(57)【要約】【課題】レール内部の欠陥を容易に短時間で検査することを可能にすること。【解決手段】レールＲ内部の欠陥を検査するために超音波探触子２をレールの表面上で摺動させる際に用いる治具であって、レール頭部Ｒ１の頭頂面に支持される上部材５と、上部材がレール頭部に支持された際にレール頭部を側方から挟み込むように上部材にそれぞれ設けられた一対の側部材６と、を備え、一対の側部材には、超音波探触子をレールの長手方向Ｘに沿う方向に案内する側面案内部がそれぞれ設けられているレール探傷検査用治具４を提供する。【選択図】図１
2010014679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レール内部の欠陥を検査するために超音波探触子を前記レールの表面上で摺動させる際に用いるレール探傷検査用治具であって、
レール頭部の頭頂面に支持される上部材と、
該上部材が前記レール頭部に支持された際に該レール頭部を側方から挟み込むように前記上部材にそれぞれ設けられた一対の側部材と、を備え、
該一対の側部材には、前記超音波探触子を前記レールの長手方向に沿う方向に案内する側面案内部がそれぞれ設けられていることを特徴とするレール探傷検査用治具。
【請求項２】
請求項１に記載のレール探傷検査用治具において、
前記側面案内部は、前記長手方向に延びるように前記側部材に形成された側面スリットを有することを特徴とするレール探傷検査用治具。
【請求項３】
請求項２に記載のレール探傷検査用治具において、
前記側面スリットは、前記側部材上において前記長手方向に直交するレール高さ方向に前記超音波探触子よりも大きく形成され、
前記側面案内部は、前記超音波探触子を前記長手方向に沿う方向に案内する第１ガイドスリットが形成され、該第１ガイドスリットの前記側面スリットに対する前記レール高さ方向の位置を調整可能な第１ガイドを有することを特徴とするレール探傷検査用治具。
【請求項４】
請求項１から３に記載のレール探傷検査用治具において、
前記上部材には、前記超音波探触子を前記長手方向に沿う方向に案内する頭頂面案内部が設けられていることを特徴とするレール探傷検査用治具。
【請求項５】
請求項４に記載のレール探傷検査用治具において、
前記頭頂面案内部は、前記長手方向に延びるように前記上部材に形成された頭頂面スリットを有することを特徴とするレール探傷検査用治具。
【請求項６】
請求項５に記載のレール探傷検査用治具において、
前記頭頂面スリットは、前記上部材上において前記長手方向に直交するレール幅方向に前記超音波探触子よりも大きく形成され、
前記頭頂面案内部は、前記超音波探触子を前記長手方向に沿う方向に案内する第２ガイドスリットが形成され、該第２ガイドスリットの前記頭頂面スリットに対する前記レール幅方向の位置を調整可能な第２ガイドを有することを特徴とするレール探傷検査用治具。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のレール探傷検査用治具において、
前記一対の側部材は、前記上部材に設けられた軸部を軸心として前記長手方向となる方向に沿った軸線周りにそれぞれ回動自在に設けられていると共に、一方が前記上部材と略直交する位置より外方に回動しないように規制されていることを特徴とするレール探傷検査用治具。
【請求項８】
請求項７に記載のレール探傷検査用治具において、
前記軸部は、対応する前記側部材が前記上部材の両側端より内側となるように設けられていることを特徴とするレール探傷検査用治具。
【請求項９】
請求項８に記載のレール探傷検査用治具において、
前記上部材の前記両側端には、底面側に突出した保護部材がそれぞれ設けられていることを特徴とするレール探傷検査用治具。
【請求項１０】
レール内部の欠陥を検査するために超音波探触子を前記レールの表面上で摺動させる際に用いるレール探傷検査用治具であって、
レール頭部の頭頂面に支持される上部材と、
該上部材が前記レール頭部に支持された際に該レール頭部を側方から挟み込むように前記上部材にそれぞれ設けられた一対の側部材と、を備え、
前記上部材には、前記超音波探触子を前記レールの長手方向に沿う方向に案内する頭頂面案内部が設けられていることを特徴とするレール探傷検査用治具。
【請求項１１】
超音波を発信及び受信する超音波探触子を有し、該超音波探触子に前記超音波を発信させた後、前記超音波探触子が受信した前記超音波のエコーに基づいて、レール内部の欠陥を検査する超音波探傷装置と、
請求項１から１０のいずれか１項に記載のレール探傷検査用治具と、
を備えることを特徴とするレール探傷検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レール探傷検査用治具及びレール探傷検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被検査物の内部にある欠陥を、超音波を発信及び受信する超音波探触子を接触させることで、被検査物を破壊せずに検査する超音波探傷装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この超音波探傷装置は、例えば鉄道等に利用されるレールの溶接部内の欠陥を検査する際に好適に利用される。この場合、超音波探触子をレールの表面上で摺動させることで検査する。
【特許文献１】特開２００７−１７８１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、レール内部を検査する場合、特に超音波探触子を一定方向に沿って正確に摺動させる必要がある。
しかしながら、従来の検査においては、超音波探触子を検査者の経験や勘等に基づいて一定方向に沿うように摺動させていた。そのため、超音波探触子を一定方向に沿って正確に摺動させることは困難であり、検査に時間がかかってしまっていた。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、レール内部の欠陥を容易に短時間で検査することを可能にするレール探傷検査用治具及び該治具を備えるレール探傷検査システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明に係るレール探傷検査用治具は、レール内部の欠陥を検査するために超音波探触子を前記レールの表面上で摺動させる際に用いるレール探傷検査用治具であって、レール頭部の頭頂面に支持される上部材と、該上部材が前記レール頭部に支持された際に該レール頭部を側方から挟み込むように前記上部材にそれぞれ設けられた一対の側部材と、を備え、該一対の側部材には、前記超音波探触子を前記レールの長手方向に沿う方向に案内する側面案内部がそれぞれ設けられていることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明に係るレール探傷検査用治具は、上部材がレール頭部の頭頂面に支持された際に一対の側部材がレール頭部を側方から挟み込んだ状態で、レールに装着される。しかも、一対の側部材には、超音波探触子をレールの長手方向に沿う方向に案内する側面案内部がそれぞれ設けられている。従って、一対の側部材がレール頭部を側方から挟み込んだ状態で、超音波探触子をレール頭部の側面に接触させながら側面案内部に案内させることで、超音波探触子をレール頭部の側面上で一定方向に沿って正確に摺動させることができる。これにより、レール内部の欠陥を容易に短時間で検査することができる。
【０００７】
また、本発明に係るレール探傷検査用治具では、前記側面案内部は、前記長手方向に延びるように前記側部材に形成された側面スリットを有することが好ましい。
【０００８】
この場合、超音波探触子を側面スリットに挿通させた状態でこの側面スリットを形成する周壁部に接触させながら移動させることで、超音波探触子をレール頭部の側面上で一定方向に沿って正確に摺動させることができる。
【０００９】
また、本発明に係るレール探傷検査用治具では、前記側面スリットは、前記側部材上において前記長手方向に直交するレール高さ方向に前記超音波探触子よりも大きく形成され、前記側面案内部は、前記超音波探触子を前記長手方向に沿う方向に案内する第１ガイドスリットが形成され、該第１ガイドスリットの前記側面スリットに対する前記レール高さ方向の位置を調整可能な第１ガイドを有することが好ましい。
【００１０】
この場合、側面スリットは、レール高さ方向に超音波探触子より大きく形成されている。しかも、側面案内部は、第１ガイドスリットが形成された第１ガイドを有している。従って、超音波探触子を側面スリット及び第１ガイドスリットに挿通させて長手方向に沿う方向に案内させることで、超音波探触子をレール頭部の側面上で一定方向に沿って正確に摺動させることができる。
また、第１ガイドは、第１ガイドスリットの側面スリットに対するレール高さ方向の位置を調整可能なので、レール頭部の側面において、超音波探触子を摺動させるレール高さ方向の位置を調整することができる。
これらの結果、レール頭部の側面において、レール高さ方向の広範囲に亘って、超音波探触子を一定方向に正確に摺動させてレール内部の欠陥を容易に短時間で検査することができる。
【００１１】
また、本発明に係るレール探傷検査用治具では、前記上部材には、前記超音波探触子を前記長手方向に沿う方向に案内する頭頂面案内部が設けられていることが好ましい。
【００１２】
この場合、上部材には、超音波探触子を長手方向に沿う方向に案内する頭頂面案内部が設けられている。従って、上部材がレール頭部の頭頂面に支持された状態で、超音波探触子を頭頂面に接触させながら頭頂面案内部に案内させることで、超音波探触子を頭頂面上で一定方向に沿って正確に摺動させることができる。このため、超音波探触子をレール胴部の上方に位置する頭頂面上で摺動させた場合、超音波を頭頂面から高さ方向に発信させることで、レール頭部だけでなくレール胴部の欠陥も検査することができる。
【００１３】
また、本発明に係るレール探傷検査用治具では、前記頭頂面案内部は、前記長手方向に延びるように前記上部材に形成された頭頂面スリットを有することが好ましい。
【００１４】
この場合、超音波探触子を頭頂面スリットに挿通させた状態でこの頭頂面スリットを形成する周壁部に接触させながら移動させることで、超音波探触子をレール頭部の頭頂面上で一定方向に沿って正確に摺動させることができる。
【００１５】
また、本発明に係るレール探傷検査用治具では、前記頭頂面スリットは、前記上部材上において前記長手方向に直交するレール幅方向に前記超音波探触子よりも大きく形成され、前記頭頂面案内部は、前記超音波探触子を前記長手方向に沿う方向に案内する第２ガイドスリットが形成され、該第２ガイドスリットの前記頭頂面スリットに対する前記レール幅方向の位置を調整可能な第２ガイドを有することが好ましい。
【００１６】
この場合、頭頂面スリットは、レール幅方向に超音波探触子より大きく形成されている。しかも、頭頂面案内部は、第２ガイドスリットが形成された第２ガイドを有している。従って、超音波探触子を頭頂面スリット及び第２ガイドスリットに挿通させて長手方向に沿う方向に案内させることで、超音波探触子をレール頭部の頭頂面上で一定方向に沿って正確に摺動させることができる。
また、第２ガイドは、第２ガイドスリットの頭頂面スリットに対するレール幅方向の位置を調整可能なので、レール頭部の頭頂面において、超音波探触子を摺動させるレール幅方向の位置を調整することができる。
これらの結果、レール頭部の頭頂面において、レール幅方向の広範囲に亘って、超音波探触子を一定方向に正確に摺動させてレール内部の欠陥を容易に短時間で検査することができる。
【００１７】
また、本発明に係るレール探傷検査用治具では、前記一対の側部材は、前記上部材に設けられた軸部を軸心として前記長手方向となる方向に沿った軸線周りにそれぞれ回動自在に設けられていると共に、一方が前記上部材と略直交する位置より外方に回動しないように規制されていることが好ましい。
【００１８】
この場合、一対の側部材が軸部を軸心として軸線周りに回動自在なので、各側部材を上部材の底面に重ね合わせるように折りたたむことで、レール探傷検査用治具をコンパクトにすることができる。これにより、検査の際の治具の搬送を容易に短時間で行うことができる。
また、一方の側部材が上部材と略直交する位置より外方に回転しないように規制されている。このため、レール探傷検査用治具をレールに装着させる際、単に一方の側部材をレール頭部の一方の側面に当接させながら装着させるだけで、この一方の側部材を上部材と略直交する位置に規制することができるので、この治具をレールに対して正確に位置決めして装着させることができる。
【００１９】
また、本発明に係るレール探傷検査用治具では、前記軸部は、対応する前記側部材が前記上部材の両側端より内側となるように設けられていることが好ましい。
【００２０】
この場合、軸部が、対応する側部材が上部材の両側端より内側となるように設けられているので、側部材が回動する際に、上部材と側部材との間に指等が挟まれるのを抑制することができる。これにより、レール探傷検査用治具をより容易且つ安全に装着させることができる。
【００２１】
また、本発明に係るレール探傷検査用治具では、前記上部材の前記両側端には、底面側に突出した保護部材がそれぞれ設けられていることが好ましい。
【００２２】
この場合、上部材の両側端には、底面側に突出した保護部材がそれぞれ設けられているので、上部材と側部材との間に指等が挟まれるのを一層抑制することができ、レール探傷検査用治具の装着をより安全且つ容易に短時間で行うことができる。
【００２３】
また、本発明に係るレール探傷検査用治具は、レール内部の欠陥を検査するために超音波探触子を前記レールの表面上で摺動させる際に用いるレール探傷検査用治具であって、レール頭部の頭頂面に支持される上部材と、該上部材が前記レール頭部に支持された際に該レール頭部を側方から挟み込むように前記上部材にそれぞれ設けられた一対の側部材と、を備え、前記上部材には、前記超音波探触子を前記レールの長手方向に沿う方向に案内する頭頂面案内部が設けられていることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明に係るレール探傷検査用治具は、上部材がレール頭部の頭頂面に支持された際に一対の側部材がレール頭部を側方から挟み込んだ状態で、レールに装着される。しかも、上部材には、超音波探触子をレールの長手方向に沿う方向に案内する頭頂面案内部が設けられている。従って、上部材がレール頭部の頭頂面に支持された状態で、超音波探触子を頭頂面に接触させながら頭頂面案内部に案内させることで、超音波探触子を頭頂面上で一定方向に沿って正確に摺動させることができる。これにより、レール内部の欠陥を容易に短時間で検査することができる。しかも、超音波探触子をレール胴部の上方に位置する頭頂面上で摺動させた場合、超音波を頭頂面から高さ方向に発信させることで、レール頭部だけでなくレール胴部の欠陥も検査することができるので、レール内部の欠陥を高さ方向の広範囲に亘って検査することができる。
【００２５】
また、本発明に係るレール探傷検査システムは、超音波を発信及び受信する超音波探触子を有し、該超音波探触子に前記超音波を発信させた後、前記超音波探触子が受信した前記超音波のエコーに基づいて、レール内部の欠陥を検査する超音波探傷装置と、上記本発明に係るレール探傷検査用治具と、を備えることを特徴とするものである。
【００２６】
本発明に係るレール探傷検査システムによれば、上記本発明に係るレール探傷検査用治具を備えているので、超音波探触子をレールの表面上で一定方向に沿って正確に摺動させることができ、その結果、レール内部の欠陥を容易に短時間で検査することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係るレール探傷検査用治具及び該治具を備えるレール探傷検査システムによれば、レール内部の欠陥を容易に短時間で検査することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係るレール探傷検査システムの一実施形態を、図１から図１０を参照して説明する。
まず、本実施形態で内部の欠陥を溶接部検査するレールＲについて説明する。
レールＲは、図１に示すように、一方向に延在された断面Ｉ字状のレールＲであって、レール頭部Ｒ１と、レール底部Ｒ３と、レール頭部Ｒ１及びレール底部Ｒ３をそれぞれの幅方向の中央部で高さ方向に連結するレール胴部Ｒ２と、を備えている。
【００２９】
レールＲ同士は、テルミット溶接により互いに突き合わせた状態で全周に亘って溶接され接合されている。
ここで、レールＲ間に形成される溶接部Ｗは、レールＲのレール頭部Ｒ１、レール胴部Ｒ２及びレール底部Ｒ３に対応して、溶接部頭部Ｗ１、溶接部胴部Ｗ２及び溶接部底部Ｗ３で構成される。
【００３０】
なお、以下では、方向便宜のために、レールＲの長手方向を長手方向Ｘ、レールＲの幅方向を幅方向Ｙ、レールＲの高さ方向を高さ方向Ｚと称する。また、幅方向Ｙについて、図１の紙面右奥側を幅方向Ｙ右側、紙面左手前側を幅方向Ｙ左側と称する。
また、溶接部Ｗにおける長手方向Ｘの中心を溶接部中心Ｗ０と称する。
【００３１】
本実施形態に係るレール探傷検査システム１は、超音波を発信及び受信する超音波探触子２を有し、超音波探触子２に超音波を発信させた後、超音波探触子２が受信した超音波のエコーに基づいて、レールＲ及び溶接部Ｗ内部の欠陥を検査する超音波探傷装置３と、超音波探触子２をレールＲ及び溶接部Ｗの表面上で摺動させる際に用いるレール探傷検査用治具４と、を備えるものである。
【００３２】
超音波探触子２は、略直方体状に形成され、その底面が超音波を発信及び受信する通信部を備える矩形状の通信面になっている。本実施形態では、通信面の一辺に沿う方向を走査方向として、通信部からは、走査方向で、且つ通信面に対して発信角度θ（例えば４５度）を傾斜させて超音波が発信される。また、超音波探触子２は、走査方向に直交する方向の大きさである幅が、長さＬとなっている。また、超音波探触子２の側面及び上面には、超音波探触子２の正面を基準として超音波探触子２の走査方向に沿った長さを示す目盛が設けられている。
【００３３】
また、本実施形態では、超音波探触子２は、側面から延びるケーブルを介して超音波探傷装置３に接続されている。図示の例では、超音波探傷装置３は２つの超音波探触子２を有する。これら超音波探触子２は、検査を行う際、例えば一つの超音波探触子２で超音波の発信及び受信を兼ねてもよく、また２つの超音波探触子２を利用して、一方の超音波探触子２を超音波発信用とし、他方の超音波探触子２を超音波受信用としてもよい。なお、２つの超音波探触子２を利用して例えばレール頭部Ｒ１の側面側から検査を行う場合には、両超音波探触子２の高さ方向Ｚの位置を合わせた状態で両者を移動させる必要がある。
【００３４】
超音波探傷装置３は、超音波探触子２に予め決められた設定周波数の超音波を発信させる。そして、超音波探傷装置３は、発信した超音波のエコーを超音波探触子２が受信したときに、受信したエコーの周波数を測定して欠陥の有無を判別し、欠陥がある場合、設定周波数とエコーの周波数とに基づいて、通信部から欠陥までの距離及び欠陥の大きさを検査して、超音波探傷装置３に設けられた表示部に表示する。
【００３５】
次に、レール探傷検査用治具４について説明する。
レール探傷検査用治具４は、図１に示すように、レール頭部Ｒ１の頭頂面に支持される略板状の上部材５と、該上部材５がレール頭部Ｒ１に支持された際にレール頭部Ｒ１を側方から挟み込むように上部材５にそれぞれ設けられた略板状の一対の側部材６と、を備えている。
【００３６】
上部材５の外形は、平面視長方形状に形成されている。図示の例では、上部材５の長手方向がレールＲの長手方向Ｘと一致すると共に、上部材５の幅方向がレールＲの幅方向Ｙと一致した状態で装着される。更に、上部材５の長手方向の中間を示す目盛である位置基準Ａが、レールＲの溶接部中心Ｗ０と一致した状態で装着される。
なお、以下では、レール探傷検査用治具４における方向を説明する際、レール探傷検査用治具４が前述したようにレールＲに装着されている状態を前提として、レールＲに関する方向の呼称を用いて説明する。
【００３７】
上部材５には、図２に示すように、長手方向Ｘに延びる頭頂面スリット７が、その長手方向Ｘの中心が位置基準Ａに一致した状態で形成されている。
頭頂面スリット７は、上部材５の中心部に形成された広幅スリット部７ａと、広幅スリット部７ａの長手方向Ｘの両端部から長手方向Ｘの外方に延在され、広幅スリット部７ａより狭幅に形成された狭幅スリット部７ｂからなる。
【００３８】
広幅スリット部７ａは、幅方向Ｙ（レール幅方向）に超音波探触子２よりも大きく形成されている。図示の例では、広幅スリット部７ａの幅方向Ｙの大きさは、超音波探触子２の幅である長さＬの３倍より大きくなっている。
狭幅スリット部７ｂは、広幅スリット部７ａの幅方向Ｙの中央部から延在され、その幅が超音波探触子２の幅である長さＬと略等しくなっている。
【００３９】
また、上部材５の上面には、頭頂面スリット７に沿って第１測定目盛８が設けられ、更に両側端側に第２測定目盛９が設けられている。第１測定目盛８及び第２測定目盛９は、いずれも位置基準Ａからの長手方向Ｘに沿った距離が測定可能となっている。
なお、上部材５の上面には、頭頂面スリット７に沿った領域が複数に区画されてなる検査部位表示部１０が設けられているが、これについては後述する。
【００４０】
また、上部材５には、広幅スリット部７ａの長手方向Ｘの両端側から、この広幅スリット部７ａを長手方向Ｘに挟み込む位置に、一対の位置決め穴１１が複数組設けられている。本実施形態では、一対の位置決め穴１１として、狭幅スリット部７ｂの幅方向Ｙ左右に一組ずつの一対の位置決め穴１１ａ、１１ｂが設けられている。そして、これら各一対の位置決め穴１１ａ、１１ｂには、第２ガイド１２が着脱自在になっている。
【００４１】
第２ガイド１２は、図２及び図３に示すように、超音波探触子２を長手方向Ｘに沿う方向に案内する第２ガイドスリット１３が形成され、頭頂面スリット７に対する幅方向Ｙの位置を調整可能とされたものである。
【００４２】
第２ガイド１２は、細長に形成された略板状の部材で、一方の面には、両端部に一対のガイド把持部１４が突設され、他方の面には、上部材５の一対の位置決め穴１１同士の長手方向Ｘの間隔と略等しい間隔をあけて、位置決め穴１１に嵌合可能な一対の位置決め凸部１５が形成されている。図示の例では、一対のガイド把持部１４の裏側に位置決め凸部１５が配置されていると共に、一対のガイド把持部１４の基端側が磁石で形成されて一対の位置決め凸部１５の周辺部が磁化されており、位置決め穴１１に位置決め凸部１５を嵌合したときに磁力によって、上部材５に対して着脱可能に固定されることになる。このため、第２ガイド１２は、位置決めする位置決め穴１１ａ、１１ｂを選択することで、頭頂面スリット７に対する幅方向Ｙの位置を調整可能となっている。
【００４３】
ここで、第２ガイド１２は、位置決め穴１１に取り付けられると、その側縁１２ａが狭幅スリット部７ｂの側縁７ｃと幅方向Ｙに略一致して、長手方向Ｘに沿った同一直線上になるようにその幅が設定されている。
なお、第２ガイド１２を着脱する際は、一対のガイド把持部１４を把持してもよく、この場合、容易に把持及び位置決めすることができる。
【００４４】
第２ガイドスリット１３は、第２ガイド１２が上部材５に取り付けられた状態で長手方向Ｘに沿って延びる平面視長方形状に形成されており、その幅が超音波探触子２の幅である長さＬと略等しくなっている。
そして、上記した頭頂面スリット７及び第２ガイド１２は、超音波探触子２を長手方向Ｘに沿う方向に案内する頭頂面案内部３０として作用する。
【００４５】
次に、一対の側部材６について説明する。ここで、各側部材６の構成は同一であるので、以下では一方の側部材６についてのみ説明する。
【００４６】
側部材６の外形は、図４に示すように、側面視略長方形状に形成されている。また、側部材６には、長手方向Ｘに延びるように側面スリット１６が形成されている。図示の例では、側部材６の長手方向Ｘの中心と側面スリット１６の長手方向Ｘの中心とが共に位置基準Ａと一致している。
側面スリット１６は、側部材６上において高さ方向Ｚ（レール高さ方向）に超音波探触子２よりも大きく形成されている。図示の例では、側面スリット１６は、高さ方向Ｚの大きさが超音波探触子２の幅である長さＬの３倍より僅かに小さく形成されている。
【００４７】
また、側部材６には、側面スリット１６の長手方向Ｘの両端側から、この側面スリット１６を長手方向Ｘに挟み込むように、一対の位置決め穴１７が複数組設けられている。本実施形態では、一対の位置決め穴１７は、高さ方向Ｚに並んで三組形成されており、それぞれを高さ方向Ｚ上側から順に上位置決め穴１７ａ、中位置決め穴１７ｂ、下位置決め穴１７ｃ、と称する。そして、これら各一対の位置決め穴１７ａ、１７ｂ、１７ｃには、第１ガイド１８が着脱自在になっている。
【００４８】
第１ガイド１８は、図４及び図５に示すように、超音波探触子２を長手方向Ｘに沿う方向に案内する第１ガイドスリット１９が形成され、側面スリット１６に対する高さ方向Ｚの位置を調整可能とされたものである。
この第１ガイド１８は、第２ガイド１２と類似した構成からなり、一対のガイド把持部２０及び一対の位置決め凸部（図示せず）がそれぞれ設けられている。そして、この第１ガイド１８は、一対の位置決め凸部を側部材６の一対の位置決め穴１７に嵌合したときに磁力によって側部材６に対して着脱可能に固定されることになる。このため、第１ガイド１８は、位置決めする位置決め穴１７ａ、１７ｂ、１７ｃを選択することで、側面スリット１６に対する高さ方向Ｚの位置を調整可能となっている。
【００４９】
第１ガイドスリット１９は、第１ガイド１８が側部材６に装着された状態で長手方向Ｘに沿って延びる側面視長方形状に形成されており、その幅が超音波探触子２の幅である長さＬと略等しくなっている。
そして、上記した側面スリット１６及び第１ガイド１８は、超音波探触子２を長手方向Ｘに沿う方向に案内する側面案内部４０として作用する。
【００５０】
また、第１ガイド１８の上面には、第１ガイドスリット１９に幅方向Ｙに沿って第３測定目盛２１が形成されている。第３測定目盛２１は、第１ガイド１８が側部材６に装着されたときに、位置基準Ａからの長手方向Ｘに沿った距離が測定可能となっている。
【００５１】
また、図６に示すように、一対の側部材６は、上部材５に設けられた軸部２２ａを軸心として長手方向Ｘとなる方向に沿った軸線周りにそれぞれ回動自在に設けられると共に、一方の側部材６が、上部材５と略直交する位置より外方に回動しないように規制されている。
【００５２】
本実施形態では、上部材５と側部材６とは、軸部２２ａを有する蝶番等の回転機構２２を介して互いに連結されている。また、一方（幅方向Ｙ左側）の側部材６が、上部材５と略直交する位置に回動されたとき、その上端面が上部材５の底面と当接することで、この位置より外方に回動しないように規制されている。また、他方（幅方向Ｙ右側）の側部材６は回動が規制されずに、上部材５と直交する位置より外方に回動可能とされている。
【００５３】
また、軸部２２ａを有する回転機構２２は、対応する側部材６が上部材５の両側端より内側となるように、上部材５に固定されている。
更に、上部材５の両側端には、底面側に突出した保護部材２３がそれぞれ設けられている。本実施形態では、保護部材２３は、上部材５の両側端部が底面側に向かって折曲されることで形成されている。
【００５４】
また、図示の例では、上部材５の底面には、レール頭部Ｒ１の頭頂面に直接支持される支持部材２４が設けられている。なお、溶接の過程で生じる溶接部Ｗの余盛部を研磨する前に溶接部検査を行う場合であっても、この支持部材２４の厚みを厚くすることで、レール探傷検査用治具４をレールＲに対して安定な状態で装着させて、検査を容易に行うことができる。
【００５５】
次に、本実施形態に係るレール探傷検査システム１の使用方法について説明する。
まず、レールＲにレール探傷検査用治具４を装着させるために、この治具４を搬送する。ここで、本実施形態に係るレール探傷検査用治具４は、一対の側部材６が軸部２２ａを軸心として軸線周りに回動自在なので、各側部材６を上部材５の底面に重ね合わせるように折りたたむことで、レール探傷検査用治具４をコンパクトにすることができる。これにより、搬送を容易に短時間で行うことができる。
【００５６】
次に、レールＲにレール探傷検査用治具４を装着させる。ここで、本実施形態に係るレール探傷検査用治具４は、一方の側部材６が上部材５と略直交する位置より外方に回転しないように規制されている。このため、レール探傷検査用治具４をレールＲに装着させる際、一方の側部材６を単にレール頭部Ｒ１の一方の側面に当接させながら装着させるだけで、この一方の側部材６を上部材５と略直交する位置に規制することができるので、この治具４をレールＲに対して正確に位置決めして装着させることができる。
【００５７】
また、軸部２２ａを有する回転機構２２が、対応する側部材６が上部材５の両側端より内側となるように、上部材５に固定されているので、側部材６が回動する際に、上部材５と側部材６との間に指等が挟まれるのを抑制することができる。このため、レールＲにレール探傷検査用治具４を装着させる際に、上部材５と側部材６と間での挟まれに注意を払いながら慎重に装着させる場合に比べて、安全且つ容易に短時間で装着させることができる。
【００５８】
しかも、上部材５の両側端には、底面側に突出した保護部材２３がそれぞれ設けられているので、レール探傷検査用治具４をレールＲに装着させる際に、上部材５の底面側を指で保持する場合であっても、保護部材２３の下端部で保持することができ、上部材５と側部材６との間に指等が挟まれるのを一層抑制することができる。これにより、レール探傷検査用治具４の装着をより安全且つ容易に短時間で行うことができる。
【００５９】
次に、溶接部Ｗ内の欠陥を検査する。まず、超音波探触子２をレール頭部Ｒ１の頭頂面上を摺動させて検査する。
この場合、まず、図７に示すように、２つの第２ガイド１２を、上部材５の一対の位置決め穴１１ａ、１１ｂにそれぞれ位置決めして固定する。この結果、両位置決め穴１１ａ、１１ｂに取り付けられた２つの第２ガイド１２の側縁１２ａと、狭幅スリット部７ｂの側縁７ｃとが幅方向Ｙに略一致して、長手方向Ｘに沿った同一直線上に位置する。これにより、上部材５の幅方向Ｙの中央部に、幅方向Ｙの大きさが超音波探触子２の幅である長さＬと略等しい合成ガイドスリット部２５が形成される。
【００６０】
続いて、第２ガイド１２の第２ガイドスリット１３及び合成ガイドスリット部２５に沿って超音波探触子２を摺動させる。この際、超音波探触子２を一度に１つ摺動させ、両第２ガイドスリット１３及び合成ガイドスリット部２５について順々に行う。
【００６１】
特に、超音波探触子２を第２ガイドスリット１３に案内させる場合、超音波探触子２を頭頂面スリット７及び第２ガイドスリット１３に挿通させて、第２ガイドスリット１３を形成する周辺壁に接触させながら長手方向Ｘに沿う方向に案内させることで、超音波探触子２をレール頭部Ｒ１の頭頂面上で一定方向に沿って正確に摺動させることができる。
また、超音波探触子２を合成ガイドスリット部２５に案内させる場合も同様に、頭頂面スリット７に挿通させて、第２ガイド１２の側縁１２ａ及び狭幅スリット部７ｂの側縁７ｃに接触させながら長手方向Ｘに沿う方向に案内させることで、超音波探触子２をレール頭部Ｒ１の頭頂面上で一定方向に沿って正確に摺動させることができる。
【００６２】
そして、超音波探触子２を摺動させる過程で、超音波探触子２を所定の検査位置に移動させたときに超音波探傷装置３によって欠陥が検出された場合、上部材５に設けられた第１測定目盛８を利用して、溶接部中心Ｗ０から検査位置までの長手方向Ｘに沿った距離を測定する。ここで、発信角度θが既知であることから、欠陥の位置を、この測定距離及び発信角度θから幾何的に求めることができる。
以上で、超音波探触子２をレール頭部Ｒ１の頭頂面上を摺動させて行う検査が終了する。
【００６３】
次に、超音波探触子２をレール頭部Ｒ１の側面上で摺動させて欠陥を検査する。
この場合、まず、図８に示すように、第１ガイド１８を、側部材６の一対の位置決め穴１７ａ、１７ｂ、１７ｃのいずれかに位置決めして固定する。この際、一対の側部材６のどちらにおいても、高さ方向Ｚで同じ高さに位置する一対の位置決め穴１７に対して位置決めする。図示の例では、まず、両側部材６において、第１ガイド１８を下位置決め穴１７ｃに対してそれぞれ位置決めして装着する。
【００６４】
続いて、第１ガイド１８の第１ガイドスリット１９に沿って超音波探触子２を摺動させる。この際、２つの超音波探触子２を、両超音波探触子２の高さ方向Ｚの位置を合わせた状態で摺動させる。
【００６５】
特に、超音波探触子２を側面スリット１６及び第１ガイドスリット１９に挿通させて、第１ガイドスリット１９を形成する周辺壁に接触させながら長手方向Ｘに沿う方向に案内させることで、超音波探触子２をレール頭部Ｒ１の側面上で一定方向に沿って正確に摺動させることができる。
しかも、第１ガイド１８は、第１ガイドスリット１９が高さ方向Ｚで同じ高さになるように両側部材６にそれぞれ装着されているので、両超音波探触子２の高さ方向Ｚの位置を正確に合わせた状態で摺動させることができる。
【００６６】
そして、超音波探触子２を摺動させる過程で、超音波探触子２を所定の検査位置に移動させたときに超音波探傷装置３によって欠陥が検出された場合、第１ガイド１８に設けられた第３測定目盛２１を利用して、溶接部中心Ｗ０から検査位置までの長手方向Ｘに沿った距離を測定し、欠陥の位置を、この測定距離及び発信角度θから幾何的に求める。なお、溶接部中心Ｗ０から検査位置までの長手方向Ｘに沿った距離を求める場合、第２測定目盛９を利用して、レールＲの上方から確認することで測定してもよい。
【００６７】
第１ガイド１８を側部材６の下位置決め穴１７ｃに位置決めして装着した状態での検査が終了した後、第１ガイド１８の位置を高さ方向Ｚに調整して、中位置決め穴１７ｂに位置決めして装着した状態、及び上位置決め穴１７ａに位置決めして装着した状態での検査を行う。
以上で、超音波探触子２をレール頭部Ｒ１の側面上を摺動させて行う検査が終了する。
【００６８】
本実施形態に係るレール探傷検査用治具４によれば、超音波探触子２をレール頭部Ｒ１の頭頂面上及び側面上で一定方向に沿って正確に摺動させることができる。これにより、レールＲ及び溶接部Ｗ内部の欠陥を容易に短時間で検査することができる。
【００６９】
また、第２ガイド１２は、第２ガイドスリット１３の頭頂面スリット７に対する幅方向Ｙの位置を調整可能なので、レール頭部Ｒ１の頭頂面において、超音波探触子２を摺動させる幅方向Ｙの位置を調整することができる。更に、第１ガイド１８は、第１ガイドスリット１９の側面スリット１６に対する高さ方向Ｚの位置を調整可能なので、レール頭部Ｒ１の側面において、超音波探触子２を摺動させる高さ方向Ｚの位置を調整することができる。
これらの結果、レール頭部Ｒ１の頭頂面及び側面のいずれにおいても、広範囲に亘って超音波探触子２を一定方向に正確に摺動させることができる。これにより、広範囲に亘るレールＲ及び溶接部Ｗ内部の欠陥を容易に短時間で検査することができる。
【００７０】
しかも、レール頭部Ｒ１の頭頂面で超音波探触子２を摺動させる場合、レール胴部Ｒ２の上方に位置する合成ガイドスリット部２５に沿って超音波探触子２を摺動させ、超音波を頭頂面から高さ方向Ｚに発信させることでレール頭部Ｒ１及び溶接部頭部Ｗ１だけでなく、レール胴部Ｒ２及び溶接部胴部Ｗ２の欠陥も検査することができるので、レールＲ及び溶接部Ｗ内部の欠陥を高さ方向Ｚの広範囲に亘って検査することができる。
【００７１】
また、レールＲ及び溶接部Ｗの内部の欠陥の検査を、頭頂面側及び側面側の双方から行っているので、検査の信頼性を高めることができる。
また、各測定目盛８、９、２１が設けられているため、位置基準Ａからの距離を測定する際、例えば定規を用いて測定する必要等がなく、その結果、検査を容易に短時間で行うことができる。
また、搬送、装着等の検査に必要な準備作業も容易に短時間で行うことができ、これらの結果としても検査を容易に短時間で行うことができる。
【００７２】
次に、上部材５の上面に設けられている検査部位表示部１０について説明する。
検査部位表示部１０は、頭頂面スリット７内で移動される超音波探触子２が、溶接部Ｗにおいて高さ方向Ｚで予め層別された部位のうちいずれの部位を検査しているかを表示するものである。
【００７３】
本実施形態では、図９に示すように、検査部位表示部１０は、頭頂面スリット７に沿った上部材５の上面が複数の領域に区画されてなる。なお、図示の例では、区画された領域が異なる２種類の検査部位表示部１０が頭頂面スリット７の幅方向Ｙ左右にそれぞれ設けられているが、以下では幅方向Ｙ右側に設けられた一方の検査部位表示部１０について説明する。
【００７４】
検査部位表示部１０は、上部材５の長手方向Ｘの中央部で区画された第１領域１０ａと、第１領域１０ａの長手方向Ｘのそれぞれの外側で区画された第２領域１０ｂと、第２領域１０ｂの長手方向Ｘのそれぞれ外側で区画された第３領域１０ｃと、からなり、全体として位置基準Ａを基準として線対称に形成されている。
また、第１領域１０ａ及び第２領域１０ｂ、第２領域１０ｂ及び第３領域１０ｃは、長手方向Ｘでそれぞれ部分的に重複し、重複している部分では上部材５の上面が幅方向Ｙに２分割して区画されている。
【００７５】
各領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、頭頂面スリット７内において、各領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃの長手方向Ｘに沿った領域内を移動している超音波探触子２が検査している部位が、各領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃに対応する溶接部Ｗの各部位であることを示している。
【００７６】
ここで、本実施形態の検査部位表示部１０の各領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、第１領域１０ａが溶接部頭部Ｗ１に対応し、第２領域１０ｂが溶接部胴部Ｗ２に対応し、第３領域１０ｃが溶接部底部Ｗ３に対応している。また、超音波探触子２は、通信部が通信面の端部２ａに設けられているものとする。
【００７７】
本実施形態の検査部位表示部１０は、図９に示すように、超音波探触子２が、その端部２ａが長手方向Ｘで第２領域１０ｂ内にある検査位置Ｐ１で検査している場合、この超音波探触子２が溶接部胴部Ｗ２を検査していることを示している。また、超音波探触子２が、その端部２ａが長手方向Ｘで第２領域１０ｂ及び第３領域１０ｃが重複する領域内にある検査位置Ｐ２で検査している場合、この超音波探触子２が溶接部胴部Ｗ２若しくは溶接部底部Ｗ３を検査していることを示している。
【００７８】
次に、各領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃの区画方法の説明のために、各領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び各領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃが重複する部分の臨界位置の設定方法について説明する。ここで、検査部位表示部１０は、長手方向Ｘに線対象なので、長手方向Ｘの一方側を例として説明し、他方側の説明を省略する。
【００７９】
まず、検査部位表示部１０の一方側において、長手方向Ｘの内側から外側に向けて、第１領域１０ａのみが区画されている最も外側の位置を第１臨界位置Ｕ１、第１領域１０ａ及び第２領域１０ｂが重複して区画されている最も外側の位置を第２臨界位置Ｕ２、第２領域１０ｂのみが区画されている最も外側の位置を第３臨界位置Ｕ３、第２領域１０ｂ及び第３領域１０ｃが重複して区画されている最も外側の位置を第４臨界位置Ｕ４、第５領域１０ｃのみが区画されている最も外側の位置を第５臨界位置Ｕ５、と定義する。
【００８０】
前述した各臨界位置Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５を、幅方向Ｙに沿って側面視した状態を、図１０に示す。ここで、各臨界位置Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５において、超音波探触子２が超音波を発信した場合の超音波の経路を、それぞれ音波伝播経路Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５とする。即ち、各音波伝播経路Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５は、各臨界位置Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５から長手方向Ｘでレール頭部Ｒ１の頭頂面から傾斜角度θ傾斜させた経路である。
【００８１】
そして、第１臨界位置Ｕ１は、その音波伝播経路Ｔ１が、長手方向Ｘの前記一方側の反対側である他方側の溶接部Ｗの端面Ｗ４において、溶接部頭部Ｗ１と溶接部胴部Ｗ２との臨界点Ｑ１を通過するようになっている。
また、第２臨界位置Ｕ２は、その音波伝播経路Ｔ２が、長手方向Ｘの前記一方側の溶接部Ｗの端面Ｗ５において、溶接部頭部Ｗ１と溶接部胴部Ｗ２との臨界点Ｑ２を通過するようになっている。
また、第３臨界位置Ｕ３は、その音波伝播経路Ｔ３が、前記他方側の端面Ｗ４において、溶接部胴部Ｗ２と溶接部底部Ｗ３との臨界点Ｑ３を通過するようになっている。
また、第４臨界位置Ｕ４は、その音波伝播経路Ｔ４が、前記一方側の端面Ｗ５において、溶接部胴部Ｗ２と溶接部底部Ｗ３との臨界点Ｑ４を通過するようになっている。
また、第５臨界位置Ｕ５は、その音波伝播経路Ｔ５が、前記一方側の端面Ｗ５において、溶接部底部Ｗ３の下端点Ｑ５を通過するようになっている。
【００８２】
そして、検査部位表示部１０では、このように設定された各臨界位置Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５に基づいて、各領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃが区画される。
これにより、例えば超音波探触子２が前述した検査位置Ｐ１において検査をする場合には、図１０に示すように、この検査位置Ｐ１で超音波探触子２から発信される超音波の経路である音波伝播経路Ｔ１０が、前記一方側の端面Ｗ５での交差点Ｑ１０から前記他方側の端面Ｗ４での交差点Ｑ１１までの全域に亘って溶接部胴部Ｗ２内部を通過する。このため、検査位置Ｐ１において超音波探触子２は、溶接部胴部Ｗ２を検査していることになる。
【００８３】
また、超音波探触子２が前述した検査位置Ｐ２において検査をする場合には、この検査位置Ｐ２で超音波探触子２から発信される超音波の経路である音波伝播経路Ｔ１１が、前記一方側の端面Ｗ５において、レール胴部Ｒ２の内部の交差点Ｑ１２を通過し、前記他方側の端面Ｗ４において、レール底部Ｒ３の内部の交差点Ｑ１３を通過する。このため、音波伝播経路Ｔ１１が溶接部Ｗ内での溶接部胴部Ｗ２若しくは溶接部底部Ｗ３内部を通過するため、検査位置Ｐ２において超音波探触子２は、溶接部胴部Ｗ２若しくは溶接部底部Ｗ３のいずれかを検査していることになる。
【００８４】
従って、前述したように頭頂面スリット７内で移動される超音波探触子２の長手方向Ｘの位置を、検査部位表示部１０の領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃで確認することで、溶接部Ｗの高さ方向Ｚで予め層別された部位のうちいずれの部位を検査しているかを判定することができる。
【００８５】
その結果、超音波探触子２で頭頂面スリット７内を移動させる過程で欠陥が検出された際に、欠陥が存在する部位を単に検査部位表示部１０を確認するだけで、容易に短時間で判定することができる。このため、例えば高さ方向Ｚに層別された部位ごとに欠陥を検査する必要がある場合において、溶接部Ｗ内部の欠陥を容易に短時間で検査することができる。
また、本実施形態のレール探傷検査用治具４は、幅方向Ｙ左右で異なる２種類の検査部位表示部１０を備えているので、例えば１つの治具４で異なる種類のレールＲ及び溶接部Ｗの検査を行うことができる。
【００８６】
なお、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、上部材５に検査部位表示部１０が設けられているが、検査部位表示部１０はなくても構わない。
【００８７】
また、上記実施形態では、通信部が通信面の端部２ａに設けられているものとしたが、通信部の位置は、超音波探触子２の通信面での位置が予め把握されていればこれに限らない。この場合であっても、超音波探触子２の表面に目盛が設けられているので、容易に正確な計測を行うことができる。
【００８８】
また、上記実施形態では、レール探傷検査用治具４に各測定目盛を設けたが、測定目盛８、９、２１は無くても構わない。
また、上記実施形態では、超音波探触子２の表面に目盛が設けられているものとしたが、目盛は無くても構わない。
【００８９】
また、上記実施形態では、頭頂面スリット７を幅方向Ｙに超音波探触子２よりも大きく形成したが、超音波探触子２と等しい大きさに形成しても構わない。この場合、第２ガイド１２は不要となる。また、頭頂面スリット７と同様に側面スリット１６も超音波探触子２と等しい大きさに形成しても構わない。更にまた、上部材５及び側部材６に、超音波探触子２と等しい大きさのスリットを複数形成しても構わない。
【００９０】
また、上記実施形態では、第２ガイド１２を上部材５に着脱可能としたが、第２ガイドスリット１３の頭頂面スリット７に対する幅方向Ｙの位置を調整可能であればこれに限らない。例えば、第２ガイド１２を上部材５の表面上をスライド移動可能に構成しても構わない。更にまた、第１ガイド１８も側面スリット１６に対する高さ方向Ｚの位置を調整可能であればよい。
【００９１】
また、上記実施形態では、第２ガイド１２及び第１ガイド１８を用いたが、これらは用いなくても構わない。この場合、例えば、頭頂面スリット７を形成する周辺壁に超音波探触子２を接触させながら移動させることで、超音波探触子２を一定方向に沿って摺動させることができる。
【００９２】
また、上記実施形態では、側部材６を長手方向Ｘとなる方向に沿った軸線周りに回動自在に設けられるものとしたが、固定されていても構わない。
また、上記実施形態では、軸部２２ａを有する回転機構２２が上部材の両側端より内側に設けられているものとしたが、両側端に設けられていても構わない。
また、上記実施形態では、上部材５の両側端には保護部材２３が設けられているものとしたが、保護部材２３は無くても構わない。更にまた、上記実施形態では、上部材５の両側端を屈曲することで保護部材２３としたが、例えば、両側端に他の部材を接合して保護部材２３としても構わない。
【００９３】
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、上記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明に係るレール探傷検査システムの一実施形態を示す全体図である。
【図２】図１に示すレール探傷検査用治具の平面図である。
【図３】第２ガイドの側面図及び平面図である。
【図４】図１に示すレール探傷検査用治具の側面図である。
【図５】第１ガイドの平面図である。
【図６】図１に示すレール探傷検査用治具であって、側部材が折りたたまれた状態を示す正面図である。
【図７】図２に示すレール探傷検査用治具に、図３に示す第２ガイドを取り付けた状態を示す平面図である。
【図８】図４に示すレール探傷検査用治具に、図５に示す第１ガイドを取り付けた状態を示す側面図である。
【図９】図１に示すレール探傷検査用治具の平面図であって、検査部位表示部を説明するための図である。
【図１０】検査部位表示部の利用方法について説明するための図である。
【符号の説明】
【００９５】
１  レール探傷検査システム
２  超音波探触子
３  超音波探傷装置
４  レール探傷検査用治具
５  上部材
６  側部材
７  頭頂面スリット
１２  第２ガイド
１３  第２ガイドスリット
１６  側面スリット
１８  第１ガイド
１９  第１ガイドスリット
２２ａ  軸部
２３  保護部材
３０  頭頂面案内部
４０  側面案内部
Ｒ  レール
Ｒ１  レール頭部
Ｘ  長手方向
Ｙ  幅方向（レール幅方向）
Ｚ  高さ方向（レール高さ方向）
【図１】
2010014679.tif 000003
【図２】
2010014679.tif 000004
【図３】
2010014679.tif 000005
【図４】
2010014679.tif 000006
【図５】
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【図６】
2010014679.tif 000008
【図７】
2010014679.tif 000009
【図８】
2010014679.tif 000010
【図９】
2010014679.tif 000011
【図１０】
2010014679.tif 000012