JP2505272Y2 - 超音波検査装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、例えば溶接構造物等の溶接欠陥等を超音波
により検査するのに用いて好適な超音波検査装置に関す
る。

〔従来の技術〕

一般に溶接構造物等の内部欠陥は超音波検査装置を用
いて外部から検査するようになっている。

そこで、第12図および第13図にこの種の従来技術によ
る超音波検査装置を環状溶接部に対する垂直探傷を例に
あげて示す。

図において、１はパルス発信器（図示せず）からのRF
信号（高周波信号）を超音波に変換して被検査体に照射
し、被検査体からの反射波を受信して受信器（図示せ
ず）にRF信号として送信する超音波変換部および超音波
伝搬体（いずれも図示せず）を有する超音波プローブを
示し、該超音波プローブ１は取付部２を介して、スキャ
ナ本体のアーム（いずれも図示せず）に、X,Y,Z方向に
移動可能で、かつ水平方向および垂直方向に回動可能に
取付られている。また、該超音波プローブ１はハーネス
を介して前記パルス発信器、受信器さらにコントロー
ラ、オシロスコープ（いずれも図示せず）等と接続され
ている。そして、該プローブ１は発信器からの回転支持
台（図示せず）上で回転される筒状の被検査体３に向け
て超音波を発信し、被検査体３から反射された反射波を
受信して受信器、コントローラに出力することにより、
被検査体３の環状溶接部４に存在する溶接欠陥Ｆを検査
するようになっている。

従来技術による超音波検査装置は、上述の如き構成を
有するもので、作業者は被検査体３を回転支持台の中心
線Ｏ−Ｏに一致させるようにして回転支持台上に載置、
支持した後、この中心線Ｏ−Ｏ上に超音波プローブ１の
発信面1Aが位置するようにスキャナ本体を作動させる。

次に、超音波プローブ１から被検査体３に向けて矢示
Ａ方向に超音波を発信させつつ、回転支持台によって被
検査体３を回転させると、この超音波は被検査体３の内
周面や、欠陥Ｆ等で反射され、この反射波は超音波プロ
ーブ１で受信され、コントローラ，オシロスコープ等に
検査信号として出力される。そして、この反射波は例え
ばオシロスコープ等に表示されると共に、被検査体３の
回転角は回転支持台に設けられた回転角検出器により検
出され、他のハーネス（いずれも図示せず）を介してコ
ントローラに出力される。かくして、作業者はオシロス
コープやコントローラに表示された反射波の波形等から
欠陥Ｆの大きさ、欠陥の種類、欠陥の位置等を判断する
ことができる。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、上述した従来技術では、超音波プローブ１
の製造時に生じる誤差や使用に伴う経年劣化等によっ
て、個々の超音波プローブ１の超音波発信方向には多少
の「ずれ」が生じるから、スキャナ本体に取付ける超音
波プローブ１の設定位置が、たとえ同一位置であったと
しても、個々の超音波プローブ１は正規の発信方向であ
るＡ方向からずれて、第12図中の矢示Ａ′方向、または
第13図中の矢示Ａ″方向等に向けて超音波を発信するこ
とがある。

このため従来技術では、作業者は欠陥Ｆで反射される
反射波を最も良く検出できるように、スキャナ本体を作
動させて超音波プローブ１の角度、位置等を調節しつつ
超音波を発信させ、欠陥Ｆ等からの反射波の波形をオシ
ロスコープ等で確認しながら初期設定を行うようにして
いるものの、このような初期設定作業には多大の時間、
労力を要する上に、作業者の熟練度や「勘」に頼るとこ
ろが多いから、常に正確に初期設定を行うのは困難であ
るという問題がある。

また、超音波の発信方向がずれたまま検査を行った場
合は、欠陥Ｆからの反射波の波形が実際よりも小さくな
ったり波形が崩れたりするから、欠陥Ｆの大きさや種
類、位置等の判断を誤り易く、正確な検査を行うことが
できないという問題がある。特に、第12図および第13図
に示すような環状の被検査体３に対する初期設定作業は
極めて難しく、熟練した作業者にとっても正確に行うこ
とは困難であるから、このような環状の被検査体３の欠
陥Ｆを正確に検査することは非常に難しいという問題が
ある。

本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもの
で、本考案は超音波プローブの初期設定作業を容易に行
うことができ、超音波プローブから超音波を発信するこ
とによって被検査体の欠陥を正確に検査することができ
るようにした超音波検査装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上述した課題を解決するために本考案が採用する構成
の特徴は、回転支持台に、超音波プローブの初期設定を
行うときに、被検査体に替えてテストピースを設け、該
テストピースには回転支持台の直径方向に沿って伸長し
て回転支持台の中心軸に対し対称形状をなし、該回転支
持台の支持面に対して所定角度をもった初期設定面を形
成し、超音波プローブから該テストピースの初期設定面
に向けて超音波を発信しつつ、スキャナ本体を作動させ
ることにより、初期設定面からの反射波に基づき前記超
音波プローブの初期設定を行うようにしたことにある。

〔作用〕

上記構成により、被検査体を検査する前にテストピー
スを回転支持台上に設け、超音波プローブからテストピ
ースの初期設定面に向けて超音波を発信させつつスキャ
ナ本体を作動させ、これにより初期設定面からの反射波
に基づき超音波プローブの初期設定を行うことができ
る。

また、初期設定後は、テストピースに替えて被検査体
を回転支持台上に設け、該検査体に向けて超音波プロー
ブから超音波を発信することにより、被検査体の検査を
正確に行うことができる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を第１図ないし第11図に基づき
説明する。なお、実施例では上述した従来技術と同一の
構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するもの
とする。

而して、第１図ないし第９図は本考案の第１の実施例
を示している。

図中、11は本実施例による超音波検査装置、12は該超
音波検査装置11の一部を構成するスキャナを示し、該ス
キャナ12は後述のスキャナ本体13および超音波プローブ
20等から構成されている。13はX,Y,Z方向の３軸方向に
移動可能で、かつ水平方向および垂直方向い回動可能に
構成されたスキャナ本体を示し、該スキャナ本体13は第
２図にも示す如く、厚肉板状の基台14と、該基台14の上
面側から上方に延びて設けられ、その上面にガイドレー
ル（図示せず）が取付けられた箱状の支持部15と、該支
持部15のガイドレール上にＹ軸方向に移動可能に設けら
れ、モータ、位置検出器（いずれも図示せず）等を内蔵
し、ロッド16AをＸ軸方向に移動させるX,Y軸移動部16
と、該X,Y軸移動部16のロッド16Aの一端側に設けられ、
ロッド17AをＺ軸方向に移動させるモータ17B、位置検出
器（図示せず）等からなるＺ軸移動部17と、該Ｚ軸移動
部17の下端側に位置し、ロッド17Aに対して水平方向に
回動可能に設けられ、モータ18A、位置検出器（図示せ
ず）等からなる水平旋回部18と、該水平旋回部18に垂直
方向に回動可能に設けられ、モータ19A、位置検出器
（図示せず）等からなる垂直旋回部19とから大略構成さ
れ、該垂直旋回部19には超音波プローブ20が取付けられ
るようになっている。

そして、該スキャナ本体13のX,Y軸移動部16、Ｚ軸移
動部17、水平旋回部18,垂直旋回部19の各位置検出器お
よびモータ17B,18A,19A等はハーネスを介してコントロ
ーラ（いずれも図示せず）と接続され、コントローラか
らハーネスを介して出力された駆動信号によって各モー
タ17B,18A,19A等が駆動され、これにより超音波プロー
ブ20をX,Y,Z方向、水平方向および垂直方向に移動させ
るようになっている。

20はスキャナ本体13の先端側に位置する垂直旋回部19
に取付けられた超音波プローブを示し、該超音波プロー
ブ20は従来技術で述べた超音波プローブ１とほぼ同様
に、超音波変換部および超音波伝搬体（いずれも図示せ
ず）等から構成され、ハーネスを介してパルス発信器、
受信器、オシロスコープ、コントローラ（いずれも図示
せず）等と接続されている。そして、該超音波プローブ
20は後述のテストピース25に向けて超音波を発信し、受
信器で受信した反射波をコントローラに出力することに
よってその初期設定が行われると共に、初期設定後は被
検査体３等に向けて超音波を発信し、被検査体３の溶接
部４に存在する溶接欠陥Ｆ等を検査するようになってい
る。

21は有底筒状に形成され、例えば水等の検査液Ｋを収
容した水槽、22は該水槽21内に位置し、モータ23によっ
て回転可能に設けられた略円板状の回転支持台を示し、
該回転支持台22の支持面22Aには、その中心線Ｏ−Ｏ上
に位置決め用のピン24が挿嵌される有底のピン嵌合穴22
Bが形成されている。そして、該回転支持台22は支持面2
2A上にテストピース25、被検査体３等をピン24を介して
支持、固定しつつ、モータ23の回転により水槽21内で回
転されると共に、その回転角はモータ23側の回転角検出
器によって検出され、ハーネス（いずれも図示せず）を
介してコントローラに出力されるようになっている。

25は超音波プローブ20の初期設定に用いられるべく、
金属材料等から略段付円筒状に形成され、回転支持台22
上に被検査体３等に替えて配置されたテストピースを示
し、該テストピース25は第３図に示す如く、回転支持台
22の支持面22A上に載置される大径円筒部25Aと、該大径
円筒部25Aの上側に一体的に設けられ、その両端面に後
述の初期設定面26,26が形成された半円筒部25Bとから大
略構成され、該テストピース25には中心線Ｏ−Ｏ上にピ
ン24が挿嵌されるピン挿嵌穴25Cが穿設されている。そ
して、該テストピース25はピン24を介して回転支持台22
上に位置決めされて固定されるようになっている。

26,26は第３図および第４図に示す如く、テストピー
ス25の半円筒部25Bの両端面に形成された一対の初期設
定面を示し、該各初期設定面26は回転支持台22の直径O_Y
−O_Y方向に沿って伸長し、回転支持台22の支持面22Aに
対して直角で、かつ中心軸Ｏ−Ｏに対して対称形状をな
して形成されている。そして、該各初期設定面26は所定
の平面度をもって鏡面状に形成され、超音波プローブ20
から発信された超音波を均一に反射させるようになって
いる。

そして、前記テストピース25は各初期設定面26に対し
て発信された超音波プローブ20からの超音波を各初期設
定面26で反射することにより、超音波プローブ20の初期
設定作業を行えるようになっている。

本実施例による超音波検査装置11は上述の如き構成を
有するもので、次に、その初期設定方法について第４図
ないし第９図を参照しつつ説明する。

まず、作業者は第４図に示す如くテストピース25をピ
ン24によって回転支持台22上に支持、固定し、テストピ
ース25の各初期設定面26がスキャナ本体13とほぼ平行に
なるように回転支持台22を回転させて粗調整した後、超
音波プローブ20の超音波発信面20Aが各初期設定面26に
対してほぼ平行になるように、スキャナ本体13の水平旋
回部18,垂直旋回部19を水平方向、垂直方向に駆動させ
て粗調整する。

次に、超音波プローブ20から超音波を各初期設定面26
に向けて発信させ、初期設定面26で反射された反射波
（表面エコー）の波形をオシロスコープで確認しつつ、
この反射波の波形が最大となるようにX,Y軸移動部16に
よりロッド16Aを超音波プローブ20等と共にＸ軸方向に
移動させ、超音波プローブ20の初期設定面26に対するＸ
軸方向の位置を調整する。また、超音波プローブ20を水
平旋回部18,垂直旋回部19により水平方向、垂直方向に
回動させつつ超音波を発信させ、その反射波に基づき超
音波プローブ20の超音波発信面20Aが各初期設定面26に
対して正対するように調整する。

そして、第５図に示す如くX,Y軸移動部16を支持台15
上でＹ軸方向に移動させることによって、超音波プロー
ブ20を一側の初期設定面26と他側の初期設定面26との間
でＹ軸方向に往復させつつ超音波を発信させ、これによ
り一側の初期設定面26からの反射波の中心と他側の初期
設定面26からの反射波の中心とが第６図に示す如く、オ
シロスコープの表示画面上でそれぞれ同一線Ｃ−Ｃ上に
くるように回転支持台22を矢示Ｂ方向に微小回転させ
て、超音波プローブ20の超音波発信面20Aとテストピー
ス25の各初期設定面26とが平行になるように微調整す
る。

次に、第７図（イ）に示す如く、超音波プローブ20を
X,Y軸移動部16により一側の初期設定面26の位置（Ｉ）
から他側の初期設定面26の位置（II）まで直径O_Y−O_Yに
沿わせてＹ軸方向に移動させつつ、超音波を発信させ
る。ここで、超音波プローブ20が受信するテストピース
25からの反射波は第７図（ロ）に示す如く、超音波プロ
ーブ20が各初期設定面26の前にあるときは波形が高く、
各初期設定面26から離れるに従って急速に低下する台形
状になる。そこで、超音波プローブ20が受信する波形の
最大高さを100％としたときに、各位置（Ｉ），（II）
において波形が50％の高さとなる超音波プローブ20のＹ
軸方向の位置座標Y₁，Y₁′およびY₂，Y₂′を求め、これ
から中心軸Ｏ−Ｏを通って直径O_Y−O_Yと直交する直径O_X
−O_Xの位置座標を、 として求め、この直径O_X−O_X上に超音波プローブ20が位
置するように調整する。

次に、テストピース25に替えて、全周に未溶接の溶接
欠陥Ｆを有する初期設定用の環状の被検査体27を第８図
に示す如く、回転支持台22の支持面22A上にピン24と同
様の突出部28Aを有する円板状の位置決め部材28によっ
て固定して設け、超音波プローブ20から被検査体27に向
けて超音波を発信させつつ、X,Y軸移動部16によりロッ
ド16AをＸ軸方向に移動させる。そして、被検査体27の
溶接欠陥Ｆから反射される反射波が最大となるように超
音波プローブ20の被検査体27に対するＸ軸方向の位置を
調整する。

次に、第９図に示す如く被検査体27の替わりに、全周
に亘り溶接された合格部Ｓと不合格溶接の欠陥Ｆとが混
在する他の初期設定用の被検査体29を位置決め部材28に
よって回転支持台22の支持面22A上に固定し、これを回
転支持台22と共に回転させつつ、超音波プローブ20から
被検査体29に向かって超音波を発信させると共に、超音
波プローブ20をＺ軸移動部17によってＺ軸方向に上，下
動させることにより、合格部Ｓからの反射波と不合格溶
接の欠陥Ｆからの反射波との波形高さの差が最大となる
ような位置で超音波プローブ20のＺ軸方向の位置を調整
する。

かくして、本実施例によれば、超音波プローブ20から
テストピース25の各初期設定面26等に向けて超音波を発
信させつつ、スキャナ本体13、回転支持台22を作動させ
ることにより、超音波プローブ20の初期設定を各初期設
定面26等からの反射波に基づいて極めて容易に行うこと
ができる上に、初期設定後には、テストピース25等に替
えて被検査体３を回転支持台22上に位置決めし、これを
回転させつつ、超音波プローブ20から被検査体３に向け
て超音波を発信させることにより、被検査体３の溶接欠
陥Ｆ等を全周に亘って正確に検査することができ、欠陥
検査の作業性や信頼性を大幅に向上させることができる
等、種々の効果を奏する。

また、第10図は本考案の第２の実施例を示し、本実施
例の特徴は、テストピース31を略半円柱状に形成したこ
とにある。

ここで、該テストピース31は前記第１の実施例で述べ
たピン24に替えて回転支持台22上に取付けられ、回転支
持台22のピン嵌合穴22B内に嵌合される円柱状の嵌合部3
2と、該嵌合部32から上方に突出して中心軸Ｏ−Ｏに対
し対称形状をなし、回転支持台22の直径方向に沿って伸
長し、かつ支持面22Aに対して直角をなす初期設定面33A
を有した半円柱部33とから構成されている。

かくして、このように構成される本実施例でも、前記
第１の実施例とほぼ同様の作用効果を得ることができる
が、特に本実施例では、テストピース31はピン24を用い
ずに回転支持台22に固定することができ、また、該テス
トピース31は前記第１の実施例で述べたテストピース25
と比べて簡単な構造であるから、超音波プローブ20の初
期設定作業をより低コストに行うことができる。

次に、第11図は本考案の第３の実施例を示し、本実施
例の特徴は、テストピース41を円筒状の嵌合部42と板状
の平板部43とから断面逆Ｔ字形状に形成したことにあ
る。

ここで、該テストピース41は前記第２の実施例で述べ
たテストピース31とほぼ同様に、円筒状の嵌合部42と、
該嵌合部42から上方に突出して中心軸Ｏ−Ｏに対し対称
形状をなし、回転支持台22の直径方向に沿って伸長し、
かつ支持面22Aに対して直角をなす初期設定面43Aを有し
た平板部43とから構成されている。

かくして、このように構成される本実施例でも、前記
第１、第２の実施例とほぼ同様の作用効果を得ることが
できる。

なお、前記各実施例では、スキャナ本体13は超音波プ
ローブ20をX,Y軸移動部16、Ｚ軸移動部17によりX,Y,Z方
向の３軸方向に移動可能で、水平旋回部18および垂直旋
回部19により水平方向および垂直方向に回動可能に支持
するものとして述べたが、これに替えて、例えばX,Y軸
移動部16はＹ軸方向のみ移動可能に構成し、支持台15を
基台14上でＸ軸方向に移動させるようにしてもよく、あ
るいは他の動きを行うロボットを用いてもよく、あくま
でもスキャナ本体13は超音波プローブ20をX,Y,Z方向の
３軸方向に移動可能で、かつ水平方向および垂直方向に
回動可能に支持するようになっていればよいものであ
る。

また、前記各実施例では、回転支持台22の中心部にピ
ン嵌合穴22Bを形成し、該ピン嵌合穴22B内にピン24を嵌
合することにより、テストピース25,被検査体３等を回
転支持台22上に位置決めして支持するものとして述べた
が、これに替えて、回転支持台22の外周面とテストピー
ス25,位置決め部材28等の下部を嵌合するようにして位
置決めをしてもよい。

また、前記各実施例では、超音波検査装置11を環状の
被検査体３の垂直探傷に用いた場合を例にあげて述べた
が、本考案はこれに限るものではなく、例えば被検査体
の検査面が円錐状をなしているときには、テストピース
25（31,41）の各初期設定面26（33A,43A）を円錐の傾斜
に合せて設定したものを用いてプローブ20を調整すれば
よい。さらに、所謂「斜角探傷」にも適用することがで
き、この場合は、テストピース25（31,41）を各初期設
定面26（33A,43A）を、回転支持台22の支持面22Aに対し
て斜角探傷に用いる所定角度をもつように形成すればよ
い。

〔考案の効果〕

以上詳述した通り、本考案によれば、テストピースに
回転支持台の直径方向に伸長して中心軸に対し対称形状
をなし、該回転支持台の支持面に対して所定角度をもっ
た初期設定面を形成し、超音波プローブからテストピー
スの初期設定面に向けて超音波を発信しつつ、スキャナ
本体を作動させることにより、初期設定面からの反射波
に基づき超音波プローブの初期設定を行うようにしたか
ら、超音波プローブの初期設定作業を容易に行うことが
でき、超音波発信方向がずれた超音波プローブを更正し
て用いることができる上に、初期設定作業の作業性を高
めることができる。

また、初期設定後は、テストピースに替えて被検査体
を回転支持台に設け、該被検査体に向けて超音波プロー
ブから超音波を発信することにより、被検査体の検査を
正確に行うことができる等、種々の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第９図は本考案の第１の実施例を示し、第
１図は超音波検査装置の縦断面図、第２図はスキャナを
示す斜視図、第３図はテストピースを示す斜視図、第４
図はテストピースに対する超音波プローブのＸ軸方向の
位置を調整する状態を示す平面図、第５図は超音波プロ
ーブをテストピースに平行に調節する状態を示す平面
図、第６図はオシロスコープに表示された反射波の状態
を示す波形図、第７図（イ）は超音波プローブのＹ軸方
向の位置を調整する状態を示す平面図、第７図（ロ）は
反射波の変化を示す波形図、第８図は超音波プローブの
被検査体に対するＸ軸方向の位置を調整する状態を示す
超音波検査装置の縦断面図、第９図は超音波プローブの
Ｚ軸方向の位置を調整する状態を示す超音波検査装置の
縦断面図、第10図は本考案の第２の実施例を示すテスト
ピースの斜視図、第11図は本考案の第３の実施例を示す
テストピースの斜視図、第12図および第13図は従来技術
を示し、第12図は超音波プローブによる被検査体の検査
状態を示す平面図、第13図は第12図中の矢示XII−XII方
向断面図である。 ３…被検査体、11…超音波検査装置、13…スキャナ本
体、20…超音波プローブ、22…回転支持台、22A…支持
面、25,31,41…テストピース、26,33A,43A…初期設定
面。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】X,Y,Z方向の３軸方向に移動可能で、かつ
   水平方向および垂直方向に回動可能に構成されたスキャ
   ナ本体と、該スキャナ本体の先端側に取付けられ、被検
   査体に向けて超音波を発信することにより該被検査体の
   検査を行う超音波プローブと、前記被検査体を支持し、
   該被検査体を超音波プローブに対して回転させる回転支
   持台とからなる超音波検査装置において、前記回転支持
   台には、前記超音波プローブの初期設定を行うときに、
   前記被検査体に替えてテストピースを設け、該テストピ
   ースには回転支持台の直径方向に伸長して回転支持台の
   中心軸に対し対称形状をなし、該回転支持台の支持面に
   対して所定角度をもった初期設定面を形成し、前記超音
   波プローブから該テストピースの初期設定面に向けて超
   音波を発信しつつ、前記スキャナ本体を作動させること
   により、初期設定面からの反射波に基づき前記超音波プ
   ローブの初期設定を行う構成としたことを特徴とする超
   音波検査装置。