(57)【要約】【課題】オイルシールの耐久性を効果的に向上させることができる超音波探傷装置を提供することを課題とする。【解決手段】内部が中空の中ぐり軸２を探傷するための超音波探傷装置１であって、探傷用の超音波振動子１２０を有する探傷ヘッド１０と、探傷ヘッド１０の外周における超音波振動子１２０の前側及び後側に取り付けられるオイルシール２０とを備え、中ぐり軸２に探傷ヘッド１０を挿入して軸方向に沿って移動させると共に、前後のオイルシール２０によって囲まれたシール領域Ｓにオイルを供給しながら中ぐり軸２の探傷を行う超音波探傷装置１において、オイルシール２０を、探傷ヘッド１０の周方向に設ける嵌合用溝に嵌合させてあると共に、嵌合用溝を、探傷ヘッド１０の軸方向に蛇行させてなる蛇行嵌合用溝１１ａとして構成してある。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が中空の中ぐり軸を探傷するための超音波探傷装置であって、探傷用の超音波振動子を有する探傷ヘッドと、該探傷ヘッドの外周における前記超音波振動子の前側及び後側に取り付けられるオイルシールとを備え、前記中ぐり軸に前記探傷ヘッドを挿入して軸方向に沿って移動させると共に、前記前後のオイルシールによって囲まれたシール領域にオイルを供給しながら前記中ぐり軸の探傷を行う超音波探傷装置において、前記オイルシールを、前記探傷ヘッドの周方向に設ける嵌合用溝に嵌合させてあると共に、該嵌合用溝を、探傷ヘッドの軸方向に蛇行させてなる蛇行嵌合用溝として構成してあることを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項２】
前記蛇行嵌合用溝は、溝の底面側が溝の開口部側よりも幅が広いアリ溝状に形成してあることを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷装置。
【請求項３】
前記蛇行嵌合用溝は、探傷ヘッドの軸方向における断面形状が台形であることを特徴とする請求項２に記載の超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、鉄道車両等に用いられる内部が中空になった中ぐり軸を超音波により探傷する超音波探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
新幹線鉄道車両の車軸には、軽量化等の観点から内部が中空になった中ぐり軸が使用されている。この中ぐり軸は、車両走行に伴い、軸表面上、軸周方向に沿って傷が発生することがある。このため、中ぐり軸については、所定走行距離毎の交番検査において傷の有無を検査し、傷が発生していた場合には列車の運行規制をする等して中ぐり軸を交換している。
【０００３】
従来、このような中ぐり軸を超音波により探傷する超音波探傷装置としては、例えば下記文献１に開示されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−８２１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に示す従来の超音波探傷装置３は、図７（ａ）に示すように、中ぐり軸２の内部２ａを軸方向に沿って移動可能で超音波振動子７０を備える探傷ヘッド４と、超音波振動子７０の前側及び後側に取り付けられるオイルシール５と、中ぐり軸２の内壁と前後のオイルシール５によって囲まれたシール領域Ｓにオイルを供給するためのオイル供給通路８とを主として備えている。
また図７（ｂ）に示すように、オイルシール５は、カバー４ａの周方向に設ける嵌合用溝４ｂに嵌合されることで、探傷ヘッド４に取り付けられている。
更に探傷ヘッド４の軸方向と直交する方向に、一直線状に嵌合用溝４ｂを設ける構成としてある。
【０００６】
このような構成からなる超音波探傷装置３を用いて中ぐり軸２の探傷を行う場合、ガイドチューブ６の巻き解き動作又は巻き取り動作により、探傷ヘッド４を中ぐり軸２の内部に挿入して軸方向に移動させる。そしてオイル供給通路８からオイルを供給してシール領域Ｓをオイルで満たすことで、超音波振動子７０により中ぐり軸２の内部２ａを探傷する。そして探傷終了後に探傷ヘッド４を中ぐり軸２から抜き取り、別の中ぐり軸２の探傷を同一工程で行う。
【０００７】
また超音波探傷装置３を用いた探傷検査では、中ぐり軸２への探傷ヘッド４の挿入と抜き取りが繰り返し行われる。
ここで、探傷ヘッド４に取り付けられた状態におけるオイルシール５の外径は、中ぐり軸２の内径よりも大きいことから、中ぐり軸２への挿入と抜き取りの度に、オイルシール５は瞬間的な圧縮と開放を繰り返すこととなる。
従って、特に中ぐり軸２への挿入時に、オイルシール５に大きな抵抗が負荷される。
【０００８】
しかし従来の超音波探傷装置３においては、探傷ヘッド４の軸方向と直交する方向に、一直線状に嵌合用溝４ｂを設ける構成としてあることから、中ぐり軸２への挿入時における大きな抵抗が、オイルシール５の全周に同時に負荷されることとなる。
よって探傷検査を繰り返すことで、オイルシール５の亀裂、伸び等の劣化が生じることから、オイルシールの耐久性を如何にして向上させるかが重要な開発課題となっていた。
【０００９】
そこで本願発明は上記従来の課題を解決し、オイルシールの耐久性を効果的に向上させることができる超音波探傷装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の超音波探傷装置は、内部が中空の中ぐり軸を探傷するための超音波探傷装置であって、探傷用の超音波振動子を有する探傷ヘッドと、該探傷ヘッドの外周における前記超音波振動子の前側及び後側に取り付けられるオイルシールとを備え、前記中ぐり軸に前記探傷ヘッドを挿入して軸方向に沿って移動させると共に、前記前後のオイルシールによって囲まれたシール領域にオイルを供給しながら前記中ぐり軸の探傷を行う超音波探傷装置において、前記オイルシールを、前記探傷ヘッドの周方向に設ける嵌合用溝に嵌合させてあると共に、該嵌合用溝を、探傷ヘッドの軸方向に蛇行させてなる蛇行嵌合用溝として構成してあることを第１の特徴としている。
【００１１】
上記本発明の第１の特徴によれば、内部が中空の中ぐり軸を探傷するための超音波探傷装置であって、探傷用の超音波振動子を有する探傷ヘッドと、該探傷ヘッドの外周における前記超音波振動子の前側及び後側に取り付けられるオイルシールとを備え、前記中ぐり軸に前記探傷ヘッドを挿入して軸方向に沿って移動させると共に、前記前後のオイルシールによって囲まれたシール領域にオイルを供給しながら前記中ぐり軸の探傷を行う超音波探傷装置において、前記オイルシールを、前記探傷ヘッドの周方向に設ける嵌合用溝に嵌合させてあると共に、該嵌合用溝を、探傷ヘッドの軸方向に蛇行させてなる蛇行嵌合用溝として構成してあることから、中ぐり軸への探傷ヘッドの挿入と抜き取り時に、オイルシールに負荷される抵抗を効果的に低減させることができる。
よってオイルシールの耐久性を効果的に向上させることができる。
【００１２】
また本発明の超音波探傷装置は、上記本発明の第１の特徴に加えて、前記蛇行嵌合用溝は、溝の底面側が溝の開口部側よりも幅が広いアリ溝状に形成してあることを第２の特徴としている。
【００１３】
上記本発明の第２の特徴によれば、上記本発明の第１の特徴による作用効果に加えて、前記蛇行嵌合用溝は、溝の底面側が溝の開口部側よりも幅が広いアリ溝状に形成してあることから、一段と効果的にオイルシールの耐久性を効果的に向上させることができる。
【００１４】
また本発明の超音波探傷装置は、上記本発明の第２の特徴に加えて、前記蛇行嵌合用溝は、探傷ヘッドの軸方向における断面形状が台形であることを第３の特徴としている。
【００１５】
上記本発明の第３の特徴によれば、上記本発明の第２の特徴による作用効果に加えて、前記蛇行嵌合用溝は、探傷ヘッドの軸方向における断面形状が台形であることから、一段と効果的にオイルシールの耐久性を効果的に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の超音波探傷装置によれば、オイルシールの耐久性を効果的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る超音波探傷装置を示す全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る超音波探傷装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る超音波探傷装置の探傷ヘッドを示す図で、（ａ）は軸方向における断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線方向における断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る超音波探傷装置の探傷ヘッドを示す正面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る超音波探傷装置の蛇行嵌合用溝の要部を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る超音波探傷装置を中ぐり軸の内部に挿入する際におけるオイルシールの状態を模式化して示す図で、（ａ）は探傷ヘッドを中ぐり軸に挿入する前のオイルシールを示す図、（ｂ）は探傷ヘッドを中ぐり軸に挿入する瞬間のオイルシールを示す図、（ｃ）は探傷ヘッドを中ぐり軸に挿入した後のオイルシールを示す図である。
【図７】従来の超音波探傷装置を示す図で、（ａ）は図３（ａ）に相当する図、（ｂ）は図４に相当する図である。
【図８】従来の超音波探傷装置を示す図で、図６に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の図面を参照して、本発明の実施形態に係る超音波探傷装置１を説明し、本発明の理解に供する。しかし以下の説明は本発明の実施形態であって、特許請求の範囲に記載の内容を限定するものではない。
【００１９】
まず図１〜図６を参照して、本発明の実施形態に係る超音波探傷装置１を説明する。
【００２０】
本発明の超音波探傷装置１は、探傷ヘッド１０と、オイルシール２０と、ガイドチューブ３０と、送り機構４０と、アダプタ５０と、探傷器６０と、オイルユニット８０と、コンピュータ９０を備えてなる。
【００２１】
前記探傷ヘッド１０は、図１に示すように、左右両側に車輪３（図１においては一方のみを示す）を有する中ぐり軸２の内部２ａの径よりもやや小さい径を持つ略円筒状に形成され、主として中ぐり軸２の内壁２ｂに超音波ビームを照射するためのものである。
この探傷ヘッド１０は、図３（ａ）に示すように、カバー１１と、探触部１２と、オイル供給通路１３と、オイル吸引通路１４とから構成される。
【００２２】
前記カバー１１は、探傷ヘッド１０の骨格を形成するものである。
このカバー１１は、その後端にガイドチューブ３０が固着されており、送り機構４０を用いてガイドチューブ３０を正逆何れかの方向に略水平に送ることで、カバー１１（探傷ヘッド１０）が水平移動される。
なお、中ぐり軸２の内径が６０ｍｍ程度である場合、図４に示すカバー１１（探傷ヘッド１０）の外径Ｌは５９ｍｍ程度とすることが望ましい。
【００２３】
前記探触部１２は、図３（ａ）に示すように、探傷ヘッド１０の中ほどやや先端寄りに設けられて、超音波振動子１２０を配置させるものである。
本実施形態においては、探触部１２内において、前側超音波振動子１２１と後側超音波振動子１２２との前後２列に渡って、探傷ヘッド１０の中心軸周りに等角度おきに複数の超音波振動子１２０を配置する構成としてある。
詳しくは図示していないが、これらの超音波振動子１２０は、アクリル樹脂製のカバーによって覆われている。
また前側超音波振動子１２１は、円錐面に貼り付けられ、所定角度だけ前方に向かって斜め入射となるような姿勢で配置されている。
また後側超音波振動子１２２も、円錐面に貼り付けられ、所定角度だけ後方に向かって斜め入射となるような姿勢で配置されている。
【００２４】
各超音波振動子１２０は、セラミックス素子（素子材質としては、例えばジルコンチタン酸鉛等）をポリマーで包み込んだコンポジット振動子であり、中ぐり軸２の内壁２ｂに照射される超音波ビームが広がるように凸レンズ状に形成されているが、音入射効率（振動子から出た音が再び振動子に戻る割合）も考慮して、その曲率半径が定められている。
そしてカバーと超音波振動子１２０との間には接着剤が充填されており、空気層は介在していない。
【００２５】
前記オイル供給通路１３は、後述する前後のオイルシール２１、２２に挟まれたシール領域Ｓにオイルを供給するための通路である。
このオイル供給通路１３は、図１に示すキャスタ付き台車Ｋに内蔵されるオイルユニット８０と接続されており、図示しないオイルポンプによりオイル供給通路１３を介してシール領域Ｓにオイルが供給される。
なお、オイル供給通路１３とオイルユニット８０とで本発明のオイル供給手段が構成されている。
【００２６】
前記オイル吸引通路１４は、後述する前後のオイルシール２１、２２に挟まれたシール領域Ｓ内及びシール領域Ｓ外のオイルを吸引するための通路である。
本実施形態においては、図３（ａ）に示すように、シール領域Ｓからオイルを吸引するための第１吸引通路１４ａと、第１吸引通路１４ａと連通してシール領域Ｓの前側にリークしたオイルを吸引するための第２吸引通路１４ｂとでオイル吸引通路１４が構成されている。
また第１吸引通路１４ａは、図１に示すキャスタ付き台車Ｋに内蔵されるオイルユニット８０と接続されており、図示しない真空ポンプにより第１吸引通路１４ａを介してシール領域Ｓのオイルが吸引される。
また第２吸引通路１４ｂは、図１に示すキャスタ付き台車Ｋに内蔵されるオイルユニット８０と接続されており、図示しない真空ポンプにより第２吸引通路１４ｂを介してシール領域Ｓの前側へリークしたオイルが空気と一緒に吸引される。
なお、オイル吸引通路１４とオイルユニット８０とで本発明のオイル吸引手段が構成されている。
【００２７】
また探傷ヘッド１０の先端面には、図示しない残圧排気ポートが設けられている。この残圧排気ポートは、中ぐり軸２の内部２ａが探傷ヘッド１０の挿入側のみ開口され、その反対側が閉塞されている場合、探傷ヘッド１０が内部２ａの奥へと前進したときに内圧が上がらないようにしたり、探傷ヘッド１０が内部２ａから開口側へと後退したときに内圧が下がらないようにしたりするための空気抜きの役割等を果たすものである。
【００２８】
前記オイルシール２０は、超音波振動子１２０の前後における探傷ヘッド１０の外周に取り付けられ、中ぐり軸２内に探傷ヘッド１０を挿入させた際に、中ぐり軸２と接触することで探傷ヘッド１０との間に密閉空間を作り出すための、いわゆるＯリング（オーリング）である。
本実施形態においては、図３（ａ）に示すように、探触部１２の前側及び後側に、一対のオイルシール２０（前側オイルシール２１と後側オイルシール２２）を設ける構成としてある。
このオイルシール２０は、図３（ａ）、図４に簡略化して示すように、探傷ヘッド１０（カバー１１）の周方向に設けてある嵌合用溝に嵌め合わされることで、探傷ヘッド１０に取り付けられている。
なお、中ぐり軸の内径が６０ｍｍ程度、カバー１１（探傷ヘッド１０）の外径Ｌが５９ｍｍ程度である場合、図５に示すオイルシール２０の直径は５ｍｍ〜５．２ｍｍ程度とすることが望ましい。
【００２９】
また本実施形態においては、図４に示すように、オイルシール２０を嵌合させるための嵌合用溝を、探傷ヘッド１０の軸方向の前後に蛇行させてなる蛇行嵌合用溝１１ａとして構成してある。
本実施形態では、蛇行回数（蛇行周期）は６回であるが、４回以上８回以下程度が好ましい。蛇行回数が少ないと部分的な線接触が少なくなりすぎる点、蛇行回数が多いと溝加工の工数負担が増える点の課題が生ずるからである。また蛇行量（オイルシール２０の軸方向への屈曲のオフセット量）は、オイルシール２０の直径の１／５〜１／２程度が望ましい。
なお図４は、本発明の理解を容易にするために、蛇行嵌合用溝１１ａの溝を実際よりも大きく蛇行させて図示するものである。
【００３０】
更に本実施形態においては、図３（ａ）、図５、図６に示すように、蛇行嵌合用溝１１ａを、溝の底面側が溝の開口部側よりも幅が広いアリ溝状に形成してある。
より具体的には、蛇行嵌合用溝１１ａの探傷ヘッド１０の軸方向における断面形状を、開口部から底面部に向かって幅広な台形に形成してある。
なお、中ぐり軸の内径が６０ｍｍ程度、カバー１１（探傷ヘッド１０）の外径Ｌが５９ｍｍ程度、オイルシール２０の直径が５ｍｍ〜５．２ｍｍ程度である場合、図５に示す蛇行嵌合用溝１１ａの深さＭは、３．９ｍｍ程度とし、溝の底面Ｐに対する溝の側面Ｑの傾斜角度Ｎは、８０度〜８２度程度とすることが望ましい。
【００３１】
前記ガイドチューブ３０は、探傷ヘッド１０の後端に固着され、送り機構４０を介して探傷ヘッド１０を正逆何れかの方向に略水平に移動させるためのものである。
【００３２】
前記送り機構４０は、探傷ヘッド１０と固着されるガイドチューブ３０を正逆何れかの方向に略水平に移動させるためのものである。
より具体的には、図１に示すように、上下各複数個のピンチローラ４１を備え、この上下のピンチローラ４１でガイドチューブ３０を上下から挟み込んだ状態で正逆何れかの方向に略水平にガイドチューブ３０を移動させる。
【００３３】
前記アダプタ５０は、探傷ヘッド１０を中ぐり軸２の内部２ａから抜き出すときのオイル回収を容易にするためのものである。
より具体的には、底部にオイル回収パン５１を備え、ここに溜まったオイルは回収チューブ５２を介してオイルユニット８０の図示しないオイルタンクに回収される。
【００３４】
前記探傷器６０は、超音波振動子１２０から超音波を発射させると共に、超音波振動子１２０からの信号を受信してコンピュータ９０に表示するためのものである。
より具体的には、図２に示すように、各超音波振動子１２０に設けられた送受信回路６１と、コンピュータ９０から入力される位相制御信号に基づいて送信パルスを発生させて送受信回路６１へ送る送信パルス発生器６２と、各送受信回路６１を介して受信した各超音波振動子１２０からの信号を増幅・検波してコンピュータ９０へ出力する受信増幅器６３とを備えている。
【００３５】
前記コンピュータ９０は、図２に示すように、探傷器６０の送信パルス発生器６２に送信パルスの位相制御信号を送ったり、受信増幅器６３から信号を受信して表示ディスプレイ９１に表示したりするためのものである。
また送り機構４０を構成するピンチローラ４１にはロータリーエンコーダ４２が取り付けられており、コンピュータ９０はこのロータリーエンコーダ４２から信号を受信して探傷ヘッド１０の軸方向距離を算出する。
【００３６】
次に、本実施形態に係る超音波探傷装置１を用いて中ぐり軸２を探傷する手順を説明する。
まず中ぐり軸２の内部２ａの一端を開口し、その端部にアダプタ５０を取り付ける。
そして探傷ヘッド１０の先端をアダプタ５０に挿入し、送り機構４０のピンチローラ４１を駆動させてガイドチューブ３０を中ぐり軸２の内部２ａに送り込む。
【００３７】
すると、探傷ヘッド１０はアダプタ５０を経て中ぐり軸２の内部２ａに至り、この内部２ａを前進する。この内部２ａが探傷ヘッド１０の挿入側のみ開口され、その反対側が閉塞されている場合であっても、探傷ヘッド１０が内部２ａの奥へと前進すると、探傷ヘッド１０の先端側は残圧排気ポートを介して外気と通じているため、探傷ヘッド１０の先端側の内圧が上がって探傷ヘッド１０が前進しなくなることはない。
【００３８】
そして探傷ヘッド１０が中ぐり軸２の内部２ａに挿入され、探触部１２のシール領域Ｓが閉空間となった後、オイル吸引通路１４（第１吸引通路１４ａ及び第２吸引通路１４ｂ）からの空気の吸引を開始し、それにつれてオイル供給通路１３からのオイルの供給を開始する。
これによってシール領域Ｓがオイルで満たされる。以後は、このシール領域Ｓが絶えずオイルで満たされるように、オイル供給通路１３からのオイル供給量とオイル吸引通路１４からのオイル吸引量とを調整する。
なお、シール領域Ｓをオイルで満たすのは、超音波振動子１２０から発射された超音波がこのシール領域Ｓを伝播して中ぐり軸２の内壁２ｂに達するようにするためである。
【００３９】
ここで、シール領域Ｓからオイルがリークしない（漏れ出ない）ように一対のオイルシール２１、２２のシール性を高めることも考えられるが、そうすると探傷ヘッド１０を移動する際の送り抵抗が大きくなりすぎて探傷ヘッド１０が軸方向に沿ってスムーズに移動しなくなるおそれが生じる。
そこでシール領域Ｓからオイルをリークさせることにより送り抵抗を小さくする一方、リークしたオイルが残存しないように第２吸引通路１４ｂによって吸引し、更にオイルがリークしたとしてもシール領域Ｓが絶えずオイルで満たされるようにオイルの供給と吸引とをバランスさせている。
【００４０】
即ち、探傷ヘッド１０が中ぐり軸２の内部２ａを軸方向に沿って移動する際、オイル供給通路１３はシール領域Ｓにオイルを供給し、第１吸引通路１４ａはシール領域Ｓからオイルを吸引し、第２吸引通路１４ｂはシール領域外へリークしたオイルを空気と一緒に吸引する。
そして両オイルシール２１、２２のシール性やオイル供給量、オイル吸引量は、シール領域Ｓからのオイルのリークによりオイルの供給と吸引とがバランスしてシール領域Ｓが絶えずオイルで満たされるように設定されている。
例えばシール領域Ｓへのオイル供給量よりもシール領域Ｓからのオイル吸引量が小さくなるようにし、過剰供給分のオイルがシール領域Ｓからリークするように設定されている。
【００４１】
そして探傷ヘッド１０が中ぐり軸２の他端に達したら、今度は送り機構４０によりガイドチューブ３０を逆向きに、つまりガイドチューブ３０を中ぐり軸２の内部２ａから抜き取るように送る。
すると、探傷ヘッド１０は中ぐり軸２の内部２ａを後退する。その際、超音波振動子１２０から超音波を発射し、探傷を行う。
なお、この内部２ａが探傷ヘッド１０の挿入側のみ開口され、その反対側が閉塞されている場合であっても、探傷ヘッド１０が後退すると探傷ヘッド１０の先端側は残圧排気ポートを介して外気と通じているため、探傷ヘッド１０の先端側の内圧が下がって探傷ヘッド１０が後退しなくなることはない。
【００４２】
より具体的には、探傷ヘッド１０が中ぐり軸２の内部２ａを軸方向に沿って移動する（後退する）際、コンピュータ９０は、探傷器６０の送信パルス発生器６２に送信パルスの位相制御信号を送る。
すると探傷器６０の送信パルス発生器６２は、この位相制御信号に従って各送受信回路６１を介して各列の超音波振動子１２０を順次一方向に一つずつ、ずらしながら振動させる。
このとき、前側超音波振動子１２１は斜め前方に超音波を発射し、後側超音波振動子１２２は斜め後方に超音波を発射する。
【００４３】
そして探傷器６０の受信増幅器６３は、各送受信回路６１を介して受信した各超音波振動子１２０からの信号を増幅、検波してコンピュータ９０へ出力する。
コンピュータ９０は、受信増幅器６３から受信した信号を表示ディスプレイ９１に表示する。
表示に当たっては、ＸＹＺ座標を用い、Ｘ軸を軸方向位置、Ｙ軸を周方向位置、Ｚ軸を出力差とする。
【００４４】
ここで、出力差は次のようにして得られる。
即ち、予め中ぐり軸２の内部２ａに傷が全くないものにつき、この超音波探傷装置１により超音波探傷を行い、そのときの受信信号をコンピュータ９０の記憶装置（ハードディスク等）にブランクとして記憶しておく。
そして検査対象の中ぐり軸２の内部２ａについて超音波探傷を行い、そのときの受信信号とブランクの受信信号とを比較し、両信号の出力差を得る。
【００４５】
これにより、Ｚ軸のピーク部分が傷のある位置を示すことになるから、Ｘ軸、Ｙ軸の値によってその位置を特定すればよい。なおコンピュータ９０は、ピンチローラ４１に取り付けられたロータリーエンコーダ４２から受信した信号に基づいて探傷ヘッド１０の軸方向位置を算出するが、周方向位置についてはどの超音波振動子１２０から超音波を発射させたかが判っているため、その超音波振動子１２０の位置を認識すればよい。
【００４６】
以上の構成からなる本発明の実施形態に係る超音波探傷装置１は、以下の効果を奏する。
【００４７】
探傷ヘッド１０にオイルシール２０を嵌合させるための嵌合用溝を、蛇行嵌合用溝１１ａとする構成とすることで、探傷ヘッド１０を中ぐり軸２の内部２ａに挿入する際、オイルシール２０と内部２ａとの接触を部分的な線接触とすることができる。
即ち、探傷ヘッド１０を中ぐり軸２の内部２ａに挿入する際、オイルシール２０の全周が同時に内部２ａと接触するのではなく、オイルシール２０の外周を段階的に中ぐり軸２の内部２ａに接触させながら探傷ヘッド１０を中ぐり軸２の内部２ａに挿入させることができる。
よって中ぐり軸２へ探傷ヘッド１０を挿入させる際に、オイルシール２０に負荷される抵抗を効果的に低減させることができる。従ってオイルシール２０に亀裂、伸び等の劣化が生じることを効果的に防止することができる。よって使用時におけるオイルシール２０の脱落を効果的に防止することができると共に、オイルシール２０の耐久性を効果的に向上させることができ、オイルシール２０の長寿命化を実現することができる。
【００４８】
また蛇行嵌合用溝１１ａを、溝の底面側が溝の開口部側よりも幅が広いアリ溝状に形成する構成とすることで、図６に示すように、中ぐり軸２へ探傷ヘッド１０を挿入させる際、オイルシール２０は接触点Ｒにおいて中ぐり軸２と接触し、その後瞬間的に圧縮されて変形するところ、オイルシール２０の斜め下方への変形を受け入れるための空間を、効果的に形成することができる。よって中ぐり軸２への挿入時にオイルシール２０に負荷される抵抗を、一段と効果的に低減させることができる。従って、一段と効果的にオイルシール２０の耐久性を向上させることができる。
【００４９】
更に蛇行嵌合用溝１１ａの探傷ヘッド１０の軸方向における断面形状を、開口部から底面部に向かって幅広な台形に形成することで、中ぐり軸２への挿入時及び挿入後に探傷ヘッド１０を水平方向に移動させる際に、オイルシール２０を側面Ｑに沿わせて底面Ｐ側（蛇行嵌合用溝１１ａ内）へとガイドすることができる。よってオイルシール２０が蛇行嵌合用溝１１ａの外部へと飛び出ることを効果的に防止することができる。
【００５０】
また蛇行嵌合用溝１１ａの探傷ヘッド１０の軸方向における断面形状を、開口部から底面部に向かって幅広な台形に形成することで、蛇行嵌合用溝１１ａ内におけるオイルシール２０の機密性を効果的に向上させることができる。
よって、中ぐり軸２内で探傷ヘッド１０を水平方向に移動させる際、移動抵抗を効果的に低減させることができる。従って、探傷ヘッド１０の移動速度の高速化を実現することができる。
【００５１】
つまり従来の超音波探傷装置３においては、図７（ｂ）に示すように、探傷ヘッド４の軸方向と直交する方向に、一直線状に嵌合用溝４ｂを設ける構成であった。
よって探傷ヘッド４を中ぐり軸２の内部２ａに挿入する際、オイルシール５の全周が内部２ａと線接触することとなる。
従って中ぐり軸２への挿入時における抵抗が、オイルシール５の全周に同時に負荷されることとなる。
よって中ぐり軸２への挿入時における抵抗が主たる要因となって、オイルシール５に亀裂、伸び等の劣化が生じ易いことから、オイルシール５の耐久性を如何にして向上させるかが重要な開発課題となっていた。
【００５２】
また従来の超音波探傷装置３においては、図７（ａ）、図８に示すように、蛇行嵌合用溝４ｂの探傷ヘッド４の軸方向における断面形状を、矩形状（コ字状）に形成する構成であった。
即ち図８に示すように、中ぐり軸２へ探傷ヘッド４を挿入させる際、オイルシール５は接触点Ｒにおいて中ぐり軸２と接触し、その後瞬間的に圧縮されて変形するが、従来の装置ではオイルシール５の斜め下方への変形を受け入れるための空間を効果的に形成することができない。
従って、中ぐり軸２への挿入時にオイルシール５に負荷される抵抗を低減させることができず、オイルシール５に大きな抵抗が負荷されることから、オイルシール５に亀裂、伸び等の劣化が生じ易く、オイルシール５の耐久性を如何にして向上させるかが重要な開発課題となっていた。
【００５３】
また中ぐり軸２への挿入時に、オイルシール５に大きな抵抗が負荷されることで、図８（ｂ）の二点鎖線で示すように、オイルシール５が嵌合用溝４ｂの外部へと飛び出る可能性があることから、中ぐり軸２への挿入時におけるオイルシール５に負荷される抵抗を如何にして低減させるかが重要な開発課題となっていた。
【００５４】
よって本発明の実施形態に係る超音波探傷装置１の構成とすることで、既述したように、耐久性を効果的に向上させることができ、オイルシール２０の長寿命化を実現することができる。また中ぐり軸２への挿入時にオイルシール２０に負荷される抵抗を効果的に低減させることができることで、オイルシール２０が蛇行嵌合用溝１１ａの外部へと飛び出ることを効果的に防止することができる。
【００５５】
また探傷ヘッド１０を中ぐり軸２内に挿入させた際に、シール領域Ｓにのみオイルを供給する構成とすることで、超音波振動子１２０の超音波を中ぐり軸２の内壁２ｂまで伝播させるためだけにオイルを使用している。よって、オイルの使用量を効果的に抑えることができる。
【００５６】
またシール領域Ｓのオイルは第１吸引通路１４ａ、第２吸引通路１４ｂ及びオイルユニット８０により回収可能であるため、探傷検査と同時にオイルの回収作業を実施できる。よって、別途オイル回収作業を実施する必要がなく、作業効率を効果的に向上させることができる。またオイルが中ぐり軸２の内部２ａに残存することがないので、オイルが潤滑剤に混入して潤滑剤の本来の性能を損ねるおそれを確実に回避することができる。
【００５７】
また一対のオイルシール２１、２２の外周縁が中ぐり軸２の内壁２ｂと接触しているため、探傷ヘッド１０を軸方向に沿って移動させる際に送り抵抗が発生するが、ガイドチューブ３０を上下からピンチローラ４１で挟み込んだ状態で略水平に送ることにより大きな推力を発生させているため、探傷ヘッド１０を軸方向に沿ってスムーズに移動させることができる。
【００５８】
またシール領域Ｓからオイルをリークさせることにより送り抵抗を小さくする一方、リークしたオイルが残存しないように第２吸引通路１４ｂによって吸引し、更にオイルがリークしたとしてもシール領域Ｓが絶えずオイルで満たされるようにオイルの供給と吸引をバランスさせていることから、探傷ヘッド１０をスムーズに移動させることができる。よって良好な操作性を実現できる。
【００５９】
また超音波振動子１２０は、前方に向かって斜め入射となるような姿勢で配置された前側超音波振動子１２１と、後方に向かって斜め入射となるような姿勢で配置された後側超音波振動子１２２とで構成されているため、中ぐり軸２に発生する傷の向きによって、例えば前側超音波振動子１２１が発射した超音波の反射波に基づいて傷の有無を判断する際に傷なしと誤認するようなおそれがある場合でも、後側超音波振動子１２２が発射した超音波の反射波に基づけば傷ありと明確に認識することができる。
よって探傷の精度をより高くすることができる。
【００６０】
なお、超音波振動子１２０の個数は本実施形態のものに限るものではなく、適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は内部が中空の中ぐり軸を探傷するための超音波探傷装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１          超音波探傷装置
２          中ぐり軸
２ａ        内部
２ｂ        内壁
３          超音波探傷装置
４          探傷ヘッド
４ａ        カバー
４ｂ        嵌合用溝
５          オイルシール
５ａ        前側オイルシール
５ｂ        後側オイルシール
６          ガイドチューブ
７          探触部
８          オイル供給通路
９          オイル吸引通路
９ａ        第１吸引通路
９ｂ        第２吸引通路
１０        探傷ヘッド
１１        カバー
１１ａ      蛇行嵌合用溝
１２        探触部
１３        オイル供給通路
１４        オイル吸引通路
１４ａ      第１吸引通路
１４ｂ      第２吸引通路
２０        オイルシール
２１        前側オイルシール
２２        後側オイルシール
３０        ガイドチューブ
４０        送り機構
４１        ピンチローラ
４２        ロータリーエンコーダ
５０        アダプタ
５１        オイル回収パン
５２        回収チューブ
６０        探傷器
６１        送受信回路
６２        送信パルス発生器
６３        受信増幅器
７０        超音波振動子
７１        前側超音波振動子
７２        後側超音波振動子
８０        オイルユニット
９０        コンピュータ
９１        表示ディスプレイ
１２０      超音波振動子
１２１      前側超音波振動子
１２２      後側超音波振動子
Ｋ          キャスタ付き台車
Ｌ          外径
Ｍ          深さ
Ｎ          傾斜角度
Ｐ          底面
Ｑ          側面
Ｒ          接触点
Ｓ          シール領域
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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