(57)【要約】【課題】音響放出を利用して容器の気密漏洩を検査するＡＥセンサの検出精度の向上を図るようにしたＡＥセンサを提供する。【解決手段】検出面２１ａを容器表面１ａに接触させて封入した加圧気体が微細欠陥から漏洩するときに発生する音響エネルギを検出するＡＥセンサ本体２１と、ＡＥセンサ本体２１を保持し、検出面２１ａを容器表面１ａに均一に接触させる保持手段２２〜２５とを備えた構成としたものである。【選択図】      図４
2004157091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出面を容器表面に接触させて封入した加圧気体が微細欠陥から漏洩するときに発生する音響エネルギを検出するＡＥセンサ本体と、
前記ＡＥセンサ本体を保持し、前記検出面を前記容器表面に均一に接触させる保持手段と
を備えたことを特徴とするＡＥセンサ。
【請求項２】
前記保持手段は、
前記ＡＥセンサ本体を保持する内殻と、
前記内殻を首振り自在に収納し先端から前記ＡＥセンサ本体の検出面を突出させる外殻と、
前記外殻と前記内殻との間に介在されて前記ＡＥセンサ本体の検出面を前記容器の表面に弾接させる弾性部材と
から成ることを特徴とする請求項１に記載のＡＥセンサ。
【請求項３】
前記保持手段は、
前記外殻の内周面先端が凹曲面とされ、前記内殻の先端が前記凹曲面と摺接する凸曲面とされて前記ＡＥセンサ本体を首振り自在に支持することを特徴とする請求項２に記載のＡＥセンサ。
【請求項４】
検出面を容器表面に接触させて封入した加圧気体が微細欠陥から漏洩するときに発生する音響エネルギを検出するＡＥセンサ本体と、
前記ＡＥセンサ本体を保持し、前記検出面を前記容器表面に均一に接触させる保持手段と、
前記保持手段を前記容器表面に対して進退自在に支持し、前記ＡＥセンサ本体の検出面を前記容器表面に接触させる支持手段と
を備えたことを特徴とするＡＥセンサ。
【請求項５】
前記支持手段は、前記ＡＥセンサ本体の検出面を前記容器表面に接触させるときに前記ＡＥセンサを振動させるバイブレータを備えていることを特徴とする請求項４に記載のＡＥセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＥセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、鋼製ドラム缶は、種々の液体や固体を充填して運搬・保管する容器として多用されている。このため、内容物が運搬中や保管時に漏洩しないように気密性・液密性が厳しく要求される。鋼製ドラム缶は、鋼板を円筒形状に成形し、ラップ部をシーム溶接して胴体を形成し、この胴体の両端に、底となる地板と蓋となる天板とを巻締め加工により取り付けて気密・液密の容器とされる。
【０００３】
このような構造の鋼製ドラム缶においては、鋼板に存在している微細孔や、胴体のシーム溶接部に発生するヘアクラック等の微細傷等が問題となる。これらの微細な孔や傷は、数十ミクロン程度であっても、内容物によっては漏洩する虞がある。このため、製造ラインにおいて全数気密漏洩検査が行われている。
気密漏洩検査方法として、音響放出（アコースティック・エッミッション（ＡＥ））を利用した気密漏洩試験方法が提案されている。これは、容器に封入した加圧気体（圧縮空気）がヘアクラック等の微細欠陥から漏れるとき、容器の漏洩部と外部空間（空気中）の両方に音響エネルギを生じ、容器表面に接触させたＡＥ変換素子（以下「ＡＥセンサ」という）により容器の壁の中を伝播する漏洩部のみの前記音響エネルギを検知して漏れの有無を検査するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
音響放出（ＡＥ）を利用した容器の気密漏洩試験は、固体が破壊に至る以前の小さな変形や振動、微小なクラックの発生や進展に伴って発生する数ｋＨｚ〜数ＭＨｚの微弱な超音波（ＡＥ波）を検出して容器の気密漏洩を検査するためにノイズの影響を受け易い。特に、鋼製ドラム缶等の製造ラインでは種々の機械装置から発生される騒音や搬送中のドラム缶同士の衝突音等大小様々な外部雑音（環境雑音）が充満しているためにＡＥ信号を精度よく検出することが困難である。従って、容器表面にＡＥセンサの検出面を良好に接触させることが必要である。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３１８１８１１号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＡＥセンサは、検出面を単に容器の表面に押し付ける構造であるため、表面がドラム缶の外周面のように曲面をなしている場合には検出面を良好に接触させることが困難であり、特に自動検査装置に適用する場合ＡＥ信号を精度よく検出することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、音響放出を利用して容器の気密漏洩を検査するＡＥセンサの検出精度の向上を図るようにしたＡＥセンサを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明のＡＥセンサは、検出面を容器表面に接触させて封入した加圧気体が微細欠陥から漏洩するときに発生する音響エネルギを検出するＡＥセンサ本体と、前記ＡＥセンサ本体を保持し、前記検出面を前記容器表面に均一に接触させる保持手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に係わるＡＥセンサにおいて、
前記保持手段は、前記ＡＥセンサ本体を保持する内殻と、前記内殻を首振り自在に収納し先端から前記ＡＥセンサ本体の検出面を突出させる外殻と、前記外殻と前記内殻との間に介在されて前記ＡＥセンサ本体の検出面を前記容器の表面に弾接させる弾性部材とから成ることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２に係わるＡＥセンサにおいて、前記保持手段は、前記外殻の内周面先端が凹曲面とされ、前記内殻の先端が前記凹曲面と摺接する凸曲面とされて前記ＡＥセンサ本体を首振り自在に支持することを特徴とする。
請求項４の発明のＡＥセンサは、検出面を容器表面に接触させて封入した加圧気体が微細欠陥から漏洩するときに発生する音響エネルギを検出するＡＥセンサ本体と、前記ＡＥセンサ本体を保持し、前記検出面を前記容器表面に均一に接触させる保持手段と、前記保持手段を前記容器表面に対して進退自在に支持し、前記ＡＥセンサ本体の検出面を前記容器表面に接触させる支持手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項４に係わるＡＥセンサにおいて、前記支持手段は、前記ＡＥセンサ本体の検出面を前記容器表面に接触させるときに前記ＡＥセンサを振動させるバイブレータを備えていることを特徴とする。
容器に微細な欠陥があると、封入した加圧気体が前記欠陥から漏洩するときに音響エネルギが発生する。ＡＥセンサは、保持手段により検出面が容器の表面に均一に接触することで、前記微細な欠陥から漏洩する微小な音響エネルギを良好に検出することができ、ＡＥセンサの検出精度が向上する（請求項１）。ＡＥセンサは、ＡＥセンサ本体が保持手段に首振り自在に保持され、且つ弾性部材により前記表面に押し付けられることで容器の表面が曲面をなしている場合でも検出面を容器表面に常に均一に且つ良好に接触させることが可能となる（請求項２、３）。ＡＥセンサは、支持手段により容器表面に対して前進して検出面が容器表面に均一に接触され、バイブレータにより検出面を容器表面に接触させる際に振動がくわえられることで容器表面に検出面を良好に接触させることが可能となり、ＡＥセンサによる検査の自動化が可能となる（請求項４、５）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面により詳細に説明する。
図１は、本発明に係るＡＥセンサの正面図、図２は、図１に示すＡＥセンサの平面図、図３は、図１に示すＡＥセンサの右側面図である。図１乃至図３に示すようにＡＥセンサ１０の基台１１は、防振部材としてのゴム板１２を介して支持機構１３に水平に支持されており、当該基台１１上にＬＭガイド１４を介して基板１５が図中左右方向に水平に移動可能に載置されている。基台１１の略中央に略門型の支柱１６が基板１５を架橋して垂設され、基板１５の一端（前端）に支持板１７が垂設されている。アクチュエータとしてのエアシリンダ１８は、前端部が支柱１６の上部中央に設けられた孔に嵌合固定されて水平に支持されている。ＡＥセンサ本体２１を保持するセンサステー２２は、円柱形状をなし、基端部が支持板１７の中央に設けられた孔に挿通固定されて水平に支持されている。そして、基台１１、ＬＭガイド１４、基板１５、支柱１６、支持板１７、エアシリンダ１８等によりＡＥセンサの支持手段が構成されている。
【００１３】
エアシリンダ１８とセンサステー２２とは中心が一致して配置されており、エアシリンダ１８のロッドとセンサステー２２の基端面中央とがカップリング１９により連結されている。エアシリンダ１８は、短縮したときにセンサステー２２を実線で示す位置に後退させ、伸長したときにセンサステー２２を２点鎖線で示す位置に前進させて被検出体としての容器の表面例えば、ドラム缶１（２点鎖線で示す）の胴体部外周面１ａの所定位置にＡＥセンサ本体２１の検出面２１ａを接触させる。
【００１４】
図１乃至図４に示すようにセンサステー２２の先端には、キャップ２３が着脱可能に装着されており、当該キャップ２３に円柱形状のＡＥセンサ本体２１が収納されている。図４に示すようにキャップ２３は、先端面中央にＡＥセンサ本体２１の外径よりも僅かに大径の孔２３ａが穿設され、先端外周面がテーパ状に面取りされて縮径されている。キャップ２３は、内周面の先端部２３ｂが略半球状の凹曲面（以下「凹曲面２３ｂ」という）に形成されており、周壁上部に軸方向に沿って先端近傍から後端までスリット２３ｃが設けられている。これらのセンサステー２２、キャップ２３は、ＡＥセンサ本体２１を保持する保持手段の外殻を構成する。
【００１５】
図４に示すようにＡＥセンサ本体２１は、略中央から後部が保持手段を構成する弾性部材例えば、ウレタンゴムで形成された円筒形状の第１のホルダ２４に内嵌されて保持されており、リード線２１ｂが周壁上部のスリットを挿通して上方に延出されている。この第１のホルダ２４は、保持手段を構成する第２のホルダ２５に内嵌されて保持されている。これらの第１ホルダ２４、第２ホルダ２５は、ＡＥセンサ本体２１を保持する保持手段の内殻を構成する。
【００１６】
第２のホルダ２５は、キャップ２３の内径よりも僅かに小径の有底円筒形状をなし、後端面中央に突起２５ａが形成され、端面が凸曲面２５ａ’とされている。第２のホルダ２５は、開口端面がキャップ２３の凹曲面２３ｂと円滑に摺接する略半球の凸曲面（以下「凸曲面２５ｂ」という）に形成されており、周壁の上部に軸方向に沿って後端近傍から先端までスリット２５ｃが設けられている。第２のホルダ２５は、キャップ２３に収納され、ＡＥセンサ本体２１の先端がキャップ２３の孔２３ａを遊貫して前方に突出し、リード線２１ｂがスリット２５ｃ、２３ｃを遊貫して上方に延出されている。第２のホルダ２５は、適度な硬度と潤滑性を有する例えば、ＭＣナイロンで形成されており、凸曲面２５ｂがキャップ２３の凹曲面２３ｂに滑らかに摺動可能とされている。
【００１７】
一方、センサステー２２の先端面中央には穴２２ａが穿設されており、当該孔２２ａの底面中央に円柱状のストッパ２６が垂設されている。このストッパ２６の先端は、穴２２ａの開口端から僅かに突出して第２のホルダ２５の突起２５ａの凸曲面２５ａ’と僅かな間隙ｇを存して対向している。スプリング２７は、一端が穴２２ａ内にストッパ２６と同心的に収納されて底面に圧接し、他端が突起２５ａに外嵌係止されて後端面に圧接されている。
【００１８】
第２のホルダ２５は、スプリング２７のばね力により図中右方（前方）に押動されて凸曲面２５ｂがキャップ２３の凹曲面２３ｂに圧接しており、ＡＥセンサ２１の先端がキャップ２３の孔２３ａを遊貫して突出している。そして、第２のホルダ２５の突起２５ａの凸曲面２５ａ’とストッパ２６の端面との間のギャップｇは、ＡＥセンサ本体２１のキャップ２３の先端面からの突出長さよりも僅かに短く（狭く）設定されている。これにより、ＡＥセンサ本体２１は、スプリング２７のばね力に抗して軸方向に移動可能、且つ凹曲面２３ｂと凸曲面２５ｂとによりセンサステー２２に対して全方向（３６０°）に首振り可能とされる。
【００１９】
図１乃至図３に戻り、支持板１７の上面にケース２８が固定されており、ＡＥセンサ本体２１から出力されるＡＥ信号を増幅する増幅器（プリアンプ）２９が設置され、コネクタ２９ａにＡＥセンサ本体２１のリード線２１ｂが接続されている。増幅器２９は、センサステー２２と一体に移動することでリード線２１ｂの不要な弛み／伸びの負担を軽減することができる。ＡＥセンサ本体２１から出力されるＡＥ信号は、微小であり、減衰を少なくするためにリード線２１ｂには細線が使用されており、断線しやすい。そこで、増幅器２９とセンサステー２２とを一体に移動させることでリード線２１ｂの負担が大幅に軽減され、断線を防止することが可能となる。
【００２０】
以下に作用を説明する。
図１及び図２に示すようにＡＥセンサ１０は、エアシリンダ１８が伸長するとセンサステー２２が前方（右方）に移動して２点鎖線で示すようにＡＥセンサ本体２１の検出面２１ａがドラム缶１の外周面１ａに押圧されて接触する。ＡＥセンサ本体２１は、図４に示すように先端部がキャップ２３の孔２３ａを遊貫し、第２のホルダ２５により首振り可能とされ、且つスプリング２７により押されていることで、検出面２１ａがドラム缶１の外周面１ａに押し付けられたときに当該外周面１ａの中心方向に向かって首振り動作して均一に弾接する。
【００２１】
ＡＥセンサ本体２１がスプリング２７のばね力に抗して後退し、第２のホルダ２５の突起２５ａがストッパ２６の端面に当接したときは、当該位置に係止される。突起２５ａの端面は、凸曲面２５ａ’とされていることでストッパ２６の端面と点接触することとなり、ＡＥセンサ本体２１が首振りしても、当該首振りした状態で第２のホルダ２５を係止することができる。また、第２のホルダ２５の凸曲面２５ａ’とストッパ２６の端面との間のギャップｇがＡＥセンサ本体２１のキャップ２３の先端面からの突出長さよりも僅かに短く設定されていることで、ＡＥセンサ本体２１の検出面２１ａがドラム缶１の外周面１ａに確実に接触することができる。ＡＥセンサ本体２１は、第１のホルダ２４に弾性的に保持されていることで外部からの振動が吸収されて検出面２１ａが外周面１ａに安定して接触する。
【００２２】
これにより、ＡＥセンサ本体２１は、検出面２１ａがドラム缶１の外周面１ａに均一に且つ安定に接触してノイズの影響を受け難くなり、当該ドラム缶１に封入された圧縮空気がヘアクラック等の微細傷から外部に漏洩した際に発生するＡＥ波（超音波）を良好に検出することができる。これにより、ＡＥセンサ１０は、容器の気密漏洩を精度よく検出することが可能となる。
【００２３】
図５は、図４に示すＡＥセンサ本体２１を保持する保持手段の第２の実施例を示し、図４に示す第１の実施例において、弾性部材で形成した第１のホルダ２４を省いて第２のホルダ２５にＡＥセンサ本体２１を直接保持するようにしたものである。
図６は、ＡＥセンサ本体２１を保持する保持手段の第３の実施例を示す断面図である。ＡＥセンサ本体２１の保持手段は、第１のホルダ２４のみとし、この第１のホルダ２４を弾性変形が容易な柔らかく厚肉の例えば、ウレタンゴムで形成し、ＡＥセンサ本体２１をその先端部を僅かに残して収納して当該ＡＥセンサ本体２１の首振り、後退等の変位を容易としてキャップ２３に収納保持し、更にスプリング２７に代えて第１のホルダ２４とセンサステー２２の先端面との間に当該第１のホルダ２４よりも硬い弾性部材例えば、ウレタンゴムの板３１を介在させた構造としたものである。これにより、ＡＥセンサ本体２１が首振り自在、且つ容器表面に弾接可能に保持される。
【００２４】
図７は、ＡＥセンサ本体２１を保持する保持手段の第４の実施例を示す断面図である。ＡＥセンサ本体２１の保持手段は、図６に示す第３の実施例と同様に第１のホルダ２４のみとし、弾性変形が容易な柔らかく厚肉のウレタンゴムで形成し、ＡＥセンサ本体２１の首振り、後退等の変位を容易としてキャップ２３に収納保持し、当該キャップ２３の後端をキャップ２３と同様の硬質部材で形成した端板３２で後端を塞ぎ、スプリング２７に代えて端板３２とセンサステー２２の先端面との間に第１のホルダ２４よりも硬い弾性部材例えば、ウレタンゴムの厚板３３を介在させた構成としたものである。これにより、ＡＥセンサ本体２１が首振り自在、且つ容器表面に弾接可能に保持される。
【００２５】
図８は、図１に示すＡＥセンサ１０の第２の実施例を示す平面図である。ＡＥセンサ１０’は、センサステー２２の基端が固定されている支持板１７にブラケット３５を介してバイブレータ３６を取り付け、ＡＥセンサ本体２１の検出面２１ａをドラム缶１の外周面１ａに接触させる際に振動を加えて揺すぶりながら接触させるよう構成としたものである。これにより、ＡＥセンサ本体２１の検出面２１ａを外周面１ａに良好に接触させることができる。尚、検査時にはバイブレータ３６を停止させることはいうまでもない。
【００２６】
バイブレータ３６の取付位置は、保持板１７に限るものではなく、２点鎖線で示すようにセンサステー２２の先端にブラケット３５を介して取り付けるようにしてもよい。この場合、ＡＥセンサ本体２１により大きな振動を加えることができ、検出面２１ａを外周面１ａに短時間で良好に接触させることが可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の本発明によれば、ＡＥセンサは、検査すべき容器表面が曲面をなしている場合でも検出面が常に均一に接触することが可能となり、ＡＥセンサの検出精度が向上する。
請求項２及び請求項３の発明では、ＡＥセンサは、ＡＥセンサ本体が保持手段に首振り自在に保持され、且つ弾性部材により前記表面に押し付けられることで容器の表面が曲面をなしている場合でも検出面を容器表面に常に均一に且つ良好に接触させることが可能となる。また、ＡＥセンサ本体は、キャップの内周面先端の凹曲面と第２のホルダの凸曲面をなす先端とが摺動することで、簡単な構造でキャップ内に首振り自在とすることができる。
【００２８】
請求項４及び５の発明では、ＡＥセンサは、支持手段により容器表面に対して前進して検出面が容器表面に接触し、バイブレータにより検出面が容器表面に接触するときに振動が加えられることで良好に接触することが可能となり、ＡＥセンサによる検査を、自動的に、精度よく、且つ容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＡＥセンサの正面図である。
【図２】図１に示すＡＥセンサの平面図である。
【図３】図１に示すＡＥセンサの右側面図である。
【図４】図２に示すＡＥセンサの矢線ＩＶ―ＩＶに沿う断面図である。
【図５】図１に示すＡＥセンサ本体を保持する保持手段の第２の実施例を示す断面図である。
【図６】図１に示すＡＥセンサ本体を保持する保持手段の第３の実施例を示す断面図である。
【図７】図１に示すＡＥセンサ本体を保持する保持手段の第４の実施例を示す断面図である。
【図８】図１に示すＡＥセンサの第２の実施例を示す平面図である。
【符号の説明】
１  ドラム缶（容器）
１ａ  外周面（表面）
１０、１０’    ＡＥセンサ
１１  基台
１５  基板
１６  支柱
１７  支持板
１８  エアシリンダ
２１  ＡＥセンサ本体
２１ａ  検出面
２２  センサステー
２３  キャップ
２４、２５  ホルダ
２７  スプリング
３１、３３  ゴム板
３６  バイブレータ
【図１】
2004157091.tif 000003
【図２】
2004157091.tif 000004
【図３】
2004157091.tif 000005
【図４】
2004157091.tif 000006
【図５】
2004157091.tif 000007
【図６】
2004157091.tif 000008
【図７】
2004157091.tif 000009
【図８】
2004157091.tif 000010