(57)【要約】      （修正有）【課題】車軸内部の外周面付近の探傷において、形状エコーによる誤判定を回避できる車軸の超音波探傷方法及びそのシステムを提供する。【解決手段】車軸の超音波探傷では、車軸１００の外周面或いは内周面にて、車軸の軸方向及び周方向について超音波探触子１を走査し、超音波を送信しエコーを受信して車軸内部の外周面付近を斜角探傷するものであって、送受信における超音波の到達距離即ちビーム路程に対するエコーの音圧レベルをエコー高さとして検出するものであり、傷を示す傷エコーの判定を行うエコー高さを第１レベルとし、第１レベルよりも低いエコー高さを第２レベルとして、車軸の探傷を行う全範囲から検出した所定高さ以上のエコーの波形について、少なくとも第１レベルにおける波形の太さが傷エコーを示す太さの範囲にあるとき、第２レベルにおける波形の太さを調べることにより、検出したエコーが傷を示す傷エコーであるか否かの判定を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検材が中実車軸の場合車軸の外周面にて、被検材が中ぐり車軸の場合車軸の外周面或いは内周面にて、前記車軸の軸方向及び周方向について超音波探触子を走査し、超音波を送信しエコーを受信して車軸内部の車軸外周面付近を斜角探傷するものであって、前記送受信における超音波の到達距離即ちビーム路程に対する前記エコーの音圧レベルをエコー高さとして検出する車軸の超音波探傷方法において、
傷を示す傷エコーの判定を行うエコー高さを第１レベルとし、前記第１レベルよりも低いエコー高さを第２レベルとして、
前記車軸の探傷を行う全範囲から検出した所定高さ以上のエコーの波形について、少なくとも前記第１レベルにおける前記波形の太さが傷エコーを示す太さの範囲にあるとき、前記第２レベルにおける前記波形の太さを調べることにより、検出した前記エコーが傷を示す傷エコーであるか否かの判定を行うことを特徴とする車軸の超音波探傷方法。
【請求項２】
被検材が中実車軸の場合車軸の外周面にて、被検材が中ぐり車軸の場合車軸の外周面或いは内周面にて、前記車軸の軸方向及び周方向について超音波探触子を走査し、超音波を送信しエコーを受信して車軸内部の車軸外周面付近を斜角探傷するものであって、前記送受信における超音波の到達距離即ちビーム路程に対する前記エコーの音圧レベルをエコー高さとして検出する車軸の超音波探傷方法において、
傷を示す傷エコーの判定を行うエコー高さを第１レベルとし、前記第１レベルよりも低いエコー高さを第２レベルとして、
前記車軸の中心線と直交する特定の仮想線に対する角度をｘ軸に示し、受信したエコーのエコー高さを前記ｘ軸と交差するｚ軸に示す座標中、前記車軸の探傷を行う全範囲から検出した所定高さ以上のエコーの波形について、少なくとも前記第１レベルにおけるｘ軸方向の幅が傷を示す傷エコーの幅の範囲にあるとき、前記第２レベルにおけるｘ軸方向の幅を調べることにより、検出した前記エコーが傷を示す傷エコーであるか否かの判定を行うことを特徴とする車軸の超音波探傷方法。
【請求項３】
第２レベルにおける前記ｘ軸方向の幅が形状エコーの幅の範囲にあるとき検出した前記エコーを車軸の形状エコーと判定するか、或いは、第２レベルにおける前記ｘ軸方向の幅が形状エコーの幅の範囲にないとき検出した前記エコーを傷エコーと判定するものであり、
前記形状エコーは、前記車軸の軸方向の位置により車軸の径が異なることにて車軸の周方向に備えられた段差に起因するエコーであることを特徴とする請求項２記載の車軸の超音波探傷方法。
【請求項４】
被検材が中実車軸の場合車軸の外周面にて、被検材が中ぐり車軸の場合車軸の外周面或いは内周面にて、前記車軸の軸方向及び周方向について超音波探触子を走査し、超音波を送信しエコーを受信して車軸内部の車軸外周面付近を斜角探傷するものであって、前記送受信における超音波の到達距離即ちビーム路程に対する前記エコーの音圧レベルをエコー高さとして検出する車軸の超音波探傷方法において、
傷を示す傷エコーの判定を行うエコー高さを第１レベルとし、前記第１レベルよりも低いエコー高さを第２レベルとして、
前記車軸の軸方向の位置をｙ軸に示し、受信したエコーのエコー高さを前記ｙ軸と交差するｚ軸に示す座標中、前記車軸の探傷を行う全範囲から検出した所定高さ以上のエコーの波形について、少なくとも前記第１レベルにおけるｙ軸方向の幅が傷を示す傷エコーの幅の範囲にあるとき、前記第２レベルにおけるｙ軸方向の幅を調べることにより、検出した前記エコーが傷を示す傷エコーであるか否かの判定を行うことを特徴とする車軸の超音波探傷方法。
【請求項５】
第２レベルにおける前記ｙ軸方向の幅が形状エコーの幅の範囲にあるとき検出した前記エコーを車軸の形状エコーと判定するか、或いは、第２レベルにおける前記ｙ軸方向の幅が形状エコーの幅の範囲にないとき検出した前記エコーを傷エコーと判定するものであり、
前記形状エコーは、前記車軸の軸方向の位置により車軸の径が異なることにて車軸の周方向に備えられた段差に起因するエコーであることを特徴とする請求項２記載の車軸の超音波探傷方法。
【請求項６】
被検材が中実車軸の場合車軸の外周面にて、被検材が中ぐり車軸の場合車軸の外周面或いは内周面にて、前記車軸の軸方向及び周方向について超音波探触子を走査し、超音波を送信しエコーを受信して車軸内部の車軸外周面付近を斜角探傷するものであって、前記送受信における超音波の到達距離即ちビーム路程に対する前記エコーの音圧レベルをエコー高さとして検出する車軸の超音波探傷方法において、
傷を示す傷エコーの判定を行うエコー高さを第１レベルとし、前記第１レベルよりも低いエコー高さを第２レベルとして、
前記車軸の中心線と直交する特定の仮想線に対する角度をｘ軸に示し、前記車軸の軸方向の位置を前記ｘ軸と交差するｙ軸に示し、受信したエコーのエコー高さを前記ｘ軸及びｙ軸と交差するｚ軸に示す３次元座標中、前記車軸の探傷を行う全範囲から検出した所定高さ以上のエコーの波形について、少なくとも前記第１レベルにおけるｘ−ｙ平面へ投影した領域の面積が傷を示す傷エコーの面積の範囲にあるとき、前記第２レベルにおけるｘ−ｙ平面へ投影した領域の面積を調べることにより、検出した前記エコーが傷を示す傷エコーであるか否かの判定を行うことを特徴とする車軸の超音波探傷方法。
【請求項７】
第２レベルにおける前記ｘ−ｙ平面へ投影した領域の面積が形状エコーの面積の範囲にあるとき検出した前記エコーを車軸の形状エコーと判定するか、或いは、第２レベルにおける前記ｘ−ｙ平面へ投影した領域の面積が形状エコーの面積の範囲にないとき検出した前記エコーを傷エコーと判定するものであり、
前記形状エコーは、前記車軸の軸方向の位置により車軸の径が異なることにて車軸の周方向に備えられた段差に起因するエコーであることを特徴とする請求項２記載の車軸の超音波探傷方法。
【請求項８】
被検材が中実車軸の場合車軸の外周面にて、被検材が中ぐり車軸の場合車軸の外周面或いは内周面にて、前記車軸の軸方向及び周方向について超音波探触子を走査し、超音波を送信しエコーを受信して車軸内部の車軸外周面付近を斜角探傷するものであって、前記送受信における超音波の到達距離即ちビーム路程に対する前記エコーの音圧レベルをエコー高さとして検出する車軸の超音波探傷システムにおいて、
傷を示す傷エコーの判定を行うエコー高さを第１レベルとし、前記第１レベルよりも低いエコー高さを第２レベルとして、前記車軸の探傷を行う全範囲から検出した所定高さ以上のエコーの波形について、少なくとも前記第１レベルにおける前記波形の太さが傷エコーを示す太さの範囲にあるとき、前記第２レベルにおける前記波形の太さを調べることにより、検出した前記エコーが傷を示す傷エコーであるか否かの判定を行うものであり、
前記超音波探触子である送信プローブ及び受信プローブと、前記超音波探触子の走査を行う走査部と、位置検出部と、Ａスコープデータ取得部と、Ｃスコープ展開部と、所定の音圧レベルを閾値として保持する閾値格納部と、エコー抽出部と、エコー指定部と、ピーク値取得部と、第１レベル設定部と、第１レベル規定部と、第１範囲規定部と、第２レベル設定部と、第２レベル規定部と、第２範囲規定部と、第１判定部と、第２判定部とを備え、
前記Ａスコープデータ取得部は、前記位置検出部の検出したプローブの走査位置におけるビーム路程と、前記ビーム路程の略全域について前記受信プローブが受信したエコーのエコー高さとから当該エコーの波形のＡスコープデータを順次取得して収容し、
前記Ｃスコープ展開部は、Ａスコープデータ取得部の収容する前記波形のデータについて、前記車軸の中心線と直交する特定の仮想線に対する角度をｘ軸に示し、前記車軸の軸方向の位置を前記ｘ軸と交差するｙ軸に示し、受信したエコーのエコー高さを当該高さに応じ色分けして示すデータをＣスコープデータとして収容し、
前記エコー抽出部は、閾値格納部の保持する前記閾値を参照し前記Ｃスコープ展開部の取得したデータの中から前記閾値を越える全てのエコーの波形を抽出し前記抽出した各波形を識別する識別データを収容するものであり、
前記エコー指定部は自動的に又はオペレータの操作を受け付け、前記エコー抽出部の抽出した前記Ｃスコープ展開部中の任意の波形のデータを指定するものであり、
前記ピーク値取得部は、前記Ｃスコープ展開部を参照し前記エコー指定部にて指定された波形のピークのエコー高さのデータを取得するものであり、
前記第１レベル設定部は、エコー高さのデータから前記第１レベルとするエコー高さのデータを算定することが可能な算定用基準を保持し、
前記第１範囲規定部は、前記第１レベルにおいて傷エコーの判定に用いる波形の太さに関するデータの上限値と下限値を保持し、
前記第２レベル設定部は、エコー高さのデータから前記第２レベルとするエコー高さのデータを算定することが可能な算定用基準を保持し、
前記第２範囲規定部は、前記第２レベルにおいて形状エコーの判定に用いる波形の太さに関するデータの少なくとも下限値を保持し、
前記第１レベル規定部は、前記エコー指定部にて指定された波形について、前記第１レベル設定部を参照して第１レベルとするエコー高さのデータを取得するものであり、
前記第１判定部は、エコー指定部にて指定された前記波形について、前記第１レベル規定部と前記Ｃスコープ展開部と前記第１範囲規定部とを参照し、算定された前記第１レベルおける前記指定された波形の太さに関するデータが、前記第１範囲規定部の規定する範囲にあるか否かの判定を自動的に行い、
前記第２レベル規定部は、前記エコー指定部にて指定された波形について、前記第２レベル設定部を参照して第２レベルとするエコー高さのデータを取得するものであり、
前記第２判定部は、少なくとも前記第１判定部にて傷エコーとする太さの範囲にあると判定された波形について、前記第２レベル規定部と前記Ｃスコープ展開部と前記第２範囲規定部とを参照し、算定された前記第２レベルにおける前記指定された波形の太さに関するデータが、前記第２範囲規定部の規定する範囲にあるか否かの判定を自動的に行うものであり、
前記波形の太さに関するデータは、波形の前記ｘ軸方向の幅と、波形の前記ｙ軸方向の幅と、波形の前記ｘ−ｙ平面へ投影した領域の面積の、少なくとも何れか１つであることを特徴とする車軸の超音波探傷システム。
【請求項９】
前記波形の太さに関するデータは、波形の前記ｘ軸方向の幅と、波形の前記ｙ軸方向の幅と、波形の前記ｘ−ｙ平面へ投影した領域の面積と、前記ｘ軸方向に現れる全波形の幅の総和の、少なくとも何れか１つであり、
前記ｘ軸方向に現れる全波形の幅の総和は、前記ｘ軸方向の幅が連続する単一の波形であるか不連続な複数の波形であるかを問わず前記ｘ軸方向に現れる波形の全ての幅の総和であることを特徴とする請求項８記載の車軸の超音波探傷システム。
【請求項１０】
前記送信プローブは前記受信プローブを兼ねる送受信プローブであり、
前記送受信プローブは、車軸の周方向に沿って複数の振動子が環状に配列されたアレイプローブであり、前記送受信プローブは、個々の前記振動子が車軸の中心線に対し斜めに超音波を発するように配置され且つ環状の前記アレイプローブを構成する振動子のうち隣り合う所定数の振動子のグループから一度に超音波を発するフェーズドアレイであり、
車軸の周方向に対する前記送受信プローブの走査は、環状の前記アレイプローブの周方向について一度に超音波を発する前記グループを順次ずらして行くことにより行われ、
前記送受信プローブは前記軸方向の前後に２つ配置され、前記軸方向について前記送受信プローブの一方は、前記送受信プローブの他の一方と反対側に向けられたものであり、前記両送受信プローブは前記軸方向について一体に走査され、
前記周方向の走査と共に前記軸方向の走査によって、車軸に対してスパイラル状に前記両送受信プローブが超音波を発信するものであることを特徴とする請求項８又は９に記載の車軸の超音波探傷システム。
【請求項１１】
第１範囲設定部と、第２範囲設定部とを備え、
実際の車軸即ち実車軸の探傷に先立ち、前記実車軸と同じ寸法、形状及び材質のモデル車軸であり且つ所定の形状及び大きさの人工傷を所定の位置へ設けられたものについて、探傷を行うものであり、
前記Ａスコープデータ取得部は、前記モデル車軸の探傷にて、前記モデル車軸の前記Ａスコープデータを順次取得して収容し、
前記Ｃスコープ展開部は、前記Ａスコープデータ取得部の収用したモデル車軸の前記波形のデータについて、前記Ｃスコープデータを取得して収容し、
前記エコー抽出部は、閾値格納部の保持する前記閾値を参照し前記Ｃスコープ展開部の収容した前記モデル車軸のデータの中から前記閾値を越える全てのエコーの波形を抽出して前記抽出した各波形を識別する識別データを収容するものであり、
前記第１レベル設定部は、第１判定部の判定対象とする波形のピークのエコー高さに対する第１レベルとするエコー高さの比率、閾値格納部の前記閾値に対する第１レベルとするエコー高さの比率、第１判定部の判定対象とする波形のピークに対する第１レベルの音圧レベルの差の値、前記閾値に対する第１レベルの音圧レベルの差の値の何れかを前記算定用基準として保持するものであり、
前記第２レベル設定部は、第２判定部の判定対象とする波形のピークのエコー高さに対する第２レベルとするエコー高さの比率、閾値格納部の前記閾値に対する第２レベルとするエコー高さの比率、第２判定部の判定対象とする波形のピークに対する第２レベルの音圧レベルの差の値、前記閾値に対する第２レベルの音圧レベルの差の値の何れかを前記算定用基準として保持するものであり、
オペレータの前記エコー指定部の操作によりモデル車軸の前記エコー抽出部の抽出した前記Ｃスコープ展開部中の波形のデータの夫々を順次指定することにて、前記ピーク値取得部は、指定された波形のエコー高さのピーク値を取得し、
前記第１レベル規定部は、前記第１レベル設定部とピーク値取得部とを参照して、モデル車軸の前記指定された波形について第１レベルのエコー高さの値を取得するものであり、
前記第２レベル規定部は、前記第２レベル設定部とピーク値取得部とを参照して、モデル車軸の前記指定された波形について第２レベルのエコー高さの値を取得するものであり、
オペレータの前記エコー指定部の操作によりモデル車軸の前記エコー抽出部の抽出した前記Ｃスコープ展開部中の波形のデータの夫々を順次指定することにて、前記第１範囲設定部は、指定された波形の第1レベルにおける太さに関するデータの全てが範囲内となるよう自動的に前記第１範囲規定部の前記上限値と下限値を設定するものであり、
オペレータの前記エコー指定部の操作によりモデル車軸の前記エコー抽出部の抽出した前記Ｃスコープ展開部中の波形のデータの夫々を順次指定することにて、前記第２範囲設定部は、指定された波形の第２レベルにおける太さに関するデータの全てが範囲内となるよう自動的に前記第２範囲規定部の前記下限値を設定するものであり、
モデル車軸にて取得した上記第１範囲規定部及び第２範囲規定部における上限値と下限値の夫々を、前記第１判定部と第２判定部が実車軸の判定に参照するものであることを特徴とする請求項８乃至９の何れかに記載の車軸の超音波探傷システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、車軸の超音波探傷方法及びそのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両において、車輪を嵌める車軸の検査には、車両を使用する状態即ち分解せずに検査する交番検査や、台車以外を取り外して検査する台車検査、車両を分解して車軸のみ取り出して検査する全般検査がある。上記各検査において、車軸内部の車軸外周付近に傷がないか検査される。通常、上記交番検査、台車検査及び全般検査において検査する車軸外周面からの深さは異なる。
車軸の上記各検査において、上記傷の検出方法の１つとして超音波探傷法が利用される。
超音波探傷は、超音波を送受信するプローブ即ち超音波探触子を走査することによって行われる。例えば車両の軽量化のため新幹線に採用されている中空の車軸即ち中ぐり車軸では、車軸の中空部内にてプローブを走査することにより、斜角探傷が行われている（特許文献１）。
【０００３】
上記の超音波探傷は、従来使用する超音波探傷装置において、上記プローブの走査にて探傷する範囲の一部へ探傷ゲート即ちエコー収録ゲートを設定して行われている。
図１７（Ａ）へ示すＡスコープ表示中「ゲート（灰色枠）」と記して、灰色で示す矩形の枠が上記探傷ゲートである。矩形の当該探傷ゲートの上辺が、探傷ゲートにおける閾値となる。また当該矩形の前後の辺が探傷する範囲における探傷ゲートの範囲を規定する。
図１７（Ａ）において、横軸は、車軸の内表面即ち車軸の内周面を０点（０位置）とし、当該０点からのビーム路程を示している。図１７（Ａ）において、縦軸がエコー高さを示している。図１７（Ａ）へ示す通り上記ビーム路程としてプローブ（超音波探触子）から超音波が伝わる距離をｍｍで表示する。車軸の内周面を０ｍｍとし図１７（Ａ）の右へ進むほど内周面から遠くなる。
【０００４】
図１７（Ａ）に示す通り、Ａスコープではビーム路程に則して超音波の波形が表示される。当該Ａスコープでは、車軸の周方向について３６０度全ての波形を合成して、受信したエコーの最大値と最小値を示している。図１７（Ａ）において、白色で示す波線が上記最大値を示し、黒色で示す波線が上記最小値を示している。
車軸の探傷を行うオペレータは、上記Ａスコープ波形を記録して、記録した波形を見ながら傷の判定に用いる上記探傷ゲートの位置を設定するのである。図１７（Ａ）において「キズの波形」と記されたものが、傷エコーの波形である。
【０００５】
オペレータは、上記探傷ゲートを都度観察したい即ち傷の発生が予想される適切な位置へ設定した後、探傷を行うのであり、一旦設定された探傷ゲートは、探傷範囲中の位置が固定されたものであった。
このため、欠陥即ち傷からのエコーを漏らさない位置へ事前に探傷ゲートを設定する必要があり、探傷ゲートを適切に設定するため多大な手間を要していた。
即ち、人工欠陥（人工傷）を設けたテストピース即ちモデル車軸を用い、当該モデル車軸に対し行った探傷の結果を参考に、オペレータが実際に探傷する車軸ごとに探傷ゲートの設定を行う手間を取っていたのである。
【０００６】
更に、上記の通り固定された探傷ゲートを用いると、形状エコー（図１７（Ｂ））が探傷ゲート中に入った場合に、車軸外周面の段差に起因する形状エコーが探傷ゲート内で最大ピークを呈すると、欠陥であると誤判定された。
例えば、図１７（Ｂ）では「キズ」と記された傷エコーが「判定ゲート」と記した探傷ゲート内にあるが、探傷ゲートの右辺に形状エコーが迫っており、走査にて探傷ゲートから傷エコーがずれ出て形状エコーが探傷ゲート内へ侵入すれば、上記誤判定が生じるのである。
【０００７】
鉄道車両の車軸は、軸受けに受けられるジャーナル、油切り座・後ぶた座であるスリンガー、車輪を嵌められるホイルシートや、ベアリングシート、歯車が嵌められるギヤシート、集電座であるアースリングシート、ブレーキディスクを嵌められるブレーキディスクシートなどの、軸方向の各部において、径が異なり上記段差を有するものとなっている。
上記形状エコーは、このような段差からのエコーである。
【０００８】
より具体的に説明すると、形状エコーを傷エコーと誤判定する最大の理由は、上記の通り、従来の欠陥の検出方法では、基本的に探傷ゲート内に現れた探傷ゲートの閾値を超える波形全てを傷エコーと判定するものであったからである。
従来の判定方法では、波形を見て経験から欠陥である傷の生じる場所を予め予想し、当該予想に基づき探傷ゲートを設定しておくものである。
【０００９】
しかし、上記の通り都度適切な位置範囲を決定して探傷ゲートを設定していても、プローブの走査により欠陥の有無を見る上記探傷ゲート内にて捕捉したエコーピーク(音圧レベルの最強点の位置)も軸方向にずれてゆき、エコーの波形の麓、ピーク、麓の順で、探傷ゲートから移動する。探傷ゲート内からピークが通り過ぎ欠陥エコー（傷エコー）の麓のみ残り、形状エコーが入り込むと当該エコーの麓より大きな形状エコーのピークを欠陥の最大エコーと誤判定してしまう。
勿論、探傷ゲートもプローブの走査に伴って、エコーに追従して移動するが、それでも誤判定の生じる可能性が極めて高かった。
【００１０】
また、上記以外の誤判定や判定ばらつき要因としては、波形全般の位置の変動(気温の変化による音速の変化)や探傷ゲートを設定するオペレータの個人差がある。
更に形状エコーが欠陥エコーと誤認される要因の一つとして、嵌め合いでの車軸表面と車輪内周面との接触状態も挙げられる。具体的には、車輪の嵌め合い位置で生じた両者の部分的な接触により、本来ピーク（頂部）において頭が平らなはずの欠陥エコーに図１８（Ａ）へ略記する「周方向不連続エコー」として通り部分的にピークが現れて、探傷ゲートの閾値を超え、当該部分を欠陥エコーと判定してしまうのである。尚図１８（Ａ）の「周方向評価レベル」は探傷ゲートの上辺（閾値）を車軸の周方向即ち車軸の中心線と直交する特定の線に対しなす角度との関係でみたものである。当該図１８（Ａ）へ示す誤判定について、現状の判別方法では、適切な回避策はなかった。
【００１１】
また、車軸が新しいものであるときは、嵌め合いの各位置において車輪と隙間なく接触していても、経時に車輪との嵌め合いに隙間ができて欠陥エコーと誤判定してしまう。欠陥があれば欠陥からのエコーは強い音圧レベルで検出される。
詳しくは、金属製の車軸と金属製の車輪とが軸方向について隙間なく嵌め合わされていると、欠陥がない限り発信した超音波は車軸から車輪側へ抜け減衰し強いエコーは帰ってこない。
ところが、車軸(金属)と上記隙間となる空気との層間では送信した超音波の強い反射が起こり、エコーは欠陥エコーであるとの誤判定が生じる。上記隙間によって形状エコーの音圧レベルが安定せず、誤判定の原因となっていたのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第３５５８３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した従来技術に関する課題を纏めると、次の通りである。
探傷ゲートに入って閾値を超えたエコーを全て欠陥エコーとしていたため、欠陥の発生を予測した場所をずれて形状エコーが探傷ゲート内に入ってくると、当該形状エコーを欠陥エコーと誤判定していた。このため、同一の車軸の探傷において探傷ゲートへ形状エコーが介入しないよう、探傷を行うごとにモデル車軸を用いて厳密にゲートを設定する手間を採る必要があった。また形状エコーの検出レベルは車軸によって相違する。
特に上記ゲートの設定は、オペレータ間のばらつきを伴うものでもあった。
【００１４】
また、上記の通り、正確に上記傷の発生が予測される位置に探傷ゲートを設定できたとしても、プローブの走査に探傷ゲートの追従のタイミングがずれると、形状エコーが介入して上記誤判定を生じることもあった。更に、季節による気温の変化にて、車軸内を伝わる音速が変化して上記誤判定を誘引した。また、車軸の車輪との嵌め合い位置（座）において、経時に部分的な空隙が生じて空気と金属間におけるエコー（上記嵌め合い位置における形状エコー）が誤判定を誘引した。
本発明は、車軸内部の外周面付近の探傷において、本発明の発明者の知見に基づき、形状エコーに起因する上記各誤判定を回避可能な車軸の超音波探傷方法及びそのシスムを提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明では、被検材が中実車軸の場合車軸の外周面にて、被検材が中ぐり車軸の場合車軸の外周面或いは内周面にて、前記車軸の軸方向及び周方向について超音波探触子を走査し、超音波を送信しエコーを受信して車軸内部の車軸外周面付近を斜角探傷するものであって、前記送受信における超音波の到達距離即ちビーム路程に対する前記エコーの音圧レベルをエコー高さとして検出する車軸の超音波探傷方法について次の構成を採るものを提供する。
即ち、この車軸の超音波探傷方法は、傷を示す傷エコーの判定を行うエコー高さを第１レベルとし、前記第１レベルよりも低いエコー高さを第２レベルとして、前記車軸の探傷を行う全範囲から検出した所定高さ以上のエコーの波形について、少なくとも前記第１レベルにおける前記波形の太さが傷エコーを示す太さの範囲にあるとき、前記第２レベルにおける前記波形の太さを調べることにより、検出した前記エコーが傷を示す傷エコーであるか否かの判定を行うことを特徴とする。
また本発明では、被検材が中実車軸の場合車軸の外周面にて、被検材が中ぐり車軸の場合車軸の外周面或いは内周面にて、前記車軸の軸方向及び周方向について超音波探触子を走査し、超音波を送信しエコーを受信して車軸内部の車軸外周面付近を斜角探傷するものであって、前記送受信における超音波の到達距離即ちビーム路程に対する前記エコーの音圧レベルをエコー高さとして検出する車軸の超音波探傷方法について次の構成を採るものを提供する。
即ち、この車軸の超音波探傷方法は、傷を示す傷エコーの判定を行うエコー高さを第１レベルとし、前記第１レベルよりも低いエコー高さを第２レベルとして、
前記車軸の中心線と直交する特定の仮想線に対する角度をｘ軸に示し、受信したエコーのエコー高さを前記ｘ軸と交差するｚ軸に示す座標中、前記車軸の探傷を行う全範囲から検出した所定高さ以上のエコーの波形について、少なくとも前記第１レベルにおけるｘ軸方向の幅が傷を示す傷エコーの幅の範囲にあるとき、前記第２レベルにおけるｘ軸方向の幅を調べることにより、検出した前記エコーが傷を示す傷エコーであるか否かの判定を行うことを特徴とする。
更に本発明では、第２レベルにおける前記ｘ軸方向の幅が形状エコーの幅の範囲にあるとき検出した前記エコーを車軸の形状エコーと判定するか、或いは、第２レベルにおける前記ｘ軸方向の幅が形状エコーの幅の範囲にないとき検出した前記エコーを傷エコーと判定するものであり、前記形状エコーは、前記車軸の軸方向の位置により車軸の径が異なることにて車軸の周方向に備えられた段差に起因するエコーであることを特徴とする車軸の超音波探傷方法を提供できた。
また更に本発明では、被検材が中実車軸の場合車軸の外周面にて、被検材が中ぐり車軸の場合車軸の外周面或いは内周面にて、前記車軸の軸方向及び周方向について超音波探触子を走査し、超音波を送信しエコーを受信して車軸内部の車軸外周面付近を斜角探傷するものであって、前記送受信における超音波の到達距離即ちビーム路程に対する前記エコーの音圧レベルをエコー高さとして検出する車軸の超音波探傷方法について次の構成を採るものを提供する。
即ち、この車軸の超音波探傷方法は、傷を示す傷エコーの判定を行うエコー高さを第１レベルとし、前記第１レベルよりも低いエコー高さを第２レベルとして、前記車軸の軸方向の位置をｙ軸に示し、受信したエコーのエコー高さを前記ｙ軸と交差するｚ軸に示す座標中、前記車軸の探傷を行う全範囲から検出した所定高さ以上のエコーの波形について、少なくとも前記第１レベルにおけるｙ軸方向の幅が傷を示す傷エコーの幅の範囲にあるとき、前記第２レベルにおけるｙ軸方向の幅を調べることにより、検出した前記エコーが傷を示す傷エコーであるか否かの判定を行うことを特徴とする。
更にまた本発明では、第２レベルにおける前記ｙ軸方向の幅が形状エコーの幅の範囲にあるとき検出した前記エコーを車軸の形状エコーと判定するか、或いは、第２レベルにおける前記ｙ軸方向の幅が形状エコーの幅の範囲にないとき検出した前記エコーを傷エコーと判定するものであり、前記形状エコーは、前記車軸の軸方向の位置により車軸の径が異なることにて車軸の周方向に備えられた段差に起因するエコーであることを特徴とする車軸の超音波探傷方法を提供できた。
また本発明では、被検材が中実車軸の場合車軸の外周面にて、被検材が中ぐり車軸の場合車軸の外周面或いは内周面にて、前記車軸の軸方向及び周方向について超音波探触子を走査し、超音波を送信しエコーを受信して車軸内部の車軸外周面付近を斜角探傷するものであって、前記送受信における超音波の到達距離即ちビーム路程に対する前記エコーの音圧レベルをエコー高さとして検出する車軸の超音波探傷方法について次の構成を採るものを提供できた。
即ち、この車軸の超音波探傷方法は、傷を示す傷エコーの判定を行うエコー高さを第１レベルとし、前記第１レベルよりも低いエコー高さを第２レベルとして、前記車軸の中心線と直交する特定の仮想線に対する角度をｘ軸に示し、前記車軸の軸方向の位置を前記ｘ軸と交差するｙ軸に示し、受信したエコーのエコー高さを前記ｘ軸及びｙ軸と交差するｚ軸に示す３次元座標中、前記車軸の探傷を行う全範囲から検出した所定高さ以上のエコーの波形について、少なくとも前記第１レベルにおけるｘ−ｙ平面へ投影した領域の面積が傷を示す傷エコーの面積の範囲にあるとき、前記第２レベルにおけるｘ−ｙ平面へ投影した領域の面積を調べることにより、検出した前記エコーが傷を示す傷エコーであるか否かの判定を行うことを特徴とする。
更にまた本発明では、第２レベルにおける前記ｘ−ｙ平面へ投影した領域の面積が形状エコーの面積の範囲にあるとき検出した前記エコーを車軸の形状エコーと判定するか、或いは、第２レベルにおける前記ｘ−ｙ平面へ投影した領域の面積が形状エコーの面積の範囲にないとき検出した前記エコーを傷エコーと判定するものであり、前記形状エコーは、前記車軸の軸方向の位置により車軸の径が異なることにて車軸の周方向に備えられた段差に起因するエコーであることを特徴とする車軸の超音波探傷方法を提供できた。
また更に本発明では、被検材が中実車軸の場合車軸の外周面にて、被検材が中ぐり車軸の場合車軸の外周面或いは内周面にて、前記車軸の軸方向及び周方向について超音波探触子を走査し、超音波を送信しエコーを受信して車軸内部の車軸外周面付近を斜角探傷するものであって、前記送受信における超音波の到達距離即ちビーム路程に対する前記エコーの音圧レベルをエコー高さとして検出する車軸の超音波探傷システムについて次の構成を採るものを提供する。
即ち、この車軸の超音波探傷システムは、傷を示す傷エコーの判定を行うエコー高さを第１レベルとし、前記第１レベルよりも低いエコー高さを第２レベルとして、前記車軸の探傷を行う全範囲から検出した所定高さ以上のエコーの波形について、少なくとも前記第１レベルにおける前記波形の太さが傷エコーを示す太さの範囲にあるとき、前記第２レベルにおける前記波形の太さを調べることにより、検出した前記エコーが傷を示す傷エコーであるか否かの判定を行うものであり、前記超音波探触子である送信プローブ及び受信プローブと、前記超音波探触子の走査を行う走査部と、位置検出部と、Ａスコープデータ取得部と、Ｃスコープ展開部と、所定の音圧レベルを閾値として保持する閾値格納部と、エコー抽出部と、エコー指定部と、ピーク値取得部と、第１レベル設定部と、第１レベル規定部と、第１範囲規定部と、第２レベル設定部と、第２レベル規定部と、第２範囲規定部と、第１判定部と、第２判定部とを備え、前記Ａスコープデータ取得部は、前記位置検出部の検出したプローブの走査位置におけるビーム路程と、前記ビーム路程の略全域について前記受信プローブが受信したエコーのエコー高さとから当該エコーの波形のＡスコープデータを順次取得して収容し、前記Ｃスコープ展開部は、Ａスコープデータ取得部の収容する前記波形のデータについて、前記車軸の中心線と直交する特定の仮想線に対する角度をｘ軸に示し、前記車軸の軸方向の位置を前記ｘ軸と交差するｙ軸に示し、受信したエコーのエコー高さを当該高さに応じ色分けして示すデータをＣスコープデータとして収容し、前記エコー抽出部は、閾値格納部の保持する前記閾値を参照し前記Ｃスコープ展開部の取得したデータの中から前記閾値を越える全てのエコーの波形を抽出し前記抽出した各波形を識別する識別データを収容するものであり、前記エコー指定部は自動的に又はオペレータの操作を受け付け、前記エコー抽出部の抽出した前記Ｃスコープ展開部中の任意の波形のデータを指定するものであり、前記ピーク値取得部は、前記Ｃスコープ展開部を参照し前記エコー指定部にて指定された波形のピークのエコー高さのデータを取得するものであり、前記第１レベル設定部は、エコー高さのデータから前記第１レベルとするエコー高さのデータを算定することが可能な算定用基準を保持し、前記第１範囲規定部は、前記第１レベルにおいて傷エコーの判定に用いる波形の太さに関するデータの上限値と下限値を保持し、前記第２レベル設定部は、エコー高さのデータから前記第２レベルとするエコー高さのデータを算定することが可能な算定用基準を保持し、前記第２範囲規定部は、前記第２レベルにおいて形状エコーの判定に用いる波形の太さに関するデータの少なくとも下限値を保持し、前記第１レベル規定部は、前記エコー指定部にて指定された波形について、前記第１レベル設定部を参照して第１レベルとするエコー高さのデータを取得するものであり、前記第１判定部は、エコー指定部にて指定された前記波形について、前記第１レベル規定部と前記Ｃスコープ展開部と前記第１範囲規定部とを参照し、算定された前記第１レベルおける前記指定された波形の太さに関するデータが、前記第１範囲規定部の規定する範囲にあるか否かの判定を自動的に行い、前記第２レベル規定部は、前記エコー指定部にて指定された波形について、前記第２レベル設定部を参照して第2レベルとするエコー高さのデータを取得するものであり、前記第２判定部は、少なくとも前記第１判定部にて傷エコーとする太さの範囲にあると判定された波形について、前記第２レベル規定部と前記Ｃスコープ展開部と前記第２範囲規定部とを参照し、算定された前記第２レベルにおける前記指定された波形の太さに関するデータが、前記第２範囲規定部の規定する範囲にあるか否かの判定を自動的に行うものであり、前記波形の太さに関するデータは、波形の前記ｘ軸方向の幅と、波形の前記ｙ軸方向の幅と、波形の前記ｘ−ｙ平面へ投影した領域の面積の、少なくとも何れか１つであることを特徴とする車軸の超音波探傷システムを提供できた。
尚、上記色分けとは、彩色による他、輝度（明暗）や濃淡による識別も含み、有彩色に限らず区別できる限り無彩色も含む。
また本発明では、前記波形の太さに関するデータは、波形の前記ｘ軸方向の幅と、波形の前記ｙ軸方向の幅と、波形の前記ｘ−ｙ平面へ投影した領域の面積と、前記ｘ軸方向に現れる全波形の幅の総和の、少なくとも何れか１つであり、前記ｘ軸方向に現れる全波形の幅の総和は、前記ｘ軸方向の幅が連続する単一の波形であるか不連続な複数の波形であるかを問わず前記ｘ軸方向に現れる波形の全ての幅の総和であることを特徴とする超音波探傷システムを提供できた。
更に本発明では、前記送信プローブは前記受信プローブを兼ねる送受信プローブであり、
前記送受信プローブは、車軸の周方向に沿って複数の振動子が環状に配列されたアレイプローブであり、前記送受信プローブは、個々の前記振動子が車軸の中心線に対し斜めに超音波を発するように配置され且つ環状の前記アレイプローブを構成する振動子のうち隣り合う所定数の振動子のグループから一度に超音波を発するフェーズドアレイであり、車軸の周方向に対する前記送受信プローブの走査は、環状の前記アレイプローブの周方向について一度に超音波を発する前記グループを順次ずらして行くことにより行われ、前記送受信プローブは前記軸方向の前後に２つ配置され、前記軸方向について前記送受信プローブの一方は、前記送受信プローブの他の一方と反対側に向けられたものであり、前記両送受信プローブは前記軸方向について一体に走査され、前記周方向の走査と共に前記軸方向の走査によって、車軸に対してスパイラル状に前記両送受信プローブが超音波を発信するものであることを特徴とする車軸の超音波探傷システムを提供できた。
また更に本発明では、第１範囲設定部と、第２範囲設定部とを備え、実際の車軸即ち実車軸の探傷に先立ち、前記実車軸と同じ寸法、形状及び材質のモデル車軸であり且つ所定の形状及び大きさの人工傷を所定の位置へ設けられたものについて、探傷を行うものであり、
前記Ａスコープデータ取得部は、前記モデル車軸の探傷にて、前記モデル車軸の前記Ａスコープデータを順次取得して収容し、前記Ｃスコープ展開部は、前記Ａスコープデータ取得部の収用したモデル車軸の前記波形のデータについて、前記Ｃスコープデータを取得して収容し、前記エコー抽出部は、閾値格納部の保持する前記閾値を参照し前記Ｃスコープ展開部の収容した前記モデル車軸のデータの中から前記閾値を越える全てのエコーの波形を抽出して前記抽出した各波形を識別する識別データを収容するものであり、前記第１レベル設定部は、第１判定部の判定対象とする波形のピークのエコー高さに対する第１レベルとするエコー高さの比率、閾値格納部の前記閾値に対する第１レベルとするエコー高さの比率、第１判定部の判定対象とする波形のピークに対する第１レベルの音圧レベルの差の値、前記閾値に対する第１レベルの音圧レベルの差の値の何れかを前記算定用基準として保持するものであり、前記第２レベル設定部は、第２判定部の判定対象とする波形のピークのエコー高さに対する第２レベルとするエコー高さの比率、閾値格納部の前記閾値に対する第２レベルとするエコー高さの比率、第２判定部の判定対象とする波形のピークに対する第２レベルの音圧レベルの差の値、前記閾値に対する第２レベルの音圧レベルの差の値の何れかを前記算定用基準として保持するものであり、オペレータの前記エコー指定部の操作によりモデル車軸の前記エコー抽出部の抽出した前記Ｃスコープ展開部中の波形のデータの夫々を順次指定することにて、前記ピーク値取得部は、指定された波形のエコー高さのピーク値を取得し、前記第１レベル規定部は、前記第１レベル設定部とピーク値取得部とを参照して、モデル車軸の前記指定された波形について第１レベルのエコー高さの値を取得するものであり、前記第２レベル規定部は、前記第２レベル設定部とピーク値取得部とを参照して、モデル車軸の前記指定された波形について第２レベルのエコー高さの値を取得するものであり、オペレータの前記エコー指定部の操作によりモデル車軸の前記エコー抽出部の抽出した前記Ｃスコープ展開部中の波形のデータの夫々を順次指定することにて、前記第１範囲設定部は、指定された波形の第1レベルにおける太さに関するデータの全てが範囲内となるよう自動的に前記第１範囲規定部の前記上限値と下限値を設定するものであり、オペレータの前記エコー指定部の操作によりモデル車軸の前記エコー抽出部の抽出した前記Ｃスコープ展開部中の波形のデータの夫々を順次指定することにて、前記第２範囲設定部は、指定された波形の第２レベルにおける太さに関するデータの全てが範囲内となるよう自動的に前記第２範囲規定部の前記下限値を設定するものであり、モデル車軸にて取得した上記第１範囲規定部及び第２範囲規定部における上限値と下限値の夫々を、前記第１判定部と第２判定部が実車軸の判定に参照するものであることを特徴とする車軸の超音波探傷システムを提供できた。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、従来の探傷ゲートを利用して当該探傷ゲートに現れたエコーを直ちに傷エコーとするものと異なり、車軸の形状エコーの特徴を利用することで形状エコーを傷エコーと誤判定することを回避できるものとした。
特に本発明では、車軸の探傷する範囲の局部に探傷ゲートを設定して、当該局部のみを観察するのではなく、車軸の探傷する範囲即ちビーム路程の全般にて閾値を超えた高さのエコーを取得するものであり、探傷ゲートを傷エコーの予想される位置にのみ設定するという従来必要とした多大な手間を不要とした。また探傷ゲートを設定するオペレータによるばらつきについても危惧する必要がなくなった。
具体的には、本発明の発明者は、鋭意研究の末、図１８（Ｂ）へ示すＣスコープデータの３次元表示の通り、形状エコーは、麓が太く広がり頂点側が細い三角形状に現れるのに対して、傷エコーは柱状に現れ麓と頂部側で太さは殆ど変わらないことを知得した（図１８（Ｂ）において、ｘが上記ｘ軸、ｙが上記ｙ軸を、ｚが上記ｚ軸を示している）。この知見に基づき、本発明の発明者は、本発明を完成させたものであり、従来の探傷ゲートを排し、或いは、従来探傷ゲートの設定について探傷ゲートを車軸の探傷する範囲の一部に設定するものであったものを、ビーム路程についての探傷ゲートの始点と終点をビーム路程の全般即ち、車軸の探傷する範囲の全域に設定するものとして、ピークが閾値を超える波形のピークを基準に、当該ピークから低い少なくとも上下２段のエコー高さを決め、上段を第１レベルとし下段を第２レベルとして、少なくとも第１レベルでの判定で傷エコーの太さに該当するとされたエコーについて、当該エコーの第２レベルにおける太さから傷エコーか形状エコーかを判定するものとした。当該判定にて、本発明は、形状エコーを傷エコーと誤判定することを抑制できた。
上記第１及び第２レベルの夫々における太さについては、少なくとも、上記ｘ軸方向の幅、ｙ軸方向の幅或いはｘ−ｙ平面へ投影した面積の何れかとすることかできる。
上記知見により本発明において、例えば第２レベルで規定する太さの範囲を形状エコーとするに相当する範囲即ち第１レベルに規定した太さの範囲よりも太い相当の範囲に規定しておき、第２レベルの範囲に入るエコーについては形状エコーと判定することで、形状エコーを傷エコーとする誤判定を抑制することを可能とした。勿論第２レベルに規定する太さの範囲を傷エコーに相当する範囲即ち第１レベルに規定した範囲と同程度の範囲とし、第１レベルで傷エコーの範囲に入るエコーを第２レベルでの判定で直接傷エコーであるか否か判定するものとしてもよい。
特に本発明では、一つの実車軸の探傷においてテストピースとなるモデル車軸で第１レベル及び第２レベルにおける判定条件を原則一度設定すればよく、同一の車軸でも探傷ごとに毎回同じモデル車軸を用いて事前に探傷ゲートの設定を行うという従来の手間を採る必要がない。従って本発明によりモデル車軸による設定の時間も短縮できた。
また、本発明では、探傷ゲートの厳密な設定が不要であるので、オペレータの個人差による判定のばらつきも生じ難いものとした。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係るシステムの全体説明図。
【図２】本発明の一実施の形態に係るシステムのデータ処理を中心とする説明図。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は図２の要部説明図。
【図４】（Ａ）は本発明の一実施の形態に係るハードウエアを中心とする説明図、（Ｂ）は（Ａ）の変更例を示す説明図。
【図５】図４（Ａ）（Ｂ）の要部拡大略縦断面図。
【図６】図５のプローブの走査を示す車軸の軸方向に沿った略縦断面図。
【図７】図５のプローブの走査を示す車軸の周方向に沿った略横断面図。
【図８】（Ａ）は本発明に係るシステムのＣスコープの概念を示す説明図、（Ｂ）は（Ａ）の概念に基づくモデル車軸のＣスコープ表示とモデル車軸の切欠正面図とを併記した説明図。
【図９】図８（Ａ）（Ｂ）のＣスコープデータとしての傷エコーと形状エコーを示すｘ−ｙ（角度−軸方向）座標の説明図。
【図１０】図８（Ａ）（Ｂ）のＣスコープデータとしての不連続に現れた形状エコーを示すｘ−ｙ（角度−軸方向）座標の説明図。
【図１１】本発明の一実施の形態に係る探傷システムの実探傷における運用手順のフローを示す説明図。
【図１２】（Ａ）（Ｂ）は、図１１の要部説明図。
【図１３】本発明の一実施の形態に係る探傷システムを用いた実探傷前の設定におけるフローを示す説明図。
【図１４】本発明の一実施の形態に係る探傷システム運用の全体のフローを示す説明図。
【図１５】本発明の一実施の形態に係る探傷システムの操作画面の例を示す説明図。
【図１６】（Ａ）は本発明の探傷ヘッドの他の実施の形態を示す略縦断面図、（Ｂ）は本発明に係る探傷装置の走査部の他の実施の形態を示す略正面図。
【図１７】（Ａ）（Ｂ）は従来の探傷方法による問題のＡスコープ表示による説明図。
【図１８】（Ａ）は車軸の周方向の不連続エコーを示す説明図、（Ｂ）は傷エコーと形状エコーのＣスコープデータに基づく３次元の立体表示を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について例示する。
（探傷方法の概要）
この発明は、被検材が中実車軸の場合車軸１００の外周面にて、被検材が中ぐり車軸１００の場合車軸の外周面或いは内周面にて、車軸１００の軸方向及び周方向について超音波探触子１を走査し、超音波を送信しエコーを受信して車軸１００内部の車軸１００外周面付近を斜角探傷し、超音波の前記送受信における超音波の到達距離即ちビーム路程に対するエコー高さを検出する車軸１００の超音波探傷方法に関するものである。
【００１９】
特に、この発明は、車軸１００の探傷を行う全範囲から検出した所定高さ以上のエコーの波形について、所定の音圧レベル即ち所定のエコー高さを第１レベルとし、当該第１レベルよりも所定高さ低いエコー高さを第２レベルとして、上記第１レベルにおける前記波形の太さが傷エコーを示す太さの範囲にあるとき、上記第２レベルにおける前記波形の太さを調べることにより、検出した前記エコーが傷を示す傷エコーであるか否かの判定を行う。上記において第１レベルで傷エコーの太さの範囲にあるときのみ上記第２レベルにおける波形の太さを調べるものとしても、第１レベルと共に第２レベルの波形の太さを調べるものとしてもよい。
【００２０】
そして、検出した上記波形の第２レベルにおける太さが形状エコーの幅の範囲にあるとき検出したエコーを車軸の形状エコーと判定するか、又は、検出した上記波形の第２レベルにおける太さが形状エコーの幅の範囲にないとき検出した前記エコーを傷エコーと判定する。
上記の形状エコーは、前記車輪の軸方向の位置により車軸の径が異なることにて車軸の周方向に備えられた段差に起因するエコーである。
【００２１】
（超音波探傷システム）
中ぐり車軸を探傷する場合を例に採り、本願発明を実施するに最適な装置の例を示す。
図１〜図４へ示す通り、本発明に係る超音波探傷システムは、機構部６００と、探傷部８００とを備える。
図１及び図２へ示す通り、機構部６００は、超音波探触子１と、走査部５００と、位置検出部６０とを備える。更に機構部６００は、媒介供給部５１０と、センサ部５２０とを備える。媒介供給部５１０は、超音波の媒介となる水や油などの液体を超音波探触子１と車軸１００との間へ供給する。この例では、超音波の媒介は油であり、媒介供給部５１０は給油ポンプである。センサ部５２０については、この例では、原点センサと、インタロックセンサと、温度センサとを備える。
上記原点センサは、車軸１００に対する超音波探触子１（プローブ）の位置を特定するための原点となる位置を検出するセンサである。原点センサは、この例では、磁気を検出する磁気センサである。但し、上記原点となる位置を検出することができれば、投光した光を受光することにて上記位置を検出する光センサを用いるものとしても、電波の送受信にて上記位置を検出するセンサを用いるものとしてもよい。
また、上記インタロックセンサについては、後述する車軸取付け部７が車軸１００へ適切に装着されているか否かを検出する物理センサ即ち車軸１００への車軸取付け部７の接触状態が適切か否かを検出する接触型のセンサである。上記インタロックセンサにて超音波探触子１（の探触子保持部２）の車軸１００への装着前に走査部５００が超音波探触子１（探触子保持部２）を駆動しないように設けられている。但し、上記インタロックセンサについては設けずに実施してもよい。
上記温度センサは、超音波の媒介液の温度を検出するセンサである。上記温度センサはこの例では、超音波の媒介液として用いられる油の給油タンク内に設けられた油温センサである。
従来の探傷ゲートを厳密に設定する探傷方法では油温の変化によっても探傷ゲートを調整する必要が生じたので上記温度センサは必須の構成であるが、本発明の探傷方法では探傷ゲートの設定が不要であるので、上記温度センサを設けずに実施することができる。
【００２２】
探傷部８００は電装部であり、超音波探触子１へ接続された探傷器８と、コンピュータ９と、コンピュータ９へ上記位置検出部６０、走査部５００、媒介供給部５１０及びセンサ部５２０を接続するインターフェース８２とを備える。
上記の探傷器８と、コンピュータ９と、導入された探傷システムのソフトウエアとは、本発明に係る探傷システムの主として探傷部８００を構築する（図２）。探傷部８００の詳細については、後述する。
【００２３】
（装置構成）
先ず、図４〜図７を用いて本発明に係る探傷システムの装置構成即ちハードウエアについて説明する。
図５へ示す通り、超音波探触子１は、超音波を送信する送信プローブと超音波を受信する受信プローブである。この例では、上記送信プローブは、受信プローブを兼ねる送受信プローブであり、超音波の送信と受信の双方を行う。但し、送信プローブと受信プローブとは別々に形成されたものでもよい。
この探傷方法は、超音波探触子１から、車軸１００の中心線（仮想線／図４〜図６において図示は省略する。）に対して斜めに超音波を送信する、即ち中心ビームを上記中心線に対し斜めとする斜角探傷を行うものである。
【００２４】
超音波探触子１については、車軸１００の軸方向と共に車軸１００の周方向についての走査が物理的に行われるシングルプローブとしてもよいが、ここでは、車軸１００の周方向について複数の振動子１ｐを環状に配置し周方向への走査は電子走査にて行われる即ち環状に配置された振動子１ｐを順次振動させるアレイプローブを用いる。
【００２５】
具体的には、図５へ示す通り、超音波探触子１は、送受信プローブを上記アレイプローブとし、車軸の中空部１０３へ車軸１００の内周面へ沿って環状に配置された個々の上記振動子１ｐが、上記中心線に対し斜めに超音波を発する。図５のμはビーム路程を示している。
この例では、図５へ示す超音波探触子１を構成する振動子１ｐは円錐状に形成され、当該アレイプローブを構成する個々の振動子１ｐは、上記中心線と直交する平面（図５の破線）に対し５０度の角度θ即ち上記中心線に対し１３０度の角度を以て超音波を発信する。
但し上記角度θは、３５度〜７５度の範囲において変更することが可能である。尚角度θを３５度未満とすると、発信した超音波（横波）を適切に反射させることができない。
【００２６】
上記の電子走査は、環状に配置された振動子１ｐのうち１度に振動させる振動子１ｐを一つとし、上記周方向に沿って順次振動する当該１つ振動子１ｐをずらして行くものであってもよいが、ここでは、上記アレイプローブを構成する振動子１ｐのうち隣り合う所定数の振動子１ｐのグループから一度に超音波を発するフェーズドアレイ方式を採用する。当該フェーズドアレイ方式においては、送受信プローブの走査は、環状の前記アレイプローブの一度に超音波を発する上記グループを車軸１００の周方向即ち環状の周方向について順次ずらして行くことにより行われる。
【００２７】
本発明では、図７へ示す通り、超音波探触子１として、振動子１ｐが車軸１００と同心となるよう環状に配置されたアレイプローブを用いるものであるが、直線的にフェーズドアレイプローブを配置し上記のように発振するグループをずらして行くリニアアレイと同様である。より具体的には先行するグループｇ１の振動子１ｐの発振後、振動子１ｐが１個分ずれた次のグループｇ２の振動子１ｐが発振する。このように車軸１００の周方向へ沿って順次振動子１ｐのグループをずらして振動させることにより、上記中空部１０３から車軸１００の内部の表面付近に向けて超音波を発振し、フェーズドアレイによる車軸１００の探傷を行う。図７へ示す例では、１つのアレイプローブにおいて環状に配置された振動子１ｐは６４個であり、後述の通り前後２つの環状のアレイプローブにて合計１２８個の振動子１ｐが配置される。
また、上記１グループとして６個の振動子１ｐを同時発振する。但し個々のアレイプローブの振動子１ｐの数は６４個に限定するものではなく、振動子１ｐの数はコンピュータ９の処理能力に応じて変更することができる。また同時発信する振動子１ｐについても上記の６個に限定するものではなく、探傷する車軸によって変更可能である。例えば７個以上の振動子１ｐを同時発振するものとしてもよい。フェーズドアレイにより上記６４個の振動子１ｐ中最大３２個の波形情報を合成することができる。
【００２８】
フェーズドアレイ方式を採用する利点としては、所望の波形を合成した超音波を車軸１００内へ発信できることである。例えば、上記フェーズドアレイ方式では、平らな平面波や曲面波を簡単に合成することができ、被検材である車軸内の広い範囲を一度に探傷できる。
上記において、１つのグループ内にて、一度に振動する振動子１ｐを同時に振動させるものとしたが、１つのグループ内で振動子１ｐ間にディレイ（遅延）をかけて振動するタイミングをずらして角度を変えるセクタースキャンを行うものとしてもよい。
【００２９】
超音波探触子１に上記シングルプローブを採用する場合とフェーズドアレイを含むアレイプローブを採用する場合の何れの場合も、車軸１００の軸方向についての走査は、超音波探触子１と車軸１００の何れか一方又は双方を物理的に移動させることにより行われる。上記走査に関する具体例については、走査部５００の説明にて述べる。
【００３０】
図６の１０２は、車輪１０１、１０１の圧入された圧入部を示している。
この例では、図５へ示す通り、超音波探触子１即ち上記送受信プローブは、軸方向の前後に２つ配置されている。即ち軸方向の走査の進行方向を前方（図５及び図６の左側）として、斜め前方を向くプローブ１ａと、斜め後方を向くプローブ１ｂとにて構成されている。この点について、図６を用いて詳しく説明する。車軸１００の中空部１０３にて図６の右側から左側へ超音波探触子１を走査する場合、例えば探傷範囲を前方向きの斜線Ｖとする上記プローブ１ａでは、車軸における車輪１０１との嵌め合い部分即ち上記圧入部１０２の左コーナーＢの探傷は行えるが右コーナーＡには超音波を適切に向けられず探傷が行えない。このため、上記プローブ１ａと背中合わせに逆向きのもう一つの上記プローブ１ｂを配置するのである。プローブ１ｂは、探傷範囲を後方向きの斜線Ｗの領域とするので上記コーナーＡの探傷を行うことができる。
即ち、超音波探触子１の上記プローブ１ａの発する超音波（斜線Ｖ）は、車軸１００の左コーナーＢ付近が探傷可能な方向性を有するものであり、逆にプローブ１ｂが発する超音波（斜線Ｗ）は、車軸１００の右コーナーＡ付近が探傷可能な方向性を有するものである。両プローブ１ａ，１ｂには、機能・構成について同じものを用いる。
車軸１００の左右のコーナーＡ，Ｂによって前後のプローブ１ａ，１ｂを使い分ければよい。
【００３１】
上記前後の両プローブ１ａ，１ｂは、車軸１００の軸方向について一体に走査される。従って、超音波探触子１は、前記周方向の電子走査と共に上記軸方向の物理的な走査によって、車軸１００に対してスパイラル状に即ち螺旋状の軌跡を描いて超音波を発信しエコーを受信して行く。
円錐状の前後のプローブ１ａ，１ｂの振動子１ｐは一体に固定されて算盤玉のような形態を有する。その外側は（図５において灰色の振動子１ｐと接する白色の部分）はプローブ１ａ，１ｂの一部をなす樹脂である。即ち当該樹脂は振動子１ｐの外側を覆って探触子保持部２の呈する円柱の一部をなしている。当該樹脂表面と車軸１００内周面との間に超音波の媒介となる油が供給される。
【００３２】
図示は省略するが、探触子保持部２においてプローブ１ａ，１ｂの前後に上記媒介の供給口が設けられ、プローブ１ａ，１ｂの近傍に当該媒介の回収口が設けられている。探触子保持部２の軸方向について上記供給口と回収口の前方及び後方へパッキンが嵌められており、当該パッキンはプローブ１ａ，１ｂ近傍へ超音波の上記媒介を留める。
図４（Ａ）及び図５の２はプローブ１ａ，１ｂを保持する円筒状の探触子保持部２を示す。探触子保持部２にフレキシブルチューブ４の一端（先端）が取り付けられプロープ１ａ，１ｂと電気的に接続されている。また、フレキシプルチューブ４内には探触子保持部２の外部から探触子保持部２へ上記超音波の媒介を導く管が設けられている。
【００３３】
ここで図４（Ａ）を用いて走査部５００について説明する。
図４（Ａ）へ示す通り、車輪１０１が圧入された状態の中ぐりの車軸１００の一端から、探触子保持部２が、車軸１００内部へ配される。上記の通り探触子保持部２は、フレキシブルチューブ４の一端（先端）に設けられている。このフレキシブルチューブ４については、探触子保持部２が、車軸１００内のどの位置に入り込んでも、充分追従できる長さを有するものである。
先ず車軸１００の端部（図４（Ａ）において左端）には、車軸取付け部７が嵌められている。車軸取付け部７は、フレキシブルチューブ４を通す案内部材である。
フレキシブルチューブ４の他端（基端）側は、車軸１００の外部へ設けられたプーリー等の巻取り手段５へ繋がれている。即ち、フレキシブルチューブ４の基端側は、巻き取り手段５へ物理的に接続されている。
【００３４】
図４（Ａ）の４０は、フレキシブルチューブ４の摺動方向を変えるための補助プーリーを示している。この巻取り手段５により、フレキシブルチューブ４を巻き取ることによって、探触子保持部２は、図４（Ａ）の左側に移動し、フレキシブルチューブ４を巻き解くことによって、探触子保持部２は、図４（Ａ）の右側に移動する。そしてこのフレキシブルチューブ４は、車軸取付け部７に挿通された状態に配されている。車軸取付け部７は、車軸１００の端部に固定され、フレキシブルチューブ４の摺動位置を検出して、探傷位置の情報を得る位置検出部６０として位置センサ７０を備える。位置センサ７０にはエンコーダーを採用することができる。例えば、上記エンコーダーとして、巻き取り手段の回転モーターを制御するロータリーエンコーダを利用することができる。位置センサ７０は、回転モーターの回転を計測し或いはフレキシブルチューブ４の引き出し長さを計測することでき、軸方向の超音波探触子１の位置を検出することができる。
尚巻取り手段５は、移動が容易なようにキャスター５０等の移動手段を備えたものであれば、装置の重量等に係わらず、作業環境に応じて迅速な設置位置の移動が行え、便利である。
【００３５】
探傷器８は、上記フレキシブルチューブ４内を通る配線（図示しない。）を介して超音波探触子１へ物理的且つ電気的に接続されたものである。前記配線は、車軸１００に向けた超音波送信の際に探傷器８側から超音波探触子１へ向け超音波探触子１の振動子１ｐを振動させるスパイク電圧を印加する信号を送信し、車軸１００から反射してきたエコー受信の際に前記振動子１ｐの振動により受信したエコーの電気変換された信号を受ける。
このように上記フレキシブルチューブ４自身は、内部にプローブ１ａ，１ｂ及び探触子保持部２から送られてくる情報を伝達するための配線がなされており、巻取り手段５から、これら情報は、探傷器８やコンピュータ９に転送される。データの処理に応じて、蓄積されたデータ或いはリアルタイムに得たデータを打ち出すためのプリンタ９０を接続して実施することも可能である。
【００３６】
また図４（Ａ）へ示すフレキシブルチューブ４に代えて、図４（Ｂ）へ示すケーブルベア（登録商標）４６と走査用チェーン４７とを用いて探触子保持部２を走査するものとしてもよい。
図４（Ｂ）へ示す例では、作業者の操作により走行することができる電動式の自走車４９に、上記走査部５００や探傷部８００が設けられている。
上記のケーブルベア（登録商標）４６は、可動部即ち探触子保持部２に接続されたケーブルなどを保護・案内するための部材（ケーブル保護部材）であり、一般に産業用機械や工作用機械などに使用される周知のものである。 ケーブルベア（登録商標）４６は、チェーンのように小さな部品を連結したものであり、自由な長さの設定と柔軟な動きを実現することができる。図４（Ｂ）へ示す通り、 ケーブルベア（登録商標）４６の先端は探触子保持部２に連結されている。中空のケーブルベア（登録商標）４６の内部へ超音波探触子１と探傷器８や更にはコンピュータ９を接続する信号線が通されている。
ケーブルベア（登録商標）４６は、図４（Ｂ）へ示す通り九十九（つづら）折りにされた状態から伸ばすことによって、車軸１００内部（中空部１０３）へ挿入して行くことができる。
上記走査用チェーン４７は、上記ケーブルベア（登録商標）４６を載せて車軸１００に対しケーブルベア（登録商標）４６を移動させるチェーンである。図４（Ｂ）の４８は走査用チェーン４７の巻き取り装置である。巻き取り装置４８をモーターにて回転駆動することにより、走査用チェーン４７を引き出し或いは引き戻すことができる。巻き取り装置４８から走査用チェーン４７を引き出すことにて、車軸１００の中空部１０３内へ上記の通り走査用チェーン４７へ載せられたケーブルベア（登録商標）４６を挿入することができる。走査用チェーン４７には、周知のプラグロックチェーン（商品名）を採用することができる。
【００３７】
自走車４９には、リフタが設けられている（図示しない）。上記リフタは、巻き取り装置４８から走査用チェーン４７を引き出して超音波探触子１（探触子保持部２）を車軸１００へ装着する際、車軸１００のある位置まで探触子保持部２を連結しているケーブルベア（登録商標）４６の先端部分及び走査用チェーン４７を上昇させる周知の昇降装置である。上記リフタは、探傷後車軸１００から引き出されたケーブルベア（登録商標）４６及び走査用チェーン４７を降下させて自走車４９へケーブルベア（登録商標）４６及び走査用チェーン４７を収容する。
図４（Ｂ）へ示す例では、センサ部５２０（図１）は前述した他のセンサと共にリフタ上下限センサを備えている。
上記リフタ上下限センサは、上記リフタの動作範囲即ち昇降の上限と下限とを検出するセンサである。上記リフタ上下限センサには、上記原点センサと同様の位置センサを用いるものとしてもよいし、上記インタロックセンサと同様の物理センサを用いるものとしてもよい。
尚、図４（Ｂ）へ示す例においても特に言及しなかった事項については、図１〜図３、図４（Ａ）、図５〜図１５へ示す実施の形態と同様である。
【００３８】
（データ処理構成）
次に図２及び図３を用いて、本発明に係る探傷システムのデータ処理の構成を中心に説明する。即ち、ここでは、前述の探傷部８００について詳述する。探傷部８００は、上記の探傷器８と当該探傷器８に接続されたコンピュータ９と当該コンピュータ９へ導入された探傷システムのソフトウエアとにて構築されるものであり、探傷部８００の構成として、図２へ示す制御部８６０と、データ処理部８１と、表示部８４０と、操作部８５０とが構築される。
探傷部８００の上記制御部８６０は、上記超音波探触子１に対する超音波の送信制御とエコーの受信制御を行う。また制御部８６０は、超音波探触子１を走査する上記走査部５００に対する走査制御を行う。更に、制御部８６０は、上記データ処理部８１におけるデータ処理の制御を行う。制御部８６０は、主としてコンピュータ９の中央情報処理装置とコンピュータ９へ導入された上記ソフトウエア（以下必要に応じて探傷ソフトウエアと呼ぶ。）とにて構成される。
【００３９】
図２へ示す通り、上記データ処理部８１は、Ａスコープデータ取得部８０１と、Ｃスコープ展開部８０２と、閾値格納部８０３と、エコー抽出部８０４と、エコー指定部８５１と、ピーク値取得部８０５と、第１判定部８１０と、第１レベル規定部８１１と、第１レベル設定部８１２と、第１範囲規定部８１３と、第１範囲設定部８１４と、第１判定結果収容部８１９と、第２判定部８２０と、第２レベル規定部８２１と、第２レベル設定部８２２と、第２範囲規定部８２３と、第２範囲設定部８２４と、第２判定結果収容部８２９と、合否判定部８３３と、合否判定結果収容部８３４と、カウント部８３５とを備える。
【００４０】
図２へ示すように、上記表示部８４０は、Ａスコープ表示部８４１と、Ｃスコープ表示部８４２と、第１判定結果表示部８４３と、第２判定結果表示部８４４と、合否判定結果表示部８４５とを備える。
上記構成を採る表示部８４２は、上記コンピュータ９のモニタへ、後述するＡスコープと、Ｃスコープと、第１判定結果と、第２判定結果と、車軸の合否判定結果即ち探傷結果とを表示する。
上記操作部８５０は、オペレータの操作を受け付けることにてエコー指定部８５１を通じＣスコープ展開部８０２の任意のエコーの指定することができる。
オペレータは、操作部８５０を構成するコンピュータ９のマウスやキーボードといった入力装置を用い、表示部８４０のＣスコープ表示部８４２によりコンピュータ９のモニタへ表示されたＣスコープ表示の中から任意のエコー指定することができる。
【００４１】
図１５は、表示部８４０即ちコンピュータ９のモニタに表示された上記操作部８５０の操作画面を示す。上記エコーの指定について具体的に説明すると、図１５の下方の暗色の背景部分に示すＣスコープ表示上で、上記入力装置の操作によりカーソルｐｐを移動させ、所望のエコーへカーソルｐｐを合わせて当該エコーを指定することができるのである。尚図１５の上方の背景の暗色部分は、Ａスコープ表示を示している。また、図１５の画面には表示されていないが、車軸１００の軸方向と交差する方向の断面を示す即ち車軸１００を輪切りと状態にしてエコーを示すＢスコープを上記Ｃスコープと共に表示するものとしてもよい。
図１５については、後の本発明に係るシステムの運用のフローと共に詳しく述べる。
【００４２】
上記データ処理部８１の各構成について説明する。
Ａスコープデータ取得部８０１は、上記探傷ソフトウエアと、主としてコンピュータ９のメモリやハードディスクなどの記憶域（内部又は外部記憶装置）とにて構成されたもの（Ａスコープメモリ）である。探傷器８は、位置検出部６０の検出したプローブの走査位置におけるビーム路程と、ビーム路程の略全域についてプローブが受信したエコーのエコー高さとから当該エコーの波形のＡスコープデータを順次取得する。制御部８６０は、当該Ａスコープデータを、Ａスコープデータ取得部８０１へ収容する。
尚、探傷器８は、アナログ信号として超音波探触子１の受信した波形をデジタルデータへ変換するＡ／Ｄコンバータ（アナログ・デシタル変換機）を備える。Ａスコープデータ取得部８０１は、上記デジタルデータを取得して収容する。
【００４３】
Ｃスコープ展開部８０２は、上記探傷ソフトウエアと主としてコンピュータ９のメモリなどの記憶域とにて構成されている。Ｃスコープ展開部８０２は、Ａスコープデータ取得部８０１を参照し、Ａスコープデータ取得部８０１の収容する上記波形のデータ（ｘ軸とｙ軸の直角座標に示すＡスコープデータ）について、車軸１００の中心線ｙａと直交する特定の仮想線ｘａに対する角度をｘ軸に示し（図８（Ａ）左図）、車軸１００の軸方向の位置を当該ｘ軸と交差するｙ軸に示し、受信したエコーのエコー高さを当該高さに応じ色分けして示すデータをＣスコープデータ（図８（Ｂ）及び図９）として収容する。詳しくは上記Ｃスコープデータを表示するＣスコープ表示において、Ａスコープのエコー高さレベルに応じてグラデーション即ち色調を変えて表示する。
但し、上記色分けについては、Ｃスコープ表示部８４２のＣスコープ表示を見たオペレータが直観的にエコー高さを把握できるようにしたものであり、Ｃスコープデータ中、本発明の探傷システムがエコー高さを識別できるものであればよく、表示における色分けの情報（色分けに関するデータ）を上記エコー高さのデータへ付加する必要はない。本発明に係るシステムとしては、Ｃスコープの上記エコ高さの情報を、上記ｘ軸やｙ軸と交差するｚ軸の値（音圧レベルの数値）として取得するものとし、表示部８４０においてｘ−ｙ座標上の位置のみ表示するものとしてもよい。
【００４４】
また、上記色分けとは、彩色による他、輝度（明暗）や濃淡により視覚にて識別できる情報であり、この例において、図８（Ｂ）から判別し難いが、表示部８４０のモニタ上の彩色及び輝度の変化にてエコー高さを視認できるものとしている。
図８（Ｂ）の上段へ示すＣスコープ表示は、図８（Ａ）の右図へ示す状態に図８（Ａ）の左図を展開したものと考えればよい。
Ｃスコープ表示では図８（Ａ）（Ｂ）へ示す通り車軸を展開平面状態に仮想して表示するものであり、平面画像としてＮＧ（欠陥）判定部分の形状を目視で確認することができる。
また図８（Ｂ）の下段は、Ｃスコープと対応する車軸の外観を示している。
上記図８（Ｂ）上段のＣスコープのグラフは、実際の探傷前にこの探傷システムの調整を行うためのモデル車軸ｍから得たものである。
モデル車軸ｍには、図８（Ｂ）上段のＣスコープへ白く現れる通り、所定位置に所定の人工欠陥即ち人工傷（人工キズ）が設けられている。図８（Ｂ）において、上段のＣスコープ表示と、下段のモデル車軸ｍの軸方向各部（即ちジャーナル、スリンガー、ホイルシート、ベアリングシート、ギヤシート、アースリングシート、ブレーキディスクシートなど）の位置関係は対応している。
尚、図９及び図１０は、Ｃスコープのデータを示しており、１升がメモリの１単位（１ビット）と考えればよい。但し、図面の煩雑を避けるため、図９及び図１０は実際のメモリよりも間引いて（低解像度に）描いてある。
【００４５】
閾値格納部８０３は、上記探傷ソフトウエアと主としてコンピュータ９のメモリやハードディスクなどの記憶域とにて構成されている。閾値格納部８０３は、所定の音圧レベルを閾値として保持する。
上記閾値は、当初より設定された値であり、探傷中は変更されない一定の値である。但しオペレータは必要に応じて操作部８５０を通じ探傷前に閾値を調整することがてきる。
エコー抽出部８０４は、上記探傷ソフトウエアと主としてコンピュータ９のメモリやハードディスクなどの記憶域とにて構成されている。
エコー抽出部８０４は、閾値格納部８０３が保持する上記閾値を参照しＣスコープ展開部８０２の取得したデータの中から上記閾値を越える全てのエコーの波形のデータを抽出する。当該波形のデータとして、エコー抽出部８０４は、当該波形を識別する識別データを収容する。例えば、エコー抽出部８０４は、抽出する波形についてＣスコープのｘ−ｙ座標上の位置を示すデータ（ｘ，ｙ）を上記識別データとして収容することができる。また上記識別データには上記位置データと共にエコー高さ（音圧レベル）を含むものとしてもよい。但し、上記閾値を超えたエコーを識別できれば、エコー抽出部８０４は他の手段を採るものであってもよい。
エコー指定部８５１は、実探傷即ち実車軸に対する実際の探傷において、自動的にエコー抽出部８０４の抽出したエコーを指定（自動指定）する。
エコー指定部８５１は、実車軸探傷前の波形の太さに関する範囲設定のためのモデル車軸ｍの探傷においては、オペレータの操作部８５０の操作にて指定を受け付けたエコーを指定する。但し、実探傷においても、上記自動指定と共に或いは上記自動指定に代えて、エコー指定部８５１のエコーの指定を、オペレータの操作部８５０から指定の操作を受け付けて行うものとしてもよい。
【００４６】
第１レベル設定部８１２は、上記第１レベルを算定するのに必要な算定用の基準（第１算定用基準）を保持する。
第１算定用基準は、波形毎に異なる上記第１レベルを、算定するのに用いられるデータである。第１算定用基準は一定の値のデータである。第１算定用基準は、波形のピークのエコー高さに対する第１レベルとするエコー高さの比率、又は、第１判定部の判定対象とする波形のピークに対する第１レベルの音圧レベルの差とすることができる。
具体的には、波形のピークのエコー高さの８０％のエコー高さを上記第１レベルとする場合当該８０％という比率が上記第１算定用基準である。また、波形のピークから３ｄＢ（デシベル）低いエコー高さを上記第１レベルとする場合−３ｄＢという値が上記第１算定用基準である。従って、第１レベル設定部８１２の保持する上記第１算定用基準自体は、指定された何れの波形に対しても、オペレータの調整のない限り変わらない。
但し、第１レベル設定部８１２は、上記に代えて、閾値格納部８０３の閾値に対する第１レベルとするエコー高さの比率、又は、上記閾値に対する第１レベルの音圧レベルの差の値の何れかを第１算定用基準とするものであってもよい。
【００４７】
第２レベル設定部８２２は、上記第２レベルを算定するのに必要な算定用の基準（第２算定用基準）を保持する。
第２算定用基準は、波形毎に異なる上記第２レベルを、算定するのに用いられるデータである。第２算定用基準は一定の値のデータである。第２算定用基準は、波形のピークのエコー高さに対する第２レベルとするエコー高さの比率、又は、第２判定部の判定対象とする波形のピークに対する第２レベルの音圧レベルの差とすることができる。
第２レベル規定部８２１の保持する第２算定用基準も、上記の通り第１算定基準と同種の基準を採用すればよいが、波形の第２レベルのエコー高さが第１レベルのエコー高さよりも低くなるよう第２算定用基準を設定しておく必要がある。
具体的には、波形のピークのエコー高さの６０％のエコー高さを上記第２レベルとする場合当該６０％という比率が上記第２算定用基準である。また、波形のピークから６ｄＢ（デシベル）低いエコー高さを上記第２レベルとする場合−６ｄＢという値が上記第１算定用基準である。従って、第２レベル設定部８２２の保持する上記第２算定用基準自体は、指定された何れの波形に対しても、オペレータの調整のない限り変わらない。
但し、第２レベル設定部８２２においても、上記に代えて、閾値格納部８０３の閾値に対する第２レベルとするエコー高さの比率、又は、上記閾値に対する第２レベルの音圧レベルの差の値の何れかを第２算定用基準とするものであってもよい。
上記第１及び第２レベル設定部８１２，８２２の保持する算定用基準は、上述した波形のピーク又は閾値に対する比率や音圧レベルの差の何れか１つとしてもよいし、上述した波形のピーク又は閾値に対する比率や音圧レベルの差の全てを算定用基準として、各レベル設定部８１２，８２２が備え、その中からオペレータが選択して算定用基準を設定するものとしてもよい。
尚上記第１レベル設定部８１２の保持する第１算定用基準は、閾値格納部８０３の閾値としてもよく、その場合閾値の１００％或いは−０ｄＢ低い値を第１算定用基準とする。また第１算定用基準を閾値格納部８０３の閾値とする場合、本発明に係る探傷システムにおいて、第１レベル設定部８１２と閾値格納部８０３の一方が他方を兼用するものとしても実施できる。
【００４８】
第１レベル規定部８１１は、エコー指定部８０４にて指定された波形について、ピーク値取得部８０５と第１レベル設定部８１２を参照して第１レベルとするエコー高さのデータを取得する。
例えば、第１レベル設定部８１２が、波形のピークのエコー高さに対する第１レベルとするエコー高さの比率８０％を第１算定用基準とする場合、第１レベル規定部８１１は、エコー指定部８０４にて指定された波形のピークに対し、８０％のエコー高さを当該波形の第１レベルとして取得する。上記にて指定された波形のピークが１０ｄＢの場合当該波形の第１レベルは１０ｄＢ×８０％＝８ｄＢとなり、指定された波形のピークが５ｄＢの場合当該波形の第１レベルは５ｄＢ×８０％＝４ｄＢとなる。
又第１レベル設定部８１２が、波形のピークのエコー高さから−３ｄＢのエコー高さを第１算定用基準とする場合、上記にて指定された波形のピークが１０ｄＢであれば当該波形の第１レベルは１０ｄＢ−３ｄＢ＝７ｄＢとなり、指定された波形のピークが８ｄＢであれば当該波形の第１レベルは８ｄＢ−３ｄＢ＝５ｄＢとなる。尚表示部８４０での表示は、比率（％）でも音圧レベルのデシベル（ｄＢ）の何れでもよい。
【００４９】
第２レベル規定部８２１は、エコー指定部８５１にて指定された波形について、ピーク値取得部８０５と第２レベル設定部８２２を参照して第２レベルとするエコー高さのデータを取得する。第２算定用基準による算定は、上記第１算定用基準によるのと同様である。但し、上述の通り第２レベルが第１レベルよりも低いエコー高さとなるように第２算定用基準は設定されている。
この例では、エコー指定部８５１にて指定された波形のピークから−３ｄＢを第１レベルとし、当該ピークから−６ｄＢを第２レベルとした。このように第１レベルと第２レベルの差を３ｄＢとするものに限定するものではないが、車軸における図１８（Ｂ）に示す形状エコーの特性を確実に生かすためには、第１レベルと第２レベルの差を２ｄＢ以上特に３ｄＢ以上とするのが好ましい。但し、第２レベルを低くし過ぎるとベースノイズを拾うので、第１レベルと第２レベルの差を２ｄＢ以上特に３ｄＢ以上で尚且つベースノイズを拾わない範囲とするのが好ましい。
オペレータは、操作部８５０の操作にて、第１及び第２レベル設定部８１２，８２２の上記第１算定用基準及び上記第２算定用基準の比率や値を変更することができる。
【００５０】
第１範囲規定部８１３は、前記第１レベルにおいて傷エコーとする波形の太さに関するデータの上限値と下限値を保持する。具体的には、図３（Ａ）へ示す通り、第１レベルにおいて傷エコーとするｘ軸方向の幅の下限値を収容するｘ軸方向幅下限値収容部８１５ａと、第１レベルにおいて傷エコーとする軸方向の幅の上限値を収容するｘ軸方向幅上限値収容部８１５ｂと、第１レベルにおいて傷エコーとするｙ軸方向の幅の下限値を収容するｙ軸方向幅下限値収容部８１６ａと、第１レベルにおいて傷エコーとするｙ軸方向の幅の上限値を収容するｙ軸方向幅上限値収容部８１６ｂと、第１レベルにおいて傷エコーとするｘ−ｙ平面へ投影した領域の面積の下限値を収容するｘ−ｙ面積下限値収容部８１７ａと、第１レベルにおいて傷エコーとするｘ−ｙ平面へ投影した領域の面積の上限値を収容するｘ−ｙ面積上限値収容部８１７ｂと、ｘ軸方向に現れる全波形の幅の総和の下限値を収容する周方向総幅下限値収容部８１８ａと、ｘ軸方向に現れる全波形の幅の総和の上限値を収容する周方向総幅下限値収容部８１８ｂとを備える。
上記のｘ軸方向に現れる全波形の幅の総和は、ｘ軸方向の幅が連続する単一の波形であるか不連続な複数の波形であるかを問わず前記ｘ軸方向に現れる波形の全ての幅の総和である。
図２の第１範囲設定部８１４は、上記第１範囲規定部８１３の各収容部の上限値と下限値を自動的に変更するものである。第１範囲設定部８１４の詳細については後述する。
【００５１】
第２範囲規定部８２３は、上記第２レベルにおいて傷エコーとする波形の太さに関するデータの上限値と下限値を保持する。具体的には、図３（Ｂ）へ示す通り、上記第２レベルにおいて傷エコーとするｘ軸方向の幅の下限値を収容するｘ軸方向幅下限値収容部８２５ａと、第２レベルにおいて傷エコーとする軸方向の幅の上限値を収容するｘ軸方向幅上限値収容部８２５ｂと、第１２ベルにおいて傷エコーとするｙ軸方向の幅の下限値を収容するｙ軸方向幅下限値収容部８２６ａと、第２レベルにおいて傷エコーとするｙ軸方向の幅の上限値を収容するｙ軸方向幅上限値収容部８２６ｂと、第２レベルにおいて傷エコーとするｘ−ｙ平面へ投影した領域の面積の下限値を収容するｘ−ｙ面積下限値収容部８２７ａと、第２レベルにおいて傷エコーとするｘ−ｙ平面へ投影した領域の面積の上限値を収容するｘ−ｙ面積上限値収容部８２７ｂと、ｘ軸方向に現れる全波形の幅の総和の下限値を収容する周方向総幅下限値収容部８２８ａと、ｘ軸方向に現れる全波形の幅の総和の上限値を収容する周方向総幅下限値収容部８２８ｂとを備える。
第２範囲規定部８２３においても、上記のｘ軸方向に現れる全波形の幅の総和は、ｘ軸方向の幅が連続する単一の波形であるか不連続な複数の波形であるかを問わず前記ｘ軸方向に現れる波形の全ての幅の総和である。
図２の第２範囲設定部８２４は、上記第２範囲規定部８２３の各収容部の上限値と下限値を自動的に変更するものである。第２範囲設定部８２４の詳細については後述する。
【００５２】
カウント部８３５は、エコー指定部８５１の指定した波形について第１レベル及び第２レベルにおける太さの値を検出するものである。
例えば図９のｘ−ｙ平面上へ示すエコーｋ１について、カウント部８３５により第１レベルＬ１におけるｘ軸方向の幅（最大幅）ｘ１が６（グラフの升目６個分）であることをカウントし第１レベルＬ１における上記太さを示す値の１つとしてカウントした値を取得する。また上記エコーｋ１についてカウント部８３５により第２レベルＬ２におけるｘ軸方向の幅（最大幅）ｘ２が８（グラフの升目８個分）であることをカウントし第２レベルＬ２における上記太さを示す値の１つとしてカウントした値を取得する。
またこの例ではエコーｋ１について、カウント部８３５により第１レベルＬ１におけるｙ軸方向の幅（最大幅）ｙ１が４（グラフの升目４個分）であることをカウントし第１レベルＬ１における上記太さを示す値の１つとして取得する。また上記エコーｋ１についてカウント部８３５により第２レベルＬ２におけるｙ軸方向の幅（最大幅）ｙ１が６（グラフの升目８個分）であることをカウントし第２レベルＬ２における上記太さを示す値の１つとして取得する。
またこの例ではエコーｋ１について、カウント部８３５により第１レベルＬ１におけるｘ−ｙ平面上の面積が２０（グラフの升目２０個分）であることをカウントし第１レベルＬ１における上記太さを示す値の１つとして取得する。
また上記エコーｋ１についてカウント部８３５により第２レベルＬ２におけるｘ−ｙ平面上の面積が４３（グラフの升目４３個分）であることをカウントし第２レベルＬ２における上記太さを示す値の１つとして取得する。
更に図９のｘ−ｙ平面上へ示すエコーｋ２について、カウント部８３５により第１レベルＬ１におけるｘ軸方向の幅（最大幅）ｘ３が６（グラフの升目６個分）であることをカウントし第１レベルＬ１における上記太さを示す値の１つとしてカウントした値を取得する。また上記エコーｋ２についてカウント部８３５により第２レベルＬ２におけるｘ軸方向の幅（最大幅）ｘ４が１２（グラフの升目１２個分）であることをカウントし第２レベルＬ２における上記太さを示す値の１つとしてカウントした値を取得する。
またこの例ではエコーｋ２について、カウント部８３５により第１レベルＬ１におけるｙ軸方向の幅（最大幅）ｙ３が４（グラフの升目４個分）であることをカウントし第１レベルＬ１における上記太さを示す値の１つとして取得する。また上記エコーｋ２についてカウント部８３５により第２レベルＬ２におけるｙ軸方向の幅（最大幅）ｙ４が８（グラフの升目８個分）であることをカウントし第２レベルＬ２における上記太さを示す値の１つとして取得する。
またこの例ではエコーｋ２について、カウント部８３５により第１レベルＬ１におけるｘ−ｙ平面上の面積が１８（グラフの升目１８個分）であることをカウントし第１レベルＬ１における上記太さを示す値の１つとして取得する。
また上記エコーｋ２についてカウント部８３５により第２レベルＬ２におけるｘ−ｙ平面上の面積が６９（グラフの升目６９個分）であることをカウントし第２レベルＬ２における上記太さを示す値の１つとして取得する。
実探傷において、第１及び第２判定部８１０，８２０は、カウント部８３５のカウントした値について、各範囲規定部８１３，８２３に規定された範囲に入るか否かを判定する。
図９の例において、例えば第１レベルにおけるｘ軸方向の幅の下限値が４で上限値が１０、第２レベルおけるｘ軸方向の幅の下限値が１１で上限値が２０の場合、上記エコーｋ１の第１レベルにおけるｘ軸方向幅ｘ１＝６は傷の範囲にあり、更に第２レベルにおけるｘ軸方向幅ｘ２＝８は形状エコーの範囲にないので、エコーｋ１は傷エコーであると判定される。一方エコーｋ２については、第１レベルにおけるｘ軸方向幅ｘ３＝６は傷エコーの範囲にあるが第２レベルにおけるｘ軸方向幅ｘ４＝１２は形状エコーの範囲にあるので、エコーｋ２は形状エコーであると判定される。
ｙ軸方向幅や、ｘ−ｙ平面上の面積（投影面積）、周方向（ｘ軸方向）幅の総和についても上記ｘ軸方向幅と同様に設定された範囲との対比により傷エコーであるか形状エコーであるかの判定を行う。但し、実探傷において、第１レベルで、ｘ軸方向幅、ｙ軸方向幅、ｘ−ｙ平面上の面積（投影面積）、周方向（ｘ軸方向）幅の総和のうち何れかの項目で欠陥エコー即ち傷エコーと判定された場合、前記項目のうち残りの項目の判定を省略して第２レベルの判定へ移行してもよい。また、第２レベルにおいても、ｘ軸方向幅、ｙ軸方向幅、ｘ−ｙ平面上の面積（投影面積）、周方向（ｘ軸方向）幅の総和のうち何れかの項目で欠陥エコー即ち傷エコーと判定された場合、前記項目のうち残りの項目の判定を省略することができる。
一方、モデル車軸を用いた範囲設定部８１４，８２４による範囲規定部８１３，８２３の範囲設定において、カウント部８５１が人工欠陥から順次カウント数を取得し、範囲設定部８１４，８２４は、カウント部８５１取得したカウント数を参照して第１及び第２範囲収容部８１３，８２３の有する上記各収容部の下限値と上限値とを更新する。
具体的には、図１５のＣスコープ表示を見てオペレータは、モデル車軸ｍに設けられ人工欠陥を順次指定して行き、上記各収容部の下限値と上限値とを更新する。
モデル車軸ｍを用いた範囲設定部８１４，８２４による範囲規定部８１３，８２３の範囲設定において、新たにカウント部８５１のカウントした人工欠陥の太さに関するカウント値が、第１及び第２範囲収容部８１３，８２３の有する上記各収容部の下限値より小さい場合、新たにカウントした人工欠陥の当該カウント値を下限値としそれまでの下限値を更新する。同様に、モデル車軸を用いた範囲設定部８１４，８２４による範囲規定部８１３，８２３の範囲設定において、新たにカウント部８５１のカウントした人工欠陥の太さに関するカウント値が、第１及び第２範囲収容部８１３，８２３の有する上記各収容部の上限値より大きい場合、新たにカウントした人工欠陥の当該カウント値を上限値としそれまでの上限値を更新する。上記の通り人工欠陥の太さに関する各カウント値を集計することにより、上記各収容部の下限値と上限値とが確定され、当該確定された範囲が実車軸の探傷に用いられるのである。
【００５３】
実車軸の探傷において、第１判定部８１０は、エコー指定部８５１にて指定された上記波形について、ピーク値取得部８０５と第１レベル規定部８１１とＣスコープ展開部８０２と第１範囲規定部８１３とを参照し、上記第１レベルおける指定された波形の太さに関するデータ即ちｘ軸方向幅、ｙ軸方向幅、ｘ−ｙ平面投影面積、ｘ軸方向のエコーの幅の総和の夫々が、前記第１範囲規定部の規定する範囲にあるか否かの判定を自動的に行う。
この例では、ピーク値取得部８０５の取得した波形のピークに対し第１算定用基準を用いて第１レベルを算定するものとした。一方、閾値に対し第１算定用基準を用いて第１レベルを算定する場合、第１判定部８１０は、エコー指定部８５１にて指定された上記波形について、ピーク値取得部８０５に代え閾値格納部８０３を参照するものとする。
第１判定部８１０は判定結果のデータ即ち第１レベルの判定データを第１判定結果収容部８１９へ収容する。表示部８４０は、第１判定結果表示部８４３にて第１判定結果収容部８１９の判定データを表示することができる。
【００５４】
実車軸の探傷において、第２判定部８２０は、少なくとも第１判定部８１０にて傷エコーとする太さの範囲にあると判定された波形について、ピーク値取得部８０５と第２レベル規定部８２１とＣスコープ展開部８０２と第２範囲規定部８２３とを参照し、上記第２レベルにおける指定された波形の太さに関するデータが、前記第２範囲規定部の規定する範囲にあるか否かの判定を自動的に行う。即ち第２判定部８２０は、上記第２レベルおける指定された波形の太さに関するデータとして、ｘ軸方向幅、ｙ軸方向幅、ｘ−ｙ平面投影面積、ｘ軸方向のエコーの幅の総和の夫々が、前記第２範囲規定部の規定する範囲にあるか否かの判定を自動的に行う。
また、この例では、ピーク値取得部８０５の取得した波形のピークに対し第２算定用基準を用いて第２レベルを算定するものとした。一方、閾値に対し第２算定用基準を用いて第２レベルを算定する場合、第２判定部８２０は、エコー指定部８５１にて指定された上記波形について、ピーク値取得部８０５に代え閾値格納部８０３を参照するものとする。
第２判定部８２０は判定結果のデータ即ち第２レベルの判定データを第２判定結果収容部８２９へ収容する。表示部８４０は、第２判定結果表示部８４４にて第２判定結果収容部８２９の判定データを表示することができる。
この例では、合否判定部８３３が、第１判定結果収容部８１９と第２判定結果収容部８２９を参照して車軸１００の合否判定を行い、当該合否判定の結果を合否判定結果収容部８３４へ収容する。合否判定結果表示部８４５は、合否判定結果収容部８３４に収容された上記合否判定の結果を表示する。
但し、第１判定部８１０及び第２判定部８２０の判定の表示を車軸の合否判定とし、上記のように別途合否判定部８３３や合否判定結果収容部８３４、合否判定結果表示部８４５を設けずに実施してもよい。
【００５５】
上記各規定部８１１，８１３，８２１，８２３は、上記探傷ソフトウエアと主としてコンピュータ９のメモリやハードディスクなどの記憶域とにて構成されている。
尚、図示は省略するが、Ｂスコープ展開部とＢスコープ表示部とを併設して、前述の通り表示部８４０にてＢスコープの表示も行うものとしてよい。
上記Ｂスコープ展開部は、Ａスコープデータ取得部８０１を参照して、車軸１００の軸方向と直交する平面にて輪切りにしたエコーを示す。Ｂスコープ表示において、形状エコーであれば環状又は円弧状に現れ、形状エコーの識別を視覚的に行い易いものとするのに寄与する。
【００５６】
本発明に係るシステムは、実車軸の探傷について、自動的に車軸の欠陥の有無即ち車軸の合否判定まで行うことができる。但し、オペレータが、表示部８４０のＣスコープ表示部８４２を見ながら、表示された波形のうち傷か否かの判定をしたい波形を操作部８５０のエコー指定部８５１の操作により指定することもできる。
【００５７】
（判定のフローの概略）
図１１へ示す通り、この超音波探傷方法による実車軸１００の探傷は、Ａスコープデータ収録ステップＳ１００と、Ｃスコープ展開ステップＳ１１０と、閾値を超えるエコー検出ステップＳ１２０と、第１レベル判定ステップＳ１３０と、第２レベル判定ステップＳ１４０とを遂行し、車軸１００の合否の判定を行うものである。
【００５８】
ステップＳ１００では、制御部８６０の制御により上記の通りＡスコープデータ取得部８０１へ超音波探触子１と位置検出部６０から得たＡスコープデータを収容する。
ステップＳ１１０では、制御部８６０の制御により上記Ａスコープデータ取得部のデータをＣスコープ展開部８０２へＣスコープデータとして展開し収容する。
ステップＳ１２０では、エコー抽出部８０４が全ビーム路程から閾値を超えたエコーを抽出し各エコーのデータを識別可能に収容する。
【００５９】
ステップＳ１３０では、制御部８６０の制御の下、第１レベルにおける波形の太さのデータを調べて傷エコーか否か判定する。当該判定の方法は、上述の図９を参照したカウント部８５１の説明の通りである。
具体的には、第１レベル判定のステップＳ１３０において、制御部８６０の制御の下第１判定部８１０は、図１２（Ａ）へ示すＳ１３１〜Ｓ１３４の判定ステップを遂行する。
第１判定部８１０は、ステップＳ１３１にて検出した波形のｘ軸方向の幅が、第１範囲規定部８１３の保持する範囲即ちｘ軸方向幅下限値収容部８１５ａの保持する下限値とｘ軸方向幅上限値収容部８１５ｂの保持する上限値とが規定する範囲にあるか判定する。
第１判定部８１０は、ステップＳ１３１において範囲にないとした波形についてステップＳ１３２にてｙ軸方向の幅が第１範囲規定部８１３の保持する範囲即ちｙ軸方向幅下限値収容部８２５ａの保持する下限値とｙ軸方向幅上限値収容部８２５ｂの保持する上限値とが規定する範囲にあるか判定する。
第１判定部８１０は、ステップＳ１３２にて範囲にないとした波形についてステップＳ１３３にてｘ−ｙ平面における投影面積が第１範囲規定部８１３の保持する範囲即ちｘ−ｙ面積下限値収容部８３５ａの保持する下限値とｘ−ｙ面積下限値収容部８３５ａｂの保持する上限値とが規定する範囲にあるか判定する。
第１判定部８１０は、ステップＳ１３３にて範囲にないとした波形についてステップＳ１３４にて第１範囲規定部８１３の保持する範囲即ち周方向総幅下限値収容部８１８ａの保持する下限値と周方向総幅上限値収容部８１８ｂの保持する上限値とが規定する範囲にあるか判定する。
第１判定部８１０がステップＳ１３４にて範囲にあると判定した車軸について合否判定部８３３は合格即ち欠陥なしと判定する。
【００６０】
上記ステップＳ１３１〜Ｓ１３３の何れかで傷の範囲にあると判定されるか或いはステップＳ１３４で形状エコーの範囲にないと判定された場合即ち第１レベル判定Ｓ１３０で欠陥有りと判定された場合、制御部８６０は、第２レベル判定のステップＳ１４０の処理に当該探傷システムを移行させる。
ステップＳ１４０では、制御部８６０の制御の下、第２レベルにおける波形の太さのデータを調べて傷エコーか否か判定する。ステップＳ１４０において、図１２（Ｂ）へ示す通り、制御部８６０の制御の下第２判定部ＳステップＳ１４１〜Ｓ１４４が遂行され、図１２（Ａ）と同様にして第２判定部８２０にて第２レベルにおける各判定がなされる。第１レベルで傷の範囲にあるとされた波形について、上記ステップＳ１４１〜Ｓ１４３の何れにおいても傷の範囲にないとされ尚且つステップＳ１４４で形状エコーの範囲にないと判定された場合即ち第２レベル判定Ｓ１４０で欠陥なしと判定された場合、図１１へ示す通り合否判定部８３３は、探傷した車軸を合格と判定する。
第１レベルで傷の範囲にあるとされた波形について、上記ステップＳ１４１〜Ｓ１４３の何れかで傷の範囲にあると判定されるか或いはステップＳ１４４で形状エコーの範囲にないと判定された場合即ち第２レベル判定Ｓ１３０で形状エコーでないと判定された場合、合否判定部８３３は探傷した車軸を不合格と判定する。
尚、上記ステップＳ１３１〜Ｓ１３３の順序は上述のものに限定するものではなく上記と異なる順次で実施することができる。また、ステップＳ１４１〜Ｓ１４３の各ステップについても上記と異なる順序にて実施することができる。
【００６１】
図１１及び図１２へ示す上記フローを遂行することで、Ｃスコープ展開部８０２に展開され収容されているＣスコープデータにおいて、例えば、図９へ示す通り、エコーｋ１が現れた場合、第１レベルＬ１である濃い灰色部分のｘ方向幅ｘ１、ｙ方向幅ｙ１、面積が夫々第１範囲規定部８１３の保持する上記範囲にあるか、ｘ方向幅の総和が夫々第１範囲規定部８１３の保持する上記範囲にないか判定され、上記判定が欠陥を示すものであった場合、第２レベルＬ２である（濃い灰色部分を含む）薄い灰色部分のｘ方向幅ｘ２、ｙ方向幅ｙ２、面積、ｘ方向幅の総和の何れかが欠陥を示す範囲に該当しないかが判定される。図９の例では、前述の通りエコーｋ２は形状エコーである。傷エコーであるエコーｋ１のｘ１＝６、ｙ１＝４、面積２０に対し、エコーｋ２は第１レベルＬ１においてｘ方向幅ｘ３＝６、ｙ方向幅ｙ３＝４、面積１８とほぼ同じであるが、第２レベルＬ２の各数値（マス目の数）は、エコーｋ１のｘ２＝８，ｙ２＝６、面積４３に対して、エコーｋ２はｘ４＝１２、ｙ４＝８、面積６９と太く、エコーｋ２は図１８（Ｂ）に示すグラフの傾向が顕著な形状エコーであることが分かる。
上記実車軸の探傷に先立ち、モデル車軸ｍを用いて図１３の各ステップを遂行することで、上述の通り第１及び第２範囲規定部８１３，８２３の保持する各範囲を上記傷エコーと形状エコーの違いが判別できる適切な範囲に設定することができる。
尚、図９へ示す例では、第１レベル第２レベル共に何れのエコーｋ１，ｋ２も連続する一つの波形であったので、エコーのｘ方向幅の総和は、第１レベルで夫々上記ｘ軸方向幅ｘ１，ｘ３と合致し、第２レベルで夫々上記ｘ軸方向幅ｘ２，ｘ４と合致するものである。
一方、図１０へ示すように、不連続な複数のエコーが現れた場合、個々のエコーｋ３，ｋ４，ｋ５の幅ｘ５，ｘ６，ｘ７は形状エコーの範囲に該当しないものであっても、ｘ方向幅ｘ１の総和の判定において、その総和ｘ８（＝ｘ５＋ｘ６＋ｘ７）が形状エコーの範囲に該当するときは形状エコーと判定する。図１０では、図面の煩雑を避けるため第２レベルの領域（薄い灰色）のみ示す。
【００６２】
上記の通り、モデル車軸ｍにて図１３へ示すステップＳ１０〜Ｓ１６をオペレータの操作及びの制御部８６０（コンピュータ９）の自動的なデータ処理にて遂行し、図２へ示す各設定部を通じて、図３へ示す各範囲規定部の上限・下限を取得しておく。図１３において「（オペレータ）」はオペレータによる操作を必要とするステップを示し、「（ＰＣ）」は上記コンピュータ９による処理を示す。尚図１３においてステップＳ１３は「（ＰＣ）」のみ記され「（オペレータ）」の表示を省略したが、オペレータによるマウス等入力装置の操作にてコンピュータがカーソルｐｐを移動させる。
図１３のステップＳ１０〜Ｓ１６について具体的には、図１５へ示すモニタの画面にて、オペレータはモデル車軸ｍの１０個程度ある人工欠陥の夫々をカーソルｐｐで合わせて設定ボタンを押して、各数値を取得し、上記人工欠陥の全て検出できる範囲に各範囲規定部の範囲を各設定部を通じて設定しておく。図１５においてカーソルｐｐは、人工欠陥の１つに合わされており、当該人工欠陥を含むように各上限値と下限値とが調整されるのである。
図１５はモデル車軸ｍの人工欠陥からのデータの集計中のモニタ画面を示している。
図１５において、Ｃスコープ表示の下方及び右側の、「判定レベル１」は上記第１レベルを、「判定レベル２」は上記第２レベルを、「軸長方向連続（長）」は上記ｙ軸方向幅を、「周方向連続（点数）」は上記ｘ軸方向幅を、「（レベル超の）面積」は上記ｘ−ｙ平面への投影面積を、「周方向総点数」は上記周方向総幅を、夫々示している。
図１５において、Ｃスコープ表示の左下へ示す通り、第１レベルと第２レベルを定める基準は、閾値（きず判定ゲート）であり、閾値のエコー高さを第１レベル（「判定レベル１」１００％）とし、閾値の５５％のエコー高さを第２レベル（判定レベル２）としている。従って閾値をシステムが感知し得る最大のエコー高さ（１００％）に対し６０％となるように感度設定した場合、第１レベルは上記最大のエコー高さ６０％、第２レベルは上記エコーの３３％となる。但し、上記第１レベルと第２レベルは閾値を超えた波形のピーク（ゲート超最大値）を基準として定めるものでもよい。また、上記基準に対し、第１レベルを所定レベル（図１５では上記基準から「−３」ｄＢと表示）低いエコー高さとし、第２レベルを更に所定レベル（図１５では上記基準から「−５」ｄＢと表示）低いエコー高さとして定めてもよい。
図１５においてカーソルｐｐが指し示す欠陥の太さに関するデータは、Ｃスコープ表示右側へ、
判定レベル１：100.0[％]
軸長方向連続：4[mm]
周方向連続：6[点]
面積：21[点]
周方向総点数:8[点]
判定レベル２：55.0[％]
軸長方向連続：6[mm]
周方向連続：6[点]
面積：29[点]
周方向総点数：6[点]
として表示されている。
図１５のカーソルｐｐの人工欠陥では、上記閾値は上記最大のエコー高さ１００．０％である。従って上記最大のエコー高さに対し第１レベルは１００．０％であり、第２レベルは５５．０％である。
また、図１５は人工欠陥による集計の途中であり、ｙ軸方向幅のみ下限値２で上限値８となっている。
図１３のステップＳ１４〜Ｓ１６で、第１及び第２レベルでの波形の太さに関する範囲を用いて、モデル車軸ｍの各人工欠陥を順次判定し上記集計を行う。
図１３の各ステップ完了後、図１４へ示すステップＳ２１〜Ｓ２５を遂行して、モデル車軸及び実車軸で検証を行う。
詳しくは、図１４のステップＳ２１〜Ｓ２２にて、図１３のフローで定めた第１レベル及び第２レベルにおける波形の欠陥を示す太さの範囲を用い、モデル車軸ｍの全ての人工欠陥を検出できるか検証し、全て検出できるまで上記集計を繰り返し上記閾値を調整し、上記集計を繰り返して上記太さを示す範囲を設定し直す。具体的には、閾値がすべての人工欠陥のエコーのピークよりも低くなるように設定し直す。
ステップＳ２１〜Ｓ２２にて人工欠陥を全て検出できればステップＳ２３において、事前の探傷で傷のないことが確認されている実車軸を用いて誤判定を生じないか即ち傷エコーを検出しないか調べる。ステップＳ２３において、傷エコーを検出しなければ、ステップＳ２６で探傷した実車軸を合格と判定する。ステップＳ２３において、傷エコーが検出されれば、ステップＳ２４で閾値や上記各レベルの算定用基準を調整しステップ２５にて上記集計を繰り返し上記太さに関する範囲を設定し直す。
ステップＳ２５終了後再びステップＳ２３へ戻ってステップＳ２３の上記処理を繰り返す。
【００６３】
（変更例）
上述してきた実施の形態において、第１レベルにおける傷エコーとする太さの範囲及び第２レベルにおける傷エコー又は形状エコーとする太さの範囲は、モデル軸の人工欠陥から集計した数値に基づき確定された範囲である。実車軸の探傷時に検出したエコーの波形の第１レベルのエコー高さ及び第２レベルのエコー高さは、多くの場合人工欠陥夫々の第１レベルのエコー高さ及び第２レベルのエコー高さと異なるものであるが、複数ある人工欠陥の太さの集計から傷エコーや形状エコーとする太さの幅を確定し、モデル車軸のモデルとする即ちモデル車軸の対象とする実車軸について一律に当該幅を参照して傷エコーや形状エコーの判定を行うのである。
但し、上記実施の形態のように、第１レベルにおける上記太さの範囲の設定と無関係に第２レベルの太さの範囲を設定するものに限定するものではない。図１８（Ｂ）へ示すように検出したエコーの波形を３次元表示した場合に、同図において「人工きず」として示す傷エコーの特徴即ちエコーの各高さにおいて太さに大きな変化がなく、同図において「形状」として示す形状エコーの上方から下方に向かうに従って太くなるという特徴を利用して欠陥の判定を行うものであれば、第１レベルと第２レベルの判定に用いる太さの範囲を、他の方法によって決定するものとしてもよい。例えば、第１エコーで傷エコーとする太さの範囲を基準に第２エコーで傷エコー或いは形状エコーとする範囲を決定するものとしてもよい。具体的には、第１レベルにおける太さと第２レベルにおける太さを比較して、所定の比率の範囲で第２レベルにおける太さが第１レベルにおける太さよりも大きい場合形状エコーと判定するものとしてもよい。
【００６４】
また、図２及び図３へ示す例では、指定したエコーが、傷エコーの範囲に入る下限値及び上限値を規定し傷エコーを積極的に検出するものとしたが、この他傷エコーとならない範囲を規定して傷エコーでないこと積極的に検出するものとしてもよい。
形状エコーについても、形状エコーの範囲に入る下限値及び上限値を規定し形状エコーを積極的に検出するものとしたが、この他形状エコーとならない範囲を規定して形状エコーでないことを積極的に検出するものとしてもよい。例えば、第２レベルでの判定で形状エコーとならない範囲を検出することで、第１レベルで傷エコーの疑義が生じたエコーを消極的に傷エコーと判定するものとしてもよい。
更に、第１レベルと第２レベルという上下２段の監視レベル以外に、第３レベル或いは第４レベル以上といったより多段の監視レベルを設けて、上記各判定を行うものとしてもよい。
【００６５】
図４〜図７へ示す実施の形態では、車軸１００の中空部１０３へ環状のアレイプローブを配置し車軸１００の径外方向へ向けて超音波を発しフェーズドアレイによる探傷を行うものであった。図示は省略するがこの他、車軸１００の径方向外側へ環状のアレイプローブを配置し車軸１００の径方向内側に向けて超音波を発しフェーズドアレイによる探傷を行うものとしてもよい。
また、超音波探触子１を上記アレイプローブに代えシングルプローブを車軸１００を用いて探傷を行うものとしてもよい。
図１６（Ａ）を用いて、超音波探触子１としてシングルプローブを採用した例について説明する。図４（Ａ）へ示す実施の形態と同様、この探触子保持部２の後部は、フレキシブルチューブ４の先端側と接続され、前部には、斜角探傷用の超音波探触子１を設けられた回転ヘッド部１０が接続されている。
この超音波探触子１は、二つのプローブ１ａ，１ｂによって構成されている。プローブ１ａ，１ｂの夫々は送受信を行う振動子を１つ備えたシングルプローブである。
【００６６】
回転ヘッド部１０は、軸１３を介して探触子保持部２内部に設けられたロータリーコネクター１２へ回転自在に軸止されている。ロータリーコネクター１２自身は、回転ヘッド１０からの信号の伝達を行うものである。軸１３の外部は、直接回転ヘッド部１０に固着された管状体１４内に内包された状態に置かれている。管状体１４は、内部にプローブ１ａ，１ｂの超音波の媒介となるオイルの給油管１５が設けられ、探触子保持部２の給油管１６と接続されている。この接続は、回転継ぎ手の組み込みによりなされる（図示しない）。そしてこの管状体１４の後方外部にはギア４４が設けられている。
【００６７】
探触子保持部２の後方内部において、フレキシブルチューブ４が内包するフレキシブルシャフト４１と接続するギア４２が設けられている。このギア４２は、前述の回転モーター３の回転によって回転するフレキシブルシャフト４１の回転を受けて回転するものであり、探触子保持部２が備える回転位置検出器６に軸止されている。ギア４２の回転は、両端にギア４２とギア４４に係合する歯車が設けられたシャフト４３を介して、ギア４４に伝達される。これにより、回転モーター３の回転を受けて回転ヘッド部１０が回転するのである。
【００６８】
回転ヘッド部１０は、超音波探触子１即ち２つのプローブ１ａ，１ｂが背中合わせの状態で、固定されている。１１はプローブ１ａ，１ｂが得た検出信号をフレキシブルチューブ４を介して探傷器８へ送るための信号線を示している。
２つのプローブ１ａ，１ｂは、その向きが、夫々車軸１００の中ぐり部内周面を臨むように回転ヘッド部１０に固定されている。プローブ１ａ，１ｂ間には、発条１８が設けられており、両プローブ１ａ，１ｂは、夫々車軸１００の中ぐり部内周面へ付勢される。
フレキシブルチューブ４の探触子保持部２への固定金具には、軸方向位置検出用ワイヤ１７が設けられている。
【００６９】
フレキシブルチューブ４の巻き取り手段５側の端部３（図４（Ａ））には、回転モータが接続されている。
尚、図１６（Ａ）では、図４（Ａ）（Ｂ）へ示すのとは逆に、探触子保持部２の右端がフレキシブルチューブ４に繋がれ、巻き取り手段５（図示しない。）の巻き取りにより探触子保持部２は右側へ移動するように描かれている。
例えば図１６（Ａ）の矢印ＡＺに示す方向へスパイラル状に探触子を走査する場合、上記回転モーターの回転により、矢印ＡＹ方向へ回転ヘッド部１０を回転させ、巻取り手段５のフレキシブルチューブ４の巻き解き動作により、フレキシブルチューブ４を摺動させてＡＸ方向（左方向）へ探触子保持部２と共に回転ヘッド部１０を移送する。上記回転と移送により、中ぐり車軸１００の内部を内側からスパイラル状に探傷することができるのである。又矢印ＡＺと逆方向への探傷を行う場合は、巻取り手段５の巻取り動作により、ＡＸ方向と逆方向へ探触子保持部２と共に回転ヘッド部１０を移送する。このとき、回転モーターを上記と逆に回転させて、回転ヘッド部１０を矢印ＡＹと逆方向へ回転させれば、上記と逆の方向へのスパイラル走査が行える。
走査の確実を期す点において、通常の走査の場合上記のようにＡＸ方向とは逆の方向に、即ち巻取り手段５が巻き取る動作によって移動する方向に、探触子保持部２及び回転ヘッド部１０を移送して、探傷を行うのが好ましい。
尚、図１６（Ａ）へ示す実施の形態においても、フレキシブルチューブ４に代えて図４（Ｂ）へ示すケーブルベア（登録商標）４６や走査用チェーン４７を用いることができる。
【００７０】
上述した実施例においては、中ぐり車軸の探傷に適した装置構成を示したが、中実車軸の探傷に適した装置の構成についても同様の探傷を行うことが可能である。
以下に中実車軸の探傷に適した装置の例を掲げておく。図１６（Ｂ）へ示すように、車軸１００は、車軸１００に嵌められた車輪１０１を支持すると共に回転させるローラ５１に、乗せられている。この図１６（Ｂ）において、上記ローラ５１は、２つしか見えないが、左右の車輪１０１の一つに対して、２つのローラ５１が一組となって、左右二組のローラ対、即ち合計４つのローラ５１が車輪１０１，１０１を支持をするようにすれば、より確実な車輪１０１の保持が行える。但しローラ５１の数は上記に限定するものではなく車軸１００を確実に支持することができればローラ５１の数は変更可能である。
【００７１】
図１６（Ｂ）において、上記車軸１００の近傍には、門型フレーム５２が設置される。
この門型フレーム５２は、探触子１を保持するものである。詳述すると、門型フレーム５２には、車軸１００の外周面１０７より、車軸１００内部を探傷する探触子１ｘを備える。図１６（Ｂ）中、１０８は、車軸１００に設けられたギアボックスを示している。
【００７２】
探触子１ｘは、アクチュエータ２０を備え、各位置にて、車軸１００表面に押圧されている。アクチュエータ２０は、エアーや油圧等の適宜流体圧或いはその他の機械的手段によって、探触子を車軸１００表面に押しつけることが可能なものである。
【００７３】
探触子１ｘは、車軸１００の外周面１０７より車軸１００内部を探傷するものであり、車軸１００の少なくともスラスト方向ｅ即ち車軸１００の軸方向に沿って探触子１ｘを摺動することが可能な摺動手段５３が備わっている。
図示したものについて説明すると、この摺動手段５３は、周面が螺刻されたシャフト５４と、この一端に設けられたモーター５５と、シャフト５４に螺合する治具５６とを有するものである。シャフト５４は、車軸１００のスラスト方向ｅに対し平行に配設されており、このシャフト５４に治具５６が螺合している。
治具５６には、探触子１ｘのアクチュエータ２０が固定されている。上記モーター５５の回転によって、シャフト５４が回動し、シャフト５４に螺合している治具５６は、シャフト５４の長手方向に摺動するのである。
この結果探触子１ｘは、車軸１００のスラスト方向ｅに沿って摺動するのである。
【００７４】
摺動手段５３は、どのような構成を採るものであっても実施可能であり、図示したものに限定するものではない。
摺動手段５３による上記摺動と共に前述のローラ５１からの回動を受けることによって、探触子１ｘは、少なくとも車軸１００の外周面１０７をスパイラル状に走査することができる。
但し、振動子１ｐを車軸１００の軸方向に沿って直線的に配列したアレイプローブを用いて探傷を行うものとしてもよく、図１６（Ｂ）へ示す例においても、上記摺動手段５３にて物理的に探触子１ｘを走査するものに限定するものではない。
【００７５】
上述してきた各実施例では、中ぐり車軸及び中実車軸のいずれの車軸に対しても、探触子１をスパイラル状に走査するものとしたが、このような走査方法に限定するものではなく、探触子１が車軸に対して他の軌道を描くように走査して実施することも可能である。例えば、探触子１が車軸のスラスト方向に沿って１ピッチを直線的に移動し、この移動後車軸が周方向に回転し、このような動作を１過程として、この過程を適宜回数繰り返すものとしても実施可能である。
【００７６】
（まとめ）
本発明は、被検材が中実車軸の場合車軸の外周面にて、被検材が中ぐり車軸の場合車軸の外周面或いは内周面にて、前記車軸の軸方向及び周方向について超音波探触子を走査し、超音波を送信しエコーを受信して車軸内部の車軸外周面付近を探傷するものであって、前記送受信における超音波の到達距離即ちビーム路程に対するエコー高さを検出する車軸の超音波探傷方法において、予め定めた閾値又は前記車軸の探傷を行う全範囲から検出した閾値を超えたエコーの波形のピークを基準に、当該基準から所定レベル低いエコー高さを第１レベルとし、前記第１レベルよりも更に所定レベル低いエコー高さを第２レベルとして、検出した各エコーの波形について、少なくとも第１レベルにおける波形の太さが傷エコーとの疑義あるものについて、第２レベルにおける波形の太さを調べて、図１８（Ｂ）において「人工きず」として示す傷エコーの特徴を示すものであるか、同図１８（Ｂ）において「形状」として示す形状エコーの特徴を示すものであるかの自動判定を可能とし、傷エコーの誤判定を排除せんとする。
【符号の説明】
【００７７】
１    超音波探触子
１ａ  プローブ
１ｂ  プローブ
１ｐ  振動子
１ｘ  探触子（超音波探触子）
２    探触子保持部
３    端部
４    フレキシブルチューブ
５    巻き取り手段
６    回転位置検出器
７    車軸取付け部
８    探傷器
９    コンピュータ
１０    回転ヘッド部
１７    ワイヤ
１８    発条
２０    アクチュエータ
４０    補助プーリ
４１    フレキシブルシャフト
４６    ケーブルベア（登録商標）
４７    走査用チェーン
４８    巻き取り装置
４９    自走車
５０    キャスタ
５１    ローラ
５２    門型フレーム
５４    シャフト
５５    モーター
５６    冶具
６０    位置検出部
７０    位置センサ
８１    データ処理部
８２    インターフェース
９０    プリンタ
１００    車軸
１０１    車輪
１０２    圧入部
１０３    中空部
１０７  （車軸１００の）外周面
５００    走査部
５１０    媒介供給部
５２０    センサ部
６００    機構部
８００    探傷部（電装部）
８０１    Ａスコープデータ取得部
８０２    Ｃスコープ展開部
８０３    閾値格納部
８０４    エコー抽出部
８０５    ピーク値取得部
８１０    第１判定部
８１１    第１レベル規定部
８１２    第１レベル設定部
８１３    第１範囲規定部
８１４    第１範囲設定部
８１５ａ  ｘ軸方向幅下限値収容部
８１５ｂ  ｘ軸方向幅上限値収容部
８１６ａ  ｙ軸方向幅下限値収容部  
８１６ｂ  ｙ軸方向幅上限値収容部  
８１７ａ  ｘ−ｙ面積下限値収容部
８１７ｂ  ｘ−ｙ面積上限値収容部
８１８ａ  周方向総幅下限値収容部
８１８ｂ  周方向総幅上限値収容部
８１９    第１判定結果収容部
８２０    第２判定部
８２１    第２レベル規定部
８２２    第２レベル設定部
８２３    第２範囲規定部
８２４    第２範囲設定部
８２５ａ  ｘ軸方向幅下限値収容部
８２５ｂ  ｘ軸方向幅上限値収容部
８２６ａ  ｙ軸方向幅下限値収容部  
８２６ｂ  ｙ軸方向幅上限値収容部  
８２７ａ  ｘ−ｙ面積下限値収容部
８２７ｂ  ｘ−ｙ面積上限値収容部
８２８ａ  周方向総幅下限値収容部
８２８ｂ  周方向総幅上限値収容部
８２９    第２判定結果収容部
８３３    合否判定部
８３４    合否判定結果収容部
８３５    カウント部
８４０    表示部
８４１    Ａスコープ表示部
８４２    Ｃスコープ表示部
８４３    第１判定結果表示部
８４４    第２判定結果表示部
８４５    合否判定結果表示部
８５０    操作部
８５１    エコー指定部
８６０    制御部
Ａ    右コーナー
Ｂ    左コーナー
ｅ  （車軸１００の）スラスト方向（軸方向）
ｐｐ  カーソル
Ｖ    斜線部（探触子のビームの範囲）
Ｗ    斜線部（探触子のビームの範囲）
【図１】
2019049503.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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