(57)【要約】【課題】穴径が異なる場合であっても簡単に検査をすることができる、超音波探傷用治具を提供すること。【解決手段】超音波探傷用治具は、超音波探傷装置の探触子が接触させられる、ベース部と、ベース部に設けられ、前記検査対象物に設けられた検査対象穴に挿入される、突起部とを備える。検査対象穴は、一端で前記検査対象物の主面に接続され、主面から径が縮小するように延びる、皿部と、皿部の底部と前記検査対象物の裏面とを接続する、接続部とを備える。突起部は、皿部の形状に対応する円錐形状を有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波探傷装置の探触子が接触させられる、ベース部と、
前記ベース部に設けられ、検査対象物に設けられた検査対象穴に挿入される、突起部と、
を具備し、
前記検査対象穴は、
一端で前記検査対象物の主面に接続され、前記主面から径が縮小するように延びる、皿部と、
前記皿部の底部と前記検査対象物の裏面とを接続する、接続部とを備え、
前記突起部は、前記皿部の形状に対応する円錐形状を有している
超音波探傷用治具。
【請求項２】
請求項１に記載された超音波探傷用治具であって、
前記ベース部には、前記ベース部を貫通し、一端で前記突起部の表面に接続される接触媒質供給用穴が設けられている
超音波探傷用治具。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された超音波探傷用治具であって、
前記ベース部は、
前記探触子が接触させられる第１面と、
前記第１面の反対側に設けられた第２面とを備え、
前記突起部は、前記第２面に設けられている
超音波探傷用治具。
【請求項４】
請求項３に記載された超音波探傷用治具であって、
前記ベース部には、前記突起部を取り囲むように設けられ、前記検査対象物の主面に接触する、フランジ領域が設けられている
超音波探傷用治具。
【請求項５】
超音波探傷用治具を、検査対象穴が設けられた検査対象物の主面上に配置する工程と、
前記配置する工程の後に、超音波探傷装置の探触子を前記超音波探傷用治具に接触させ、前記検査対象穴を探傷する工程と、
を具備し、
前記超音波探傷用治具は、
ベース部と、
前記ベース部に設けられ、前記検査対象穴に挿入される、突起部と、
を具備し、
前記検査対象穴は、
一端で前記主面に接続され、前記主面から径が縮小するように延びる、皿部と、
前記皿部の底部と前記検査対象物の裏面とを接続する、接続部とを備え、
前記突起部は、前記皿部の形状に対応する円錐形状を有しており、
前記配置する工程は、前記突起部が前記検査対象穴に挿入されるように、前記超音波探傷用治具を配置する工程を含む
超音波探傷方法。
【請求項６】
請求項５に記載された超音波探傷方法であって、
前記ベース部には、前記ベース部を貫通し、一端で前記突起部の表面に接続される、接触媒質供給用穴が設けられており、
前記探傷する工程は、前記接触媒質供給用穴を介して、前記突起部と前記皿部の壁面との間に接触媒質を供給する工程、を含んでいる
超音波探傷方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載された超音波探傷方法であって、
前記検査対象物は、繊維強化複合材である
超音波探傷方法。
【請求項８】
超音波探傷装置の探触子が接触させられる、ベース部と、
前記ベース部に設けられ、検査対象物に設けられた検査対象穴に挿入される、突起部と、
を具備し、
前記検査対象穴は、
一端で前記検査対象物の主面に接続され、前記主面から径が縮小するように延びる、皿部と、
前記皿部の底部と前記検査対象物の裏面とを接続する、接続部とを備え、
前記突起部は、前記皿部の形状に対応する円錐形状を有している
超音波探傷用治具の製造方法であって、
型部材に設けられた型に、樹脂材料を供給する工程と、
前記供給された樹脂材料を硬化させる工程と、
前記硬化した樹脂材料を、前記型から取り外す工程と、
前記超音波探傷用治具が得られるように、前記取り外された樹脂材料を成形する工程と、
を具備する
超音波探傷用治具の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載された超音波探傷用治具の製造方法であって、
前記樹脂材料を供給する工程は、前記樹脂材料として、熱硬化性樹脂材料を供給する工程を含み、
前記硬化させる工程は、前記型部材を加熱する工程を含む
超音波探傷用治具の製造方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載された超音波探傷用治具の製造方法であって、
前記成形する工程は、前記ベース部に、一端で前記突起部の表面に接続される接触媒質供給用穴を形成する工程を含む
超音波探傷用治具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探傷用治具、超音波探傷方法、及び超音波探傷用治具の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非破壊検査として、超音波探傷検査が知られている。
【０００３】
特許文献１（特開平９−１１３３６６４号公報）には、超音波探傷法が開示されている。特許文献１には、非検査物の検査表面が平坦になるように、音響インピーダンスの値が非検査物と同一又は近似する導波物質によって、検査表面を覆うことが開示されている。また、特許文献１には、導波体を被検査物から取り外し、別の非検査物に取り付ける点が開示されている（段落００２１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１１３３６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、構造物には、皿穴（カウンターシンク）が設けられる場合がある。図１は、皿穴１が設けられた構造物２を示す概略断面図である。図１に示されるように、構造物２は、主面５及び裏面６を備えている。皿穴１は、主面５と裏面６との間を貫通するように、設けられている。皿穴１は、皿部３及び接続部４を有している。皿部３は、一端で主面５に接続されており、主面５から裏面６側へ向かって径が縮小するように延びている。接続部４は、皿部３の底部と裏面６とを接続している。接続部４の径は、一定である。
【０００６】
構造物２に皿穴１を形成する場合、皿部３及び接続部４の壁面において傷などが生じることがある。そこで、皿穴１の形成後、皿穴１が検査される。
【０００７】
本願発明者らは、皿部３及び接続部４に傷が存在するか否かを検査するために、超音波探傷検査を用いることを検討している。超音波探傷検査を行う場合、超音波を皿部３の壁面に導く為に、皿穴１が導波体（超音波探傷治具）によって埋められる。その後、探触子から導波体を介して皿部３の壁面から構造物内部に超音波が当てられ、反射波に基づいて傷の有無が確認される。
【０００８】
構造物２には、多数の皿穴１が設けられる場合がある。このような場合、特許文献１に記載されるように、１つの皿穴１について使用した導波体を、他の皿穴１にも適用することが考えられる。しかしながら、異なる皿穴１の間では、製造誤差により、穴径が異なっている場合がある。また、設計上の理由でも、穴径が異なっている場合もある。穴径が異なる場合、他の皿穴１には、導波体が適合しない。皿穴１ごとに導波体を準備しなければならず、全ての皿穴１を検査するために多大な労力が費やされる。
【０００９】
従って、本発明の課題は、穴径が異なる場合であっても簡単に検査をすることができる、超音波探傷用治具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る超音波探傷用治具は、超音波探傷装置の探触子が接触させられる、ベース部と、前記ベース部に設けられ、前記検査対象物に設けられた検査対象穴に挿入される、突起部とを備える。前記検査対象穴は、一端で前記検査対象物の主面に接続され、前記主面から径が縮小するように延びる、皿部と、前記皿部の底部と前記検査対象物の裏面とを接続する、接続部とを備える。前記突起部は、前記皿部の形状に対応する円錐形状を有している。
【００１１】
本発明に係る超音波探傷方法は、超音波探傷用治具を、検査対象穴が設けられた検査対象物の主面上に配置する工程と、前記配置する工程の後に、超音波探傷装置の探触子を前記超音波探傷用治具に接触させ、前記検査対象穴を探傷する工程とを備える。前記超音波探傷用治具は、ベース部と、前記ベース部に設けられ、前記検査対象穴に挿入される、突起部とを備える。前記検査対象穴は、一端で前記主面に接続され、前記主面から径が縮小するように延びる、皿部と、前記皿部の底部と前記検査対象物の裏面とを接続する、接続部とを備える。前記突起部は、前記皿部の形状に対応する円錐形状を有している。前記配置する工程は、前記突起部が前記検査対象穴に挿入されるように、前記超音波探傷用治具を配置する工程を含む。
【００１２】
本発明に係る製造方法によって製造される超音波探傷用治具は、超音波探傷装置の探触子が接触させられる、ベース部と、前記ベース部に設けられ、前記検査対象物に設けられた検査対象穴に挿入される、突起部とを備える。前記検査対象穴は、一端で前記検査対象物の主面に接続され、前記主面から径が縮小するように延びる、皿部と、前記皿部の底部と前記検査対象物の裏面とを接続する、接続部とを備える。前記突起部は、前記皿部の形状に対応する円錐形状を有している。超音波探傷用治具の製造方法は、型部材に設けられた型に、樹脂材料を供給する工程と、前記供給された樹脂材料を硬化させる工程と、前記硬化した樹脂材料を、前記型から取り外す工程と、前記超音波探傷用治具が得られるように、前記取り外された樹脂材料を成形する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、穴径が異なる場合であっても簡単に検査をすることができる、超音波探傷用治具が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、皿穴が設けられた構造物を示す概略断面図である。
【図２】図２は、超音波探傷用治具を示す断面図である。
【図３】図３は、超音波探傷方法を示す概略図である。
【図４Ａ】図４Ａは、超音波探傷用治具の製造方法を示す概略図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、超音波探傷用治具の製造方法を示す概略図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、超音波探傷用治具の製造方法を示す概略図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、超音波探傷用治具の製造方法を示す概略図である。
【図５Ａ】図５Ａは、比較例に係る超音波探傷方法を示す概略図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、比較例に係る超音波探傷方法を示す概略図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、比較例に係る超音波探傷方法を示す概略図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、比較例に係る超音波探傷方法を示す概略図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、比較例に係る超音波探傷方法を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る超音波探傷用治具について説明する。
【００１６】
まず、被検査対象について説明する。本実施形態に係る超音波探傷用治具は、図１に示したように、構造物２（検査対象物）に設けられた皿穴１（検査対象穴）を探傷するために用いられる。すなわち、皿穴１は、主面５と裏面６との間を貫通しており、皿部３と接続部４とを有している。尚、主面５と平行な面による皿穴１の断面形状は、円形である。
【００１７】
本実施形態では、構造物２は、航空機の機体に用いられる複合材（繊維強化複合材）であるものとする。また、皿穴１は、ファスナを挿入する為の穴であるものとする。
【００１８】
続いて、超音波探傷用治具７について説明する。図２は、超音波探傷用治具７を示す断面図である。
【００１９】
図７に示されるように、超音波探傷用治具７は、ベース部８及び突起部９を備えている。
【００２０】
ベース部８は、第１面１０及び第２面１２を備えている。第１面１０は、探触子が接触する面である。第２面１２は、第１面１０の反対面であり、構造物２の主面５側を向く面である。
【００２１】
突起部９は、第２面１２から突き出るように、ベース部８に設けられている。突起部９は、検査時に皿穴１に挿入される部分である。突起部９は、皿部３に対応する円錐形状を有している。
【００２２】
また、ベース部８には、突起部９を取り囲むように、フランジ領域２４が設けられている。フランジ領域２４は、検査時に、構造物２の主面５に当接する。
【００２３】
ベース部８には、更に、接触媒質供給用穴１３が設けられている。接触媒質供給用穴１３は、突起部９と皿部３の壁面との間に接触媒質を供給する為に設けられている。接触媒質供給用穴１３は、ベース部８を貫通するように設けられている。接触媒質供給用穴１３の一端は第１面１０に接続されており、他端は突起部９の表面に接続されている。
【００２４】
構造物２が複合材である場合、ベース部８及び突起部９の材質としては、例えば、樹脂材などを用いられ、エポキシ樹脂、及びポリエステル樹脂などが好適に用いられる。
【００２５】
続いて、超音波探傷方法について説明する。図３は、超音波探傷方法を示す概略図である。
【００２６】
まず、超音波探傷用治具７が、構造物２の主面５上に配置される。この際、超音波探傷用治具７は、突起部９が皿穴１に挿入されるように、配置される。ここで、突起部９は円錐形状であり、皿部３の形状に対応している。そのため、皿部３の壁面１４は、突起部９によって被覆される。また、ベース部８は、フランジ領域２４において、主面５に当接する。
【００２７】
次いで、接触媒質（例えば、水）が、接触媒質供給用穴１３を介して、突起部９と壁面１４との間に供給される。接触媒質は、例えば、図示しない注射器から、接触媒質供給用穴１３に供給される。
【００２８】
更に、超音波探傷装置１５の探触子１６が、第１面１０に接触させられる。探触子１６から、超音波探傷用治具７を介して、壁面１４に超音波が当てられる。超音波探傷装置１５は、探触子１６を介して、壁面１４による反射波を検出する。検出結果に基づいて、壁面１４の傷の有無が判断される。すなわち、壁面１４が探傷され、皿穴１が超音波探傷により検査される。
【００２９】
検査終了後、超音波探傷用治具７が、皿穴１から取り外される。取り外された超音波探傷用治具７は、他の皿穴２２に取り付けられる。そして、皿穴１と同様に、他の皿穴２２に対しても、超音波探傷検査が行なわれる。
【００３０】
ここで、製造誤差及び設計上の理由などにより、他の皿穴２２のサイズ（穴径）が、皿穴１のサイズとは異なっている場合がある。突起部９が皿穴１の全体形状に対応している場合、他の皿穴２２に対しては突起部９が適合しない場合がある。しかしながら、本実施形態では、突起部９が、皿穴１の全体に対応した形状ではなく、円錐形状である。皿穴１と他の皿穴１との間で、皿部３における壁面の傾斜が同じであれば、突起部９は、他の皿穴２２の壁面に対しても適合する。皿穴ごとに超音波探傷用治具７を用意する必要がない。穴径が異なる複数の皿穴が存在する場合であっても、一つの超音波探傷用治具７を用いて検査をすることができる。
【００３１】
また、本実施形態では、超音波探傷用治具７に、接触媒質供給用穴１３が設けられている。例えば、主面５は、天井面である場合がある。このような場合、皿部３の壁面１４に単に接触媒質（水など）を供給すると、接触媒質は、すぐに流れてしまう。流れ落ちることを防止するため、接触媒質として、壁面１４に付着するような媒質を採用しなければならない。壁面１４に付着するような接触媒質を用いた場合、検査後に、壁面１４を洗浄しなければならない。構造物２の種類や皿穴１の用途によっては、洗浄することができない場合もある。これに対し、本実施形態では、接触媒質供給用穴１３を介して接触媒質が供給される為、接触媒質としてすぐに流れ落ちるような媒質（例えば水）を用いた場合であっても、安定的に皿部３の壁面１４に接触媒質を供給することができる。接触媒質として水などを用いることができるので、検査後に構造物２を洗浄する必要がない。
【００３２】
更に、本実施形態によれば、フランジ領域２４が設けられている。フランジ領域２４が設けられているため、作業者は、フランジ領域２４を持って超音波探傷用治具７を取り扱うことができる。すなわち、ハンドリング性を高めることができる。加えて、このフランジ領域２４においては、ベース部８が遅延材として機能する。このため、より検査を行ない易くすることができる。
【００３３】
続いて、本実施形態に係る超音波探傷用治具７の製造方法の一例について説明する。図４Ａ乃至図４Ｄは、超音波探傷用治具７の製造方法を示す概略図である。
【００３４】
まず、図４Ａに示されるように、型部材１７が用意される。型部材１７には、検査対象の皿穴に対応する形状を有する皿穴１８が設けられている。皿穴１８を取り囲むように、型部材１７上に、側壁部材２０が配置される。皿穴１８及び側壁部材２０によって、型が形成される。型の側壁（皿穴１８の側壁、及び側壁部材２０）に、図示しない離型材（例えばワセリン）などが塗布される。その後、型に、樹脂材料１９が供給される。樹脂材料１９としては、熱硬化型の材料が用いられる。
【００３５】
次いで、図４Ｂに示されるように、樹脂材料１９が硬化させられる。具体的には、型部材１７が加熱装置（オーブンなど）に投入され、加熱される。加熱により、樹脂材料１９が硬化する。
【００３６】
次いで、図４Ｃに示されるように、硬化した樹脂材料２１が、型部材１７から取り外される。取り外された樹脂材料２１には、皿穴１８に対応する形状を有する突起部２５が形成される。
【００３７】
次いで、図４Ｄに示されるように、樹脂材料２１が成形される。具体的には、ヤスリなどを用いて突起部２５が円錐形状になるように加工され、突起部９が形成される。また、ドリルなどを用いて接触媒質供給用穴１３が形成される。
【００３８】
以上により、超音波探傷用治具７が得られる。
【００３９】
続いて、本実施形態を比較例と比較することにより、本実施形態の作用効果について説明する。図５Ａ乃至図５Ｅは、比較例に係る超音波探傷方法を示す概略図である。
【００４０】
図５Ａに示されるように、比較例では、検査対象物である構造物２に設けられた皿穴１（検査対象穴）に、直接、樹脂材料２３が注入される。
【００４１】
次いで、図５Ｂに示されるように、注入された樹脂材料２３が、硬化させられる。この際、構造物２が大型であれば、構造物２をオーブンなどの加熱装置に投入することができない。従って、注入された樹脂材料２３は、常温にて、硬化させられる。
【００４２】
次いで、図５Ｃに示されるように、主面５が平坦になるように、樹脂材料２３が加工される。
【００４３】
次いで、図５Ｄに示されるように、探触子１６が樹脂材料２３の上面に接触させられ、超音波探傷による検査が行なわれる。
【００４４】
検査後、図５Ｅに示されるように、皿穴１から樹脂材料２３が削り取られる。樹脂材料２３は、削り取られる為、他の皿穴に対して適用することはできない。
【００４５】
上述の比較例と比較すると、本実施形態では、製造時に、型部材１７が用いられる。型部材１７は、構造物２よりも小型化することができ、加熱装置に投入できる程度に小型化することができる。そのため、硬化時に、樹脂材料１９を加熱することができる。その結果、短時間で、樹脂材料１９を硬化させることができる。例えば、常温で８時間放置することにより硬化するような樹脂材料を用いた場合、６０℃で加熱することにより３０分乃至１時間で硬化させることが可能になる。
【００４６】
また、比較例では、検査対象となる皿穴１に直接に樹脂材料２３が注入される。そのため、事前に離型処理を施すことが困難である。離型材（ワセリンなど）を塗布すると、塗布された離型材を皿穴１から除去できなくなる場合があるからである。これに対して、本実施形態では、型部材１７を用いている為、簡単に離型処理を施すことができる。そのため、型部材１７から超音波探傷用治具７を取り外すことができる。
【００４７】
離型処理を施すことができるので、本実施形態では、超音波探傷用治具７を皿穴１から取り外すことができる。すなわち、比較例のように、樹脂材料１９を削り取る必要がない。このため、他の皿穴２２に対しても超音波探傷用治具７を適用することが可能である。すなわち、再利用が可能であるという点から、比較例よりも、本実施形態の方が有利である。
【００４８】
尚、本実施形態では、検査対象物が、航空機の機体に用いられる複合材である場合について説明した。また、検査対象穴がファスナ挿入用の穴である場合について説明した。ただし、検査対象物及び検査対象穴はこれらに限定されるものではなく、検査対象穴が皿部３及び接続部４を有していれば、他の用途に本実施形態を適用することも可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  皿穴
２  構造物
３  皿部
４  接続部
５  主面
６  裏面
７  超音波探傷用治具
８  ベース部
９  突起部
１０  第１面
１２  第２面
１３  接触媒質供給用穴
１４  皿部壁面
１５  超音波探傷装置
１６  探触子
１７  型部材
１８  皿穴
１９  樹脂材料
２０  側壁部材
２１  硬化後樹脂材料
２２  他の皿穴
２３  樹脂材料
２４  フランジ領域
【図１】
2014149241.tif 000003
【図２】
2014149241.tif 000004
【図３】
2014149241.tif 000005
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2014149241.tif 000007
【図４Ｃ】
2014149241.tif 000008
【図４Ｄ】
2014149241.tif 000009
【図５Ａ】
2014149241.tif 000010
【図５Ｂ】
2014149241.tif 000011
【図５Ｃ】
2014149241.tif 000012
【図５Ｄ】
2014149241.tif 000013
【図５Ｅ】
2014149241.tif 000014