JP3558359B2

JP3558359B2 - Axle angle inspection

Info

Publication number: JP3558359B2
Application number: JP34373593A
Authority: JP
Inventors: 次郎養祖; 光男末吉
Original assignee: Railway Technical Research Institute; KJTD Co Ltd
Current assignee: Railway Technical Research Institute; KJTD Co Ltd
Priority date: 1993-12-15
Filing date: 1993-12-15
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2019-08-25
Also published as: JPH07167840A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本願発明は、鉄道車両に用いられる車軸の斜角探傷方法に関し、詳しくは、車軸表面或いは、中ぐり車軸の場合はその内面から、超音波斜角探傷法により、探触子を走査することによって探傷を行う場合において、車輪座などの車軸と車輪との嵌め合い部分における圧入エコーが発生し易い部位での欠陥エコーと圧入エコーとの分離方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄道車両に設けられる車輪を保持する車軸の交番試験等において、超音波探傷がなされていた。特に中ぐり車軸においては、軸表面上、軸周方向に走る傷が出来やすく、この傷のみを検出するには、車軸表面に近傍に探傷ゲートを設定する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、車軸の超音波探傷検査において、車軸の車輪との嵌め合い部分の内部探傷の際に、圧入エコーが発生し、実際の欠陥エコーの検出を困難なものとしていた。圧入エコーとは、車輪等が車軸に圧入されることに起因して発生する傷とは関係のないエコーである。
この圧入エコーは、大部分の疲労傷の発生箇所である車輪圧入部位に発生するので、超音波探傷に際し、大きな障害となっていたのである。
この圧入エコーの発生原因について、従来より幾つかの試験が行われたが、未だ解明されていないのが現状である。現時点では、幾つかの現象が重複して、発生原因となっていると考えられている。
中ぐり車軸を内部から探傷する場合においても、この圧入エコーの存在が、欠陥エコーの検出を困難なものとしていたのである。
例えば、最近の新幹線は、軽量化のために中ぐり車軸が採用されているのであるが、車軸表面の疲労傷を車軸内面より超音波を用いて探傷する場合、欠陥エコーとその他のエコーの判別には、Ｓ／Ｎ比が十分にあるものとし、欠陥が発生するビーム路程位置に測定域（ゲート）を設け、その中に入るエコーの高さ情報を得ることによって、対処してきたのであった。
しかし、このような工夫によっても、小欠陥が存在する場合など、確実な探傷が遂行されるものではなく、中実、中ぐりの何れを問わず、実用的な判定が行える更なる改良が望まれていたのであった。
本願発明は、上記課題の解決を目的とし、特に検査を行う者が、熟練を要することなく、簡単且つ高精度に欠陥の検出を行うことを可能とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本願第１の発明に係る車軸の斜角探傷方法は、被検材が中実車軸の場合車軸１００の外周面にて、被検材が中ぐり車軸の場合車軸１００の外周面或いは内周面にて、超音波探触子１を走査することにより、車軸１００内部を探傷するものであり、下記の工程を採用する。即ち、車軸１００のスラスト方向における探触子１の変位とこの探触子１の発する超音波の到達距離即ちビーム路程とを座標軸とする座標平面に、探触子１が検出した車軸のスラスト方向に沿った各位置でのビーム路程値をプロットすることによって座標点の分布状態を得るものとする。そして、他の車軸から予め知得した、欠陥の有無及び車輪の嵌めあいの有無によって異なる、夫々の座標点の分布状態の類型と、被検材である車軸１００から得た上記座標点の分布状態とを、比較することによって欠陥の有無の判別を行うものである。
【０００５】
本願第２の発明に係る車軸の斜角探傷方法は、上記第１の発明にあって、被検材となる車軸１００から探触子１が検出したエコー高さの違いを区別することが可能なように、エコー高さの違いによって、異なる大きさの座標点或いは異なる色の座標点を上記座標上にプロットするものである。
【０００６】
本願第３の発明に係る車軸の斜角探傷方法は、上記第１或いは第２の発明にあって、上記欠陥の有無の判別による欠陥検出後、別途調整された表示手段を用いて、探触子１の車軸１００のスラスト方向に対する変位と車軸１００のラジアル方向に対する変位とこの探触子１の検出したエコー高さとを座標軸とする座標空間へ、車軸１００の内部欠陥の検出位置における探触子１のビームの広がり範囲内のエコー高さを表示するものである。
【０００７】
本願第４の発明に係る中車軸の斜角探傷方法は、上記第３の発明にあって、上記座標図形を上記表示手段を用いて表示し、表示された上記座標上の上記座標空間にて表示されるエコー高さを、探触子１のビームの中心からの遠近によって、ビーム範囲の各部の色が異なるように表示するものである。
【０００８】
【作用】
本願第１の発明に係る車軸の斜角探傷方法は、車軸１００のスラスト方向における探触子１の変位とこの探触子１の発する超音波の到達距離即ちビーム路程とを座標軸とする座標平面において、探触子１が検出した車軸のスラスト方向に沿った各位置でのビーム路程値をプロットすると、車輪の嵌めあいによる圧入エコー、透過性エコー、欠陥エコーは、夫々顕著に異なる一定の分布のパターンを示すことを利用するものである。このようなパターンを他の欠陥等の有無が分かっている車軸から得ておき、被検材である車軸１００から得た分布をこのパターンと比較することによって、何れのエコーが生じているのか、簡単且つ正確に識別することが可能である。従って、上記方法を採用することにより、即ち車輪等の嵌め合い部位の探傷の際、車軸長手方向の探傷ゲートの手前においてエコーの検出を行うことにより、圧入エコーと欠陥エコーとの識別が可能となった。
【０００９】
本願第２の発明に係る車軸の斜角探傷方法は、上記第１の発明にあって、上記平面座標上にプロットされた各座標点が、エコー高さについて異なる大きさ或いは異なる色を持つものであるため、データの識別性の一層の向上を図ることが可能となった。
【００１０】
本願第３の発明に係る車軸の斜角探傷方法は、上記第１或いは第２の発明によって、欠陥を検出した後、更に、欠陥の特徴を具体的なイメージとして、表示することが可能であり、その高精度な認識が可能となった。
【００１１】
本願第４の発明に係る車軸の斜角探傷方法は、上記第３の発明にあって、上記モニター等適宜表示手段の設定により、上記座標空間にて、表示されたエコー高さを、探触子１のビームの中心からの遠近によって、ビーム範囲の各部の色が異なるものとして、視覚化或いは画像情報化するものであるため、ビームのどの位置で捕らえた欠陥の表示か、容易に識別が可能であり、より正確な認識が行えるようになった。
【００１２】
【実施例】
以下、図面を基に本願発明の実施例を具体的に説明する。
図１に、中ぐり車軸を探傷する場合を例に採り、本願発明を実施するに最適な装置の一例を示す。先ず車輪１０１が圧入された状態の中ぐりの車軸１００の一端から、探触子保持体２が、車軸内部へ配される。この探触子保持体２は、フレキシブルチューブ４の一端に設けられている。このフレキシブルチューブ４は、探触子保持体２が、車軸１００内のどの位置に入り込んでも、充分追従できる長さを有するものである。
【００１３】
このフレキシブルチューブ４の他端側は、車軸の外部へ設けられたプーリー等の巻取り手段５へ繋がれている。４０は、フレキシブルチューブ４の摺動方向を変えるためのプーリーを示している。この巻取り手段５により、フレキシブルチューブ４を巻き取ることによって、探触子保持体２は、図１の右側に移動し、フレキシブルチューブ４を巻き解くことによって、探触子保持体２は、図１の左側に移動する。そしてこのフレキシブルチューブ４は、車軸取付け部７に挿通された状態に配されている。車軸取付け部７は、車軸１００の端部に固定され、フレキシブルチューブ４の摺動位置を検出して、探傷位置の情報を得る位置センサ７０を備える。
上記巻取り手段５において、フレキシブルチューブ４の最後端部は、回転用モーター等の探触子回転手段３に接続されている。正確には、後述するフレキシブルシャフト４１の後端が、この回転手段３に接続されている。
巻取り手段５は、移動が容易なようにキャスター５０等の移動手段を備えたものであれば、装置の重量等に係わらず、作業環境に応じて迅速な設置位置の移動が行え、便利である。
【００１４】
フレキシブルチューブ４自身は、内部に超音波探触子１ａ，１ｂ及び探触子保持体２から送られてくる情報を伝達するための配線がなされており、巻取り手段５から、これら情報は、探傷器８やコンピューター９に転送される。データの処理に応じて、蓄積されたデータ或いはリアルタイムに得たデータを打ち出すためのプリンタ９０を接続して実施することも可能である。
【００１５】
図２を用いて上記探触子保持体２側の構成について、説明する。この探触子保持体２の後部は、フレキシブルチューブ４の先端側と接続され、前部には、斜角探傷用の超音波探触子１が、設けられた回転ヘッド部１０が接続されている。
この超音波探触子１は、二つの超音波探触子１ａ，１ｂによって構成されている。
【００１６】
回転ヘッド部１０は、軸１３を介して探触子保持体２内部に設けられたロータリーコネクター１２へ回転自在に軸止されている。ロータリーコネクター１２自身は、回転ヘッド１０からの信号の伝達を行うものである。軸１３の外部は、直接回転ヘッド部１０に固着された管状体１４内に内包された状態に置かれている。管状体１４は、内部に超音波探触子１ａ，１ｂの超音波の媒介となるオイルの給油管１５が設けられ、探触子保持体２の給油管１６と接続されている。この接続は、回転継ぎ手の組み込みによりなされる（図示しない）。そしてこの管状体１４の後方外部にはギア４４が設けられている。
【００１７】
探触子保持体２の後方内部において、フレキシブルチューブ４が内包するフレキシブルシャフト４１と接続するギア４２が設けられている。このギア４２は、前述の回転モーター３の回転によって回転するフレキシブルシャフト４１の回転を受けて回転するものであり、探触子保持体２が備える回転位置検出器６に軸止されている。ギア４２の回転は、両端にギア４２とギア４４に係合する歯車が設けられたシャフト４３を介して、ギア４４に伝達される。これにより、回転モーター３の回転を受けて回転ヘッド部１０が回転するのである。
【００１８】
回転ヘッド部１０は、超音波探触子１即ち２つの超音波探触子１ａ，１ｂが背中合わせの状態で、固定されている。１１は探触子１ａ，１ｂが得た検出信号をフレキシブルチューブ４を介して探傷器８へ送るための信号線を示している。
【００１９】
２つの超音波探触子１ａ，１ｂは、その向きが、夫々車軸１００の中ぐり部内周面を臨むように回転ヘッド部１０に固定されている。探触子１ａ，１ｂ間には、発条１８が設けられており、両探触子１ａ，１ｂは、夫々車軸１００の中ぐり部内周面へ付勢される。
フレキシブルチューブ４の探触子保持体２への固定金具には、軸方向位置検出用ワイヤ１７が設けられている。
【００２０】
このような装置を用いて、例えば図２の矢印ＡＺに示す方向へスパイラル状に探触子を走査する場合、回転モーター３の回転により、矢印ＡＹ方向へ回転ヘッド部１０を回転させ、巻取り手段５のフレキシブルチューブ４の巻き解き動作により、フレキシブルチューブ４を摺動してＡＸ方向へ探触子保持体２と共に回転ヘッド部１０を移送する。これにより、中ぐり車軸１００の内部を内側からスパイラル状に探傷することができるのである。又矢印ＡＺと逆方向への探傷を行う場合は、巻取り手段５の巻取り動作により、ＡＸ方向と逆方向へ探触子保持体２と共に回転ヘッド部１０を移送する。このとき、必要に応じて、回転モーターを上記とは、逆回転させて、回転ヘッド部１０を矢印ＡＹと逆方向へ回転させれば、完全に逆方向へのスパイラル走査が行える。
但し、走査の確実を期すため、通常の走査の場合上記ＡＸ方向とは逆の方向に、即ち巻取り手段５が巻き取る動作によって移動する方向に、探触子保持体２及び回転ヘッド部１０を移送して、探傷を行うのが好ましい。
【００２１】
尚斜角探触子１ａ，１ｂのビームの範囲は、図１の斜線部Ｖ，Ｗに示す通りである（後に、図３を用いて詳述する）。又探傷の際、既述のコンピューター９により、探触子の走査、探傷器８の操作、感度校正、探傷データの処理、探傷結果の出力（プリンター１０の打ち出し或いはコンピューター９のモニターへの画像出力）等の制御を行えば、探傷の自動化に功を奏するものである。
【００２２】
上述のような装置を使用することにより、中ぐり車軸の内部の検査を行う者が車軸の近傍において、嵩張る探傷装置を操作する必要がなくなり、車軸外部の操作環境に左右されることなく、自動的に超音波探触子を走査することができることとなる。
【００２３】
次に、このような装置を用いて実施する本願発明に係る方法について説明する。先ず中ぐり車軸の超音波探傷におけるエコーについて述べる。
【００２４】
図３の１０２は、前述の車輪１０１、１０１が圧入された部分を示している（以下圧入部１０２という）。又１０３は、中ぐり車軸１００の中空部分を示している。超音波探触子１ａが発するビームＶは、車軸１００の左側コーナー部Ａ付近が探傷可能な方向性を有するものである。逆に超音波探触子１ｂが発するビームＷは、車軸１００の右側コーナー部Ｂ付近が探傷可能な方向性を有するものである。両超音波探触子１ａ，１ｂは、機能・構成は、同様のものを用いる。
【００２５】
いまこの超音波探触子１ｂが、図３の右方の車輪１０１の圧入部１０２を探傷していく場合を例にとって説明する。この例において、超音波探触子１ｂは、スパイラル状に移動するのであるが、ここでは、超音波探触子１ｂの車軸長手方向への変位に従って、即ち超音波探触子１ｂの図４に示す矢印Ｅ方向への移動成分に従って、得られるエコーについて考察する。
この図４に示すように超音波探触子１ｂが発するビームＷは、中心ビームＷａから、Ｗｂに示す範囲を持って広がっている。
【００２６】
図４の、圧入部１０２における位置Ｇａに、即ち上記中心ビームＷａの圧入部１０２における反射位置に、探傷ゲートＧを設定した際得られるエコーは、スコープ上図５に示す通りＳ／Ｎ比が悪く（低く）、この位置Ｇａに欠陥が存在する場合、その欠陥エコーＨは、圧入エコーＪによってその検出を阻害される。
尚、上記図５及び図６の縦軸は、反射エコーの高さ（ｄＢ）を示しており、横軸は、車軸長手方向Ｅへの変位を示している。
【００２７】
車軸長手方向即ち図４のＥ方向へ超音波探触子１ｂを移動した際の軌跡を観察すると、図６に示す通り、移動中欠陥エコーＨは、１回転毎に現れ、ビームＷの広がりＷｂにより、欠陥エコーＨｂとして検出される。図６中Ｈｘは、上記欠陥エコーＨの移動軌跡を示している。又位置Ｃにおいて欠陥エコーＨは、中心ビームＷａにより、欠陥の最大エコーＨｐとして現れる。
ここで、後述する平面座標へ１回転中に得られるピークエコーの高さを丸（プロット）で表現すると、図９のようになる。
車輪間に発生する圧入エコーＪは、図７に示すような挙動を示す。即ち１回転のピークエコーのビーム路程の挙動変化は少く、ピークエコーは軸外面付近に表れる。
この場合も、後述する平面座標へ１回転中に得られるピークエコーの高さを丸（プロット）で表現すると、図１１のようになる。
車輪表面外での嵌め合い物から反射してくるエコー（透過性エコー）Ｋの場合は、図８へ示すように、最大エコーの位置が軸表面位置までの距離より少し遠くなるため、１回転ごとの挙動分布が図中右方向へずれる。
平面座標（Ｅ方向変位−ビーム路程座標）へ１回転中に得られるピークエコーの高さを丸（プロット）で表現すると、図１０のようになる。
【００２８】
本願発明は、特に、検査を行う者（判定者）が視認により上記欠陥エコーＨと圧入エコーＪを確実且つ迅速に判定可能なように、下記の工程を採る。
即ち、探触子１が検出したデータは、判定者が視認できるように、探傷器８が検出したデータをモニター或いはプリンタ等の表示手段にて、表示する。
この表示手段は、直接、探傷器８が有するモニター或いはプリンタにて外部に出力するものであっても、コンピューター９を介し、より視認し易いように適当な画像処理がなされたものを探傷器８が有するモニター或いはプリンタにて外部に出力するものであってもよい。更には、コンピューター９が備えるモニター或いはプリンターにて外部へ出力されるものであってもよい。又探傷結果をリアルタイムに表示するものであってもよいし、一旦コンピューター９等に記録された後、後に表示のための出力を行うものとしても実施可能である。
【００２９】
コンピューター９のモニターへ出力する場合を例に採って説明すると、図９、図１０及び図１１に示すように、車軸１００のスラスト方向における探触子１の変位を横軸Ｘで示し探触子１の発する超音波の欠陥への到達距離即ちビーム路程を縦軸Ｆで示す座標平面を表示し、探触子１が検出したデータをこの座標に表示可能に設定する。各図において、横軸Ｘのある高さが、車軸１００の外周面位置と対応している。又、ｓ１は第１象限、ｓ２は第２象限、ｓ３は第３象限、そしてｓ４が第４象限を示している。
【００３０】
このような座標を用いて、事前に探触子１が検出したデータを分析したところ、上述の通り車軸に欠陥が存在する場合、その付近を走査して検出した各エコーは、図９に示すように、第１象限ｓ１と第３象限ｓ３へ斜めに分布する。欠陥が存在しない場合、その付近を走査して検出した各エコーは、図１０に示すように、斜めに分布するも、第１象限ｓ１にのみ現れている。車輪の嵌め合い位置にあっては、その付近を走査して検出した各圧入エコーは、図１１へ示すように、横軸Ｘに沿って、水平に分布している。
【００３１】
このように、欠陥の有無、圧入エコーによる場合、各エコーは、上記の通り、３つのパターンに類型化が可能である。従って、このように予め得た類型から、下記の判断が行えるのである。即ち図１２へ示すように、探触子１の車軸１００のスラスト方向についての変位を横軸Ｘで示し、当該欠陥に対するビーム路程を縦軸Ｆで示す座標平面において、第１象限ｓ１と第３象限ｓ３へ斜めに走るゾーンＳＳにエコーが分布する場合、車輪の嵌め合いによるものではないこと、そして、このゾーンＳＳにおいて、第１象限ｓ１内にのみエコーが分布するときは、そのエコーは透過性エコーと考えられ、欠陥は存在しないと判定することができる。ゾーンＳＳにおいて、第１象限ｓ１と第３象限ｓ３へ斜めに分布する場合、即ち第３象限ｓ３へ顕著な分布が確認された場合、欠陥エコーによるものと判定することができるのである。
【００３２】
ここで、それではゾーンＳＳなどという領域の設定を行わず、単に第３象限ｓ３に分布が確認されれば、欠陥エコーであると判定することが可能ではないかと考えることができる。これは、探傷装置の高精度化や座標のスケールの細分化によって可能かもしれないが、既存の前記探傷装置を用いる場合、任意のスケールで確実に判定を行おうとすれば正確な圧入エコーとの分別が必要となる。そこで、圧入エコーについては、図１２へ示すように、上記座標上、横軸Ｘを含み水平方向に伸びるゾーンＳＴを設定し、この領域での分布が顕著な場合、それは、圧入エコーによるものと判断することが可能である。
【００３３】
どのゾーンに分布するかというのは、見方を変えれば、どのような傾向即ちどのような相関関係を呈するかを、先ず判断するということである。従ってゾーンＳＳと、ゾーンＳＴのいずれの傾向を示すかの判断を行うことによって、圧入エコーか否かの判断を行う。そして、ゾーンＳＳに分布するものであれば、圧入エコーでないと判断して、欠陥の有無の判定を行えばよい。いずれのゾーンにも属しないものは、雑エコーである。
【００３４】
尚、第１象限と第２象限とは区別せずに、まとめて上象限とし、同じく第３象限と第４象限とは区別せずにまとめて下象限とすることが可能である（図示しない）。この設定の場合、圧入エコーは、これら上象限と下象限の境界（横軸Ｘ）に沿って分布し、欠陥エコーは、斜めに上象限と下象限の境界（横軸Ｘ）を横切って分布するものとして判定を行えばよいのである。
【００３５】
既述の通り、上記座標上のプロットが、その点の大きさ（丸の大きさ）或いは表示色によって探触子１が検出したエコー高さを表示するようにすれば、判別が更に行い易いものとなるため、効果的である（図９、図１０）。
以上の工程では、探傷器８或いはコンピューター９が、適宜表示手段に設定されたモニターへ自動的にプロットを行って表示するものが最も適当である。
しかし、少量の被検材について判定を行う場合等、判定の精度のみを重要視し、処理効率を問題としない場合、探傷器８等は、探傷データの上記座標位置を示す数値のみを外部へ出力するものとし、判定者自身が、その出力を基に、紙等に描かれた上記座標にプロットを行い、その出来上がった分布を見て、類型化されたデータとの比較を行うものとしても十分に実施可能である（但し、次の精密探傷は、モニターやプリンターへの表示が前提となる）。
【００３６】
上記の高速探傷による欠陥の有無の判別による欠陥検出後、下記の精密探傷を行うことによって、更に、高精度な探傷を行うことが可能である。
詳述すると、別途調整されたモニター等適宜表示手段或いはコンピューター等の適宜演算手段を用いて（これは、装置として新たに別のものを用意する場合だけでなく、既述のコンピューター９及びそのモニターはそのまま使用するものとし、これら装置の手順（プログラム）を変更することによって、対応するものとしても可能である。）、新たな座標設定を行うものである。
図１３へ示すように、探触子１の車軸１００のスラスト方向に対する変位をＸ−Ｙ平面の横軸Ｘにて表示するものとし、車軸１００のラジアル方向に対する変位をＸ−Ｙ平面の縦軸Ｙにて表示するものとする。そして、Ｘ−Ｙ平面へ垂直な軸Ｚは、探触子１の検出したエコー高さを表示する。このような座標空間へ、前述の高速探傷にて検出した欠陥エコーを表出することによって更に精密な検査を行うことが可能である。この図１３へ示すように、モニター表示された座標上に、車軸１００内周面の欠陥検出位置における探触子１のビームの広がり範囲内のエコー高さが表示される。
これによって、欠陥等の状態の視覚化或いは画像情報への変換を行うものであり、より高精度な欠陥の探傷を行うことが可能である。
【００３７】
図１４へ示すように、実際に欠陥ＣＫを検出探触子１が発する超音波は、ビームの広がりがあるため、ここで更に、視認が行い易いように、下記の構成を採るのが望ましい。
これは、図１５に示すようなカラーバーに従って、ビームの中心位置Ｃｅからの広がりによるビームの中心位置からの遠近の色分けを行うのである。
例えば、この図１５に示すカラーバーの右側へ寄るに従ってビームの手前位置に寄る（ビームの中心からは遠ざかる）ものとし、左側に寄るに従ってビームの遠方側へ寄る（ビーム中心位置Ｃｅから遠ざかる）ものとする。そして、ビーム中心位置Ｃｅ付近ｃｃを黄色にて表示し、上記ビームの手前側付近ｃｒを赤色にて表示し、上記ビームの遠方側付近ｃｆを白色にて表示するようにすれば（各色分けは、夫々の領域を示すものが異なるように表示されるのであれば、このような配色に限定するものではなく、適宜変更可能である。）、上記欠陥エコーの立体的表示に加えて、ビームとの位置関係を加味した判別が行え、更にその精度の向上が図れるものである（図１６）。
上記表示手段を採ることによって、例えば圧入エコーのような車軸表面に集まるエコーの場合は、図１７へ示すように、ビームの挙動が中心位置Ｃｅ付近ｃｃの黄色に集中し、圧入エコーの分布と判断し易い。
又、図１８へ示すように、形状面からは、欠陥エコーのような画像が得られても、表示される色が白色であれば、車軸表面外からの反射エコーと判断することができる。
【００３８】
このように、モニター等適宜表示手段或いはコンピューター等適宜演算手段の設定により、上記座標空間にて、表示されたエコー高さを、探触子１のビームの中心からの遠近によって、ビーム範囲の各部の色が異なるものとして、視覚化或いは画像情報化して、高精度な探傷を可能とするのである。
【００３９】
上述した実施例においては、中ぐり車軸の探傷に適した装置構成を示したが、、中実車軸の探傷に適した装置の構成についても同様の探傷を行うことが可能である。
以下に中実車軸の探傷に適した装置の例を掲げておく。図１９へ示すように、車軸１００は、車軸１００に嵌められた車輪１０１を支持すると共に回転させるローラ５１…に、乗せられている。この図１９において、上記ローラ５１は、２つしか見えないが、左右の車輪１０１の一つに対して、２つのローラ５１が一組となって、左右二組のローラ対、即ち合計４つのローラ５１…が車輪１０１，１０１を支持をするようにすれば、確実な車輪１０１の保持が行え適当である。
【００４０】
このような車軸１００の近傍には、門型フレーム５２が設置される。
このフレーム５２は、探触子１を保持するものである。詳述すると、フレーム５２には、車軸１００の外周面１０７より、車軸１００内部を探傷する探触子１ｘを備える。図１９中、１０８は、車軸１００に設けられたギアボックスを示している。
【００４１】
探触子１ｘは、アクチュエータ２０を備え、各位置にて、車軸１００表面に押圧されている。アクチュエータ２０は、エアーや油圧等の適宜流体圧或いはその他の機械的手段によって、探触子を車軸１００表面に押しつけることが可能なものである。
【００４２】
探触子１ｘは、車軸１００の外周面１０７より車軸１００内部を探傷するものであり、車軸１００の少なくともスラスト方向ｅに沿って探触子１ｘを摺動することが可能な摺動手段５３が備わっている。
図示したものについて説明すると、この摺動手段５３は、周面が螺刻されたシャフト５４と、この一端に設けられたモーター５５と、シャフト５４に螺合する治具５６とを有するものである。シャフト５４は、車軸１００のスラスト方向ｅに対し平行に配設されており、このシャフト５４に治具５６が螺合している。
治具５６には、探触子１ｘのアクチュエータ２０が固定されている。上記モーター５５の回転によって、シャフト５４が回動し、シャフト５４に螺合している治具５６は、シャフト５４の長手方向に摺動するのである。
この結果探触子１ｘは、車軸１００のスラスト方向ｅに沿って摺動するのである。
【００４３】
摺動手段５３は、どのような構成を採るものであっても実施可能であり、図示したものに限定するものではない。
このような摺動と共に前述のローラ５１からの回動を受けることによって、探触子１ｘは、少なくとも車軸１００の外周面１０７をスパイラル状に走査することになる。
【００４４】
上述してきた各実施例では、中ぐり車軸及び中実車軸のいずれの車軸に対しても、探触子１をスパイラル状に走査するものとしたが、このような走査方法に限定するものではなく、探触子１が車軸に対して他の軌道を描くように走査して実施することも可能である。例えば、探触子１が車軸のスラスト方向に沿って１ピッチを直線的に移動し、この移動後車軸が周方向に回転し、このような動作を１過程として、この過程を適宜回数繰り返すものとしても実施可能である。
【００４５】
【発明の効果】
本願第１の発明に係る車軸の斜角探傷方法によって、超音波斜角探傷法により、車軸の欠陥をスパイラル状に走査することによって探傷を行う際、車輪座などの車軸と車輪との嵌め合い部分における圧入エコーが発生し易い部位での比較的微小な欠陥エコーと圧入エコーとの識別が確実に行え、欠陥検出の精度の向上、判別の容易さの向上に功を奏するものである。又、迅速に欠陥検出を行うことが可能な点でも有利である。
本願第２の発明に係る車軸の斜角探傷方法によって、上記第１の発明にあって、識別性の一層の向上を図ることが可能となった。
更に、本願第３の発明に係る車軸の斜角探傷方法によって、上記第１或いは第２の発明の効果に加えて、迅速に検出された欠陥に対し、より具体的な視覚情報を得ることが可能であり、高精度の識別が可能となり、より万全な検査を実現した。
又更に、本願第４の発明に係る車軸の斜角探傷方法によって、上記第３の発明にあって、ビーム範囲の各部の色が異なるものとして、視覚化或いは画像情報化するため、ビームのどの位置で捕らえた欠陥の表示か、容易に識別が可能であり、欠陥の状態について、極めて正確に把握することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施例の装置の略全体正面図である。
【図２】本願発明の上記実施例の装置の要部略断面図である。
【図３】本願発明による探傷状態を示す説明図である。
【図４】本願発明による探傷状態を示す要部説明図である。
【図５】通常の探傷により得られた波形を示す説明図である。
【図６】通常の探傷により得られた波形を示す説明図である。
【図７】通常の探傷により得られた波形を示す説明図である。
【図８】通常の探傷により得られた波形を示す説明図である。
【図９】本願発明の探傷のため、事前に得られた波形を示す説明図である。
【図１０】本願発明の探傷のため、事前に得られた波形を示す説明図である。
【図１１】本願発明の探傷のため、事前に得られた波形を示す説明図である。
【図１２】本願発明の欠陥判別のパターンを示す説明図である。
【図１３】本願発明による表示状態を示す説明図である。
【図１４】車軸中の超音波の進行状態を示す説明図である。
【図１５】本願発明の一実施例の欠陥検出に用いるカラーバーを示す説明図である。
【図１６】上記カラーバーに従ってカラー表示を行った状態を示す本願発明の一実施例の説明図である。
【図１７】上記カラーバーに従ってカラー表示を行った状態を示す本願発明の一実施例の説明図である。
【図１８】上記カラーバーに従ってカラー表示を行った状態を示す本願発明の一実施例の説明図である。
【図１９】本願発明の実施に用いる装置の他の実施例の略全体正面図である。
【符号の説明】
１超音波探触子
２探触子保持体
３探触子回転手段
４フレキシブルチューブ
５巻取り手段
６回転位置検出器
１００車軸
１０２圧入部
１０３中空部[0001]
[Industrial applications]
The invention of the present application relates to a method for oblique flaw detection of an axle used in a railway vehicle, and more specifically, by scanning a probe from the surface of an axle or, in the case of a boring axle, from the inner surface thereof, by ultrasonic bevel flaw detection. The present invention relates to a method of separating a defect echo and a press-fit echo at a portion where a press-fit echo is likely to occur at a fitting portion between an axle and a wheel such as a wheel seat when performing a flaw detection.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, ultrasonic testing has been performed in, for example, an alternating test of an axle holding wheels provided in a railway vehicle. Particularly, in the case of a boring axle, a flaw running in the circumferential direction on the axle surface is likely to be formed. To detect only this flaw, it is necessary to set a flaw detection gate near the axle surface.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in ultrasonic flaw detection of an axle, a press-fit echo is generated at the time of an internal flaw detection of a fitting portion of the axle with a wheel, making it difficult to detect an actual defect echo. The press-fit echo is an echo irrelevant to a scratch generated due to a wheel or the like being pressed into an axle.
Since the press-in echo occurs at the wheel press-in portion where most of the fatigue scratches occur, it has been a great obstacle in ultrasonic flaw detection.
Several tests have been conducted on the cause of the press-in echo, but it has not been elucidated yet. At present, several phenomena are considered to be the causes of duplication.
Even when the boring axle is inspected from the inside, the presence of this press-in echo makes it difficult to detect a defective echo.
For example, recent Shinkansen bullet trains use a boring axle to reduce weight.However, when detecting fatigue damage on the axle surface from the inside of the axle using ultrasonic waves, discrimination between defect echoes and other echoes Has been addressed by assuming that the S / N ratio is sufficient, providing a measurement area (gate) at the beam path position where the defect occurs, and obtaining information on the height of the echo entering the area. .
However, even with such a contrivance, even when a small defect is present, a reliable flaw detection is not performed, and further improvement that can perform a practical judgment irrespective of whether it is solid or hollow is desired. It was.
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and particularly enables a person who performs an inspection to easily and accurately detect a defect without requiring skill.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The oblique flaw detection method for an axle according to the first invention of the present application is directed to an outer peripheral surface or an inner peripheral surface of the axle 100 when the test material is a solid axle, and when the test material is a hollow axle. The ultrasonic probe 1 is used to scan the inside of the axle 100 by scanning the ultrasonic probe 1, and employs the following steps. That is, in the thrust direction of the axle 100,ToThe beam at each position along the thrust direction of the axle detected by the probe 1 is placed on a coordinate plane using the displacement of the probe 1 and the reach of the ultrasonic wave emitted by the probe 1, that is, the beam path, as coordinate axes. It is assumed that the distribution of coordinate points is obtained by plotting path values. And I learned in advance from other axles,defectBy comparing the distribution state of each coordinate point, which differs depending on the presence or absence of the wheel and the presence or absence of the wheel fitting, and the distribution state of the coordinate points obtained from the axle 100 that is the test material, by comparingdefectIs determined.
[0005]
The oblique flaw detection method for an axle according to the second invention of the present application is the first invention, wherein the difference in the echo height detected by the probe 1 from the axle 100 serving as the test material can be distinguished. In this manner, coordinate points of different sizes or coordinate points of different colors are plotted on the coordinates according to the difference in echo height.
[0006]
The method for oblique flaw detection of an axle according to the third aspect of the present invention is the method according to the first or second aspect, wherein the defect is separately adjusted after detecting the defect by determining the presence or absence of the defect.Display meansTo the coordinate space having the coordinate axes of the displacement of the probe 1 in the thrust direction of the axle 100, the displacement of the axle 100 in the radial direction, and the echo height detected by the probe 1 into the coordinate space. It is to display the echo height within the beam spread range of the probe 1 at the detection position.
[0007]
The oblique flaw detection method for a middle axle according to a fourth invention of the present application is the third invention, whereinDisplay meansAnd the echo height displayed in the coordinate space on the displayed coordinates is displayed such that the color of each part of the beam range differs depending on the distance from the center of the beam of the probe 1. Is what you do.
[0008]
[Action]
The method for oblique flaw detection of an axle according to the first invention of the present application is described in the following.ToBeams at various positions along the thrust direction of the axle detected by the probe 1 on a coordinate plane using the displacement of the probe 1 and the reach of the ultrasonic wave emitted by the probe 1, that is, the beam path, as coordinate axes. When the path value is plotted, the indentation echo, the transmission echo, and the defect echo due to the fitting of the wheels use a pattern of a remarkably different constant distribution, respectively. By obtaining such a pattern from an axle for which the presence or absence of other defects or the like is known, and comparing the distribution obtained from the axle 100, which is the test material, with this pattern, which echo is generated, Simple and accurate identification is possible. Therefore, by adopting the above-mentioned method, that is, at the time of flaw detection of a fitting portion such as a wheel, by detecting the echo in front of the flaw detection gate in the longitudinal direction of the axle, it is possible to distinguish between the press-fit echo and the defect echo. became.
[0009]
The axle oblique flaw detection method according to the second invention of the present application is the axle flaw detection method according to the first invention, wherein each coordinate point plotted on the plane coordinates has a different size or a different color for the echo height. Therefore, it is possible to further improve the discriminability of data.
[0010]
The axle oblique flaw detection method according to the third invention of the present application can display the feature of the defect as a specific image after detecting the defect according to the first or second invention. , Its highly accurate recognition became possible.
[0011]
The method for oblique flaw detection of an axle according to a fourth aspect of the present invention is the third aspect of the invention, wherein the echo height displayed in the coordinate space is detected by setting the display means such as the monitor as appropriate. Since the color of each part of the beam range differs depending on the distance from the center of the beam of the child 1 to visualize or image information, it is easy to identify at which position of the beam the defect caught is displayed. It is possible, and more accurate recognition can be performed.
[0012]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of a device most suitable for carrying out the present invention, taking as an example a case where a borehole axle is flaw-detected. First, the probe holder 2 is disposed inside the axle from one end of the axle 100 where the wheel 101 is press-fitted. The probe holder 2 is provided at one end of the flexible tube 4. The flexible tube 4 has a length that can sufficiently follow the probe holder 2 regardless of the position inside the axle 100.
[0013]
The other end of the flexible tube 4 is connected to a winding means 5 such as a pulley provided outside the axle. Reference numeral 40 denotes a pulley for changing the sliding direction of the flexible tube 4. When the flexible tube 4 is wound by the winding means 5, the probe holder 2 moves to the right side in FIG. 1. By unwinding the flexible tube 4, the probe holder 2 Move to the left of 1. The flexible tube 4 is disposed so as to be inserted through the axle mounting portion 7. The axle mounting section 7 is fixed to an end of the axle 100 and includes a position sensor 70 that detects a sliding position of the flexible tube 4 and obtains information on a flaw detection position.
In the winding means 5, the rearmost end of the flexible tube 4 is connected to the probe rotating means 3 such as a rotating motor. To be precise, a rear end of a flexible shaft 41 described later is connected to the rotating means 3.
As long as the winding means 5 is provided with a moving means such as a caster 50 for easy movement, the installation position can be quickly moved according to the working environment regardless of the weight of the apparatus, and the winding means 5 is convenient. is there.
[0014]
The flexible tube 4 itself is provided with wiring for transmitting information sent from the ultrasonic probes 1a and 1b and the probe holder 2, and the flexible tube 4 receives the information from the winding means 5. The data is transferred to the flaw detector 8 and the computer 9. According to the data processing, it is also possible to connect and execute a printer 90 for emitting stored data or data obtained in real time.
[0015]
The configuration of the probe holder 2 will be described with reference to FIG. The rear part of the probe holder 2 is connected to the distal end side of the flexible tube 4, and the front part is connected to the rotary head unit 10 provided with the ultrasonic probe 1 for oblique flaw detection. I have.
This ultrasonic probe 1 is composed of two ultrasonic probes 1a and 1b.
[0016]
The rotary head unit 10 is rotatably fixed to a rotary connector 12 provided inside the probe holder 2 via a shaft 13. The rotary connector 12 itself transmits a signal from the rotary head 10. The outside of the shaft 13 is placed in a state of being included in a tubular body 14 fixed directly to the rotary head unit 10. The tubular body 14 is provided with an oil supply pipe 15 serving as a medium for ultrasonic waves of the ultrasonic probes 1a and 1b, and is connected to an oil supply pipe 16 of the probe holder 2. This connection is made by the incorporation of a rotary joint (not shown). A gear 44 is provided outside the rear of the tubular body 14.
[0017]
A gear 42 connected to a flexible shaft 41 included in the flexible tube 4 is provided inside the rear of the probe holder 2. The gear 42 is rotated by receiving the rotation of the flexible shaft 41 which is rotated by the rotation of the rotation motor 3, and is fixed to the rotation position detector 6 of the probe holder 2. The rotation of the gear 42 is transmitted to the gear 44 via a shaft 43 provided at both ends with gears that engage the gear 42 and the gear 44. As a result, the rotary head 10 rotates in response to the rotation of the rotary motor 3.
[0018]
The rotary head unit 10 is fixed with the ultrasonic probe 1, that is, the two ultrasonic probes 1a and 1b, back to back. Reference numeral 11 denotes a signal line for sending detection signals obtained by the probes 1a and 1b to the flaw detector 8 via the flexible tube 4.
[0019]
The two ultrasonic probes 1a and 1b are fixed to the rotary head unit 10 so that their directions face the inner peripheral surface of the boring part of the axle 100, respectively. A spring 18 is provided between the probes 1a and 1b, and the probes 1a and 1b are urged toward the inner peripheral surface of the boring portion of the axle 100, respectively.
A metal fitting for fixing the flexible tube 4 to the probe holder 2 is provided with an axial position detecting wire 17.
[0020]
For example, when the probe is scanned spirally in a direction indicated by an arrow AZ in FIG. 2 using such a device, the rotation of the rotary motor 3 causes the rotary head unit 10 to rotate in the direction of the arrow AY to wind up. The unwinding operation of the flexible tube 4 by the means 5 slides the flexible tube 4 to transfer the rotary head 10 together with the probe holder 2 in the AX direction. Thus, the inside of the boring axle 100 can be spirally flawed from inside. In the case of performing a flaw detection in the direction opposite to the arrow AZ, the rotating head unit 10 is moved together with the probe holder 2 in the direction opposite to the AX direction by the winding operation of the winding means 5. At this time, if necessary, if the rotating motor is rotated in the opposite direction to the above, and the rotating head unit 10 is rotated in the direction opposite to the arrow AY, the spiral scanning can be completely performed in the opposite direction.
However, in order to ensure the scanning, in the case of normal scanning, the probe holder 2 and the rotary head 10 are moved in the direction opposite to the AX direction, that is, in the direction in which the winding means 5 moves by the winding operation. Is preferably transferred to perform flaw detection.
[0021]
The range of the beams of the oblique probes 1a and 1b is as shown by the shaded portions V and W in FIG. 1 (described later in detail with reference to FIG. 3). At the time of flaw detection, the above-described computer 9 scans the probe, operates the flaw detector 8, calibrates sensitivity, processes flaw detection data, and outputs flaw detection results (e.g., launches a printer 10 or outputs an image to a monitor of the computer 9). If the control of (1) is performed, it will be effective for automation of flaw detection.
[0022]
By using the above-described device, a person who inspects the inside of the boring axle does not need to operate the bulky flaw detection device near the axle, and is not affected by the operating environment outside the axle, This makes it possible to scan the ultrasonic probe in an efficient manner.
[0023]
Next, a method according to the present invention implemented using such an apparatus will be described. First, the echo in the ultrasonic inspection of the boring axle will be described.
[0024]
Reference numeral 102 in FIG. 3 indicates a portion where the wheels 101 and 101 are press-fitted (hereinafter, referred to as a press-fit portion 102). Numeral 103 indicates a hollow portion of the boring axle 100. The beam V emitted by the ultrasonic probe 1a has a direction in which the vicinity of the left corner A of the axle 100 can be detected. Conversely, the beam W emitted from the ultrasonic probe 1b has a direction in which the vicinity of the right corner B of the axle 100 can be detected. The two ultrasonic probes 1a and 1b have the same function and configuration.
[0025]
Now, an example in which the ultrasonic probe 1b detects a flaw in the press-fit portion 102 of the right wheel 101 in FIG. 3 will be described. In this example, the ultrasonic probe 1b moves in a spiral shape. Here, according to the displacement of the ultrasonic probe 1b in the axle longitudinal direction, that is, in FIG. 4 of the ultrasonic probe 1b, Consider the resulting echo according to the moving component in the direction of arrow E shown.
As shown in FIG. 4, the beam W emitted from the ultrasonic probe 1b spreads from the center beam Wa with a range shown by Wb.
[0026]
The echo obtained when the flaw detection gate G is set at the position Ga in the press-fitting section 102 in FIG. 4, that is, at the reflection position of the center beam Wa in the press-fitting section 102, has an S / N ratio on the scope as shown in FIG. Unfortunately (low), when a defect is present at this position Ga, the detection of the defect echo H is hindered by the press-in echo J.
The vertical axis in FIGS. 5 and 6 represents the height (dB) of the reflected echo, and the horizontal axis represents the displacement in the longitudinal direction E of the axle.
[0027]
When observing the trajectory when the ultrasonic probe 1b is moved in the longitudinal direction of the axle, that is, in the direction E in FIG. 4, as shown in FIG. Is detected as a defect echo Hb. Hx in FIG. 6 indicates the movement trajectory of the defect echo H. At the position C, the defect echo H appears as the maximum echo Hp of the defect due to the center beam Wa.
Here, the height of the peak echo obtained during one rotation to the plane coordinates described later is represented by a circle (plot) as shown in FIG.
The press-fit echo J generated between the wheels exhibits a behavior as shown in FIG. That is, the behavior change of the beam path of the peak echo of one rotation is small, and the peak echo appears near the off-axis surface.
Also in this case, the height of the peak echo obtained during one rotation to the plane coordinates described later is represented by a circle (plot) as shown in FIG.
In the case of the echo (transmitted echo) K reflected from the fitted matter outside the wheel surface, as shown in FIG. 8, the position of the maximum echo is slightly longer than the distance to the shaft surface position, and thus one rotation. The behavior distribution of each is shifted rightward in the figure.
The height of the peak echo obtained during one rotation to the plane coordinates (E-direction displacement-beam path coordinates) is represented by a circle (plot) as shown in FIG.
[0028]
The present invention employs the following steps so that the inspector (determiner) can determine the defect echo H and the press-in echo J reliably and quickly by visual recognition.
That is, the data detected by the probe 1 is displayed on a monitor or a display device such as a printer so that the data detected by the flaw detector 8 can be visually recognized by a judge.
This display means may be directly output to the outside by a monitor or a printer included in the flaw detector 8, or may be subjected to appropriate image processing through the computer 9 so as to be more easily visually recognized. May be output to the outside by a monitor or a printer included in the printer. Further, it may be output to the outside by a monitor or a printer provided in the computer 9. Further, the flaw detection result may be displayed in real time, or may be temporarily recorded on the computer 9 or the like and then output for display later.
[0029]
The case of outputting to the monitor of the computer 9 will be described as an example. As shown in FIGS. 9, 10 and 11, the axle 100 is moved in the thrust direction.ToA displacement plane of the probe 1 is indicated by a horizontal axis X, and a coordinate plane indicated by a vertical axis F indicates an arrival distance of an ultrasonic wave emitted from the probe 1 to a defect, that is, a beam path, and data detected by the probe 1 is displayed. Set to be displayable at these coordinates. In each figure, a certain height of the horizontal axis X corresponds to the position of the outer peripheral surface of the axle 100. Also, s1 indicates the first quadrant, s2 indicates the second quadrant, s3 indicates the third quadrant, and s4 indicates the fourth quadrant..
[0030]
When the data detected by the probe 1 in advance was analyzed using such coordinates,On the axle as described aboveWhen a defect exists, each echo detected by scanning the vicinity thereof is obliquely distributed to the first quadrant s1 and the third quadrant s3 as shown in FIG. When there is no defect, each echo detected by scanning the vicinity of the defect, as shown in FIG. 10, is obliquely distributed but appears only in the first quadrant s1. At the wheel fitting position, each press-fitting echo detected by scanning the vicinity of the wheel is distributed horizontally along the horizontal axis X as shown in FIG.
[0031]
As described above, in the case of the presence or absence of the defect and the press-fit echo, each echo can be categorized into three patterns as described above. Therefore, the following judgment can be made from the type obtained in advance. That is, as shown in FIG.ofEcho is distributed in a zone SS running obliquely to the first quadrant s1 and the third quadrant s3 on a coordinate plane where the displacement of the axle 100 in the thrust direction is indicated by the horizontal axis X and the beam path for the defect is indicated by the vertical axis F. In this case, it is not due to the fitting of wheels, and in this zone SS, when an echo is distributed only in the first quadrant s1, the echo is considered to be a transparent echo, and it is determined that no defect exists. be able to. In the zone SS, when the distribution is oblique to the first quadrant s1 and the third quadrant s3, that is, when a remarkable distribution is confirmed to the third quadrant s3, it can be determined that the defect is due to a defective echo.
[0032]
In this case, it is possible to determine that a defect echo is possible if the distribution is simply confirmed in the third quadrant s3 without setting an area such as the zone SS. This may be possible by increasing the accuracy of the flaw detection device or subdividing the scale of the coordinates, but when using the existing flaw detection device, if it is desired to make a reliable determination at an arbitrary scale, it is possible to obtain an accurate press-fit echo. Separation is required. Therefore, as for the press-in echo, as shown in FIG. 12, a zone ST extending in the horizontal direction including the horizontal axis X is set on the coordinates, and when the distribution in this region is remarkable, it is assumed that the press-in echo is caused by the press-in echo. It is possible to judge.
[0033]
Which zone is distributed means that, from a different viewpoint, what kind of tendency, that is, what kind of correlation is exhibited, is determined first. Therefore, by determining which of the zone SS and the zone ST shows the tendency, it is determined whether or not the press-in echo is present. If it is distributed in the zone SS, it may be determined that the echo is not a press-fit echo, and the presence or absence of a defect may be determined. Those that do not belong to any zone are miscellaneous echoes.
[0034]
still,The first and second quadrants can be combined into an upper quadrant without being distinguished, and the third and fourth quadrants can be combined into a lower quadrant without being distinguished (not shown). In this setting, the injection echo is distributed along the boundary between the upper and lower quadrants (horizontal axis X), and the defect echo is distributed obliquely across the boundary between the upper and lower quadrants (horizontal axis X). That is, it is only necessary to make a determination as to perform the determination.
[0035]
As described above, if the plot on the coordinates indicates the echo height detected by the probe 1 according to the size of the point (the size of the circle) or the display color, it is easier to make a determination. Therefore, it is effective (FIGS. 9 and 10).
In the above steps, it is most suitable that the flaw detector 8 or the computer 9 automatically plots and displays the data on a monitor appropriately set as a display means.
However, when only the accuracy of the determination is important and the processing efficiency is not a problem, for example, when making a determination on a small amount of test material, the flaw detector 8 or the like sends only the numerical value indicating the coordinate position of the flaw detection data to the outside. Based on the output, the judge himself plots the coordinates drawn on paper or the like, looks at the completed distribution, and compares it with the categorized data. Sufficiently feasible (however, the next precision flaw detection is premised on display on a monitor or printer).
[0036]
After detecting a defect by determining the presence or absence of a defect by the high-speed flaw detection described above, by performing the following precision flaw detection, it is possible to perform a more precise flaw detection.
To be more specific, using an appropriate display means such as a separately adjusted monitor or an appropriate arithmetic means such as a computer (this is not limited to the case where another device is newly prepared, but also the computer 9 and its monitor described above). Can be used as it is, and by changing the procedure (program) of these devices, it is also possible to correspond to it.), And a new coordinate setting is performed.
As shown in FIG. 13, the displacement of the probe 1 in the thrust direction of the axle 100 is indicated by the horizontal axis X in the XY plane, and the displacement of the axle 100 in the radial direction is represented by the vertical axis in the XY plane. It shall be indicated by Y. The axis Z perpendicular to the XY plane indicates the echo height detected by the probe 1. By displaying a defect echo detected by the above-described high-speed flaw detection in such a coordinate space, a more precise inspection can be performed. As shown in FIG. 13, the echo height within the beam spread range of the probe 1 at the defect detection position on the inner peripheral surface of the axle 100 is displayed on the coordinates displayed on the monitor.
Thus, the state of the defect or the like is visualized or converted into image information, and it is possible to detect the defect with higher accuracy.
[0037]
As shown in FIG. 14, since the ultrasonic wave actually emitted by the probe 1 which detects the defect CK has a beam spread, it is desirable to adopt the following configuration so that the visual recognition can be further easily performed.
In this method, color separation from the center position of the beam based on the spread from the center position Ce of the beam is performed according to a color bar as shown in FIG.
For example, the closer to the right side of the color bar shown in FIG. 15, the closer to the position in front of the beam (away from the center of the beam), and the closer to the left side, the closer to the far side of the beam (away from the beam center position Ce). And If cc near the beam center position Ce is displayed in yellow, near cr on the near side of the beam is displayed in red, and cf near the far side of the beam is displayed in white. It is not limited to such a color scheme as long as the indications of the respective areas are displayed differently, and can be changed as appropriate.) In addition to the three-dimensional display of the defect echo, a beam and And the accuracy can be further improved (FIG. 16).
By using the above display means, in the case of an echo gathering on the axle surface such as a press-fit echo, for example, as shown in FIG. 17, the behavior of the beam is concentrated in yellow near the center position Ce, and the distribution of the press-fit echo is Easy to judge.
Also, as shown in FIG. 18, even if an image such as a defect echo is obtained from the shape surface, if the displayed color is white, it can be determined that the echo is reflected from outside the axle surface.
[0038]
As described above, the echo height displayed in the coordinate space is adjusted by the setting of the display means such as a monitor or the calculation means such as a computer as appropriate according to the distance from the center of the beam of the probe 1 to each part of the beam range. As a result, it is possible to perform flaw detection with high accuracy by visualizing or converting the image into information.
[0039]
In the above-described embodiment, the device configuration suitable for the detection of the bore axle has been described. However, the same flaw detection can be performed for the configuration of the device suitable for the detection of the solid axle.
The following is an example of a device suitable for flaw detection of a solid axle. As shown in FIG. 19, the axle 100 is mounted on rollers 51 that support and rotate a wheel 101 fitted on the axle 100. In FIG. 19, although only two rollers 51 are visible, two rollers 51 form one set for one of the left and right wheels 101, and two pairs of rollers, ie, a total of four If the rollers 51 support the wheels 101, the wheels 101 can be securely held, which is appropriate.
[0040]
In the vicinity of such an axle 100, a portal frame 52 is installed.
The frame 52 holds the probe 1. More specifically, the frame 52 is provided with a probe 1x for detecting the inside of the axle 100 from the outer peripheral surface 107 of the axle 100. In FIG. 19, reference numeral 108 denotes a gearbox provided on the axle 100.
[0041]
The probe 1x includes an actuator 20 and is pressed against the surface of the axle 100 at each position. The actuator 20 is capable of pressing the probe against the surface of the axle 100 by appropriate fluid pressure such as air or hydraulic pressure or other mechanical means.
[0042]
The probe 1x detects the inside of the axle 100 from the outer peripheral surface 107 of the axle 100, and includes a sliding unit 53 that can slide the probe 1x along at least the thrust direction e of the axle 100. Equipped.
Describing what is illustrated, the sliding means 53 has a shaft 54 with a threaded peripheral surface, a motor 55 provided at one end thereof, and a jig 56 screwed to the shaft 54. . The shaft 54 is disposed parallel to the thrust direction e of the axle 100, and a jig 56 is screwed to the shaft 54.
The actuator 20 of the probe 1x is fixed to the jig 56. The rotation of the motor 55 causes the shaft 54 to rotate, and the jig 56 screwed to the shaft 54 slides in the longitudinal direction of the shaft 54.
As a result, the probe 1x slides along the thrust direction e of the axle 100.
[0043]
The sliding means 53 can be implemented in any configuration, and is not limited to the illustrated one.
By receiving the rotation from the roller 51 together with such sliding, the probe 1x scans at least the outer peripheral surface 107 of the axle 100 in a spiral shape.
[0044]
In each of the embodiments described above, the probe 1 is spirally scanned with respect to any of the boring axle and the solid axle. However, the present invention is not limited to such a scanning method. It is also possible to carry out the scanning by scanning the probe 1 so as to draw another trajectory with respect to the axle. For example, the probe 1 linearly moves by one pitch along the thrust direction of the axle, and after this movement, the axle rotates in the circumferential direction. It can also be implemented.
[0045]
【The invention's effect】
When the flaw detection of the axle is performed in a spiral manner by the ultrasonic bevel flaw detection method according to the axle flaw detection method according to the first aspect of the present invention, the axle such as a wheel seat is fitted to the wheel. This makes it possible to reliably discriminate a relatively small defect echo and a press-fit echo at a portion where a press-fit echo is likely to occur, which is effective in improving the accuracy of defect detection and the ease of discrimination. It is also advantageous in that the defect can be detected quickly.
According to the oblique flaw detection method for an axle according to the second invention of the present application, it is possible to further improve the discriminability in the first invention.
Furthermore, in addition to the effects of the first and second aspects, more specific visual information can be obtained for a defect detected quickly by the axle flaw detection method according to the third aspect of the present invention. It is possible, high-precision identification is possible, and more thorough inspection has been realized.
Further, according to the axle oblique flaw detection method according to the fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the color of each part of the beam range is made different so that visualization or image information can be obtained. The display of the defect captured at the position can be easily identified, and the state of the defect can be grasped very accurately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic overall front view of an apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view of a main part of the apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view showing a flaw detection state according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view of a main part showing a flaw detection state according to the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a waveform obtained by normal flaw detection.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a waveform obtained by normal flaw detection.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a waveform obtained by normal flaw detection.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a waveform obtained by normal flaw detection.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing waveforms obtained in advance for flaw detection of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing waveforms obtained in advance for flaw detection of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing waveforms obtained in advance for flaw detection of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a defect determination pattern according to the present invention.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a display state according to the present invention.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a traveling state of an ultrasonic wave in an axle.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a color bar used for defect detection according to one embodiment of the present invention.
FIG. 16 is an explanatory diagram of one embodiment of the present invention showing a state where color display is performed according to the color bar.
FIG. 17 is an explanatory diagram of one embodiment of the present invention showing a state in which color display is performed according to the color bar.
FIG. 18 is an explanatory diagram of one embodiment of the present invention showing a state where color display is performed according to the color bar.
FIG. 19 is a schematic front elevational view of another embodiment of the apparatus used to carry out the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Ultrasonic probe
2 Probe holder
3 Probe rotating means
4 Flexible tube
5 Winding means
6 Rotational position detector
100 axles
102 Press-fit section
103 hollow

Claims

被検材が中実車軸の場合車軸(100) の外周面にて、被検材が中ぐり車軸の場合車軸(100) の外周面或いは内周面にて、超音波探触子(1) を走査することにより、車軸(100) 内部を探傷するものである車軸の斜角探傷方法において、車軸(100) のスラスト方向における探触子(1) の変位とこの探触子(1) の発する超音波の到達距離即ちビーム路程とを座標軸とする座標平面に、探触子(1) が検出した車軸のスラスト方向に沿った各位置でのビーム路程値をプロットすることによって座標点の分布状態を得るものとし、他の車軸から予め知得した、欠陥の有無及び車輪の嵌めあいの有無によって異なる、夫々の上記座標点の分布状態の類型と、被検材である車軸(100) から得た上記座標点の分布状態とを、比較することによって欠陥の有無の判別を行うものであることを特徴とする車軸の斜角探傷方法。When the test material is a solid axle, the ultrasonic probe (1) is on the outer peripheral surface of the axle (100), and when the test material is a boring axle, on the outer or inner peripheral surface of the axle (100). In the axle oblique flaw detection method for detecting flaws inside the axle (100) by scanning the axle (100), the displacement of the probe (1) in the thrust direction of the axle (100) and the displacement of this probe (1) The distribution of coordinate points by plotting the beam path values at each position along the axle thrust direction of the axle detected by the probe (1) on a coordinate plane with the arrival distance of the emitted ultrasonic wave, that is, the beam path, as a coordinate axis. The state of each coordinate point, which differs depending on the presence or absence of a defect and the presence or absence of a wheel fit, obtained from other axles in advance, and the axle (100) as the test material. The presence or absence of a defect is determined by comparing the distribution state of the coordinate points with the distribution state of the coordinate points. A method for oblique flaw detection of an axle.

被検材となる車軸(100) から探触子(1) が検出したエコー高さの違いを区別することが可能なように、エコー高さの違いによって、異なる大きさの座標点或いは異なる色の座標点を上記座標上にプロットするものであることを特徴とする請求項１記載の車軸の斜角探傷方法。Depending on the difference in echo height, coordinate points of different sizes or different colors can be distinguished from the axle (100) to be tested, so that the difference in echo height detected by the probe (1) can be distinguished. 2. The method according to claim 1, wherein the coordinate points are plotted on the coordinates.

上記欠陥の有無の判別による欠陥検出後、別途調整された表示手段を用いて、探触子(1) の車軸(100) のスラスト方向に対する変位と車軸(100) のラジアル方向に対する変位とこの探触子(1) の検出したエコー高さとを座標軸とする座標空間へ、車軸(100) の内部欠陥の検出位置における探触子(1) のビームの広がり範囲内のエコー高さを表示することを特徴とする請求項１又は２記載の車軸の斜角探傷方法。After detecting the defect by determining the presence or absence of the defect, the displacement of the probe (1) in the thrust direction of the axle (100) and the displacement of the axle (100) in the radial direction are determined using separately adjusted display means. To display the echo height within the beam spread range of the probe (1) at the detection position of the internal defect of the axle (100) in a coordinate space with the echo height detected by the probe (1) as the coordinate axis. 3. The method for oblique flaw detection of an axle according to claim 1, wherein

上記座標図形を上記表示手段を用いて表示し、表示された上記座標上の上記座標空間にて表示されるエコー高さを、探触子(1) のビームの中心からの遠近によって、ビーム範囲の各部の色が異なるように表示することを特徴とする請求項３記載の車軸の斜角探傷方法。The coordinate figure is displayed using the display means, and the echo height displayed in the coordinate space on the displayed coordinates is determined by the distance from the center of the beam of the probe (1) to the beam range. 4. The method for oblique flaw detection of an axle according to claim 3, wherein the color of each part is displayed differently.