(57)【要約】【課題】対象物に対してヘッドを正確に倣わせることができる倣い装置を提供する。【解決手段】被検査材１４の走行路の上方に、第１エアシリンダ３４に連結した取付部材２０が、被検査材１４の表面に対して近接・離間移動するよう配設される。取付部材２０の下面に、平行リンク機構２２を介して探傷プローブ１２を備えた支持部材２４が連結される。平行リンク機構２２と取付部材２０とは球面軸受４０を介して連結され、支持部材２４は被検査材１４の長手方向および幅方向に揺動可能に支持される。取付部材２０には、第１エアシリンダ３４の連結部から材料走行方向に偏倚した位置に第２エアシリンダ４６が配設され、そのピストンロッド４６ａが球面軸受４８を介して支持部材２４に連結されて、該支持部材２４の材料長手方向および幅方向への揺動を許容している。【選択図】図１
2005238394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に移動する対象物(14)の表面に対して近接・離間移動可能な取付部材(20)に、揺動機構(22)を介して前記対象物(14)の相対移動方向に沿って揺動可能に支持部材(24)を連結し、この支持部材(24)に回動自在に枢支したガイドローラ(26,26)を、前記取付部材(20)に連結した第１流体圧シリンダ(34)で該取付部材(20)を付勢することで前記対象物(14)の表面に当接して、前記支持部材(24)に配設したヘッド(12)を対象物(14)の表面に対向させる倣い装置において、
前記取付部材(20)における第１流体圧シリンダ(34)の連結部から対象物(14)の相対移動方向に偏倚した位置に、前記支持部材(24)の揺動方向と同一方向に揺動可能に配設され、前記支持部材(24)にピストンロッド(46a)が回動自在に連結されて該支持部材(24)を前記ガイドローラ(26,26)が対象物(14)に当接する方向に付勢する第２流体圧シリンダ(46)と、
前記揺動機構(22)に対する取付部材(20)または支持部材(24)の連結部および第２流体圧シリンダ(46)と支持部材(24)との連結部に設けられ、前記支持部材(24)を対象物(14)の相対移動方向と交差する方向に揺動自在に支持する球面軸受(40,48)とから構成した
ことを特徴とする倣い装置。
【請求項２】
前記第１流体圧シリンダ(34)に、前記ガイドローラ(26,26)が対象物(14)の表面に当接する圧力を略一定に保持する減圧弁(44)が設けられている請求項１記載の倣い装置。
【請求項３】
前記ヘッドは、渦流探傷装置の探傷プローブ(12)であり、前記ガイドローラ(26,26)が対象物(14)の表面に当接した状態で、該探傷プローブ(12)における対象物(14)との対向面が、対象物(14)の表面から一定間隔離間するよう設定される請求項１または２記載の倣い装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、溶接トーチや探傷プローブ等の各種ヘッドを、対象物の表面に対して倣って移動可能に支持する倣い装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱間,冷間圧延により製造された平角材等の被検査材(対象物)の表面に存在する疵や割れ等の欠陥の有無は、作業者が目視により検査しているため、作業者の負担が大きく、また作業能率も低いものであった。そこで、渦流探傷装置を用いた検査を、目視検査の前に実施することで、作業者の負担を軽減することが行なわれている。この渦流探傷装置は、励磁コイルを介して発生させた磁界によって材料表面に渦電流を発生させ、前記各種欠陥に起因する渦電流の変化を検知コイルで検出することで、欠陥の有無を検査するものである(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
ここで、前記被検査材には、その長手方向および幅方向に曲がり(反りも含む)があり、その表面に存在する疵や割れ等の欠陥を目視検査する前工程として、該曲がりを矯正する工程を実施している。この場合に、矯正工程後に渦流探傷装置で検査を行なえば、被検査材の曲がりが探傷結果に影響することはなく、高精度での探傷を行ない得る。しかるに、矯正工程後の被検査材には、矯正による局部歪みが存在するため、渦流探傷装置では該歪みを欠陥として誤検出してしまうおそれがあり、渦流探傷は矯正工程の前に行なう必要があった。
【０００４】
すなわち、被検査材に曲がりがある状態で探傷するため、前記渦流探傷装置では、その探傷プローブを被検査材の表面の曲がりに倣って移動させるために、図３に示す倣い装置１０で探傷プローブ１２を支持する構成を採用している。
【０００５】
図３に示す倣い装置１０は、被検査材１４がその長手方向に沿って走行する走行路の上方に臨む装置フレーム１６に、エアシリンダ１８が下向きに配設され、該シリンダ１８の下方に延出するピストンロッド１８ａに取付部材２０が連結されている。この取付部材２０の下面には、平行リンク機構２２を介して支持部材２４が連結されると共に、該支持部材２４に下向きに探傷プローブ１２が配設されており、該探傷プローブ１２は被検査材１４が走行する前後方向に揺動可能に構成されている。また支持部材２４には、探傷プローブ１２を挟む材料走行方向の前後両側にガイドローラ２６,２６が回動自在に枢支され、前記エアシリンダ１８を付勢して取付部材２０を被検査材１４に近接することで、前記ガイドローラ２６,２６が被検査材１４の表面に当接し、これによって探傷プローブ１２と材料表面との間隔を一定に保持するよう構成される。
【０００６】
前記取付部材２０には、前記エアシリンダ１８との連結部から材料走行方向に偏倚する位置に、圧縮コイルバネ２８によって常には下方に向けて付勢される倣いロッド３０が上下動および回動自在に配設されている。そして、この倣いロッド３０の下端が、前記支持部材２４に回動自在に連結されて、該支持部材２４に圧縮コイルバネ２８の弾力が加わるようにしてある。
【０００７】
前記倣い装置１０に配設された探傷プローブ１２により被検査材１４を探傷する場合は、前記エアシリンダ１８を付勢して、所定速度で走行している被検査材１４の表面に前記ガイドローラ２６,２６が一定の圧力で当接する位置に支持部材２４を保持する。この状態で、探傷プローブ１２に対して移動する被検査材１４の表面が順次探傷される。そして、被検査材１４に曲がりがある場合には、圧縮コイルバネ２８の弾力によって、探傷プローブ１２を支持している支持部材２４が曲がりに倣って上下動することで、該プローブ１２と材料表面とを一定の間隔に保持する。
【特許文献１】特開２００１−３０５１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した倣い装置１０において、被検査材１４における長手方向(走行方向)の曲がりに対しては、前記平行リンク機構２２と圧縮コイルバネ２８とによりある程度は支持部材２４を追従して移動させることは可能であるが、幅方向(走行方向と交差する方向)の曲がりに対しては、殆ど追従させることができず、探傷プローブ１２と材料表面との間隔が変化して探傷精度が低下する問題があった。
【０００９】
また、前記被検査材１４における長手方向の曲がりに関しても、その曲がりが大きければ、圧縮コイルバネ２８の弾力により支持部材２４(探傷プローブ１２)を追従して上下動させることは可能であるが、曲がりが小さな場合は、圧縮コイルバネ２８の応答性が低いために走行している被検査材１４に対して支持部材２４が跳ねてしまい、探傷プローブ１２と材料表面との間隔が変化して探傷精度が低下する問題も指摘される。従って、従来の倣い装置１０を用いる場合は渦流探傷装置での探傷精度が低く、目視検査を行なう作業者の負担が充分に軽減されなかった。
【００１０】
すなわち本発明は、前述した従来の技術に内在している前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、対象物に対してヘッドを正確に倣わせることができる倣い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】
【００１１】
前記課題を克服し、所期の目的を好適に達成するため、本発明に係る倣い装置は、
相対的に移動する対象物の表面に対して近接・離間移動可能な取付部材に、揺動機構を介して前記対象物の相対移動方向に沿って揺動可能に支持部材を連結し、この支持部材に回動自在に枢支したガイドローラを、前記取付部材に連結した第１流体圧シリンダで該取付部材を付勢することで前記対象物の表面に当接して、前記支持部材に配設したヘッドを対象物の表面に対向させる倣い装置において、
前記取付部材における第１流体圧シリンダの連結部から対象物の相対移動方向に偏倚した位置に、前記支持部材の揺動方向と同一方向に揺動可能に配設され、前記支持部材にピストンロッドが回動自在に連結されて該支持部材を前記ガイドローラが対象物に当接する方向に付勢する第２流体圧シリンダと、
前記揺動機構に対する取付部材または支持部材の連結部および第２流体圧シリンダと支持部材との連結部に設けられ、前記支持部材を対象物の相対移動方向と交差する方向に揺動自在に支持する球面軸受とから構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る倣い装置によれば、ヘッドが配設された支持部材を対象物の相対移動方向およびこれと交差する方向へ揺動自在に支持するよう構成したから、該対象物が有する相対移動方向およびこれと交差する方向の曲がりに追従してヘッドを移動することができる。従って、ヘッドと対象物との位置関係を常に一定に保持し得る。また第２流体圧シリンダにより支持部材のガイドローラを常に対象物の表面に当接するよう付勢しているから、対象物の曲がりに対する応答性が高く、小さな曲がりに対してもヘッドを正確に追従させることができる。
【００１３】
更に、第１流体圧シリンダに減圧弁を設けて、前記ガイドローラを一定圧力で対象物の表面に当接し得るよう構成したので、対象物に対する追従性が更に向上する。また、支持部材にヘッドとして探傷プローブを配設した場合は、該プローブと対象物との離間間隔を常に一定に保持し得るから、探傷精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明に係る倣い装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。なお、実施例では、倣い装置で渦流探傷装置の探傷プローブを支持する場合で説明する。また、図３を参照して説明した従来の技術に既出の同一部材には、同じ符号を付して示すものとする。
【実施例】
【００１５】
図１は、実施例に係る倣い装置を示すものであって、該倣い装置３２は、渦流探傷が可能な、工具鋼やステンレス等の金属材料からなるビレットや平角材等の被検査材(対象物)１４が、その長手方向に沿って所定速度(例えば２０ｍ／分)で往復走行する水平な走行路の上方に配置されて、該走行路を走行する被検査材１４の上側の表面における欠陥の有無を検出するためのヘッドとしての探傷プローブ１２を支持している。
【００１６】
前記走行路の上方に臨む装置フレーム１６に、第１エアシリンダ(第１流体圧シリンダ)３４が、そのピストンロッド３４ａを下向きとした姿勢で配置されると共に、該ピストンロッド３４ａに取付部材２０が連結されて、第１エアシリンダ３４の正逆付勢により取付部材２０を、走行路(被検査材１４の表面)に対して平行姿勢のまま近接・離間移動するよう構成される。この取付部材２０の下面には、揺動機構としての平行リンク機構２２を介して支持部材２４が連結されて、該支持部材２４は被検査材１４が走行する前後方向(被検査材１４の相対移動方向に沿う方向)に揺動し得るよう構成されている。
【００１７】
前記取付部材２０の下面には、材料走行方向(相対移動方向)およびこれと水平面内で交差する方向、すなわち材料長手方向および幅方向に離間して４つのブラケット３６が垂設され、図２に示す如く、各ブラケット３６に、リンク杆３８の一端部が球面軸受４０を介して夫々連結されている。すなわち、ブラケット３６に対してリンク杆３８は、材料長手方向および幅方向の何れの方向にも揺動可能に連結してある。また各リンク杆３８の他端部は、前記支持部材２４に軸部材４２を介して、材料長手方向に揺動可能に連結されている。従って、４本のリンク杆３８,３８,３８,３８からなる平行リンク機構２２を介して取付部材２０に連結される支持部材２４は、材料長手方向および幅方向の何れの方向にも揺動可能に支持される。
【００１８】
前記支持部材２４には、渦流探傷装置の探傷プローブ１２が、被検査材１４の表面に対向するよう下向きに配設されると共に、該探傷プローブ１２を挟む材料走行方向の前後には、ガイドローラ２６,２６が夫々回動自在に枢支されている。このガイドローラ２６,２６は、前記探傷プローブ１２の下面(対向面)よりも下方(材料表面に近接する側)に所定寸法だけ突出し、該ガイドローラ２６,２６が被検査材１４の表面に当接した状態で、探傷プローブ１２における被検査材１４と対向する対向面と材料表面との間に一定の間隔を保持するよう構成される。なお、前記探傷プローブ１２は、前記第１エアシリンダ３４の真下に位置すると共に、前記平行リンク機構２２における第１エアシリンダ３４の下方に位置する一対のリンク杆３８,３８のブラケット３６,３６に対する揺動中心が、第１エアシリンダ３４のピストンロッド３４ａの中心軸に沿う鉛直面内に位置し、第１エアシリンダ３４の付勢力が、平行リンク機構２２を介して支持部材２４に対して略鉛直に作用するよう設定されている。
【００１９】
前記第１エアシリンダ３４には、図示しないエア供給源から第１減圧弁(減圧弁)４４を介して一定圧のエアが供給され、前記ピストンロッド３４ａを介して取付部材２０を一定圧で押圧することで、前記ガイドローラ２６,２６を被検査材１４の表面に対して一定圧で当接する位置に保持するよう設定される。なお、第１減圧弁４４は、被検査材１４から第１エアシリンダ３４に加わる負荷が所定圧力以上となったときには、圧力を下げるように作動して、被検査材１４に大きな負荷を与えないようにすると共に、負荷が所定圧力以下となったときには、圧力を上げるように作動して、ガイドローラ２６,２６を常に一定圧で材料表面に当接するよう構成されている。
【００２０】
前記探傷プローブ１２の構成は、従来公知のものであって、簡単に説明すれば、該プローブ１２における材料表面との対向面に、被検査材１４を磁化して渦電流を発生させる励磁コイルと、この渦電流により誘導電流を発生させる検知コイルとからなる探傷用コイルが配設されている。この探傷用コイルでは、通電により励磁コイルを介して発生させた磁界によって被検査材１４の表面に渦電流を発生させると共に、この渦電流により検知コイルに誘導電流を発生させる。そして、その誘導電流に応じた探傷信号が出力されて、欠陥の有無を判定する判定手段に入力されるようになっている。なお、この判定手段には、探傷信号のレベルに対するしきい値が設定され、該しきい値を信号レベルが越えた場合に、欠陥有りと判定するよう設定してある。
【００２１】
前記取付部材２０の上面には、前記第１エアシリンダ３４の連結部から、材料走行方向に偏倚した位置(材料走行方向の前後何れかの側)に第２エアシリンダ(第２流体圧シリンダ)４６が、そのピストンロッド４６ａを下向きとした姿勢で、材料走行方向の前後に揺動可能に枢支されている。第２エアシリンダ４６の取付部材２０から下方に延出するピストンロッド４６ａは、図１に示す如く、前記第１エアシリンダ３４の付勢力が鉛直に支持部材２４に加わる位置から偏倚する位置において該支持部材２４に球面軸受４８を介して回動可能に連結されて、支持部材２４の材料長手方向および幅方向への揺動を許容し得るよう構成される。また、第２エアシリンダ４６には、図示しないエア供給源から第２減圧弁５０を介して一定圧のエアが供給され、前記ピストンロッド４６ａを介して支持部材２４を一定圧で押圧するよう設定されている。なお、第２エアシリンダ４６に設定される圧力は、前記被検査材１４が有している曲がりに倣って支持部材２４が上下動するのを許容し得る値に設定される。
【００２２】
〔実施例の作用〕
次に、前述した実施例に係る倣い装置の作用につき説明する。前記被検査材１４の探傷に際し、前記第１エアシリンダ３４を付勢して、前記ガイドローラ２６,２６を被検査材１４の表面に所定圧で当接する位置に支持部材２４を保持することで、前記探傷プローブ１２の探傷用コイルが配設される対向面を、被検査材１４の表面に対して一定の間隔だけ離間して対向させる。
【００２３】
この状態で、走行路を走行する被検査材１４における探傷プローブ１２の配設位置を通過する部位では、前述した如く、前記励磁コイルから発生した磁界がその表面に発生し、この磁界による渦電流により検知コイルに誘導電流が発生する。そして、探傷用コイルからはその誘導電流に応じた探傷信号が出力され、これが判定手段に入力される。探傷用コイルにより探傷された探傷信号は、欠陥が存在している部位でレベルが高くなり、前記判定手段では、その信号レベルが前記しきい値を越えると、欠陥が存在しているものとして判定する。
【００２４】
前記被検査材１４に、長手方向への曲がりがあると、前記ガイドローラ２６,２６が当接している支持部材２４は、該曲がりに倣うように、前記第１および第２エアシリンダ３４,４６の付勢力に抗する方向または順ずる方向に上下動する。このとき、支持部材２４の上下動は、第２エアシリンダ４６の付勢力により迅速に行なわれ、前記ガイドローラ２６,２６が被検査材１４の表面から離間するのは抑制される。すなわち、第２エアシリンダ４６の応答性は高く、被検査材１４に小さな曲がりがある場合であっても、支持部材２４をその曲がりに追従して上下動する(倣わせる)ことができ、前記探傷プローブ１２の対向面と材料表面との間隔を一定に保持し得。
【００２５】
また、前記平行リンク機構２２と取付部材２０との連結部および第２エアシリンダ４６と支持部材２４との連結部に球面軸受４０,４８を用いているから、被検査材１４の幅方向の曲がりに対しても、前記支持部材２４を追従して移動(傾動)させることができる。従って、被検査材１４に幅方向の曲がりがあっても、前記探傷プローブ１２の対向面と材料表面との間隔を一定に保持し得る。
【００２６】
このように、実施例の倣い装置３２では、前記探傷プローブ１２を備える支持部材２４を、材料長手方向および幅方向に揺動可能に支持し、かつ前記第２エアシリンダ４６により高い応答性が得られるように構成したから、被検査材１４に長手方向および幅方向の曲がりがあっても、該曲がりに倣うように支持部材２４を移動させることができ、探傷プローブ１２の対向面と材料表面との間隔を一定に保持し得る。従って、渦流探傷装置での欠陥の検出精度を向上することができ、被検査材１４の品質精度も向上し得る。また、前記第１エアシリンダ３４に被検査材１４から加わる負荷の変動は、前記第１減圧弁４４により調節されて、前記ガイドローラ２６,２６が材料表面に常に一定圧で当接するよう構成してあるから、これによっても被検査材１４の曲がり対する支持部材２４(探傷プローブ１２)の追従性が向上する。
【００２７】
なお、従来から、被検査材１４が有する長手方向および幅方向の曲がりが設定値以上である場合は、渦流探傷装置での精度の良い検査が期待できないため、該当する被検査材１４については検査をパスさせていた。しかるに、実施例の倣い装置３２では、幅方向の曲がりについても対応することができ、かつ第２エアシリンダ４６の採用により追従性が向上したから、渦流探傷装置での検査をパスさせる曲がりの設定値を引き上げることができ、これによってパスさせる被検査材１４の量を低減して、後工程での目視検査を行なう作業者の負担を軽減し得ると共に能率を向上することが可能となる。
【００２８】
ここで、従来の倣い装置では、前述したように幅方向の曲がりに対応し得ないため、渦流探傷装置で検査可能な幅方向曲がりＭ(全長に対する値)は、例えば長さ４５０ｍｍ、幅３００ｍｍ、厚み５０ｍｍの平角材では、Ｍ≦５ｍｍであった。すなわち、幅方向曲がりＭが５ｍｍ以上の被検査材に関しては、渦流探傷装置による検査をパスして直接目視検査に移行しており、そのパス量は、総検査対象量に対して３０〜３５％にも達していた。
【００２９】
これに対し、実施例の倣い装置では、幅方向の曲がりにも対応し、かつ応答性が向上したから、渦流探傷装置で検査可能な幅方向曲がりＭ(全長に対する値)を、前述した寸法の平角材の場合でＭ≦２０ｍｍまで引き上げることができ、渦流探傷装置による検査をパスして直接目視検査に移行するパス量は、総検査対象量に対して５％以下に低減することが可能となった。
【００３０】
〔変更例〕
本願は、前述した実施例の構成に限定されるものでなく、以下に例示した方式やその他の各種構成を適宜に採用することができる。
【００３１】
実施例では、倣い装置により渦流探傷装置の探傷プローブを支持する場合で説明したが、他の方式の探傷装置における探傷プローブを支持するものであってもよく、また溶接トーチ等、その他各種のへッドを、加工を施す対象物の表面に対して正確に倣わせる必要があるものに採用し得る。また実施例では、流体圧シリンダとしてエアを用いたシリンダを挙げたが、油圧等、その他の流体圧を用いたシリンダを用いることができる。
【００３２】
実施例では倣い装置(探傷プローブ)に対して被検査材が走行するよう構成したが、逆に被検査材に対して倣い装置(探傷プローブ)を走行する構成であってもよい。また実施例では、平行リンク機構と取付部材との連結部に球面軸受を設けたが、該平行リンク機構と支持部材との連結部に球面軸受を設けたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例に係る倣い装置を示す概略正面図である。
【図２】実施例に係る倣い装置を示す概略側面図である。
【図３】従来の技術に係る倣い装置を示す概略正面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１４ 被検査材(対象物)，２０ 取付部材，２２ 平行リンク機構(揺動機構)
２４ 支持部材，２６ ガイドローラ，３４ 第１エアシリンダ(第１流体圧シリンダ)
４０ 球面軸受，４４ 第１減圧弁(減圧弁)
４６ 第２エアシリンダ(第２流体圧シリンダ)，４６ａ ピストンロッド
４８ 球面軸受
【図１】
2005238394.tif 000003
【図２】
2005238394.tif 000004
【図３】
2005238394.tif 000005