JP2018136175A - Ultrasonic flaw detection device and ultrasonic flaw detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、検査対象に超音波探傷（以下、超音波探傷を「ＵＴ」とも称する。）を実施するための超音波探傷装置及び超音波探傷方法に関する。 The present invention relates to an ultrasonic flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method for performing ultrasonic flaw detection (hereinafter referred to as “UT”) on an inspection target.
特許文献１には、超音波探傷プローブ（センサ）を所定位置に固定可能な超音波探傷装置が記載されている。この超音波探傷装置は、超音波探傷プローブを保持する固定台と、固定台を上下方向へ移動させる移動台と、固定台及び移動台を支持する支持台とを備える。固定台は、超音波探傷プローブを固定する保持体と、保持体を回動させるボールベアリングと、ボールベアリングを外周側から保持する固定部とから構成されている。固定部には、保持体の回動角度を目視できるように目盛が付されており、支持台には、下方へ向かって目盛が記されている。
図１は、超音波探傷（ＵＴ）の検査対象２の一例を示す図である。検査対象２は、狭隘部４と、狭隘部４に位置する曲面部５を有する形状であり、き裂等の損傷が起こりやすい箇所を検査箇所３とする。アレイセンサを用いたＵＴを実施して検査箇所３を検査するときには、曲面部５に超音波探傷センサを設置する必要がある場合がある。（以下、超音波探傷センサを「センサ」とも称する。）例えば、センサを曲面部５の設置位置２６に設置する場合がある。しかし、検査対象２には形状公差があるため、検査箇所３を探傷するような向きに正確にセンサを設置するのは困難な場合がある。このため、センサを曲面部５に設置した場合には、超音波が検査箇所３にあるき裂で反射するき裂エコーと、超音波が検査対象２の凹凸部等で反射する形状エコーとを区別できないことがある。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an
また、説明の便宜のため、図１に示すように、狭隘部４における３次元方向を定義する。この方向は、狭隘部４の高さ方向、幅方向、及び深さ方向の３つで、これらの方向を、検査対象に設置された超音波探傷装置とこれを用いる超音波探傷方法との説明に用いる。狭隘部４は、２つの対向面４ｄ、４ｅに挟まれて構成され、開口端４ａ、４ｂ、４ｃを有する。２つの開口端４ａと開口端４ｂは、互いに向かい合う。高さ方向とは、狭隘部４を構成する対向面４ｄ、４ｅのうちの１つの、開口端４ａと開口端４ｂのうちの１つにおける辺の方向である。幅方向とは、狭隘部４を構成する対向面４ｄ、４ｅのうちの１つの垂線方向である。深さ方向とは、狭隘部４の一方の開口端４ａから他方の開口端４ｂへの方向で、高さ方向及び幅方向となす角度が０°又は１８０°以外の角度の方向である。
For convenience of explanation, a three-dimensional direction in the
図２Ａは、検査対象２に形状公差が無く、検査対象２への超音波探傷センサ１の設置位置と設置角度に誤差が無い場合のＵＴの概念図である。この場合、超音波探傷センサ１は、検査箇所３にあるき裂６に向けて超音波（送信波７）を送信することができ、き裂で生じる反射波（き裂エコー）８を検出する。
FIG. 2A is a conceptual diagram of a UT when there is no shape tolerance in the
しかし、一般的には、検査対象２は形状公差を持つため、形状公差によりセンサ１の設置位置と設置角度に誤差が生じる。
However, in general, since the
図２Ｂは、検査対象２に形状公差が有り、検査対象２への超音波探傷センサ１の設置位置と設置角度に誤差が有る場合のＵＴの概念図である。このため、超音波探傷センサ１は、き裂６に超音波を送信せず、検査対象２の形状による反射源９（例えば凹凸部）で生じる反射波（形状エコー）１０をき裂エコー８として誤検出することがある。また、検査対象２へのセンサ１の設置位置に誤差が無くても、センサ１の設置角度に誤差が有れば、形状エコー１０をき裂エコー８として誤検出する場合がある。
FIG. 2B is a conceptual diagram of the UT when there is a shape tolerance in the
このように、検査対象２の形状公差やセンサ１の設置位置や設置角度の誤差が原因で誤検出が生じ、超音波探傷結果の信頼度が低下する場合がある。
As described above, erroneous detection may occur due to errors in the shape tolerance of the
特許文献１に記載の超音波探傷装置は、固定部に付された目盛と支持台に記された目盛により、検査対象へのセンサの設置位置と設置角度を評価することができる。しかし、この超音波探傷装置は、検査対象の狭隘部の曲面部にセンサを設置した状態で、センサの位置や角度を調整する機構や調整量を定量する機構が無いため、検査対象に形状公差が有る場合、センサの設置位置に誤差が有る場合、センサの設置角度に誤差が有る場合には、形状エコー１０をき裂エコー８として誤検出し、探傷結果の信頼度が低下することがある。
The ultrasonic flaw detection apparatus described in
本発明は、狭隘部に曲面部を有する形状の検査対象に対し、曲面部にセンサを設置しても、誤検出の発生確率を低減することで超音波探傷結果の信頼度を向上できる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。 The present invention provides ultrasonic waves that can improve the reliability of ultrasonic flaw detection results by reducing the probability of erroneous detection even if a sensor is installed on a curved surface portion of a test object having a curved surface portion in a narrow portion. An object is to provide a flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method.
本発明による超音波探傷装置は、狭隘部と前記狭隘部に位置する曲面部とを有し、前記狭隘部は２つの対向面に挟まれて構成された凹部であって互いに向かい合う２つの開口端を有する検査対象に設置されるセンサ設置部材と、前記センサ設置部材に取付けられた超音波探傷センサに接続された超音波探傷器と、前記超音波探傷器に接続された制御コンピュータとを備える。前記センサ設置部材は、前記超音波探傷センサを前記曲面部に設置するための支持部と、前記支持部に設けられ、前記狭隘部に嵌め込み可能な突出部と、前記支持部に設けられ、前記超音波探傷センサの前記検査対象への設置角度と設置位置とのうち少なくとも前記設置角度を変更可能な機構とを備える。 The ultrasonic flaw detector according to the present invention has a narrow portion and a curved surface portion located at the narrow portion, and the narrow portion is a recess formed by being sandwiched between two opposed surfaces and has two open ends facing each other. A sensor installation member installed on the inspection target, an ultrasonic flaw detector connected to the ultrasonic flaw sensor attached to the sensor installation member, and a control computer connected to the ultrasonic flaw detector. The sensor installation member is provided on the support part for installing the ultrasonic flaw detection sensor on the curved surface part, provided on the support part, and can be fitted into the narrow part, and provided on the support part. A mechanism capable of changing at least the installation angle between an installation angle and an installation position of the ultrasonic flaw detection sensor on the inspection object;
本発明によれば、狭隘部に曲面部を有する形状の検査対象に対し、曲面部にセンサを設置しても、超音波探傷結果の信頼度を向上できる超音波探傷装置及び超音波探傷方法を提供することができる。 According to the present invention, there is provided an ultrasonic flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method capable of improving the reliability of ultrasonic flaw detection results even when a sensor is installed on a curved surface portion with respect to an inspection target having a curved surface portion in a narrow portion. Can be provided.
本発明による超音波探傷装置及び超音波探傷方法は、狭隘部と狭隘部に位置する曲面部とを有する形状の検査対象に対して超音波探傷（ＵＴ）を実施することができ、超音波がき裂で反射するき裂エコーと、超音波が検査対象の形状による凹凸部等で反射する形状エコーとを区別することができるので、超音波探傷の結果の信頼度を向上することができる。狭隘部とは、超音波探傷センサ（センサ）の幅より大きい幅を持つ検査対象の凹部である。狭隘部が、センサがちょうど入るくらいの幅を持つ凹部であると、本発明による超音波探傷装置及び超音波探傷方法を好適に用いることができる。 The ultrasonic flaw detection apparatus and ultrasonic flaw detection method according to the present invention can perform ultrasonic flaw detection (UT) on an inspection object having a shape having a narrow portion and a curved surface portion located in the narrow portion. Since it is possible to distinguish between a crack echo reflected by a crack and a shape echo in which an ultrasonic wave is reflected by a concavo-convex portion or the like having a shape to be inspected, the reliability of the result of ultrasonic flaw detection can be improved. The narrow portion is a concave portion to be inspected having a width larger than the width of the ultrasonic flaw detection sensor (sensor). When the narrow portion is a recess having a width just enough for the sensor to enter, the ultrasonic flaw detector and the ultrasonic flaw detection method according to the present invention can be suitably used.
本発明による超音波探傷装置及び超音波探傷方法は、検査対象の狭隘部の曲面部にセンサを設置するためのセンサ設置部材と、検査対象に超音波探傷を実施する超音波探傷器と、制御ＰＣとを備え、検査対象に対して超音波探傷を実施することができる。検査対象としては、例えばタービンの動翼が想定される。狭隘部は、２つの対向面に挟まれて構成された凹部であり、互いに向かい合う２つの開口端を有し、図１に示したような３次元方向（高さ方向、幅方向、及び深さ方向）が定義される。以下では、この３次元方向を用い、センサ設置部材が検査対象に設置されたときの超音波探傷装置と超音波探傷方法を説明する。 An ultrasonic flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method according to the present invention include a sensor installation member for installing a sensor on a curved surface portion of a narrow portion to be inspected, an ultrasonic flaw detector for performing ultrasonic flaw detection on an inspection target, and a control It is equipped with a PC and can perform ultrasonic flaw detection on an inspection object. As an inspection target, for example, a moving blade of a turbine is assumed. The narrow portion is a concave portion sandwiched between two opposing surfaces, has two open ends facing each other, and has a three-dimensional direction (height direction, width direction, and depth as shown in FIG. 1). Direction) is defined. Hereinafter, an ultrasonic flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method when the sensor installation member is installed on the inspection target will be described using this three-dimensional direction.
図２Ａと図２Ｂを用いて説明したように、検査対象２に形状公差が有る場合、検査対象２への超音波探傷センサ１の設置位置及び設置角度のうち１つ以上に誤差が有る場合、形状エコー１０をき裂エコー８として誤検出することがある。本発明では、センサ設置部材により、検査対象へのセンサの設置位置と設置角度とのうち少なくとも設置角度を変更できるので、このような誤検出を防ぎ、超音波探傷結果の信頼度を向上することができる。狭隘部の曲面部にセンサを設置しなければならずセンサの設置位置と設置角度に誤差が出やすい場合や、狭隘部の幅が狭くて人の手ではセンサの設置位置と設置角度を調整できない場合に、本発明が特に有効である。
As described with reference to FIGS. 2A and 2B, when there is a shape tolerance in the
センサ設置部材は、センサの設置角度の変更量を求めるための角度目盛と、センサの設置位置の変更量を求めるための位置目盛とのうち、少なくとも角度目盛を備える。 The sensor installation member includes at least an angle scale among an angle scale for obtaining the change amount of the sensor installation angle and a position scale for obtaining the change amount of the sensor installation position.
以下、本発明の実施例による超音波探傷装置及び超音波探傷方法を説明する。 Hereinafter, an ultrasonic flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method according to embodiments of the present invention will be described.
図３Ａ〜３Ｃ、及び図４〜図７を用いて、本発明の実施例１による超音波探傷装置及び超音波探傷方法を説明する。
An ultrasonic flaw detector and an ultrasonic flaw detection method according to
図３Ａ〜３Ｃは、本実施例による超音波探傷装置のセンサ設置部材５０を示す図であり、図３Ａはセンサ設置部材５０の上面図、図３Ｂはセンサ設置部材５０の正面図、図３Ｃはセンサ設置部材５０の側面図である。図３Ｃには、部分拡大図も示す。
3A to 3C are views showing the
センサ設置部材５０は、１対の支持部１１と、支持部１１に設けられた回転ステージ取付部２１と、回転ステージ取付部２１に設けられた回転ステージ２０と、回転ステージ２０に設けられたセンサ取付部１４とを備え、センサ１を検査対象２の狭隘部４の曲面部５に設置するための部材である。センサ設置部材５０は、センサ１を取付け可能であり、センサ１の回転移動と平行移動を可能とする後述の機構を設けている。
The
１対の支持部１１は、センサ設置部材５０の本体となる部材であり、それぞれが貫通穴１１ａを有し、互いに対向するように配置される。１対の支持部１１は、それぞれが突出部２５を備える。突出部２５は、検査対象２の狭隘部４に差し込むことで、検査対象２へのセンサ設置部材５０の位置を定めるための突起である。
The pair of
回転ステージ取付部２１は、円柱形状の部材を備え、１対の支持部１１のそれぞれに設けられた貫通穴１１ａに差し込む構成とすることで、円柱形状の部材の軸方向に平行移動可能とした。
The rotary
図３Ｃに示すように、回転ステージ取付部２１は、中空部分を有する外郭部２１ａと、外郭部２１ａの中空部分に配置された円柱形状の内郭部２１ｂとを備える。内郭部２１ｂは、円柱形状の円（断面形状）の、外郭部２１ａとの接点における接線方向に平行移動することができる。すなわち、内郭部２１ｂは、外郭部２１ａの中空部分を構成する面と接し、外郭部２１ａの内郭部２１ｂと接するこの面に沿う方向に平行移動可能である。さらに、円柱形状の円の周方向に回転移動することができる。また、内郭部２１ｂは、この回転移動の回転つまみでもある。外郭部２１ａは、支持部１１の貫通穴１１ａの内部で、内郭部２１ｂの平行移動方向（内郭部２１ｂの円柱形状の円の、外郭部２１ａとの接点における接線方向）に交わる方向（例えば直交する方向）に、平行移動することができる。
As shown in FIG. 3C, the rotary
回転ステージ取付部２１のこのような支持部１１に対する平行移動と回転移動は、作業者が手動で行ってもよいし、アクチュエータやモータ等の機構を用いて行ってもよい。
Such translation and rotation of the rotary
回転ステージ２０は、回転ステージ取付部２１（主に内郭部２１ｂ）に設けられ、アクチュエータやモータの駆動により又は作業者の手動により回転する機構であり、例えば、回転ステージ取付部２１に固定されている部分２０ａと、この部分に対して回転する部分２０ｂとを備える。このような回転機構を持つ回転ステージ２０には、既存の回転ステージ（例えば、アクチュエータ内蔵の回転ステージ）を用いることができる。回転ステージ２０の形状と回転軸の数（１軸から３軸まで）と回転軸の方向は、センサ設置部材５０が設置される検査対象２の形状に合わせて定めることができる。回転ステージ２０は、自ら回転移動をするとともに、回転ステージ取付部２１とともに平行移動と回転移動をすることができる。
The
センサ取付部１４は、センサ１を設置可能な部材であり、回転ステージ２０に設けられ、回転ステージ２０の回転移動により回転移動する。センサ取付部１４は、回転ステージ２０とともに移動（平行移動と回転移動）をして、センサ１を移動させる。
The sensor attachment portion 14 is a member on which the
従って、センサ１の設置位置と設置角度は、回転ステージ取付部２１の平行移動と回転移動と、回転ステージ２０の回転移動とにより、変えることができる。
Accordingly, the installation position and installation angle of the
回転ステージ取付部２１は、その長さ方向に沿って設けられた位置目盛１２ａを備える（図３Ａ、３Ｂ）。位置目盛１２ａにより、支持部１１に対する、回転ステージ取付部２１のその長さ方向の位置を定量把握することができる。支持部１１は、回転ステージ取付部２１（外郭部２１ａ）の横への移動方向に沿って設けられた位置目盛１２ｂを備える（図３Ｃ）。位置目盛１２ｂにより、支持部１１に対する、回転ステージ取付部２１の横方向の位置を定量把握することができる。回転ステージ取付部２１の外郭部２１ａは、内郭部（回転つまみ）２１ｂの上下への移動方向に沿って設けられた位置目盛１２ｃを備える（図３Ｃ）。位置目盛１２ｃにより、支持部１１に対する、回転ステージ取付部２１（内郭部２１ｂ）の上下方向の位置を定量把握することができる。回転ステージ取付部２１の内郭部（回転つまみ）２１ｂは、その回転方向に沿って設けられた角度目盛１３を備える（図３Ｃ）。角度目盛１３により、回転ステージ取付部２１（内郭部２１ｂ）のその周方向の回転角度を定量把握することができる。
The rotary
図４は、実施例１において、センサ設置部材５０の検査対象２への設置例を示す図である。図４では、センサ設置部材５０の検査対象２への設置状態を分かりやすくするため、支持部１１のみを示している。センサ設置部材５０は、支持部１１の突出部２５を検査対象２の狭隘部４に嵌め込むことで検査対象２に固定する。このようにして、センサ１（図４には示さず）は、検査対象２の狭隘部４の曲面部５に設置される。センサ１は、検査対象２の曲面部５に密着するように設置されるのが好ましい。
FIG. 4 is a diagram illustrating an installation example of the
図５は、実施例１において、形状エコー１０をき裂エコー８として誤検出する確率を低減する方法の原理を説明する図である。センサ１は、検査対象２の狭隘部４の曲面部５の設置位置２６に設置されるが、図５では見やすくするために示していない。また、図５では、センサ１が送信する超音波を実線、破線、及び一点鎖線で示している。
FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of a method for reducing the probability of erroneous detection of the
センサ１で反射波が検出された場合、センサ１を回転移動させ、センサ１の検査対象２への設置角度をα°変化させることで、センサ１の検査対象２に対する超音波の送信方向をα°変化させる。角度α°は、センサ１の検査対象２への設置位置２６と検査箇所３を結んだ直線と、前記の設置位置２６と形状エコーの反射源９を結んだ直線がなす角度で、センサ１の検査対象２への設置位置２６と検査箇所３の位置と検査対象２の形状とから、予め定めることができる。以下では、簡単のために、センサ１を２次元面内で回転させる場合を例に説明する。
When a reflected wave is detected by the
検査箇所３にあるき裂６に実線で示したような伝播経路で超音波が入射した場合には、センサ１で、き裂エコー８が検出される（図２Ａを参照）。この後、センサ１をα°回転移動させて超音波の送信方向を変えると、反射源９に破線で示したような伝播経路で超音波が入射し、センサ１で、形状エコー１０が検出される（図２Ｂを参照）。すなわち、センサ１の回転前後でともに反射波が検出された場合には、回転前はき裂エコー８を検出していたことがわかる。
When an ultrasonic wave is incident on the
一方、反射源９に破線で示したような伝播経路で超音波が入射した場合には、センサ１で、形状エコー１０が検出される。この後、センサ１をα°回転移動させて超音波の送信方向を変化させると、一点鎖線で示したような伝播経路で超音波が入射し、センサ１で、反射波は検出されない。すなわち、センサ１の回転移動前は反射波が検出されたが回転移動後は反射波が検出されなかった場合には、回転前は形状エコー１０が検出されていたことがわかる。
On the other hand, when an ultrasonic wave is incident on the
このように、反射波の検出後にセンサ１をα°回転移動させ、センサ１の回転後にも反射波を検出したか否かに基づいて、センサの回転前における反射波の反射源を識別することができ、形状エコー１０をき裂エコー８として誤検出する確率を低減することができる。従って、検査対象２の形状公差によりセンサ１の設置角度や設置位置に誤差が生じる場合でも、形状エコー１０をき裂エコー８として誤検出する確率を低減することができ、超音波探傷結果の信頼度を向上することができる。
As described above, the
なお、センサ１の回転移動の角度は、α°に等しくなくてもよく、α°以上であればよい。角度α°の上限値は、検査対象２の形状（例えば、検査対象２の形状による反射源の位置や、狭隘部４でのセンサ１の回転可能な角度）等により予め定めることができる。
In addition, the angle of the rotational movement of the
図６は、実施例１による超音波探傷装置の構成図である。超音波探傷装置６０は、制御コンピュータ３０、超音波探傷器４１、及びセンサ設置部材５０を備える。制御コンピュータ３０には、パソコン、タブレットＰＣ、及び産業用コンピュータ等を用いることができる。超音波探傷器４１には、超音波素子を備えたセンサ１を１つ以上用いる従来型の超音波探傷器、フェーズドアレイ法を用いた超音波探傷装置、及び開口合成法を用いた超音波探傷装置等を用いることができる。
FIG. 6 is a configuration diagram of the ultrasonic flaw detector according to the first embodiment. The
制御コンピュータ３０は、ＣＰＵ３１、Ｉ／Ｏポート３５、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）３２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３３、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）３４、及びＤ／Ａコンバータ３９を備える。ＣＰＵ３１は、Ｉ／Ｏポート３５、ＨＤＤ３２、ＲＡＭ３３、及びＲＯＭ３４に接続される。Ｉ／Ｏポート３５は、入力装置であるキーボード３６、出力装置であるモニタ３８、記録媒体駆動装置３７、Ｄ／Ａコンバータ３９、及び超音波探傷器４１のＩ／Ｏポート４５に接続される。記録媒体駆動装置３７が情報を読み書きする記録媒体には、ＤＶＤやブルーレイディスク等を用いることができる。また、磁気記憶媒体であるＨＤＤ３２の代わりに、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）を用いることもできる。
The
超音波探傷器４１は、Ｉ／Ｏポート４５、Ａ／Ｄコンバータ４０、及びＤ／Ａコンバータ４９を備え、制御コンピュータ３０及びセンサ１に接続され、検査対象２に超音波探傷を実施する。
The ultrasonic flaw detector 41 includes an I /
センサ設置部材５０は、検査対象２に超音波を入射して検査対象２の超音波探傷を行うセンサ１を保持する。本実施例では、センサ設置部材５０は、回転ステージ２０を回転させるアクチュエータ４２を備える。また、センサ設置部材５０は、回転ステージ取付部２１の移動（平行移動と回転移動との少なくとも一方の移動）をさせるアクチュエータを備えてもよい。アクチュエータ４２は、制御コンピュータ３０のＤ／Ａコンバータ３９に接続され、Ｄ／Ａコンバータ３９から電力が供給されて制御コンピュータ３０により制御されて駆動する。
The
図７は、実施例１による超音波探傷方法のフロー図である。本実施例による超音波探傷方法は、図６に示した超音波探傷装置６０を用いる。
FIG. 7 is a flowchart of the ultrasonic flaw detection method according to the first embodiment. The ultrasonic flaw detection method according to this embodiment uses the ultrasonic
ステップ１０１は、超音波探傷（ＵＴ）条件を入力するステップである。作業者は、検査対象２の形状、検査対象２の超音波の音速、検査箇所３の位置、及び予め設定したセンサ１の検査対象２への設置位置２６と設置角度等のＵＴ条件を、制御コンピュータ３０に入力する。ＵＴ条件は、キーボード３６及び記録媒体駆動装置３７のうちの１つ以上の装置を用いて制御コンピュータ３０に入力され、Ｉ／Ｏポート３５を介してＣＰＵ３１に伝達され、ＲＡＭ３３及びＨＤＤ３２のうちの１つ以上に記憶される。
Step 101 is a step of inputting ultrasonic flaw detection (UT) conditions. The operator controls the UT conditions such as the shape of the
ステップ１０２は、超音波探傷器４１が超音波探傷を実施するステップである。超音波探傷器４１は、ステップ１０１で入力されたＵＴ条件を制御コンピュータ３０から受信し、受信したＵＴ条件に基づき、Ｄ／Ａコンバータ４９を用いてセンサ１に電圧を印加する。センサ１は、検査対象２に超音波を入射して、検査対象２の超音波探傷を行う。
Step 102 is a step in which the ultrasonic flaw detector 41 performs ultrasonic flaw detection. The ultrasonic flaw detector 41 receives the UT condition input in step 101 from the
ステップ１０３は、制御コンピュータ３０で反射波の有無を評価する検出ステップである。受信波計測後、超音波探傷器４１から、受信波信号を制御コンピュータ３０に送信する。受信波は１つ以上の記憶媒体（ＨＤＤ３２とＲＡＭ３３）に超音波探傷結果として記憶されるとともに、モニタ３８に表示される。また、制御コンピュータ３０のＣＰＵ３１で、受信波における閾値以上のピーク値を反射波と判断する。反射波が検出されたか否かは、作業者がモニタ３８に表示された受信波形に基づいて判断してもよい。反射波が受信されない場合は、制御コンピュータ３０のＣＰＵ３１で、検査対象２は健全であると判断し、ステップ１０７に進んで超音波探傷を終了する。
Step 103 is a detection step in which the
ステップ１０４は、反射波が検出されたと判断された場合に実行するステップであり、センサ１をα°回転移動させてセンサ１の設置角度を変更するステップである。図５を用いて説明したように、センサ１で超音波の反射波が検出された場合、センサ１をα°回転移動させ、センサ１の超音波の送信方向をα°変える。
Step 104 is a step executed when it is determined that a reflected wave is detected, and is a step of changing the installation angle of the
検査対象２の形状や形状公差によっては、センサ１を回転させると、センサ１が検査対象２の曲面部５に密着しなくなる場合もある。このような場合には、センサ１を平行移動させて、センサ１を検査対象２の曲面部５に密着させる。センサ１を平行移動させた場合には、センサ１の平行移動の距離と検査対象２の形状等に基づいて、センサ１を回転させる角度α°を補正する。
Depending on the shape and shape tolerance of the
センサ１は、センサ設置部材５０により回転移動と平行移動をし、設置位置と設置角度が調整される。本実施例では、センサ１の回転移動と平行移動は、アクチュエータ４２を用いて行う。ただし、作業者がセンサ設置部材５０を用いて手動でセンサ１を回転移動させたり平行移動させたりしてもよい。センサ１の回転移動と平行移動の量（距離と角度）は、センサ設置部材５０に設けられた位置目盛１２ａ、１２ｂ、１２ｃと角度目盛１３とにより求めることができる。なお、センサ１の回転移動と平行移動の量は、制御コンピュータ３０のＣＰＵ３１が、アクチュエータ４２に供給する電力についての情報に基づきアクチュエータ４２の駆動量から求めてもよい。ＣＰＵ３１がセンサ１の回転移動と平行移動の量を求める場合には、センサ設置部材５０に位置目盛１２ａ、１２ｂ、１２ｃと角度目盛１３とを設けなくてもよい。
The
ステップ１０５は、センサ１を回転移動させた後に、超音波探傷器４１で超音波探傷を実施するステップである。超音波探傷器４１は、ステップ１０２と同様に、センサ１によって検査対象２の超音波探傷を行う。
Step 105 is a step of performing ultrasonic flaw detection with the ultrasonic flaw detector 41 after rotating the
ステップ１０６は、センサ１を回転移動させた後に、反射波の有無を評価する検出ステップである。ステップ１０３と同様にして、反射波の有無を判別する。
Step 106 is a detection step for evaluating the presence or absence of a reflected wave after the
なお、ステップ１０６で反射波が検出されない場合には、ステップ１０４のセンサ１の回転方向と逆方向に２α°センサ１を回転させて超音波探傷を実施し、さらに反射波の有無を判別してもよい。この回転移動は、ステップ１０６で図５の一点鎖線で示したような伝播経路で超音波が検査対象２に入射した場合には反射波が検出されないため、図５の実線で示したような伝播経路で超音波を検査対象２のき裂６の発生予測位置に入射させ、き裂の検出確率を向上させる。
If no reflected wave is detected in
本実施例による超音波探傷装置は、以上のように構成されているため、狭隘部４に曲面部５を有する形状の検査対象２に対し、曲面部５にセンサ１を設置しても、形状エコー１０をき裂エコー８として誤検出する確率を低減し、超音波探傷結果の信頼度を向上することができる。
Since the ultrasonic flaw detector according to the present embodiment is configured as described above, even if the
図８Ａ〜８Ｃ、図９〜図１０、図１１Ａ〜１１Ｃ、図１２Ａ〜１２Ｃ、図１３、図１４Ａ〜１４Ｃ、図１５Ａ〜１５Ｂ、及び図１６〜図１７を用いて、本発明の実施例２による超音波探傷装置及び超音波探傷方法を説明する。 8A to 8C, FIGS. 9 to 10, FIGS. 11A to 11C, FIGS. 12A to 12C, FIGS. 13, 14A to 14C, FIGS. 15A to 15B, and FIGS. An ultrasonic flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method will be described.
図８Ａ〜８Ｃは、本実施例による超音波探傷装置のセンサ設置部材７０を示す図であり、図８Ａはセンサ設置部材７０の上面透視図、図８Ｂはセンサ設置部材７０の正面図、図８Ｃはセンサ設置部材７０の側面図である。
8A to 8C are views showing the
センサ設置部材７０は、支持部７１と、支持部７１に設けられた複数の回転伝達機構７８と複数の角度調整機構７６と、角度調整機構７６に設けられたセンサ取付部７４とを備え、センサ１を検査対象２の狭隘部４の曲面部５に設置するための部材である。センサ設置部材７０は、センサ１を取付け可能であり、本実施例では回転伝達機構７８を４つ備え、後述する機構により、センサ１を回転移動させることができる。
The
支持部７１は、センサ設置部材７０の本体となる部材であり、回転伝達機構７８と角度調整機構７６とを支持するとともに、突出部２５を備える。突出部２５は、検査対象２に対するセンサ設置部材７０の位置を定めるための構造である。センサ設置部材７０は、突出部２５を検査対象２の狭隘部４に嵌め込むことで、検査対象２に設置される。
The
複数の回転伝達機構７８は、支持部７１に回転可能に設けられた円柱形状部材であり、一端に角度調整機構７６が設置され、他端に回転つまみ７９を備える。回転伝達機構７８は、回転つまみ７９の回転を角度調整機構７６に伝達する部材であり、回転つまみ７９の回転により、回転伝達機構７８の長さ方向（軸方向）を中心軸として回転可能である。回転伝達機構７８には、例えばフレキシブルシャフトを用いることができる。回転伝達機構７８は、その回転方向を変える回転方向転換ギア７７を一端に備え、回転方向転換ギア７７を介して自らの回転を角度調整機構７６に伝達する。
The plurality of
支持部７１は、回転つまみ７９の回転方向に沿って設けられた角度目盛１３を備える（図８Ｃ）。角度目盛１３により、回転つまみ７９の回転角度、すなわち、回転伝達機構７８のその周方向の回転角度を定量把握することができる。
The
角度調整機構７６は、支持部７１に回転可能に設けられ、一端に回転伝達機構７８を接続し、他端にセンサ取付部７４を設ける。本実施例では、センサ設置部材７０が回転伝達機構７８を４つ備え、角度調整機構７６は、回転伝達機構７８のそれぞれに１つずつ設けられる。そして、４つの角度調整機構７６は、センサ取付部７４を介してセンサ１の４点を支持する。角度調整機構７６は、回転方向転換ギア７７を介して回転伝達機構７８の回転が伝達されると、回転しながら狭隘部４の高さ方向（図１）に移動することでセンサ取付部７４を狭隘部４の高さ方向に平行移動させる部材である。すなわち、４つの角度調整機構７６を設けることで、センサ１の４点を独立に狭隘部４の高さ方向に平行移動させる。角度調整機構７６は、狭隘部４の高さ方向への平行移動の量が角度調整機構７６ごとに独立に調整可能であり、センサ１の設置角度を変更可能である。角度調整機構７６には、例えばネジ構造を有する部材（ネジ状の部材）を用いることができる。
The
センサ取付部７４は、センサ１を設置可能な部材であり、回転ジョイント７５と連結部７３とを介して角度調整機構７６に設けられる。連結部７３は、角度調整機構７６と回転ジョイント７５とを連結する部材である。センサ取付部７４は、角度調整機構７６とともに狭隘部４の高さ方向に平行移動する。センサ１の４点を互いに独立に平行移動させることで、センサ１の設置角度を調整可能とする。
The
図９は、センサ設置部材７０の正面図であり、センサ設置部材７０によりセンサ１の設置角度を調整する方法の説明図である。
FIG. 9 is a front view of the
上述したように、回転つまみ７９を回転させることで、回転伝達機構７８を回転させる。回転伝達機構７８の回転に伴い角度調整機構７６が狭隘部４の高さ方向に平行移動し、センサ取付部７４が移動する。回転伝達機構７８は、センサ設置部材７０に４つ設けられ、それぞれが角度調整機構７６を備える。角度調整機構７６は、それぞれセンサ１の４点を互いに独立に平行移動させる。従って、４つの回転伝達機構７８を独立に回転させることにより、４つの角度調整機構７６の平行移動量を変えて、センサ１の４点の相対位置を変化させることで、センサ１の設置角度を調整できる。
As described above, the
回転つまみ７９の回転角度（すなわち、回転伝達機構７８の周方向の回転角度）と、角度調整機構７６の移動距離との関係を予め求めておくことにより、回転つまみ７９の回転角度に応じたセンサ１の設置角度を定量把握できる。
A sensor corresponding to the rotation angle of the
本実施例では、センサ設置部材７０は、センサ１の４点を上下方向に移動させるために、回転伝達機構７８と角度調整機構７６を４つ備える。なお、回転伝達機構７８と角度調整機構７６の数は、４つに限らず、複数であればよい。
In the present embodiment, the
図１０は、実施例２において、センサ設置部材７０の検査対象２への設置例を示す図である。図１０では、設置状態を分かりやすくするため、センサ設置部材７０のうち支持部７１と角度調整機構７６のみを示している。センサ設置部材７０の支持部７１の突出部２５を検査対象２の狭隘部４に嵌め込むことで、センサ設置部材７０を検査対象２に固定する。このようにセンサ設置部材７０を用いて、センサ１を、検査対象２の狭隘部４の曲面部５に設置する。
FIG. 10 is a diagram illustrating an installation example of the
図１１Ａ〜１１Ｃは、本実施例による超音波探傷装置の他のセンサ設置部材８０を示す図で、図１１Ａにセンサ設置部材８０の上面図、図１１Ｂにセンサ設置部材８０の正面図、図１１Ｃにセンサ設置部材８０の側面図を表す。
11A to 11C are views showing another
センサ設置部材８０は、支持部８１と、支持部８１に設けられたセンサ押棒支持部８６と、センサ押棒支持部８６に設けられた円柱形状のセンサ押棒８２とセンサ押棒取付部８３と、センサ押棒８２の一端に接するセンサ取付部８４とを備え、センサ１を検査対象２の狭隘部４の曲面部５に設置するための部材である。センサ設置部材８０は、後述する機構により、狭隘部においてセンサ１の回転移動と平行移動を可能とする。
The
支持部８１は、センサ設置部材８０の本体で、貫通穴８１ａを有し、突出部２５を備える。突出部２５は、検査対象２へのセンサ設置部材８０の位置を定めるための突起である。センサ設置部材８０の突出部２５を検査対象２の狭隘部４に嵌め込み、センサ設置部材８０を検査対象２に設置する。
The
センサ押棒支持部８６は、センサ押棒８２とセンサ押棒取付部８３とを支持する直方体形状の部材であり、幅方向に平行な辺と深さ方向に平行な辺とを含む２つの互いに平行な面を有し、支持部８１の貫通穴８１ａに差し込まれて支持部８１に設けられる。センサ押棒支持部８６は、センサ押棒取付部８３が設けられる貫通穴８６ａを有し、センサ押棒８２が貫通穴８６ａを貫通する。貫通穴８６ａは、センサ押棒支持部８６の上記の２つの互いに平行な面に開口する穴、すなわち、センサ押棒支持部８６の長さ方向に交わる向きに開口する穴である。センサ押棒支持部８６は、支持部８１に回転可能に設けられ、一端に回転つまみ８９を備える。回転つまみ８９の回転により、センサ押棒支持部８６は、狭隘部４の深さ方向（図１）を軸として回転させることが可能である。さらに、センサ押棒支持部８６は、図１１Ｃに示すように、貫通穴８１ａの中で、狭隘部４の幅方向（図１）に平行移動させることが可能である。
The sensor push
円柱形状のセンサ押棒８２は、センサ押棒支持部８６の貫通穴８６ａ内に設けられたセンサ押棒取付部８３の貫通穴８３ａ（後述する図１２Ａを参照）を貫通して、センサ押棒支持部８６に設けられる。センサ押棒８２は、一端に回転ジョイント８５を備え、回転ジョイント８５を介してセンサ取付部８４と接続する。センサ押棒８２は、図１１Ｂに示すように、貫通穴８６ａを通ってセンサ押棒８２の円柱形状の軸方向に平行移動することができ、センサ押棒８２の円柱形状の軸方向を軸として回転させることができる。さらに、センサ押棒８２は、センサ押棒支持部８６との角度を調整するため、回転ジョイント８５を中心として狭隘部４の高さ方向と深さ方向（図１）を２辺とする面内において回転移動が可能である。また、センサ押棒８２は、図１１Ａに示すように、センサ押棒支持部８６の貫通穴８６ａ内で、狭隘部４の深さ方向に平行移動させることができる。
The columnar
センサ押棒取付部８３は、センサ押棒支持部８６の貫通穴８６ａに設けられ、センサ押棒８２をセンサ押棒支持部８６に取付けるための部材である。
The sensor push
センサ取付部８４は、センサ１を設置可能な部材である。
The
以上説明したように、センサ押棒８２を平行移動と回転移動させることで、センサ１の設置位置と設置角度を調整することができる。センサ押棒８２は、センサ取付部８４に支持されたり固定されたりしておらず、作業者が、センサ押棒８２を貫通穴８６ａに差し込んで、センサ押棒８２でセンサ取付部８４を押すことで、センサ１の設置位置と設置角度を調整する。センサ１の設置位置と設置角度の調整は、制御コンピュータ３０やパソコンを用いて制御してもよい。
As described above, the installation position and the installation angle of the
センサ押棒支持部８６は、位置目盛８７ａを備える（図１１Ａ）。位置目盛８７ａは、センサ押棒８２の、狭隘部４の深さ方向への平行移動方向に沿って設けられる。位置目盛８７ａにより、センサ押棒支持部８６に対するセンサ押棒８２の、狭隘部４の深さ方向の位置を定量把握することができる。
The sensor push
センサ押棒８２は、円柱形状の軸方向の位置を定量するための位置目盛８７ｂを備えるとともに、円柱形状の周方向の角度目盛８８を備える（図１１Ａ、１１Ｂ）。位置目盛８７ｂにより、センサ押棒支持部８６に対する、センサ押棒８２の円柱形状の軸方向の位置を定量把握できる。角度目盛８８により、センサ押棒８２の円柱形状の周方向の回転角度を定量把握できる。
The
支持部８１は、センサ押棒支持部８６（回転つまみ８９）の狭隘部４の幅方向への移動方向に沿って設けられた位置目盛８７ｃを備える（図１１Ｃ）。位置目盛８７ｃにより、支持部８１に対する、センサ押棒支持部８６の狭隘部４の幅方向の位置を定量把握できる。
The
回転つまみ８９は、その回転方向に沿って設けられた角度目盛１３を備える（図１１Ｃ）。角度目盛１３により、回転つまみ８９の回転角度、すなわち、センサ押棒支持部８６の周方向の回転角度を定量把握できる。
The
図１２Ａ〜１２Ｃは、センサ押棒取付部８３の構造の説明図で、図１２Ａにセンサ押棒取付部８３の狭隘部４の幅方向と深さ方向を２軸とした面と平行面となる上面の図、図１２Ｂにセンサ押棒取付部８３の狭隘部４の幅方向と高さ方向を２軸とした面と平行面となる正面の断面図、図１２Ｃにセンサ押棒取付部８３の狭隘部４の幅方向と高さ方向を２軸とした面と平行面となる側面から見た断面図を示す。
12A to 12C are explanatory diagrams of the structure of the sensor push
センサ押棒取付部８３は、センサ押棒８２が貫通する貫通穴８３ａと、１対の円柱形の突起部８３ｂとを備える。センサ押棒支持部８６には溝部８６ｂが設けられており、突起部８３ｂと溝部８６ｂを組み合わせることで、センサ押棒取付部８３とセンサ押棒支持部８６を接続する。センサ押棒取付部８３は、突起部８３ｂの軸方向を中心として回転可能である。また、センサ押棒取付部８３の突起部８３ｂは、溝部８６ｂに沿って狭隘部４の深さ方向に平行移動可能である。
The sensor push
図１３は、実施例２において、他のセンサ設置部材８０の検査対象２への設置例を示す図である。図１３では、設置状態を分かりやすくするため、センサ設置部材８０のうち支持部８１とセンサ押棒支持部８６とセンサ押棒８２のみを示している。センサ設置部材８０は、支持部８１の突出部２５を検査対象２の狭隘部４に嵌め込むことで検査対象２に固定する。このようにセンサ設置部材８０を検査対象２に固定することにより、センサ１を検査対象２の狭隘部４の曲面部５に設置する。
FIG. 13 is a diagram illustrating an installation example of another
図１４Ａ〜１４Ｃと図１５Ａ〜１５Ｂは、実施例２において、形状エコー１０をき裂エコー８として誤検出する確率の低減方法の原理の説明図である。本実施例では、フェーズドアレイ法を用いた超音波探傷装置のセクタ法による超音波探傷（ＵＴ）の、誤検出確率を低減する。図１４Ａ〜１４Ｃは、き裂エコー８を検出した場合の誤検出確率の低減方法を示している。図１５Ａ〜１５Ｂは、センサ１を曲面部５に設置した後、反射波として形状エコー１０を検出した場合の誤検出確率の低減方法を示している。
14A to 14C and FIGS. 15A to 15B are explanatory diagrams of the principle of the method of reducing the probability of erroneously detecting the
図１４Ａは、反射波（き裂エコー）８を検出した場合における超音波走査範囲の概念図である。センサ１は、ＵＴ条件に従って走査範囲Ｒ内で超音波を送信し、き裂６からの反射波（き裂エコー）８を検出する。走査範囲Ｒのうち、検査対象２の形状による反射源９に最も近い端（超音波の送信方向）を符号Ｒ１で示す。角度β°は、走査範囲Ｒの端Ｒ１と、センサ１と検査対象２の形状エコーの反射源９とを結んだ直線がなす角度であり、センサ１の検査対象２への設置位置と検査箇所３の位置とセンサ１のＵＴ条件（走査範囲Ｒの端Ｒ１の位置）と検査対象２の形状とから、求められる。なお、角度α°は、実施例１と同様に（図５を参照）、センサ１の検査対象２への設置位置から見た、検査箇所３の位置と検査対象２の形状による反射源９の位置との間の角度である。
FIG. 14A is a conceptual diagram of an ultrasonic scanning range when a reflected wave (crack echo) 8 is detected. The
図１４Ｂは、反射波（き裂エコー）８の検出後に、センサ１の設置角度をβ°回転移動させた場合の超音波走査範囲の概念図である。き裂エコー８の検出（図１４Ａ）の後、センサ１をβ°回転移動させ、センサ１の超音波の走査範囲Ｒもβ°回転移動するので、走査範囲Ｒの端Ｒ１の位置が検査対象２の形状による反射源９の位置に一致し、センサ１は、反射波（形状エコー）１０を走査範囲Ｒの端Ｒ１に検出する。
FIG. 14B is a conceptual diagram of the ultrasonic scanning range when the installation angle of the
図１４Ｃは、反射波（き裂エコー）８の検出後に、センサ１の設置角度をα°変えた場合の超音波探傷の様子を示す概念図である。センサ１による反射波（き裂エコー）８の検出（図１４Ａ）の後、センサ１をα°回転移動させることにより、超音波走査範囲Ｒをα°回転移動させた場合、検査対象２の形状エコーの反射源９の位置が走査範囲Ｒ内となり、形状エコー１０が検出される。
FIG. 14C is a conceptual diagram showing a state of ultrasonic flaw detection when the installation angle of the
図１４Ａに示したように、センサ１を曲面部５に設置して反射波を検出した後に、図１４Ｂに示したようにセンサ１の設置角度をβ°あるいは図１４Ｃに示したようにα°回転移動させた場合に反射波を検出した場合には、センサ１の設置角度の変更前はき裂エコー８を検出し、変更後は形状エコー１０を検出していたことがわかる（図５も参照）。
As shown in FIG. 14A, after the
なお、センサ１の設置角度（超音波の送信方向）を変更する角度は、β°又はα°に等しくなくてもよく、β°以上又はα°以上であればよい。 The angle for changing the installation angle of the sensor 1 (the transmission direction of ultrasonic waves) may not be equal to β ° or α °, and may be β ° or more or α ° or more.
図１５Ａは、形状エコー１０を検出した場合における超音波走査範囲の概念図である。
FIG. 15A is a conceptual diagram of an ultrasonic scanning range when the
図１５Ｂは、形状エコー１０の検出後に、センサ１をα°回転移動させた場合の超音波走査範囲の概念図である。形状エコー１０の検出（図１５Ａ）の後、センサ１をα°回転移動させた場合、反射波は検出されない。
FIG. 15B is a conceptual diagram of an ultrasonic scanning range when the
図１５Ａに示したようにセンサ１の設置後には反射波が検出され、図１５Ｂに示したようにセンサ１をα°回転移動させた場合に反射波が検出されなかった場合、センサ１の回転移動後に検出されるべき形状エコーが検出されないことから、回転移動前では検査箇所３に確率的に発生するき裂６のエコー８を検出していなかったことがわかる（図５も参照）。
As shown in FIG. 15A, a reflected wave is detected after the
図１４Ａ〜１４Ｃと図１５Ａ〜１５Ｂに示したように、反射波の検出後にセンサ１を角度β°以上又はα°以上だけ回転移動させ、回転移動後にも反射波を検出したか否かに基づいて、センサの回転前における反射波の反射源を識別することができ、形状エコー１０をき裂エコー８として誤検出する確率を低減することができる。
As shown in FIGS. 14A to 14C and FIGS. 15A to 15B, after detecting the reflected wave, the
図１６は、実施例２による超音波探傷装置の構成図である。超音波探傷装置６１は、制御コンピュータ３０、超音波探傷器４１、及びセンサ設置部材７０又は８０を備える。制御コンピュータ３０は、実施例１による超音波探傷装置の制御コンピュータ３０と同様の構成を備えるが、Ｄ／Ａコンバータ３９を備えずにＡ／Ｄコンバータ４０ａを備える点が実施例１と異なる。超音波探傷器４１は、実施例１による超音波探傷装置の超音波探傷器４１と同様の構成を備える。
FIG. 16 is a configuration diagram of an ultrasonic flaw detector according to the second embodiment. The
本実施例では、センサ１の設置位置と設置角度を作業者が手動で変更する方法を説明する。センサ設置部材７０、８０は、その可動部分（平行移動又は回転移動を行う部分）にエンコーダ４３を備える。エンコーダ４３は、センサ設置部材７０、８０の可動部分の移動量（距離と回転角度）を取得し、これらの値をＡ／Ｄコンバータ４０ａを介して制御コンピュータ３０に出力する。制御コンピュータ３０は、エンコーダ４３から入力された値に基づき、センサ１の設置位置と設置角度の変更量を平行移動と回転移動の量から求める。求めた変更量をモニタ３８に表示することで、作業者がモニタ３８に表示された変更量に基づき、センサ１の設置位置と設置角度を調整可能とする。
In the present embodiment, a method in which an operator manually changes the installation position and the installation angle of the
本実施例のように、センサ設置部材７０、８０がエンコーダ４３を備え、エンコーダ４３がセンサ設置部材７０、８０の可動部分の移動量（すなわち、センサ１の設置角度と設置位置）を取得する場合には、センサ設置部材７０、８０に位置目盛８７ａ、８７ｂ、８７ｃと角度目盛１３、８８を設けなくともよい。
As in this embodiment, the
図１７は、実施例２による超音波探傷方法のフロー図である。本実施例による超音波探傷方法は、図１６に示した超音波探傷装置６１を用いる。
FIG. 17 is a flowchart of the ultrasonic flaw detection method according to the second embodiment. The ultrasonic flaw detection method according to the present embodiment uses the ultrasonic
ステップ２０１は、超音波探傷（ＵＴ）条件を入力するステップである。ステップ２０１では、図７に示した実施例１による超音波探傷方法のフロー図のステップ１０１と同様の処理を行う。但し、本実施例ではフェーズドアレイ法で探傷するため、遅延時間も制御コンピュータ３０に入力する。また、遅延時間を決定するのに必要な情報（超音波走査角や超音波焦点距離等）を入力して、制御コンピュータ３０で遅延時間を算出してもよい。
Step 201 is a step of inputting ultrasonic flaw detection (UT) conditions. In
ステップ２０２は、超音波探傷を実施するステップであり、図７のステップ１０２と同様の処理を行う。
Step 202 is a step of performing ultrasonic flaw detection, and performs the same processing as
ステップ２０３は、反射波の有無を評価する検出ステップである。図７のステップ１０３と同様の処理を行う。反射波が検出されないと判断した場合は、ステップ２０５に進んで超音波探傷を終了する。
Step 203 is a detection step for evaluating the presence or absence of a reflected wave. Processing similar to that at
ステップ２０４は、反射波が検出されたと判断した場合に実行するステップであり、センサ１の超音波の送信方向を変更しながら、超音波探傷器４１で超音波探傷を実施し、反射波の有無を評価する検出ステップである。超音波の送信方向は、センサ１を回転移動させてセンサ１の設置角度を変更することで変えてもよいし、センサ１の設置角度の変更に代えて又はセンサ１の設置角度の変更とともに、フェーズドアレイ法の走査角度を変更することで変えてもよい。超音波の送信方向は、β°以上変更する必要があり（図１４Ａ、１４Ｂ参照）、反射波が検出されない場合には、α°以上変更するのが好ましい（図１４Ａ、１４Ｃ参照）。
Step 204 is a step that is executed when it is determined that a reflected wave has been detected. The ultrasonic flaw detector 41 performs ultrasonic flaw detection while changing the ultrasonic wave transmission direction of the
ステップ２０４では、このようにセンサ１の設置角やフェーズドアレイ法の走査角度を定量把握しながら変更するとともに、検査対象２の超音波探傷を実施して反射波の検出の有無を判別する。作業者は、超音波の送信方向を変更しながら超音波探傷を実施して探傷像をモニタ３８に表示し、反射波（形状エコー）１０の有無を評価できる。超音波の送信方向の変更と超音波探傷は、制御コンピュータ３０で反射波（形状エコー）１０を検出したと評価したときに終了してもよい。
In
ステップ２０４の代わりに、実施例１で説明した図７のステップ１０４〜１０６を実施してもよい。また、実施例１において、図７のステップ１０４〜１０６の代わりに、本実施例でのステップ２０４を実施してもよい。
Instead of
本実施例による超音波探傷装置は、以上のように構成されているため、検査対象２の狭隘部４の曲面部５にセンサ１を設置して超音波探傷を実施する場合に、形状エコー１０をき裂エコー８として誤検出する確率を低減し、超音波探傷結果の信頼度を向上することができる。
Since the ultrasonic flaw detector according to the present embodiment is configured as described above, when the
なお、センサ１の設置位置と設置角度は、実施例２では作業者が手動で変更するとしたが、実施例２でも実施例１と同様にアクチュエータやモータ等とＤ／Ａコンバータ３９を具備した制御コンピュータ３０を用いることで変更してもよい。また、実施例１において、センサ設置部材５０の可動部分にエンコーダを備えるように構成し、センサ１の設置位置と設置角度を作業者が手動で変更してもよい。さらには、実施例１と２において、アクチュエータやモータ等の機構とエンコーダとを併用してもよい。
In the second embodiment, the installation position and the installation angle of the
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、削除したり、他の構成を追加・置換したりすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to said Example, A various deformation | transformation is possible. For example, the above-described embodiments are described in detail for easy understanding of the present invention, and the present invention is not necessarily limited to an aspect including all the configurations described. In addition, a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. It is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. In addition, it is possible to delete a part of the configuration of each embodiment or to add or replace another configuration.
１…超音波探傷センサ、２…検査対象、３…検査箇所、４…狭隘部、４ａ、４ｂ、４ｃ…開口端、４ｄ、４ｅ…対向面、５…曲面部、６…き裂、７…送信波、８…反射波（き裂エコー）、９…反射源、１０…反射波（形状エコー）、１１…支持部、１１ａ…貫通穴、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…位置目盛、１３…角度目盛、１４…センサ取付部、２０…回転ステージ、２１…回転ステージ取付部、２１ａ…回転ステージ取付部の外郭部、２１ｂ…回転ステージ取付部の内郭部（回転つまみ）、２５…突出部、２６…設置位置、３０…制御コンピュータ、３１…ＣＰＵ、３２…ハードディスクドライブ、３３…ランダムアクセスメモリ、３４…リードオンリーメモリ、３５…Ｉ／Ｏポート、３６…キーボード、３７…記録媒体駆動装置、３８…モニタ、３９…Ｄ／Ａコンバータ、４０、４０ａ…Ａ／Ｄコンバータ、４１…超音波探傷器、４２…アクチュエータ、４３…エンコーダ、４５…Ｉ／Ｏポート、４９…Ｄ／Ａコンバータ、５０…センサ設置部材、６０、６１…超音波探傷装置、７０…センサ設置部材、７１…支持部、７３…連結部、７４…センサ取付部、７５…回転ジョイント、７６…角度調整機構、７７…回転方向転換ギア、７８…回転伝達機構、７９…回転つまみ、８０…センサ設置部材、８１…支持部、８１ａ…貫通穴、８２…センサ押棒、８３…センサ押棒取付部、８３ａ…貫通穴、８３ｂ…突起部、８４…センサ取付部、８５…回転ジョイント、８６…センサ押棒支持部、８６ａ…貫通穴、８６ｂ…溝部、８７ａ、８７ｂ、８７ｃ…位置目盛、８８…角度目盛、８９…回転つまみ、Ｒ…走査範囲、Ｒ１…走査範囲の端。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記センサ設置部材に取付けられた超音波探傷センサに接続された超音波探傷器と、
前記超音波探傷器に接続された制御コンピュータと、を備え、
前記センサ設置部材は、
前記超音波探傷センサを前記曲面部に設置するための支持部と、
前記支持部に設けられ、前記狭隘部に嵌め込み可能な突出部と、
前記支持部に設けられ、前記超音波探傷センサの前記検査対象への設置角度と設置位置とのうち少なくとも前記設置角度を変更可能な機構と、を備える、
ことを特徴とする超音波探傷装置。 A sensor having a narrow portion and a curved surface portion positioned in the narrow portion, the narrow portion being a recess sandwiched between two opposing surfaces and having two open ends facing each other. An installation member;
An ultrasonic flaw detector connected to an ultrasonic flaw sensor attached to the sensor installation member;
A control computer connected to the ultrasonic flaw detector,
The sensor installation member is
A support part for installing the ultrasonic flaw detection sensor on the curved surface part;
A protrusion provided on the support and capable of being fitted into the narrow portion;
A mechanism that is provided in the support portion and is capable of changing at least the installation angle among an installation angle and an installation position of the ultrasonic flaw detection sensor on the inspection target;
An ultrasonic flaw detector characterized by that.
前記支持部に設けられ、中空部分を有する外郭部と前記外郭部の前記中空部分に配置された円柱形状の内郭部とを備える回転ステージ取付部と、
前記回転ステージ取付部に設けられた回転ステージと、
前記回転ステージに設けられ、前記超音波探傷センサを設置可能なセンサ取付部と、を備え、
前記内郭部は、前記外郭部の前記中空部分を構成する面と接し、前記円柱形状の周方向に回転移動可能であり、前記外郭部の前記内郭部と接する前記面に沿う方向に平行移動可能であり、
前記外郭部は、前記内郭部の平行移動方向に交わる方向に平行移動可能である、
請求項１に記載の超音波探傷装置。 The sensor installation member, as the mechanism,
A rotary stage mounting portion provided on the support portion and including an outer portion having a hollow portion and a cylindrical inner portion disposed in the hollow portion of the outer portion;
A rotary stage provided in the rotary stage mounting portion;
A sensor mounting portion provided on the rotary stage and capable of installing the ultrasonic flaw detection sensor;
The inner shell portion is in contact with a surface constituting the hollow portion of the outer shell portion, is rotatable in the circumferential direction of the columnar shape, and is parallel to a direction along the surface of the outer shell portion in contact with the inner shell portion. Is movable,
The outer portion can be translated in a direction that intersects the parallel movement direction of the inner portion,
The ultrasonic flaw detector according to claim 1.
前記センサ設置部材は、前記機構として、
前記支持部に設けられた円柱形状部材であり、前記円柱形状部材の軸方向を中心軸として回転可能な複数の回転伝達機構と、
複数の前記回転伝達機構のそれぞれの一端に設置された複数の角度調整機構と、
複数の前記角度調整機構に設けられ、前記超音波探傷センサを設置可能なセンサ取付部と、を備え、
前記複数の前記角度調整機構は、前記回転伝達機構の回転が伝達されると、前記センサ取付部を前記高さ方向に平行移動させる部材であり、前記高さ方向への前記平行移動の量が前記角度調整機構ごとに独立に調整可能であって、前記超音波探傷センサの前記設置角度が変更可能である、
請求項１に記載の超音波探傷装置。 When the sensor installation member is installed on the inspection target, the direction of the side at the one open end of the one opposing surface constituting the narrow portion is the height direction of the narrow portion,
The sensor installation member, as the mechanism,
A plurality of rotation transmission mechanisms, each of which is a columnar member provided in the support portion and is rotatable about the axial direction of the columnar member;
A plurality of angle adjustment mechanisms installed at one end of each of the plurality of rotation transmission mechanisms;
A plurality of the angle adjustment mechanisms, and a sensor mounting portion on which the ultrasonic flaw detection sensor can be installed.
When the rotation of the rotation transmission mechanism is transmitted, the plurality of angle adjustment mechanisms are members that translate the sensor mounting portion in the height direction, and the amount of the parallel movement in the height direction is The angle adjustment mechanism can be independently adjusted, and the installation angle of the ultrasonic flaw detection sensor can be changed.
The ultrasonic flaw detector according to claim 1.
前記センサ設置部材は、前記機構として、
前記支持部に設けられた直方体形状の部材であり、前記幅方向に平行な辺と前記深さ方向に平行な辺とを含む２つの互いに平行な面と、前記２つの互いに平行な面に開口する貫通穴を有し、前記幅方向に平行移動可能であり、前記深さ方向を軸として回転可能なセンサ押棒支持部と、
前記貫通穴を貫通する円柱形状の部材であるセンサ押棒と、
前記センサ押棒の一端に、前記超音波探傷センサを設置可能なセンサ取付部と、を備え、
前記センサ押棒は、前記貫通穴を通り、前記円柱形状の軸方向と前記深さ方向とに平行移動可能であり、前記円柱形状の軸方向を軸として回転可能であり、前記センサ取付部が備えられた前記一端を中心として前記高さ方向と前記深さ方向を２辺とする面内において回転移動が可能である、
請求項１に記載の超音波探傷装置。 When the sensor installation member is installed on the inspection object, the normal direction of one of the opposing surfaces constituting the narrow portion is defined as the width direction of the narrow portion, and the one opposing surface constituting the narrow portion The direction of the side at one of the opening ends is the height direction of the narrow portion, and the direction from one opening end of the narrow portion to the other opening end is the depth direction of the narrow portion,
The sensor installation member, as the mechanism,
A rectangular parallelepiped member provided in the support portion, and opening in two parallel surfaces including a side parallel to the width direction and a side parallel to the depth direction, and the two parallel surfaces A sensor push rod support portion that has a through hole that is movable in parallel with the width direction and is rotatable about the depth direction;
A sensor push rod that is a cylindrical member penetrating the through hole;
A sensor mounting portion capable of installing the ultrasonic flaw detection sensor at one end of the sensor push rod;
The sensor push rod passes through the through hole, can be translated in the axial direction of the cylindrical shape and the depth direction, can rotate about the axial direction of the cylindrical shape, and includes the sensor mounting portion. Rotational movement is possible in a plane having the height direction and the depth direction as two sides around the one end.
The ultrasonic flaw detector according to claim 1.
請求項１から４のいずれか１項に記載の超音波探傷装置。 The sensor installation member includes at least an angle scale among an angle scale for obtaining a change amount of the installation angle of the ultrasonic flaw detection sensor and a position scale for obtaining a change amount of the installation position.
The ultrasonic flaw detector according to any one of claims 1 to 4.
前記機構を駆動して、前記超音波探傷センサの前記設置角度と前記設置位置とのうち少なくとも前記設置角度を変更するアクチュエータ又はモータと、
前記センサ設置部材の、前記超音波探傷センサの前記設置角度と前記設置位置とのうち少なくとも前記設置角度を変更する可動部分に設けられ、前記可動部分の移動量を取得するエンコーダとのうち、
少なくとも一方を備える、
請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波探傷装置。 The sensor installation member is
An actuator or a motor that drives the mechanism to change at least the installation angle of the installation angle and the installation position of the ultrasonic flaw detection sensor;
Of the sensor installation member, provided at a movable part that changes at least the installation angle of the installation angle and the installation position of the ultrasonic flaw detection sensor, and an encoder that acquires a movement amount of the movable part,
Comprising at least one,
The ultrasonic flaw detector according to any one of claims 1 to 5.
前記制御コンピュータに超音波探傷条件を入力する入力ステップと、
前記超音波探傷器が、前記超音波探傷条件に基づいて前記検査対象に超音波探傷を実施する第１の超音波探傷ステップと、
前記第１の超音波探傷ステップで前記検査対象からの反射波の有無を評価する第１の検出ステップと、
前記第１の検出ステップで反射波があると評価された場合に、前記超音波探傷センサを、前記超音波探傷センサの前記検査対象への前記設置位置と前記検査対象の検査箇所を結んだ直線と、前記設置位置と形状エコーの反射源を結んだ直線とがなす角度として定義される角度α°回転させて前記超音波探傷センサの前記設置角度を変更する設置角度変更ステップと、
前記設置角度変更ステップの後で、前記超音波探傷器が、前記超音波探傷条件に基づいて前記検査対象に超音波探傷を実施する第２の超音波探傷ステップと、
前記第２の超音波探傷ステップで前記検査対象からの反射波の有無を評価する第２の検出ステップと、
を有することを特徴とする超音波探傷方法。 Using the ultrasonic flaw detector according to any one of claims 1 to 6,
An input step of inputting ultrasonic flaw detection conditions to the control computer;
A first ultrasonic flaw detection step in which the ultrasonic flaw detector performs ultrasonic flaw detection on the inspection object based on the ultrasonic flaw detection conditions;
A first detection step for evaluating the presence or absence of a reflected wave from the inspection object in the first ultrasonic flaw detection step;
When it is evaluated that there is a reflected wave in the first detection step, the ultrasonic flaw detection sensor is a straight line connecting the installation position of the ultrasonic flaw detection sensor to the inspection target and the inspection location of the inspection target. And an installation angle changing step of changing the installation angle of the ultrasonic flaw detection sensor by rotating an angle α ° defined as an angle formed by a straight line connecting the installation position and a reflection source of the shape echo,
After the installation angle changing step, the ultrasonic flaw detector performs a second flaw detection step in which the flaw detection unit performs ultrasonic flaw detection on the inspection object based on the ultrasonic flaw detection conditions;
A second detection step for evaluating the presence or absence of a reflected wave from the inspection object in the second ultrasonic testing step;
An ultrasonic flaw detection method comprising:
前記制御コンピュータに超音波探傷条件を入力する入力ステップと、
前記超音波探傷器が、前記超音波探傷条件に基づいて前記検査対象に超音波探傷を実施する超音波探傷ステップと、
前記超音波探傷ステップで前記検査対象からの反射波の有無を評価する第１の検出ステップと、
前記第１の検出ステップで反射波を検出した場合に、前記超音波探傷センサを回転させて前記超音波探傷センサの前記設置角度を変更すること、及び超音波探傷にフェーズドアレイ法を用いて超音波の走査角度を変更することのうち少なくとも一方の変更を実施して、前記超音波探傷センサの超音波の送信方向を、前記超音波探傷センサの走査範囲の端と、前記超音波探傷センサと前記検査対象の形状エコーの反射源を結んだ直線とがなす角度として定義される角度β°だけ変更しながら、前記超音波探傷器が、前記超音波探傷条件に基づいて前記検査対象に超音波探傷を実施し、前記検査対象からの反射波の有無を評価する第２の検出ステップと、
を有することを特徴とする超音波探傷方法。 Using the ultrasonic flaw detector according to any one of claims 1 to 6,
An input step of inputting ultrasonic flaw detection conditions to the control computer;
An ultrasonic flaw detection step in which the ultrasonic flaw detector performs ultrasonic flaw detection on the inspection object based on the ultrasonic flaw detection conditions;
A first detection step for evaluating the presence or absence of a reflected wave from the inspection object in the ultrasonic flaw detection step;
When the reflected wave is detected in the first detection step, the ultrasonic flaw detection sensor is rotated to change the installation angle of the ultrasonic flaw detection sensor, and the ultrasonic flaw detection is performed using a phased array method. Performing at least one of changing the scanning angle of the sound wave, changing the ultrasonic transmission direction of the ultrasonic flaw detection sensor, the end of the scanning range of the ultrasonic flaw detection sensor, the ultrasonic flaw detection sensor, The ultrasonic flaw detector changes the ultrasonic wave to the inspection object based on the ultrasonic flaw detection condition while changing by an angle β defined as an angle formed by a straight line connecting a reflection source of the shape echo of the inspection object. A second detection step of performing flaw detection and evaluating the presence or absence of a reflected wave from the inspection object;
An ultrasonic flaw detection method comprising:
請求項８に記載の超音波探傷方法。 In the second detection step, when the reflected wave is detected, the change of the ultrasonic transmission direction of the ultrasonic flaw detection sensor is terminated.
The ultrasonic flaw detection method according to claim 8.
請求項７に記載の超音波探傷方法。 In the second detection step, when the reflected wave is not detected, the ultrasonic flaw detection sensor is rotated by an angle 2α ° in a direction opposite to the direction in which the ultrasonic flaw detection sensor is rotated in the installation angle changing step. The ultrasonic inspection is performed on the inspection target to determine whether the reflected wave is detected,
The ultrasonic flaw detection method according to claim 7.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017029973A JP2018136175A (en) | 2017-02-21 | 2017-02-21 | Ultrasonic flaw detection device and ultrasonic flaw detection method |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111289622A (en) * | 2020-03-10 | 2020-06-16 | 淮阴师范学院 | Boiler pipeline ultrasonic detection device |
| JP7477369B2 (en) | 2019-06-11 | 2024-05-01 | ザ・ボーイング・カンパニー | Automated ultrasonic inspection of long composite members using a single-pass robotic system. |
-
2017
- 2017-02-21 JP JP2017029973A patent/JP2018136175A/en active Pending
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