(57)【要約】  本発明は、フェーズドアレイ技法におけるトランスデューサルーラ（４）上に配置される複数のトランスデューサ（ＡからＧ）を有するプローブ（１）から構成される超音波試験装置（１１）を含む、音響伝導材料から構成され、とくに金属から構成される複数の角度の付いた中空プロファイル（５）の超音波試験のための方法に関し、ここでこの中空プロファイル（５）上の外方及び内方の欠陥を検出するための複数の超音波信号（１０）は、これらのトランスデューサ（ＡからＧ）によって発生されると共に中空プロファイル（５）の表面内にカップリングされる。より高いレベルの品質保証を有し且つコスト的に有効なやり方で自動化できる、欠陥、とくに複数の半径領域を含む縦方向の欠陥ための試験体のアウター及びインナーの表面の試験を実施するために、中空プロファイル（５）の表面領域（５．６）内及び半径領域（５．５）内の外方及び内方の欠陥を検出することを目的とし、表面領域（５．６）内及び半径領域（５．５）内の外方及び内方の欠陥に適合した複数の侵入角度を有する複数の超音波信号（１０）が発生されるように、且つ中空プロファイル（５）の実際の超音波試験に先立ち、超音波試験が参照プロファイル（５’）上で行われるように、これらのトランスデューサ（ＡからＧ）は、中空プロファイル（５）の表面領域（５．６）に対するそれらの位置及びその複数の半径領域（５．５）に対するそれらの位置に依存して調整されることが提案される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェーズドアレイ技法におけるトランスデューサルーラ（４）上に配置される複数のトランスデューサ（ＡからＧ）を有するプローブ（１）から構成される超音波試験装置（１１）を含み、音響伝導材料特に金属から構成される角度付きの中空プロファイル（５）の超音波試験のための方法において、
前記中空プロファイル（５）上の外方及び内方の欠陥を検出するための複数の超音波信号（１０）は、前記複数のトランスデューサ（ＡからＧ）によって発生されると共に前記中空プロファイル（５）の表面内にカップリングされ、
前記中空プロファイル（５）の表面領域（５．６）内及び半径領域（５．５）内の外方及び内方の欠陥を検出することを目的とし、
前記複数のトランスデューサ（ＡからＧ）は、前記表面領域（５．６）内及び前記半径領域（５．５）内の前記外方及び内方の欠陥に適合した複数の侵入角度を有する超音波信号（１０）が発生されるように、更に前記中空プロファイル（５）の実際の超音波試験に先立ち、超音波試験が参照プロファイル（５’）上で行われるように、前記中空プロファイル（５）の前記表面領域（５．６）に対するそれらの位置及びその半径領域（５．５）に対するそれらの位置に依存して制御され、
活性化されるべき前記関連付けられた複数のトランスデューサ（ＡからＧ）又は複数のトランスデューサ（ＡからＧ）のグループの関連した複数の侵入角度は、前記参照プロファイル（５’）の前記半径領域（５．５）内で外方的及び内方的に配置されている前記半径領域（５．５）上の複数の参照欠陥の検出によって決定され、更に前記決定された複数の侵入角度は前記中空プロファイル（５）を試験するための前記参照プロファイル（５’）の前記表面領域（５．６）又はその前記半径領域（５．５）に対する前記トランスデューサ（ＡからＧ）の各々の位置に依存して採用されることを特徴とする
方法。
【請求項２】
各々の場合において活性化されるべき前記複数のトランスデューサ（ＡからＧ）の前記位置は、前記中空プロファイル（５）の縦軸（Ｌ）に平行に、更に前記トランスデューサルーラ（４）及び試験されるべき半径領域（５）のアウター表面の起点に対して直角に、延在している参照面（Ｒ）に関連していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記中空プロファイル（５）の縦軸（Ｌ）に関連して縦方向に方向づけられる、外方及び内方の欠陥が検出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記中空プロファイル（５）の縦軸（Ｌ）に関連して横方向に又は斜めに方向づけられる、外方及び内方の欠陥が検出されることを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載の方法。
【請求項５】
前記中空プロファイル（５）の全体の表面は、前記中空プロファイル（５）の縦軸（Ｌ）へ移動できる超音波試験装置（１１）によって１試験サイクルで試験されることを特徴とする請求項１から４の何れか一つに記載の方法。
【請求項６】
カップリング剤（３）で充填され且つその中に配置されたプローブ（１）の回りで回転自在であるように装着されるハウジング（２）を含み、前記プローブ（１）は前記ハウジング（２）の前記内壁から離隔しており、前記ハウジング（２）は、前記中空プロファイル（５）の前記表面に対して前記複数のトランスデューサ（ＡからＧ）の固定位置において前記表面を越えて前記中空プロファイル（５）の縦軸の方向へ前記中空プロファイル（２）の横方向の表面上で転動する回転自在に装着された横方向ガイド（６）によって移動され、そして前記ハウジング（２）はカップリング剤（３）を用いて前記表面を湿潤させることによって前記中空プロファイル（５）にカップリングされることを特徴とする請求項１から５の何れか一つに記載の方法。
【請求項７】
前記超音波試験は、手により，準自動化されたやり方で又は完全に自動化されたやり方で行われることを特徴とする請求項１から６の何れか一つに記載の方法。
【請求項８】
透孔、又はフラットベースブラインドボア、又は溝が、それに対して垂直に又はある角度において前記中空プロファイル（５）の半径領域（５．５）内へ参照欠陥として導入されていることを特徴とする請求項１から７の何れか一つに記載の方法。
【請求項９】
前記複数のトランスデューサ（Ａ−Ｇ）又は複数のトランスデューサ（Ａ−Ｇ）のグループは、前記複数の侵入角度を調整するために、個別に活性化されることを特徴とする請求項１から８の何れか一つに記載の方法。
【請求項１０】
前記トランスデューサルーラ（４）の前記長さは、前記表面領域（５．６）と、前記２個の半径領域（５．５）を含む、試験されるべき前記中空プロファイル（５）の前記表面の全体の幅にカップリング剤（３）によってカップリングされるように、選択されることを特徴とする請求項１から９の何れか一つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の圧電トランスデューサを具備したプローブをフェーズドアレイ技法において使用する、延伸中空プロファイルの超音波試験用の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フェーズドアレイ設計における超音波プローブは、多数の、例えば、１６個又はそれ以上の圧電個別トランスデューサを具備していることが一般的に公知である。２個の個別圧電トランスデューサ間のギャップを含む、プローブ内で最大の程度に活性化できるこれらの個別トランスデューサの長さは、トランスデューサルーラレングスとして定義されてもいる。数々の経済的な理由により、多数のトランスデューサを含むそのようなプローブは、それらの増加したテストカバレッジという理由によって試験体内で有益に使用されており、これらの試験体は、全体の表面及び長さに渡って試験されなければならない。
【０００３】
試験されるべき中空プロファイルのために使用される材料は、金属、及び合成材料などの全ての超音波伝導材料を基本的に含んでいる。特に、金属、例えば鋼材から構成される中空プロファイルがこれ以降考察される。鋼材から構成される中空プロファイルは、例えば、建設産業における又は農業機械製造における構造パイプとして使用される。
【０００４】
工場において製造される中空プロファイルは、長さが１５ｍまで可能であり、カスタマーの要求に応じた長さにカッティングされる。本発明の立場での角度付き中空プロファイルは、三角形、長方形、四角形又は多角形であることができる断面によって特徴づけられ、ここで中空プロファイルは、例えば、熱間ドローイング、冷間ドローイングによる溶接済又は熱間圧延シームレスの丸いパイプから、又は相当するように複数の連結エッジにおいて曲げられると共に溶接されるメタルシートから、製造することができる。断面において、これらの中空プロファイルはプロファイル周縁における直線領域を各々含み、これらの領域は特定のエッジレングス、並びに曲がった直線のプロファイル周縁のトランジションにおいて半径領域を有している。例えば、熱間ドローイング、又は曲げの間に製造され、且つ中空プロファイルの製造方法、壁厚に依存して多少大きくできるエッジ半径及び材料は、それらのそのような中空プロファイルについて典型的である。熱間圧延シームレス中空プロファイルにおける典型的な半径は、例えば１ｘ壁厚と３ｘ壁厚との間の範囲にあり、ここでこれらの典型的な壁厚は５から２５ｍｍの範囲である。
【０００５】
一般に、パイプの超音波試験は、長い間に渡って知られてきていると共に確立されてきた。これらの超音波試験は、製造プロセスの一部として、パイプ壁又はウエルドシーム内の例えばラミナー不完全部、クラック、ノッチ、スクラップマーク又は細孔などのワークピース内の如何なる可能な不連続部も検出するために、使用されている。更に、超音波試験は、例えば、壁厚などのパイプの寸法安定性をチェックするためにも使用されている。
【０００６】
スクエアビレットについて、ドイツ特許出願ＤＥ３３４６７９１Ａ１は、フェーズドアレイ技法における超音波試験装置を記載している。この超音波試験装置のプローブは、スクエアビレットの表面に対して決められた角度で配置されている。また、ドイツ特許出願ＤＥ１０２０１２０１６６０７Ａ１は、スクエアバースチールの欠陥用の超音波試験システムを取扱っている。スクエアバースチールの表面内の幾つかの平行な直線状の溝がこのシステムの較正を行うために使用されている。更に、特許出願ＵＳ２０１５／０１２２０２９Ａ１は、超音波試験のための複数の圧電素子を備えたフェーズドアレイ技法を使用している。この超音波センサは、固体の試験素子の一方の側の送信センサとこの固体の試験素子の反対側の受信センサとを、この固体の試験素子がそれらの２個のセンサの間に位置決めされるように含んでいる。
【０００７】
これらの中空プロファイルの場合、特にプロファイル周縁のインナー及びアウターの表面上や半径領域においても縦方向の欠陥として現れる可能性がある可能な不連続部を検出することも重要である。これらの半径領域が中空プロファイルの製造の間より大きなストレスを受けるので、それらは欠陥を持っている傾向がもっとある。
【０００８】
例えば、複数の圧電音響変換器を用いたパルスエコー法に係る超音波試験の間、カップリング媒体（水又はオイル）を経由してワークピース内へ導入される複数の超音波パルスが発生する。超音波トランスデューサによって発生する超音波パルスが、例えば、複数の細孔又は複数のクラックなどの障害物に衝突する場合、超音波信号の最初の伝搬は、反射又は回折によってこの位置において影響される。このようにして、音響ビームは、複数の音響部分が侵入位置にリターンするようにワークピース内で伝搬することができ、そして同じ又はその他の超音波変換器によって次いで検出することができる。多くの場合、超音波パルスを発生するために使用される超音波変換器は検出目的のために使用される超音波変換器と一致している。
【０００９】
超音波試験の間、直接カップリングと間接カップリングとを区別することができる。フェーズドアレイ技法における単一のトランスデューサ又は複数のトランスデューサを有するプローブを用いた直接カップリングの場合、任意の測定エラー又は色々な測定不正確さを引き起こさないように、このプローブが試験体表面上に平面的に横たわること並びにトラップエアバブルがカップリング剤内に存在しないことが大切である。典型的には、カップリング剤が試験すべき表面上に薄いフィルム内で試験に先立ち適用され、そしてプローブがこのように湿潤した試験体表面上に置かれる。例えば、角度付きの侵入を可能にするために、中間片としての固体を経由してプローブをカップリング剤を具備したワークピースにカップリングすることも可能である。リードウエッジとしても言及され、そして、例えば、合成材料から構成できるそのような中間片を用いて、試験体の各々の輪郭に対する調整を行なうことも可能である。しかしながら、このタイプの試験は、同期化された製造動作における延伸した且つ角度付きの中空プロファイルの表面の自動化された試験にとって全体的に適切でない。プローブの試験体表面への直接的なカップリングに加えて、超音波試験装置内に生ずるカップリング剤フローレングスを経由する、即ち、試験課題に依存して数ｍｍ又はｃｍであることができるリキッドカラムを経由するプローブの間接カップリングも存在している。
【００１０】
そのような超音波プローブは、例えば、ドイツ特許文書ＤＥ６０３２０３６５Ｔ２から公知であり、ここでこのプローブは、カップリング液で充填され且つ決められたカップリング剤フローレングスを有するプローブキャビティ内に配置されている。このプローブキャビティは、ソフトラバーから構成され且つプローブの回りで回転自在となるように装着されるタイヤ状のカップリング要素によって画定される。その結果、超音波プローブは、カップリング要素を経由してワークピース表面上で転動することができる。
【００１１】
更にまた、いわゆる浸漬技法は公知であり、ここでプローブ及び試験されるべき試験体の表面が、長方形の断面を備えたバー材料が試験される特許出願ＵＳ２０１０／０２１２４３０Ａ１に示されるようなウォーターバス内へ浸漬される。浸漬技法試験は、例えば、試験体の表面へのプローブの直接カップリングを許容しない粗い表面を含む丸いパイプ上での自動化された試験のためにも使用される。
【００１２】
超音波試験の間、中空プロファイルのプロファイル周縁における複数の直線状の又は平坦な領域に加えて、基本的に中空プロファイルの複数の半径領域のインナー及びアウターの表面も、複数の個別のプローブが中空プロファイルジオメトリに連続的に又は同時に相当する固定角度において配置され且つガイドされる場合、縦方向の欠陥に対して試験することができる。これらの中空プロファイルの複数の異なった寸法に対して、これらのプローブは、色々な変化したジオメトリックな条件に応じて次いで各々再配置されなければならないであろう。しかしながら、このことは非常に複雑で、かくして費用面で有効ではなく、そして自動化された製造シーケンスにとって実用的でない。
【００１３】
縦方向の欠陥のための中空プロファイルを試験する場合、異なった侵入角度が、欠陥の最適な検出及び正確な試験を達成するために、半径領域内の各々の曲率に依存して、内方の欠陥及び外方の欠陥の試験のために各々の場合にまた調整されなければならない。
【００１４】
カップリング剤フローレングスを用いた又は用いない自動化システムの場合、これらのプローブのこの機械的なトラッキングは、これらの方法が例えば回転試験装置として、丸いパイプを試験するために今まで使用されてきただけであるため、かなりの支出でのみ可能である。
【００１５】
それ故、延伸した角度の付いた中空プロファイルを試験する目的で、コスト的に有効に使用でき、且つそれによってプロファイル周縁における複数の平坦な領域のみならず、曲げられた複数のプロファイル周縁の半径領域のインナー及びアウターの表面それらが自動化されたやり方で、特に縦方向欠陥のために試験することができる方法はそれまでなかった。
【００１６】
全体として、延伸した角度の付いた中空プロファイルの超音波試験についての問題点は、丸いパイプに対して公知である方法を用いることによって、コスト的に有効であり、同時により高いレベルの品質保証を有し、更に自動化できる、延伸した角度の付いた中空プロファイルの全体の試験体表面の試験は可能ではないか、又は非常にかなりの支出でのみ可能である。
【発明の概要】
【００１７】
それ故、本発明の目的は、好ましくは金属から構成される、延伸した角度の付いた中空プロファイル（angled hollow profiles）の超音波試験のための方法を提供することであり、ここでより高いレベルの品質保証を有し且つコスト的に有効なやり方で自動化できる、複数の半径領域を含む、欠陥特に縦方向の欠陥用の試験体アウター及びインナーの複数の表面の試験がフェーズドアレイ技法におけるプローブによって獲得できる。
【００１８】
この目的は、請求項１の特徴を含む方法によって獲得される。本発明の有益な複数の実施の形態が従属請求項２から１０に記載されている。
【００１９】
本発明に従うと、音響伝導材料から構成され、特に金属から構成される角度付きの中空プロファイルの超音波試験のための方法の場合、この方法は：フェーズドアレイ技法におけるトランスデューサルーラ上に配置される複数のトランスデューサを有するプローブから構成される超音波試験装置を含み、ここでこれらの中空プロファイル上の外方及び内方の欠陥を検出するための複数の超音波信号は、これらのトランスデューサによって発生されると共に中空プロファイルの表面内にカップリングされ、より高いレベルの品質保証を有し且つコスト的に有効なやり方で自動化できる試験は、中空プロファイルの表面領域内及び半径領域内の外方及び内方の欠陥を検出する目的で、表面領域内及び半径領域内の外方及び内方の欠陥に適合した複数の侵入角度を有する複数の超音波信号が発生するように、中空プロファイルの表面領域に対するそれらの位置及びその半径領域に対するそれらの位置に依存してこれらのトランスデューサが制御されるという事実によって達成される。中空プロファイルの実際の超音波試験に先立ち、超音波試験はその上に複数の参照欠陥が機械加工される参照プロファイル上で行われ；活性化されるべき関連付けられた複数のトランスデューサ又は複数のトランスデューサのグループの関連した侵入角度が、参照プロファイルの半径領域内で外部から及び内部から配置されている半径領域上の複数の参照欠陥の検出によって決定され、そしてこれらの決定された侵入角度が中空プロファイルを試験するための参照プロファイルの表面領域又は半径領域に対するトランスデューサの各々の位置に依存して採用される。これらの決定された侵入角度は、参照欠陥によって反射されるエコー信号が高い振幅を有し且つ背景ノイズ信号とは明確に区別されるように、決定される。
【００２０】
この場合、複数のトランスデューサ又は複数のトランスデューサのグループは、複数の侵入角度を調整するために個別に有益に活性化される。トランスデューサルーラの長さは、プローブが表面領域と２個の半径領域とを含む試験されるべき中空プロファイルの表面の全体の幅にカップリング剤によってカップリングされるように有益に選択もされる。
【００２１】
代替的に、トランスデューサルーラの長さは、中空プロファイルの全体の表面が少なくとも４個のセクションで試験されるように、中空プロファイルの表面の全体の幅が４００ｍｍである場合、中空プロファイルの表面の全体の幅、例えば１００ｍｍより小さくできる。
【００２２】
複数のコーナ領域の表面上とそれらの半径内の双方の中空プロファイルの表面の自動的な又は準自動的な試験は、何の問題もなく本発明を用いて可能である。
【００２３】
内方の及び外方の欠陥、特に縦方向の欠陥に加えて、材料内のラミナー不完全部、並びに壁厚測定も、１回の動作においてまた実行できる。横方向の欠陥及び斜めの欠陥のための試験は、中空プロファイルの表面内への複数の相当する方向へ複数の超音波信号をカップリングする適合プローブを用いて同様に可能である。
【００２４】
本発明によって、作業量におけるかなりの減少は、多くの異なった侵入条件が位置に依存して且つ各々の試験オブジェクトジオメトリに適合した１回の試験手順で獲得できる。
【００２５】
それ故、本発明の核心は、欠陥、特に縦方向の欠陥のための超音波試験の間、ある異なった侵入角度が、内方の欠陥の及び外方の欠陥の試験のために、特に試験されるべき半径領域に関連して、個別のトランスデューサの各々の位置に依存して何れの場合にも調整されることである。
【００２６】
有益なやり方で、次のベントプロファイルエッジまでの各々のトランスデューサの距離が、位置を確立するための参照面としてこの場合選択され、ここである異なった侵入角度が表面及び半径の領域内で最適な試験を達成するために、内方欠陥の及び外方欠陥の試験のために何れの場合にも調整される。
【００２７】
プローブアレイが参照面、特にプロファイルエッジに沿って装置によってガイドされる場合、特定の複数のトランスデューサは、インナー表面及びアウター表面のために異なったやり方で何れの場合にも表面領域内のみならず半径領域内でプロファイルの最適で正確な試験を許容するために、送信パルスの異なった遅延によって何れの場合にも、プロファイルエッジに対してそれらの位置に依存して影響される（遅延則）。この場合、参照面は、中空プロファイルの縦軸に平行に且つトランスデューサルーラに対して直角に延在し、そして試験されるべき半径領域のアウター表面の起点に交差している。
【００２８】
例えば、長方形の中空プロファイルの半径領域内の、特に縦方向に方向づけられた内方欠陥の超音波試験は、侵入角度及びプローブアレイの複数の相当する要素を適切に選択することによって行われる。
【００２９】
この文脈において、用語「適切に」は、欠陥のエコー信号ができるだけ高く且つエコー信号の背景ノイズから明確に区別される振幅を有していることを意味している。
【００３０】
内方の及び外方の欠陥を検出するための複数の個別のトランスデューサ又は複数のトランスデューサのグループの位置に依存した侵入角度は、以前に超音波により試験された参照プロファイル上で有益なやり方で確立され、ここで、例えば、リニアアレイは、中空プロファイルの縦軸に対して９０°で配置され、そしてカップリングデバイスを用いて適切に位置決めされている。有益なやり方で、半径領域において参照プロファイルのインナー表面に垂直に配置された縦方向の溝は、複数の超音波信号のための参照欠陥又は参照リフレクターとして作用する。複数の参照欠陥としてのこれらの縦方向の溝は、較正の間検出することが困難である。最後に、これは選択された複数の参照欠陥よりも検出することがより容易である中空プロファイル内に現れる通常の欠陥に関して高い測定精度へと導く。
【００３１】
参照リフレクターとしてインナー表面へ垂直に導入される複数の溝の代わりに、表面に垂直に導入されない、例えば、透孔、フラットなベースブラインドボア、又は溝を配置することも、これが個別のトランスデューサ又は複数のトランスデューサのグループの複数の位置に依存した侵入角度を確立するために有益であるべきである場合には、代替的に可能である。
【００３２】
引き続き、半径領域内の内方欠陥のための試験にとって適切である、複数の侵入角度が、個別のトランスデューサ又は複数のトランスデューサの各々の励起されたグループの位置に依存して選択される。この選択は、音響インパクトポイントのジオメトリを考慮して、半径領域内の内方欠陥を検出するために、反射にとって最適である角度において存在している材料内の複数の侵入角度が獲得できる。その他の侵入角度を選択することによって、半径領域内の外方欠陥の相当する試験が次いで同様に達成できる。
【００３３】
それ故、表面領域内並びに半径領域内の縦方向に配向された内方欠陥及び外方欠陥のための中空プロファイルの完全な試験は、完全なプロファイル断面に渡って及び中空プロファイルの長さに渡って達成できる。また、表面内への音の垂直な侵入の場合、壁厚及びラミナー不完全部の試験が同じアレイを用いて同様に可能である。
【００３４】
本発明の１個の有益な実施の形態において、マルチ次元のアレイ、例えば、２次元マトリクスアレイの使用は斜め欠陥及び横方向の欠陥の試験を実施するために準備されている。
【００３５】
このアレイのホログラム励起は、試験の更なる最適化に貢献することができる。
【００３６】
しかしながら、物理的な局面のために、複数のトランスデューサの超音波信号の最大半分だけが半径領域に到達できる、そうでなければ、これらの信号は中空プロファイルの内方コーナによってもはや反射されず、それ故この半径領域からの如何なる可能な欠陥信号ももはや検出できない。
【００３７】
それ故、単一の試験手順の間中空プロファイルの全体の表面の完全な超音波試験及びその自動化は、試験オブジェクトの周囲に、又は中空プロファイル及びそれに対して移動自在である中空プロファイルの周囲に配置されている複数の超音波試験装置を用いて有益に行うことができる。それ故、中空プロファイルの表面及び半径の領域のすべては、単一の試験サイクルで同時に次いで超音波により試験される。
【００３８】
超音波試験のために使用されるカップリング剤は、例えば、水、オイル又はエマルジョンであることができる。
【００３９】
特に、鋼材から構成される試験体の場合、オイルは、カップリング剤として、同時に耐腐食剤としても有益に使用することができる。
【００４０】
一方、オイルの潤滑効果は、プローブを試験体表面上に変位させると共にこの目的のために必要とされる努力の支出を減少させることをかなりより容易にし、他方試験体表面は、同時に腐食に対して少なくとも一時的に保護される。
【００４１】
本発明の更に有益な実施の形態において、試験目的のために、プローブはカップリング剤で充填されているハウジング内に配置されており、そして中空プロファイルの表面に対して複数のトランスデューサの固定位置において表面を越えて中空プロファイルの縦軸の方向へ横方向のガイドによって移動される。
【００４２】
超音波試験のこの有益なタイプの場合、超音波試験装置は、カップリング剤で充填され、且つその中に配置されたプローブの回りで回転自在となるように装着されているハウジングから構成されている。このプローブは、決定されたカップリング剤フローレングスによってハウジングの内壁から離隔している。
【００４３】
これらのトランスデューサの位置は、ハウジングに固定的に接続されている回転自在に装着されたガイドによって有益に確立され、そして中空プロファイルの横方向の表面上で転動する。
【００４４】
中空プロファイルを試験するために、ハウジングは、その表面に対して中空プロファイルの縦軸の方向へ移動する。一方、超音波試験装置は、中空プロファイルに渡って移動することができるが、他方中空プロファイルは超音波試験装置の下方で移動することもできる。
【００４５】
ハウジングそのものは、プローブの回りで回転できるように装着されており、それ故ワークピース表面上でリキッドチャンバを取り囲むハウジングを越えて転動できる。このハウジングを試験体の表面にカップリングするために、この表面はカップリング剤を用いて、例えば水を用いるなどして公知のやり方で湿潤される。
【００４６】
ハウジングそのものは、例えば、音響伝導合成材料から構成することができる。
【００４７】
本発明の一つの有益な展開において、ハウジングはカップリング剤に対して透過可能であるメンブレンとして形成され、そして中空プロファイルの表面は、超音波試験の間湿潤される。この場合、ハウジングは、カップリング剤を連続的にハウジングに供給することができるように、接続点を具備していなければならない。
【００４８】
代替的に、中空プロファイルの表面は、超音波試験の開始に先立ち又はその開始において別の動作において湿潤されることもできる。
【００４９】
一体化したカップリング剤フローレングスを含むこの装置は、比較的に簡単でコスト的に有効な構造であり且つ簡単なハンドリングであるという利点を有している。また、この装置は手によって制御される簡単なやり方で使用することができるか、又は準自動化又は自動化されたやり方で制御できる。
【００５０】
本発明に係る装置が例えば、鋼材から構成される金属製中空プロファイルの超音波試験のために好ましく使用されるけれども、これはそれに限定されない。例えば、合成材料又は他の非金属であるが音響伝導材料から構成される中空プロファイルを試験するためにこの装置を使用することも実際的である。
【００５１】
本発明の更なる特徴、利点、及び詳細は、図面に示される例示的な実施の形態のこれ以降の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本発明に係る超音波試験装置の概略的な断面図を示す。
【図２】図２は、複数の参照溝を含む角度の付いた参照プロファイルの断面図を示す。
【図３】図３は、試験されるべき中空プロファイルを備えた図１に示される超音波試験装置のトランスデューサルーラの概略図を示す。
【図４】図４は、図３における中空プロファイルの半径領域の拡大図を示す。
【００５３】
図１は、縦方向欠陥のための長方形の断面を含む、延伸した角度の付いた複数の中空プロファイル５を試験するための、本発明に係る超音波試験装置１１の概略的な断面図を示している。この超音波試験装置１１は、（図３参照）フェーズドアレイ技法においてルーラのやり方で配置される、この実施例では、３２個のトランスデューサＡからＧを設けた、プローブ１から構成されている。典型的に、このプローブ１はその上に複数のトランスデューサＡからＧが配置されている、いわゆるトランスデューサルーラ４を有している。これらのトランスデューサＡからＧは、これらのトランスデューサＡからＧが１個又はそれ以上のトランスデューサ要素から各々構成されているので、夫々仮想プローブと呼ばれてもいる。これらのトランスデューサ要素は、複数の超音波信号１０を所望の方向へ発生させるために制御される。このトランスデューサルーラ４は、リキッドチャンバを形成し且つカップリング剤３で充填されているハウジング２内に配置されている。トランスデューサルーラ４の長さは、試験されるべき中空プロファイル５のヘッドパート５．１、サイドパート５．２又は５．４及びベースパート５．３（図３参照）の長さ又は幅に相当して寸法が決定される。通常、ヘッドパート５．１、複数のサイドパート５．２，５．４又はベースパート５．３は、大体平行なインナーの及びアウターの表面を有している。この超音波検査装置１１又はそのハウジング２が中空プロファイル５の表面上で転動でき、それ故この中空プロファイル５に接触しているように、ハウジング２内の固定位置に装着されている、トランスデューサルーラ４の回りで転動できるように超音波試験装置１１のハウジング２は装着されている。この場合、ハウジング２内のリキッド及びハウジング２の壁は、プローブ１と中空プロファイル５との間のカップリング剤フローレングスを形成している。このハウジング２，特にその壁は、プローブ１（図３参照）によって伝送される複数の超音波信号１０を中空プロファイル５内へカップリングできるように、音響伝導合成材料から構成されている。ハウジング２を中空プロファイル５の表面にカップリングするために、この表面は、例えば水などのカップリング剤３を用いて公知のやり方で湿潤されている。カップリング剤３を用いたこの湿潤化は、この場合、自動的なやり方での又は手での別々の動作工程によって超音波試験に先立ち又はその間に生ずる。
【００５４】
試験されるべき中空プロファイル５の表面に対して超音波試験装置１１内の複数のトランスデューサＡからＧの位置は、ガイドローラ６によって確立される。この目的のために、ガイドローラ６は、垂直軸の回りで回転自在となるように、超音波試験装置１１上に装着され、そして中空プロファイル５の縦軸Ｌの方向へ中空プロファイル５の左手側パート５．４の表面に沿って、超音波試験の間、転動する。その結果、複数のトランスデューサＡからＧ又は複数のトランスデューサＡからＧのグループは、試験されるべき中空プロファイル５の表面に関連して位置について配向され、そして中空プロファイル５の縦軸Ｌの方向へ超音波試験のためにガイドできる。開始及び終端における各ケースにおいて、試験されるべき中空プロファイル５のヘッドパート５．１及びまた試験されるべきサイドパート５．２及び５．４並びにベースパート５．３は、半径領域５．５と、その間に配置された表面領域５．６から構成されている（図２を参照）。半径領域５．５内、表面領域５．６又は表面、しかしながら、実際には半径領域５．５に近接した表面領域５．６内で縦方向欠陥が検出されるべきであるかどうかに依存して、複数の超音波信号１０がそれらの侵入角度、それ故夫々局所的に関連した複数のトランスデューサＡからＧに関連してそれに応じて適合されるべきである。この適合は、トランスデューサルーラ４の方向へこれらのトランスデューサＡからＧの電子的なコントロール、及び参照プロファイル５’又は半径領域５．５並びに表面領域５．６のその寸法を用いて行われる。侵入角度は、試験されるべき中空プロファイル５の表面から試験されるべき中空プロファイル５の材料及び試験されるべき中空プロファイル５の表面に対して垂直な表面内へ先行する超音波信号１０の方向によって形成される角度であるように理解されるべきである。夫々決定されたこれらの侵入角度は、試験されるべき各中空プロファイル５及びその各側のために次いで格納され、もし必要であれば、トランスデューサルーラ４の侵入角度を構成するために使用される。以前に夫々確立した侵入角度によって、平坦な表面領域５．６及び半径領域５．５内の内方及び外方の欠陥が、目標通りに検出することができる。典型的に、トランスデューサルーラ４は、延伸した長方形を含み、更に試験されるべき中空プロファイル５の表面に平行に且つ中空プロファイルの５の縦軸Ｌに対して直角でその縦方向の延長を水平にして配向されている。超音波試験の間、トランスデューサルーラ４は、その縦軸Ｌに関して試験されるべき中空プロファイル５の表面に沿ってガイドされる。この実施例において、超音波試験装置１１は中空プロファイル５に渡って手によって移動される。この目的のために、超音波試験装置１１はハンドル７を含んでいる。
【００５５】
図２は、複数の参照溝として形成される複数の参照欠陥を含む角度の付いた中空参照プロファイル５’の概略的な断面図を示している。これらの参照溝は中空プロファイル５’の半径領域５．５内に各々配置されており、そしてこの半径領域５．５のインナー及びアウターの表面上に，更に半径領域５．５のインナー及びアウターの表面に垂直に各々場合に複数の外方欠陥８，９として形成されている。これらの参照溝は、中空プロファイル５’の縦軸Ｌの方向へまた延在している。参照プロファイル５’の、かくして複数の参照溝の超音波試験によって、各場合において活性化されるべき複数のトランスデューサＡからＧ、又は複数のトランスデューサＡからＧのグループ、及びそれらの夫々の侵入角度は、参照プロファイル５’の寸法、特に半径領域５．５の領域内のそのジオメトリのために次いで決定されると共に格納される。この決定は、音響インパクトポイントのジオメトリを考慮して、半径領域５．５内の複数の外部欠陥を検出する目的で、反射にとって最適であるある角度において存在している中空プロファイル５’の材料内の侵入角度が獲得できる。これらの超音波信号１０に関連して、複数の参照溝が夫々複数の参照リフレクターとしても画定される。既述したように、この場合、トランスデューサルーラ４は、中空プロファイル５の縦軸Ｌに対してその縦方向延長を９０°にして配置されている。その後、半径領域５．５内の内方欠陥９を試験するために適切である複数の侵入角度は、複数の個別のトランスデューサ又は複数のトランスデューサの各々の励起されたグループの位置に依存して選択される。
【００５６】
図３は、試験されるべき中空プロファイル５を備えた図１に示される超音波試験装置１１のトランスデューサルーラ４の概略図を示す。簡潔さのために、この図面はハウジング２なしのトランスデューサルーラ４のみを示している。それらの幾つかが符号ＡからＧによって指示される、フェーズドアレイ技法における多数のトランスデューサがその縦方向へ且つ互いに均一にトランスデューサルーラ４に沿って離隔している。これらのトランスデューサは、試験される中空プロファイル５に方向づけられる複数の超音波信号１０を発生する。試験されるべき中空プロファイル５は長方形であり、そして２個のサイドパート５．２，５．４、ヘッドパート５．１、及びベースパート５．３を含んでいる。この場合、表面領域５．６に隣接した半径領域５．５の半分を含むヘッドパート５．１は、内方の及び外方の欠陥のために最初に吟味される。プローブ１のトランスデューサルーラ４の長さは、試験されるべき中空プロファイル５のヘッドパート５．１が、半径領域５．５に関して試験することができるようになっている。各々のトランスデューサの位置に依存して、異なった複数の侵入角度を含む複数の超音波信号１０は、中空プロファイル５の表面内へカップリングされる。しかしながら、物理的な局面のために、各々の場合、複数のトランスデューサＡ，Ｂ，Ｃ及びＤの複数の超音波信号１０の最大半分のみが、２個の半径領域５．５に到達することができる、さもなければ、これらの超音波信号１０が中空プロファイル５の内方コーナによってもはや反射されない、それ故半径領域５．５からの如何なる可能な欠陥信号ももはや検出できない。ヘッドパート５．１の平坦な表面領域５．６内に位置する内方の及び外方の欠陥が、複数のトランスデューサＥ及びＦの複数の超音波信号１０によって検出される。勿論、これらのトランスデューサＥ及びＦに加えて、複数のトランスデューサのなお更なる夫々１個は、平坦な表面領域５．６において使用される。簡潔さのために、夫々相当する超音波信号１０は例示されなかった。更に、本発明に従えば、ラミナー不完全部試験又は壁厚測定が、トランスデューサＧを使ってまた行われる。
【００５７】
図４は、中空プロファイル５の半径領域５．５の拡大図を示す。較正目的のために、アウター半径領域８内の１個の外方欠陥及びインナー半径領域９内のその他の外方欠陥は、中空プロファイル５内に位置している。本発明の複数のトランスデューサＧ，Ｆ，Ｄ及びＢは、検出方向へ観察される半径領域５．５のセンターライン１２の前面にある半径領域５．５の前半内の外方及び内方の欠陥を検出するように適合した複数の侵入角度を備えた複数の超音波信号１０を発生すべく、いわゆる仮想プローブに一緒にグループ分けされる。従って、これらのトランスデューサＧ，Ｆ，Ｄ及びＢは、中空プロファイル５のヘッドパート５．１から始まるそれらの超音波信号１０を中空プロファイル５の半径領域５．５内へ方向付けることができる。半径領域５．５のセンターライン１２は、超音波信号１０がこれらのトランスデューサＡからＧへ後方へまさに反射され、そして中空プロファイル５内では回折されないラインを決定する。図４において示される実施の形態において、これらのトランスデューサＧ及びＦは、夫々複数の外方の欠陥８，９から反射され且つトランスデューサＧ又Ｆによって検出される複数の超音波信号１０を発生する。しかしながら、隣接トランスデューサは、送信機及び受信機が一致することができるが、一致してはならないように複数の超音波信号１０を検出することも又可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１          プローブ
２          ハウジング
３          カップリング剤
４          トランスデューサルーラ
５          中空プロファイル
５．１      中空プロファイル５のヘッドパート
５．２      中空プロファイル５のサイドパート
５．３      中空プロファイル５のベースパート
５．４      中空プロファイル５のサイドパート
５．５      半径領域
５．６      表面領域
５’        参照プロファイル
６          ガイドローラ
７          ハンドル
８          アウター半径領域内の外方欠陥
９          インナー半径領域内の外方欠陥
１０        超音波信号
１１        超音波試験装置
１２        半径領域のセンターライン
ＡからＧ    トランスデューサ
Ｌ          縦軸
Ｒ          参照面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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