JP2017198663A - 超音波探傷装置及び超音波探傷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】技量を必要とせず短時間で非破壊検査できるタービンロータの超音波探傷装置を提供する。【解決手段】回転軸の周方向に設けられた翼溝１７を有するタービンロータ９は、タービンロータの回転軸と平行な軸方向を向くディスク面９Ａと、ディスク面９Ａよりも回転軸の径方向外側に配置される傾斜面９Ｃと、を有し、超音波探傷装置１００は、翼溝１７の角部１８に超音波ビームを発信する第１探触子２２及び第２探触子２４と、第１探触子２２がディスク面９Ａに設けられ第２探触子２４が傾斜面９Ｃに設けられるように第１探触子２２及び第２探触子２４を支持する支持装置と、角部１８で反射したエコーを受信した第２探触子２４の受信信号に基づいて角部１８における亀裂状態を検出する制御装置２６とを備え、支持装置は、第１探触子２２がディスク面９Ａに設けられ第２探触子２４が傾斜面９Ｃに設けられた状態で回転軸の周方向に移動する。【選択図】図１０

Description

本発明は、タービンロータの超音波探傷装置及び超音波探傷方法に関する。

蒸気タービンは、タービンロータと、タービンロータのロータディスクに接続される動翼とを有する。動翼として、所謂クリスマスツリー形状の翼根部を有するサイドエントリー型動翼、アルファベットのＴ字形状の翼根部を有するＴルート型動翼、及びカーチス型動翼等が知られている。ロータディスクは、動翼の翼根部が配置される翼溝を有する。動翼の翼根部がロータディスクの翼溝に配置され、ロータディスクと動翼とが固定されることによって、タービンロータと動翼とは一体で回転することができる。

タービンロータは、高い温度条件で運転される。そのため、長期間の使用により、ロータディスクのうち繰り返し応力が作用する部位に応力腐食割れ（Stress Corrosion Crack:ＳＣＣ）が発生する可能性がある。Ｔルート型動翼が固定されるロータディスクの場合、翼溝の角部において亀裂が発生する可能性が高い。Ｔルート型のロータディスクの亀裂状態を検査する非破壊検査技術として、超音波探傷検査技術が知られている。特許文献１には、複数の超音波振動子を含む探触子を用いるフェイズドアレイ探傷法によりタービンロータを検査する超音波探傷装置が開示されている。特許文献２には、位置監視用プローブ及び探傷用プローブを用いてタービンロータを検査する超音波探傷装置が開示されている。

特開２００９−２４４０７９号公報 特開２０１３−６８４２５号公報

Ｔルート型のロータディスクの亀裂状態をフェイズドアレイ探傷法で検査する場合、亀裂の先端部で反射したエコーと翼溝の角部で反射したエコーとの差分から、亀裂の寸法が評価される。亀裂の先端部で反射したエコーに基づいて亀裂の寸法の最大値を検出するために、検査員は、探触子の角度及び位置を変えながら探触子から超音波ビームを発信させる。すなわち、検査員は、探触子を首振り走査及び前後走査しながら検査を実施する。首振り走査における探触子の首振り角度及び前後走査における探触子の前後走査距離は、亀裂の寸法の検出精度に影響を及ぼす。探触子の走査が手動で実施される場合、検査を実施する検査員の技量が要求される。また、探触子の走査が手動で実施される場合、多大な検査時間を要する。

本発明は、技量を必要とせず短時間で非破壊検査できるタービンロータの超音波探傷装置及び超音波探傷方法を提供することを目的とする。

本発明の第１態様は、翼溝を有するタービンロータのロータディスクを非破壊検査する超音波探傷装置であって、前記翼溝は、前記タービンロータの回転軸の周方向に設けられ、前記ロータディスクは、前記回転軸と平行な軸方向を向くディスク面と、前記ディスク面よりも前記回転軸の径方向外側に配置される傾斜面と、を有し、前記ロータディスクの前記翼溝の角部に超音波ビームを発信する第１探触子及び第２探触子と、前記第１探触子及び前記第２探触子のいずれか一方の探触子が前記ディスク面に設けられ他方の探触子が前記傾斜面に設けられるように前記第１探触子及び前記第２探触子を支持する支持装置と、前記角部で反射したエコーを受信した前記第２探触子の受信信号に基づいて前記角部における亀裂状態を検出する制御装置と、を備え、前記支持装置は、一方の前記探触子が前記ディスク面に設けられ他方の前記探触子が前記傾斜面に設けられた状態で前記回転軸の周方向に移動する、超音波探傷装置を提供する。

この構成によれば、翼溝が周方向に設けられ、その翼溝に角部が設けられるＴルート型のロータディスクにおいて、ディスク面よりも径方向外側に傾斜面が設けられる場合、超音波ビームを発信する第１探触子及び第２探触子のうち一方の探触子がディスク面に設けられ他方の探触子が傾斜面に設けられた状態で、第１探触子及び第２探触子から発信された超音波ビームを翼溝の角部に照射して、第２探触子でエコーを受信することにより、その第２探触子の受信信号に基づいて、技量を必要とせずに、亀裂の有無及び亀裂の寸法を高精度に検出することができる。また、一方の探触子及び他方の探触子が周方向に移動することにより、翼溝の亀裂の状態を広範囲に亘って高精度に検査することができる。

上記第１態様において、一方の前記探触子と接続される第１ウェッジ部材と、他方の前記探触子と接続される第２ウェッジ部材と、を備え、前記支持装置は、一方の前記探触子及び前記第１ウェッジ部材を移動可能に支持する第１ジンバル機構と、他方の前記探触子及び前記第２ウェッジ部材を移動可能に支持する第２ジンバル機構と、を有することが好ましい。

一方の探触子及び第１ウェッジ部材が第１ジンバル機構により移動可能に支持され、他方の探触子及び第２ウェッジ部材が第２ジンバル機構により移動可能に支持されることにより、第１ウェッジ部材がディスク面を移動し、第２ウェッジ部材が傾斜面を移動するとき、第１ウェッジ部材をディスク面の形状に追従させ、第２ウェッジ部材を傾斜面の形状に追従させることができる。

上記第１態様において、前記支持装置は、一方の前記探触子及び前記第１ウェッジ部材を保持する第１保持部材と、他方の前記探触子及び前記第２ウェッジ部材を保持する第２保持部材と、前記第１保持部材と前記第２保持部材が固定され、径方向に延在する一対のフレーム部材と、前記ディスク面と対向するように前記フレーム部材に設けられ、前記支持装置を移動させる駆動ローラと、前記傾斜面と対向するように前記フレーム部材に設けられた二つの従動ローラと、を有することが好ましい。

上記第１態様において、前記駆動ローラ及び前記従動ローラには、周方向に沿ってマグネットが設置されることが好ましい。

上記第１態様において、前記フレーム部材には、前記ディスク面と対向する面において、長さ方向に沿ってマグネットが設置されることが好ましい。

上記第１態様において、前記駆動ローラの軸部は、前記ディスク面から面外方向へ離れる方向に対して揺動しないように所定の位置で固定され、前記従動ローラの軸部は、前記傾斜面から面外方向へ離れる方向に対して揺動可能に固定されていることが好ましい。

上記第１態様において、前記支持装置は、一方の前記探触子及び前記第１ウェッジ部材を保持する第１保持部材と、他方の前記探触子及び前記第２ウェッジ部材を保持する第２保持部材と、前記ロータディスクと接触した状態で回転可能なボールローラと、を有することが好ましい。

ボールローラが設けられることにより、第１ウェッジ部材はディスク面を円滑に移動することができ、第２ウェッジ部材は傾斜面を円滑に移動することができる。

上記第１態様において、前記支持装置は、前記回転軸の径方向における一方の前記探触子及び前記第１ウェッジ部材の位置を調整可能な位置調整機構を有することが好ましい。

位置調整機構が設けられることにより、超音波ビームの照射領域と翼溝との相対位置と調整することができ、検査精度を向上させることができる。

上記第１態様において、前記位置調整機構は、径方向に延在する一対のフレーム部材に設けられたガイド部と、前記ガイド部に挿入されたナット、前記ナットと螺合するボルトとを有し、前記ガイド部の開口側において内側に突出した突出部が、前記ナットと前記ボルトによって挟まれることが好ましい。

上記第１態様において、前記第１ウェッジ部材の表面と前記ディスク面との間隙、及び前記第２ウェッジ部材の表面と前記傾斜面との間隙のそれぞれに接触媒質を供給する供給装置を備えることが好ましい。

第１ウェッジ部材の表面とその第１ウェッジ部材の表面と間隙を介して対向するディスク面との間、及び第２ウェッジ部材の表面とその第２ウェッジ部材の表面と間隙を介して対向する傾斜面との間のそれぞれに、水又は油のような接触媒質が供給されることにより、一方の探触子から発信され第１ウェッジ部材の表面から射出された超音波ビーム、及び他方の探触子から発信され第２ウェッジ部材の表面から射出された超音波ビームのそれぞれは、翼溝の角部に効率良く伝達される。

本発明の第２態様は、翼溝を有するタービンロータのロータディスクを非破壊検査する超音波探傷方法であって、前記翼溝は、前記タービンロータの回転軸の周方向に設けられ、前記ロータディスクは、前記回転軸と平行な軸方向を向くディスク面と、前記ディスク面よりも前記回転軸の径方向外側に配置される傾斜面と、を有し、前記ロータディスクの前記翼溝の角部に超音波ビームを発信する第１探触子及び第２探触子のいずれか一方の探触子を前記ディスク面に設けるステップと、前記第１探触子及び前記第２探触子の他方の探触子を前記傾斜面に設けるステップと、前記角部で反射したエコーを受信した前記第２探触子の受信信号に基づいて前記角部における亀裂状態を検出するステップと、一方の前記探触子が前記ディスク面に設けられ他方の前記探触子が前記傾斜面に設けられた状態で前記第１探触子及び前記第２探触子を前記回転軸の周方向に移動するステップと、を含む超音波探傷方法が提供される。

この構成によれば、翼溝が周方向に設けられ、その翼溝に角部が設けられるＴルート型のロータディスクにおいて、ディスク面よりも径方向外側に傾斜面が設けられる場合、超音波ビームを発信する第１探触子及び第２探触子のうち一方の探触子がディスク面に設けられ他方の探触子が傾斜面に設けられた状態で、第１探触子及び第２探触子から発信された超音波ビームを翼溝の角部に照射して、第２探触子でエコーを受信することにより、その第２探触子の受信信号に基づいて、技量を必要とせずに、亀裂の有無及び亀裂の寸法を高精度に検出することができる。また、一方の探触子及び他方の探触子が周方向に移動することにより、翼溝の亀裂の状態を広範囲に亘って高精度に検査することができる。

本発明によれば、技量を必要とせず短時間で非破壊検査できるタービンロータの超音波探傷装置及び超音波探傷方法が提供される。

図１は、本実施形態に係る回転機械の一例を模式的に示す図である。 図２は、本実施形態に係る動翼及びロータディスクの一部を示す斜視図である。 図３は、本実施形態に係る動翼及びロータディスクの一部を示す断面図である。 図４は、本実施形態に係る超音波探傷装置の一例を模式的に示す斜視図である。 図５は、本実施形態に係る超音波探傷装置の一例を模式的に示す断面図である。 図６は、本実施形態に係る超音波探傷装置の一例を模式的に示す斜視図である。 図７は、本実施形態に係る超音波探傷装置の一例を模式的に示す断面図である。 図８は、本実施形態に係る超音波探傷装置の一例を模式的に示す斜視図である。 図９は、本実施形態に係る超音波探傷装置の一例を模式的に示す断面図である。 図１０は、本実施形態に係る超音波探傷装置の一例を模式的に示す斜視図である。 図１１は、本実施形態に係る超音波探傷装置の一例を模式的に示す断面図である。 図１２は、本実施形態に係る超音波探傷装置の一例を示す模式図である。 図１３は、本実施形態に係る超音波探傷装置の第１具体例を示す斜視図である。 図１４は、本実施形態に係る超音波探傷装置の第１具体例を示す正面図である。 図１５は、本実施形態に係る超音波探傷装置の第１具体例を示す縦断面図である。 図１６は、本実施形態に係る超音波探傷装置の第１具体例を示す側面図である。 図１７は、本実施形態に係る超音波探傷装置の位置調整機構を示す横断面図である。 図１８は、本実施形態に係る超音波探傷装置の第２具体例を示す斜視図である。 図１９は、本実施形態に係る超音波探傷装置の第２具体例を示す正面図である。 図２０は、本実施形態に係る超音波探傷装置の第２具体例を示す縦断面図である。 図２１は、本実施形態に係る超音波探傷装置の第２具体例を示す側面図である。 図２２は、本実施形態に係る超音波探傷装置の目盛指示板を示す横断面図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。また、以下で説明する実施形態における構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

［回転機械］
図１は、本実施形態に係る回転機械１の一例を模式的に示す図である。本実施形態においては、回転機械１が蒸気タービンである例について説明する。なお、回転機械１はガスタービンでもよいし圧縮機でもよい。

図１に示すように、蒸気タービンとしての回転機械１は、回転軸ＡＸを中心に回転可能なタービンロータ２と、タービンロータ２に固定される動翼５と、タービンロータ２の周囲に配置されるステータ３とを備える。タービンロータ２は、回転軸ＡＸを中心に回転可能な軸部材４と、軸部材４に固定されるロータディスク９とを有する。ステータ３は、ケーシング６と、ケーシング６に設けられた静翼７とを有する。

以下の説明においては、タービンロータ２の回転軸ＡＸと平行な方向を適宜、幅方向、と称し、タービンロータ２の回転軸ＡＸに対する放射方向を適宜、径方向、と称し、タービンロータ２の回転軸ＡＸを中心とする回転方向を適宜、周方向、と称する。また、径方向において回転軸ＡＸから遠い位置又は離れる方向を適宜、径方向外側、と称し、径方向において回転軸ＡＸに近い位置又は近付く方向を適宜、径方向内側、と称する。

タービンロータ２は、軸受８を介してケーシング６に回転可能に支持される。タービンロータ２の少なくとも一部は、ケーシング６の内側に配置される。動翼５は、タービンロータ２のロータディスク９に固定される。動翼５は、周方向に複数配置される。また、動翼５は、軸方向に複数段配置される。

静翼７は、周方向に複数配置される。また、静翼７は、軸方向に複数段配置される。動翼５は、軸方向において所定間隔で複数段配置される。静翼７は、軸方向において動翼５の間に配置されるように複数段配置される。

ケーシング６は、動翼５及び静翼７が配置される蒸気通路１０と、蒸気通路１０に蒸気を供給する蒸気供給口１１と、蒸気通路１０の蒸気を排出する蒸気排出口１２とを有する。蒸気供給口１１から供給された蒸気は、動翼５及び静翼７と接触しながら、蒸気通路１０を流れる。蒸気が動翼５と接触すると、タービンロータ２が回転軸ＡＸを中心に回転する。タービンロータ２が回転すると、軸部材４と接続された発電機が駆動される。蒸気通路１０を流れた蒸気は、蒸気排出口１２から排出される。

［動翼及びロータディスク］
図２は、本実施形態に係る動翼５及びロータディスク９の一部を示す斜視図である。図３は、本実施形態に係る動翼５及びロータディスク９の一部を示す断面図である。

図２及び図３に示すように、動翼５は、翼部１５と、ロータディスク９に固定される翼根部１３とを有する。本実施形態において、動翼５は、アルファベットのＴ字形状の翼根部１３を有するＴルート型動翼である。動翼５は、周方向に複数設けられる。翼根部１３は、ロータディスク９に設けられている翼溝１７に配置される。翼溝１７は、周方向に設けられる。

翼根部１３は、ネック部１４と、ネック部１４よりも径方向内側に配置され軸方向の寸法がネック部１４よりも大きい拡大部１６とを有する。

ロータディスク９は、翼根部１３が配置される翼溝１７を有する。翼溝１７は、複数の角部１８を有する。図３に示すように、本実施形態において、角部１８は、第１角部１８Ａと、第２角部１８Ｂと、第３角部１８Ｃと、第４角部１８Ｄとを含む。第１角部１８Ａと第２角部１８Ｂとは軸方向に配置される。第３角部１８Ｃと第４角部１８Ｄとは軸方向に配置される。第１角部１８Ａは、第３角部１８Ｃよりも径方向外側に配置される。第２角部１８Ｂは、第４角部１８Ｄよりも径方向外側に配置される。

動翼５の翼根部１３がロータディスク９の翼溝１７に配置され、ロータディスク９と動翼５とが固定されることによって、タービンロータ２と動翼５とは一体で回転することができる。

本実施形態において、ロータディスク９は、Ｔルート型動翼を支持する。図３に示すように、ロータディスク９は、軸方向の一方側を向くディスク面９Ａと、軸方向の他方側を向くディスク面９Ｂと、ディスク面９Ａよりも径方向外側に配置されディスク面９Ａと接続される傾斜面９Ｃと、ディスク面９Ｂよりも径方向外側に配置されディスク面９Ｂと接続される傾斜面９Ｄとを有する。

本実施形態において、ディスク面９Ａ及びディスク面９Ｂはそれぞれ、実質的に回転軸ＡＸと直交する平坦面である。傾斜面９Ｃ及び傾斜面９Ｄはそれぞれ、径方向外側に向かって中心線ＭＬに近付くように傾斜する。

中心線ＭＬは、回転軸ＡＸの放射線のうち軸方向におけるロータディスク９の中心を通る仮想線である。

また、ロータディスク９は、傾斜面９Ｃよりも径方向外側に設けられる厚肉部９１と、傾斜面９Ｄよりも径方向外側に設けられる厚肉部９２とを有する。

ロータディスク９に応力腐食割れ（Stress Corrosion Crack:ＳＣＣ）が発生する可能性がある。例えば、図３に示すように、翼溝１７の角部１８を起点として、ロータディスク９に亀裂１９が発生する可能性がある。亀裂１９は、角部１８から径方向外側に成長する可能性が高い。なお、図８は、第１角部１８Ａを起点として発生する亀裂１９を示す。亀裂１９は、第１角部１８Ａのみならず、第２角部１８Ｂ、第３角部１８Ｃ、及び第４角部１８Ｄの少なくとも一つを起点として発生する可能性がある。

本実施形態においては、超音波探傷装置１００を用いて、ロータディスク９に生成された亀裂１９の状態を非破壊検査する。本実施形態において、超音波探傷装置１００は、ＴＯＦＤ（Time Of Flight Diffraction）探傷法及びフェイズドアレイ探傷法によりロータディスク９の亀裂１９の状態を検査する。

［超音波探傷装置の概要：第１実施例］
次に、本実施形態に係る超音波探傷装置１００の概要の第１実施例について説明する。図４は、第１実施例に係る超音波探傷装置１００の一例を模式的に示す斜視図である。図５は、第１実施例に係る超音波探傷装置１００の一例を模式的に示す断面図である。図４及び図５に示すように、超音波探傷装置１００は、ロータディスク９の翼溝１７の第１角部１８Ａに超音波ビームを発信する第１探触子２２と、翼溝１７の第１角部１８Ａに超音波ビームを発信する第２探触子２４と、第１探触子２２及び第２探触子２４を制御する制御装置２６とを有する。

第１探触子２２と第２探触子２４とは、探傷部位である第１角部１８Ａを挟んで対向するように配置される。第１実施例においては、第１探触子２２と第２探触子２４とは、径方向に配置される。径方向において、第１探触子２２と第２探触子２４とが対向する。径方向において、第１探触子２２と第２探触子２４との間に探傷部位である第１角部１８Ａが配置される。また、第１実施例においては、第１探触子２２及び第２探触子２４の両方が、ディスク面９Ａに配置される。

第１探触子２２及び第２探触子２４はそれぞれ、複数の超音波振動子を含むフェイズドアレイ探触子である。制御装置２６は、第１探触子２２の複数の超音波振動子のそれぞれに励磁電圧を印加して、第１探触子２２から超音波ビームを発信可能である。同様に、制御装置２６は、第２探触子２４の複数の超音波振動子のそれぞれに励磁電圧を印加して、第２探触子２４から超音波ビームを発信可能である。

第１探触子２２は、超音波ビームを発信する。第１探触子２２から発信された超音波ビームは、ロータディスク９の探傷部位に照射される。制御装置２６は、第１探触子２２の複数の超音波振動子に印加する励磁電圧を制御して、第１探触子２２から発信される超音波ビームを走査する。第１探触子２２は、回転軸ＡＸを通る平面に沿って超音波ビームを走査する。図５に示すように、超音波探傷装置１００は、超音波ビームを走査して、放射状（扇状）の検出領域ＳＡを形成する。検出領域ＳＡは、第１探触子２２から発信された超音波ビームが通過する領域である。

第２探触子２４は、超音波ビームを発信する。第２探触子２４から発信された超音波ビームは、ロータディスク９の探傷部位に照射される。制御装置２６は、第２探触子２４の複数の超音波振動子に印加する励磁電圧を制御して、第２探触子２４から発信される超音波ビームを走査する。第２探触子２４は、回転軸ＡＸを通る平面に沿って超音波ビームを走査する。図５に示すように、超音波探傷装置１００は、超音波ビームを走査して、放射状（扇状）の検出領域ＳＡを形成する。検出領域ＳＡは、第２探触子２４から発信された超音波ビームが通過する領域である。

第２探触子２４は、ロータディスク９の探傷部位に超音波ビームが照射されることにより探傷部位で反射したエコーを受信する。すなわち、本実施形態においては、ロータディスク９の探傷部位である第１角部１８Ａに、第１探触子２２及び第２探触子２４の両方から超音波ビームが照射される。制御装置２６は、第１角部１８Ａに対する第１探触子２２からの超音波ビームの発射と、第１角部１８Ａに対する第２探触子２４からの超音波ビームの発射とを同時に実施する。超音波ビームが照射されることにより第１角部１８Ａで生成されたエコーは、第２探触子２４に受信される。

制御装置２６は、第１角部１８Ａで反射したエコーを受信した第２探触子２４の受信信号に基づいて、第１角部１８Ａにおける亀裂１９の状態を検出する。制御装置２６は、エコーを受信した第２探触子２４の受信信号に基づいて、例えば亀裂１９の寸法を検出する。

なお、超音波ビームが照射されることにより第１角部１８Ａで生成されたエコーが第１探触子２２に受信されてもよい。制御装置２６は、第１角部１８Ａで反射したエコーを受信した第１探触子２２の受信信号に基づいて、第１角部１８Ａにおける亀裂１９の状態を検出してもよい。

このように、本実施形態においては、フェイズドアレイ探触子からなる第１探触子２２と第２探触子２４とが対向配置され、第１探触子２２と第２探触子２４との間に探傷部位である第１角部１８Ａが配置された状態で、第１探触子２２及び第２探触子２４の両方から第１角部１８Ａに超音波ビームが発信され、第１探触子２２及び第２探触子２４の少なくとも一方がエコーを受信する。制御装置２６は、エコーを受信した第１探触子２２及び第２探触子２４の少なくとも一方の受信信号に基づいて、亀裂１９の状態を検出する。これにより、第１探触子２２と第２探触子２４との相対位置を高精度に調整したり、第１探触子２２の設置位置及び設置角度を高精度に調整したり、第２探触子２４の設置位置及び設置角度を高精度に調整したりすることなく、亀裂１９の寸法を検出することができる。

第１探触子２２及び第２探触子２４は、径方向に移動可能である。第１探触子２２及び第２探触子２４の少なくとも一方がディスク面９Ａにおいて径方向に移動し、径方向における第１探触子２２と第２探触子２４との相対位置が変化することにより、超音波ビームが広範囲に照射される。第１探触子２２及び第２探触子２４の少なくとも一方が径方向に移動することにより、小さい検出領域ＳＡで、角部１８を広範囲に亘って探傷することができる。

また、第１探触子２２及び第２探触子２４が周方向に一緒に移動することにより、周方向に配置されている翼溝１７を広範囲に亘って探傷することができる。

［超音波探傷装置の概要：第２実施例］
次に、本実施形態に係る超音波探傷装置１００の概要の第２実施例について説明する。図６は、第２実施例に係る超音波探傷装置１００の一例を模式的に示す斜視図である。図７は、第２実施例に係る超音波探傷装置１００の一例を模式的に示す断面図である。

第１探触子２２と第２探触子２４とは、第１角部１８Ａの探傷部位を挟んで対向するように配置される。第２実施例においては、第１探触子２２と第２探触子２４とは、周方向に配置される。周方向において、第１探触子２２と第２探触子２４とが対向する。周方向において、第１探触子２２と第２探触子２４との間に第１角部１８Ａの探傷部位が配置される。また、第２実施例においては、第１探触子２２及び第２探触子２４の両方が、ディスク面９Ａに配置される。

第２実施例においても、フェイズドアレイ探触子からなる第１探触子２２と第２探触子２４とが対向配置され、第１探触子２２と第２探触子２４との間に第１角部１８Ａの探傷部位が配置された状態で、第１探触子２２及び第２探触子２４の両方から探傷部位に超音波ビームが発信され、第１探触子２２及び第２探触子２４の少なくとも一方がエコーを受信する。制御装置２６は、エコーを受信した第１探触子２２及び第２探触子２４の少なくとも一方の受信信号に基づいて、亀裂１９の状態を検出する。第２実施例においても、第１探触子２２と第２探触子２４との相対位置を高精度に調整したり、第１探触子２２の設置位置及び設置角度を高精度に調整したり、第２探触子２４の設置位置及び設置角度を高精度に調整したりすることなく、亀裂１９の寸法を検出することができる。

第１探触子２２及び第２探触子２４は、周方向に相対移動可能である。第１探触子２２及び第２探触子２４の少なくとも一方がディスク面９Ａにおいて周方向に移動し、周方向における第１探触子２２と第２探触子２４との相対位置が変化することにより、超音波ビームが広範囲に照射される。第１探触子２２及び第２探触子２４の少なくとも一方が周方向に移動することにより、小さい検出領域ＳＡで、角部１８を広範囲に亘って探傷することができる。

また、第１探触子２２及び第２探触子２４が周方向に一緒に移動することにより、周方向に配置されている翼溝１７を広範囲に亘って探傷することができる。

［超音波探傷装置の概要：第３実施例］
次に、本実施形態に係る超音波探傷装置１００の概要の第３実施例について説明する。図８は、第３実施例に係る超音波探傷装置１００の一例を模式的に示す斜視図である。図９は、第３実施例に係る超音波探傷装置１００の一例を模式的に示す断面図である。

第３実施例においては、第１探触子２２として機能する第１超音波振動子２２Ａと、第２探触子２４として機能する第２超音波振動子２４Ａとが１つのハウジング２０に支持され、一体化されている。第１超音波振動子２２Ａと第２超音波振動子２４Ａとは、第１角部１８Ａの探傷部位を挟んで対向するように配置される。第３実施例においては、第１超音波振動子２２Ａと第２超音波振動子２４Ａとは、径方向に配置される。径方向において、第１超音波振動子２２Ａと第２超音波振動子２４Ａとが対向する。径方向において、第１超音波振動子２２Ａと第２超音波振動子２４Ａとの間に第１角部１８Ａの探傷部位が配置される。また、第３実施例においては、第１超音波振動子２２Ａ及び第２超音波振動子２４Ａの両方が、ディスク面９Ａに配置される。なお、第１超音波振動子２２Ａと第２超音波振動子２４Ａとは、周方向に配置されてもよい。

第３実施例においても、第１超音波振動子２２Ａと第２超音波振動子２４Ａとが対向配置され、第１超音波振動子２２Ａと第２超音波振動子２４Ａの間に第１角部１８Ａの探傷部位が配置された状態で、第１超音波振動子２２Ａ及び第２超音波振動子２４Ａの両方から探傷部位に超音波ビームが発信され、第１超音波振動子２２Ａ及び第２超音波振動子２４Ａの少なくとも一方がエコーを受信する。制御装置２６は、エコーを受信した第１超音波振動子２２Ａ及び第２超音波振動子２４Ａの少なくとも一方の受信信号に基づいて、亀裂１９の状態を検出する。

［超音波探傷装置の概要：第４実施例］
次に、本実施形態に係る超音波探傷装置１００の概要の第４実施例について説明する。図１０は、第４実施例に係る超音波探傷装置１００の一例を模式的に示す斜視図である。図１１は、第４実施例に係る超音波探傷装置１００の一例を模式的に示す断面図である。

第１探触子２２と第２探触子２４とは、第１角部１８Ａの探傷部位を挟んで対向するように配置される。第４実施例においては、第１探触子２２と第２探触子２４とは、周方向に配置される。周方向において、第１探触子２２と第２探触子２４とが対向する。周方向において、第１探触子２２と第２探触子２４との間に第１角部１８Ａの探傷部位が配置される。また、第４実施例においては、第１探触子２２が、ディスク面９Ａに設けられ、第２探触子２４が、傾斜面９Ｃに設けられる。

第４実施例においても、フェイズドアレイ探触子からなる第１探触子２２と第２探触子２４とが対向配置され、第１探触子２２と第２探触子２４との間に第１角部１８Ａの探傷部位が配置された状態で、第１探触子２２及び第２探触子２４の両方から探傷部位に超音波ビームが発信され、第１探触子２２及び第２探触子２４の少なくとも一方がエコーを受信する。制御装置２６は、エコーを受信した第１探触子２２及び第２探触子２４の少なくとも一方の受信信号に基づいて、亀裂１９の状態を検出する。第４実施例においても、第１探触子２２と第２探触子２４との相対位置を高精度に調整したり、第１探触子２２の設置位置及び設置角度を高精度に調整したり、第２探触子２４の設置位置及び設置角度を高精度に調整したりすることなく、亀裂１９の寸法を検出することができる。

第４実施例においても、第１探触子２２及び第２探触子２４は、径方向に移動可能である。傾斜面９Ｃにおける第１探触子２２の移動及びディスク面９Ａにおける第２探触子２４の移動の少なくとも一方が実施され、径方向における第１探触子２２と第２探触子２４との相対位置が変化することにより、超音波ビームが広範囲に照射される。第１探触子２２及び第２探触子２４の少なくとも一方が径方向に移動することにより、小さい検出領域ＳＡで、角部１８を広範囲に亘って探傷することができる。

また、第１探触子２２及び第２探触子２４が周方向に一緒に移動することにより、周方向に配置されている翼溝１７を広範囲に亘って探傷することができる。

［超音波探傷装置の具体例］
次に、本実施形態に係る超音波探傷装置１００の具体例について説明する。図１２は、本実施形態に係る超音波探傷装置１００の第１具体例を示す模式図である。図１３は、本実施形態に係る超音波探傷装置１００の第１具体例を示す斜視図である。図１４は、本実施形態に係る超音波探傷装置１００の第１具体例を示す正面図である。図１５は、本実施形態に係る超音波探傷装置１００の第１具体例を示す縦断面図である。図１６は、本実施形態に係る超音波探傷装置１００の第１具体例を示す側面図である。

図１２から図１６に示すように、本実施形態においては、第１探触子２２がディスク面９Ａに設けられ、第２探触子２４が傾斜面９Ｃに設けられる。

超音波探傷装置１００は、第１探触子２２がディスク面９Ａに設けられ、第２探触子２４が傾斜面９Ｃに設けられるように、第１探触子２２及び第２探触子２４を支持する支持装置３０と、角部１８（第１角部１８Ａ）で反射したエコーを受信した第２探触子２４の受信信号に基づいて角部１８における亀裂１９の状態を検出する制御装置２６とを備える。

また、本実施形態において、超音波探傷装置１００は、第１探触子２２と接続される第１ウェッジ部材２２Ｗと、第２探触子２４と接続される第２ウェッジ部材２４Ｗとを備える。支持装置３０は、第１ウェッジ部材２２Ｗがディスク面９Ａと対向するように、第１探触子２２及び第１ウェッジ部材２２Ｗを支持する。支持装置３０は、第２ウェッジ部材２４Ｗが傾斜面９Ｃと対向するように、第２探触子２４及び第２ウェッジ部材２４Ｗを支持する。第１探触子２２は、第１ウェッジ部材２２Ｗを介して、超音波ビームをロータディスク９に照射する。第２探触子２４は、第２ウェッジ部材２４Ｗを介して、超音波ビームをロータディスク９に照射する。

支持装置３０は、第１探触子２２から発信されるビーム及び第２探触子２４から発信されるビームが、翼溝１７の探傷部位に照射されるように、第１探触子２２及び第１ウェッジ部材２２Ｗがディスク面９Ａに設けられ、第２探触子２４及び第２ウェッジ部材２４Ｗが傾斜面９Ｃに設けられた状態で、第１探触子２２、第１ウェッジ部材２２Ｗ、第２探触子２４、及び第２ウェッジ部材２４Ｗを支持して、周方向に移動する。

支持装置３０は、第１探触子２２及び第１ウェッジ部材２２Ｗを保持する第１保持部材３２と、第２探触子２４及び第２ウェッジ部材２４Ｗを保持する第２保持部材３４と、第１保持部材３２及び第２保持部材３４を支持する本体部材３１とを有する。

また、支持装置３０は、径方向における第１探触子２２及び第１ウェッジ部材２２Ｗの位置、又は、径方向における第２探触子２４及び第２ウェッジ部材２４Ｗの位置を調整可能な位置調整機構３６を有する。

本体部材３１は、径方向に延在する一対のフレーム部材３１Ａ，３１Ｂと、フレーム部材３１Ａとフレーム部材３１Ｂとを連結する連結部材３３とを有する。

位置調整機構３６は、フレーム部材３１Ａ，３１Ｂに設けられているガイド部３６Ｇを有する。第１保持部材３２及び第２保持部材３４は、ガイド部３６Ｇにガイドされながら径方向に移動可能である。径方向において第１保持部材３２及び第２保持部材３４が任意の位置に配置された場合、第１保持部材３２又は第２保持部材３４とフレーム部材３１Ａ，３１Ｂとが固定される。これにより、径方向における第１保持部材３２又は第２保持部材３４の位置が固定される。第１保持部材３２又は第２保持部材３４の位置が調整されることにより、径方向における第１探触子２２及び第１ウェッジ部材２２Ｗの位置、又は、第２探触子２４及び第２ウェッジ部材２４Ｗの位置が調整される。

位置調整機構３６は、図１７に示すように、ボルト５８とナット５９を有する。また、フレーム部材３１Ａ，３１Ｂに設けられているガイド部３６Ｇは、開口側において内側に突出した突出部３７を有する。ナット５９の直径は、ガイド部３６Ｇの開口幅よりも長い。ナット５９は、ガイド部３６Ｇの一端から挿入可能である。ナット５９は、ガイド部３６Ｇの溝内部に配置され、ボルト５８を締め付けることによって、ナット５９がガイド部３６Ｇの開口側へ引き上げられる。ボルト５８とナット５９によりガイド部３６Ｇの突出部３７が挟み込まれることによって、第１保持部材３２又は第２保持部材３４の位置が固定される。ボルト５８を緩めた場合も、ナット５９から外れない限り、第１保持部材３２又は第２保持部材３４がガイド部３６Ｇから脱落しにくい。

また、支持装置３０は、本体部材３１を移動可能に支持するボールローラ３８及び従動ローラ３９と、モータ４１及びモータ４１により駆動される駆動ローラ４２を有するモータユニット４０と、エンコーダ７１及びエンコーダローラ７２を有するエンコーダユニット７０とを有する。モータユニット４０及びエンコーダユニット７０は、本体部材３１に支持される。

図１３に示すように、ボールローラ３８は、支持機構３８Ｃを介して本体部材３１に支持される。ボールローラ３８は、ディスク面９Ａを周方向に走行する。ボールローラ３８は、例えば非磁性体の材料からなる。１軸のみを中心として回転するローラではなく、ボールローラ３８を採用することで、異なる半径を有するロータディスク９に対して調整することなく、簡易に対応させることができる。その結果、超音波探傷装置１００を周方向に沿って確実に移動させることができる。また、ボールローラ３８は、１軸のみを中心として回転するローラと比べて、超音波探傷装置１００が移動するときの抵抗を減らすことができる。

従動ローラ３９は、支持機構３９Ｃを介して本体部材３１に支持される。従動ローラ３９は、傾斜面９Ｃを周方向に走行する。支持機構３９Ｃは、揺動機構を含み、従動ローラ３９は、揺動機構によって、傾斜面９Ｃの傾斜角度や、ロータディスク９の曲率（円周方向の形状）に追従可能である。また、エンコーダローラ７２の軸部は、揺動機構によって、ロータディスク９のディスク面９Ａから面外方向へ離れる方向に対して揺動可能に固定されていることが望ましい。これにより、エンコーダローラ７２の軸部を固定する場合に比べて抵抗を減らすことができる。

従動ローラ３９は、円板形状を有し、１軸を中心にして回転する。従動ローラ３９には、断面が凹状の溝が周方向に沿って形成され、溝内部には、周方向に沿ってマグネットが設置される。マグネットは、例えばネオジウムであり、ロータディスク９の傾斜面９Ｃと離隔して、接触しないように従動ローラ３９に設置される。これにより、超音波探傷装置１００の移動時、超音波探傷装置１００がロータディスク９の傾斜面９Ｃから面外方向へ離れにくくなる。

支持機構３９Ｃは、調整機構を更に備え、従動ローラ３９の固定角度を調整できる。調整機構によって従動ローラ３９の固定角度を変更することで、異なる半径を有するロータディスク９や、傾斜面９Ｃの傾斜角度が異なるロータディスク９に対応することができる。

モータユニット４０は、モータ４１と、モータ４１が発生する動力により回転する駆動ローラ４２とを有する。駆動ローラ４２は、ディスク面９Ａを周方向に走行する。モータ４１の作動により駆動ローラ４２が回転することによって、本体部材３１は、周方向に移動する。本体部材３１が周方向に移動すると、第１探触子２２、第１ウェッジ部材２２Ｗ、第２探触子２４、及び第２ウェッジ部材２４Ｗが、本体部材３１と一緒に周方向に移動する。モータユニット４０により、周方向における第１探触子２２及び第１ウェッジ部材２２Ｗとロータディスク９との相対位置が調整され、周方向における第２探触子２４及び第２ウェッジ部材２４Ｗとロータディスク９との相対位置が調整される。モータユニット４０が設けられることにより、自動探傷が可能となる。

モータユニット４０の駆動ローラ４２は、円板形状を有し、１軸を中心にして回転する。駆動ローラ４２には、断面が凹状の溝が周方向に沿って形成され、溝内部には、周方向に沿ってマグネットが設置される。マグネットは、例えばネオジウムであり、ロータディスク９のディスク面９Ａと離隔して、接触しないように駆動ローラ４２に設置される。これにより、超音波探傷装置１００の移動時、超音波探傷装置１００がロータディスク９のディスク面９Ａから面外方向へ離れにくくなる。

駆動ローラ４２の軸部は、ロータディスク９のディスク面９Ａから面外方向へ離れる方向に対して揺動しないように所定の位置で固定されていることが望ましい。これにより、駆動ローラ４２の空転を防止できる。

二つの従動ローラ３９と駆動ローラ４２には、上述したとおり周方向に沿って、マグネットが設置されており、超音波探傷装置１００は、ロータディスク９に対して３点支持となり、安定して支持される。そして、モータ４１の作動により駆動ローラ４２が回転するとき、駆動ローラ４２は直進運動であるが、二つの従動ローラ３９と駆動ローラ４２による３点支持によって、超音波探傷装置１００は、ロータディスク９の円周方向に沿って確実に回転走行することができる。

エンコーダユニット７０は、ディスク面９Ａにおいて回転するエンコーダローラ７２を有する。エンコーダローラ７２の回転量は、エンコーダ７１に検出される。エンコーダユニット７０は、エンコーダローラ７２の回転量に基づいて、周方向における本体部材３１の移動量を検出可能である。

エンコーダユニット７０のエンコーダローラ７２は、円板形状を有し、１軸を中心にして回転する。エンコーダローラ７２には、断面が凹状の溝が周方向に沿って形成され、溝内部には、周方向に沿ってマグネットが設置される。マグネットは、例えばネオジウムであり、ロータディスク９のディスク面９Ａと離隔して、接触しないようにエンコーダローラ７２に設置される。これにより、超音波探傷装置１００の移動時、超音波探傷装置１００がロータディスク９のディスク面９Ａから面外方向へ離れにくくなる。

エンコーダユニット７０のエンコーダローラ７２の軸部は、ロータディスク９のディスク面９Ａから面外方向へ離れる方向に対して揺動可能に固定されていることが望ましい。これにより、エンコーダローラ７２の軸部を固定する場合に比べて抵抗を減らすことができ、上述した二つの従動ローラ３９と、駆動ローラ４２の３点支持が実現されやすくなる。また、エンコーダユニット７０のディスク面９Ａ側の表面には、例えばローレット加工などの滑り防止加工が施される。これにより、超音波探傷装置１００は、ロータディスク９の円周方向に沿って確実に回転走行しやすくなる。

支持装置３０は、ロータディスク９と接触した状態で回転可能なボールローラ３８及び従動ローラ３９を有する。ボールローラ３８及び従動ローラ３９により、本体部材３１と、本体部材３１に支持されている第１保持部材３２及び第２保持部材３４とは、ディスク面９Ａ及び傾斜面９Ｃを周方向に走行可能である。また、ボールローラ３８とディスク面９Ａとが接触し、従動ローラ３９と傾斜面９Ｃとが接触することにより、ディスク面９Ａと、そのディスク面９Ａと対向する第１ウェッジ部材２２Ｗの表面との間に間隙が形成され、傾斜面９Ｃと、その傾斜面９Ｃと対向する第２ウェッジ部材２４Ｗの表面との間に間隙が形成される。

また、支持装置３０は、第１探触子２２及び第１ウェッジ部材２２Ｗを移動可能に支持する第１ジンバル機構５２と、第２探触子２４及び第２ウェッジ部材２４Ｗを移動可能に支持する第２ジンバル機構５４とを有する。

第１ジンバル機構５２は、本体部材３１と、第１探触子２２及び第１ウェッジ部材２２Ｗとの間に設けられ、第１探触子２２及び第１ウェッジ部材２２Ｗを移動可能に支持する。本実施形態において、第１ジンバル機構５２は、第１保持部材３２に設けられる。第１保持部材３２は、本体部材３１に対して相対移動可能である。第１ジンバル機構５２は、第１ロール軸及び第１ロール軸と直交する第１ピッチ軸を少なくとも含む二つの軸を中心に第１探触子２２及び第１ウェッジ部材２２Ｗを回転可能に支持する。

第２ジンバル機構５４は、本体部材３１と、第２探触子２４及び第２ウェッジ部材２４Ｗとの間に設けられ、第２探触子２４及び第２ウェッジ部材２４Ｗを移動可能に支持する。本実施形態において、第２ジンバル機構５４は、第２保持部材３４に設けられる。第２保持部材３４は、本体部材３１に対して相対移動可能である。第２ジンバル機構５４は、第２ロール軸及び第２ロール軸と直交する第２ピッチ軸を少なくとも含む二つの軸を中心に第２探触子２４及び第２ウェッジ部材２４Ｗを回転可能に支持する。

また、第１保持部材３２及び第２保持部材３４はそれぞれ、マグネットを有する。マグネットは、ディスク面９Ａと対向するように、第１保持部材３２に設けられる。また、マグネットは、傾斜面９Ｃと対向するように、第２保持部材３４に設けられる。

フレーム部材３１Ａ，３１Ｂはそれぞれ、マグネット４３を有する。マグネット４３は、フレーム部材３１Ａ，３１Ｂの長さ方向に沿って、ディスク面９Ａと対向するように設けられる。マグネット４３は、ロータディスク９のディスク面９Ａと離隔して、接触しないようにフレーム部材３１Ａ，３１Ｂに設置される。これにより、超音波探傷装置１００が移動するときの抵抗を減らしつつ、超音波探傷装置１００の移動時、超音波探傷装置１００がディスク面９Ａから面外方向へ離れにくくなる。

本体部材３１のフレーム部材３１Ａとフレーム部材３１Ｂの内側、すなわち、第１保持部材３２側又は第２保持部材３４側には、目盛としての機能を果たす数字が記されてもよい。これにより、第１探触子２２や第２探触子２４の位置調整を簡易に行うことができる。

また、図１２に示すように、支持装置３０は、第１ウェッジ部材２２Ｗの表面とディスク面９Ａとの間隙、及び第２ウェッジ部材２４Ｗの表面と傾斜面９Ｃとの間隙のそれぞれに接触媒質を供給する供給装置６６を備える。接触媒質は、水又は油を含む。

次に、本実施形態に係るロータディスク９を非破壊検査する超音波探傷方法について説明する。第１ウェッジ部材２２Ｗが接続された第１探触子２２と、第２ウェッジ部材２４Ｗが接続された第２探触子２４とが支持装置３０に支持される。第１ウェッジ部材２２Ｗがディスク面９Ａと対向し、第２ウェッジ部材２４Ｗが傾斜面９Ｃと対向するように、ロータディスク９に支持装置３０が支持される。

位置調整機構３６の作動により、径方向における第１探触子２２及び第１ウェッジ部材２２Ｗの位置が調整される。ボールローラ３８がロータディスク９のディスク面９Ａと接触し、従動ローラ３９がロータディスク９の傾斜面９Ｃと接触することにより、第１ウェッジ部材２２Ｗの表面とディスク面９Ａとが規定値（例えば０．５［ｍｍ］）の間隙を介して対向し、第２ウェッジ部材２４Ｗの表面と傾斜面９Ｃとが規定値の間隙を介して対向する。

供給装置６６から第１ウェッジ部材２２Ｗの表面とディスク面９Ａとの間隙、及び第２ウェッジ部材２４Ｗの表面と傾斜面９Ｃとの間隙のそれぞれに接触媒質が供給される。制御装置２６は、第１探触子２２及び第２探触子２４を作動して、第１探触子２２から超音波ビームを発信し、第１探触子２２からの超音波ビームの発信と並行して、第２探触子２４から超音波ビームを発信する。第１探触子２２から発信された超音波ビームは、第１ウェッジ部材２２Ｗ及び接触媒質を介して、ロータディスク９の探傷部位に照射される。また、第２探触子２４から発信された超音波ビームは、第２ウェッジ部材２４Ｗ及び接触媒質を介して、ロータディスク９の探傷部位に照射される。第１探触子２２から発信された超音波ビームと、第２探触子２４から発信された超音波ビームとが、探傷部位である翼溝１７の第１角部１８Ａに同時に照射される。

探傷部位である第１角部１８Ａで反射したエコーは、第１探触子２２及び第２探触子２４に受信される。本実施形態において、制御装置２６は、第１探触子２２又は第２探触子２４で受信した受信信号に基づいて、第１角部１８Ａにおける亀裂１９の状態を検出する。

モータユニット４０のモータ４１の作動により駆動ローラ４２が作動し、支持装置３０が周方向に移動する。制御装置２６は、周方向における支持装置３０の移動と並行して、第１探触子２２及び第２探触子２４のそれぞれから超音波ビームを発信する。第１探触子２２及び第１ウェッジ部材２２Ｗは、第１ジンバル機構５２を介して支持装置３０に支持されているため、ディスク面９Ａの形状に追従して移動可能である。また、第２探触子２４及び第２ウェッジ部材２４Ｗは、第２ジンバル機構５４を介して支持装置３０に支持されているため、傾斜面９Ｃの形状に追従して移動可能である。

また、第１保持部材３２及び第２保持部材３４のそれぞれにマグネットが設けられている。マグネットの磁力により、第１ウェッジ部材２２Ｗとディスク面９Ａとが離れてしまったり、第２ウェッジ部材２４Ｗと傾斜面９Ｃとが離れてしまったりすることが抑制される。第１ウェッジ部材２２Ｗ及び第２ウェッジ部材２４Ｗは、ロータディスク９の表面との間隙を維持したまま、周方向に移動可能である。

以上、第１探触子２２がディスク面９Ａに設けられ第２探触子２４が傾斜面９Ｃに設けられた状態で、第１探触子２２及び第２探触子２４が周方向に移動する例について説明した。第１探触子２２がディスク面９Ｂに設けられ第２探触子２４が傾斜面９Ｄに設けられた状態で、第１探触子２２及び第２探触子２４が周方向に移動する場合も同様である。第１探触子２２がディスク面９Ｂに設けられ第２探触子２４が傾斜面９Ｄに設けられることにより、第２角部１８Ｂにおける亀裂１９の状態が検査される。

［作用及び効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、翼溝１７が周方向に設けられ、その翼溝１７に角部１８が設けられるＴルート型のロータディスク９において、ディスク面９Ａよりも径方向外側に傾斜面９Ｃが設けられる場合、超音波ビームを発信する第１探触子２２及び第２探触子２４のうち一方の探触子である第１探触子２２がディスク面９Ａに設けられ他方の探触子である第２探触子２４が傾斜面９Ｃに設けられた状態で、第１探触子２２及び第２探触子２４から発信された超音波ビームを翼溝１７の角部１８に照射して、第１探触子２２及び第２探触子２４の少なくとも一方でエコーを受信することにより、そのエコーの受信信号に基づいて、技量を必要とせずに、亀裂１９の有無及び亀裂１９の寸法を高精度に検出することができる。また、第１探触子２２及び第２探触子２４が周方向に移動することにより、翼溝１７の亀裂１９の状態を広範囲に亘って高精度に検査することができる。

また、第１探触子２２及び第１ウェッジ部材２２Ｗが第１ジンバル機構５２により移動可能に支持され、第２探触子２４及び第２ウェッジ部材２４Ｗが第２ジンバル機構５４により移動可能に支持されることにより、第１ウェッジ部材２２Ｗがディスク面９Ａを移動し、第２ウェッジ部材２４Ｗが傾斜面９Ｃを移動するとき、第１ウェッジ部材２２Ｗをディスク面９Ａの形状に追従させ、第２ウェッジ部材２４Ｗを傾斜面９Ｃの形状に追従させることができる。

また、ロータディスク９の表面と接触した状態で回転可能なボールローラ３８及び従動ローラ３９が設けられることにより、第１ウェッジ部材２２Ｗはディスク面９Ａを円滑に移動することができ、第２ウェッジ部材２４Ｗは傾斜面９Ｃを円滑に移動することができる。

また、位置調整機構３６が設けられることにより、超音波ビームの照射領域である検出領域ＳＡと翼溝１７との相対位置と調整することができ、検査精度を向上させることができる。

また、第１ウェッジ部材２２Ｗの表面とその第１ウェッジ部材２２Ｗの表面と間隙を介して対向するディスク面９Ａとの間、及び第２ウェッジ部材２４Ｗの表面とその第２ウェッジ部材２４Ｗの表面と間隙を介して対向する傾斜面９Ｃとの間のそれぞれに、水又は油のような接触媒質が供給装置６６から供給されることにより、第１探触子２２から発信され第１ウェッジ部材２２Ｗの表面から射出された超音波ビーム、及び第２探触子２４から発信され第２ウェッジ部材２４Ｗの表面から射出された超音波ビームのそれぞれは、翼溝１７の第１角部１８Ａに効率良く伝達される。

また、第１保持部材３２及び第２保持部材３４を支持する本体部材３１にマグネットが設けられることにより、そのマグネットの磁力によって、第１保持部材３２に保持された第１ウェッジ部材２２Ｗ、及び第２保持部材３４に保持された第２ウェッジ部材２４Ｗは、ロータディスク９の表面から離れることなく、規定値の間隙を維持したままロータディスク９を移動することができる。これにより、第１探触子２２及び第２探触子２４から発信された超音波ビームはロータディスク９に安定して照射される。

［超音波探傷装置の第２具体例］
次に、本実施形態に係る超音波探傷装置１００の第２具体例について説明する。図１８は、本実施形態に係る超音波探傷装置１００の第２具体例を示す斜視図である。図１９は、本実施形態に係る超音波探傷装置１００の第２具体例を示す正面図である。図２０は、本実施形態に係る超音波探傷装置１００の第２具体例を示す縦断面図である。図２１は、本実施形態に係る超音波探傷装置１００の第２具体例を示す側面図である。なお、第１具体例と重複する構成要素及び作用効果については省略する。

図１８から図２１に示すように、本実施形態においては、第１探触子２２がディスク面９Ａに設けられ、第２探触子２４が傾斜面９Ｃに設けられるだけでなく、第３探触子２８がディスク面９Ａに設けられる。第３探触子２８は、フェイズドアレイ探触子である。第３探触子２８が設置されることによって、ロータディスク９表面や内部の亀裂等を検出することができる。

支持装置３０は、第３探触子２８を保持する第３保持部材５６を更に有する。第３保持部材５６は、ガイド部３６Ｇにガイドされながら径方向に移動可能である。第３保持部材５６の位置が調整されることにより、径方向における第３探触子２８の位置が調整される。支持装置３０は、径方向における第３探触子２８の位置を調整可能な位置調整機構３６を有する。

図２２に示すように、第３保持部材５６には、更に目盛指示板６２が設置される。目盛指示板６２は、上述した目盛に沿って設置される。目盛指示板６２の先端は、第３保持部材５６の先端位置と揃っている。これにより、上述した目盛と第３保持部材５６との間に間隔が生じている場合でも、第３保持部材５６の先端位置が、目盛指示板６２によって示されるため、第３探触子２８の位置調整を簡易に行うことができる。

１ ：回転機械
２ ：タービンロータ
３ ：ステータ
４ ：軸部材
５ ：動翼
６ ：ケーシング
７ ：静翼
８ ：軸受
９ ：ロータディスク
９Ａ ：ディスク面
９Ｂ ：ディスク面
９Ｃ ：傾斜面
９Ｄ ：傾斜面
１０ ：蒸気通路
１１ ：蒸気供給口
１２ ：蒸気排出口
１３ ：翼根部
１４ ：ネック部
１５ ：翼部
１６ ：拡大部
１７ ：翼溝
１８ ：角部
１８Ａ ：第１角部
１８Ｂ ：第２角部
１８Ｃ ：第３角部
１８Ｄ ：第４角部
１９ ：亀裂
２０ ：ハウジング
２２ ：第１探触子
２２Ａ ：第１超音波振動子
２２Ｗ ：第１ウェッジ部材
２４ ：第２探触子
２４Ａ ：第２超音波振動子
２４Ｗ ：第２ウェッジ部材
２６ ：制御装置
２８ ：第３探触子
３０ ：支持装置
３１ ：本体部材
３１Ａ ：フレーム部材
３１Ｂ ：フレーム部材
３２ ：第１保持部材
３３ ：連結部材
３４ ：第２保持部材
３６ ：位置調整機構
３６Ｇ ：ガイド部
３７ ：突出部
３８ ：ボールローラ
３８Ｃ ：支持機構
３９ ：従動ローラ
３９Ｃ ：支持機構
４０ ：モータユニット
４１ ：モータ
４２ ：駆動ローラ
４３ ：マグネット
５２ ：第１ジンバル機構
５４ ：第２ジンバル機構
５６ ：第３保持部材
５８ ：ボルト
５９ ：ナット
６２ ：目盛指示板
６６ ：供給装置
７０ ：エンコーダユニット
７１ ：エンコーダ
７２ ：エンコーダローラ
９１ ：厚肉部
９２ ：厚肉部
１００ ：超音波探傷装置

Claims (11)

1. 翼溝を有するタービンロータのロータディスクを非破壊検査する超音波探傷装置であって、
   前記翼溝は、前記タービンロータの回転軸の周方向に設けられ、
   前記ロータディスクは、前記回転軸と平行な軸方向を向くディスク面と、前記ディスク面よりも前記回転軸の径方向外側に配置される傾斜面と、を有し、
   前記ロータディスクの前記翼溝の角部に超音波ビームを発信する第１探触子及び第２探触子と、
   前記第１探触子及び前記第２探触子のいずれか一方の探触子が前記ディスク面に設けられ他方の探触子が前記傾斜面に設けられるように前記第１探触子及び前記第２探触子を支持する支持装置と、
   前記角部で反射したエコーを受信した前記第２探触子の受信信号に基づいて前記角部における亀裂状態を検出する制御装置と、
   を備え、
   前記支持装置は、一方の前記探触子が前記ディスク面に設けられ他方の前記探触子が前記傾斜面に設けられた状態で前記回転軸の周方向に移動する超音波探傷装置。
2. 一方の前記探触子と接続される第１ウェッジ部材と、
   他方の前記探触子と接続される第２ウェッジ部材と、を備え、
   前記支持装置は、一方の前記探触子及び前記第１ウェッジ部材を移動可能に支持する第１ジンバル機構と、他方の前記探触子及び前記第２ウェッジ部材を移動可能に支持する第２ジンバル機構と、を有する請求項１に記載の超音波探傷装置。
3. 前記支持装置は、
   一方の前記探触子及び前記第１ウェッジ部材を保持する第１保持部材と、
   他方の前記探触子及び前記第２ウェッジ部材を保持する第２保持部材と、
   前記第１保持部材と前記第２保持部材が固定され、径方向に延在する一対のフレーム部材と、
   前記ディスク面と対向するように前記フレーム部材に設けられ、前記支持装置を移動させる駆動ローラと、
   前記傾斜面と対向するように前記フレーム部材に設けられた二つの従動ローラと、
   を有する請求項２に記載の超音波探傷装置。
4. 前記駆動ローラ及び前記従動ローラには、周方向に沿ってマグネットが設置される請求項３に記載の超音波探傷装置。
5. 前記フレーム部材には、前記ディスク面と対向する面において、長さ方向に沿ってマグネットが設置される請求項３又は４に記載の超音波探傷装置。
6. 前記駆動ローラの軸部は、前記ディスク面から面外方向へ離れる方向に対して揺動しないように所定の位置で固定され、前記従動ローラの軸部は、前記傾斜面から面外方向へ離れる方向に対して揺動可能に固定されている請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の超音波探傷装置。
7. 前記支持装置は、
   一方の前記探触子及び前記第１ウェッジ部材を保持する第１保持部材と、
   他方の前記探触子及び前記第２ウェッジ部材を保持する第２保持部材と、
   前記ロータディスクと接触した状態で回転可能なボールローラと、
   を有する請求項２に記載の超音波探傷装置。
8. 前記支持装置は、前記回転軸の径方向における一方の前記探触子及び前記第１ウェッジ部材の位置を調整可能な位置調整機構を有する請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の超音波探傷装置。
9. 前記位置調整機構は、径方向に延在する一対のフレーム部材に設けられたガイド部と、前記ガイド部に挿入されたナット、前記ナットと螺合するボルトとを有し、前記ガイド部の開口側において内側に突出した突出部が、前記ナットと前記ボルトによって挟まれる請求項８に記載の超音波探傷装置。
10. 前記第１ウェッジ部材の表面と前記ディスク面との間隙、及び前記第２ウェッジ部材の表面と前記傾斜面との間隙のそれぞれに接触媒質を供給する供給装置を備える請求項２から請求項９のいずれか一項に記載の超音波探傷装置。
11. 翼溝を有するタービンロータのロータディスクを非破壊検査する超音波探傷方法であって、
    前記翼溝は、前記タービンロータの回転軸の周方向に設けられ、
    前記ロータディスクは、前記回転軸と平行な軸方向を向くディスク面と、前記ディスク面よりも前記回転軸の径方向外側に配置される傾斜面と、を有し、
    前記ロータディスクの前記翼溝の角部に超音波ビームを発信する第１探触子及び第２探触子のいずれか一方の探触子を前記ディスク面に設けるステップと、
    前記第１探触子及び前記第２探触子の他方の探触子を前記傾斜面に設けるステップと、
    前記角部で反射したエコーを受信した前記第２探触子の受信信号に基づいて前記角部における亀裂状態を検出するステップと、
    一方の前記探触子が前記ディスク面に設けられ他方の前記探触子が前記傾斜面に設けられた状態で前記第１探触子及び前記第２探触子を前記回転軸の周方向に移動するステップと、
    を含む超音波探傷方法。
    

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