JP2004144562A

JP2004144562A - 超音波探傷ヘッド

Info

Publication number: JP2004144562A
Application number: JP2002308556A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyoshi Uematsu; 植松　充良; Yasuo Kanzaki; 神前　康夫; Nobuhiro Higuchi; 樋口　暢浩; Osamu Takahashi; 高橋　修; Masaaki Nakada; 中田　正明
Original assignee: JAPAN PROBE KK; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: JAPAN PROBE KK; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】本発明の超音波探傷ヘッドの課題とするところは、超音波の損失およびノイズの発生を抑えて精度の高い超音波探傷検査を行なうことにある。
【解決手段】振動子を備えたプローブ２２と、このプローブを挿入保持するプローブ保持部を有する主軸２１と、主軸におけるプローブ保持部を挟んだ位置に夫々対向して軸受を介して回転自在に設けられた第１および第２の端板体と、これら第１および第２の端板体に挟まれた空間部を跨いで第１および第２の端板体の周方向に全体に亘って配置され第１の端板体および第２の端板体の周縁部に取付けられた弾性を有するタイヤ２４と、主軸のプローブ保持部と第１および第２の端板体とタイヤとで形成される空間部Ｓに充填封入された超音波を伝達させる接触媒質２５とを具備し、タイヤ２４は幅方向両側部から幅方向中央部に向けて前記空間部の外部へ向けて膨出する形状をなしている。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転式の超音波探傷ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、航空機の翼などの構造部材における内部欠陥を検出する超音波探傷に用いられる超音波探傷ヘッドとして回転式のものがある（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
図６はこの超音波探傷ヘッドを示す断面図である。この超音波探傷ヘッドは次に述べるように構成されている。図中１は主軸で、これはプローブ１をＯリング１２を介して保持するプローブ内蔵部１ａを有している。６はガイドローラで。これは主軸１の一端に軸受９と軸受リテーナ１０とＯリング７を介して設けられている。８はエアブリーダで、これはガイドローラ６の中心部に設けられている。４はガイドリングで、これは主軸１の他端に設けられ軸受１３とオイルシール２と軸受リテーナ３を介して設けられている。オイルシール２は軸受１３に対して外側（軸受リテーナ３とは反対側）に位置している。５は弾性を有するタイヤで、これは軸受リテーナ３，１０の外周を包むように設けられている。このタイヤ５はニトリル・ブタジエン・ゴム（ＮＢＲ）により形成されており、不透明な状態となっている。また、タイヤ５は幅方向両側部から幅方向中央部にかけて同じ大きさの直径を有している。すなわち、タイヤ５は幅方向に沿う断面の形状が幅方向に平行な平坦となっている。
【０００４】
１６は接触媒質で、これはタイヤ５とプローブ内蔵部１ａと軸受リテーナ３、１０とで形成される空間部に封入されている。この接触媒質１６としては低粘度アルコール水溶液が用いられている。１５はプローブ１１に接続されたコードである。
【０００５】
そして、この超音波探傷ヘッドでは、被検査物の超音波探傷検査を行なう場合には、被検査物の表面にタイヤ５を接触させ、プローブ１１より超音波を発信、受信させながら超音波探傷ヘッドを移動させる。ガイドリング４とガイドローラ６が主軸１を中心として回転し、タイヤ５が被検査物の表面に接触しながら回転する。
【０００６】
【特許文献１】
実公平８−２６１１号公報（第２頁　図１−図３）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の超音波探傷ヘッドには次に述べる問題がある。まず、被検査物に接触するタイヤ５は、図７（ａ）に示すように幅方向中央部および両側部が幅方向に平行な平坦面となっている。このようにタイヤ５における幅方向に沿う面が幅方向に平行な平坦面であると、タイヤが被検査物Ｈの表面に接触する時に、図７（ｂ）に示すように幅方向両側部が被検査物Ｈに接触するが、長時間の使用によりこれら幅方向両側部に挟まれた幅方向中央部が被検査物Ｈの表面から離れる向き、すなわちタイヤの内部へ向けて撓んで湾曲するように変形する。このため、タイヤ５は幅方向の一部分しか被検査物Ｈの表面に接触せず被検査物Ｈとの接触面積が小さく、タイヤ５の幅方向中央部と被検査物Ｈとの間に空気層が介在するようになる。超音波は空気層の介在によりほぼ全反射するため、タイヤ５を通過して直接被検査物Ｈの内部に入る度合いが減少する。従って、超音波が被検査物Ｈに達するまでの損失が大きくノイズの発生も大きい。
【０００８】
また、タイヤ５に対しては経年劣化が少なく耐久性に優れていることが要求されているが、ニトリル・ブタジエン・ゴム（ＮＢＲ）により形成されたタイヤ５はこの要求に対して応える上で限界がある。
【０００９】
さらに、タイヤ５はニトリル・ブタジエン・ゴム（ＮＢＲ）により形成され不透明なものである。このため、タイヤ５の外部からタイヤ５の内部における空間部の様子を目視により観察することができない。ところで、タイヤ５の内部の空間部では接触媒質を注入した際に気泡が残存したり、探傷ヘッドの使用中に何らかの原因で空気が空間部に入り気泡が発生することがある。このタイヤ５の内部の空間部における気泡の存在は超音波の損失とノイズを発生させる。このため、必要に応じてタイヤ５の内部の空間部の様子を観察して気泡の存在を調べる必要があるが、従来はこの観察ができなかった。
【００１０】
さらにまた、例えば超音波探傷検査を透過法により行なう場合には、被検査物を挟んで２個の探傷ヘッドを設け、両方の探傷ヘッドにおけるプローブを夫々同一直線上で互いに向き合うように向きを設定することが必要となる。この場合、探傷ヘッドを保持する保持部材は被検査物を挟んで対向する位置に設けている。操作者はプローブが相手側の探傷ヘッドのプローブと向き合うように目測で向きを調節しながら探傷ヘッドを向きを設定している。このため、探傷ヘッドを設置する場合における向きを調節する操作が大変面倒であり、正確な向きに設定することが困難である。
【００１１】
本発明は、超音波の損失およびノイズの発生を抑えて精度の高い超音波探傷検査を行なうことができる超音波探傷ヘッドを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の超音波探傷ヘッドは、超音波を発信、受信する振動子を備えたプローブと、このプローブを保持するプローブ保持部を有する主軸と、前記主軸における前記プローブ保持部を挟んだ位置に夫々対向して軸受を介して回転自在に設けられた第１および第２の端板体と、これら第１および第２の端板体の周縁部間を跨いで前記第１および第２の端板体の周方向全体に亘って配置され前記第１および第２の端板体に固定された弾性を有するタイヤと、前記主軸のプローブ保持部と前記第１および第２の端板体と前記タイヤとで形成される空間部に充填された超音波を通過させる接触媒質とを具備し、前記タイヤはその幅方向両側部から幅方向中央部に向けて前記空間部の外部へ向けて膨出する形状であることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明の超音波探傷ヘッドは、請求項１の記載において、前記タイヤはシリコンゴムにより形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明の超音波探傷ヘッドは、請求項１の記載において、前記タイヤは外部から前記空間部の内部を目視可能な透明なものであるであることを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明の超音波探傷ヘッドは、請求項１の記載において、前記主軸にはプローブの向きを示す向き確認手段が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について図１ないし図４を参照して説明する。
図１はこの実施の形態における超音波探傷ヘッドの外観を示す斜視図、図２は図３のＺ−Ｚ線に沿う超音波探傷ヘッドの断面図、図３は超音波探傷ヘッドの平面図、図４は超音波探傷ヘッドの使用状態を示す断面図である。
【００１７】
図２において２１は主軸、２２はプローブ、２３Ａは第１の端板体、２３Ｂは第２の端板体、２４はタイヤ、２５は接触媒質、２６Ａ、２６Ｂはバルブ、２７Ａ、２７Ｂは軸受、２８Ａ、２８Ｂはオイルシールである。
【００１８】
主軸２１は丸棒からなるもので、その長さ方向中間部にプローブ保持部３１が設けられている。このプローブ保持部３１は主軸２１の軸線方向に対して直角な直径方向に沿う筒形をなすもので、主軸２１の直径方向で対向する両側部から直径方向に沿って突出して設けられており、一端面が開放されているとともに他端面が閉塞されている。また、主軸２１にはプローブ保持部３１から一端に到る部分には挿通孔３２が軸方向に沿って貫通して形成されている。
【００１９】
主軸２１におけるプローブ保持部３１にはプローブ２２が挿入保持されているこのプローブ２２は振動子２２ａをダンパと組み合せて取扱い易いようにケース２２ｂの内部に組込んだものである。振動子２２ａとしては水晶、チタン酸バリウム、ジルコンチタン酸亜鉛、硝酸リチウムなどの圧電材料を切り出したものである。プローブ２２は開放された一端部からプローブ保持部３１の内部に挿入されて保持されている。
【００２０】
この実施の形態のプローブ２２は振動子２２ａに複合型（コンポジット型）のものを用いている。この型式の振動子２２ａを用いたプローブ２２は、変換効率が大きく、感度が良く、Ｓ／Ｎ比が大である。すなわち、ノイズレベルが一定である場合に出力信号が大であり、受信信号も大である。このため、この複合型（コンポジット型）のプローブ２２を用いることにより、精度が高い超音波探傷検査を行なうことができる、
なお、プローブ２２には電気信号の授受を行なうコード３３が接続され、このコード３３はプローブ保持部３１から主軸２１の挿通孔３２に挿通され、主軸２１の一端部にコネクタ３４に接続されている。プローブ２２はプローブ保持部３１の内部に気密および液密に密接して挿入され、プローブ２２の一端部はプローブ保持部３１の開放された一端部を介して外部に露出している。
【００２１】
図２に示すように第１の端板体２３Ａは、主軸２１においてプローブ保持部３１に対して一方の端部に設けられ、端板４１とガイドリング４２とを備えている。端板４１は円板形をなすもので、中央部には円筒部４１ａを有しており、この円筒部４１ａは端板４１の一側面部から外側へ向けて軸線方向に沿って延びるように形成されている。なお、端板４１の一側面部の周縁部にはタイヤ固定用の溝４１ｂが周方向全体にわたり形成されている。
【００２２】
ガイドリング４２は端板４１よりやや大きい直径を有する円環形をなすもので、中央部には円筒部４１ａの外径より大きい直径を有する円形の中央孔４２ａが形成されている。ガイドリング４２は端板４１の一側面に同心円状に重ねて配置され、中央孔４２ａが端板４１の円筒部４１ａに嵌合されている。図３に示すようにガイドリンク４２と端板４１とは複数のボルト４３を用いて互いに固定される。
【００２３】
そして、端板４１は円筒部４１ａが突出する一側面部が探傷ヘッドの外側に位置する向きに設定され、円筒部４１ａは主軸２１においてプローブ保持部３１に対して一方の端部に嵌合され、この円筒部４１ａは玉軸受２７Ａを介して主軸２１に回転自在に支持されている。この玉軸受２７Ａはラジアル荷重用のもので、主軸２１と円筒部４１ａに係合された一対の保持リング４４により軸線方向の両端が支持されている。
【００２４】
また、端板４１の円筒部４１ａの内部では玉軸受２７Ａに対して探傷ヘッドの内部側に隣接する位置にオイルシール２８Ａが配置されている。このオイルシール２８Ａは円筒部４１ａとこの円筒部４１ａに挿通された主軸２１との間で形成される円形空間部に配置される円環形をなすもので、保持リング４４と端板４１に形成されたフランジ４１ｃに挟まれて支持されて円筒部４１ａの内周面と主軸２１の外周面２１に接触している。すなわち、このオイルシール２８Ａは後述するように第１の端板体２３Ａと第２の端板体２３Ｂとの間で形成される空間部と玉軸受２７Ａとの間を仕切って玉軸受２７Ａをこの空間部Ｓに対して封止するものである。
【００２５】
図２に示すように第２の端板体２３Ｂは、主軸２１において他方の端部に設けられ、端板５１とガイドリング５２とを備えている。端板５１は円板形をなすもので、中央部には円筒部５１ａを有しており、この円筒部５１ａは端板５１の一側面から軸線方向に沿って延びるように形成されている。端板５１の一側面部の周縁部にはタイヤ固定用の溝５１ｂが周方向全体にわたり形成されている。端板５１の直径および円筒部５１ａの直径は端板４１の直径および円筒部４１ａの直径と同じ大きさである。溝５１ｂの直径は端板４１の溝４１ｂの直径と同じ大きさである。
【００２６】
ガイドリング５２は端板５１よりやや大きい直径を有する円環形をなすもので、中央部には円筒部５１ａの外径より大きい直径を有する円形の中央孔５２ａが形成されている。ガイドリング５２は端板５１の一側面に同心円状に重ねて配置され、中央孔５２ａが端板５１の円筒部５２ａに嵌合されている。図２に示すようにガイドリンク５２と端板５１とは複数のボルト５３を用いて互いに固定される。ガイドリング５２の直径はガイドリンク４２の直径と同じ大きさである。
【００２７】
そして、端板５１は円筒部５１ａが突出する一側面が探傷ヘッドの外側に位置した向きに設定され、円筒部５１ａは主軸２１において他方の端部に嵌合され、この円筒部５１ａは玉軸受２７Ｂを介して主軸２１に回転自在に支持されている。この玉軸受２７Ｂはラジアル荷重用のもので、主軸２１と円筒部５１ａに係合された一対の保持リング５４により軸線方向の両端が支持されている。
【００２８】
端板５１の円筒部５１ａの内部では玉軸受２７Ｂに対して探傷ヘッドの内部側に隣接する位置にオイルシール２８Ｂが配置されている。このオイルシール２８Ｂは円筒部５１ａとこの円筒部５１ａに挿通された主軸２１との間で形成される円形空間部に配置される円環形をなすもので、保持リング５４と端板５１に形成されたフランジ５１ｃに挟まれて支持されて円筒部５１ａの内周面と主軸２１の外周面２１に接触している。すなわち、このオイルシール２８Ａは第１の端板体２３Ａと第２の端板体２３Ｂとの間で形成される空間部と玉軸受２７Ｂとの間を仕切って玉軸受２７Ｂをこの空間部に対して封止するものである。
【００２９】
このように第１の端板体２３Ａと第２の端板体２３Ｂは、主軸２１の軸方向においてプローブ保持部３１を挟んで間隔を存した位置で、主軸２１の軸方向に対して直角な向きで互いに対向して設けられる。
【００３０】
タイヤ２４は、主軸２１のプローブ保持部２１ａとこれを挟む第１の端板体２３Ａと第２の端板体２３Ｂとで形成される空間部を、第１の端板体２３Ａと第２の端板体２３Ｂの周縁部間で周方向全体に亙って覆うものである。タイヤ２４は第１の端板体２３Ａの端板４１の周縁部と第２の端板体２３Ｂの端板５１の周縁部との間隔より広い幅と、これら端板４１，５１の直径より大きい直径を有する幅広の円筒体をなしている。タイヤ２４の幅方向両側縁部には夫々周方向全体に亘って固定部２４ａが形成されている。この固定部２４ａは断面が鉤形をなすもので、タイヤ周縁部からタイヤ内部に向けて直径方向に沿って直角に折り曲げられ、さらにタイヤ内部に向けて幅方向に沿って直角に折り曲げられている。
【００３１】
そして、タイヤ２４は第１の端板体２３Ａの端板４１の周縁部と第２の端板体２３Ｂの端板５１の周縁部との間で形成される円環状の開放部分にこの開放部分を跨いで周方向全体に配置される。タイヤ２４の両側部に夫々形成され鉤形の固定部２４ａは，端板４１と端板５１の各周縁部に形成された溝４１ａと溝５１ａに係合され、さらに外側からガイドリンク４２とガイドリンク５２にこれによりタイヤ２４は第１の端板体２３Ａと第２の端板体２３Ｂの両周縁部間を跨いでこれら両周縁部に固定されて設けられている。
【００３２】
シリコンゴムは従来タイヤを成形する材料として採用されていたニトリル・ブタジエン・ゴム（ＮＢＲ）に比較して耐久性が高く、耐水性も優れており、製作も容易である。すなわち、シリコンゴムからなるタイヤ２４は経年劣化が大変少ない。また、シリコンゴムは弾性を有している。
【００３３】
さらに、シリコンゴムは透明性を有しており、探傷ヘッドの外部からタイヤ２４を通して探傷ヘッドの内部、つまりタイヤ２４で覆われた空間部Ｓの内部の様子を目視することを可能としている。すなわち、シリコンゴムからなるタイヤ２４に透明性を持たせることにより、タイや２４の外部からタイヤ２４を通してタイヤ２４の内部の空間部Ｓの様子を目視により観察することができる。このため、空間部Ｓの内部に気泡が存在する場合に、タイヤ２４の外部から空間部Ｓに存在する気泡を目視により確認することができる。そして、空間部Ｓの内部に気泡が存在する場合にはこの気泡を取り除く処理を行なう。
【００３４】
さらにまた、図５（ａ）に示すようにタイヤ２４は断面が幅方向両側部から幅方向中央部に向けて円弧を描きながらタイヤ外部へ向けてゆるやかに膨出する形状に形成されている。すなわち、タイヤ２４は全体が太鼓形をなすように形成されており、直径が両側縁部から中央にかけて少しずつ拡大している。このタイヤ２４の幅方向両側部および中央部の直径は第１および第２の端板体２３Ａ、２３Ｂのガイドリンク４２、５２の直径よりやや大きい値である。
【００３５】
このタイヤ２４の断面形状における湾曲の曲率は、タイヤ２４を被検査物Ｈに接触させた時に被検査物から加わる抵抗により幅方向中央部が内側へ凹入することを阻止し、幅方向に沿ってできるだけ広い範囲で被検査物の面に接触するように弾性変形できることを考慮して設定する。タイヤ２４は成形時にこのような太鼓形をなすように成形され、この太鼓形の形状を常時維持できるようになっている。
【００３６】
すなわち、タイヤ２４は被検査物Ｈに接触する時に、図５（ｂ）に示すようにタイヤ２４の幅方向中央部が被検査物Ｈの表面から離れる向き、すなわちタイヤ２４の内部へ向けて撓んで湾曲するように変形することがなく、タイヤ２４の幅方向両側部および中央部が均一に平坦な状態で被検査物Ｈの表面に接触できるものである。
【００３７】
このようにして設けられたタイヤ２４は、主軸２１のプローブ保持部２１Ａと、これを挟む第１の端板体２３Ａと第２の端板体２３とで空間部Ｓを構成している。
【００３８】
バルブ２６Ａ、２６Ｂは第１の端板体２３Ａにおいて主軸２１を挟んで対向する位置に主軸２１から等距離を置いて設けられている。これらバルブ２６Ａ、２６Ｂは、タイヤ２４と、主軸２１のプローブ保持部２１ａと、これを挟む第１の端板体２３Ａと第２の端板体２３とで構成される空間部Ｓの内部に液体（エチレングリコール水溶液）である接触媒質２５を注入する時に、一方が接触媒質注入用として用いられ、他方が注入された接触媒質２５の圧力で空間部Ｓの内部にあった空気を外部に排出するために使用される。
【００３９】
これらバルブ２６Ａ、２６Ｂは、例えば自動車のタイヤのチューブに接続されるバルブが用いられている。この自動車のチューブに接続されるバルブはエアバルブと呼ばれ（タイヤバルブとも呼ばれる。）ている。バルブ２６Ａ、２６Ｂは、逆止弁の形式をなすもので゛、筒形の本体の内部に、この本体に形成される通路を開閉する弁体、この弁体に対して閉じる向きに力を加える弾性部材を設けたもので、接触媒質２５を注入する時に接触媒質２５の圧力で弁体が開いて注入を可能し、常時は注入された接触媒質２５が外部へ出ることを阻止している。また、バルブ２６Ａ、２６Ｂは、接触媒質２５の注入時に注入される接触媒質２５の圧力で空間部Ｓの内部にある空気（気泡）を外部に排出することが可能である。
【００４０】
バルブ２６Ａ、２６Ｂは、第１の端板体２３Ａにおける端板４１とガイドリング４２に第１の端板体２３Ａの軸方向に沿って貫通して固定して設けられており、夫々一方の端部（注入側端部）が第１の端板体２３Ａの外側に突出しているとともに他方の端部が空間部Ｓの内部に面している。
【００４１】
そして、接触媒質２５を空間部Ｓに注入する場合には、接触媒質２５を供給するポンプ、このポンプに接続するホースおよびこのホースの先端部に取付けてバルブ２６Ａ、２６Ｂに組み合さるアダプタを用意する。このアダプタはバルブ２６Ａ、２６Ｂの一端部に接続して組み合せることにより、常時は閉塞状態にあるバルブ２６Ａ、２６Ｂの弁体を動かして開放状態にするものである。すなわち、バルブ２６Ａ、２６Ｂの一方、例えばバルブ２６Ａの第１の端板体２３Ａの外側に突出している端部にアダプタを接続する。ポンプを駆動してエチレングリコール水溶液を溜めたタンクからこの水溶液をホースに通して送り出し、アダプタおよびバルブ２６Ａ、２６Ｂの一方を通して超音波探傷ヘッドの空間部Ｓの内部に注入する。
【００４２】
このように超音波探傷ヘッドにバルブ２６Ａ、２６Ｂを設けることにより、接触媒質２５をポンプおよびホースを用いて超音波探傷ヘッドの空間部Ｓの内部に安定して確実に注入することができる。また、ホースをバルブに接続する作業も簡単である。
【００４３】
必要量の接触媒質２５を空間部Ｓの内部に注入した時点でポンプによる供給を停止し、アダプタをバルブ２６Ａから外す。接触媒質２５の注入量は、タイヤ２４を被検査物Ｈに接触させた時にタイヤ２４の良好な弾性を持って被検査物Ｈに接触できるようにタイヤ２４の形状を維持できる量である。接触媒質２５をバルブ２６Ａから空間部Ｓの内部に注入してゆくと、接触媒質２５に押されて空間部Ｓの内部にあった空気が他方のバルブ２６ｂを通って外部へ排出され、空間部Ｓの内部が接触媒質２５で満たされる。このため、超音波は空間部Ｓの内部に満たされた接触媒質２５を通過するので、その損失を少なくすることができる。
【００４４】
バルブ２６Ａ、２６Ｂは、タイヤ２４と、主軸２１のプローブ保持部３１と、これを挟む第１の端板体２３Ａと第２の端板体２３とで構成される空間部Ｓの内部に接触媒質２５を注入、充填するものである。接触媒質２５は、エチレングリコール水溶液を用いている。
【００４５】
このため、エチレングリコール水溶液からなる接触媒質２５とシリコンゴムからなるタイヤ２４とコンポジット型振動子２２とを組み合せることにより、超音波が通過する通路における超音波の損失とノイズの発生を夫々抑制することができる。
【００４６】
そして、接触媒質２５であるエチレングリコール水溶液はタイヤのシリコンゴムに対して化学的変化を及ぼすことがないとともに、シリコンゴムが有する耐久性および透明性を損なうことがなく、シリコンゴムはエチレングリコール水溶液に対して化学的変化を及ぼすことがない。
【００４７】
なお、図２に示すように主軸２１の一端部における外周部には、軸方向に沿うキー溝２１ａが形成されている。このキー溝２１ａは、後述するようにこの超音波探傷ヘッドを用いて透過法により超音波探傷検査を行なう場合に、プローブ保持部３１が必要とする位置に来るように超音波探傷ヘッドを位置決めする向き確認手段の一例である。
【００４８】
このように構成された回転型の超音波探傷ヘッドを用いて透過法により超音波探傷検査を行なう場合について図４を参照して述べる。
【００４９】
図４は透過法により超音波探傷検査を行なう場合を模式的に示すものである。図中Ｈは被検査物で、例えば航空機における垂直尾翼である。透過法による検査は、被検査物Ｈを挟んでその両側に夫々超音波探傷ヘッド６１を対向して位置させる。被検査物Ｈの両側には夫々ガイドレール６３を対向して設け、このガイドレール６３には保持体６２を夫々移動可能に設ける。各保持体６２は図示しない移動機構により被検査物Ｈを挟んでガイドレール６３に沿って同期して移動させる。保持体６２にはプローブ２２が被検査物Ｈに対して直角に向くように向きを設定し、タイヤ２４が被検査物Ｈの表面に接触するようにして超音波探傷ヘッド６１を保持する。各保持体６２では、夫々プローブ２２が被検査物Ｈを挟んで同一直線上に位置するように超音波探傷ヘッド６１を被検査物Ｈを挟んで対向させて保持する。具体的には保持体６２は探傷ヘッド６１の主軸２１を回転しないように固定する。
【００５０】
保持体６２には超音波探傷ヘッド６１における主軸２１のキー溝２１ａが係合するキー６４を設ける。このキー６４は、主軸２１のキー溝２１ａをキー６４に係合することにより、プローブ２２が被検査物Ｈに対して直角に向くように位置および向きを設定する。このため、主軸２１のキー溝２１ａをキー６４に係合させるだけの操作で、超音波探傷ヘッド６１を必要とする向きと位置をもって保持体６２に保持させることができる。また、キー溝２１ａとキー６４との係合により主軸２１の回転を阻止するように固定できる。
【００５１】
超音波探傷ヘッド６１におけるタイヤ２４は図５（ｂ）に示すように幅方向中央部から両側部に亙って被検査物Ｈの表面に接触する。このため、タイヤ２４は幅方向の大部分が被検査物Ｈの表面に均一に接触して被検査物Ｈとの接触面積が大きく、タイヤ２４と被検査物Ｈとの間に空気層が介在することがない。そうすると、超音波がタイヤ２４を通過した後に空気層を通過することなく被検査物Ｈの内部に入る。従って、超音波が被検査物Ｈに達するまでおける損失が小さくノイズの発生も少ない。タイヤ２４の表面と被検査物Ｈの表面との間には水、油などを介在させる。
【００５２】
また、必要に応じてタイヤ２４の外部から内部の空間部Ｓの様子を目視により観察して空間部Ｓにおける気泡の有無を調べる。空間部Ｓに気泡がある場合には、気泡を取り除く処理を行なう。これにより空間部Ｓに超音波損失およびノイズ発生の原因となる気泡が存在しない状態で超音波探傷を行なうことができる。
【００５３】
図４は超音波探傷ヘッド６１を水平移動して探傷検査を行なう場合を示している。すなわち、被検査体Ｈの両側に夫々ガイドレール６３を水平にして平行に設け、各ガイドレール６３に夫々対向して保持体６２を設ける。各保持体６２には、主軸２１のキー２１ａを係合することにより、亜画プローブ２２が被検査物Ｈを挟んで同一水平線上に位置し、タイヤ２４が被検査体Ｈの側面に接触するように超音波探傷ヘッド６１の向きと位置を規定するキー６４を設ける。そして、主軸２１のキー溝２１ａをキー６４に係合して超音波探傷ヘッド６１を必要とする向きと位置をもって保持体６２に保持させる。
【００５４】
一方の超音波探傷ヘッド６１では、プローブ２２から空間部Ｓに向けて超音波を発信させる。発信された超音波は一方の超音波探傷ヘッド６１において空間部Ｓに充填された接触媒質２５であるエチレングリコール水溶液と空間部Ｓを覆うタイヤ２４を通過し、次いで金属などからなる被検査物Ｈの内部を厚さ方向に沿って通過する。さらに超音波は他方の超音波探傷ヘッド６１において空間部Ｓを覆うタイヤ２４と空間部Ｓに充填された接触媒質２５であるエチレングリコール水溶液を通過する。他方の超音波探傷ヘッド６１では空間部Ｓの接触媒質２５を通過した超音波をプローブ２２で受信する。被検査物Ｈの内部に欠陥がある場合には超音波の通過率が変化するので、その通過の状態に変化に応じて内部欠陥の位置や大きさを知ることができる。
【００５５】
そして、被検物Ｈの両側において夫々保持体６２をガイドレール６３に沿って同期して水平移動させる。各保持体６２の移動とともに各保持体６２に夫々保持された各超音波探傷ヘッド６１が同期して対向した状態を維持して移動する。超音波探傷ヘッド６１は保持体６２に保持されている主軸２１が移動し、主軸２１に設けられた第１および第２の端板体２３Ａ、２３Ｂとタイヤ２４が移動する。第１および第２の端板体２３Ａ、２３Ｂは主軸２１に回転可能に支持されており、第１および第２の端板体２３Ａ、２３Ｂに取付けられたタイヤ２４は被検査物Ｈの表面に接触している。タイヤ２４が被検査物Ｈの表面に接触して水平方向へ移動しようとすると、タイヤ２４と被検査物Ｈとの間の摩擦力により第１および第２の端板体２３Ａ、２３Ｂに回転トルクが発生して主軸２１を中心として回転する。タイヤ２４は被検査物Ｈの表面上を回転して接触しながら水平方向へ移動する。すなわち、主軸２１の移動によりタイヤ２４が被検査物Ｈにころがり接触して接触状態を保持する。このため、超音波探傷ヘッド６１が水平方向に移動する領域全体全に亘り超音波探傷検査を行なうことができる。
【００５６】
この超音波探傷ヘッド６１は、タイヤ２４をシリコンゴムで形成することと、接触媒質２５にエチレングリコール水溶液を用いることと、コンポジット型振動子とを組み合せることにより、従来の超音波探傷ヘッドに比較して接触媒質およびタイヤを通過する時の超音波損失の度合いが約２０％程減少した。
【００５７】
なお、本発明は前述した実施の形態に限定されず、種々変形して実施することができる。前述した実施の形態では、向き確認手段として主軸２１にキー溝を形成したが、これに限定されず主軸２１にキーを設けるなど他の構成を採用することができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の超音波探傷ヘッドによれば、接触媒質を充填する空間部を構成するタイヤは幅方向両側部から中央部にかけて外部へ向けて膨出する形状をなしているので、幅方向の大部分が被検査物の表面に均一に接触して被検査物との接触面積が大きく、タイヤと被検査物との間に空気層が介在することがない。このため、超音波がタイヤを通過した後に空気層を通過することなく被検査物の内部に入るので、超音波が被検査物に達する間の損失が小さくノイズの発生も少ない。従って、超音波の損失およびノイズの発生を抑えて精度の高い超音波探傷検査を行なうことができる。
【００５９】
本発明の超音波探傷ヘッドによれば、タイヤがシリコンゴムにより形成されているので、従来のタイヤに比較して経年劣化が小さく耐久性に優れている。
【００６０】
本発明の超音波探傷ヘッドによれば、タイヤが透明であるためにタイヤの外部から内部の空間部の様子を目視により観察して空間部における気泡の有無を調べることができ、空間部に気泡がある場合には迅速に迅速に対応して気泡を取り除き精度が高い超音波探傷検査を行なうことができる。
【００６１】
本発明の超音波探傷ヘッドによれば、プローブの向きを示す向き確認手段を用いて、ヘッドが必要とする向きに向くように容易にセットすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における超音波探傷ヘッドを示す斜視図。
【図２】同実施の形態における超音波探傷ヘッドを示す断面図。
【図３】同実施の形態における超音波探傷ヘッドを示す平面図。
【図４】同実施の形態において超音波探傷ヘッドを使用する状態を示す図。
【図５】同実施の形態の超音波探傷ヘッドに設けるタイヤを示す図。
【図６】従来の形態における超音波探傷ヘッドを示す断面図。
【図７】従来の形態の超音波探傷ヘッドに設けるタイヤを示す図。
【符号の説明】
２１…主軸
２１ａ…キー溝
２２…プローブ
２３Ａ…第１の端板体
２３Ｂ…第２の端板体
２４…タイヤ
２５…接触媒質
２６Ａ…バルブ
２６Ｂ…バルブ
２７Ａ…軸受
２７Ｂ…軸受
２８Ａ…オイルシール
２８Ｂ…オイルシール
３１…プローブ保持部
６１…探傷ヘッド
６２…保持体
６４…キー
Ｈ…被検査物
Ｓ…空間部

Claims

超音波を発信、受信する振動子を備えたプローブと、このプローブを保持するプローブ保持部を有する主軸と、前記主軸における前記プローブ保持部を挟んだ位置に夫々対向して軸受を介して回転自在に設けられた第１および第２の端板体と、これら第１および第２の端板体の周縁部間を跨いで前記第１および第２の端板体の周方向全体に亘って配置され前記第１および第２の端板体に固定された弾性を有するタイヤと、前記主軸のプローブ保持部と前記第１および第２の端板体と前記タイヤとで形成される空間部に充填された超音波を通過させる接触媒質とを具備し、
前記タイヤはその幅方向両側部から幅方向中央部に向けて前記空間部の外部へ向けて膨出する形状であることを特徴とする超音波探傷ヘッド。
前記タイヤはシリコンゴムにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷ヘッド。
前記タイヤはその外部から前記空間部の内部が目視可能な透明なものであることを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷ヘッド。
前記主軸には前記プローブの向きを示す向き確認手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷ヘッド。