增大，因此照射至板材5的超声波的照射方向优选为固定的照射方向。
该板材5例如适用于航空机的主翼，其上方的面为内板面12，其下方的面为外板面11。形成在板材5上的贯通孔6可用作人员进出的检修孔。如图2所示，贯通孔6在平面图中为椭圆形状，因此贯通孔6的内周面13为曲率半径不同的弯曲面。另外，如图1所示，在板材5的剖面，板材5的外板面11与贯通孔6的内周面13为直角交叉的面。此外，通过倒角在该贯通孔6的周缘部形成有倒角面10。
倒角面10形成在外板面11与内周面13之间，在平面图中形成为椭圆形状。此处，将连接外板面11与内周面13的方向设为倒角面10的宽度方向，将倒角面10延伸的方向设为长度方向。此时，宽度方向与长度方向在倒角面10内正交。此外，将倒角面10与外板面11形成的角度设为倾斜角度。
接着，参照图3，说明超声波探伤装置1。图3所示的超声波探伤装置1是可移动式装置。超声波探伤装置1由检查员把持，通过使其沿倒角面10的长度方向移动，对倒角面10下的板材5的内部进行探伤。也就是说，板材5的倒角面10是被检查面。
如图3所示，超声波探伤装置1具有装置机架20、探头21、楔块22、楔块导向部23、滑动机构24、弹簧构件(施力构件)25、可动辊26、一对固定辊27、编码器(旋转位置检测器)28、把手29、以及控制部30。
装置机架20具有下部机架35、上部机架36、以及连接下部机架35与上部机架36的侧部机架37。此处，将连接下部机架35与上部机架36的方向设为上下方向。下部机架35含有下板35a，在该下板35a上设有滑动机构24。侧部机架37的下方侧连接至下部机架35，从下部机架35向上部机架36竖立设置。侧部机架37含有侧板37a，弹簧构件25的一端连接至侧板37a。上部机架36上连接着侧部机架37的上方侧。上部机架36含有上板36a，在该上板36a上设有可动辊26、一对固定辊27、编码器28以及把手29。
滑动机构24设置在下板35a的上方侧，具有由定子41a和可动元件41b构成的线性滑块41、以及设置在线性滑块41上的滑动台42。线性滑块41的定子41a固定在下部机架35的下板35a上，其可动元件41b在定子41a上向规定的滑动方向移动。此处，将线性滑块41的滑动方向设为前后方向。此时，前后方向与上下方向正交。滑动台42设置在可动元件41b上。
楔块22固定在滑动台42上，与滑动台42一同向前后方向移动。探头21固定在该楔块22的内部，在该楔块22的上部形成有与倒角面10进行接触的平坦的检查面45。此外，在该楔块22的上部，形成有水储藏部(媒质储藏部)46的一部分，该水储藏部(媒质储藏部)46储藏作为传播媒质的水。水储藏部46相对于检查面45形成为凹陷状，并形成为从楔块22向楔块导向部23延伸。储藏在该水储藏部46中的水通过检查面45与倒角面10接触，介存在探头21与倒角面10之间。
楔块导向部23设置为，夹住楔块22，向与前后方向和上下方向正交的左右方向的两侧延伸。因此，楔子导向部23形成为其在左右方向上的宽度大于楔子22在左右方向上的宽度。楔子导向部23形成为方形的板状，直接或间接地固定在滑动台42上，与滑动台42及楔子22一同向前后方向移动。楔块导向部23的上部形成有与外板面11进行接触的平坦的接触面(第1接触面)51。此外，在该楔块导向部23的上部形成有上述水储藏部46的一部分，水储藏部46相对于接触面51形成为凹陷状。
此处，说明楔块22与楔块导向部23的位置关系。楔块22的检查面45相对于楔块导向部23的接触面51呈倾斜状，楔块22与楔块导向部23的位置关系固定。另外，楔块22与楔块导向部23的位置关系固定为，检查面45和接触面51的安装角度与倒角面10和外板面11的倾斜角度相同。另外，楔块22的检查面45与楔块导向部23的接触面51形成的安装角度可进行调整。也就是说，相对于滑动台42，楔块22的安装位置可进行调整，通过调整楔块22的安装位置，能够调整安装角度。
另外，板材5的倒角面10与外板面11的倾斜角度有时并非固定。此时，楔块22与楔块导向部23的位置关系固定为，检查面45和接触面51的安装角度与倒角面10和外板面11的倾斜角度为最大钝角的倾斜角度相同。
探头21固定在楔块22的内部，并形成有发送接收面55，该发送接收面55在向倒角面10照射超声波的同时，接收反射后的超声波。探头21为在发送接收面55上排列设置多个超声波元件56的阵列型探头21。此处，将多个超声波元件56的排列方向设为阵列方向。探头21固定在楔块22(上形成的水储藏部46)的内部，使探头21的发送接收面55为上方侧，并且发送接收面55与倒角面10之间介存有储藏在水储藏部46的水。因此，照射自探头21的超声波会从图3的下方向上方传播。另外，探头21固定在楔块22上，使阵列方向为前后方向。
此处，探头21在阵列方向上的长度为从倒角面10至外板面11的长度。因此，照射自探头21的超声波在照射至倒角面10的同时，照射至外板面11。该探头21连接至控制部30，并通过控制部30对超声波的照射条件等进行控制。
弹簧构件25在前后方向上向楔块22的检查面45与板材5的倒角面10接近的方向施力。具体而言，弹簧构件25例如使用压缩弹簧，其一端连接至侧部机架37的侧板37a，其另一端连接至楔块22。然后，弹簧构件25在前后方向上向楔块22离开装置机架20的方向施力。
可动辊26安装在上部机架36的上板36a的下方侧，其旋转轴可向前后方向移动。此外，可动辊26形成为圆柱形状，位于楔块22的正上方，并且具有与形成在板材5上的贯通孔6的内周面13进行滚动接触的滚动接触面61。该可动辊26在前后方向上向可动辊26的滚动接触面61与板材5的内周面13接近的方向施力。
一对固定辊27夹住可动辊26，分别设置在可动辊26的旋转轴在径向上的两侧即在左右方向上的两侧。一对固定辊27与可动辊26同样地分别安装在上部机架36的上板36a的下方侧。此时，各固定辊27的旋转轴相对于上板36a为固定。各固定辊27为圆柱形状，与可动辊26同样地具有与形成在板材5上的贯通孔6的内周面13进行滚动接触的滚动接触面62。
编码器28连接至一个固定辊27的旋转轴，可检测固定辊27的旋转位置。该编码器28例如使用旋转编码器，连接至控制部30。编码器28向控制部30输出有关固定辊27的旋转位置的数据。
把手29安装在上部机架36上，在前后方向上设置在楔块22的相反侧。把手29形成为向上下方向延伸的棒状，由检查员进行把持。
控制部30连接至探头21和编码器28，控制照射自探头21的超声波或获得输出自编码器28的有关固定辊27的旋转位置的数据。具体而言，控制部30基于固定辊27的旋转位置，实施探头21的探伤。此外，控制部30将固定辊27的规定的旋转位置与倒角面10的探伤的检查结果进行对应。因此，控制部30可将倒角面10的宽度方向上的检查结果在倒角面10的长度方向上展开。因此，控制部30可分别在倒角面10的宽度方向和长度方向上将倒角面10的探伤的检查结果进行二维制图。
如此构成的超声波探伤装置1中，楔块导向部23的接触面51与板材5的外板面11进行接触，并且可动辊26和一对固定辊27与贯通孔6的内周面13进行接触。此外，超声波探伤装置1中，楔块22的检查面45与板材5的倒角面10进行接触，并且通过弹簧构件25向楔块22接近倒角面10的方向施力。通过如此接触，超声波探伤装置1的前后方向与倒角面10的宽度方向一致，并且超声波探伤装置1的左右方向与倒角面10的长度方向一致。因此，超声波探伤装置1通过使楔块导向部23与板材5的外板面11进行接触，能够在上下方向上对板材5进行位置限制。此外，超声波探伤装置1通过使可动辊26和一对固定辊27与贯通孔6的内周面13进行接触，能够在前后方向上对板材5进行位置限制。
于是，超声波探伤装置1可在维持上述接触的状态下，沿倒角面10的长度方向移动。此时，楔块22被弹簧构件25向接近倒角面10的方向施力，因此能够随着倒角面10的形状进行移动。此外，由于固定辊27滚动与贯通孔6的内周面13进行接触，所以控制部30会基于连接至固定辊27的编码器28的旋转位置，以规定时间实施探头21的探伤。然后，控制部30将利用编码器28检测出的旋转位置与探头21的探伤结果进行对应，并作为二维制图的探伤数据进行保存。
此外，可动辊26和一对固定辊27沿内周面13进行滚动接触时，即使弯曲的内周面13的曲率半径发生变化时，可动辊26也会相应曲率半径向前后方向进行移动，因此可动辊26和一对固定辊27可随着内周面13进行滚动接触。
接着，参照图4，说明超声波探伤装置1的探头21的安装角度。另外，图4中的上下方向与图1相反。如上所述，探头21从板材5的倒角面10跨越至外板面11照射超声波。
此处，如图4所示，将从探头21的发送接收面55照射出的超声波的声速、即在作为传播媒质的水中进行传播的超声波的声速设为V1。此外，将在板材5的内部进行传播的超声波的声速设为V2。此时，超声波的声速V1与超声波的声速V2为不同速度。此外，将从水至板材5的入射角设为θ，将从水至板材5的折射角设为β。此时，斯涅尔定律为下述式(1)。
sinθ/sinβ＝V1/V2(1)
如上所述，探头21的发送接收面55与板材5的倒角面10形成的角度不同于探头21的发送接收面55与板材5的外板面11形成的角度。此外，外板面11与内板面12平行，但倒角面10与内板面12并不平行。此时，照射自探头21的各超声波元件56的超声波通过板材5的内部照射至内板面12的去路与在板材5的内板面12反射的超声波通过板材5的内部射入各超声波元件56的回路为相同路径。以下，分别说明照射至外板面11的超声波以及照射至倒角面10的超声波。
照射至外板面11的超声波在照射至外板面11和照射至内板面12时是平行的。此时，要将超声波的传播方向设为与内板面12正交的方向进行入射时，使照射至外板面11的超声波的入射方向与外板面11正交即可。因此，即使照射至外板面11的超声波在水中进行传播的超声波的声速V1不同于在板材5的内部进行传播的超声波的声速V2，也无需考虑因折射率导致的声速变化。
另一方面，照射至倒角面10的超声波在照射倒角面11和照射内板面12时是不平行的。此时，将超声波的传播方向设为在与内板面12正交的方向进行入射时，照射至倒角面10的超声波可按照通过将在水中进行传播的超声波的声速V1、在板材5的内部进行传播的超声波的声速V2、以及从水中至板材5的折射角β代入式(1)后计算出的入射角θ，入射至倒角面10。因此，即使照射至倒角面10的超声波在水中进行传播的超声波的声速V1不同于在板材5的内部进行传播的超声波的声速V2，也无需考虑因折射率导致的声速变化。
如上所述，照射至外板面11的超声波的声速V1与照射至倒角面10的超声波的声速V1相同。另一方面，照射至外板面11的超声波的声速V1与照射至外板面11后在板材5的内部进行传播的超声波的声速V2不同，并且照射至倒角面10的超声波的声速V1与照射至倒角面10后在板材5的内部进行传播的超声波的声速V2不同。
因此，探头21会计算入射角θ，使照射至外板面11的超声波V1与照射至倒角面10的超声波V1满足上述关系即在与内板面12正交的方向上照射超声波，并且设定安装角度，使其形成计算出的入射角θ，在此状态下照射超声波。然后，控制部30通过利用探头21接收从内板面12反射的超声波来获得超声波的信号。
接着，参照图5，说明使用上述可移动式超声波探伤装置1的超声波探伤方法。另外，使用可移动式超声波探伤装置1的探伤的检查可以在制造板材5时实施，也可以在接收板材5后的定期检查时实施。
首先，对板材5的倒角面10实施探伤时，由检查员把持可移动式超声波探伤装置1的把手29。在此状态下，超声波探伤装置1通过检查员的操作，使楔块导向部23与板材5的外板面11进行接触，并且使可动辊26和一对固定辊27与贯通孔6的内周面13进行接触。此处，在使各辊26、27与内周面13进行接触时，超声波探伤装置1会在前后方向上向楔块22接近倒角面10的方向移动。于是，超声波探伤装置1的楔块22与倒角面10进行接触，然后在前后方向上抵抗弹簧构件25的施力，向接近装置机架20的方向移动。因此，楔块22成为与倒角面10进行接触的状态，并且楔块22成为受到弹簧构件25施力的状态。因此，可移动式超声波探伤装置1中，楔块导向部23与板材5的外板面11进行接触，可动辊26和一对固定辊27与贯通孔6的内周面13进行接触，并且楔块22与板材5的倒角面10进行接触(步骤S1：接触工序)。通过如此接触，超声波探伤装置1的前后方向与倒角面10的宽度方向一致，并且超声波探伤装置1的左右方向与倒角面10的长度方向一致。
接着，可移动式超声波探伤装置1在维持与板材5的接触状态的同时，通过检查员沿倒角面10的长度方向即向超声波探伤装置1的左右方向移动(步骤S2：移动工序)。因此，楔块导向部23滑接至板材5的外板面11，楔块22滑接至板材5的倒角面10，并且可动辊26和一对固定辊27滚动接触至贯通孔6的内周面13。然后，超声波探伤装置1与超声波探伤装置1的移动进行联动，利用探头21对位于倒角面10下方的板材5的内部进行探伤。
在超声波探伤装置1的长度方向上移动时，有时超声波探伤装置1会在倒角面10的宽度方向(超声波探伤装置1的前后方向)上进行移动，或倒角面10在宽度方向上发生位置变化。此时，楔块22受到弹簧构件25的施力，因此能够维持与倒角面10的接触。因此，楔块22能够随着倒角面10的形状进行移动。
如上所述，根据本实施例的构成，能够使可动辊26和一对固定辊27与贯通孔6的内周面13进行接触，并使楔块22与板材5的倒角面10进行接触，同时通过弹簧构件25对楔块22施力。因此，能够维持使楔块22接触倒角面10的状态，所以即使在使可动辊26和一对固定辊27与板材5进行接触的状态下，使楔块22沿倒角面10移动时，也能够维持板材5的倒角面10与固定在楔块22上的探头21的位置关系。因此，能够使探头21沿倒角面10的形状适当移动，所以能够高精度地对板材5的内部进行探伤。
此外，根据本实施例的结构，可使楔块导向部23与板材5的外板面11进行接触，因此在图3所示的上下方向上，能够对超声波探伤装置1的位置进行限制。因此，通过使楔块导向部23与板材5的外板面11进行接触，即使在使楔块22沿倒角面10进行移动时，也能够在上下方向上更适当地维持板材5的倒角面10与探头21的发送接收面55的位置关系。
此外，根据本实施例的结构，能够使楔块导向部23形成向楔块22的两侧扩大的宽幅形状，因此能够增大板材5的外板面11与楔块导向部23的接触面51的接触面积。因此，能够使板材5与楔块导向部23稳定地接触，所以能够使楔块22沿倒角面10稳定地移动。
此外，根据本实施例的结构，将形成在板材5的贯通孔6的周缘部的倒角面10设为被检查面，因此能够高精度地对倒角面10下的板材5的内部进行探伤。
此外，根据本实施例的结构，使用复合材料构成板材5，因此即使是具有声各向异性的材料，也能够高精度地对倒角面10下的板材5的内部进行探伤。
此外，根据本实施例的结构，通过使可动辊26和一对固定辊27滚动接触至板材5的贯通孔6的内周面13，能够减小超声波探伤装置1在移动时的接触阻力，因此能够使其在内周面13上顺畅地移动。
此外，根据本实施例的结构，即使贯通孔6的内周面13为曲率半径不同的弯曲面，也能够通过位于一对固定辊27之间的可动辊26相应曲率半径在前后方向上进行移动，使可动辊26和一对固定辊27沿内周面13适当移动。
此外，根据本实施例的结构，通过将编码器28连接至固定辊27，能够将通过编码器28检测出的旋转位置与旋转位置上探头21的探伤结果进行对应。因此，能够将探头21的探伤结果在倒角面10的长度方向上展开，并进行制图。另外，本实施例中，探头21为由多个超声波元件56构成的阵列型探头，因此能够生成在倒角面10的宽度方向和长度方向上展开的二维图，但探头21由单个超声波元件56构成时，会生成在倒角面10的长度方向上延伸的线状图。
此外，根据本实施例的结构，能够相对于楔块22的检查面45，形成凹陷状的水储藏部46。因此，能够在探头21的发送接收面55与板材5的倒角面10之间介存作为传播媒质的水。因此，在楔块22与板材5之间不会形成间隙，所以能够抑制因间隙导致的声速变化，并且抑制因声速变化导致的探伤精度降低。
此外，根据本实施例的结构，能够使用排列有多个超声波元件56的阵列型探头21，跨越倒角面10的宽度方向照射超声波。因此，通过使楔块22沿倒角面10在长度方向上移动，能够有效的对倒角面10下的板材5的内部进行探伤，并且能够使探伤检查作业变得简单。
此外，根据本实施例的结构，探头21从倒角面10跨越至外板面11照射超声波时，探头21的发送接收面55与板材5的倒角面10形成的角度不同于探头21的发送接收面55与板材5的外板面11形成的角度。此时，照射至外板面11的超声波的声速V1与照射至外板面11后在板材5的内部进行传播的超声波的声速V2不同，同样地，照射至倒角面10的超声波的声速V1与照射至倒角面10后在板材5的内部进行传播的超声波的声速V2不同。因此，探头21能够根据在传播媒质(水)中的超声波的声速V1、在板材5中的超声波的声速V2以及折射角β，基于式(1)计算入射角θ，并以入射角θ照射超声波。因此，在本实施例中，能够考虑因水与板材5的折射率而导致的声速变化后安装探头21，所以能够高精度地对倒角面10下的板材5的内部进行探伤。
另外，本实施例中，将椭圆形状的倒角面10作为被检查面，使用超声波探伤装置1对其进行探伤，但被检查面的形状并无特别限定。倒角面10可以形成为圆形状，也可形成为在规定的方向上呈直线状延伸。
此外，本实施例中，使用各辊26、27作为滚动接触至贯通孔6的内周面13的构件，但并不限定于该结构。例如，作为滚动接触至贯通孔6的内周面13的构件，也可使用球辊。此外，也可使用滑接至贯通孔6的内周面13的构件代替各辊26、27，也可使用与内周面13进行线接触或点接触的滑接构件。
此外，本实施例中，使用水作为传播媒质，但也可使用声速接近构成板材5的复合材料的传播媒质代替水。此时，无需考虑外板面11和倒角面10上因折射率导致的声速变化。
此外，本实施例的超声波探伤装置1也可为图6所示的改进例。图6是改进例所涉及可移动式超声波探伤装置的立体图。如图6所示，改进例的超声波探伤装置1除了本实施例的结构以外，还可具有姿势检测器71和报警器72。
姿势检测器71安装在楔块22上，对探头21的姿势进行检测。该姿势检测器71连接至控制部30。姿势检测器71例如可使用加速度传感器或陀螺仪传感器等，相应进行检测的探头21的姿势，可使用2轴检测器，也可使用3轴检测器。姿势检测器71在检测到探头21的姿势后，会将该检测结果发送至控制部30。
报警器72在板材5的倒角面10与探头21的发送接收面55的位置关系不适合探伤检查时，会发出警告。此处，作为不适合探伤检查的位置关系，是指相对于板材5的倒角面10，探头21的发送接收面55以与倒角面10正交的轴为中心，在旋转方向(滚动方向)上发生位置偏移的位置关系。此外，作为不适合探伤检查的位置关系，是指板材5的倒角面10与探头21的发送接收面55形成的角度大于预先设定的规定角度，在倾斜方向(角方向)上发生位置偏移的位置关系。该报警器72连接至控制部30。此外，报警器72可使用例如指示灯或扬声器等。
控制部30会基于姿势检测器71的检测结果，判定探头21的姿势是否在滚动方向或角方向上发生位置偏移，当判定为发生偏移时，会运行报警器72，向检查员发出警告。
如上所述，根据改进例的结构，当探头21的姿势不适合探伤检查时，能够通过报警器72将此结果告知检查员。因此，能够抑制以不适合探伤检查的姿势进行探伤检查，所以能够适当地进行探伤检查。另外，也可采用相应姿势检测器71的检测结果，自动或手动调整探头21(或楔块22)的姿势的结构。
附图说明
1超声波探伤装置
5板材
6贯通孔
10倒角面
11外板面
12内板面
13内周面
20装置机架
21探头
22楔块
23楔块导向部
24滑动机构
25弹簧构件
26可动辊
27固定辊
28编码器
29把手
30控制部
41线性滑块
42滑动台
45检查面
46水储藏部
51接触面
55发送接收面
56超声波元件
71姿势检测器
72报警器

Claims (13)

1.一种可移动式超声波探伤装置，其对于具有形成在第1面与第2面之间的被检查面的被检查对象，一边沿所述被检查面移动，一边对所述被检查面照射超声波，对所述被检查对象的内部进行探伤，其特征在于，具有：
装置机架；
探头，其对所述被检查面照射超声波，同时接收反射后的超声波；
楔块，其固定所述探头，并且能够与所述被检查面进行接触；
滑动机构，其相对于所述装置机架，使所述楔块向滑动方向移动；
施力构件，其在所述滑动方向上，向所述楔块与所述被检查面接近的方向施力；以及
导向构件，其设置在所述装置机架上，具有与所述第2面进行接触的第2接触面。
2.根据权利要求1所述的可移动式超声波探伤装置，其特征在于，还具有楔块导向部，所述楔块导向部相对于所述装置机架，与所述楔块一同向所述滑动方向移动，并且具有与所述第1面进行接触的第1接触面。
3.根据权利要求2所述的可移动式超声波探伤装置，其特征在于，所述楔块导向部设置为，夹住所述楔块，向所述第1接触面内与所述滑动方向正交的正交方向的两侧延伸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的可移动式超声波探伤装置，其特征在于，所述被检查对象是形成有贯通孔的板材，
所述第1面是所述板材的板面，
所述第2面是所述贯通孔的内周面，
所述被检查面为通过对所述贯通孔的周缘进行倒角而形成的倒角面。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的可移动式超声波探伤装置，其特征在于，所述被检查对象为复合材料。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的可移动式超声波探伤装置，其特征在于，所述导向构件为安装在所述装置机架上，并且具有滚动接触面的滚动接触构件，所述滚动接触面为与所述第2面进行滚动接触的所述第2接触面。
7.根据权利要求6所述的可移动式超声波探伤装置，其特征在于，所述滚动接触构件具有：
可动辊，其设置在所述装置机架上，并且旋转轴向与所述滑动方向相同的方向移动；以及
一对固定辊，其设置在所述装置机架上，并且在固定旋转轴的同时夹住所述可动辊的旋转轴，设置在径向的两侧。
8.根据权利要求6或7所述的可移动式超声波探伤装置，其特征在于，还具有旋转位置检测器，其连接至所述滚动接触构件，并且能够检测所述滚动接触构件的旋转位置。
9.所述权利要求1至7中任一项所述的可移动式超声波探伤装置，其特征在于，所述楔块具有与所述被检查对象的所述被检查面进行接触的检查面，
还具有媒质储藏部，所述媒质储藏部相对于所述楔块的所述检查面形成为凹陷状，储藏介存于所述探头与所述被检查面之间的传播媒质。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的可移动式超声波探伤装置，其特征在于，所述探头为将收发超声波的超声波元件向连接所述第1面与所述第2面的方向排列的阵列型探头。
11.根据权利要求10所述的可移动式超声波探伤装置，其特征在于，所述探头从所述被检查面跨越至所述第1面照射超声波，同时依据照射至所述被检查面的超声波的声速、照射至所述被检查面后在所述被检查对象的内部进行传播的所述超声波的声速、以及所述被检查面的折射角，计算所述被检查面的入射角，并以所计算出的入射角对所述被检查面照射超声波。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的可移动式超声波探伤装置，其特征在于，还具有：姿势检测器，其检测所述探头的姿势；以及
报警器，其基于所述姿势检测器的检测结果，当相对于所述被检查对象的所述被检查面，所述探头的姿势并不适合探伤检查时进行报警。
13.一种超声波探伤方法，其使用权利要求1至12中任一项所述的超声波探伤装置，对具有所述被检查面的所述被检查对象的内部进行探伤，其特征在于，具有：
接触工序，其使所述导向构件的所述第2接触面与所述被检查对象的所述第2面进行接触，并使所述楔块与所述被检查对象的所述被检查面进行接触，同时由所述施力构件对所述楔块施力；以及
移动工序，其在使所述楔块和所述导向构件与所述被检查对象进行接触的状态下，使所述楔块沿所述被检查面进行移动。
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