(57)【要約】【課題】探傷を行う被測定物表面からの反射波の影響を減少した超音波探傷検査方法を提供する。【解決手段】被測定物に探触子から超音波を送信し、その反射波を受信して当該被測定物内に存在する内部欠陥を超音波探傷検査する方法であって、被測定物の内部欠陥を探傷するため被測定物表面に対し垂直に配置された超音波探触子と、空間的に超音波探触子と異なった位置に配置された表面反射波キャンセル用の超音波発信器とを用い、超音波発信器は、超音波探触子と１８０度位相をずらした超音波を、被測定物表面への到達時間が超音波探触子からの超音波の到達時間と同時となるように送信する。【選択図】図１
2015184060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物に探触子から超音波を送信し、その反射波を受信して当該被測定物内に存在する内部欠陥を超音波探傷検査する方法であって、
前記被測定物の内部欠陥を探傷するため被測定物表面に対し垂直に配置された超音波探触子と、空間的に前記超音波探触子と異なった位置に配置された表面反射波キャンセル用の超音波発信器とを用い、
前記超音波発信器は、前記超音波探触子と１８０度位相をずらした超音波を、前記被測定物表面への到達時間が前記超音波探触子からの超音波の到達時間と同時となるように送信することを特徴とする被測定物の超音波探傷検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受の軸受軌道輪、転動体の素材内、および軸受部品に存在する内部欠陥を超音波により探傷検査する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、転がり軸受の軸受軌道輪素材や転動体素材はＳＵＪ２等の軸受鋼を円柱状に加工して製鋼されており、このような素材内に内部欠陥が存在すると、転がり軸受の寿命を低下させる原因となる。したがって、製鋼された素材を受け入れる際にはこの素材を超音波により探傷検査し、内部欠陥が無いことを確認してから、旋削などの工程に回されている。また、軸受軌道輪や転動体などの軸受部品についても、内部欠陥が無いことを確認してから、組立工程に回されている。
【０００３】
この超音波探傷は、例えば図３に示すように、水等の超音波伝質媒体１０２が充満された水槽（媒体槽）１０３中のローラ１１２上に、棒状材１０５を横置きし、ローラ１１２で棒状材１０５を矢印Ａ方向に回転させながら、超音波探触子１０８を、矢印Ｂ方向に棒状材１０５の側面に沿って移動させて、棒状材１０５の側面を走査することによって行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、金属棒状材を水平姿勢に支持して軸心回りに回転させ、棒状材の外径面上に超音波探触子を配置し、棒状材外径面と超音波探触子との隙間に接触媒体を供給しながら、倣いローラによって超音波探触子を棒状材外径面に沿って走査させて超音波探傷を行うことが記載されている。
【０００５】
ところで、図３に記載の垂直探傷法は、超音波探触子１０８から超音波を、棒状材１０５の中心（軸心）に向けて、即ち棒状材１０５の表面に対しては垂直に送信するものである。ところが、超音波探触子１０８から棒状材１０５に向けて送信された超音波からは、棒状材１０５内部にそのまま進む探傷波と、棒状材１０５表面から反射されて戻ってくる反射波とが発生する。垂直探傷法の場合は、反射波が超音波探触子１０８に向けて送信されてくるので、この反射波のために表面近傍は不感帯となり、この部分についての探傷が困難になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３４３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、探傷を行う被測定物表面からの反射波の影響を減少した超音波探傷検査方法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】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記構成により達成される。
被測定物に探触子から超音波を送信し、その反射波を受信して当該被測定物内に存在する内部欠陥を超音波探傷検査する方法であって、
前記被測定物の内部欠陥を探傷するため被測定物表面に対し垂直に配置された超音波探触子と、空間的に前記超音波探触子と異なった位置に配置された表面反射波キャンセル用の超音波発信器とを用い、
前記超音波発信器は、前記超音波探触子と１８０度位相をずらした超音波を、前記被測定物表面への到達時間が前記超音波探触子からの超音波の到達時間と同時となるように送信することを特徴とする被測定物の超音波探傷検査方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る被測定物の超音波探傷検査方法によれば、超音波発信器から送信された超音波が、１８０度位相がずれていることで超音波探触子からの反射波をキャンセルし、その影響を低く抑えることができる。これにより、不感帯についての探傷検査も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る超音波探傷検査方法を説明するための説明図、
【図２】超音波探触子の中心位置における図１のＡ方向断面図、
【図３】従来の超音波探傷検査方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る被測定物の超音波探傷検査方法を説明する斜視図、図２は超音波探触子の中心位置における図１のＡ方向断面図である。なお図２では、相互の位置関係を明らかにするために、被測定物と超音波探触子および超音波発信器のみが図示されている。図において、符号５は検査対象物である被測定物である。  
【００１２】
被測定物５の超音波探傷検査装置１は、水等の超音波伝質媒体２が充満された媒体槽（水槽）３と、検査対象物である被測定物５が載置される回転テーブル４と、超音波探触子８と、超音波発信器９と、探傷器１０を備えている。
【００１３】
媒体槽３は、収納されている回転テーブル４の上に被測定物５を縦置きしたとき、被測定物５の全長を超音波伝質媒体２中に沈めることができる深さを備えている。
【００１４】
超音波探傷が行われる被測定物５は、例えば軸受の転動体のコロに使用される素材であり、その大きさは、例えば直径１００〜２００ｍｍで、全長３００〜５００ｍｍ程度であるが、これに限定されるものではない。又素材に限らず、内外輪や転動体などの軸受部品も探傷対象とすることができる。
【００１５】
回転テーブル４は、被測定物５が縦置きされる上面が水平になるように媒体槽３の底面に配置され、図示を省略したモータによって図中矢印Ｃ方向に回転するようになっている。被測定物５は、その軸心を回転テーブル４の中心軸（回転軸）に一致させるようにしてセンタリングされて固定される。
【００１６】
回転テーブル４上には、被測定物５を縦置きに固定するための保持部材１２が配置されている。保持部材１２は、被測定物５の下部を支持するために、被測定物５の外周に沿って周方向に等間隔に３つの爪が配置された三つ爪チャック１３を備えている。
【００１７】
超音波探触子８は、被測定物５の外形面５ａに対して一定の距離Ｍｐ（図２参照。）をもって配置され、被測定物５とともに超音波伝質媒体２が充満された媒体槽３中に浸漬されている。この超音波探触子８は、被測定物５の表面Ｓに対し垂直となる方向から超音波を送信し、送信された超音波によって被測定物５内で生起された反射波を受信し垂直探傷を行なうものである。受信された信号は波形信号に変換され、この波形信号を検出信号として、媒体槽３の外部に設置された探傷器１０に送信する。
【００１８】
超音波探触子８は、特に限定されるものではないが、例えば、周波数２０ＭＨｚの焦点型のものが用いられ、これを被測定物５の表面Ｓより一定の距離Ｍｐを保った位置に配置する。そして、被測定物５が１回転する毎に、図１中の矢印Ｙ方向（被測定物５の長手方向）に案内され、引き続き探傷することで被測定物５内部の欠陥の検査が行われる。
【００１９】
このとき超音波探触子８は、垂直探傷により被測定物５の表面及び材料内部（例えば、外形面５ａの表面直下１ｍｍから１５ｍｍの深さ位置程度）の欠陥の検査を行なう。
【００２０】
更に、超音波発信器９が、超音波探触子８とは空間的に異なった位置、即ち超音波探触子８とは空間的に距離をもって配置され、媒体槽３中に浸漬されている。本実施形態では、図２から明らかなように、超音波探触子８の超音波送信方向に対して直交する平面上において、超音波探触子８の中心からＲの距離だけ隔てて周方向に延びたリング（半径Ｒのリング）に形成されている。そして、このリング状に配置された超音波発信器９から送信される超音波は、図２に距離Ｃｐで示す経路をとって、表面Ｓに向かうように設定されている。
【００２１】
超音波発信器９も、超音波探触子８と同じ周波数の超音波を送信できるものが用いられ、被測定物５の表面Ｓより一定の距離Ｃｐ（＝（Ｍｐ２＋Ｒ２）１/２）を保った位置（図２参照）に配置する。この超音波発信器９は、超音波探触子８の移動に伴い、相対位置関係を保ったまま、超音波探触子８と共に図１中Ｙ方向に移動する。
【００２２】
探傷器１０は、記録計を備え、受信した検出信号を記録する。また、探傷器１０は、探傷時に、超音波探触子８、超音波発信器９と信号授受を行いながら、図示を省略した超音波探触子８および超音波発信器９の移動機構を制御して、上述したように超音波探触子８、超音波発信器９を被測定物５の外形面５ａに沿って案内する。
【００２３】
次に、探傷検査方法について説明する。
先ず、水等の超音波伝質媒体２が充満された媒体槽３内に配置された回転テーブル４上に被測定物５を、その軸心を回転テーブル４の中心軸に一致させて縦置きにセットする。そして、被測定物５の一端を保持部材１２の三つ爪チャック１３で挟むようにして固定する。
【００２４】
次に、縦置きされた被測定物５の軸方向一端部近傍に、外形面から例えば５〜２０ｍｍ程度距離を置いて、超音波探触子８をセットする。更に、超音波探触子８を取り囲む形で、超音波発信器９をセットする。
【００２５】
次に、図示を省略したモータによって回転テーブル４を回転させることによって、図１矢印Ｃ方向に、被測定物５をその軸心の回りに一定の速度で回転させつつ、超音波探触子８からは超音波を送信して探傷を行なう。このとき、超音波発信器９からも、被測定物５の表面Ｓに向けて超音波を送信する。
【００２６】
次に、超音波探触子８を、図２矢印Ｙ方向（被測定物５の長手方向）に移動させて、被測定物５の外形面５ａに沿って引続いて探傷を行う。このとき、被測定物５が１回転する毎に、超音波探触子８を被測定物５の外形面５ａに沿って移動させ、探傷するようにする。
【００２７】
超音波探触子８によって検出された検出信号は、探傷器１０に送信され、探傷器１０の記録計に記録される。このようにして、被測定物５の表面及び内部の欠陥の検査が行われる。
【００２８】
そして、超音波探触子８および超音波発信器９が被測定物５の軸方向の他端部に到達したら探傷を終了し、回転テーブル４の回転を停止させる。
【００２９】
この測定の際に、被測定物５の表面Ｓからの反射波は、超音波発信器９から送信される超音波によってキャンセルされるようになっている。即ち、超音波探触子８から被測定物５の表面Ｓまでの超音波の到達時間ｔ１は、水中の音速をＶｗとすると以下の通りとなる（図２参照）。
【数１】
2015184060.tif 000003
また、超音波発信器９から被測定物５の表面Ｓまでの超音波の到達時間ｔ２は、以下の通りとなる。
【数２】
2015184060.tif 000004
従って、到達時間の差Ｔ（＝ｔ２−ｔ１）は以下の通りとなる。
【数３】
2015184060.tif 000005
【００３０】
よって、予めこの到達時間差Ｔだけ早く、超音波発信器９から１８０度位相の異なる超音波を送信することにより、被測定物５の表面Ｓへの到達時間が超音波探触子８からの超音波の到達時間と同時となり、超音波探触子８からの反射波をキャンセルすることができる。従って、超音波探触子８および探傷器１０には、反射波の影響を抑えた検出信号が入力され、不感帯の影響を低く抑えた測定が可能となる。
【００３１】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、超音波発信器は、超音波探触子を取り囲むリング状にする必要性は必ずしもなく、超音波探触子から空間的に異なった位置に１個配置されていてもよい。
【００３２】
また、超音波探触子から被測定物の表面までの距離と、超音波発信器から被測定物の表面までの距離とは、上述した実施形態とは逆に、超音波発信器から被測定物の表面までの距離のほうが短くても良いし、双方の距離が同じであっても良い。超音波発信器から被測定物の表面までの距離のほうが短い場合は、この到達時間差分だけ遅れて、超音波発信器９から１８０度位相の異なる超音波を送信する。又、超音波探触子および超音波発信器それぞれから被測定物の表面までの距離が同じ場合は、超音波送信に時間差を設ける必要はない。
【符号の説明】
【００３３】
１  超音波探傷検査装置
５  被測定物
８  超音波探触子
９  超音波発信器
Ｓ  被測定物表面
【図１】
2015184060.tif 000006
【図２】
2015184060.tif 000007
【図３】
2015184060.tif 000008