(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体の探傷部に沿って、該探傷部から所定距離離した被検査体の表面にガイド部材を設け、該ガイド部材に沿って、自走する駆動台車と、前記探傷部の側部から該探傷部に向けて超音波を発する一対の超音波探触子を設けた探触子台車とを分離して設け、該駆動台車と探触子台車とを継手で連結するとともに、前記探触子台車に、前記超音波探触子を探傷部と近接又は離間する対称動作で走査を行う走査機構を具備した探触子駆動機を設け、該探触子駆動機の反探傷部側に被検査体の表面との距離を保つ規制部材を設け、該探触子駆動機の超音波探触子側に、該超音波探触子の被検査体表面への押圧力を制限する制限部材を設けた超音波探傷装置。
【請求項２】
前記ガイド部材に案内される案内部材を前記駆動台車と探触子台車とに設けるとともに、該探触子台車に前記探触子駆動機を被検査体側へ押圧する押圧部材を設けた請求項１記載の超音波探傷装置。
【請求項３】
前記押圧部材を、前記探触子台車と探触子駆動機との間に設けたスプリングで構成し、該スプリングを、探触子駆動機の進行方向前後に配設した請求項２記載の超音波探傷装置。
【請求項４】
前記継手を、前記ガイド部材とほぼ同軸上に配置する自在継手で構成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、溶接継手部等の探傷部の内部欠陥を非破壊で検査する超音波探傷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、溶接継手部等の内部欠陥を非破壊で検査する手段として、超音波探傷検査（ＵＴ）が知られている。この超音波探傷検査は、被検査体の表面に探触子を密着させ、この探触子から被検査体に入射された超音波の反射によって欠陥を検出する非破壊検査であり、入射させた超音波の反射を検出するまでの時間によって欠陥の位置を知ることができる。
【０００３】
この種の従来技術として、台車を継手溶接線の始端部から終端部に向って間欠運動させ、台車停止毎にこの台車に設けられた走査機構によって超音波探触子を台車走行方向およびこれと直交する方向に方形走査させることにより、継手溶接線の全線の探傷を行う自動超音波探傷装置がある。この超音波探傷装置によれば、超音波探触子を継手溶接線に対して前後方向に走査させながら、入射させた超音波の反射を検査して全線探傷を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
一方、超音波探触子によって検査できる被検査体の厚み方向の範囲は限られているので、全厚み方向の安定した検査をするために、超音波探触子を溶接継手部と近接又は離間させる走査を行って、超音波探触子の検査できる範囲を厚み方向に広げる場合もある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−３３３０１０号公報（第１頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記文献１記載の超音波探傷装置の場合、溶接線方向に走行する台車に走査機構が取付けられており、走行しながら検査すると台車からの振動やうねり動作が探触子に伝わって安定した探傷ができないため、台車を走査範囲に対応した走行ピッチで間欠駆動させながら、台車の停止中に走行機構による方形走査を行うようにしている。したがって、連続的な超音波探傷ができず、多くの時間を要することになる。しかも、停止中であってもモータ等の駆動機からの振動等により、安定した超音波探傷ができないおそれもある。
【０００７】
また、前記したように被検査体の板厚が厚くなると、それに伴って超音波探触子の前後走査の範囲も大きくなるので、探触子を走査させるための構成寸法が長くなり、それを支持するために装置全体が大きなものになってしまう。
【０００８】
さらに、この超音波探傷装置では、平板を突合わせたような溶接継手部の検査は困難であり、限られた溶接継手部の超音波探傷でしか十分な効果を得ることができない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、前記課題を解決するために、本願発明は、被検査体の探傷部に沿って、該探傷部から所定距離離した被検査体の表面にガイド部材を設け、該ガイド部材に沿って、自走する駆動台車と、前記探傷部の側部から該探傷部に向けて超音波を発する一対の超音波探触子を設けた探触子台車とを分離して設け、該駆動台車と探触子台車とを継手で連結するとともに、前記探触子台車に、前記超音波探触子を探傷部と近接又は離間する対称動作で走査を行う走査機構を具備した探触子駆動機を設け、該探触子駆動機の反探傷部側に被検査体の表面との距離を保つ規制部材を設け、該探触子駆動機の超音波探触子側に、該超音波探触子の被検査体表面への押圧力を制限する制限部材を設けている。このように、超音波探傷する超音波探触子を探傷部に沿って移動させる駆動台車と、超音波探触子を設けた探触子台車とを、それぞれ別体として分離し、これらの間を継手で連結することにより、駆動台車で生じる振動やうねりが超音波探触子側に伝わらなくなり、超音波探触子で安定した超音波探傷ができる。
【００１０】
しかも、探傷部に向って超音波探触子を近接又は離間するように対称動作させて走査することにより、被検査体の厚み方向を広く検査することができる。その上、被検査体側に押圧される探触子駆動機は、反探傷部側の規制部材によって超音波探触子側を被検査体側へ安定して押圧することができ、超音波探触子の押圧力が規定以上に大きくなるような場合には制限部材で超音波探触子の押圧力を制限することができ、検査条件が変化しても超音波探触子を安定して被検査体に押圧して検査することができる。
【００１１】
また、前記ガイド部材に案内される案内部材を前記駆動台車と探触子台車とに設け、該探触子台車に前記探触子駆動機を被検査体側へ押圧する押圧部材を設ければ、ガイド部材に沿って駆動台車と探触子台車とを安定して移動させるとともに、この安定して移動する探触子台車の探触子駆動機を被検査体側へ所定圧力で押圧して、超音波探触子による安定した超音波探傷ができる。
【００１２】
さらに、前記継手を、前記ガイド部材とほぼ同軸上に配置する自在継手で構成すれば、駆動台車によって移動させる探触子台車がガイド部材を中心にして移動させられるので、探触子台車に回転モーメント等を生じさせることなく安定して移動させることができる。
【００１４】
さらに、前記押圧部材を、前記探触子台車と探触子駆動機との間に設けたスプリングで構成し、該スプリングを、探触子駆動機の進行方向前後に配設すれば、簡単な構成であるスプリングのスプリング力で、探触子駆動機の前後を被検査体側へ安定して押圧することができ、スプリングの交換によって容易に押圧力を変更することもできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本願発明の一実施形態を示す超音波探傷装置の斜視図であり、図２は図１に示すII−II矢視図、図３は図２に示すIII−III矢視図、図４は図２に示すIV部拡大図、図５は図１に示すV−V矢視図である。なお、説明のために図の一部は断面で示している。また、この実施形態では、被検査体として突合わせ溶接をした板材を例にし、その溶接継手部の溶接線方向を超音波探傷する超音波探傷装置を例にして説明する。
【００１７】
図１に示すように、板材を突合わせて溶接した被検査体１の溶接継手部が探傷部２であり、図示する上下方向に連続した溶接線である。この探傷部２から所定距離離れた位置には、探傷部２と平行にガイド部材３が設けられている。この実施形態では、ガイド部材３として円筒断面のパイプレールが用いられている。このガイド部材３としては、角形断面や他の断面形状であってもよい。
【００１８】
ガイド部材３には、このガイド部材３に沿って自走する駆動台車４と、この駆動台車４と連結されてガイド部材３に沿って移動する探触子台車５とが設けられている。これら駆動台車４と探触子台車５とで、超音波探傷装置６が構成されている。なお、これらを制御する制御装置は、駆動台車４内に設けても離れた制御室等に設けてもよい。
【００１９】
駆動台車４は、被検査体１の表面と接する車輪１１（４箇所）によって自重が支持され、ガイド部材３の両側部に接して回転する案内ローラ１２（案内部材：４箇所）によってガイド部材３に沿って移動するように構成されている。探触子台車５は、ガイド部材３の両側部に接して回転する案内ローラ１３（案内部材：４箇所）によって自重が支持され、この案内ローラ１３によってガイド部材３に沿って移動するように構成されている。
【００２０】
探触子台車５には、探傷部２と交差する方向に延びる探触子駆動機１５が設けられている。この探触子駆動機１５の走査部１６に、探傷部２の両側部に位置するように超音波探触子１７が設けられている。
【００２１】
そして、これら駆動台車４と探触子台車５とは継手１４によって連結され、駆動台車４の移動に追従して探触子台車５が移動するように構成されている。この駆動台車４と探触子台車５の制御部１８とは配線１９によって接続され、駆動台車４は図示しない制御装置と配線２０で接続されている。
【００２２】
図２に示すように、探触子台車５に設けられた案内ローラ１３は、円形断面のガイド部材３の外面とほぼ同じ曲率で外面が形成されている。前記ガイド部材３は、所定高さの支持材２１で被検査体１の表面に固定されており、このガイド部材３を前記案内ローラ１３で両側部から挟むことにより、探触子台車５がガイド部材３に取付けられている。図示する左側の案内ローラ１３Ａは、軸２２によって回転可能に支持されており、探触子台車５の移動に追従して回転する。右側の案内ローラ１３Ｂは、軸２３によってスライド部材２４に回転可能に支持されており、探触子台車５の移動に追従して回転する。このスライド部材２４は、探触子台車５の台車ベース板２７の下部に設けられたスライド部２５に沿ってスライド可能に設けられている。このスライド部２５の内部にはスプリング２６が設けられており、このスプリング２６によって案内ローラ１３Ｂは常にガイド部材３側へ押圧されている。このような構成により、ガイド部材３を左右の案内ローラ１３Ａ，１３Ｂで所定の力（スプリング２６の力）によって挟んだ状態が保たれている。このようにして探触子台車５を取付けることにより、探触子台車５を被検査体１の表面から所定距離の位置に浮かせた状態を保っている。
【００２３】
また、探触子台車５の台車ベース板２７の上部には、押圧軸２８が立設されている。この実施形態では、図１に示すように、ガイド部材３の前後左右位置に押圧軸２８が設けられている。この押圧軸２８は、探触子駆動機１５の駆動機ベース板２９に設けられた挿通孔３０とスプリングカバー３１内に設けられたスプリング３２とを貫通して上方に突出している。このスプリングカバー３１から上方に突出した押圧軸２８は、図示する左右の上端が、保持部材３３によって連結されている。
【００２４】
さらに、押圧軸２８は、所定位置から上部がスプリングカバー３１の内径よりも僅かに小径の案内部３４に形成されている。この案内部３４がスプリングカバー３１の内面に沿って上下動することにより、押圧軸２８とスプリングカバー３１とがほぼ同軸上でスライドするように構成されている。この案内部３４の下面が、スプリング３２の上端支持部となっている。
【００２５】
このようにして、押圧軸２８の案内部３４によってスプリング３２の上端を支持することにより、スプリング３２の力によって駆動機ベース板２９が被検査体１の表面側へ押圧されるようにしている。この時、スプリングカバー３１が押圧軸２８の案内部３４に案内されて、探触子駆動機１５の全体がほぼ平行に被検査体１側へ押圧される。なお、探触子駆動機１５を被検査体１側へ押圧する力は、スプリング３２を変更することにより容易に可能であり、例えば、被検査体１の下面を上向きに検査する場合や、急傾斜面の被検査体１を横向きに検査する場合等、使用条件等に応じた力のスプリング３２に変更することが容易にできる。
【００２６】
一方、探触子駆動機１５の走査部１６には、探傷部２の側部から探傷部２に向けて超音波を発する超音波探触子１７が設けられている。この超音波探触子１７は、走査部１６の軸方向に設けられたガイドレール３７に沿って移動する移動部材３８から被検査体１側に向けて突設された支持部材３９に設けられている。
【００２７】
図３に示すように、前記ガイドレール３７は走査部１６の中央部軸方向に設けられており、その周囲にタイミングベルト４０が設けられている。このタイミングベルト４０は、走査部１６の両端に設けられたスプロケット４１に掛けられており、制御部１７側（図の右側）に設けられた駆動スプロケット４１が駆動モータ３５によって回転可能に構成されている。このように設けられたタイミングベルト４０の異なる直線部側（図の上下）に、前記移動部材３８がそれぞれ固定部材４２で固定されている。このように固定することにより、タイミングベルト４０を所定距離で間欠的に正方向／逆方向に移動させれば、両超音波探触子１７が近接又は離間するように動作をさせることができる。この構成の場合、左側又は右側の超音波探触子１７から発した超音波を、右側又は左側の超音波探触子１７で受信する。
【００２８】
図４に示すように、前記超音波探触子１７には、ガイドレール３７に沿って移動する移動部材３８の支持部材３９によって垂直方向にガイドされるガイド軸４３と、このガイド軸４３の下端に固定された保持部４４と、この保持部４４に設けた水平方向の支持軸４５で支持された探触子本体４６とが設けられている。この探触子本体４６には、車輪３６が設けられている。また、探触子本体４６を設けた保持部４４は、ガイド軸４３に設けられたスプリング４７によって被検査体１側へ押圧されており、被検査体１の表面と近接又は離間する方向に移動可能となっている。この保持部４４の上下動時には、ガイド軸４３が支持部材３９に案内される。
【００２９】
このように、探触子本体４６を、垂直方向に上下動する保持部４４に支持軸４５で水平方向の揺動が可能なように設けることにより、押圧される探触子本体４６が被検査体１の表面と密接するようにしている。これらが走査機構の走査部分である。
【００３０】
一方、図２に示すように、探触子駆動機１５の走査部１６の反探傷部２側には、走査部１６と被検査体１の表面との距離を保つ規制部材４８が設けられている。この規制部材４８は、走査部１６から被検査体１側に向けて設けられたブラケット４９に軸５０で取付けられた車輪５１であり、被検査体１の表面に接しながら回転可能なように構成されている。この規制部材４８は、ガイド部材３を挟んで反超音波探触子１７側に設けられており、この規制部材４８を設けることにより、スプリング３２によって全体的に被検査体１側へ押圧されている探触子駆動機１５の規制部材４８側が被検査体１の表面側へ移動する距離を規制している。この規制部材４８で、スプリング３２により全体が被検査体１側へ押圧されている探触子駆動機１５の反超音波探触子側の移動を規制することにより、固定されたガイド部材３を中心に超音波探触子側が被検査体１の表面側へ押圧されるようにしている。
【００３１】
つまり、探触子台車５に設けられたスプリング３２によって常に被検査体１側へ押圧される探触子駆動機１５は、その反超音波探触子側が規制部材４８によって一定距離に決定されるので、この探触子駆動機１５の超音波探触子１７側に被検査体１の表面側への力が作用するようにしている。これによって、探触子駆動機１５からスプリング４７で被検査体１側へ付勢されている探触子本体４６が、常に被検査体１の表面に一定の圧力で押し付けられて密着し、安定した超音波探傷を行うことができるようにしている。
【００３２】
また、走査部１６の超音波探触子１７側には、前記超音波探触子１７を被検査体１へ押圧することを制限する制限部材５２が設けられている。この制限部材５２は、走査部１６から被検査体１側に向けて設けられたブラケット５３に軸５４で取付けられた車輪５５であり、被検査体１に接しながら回転可能なように構成されている。この制限部材５２は、超音波探触子１７が所定の押圧力で被検査体１の表面に押圧された状態では、被検査体１の表面とは僅かな隙間が設けられて浮いた状態であり、超音波探触子１７が所定の押圧力を越えて押圧された時には被検査体１の表面と接して、超音波探触子１７に大きな力が作用するのを防止している。
【００３３】
そして、図５に示すように、駆動台車４と探触子台車５とが、ボールジョイント構造の自在継手１４によって連結されている。この自在継手１４は、探触子台車５に設けられた取付ブラケット５６と駆動台車４との間に設けられ、それぞれに球面状のすべり面となるボール部５７が設けられ、角変位が可能なように連結されている。このような自在継手１４で駆動台車４と探触子台車５とを連結することにより、駆動台車４側の駆動モータ５８等で発生する振動や、被検査体１の表面上を車輪１１で走行する駆動台車４にうねり運動等を生じても、自在継手１４の変位で吸収して振動やうねり等が探触子台車５側へ直接伝わらないようにしている。なお、自在継手１４としては、ユニバーサルジョイント等の他の構成であってもよい。
【００３４】
また、この自在継手１４は、図１に示すように、ガイド部材３とほぼ同軸上に配設されており、駆動台車４による牽引力が探触子台車５の案内ローラ１３Ａ，１３Ｂ間のほぼ走行中心に働くようにしている。これにより、探触子台車５に回転モーメントが作用しないようにしている。
【００３５】
以上のように構成された超音波探傷装置６によれば、探傷部２に沿って設けられたパイプレールのガイド部材３にガイドさせて駆動台車４を所定速度で自走させることにより、この駆動台車４に追従して探触子台車５が同一の速度でガイド部材３に沿って移動する。この探触子台車５には、探傷部２の側部から探傷部２を超音波探傷する超音波探触子１７が設けられており、探触子駆動機１５に設けられた駆動モータ３５の正転・逆転を走査範囲で間欠的に行うことにより、タイミングベルト４０で超音波探触子１７を探傷部２と近接・離間させる走査をさせながら駆動台車４を走行させることができる。これにより、探傷部２に沿って移動しながら超音波探傷できる超音波探傷装置６となる。この時、超音波探触子１７と被検査体１の表面との間に水等の液体が供給され、この液体の層によって超音波探触子１７と被検査体１の表面との間に空気層が形成されるのを防止している。
【００３６】
しかも、超音波探傷装置６を移動させる駆動台車４から超音波探傷する探触子台車５を分離させて自在継手１４で連結しているので、駆動台車４の駆動モータ５８の振動が超音波探触子１７まで伝わったり、駆動台車４そのものの振動やうねり動作が超音波探触子１７まで伝わることは無く、安定した超音波探傷を行うことが可能となる。
【００３７】
また、このように移動しながら超音波探傷する操作は、制御装置等の設定で自動化することも可能であり、自動超音波探傷装置６として構成することも可能となる。
【００３８】
その上、駆動台車４と探触子台車５とはガイド部材３に沿って移動し、その探触子台車５から被検査体１の表面に向けて超音波探触子１７が押圧されているので、超音波探触子１７が安定して被検査体１の表面（探傷面）と接するようにでき、表面が所定の曲率で形成された被検査体１を外側から検査又は内側から検査するような場合に、探傷姿勢が下向きであろうと横向きであろうと、安定した超音波探傷を行うことが可能である。
【００３９】
したがって、例えば、船積みのＬＰＧやＬＮＧタンクのように、曲率半径数十ｍの線溶接継手等も安定して超音波探傷できる超音波探傷装置１を実現することができるとともに、その自動化も実現可能な超音波探傷装置１となる。
【００４０】
なお、前記実施の形態では、駆動台車４で探触子台車５を牽引する構成を説明したが、駆動台車４で探触子台車５を押すようにしてもよく、超音波探触子１７によって超音波探傷する構成と探傷部２に沿って移動させる構成とが別体であれば、他の構成であってもよい。
【００４１】
また、上述した実施形態は一実施形態であり、本願発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本願発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
【００４２】
【発明の効果】
本願発明は、以上説明したような形態で実施され、超音波探触子を探傷部に沿って移動させる台車で生じる振動やうねり等が超音波探触子側に伝わらなくなり、超音波探触子による超音波探傷を安定して行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態を示す超音波探傷装置の斜視図である。
【図２】図１に示すII−II矢視図である。
【図３】図２に示すIII−III矢視図である。
【図４】図２に示すIV部拡大図である。
【図５】図１に示すV−V矢視図である。
【符号の説明】
１…被検査体
２…探傷部
３…ガイド部材
４…駆動台車
５…探触子台車
６…超音波探傷装置
１１…車輪
１２…案内ローラ
１３…案内ローラ
１４…自在継手
１５…探触子駆動機
１６…走査部
１７…超音波探触子
１８…制御部
２１…支持材
２４…スライド部材
２５…スライド部材
２６…スプリング
２７…台車ベース板
２８…押圧軸
２９…駆動機ベース板
３０…挿通孔
３１…スプリングカバー
３２…スプリング
３３…保持部材
３４…案内部
３５…駆動モータ
３６…車輪
３７…ガイドレール
３８…移動部材
３９…支持部材
４０…タイミングベルト
４１…スプロケット
４２…固定部材
４３…ガイド軸
４４…保持部
４５…支持軸
４６…探触子本体
４７…スプリング
４８…規制部材
４９…ブラケット
５１…車輪
５２…制限部材
５３…ブラケット
５５…車輪
５６…取付ブラケット
５７…ボール部
５８…駆動モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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