JPS63134951A - 軸対称物の超音波探傷方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば航空機用のターボジェットエンジンに
おけるタービン又は圧縮機のロータ等、高度の信頼性を
要求され、比較的複雑な形状をなす軸対称物の超音波探
傷方法に関する。

〔従来技術〕

航空機用ターボジェットエンジンは、その進行方向前方
に向けて開口する空気取入口から取入れろれた空気を、
軸流圧縮機にて圧縮して燃焼室に送り込み、該燃焼室内
に吹込まれる燃料と共に燃焼させ、高温、高圧の燃焼ガ
スを後方に向けて開口するノズルから噴出させて推進力
を得るものであり、前記圧縮機の動力は、前記燃焼室の
後側に配設され、燃焼ガスのエネルギの一部を回転力に
変換するタービンにより発生される。

即ち、飛行中の前記タービンのロータは高温の燃焼ガス
雰囲気中にあり、一方圧縮機のロータは高高度において
取込まれた低温の空気雰囲気中にあって、共に高速にて
回転されるという過酷な応力条件下に置かれるため、こ
れらのロータの品質管理には十分な注意が払われており
、その素材及び該素材から鍛造等の手段にて製作される
半製品及び該半製品を機械加工して製作される最終製品
の各段階において種々の厳重な検査が実施される。

これらの検査の内、製品内部の超音波探傷は重要な検査
項目であり、これにより正確な探傷結果を得るためには
、水中に配した探触子から発せられる超音波が、これも
水中に配した被検物である前記ロータの表面に直角に投
射されるように、しかも該表面から通「の水距離を隔て
た状態で、探触子を前記表面全体にわたって走査させる
ことが必要である。ところが前記ロータの最終製品は、
複雑な形状をなしており、これに対して前述の如く探触
子を走査せしめることは事実上不可能であり、従来前記
ロータの如き複雑な形状をなす軸対称物の超音波探傷は
、前記半製品を単純な軸対称形状に製作し、該半製品に
対して以下の如〈実施されていた。

第１１図は従来の超音波探傷の実施状態を示す模式図で
ある。被探傷物となる軸対称物ｌは本図に示す如く、そ
の対称軸を含む平面にて切断したときの断面形状が、該
対称軸に対して平行をなすが又は直交する直線にて構成
される形状に製作され、水中に設けたターンテーブル２
上に取付けられ、該ターンテーブル２の回転によりその
対称軸廻りに回転される。一方探触子３は、ターンテー
ブル２の回転軸を含む平面内において、該回転軸の軸長
方向及びこれに直交する方向、即ち第１１図における上
下方向及び左右方向に移動自在であると共に、その下部
が前記平面内において首振り可能とされた探触子支持杆
４の下端部に取付けられ、これも水中に配置されている
。そして第１１図に１８として示す如き、前記対称軸に
平行な直線にて構成される面に対しては、探触子３が発
する超音波が核部１ａに直角に投射されるように、探触
子支持杆４の首振り角度を調節し、探触子３を核部１ａ
から所定の水距離Ｗｒだけ離隔させた後、ターンテーブ
ル２の回転により軸対称物１を回転させつつ、探触子３
の上下方向位置に対応する前記軸対称物１の円周方同各
位置における超音波探傷を実施し、次いで探触子支持杆
４の上下方向の移動により、探触子３を所定距離だけ上
（又は下）方向に移動させて、同様に探傷を実施して、
以後前述の手順を繰り返すことにより、面１ａに対する
探傷を終了する。そして次に前記対称軸に直交する直線
にて構成される面１ｂに対しては、まず探触子支持杆４
の首振り角度を核部１ｂに対して直角に超音波が入射さ
れように調節し、探触子３を核部１ｂから所定の水距離
Ｗ「だけ離隔させた後、前述の面１ａに対する手順と同
様の手順を繰り返して核部１ｂに対する超音波探傷を実
施する。この際、探触子３を移動させる方向は、第１１
図における左又は右方向である。

以後軸対称物１を構成する各面に対して前述の手順のい
ずれかを適用して軸対称物１全体にわたる超音波探傷が
行われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕　□このような従来
の超音波探傷方法は、第１１図に示す如く単純な形状の
軸対称物ｌに対してのみ通用可能なものであり、このよ
うな軸対称物１はこれを機械加工して製作される、第１
１図に破線にて示す最終製品１′に多大の余肉を付随さ
せた形状とせざるを得す、機械加工時の削り代が大きく
、材料歩留りが極度に低いという難点があった。

一方、近年の鍛造技術の進歩に伴い、一回転鍛造法によ
り最終製品の形状に近い形状を有する軸対称物を製作す
る方法が開発されつつあり、材料歩留りの向上が図られ
ているが、前記タービン又は圧縮機のローフの半製品の
製作には、該半製品に対する超音波探傷が確実に行えな
いという理由により前記方法を適用することができず、
複雑な形状を有する軸対称物に対する超音波探傷方法が
切望されている。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その
対称軸を含む平面にて切断したときの断面形状が、該対
称軸に対して傾斜した直線及び／又は任意の曲線にて構
成される、比較的複雑な形状をなす軸対称物に対して、
自動的かつ確実に超音波探傷が実施できる軸対称物の超
音波探傷方法を提イハすることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る軸対称物の超音波探傷方法は、共に水中に
配した探触子から軸対称物の表面に超音波ビームを投射
しつつ該探触子を走査させ、その反射波の受信結果に基
づいて、前記表面の形状に関連する情報を得る第１工程
と、該第１工程において得られた情報に基づいて、前記
探触子と前記表面との間の水距離を所定値に保ち、また
前記超音波ビームの方向が前記表面と直交する状態に保
って、前記探触子を走査させつつ、該探触子から前記表
面に超音波ビームを投射し、その反射波の受信結果に基
づいて、前記軸対称物の肉厚測定を行う第２工程と、前
記軸対称物を、その対称軸廻りに回転させた状態で、前
記探触子を前記第２工程と同様の状態に保って走査させ
つつ、該探触子から前記表面に超音波ビームを投射し、
その前記第２工程における測定肉厚の範囲内における反
射波の受信結果に基づいて、前記軸対称物の探傷を行う
第３工程とからなることを特徴とする。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は本発明に係る軸対称物の超音波探傷方法（以
下本発明方法という）を実施するための装置の一例を示
す模式的ブロック図である。

図においてＩ□は、上部が開口され直方体形状をなす水
槽であり、その上縁の互いに対向する２辺上には、横案
内レール１１．１１　　（片側のみ図示）が付設されて
おり、該レールＩＩ、１１間にはその長手方向両端部に
各一対の駆動輪１２ａ、　Ｌ２ｂを設けてなる縦案内レ
ール支持台１２が、その長手方向を前記横案内レール１
１．１１の長手方向と直交させ、前記駆動輪１２ａ、１
２ｂを横案内レール１１上に転接させて、該駆動輪１２
ａ、　１２ｂの回転により、横案内レール１１゜１１の
長手方向への移動自在に架設されている。前記支持金工
２の上側には、一対の縦案内レール１３．１３が、その
長手方向を該支持台１２の長手方向と一致させ、相互間
に適宜の間隔を形成して、互いに平行をなして付設され
ており、該縦案内レール１３．１３上には、その両側に
各一対の駆動輪１４ａ、　１４ｂを設けてなる台車１４
が、該駆動輪１４ａ、　１４ｂを縦案内レール１３上に
転接させて、該駆動輪１４ａ、　１４ｂの回転により、
縦案内レール１３．１３の長手方向への移動自在に装着
されている。前記台車１４には、探触子支持杆４が、そ
の長手方向を鉛直とし、その下部を前記支持台１２に貫
通形成され、その長手方向を支持台１２の長手方向と一
致させた長孔であ菖支持杆挿通孔１２ｃを通して水槽１
０内に延長して取付けられている。そして該支持杆４は
前記台車Ｉ４に配設された、例えばラックとピニオンと
の組合せ等による図示しない駆動機構により、台￥Ｌ１
４に対して上下方向に移動可能とされている。また探触
子支持杆４の下部には図示しない駆動機構により水平面
内及び鉛直面内での回動自在とされた回動腕５が連設さ
れており、該回動腕５の先端部には、探触子３が、該探
触子３からの超音波発信方向を回動腕５の延長方向と略
一致させて装着されている。

而して該探触子３は、前記駆動輪１２ａ、１２ｂの回転
により、横案内レール１１の長手方向に、また前記駆動
輪１４ａ、　１４ｂの回転により横案内レール１１と直
交する縦案内レール１３の長手方向に、更に台車１４に
配設された前記駆動機構により、鉛直上下方向に夫々移
動して、前記水槽１０内における相対位置を自在に変更
可能となっており、以下の説明において探触子３の位置
を表すために、横案内レール１１の長手方向にＸ軸、縦
案内レール１３の長手方向にＹ軸、鉛直上下方向に２軸
を夫々設定する。

更に探触子３は、前記回動腕５の回動により、該回動腕
５の基端枢支点Ｔを中心として、水平面内及び鉛直面内
での回動自在となっており、以下の説明においては、回
動腕５の水平面内での回動角をα、鉛直面内での回動角
をθとし、前記探触子３の前記ｘ、ｙ、ｚ方向の位置を
、前記枢支点Ｔの位置にて代表させる。

一方、前記水槽１０の下部中央には、円板状をなすター
ンテーブル２が配設されており、該ターンテーブル２は
、水槽１０の外部に設けたパルスモーク２ａの駆動力を
伝達されて、その上面を水平として回転する。そして、
該ターンテーブル２の所定の基準位置からの回転角は、
以下の説明においてはψとして表す。また前記Ｙ軸、Ｙ
軸、Ｙ軸により形成される座標系の原点は、該ターンテ
ーブル２上の回転軸心の位置に設定する。

さて図中２０は制御部であり、該制御部２ｏは、演算制
御部２１．探傷器２２．ゲートコントローラ２３及び走
査機制御部２４から構成されている。探傷器２２は、演
算制御部２１から与えられる信号に応じて、前記探触子
３から超音波ビームを発信させるべく、該探触子３に、
これを励振させる信号を与えると共に、該探触子３が出
力する、前記超音波ビームの被探傷物からの反射波に応
じた信号を受信し、これをゲートコントローラ２３に与
える。ゲートコントローラ２３は、探傷器２２から与え
られる信号から前記反射波中のピーク高さ及び該ピーク
に対応するビーム路程、即ち超音波ビームの往復伝播時
間に応じた信号を演算制御部２１へ入力する。

また走査機制御部２４は、演算制御部２１からの動作指
令信号に応じて前記支持台１２の駆動部、前記探触子支
持杆４の駆動部、回動腕５の鉛直面内における回動駆動
部及び前記パルスモータ２ａにこれらを動作させる信号
を与えると共に、前記各駆動部から、前記支持台１２の
移動及び前記支持杆４の移動に応じて変化する、前記探
触子３のＸ軸方向位置に対応する信号Ｘ及びＺ軸方向位
置に対応する信号２、並びに回動腕５の回動角に応じて
変化する、前記探触子３から発せられる超音波の鉛直面
内における投射方向に対応する信号θ並びにターンテー
ブル２の回転角に対応する信号ψを夫々受信し、これを
演算制御部２１へ入力する。

演算制御部２１は、走査機制御部２４から入力される信
号に基づいて探触子３のＸ座標及びＺ座標、並びに該探
触子３からの超音波ビームの鉛直面内における投射方向
θ並びにターンテーブル２の回転角ψを夫々認識し、更
にゲートコントローラ２３から入力される信号に基づい
て、前記超音波ビームの反射波中のピーク高さ及びこれ
に対応するビーム路程を認識して、これらから、後述す
る如く、ターンテーブル２上に固定された被探傷物であ
るタービン又は圧縮機のロータの半製品等の軸対称物１
の位置、該軸対称物ｌの肉厚並びに該軸対称物１内部に
おける傷の有無及びその位置等を演算して、これをＣＲ
Ｔ　３０に出力し、該ＣＲＴ　３０に表示せしめると共
に、探傷器２２及び走査機制御部２４に前述の信号を出
力する。更に該制御部２１にはキーボード３１が接続さ
れており、作業者は該キーボード３１の操作により、前
述の演算に必要な、前記軸対称物１の形状に関連する各
種データを入力することができる。

さて以上の如く構成された装置を用いて実施される本発
明方法について説明する。本発明方法を実施する前に、
まず探触子３から投射される超音波ビームの方向が、前
記Ｙ軸に平行となると共にＹ軸に直交する方向となり、
しかも前記ターンテーブル２の回転軸心に向かう方向と
なるように、前記探触子３の初期位置媚整を行う。

この調整は、例えば次の手順に従って行われる。

まずターンテーブル２を停止させた状態でその一面が、
ターンテーブル２の回転軸心を含み、Ｙ軸に平行となる
ように、適宜の大きさの厚板をターンテーブル２の上面
に対して垂直に、該ターンテーブル２上に載置する。そ
してこの面から適長離隔させて探触子３を位置させ、前
記回動角度α及び同θを該探触子３から発せられる超音
波ビームが、少なくともこの面上に投射されるように適
宜に調節する。次いで該探触子３から超音波ビームを発
信して、前記厚板の面上に投射し、核部からの反射波の
受信結果を、ＣＲＴ　３０に表示させてこれを観察する
。次いで前記回動腕５の回動角度α及び同θを変化させ
つつ、同様の手順を繰り返し前記ｒｇ−坂の面からの反
射波のピークが最大となるような回動角度α０及び同θ
０を探す。これにより、探触子３から発せられる超音波
ビームの方向は、Ｘ軸に平行でかつＺ軸に直交する方向
となる。

次いで前記ターンテーブル２の回転軸心上に１鶴程度の
直径を有する丸棒を、その軸長方向を前記回転軸心の方
向と一致させて取付け、回動腕５の回動角度を前記α０
及びθ０としたまま、台車１４の移動により、探触子３
をＹ軸方向に徐々に移動させつつ、探触子３が受信する
反射波の受信結果をＣＲＴ　３０に表示させて、該反射
波のピーク値が最大となるような探触子３の位置ｙｏを
探す。これにより、探触子３からの超音波ビームの投射
方向がターンテーブル２の回転軸心に向う方向となり、
以上により前記初期位置調整を終了する。

初期位置調整終了後は、探触子３のＹ軸方向への移動及
び水型面内における回動は行われず、夫々前記ｙｏ及び
α。の状態に保持される。また探触子３の鉛直面内での
回動角度θは初期位置調整が終了した段階において前記
θ。が０とされ、探触子３が、これよりも上向きに回動
する時に正、下向きに回動する時に負として、前記演算
制御部２１に与えられる。

さて前述の如き手順により、前記探触子３の初期位置調
整が終了した後、被探傷物である軸対称物１を、第１図
に２点鎖線にて示す如く、その対称軸をターンテーブル
２の回転軸心と一致させて、該ターンテーブル２上に適
宜の手段により固定し、該軸対称物１に対して本発明方
法による超音波探傷が実施される。

第２図及び第３図は、演算制御部２１の制御内容を示す
フローチャートであり、以下本図に従って本発明方法に
ついて説明する。本発明方法においては、まず探触子３
から発せられる超音波ビームが軸対称物１の一面に、こ
れと直角をなして投射され、しかも該探触子３とこの一
面との間の水距離が、この面上でのビーム径を最小とす
べく予め設定された水距離Ｗｒとなるようにターンテー
ブル２を停止させた状態で、該探触子３のＸ軸方向及び
Ｘ軸方向への移動、並びに鉛直面内での回動を行いつつ
、これを前記軸対称物１のその対称軸に沿う方向の表面
形状に追随させ、その時の探触子３の位置及び回動角度
を記憶しておき、次いでこの記憶値に基づいて探触子３
を移動させつつ、各位置における肉厚測定を行なって、
最後にターンテーブル２を回動させた状態で、前記軸対
称物１の内部の探傷が行われる。

前述の表面形状の追随の段階において、本発明方法では
追随範囲内に表面形状の急変部である角部が存在する場
合に、該角部の後における追随が不可能となるから、探
傷されるべき軸対称物１の形状に応じて、追随範囲を前
記角部を境界とする複数の追随範囲に分割する０例えば
第４図に示す如き形状の軸対称物１の、Ｒ１点からＲ２
点に至るまでの追随範囲において、該軸対称物１の外表
面形状に探触子３を追随させる場合には、Ｒ１点からＲ
２点までの範囲における角部Ａ点〜Ｅ点を境界として、
ａ　−ｒにて示す如く追随範囲を分割し、ａ　−ｒの各
分割範囲内における探触子３の追随開始位置ａ１〜ｒ１
及び追随終了位置ａ２〜ｆ２の座標を、前記Ｘ−Ｚ座標
系において予め求めておく。この座標は、軸対称物１の
外表面におけるビーム径を考慮して、前記分割範囲ａ　
ｗ　ｆにおける夫々の両端点からやや内側に設定された
点から、前記外表面に対して直角な方向に所定距離Ｗだ
け離隔した位置に設定される。

この設定は、例えばまず図面により前記各点の概略位置
及びこの概略位置において、探触子３を軸対称物ｌに正
対せしめるための回動角を求め、該探触子３を前記概略
位置に移動させ、前記回動角に調節した後、該探触子３
から超音波ビームを発して、軸対称物１の外表面からの
反射波のピーク及び外表面までの距離をＣＲＴ　３０上
に表示させ、これを観察しつつ位置及び回動角の微調整
を行うことにより実施される。この時前述の如く探触子
３の位置は、回動腕５の基端枢支点Ｔにより代表される
から、前記所定距離Ｗは、第５図に示す如く、前記水距
離Ｗｒに、探触子３の先端部がら基端極支点Ｔまでの直
線距離りを加算したものとなる。

Ｗ＝Ｗｒ＋Ｌ　　　　　　・・・ｆｌ）また、前述の分
割範囲ａ〜「の内、範囲すにおいては第５図からも明ら
かな如く、その下方にターンテーブル２が位置しており
、該範囲す内の外表面にこれと直角な方向に探触子３を
位置させることができないから、該範囲すは追随範囲か
ら除く　。

さて第２図のフローチャートに示す如く演算制御部２１
は、その動作を開始すると、前記追随開始点３１〜ｆ、
のいずれか及びこれに対応する追随終了点ａ２〜ｆ２の
いずれかの座標、並びに追随開始点において設定される
べき回動角度が入力されるまで、前記ＣＲＴ　３０の画
面上にこれらの入力を促す内容のメツセージを表示して
待機しており、作業者がこの表示を視認して、例えば前
記範囲ａにおける追随開始点ａ１及び追随終了点ａ２の
座標並びｐこ前記回動角度をキーボード３１を操作して
入力すると、演算制御部２１は第３図にそのフローチャ
ーｌ−を示す表面追随サブルーチンに従う動作を開始す
る。そして演算制御部２１は、走査機制御部２４から入
力される探触子３の位置に対応する信号ｘ、　　ｚを監
視しつつ、該制御部２４に信号を発し、先に入力された
追随開始点の位置座標及び回動角度を実現すべく動作し
、移動終了後これらを現状の位置座標（Ｘ＋、Ｚ＋）及
び回動角度θ１として記憶する。

これにより探触子３は、前記追随範囲ａ〜【の追随開始
点８１〜ｆ１のいずれかに位置し、しかも該探触子３は
、軸対称物ｌの外表面に対して略正対した状態となり、
以後演算制御部２１は、前記軸対称物１の外表面上に、
予め設定された所定距離ΔＳｏ間隔で探触子３から発せ
られる超音波が該外表面と直角をなして投射され、しか
も探触子３と外表面との間の距離が前記所定距離Ｗとす
るために必要な探触子３が位置すべき位置座標（ｘ２゜
２２）、及び回動角度θ２を演算し、これらを実現すべ
（動作する。

この手順は第６図及び第７図に示す如くであり、まず現
状の回動角度θ１における回動腕５の長手方向（以下首
振り方向という）に直交する方向に予め設定された所定
距離Δｌだけ探触子３を移動せしめ、移動後の位置座標
を（Ｘ２　’、　　２２　’）として記す、りする。次
いで演算制御部２１は該探触子３を、前記基端枢支点Ｔ
を中心として鉛直面内で所定ピンチにて順次回動せしめ
るべく動作し、各回動位置において該探触子３を励振さ
せて、超音波ビームを発せしめる。そして演算制御部２
１は、各回動位置においてゲートコントローラ２３から
入力される信号から、該探触子３が受信する軸対称物１
の外表面からの反射波のピーク値が最大となった時の回
動角度を０２として認識し、探触子３の回動角度をθ２
に保持する。これにより探触子３から発せられる超音波
ビームが軸対称物１の外表面上に、これと直角をなして
投射されることになる。またその時演算制御部２１は、
ゲートコントローラ２３から入力される前記ピーク値に
相当するビーム路程に対応する信号から、探触子３と前
記外表面との間の離隔圧ｍｗ’を演算している。

さて前述の移動及び回動終了後の探触子３から発せられ
た超音波の軸対称物１の外表面上の投射点Ｓ２と移動前
の投射点Ｓ１との間の距離ΔＳは、前記外表面が凸面で
あるか又は凹面であるかにより異なり、第６図に示す如
く凸面である場合には（２）式により、また第７図に示
す如く凹面である場合には（３）式により夫々求めるこ
とができる。

但しΔθは回動前後の回動角の変化量であり、回動後の
回動角θ２と回動前の回動角θ１との差である。

従って演算制御部２１は、前述の移動終了後Δθ（＝θ
２−θ１）を演算し、次にこの演算結果の正、負により
、現在探触子３に正対している軸対称物１の外表面が凸
面であるか凹面であるかを判断する。

第６図及び第７図からも明らかな如く、探触子３のＺ軸
方向への移動が常に上方向に行われるとすれば、前記外
表面が凸面である場合には、回動角の変化量Δθは負と
なり、凹面である場合には、Δθは正となるから、演算
制御部２１は、Δθが負である場合には（２）式により
、またΔθが正である場合には（３）式によりΔＳを夫
々算出する。また前記外表面が完全な平面である場合に
はΔθ＝０となり、（２）式及び１３）式によりΔＳを
計器することができないので、この場合にはΔＳを前記
所定距離ΔＳｏとして次の段階に進む。

さて、このようにΔＳを演算した後、演算制御部２１は
、ΔＳとΔＳ、とを比較し、両者間の差の絶対値がＯに
近い所定の正の値ε以上であれば、探触子３を再び移動
せしめるべく、次式により再移動距離Δｌ′を演算する
。

ΔＳ そして前述の移動の場合と同様に回動角度θ１に相当す
る首振り方向と直交する方向に位置座標（Ｘ＋、２＋）
なる位置がらΔｌ′だけ探触子３を再移動せしめ、再移
動後の位置座標を新たに（ｘ２　　’、ｚ２　’）とし
て記憶し、前述した手順を、ΔＳとΔＳｏとの差の絶対
値がεよりも小となるまで繰り返す。この時（２３式又
は（３）式におけるΔｌの代わりにΔｌ′を用いてΔＳ
は演算される。

これにより移動後の投射点Ｓ２と移動前の投射点Ｓ、と
の間の、軸対称物ｌの外表面に沿った離隔距離が、前記
所定距離ΔＳＯと略等しくなったことになる。

ΔＳとΔＳｏとの差の絶対値がεよりも小となると、演
算側ｆａ　！１！２１は、次式により計算される目標位
置座標（Ｘ２１２２）を実現すべく動作し、現状の首振
り方向へ探触子３を移動させて、探触子３と軸対称物１
の外表面との間の距離を前記所定距離Ｗとする。

ｘ２＝　ｘ２　’　＋（Ｗ’　−Ｗ）　ｃｏｓθ２　−
（４１２２＝Ｚ２　’　＋　（Ｗ’−Ｗ）ｓｉｎ　θ２
−ｆ５＋この移動が終了した後、演算制御部２１は、前
記回動角の変化量Δθを、これに先立って行われた同様
の移動前後の回動角の変化量Δθ０と比較し、両者間の
差の絶対値が予め設定された十分大きい正の所定値６８
以上である場合には、本発明方法を実施するための装置
のいずれかの部分に異常が生していると判断して、演算
制御部２１はその動作を終了する。また前記両者間の差
の絶対値が所定値δθよりも小である場合には演算制御
部２１は、前記目標座標（ｘ２．ｚ２）及び回動角度θ
２を、後述する肉厚測定及び探傷の際に使用するために
、探触子３を位置させるべき目標位置及び回動角度とし
て、該制御部２１のＲＡＭに書き込むと同時に、これを
現状の位置座標（Ｘ＋、Ｚ＋）及び回動角度θ１として
記憶する。次いで演ＩＥ制御部２１は、現状の探触子３
の位置が、戦記追随終了点に十分近い位置であるか否か
を、前記位置座標（ｘｌ。

ｚｌ）と先に人力された追随終了点の位置座標間の距離
を演算することにより判断し、現状の位置が追随終了点
に十分近い場合には、表面追随サブルーチンに従う制御
動作を終了し、それ以外の場合には、探触子３の位置を
Δｉだけ移動せしめる段階に戻り、以後前述した動作説
明に従って同様の動作を繰り返す。

さてこのように表面追随サブルーチンに従う動作を終了
した後には、演算制御部２１のＲＡＭには、前記分割範
囲ａ　％　（のいずれかにおいて、後述する肉厚測定及
び探傷の際に探触子３に使用されるべき目標位置及び回
動角度が害き加えられたことになり、次いで演算制御部
２１は、分割範囲ａ　％　ｒの全てについて表面追随が
終了したか否がを判断し、終了していないと判断された
場合には、次なる分割範囲における表面追随動作を行う
べく、追随開始点及び終了点の座標並びに追随開始点に
おける回動角度の人力の段階まで戻り、同様の動作を繰
返し、終了したと判断された場合には、後述する肉厚測
定サブルーチンに従って動作する。

前記判断は、例えばＣＩ？Ｔ　３０上に作業者に該判断
を促す内容のメツセージを表示せしめ、作業者がこの表
示に従ってキーボード３１を操作することにより行うよ
うにすればよい。以上により第１工程が終了した。

さてこの時点において、演算制御部２１のＲＡＭには、
軸対称物１の外表面全体にわたり、探触子３から発せら
れる超音波ビームが、核部との間に水距離Ｗｒを隔てて
、核部に直角に投射されるようにするための、前記探触
子３の目標位置及び該位置における回り１角度が軸対称
物ｌの外表面形状に関連する情報として、互いに対応さ
れて格納されたことになり、以後の肉厚測定及び探傷の
段階、即ち第２工程及び第３工程においては、演算制御
部２１は、探触子３の位置及び回動角度をＲＡＭ内に格
納されたこれらの記す、ａ値に基づいて変更すべくｕノ
作して、該探触子３を軸対称物１の対称軸に沿う方向に
、該軸対称物１の表面から所定距離Ｗだけ離隔させた状
態に保ち、しかも該探触子３から発せられる超音波ビー
ムが軸対称物１の表面に、これと直角をなして投射され
る状態を保ちつつ走査させる。

さて／ｉｉ算制御部２１は、第２工程においては、探触
子３と、軸対称物１との間の水距離を、第１工程におけ
る水距離Ｗｒよりも小さいＷｒ’に維持して探触子３を
走査させる。これは、水距離Ｗｒが前述した如く軸対称
物１の外表面上における超音波ビームが最小となるよう
設定されており、この水距離Ｗｒを保った状態において
は、肉厚４り定時に必要な軸対称物１の裏面からの反射
波の受信レベルが、特に肉厚が大きい位置において低（
なるためであり、前記水距離Ｗｒ’は前記追随範囲ａ　
−ｆと同義である各測定範囲内における予想肉厚を考慮
して、各測定範囲毎に各別に予め設定され、探触子３の
走査は、演算制御部２１のＲＡＭに格納されている前記
記憶値の内、回動角度はそのまま実現し、また位置座標
は前記記憶値からこれに対応する回動角度の記憶値に相
当する首振り方向にＷｒ　−Ｗｒ　’だけ軸対称物１に
近づいた位置座標の演算結果を実現することによりなさ
れる。

さて第２工程において演算制御部２１は、まず探触子３
を肉厚測定用の初期点、即ち第４図における点ａユの位
置に移動せしめるべく動作し、次いで肉厚測定サブルー
チンに従う制御動作を行う。

肉厚測定サブルーチンにおいては、ＲＡＭに格納されて
いる位置座標及び回動角度に基づいて探触子３が順次移
動され、各移動位置において演算＋ｔｉ御部２１から探
傷器２２に入力される信号に応じて探触子３が励振され
て、該探触子３から軸対称物ｌに超音波ビームが投射さ
れる。そして演算制御部２Ｉは、この超音波ビームの受
信結果に応じて、前記ゲートコントローラ２３から入力
される信号により、以下に示す如（この位置における肉
厚を演算する。

第８図は第２工程において探傷器２２からゲートコント
ローラ２３へ入力される信号の一例を横軸に時間、縦軸
にエコー高さをとって示したものであり、該信号中には
本図に示す如く３つのピークＰ　Ｉ　＋Ｐ２．Ｐ３が生
している。

第１のピークＰ１は超音波を発信した時点において、ま
た第２のピークＰ２は軸対称物ｌの表面からの反射波を
受信した時点において、更に第３のピークＰ３は軸対称
物１の裏面からの反射波を受信した時点において夫々現
出するピークであって、ゲートコントローラ２３から演
算制御部２１へ入力される信号は前述した如くこれらの
ピークＰ２゜Ｐ３の最大レベル及び夫々のピークに対応
するビーム路程ｔ２＋　　ｔ３に相当する信号であるか
ら、？ｔＪ算制御部２１は、これらの信号に基づいて軸
対称物１の表面から裏面までの往復伝播時間ｔ（＝ｔ３
−ｔ２）を演算し、これと軸対称物ｌ中の音速とから肉
厚を演算する。このように演算された肉厚及び前記ビー
ム路程Ｌ２ｔ３は夫々探触子３の位置座標に対応されて
演算制御部２１のＲＡＭに格納される。同様の動作が各
測定範囲の各測定点の夫々において繰り返され、肉厚測
定のための第２工程が終了する。

肉厚測定終了後、演算制御部２１は探傷サブルーチンに
従う制御動作を行う。該サブルーチンにおいては演算制
御部２１は、肉厚漬り定サブルーチンに従う制御動作の
場合と同様に探触子３を走査せしめるべく動作すると共
に、探触子３の各移動位置において走査機制御部２４に
信号を発し、前記パルスモータ２ａを所定角度ピンチで
１回転せしめ、これによりターンテーブル２及びこの上
面に固定された軸対称物１を１回転せしめるべく動作す
る。

そしてこの各回転位置において演算制御部２１は探触子
３を励振せしめるべく探（１に器２２に信号を与え、該
信号に応して探触子３から軸対称物１に超音波ビームが
投射される。この時探傷器２２からゲートコントローラ
２３へ入力される信号は、前記投射位置における軸対称
物１の内部に傷が存在しない場合には、第８図に示す如
くであるが、傷が存在する場合には、第９図に示す如く
前記第２のピークＰ２と第３のピークＰ３との間に酸価
からの反射波に相当する第４のビークＰ、が現出する。

演算ｊｆｉｌＪ御部２１は、第２工程において探触子３
の位置座標に対応されて記憶されているビーム路程ｔ２
及び同Ｌ３を読み出しこれらの値から、時刻ｔ２よりΔ
ｔ２時間後から、時刻ｔ３よりもΔｔ３時間前までの範
囲を監視範囲として設定し、この監視範囲内において予
め設定された所定のしきい値以上のレヘルの前記ピーク
Ｐ４が現出するか否かを監視し、このようなビークＰ４
が現出した場合には、この位置に傷があると判断して該
ビークＰ４に対応してゲートコントローラ２３から入力
される信号から、これに対応するビーム路程ｔ４を求め
、これと前記ビーム路程Ｌ２との差１．−１２と、軸対
称物１中の音速とから、前記傷の軸対称物１の外表面か
らの深さ位置を演算して、これをその時の探触子３の位
置及びターンテーブル２の回転位置と対応させてｌ？Ａ
Ｍに格納する。

そして探触子３のある移動位置において、ターンテーブ
ル２の一回転が終了すると、演算制御部は、探触子３を
次なる移動位置に移動せしめるべく動作し、該位置にお
いて前述の動作を繰り返し、探傷を実施する。そして探
触子３の全移動範囲において探傷を実施した後、第３工
程を終了する。

以上の動作の後、演算制御部２１のＲＡＭには、軸対称
物１の形状及び該軸対称物ｌの内部の傷の位置に関する
情報が格納されたことになり、演算制御部２１はこの内
容をＣＲＴ　３０の画面上に表示せしめ、作業者に探傷
結果を報知するが、この時第１０図に示す如く画像表示
させるように構成することも可能である。

また本実施例においては、第１工程及び第２工程におけ
る水距離を各別に設定しているが、これらを同一とする
ことにより、第１工程と第２工程とを同時に行うことが
できる。

更に本実施例においては、軸対称物ｌの外表面に超音波
ビームを投射しているが、これを内表面に投射しても全
く同様に第１〜第３工程が行なえることは言うまでもな
い。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明方法によれば、第１工程におい
て得られた軸対称物の表面形状に関連する情報に基づい
て、第２工程及び第３工程において、前記軸対称物の表
面から所定の水距離だけ離隔され、また超音波ビームが
前記表面に対して直角に投射されるように探触子が自動
的に走査されて肉厚測定及び探傷が行われるから、比較
的複雑な形状をなす軸対称物に対しても確実に超音波探
傷が実施でき、タービン又は圧縮機のロータにおける材
料歩留りの向上が図れる等優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法の実施例を示すものであり、第１図は
本発明方法を実施するための装置の模式的ブロック図、
第２図及び第３図は本発明方法の手順を示すフローチャ
ート、第４図は追随範囲を示す説明図、第５図は探触子
の位置の説明図、第６図及び第７図は第１工程における
探触子の移動方法の説明図、第８図及び第９図は反射波
に対応する信号を示す図、第１０図は探傷結果の表示例
を示す図、ｆ８１１図は従来の超音波探傷方法の説明図
である。 １・・・軸対称物　２・・・ターンテーブル３・・・探
触子　１０・・・水槽　２１・・・演算制御部特　許　
出願人　住友金屈工業株式会社代理人　弁理士　河　　
野　　登　　夫第　５　図 箋　６　記 章７図 廖稽向（χオ向） 第　１０　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、共に水中に配した探触子から軸対称物の表面に超音
   波ビームを投射しつつ該探触子を走査させ、その反射波
   の受信結果に基づいて、前記表面の形状に関連する情報
   を得る第１工程と、 該第１工程において得られた情報に基づい て、前記探触子と前記表面との間の水距離を所定値に保
   ち、また前記超音波ビームの方向が前記表面と直交する
   状態に保って、前記探触子を走査させつつ、該探触子か
   ら前記表面に超音波ビームを投射し、その反射波の受信
   結果に基づいて、前記軸対称物の肉厚測定を行う第２工
   程と、 前記軸対称物を、その対称軸廻りに回転さ せた状態で、前記探触子を前記第２工程と同様の状態に
   保って走査させつつ、該探触子から前記表面に超音波ビ
   ームを投射し、その前記第２工程における測定肉厚の範
   囲内における反射波の受信結果に基づいて、前記軸対称
   物の探傷を行う第３工程と からなることを特徴とする軸対称物の超音 波探傷方法。 ２、前記第１工程と前記第２工程とを同時的に実施する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の軸対称物
   の超音波探傷方法。 ３、前記各工程における探触子の走査範囲を、前記軸対
   称物の表面形状の急変部において分割することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の軸対称物の超音波探傷
   方法。