JPH063340A - 超音波探触子の保持方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】超音波探触子を用いた非破壊検査の自動検査装
置において、超音波探触子と被検体との接触圧力を容易
に調整できる弾力を有するアクチュエータを提供する。 【構成】直流モータ５の回転軸に設けたピニオン４と、
これと噛み合うラック３と、直流モータ５の印加電流を
調整するコントローラ７と、ラック３の先端に設けたジ
ンバル２に保持された超音波探触子１とからなる。 【効果】モータの印加電流を調整することにより、超音
波探触子を被検体に任意の押圧になるように調整するこ
とができ、最適の接触圧力を容易に設定でき、従って、
超音波探触子を用いた遠隔自動探傷装置の自立化に有効
となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超音波を用いた遠隔自動
探傷装置に係り、特に、超音波探触子を被検体の表面に
押圧させる接触圧力を電動機の回転を拘束した状態で発
生するトルクを用いて調整し、最適の接触圧力を与える
に好適な超音波探触子の保持方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波を用いた遠隔自動探傷装置
では、超音波探触子を被検体表面に沿って一定の圧力で
押圧するために、弾性を有する材料を用いて、常時、押
しつけることが出来るような方策がとられている。これ
らの方法には、コイルスプリングを用いる方法もある
が、作用する方向が１方向なので自動検査装置ではあま
り利用されていない。一般には、特公平1−56703号公報
に記載されているように、エアシリンダをアクチュエー
タとしている方法が多く用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術は、ア
クチュエータであるエアシリンダの動力源にコンプレッ
サを必要とし、コンプレッサで圧縮された空気の伝播
に、可撓性の悪いエアホースを用いている。このため、
超音波探触子を駆動する際にエアホースを多少なりとも
屈曲させなければならず、この屈曲に要する動力の増大
やこの時に発生する反力によって、超音波探触子の姿勢
が変化し位置決め精度や、操作性を悪くしている原因と
なっている。また、エアシリンダは一般に低速度動作時
の特性が悪く特にステックスリップが発生しやすいた
め、被検体表面のうねり等の変化に追従する性能に悪影
響をもたらす場合がある。

【０００４】本発明の目的は、超音波を用いた自動検査
装置において、被検体の表面を容易に走査できる超音波
探触子の保持方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の超音波探触子の
保持方法は、上記目的を達成するために、超音波探触子
を押圧するための電動機、発生したトルクを超音波探触
子に伝達する機構および電動機に印加する電流の最大値
をストール電流とした。

【０００６】

【作用】本発明によれば、電動機の回転を拘束して得ら
れる停止トルクを用いて超音波探触子を被検体に押圧
し、電動機に流れる印加電流を調整することにより電動
機の温度上昇をなくし、任意のトルクを発生させること
ができ、かつ、電流の方向を変えることにより押圧を解
除し、あるいは、被検体から遊離させることが出来るの
で、超音波探触子の操作性を向上させることが出来る。

【０００７】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１において、遠隔自動探傷装置のスキャナ１０
のホルダ９に装着されており、ホルダ９にはピニオン４
を装着した直流モータ５と回転自由なガイドローラ８が
支持されている。超音波探触子１はＸ−Ｙ方向に回転自
在なジンバル２の中心位置に保持されており、ジンバル
２はＺ軸方向に移動できるラック・ピニオン方式のラッ
ク３に支持されており、ラック３はガイドローラ８とピ
ニオン４に挟まれるように保持され、ピニオン４との噛
み合いによって直流モータ５の動力を駆動機構のラック
３に伝達する。いま、直流モータ５をラック３が下方に
動作するように電流を印加すれば、ラック３は下方に移
動しはじめ、超音波探触子１が被検体６に接触すると移
動は終了する。この後も、直流モータ５は回転を続けよ
うとするが、その動きは機械的に拘束されているため回
転は停止するが印加電流に応じたトルクを発生し続け
る。従って、超音波探触子１は印加電流に見合った一定
のトルクで押圧された状態で被検体６に接触し続ける。

【０００８】一般に直流モータでは、この印加電流とト
ルクの関係は比例関係にあり、印加電流の調整をするの
みで直流モータのトルクを容易に調整できる。直流モー
タ５は、位置や速度の制御は特に必要でなく単にトルク
の大きさと方向のみを制御すればよい。したがって、ト
ルクの大きさに見合った印加電流の値と方向を制御すれ
ば良く、通常モータの制御に用いられている定電流回路
等を用いることにより容易に実現できる。

【０００９】また、超音波探触子１と被検体６との接触
圧力は、超音波探触子１，ジンバル２およびラック３等
の質量Ｗを無視すれば、直流モータ５のトルクでのみ決
定されるので、トルクをピニオン４の半径で除した値Ｐ
で押圧していることになり、ラック３がどの位置にあっ
ても大きさは同じで一定となる。しかし、超音波探触子
１，ジンバル２およびラック３等の質量Ｗを無視するこ
とはできず、接触圧力の大きさは超音波探触子１，ジン
バル２およびラック３等の質量Ｗとトルクによる押圧Ｐ
を加算した値Ｑが超音波探触子１の接触圧力となり、Ｑ
の値が所定の接触圧力となるように直流モータ５の印加
電流を調整してＰの値を決定する。このように印加電流
の値を一定にしておけば、直流モータ５の動作は常に押
圧をＰとなるように作用しているため弾力を持ったアク
チュエータとなるため、被検体６の表面にうねり等があ
っても押圧Ｐは所定の接触圧力に保持される。若し、所
定の接触圧力よりもジンバル２等の質量Ｗが大きい場合
は、その差分を軽減するように直流モータ５の印加電流
の方向と大きさを調整することによって、押圧を上方に
作用するようにトルクを発生させて、所定の接触圧力に
保持することも容易にできる。このように、直流モータ
５の回転を拘束した状態で一定の印加電流を流しておく
ことによって、直流モータ５の回転子をエアシリンダの
ように使用することができる。若し、超音波探触子１の
走査方向に大きな異物があった場合には、他のセンサで
異常信号を発生して直流モータ５を逆転させ超音波探触
子１を上方に引き上げて異物を通過することも出来る。

【００１０】実施例のように直流モータの回転を拘束し
て使用すると、モータの冷却が充分行われず印加電流を
定格値まで用いると発熱のために温度が上昇する。これ
を防ぐには、印加電流の最大値をモータに固有のストー
ル電流となるように制限しておけばよい。

【００１１】本実施例ではトルクの伝達機構にラック３
とピニオン４方式で説明したが、他の方法、例えば、て
こを用いる方法やカムなどを応用しても実施可能であ
る。

【００１２】

【発明の効果】本発明によれば、直流モータの回転を拘
束しその停止トルクで超音波探触子の押圧することによ
り、エアシリンダに代わって弾力を持ったアクチュエー
タとして使用でき、印加電流の調整で任意の接触圧力を
容易に得ることが出来、またストール電流以下で使用す
ることによりモータを正常に使用することが出来る。特
に、超音波探触子を用いた遠隔自動探傷装置の自立化に
有効となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の側面図。

【符号の説明】

１…超音波探触子、２…ジンバル、３…ラック、４…ピ
ニオン、５…モータ、６…被検体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶山 茂 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波探触子を用いて被検体の表面に沿っ
   て走査し、探傷検査等を行う遠隔自動探傷装置におい
   て、探傷装置の先端部あるいはＸ−Ｙスキャナに設けら
   れ、ジンバルに設けた前記超音波探触子と、これ等を前
   記被検体に押圧させるアクチュエータとしての電動機
   と、前記電動機の発生トルクを伝達するための機構とで
   構成した駆動機構と、前記電動機の回転を抑制し、回転
   を停止させた状態で発生するトルクを用い、弾力を有す
   るアクチュエータとして用いる電動機を備えたことを特
   徴とする超音波探触子の保持方法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記電動機に印加する
   電流の最大値をストール電流とした超音波探触子の保持
   方法。