(57)【要約】【課題】主として天井クレーンレールのクラックや頭部摩耗の点検作業用として、小型軽量、携帯可能で、超音波探傷に関する専門知識や熟練技術を持たない一般作業者にも、容易に高能率な点検が可能なレール用超音波探傷装置を提供しようとするものである【解決手段】レール種類毎の、レール基準高さ、音速度、アンプ感度、検出しきい値、警報範囲の測定パラメータを予め記憶させたメモリーと、レール種類の選択による測定パラメータの自動設定機能と、ワンタッチでレールの正確な位置に探触子を接触させ、接触媒質を供給できる機構と測定結果の表示、警報機能をもち、探触子を接触させるだけで自動的に測定してレールの可否を判定し、判定結果により異なる音響や振動により作業者に警報報知する事を特徴としたレール用超音波探傷装置。【選択図】          図１
2007101192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レール頭頂部に接触させた探触子から超音波パルスを入射し、レールのクラックまたは底面で反射される超音波エコーを検出して、レール頭頂部からエコー反射点までの距離を測定することにより、レールのクラックまたは頭部摩耗を検出する超音波探傷装置であって、被測定レール頭部両側面に接するための１対のレールガイドを、被測定レールの頭部最大幅以上の隙間を設けて取り付け、前記レールガイド間隔中央に超音波パルスの送受信を行う探触子を上下方向移動可能に取り付けたホルダーと、前記ホルダーに前記探触子の周りを囲んで取り付け、前記被測定レールと接して接触媒質の堰として作用する弾性体のリングと、前記接触媒質を供給するため、前記ホルダーに設けられ、前記リング内側に開口した流路と、前記接触媒質を貯めるタンクと、前記接触媒質を前記タンクから前記流路を通じて前記リング内側に供給するためのポンプと、前記探触子を駆動するパルス駆動回路と、前記探触子からの信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力信号をしきい値で弁別するコンパレータと、全体の制御を行うＣＰＵ（中央演算装置）と、発振パルス波高値、アンプ感度（増幅度）、検出しきい値、音速度、レール基準高さ、警報範囲、の測定用パラメータを、レール種類毎に記憶させたメモリーと、被測定レール種類を選択するためのスイッチと、被測定レール種類や測定結果を表示するための表示器と、警報を発生する警報発生手段からなり、被測定レール種類を選択することにより、前記メモリー内の被選択レールに対応する測定用パラメータに従って、前記パルス駆動回路の発振パルス波高値、前記増幅回路のアンプ感度（増幅度）、前記コンパレータの検出しきい値を自動設定し、前記探触子から超音波パルスを発振し、反射エコーを検出し、前記超音波パルスの往復時間によりレール頭頂部から反射点までの距離を演算して前記表示器に数値表示し、前記メモリー内の被選択レールに対応する測定用パラメータを使用して、レールのクラックや頭部摩耗を自動判定し、前記警報発生手段により、判定結果に対応した少なくとも３種類の異なる警報により報知する事を特徴とするレール用超音波探傷装置。
【請求項２】
請求項１記載のレール用超音波探傷装置において、前記警報を発生する警報発生手段を音響を発生する音響発生手段とし、前記音響発生手段により、判定結果に対応した少なくとも３種類の異なる音響により報知することを特徴とした、レール用超音波探傷装置。
【請求項３】
請求項１記載のレール用超音波探傷装置において、前記警報を発生する警報発生手段を振動を発生する振動発生手段とし、前記振動発生手段により、判定結果に対応した少なくとも３種類の異なる振動により報知することを特徴とした、レール用超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主として天井クレーンレールのクラックや頭部摩耗の点検用超音波探傷装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
クレーンレールはクレーン車両が通過する毎に、大きな摩擦や荷重を繰り返し受けるため、頭部摩耗やメタルフローと呼ばれる頭部形状の変形、繰り返し荷重によるクラック等が発生する。
特にクラックは通称「アゴ下」と呼ばれる頭部下側のくびれ部分に発生する事が多く、さらにクラックが成長すると通称「首折れ」と呼ばれる頭部の折れが発生し、車両の脱輪や走行不能を招く原因となり、大変危険である。
そのため、クレーンは労働安全衛生法第４５条、労働安全衛生令１５条、クレーン等安全規則３４条に１年毎に１回、定期自主検査が義務付けられており、これらの定期的な点検や保守管理が安全運行に欠かせないものとなっている。
【０００３】
なかでも天井クレーンは高所に施設されるので、軌道は狭く足場が悪い上、クレーンが発生する振動、騒音、塵埃や油等の飛散も多く、滑りやすい。
また保守点検用の通路も、狭い階段や垂直な梯子を含む場合が多い。
【０００４】
レールの割れ（クラック）検査方法には塗料を吹き付けて目視チェックするカラーチェック法と言われる方法や、超音波探傷法が使用される。
なかでも超音波探傷法は検出感度も高く、構造物等の非破壊検査技術としても広く普及している。
通常、人手による超音波探傷作業においては、作業者は先ず探傷装置に必要な音速度、感度等の数種類のパラメータを設定し、次いで被測定レール表面に接触媒質を塗布し、探触子を手に持って被測定レール表面に正確に位置決めして、画面に表示されるエコーの波形を見ながら、明確なエコー波形が得られるよう、探触子の接触状態を微調整、あるいは検出感度を調整し、エコー波形が安定したら、最後に画面のエコー波形から傷の位置や大きさを判定する。
特に天井クレーンの超音波探傷の場合、作業者は前記の悪条件の軌道上で、細かい操作に神経を集中する作業を強いられ、１カ所の測定に２〜３分間、レールの表面状態が悪いような場合には１０分以上を要する作業である。
【０００５】
小型で携帯型のレール用超音波探傷装置としては、レール上で探触子を手動で動かす事により超音波探傷と同時に自動的に探触子の移動距離が読み込まれ、探傷結果をＢスコープ方式やＣスコープ方式により表示可能な手動スキャン式の携帯型レール探傷装置がある（例えば特許文献１参照）。
電池で動作する携帯型のこの装置は、軌道に持ち込んで列車の運行時間の合間にレールの探傷を可能とした優れた探傷装置である。
また天井クレーン用の超音波探傷装置としては、クレーン牽引による自動走査式探傷装置もある（例えば特許文献２参照）。
この装置はデーター処理装置としてパーソナルコンピュータ（以下パソコンと言う）が使用され、探傷装置本体を天井クレーンに取り付けて、パソコンをセットすれば、天井クレーンの移動により自動的に超音波探傷走査が行われ、パソコンに探傷データが取り込まれて表示される、便利な装置である。
他にも台車式のレール用探傷装置が多数考案されている（例えば特許文献３、特許文献４）。
これらは、レールへの接触媒質供給機能を含めた探傷装置全体が組み込まれた台車を２〜３人でレールの上に設置し、１〜２人程度の作業者が押して、または動力台車で牽引して移動させることにより、自動的に超音波探傷が行われる便利な自動探傷装置である。
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−１５９６５５号広報
【特許文献２】特開平０７−１２８３１３号広報
【特許文献３】特開平０４−１６６７６０号広報
【特許文献４】特開平１０−３０７０１５号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、前記特許文献１〜４の装置を含めた、これまでの超音波探傷装置は、レールの探傷用として、高性能で有用な反面、検査作業者は、周波数の選定、音速度の設定、検出感度の設定など、測定対象に応じた複雑なパラメーターの設定操作が必要で、加えて検査対象に適したプローブの選択や接触方法、表示画面からの傷の位置や大きさの読みとりおよび判定等、高度な専門知識や検査ノウハウ、熟練技術が要求され、通常は超音波探傷に関する専門教育を受けた専門技術者しか検査作業を行うことができないという、問題点がある。
加えて、一般的にこのような専門的技術や技能を有する技術者は人件費も高額で、また現在のような長期的不況の経済状況では、人材の流動性も高く、クレーンを有する企業にとってはクレーン検査に必要な専門技術者の安定確保も大きな問題となっている。
【０００８】
また、前記特許文献２〜４のレール用探傷装置は主に鉄道レール等、地上軌道への適用には多くの利点があるが、これらの装置を天井クレーンに対して適用する場合は、前記天井クレーンの狭い保守点検用通路や悪い足場、梯子の存在を考えると、装置の大きさや重さ、構造の点で、探傷装置の設置や調整、撤収に多くの人手や時間を要するという問題点がある。
例えば、２〜３人の人員に於いて、設置および調整２日間、測定１〜２時間、撤収１日間というような非能率な作業になる恐れがある。
【０００９】
このように、これまで天井クレーンレールの点検作業は、前記のような専門技術者の人手に頼った超音波探傷検査以外に、これと言った良い方法が無く、クレーンを所有する多くの企業は、その安全運行の為の保守管理に、多大な、時間的、経済的、人的負担を強いられ、小型、軽量で誰にでも手軽に使用できるレール点検用超音波探傷装置の出現が望まれてきた。
【００１０】
この発明は、主として天井クレーンレールのクラックや頭部摩耗の点検作業用として、軽量且つ携帯可能で、超音波探傷に関する専門知識や技術を持たない一般作業者によっても、容易に且つ短時間に検査が可能なレール点検用超音波探傷装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述の目的を達成するための解決手段を以下に示す。
レール頭頂部に接触させた探触子から超音波パルスを入射し、レールのクラックまたは底面で反射される超音波エコーを検出して、レール頭頂部からエコー反射点までの距離を測定することにより、レールのクラックまたは頭部摩耗を検出する超音波探傷装置であって、被測定レール頭部両側面に接するための１対のレールガイドを、被測定レールの頭部最大幅以上の隙間を設けて取り付け、前記レールガイド間隔中央に超音波パルスの送受信を行う探触子を上下方向移動可能に取り付けたホルダーと、前記ホルダーに前記探触子の周りを囲んで取り付け、前記被測定レールと接して接触媒質の堰として作用する弾性体のリングと、前記接触媒質を供給するため、前記ホルダーに設けられ、前記リング内側に開口した流路と、前記接触媒質を貯めるタンクと、前記接触媒質を前記タンクから前記流路を通じて前記リング内側に供給するためのポンプと、前記探触子を駆動するパルス駆動回路と、前記探触子からの信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力信号をしきい値で弁別するコンパレータと、全体の制御を行うＣＰＵ（中央演算装置）と、発振パルス波高値、アンプ感度（増幅度）、検出しきい値、音速度、レール基準高さ、警報範囲、の測定用パラメータ（以下、レールパラメータと言う）を、レール種類毎に記憶させたメモリーと、被測定レール種類を選択するためのスイッチと、被測定レール種類や測定結果を表示するための表示器と、警報を発生する警報発生手段からなり、被測定レール種類を選択することにより、前記メモリー内の被選択レールに対応するレールパラメータに従って、前記パルス駆動回路の発振パルス波高値、前記増幅回路のアンプ感度（増幅度）、前記コンパレータの検出しきい値を自動設定し、前記探触子から超音波パルスを発振し、反射エコーを検出し、前記超音波パルスの往復時間によりレール頭頂部から反射点までの距離を演算して前記表示器に数値表示し、前記メモリー内の被選択レールに対応するレールパラメータを使用して、レールのクラックや頭部摩耗を自動判定し、前記警報発生手段により、判定結果に対応した少なくとも３種類の異なる警報により報知する事を特徴とするレール用超音波探傷装置（請求項１）である。
【００１２】
また、請求項１記載のレール用超音波探傷装置において、前記警報を発生する警報発生手段を音響を発生する音響発生手段とし、前記音響発生手段により、判定結果に対応した少なくとも３種類の異なる音響により報知することを特徴とした、レール用超音波探傷装置（請求項２）でも良い。
【００１３】
クレーンレールは主に工場内に設置される場合が多く、場所によっては周囲の騒音により報知音が聞こえにくい場合が考えられる。
そのような場合には、請求項１記載のレール用超音波探傷装置において、前記警報を発生する警報発生手段を振動を発生する振動発生手段とし、前記振動発生手段により、判定結果に対応した少なくとも３種類の異なる振動により報知することを特徴とした、レール用超音波探傷装置（請求項３）としても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によるレール探傷器は、被測定レール種類を選択すれば、他のパラメータ設定等の複雑な操作は一切不要で、且つ、前記検査結果の自動判定機能と、判定結果に対応した警報報知機能により、検査作業者が測定結果や表示画面からクラックや頭部摩耗の有無を判定する必要が無く、超音波探傷に関する専門知識や技術を持たない一般作業者によっても、点検作業が可能となる。
また、被測定レールに対する探触子の位置決め機能、および接触媒質供給機能をワンタッチな操作で可能としたことにより、容易で且つスピーディな点検が可能となる。
例として、下記の本発明の実施形態例に示したレール探傷器による検査作業は、特別な教育訓練を受けていない一般作業者によっても、１カ所当たり３〜５秒程度での検査が可能であった。
【００１５】
さらに本発明によれば、検査に必要な全ての機能が、小型軽量かつ携帯可能な構造に構成できることにより、持ち運び操作性が著しく向上し、前記天井クレーンの点検作業現場に於いても安全迅速な移動が可能となる。
例として、下記の本発明の実施形態例に示したレール探傷器は、幅約２０ｃｍ、奥行き約２２ｃｍ、高さ約９６０ｃｍのサイズに実装され、全体の重量は約２ｋｇ程度であり、しかも、滑りにくい取っ手を装備した杖状なので持ちやすく、一人で片手で持って容易に持ち運ぶことができ、多数ある測定点間の移動は勿論、狭い通路や梯子を通って移動するような場合にも、安全且つ迅速な移動が可能となった。
【００１６】
従って、本発明によるレール探傷器を使用すれば、極めて高い検査の作業能率、機動性、柔軟性を一般作業者によっても達成でき、これまでクレーンレールの保守点検に費やしてきた多くの労力、時間、費用を大幅に縮小する事が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は本発明の実施形態の１例を表す正面図で、図２は上面図、図３は側面図である。
図４は探触子、ホルダー部分の詳細正面図で、図５は詳細下面図である。
図６は全体のブロック図である。
図７はＣＰＵが実行する制御プログラムのフロー図である。
図８はレールガイドの作用に関する説明用上面図で、図９は説明用正面図ある。
【００１８】
図４、図５に示すように一部を細くして段付形状にした１対のレールガイド２を、測定対象レール５０の頭部幅以上の間隔Ｗ１を保って取り付けた、ホルダー３のレールガイド間隔の中央に、探触子１を取り付ける。
一般に使用されるレール頭部の最大幅は約１２０ｍｍ程度であり、Ｗ１を１５０ｍｍ程度とすれば良い。
ホルダー３は約３０ｍｍ角、２００ｍｍ程度の長さで、材質は軽くて丈夫なアルミニウム合金製がよい。
また、耐腐食性を向上するため、陽極酸化被膜処理（アルマイト処理）を施すと良い。
【００１９】
レールガイド２の前記段付形状の長さや幅は図９に示すようにレール頭部上面付近のメタルフローや欠けを避けられる寸法にしておく。例えばレール頭頂から約１８〜２５ｍｍ程度までの範囲に相当する部分の直径は、それより下部の太い部分より１５〜２０ｍｍ程度細くしておく。
また、レールと接触する太い部分の材質は、例えば鉄鋼やステンレス鋼等のような耐摩耗性の高い硬質材料を使用すると良い。
さらには、レールガイド２全体を回転可能として、摩耗した部分を避けて再使用できるようにしても良いし、レールと接触する太い部分のみを回転可能としても良い。
【００２０】
探触子１は２〜５ＭＨｚ程度の共振周波数を持つ、厚み測定用垂直探触子を使用し、図４に示すようにコイルバネ２４と押さえ板２５によって高さ方向に移動可能に取り付け、測定の際にはレール５０により前記ホルダー３内に押し込まれてレール５０と一定圧力で接触する。
コイルバネ２４の代わりに、板バネや線バネの片側で探触子１を上から押さえるように、他方をホルダー３上部に固定しても良い。
【００２１】
図９および図４、図５に示すように探触子１とレール５０間に接触媒質４３を保持するための堰となる弾性体のリング４を探触子１の周りを囲んでホルダー３に取り付け、ホルダー３上部に設けた接続用パイプ２２からホルダー３内部を通じてリング４の内側に開口した流路２３を設ける。
リング４の材質はゴム製やビニールやポリエチレン等の軟質合成樹脂が良く、その断面形状は円形のオーリングでも良いし、上方から見た形状も楕円形でも、多角形でも良い。
【００２２】
図１、図４に示すように接触媒質４３を入れるタンク５のキャップ６には出力チューブ８と加圧チューブ１０を設ける。
キャップ６内に固定され、タンク５のほぼ底面まで達した出力パイプ７に接続された出力チューブ８はキャップ６を出てすぐに出力チューブ８、９に分岐し、出力チューブ８は杖状保持具１１の上方に開口し、チューブ９は下方に位置する接続用パイプ２２に接続されている。
加圧チューブ１０はキャップ６のタンク５内側にすぐ開口しており、図３に示すようにポンプ１４へ接続されている。
出力パイプ７がタンク５のほぼ底面に開口していることにより、タンク５内の接触媒質４３を殆ど残らず取り出すことができる。
【００２３】
ポンプ１４は弾性体の中空袋状で、これを握ると内容積が減少して加圧チューブ１０からタンク５内に一定量の空気を送り込み、タンク５内の接触媒質４３が押し出されて、チューブ９、接続用パイプ２２、流路２３を通じてリング４内側の探触子１とレール５０間に適量注入される。
ポンプ１４はゴム製あるいはビニールやポリエチレン等の軟質合成樹脂製が良く、また形状は球形や楕円形、あるいはベローズ形のものでも良いし、また小型電動ポンプでもよい。
【００２４】
保持具１１の先端にホルダー３を固定金具２７により固定し、他端には測定結果を表示する表示器１６とモードスイッチ１７、選択スイッチ１８、ブザー１９（請求項２）からなる操作部２０と取っ手１５を取り付ける。
保持具１１は、軽さと強度を両立するため、直径２５ｍｍ程度、肉厚０．５ｍｍ程度、長さ７００ｍｍ程度の薄肉ステンレスパイプを使用すると良い。
取っ手１５は、直径２５ｍｍ程度、板厚０．５ｍｍ程度、長さ１２０ｍｍ程度の薄肉ステンレスパイプにゴム製の滑り止めカバーを被覆したもので、内部は小型モーターの軸に径方向にアンバランスな重りを取り付けた振動モータ２１を取り付け（請求項３）、片手で取っ手を持ったまま操作できる位置に、ポンプ１４（小型電動ポンプを使用する場合は、その作動スイッチ）を取り付ける。
保持具１１や取っ手１５は前記薄肉ステンレスパイプの代わりに肉厚１〜２ｍｍ程度のアルミニウム合金製パイプでも良い、この場合は、前記ホルダー３同様、耐食性向上のため、陽極酸化被膜処理（アルマイト処理）を施すと良い。
【００２５】
保持具１１にはこのほか、電気回路を収納した計測部本体１２、容量２５０〜３５０ｍｌ程度の合成樹脂（例えばポリエチレン）製のタンク５を取り付けておく。
タンク５内には接触媒質４３として清浄水を適量入れておく。
被測定レール表面の錆びや油分等により前記探触子との音響的接触が悪い場合、前記清浄水の代わりに、市販の中性洗剤等の界面活性剤を清浄水で１００〜３００倍程度希釈した水溶液を使用すると効果がある。
【００２６】
以下、計測部本体１２の内部構成について説明する（図６ブロック図参照）。
計測部本体１２内にはＲＯＭ３６とＲＡＭ３７とＥＥ−ＰＲＯＭ３８を含むＣＰＵ４０があり、読み出し専用のＲＯＭ３６内には後述するクロックパルスの周期や、レール種類毎の発振パルス波高値、アンプ感度、検出しきい値、音速度、レール基準高さ、警報範囲、のレールパラメータを、全測定対象レール分、予め記憶させておく。
ＲＯＭ３６内にはこのほかＣＰＵ４０に実行させる探傷装置の制御プログラムを機械語コードとして書き込んでおく。
読み書き両用のＲＡＭ３７はＣＰＵ４０が演算や信号処理の一時記憶用メモリーとして使用する。
ＥＥ−ＰＲＯＭ３８はＣＰＵ４０からデータの読み書きが可能で、電源のオフ後にも記憶データが保持される特性（不揮発性）を有しているので、前述の複数種類のレールパラメータから選択された現在測定中の被測定レールパラメータを登録（記憶）するために使用するが、被測定レールパラメータの代わりに現在測定中の被測定レール種類を登録（記憶）し、それに対応したＲＯＭ３６内のレールパラメータを読み出して使用してもよい。
また、ＥＥ−ＰＲＯＭ３８の代わりにフラッシュＲＯＭを使用しても同様の効果がある。
【００２７】
また、計測部本体１２内にはアナログ電圧により発振パルス波高値が設定可能で、ＣＰＵ４０からの送信信号により探触子１を駆動して超音波パルスを発生するためのパルス駆動回路３０や、アナログ電圧により増幅度が設定可能で、探触子からのエコー信号を増幅するための増幅回路３１や、増幅回路３１の出力をアナログ電圧の検出しきい値と比較し、エコーパルスを出力するコンパレータ３２、ＣＰＵ４０から発振パルス波高値や、アンプ感度、検出しきい値、をアナログ電圧で設定するためのＤ−Ａ変換器３９、時間基準となる正確なクロックパルスを発生するクロック発振器３３、クロックパルスを計数するカウンタ３５、送信パルスとエコーパルスによりカウンタ３５に入力されるクロックパルスを開閉するゲート回路３４、さらには装置の作動エネルギー源である電池４１や電池電圧を変圧、安定化する電源回路４２、電源スイッチ１３が組み込まれている。
【００２８】
次に、ＣＰＵの制御プログラムステップを中心にして、計測部本体１２の動作について説明する（図７フローチャートおよび図６ブロック図参照）。
【００２９】
電源がオンされるとＣＰＵ４０が起動し、前記ＲＯＭ３６内の制御プログラムを自動的に実行する。ＣＰＵ４０は、スタートすると、ＥＥ−ＰＲＯＭ３８から被測定レールパラメータを読み出してＲＡＭ３７内の定数アドレスにセットし、またＤ−Ａ変換器３９を通じてパルス駆動回路３０の発振パルス波高値や、増幅回路３１の増幅度（感度）、コンパレータ３２の検出しきい値を設定する初期化動作を実行する。
Ｄ−Ａ変換器３９を通じて設定された値は、電源ＯＮの間は、再度設定されるまで、Ｄ−Ａ変換器３９内に記憶、保持される（ステップＳ１）。
次にモードスイッチ１７が押されていないかをチェックし（ステップＳ２）、押さた場合だけレール選択モードに入り、それ以外は常時測定モードを実行する（ステップＳ３）。
【００３０】
レール選択モードでは、現在選択されているレール種類を表示器１６に表示して、選択スイッチ１８をチェックし（ステップＳ４、Ｓ５）、これが押される度に被選択レールをＲＯＭ３６内の次のレール種類に変更し表示器１６に表示する（ステップＳ６）、もしＲＯＭ３６内最後のレール種類になると再び最初のレール種類に戻り、モードスイッチ１７が押されるまで繰り返す（ステップＳ７、Ｓ８）。
モードスイッチ１７が押されると選択中のレール種類に対応したレールパラメータをＲＯＭ３６内から読み出し、ＥＥ−ＰＲＯＭ３８に書き込んで（登録）、ステップＳ１に戻り、前記ＥＥ−ＰＲＯＭ３８に書き込まれた被選択レールパラメータにより、再初期化を行い、測定モードを再スタートする。
【００３１】
測定モードではＣＰＵ４０は一定時間毎に、カウンタ３５をゼロクリア（初期化）した後、送信パルス信号を出力する（ステップＳ１０）。
送信パルス信号はパルス駆動回路３０に入力されて、設定された波高値の電圧パルスを探触子１に供給し、前記電圧パルスは探触子１で超音波パルスに変換され、被測定レール５０に入射される。
同時に前記送信パルス信号により、ゲート回路３４はクロック発振器３３から、カウンタ３５へのクロックパルスゲートを開き、カウンタ３５はクロックパルスが入力されて計数を開始する。
【００３２】
クラックやレール底面等で反射して探触子１に戻ってくる超音波エコーは、探触子１で再び電圧信号に変換され、設定された増幅度で増幅回路３１により増幅された後、設定された検出しきい値とコンパレータ３２で比較される。
【００３３】
信号がしきい値を越えるとコンパレータ３２のエコーパルス出力によって、ゲート回路３４はクロックパルスゲートを閉じてカウンタ３５の計数を停止し、計数値を保持すると同時に、エコー検出としてエコー検出信号をＣＰＵ４０に入力する。
このようにして超音波パルス入射からエコー検出まで、被測定レール中の超音波パルスの往復期間だけ、クロックパルスがカウンタ３５に計数される。
【００３４】
被測定レールの超音波音速度をＶ（ｍ／ｓｅｃ）、クロックパルスの周期をＴ（ｓｅｃ）、前記カウンタ３５の計数値をＮ（カウント）とすると、前記カウンタ３５の計数値と前記クロックパルス周期との積は、前記超音波パルスの往復時間であり、これと被測定レール音速度との積は、レール表面からエコー反射点までの前記超音波パルスの往復距離となる。
当然ながらレール表面からエコー反射点までの距離（以下、測定距離という）は、前記往復距離の半分である。
従って測定距離Ｌ（ｍ）は下記の式１で表される。
【００３５】
「式１」          Ｌ  ＝  Ｖ  ×  Ｎ  ×  Ｔ  ÷  ２
【００３６】
送信パルスの出力後、ＣＰＵ４０はエコー待ち受け状態となり（ステップＳ１１）、ゲート回路３４からのエコー検出信号を待っている。
エコー検出により、ゲート回路３４からのエコー検出信号が発生すると、ＣＰＵ４０はカウンタ３５の計数値を読み込み（ステップＳ１２）、前記被測定レールパラメータやクロックパルス周期をもとに、前記式１により、測定距離を演算し（ステップＳ１３）、表示器１６に表示する（ステップＳ１４）。
【００３７】
次にＥＥ−ＰＲＯＭ３８に記憶された前記レールパラメータ中のレール基準高さと警報範囲により、レール高さ範囲を計算し、これと測定距離を比較し（ステップＳ１５）、前記レール高さ範囲内の場合は正常測定と判定し、前記レール高さ範囲未満の場合はクラックまたは頭部摩耗検出によるレール異常と判定し、前記レール高さ範囲を越えた場合は、レール表面の錆や異物等の付着、探触子の接触状態不良、等による測定不能（エコー検出不能を含む）と判定して、それぞれ正常測定／レール異常／測定不能の判定結果に対応させた異なる音響になるようブザー１９を駆動して報知し（請求項２）、異なる振動となるよう振動モータ２１を駆動して報知する（請求項３）（ステップＳ１６、Ｓ１７）。
【００３８】
前記異なる音響はブザー１９の鳴動回数や鳴動間隔を変えて行うが、ブザー１９の代わりにスピーカーを使用しても同じ目的が達成される、この場合の音響の違いは音響周波数や鳴動回数、鳴動間隔を変えて行うが、予めＲＯＭ３６内に記憶した複数種類の音声データと、ＣＰＵ４０による音声合成技術を使用し、音声を変えてスピーカーにより報知しても同じ目的が達成できる（請求項２）。
また前記振動モータ２１に於いて振動パターンの違いは振動回数や振動間隔を変えて行うが、振動モータ２１の代わりに電磁ブザーによる振動を利用しても良い（請求項３）。
【００３９】
本発明は、作業者が立った姿勢のままで検査作業を行う方法を、最も楽で能率が良い作業手段としているが、作業者がしゃがんだ姿勢で行う方法も殆ど差はないので、しゃがんだ姿勢による検査が必要な場合は、保持具１１の長さを短くする事により対応できる。
この場合、タンク５は作業者の腰ベルト等に取り付けてもよい。
【００４０】
以下、本発明による超音波探傷装置を使用したレール点検作業手順を説明する。
【００４１】
本発明による超音波探傷装置の電源スイッチ１３をＯＮすると、自動的に前回設定したレールパラメータによる測定モードで探傷動作がスタートする。
前回と異なるレールを測定する場合や、レール種類を確認したい場合は、モードスイッチ１７を押すと、レール選択モードに移行し、現在選択されているレールの種類が表示される。
このモードでは選択スイッチ１８を押す度に表示されたレール種類が順次変化するので、検査しようとするレールを表示した状態で、再びモードスイッチ１７を押せば、そのレールパラメータがＥＥ−ＰＲＯＭ３８に記憶された後、自動的にそのレールパラメータによる測定動作がスタートする。
本装置では被測定レールを選択する以外にパラメータ等を設定する必要は全くない。
【００４２】
保持具先端のホルダー３を２個のレールガイド２がレールの両側面を跨ぐようにレール５０上に乗せて軽く回転させると、レールガイド２の先端凸部がそれぞれレール５０頭部の下側両側面に当たることにより、レール５０頭頂部にメタルフローや欠けが有っても、探触子１は自動的にレール頭部の中心位置に位置決めされ、その直下にあるレール腹部からレール底面までが探触子１の探傷視野に入る。
そのままポンプ１４を作動すると自動的に探触子１の先端に接触媒質が供給されてレール表面と探触子の隙間を満たし、探触子と被測定レール間の音響的結合が密に行われる。
【００４３】
測定モードでは、常に一定時間毎にパルス送受信が行われているので、探触子１と被測定レール５０間の音響的結合が成立すると、すぐに測定が自動的に行われ、表示器１６に測定距離が表示され、音響（請求項１）および振動（請求項２）による判定結果の報知が行われる。
従って作業者は、音響または振動だけで簡単に測定結果の正常／異常を判断する事ができる。
【００４４】
１度登録されたレールパラメータは電源を切っても保存され、次回からは電源ＯＮ時に自動的に呼び出されて探傷動作がスタートするので、前回と同じレールを続けて検査する場合は、電源スイッチをＯＮするだけで、それ以外の設定操作は全く必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態を示す正面図
【図２】本発明の実施形態を示す上面図
【図３】本発明の実施形態を示す側面図
【図４】図１の探触子、ホルダー部分の詳細図
【図５】図１の探触子、ホルダー部分の底面図
【図６】ブロック図
【図７】ＣＰＵ制御プログラムのフローチャート
【図８】探触子のセンタリング機能説明用上面図
【図９】探触子のセンタリング機能説明用正面図
【符号の説明】
【００４６】
１                  探触子
２                  レールガイド
３                  ホルダー
４                  リング
５                  タンク
６                  キャップ
７                  出力パイプ
８、９              出力チューブ
１０                加圧チューブ
１１                保持具
１２                測定部本体
１３                電源スイッチ
１４                ポンプ
１５                取っ手
１６                表示器
１７                モードスイッチ
１８                選択スイッチ
１９                ブザー
２０                操作部
２１                振動モータ
２２                接続用パイプ
２３                流路
２４                コイルバネ
２５                押さえ板
２６                分岐管
２７                固定金具
３０                パルス駆動回路
３１                増幅回路
３２                コンパレータ
３３                クロック発振器
３４                ゲート回路
３５                カウンタ
３６                ＲＯＭ
３７                ＲＡＭ
３８                ＥＥ−ＰＲＯＭ
３９                Ｄ−Ａ変換器
４０                ＣＰＵ
４１                電池
４２                電源回路
４３                接触媒質
５０                被測定レール
５１                メタルフローによるレールの突起
５２                レールの欠け
Ｓ１〜Ｓ１７        フローチャートのステップ
Ｗ１                レールガイド間隔
【図１】
2007101192.tif 000003
【図２】
2007101192.tif 000004
【図３】
2007101192.tif 000005
【図４】
2007101192.tif 000006
【図５】
2007101192.tif 000007
【図６】
2007101192.tif 000008
【図７】
2007101192.tif 000009
【図８】
2007101192.tif 000010
【図９】
2007101192.tif 000011