JP7144669B2 - Ultrasonic thickness gauge - Google Patents
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Description
本発明は、超音波厚さ測定装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic thickness measuring device.
従来、この種の超音波厚さ測定装置としては、円筒形の超音波探触子と、超音波探触子の周囲を取り囲むように超音波探触子に固定されるリング状部材と、リング状部材の外周側面に接するようにケースに固定されるリング状弾性体と、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この超音波厚さ測定装置では、超音波探触子の測定面が被測定物の被測定面に押し付けられる際に、リング状弾性体の弾性力により、超音波探触子の測定面と被測定物の被測定面とが平行になりながら押し付けられる。これにより、被測定物の被測定面が超音波探触子の測定面に対して傾斜していても(両者が平行でなくても)、超音波探触子の測定面を被測定物の被測定面に密着させることができる。そして、超音波探触子の測定面から超音波を発射すると共に被測定物からの反射波を利用して被測定物の厚さを測定する。 Conventionally, this type of ultrasonic thickness measuring device includes a cylindrical ultrasonic probe, a ring-shaped member fixed to the ultrasonic probe so as to surround the ultrasonic probe, and a ring and a ring-shaped elastic body fixed to the case so as to be in contact with the outer peripheral side surface of the shaped member (see, for example, Patent Document 1). In this ultrasonic thickness measuring apparatus, when the measurement surface of the ultrasonic probe is pressed against the measurement surface of the object, the elastic force of the ring-shaped elastic body causes the measurement surface of the ultrasonic probe to contact the object. The object to be measured is pressed while being parallel to the surface to be measured. As a result, even if the measurement surface of the object to be measured is inclined with respect to the measurement surface of the ultrasonic probe (even if the two are not parallel), the measurement surface of the ultrasonic probe can be placed on the object to be measured. It can be brought into close contact with the surface to be measured. Then, ultrasonic waves are emitted from the measurement surface of the ultrasonic probe and reflected waves from the object are used to measure the thickness of the object.
上述の超音波厚さ測定装置では、超音波探触子の外周側にリング状部材やリング状弾性体、ケースが位置するから、超音波探触子の外周側に必要な大きさ(スペース)が大きくなりやすい。超音波探触子の外周側に必要な大きさが大きいと、超音波探触子の測定面が被測定物の被測定面(被押付位置)に押し付けられる前にケースなどの部材が被測定物に当接するなどして邪魔になりやすい。 In the ultrasonic thickness measuring device described above, since the ring-shaped member, the ring-shaped elastic body, and the case are positioned on the outer peripheral side of the ultrasonic probe, the required size (space) on the outer peripheral side of the ultrasonic probe tends to grow. If the size required for the outer circumference of the ultrasonic probe is large, the case and other members of the object to be measured must be removed before the measurement surface of the ultrasonic probe is pressed against the surface to be measured (position to be pressed) of the object to be measured. It is easy to get in the way by contacting objects.
本発明の超音波厚さ測定装置は、超音波探触子の外周側に必要な大きさ(スペース)を小さくすることを主目的とする。 A main object of the ultrasonic thickness measuring apparatus of the present invention is to reduce the required size (space) on the outer peripheral side of the ultrasonic probe.
本発明の超音波厚さ測定装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The ultrasonic thickness measuring apparatus of the present invention employs the following means to achieve the above-mentioned main object.
本発明の超音波厚さ測定装置は、
超音波探触子の測定面が被測定部の被測定面に押し付けられ、前記超音波探触子によって前記被測定部に対して超音波を送受信することにより、前記被測定部の厚さを測定する超音波厚さ測定装置であって、
前記超音波探触子の前記測定面側とは反対側に配置される支持部と、
前記支持部と前記超音波探触子とを接続すると共に少なくとも一部が弾性変形可能な接続変形部と、
前記超音波探触子の初期位置への位置決めに用いられると共に前記超音波探触子の径方向における前記超音波探触子の移動量を制限するガイド部と、
を備えることを要旨とする。
The ultrasonic thickness measuring device of the present invention is
The measurement surface of the ultrasonic probe is pressed against the surface to be measured of the part to be measured, and by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from the part to be measured by the ultrasonic probe, the thickness of the part to be measured is measured. An ultrasonic thickness measuring device for measuring,
a support portion arranged on the side opposite to the measurement surface side of the ultrasonic probe;
a connection deformation portion that connects the support portion and the ultrasonic probe and is at least partially elastically deformable;
a guide part that is used for positioning the ultrasonic probe to an initial position and limits the amount of movement of the ultrasonic probe in the radial direction of the ultrasonic probe;
The gist is to provide
この本発明の超音波厚さ測定装置では、超音波探触子の測定面側とは反対側に配置される支持部と、支持部と超音波探触子とを接続すると共に少なくとも一部が弾性変形可能な接続変形部と、超音波探触子の初期位置への位置決めに用いられると共に超音波探触子の径方向における超音波探触子の移動量を制限するガイド部と、を備える。したがって、接続変形部が、超音波探触子と支持部材との間すなわち超音波探触子の測定面側とは反対側に位置するから、超音波探触子の外周側に位置するものに比して、超音波探触子の外周側に必要な大きさ(スペース)を小さくすることができる。そして、被測定部の厚さを測定する際には、支持部と接続変形部と超音波探触子とが被測定部側に移動し、接続変形部の少なくとも一部の弾性変形(圧縮や座屈)を伴って超音波探触子の測定面が被測定部の被測定面(被押付位置)に平行になりながら押し付けられ、超音波探触子によって被測定部に対して超音波を送受信することにより、被測定部の厚さを測定する。この超音波厚さ測定装置では、超音波探触子の外周側に必要な大きさを小さくすることができるから、超音波探触子の測定面が被測定物の被測定面に押し付けられる前に何らかの部材が被測定物に当接するなどして邪魔になるのを抑制することができる。また、超音波探触子の測定面が被測定物の被測定面に押し付けられる際に、ガイド部によって超音波探触子のその径方向における移動量を制限することができ、超音波探触子の測定面が被測定部の被測定面(所望の被押付位置)からずれた位置に押し付けられるのを抑制することができる。さらに、被測定部の厚さの測定後に超音波探触子の測定面が被測定部の被測定面から離間したときに、ガイド部によって超音波探触子を初期位置に位置決めすることができる。 In the ultrasonic thickness measuring apparatus of the present invention, the supporting portion arranged on the side opposite to the measurement surface side of the ultrasonic probe; An elastically deformable connection deformation part, and a guide part used for positioning the ultrasonic probe to the initial position and limiting the amount of movement of the ultrasonic probe in the radial direction of the ultrasonic probe . Therefore, since the connection deformation portion is positioned between the ultrasonic probe and the support member, that is, on the side opposite to the measurement surface side of the ultrasonic probe, it is positioned on the outer peripheral side of the ultrasonic probe. In comparison, the size (space) required for the outer peripheral side of the ultrasonic probe can be reduced. Then, when measuring the thickness of the part to be measured, the supporting part, the connecting deformation part, and the ultrasonic probe move toward the part to be measured, and at least a part of the connecting deformation part elastically deforms (compresses, buckling), the measurement surface of the ultrasonic probe is pressed while becoming parallel to the surface to be measured (pressing position) of the part to be measured, and the ultrasonic probe emits ultrasonic waves to the part to be measured. By transmitting and receiving, the thickness of the part to be measured is measured. In this ultrasonic thickness measuring device, since the size required for the outer peripheral side of the ultrasonic probe can be made small, the ultrasonic probe can be measured before the measurement surface of the ultrasonic probe is pressed against the measurement surface of the object to be measured. In addition, it is possible to prevent any member from contacting the object to be measured and becoming an obstacle. Further, when the measurement surface of the ultrasonic probe is pressed against the surface to be measured of the object to be measured, the amount of movement of the ultrasonic probe in the radial direction can be limited by the guide section. It is possible to prevent the measuring surface of the element from being pressed to a position deviated from the surface to be measured (desired position to be pressed) of the part to be measured. Furthermore, when the measurement surface of the ultrasonic probe separates from the surface to be measured of the part to be measured after the thickness of the part to be measured is measured, the ultrasonic probe can be positioned at the initial position by the guide part. .
本発明の超音波厚さ測定装置において、前記接続変形部は、前記支持部と前記超音波探触子とに接続されると共に弾性変形可能な変形部材であるものとしてもよい。ここで、変形部材としては、コイルばねやゴムなどを用いることができる。 In the ultrasonic thickness measuring apparatus of the present invention, the connection deformation section may be a deformation member connected to the support section and the ultrasonic probe and elastically deformable. Here, a coil spring, rubber, or the like can be used as the deformation member.
本発明の超音波厚さ測定装置において、前記接続変形部は、前記超音波探触子に接続されると共に弾性変形可能な変形部材と、前記変形部材と前記支持部とに接続される球面ベアリングと、を有するものとしてもよい。こうすれば、変形部材がよりスムーズに弾性変形することができる。ここで、変形部材としては、コイルばねやゴムなどを用いることができる。 In the ultrasonic thickness measuring apparatus of the present invention, the connection deformation section includes a deformation member that is connected to the ultrasonic probe and is elastically deformable, and a spherical bearing that is connected to the deformation member and the support section. and may have In this way, the deformation member can elastically deform more smoothly. Here, a coil spring, rubber, or the like can be used as the deformation member.
本発明の超音波厚さ測定装置において、前記接続変形部は、前記支持部に接続されると共に弾性変形可能な第1変形部材と、前記超音波探触子に接続されると共に弾性変形可能な第2変形部材と、前記第1変形部材と前記第2変形部材とに接続される中間支持部材と、を有し、前記中間支持部材の初期位置への位置決めに用いられると共に前記中間支持部材の径方向における前記中間支持部材の移動量を制限する第2ガイド部を更に備えるものとしてもよい。こうすれば、超音波探触子の測定面が被測定物の被測定面に押し付けられる際に、第2ガイド部によって中間支持部材のその径方向における移動量を制限することができ、接続変形部全体としての変形量(支持部と超音波探触子との間での湾曲量)が大きくなるのを抑制することができる。また、被測定部の厚さの測定後に超音波探触子の測定面が被測定部の被測定面から離間したときに、第2ガイド部によって中間支持部材を初期位置に位置決めすることができる。ここで、第1変形部材や第2変形部材としては、コイルばねやゴムなどを用いることができる。 In the ultrasonic thickness measuring apparatus of the present invention, the connection deformation section includes a first deformation member connected to the support section and elastically deformable, and an elastically deformable first deformation member connected to the ultrasonic probe and elastically deformable. Having a second deformation member and an intermediate support member connected to the first deformation member and the second deformation member, used for positioning the intermediate support member to the initial position and the intermediate support member A second guide portion may be further provided for limiting the amount of movement of the intermediate support member in the radial direction. With this configuration, when the measurement surface of the ultrasonic probe is pressed against the measurement surface of the object to be measured, the second guide portion can limit the amount of movement of the intermediate support member in its radial direction. It is possible to suppress an increase in the amount of deformation of the entire portion (amount of bending between the support portion and the ultrasonic probe). Further, when the measurement surface of the ultrasonic probe is separated from the surface to be measured of the portion to be measured after the thickness of the portion to be measured is measured, the intermediate support member can be positioned at the initial position by the second guide portion. . Here, a coil spring, rubber, or the like can be used as the first deformation member and the second deformation member.
この場合、前記第1変形部材は、前記第2変形部材よりも低剛性であるものとしてもよい。こうすれば、第1変形部材が第2変形部材よりも縮みやすく、中間支持部材が第1変形部材側に移動しやすくなり、第2変形部材の弾性変形量を小さくすることができる。 In this case, the first deformation member may have lower rigidity than the second deformation member. In this way, the first deformable member contracts more easily than the second deformable member, the intermediate support member can easily move toward the first deformable member, and the elastic deformation amount of the second deformable member can be reduced.
また、この場合、前記接続変形部は、前記第1変形部材と前記支持部とに接続される球面ベアリングを更に有するものとしてもよい。こうすれば、第1変形部材がよりスムーズに弾性変形することができる。 Moreover, in this case, the connection deformation portion may further include a spherical bearing connected to the first deformation member and the support portion. In this way, the first deformation member can elastically deform more smoothly.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, a mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の第1実施例の超音波厚さ測定装置20の構成の概略を示す構成図である。なお、第1実施例において、超音波厚さ測定装置20の上下方向は、図1に示した通りである。また、超音波厚さ測定装置20の水平方向は、上下方向に直交する方向である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an ultrasonic
図示するように、超音波厚さ測定装置20は、超音波を用いて被測定物10における被測定部11の厚さDを測定するのに用いられ、枠部22と、枠部22に固定される支持部29と、支持部29の下側に配置される超音波探触子30と、超音波探触子30を保持する探触子ホルダ32と、超音波探触子30に取り付けられるガイドパイプ34と、支持部29と超音波探触子30(探触子ホルダ32)とに接続されると共に弾性変形可能なコイルばね(変形部材)40と、を備える。
As shown in the figure, the ultrasonic
枠部22は、円板状の第1円板部23と、第1円板部23よりも下側で且つ第1円板部23と同軸に配置される第2円板部24と、第1円板部23と第2円板部24とを周方向に間隔をおいて接続する複数の連結部27と、を備える。第1円板部23および第2円板部24は、それぞれ中央に円形の穴23h,24hを有する。支持部29は、円柱状に形成されており、第1円板部23の穴23hに挿通されて固定されている。
The
超音波探触子30は、測定面(下端面)側で超音波を送受信する直接接触型の垂直探触子として構成されている。この超音波探触子30は、第2円板部24の穴24hの径よりも小さい外径を有する円柱状に形成されおり、超音波探触子30の上端部付近の側面(図1の右側)には、図示しない探触子側コネクタが設けられている。探触子ホルダ32は、第2円板部24の穴24hの径よりも大きい外径を有すると共に下端面側および図1の右側で開口する凹部を有する円柱状に形成されており、この凹部に、超音波探触子30が、探触子側コネクタが図1の右側となるように挿入されて固定されている。超音波探触子30および探触子ホルダ32は、一体にされ(或いは一体の市販品が用いられ)、第2円板部24よりも第1円板部23側(上側)から超音波探触子30が第2円板部24の穴24hに挿通される。また、超音波探触子30の探触子側コネクタには、表示部36に接続されたケーブル37の端部に設けられた表示部側コネクタ38が接続されている。表示部36は、超音波探触子30からの信号に基づいて、測定結果としての被測定部11の厚さDの検出値を表示する。表示部側コネクタ38としては、直角タイプのものが用いられ、ケーブル37は、表示部側コネクタ38から枠部22の連結部27に沿って第1円板部23側(上側)に延びている。
The
ガイドパイプ34は、樹脂などによって外周面が滑らかな円筒状に形成されており、超音波探触子30の延在方向(図1の上下方向)における中央部付近を包囲するように超音波探触子30に取り付けられている。上述の第2円板部24の穴24hの径は、このガイドパイプ34の外径よりも若干大きい値に定められている。なお、この第2円板部24の穴24hの径(穴24hとガイドパイプ34との隙間)は、超音波探触子30の測定面と被測定部11の被測定面との傾斜の許容角度(例えば、4度や5度、6度)に基づいて定められる。
The
コイルばね40としては、その全長が平均径の4倍よりも長いものが用いられる。ここで、コイルばね40の平均径は、コイルばね40の外径と内径との和を値2で除した値に相当する。このコイルばね40は、弾性力により、探触子ホルダ32を第2円板部24側(下側)に付勢する。これにより、超音波探触子30が第2円板部24の穴24hに挿通している状態で探触子ホルダ32の下端面が第2円板部24の上端面に当接し、超音波探触子30が初期位置(枠部22に対する相対的な初期位置)に位置決めされる。
As the
この超音波厚さ測定装置20では、コイルばね40が、超音波探触子30の測定面側とは反対側(超音波厚さ測定装置20における上側)に位置するから、超音波探触子30の外周側に位置するものに比して、超音波探触子30の外周側に必要な大きさ(スペース)を小さくすることができる。例えば、第2円板部24の外径などを小さくすることができる。
In this ultrasonic
次に、こうして構成された超音波厚さ測定装置20の動作、具体的には、超音波厚さ測定装置20を用いて被測定物10における被測定部11の厚さDを測定する際の動作について説明する。第1実施例では、超音波探触子30が初期位置のとき(図1のとき)に超音波探触子30の測定面と被測定部11の被測定面とが平行でない場合について説明する。なお、支持部29は、ロボットアームなどの図示しない移動装置に取り付けられる。また、被測定部11の厚さDを測定する前に、準備処理として、被測定部11の被測定面に水やグリセリンなどの粘性を有する媒質(粘性流体)が供給されると共に移動装置により支持部29の水平方向における位置が調節される。被測定部11の被測定面に媒質を供給するのは、超音波探触子30からの超音波を被測定部11に効率よく伝達させるためである。
Next, the operation of the ultrasonic
被測定部11の厚さDを測定する際には、移動装置により、支持部29や枠部22、コイルばね40、超音波探触子30が一体に被測定部11側(下側)に移動する。すると、超音波探触子30の測定面の一部が被測定部11の被測定面に当接し、被測定部11の被測定面からの力により、図2に示すように、枠部22に対する相対的な超音波探触子30の傾斜や上側(斜め上側を含む)への移動(図2では反時計回りに傾斜しながら上側への移動)、コイルばね40の弾性変形(圧縮や座屈)を伴って、超音波探触子30の測定面が被測定部11の被測定面に平行になりながら押し付けられる。これにより、超音波探触子30の測定面と被測定部11の被測定面とを(媒質を介して)密着させることができる。第1実施例では、上述したように、超音波探触子30の外周側に必要な大きさ(スペース)を小さくすることができるから、超音波探触子30の測定面が被測定部11の被測定面に押し付けられる前に第2円板部24などが被測定物10に当接するなどして邪魔になるのを抑制することができる。また、第2円板部24の穴24hの内周面や上端縁によって、超音波探触子30のその径方向の移動量を制限することができ、超音波探触子30の測定面が被測定部11の被測定面(所望の被押付位置)からずれた位置に押し付けられるのを抑制することができる。図2のように左右方向で被測定物10の厚さDが異なる場合、超音波探触子30の測定面が押し付けられる位置がずれると、被測定部11の厚さDを正確に測定できない可能性がある。このため、超音波探触子30のその径方向の移動量を制限する意義は大きい。さらに、コイルばね40として全長が平均径の4倍よりも長いものを用いるから、コイルばね40がよりスムーズに座屈することができる。加えて、表示部側コネクタ38として直角タイプのものを用いると共にケーブル37を表示部側コネクタ38から枠部22の連結部27に沿って第1円板部23側(上側)に延びるように配線するから、超音波探触子30の測定面が被測定部11の被測定面に平行になる際にケーブル37が邪魔になるのを抑制することができる。また、超音波探触子30にガイドパイプ34を取り付けるから、超音波探触子30(およびガイドパイプ34)が第2円板部24の穴24hの内周面に対してスムーズに移動することができる。
When measuring the thickness D of the portion to be measured 11, the
そして、超音波探触子30により被測定部11に対して超音波を送受信すると(被測定部11に超音波を送信して被測定部11の裏面からの反射波を受信すると)、その受信結果に基づく信号を超音波探触子30から表示部36に出力し、表示部36で被測定部11の厚さDの検出値として表示する。このようにして被測定部11の厚さDを測定することができる。
Then, when the
被測定部11の厚さDを計測すると、移動装置により、支持部29や枠部22、コイルばね40、超音波探触子30を被測定部11から離間する側(上側)に移動する。そして、超音波探触子30の測定面が被測定部11の被測定面から離間すると、コイルばね40の弾性力や超音波探触子30などの重力によって、超音波探触子30が第2円板部24の穴24hに沿って枠部22に対して相対的に下側に移動し、探触子ホルダ32の下端面が第2円板部24の上端面に当接し、超音波探触子30が初期位置に戻る(再度、位置決めされる)。
When the thickness D of the measured
なお、被測定物10における異なる複数の被測定部11の厚さDを測定する際には、移動装置により支持部29を水平方向に移動させて超音波探触子30と被測定物10との相対位置を変更して、それぞれの被測定部11の厚さDを測定すればよい。また、被測定物10における或る特定の被測定部11の厚さDを複数回に亘って測定する際には、移動装置により支持部29を所定角度(例えば90度など)ずつ回転させて、同一の被測定部11の厚さDを測定することが考えられる。後者は、被測定物10の傾斜方向の高い側と超音波探触子30に対する表示部側コネクタ38側との相対関係により、表示部側コネクタ38の邪魔になりやすさが異なる場合があるためである。
When measuring the thickness D of a plurality of different parts to be measured 11 of the object to be measured 10, the
以上説明した第1実施例の超音波厚さ測定装置20によれば、コイルばね40が超音波探触子30の測定面側とは反対側(超音波厚さ測定装置20における上側)に位置するから、超音波探触子30の外周側に位置するものに比して、超音波探触子30の外周側に必要な大きさ(スペース)を小さくすることができる。この結果、超音波探触子30の測定面が被測定部11の被測定面(被押付位置)に押し付けられる前に第2円板部24などが被測定物10に当接するなどして邪魔になるのを抑制することができる。また、超音波探触子30の測定面が被測定部11の被測定面に押し付けられる際に、第2円板部24の穴24hによって、超音波探触子30のその径方向における移動量を制限することができ、超音波探触子30の測定面が被測定部11の被測定面(所望の被押付位置)からずれた位置に押し付けられるのを抑制することができる。さらに、超音波探触子30の測定面が被測定部11の被測定面から離間したときに、探触子ホルダ32や第2円板部24の穴24hや上端面によって、超音波探触子30を初期位置に位置決めすることができる。
According to the ultrasonic
第1実施例の超音波厚さ測定装置20では、図1に示したように、支持部29と超音波探触子30(探触子ホルダ32)とを接続すると共に少なくとも一部が弾性変形可能な接続変形部として、コイルばね40を用いるものとした。しかし、図3の超音波厚さ測定装置20Bに示すように、接続変形部として、探触子ホルダ32に接続されるコイルばね40と、支持部29とコイルばね40とに接続される球面ベアリング52と、を備えるものとしてもよい。この場合、枠部22や支持部29、接続変形部(球面ベアリング52、コイルばね40)、超音波探触子30が被測定部11側(下側)に移動して超音波探触子30の測定面が被測定部11の被測定面に押し付けられる際に、図4に示すように、コイルばね40がよりスムーズに弾性変形することができる。
In the ultrasonic
第1実施例の超音波厚さ測定装置20では、変形部材として、コイルばね40を用いるものとしたが、コイルばね40に代えて、弾性変形可能な柱状のゴムなどを用いるものとしてもよい。
In the ultrasonic
次に、本発明の第2実施例の超音波厚さ測定装置120について説明する。図5は、第2実施例の超音波厚さ測定装置120の構成の概略を示す構成図である。図5の第2実施例の超音波厚さ測定装置120は、枠部22を枠部122に変更した点や、支持部29と超音波探触子30(探触子ホルダ32)とを接続すると共に少なくとも一部が弾性変形可能な接続変形部としてのコイルばね40を接続変形部140に変更した点を除いて、図1に示した第1実施例の超音波厚さ測定装置20と同一の構成をしている。したがって、重複した説明を回避するために、第2実施例の超音波厚さ測定装置120のうち第1実施例の超音波厚さ測定装置20と同一の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。なお、第2実施例において、超音波厚さ測定装置120の上下方向は、図5に示した通りである。また、超音波厚さ測定装置120の水平方向は、上下方向に直交する方向である。
Next, an ultrasonic
超音波厚さ測定装置120の枠部122は、超音波厚さ測定装置20の枠部22と同様の第1円板部23や第2円板部24、連結部27に加えて、円板状の第3円板部125および第4円板部126を備える。第3円板部125および第4円板部126は、第1円板部23と第2円板部24との間に第1円板部23側から第3円板部125、第4円板部126の順に且つ第1円板部23や第2円板部24と同軸に配置されており、第1円板部23や第2円板部24と共に複数の連結部27により連結されている。また、第3円板部125および第4円板部126は、それぞれ、中央に円形の穴125h,126hを有する。第3円板部125の穴125hの径は、第4円板部126の穴126hの径よりも大きい値に定められている。
The
接続変形部140は、支持部29に接続されると共に弾性変形可能な第1コイルばね(第1変形部材)142と、超音波探触子30に接続されると共に弾性変形可能な第2コイルばね(第2変形部材)150と、第1コイルばね142と第2コイルばね150とに接続される中間支持部材144と、を備える。以下、第1コイルばね142、中間支持部材144、第2コイルばね150の順に説明する。
The
第1コイルばね142としては、第2コイルばね150よりも全長が短く且つばね定数が小さい(柔らかい)ものが用いられる。この第1コイルばね142は、弾性力により、中間支持部材144を第2コイルばね150側(下側)に付勢する。
As the
中間支持部材144は、円柱状の柱状部145と、柱状部145から第1コイルばね142側(上側)に延出する円錐台状の第1円錐台部146と、柱状部145から第2コイルばね150側(下側)に延出すると共に柱状部145よりも大きい外径を有するフランジ部147と、フランジ部147から第2コイルばね150側(下側)に延出する円錐台状の第2円錐台部148と、を備える。第1円錐台部146は、柱状部145側から第1コイルばね142側に向かうにつれて、外径が、柱状部145と同一の値から第3円板部125の穴125hの径よりも大きい値まで徐々に大きくなるように形成されている。フランジ部147の外径は、第3円板部125の穴125hよりも小さく且つ第4円板部126の穴126hよりも大きい値に定められている。第2円錐台部148は、フランジ部147側から第2コイルばね150側に向かうにつれて、外径が、第4円板部126の穴126hよりも小さい値から徐々に小さくなるように形成されている。この中間支持部材144は、第3円板部125よりも第1円板部23側(上側)から第3円板部125の穴125hに挿通され、第2円錐台部148やフランジ部147、柱状部145が第3円板部125の穴125hを通過して配置される。この中間支持部材144は、第1コイルばね142の弾性力により、第1円錐台部146の傾斜面が第3円板部125の穴125hの上端縁に当接すると共にフランジ部147の下端面が第4円板部126の上端面に当接し、中間支持部材144が初期位置(枠部122に対する相対的な初期位置)に位置決めされる。
The
第2コイルばね150としては、コイルばね40と同様に、その全長が平均径の4倍よりも長いものが用いられる。この第2コイルばね150は、弾性力により、探触子ホルダ32を第2円板部24側(下側)に付勢する。これにより、超音波探触子30が第2円板部24の穴24hに挿通している状態で探触子ホルダ32の下端面が第2円板部24の上端面に当接し、超音波探触子30が初期位置(枠部122に対する相対的な初期位置)に位置決めされる。
Like the
この超音波厚さ測定装置120では、接続変形部140(第1コイルばね142や中間支持部材144、第2コイルばね150)が、超音波探触子30の測定面側とは反対側(超音波厚さ測定装置120における上側)に位置するから、超音波探触子30の外周側に位置するものに比して、超音波探触子30の外周側に必要な大きさ(スペース)を小さくすることができる。例えば、第2円板部24の外径などを小さくすることができる。
In this ultrasonic
次に、こうして構成された超音波厚さ測定装置120の動作、具体的には、超音波厚さ測定装置120を用いて被測定物10における被測定部11の厚さDを測定する際の動作について説明する。第2実施例では、超音波探触子30や中間支持部材144が初期位置のとき(図5のとき)に超音波探触子30の測定面と被測定部11の被測定面とが平行でない場合について説明する。なお、第1実施例と同様に、支持部29は図示しない移動装置に取り付けられており、被測定部11の厚さDを測定する前に、準備処理として、被測定部11の被測定面に水やグリセリンなどの粘性を有する媒質(粘性流体)が供給されると共に移動装置により支持部29の水平方向における位置が調節される。
Next, the operation of the ultrasonic
被測定部11の厚さDを測定する際には、移動装置により、支持部29や枠部122、接続変形部140(第1コイルばね142、中間支持部材144、第2コイルばね150)、超音波探触子30が一体に被測定部11側(下側)に移動する。すると、超音波探触子30の測定面の一部が被測定部11の被測定面に当接し、被測定部11の被測定面からの力により、図6に示すように、枠部122に対する相対的な超音波探触子30の傾斜や上側(斜め上側を含む)への移動(図6では反時計回りに傾斜しながら上側への移動)、第2コイルばね150の弾性変形(圧縮や座屈)、枠部122に対する相対的な中間支持部材144の傾斜や上側(斜め上側を含む)への移動(図6では時計回りに傾斜しながら上側への移動)、第1コイルばね142の弾性変形(圧縮や座屈)を伴って、超音波探触子30の測定面が被測定部11の被測定面に平行になりながら押し付けられる。これにより、超音波探触子30の測定面と被測定部11の被測定面とを(媒質を介して)密着させることができる。第2実施例では、第1実施例と同様に以下の効果などを奏する。超音波探触子30の外周側に必要な大きさ(スペース)を小さくすることができるから、超音波探触子30の測定面が被測定部11の被測定面に押し付けられる前に第2円板部24などが被測定物10に当接するなどして邪魔になるのを抑制することができる。また、第2円板部24の穴24hの内周面や上端縁によって、超音波探触子30のその径方向の移動量を制限することができ、超音波探触子30の測定面が被測定部11の被測定面(所望の被押付位置)からずれた位置に押し付けられるのを抑制することができる。さらに、第2コイルばね150として全長が平均径の4倍よりも長いものを用いるから、第2コイルばね150がよりスムーズに座屈することができる。また、第2実施例では、第1実施例とは異なり、以下の効果も奏する。第3円板部125の穴125hの内周面や上端縁、第4円板部126の穴126hの内周面や上端縁によって、中間支持部材144のその径方向の移動量を制限することができ、接続変形部140の全体としての変形量(支持部29と探触子ホルダ32との間での湾曲量)が大きくなるのを抑制することができる。また、第1コイルばね142として第2コイルばね150よりもばね定数が小さい(柔らかい)ものを用いるから、第1コイルばね142が第2コイルばね150よりも縮みやすく、中間支持部材144の傾斜や上側への移動がより容易になり、第1コイルばね142の弾性変形量を小さくすることができる。
When measuring the thickness D of the portion to be measured 11, the moving device moves the supporting
そして、超音波探触子30により被測定部11に対して超音波を送受信すると(被測定部11に超音波を送信して被測定部11の裏面からの反射波を受信すると)、その受信結果に基づく信号を超音波探触子30から表示部36に出力し、表示部36で被測定部11の厚さDの検出値として表示する。このようにして被測定部11の厚さDを測定することができる。
Then, when the
被測定部11の厚さDを計測すると、移動装置により、支持部29や枠部122、接続変形部140(第1コイルばね142、中間支持部材144、第2コイルばね150)、超音波探触子30が被測定部11から離間する側(上側)に移動する。そして、超音波探触子30の測定面が被測定部11の被測定面から離間すると、第1コイルばね142の弾性力や超音波探触子30などの重力によって、中間支持部材144が第3円板部125の穴125hや第4円板部126の穴126hに沿って枠部122に対して相対的に下側に移動し、第1円錐台部146の傾斜面が第3円板部125の穴125hの上端縁に当接すると共にフランジ部147の下端面が第4円板部126の上端面に当接し、中間支持部材144が初期位置に戻る(再度、位置決めされる)。また、これと並行して、第2コイルばね150の弾性力や超音波探触子30などの重力によって、超音波探触子30が第2円板部24の穴24hに沿って枠部122に対して相対的に下側に移動し、探触子ホルダ32の下端面が第2円板部24の上端面に当接し、超音波探触子30が初期位置に戻る(再度、位置決めされる)。
When the thickness D of the portion to be measured 11 is measured, the moving device moves the supporting
以上説明した第2実施例の超音波厚さ測定装置120によれば、接続変形部140(第1コイルばね142、中間支持部材144、第2コイルばね150)が超音波探触子30の測定面側とは反対側(超音波厚さ測定装置120における上側)に位置するから、超音波探触子30の外周側に位置するものに比して、超音波探触子30の外周側に必要な大きさ(スペース)を小さくすることができる。この結果、超音波探触子30の測定面が被測定部11の被測定面(被押付位置)に押し付けられる前に第2円板部24などが被測定物10に当接するなどして邪魔になるのを抑制することができる。また、超音波探触子30の測定面が被測定部11の被測定面に押し付けられる際に、第2円板部24の穴24hによって、超音波探触子30のその径方向における移動量を制限することができ、超音波探触子30の測定面が被測定部11の被測定面(所望の被押付位置)からずれた位置に押し付けられるのを抑制することができる。さらに、この際に、第3円板部125の穴125hや第4円板部126の穴126hによって、中間支持部材144のその径方向の移動量を制限することができ、接続変形部140の全体としての変形量(支持部29と探触子ホルダ32との間での湾曲量)が大きくなるのを抑制することができる。加えて、超音波探触子30の測定面が被測定部11の被測定面から離間したときに、探触子ホルダ32や第2円板部24の穴24hや上端面によって、超音波探触子30を初期位置に位置決めすることができる。また、このときに、第3円板部125の穴125hや第4円板部126の穴126hや上端面によって、中間支持部材144を初期位置に位置決めすることができる。
According to the ultrasonic
第2実施例の超音波厚さ測定装置120では、図5に示したように、支持部29と超音波探触子30(探触子ホルダ32)とを接続すると共に少なくとも一部が弾性変形可能な接続変形部140として、第1コイルばね142と中間支持部材144と第2コイルばね150とを備えるものとした。しかし、図7の超音波厚さ測定装置120Bに示すように、接続変形部140Bとして、第1コイルばね142と中間支持部材144と第2コイルばね150とに加えて、支持部29と第1コイルばね142とに接続される球面ベアリング152を更に備えるものとしてもよい。この場合、枠部122や支持部29、接続変形部140(球面ベアリング152、第1コイルばね142、中間支持部材144、第2コイルばね150)、超音波探触子30が被測定部11側(下側)に移動して超音波探触子30の測定面が被測定部11の被測定面に押し付けられる際に、図8に示すように、第1コイルばね142がよりスムーズに弾性変形することができる。
In the ultrasonic
第2実施例の超音波厚さ測定装置120では、中間支持部材144が初期位置に位置決めされる際に、第1円錐台部146の傾斜面が第3円板部125の穴125hの上端縁に当接すると共にフランジ部147の下端面が第4円板部126の上端面に当接するものとした。しかし、この際に、第1円錐台部146の傾斜面が第3円板部125の穴125hの上端縁に当接するがフランジ部147の下端面が第4円板部126の上端面に当接しないものとしてもよいし、フランジ部147の下端面が第4円板部126の上端面に当接するが第1円錐台部146の傾斜面が第3円板部125の穴125hの上端縁に当接しないものとしてもよい。
In the ultrasonic
第2実施例の超音波厚さ測定装置120では、接続変形部140の中間支持部材144は、柱状部145と第1円錐台部146とフランジ部147と第2円錐台部148とを備えるものとしたが、この形状に限定されるものではない。例えば、第1円錐台部146を備えずに柱状部145とフランジ部147と第2円錐台部148とを備えるものとしたり、フランジ部147や第2円錐台部148を備えずに柱状部145と第1円錐台部146とを備えるものとしたり、フランジ部147を備えずに柱状部145と第1円錐台部146と第2円錐台部148とを備えるものとしたり、柱状部145とフランジ部147と第2円錐台部148とを備えずに第1円錐台部146だけを備えるものとしたりしてもよい。なお、これらの場合、各部の寸法(円錐台部やフランジ部の外径、円錐台部の傾斜角度など)を適宜調整する必要がある。
In the ultrasonic
第2実施例の超音波厚さ測定装置120では、第1コイルばね142として、第2コイルばね150よりも全長が短く且つばね定数が小さい(柔らかい)ものを用いるものとしたが、第2コイルばね150と全長が同一のものや、第2コイルばね150とばね定数が同一のものを用いるものとしてもよい。
In the ultrasonic
第2実施例の超音波厚さ測定装置120では、第1変形部材や第2変形部材として、第1コイルばね142と第2コイルばね150とを用いるものとしたが、第1コイルばね142や第2コイルばね150に代えて、弾性変形可能な柱状の第1ゴムや第2ゴムなどを用いるものとしてもよい。
In the ultrasonic
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。第1実施例では、超音波探触子30が「超音波探触子」に相当し、支持部29が「支持部」に相当し、コイルばね40が「接続変形部」に相当し、探触子ホルダ32と第2円板部24とが「ガイド部」に相当する。第2実施例では、超音波探触子30が「超音波探触子」に相当し、支持部29が「支持部」に相当し、接続変形部140(第1コイルばね142、第2コイルばね150、中間支持部材144)が「接続変形部」に相当し、探触子ホルダ32と第2円板部24とが「ガイド部」に相当する。また、第2実施例では、第3円板部125と第4円板部126とが「第2ガイド部」に相当する。
The correspondence relationship between the main elements of the embodiments and the main elements of the invention described in the column of Means for Solving the Problems will be described. In the first embodiment, the
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 Note that the correspondence relationship between the main elements of the examples and the main elements of the invention described in the column of Means for Solving the Problems is the Since it is an example for specifically explaining the mode for solving the problem, it does not limit the elements of the invention described in the column of the means for solving the problem. That is, the interpretation of the invention described in the column of Means to Solve the Problem should be made based on the description in that column, and the Examples are based on the description of the invention described in the column of Means to Solve the Problem. This is only a specific example.
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments at all, and can be modified in various forms without departing from the scope of the present invention. Of course, it can be implemented.
本発明は、超音波厚さ測定装置の製造産業などに利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the manufacturing industry of ultrasonic thickness measuring devices.
10 被測定物、11 被測定部、20,20B,120,120B 超音波厚さ測定装置、22,122 枠部、23 第1円板部、23h,24h,125h,126h 穴、24 第2円板部、27 連結部、29 支持部、30 超音波探触子、32 探触子ホルダ、34 ガイドパイプ、36 表示部、37 ケーブル、38 表示部側コネクタ、40 コイルばね、52,152 球面ベアリング、125 第3円板部、126 第4円板部、140 接続変形部、142 第1コイルばね、144 中間支持部材、145 柱状部、146 第1円錐台部、147 フランジ部、148 第2円錐台部、150 第2コイルばね。
Claims (4)
前記超音波探触子の前記測定面側とは反対側で且つ前記超音波探触子から離間して配置される支持部と、
前記支持部と前記超音波探触子とを接続すると共に少なくとも一部が圧縮および座屈の弾性変形可能な接続変形部と、
前記超音波探触子の初期位置への位置決めに用いられると共に前記超音波探触子の径方向における前記超音波探触子の移動量を制限するガイド部と、
を備え、
前記接続変形部は、前記超音波探触子に接続されると共に弾性変形可能な変形部材と、前記変形部材と前記支持部とに接続される球面ベアリングと、を有する、
超音波厚さ測定装置。 The measurement surface of the ultrasonic probe is pressed against the surface to be measured of the part to be measured, and by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from the part to be measured by the ultrasonic probe, the thickness of the part to be measured is measured. An ultrasonic thickness measuring device for measuring,
a support portion arranged on the side opposite to the measurement surface side of the ultrasonic probe and spaced apart from the ultrasonic probe;
a connection deformation portion that connects the support portion and the ultrasonic probe and is at least partially elastically deformable in compression and buckling;
a guide part that is used for positioning the ultrasonic probe to an initial position and limits the amount of movement of the ultrasonic probe in the radial direction of the ultrasonic probe;
with
The connection deformation section has a deformation member that is connected to the ultrasonic probe and is elastically deformable, and a spherical bearing that is connected to the deformation member and the support section.
Ultrasonic thickness measurement device.
前記超音波探触子の前記測定面側とは反対側で且つ前記超音波探触子から離間して配置される支持部と、
前記支持部と前記超音波探触子とを接続すると共に少なくとも一部が圧縮および座屈の弾性変形可能な接続変形部と、
前記超音波探触子の初期位置への位置決めに用いられると共に前記超音波探触子の径方向における前記超音波探触子の移動量を制限するガイド部と、
を備え、
前記接続変形部は、前記支持部に接続されると共に弾性変形可能な第1変形部材と、前記超音波探触子に接続されると共に弾性変形可能な第2変形部材と、前記第1変形部材と前記第2変形部材とに接続される中間支持部材と、を有し、
前記中間支持部材の初期位置への位置決めに用いられると共に前記中間支持部材の径方向における前記中間支持部材の移動量を制限する第2ガイド部を更に備える、
超音波厚さ測定装置。 The measurement surface of the ultrasonic probe is pressed against the surface to be measured of the part to be measured, and by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from the part to be measured by the ultrasonic probe, the thickness of the part to be measured is measured. An ultrasonic thickness measuring device for measuring,
a support portion arranged on the side opposite to the measurement surface side of the ultrasonic probe and spaced apart from the ultrasonic probe;
a connection deformation portion that connects the support portion and the ultrasonic probe and is at least partially elastically deformable in compression and buckling;
a guide part that is used for positioning the ultrasonic probe to an initial position and limits the amount of movement of the ultrasonic probe in the radial direction of the ultrasonic probe;
with
The connection deformation section includes a first deformation member connected to the support section and elastically deformable, a second deformation member connected to the ultrasonic probe and elastically deformable, and the first deformation member. and an intermediate support member connected to the second deformable member,
Further comprising a second guide portion that is used for positioning the intermediate support member to the initial position and limits the amount of movement of the intermediate support member in the radial direction of the intermediate support member,
Ultrasonic thickness measurement device.
前記第1変形部材は、前記第2変形部材よりも低剛性である、
超音波厚さ測定装置。 The ultrasonic thickness measurement device according to claim 2 ,
The first deformation member has a lower rigidity than the second deformation member,
Ultrasonic thickness measurement device.
前記接続変形部は、前記第1変形部材と前記支持部とに接続される球面ベアリングを更に有する、
超音波厚さ測定装置。
The ultrasonic thickness measurement device according to claim 3,
The connection deformation part further has a spherical bearing connected to the first deformation member and the support part,
Ultrasonic thickness measurement device.
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