(57)【要約】【課題】アンカーボルトの深い探傷部分の検査が可能なアンカーボルト超音波探傷検査装置を提供する。【解決手段】アンカーボルト超音波探傷検査装置１０は、超音波探触子１６を用いてアンカーボルト２７の腐食部を検査する。アンカーボルト超音波探傷検査装置１０は、アンカーボルト２７の頭部に装着可能であり、円筒状でその頂部に超音波探触子１６を取り付け可能な傾斜面を有する探触子取り付け部１７と、探触子取り付け部１７を回転可能に保持する探触子回転治具１１と、超音波探触子１６からの超音波探傷信号の反射エコーを受けて、アンカーボルトの劣化を判定するデジタル超音波探傷器２０とを含み、超音波探触子１６は線集束型である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波探触子を用いてアンカーボルトの腐食部を検査するアンカーボルト超音波探傷検査装置であって、
前記アンカーボルトの頭部に装着可能であり、円筒状でその頂部に前記超音波探触子を取り付け可能な傾斜面を有する探触子取り付け部と、
前記探触子からの超音波探傷信号の反射エコーを受けて、アンカーボルトの劣化を判定する劣化判定手段と含み、
前記超音波探触子は、線集束型探触子である、アンカーボルト超音波探傷検査装置。
【請求項２】
前記線集束型探触子は第１の方向に超音波を伝搬し、
前記線集束型探触子の振動子は、前記第１の方向に平行な方向に湾曲している、請求項１に記載のアンカーボルト超音波探傷検査装置。
【請求項３】
前記振動子の寸法は従来探触子よりも大きい、請求項１または２に記載のアンカーボルト超音波探傷検査装置。
【請求項４】
前記探触子取り付け部を回転可能に保持する探触子回転治具を含み、
前記探触子回転治具は、外周に螺旋状の溝を有する円筒状の回転部と、
前記回転部の外周沿って下方に移動可能に設けられた円筒状の押し込み部とを含み、
前記押し込み部は、前記回転部の螺旋状の溝に係合可能な係合部を内周に有し、下方向に押されることによって、前記係合部が前記溝に沿って回転しながら下方向に移動し、
それによって、前記探触子が回転し、
前記探触子回転治具は、ばねで軸方向に上側に付勢される、請求項１〜３のいずれかに記載のアンカーボルト超音波探傷検査装置。
【請求項５】
超音波探触子を用いてアンカーボルトの腐食部を検査するアンカーボルト超音波探傷検査方法であって、
アンカーボルトの頭部に、線集束型の超音波探触子をアンカーボルトの軸心に対して傾斜して取り付けた探触子取り付け部を有する探触子回転治具を取り付け、
探触子回転治具は、アンカーボルトの軸方向に押し込まれたとき、探触子取り付け部をアンカーボルトの軸を中心に回転可能であり、
探触子回転治具をアンカーボルトの軸方向に押し込んで、探触子取り付け部をアンカーボルトの軸を中心に回転させることにより、探触子からの超音波探傷信号を受けて、アンカーボルトの劣化を判定する、アンカーボルト超音波探傷検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はアンカーボルトの超音波探傷検査装置及び検査方法に関し、特に、アンカーボルトの目に見えない部位のボルトの劣化をコンクリートの埋め込み部を破壊することなく検査できる、アンカーボルト超音波探傷検査装置および検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のアンカーボルト超音波探傷検査方法が、例えば、特許第６０８８０８８号公報（特許文献１）に記載されている。同公報によれば、アンカーボルト超音波探傷検査装置は、超音波探触子を用いてアンカーボルト２７の腐食部を検査する。アンカーボルト超音波探傷検査装置は、アンカーボルトの頭部に装着可能であり、円筒状でその頂部に超音波探触子を取り付け可能な傾斜面を有する探触子取り付け部と、探触子取り付け部を回転可能に保持する探触子回転治具と、超音波探触子からの超音波探傷信号の反射エコーを受けて、アンカーボルトの劣化を判定するデジタル超音波探傷器とを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６０８８０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のアンカーボルト超音波探傷検査は上記のように行われていた。このような方法でも十分劣化判定は可能であるが、深い部分の探傷が十分でない場合があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題に応えるためになされたもので、より深い範囲でのボルトの劣化の検査が可能なアンカーボルト超音波探傷検査方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るアンカーボルト超音波探傷検査装置は、超音波探触子を用いてアンカーボルトの腐食部を検査する。アンカーボルト超音波探傷検査装置は、アンカーボルトの頭部に装着可能であり、円筒状でその頂部に超音波探触子を取り付け可能な傾斜面を有する探触子取り付け部と、探触子からの超音波探傷信号の反射エコーを受けて、アンカーボルトの劣化を判定する劣化判定手段と含み、超音波探触子は線集束型探触子である。
【０００７】
好ましくは、線集束型探触子は第１の方向に超音波を伝搬し、線集束型探触子の振動子は、第１の方向に平行な方向に湾曲している。
【０００８】
さらに好ましくは、振動子の寸法は従来探触子よりも大きい。
【０００９】
この発明の１つの局面によれば、探触子取り付け部を回転可能に保持する探触子回転治具を含み、探触子回転治具は、外周に螺旋状の溝を有する円筒状の回転部と、回転部の外周沿って下方に移動可能に設けられた円筒状の押し込み部とを含み、押し込み部は、回転部の螺旋状の溝に係合可能な係合部を内周に有し、下方向に押されることによって、係合部が前記溝に沿って回転しながら下方向に移動し、それによって、探触子が回転し、探触子回転治具は、ばねで軸方向に上側に付勢される。
【００１０】
この発明の他の局面によれば、超音波探触子を用いてアンカーボルトの腐食部を検査するアンカーボルト超音波探傷検査方法であって、アンカーボルトの頭部に、線集束型の超音波探触子をアンカーボルトの軸心に対して傾斜して取り付けた探触子取り付け部を有する探触子回転治具を取り付け、探触子回転治具は、アンカーボルトの軸方向に押し込まれたとき、探触子取り付け部をアンカーボルトの軸を中心に回転可能であり、探触子回転治具をアンカーボルトの軸方向に押し込んで、探触子取り付け部をアンカーボルトの軸を中心に回転させることにより、探触子からの超音波探傷信号を受けて、アンカーボルトの劣化を判定する。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、線集束型の探触子を使用して探傷部を探傷するようにしたため、検出時の探傷部分からの反射エコーの音圧が高くなる。したがって、見かけ上の探触子位置が深くなり、その結果、アンカーボルトの軸方向の深い位置の検査が可能な超音波探傷検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来の非集束型の探触子を用いた場合と、線集束型探触子を用いた場合の探傷範囲の差を説明するための図である。
【図２】アンカーボルト超音波探傷検査装置の全体構成を示す模式図である。
【図３】従来の探触子の点検範囲を示す図である。
【図４】この実施の形態に係る探触子の点検範囲を示す図である。
【図５】集束型探触子をアンカーボルトに適用した場合のイメージを示す図である。
【図６】従来の探触子を用いた場合とこの実施の形態に係る集束型探触子を用いた場合の探傷波形を示す図である。
【図７】アクリルウェッジの厚さを変えた場合の効果を説明する図である。
【図８】この実施の形態に係る回転治具の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。まず、従来の特許文献１に開示されたアンカーボルト超音波探傷検査装置と、この実施の形態に係るアンカーボルト超音波探傷検査装置との、探傷範囲について説明する。図１は、この範囲を説明するための図である。図１を参照して、ここでは、基礎コンクリート３１の上にアンカーボルト２７が埋め込まれている。図１に示すように、基礎コンクリート３１とベースプレート３２の間にレベル調整モルタル３３が施工されている場合がある。当該箇所において腐食によるねじ山欠損が生じることがある。特許文献１のシステムでは、ベースプレート３２より上の範囲では点検が可能であったが、それより下の範囲の探傷ができなかった。
【００１４】
これに対して、この実施の形態では、ベースプレート３２より下の範囲での点検が可能になった。以下に、その理由について説明する。
【００１５】
まず、この実施の形態に係るアンカーボルト超音波探傷検査装置１０の構成について説明する。図２は、この実施の形態に係るアンカーボルト超音波探傷検査装置１０の構成を示す概略図である。図２を参照して、アンカーボルト超音波探傷検査装置１０の構成は、基本的に、特許文献１に開示された検査装置の構成と同じであり、使用される探触子の構成が異なる。図２を参照して、この実施の形態に係るアンカーボルト超音波探傷検査装置１０は、垂直探触子１６として、線集束型探触子を使用する。
【００１６】
垂直探触子１６に角度ウェッジ１７を取り付け、超音波を斜めに入射させる。この状態で、垂直探触子１６、および、探触子回転冶具１１を使用し、アンカーボルト２７を円周方向に１周探傷する。
【００１７】
探触子回転冶具１１は、垂直探触子１６を回転させるための押し込み部１２ａと回転部１２ｂとから成る回転機構１２と、回転機構１２の下端部に固定され、円形の上端部を有する円筒状であって、内部に垂直探触子１６を収容する垂直探触子収容部１３と、アンカーボルト２７のヘッドに装着され、垂直探触子収容部１３を軸方向に案内するガイド部１４とを含む。
【００１８】
垂直探触子収容部１３は、上端部１３ａと、上端部１３ａから下方向に延び、内部に垂直探触子１６を収容する円筒部１３ｂと、円筒部１３ｂの下端部の外周に設けられた外周リング１３ｃとを含む。
【００１９】
ガイド部１４は、中央に円筒部１３ｂを貫通させる貫通孔を有する上端部１４ａと、上端部１４ａから下方向に延び、アンカーボルトの頭部を外から囲む円筒部１４ｂとを含み、円筒部１４ｂの内周面が垂直探触子収容部１３の外周リング１３ｃを案内する。
【００２０】
垂直探触子１６に接続され、そこからのデータを解析するデジタル超音波探傷器２０は、アンカーボルト腐食調査アプリケーションソフトウェア２１を搭載しており、探傷条件設定、探傷結果表示などが可能である。
【００２１】
垂直探触子１６に接続され、そこからのデータを解析するデジタル超音波探傷器２０は、アンカーボルト腐食調査アプリケーションソフトウェア２１を搭載しており、探傷条件の設定や探傷結果の表示などが可能なのは、特許文献１と同様である。
【００２２】
また、垂直探触子１６を角度ウェッジ１７の上端面に固定した。ここで、角度ウェッジ１７は、上端に所定の角度傾斜した傾斜面を有する円筒状であり、アンカーボルト２７の上端部に取り付け可能な形状である。ここで、傾斜角度は、検査対象部位を一度に広範囲に探傷するのに最適な角度を選定する。なお、最適な角度はアンカーボルトの径によりねじ山のピッチ形状や寸法等が変わるため、角度ウェッジ１７としては、予め、複数準備しておき、必要に応じて取替え可能である。
【００２３】
次に、この実施の形態で使用される探触子について、特許文献１で使用された探触子と比較しながら説明する。
【００２４】
図３および図４は、特許文献１の非集束型の探触子を用いたアンカーボルト超音波探傷検査装置を用いた場合（図３）と、本発明の一実施の形態に係る線集束型探触子を用いた場合（図４）の超音波ビームの音圧のレベル差を説明するための図である。図３（Ａ）は、特許文献１で用いた、非集束型の探触子を用いた場合の超音波ビームの拡がりを示す図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）において、矢印ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢで示す部分の矢視図であり、超音波ビームの届く範囲を示す図であり、図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）において示した、矢印ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢで示す部分の超音波ビームの届く範囲における、対応する位置での音圧を示す図である。図３（Ｃ）において、Ｘ軸は音圧であり、右方向が高く、Ｙ軸はアンカーボルトの深さを示す。なお、対応する範囲を点線で示している。図３において、アンカーボルト２７の深さａ〜ｂの範囲を探傷したとき、その音圧レベルはａ１〜ｂ１の範囲にある。
【００２５】
これに対して、図４（Ａ）は、本発明の一実施の形態に係る線集束型探触子を用いた場合の超音波ビームの拡がりを示す図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）において、矢印ＩＶＢ−ＩＶＢで示す部分の矢視図であり、超音波ビームの届く範囲を示す図であり、図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）において示した、矢印ＩＶＢ−ＩＶＢで示す部分の超音波ビームの届く範囲における、対応する位置での音圧を示す図である。図４（Ｃ）において、Ｘ軸は音圧であり、右方向が高く、Ｙ軸はアンカーボルトの深さを示す。なお、対応する範囲を点線で示している。
【００２６】
この実施の形態においては、線集束型探触子１０を用いているため、図４（Ｂ）に示すように、アンカーボルト２７の上部から所定の位置で超音波の集束点ｃがあり、探傷する範囲はこの位置より下部の深さｄ〜ｅの範囲になり、その音圧レベルはｄ１〜ｅ１の範囲になる。
【００２７】
図に示すように、探傷する範囲は深さｄ〜ｅであり、その位置は図３に示した位置よりも深い位置になる。これが可能になるのは、線集束型探触子１０を用いているため、集束点ｃにおいて、図３の場合のａ１より高い音圧が得られ、図３のａ１〜ｂ１の音圧レベルと同様のレベルを、図４（Ｃ）に示すように、ｄ１〜ｅ１の深い範囲で得られるためである。
【００２８】
次に、この実施の形態に係る探傷装置の探触子の詳細について説明する。この実施の形態においては、より深い箇所を点検するために、周波数５MHz の線集束型探触子１０を使用している。線集束型探触子は、通常、超音波の伝搬方向に対して、振動子を直交する方向に湾曲させてビームを集束して用いるが、この実施の形態では、超音波の伝搬方向（図中ｆで示す）に対して、振動子を平行方向に湾曲させることにより（図に示すように湾曲により音波の方向がｆに一致するように集束される、アンカーボルト深部まで音圧の高い超音波ビームを入射することを可能にした。さらに、振動子の直径の寸法を従来の６．４ｍｍから２０ｍｍ以上に大きくすることにより、その点検範囲を拡大させた。
【００２９】
集束型探触子は、本来、探傷したい箇所に超音波ビームを集束させ検出能（S/N 比）を向上させる目的で使用されるが、今回は、図４で説明したように、集束型探触子の集束ポイントよりも深い位置のビームを利用し、アンカーボルトのレベル調整モルタルの施工部位にあたる範囲を点検する。
【００３０】
また、集束させる超音波ビームの方向をアンカーボルト軸方向と直交する方向とし、集束ポイント以深に高い音圧の超音波ビームを当てるようにした。
【００３１】
このように構成した場合の効果について説明する。図５は、このように構成した場合の効果について説明する図であり、図５（Ａ）、（Ｂ）は、図３の（Ｂ）、（Ａ）にそれぞれ対応し、図５（Ｃ）は集束型探触子を用いた場合に可能な探触範囲を、従来の非集束型探触子を用いた場合との比較を示す。図３（Ｃ）で説明したように、アンカーボルトのより深い位置で大きな音圧が得られるため、図３で示したのと同様の、探触子が反射エコーを得る音圧レベルを、より深い位置で得られるため、図５（Ｃ）に示すように、見かけ上の探触子位置が深くなる。
【００３２】
次に、具体的な探触子によって得られる探傷波形について説明する。図６は特許文献１に開示された超音波探触子で得られた探傷波形（Ａ）（点検範囲６０ｍｍ〜１４０ｍｍ）と、この実施の形態において得られた探傷波形（Ｂ）（点検範囲１１０ｍｍ〜２５０ｍｍ）とを示す図である。図中、Ｘ軸はアンカーボルトの深さ方向の距離であり、Ｙ軸は得られたエコーの振幅である。図６（Ａ）と（Ｂ）とを比較して、（Ｂ）の方が。（Ａ）の場合に比べて、よりアンカーボルトの深い方向で振幅の大きなデータが得られていることがわかる。
【００３３】
次に、角度ウェッジ（アクリルウェッジ）１７について説明する。この実施の形態においては、アクリルウェッジの厚さを特許文献１の場合よりも厚くした。具体的には特許文献１の場合の２ｍｍからこの実施の形態においては１２ｍｍまで厚くした。
【００３４】
図７は、特許文献１の探傷装置で使用したアクリルウェッジを用いた場合の探傷波形（Ａ）と、この実施の形態において使用したアクリルウェッジを用いた場合の探傷波形（Ｂ）を示す図である。図中、Ｘ軸はアンカーボルトの深さ方向の検出範囲であり、Ｙ軸は得られたエコーの振幅である。図中、点線の○で示す部分には、探傷時に不要な遅れエコーが発生している。
【００３５】
図７（Ａ）と（Ｂ）とを比較して、共に、アンカーボルトの深い方向で広い範囲で反射エコーを高い振幅で得ているが、（Ｂ）の方が、探傷時に不要な遅れエコーの発生が少ないことがわかる。
【００３６】
次にこの実施の形態における回転治具について説明する。特許文献１のシステムでは、回転冶具の押込部を手動で押込み、押込部の動きに合わせて、回転冶具内部の円筒カムが１周する構造で、円筒カムと連動して探触子が１周し、このときに探傷データを取得した。点検時の課題として、手動で押し込む際に回転冶具がぶれて安定した探傷データが取得できない場合があった。そこで、この実施の形態では、データ取得時には回転冶具に手を触れない構造に改良した。
【００３７】
図８は、点検冶具の押込部の構成を示す図である。図８（Ａ）を参照して、回転冶具１１の押込部１２ａは、アンカーボルト２７に取り付けられた治具１１と、治具１１に取り付けられたバネ４１と、を含む。超音波探触子１６と、ボルト締付部部品（固定治具）１１と、押込部１２ａと、エアーダンパー４３と、超音波探触子ケーブル４４と、ベースプレート３２と、ナット４５と、ボルト締付部部品４６と、エア調整ノズル４７とを含む。ここで、押込部１２ａを押すと、探触子１６が１周回転する。
【００３８】
この実施の形態においては、点検冶具１１内部にバネ４１を施し、押込部１２ａによりバネ４１を押込み、手を離したときにバネ４１が戻る力で押込部１２ａが上昇し内部の円筒カム４８が１周する構造とし、押込部１２ａが上昇する際に探傷データを取得する方法に変更した。また、本システムは、探触子１６が１周するときに探傷データを取得した後、取得した探傷データを0〜360 度の展開図として表示するために、システム内で次の処理を行う。
【００３９】
取得した１周分の探傷データの個数を探触子が１周するのにかかった時間で除す。このため押込みが一定の速度で戻る必要がある。そこで、回転冶具１１にエアーダンパー４３を内蔵し、バネ４１の力で押込部１２ａが戻るときも一定の速度となるよう調整を行った。
【００４０】
以上のことより、探傷データ取得時に回転冶具に手を触れることがなくなり（余計な力が加わることがなくなり）、安定したデータ取得が可能となった。また、異なる点検員が操作しても一定の速度で探触子が１周することにより、点検員によるデータ取得のばらつきもなくなった。
【００４１】
上記の手法を用いることにより、アンカーボルト２７の頭頂部より最大２５０ｍｍ深さまで点検が可能となった。なお、アンカーボルト２７のサイズにより点検可能範囲は変化する。また、安定したデータ取得が可能となった。
【００４２】
以上のように、この実施の形態に係るアンカーボルト劣化判定システム においては、特許文献１に開示されたアンカーボルト超音波探傷検査装置に比べて、アンカーボルトの点検可能範囲が拡大した。一例によれば、アンカーボルト頭頂部より最大250mm 深さま
で点検が可能となった。
【００４３】
図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、本発明は、図示した実施形態に限定されるものではない。本発明と同一の範囲内において、または均等の範囲内において、図示した実施形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
この発明によれば、より深い範囲までアンカーボルトの探傷部分の検査が可能なアンカーボルト超音波探傷検査装置を提供できるため、アンカーボルト超音波探傷検査装置として有利に利用される。
【符号の説明】
【００４５】
１０  アンカーボルト検査装置、１１  探触子回転冶具、１２  回転機構、１２ａ  押し込み部、１２ｂ  回転部、１３  垂直探触子収容部、１３ａ  上端部、１３ｂ  円筒部、１３ｃ  外周リング、１４  ガイド部、１５  検査部、１６  垂直探触子、１７  角度ウェッジ、２０  デジタル超音波探傷器、２１  アンカーボルト腐食調査アプリケーションソフトウェア、２５  コンクリート、２６  ベースプレート、２７  アンカーボルト、
【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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