WO2021106204A1 - 超音波探傷機構 - Google Patents

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WO2021106204A1
WO2021106204A1 PCT/JP2019/046825 JP2019046825W WO2021106204A1 WO 2021106204 A1 WO2021106204 A1 WO 2021106204A1 JP 2019046825 W JP2019046825 W JP 2019046825W WO 2021106204 A1 WO2021106204 A1 WO 2021106204A1
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probe
axis
inspected
flaw detection
ultrasonic flaw
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PCT/JP2019/046825
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English (en)
French (fr)
Inventor
植松　充良
祐樹 時田
Original Assignee
三菱重工業株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details

Definitions

  • This disclosure relates to an ultrasonic flaw detection mechanism.
  • structural parts such as aircraft wings are made of various composite materials.
  • Composites may be inspected by ultrasonic flaw detection during the manufacturing process to eliminate potential defects and maintain quality.
  • Patent Document 1 discloses an ultrasonic inspection tool for reliably measuring an open angle portion of a workpiece.
  • the ultrasonic inspection tool disclosed in Patent Document 1 is for reliably detecting one surface.
  • the present disclosure has been made in view of such circumstances, and an object of the present disclosure is to provide an ultrasonic flaw detection mechanism capable of simultaneously detecting flaws on a plurality of surfaces to be inspected.
  • the ultrasonic flaw detection mechanism of the present disclosure employs the following means. That is, the ultrasonic flaw detection mechanism according to one aspect of the present disclosure includes and deploys a spindle extending in the axial direction and a plurality of ultrasonic flaw detection probes deployably connected to the spindle. The plurality of probes can be brought into contact with a plurality of surfaces to be inspected having different surface directions at the same time.
  • the ultrasonic flaw detection mechanism it is possible to detect a plurality of surfaces to be inspected at the same time.
  • the ultrasonic flaw detection mechanism 1A is, for example, a mechanism for simultaneously collectively detecting the surface to be inspected 61 (61a, 61b, 61c) of the inspected body 60 as shown in FIG.
  • reference numerals 61a, 61b, and 61c will be used when the surface to be inspected is described separately, and reference numeral 61 will be used when the surface to be inspected is not distinguished.
  • the surface to be inspected 61a, the surface to be inspected 61b, and the surface to be inspected 61c are connected so as to intersect each other on the connecting surface 62.
  • the plane directions of the surfaces to be inspected 61 are, for example, orthogonal to each other.
  • the plane direction is the normal direction of the plane.
  • the ultrasonic flaw detection mechanism 1A includes a spindle 20 and probes 30 (30a, 30b, 30c) connected to the spindle 20.
  • the number of probes 30 is appropriately changed according to the number of surfaces to be inspected 61.
  • reference numerals 30a, 30b, and 30c will be used when the probes are described separately, and reference numeral 30 will be used when the probes are described without distinction.
  • the ultrasonic flaw detection mechanism 1A is configured such that each probe 30 expands in an umbrella shape with respect to the main shaft 20. Further, as shown in FIG. 3, each probe 30 is configured to rotate with respect to the main shaft 20 (specifically, the axis L1).
  • the structure of the ultrasonic flaw detection mechanism 1A will be described in detail.
  • the main shaft 20 is a rod-shaped member extending in the axis L1 direction.
  • One end (upper end in the figure) of the main shaft 20 is a top portion 21 having an enlarged diameter.
  • the probe 30 is a portion that actually detects a flaw on the surface to be inspected 61.
  • the configuration of the probe 30 will be described in detail using the probe 30a as an example.
  • the probe 30a includes a base portion 31, a vibrator 32, and a wedge 33.
  • the base portion 31 is a flat plate-shaped member.
  • the base portion 31 shown in the figure has a quadrangular shape, but the shape is not limited to this, and any shape can be taken according to the shape of the surface to be inspected 61.
  • One end (upper end in the figure) of the base portion 31 is rotatably connected to the rotating member 41 around the axis L2. That is, the base portion 31 is rotatably connected to the rotating member 41 at one end thereof so as to take an arbitrary angle around the axis L2 with respect to the axis L1.
  • the rotating member 41 is an annular member having a through hole formed therein.
  • the spindle 20 is inserted into the rotating member 41.
  • the rotating member 41 into which the main shaft 20 is inserted is rotatable around the axis L1.
  • the rotating member 41 into which the spindle 20 is inserted is fixed to the spindle 20 by the fixing member 43 so as not to move in the axis L1 direction.
  • branch portion 51 which is a rod-shaped member, is rotatably attached to the other end side (lower end side in the figure) of the base portion 31.
  • the other end of the branch portion 51 is rotatably connected to the sliding member 42 around the axis L3. That is, the branch portion 51 is rotatably connected to the sliding member 42 at one end thereof so as to take an arbitrary angle around the axis L3 with respect to the axis L1.
  • the sliding member 42 is an annular member having a through hole formed therein.
  • the spindle 20 is inserted into the sliding member 42.
  • the sliding member 42 into which the main shaft 20 is inserted is rotatable around the axis L1.
  • the sliding member 42 into which the main shaft 20 is inserted is supported by two pushing members 44 in a form of being sandwiched in the axis L1 direction.
  • the sliding member 42 sandwiched between the two pushing members 44 is movable together with the pushing member 44 in the axis L1 direction.
  • the pushing member 44 and the sliding member 42 may be moved by an operator or by an automatically controlled robot or the like.
  • the base portion 31 is moved toward the rotating member 41 and the fixing member 43 along the axis L1 direction together with the pushing member 44. It is pushed up by the branch portion 51, and the base portion 31 (and thus the probe 30) expands in an umbrella shape with respect to the axis L1. Further, since the rotating member 41 and the sliding member 42 are rotatable around the axis L1, the base portion 31 can also rotate around the axis L1 (see FIG. 4).
  • the sliding member 42 and the pushing member 44 are moved to the rotating member 41 and the fixing member 43 side fixed in the axis L1 direction, but the rotating member 41 and the fixing member are relatively relative to each other. Any mechanism may be used as long as the mechanism is such that the 43, the sliding member 42, and the pushing member 44 are close to each other.
  • FIGS. 5 to 7 three rotating members 41 and three sliding members 42 are described, which correspond to three probes 30.
  • the probe 30b and the probe 30c are omitted for the sake of simplicity.
  • the vibrators 32 are arranged in a matrix shape (lattice shape) with respect to the surface of the base portion 31.
  • the vibrator 32 is a component that emits ultrasonic waves used for flaw detection.
  • the wedge 33 is provided so as to cover a plurality of vibrators 32 arranged in a matrix.
  • a contact medium 34 is provided between the wedge 33 and the surface to be inspected 61.
  • the contact medium 34 is, for example, water or glycerin paste.
  • the contact medium 34 can be omitted by providing, for example, a gel 35 instead of the wedge 33.
  • each vibrator 32 is arranged in a matrix, and each vibrator 32 can be displaced independently.
  • each vibrator 32 is deformed into an arc shape with a curvature. Therefore, the surface (inspection surface) of the probe 30 in contact with the surface to be inspected 61 can be deformed so as to follow the shape of the surface to be inspected 61. This is advantageous when the surface to be inspected 61 is a curved surface.
  • a spring (expansion / contraction urging portion) 53 is provided at an intermediate portion of the branch portion 51.
  • the spring 53 allows the branch portion 51 to expand and contract, and urges the probe 30 to press against each surface to be inspected 61. Thereby, the angle difference of the probe 30 with respect to each surface to be inspected 61 can be absorbed. Further, the probe 30 can be appropriately pressed against the surface to be inspected 61.
  • the deployment angle of the probe 30 can be arbitrarily adjusted. Specifically, for example, different deployment angles can be set for the probe 30a and the probe 30b. The adjustment of the deployment angle can also be realized by preparing branch portions 51 having different total lengths in advance and replacing the branch portions 51 with other branch portions 51 having different total lengths.
  • the probe 30 configured in this way is pressed against the surface to be inspected 61 to perform ultrasonic flaw detection.
  • the probe 30 is expanded, for example, the probe 30a is pressed against the surface to be inspected 61a, and the probe 30b Is pressed against the surface to be inspected 61b, and the probe 30c is pressed against the surface to be inspected 61c.
  • the probe 30 deployed with respect to the spindle 20 simultaneously contacts a plurality of surfaces to be inspected 61 having different surface directions, those surfaces to be inspected 61 can be simultaneously detected (ultrasonic flaw detection). As a result, the time required for flaw detection can be reduced as compared with the case where each surface to be inspected 61 is flawed separately. It should be noted that not all probes 30 need to be used at the same time, and there may be probes 30 that are not used for flaw detection. For example, of the probe 30a, the probe 30b, and the probe 30c, the probe 30a and the probe 30b may be used and the probe 30c may be omitted.
  • the probe 30 deploys in an umbrella shape with respect to the spindle 20. Thereby, for example, the probe 30 can be brought into contact with the plurality of surfaces to be inspected 61 (see FIG. 1) intersecting each other at the connection surface 62 from the inside at the same time.
  • the branch portion 51 can be expanded and contracted by the spring 53.
  • the angle difference of the probe 30 with respect to the surface to be inspected 61 can be absorbed. This is advantageous when not all probes 30 can be deployed at the same angle.
  • the spring 53 urges the probe 30 toward the surface to be inspected 61, the probe 30 can be appropriately pressed against the surface to be inspected 61.
  • the probe 30 can be brought into close contact with the surface to be inspected 61 even when the surface to be inspected 61 is a curved surface.
  • the ultrasonic flaw detection mechanism 1B is, for example, a mechanism for simultaneously collectively detecting the surface to be inspected 61 (61a, 61b, 61c, 61d) of the inspected body 60 as shown in FIG.
  • the body to be inspected 60 has a square tubular shape, and four corners are formed inside.
  • each corner portion can be an inspected surface 61a, an inspected surface 61b, an inspected surface 61c, and an inspected surface 61d.
  • the ultrasonic flaw detection mechanism 1B includes a spindle 20 and probes 30 (30a, 30b, 30c, 30d) connected to the spindle 20.
  • the ultrasonic flaw detection mechanism 1B is configured such that each probe 30 moves and deploys in the radial direction of the main shaft 20. Further, each probe 30 is configured to rotate with respect to the main shaft 20 (specifically, the axis L1).
  • the configuration of the probe 30 will be described in detail using the probe 30a as an example.
  • the probe 30a includes a base portion 31, a vibrator 32, and a wedge 33.
  • the base portion 31 is a flat plate-shaped member.
  • One end of a branch portion 51 which is a rod-shaped member, is rotatably attached to one end side of the base portion 31 (upper end side in the figure).
  • the other end of the branch portion 51 is rotatably connected to the rotating member 41 around the axis L2. That is, the branch portion 51 is rotatably connected to the rotating member 41 at one end thereof so as to take an arbitrary angle around the axis L2 with respect to the axis L1.
  • the rotating member 41 is an annular member having a through hole formed therein.
  • the spindle 20 is inserted into the rotating member 41.
  • the sliding member 42 into which the main shaft 20 is inserted is rotatable around the axis L1.
  • the rotating member 41 into which the main shaft 20 is inserted is supported by two fixing members 43 in a form of being sandwiched in the axis L1 direction.
  • the rotating member 41 sandwiched between the two fixing members 43 is fixed to the main shaft 20 by the fixing member 43 so as not to move in the axis L1 direction.
  • branch portion 52 (other branch portion), which is a rod-shaped member, is rotatably attached to the other end side (lower end side in the figure) of the base portion 31 from the portion to which the branch portion 51 is attached. Has been done.
  • the other end of the branch portion 52 is rotatably connected to the sliding member 42 around the axis L3. That is, the branch portion 52 is rotatably connected to the sliding member 42 at one end thereof so as to take an arbitrary angle around the axis L3 with respect to the axis L1.
  • the sliding member 42 is an annular member having a through hole formed therein.
  • the spindle 20 is inserted into the sliding member 42.
  • the sliding member 42 into which the main shaft 20 is inserted is rotatable around the axis L1.
  • the sliding member 42 into which the main shaft 20 is inserted is supported by two pushing members 44 in a form of being sandwiched in the axis L1 direction.
  • the sliding member 42 sandwiched between the two pushing members 44 is movable together with the pushing member 44 in the axis L1 direction.
  • the base portion 31 is moved toward the rotating member 41 and the fixing member 43 along the axis L1 direction together with the pushing member 44. It is pushed outward in the radial direction by the branch portion 51 and the branch portion 52, and is developed so that the base portion 31 (and thus the probe 30) moves in the radial direction of the main shaft 20. Further, since the rotating member 41 and the sliding member 42 are rotatable around the axis L1, the base portion 31 can also rotate around the axis L1 (see FIG. 16).
  • the amount of movement (range of spread) of the probe 30 can be arbitrarily adjusted. Further, by making the total lengths of the branch portion 51 and the branch portion 52 different, the probe 30 can have an arbitrary angle. These are performed by preparing a branch 51 and / or a branch 52 having a different total length in advance and replacing the branch 51 and / or the branch 52 with a branch 51 and / or a branch 52 having a different total length. Can also be realized.
  • the sliding member 42 and the pushing member 44 are moved to the rotating member 41 and the fixing member 43 side fixed in the axis L1 direction, but the rotating member 41 and the fixing member are relatively relative to each other. Any mechanism may be used as long as the mechanism is such that the 43, the sliding member 42, and the pushing member 44 are close to each other.
  • the probe 30b, the probe 30c, and the probe 30d are omitted for the sake of simplicity.
  • the probe 30 configured in this way is pressed against the surface to be inspected 61 to perform ultrasonic flaw detection.
  • the probe 30 is expanded, for example, the probe 30a is pressed against the inspected surface 61a, and the probe 30b is It is pressed against the surface to be inspected 61b, the probe 30c is pressed against the surface to be inspected 61c, and the probe 30d is pressed against the surface to be inspected 61d.
  • the probe 30 is deployed so as to move in the radial direction with respect to the spindle 20. Thereby, for example, the probe 30 can be simultaneously brought into contact with the surface to be inspected 61 (see FIG. 11) formed on the inner peripheral surface of the body to be inspected 60 having a square tubular shape from the inside.
  • the branch portion 51 and the branch portion 52 can be expanded and contracted by the spring 53. Thereby, the displacement difference of the probe 30 with respect to the surface to be inspected 61 can be absorbed. This is advantageous when not all probes 30 can be deployed with the same amount of movement. Further, since the spring 53 urges the probe 30 toward the surface to be inspected 61, the probe 30 can be appropriately pressed against the surface to be inspected 61.
  • the ultrasonic flaw detection mechanism (1A, 1B) is grasped as follows, for example. That is, the ultrasonic flaw detection mechanism (1A, 1B) according to one aspect of the present disclosure is deployably connected to a spindle (20) extending in the axis (L1) direction. A plurality of probes (30) for ultrasonic flaw detection are provided, and the plurality of deployed probes (30) can be brought into contact with a plurality of surfaces to be inspected (61) having different surface directions at the same time.
  • the probe (30) deploys in an umbrella shape with respect to the main shaft (20).
  • the probe (30) deploys in an umbrella shape with respect to the spindle (20). Thereby, for example, the probe (30) can be simultaneously brought into contact with a plurality of surfaces to be inspected (61) intersecting each other at one location (62) from the inside.
  • one end of the probe (30) is fixed in the direction of the axis (L1), and is around the axis (L1) and the axis (L1). ), And one end of a branch portion (51) formed as a rod-shaped member is rotatably connected to the probe (30) at the other end side of the probe (30). It is rotatably attached, and the other end of the branch portion (51) is movable in the axis (L1) direction with respect to the main shaft (20), and is around the axis (L1) and the axis (L1). ) Is rotatably connected.
  • one end of the probe (30) is fixed in the axis (L1) direction and can rotate around the axis (L1) and with respect to the axis (L1). It is connected to the.
  • one end of the probe (30) does not move in the axis (L1) direction of the main axis (20), but a predetermined degree of freedom is given to the angle around the axis (L1) and the axis (L1). ..
  • one end of a branch portion (51) that is rotatable with respect to the probe (30) is attached to a portion on the other end side of the probe (30), and the other of the branch portion (51).
  • the ends are movable in the axis (L1) direction and are rotatably connected around the axis (L1) and with respect to the axis (L1).
  • the other end side of the probe (30) can be moved in the axial (L1) direction and the radial direction of the main shaft (20) within the rotation range and the movement range of the branch portion (51). Become. With these configurations, the probe (30) is deployed in an umbrella shape centered on one end.
  • the probe (30) is deployed so as to move in the radial direction with respect to the main axis (20).
  • the probe (30) is deployed so as to move in the radial direction with respect to the main axis (20). Thereby, for example, the probe (30) can be simultaneously brought into contact with the surface to be inspected (61) formed on the inner peripheral surface of the body to be inspected (60) having a rectangular tubular shape from the inside.
  • one end of a branch portion (51) formed as a rod-shaped member is attached to the probe (30) at one end side of the probe (30).
  • the probe (30) is rotatably attached to the other end of the probe (30) with respect to the portion to which the branch (51) is attached, at one end of another branch (52) formed as a rod-shaped member.
  • the other end of the branch (51) is fixed to the main shaft (20) in the axis (L1) direction, and the axis is It is rotatably connected around (L1) and with respect to the axis (L1), and the other end of the other branch (52) moves in the direction of the axis (L1) with respect to the main axis (20). It is possible and rotatably connected around the axis (L1) and with respect to the axis (L1).
  • one end of a branch portion (51) that is rotatable with respect to the probe (30) is attached to a portion on one end side of the probe (30).
  • the other end of the branch portion (51) is fixed in the axis (L1) direction, and is rotatably connected around the axis (L1) and with respect to the axis (L1).
  • one end side of the probe (30) becomes movable in the axial direction (L1) direction and the radial direction of the main shaft (20) within the rotation range of the branch portion (51).
  • one end of another branch portion (52) that is rotatable with respect to the probe (30) is attached to the other end side portion of the probe (30), and the other branch portion (52) is attached.
  • the ends are movable in the axis (L1) direction and are rotatably connected around the axis (L1) and with respect to the axis (L1).
  • the other end side of the probe (30) can be moved in the axial direction (L1) direction and the radial direction of the main shaft (20) within the rotation range and the movement range of the other branch portion (52). It becomes a state.
  • the probe (30) is deployed so as to spread in the radial direction about the axis (L1) of the main axis (20).
  • the branch portion (51) and / or the other branch portion (52) has the branch portion (51) and / or the above.
  • An expansion / contraction urging portion (53) is provided that enables expansion and contraction of the other branch portion (52) and urges the probe (30) toward the surface to be inspected (61).
  • the branch portion (51) and / or the other branch portion (52) can be expanded and contracted by the telescopic urging portion (56).
  • the angle difference and the displacement difference of the probe (30) with respect to the surface to be inspected (61) can be absorbed.
  • the telescopic urging portion (56) urges the probe toward the surface to be inspected (61)
  • the probe (30) can be appropriately pressed against the surface to be inspected (61).
  • the telescopic urging portion (56) include an elastic body and the like. Examples of the elastic body include a spring and rubber.
  • the mechanism is limited to a mechanism capable of expanding and contracting the branch portion (51) and / or another branch portion (52) and urging the probe (30) to the surface to be inspected (61). Absent.
  • the inspection surface in contact with the inspection surface (61) is the inspection surface (61).
  • the probe (30) can be brought into close contact with the surface to be inspected (61). Can be accurately detected.

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Abstract

複数の被検査面を同時に探傷することができる超音波探傷機構を提供する。超音波探傷機構（１Ａ）は、軸線（Ｌ１）方向に伸びている主軸（２０）と、主軸（２０）に対して展開可能に接続されている複数の超音波探傷用のプローブ（３０）とを備え、展開した複数のプローブ（３０）は、面方向が異なる複数の被検査面（６１）に対して同時に接触可能とされている。また、プローブ（３０）は、主軸（２０）に対して傘状に展開する。また、プローブ（３０）は、主軸（２０）に対して半径方向に移動するように展開する。

Description

超音波探傷機構
　本開示は、超音波探傷機構に関する。
　例えば、航空機の翼等の構造部品は、種々の複合材で形成されている。複合材は、潜在的な欠陥の排除や品質保持の観点から、製造段階で超音波探傷によって検査されることがある。
　例えば、特許文献１には、ワークピースのオープンアングル部を確実に測定するための超音波検査具が開示されている。
特表２０１３－５４１０１７号公報
　特許文献１に開示されている超音波検査具は、一の面を確実に探傷するためのものである。しかしながら、被検査体に複数の被検査面が形成されている場合、複数回にわたって探傷を実施する必要があるので、複数の被検査面の全てを検査するためには作業時間を要するという課題が生じ得る。
　例えば、特許文献１に開示されている構成とは異なるが、図２０に示されるように、接続面１６２にて接続され交差する３つの被検査面１６１（１６１ａ，１６１ｂ，１６１ｃ）を有する被検査体１６０を探傷する場合を考える。この場合、例えば、被検査面１６１ａをプローブ１３０で探傷して、被検査面１６１ｂをプローブ１３０で探傷して、最後に被検査面１６１ｃをプローブ１３０で探傷する必要がある。すなわち、全ての被検査面１６１を探傷するために同じような作業を３回繰り返すこととなるので作業時間を要してしまう。
　本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、複数の被検査面を同時に探傷することができる超音波探傷機構を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本開示の超音波探傷機構は以下の手段を採用する。
　すなわち、本開示の一態様に係る超音波探傷機構は、軸線方向に伸びている主軸と、該主軸に対して展開可能に接続されている複数の超音波探傷用のプローブと、を備え、展開した複数の前記プローブは、面方向が異なる複数の被検査面に対して同時に接触可能とされている。
　本開示に係る超音波探傷機構によれば、複数の被検査面を同時に探傷することができる。
本開示の第１実施形態に係る被検査体を示した斜視図である。 本開示の第１実施形態に係る超音波探傷機構を示した側面図である。 本開示の第１実施形態に係る超音波探傷機構を示した平面図である。 本開示の第１実施形態に係るプローブ周辺の機構を示した斜視図である。 本開示の第１実施形態に係る超音波探傷機構（展開中）を示した側面図である。 本開示の第１実施形態に係る超音波探傷機構（展開中）を示した側面図である。 本開示の第１実施形態に係る超音波探傷機構（展開後）を示した側面図である。 プローブの横断面図である。 変形例に係るプローブの横断面図である。 形状が変化したプローブの横断面図である。 本開示の第２実施形態に係る被検査体を示した斜視図である。 本開示の第２実施形態に係る超音波探傷機構（展開前）を概略的に示した斜視図である。 本開示の第２実施形態に係る超音波探傷機構（展開後）を概略的に示した斜視図である。 本開示の第２実施形態に係る超音波探傷機構（展開前）が被検査体に配置された状態を示す平面図である。 本開示の第２実施形態に係る超音波探傷機構（展開後）が被検査体に配置された状態を示す平面図である。 本開示の第２実施形態に係るプローブ周辺の機構を示した斜視図である。 本開示の第２実施形態に係る超音波探傷機構（展開中）を示した側面図である。 本開示の第２実施形態に係る超音波探傷機構（展開中）を示した側面図である。 本開示の第２実施形態に係る超音波探傷機構（展開後）を示した側面図である。 参考例に係る被検査体及びそれに配置されたプローブを示した斜視図である。
　〔第１実施形態〕
　以下、本開示の超音波探傷機構に係る第１実施形態について図を用いて説明する。
　超音波探傷機構１Ａは、例えば、図１に示されているような被検査体６０の被検査面６１（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ）を同時に一括して探傷するための機構である。
　以下、被検査面を区別して説明するときは符号６１ａ，６１ｂ，６１ｃを使用して、区別しないで説明するときは符号６１を使用する。
　被検査面６１ａ、被検査面６１ｂ、被検査面６１ｃは、接続面６２において互いに交差するように接続されている。各被検査面６１の面方向は、例えば、互いに直交している。面方向とは、平面の法線方向である。
　図２に示すように、超音波探傷機構１Ａは、主軸２０と、主軸２０に接続されたプローブ３０（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）と、を備えている。プローブ３０の数は、被検査面６１の数に応じて適宜変更される。
　以下、プローブを区別して説明するときは符号３０ａ，３０ｂ，３０ｃを使用して、区別しないで説明するときは符号３０を使用する。
　超音波探傷機構１Ａは、同図に示されているように、各プローブ３０が主軸２０に対して傘状に展開するよう構成されている。
　また、図３に示すように、各プローブ３０が主軸２０（詳細には軸線Ｌ１）に対して回動するように構成されている。
　以下、超音波探傷機構１Ａの構造について詳細に説明する。
　図２に示すように、主軸２０は、軸線Ｌ１方向に伸びる棒状の部材とされている。主軸２０の一端（同図の上端）は、拡径された頂部２１とされている。
　プローブ３０は、実際に被検査面６１の探傷を行う部分とされている。
　以下、プローブ３０ａを例にして、プローブ３０の構成について詳細に説明する。
　図４から図７に示すように、プローブ３０ａは、ベース部３１と、振動子３２と、ウェッジ３３と、を備えている。
　ベース部３１は、平板状の部材とされている。図に示されたベース部３１は四角形状とされているが、この形状に限られず被検査面６１の形状に合わせて任意の形状を採ることができる。ベース部３１の一端（同図の上端）は、回動部材４１に対して軸線Ｌ２周りに回動自在に接続されている。すなわち、ベース部３１は、軸線Ｌ１に対して軸線Ｌ２周りに任意の角度を取れるようにその一端で回動部材４１に対して回動自在に接続されている。
　回動部材４１は、貫通孔が形成された環状の部材とされている。回動部材４１には、主軸２０が挿入される。主軸２０が挿入された回動部材４１は、軸線Ｌ１周りに回動自在とされている。
　また、主軸２０が挿入された回動部材４１は、固定部材４３によって、軸線Ｌ１方向に移動しないように主軸２０に対して固定されている。
　ベース部３１の一端よりも他端側（同図の下端側）には、棒状の部材とされた枝部５１の一端が回動自在に取り付けられている。
　枝部５１の他端は、摺動部材４２に対して軸線Ｌ３周りに回動自在に接続されている。すなわち、枝部５１は、軸線Ｌ１に対して軸線Ｌ３周りに任意の角度を取れるようにその一端で摺動部材４２に対して回動自在に接続されている。
　摺動部材４２は、貫通孔が形成された環状の部材とされている。摺動部材４２には、主軸２０が挿入される。主軸２０が挿入された摺動部材４２は、軸線Ｌ１周りに回動自在とされている。
　また、主軸２０が挿入された摺動部材４２は、２つの押し込み部材４４によって、軸線Ｌ１方向に挟まれる形態で支持されている。２つ押し込み部材４４に挟持された摺動部材４２は、押し込み部材４４ごと軸線Ｌ１方向に移動可能とされる。
　押し込み部材４４及び摺動部材４２の移動は、作業者によって行われてもよいし、自動制御されたロボット等によって行われてもよい。
　このような構成によって、図５から図７に示すように、摺動部材４２を押し込み部材４４ごと軸線Ｌ１方向に沿って回動部材４１及び固定部材４３側に移動させることで、ベース部３１が枝部５１によって押し上げられ、ベース部３１（ひいてはプローブ３０）が軸線Ｌ１に対して傘状に展開する。また、回動部材４１及び摺動部材４２は軸線Ｌ１周りに回動自在とされているので、ベース部３１も軸線Ｌ１周りに回動可能となる（図４参照）。
　なお、上記説明においては、軸線Ｌ１方向に固定された回動部材４１及び固定部材４３側に摺動部材４２及び押し込み部材４４を移動させることとしているが、相対的に回動部材４１及び固定部材４３と摺動部材４２及び押し込み部材４４とが近接する機構であればよい。
　また、図５から図７には３つの回動部材４１及び３つの摺動部材４２が記載されているが、これは３つのプローブ３０に対応したものである。同図では、簡単のために、プローブ３０ｂ及びプローブ３０ｃを省略している。
　図８に示すように、振動子３２は、ベース部３１の面に対してマトリクス状（格子状）に配置されている。振動子３２は、探傷に用いられる超音波を発する部品である。
　ウェッジ３３は、マトリクス状に配置された複数の振動子３２を覆うように設けられている。
　探傷の際には、ウェッジ３３と被検査面６１との間に接触媒質３４を設ける。接触媒質３４は、例えば、水やグリセリンペーストとされる。
　なお、図９に示すように、ウェッジ３３に代えて例えばゲル３５を設けることで、接触媒質３４を省略することもできる。
　図１０に示すように、振動子３２はマトリクス状に複数配置されて１つ１つの振動子３２は独立して変位可能とされている。同図の場合、各振動子３２は曲率を持って円弧状に変形している。このため、被検査面６１に接するプローブ３０の面（検査面）を被検査面６１の形状に追従するように変形させることができる。これは、被検査面６１が曲面である場合に有利である。
　図４に示すように、枝部５１の中間部位には、スプリング（伸縮付勢部）５３が設けられている。スプリング５３は、枝部５１の伸縮を許容するとともにプローブ３０を各被検査面６１側に押し付けるように付勢する。これによって、各被検査面６１に対するプローブ３０の角度差を吸収することができる。また、プローブ３０を被検査面６１に適切に押し当てることができる。
　また、枝部５１の全長を自在に伸縮できる機構（スライド部等）を設けた場合、プローブ３０の展開角度を任意に調整できる。具体的には、例えば、プローブ３０ａとプローブ３０ｂとで異なる展開角度を設定することができる。
　展開角度の調整は、異なる全長を有する枝部５１を予め用意しておき、枝部５１を全長の異なる他の枝部５１に交換することによっても実現できる。
　このように構成されたプローブ３０が被検査面６１に押し当てられて超音波探傷が実施される。本実施形態の場合、主軸２０の頂部２１の先端が接続面６２に当接した形態とされた後、プローブ３０を展開して、例えば、プローブ３０ａが被検査面６１ａに押し当てられ、プローブ３０ｂが被検査面６１ｂに押し当てられ、プローブ３０ｃが被検査面６１ｃに押し当てられる。
　本実施形態においては以下の効果を奏する。
　主軸２０に対して展開したプローブ３０が、面方向を異にする複数の被検査面６１に対して同時に接触するので、それらの被検査面６１を同時に探傷（超音波探傷）することができる。これによって、各被検査面６１を別々に探傷した場合と比較して、探傷に要する時間を削減することができる。
　なお、必ずしも全てのプローブ３０が同時に使用される必要はなく、探傷に使用されていないプローブ３０が存在してもよい。例えば、プローブ３０ａ、プローブ３０ｂ、プローブ３０ｃのうちプローブ３０ａ、プローブ３０ｂを使用してプローブ３０ｃは不使用としてもよい。
　また、プローブ３０が主軸２０に対して傘状に展開する。これによって、例えば、接続面６２で互いに交わる複数の被検査面６１（図１参照）に対して内側からプローブ３０を同時に接触させることができる。
　また、スプリング５３によって枝部５１が伸縮可能となる。これによって、被検査面６１に対するプローブ３０の角度差を吸収することができる。これは、全てのプローブ３０が同一角度で展開できない場合に有利である。また、スプリング５３は、プローブ３０を被検査面６１側に付勢しているので、プローブ３０を被検査面６１に適切に押し当てることができる。
　また、複数の振動子３２が面上にマトリクス状に配置されているため、被検査面６１が曲面の場合でも、プローブ３０を被検査面６１に密着させることができる。
〔第２実施形態〕
　以下、本開示の超音波探傷機構に係る第２実施形態について図を用いて説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
　超音波探傷機構１Ｂは、例えば、図１１に示されているような被検査体６０の被検査面６１（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ）を同時に一括して探傷するための機構である。
　被検査体６０は四角筒状とされて、内側に４つのコーナ部が形成されている。本実施形態では、各コーナ部を、被検査面６１ａ、被検査面６１ｂ、被検査面６１ｃ、被検査面６１ｄとすることができる。
　図１２に示すように、超音波探傷機構１Ｂは、主軸２０と、主軸２０に接続されたプローブ３０（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ）と、を備えている。
　図１２から図１５に示すように、超音波探傷機構１Ｂは、各プローブ３０が主軸２０の半径方向に移動して展開するよう構成されている。
　また、各プローブ３０が主軸２０（詳細には軸線Ｌ１）に対して回動するように構成されている。
　以下、プローブ３０ａを例にして、プローブ３０の構成について詳細に説明する。
　図１６から図１９に示すように、プローブ３０ａは、ベース部３１と、振動子３２と、ウェッジ３３と、を備えている。
　ベース部３１は、平板状の部材とされている。ベース部３１の一端側（同図の上端側）には、棒状の部材とされた枝部５１の一端が回動自在に取り付けられている。
　枝部５１の他端は、回動部材４１に対して軸線Ｌ２周りに回動自在に接続されている。すなわち、枝部５１は、軸線Ｌ１に対して軸線Ｌ２周りに任意の角度を取れるようにその一端で回動部材４１に対して回動自在に接続されている。
　回動部材４１は、貫通孔が形成された環状の部材とされている。回動部材４１には、主軸２０が挿入される。主軸２０が挿入された摺動部材４２は、軸線Ｌ１周りに回動自在とされている。
　また、主軸２０が挿入された回動部材４１は、２つの固定部材４３によって、軸線Ｌ１方向に挟まれる形態で支持されている。２つ固定部材４３に挟持された回動部材４１は、固定部材４３によって、軸線Ｌ１方向に移動しないように主軸２０に対して固定されている。
　ベース部３１において枝部５１が取り付けられた部分よりも他端側（同図の下端側）には、棒状の部材とされた枝部５２（他の枝部）の一端が回動自在に取り付けられている。
　枝部５２の他端は、摺動部材４２に対して軸線Ｌ３周りに回動自在に接続されている。すなわち、枝部５２は、軸線Ｌ１に対して軸線Ｌ３周りに任意の角度を取れるようにその一端で摺動部材４２に対して回動自在に接続されている。
　摺動部材４２は、貫通孔が形成された環状の部材とされている。摺動部材４２には、主軸２０が挿入される。主軸２０が挿入された摺動部材４２は、軸線Ｌ１周りに回動自在とされている。
　また、主軸２０が挿入された摺動部材４２は、２つの押し込み部材４４によって、軸線Ｌ１方向に挟まれる形態で支持されている。２つ押し込み部材４４に挟持された摺動部材４２は、押し込み部材４４ごと軸線Ｌ１方向に移動可能とされる。
　このような構成によって、図１７から図１９に示すように、摺動部材４２を押し込み部材４４ごと軸線Ｌ１方向に沿って回動部材４１及び固定部材４３側に移動させることで、ベース部３１が枝部５１及び枝部５２によって半径方向外側に押し出され、ベース部３１（ひいてはプローブ３０）が主軸２０の半径方向に移動するように展開する。また、回動部材４１及び摺動部材４２は軸線Ｌ１周りに回動自在とされているので、ベース部３１も軸線Ｌ１周りに回動可能となる（図１６参照）。
　枝部５１及び枝部５２の全長を自在に伸縮させられる機構（スライド部等）を設けた場合、プローブ３０の移動量（広がりの範囲）を任意に調整できる。また、枝部５１と枝部５２との全長を異ならせることで、プローブ３０に任意の角度を持たせることができる。
　これらは、異なる全長を有する枝部５１及び／又は枝部５２を予め用意しておき、枝部５１及び／又は枝部５２を全長の異なる枝部５１及び／又は枝部５２に交換することによっても実現できる。
　なお、上記説明においては、軸線Ｌ１方向に固定された回動部材４１及び固定部材４３側に摺動部材４２及び押し込み部材４４を移動させることとしているが、相対的に回動部材４１及び固定部材４３と摺動部材４２及び押し込み部材４４とが近接する機構であればよい。
　また、図１７から図１９では、簡単のために、プローブ３０ｂ、プローブ３０ｃ、プローブ３０ｄを省略している。
　このように構成されたプローブ３０が被検査面６１に押し当てられて超音波探傷が実施される。本実施形態の場合、超音波探傷機構１Ｂが、被検査体６０の位置側に配置された後、プローブ３０を展開して、例えば、プローブ３０ａが被検査面６１ａに押し当てられ、プローブ３０ｂが被検査面６１ｂに押し当てられ、プローブ３０ｃが被検査面６１ｃに押し当てられ、プローブ３０ｄが被検査面６１ｄに押し当てられる。
　本実施形態においては以下の効果を奏する。
　プローブ３０が主軸２０に対して半径方向に移動するように展開する。これによって、例えば、四角筒状とされた被検査体６０の内周面に形成された被検査面６１（図１１参照）に対して内側からプローブ３０を同時に接触させることができる。
　また、スプリング５３によって枝部５１及び枝部５２が伸縮可能となる。これによって、被検査面６１に対するプローブ３０の変位差を吸収することができる。これは、全てのプローブ３０が同一の移動量で展開できない場合に有利である。また、スプリング５３は、プローブ３０を被検査面６１側に付勢しているので、プローブ３０を被検査面６１に適切に押し当てることができる。
　各実施形態に係る超音波探傷機構（１Ａ，１Ｂ）は、例えば以下のように把握される。
　すなわち、本開示の一態様に係る超音波探傷機構（１Ａ，１Ｂ）は、軸線（Ｌ１）方向に伸びている主軸（２０）と、該主軸（２０）に対して展開可能に接続されている複数の超音波探傷用のプローブ（３０）と、を備え、展開した複数の前記プローブ（３０）は、面方向が異なる複数の被検査面（６１）に対して同時に接触可能とされている。
　本態様に係る超音波探傷機構（１Ａ，１Ｂ）によれば、主軸（２０）に対して展開したプローブ（３０）が、面方向を異にする複数の被検査面（６１）に対して同時に接触するので、それらの被検査面（６１）を同時に探傷（超音波探傷）することができる。これによって、各被検査面（６１）を別々に探傷した場合と比較して、探傷に要する時間を削減することができる。
　また、本開示の一態様に係る超音波探傷機構（１Ａ）において、プローブ（３０）は、前記主軸（２０）に対して傘状に展開する。
　本態様に係る超音波探傷機構（１Ａ）によれば、プローブ（３０）が主軸（２０）に対して傘状に展開する。これによって、例えば、１箇所（６２）で互いに交わる複数の被検査面（６１）に対して内側からプローブ（３０）を同時に接触させることができる。
　また、本開示の一態様に係る超音波探傷機構（１Ａ）において、前記プローブ（３０）の一端は、前記軸線（Ｌ１）方向に固定され、かつ、前記軸線（Ｌ１）周り及び前記軸線（Ｌ１）に対して回動可能に接続され、前記プローブ（３０）の前記一端よりも他端側の部分には、棒状部材とされた枝部（５１）の一端が前記プローブ（３０）に対して回動可能に取り付けられ、前記枝部（５１）の他端は、前記主軸（２０）に対して、前記軸線（Ｌ１）方向に移動可能、かつ、前記軸線（Ｌ１）周り及び前記軸線（Ｌ１）に対して回動可能に接続されている。
　本態様に係る超音波探傷機構（１Ａ）によれば、プローブ（３０）の一端は、軸線（Ｌ１）方向に固定され、かつ、軸線（Ｌ１）周り及び軸線（Ｌ１）に対して回動可能に接続されている。これによって、プローブ（３０）の一端は、主軸（２０）の軸線（Ｌ１）方向には移動しないが軸線（Ｌ１）周り及び軸線（Ｌ１）に対する角度に所定の自由度が与えられた状態となる。一方、プローブ（３０）の一端よりも他端側の部分には、プローブ（３０）に対して回動可能とされた枝部（５１）の一端が取り付けられ、その枝部（５１）の他端は、軸線（Ｌ１）方向に移動可能、かつ、軸線（Ｌ１）周り及び軸線（Ｌ１）に対して回動可能に接続されている。これによって、プローブ（３０）の他端側は、枝部（５１）の回動範囲内及び移動範囲内において、主軸（２０）の軸線（Ｌ１）方向及び半径方向に移動可能とされた状態となる。これらの構成によって、プローブ（３０）は、一端を中心とする傘状に展開されることとなる。
　また、本開示の一態様に係る超音波探傷機構（１Ｂ）において、前記プローブ（３０）は、前記主軸（２０）に対して半径方向に移動するように展開する。
　本態様に係る超音波探傷機構（１Ｂ）によれば、プローブ（３０）が主軸（２０）に対して半径方向に移動するように展開する。これによって、例えば、角筒状とされた被検査体（６０）の内周面に形成された被検査面（６１）に対して内側からプローブ（３０）を同時に接触させることができる。
　また、本開示の一態様に係る超音波探傷機構（１Ｂ）において、前記プローブ（３０）の一端側の部分には、棒状部材とされた枝部（５１）の一端が前記プローブ（３０）に対して回動可能に取り付けられ、前記プローブ（３０）において前記枝部（５１）が取り付けられた部分よりも他端側の部分には、棒状部材とされた他の枝部（５２）の一端が前記プローブ（３０）に対して回動可能に取り付けられ、前記枝部（５１）の他端は、前記主軸（２０）に対して、前記軸線（Ｌ１）方向に固定され、かつ、前記軸線（Ｌ１）周り及び前記軸線（Ｌ１）に対して回動可能に接続され、前記他の枝部（５２）の他端は、前記主軸（２０）に対して、前記軸線（Ｌ１）方向に移動可能、かつ、前記軸線（Ｌ１）周り及び前記軸線（Ｌ１）に対して回動可能に接続されている。
　本態様に係る超音波探傷機構（１Ｂ）によれば、プローブ（３０）の一端側の部分には、プローブ（３０）に対して回動可能とされた枝部（５１）の一端が取り付けられ、その枝部（５１）の他端は、軸線（Ｌ１）方向に固定され、かつ、軸線（Ｌ１）周り及び軸線（Ｌ１）に対して回動可能に接続されている。これによって、プローブ（３０）の一端側は、枝部（５１）の回動範囲内において主軸（２０）の軸線（Ｌ１）方向及び半径方向に移動可能とされた状態となる。一方、プローブ（３０）の他端側の部分には、プローブ（３０）に対して回動可能とされた他の枝部（５２）の一端が取り付けられ、他の枝部（５２）の他端は、軸線（Ｌ１）方向に移動可能、かつ、軸線（Ｌ１）周り及び軸線（Ｌ１）に対して回動可能に接続されている。これによって、プローブ（３０）の他端側は、他の枝部（５２）の回動範囲内及び移動範囲内において、主軸（２０）の軸線（Ｌ１）方向及び半径方向に移動可能とされた状態となる。これらの構成によって、プローブ（３０）は、主軸（２０）の軸線（Ｌ１）を中心として半径方向に広がるように展開されることとなる。
　また、本開示の一態様に係る超音波探傷機構（１Ａ，１Ｂ）において、前記枝部（５１）及び／又は前記他の枝部（５２）には、前記枝部（５１）及び／又は前記他の枝部（５２）の伸縮を可能とするとともに前記プローブ（３０）を前記被検査面（６１）側に付勢する伸縮付勢部（５３）が設けられている。
　本態様に係る超音波探傷機構（１Ａ，１Ｂ）によれば、伸縮付勢部（５６）によって枝部（５１）及び／又は他の枝部（５２）が伸縮可能となる。これによって、被検査面（６１）に対するプローブ（３０）の角度差や変位差を吸収することができる。これは、全てのプローブが同一角度や同一の移動量で展開できない場合に有利である。また、伸縮付勢部（５６）は、プローブを被検査面（６１）側に付勢しているので、プローブ（３０）を被検査面（６１）に適切に押し当てることができる。
　伸縮付勢部（５６）としては、例えば、弾性体等が挙げられる。弾性体としては、例えば、スプリングやゴム等が挙げられる。この他、枝部（５１）及び／又は他の枝部（５２）を伸縮でき、かつ、プローブ（３０）を被検査面（６１）に付勢できる機構であればこれに限定されることはない。
　また、本開示の一態様に係る超音波探傷機構（１Ａ，１Ｂ）において、複数の前記プローブ（３０）は、前記被検査面（６１）に接触する検査面が前記被検査面（６１）の形状に追従する。
　本態様に係る超音波探傷機構（１Ａ，１Ｂ）によれば、例えば被検査面（６１）が曲面の場合でも、プローブ（３０）を被検査面（６１）に密着させることができるので、曲面を正確に探傷することができる。
１Ａ，１Ｂ　超音波探傷機構
２０　主軸
２１　頂部
３０（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ）　プローブ
３１　ベース部
３２　振動子
３３　ウェッジ
３４　接触媒質
３５　ゲル
４１　回動部材
４２　摺動部材
４３　固定部材
４４　押し込み部材
５１　枝部
５２　枝部（他の枝部）
５３　スプリング（伸縮付勢部）
６０　被検査体
６１（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ）　被検査面
６２　接続面
１３０　プローブ
１６０　被検査体
１６１（１６１ａ，１６１ｂ，１６１ｃ）　被検査面
１６２　接続面

Claims (7)

  1. 　軸線方向に伸びている主軸と、
    　該主軸に対して展開可能に接続されている複数の超音波探傷用のプローブと、
    を備え、
    　展開した複数の前記プローブは、面方向が異なる複数の被検査面に対して同時に接触可能とされている超音波探傷機構。
  2. 　前記プローブは、前記主軸に対して傘状に展開する請求項１に記載の超音波探傷機構。
  3. 　前記プローブの一端は、前記軸線方向に固定され、かつ、前記軸線周り及び前記軸線に対して回動可能に接続され、
    　前記プローブの前記一端よりも他端側の部分には、棒状部材とされた枝部の一端が前記プローブに対して回動可能に取り付けられ、
    　前記枝部の他端は、前記主軸に対して、前記軸線方向に移動可能、かつ、前記軸線周り及び前記軸線に対して回動可能に接続されている請求項２に記載の超音波探傷機構。
  4. 　前記プローブは、前記主軸に対して半径方向に移動するように展開する請求項１に記載の超音波探傷機構。
  5. 　前記プローブの一端側の部分には、棒状部材とされた枝部の一端が前記プローブに対して回動可能に取り付けられ、
    　前記プローブにおいて前記枝部が取り付けられた部分よりも他端側の部分には、棒状部材とされた他の枝部の一端が前記プローブに対して回動可能に取り付けられ、
    　前記枝部の他端は、前記主軸に対して、前記軸線方向に固定され、かつ、前記軸線周り及び前記軸線に対して回動可能に接続され、
    　前記他の枝部の他端は、前記主軸に対して、前記軸線方向に移動可能、かつ、前記軸線周り及び前記軸線に対して回動可能に接続されている請求項４に記載の超音波探傷機構。
  6. 　前記枝部及び／又は前記他の枝部には、前記枝部及び／又は前記他の枝部の伸縮を可能とするとともに前記プローブを前記被検査面側に付勢する伸縮付勢部が設けられている請求項３又は５に記載の超音波探傷機構。
  7. 　複数の前記プローブは、前記被検査面に接触する検査面が前記被検査面の形状に追従する請求項１から６のいずれかに記載の超音波探傷機構。
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WO2024108761A1 (zh) * 2022-11-24 2024-05-30 上海安钛克医疗科技有限公司 超声导引导管及超声导引的穿刺***

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