(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接によって接続されたノズルの溶接部を探傷するためのノズル用の探傷装置の治具であって、
それぞれが第１方向に延在する直線状の探触子保持部を有する複数のアルミフレームを含み、
前記探触子保持部の各々は、発信用探触子と受信用探触子とを前記第１方向において間隔を開けて保持し、
前記アルミフレームのそれぞれの一方側は相互に隣接して配置され、
前記アルミフレームのそれぞれの他方側を、相互に隣接する第１の位置とノズルを中心とした円弧上に位置する第２の位置との間で移動可能に保持する移動手段とを含む、ノズル用の探傷装置の治具。
【請求項２】
前記アルミフレームのそれぞれの一方側に設けられ、前記ノズルに当接する回転リングを取り付ける回転リング取付部を含む請求項１に記載のノズル用の探傷装置の治具。
【請求項３】
前記移動手段は、前記複数のアルミフレームのそれぞれの他方側を前記第２の位置へ移動するようガイドする補強アームを含む、請求項１または２に記載のノズル用の探傷装置の治具。
【請求項４】
前記アルミフレームの前記回転リング取付部側には前記回転リングを上下方向にガイドする縦ガイドを取付ける縦ガイド取付部が設けられる、請求項２または３に記載のノズル用の探傷装置の治具。
【請求項５】
前記縦ガイドは前記縦ガイド取付部に対して回転可能に取付け可能である、請求項４に記載のノズル用の探傷装置の治具。
【請求項６】
前記縦ガイドは下端においてヒンジを有し、前記ヒンジを介して前記回転リング取付部が取付けられる、請求項４または５に記載のノズル用の探傷装置の治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は探傷装置の治具に関し、特に、溶接で接続されたノズルを探傷する探傷装置の治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の探傷装置の治具が、例えば特開２００４−２０５４９号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１によれば、探傷装置はＴＯＦＤ（Time Of Flight Diffraction）法を用いてボルトの探傷を行なっている。このようなＴＯＦＤ法を用いた探傷装置用の治具は全体が長手の棒状部材であって、棒状部材の略両端部に発信用探触子と受信用探触子とが間隔を開けて保持している。
【０００３】
また、小径管円周継手溶接部検査用のスキャナが、たとえば、下記非特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０５４９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「小径管円周継手溶接部検査用ＣＯＢＲＡスキャナの開発」  山本優一郎、オリンパス、溶接技術、２０１０年１０月号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のＴＯＦＤ法を用いた探傷を行なう探傷装置の治具や小径管円周継手の溶接部の検査は上記のように構成されていた。それぞれ、送信側と受信側とを含む一組の探触子を所定の間隔を保持して探傷する構成であった。
【０００７】
しかしながら、従来の特許文献等には、ノズルの探傷については特に開示がなく、新しいノズルの探傷用の治具の出現が待たれていた。
【０００８】
この発明はＴＯＦＤ法によって溶接で接続されたノズルを容易に探傷できるノズル用の探傷装置の治具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】
【０００９】
この発明に係るノズル用の探傷装置の治具は、溶接によって接続されたノズルの溶接部を探傷するためのノズル用の探傷装置の治具である。ノズル用の探傷装置の治具は、それぞれが第１方向に延在する直線状の探触子保持部を有する複数のアルミフレームを含む。探触子保持部の各々は、発信用探触子と受信用探触子とを第１方向において間隔を開けて保持し、アルミフレームのそれぞれの一方側は相互に隣接して配置され、アルミフレームのそれぞれの他方側を、相互に隣接する第１の位置とノズルを中心とした円弧上に位置する第２の位置との間で移動可能に保持する移動手段とを含む。
【００１０】
好ましくは、アルミフレームのそれぞれの一方側に設けられ、ノズルに当接する回転リングを取り付ける回転リング取付部を含む。
【００１１】
さらに好ましくは、移動手段は、複数のアルミフレームのそれぞれの他方側を第２の位置へ移動するようガイドする補強アームを含む。
【００１２】
アルミフレームの回転リング取付部側には回転リングを上下方向にガイドする縦ガイドを取付ける縦ガイド取付部が設けられてもよい。
【００１３】
縦ガイドは縦ガイド取付部に対して回転可能に取付け可能であってもよい。
【００１４】
縦ガイドは下端においてヒンジを有し、ヒンジを介して回転リング取付部が取付けられてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、各々が発信用探触子と受信用探触子とを第１方向において間隔を開けて保持する複数の探触子保持部を、探傷する対象であるノズルの溶接部を中心として放射状に配置できるため、ノズルを中心とした複数個所の探傷を一度に行なうことができる。
【００１６】
その結果、溶接で接続されたノズルを容易に探傷できるノズル用の探傷装置の治具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】溶接で接続されたノズルをＴＯＦＤ法で探傷する方法を示す模式図である。
【図２】この実施の形態に係る探傷装置用の治具の較正時の状態を示す斜視図である。
【図３】図２に示した治具１０の平面図（Ａ）と側面図（Ｂ）である。
【図４】治具の使用時の斜視図である。
【図５】治具の使用時の平面図である。
【図６】アルミフレームに対する縦ガイドの取付け方法を示す図である。
【図７】縦ガイドを示す図である。
【図８】回転リングの平面図である。
【図９】治具の探傷時の状態を示す斜視図である。
【図１０】治具を胴部の軸方向に交わる方向に配置した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。図１は溶接で接続されたノズルをＴＯＦＤ法で探傷する方法を示す模式図である。図１（Ａ）は平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）において、ＩＡ-ＩＡで示す部分の断面図である。図１を参照して、円筒形の胴部２０１に溶接によってノズル２０２が接続されている。ここで２０３は溶接部である。この溶接部２０３の欠陥の有無を知るために、ノズル２０２に沿って複数組（ここでは３組）の送信側および受信用探触子が設けられている。それぞれの探触子の組は、図１（Ｂ）に示すように、胴部２０１側に設けられた発信用探触子１１１および１１２と、ノズル側に設けられた受信用探触子１１３とを含む。これらの探触子１１１、１１２、１１３は一直線に並べて配置され、発信用探触子１１１と１１２とから出力された超音波（図中ａ、ｂで示す）を受信用探触子１１３で受信して溶接部２０３の欠陥の有無を検出する。
【００１９】
図１（Ａ）に示すように、溶接部２０３の欠陥部を検出するには複数の発信用探触子１１１、１１２と、受信用探触子１１３とが相互に一直線上に配置される必要がある。
【００２０】
図２は、図１で示すように、複数の発信用探触子と受信用探触子とを所定の位置に配置するための、この実施の形態に係る探傷装置用の治具１０の較正時の状態を示す斜視図であり、図３は図２に示した治具１０の平面図（Ａ）と側面図（Ｂ）である。図２および図３に示すように、治具１０は、後に説明する回転リングを取付けるための回転リング取付部２０を前端に有する長手の棒状のアルミフレーム１２と、アルミフレーム１２の両側に設けられたアルミフレーム１１，１３とを含む。ここで、アルミフレーム１１〜１３の長さはそれぞれ等しい。また、図３においては、回転リング８０の一部のみを示す。
【００２１】
アルミフレーム１１，１２，１３の各々は、アルミフレーム１１，１２，１３の下部に設けられ、それぞれが、回転リング取付部２０の反対側の端部から順に設けられた、２個の発信用および１個の受信用の合計３個の探触子４０を所定の間隔で保持する探触子保持部４０ａ，４０ｂ，４０ｃを有する。このアルミフレーム１１〜１３の延在する方向を第１方向という。図２や図３に示すように、３個のアルミフレーム１１〜１３は較正時（不使用時を含む）には相互に隣接して平行に配置されている。
【００２２】
中央のアルミフレーム１２の回転リング取付部２０側にはアルミフレーム１２の延在する長手方向に直交する方向（以下、「直交方向」という）に設けられた矩形状の軸受アーム間隔保持部２１ｂが設けられる。アルミフレーム１２上において、軸受アーム間隔保持部２１ｂの直交方向の両端部には、軸受アーム間隔保持部２１ｂ側に設けられた軸２２ａ，２２ｃを中心として回転可能に設けられた軸受アーム２１ａ，２１ｃが設けられる。アルミフレーム１１，１３は、その前部のアルミフレーム１２側を、それぞれ、この軸受アーム２１ａ，２１ｃに保持されている。
【００２３】
また、アルミフレーム１２の軸受アーム間隔保持部２１ｂの後部には取手６２ａが設けられている。軸受アーム間隔保持部２１ｂの前端部には、後に説明する、縦ガイド２７を取付ける縦ガイド取付部が設けられる。回転リング取付部２０の中央部にはセンターガイドローラ２５ｂが設けられる。また、受信側探触子を保持する探触子保持部４０ｃは縦ガイド取付部の下方に設けられている。
【００２４】
同様に、アルミフレーム１１および１３のそれぞれは、その前端部の上部を軸受アーム２１ａ，２１ｃに保持され、その下部に受信側探触子４０を保持する探触子保持部４０ｃが設けられ、その前端に倣いガイドローラ２５ａ，２５ｃが設けられている（図４、図５参照）。
【００２５】
軸受アーム２１ａ，２１ｃは、それぞれ、軸２２ａ，２２ｃを中心として、後部側（回転リング取付部２０の反対側）がアルミフレーム１２から離れるように旋回可能である。
【００２６】
次に治具１０の探傷時の状態を含めて説明する。図４および図５は治具１０の使用時の斜視図および平面図である。図２〜図５を参照して、アルミフレーム１２のほぼ中央部にはアルミフレーム１１の回転リング取付部２０側の先端部と接続された第１リンク３５ａが設けられる。同様に、アルミフレーム１２のほぼ中央部にはアルミフレーム１３の回転リング取付部２０側の先端部と接続された第２リンク３５ｃが設けられる。それぞれのリンク３５ａ，３５ｃのアルミフレーム１１、１３との接続はピン３６ａ，３６ｃを用いて行なわれている。また、アルミフレーム１２の、第１および第２リンク３５ａ，３５ｃが接続される部分は回転軸であって、その上には回転軸を中心として回転可能な固定ギヤ３４ａ，３４ｃが設けられる。固定ギヤ３４ａと３４ｃとは相互に噛み合うように設けられており、第１リンク３５ａを開くと、それに応じて第２リンク３５ｃも開く。すなわち、アルミフレーム１１をアルミフレーム１２から離れるように移動させると、アルミフレーム１３もアルミフレーム１２から離れるように移動する。
【００２７】
また、それぞれのリンク３５ａ，３５ｃとアルミフレーム１１、１３との接続を行なうピン３６ａ，３６ｃには、クランプアーム３８ａ，３８ｃが設けられ、このクランプアーム３８ａ，３８ｃを緩めると、アルミフレーム１１、１３とそれぞれのリンク３５ａ，３５ｃとの固定が解除されて、アルミフレーム１１、１３上にその長手方向に設けられた溝２６ａ，２６ｃに沿ってピン３６ａ，３６ｃが移動可能になる。
【００２８】
アルミフレーム１１，１３のそれぞれの、アルミフレーム１２に対して反対側の前端部には側面から見てＬ字形（図３（Ｂ）参照）のキャスタ保持部３２ａ，３２ｃが設けられ、キャスタ保持部３２ａ，３２ｃには、検査対象となるノズルを有する胴部の上を任意の方向に走行できるよう、アルミフレーム１１〜１３の延在方向およびその直交方向によって形成される面に垂直な方向の軸を中心に回転自在のキャスタ３３ａ，３３ｃが設けられている。
【００２９】
また、アルミフレーム１１のキャスタ保持部３２ａには、探傷位置を検出するためのロータリエンコーダ３９を設けても良い（図３参照）。
【００３０】
また、アルミフレーム１２の相互に噛み合う第１および第２の固定ギヤ３４ａ，３４ｃの後端側には載置台５０が設けられ、この載置台５０の上に探傷用のパルサレシーバ（増幅器）５１ａ〜５１ｃが載置される。
【００３１】
アルミフレーム１２の載置台５０の後部には、第２の把手部６２ｂが設けられる。
【００３２】
また、アルミフレーム１２の把手部６２ｂの後方の端部には、アルミフレーム１２の延在する方向に交わる方向に、ピン６３ａ，６３ｂを中心として旋回可能に延在する補強アーム６０ａ（アルミフレーム１１側），６０ｂ（アルミフレーム１３側）が設けられている。補強アーム６０ａ，６０ｂには補強アーム６０ａ，６０ｂの中央部に設けられた長手の貫通孔６１ａ，６１ｂを含む。アルミフレーム１１，１３の後端部側には、それぞれ、ねじ３１ａ，３１ｃが設けられ、これらのねじ３１ａ，３１ｃがこの長手の貫通孔６１ａ，６１ｂにガイドされて、アルミフレーム１１，１３の後端部はアルミフレーム１１，１３の延在する側に交わる方向に移動する。これらのねじ３１ａ，３１ｃはアルミフレーム１１，１３を補強アーム６０ａ，６０ｂに沿って任意の位置に移動したときに、アルミフレーム１１〜１３と補強アーム６０ａ，６０ｂとを固定し、それによって、その位置における治具１０の剛性を高めるものである。
【００３３】
図４および図５に示すように、アルミフレーム１１，１３は、アルミフレーム１２に設けられた軸２２ａ，２２ｃを中心として回転可能である。このとき、相互に噛み合う第１および第２ギヤ３４ａ，３４ｃ、および、ピン３５ａ，３５ｃによる拘束を受けて移動する。したがって、相互に噛み合う第１および第２ギヤ３４ａ，３４ｃ、第１および第２リンク３５ａ，３５ｃ、ピン３６ａ，３６ｃ、および、補強アーム６０ａ，６０ｂは移動手段として作動する。
【００３４】
図６は縦ガイド取付部２４の詳細を示す図である。図６（Ａ）は縦ガイド取付部２４のアルミフレーム１２への取付状態を示す図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）において矢印Ｂで示す部分の拡大図であり、図６（Ｃ）は縦ガイド取付部２４への縦ガイド２７の取付方法を示す図である。以下、図４〜７を参照して、アルミフレーム１１〜１３の前端部の詳細について説明する。まず、縦ガイド２７の取付け方法について説明する。図６に示すように、アルミフレーム１２は、長手の直方体の長手方向に延在する４面の中央部に断面が矩形状の溝を設けた２つの部材１２ａ，１２ｂで構成され、その上部が軸受アーム間隔保持部２１ｂで保持されることによって一体化されている。なお、アルミフレーム１１，１３も、同様に、一対の同一形状の部材で構成されている。
【００３５】
アルミフレーム１２を構成する２つの部材１２ａ，１２ｂの中央の矩形部にはねじ穴１２ｃ，１２ｄが設けられている。一方、縦ガイド２７は縦ガイド取付部２４を含み、図７に示すように一体化されており、この縦ガイド２７は、縦ガイド取付部２４をアルミフレーム１２に固定することによってアルミフレーム１２に一体として取付けられる。
【００３６】
縦ガイド取付部２４のアルミフレーム１２への固定は次のように行なう。図６（Ａ）に示すように、縦ガイド取付部２４は、アルミフレーム１２に設けられたねじ穴１２ｃ，１２ｄに対応する位置に断面が半円形の貫通孔２４ａ，２４ｂを有する。この貫通孔２４ａ，２４ｂを介してねじ２９ａ，２９ｂをねじ穴１２ｃ，１２ｄに固定することによって、縦ガイド取付部２４をアルミフレーム１２の先端部に取付ける。
【００３７】
ここで、断面が半円形の貫通孔２４ａ，２４ｂを設けているのは、縦ガイド取付部２４を取付けるスペースが狭いため、ねじ２９ａ，２９ｂを少し緩めれば、縦ガイド２７をその上部へ取外すことができるようにするためである。このような構成にすることにより、縦ガイド取付部２４の前方にねじ２９ａ，２９ｂを取外すための水平方向の空間が不要になる。
【００３８】
次に、縦ガイド取付部等の詳細について説明する。縦ガイド取付部２４は、断面が半円形の貫通孔２４ａ，２４ｂを有する、下端部に設けられた横長部材２４ｃとその幅方向の中央部に上方向に延在する直方体状の長手部材２４ｄとを有する。長手部材２４ｄはその上端部において、アルミフレーム１２側に延在する横長部材２４ｅを有する。
【００３９】
縦ガイド取付部２４の上側の横長部材２４ｅの上部は側面から見て逆「Ｌ」字状でありその上に、アルミフレーム１２側から、回転機構４３と、リニアガイド取付板４５と、縦ガイド２７を上下方向に移動するためのリニアガイド３０ａ，３０ｂとがこの順で設けられている。これらの縦ガイド取付部２４，リニアガイド取付板４５、リニアガイド３０ａ，３０ｂおよび回転機構４３は一体的に設けられている。
【００４０】
図６（Ｂ）は回転機構４３とその前に取付けられたリニアガイド取付板４５とを示す拡大図である。図６（Ｂ）を参照して、回転機構４３は内部に回転可能に設けられた円筒形の回転機構本体４３ａを有し、回転機構本体４３ａはその前方向に設けられたリニアガイド取付板４５まで延在する２個のねじ部４５ａを有し、このねじ部４５ａを回転させることによって、後に説明するように、縦ガイド２７が回転可能になる。
【００４１】
図６（Ａ）を参照して、リニアガイド取付板４５の前にはその幅方向両端部に一対のリニアガイド３０ａ，３０ｂが設けられる。また、図６（Ｃ）に示すように、このリニアガイド３０ａ，３０ｂはそれぞれレール４６ａ，４６ｂを含む。一対のレール４６ａ，４６ｂはリニアガイド３０によって上下方向に駆動される。
【００４２】
次に、縦ガイド取付部２４に対する縦ガイド２７の取付方法を説明する。図６（Ｃ）を参照して、リニアガイド３０ａ，３０ｂのレール４６ａ，４６ｂには複数のねじ４７が一定の間隔で複数設けられており、そのねじ４７で縦ガイド２７をレール４６ａ，４６ｂに取付ける。また、縦ガイド２７のリニアガイド３０ａ，３０ｂ側には回転機構本体４３ａのねじ４５ａに係合する図示のない係合部が設けられており、回転機構本体４３ａを作動すると、この係合部を介して縦ガイド２７は回転する。なお、縦ガイド２７にはその下部に開口２７ｃが設けられている。
【００４３】
次に、リニアガイド３０ａ，３０ｂに取付けられる縦ガイド２７について説明する。図７は縦ガイド２７の全体構成を示す斜視図である。図７（Ａ）は縦ガイド２７とそれに設けられた回転リング取付部２０の斜視図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）において矢印Ｂ−Ｂで示す側面図であり、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）において矢印Ｃ―Ｃで示す部分の矢視図である。
【００４４】
図７（Ａ）を参照して、ここでは、縦ガイド２７がリニアガイド３０ａ，３０ｂと一体化され、一対のレール４６ａ，４６ｂに沿って上下動可能に設けられている。また、図７（Ｂ）に示すように、縦ガイド２７にはその下端部にヒンジ２７ａが設けられており、このヒンジ２７ａにはヒンジ２７ａを中心として旋回可能な旋回ガイド板２８ａが接続される。この旋回ガイド板２８ａのヒンジ２７ａとは反対側の端部にもヒンジ２８ｂが設けられ、このヒンジ２８ｂを介して、回転リング取付部２０が取付けられている。なお、縦ガイド２７は上記したリニアガイド３０ａ，３０ｂを用いて図中矢印Ａで示す方向に昇降可能である。また、図７（Ａ）に示すように、縦ガイド２７の下端部のヒンジ２７ａの上部近傍には開口２７ｃが設けられているため、ヒンジ２８ｂはヒンジ２７ａの直上に位置することが可能である。
【００４５】
なお、ヒンジ２７ａ，２８ｂの縦ガイド２７や旋回ガイド板２８ａに対する角度の固定は図示のないねじによって行なわれる。
【００４６】
また、図７（Ｃ）に示すように、回転機構４３は、リニアガイド取付板４５等と一体化するためのねじ４３ｂを背面に有している。回転機構４３ａは自身に所定の角度毎に回転、停止を繰り返す機能を有している。なお、ねじ４３ｂに回転機構本体４３ａの作動、非作動を切り替える機能を持たせてもよい。
【００４７】
また、上記したように、縦ガイド２７は回転機構本体４３ａを作動させることによって、図７（Ｃ）において矢印Ｂで示す方向に回動可能である。
【００４８】
次に回転リング取付部２０について説明する。図８は回転リング取付部２０に回転リング８０を取付けて、ノズル７１の周囲に当接させた状態を示す。なお、ここでは、回転リング取付部２０が取付けられる縦ガイド２７については図示を簡略化している。
【００４９】
図４、図５、図７および図８を参照して、回転リング取付部２０は中央に設けられたセンターガイドローラ２５ｂと、その両端部に設けられた回転リング取付け孔２０ａ，２０ｃとを含む。この回転リング取付け孔２０ａ，２０ｃに回転リング８０が取付けられる。
【００５０】
回転リング８０は、回転リング取付部２０に取付けるための、回転リング取付け孔２０ａ，２０ｃに挿入される取付けピン８１ａ，８１ｃと、取付けピン８１ａ，８１ｃに連続して設けられ、それぞれが、弧状の、複数の弧状部材８２と、複数の弧状部材８２を旋回可能に接続する複数の接続ピン８３とを含み、図９や図１０に示すように、探傷されるノズル７１の外周に沿うように設けられる。
【００５１】
図９は図３に示した治具１０の使用状態を示す斜視図である。ここでは、治具１０が胴部５５の軸方向に沿って配置されている場合を示している。図９を参照して、溶接で胴部５５に接続されたノズル７１の外周に回転リング８０が沿うように設置される。
【００５２】
また、治具１０の使用時には、それぞれのアルミフレーム１１〜１３は回転リング取付部２０側においては隣接した状態を維持しているが、反対側は、ノズル７１を中心として相互に円弧状に配置されうる。このように、この治具１０を用いれば図１に示したようにノズル７１の溶接部を円周方向において探傷可能になる。
【００５３】
図１０は治具１０を胴部５５の軸方向に交わる方向に配置した状態を示す図である。なお、ここでは、ノズル７１に当接する回転リング８０の図示を省略している。図１０に示すように、この場合は、胴部５５の径やその長さによって、回転リング取付部２０等がノズルの周囲の所定の位置に配置されなくなる場合がある。
【００５４】
この実施の形態においては、縦ガイド２７が上記のような構成を有しているため、２箇所のヒンジ２７ａ，２８ｂを用いて縦ガイド２７の向きに拘わらず、垂直な外周壁面を有するノズル７１のようなノズルに対して、その外周面に沿ってローラが移動できるようになる。
【００５５】
なお、上記実施の形態においては、縦ガイド２７は図７（Ｃ）において矢印Ｂで示す方向に回動可能である場合について説明したが、これに限らず、固定されていてもよい。
【００５６】
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】
【００５７】
この発明に係る探傷装置の治具は、溶接で接続されたノズルの溶接部を簡単に探傷できるため、ノズルの探傷装置の治具として有利に利用される。
【符号の説明】
【００５８】
１０  治具、１１,１２,１３  アルミフレーム、２０  回転リング取付部、２１ａ，２１ｃ  軸受アーム、２１ｂ  軸受アーム間隔保持部、２４  縦ガイド取付部、２５ａ，２５ｃ  倣いガイドローラ、２５ｂ  センターガイドローラ、２７  縦ガイド、３０  リニアガイド、４０  探触子保持部、４３  回転機構、５０  載置台、５５  胴部、６０  補強アーム、８０  回転リング、１１１，１１２  発信用探触子、１１３  受信用探触子。
【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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【図９】
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【図１０】
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