(57)【要約】【課題】使い勝手に優れ、高い精度で溶接部の溶け込み深さを検査することのできる探傷装置を提供することを目的とする。【解決手段】探傷装置１０において、探触子２０を保持する治具３０の第一フレーム３１、第二フレーム３２の開き角を調整可能とし、デッキプレート１０１とリブ１０２に治具３０を確実に押し付けて位置決めする。さらに、Ｙ軸調整ロッド４２により、探触子２０の位置を、溶接部１００の溶け込み部に合わせて確実に調整できるようにした。また、第一フレーム３１、第二フレーム３２には、ローラ３８に加え、磁石３９を備え、溶接部１００の溶接線方向に治具３０を移動させるときに、治具３０がデッキプレート１０１およびリブ１０２から離れることなく移動させることができるようにした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一部材と第二部材が隅肉溶接される溶接部の溶け込み深さを当該溶接部の溶接線方向に沿って連続的に検査する探傷装置であって、
前記第一部材に対向する第一フレームと、
前記第一フレームに連結され、前記第二部材に対向する第二フレームと、
前記第一フレームおよび前記第二フレームの少なくとも一方に保持され、前記溶接部に向けて超音波を出力する探触子と、
前記第一フレームおよび前記第二フレームを前記溶接線方向に移動させたときの移動量を検出する移動量検出部と、
前記第一フレームおよび前記第二フレームを前記溶接線方向に移動させながら前記探触子から出力した超音波の反射波を検出する反射波検出部と、
前記反射波検出部で検出した前記反射波と前記移動量検出部で検出される前記移動量とに基づき、前記探触子を前記溶接線方向に移動させたときのエコー画像を生成して出力するデータ処理部と、を備えることを特徴とする探傷装置。
【請求項２】
前記第一フレームおよび前記第二フレームは、それぞれ、前記第一部材および前記第二部材の表面に沿って前記溶接線方向に走行移動可能なローラと、前記第一フレームおよび前記第二フレームを前記第一部材および前記第二部材に吸引させる吸引部材と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の探傷装置。
【請求項３】
前記第一フレームと前記第二フレームは、その開き角が前記第一部材に対する前記第二部材の交差角度に応じて調整可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の探傷装置。
【請求項４】
前記第一フレームと前記第二フレームは、その開き角が、前記第一フレームと前記第二フレームにおいて前記第一部材と前記第二部材に対向する側の対向面どうしの交点を中心として、調整可能とされていることを特徴とする請求項３に記載の探傷装置。
【請求項５】
前記探触子は、前記第一部材または前記第二部材の表面に沿って前記溶接線に対して接近・離間する方向に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の探傷装置。
【請求項６】
前記第一フレームと前記第二フレームの開き角を検出する角度検出センサが備えられていることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の探傷装置。
【請求項７】
前記第一フレームまたは前記第二フレームに、前記第一部材または前記第二部材の板厚を検出する板厚検出センサが備えられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の探傷装置。
【請求項８】
前記第一部材と前記第二部材の、前記溶接線に直交する面における断面形状、板厚、交差角度を示す設計図面データを格納する設計データ格納部をさらに備え、
前記データ処理部は、前記エコー画像に重ね合わせて、前記設計図面データに対応した前記第一部材と前記第二部材の外殻線を表示することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一部材と第二部材が隅肉溶接される溶接部の溶け込み深さを検査する探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼床版橋梁のデッキリブには、断面Ｕ型をなしたリブ材が補強材として多く用いられてきた。しかしながら、交通量の増加および重量増に伴い、鋼床版溶接部（デッキプレートとリブとの溶接部など）に疲労損傷が多く見られるようになってきた。近年の疲労設計指針では、Ｕリブ材を用いた鋼床版溶接部の溶け込み必要深さは、板厚の７５％を確保することが必要となった（非特許文献１参照。）。
しかしながら、７５％の溶け込みを非破壊検査で確認できる技術がないため、現状は、製品と同じ条件で溶接したサンプルを用いて断面調査（切断）を行い、鋼床版溶接部における溶け込みを確認している。
【０００３】
実際に溶接した鋼床版溶接部の溶け込み深さを確認するには、非破壊検査を用いる。
しかし、鋼床版溶接部をはじめとして、隅肉溶接部のような部分溶け込み溶接部の非破壊検査は通常実施されないことが多い（検査が義務付けられていない）のが現状である。
【０００４】
鋼床版橋梁のデッキリブの鋼床版溶接部における溶け込み深さを自主検査することを目的として、非破壊検査手法である超音波探傷法を用いる手法がある（例えば、特許文献１、２参照）。
この手法は、あらかじめ、鋼床版溶接部の溶け込み深さを変化させた模擬試験片により、溶け込み深さと、鋼床版溶接部からに超音波を当てたときのエコー出力の高さのデータとを採取して相関をとっておく。そして、実際の製品において、鋼床版溶接部に超音波を当て、得られたエコー出力の高さから、溶け込み深さを求めることで、鋼床版溶接部の評価を行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３７２３５５５号公報
【特許文献２】特開２００７−１７８１９７号公報
【特許文献３】特開２００１−３０５１１５号公報
【特許文献４】特開２００１−３４３３７０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「鋼床版縦リブ・横リブ交差部の局部応力と疲労強度」  三木  千壽，舘石  和雄，奥川  淳志，藤井  裕司  土木学会  土木学会論文集 Ｉ、１９９５年  ７月  519/Ｉ-32号  127-137ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、超音波探傷法（斜角探傷）を用いた方法は、鋼床版溶接部に対し、「一定の角度で送受信する」ため、一面的な（一定角度からの反射エコーのみで見た）評価・判断になり、情報量が少なく、結果、溶け込み深さの検出精度が今一歩の状態である。
また、評価基準が、あらかじめ人工的に作成したスリットの反射エコーをデータベース化したマスターデータを利用したものである。実際の製品においては、鋼床版溶接部の先端の未溶着部から反射エコーが返るため、人工スリットからの反射エコーとは異なるという課題がある。
【０００８】
ところで、原子力発電所の溶接部の非破壊検査などで実用化され始め、高い検出性能が期待できるフェイズドアレイ超音波探傷法が存在する（例えば、特許文献３、４参照。）。
しかし、原子力発電所における溶接部は、突き合わせの継ぎ手溶接であり、鋼床版溶接部をはじめとする隅肉溶接部を検査対象とする場合、フェイズドアレイ超音波探傷法では、検査対象に応じた適切な利用方法、およびそれに応じた冶具や精度確保の手段が明らかになっていない。
【０００９】
このようにして、従来の技術においては、鋼床版溶接部をはじめとする隅肉溶接部における非破壊検査は、実用に叶うとまで言えるレベルではないのが現状である。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、使い勝手に優れ、高い精度で溶接部の溶け込み深さを検査することのできる探傷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】
【００１０】
かかる目的のもとになされた本発明は、第一部材と第二部材が隅肉溶接される溶接部の溶け込み深さを当該溶接部の溶接線方向に沿って連続的に検査する探傷装置であって、第一部材に対向する第一フレームと、第一フレームに連結され、第二部材に対向する第二フレームと、第一フレームおよび第二フレームの少なくとも一方に保持され、溶接部に向けて超音波を出力する探触子と、第一フレームおよび第二フレームを、溶接線方向に移動させたときの移動量を検出する移動量検出部と、第一フレームおよび第二フレームを溶接線方向に移動させながら探触子から出力した超音波の反射波を検出する反射波検出部と、反射波検出部で検出した反射波と移動量検出部で検出される移動量とに基づき、探触子を溶接線方向に移動させたときのエコー画像を生成して出力するデータ処理部と、を備えることを特徴とする。
このような探傷装置によれば、第一フレームを第一部材に対向させ、第二フレームを第二部材に対向させた状態で、第一フレームおよび第二フレームを溶接線方向に移動させながら探触子から溶接部に向けて超音波を出力し、その反射波を反射波検出部により検出するともに、移動量検出部により第一フレームおよび第二フレームの溶接線方向への移動量を検出することで、データ処理部において、反射波検出部で検出した反射波と移動量検出部で検出される移動量とに基づき、探触子を溶接線方向に移動させたときのエコー画像を生成して出力することができる。これにより、溶接部における溶け込み深さを溶接線に沿って連続的に検査することが可能となる。
【００１１】
第一フレームおよび第二フレームは、それぞれ、第一部材および第二部材の表面に沿って溶接線方向に走行移動可能なローラと、第一フレームおよび第二フレームを第一部材および第二部材に吸引させる吸引部材と、を備える構成とすることができる。これにより、第一フレームおよび第二フレームを、第一部材および第二部材の表面に密着させながら溶接線に沿って移動させることができる。吸引部材としては、磁石が好適である。
【００１２】
また、第一フレームと第二フレームは、その開き角が第一部材に対する第二部材の交差角度に応じて調整可能とするのが好ましい。このとき、第一フレームと第二フレームの開き角を検出する角度検出センサを備えることもできる。
また、第一フレームと第二フレームは、その開き角が、第一フレームと第二フレームにおいて第一部材と第二部材に対向する側の対向面どうしの交点を中心として調整可能とされていることを特徴とするのが好ましい。
【００１３】
さらに、探触子は、第一部材または第二部材の表面に沿って溶接線に対して接近・離間する方向に移動可能に設けるのが好ましい。これにより、第一部材に対する第二部材の交差角度に応じて探触子の位置を調整することで、探触子から溶接部に対して超音波を確実に当てることができる。
【００１４】
また、第一フレームまたは第二フレームに、第一部材または第二部材の板厚を検出する板厚検出センサを備えることもできる。
【００１５】
さらに、探傷装置は、第一部材と第二部材の、溶接線に直交する面における断面形状、板厚、交差角度を示す設計図面データを格納する設計データ格納部をさらに備えることができる。この場合、データ処理部は、エコー画像に重ね合わせて、設計図面データに対応した第一部材と第二部材の外殻線を表示することができる。これにより、エコー画像において、溶接部の溶け込み深さを、容易に視覚的に把握できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、溶接部における溶け込み深さを溶接線に沿って連続的に検査することが可能となる。これにより、溶接部の疲労耐久性確保のための溶け込み深さを、溶接施工後に速やかに、高精度に確認できるようになる。そして、溶け込み深さが万が一不足している場合には、速やかに補修溶接を行い、溶接部の疲労耐久性確保を確実に行える。
【００１７】
また、第一フレームおよび第二フレームを、第一部材および第二部材の表面に密着させながら溶接線に沿って移動させたり、第一フレームと第二フレームの開き角を第一部材に対する第二部材の交差角度に応じて調整可能としたり、探触子を、第一部材または第二部材の表面に沿って溶接線に対して接近・離間する方向に移動可能とすることで、溶接部の溶け込み深さを、高精度で、かつ使い勝手良く検査することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第一の実施形態における探傷装置で検査を行うデッキプレートとリブの溶接部を示す斜視図である。
【図２】探触子および治具を示す図であり、（ａ）は溶接線に対向する方向から見た図、（ｂ）は溶接線に直交する断面から見た図である。
【図３】探触子によりデッキプレートとリブの溶接部に対して超音波を当てたときの様子を示す図である。
【図４】探触子および治具を示す斜視図である。
【図５】図４の一部を破断した図である。
【図６】コントローラの構成を示す図である。
【図７】溶接線に沿った方向におけるエコー画像の例である。
【図８】溶接線に直交する断面におけるエコー画像の例である。
【図９】デッキプレートに探触子を当てた場合における、溶接部に対して超音波を当てたときの様子を示す図である。
【図１０】第一の実施形態の応用例を示す図である。
【図１１】第二の実施の形態において、設計図面データに基づく外殻線をエコー画像に重ね合わせた例を示す図である。
【図１２】第二の実施形態におけるコントローラの構成を示す図である。
【図１３】リブに探触子を当てた場合における、溶接部に対して超音波を当てたときの様子を示す図である。
【図１４】第三の実施形態におけるにおける探傷装置を示す斜視図である。
【図１５】図１４の探傷装置を、溶接部に対向する側から見た斜視図である。
【図１６】第三の実施形態における探傷装置の変形例を示す斜視図である。
【図１７】図１６の探傷装置の回転機構を示す透視展開図である。
【図１８】第一の実施形態の探傷装置において、デッキプレートとリブの交差角度がずれると探傷装置の位置がずれてしまうことを示すための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
〔第一の実施形態〕
図１、図２に示すように、探傷装置１０は、デッキプレート１０１と、断面Ｕ字型のリブ１０２との溶接部１００を非破壊にて探傷検査するものである。ここで、デッキプレート１０１とリブ１０２との溶接部１００は、その交差角度θが鈍角であり、溶接線がデッキプレート１０１とリブ１０２との継ぎ目が連続する方向に沿って延びるよう溶接がなされたいわゆる隅肉溶接である。
【００２０】
図２に示すように、探傷装置１０は、探触子２０と、探触子２０を保持する治具３０と、コントローラ５０と、を有している。
図２、図３に示すように、探触子２０は、いわゆるフェイズドアレイであり、先端面２０ａに、複数の振動子２１が、所定の方向に沿って一列に配置されている。各振動子２１は、圧電素子からなり、電気信号に応じた振動を発するとともに、外部から受けた振動に応じた電気信号を発する。また、先端面２０ａには、ノイズとなる反射波を防ぐための楔状のブロック２２が一体的に取り付けられている。このブロック２２には、例えば、特開２００８−１５１６２６号公報に示したものを用いることができる。
【００２１】
図４に示すように、治具３０は、それぞれ矩形状に組まれた第一フレーム３１と第二フレーム３２とが、その一辺３１ａ、３２ａ側においてヒンジ３３を介して回動自在に連結されている。これにより、第一フレーム３１と第二フレーム３２は、その開き角が調整可能とされている。
【００２２】
第一フレーム３１と第二フレーム３２との間を掛け渡すように、二本一対の角度固定バー３４、３４が設けられている。第一フレーム３１、第二フレーム３２において、前記の一辺３１ａ、３２ａに直交する二つの辺３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃには、それぞれ、その長さ方向に連続するスリット３５が形成されている。各角度固定バー３４は、両端部に、それぞれエンドプレート３４ａが回動自在に設けられている。このエンドプレート３４ａは、第一フレーム３１、第二フレーム３２の開き角が変化した場合にも、第一フレーム３１、第二フレーム３２の辺３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃにそってスライドしつつ、常に第一フレーム３１、第二フレーム３２に対向する構成とされている。
エンドプレート３４ａに形成された図示しない貫通孔に、角度調整ネジ３６が挿入され、その先端部のネジ軸部が、スリット３５の内部に収容された図示しないナットにねじ込まれている。これにより、各角度固定バー３４の両端部のエンドプレート３４ａ、３４ａと、第一フレーム３１、第二フレーム３２とが締結されることで、第一フレーム３１、第二フレーム３２の開き角が任意の角度で固定できるようになっている。
【００２３】
また、二本一対の角度固定バー３４、３４間には、Ｈ型のグリップ３７が取り付けられており、この治具３０を作業者が手で保持できるようになっている。
【００２４】
第一フレーム３１、第二フレーム３２において、角度固定バー３４が設けられた側とは反対側の面には、それぞれ、辺３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃに、走行用のローラ３８が設けられている。各ローラ３８は、第一フレーム３１、第二フレーム３２の辺３１ａ、３２ａに沿った方向（この方向をＸ軸方向と称する）に走行移動可能なように回転自在に保持されている。
また、第一フレーム３１、第二フレーム３２において、ローラ３８が設けられた側の面には、磁石（吸引部材）３９が設けられている。この磁石３９は、ローラ３８がデッキプレート１０１またはリブ１０２に接触した状態で、デッキプレート１０１またはリブ１０２との間にクリアランスを隔てて対向するよう設けられている。この磁石３９により、鋼材からなるデッキプレート１０１またはリブ１０２に対して磁力による吸引力を発揮することで、第一フレーム３１、第二フレーム３２は、ローラ３８の回転によりデッキプレート１０１またはリブ１０２に沿って吸い付きながら走行移動するようになっている。
【００２５】
図２（ｂ）、図５に示すように、第二フレーム３２には、探触子２０を保持するホルダー４０が設けられている。ホルダー４０は矩形状の枠で、探触子２０のブロック２２がはめ込まれている。
図２（ｂ）に示すように、第二フレーム３２の辺３２ｄには、辺３２ａと辺３２ｄを結ぶ方向（この方向をＹ軸方向と称する）に貫通する孔４１が形成されており、この孔４１には、Ｙ軸調整ロッド４２がＹ軸方向に移動可能に挿入されている。Ｙ軸調整ロッド４２の頭部にはネジ部４２ａが形成され、このネジ部４２ａに、調整ノブ４３、固定ノブ４４がねじ込まれている。そして、調整ノブ４３を回転させることで、Ｙ軸調整ロッド４２を第二フレーム３２に対してＹ軸方向に進退できるようになっている。固定ノブ４４を締め込んで調整ノブ４３に押しつけることにより、Ｙ軸調整ロッド４２のＹ軸方向の位置を固定できるようになっている。
【００２６】
Ｙ軸調整ロッド４２の先端部には、ホルダー４０を保持するブラケット４５が一体に設けられている。ブラケット４５には、ホルダー４０にブロック２２がはまり込んだ探触子２０の角部２０ｂに突き当たるプッシャ４６が設けられている。プッシャ４６とブラケット４５とで探触子２０およびブロック２２、ホルダー４０を挟み込むことで、探触子２０を治具３０で保持する。
また、ブラケット４５とホルダー４０との間には、スプリング４７ａを有した付勢部材４７が設けられており、ホルダー４０を第二フレーム３２に対向するデッキプレート１０１またはリブ１０２に押しつけるようにしている。
ここで、Ｙ軸調整ロッド４２を緩めてプッシャ４６による固定を解除することにより、探触子２０およびホルダー４０をブラケット４５から取り外すことが可能となっており、探触子２０およびホルダー４０を他のタイプのもの等に交換することができる。
【００２７】
また、図２（ａ）に示すように、ホルダー４０の近傍には、ローラ３８による治具３０のＸ軸方向への移動距離を検出するためのエンコーダ４９が設けられている。
【００２８】
図６に示すように、コントローラ５０は探触子２０の振動子２１を振動させるための電気信号を送信する信号送信部５１と、探触子２０で検出される振動に応じた電気信号を受信する反射信号受信部（反射波検出部）５２と、エンコーダ４９からの出力信号を受信するエンコーダ信号受信部（移動量検出部）５３と、反射信号受信部５２で受信した電気信号およびエンコーダ信号受信部５３で受信した出力信号を解析して、探傷結果をモニタやプリンタ等の出力部に出力するデータ処理部５４と、を備えている。
【００２９】
上記したような探傷装置１０は、第一フレーム３１、第二フレーム３２の角度を、デッキプレート１０１とリブ１０２の交差角度にあわせて調整する。そして、第一フレーム３１、第二フレーム３２のいずれか一方をデッキプレート１０１に対向させ、他方をリブ１０２に対向させ、双方を押し付ける。また、Ｙ軸調整ロッド４２により、探触子２０の位置を、デッキプレート１０１とリブ１０２の溶接部１００の溶け込み深さ１００％の点（デッキプレート１０１とリブ１０２において、探傷装置１０が押し付けられる側の表面１０１ａ、１０２ａとは反対側の裏面１０１ｂ、１０２ｂの交点）Ｅｃから、予め定めた規定寸法だけ離間した位置に調整する。
【００３０】
そして、作業者がグリップ３７を保持しながら、治具３０をデッキプレート１０１とリブ１０２の溶接線方向に沿ったＸ軸方向に移動させていき、探触子２０により溶接部１００をスキャンしていく。このとき、治具３０は、ローラ３８と磁石３９を備えているので、治具３０がデッキプレート１０１およびリブ１０２から離れることなく、双方の表面１０１ａ、１０２ａに確実に沿わせて移動させることができる。
【００３１】
このようにして探触子２０で溶接部１００をその溶接方向にそってスキャンしていきながら、コントローラ５０では、信号送信部５１から電気信号を送信して振動子２１を振動させる。そして、コントローラ５０では、一定時間間隔ごとに、反射信号受信部５２にて探触子２０で検出される振動に応じた電気信号を受信するとともに、エンコーダ信号受信部５３にてエンコーダ４９からの出力信号を受信する。データ処理部５４では、エンコーダ信号受信部５３で受信した出力信号から把握される治具３０のＸ軸方向への移動距離と、探触子２０の振動子２１の振動に応じて生じた電気信号とを関連付けることで、例えば図７、図８に示すような、探傷結果データとしてのエコー画像を生成することができる。
ここで、図７は、Ｘ軸方向における反射波の像（以下、エコー画像）、図８は、特定のＸ位置におけるエコー画像である。言い換えると、図７は、デッキプレート１０１とリブ１０２の溶接部１００に対向した側から見たときのエコー画像であり、図８は特定のＸ位置において、Ｘ軸に直交する断面から見たときのエコー画像である。
【００３２】
上述したように、本実施形態の探傷装置１０においては、探触子２０を保持する治具３０の第一フレーム３１、第二フレーム３２の開き角が調整可能であるために、デッキプレート１０１とリブ１０２に治具３０を確実に押し付けて位置決めすることができる。さらに、Ｙ軸調整ロッド４２により、探触子２０の位置を、溶接部１００の溶け込み部に合わせて確実に調整できる。しかも、第一フレーム３１、第二フレーム３２には、ローラ３８に加え、磁石３９を備えているので、溶接部１００の溶接線方向に治具３０を移動させるときにも、治具３０がデッキプレート１０１およびリブ１０２から離れることなく、双方の表面１０１ａ、１０２ａに確実に沿わせて移動させることができる。このようにして、探傷装置１０により、溶接部１００の溶接線方向に沿って、溶け込み深さを確実に検査することが可能となる。
【００３３】
さらに、上記の治具３０においては、Ｙ軸調整ロッド４２を引き上げて探触子２０の押さえ付けを解除すれば、探触子２０を容易に取り外して交換することができる。これにより、探触子２０を、溶接部１００に応じて、例えば振動子２１の異なるものタイプのもの等に交換することが可能となり、探傷装置１０を汎用性に優れたものとすることができる。
【００３４】
なお、上記実施形態では、探触子２０をリブ１０２に押し当てる構成としたが、図９に示すように、探触子２０をデッキプレート１０１に押し当ててスキャンすることもできる。
【００３５】
なお、上記実施形態においては、デッキプレート１０１とリブ１０２の溶接部１００の溶け込み深さ１００％の点Ｅｃを基準とし、探触子２０の位置をＹ軸調整ロッド４２により調整することで、探触子２０の位置を溶接部１００の溶け込み部に確実に調整するようにしたが、その精度をさらに高めるために、以下に示す構成を採用することができる。
例えば、図１０（ａ）に示すように、実際に溶接を行うデッキプレート１０１とリブ１０２の溶接部１００の点Ｅｃに、溶接前に、ポンチ等により微小な圧痕Ｇを形成しておく。
そして、溶接後、探触子２０から超音波を照射して得られるエコー画像から、圧痕Ｇの位置（点Ｅｃに相当）を確認し、その結果に応じて、探触子２０のＹ軸方向の位置をＹ軸調整ロッド４２により調整を行う。その上で、探傷装置１０により溶接部１００のスキャンを行うことで、溶接部１００の探傷検査を、より高精度に行える。
【００３６】
また、この方法に代えて、図１０（ｂ）に示すように、実際のデッキプレート１０１とリブ１０２とは別に、位置合わせ用のワークＷを用意して探触子２０の位置あわせを行う方法もある。位置合わせ用のワークＷは、実際のデッキプレート１０１とリブ１０２に相当した板厚のものを用い、これらを実際のデッキプレート１０１とリブ１０２の交差角度θに合わせてセットすることで形成できる。例えば実際のデッキプレート１０１上に、実際のリブ１０２と同様のワークＷを位置決め用治具Ｊで交差角度がθとなるように位置決めした状態で、点Ｅｃ上にポンチ等により微小な圧痕Ｇを形成する。
そして、このような位置合わせ用のワークＷに対し、探触子２０から超音波を照射して得られるエコー画像から、圧痕Ｇの位置（点Ｅｃに相当）を確認し、その結果に応じて、探触子２０のＹ軸方向の位置をＹ軸調整ロッド４２により調整を行う。その上で、実際に溶接したデッキプレート１０１とリブ１０２の溶接部１００のスキャンを行うことで、溶接部１００の探傷検査を、より高精度に行える。
【００３７】
〔第二の実施形態〕
次に、本発明に係る探傷装置の第二の実施形態を示す。
以下においては、上記第一の実施形態と異なる構成を中心に説明を行い、上記第一の実施形態で示した探傷装置１０と共通する構成については説明を省略する。
本実施形態の探傷装置１０は、コントローラ５０のデータ処理部５４が、図１１に示すように、溶接部１００をスキャンしたときのエコー画像に、デッキプレート１０１およびリブ１０２の位置を示す外殻線２００を重ね合わせて表示する機能を有している。
【００３８】
このため、図１２に示すように、コントローラ５０は、溶接部１００を構成するデッキプレート１０１およびリブ１０２の形状、厚さ、交差角度等の設計図面データ（ＣＡＤデータ）を格納する設計データ格納部５５をさらに備える。
設計データ格納部５５に格納される設計図面データには、予め、原点の位置を示す原点位置情報が設定されている。原点の位置は、エコー画像と重ね合わせる基準となるもので、任意の位置に設定することができるが、例えば、デッキプレート１０１とリブ１０２の溶接部１００に治具３０に保持された探触子２０を突き当てたときの振動子２１の位置に原点Ｏｐを設定することができる。
【００３９】
そして、探傷装置１０においては、上記第一の実施形態と同様、第一フレーム３１、第二フレーム３２を、デッキプレート１０１およびリブ１０２に押し付けながら、治具３０をデッキプレート１０１とリブ１０２の溶接線方向に沿ったＸ軸方向に移動させていき、探触子２０により溶接部１００をスキャンしていく。そして、コントローラ５０のデータ処理部５４では、エンコーダ信号受信部５３で受信した出力信号から把握される治具３０のＸ軸方向への移動距離と、探触子２０の振動子２１の振動に応じて生じた電気信号とを関連付けることで、エコー画像を生成する。
【００４０】
そして、データ処理部５４では、設計データ格納部５５からデッキプレート１０１およびリブ１０２の設計図面データを呼び出し、探傷結果データから得られるエコー画像に重ね合わせて出力する。このとき、設計図面データの原点Ｏｐを、エコー画像の原点Ｏｅに重ね合わせる。
図１１は、このようにして出力されるエコー画像の一例であり、エコー画像に、デッキプレート１０１およびリブ１０２を示す外殻線２００が重ね合わせて表示されている。このとき、エコー画像は、デッキプレート１０１の裏面１０１ｂで反射したものであるため、これに合わせ、外殻線２００は、デッキプレート１０１の設計図面データを、実際のデッキプレート１０１の裏面１０１ｂに対して反転させたものとする。
また、図１３に示すように、エコー画像が、リブ１０２の裏面１０２ｂで反射したものである場合、これに合わせ、外殻線２００は、リブ１０２の設計図面データのみを、実際のリブ１０２の裏面１０２ｂに対して反転させたものとする。
【００４１】
このようにすることで、エコー画像上に表される溶接部１００の溶け込み深さが、十分なものであるかの判断を容易に行える。この判断をより確実に行うため、外殻線２００に加え、溶け込み深さの合否判定基準となる線を表示するようにしても良い。
【００４２】
さらに、図４に示したように、治具３０に、第一フレーム３１と第二フレーム３２の開き角を検出するため、ヒンジ３３に角度検出センサ６０を備えることもできる。角度検出センサ６０としては、例えばアブソリュート式等のエンコーダを用いることができる。
デッキプレート１０１とリブ１０２の交差角度は、製造誤差や溶接の熱影響等により、Ｘ軸方向において常に一定であるとは限らない。そこで、デッキプレート１０１の表面１０１ａ、リブ１０２の表面１０２ａに押し当てた第一フレーム３１と第二フレーム３２の開き角を角度検出センサ６０によって検出することで、データ処理部５４において、前記の設計図面データから生成される外殻線２００の角度を補正して、エコー画像に重ね合わせて表示することができる。
これにより、溶接部１００における溶け込み深さを、より正確に把握することが可能となる。
【００４３】
また、図２に示したように、治具３０の第一フレーム３１または第二フレーム３２に、探触子２０から超音波を当てるデッキプレート１０１またはリブ１０２の板厚を検出する板厚検出センサ７０を備えることもできる。板厚検出センサ７０は、図９に示したように、デッキプレート１０１の表面１０１ａまたはリブ１０２の表面１０２ａに直交する方向Ｍに超音波を当て、裏面１０１ｂまたは１０２ｂからの反射波を検出することで、デッキプレート１０１またはリブ１０２の板厚を検出する。
デッキプレート１０１やリブ１０２の板厚は、製造誤差等により、Ｘ軸方向において常に一定であるとは限らない。そこで、探触子２０から超音波を当てるデッキプレート１０１またはリブ１０２の板厚を板厚検出センサ７０で検出することで、データ処理部５４において、前記の設計図面データから生成される外殻線２００の板厚を補正して、エコー画像に重ね合わせて表示することができる。このとき、外殻線２００は、デッキプレート１０１の板厚を検出した場合には、検出した板厚に応じて外殻線２００における裏面１０１ｂの位置を移動させ、リブ１０２の板厚を検出した場合には、検出した板厚に応じて外殻線２００における裏面１０２ｂの位置を移動させる。
これによっても、許容公差内にあるデッキプレート１０１やリブ１０２の板厚に関わらず、溶接部１００における溶け込み深さを、より正確に把握することが可能となる。
【００４４】
なお、上記したような角度検出や板厚検出は、探傷装置１０において、探触子２０においてスキャンを行いながら、適宜間隔で行えば良い。例えば、１回のスキャンを行うごとに上記したような角度検出、板厚検出を行ってもよい。
【００４５】
［第三の実施形態］
次に、探傷装置１０の他の例を示す。ここで、以下の説明においては、上記第一および第二の実施形態と共通する構成については同符号を付してその説明を省略する。
図１４、図１５に示すように、探傷装置１０’は、探触子２０と、探触子２０を保持する治具８０と、コントローラ５０と、を有している。
探触子２０は、治具８０を構成する第一フレーム８１、第二フレーム８２のそれぞれに設けられている。
【００４６】
治具８０は、それぞれ矩形状に組まれた第一フレーム８１と第二フレーム８２とが、回転機構８３を介して回動自在に連結されている。
回転機構８３は、第一フレーム８１、第二フレーム８２において、デッキプレート１０１やリブ１０２に対向する対向面８１ａ、８２ａに沿った仮想線の交点（デッキプレート１０１の表面１０１ａとリブ１０２の表面１０２ａとの交点）Ｏを中心として、第一フレーム８１と第二フレーム８２は、その開き角が調整可能とされている。
【００４７】
そこで、回転機構８３として、例えば、第一フレーム８１、第二フレーム８２の一方に、円弧状のガイド溝８４ａを有したガイドプレート８４を設け、他方に、ガイド溝８４ａに沿って移動可能なネジ突起（図示無し）を設けることができる。ガイド溝８４ａは、前記の交点Ｏを中心とした同心円状に形成する。そして、ネジ突起には、蝶ナット８５をねじ込み、その先端面をガイドプレート８４に押し付けることによって、第一フレーム８１、第二フレーム８２の開き角を固定できるようになっている。
【００４８】
この回転機構８３としては、図１６、図１７に示すように、交点Ｏを中心とした同心円状に形成されたガイド面を有する円弧状のスライド部材８６、８７を用いることもできる。ここで、スライド部材８６、８７は円弧状で、その対向面に図示しないベアリングを有したガイド部材が仕込まれており、その円弧形状に沿った円弧状軌跡で互いに相対移動可能とされている。このようなスライド部材８６、８７の一方を第一フレーム８１に固定し、他方を第二フレーム８２に固定することによって、第一フレーム８１と第二フレーム８２は、交点Ｏを中心としてその開き角が調整可能とされている。
そして、例えば一方のスライド部材８６の側面に沿って、円弧状のガイド溝８８ａを有したサポートプレート８８を設けることができる。そして、他方のスライド部材８７に設けたネジ部材（図示なし）をガイド溝８８ａ内に位置させ、このネジ部材に蝶ネジ８９等をねじ込む。蝶ネジ８９を締め付けることによってサポートプレート８８とスライド部材８６を互いに押し付けて、第一フレーム８１、第二フレーム８２の開き角を固定できるようになっている。
【００４９】
図１５に示すように、第一フレーム８１、第二フレーム８２には、走行用のローラ９０が設けられている。各ローラ９０は、Ｘ軸方向に走行移動可能なように回転自在に保持されている。
各ローラ９０は、円板状の磁石９０ａと、円板状のゴム９０ｂとを積層することで構成されている。これにより、各ローラ９０の磁石９０ａにより、鋼材からなるデッキプレート１０１またはリブ１０２に対して磁力による吸引力を発揮することで、第一フレーム８１、第二フレーム８２は、ローラ９０の回転によりデッキプレート１０１またはリブ１０２に沿って吸い付きながら走行移動するようになっている。
【００５０】
また、第一フレーム８１、第二フレーム８２において、ローラ９０が設けられた側の面には、磁石３９が設けられている。この磁石３９は、ローラ９０がデッキプレート１０１またはリブ１０２に接触した状態で、デッキプレート１０１またはリブ１０２との間にクリアランスを隔てて対向するよう設けられている。この磁石３９によっても、鋼材からなるデッキプレート１０１またはリブ１０２に対して磁力による吸引力を発揮することで、第一フレーム８１、第二フレーム８２は、ローラ９０の回転によりデッキプレート１０１またはリブ１０２に沿って吸い付きながら走行移動するようになっている。
【００５１】
さらに、第一フレーム８１、第二フレーム８２には、探傷装置１０’が、ローラ９０の回転に伴ってデッキプレート１０１またはリブ１０２に沿って走行移動するに際し、その走行移動方向への安定性を高めるためのガイドローラ９２、９３が設けられている。これらガイドローラ９２、９３は、第一フレーム８１、第二フレーム８２に対し、ブラケット９２ｂ、９３ｂを介してローラ部材９２ａ、９３ａが回転自在に設けられている。ここで、第一フレーム８１、第二フレーム８２に取り付けられたローラ部材９２ａとローラ部材９３ａとは、溶接部１００が連続する溶接線方向に沿った探傷装置１０’の走行移動方向Ａに対し、走行移動方向Ａの前方に向けて漸次接近するよう傾斜して設けられ、内側に向けて傾斜して回転するよう、いわゆるトー・インが設定されている。このトー・インにより、探傷装置１０’の走行移動方向Ａへの走行安定性を高める。
【００５２】
上記したような探傷装置１０’は、第一フレーム８１、第二フレーム８２の角度を、デッキプレート１０１とリブ１０２の交差角度にあわせて調整する。そして、第一フレーム８１、第二フレーム８２のいずれか一方をデッキプレート１０１に対向させ、他方をリブ１０２に対向させ、双方を押し付ける。また、Ｙ軸調整ロッド４２により、探触子２０の位置を、デッキプレート１０１とリブ１０２の溶接部１００の溶け込み深さ１００％の点（デッキプレート１０１とリブ１０２において、探傷装置１０’が押し付けられる側の表面１０１ａ、１０２ａとは反対側の裏面１０１ｂ、１０２ｂの交点）Ｅｃから、予め定めた規定寸法だけ離間した位置に調整する。
【００５３】
そして、作業者が、治具８０をデッキプレート１０１とリブ１０２の溶接線方向に沿ったＸ軸方向に移動させていき、探触子２０により溶接部１００をスキャンしていく。このとき、治具８０は、ローラ９０と磁石３９を備えているので、治具８０がデッキプレート１０１およびリブ１０２から離れることなく、双方の表面１０１ａ、１０２ａに確実に沿わせて移動させることができる。
【００５４】
このようにして各探触子２０で、例えば図７、図８に示すような、探傷結果データとしてのエコー画像を生成することができる。
【００５５】
上述したような本実施形態の探傷装置１０’においては、上記第一の実施形態の探傷装置１０と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
ここで、図４に示したように、上記第一の実施形態に記載の探傷装置１０においては、交点Ｏとは異なる位置を回転中心としたヒンジ３３により第一フレーム３１、第二フレーム３２の開き角が調整可能とされている。この場合、図１８に示すように、交点Ｏとヒンジ３３の回転中心Ｃとが１７ｍｍ離れている場合、デッキプレート１０１とリブ１０２の交差角度が、例えば２°ずれると、ヒンジ３３の回転中心は０．４８ｍｍ程度移動することになる。すると、溶接部１００の溶け込み深さが最も深い点Ｅｃとヒンジ３３の回転中心Ｃとの距離Ｂも同じ寸法だけ増減する。
その結果、上記第二の実施形態のごとく、エコー画像に、デッキプレート１０１およびリブ１０２を示す外殻線２００を重ね合わせて表示すると、エコー画像と外殻線２００とがズレることになる。すると、その影響により、溶接部１００の溶け込み深さを正確に検出できないことになる。
【００５７】
これに対し、本実施形態の構成によれば、探触子２０を保持する治具８０の第一フレーム８１、第二フレーム８２の開き角が、回転機構８３により、第一フレーム８１、第二フレーム８２において、デッキプレート１０１やリブ１０２に対向する対向面８１ａ、８２ａの交点Ｏを中心として調整可能となっている。これにより、デッキプレート１０１とリブ１０２の交差角度が変化したとしても交点Ｏの位置、つまり回転機構８３の回転中心はズレないため、デッキプレート１０１とリブ１０２の交差角度にかかわらず、溶接部１００の溶け込み深さを正確に検出することが可能となる。
【００５８】
また、各ローラ９０は、円板状の磁石９０ａと、円板状のゴム９０ｂとを積層することで構成されているので、これにより、各ローラ９０の磁石９０ａにより、鋼材からなるデッキプレート１０１またはリブ１０２に対して磁力による吸引力を発揮することができる。
また、第一フレーム８１、第二フレーム８２に磁石３９が設けられている。この磁石３９によっても、鋼材からなるデッキプレート１０１またはリブ１０２に対して磁力による吸引力を発揮することができる。このようにして、第一フレーム８１、第二フレーム８２は、デッキプレート１０１またはリブ１０２に沿って吸い付きながら走行移動するようになっている。
【００５９】
さらに、第一フレーム８１、第二フレーム８２には、トー・インが設定されたガイドローラ９２、９３が設けられているので、探傷装置１０が、ローラ９０の回転に伴ってデッキプレート１０１またはリブ１０２に沿って走行移動するに際し、その走行移動方向への安定性を高めることができる。
【００６０】
なお、上記の角度検出センサ６０と板厚検出センサ７０とから、実際のデッキプレート１０１およびリブ１０２の交差角度、板厚を認識し、これに基づいて外殻線２００を形成することも可能である。この場合、設計図面データに基づいて外殻線２００を形成する必要はない。
【００６１】
なお、上記実施の形態では、治具３０、８０の具体的な構造例を示したが、同様の機能を発揮できるのであれば、適宜他の構成とすることができる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１０…探傷装置、２０…探触子、２１…振動子、２２…ブロック、３０、８０…治具、３１、８１…第一フレーム、３２、８２…第二フレーム、３３…ヒンジ、３４…角度固定バー、３８、９０…ローラ、３９…磁石（吸引部材）、４０…ホルダー、４２…Ｙ軸調整ロッド、４９…エンコーダ、５０…コントローラ、５１…信号送信部、５２…反射信号受信部（反射波検出部）、５３…エンコーダ信号受信部（移動量検出部）、５４…データ処理部、５５…設計データ格納部、６０…角度検出センサ、７０…板厚検出センサ、８３…回転機構、８４…ガイドプレート、８４ａ…ガイド溝、８８…サポートプレート、８８ａ…ガイド溝、９０ａ…磁石、９０ｂ…ゴム、９２…ガイドローラ、９２ａ…ローラ部材、９２ｂ…ブラケット、１００…溶接部、１０１…デッキプレート、１０２…リブ、２００…外殻線
【図１】
2012037505.tif 000003
【図２】
2012037505.tif 000004
【図３】
2012037505.tif 000005
【図４】
2012037505.tif 000006
【図５】
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【図６】
2012037505.tif 000008
【図７】
2012037505.tif 000009
【図８】
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【図９】
2012037505.tif 000011
【図１０】
2012037505.tif 000012
【図１１】
2012037505.tif 000013
【図１２】
2012037505.tif 000014
【図１３】
2012037505.tif 000015
【図１４】
2012037505.tif 000016
【図１５】
2012037505.tif 000017
【図１６】
2012037505.tif 000018
【図１７】
2012037505.tif 000019
【図１８】
2012037505.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成23年12月5日(2011.12.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一部材と第二部材が隅肉溶接される溶接部の溶け込み深さを当該溶接部の溶接線方向に沿って連続的に検査する探傷装置であって、
前記第一部材に対向する第一フレームと、
前記第一フレームに連結され、前記第二部材に対向する第二フレームと、
前記第一フレームおよび前記第二フレームの少なくとも一方に保持され、前記溶接部に向けて超音波を出力する探触子と、
前記第一フレームおよび前記第二フレームを前記溶接線方向に移動させたときの移動量を検出する移動量検出部と、
前記第一フレームおよび前記第二フレームを前記溶接線方向に移動させながら前記探触子から出力した超音波の反射波を検出する反射波検出部と、
前記反射波検出部で検出した前記反射波と前記移動量検出部で検出される前記移動量とに基づき、前記探触子を前記溶接線方向に移動させたときのエコー画像を生成して出力するデータ処理部と、を備え、
前記第一フレームおよび前記第二フレームは、それぞれ、前記第一部材および前記第二部材の表面に沿って前記溶接線方向に走行移動可能なローラと、前記第一フレームおよび前記第二フレームを前記第一部材および前記第二部材に吸引させる吸引部材と、を備えるとともに、
前記第一フレームと前記第二フレームの開き角が、前記第一フレームと前記第二フレームにおいて前記第一部材と前記第二部材に対向する側の対向面どうしの交点を中心として、調整可能とされていることを特徴とする探傷装置。
【請求項２】
前記第一フレームと前記第二フレームは、その開き角が前記第一部材に対する前記第二部材の交差角度に応じて調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の探傷装置。
【請求項３】
前記探触子は、前記第一部材または前記第二部材の表面に沿って前記溶接線に対して接近・離間する方向に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の探傷装置。
【請求項４】
前記第一フレームと前記第二フレームの開き角を検出する角度検出センサが備えられていることを特徴とする請求項２または３に記載の探傷装置。
【請求項５】
前記第一フレームまたは前記第二フレームに、前記第一部材または前記第二部材の板厚を検出する板厚検出センサが備えられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の探傷装置。
【請求項６】
前記第一部材と前記第二部材の、前記溶接線に直交する面における断面形状、板厚、交差角度を示す設計図面データを格納する設計データ格納部をさらに備え、
前記データ処理部は、前記エコー画像に重ね合わせて、前記設計図面データに対応した前記第一部材と前記第二部材の外殻線を表示することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の探傷装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
第一フレームおよび第二フレームは、それぞれ、第一部材および第二部材の表面に沿って溶接線方向に走行移動可能なローラと、第一フレームおよび第二フレームを第一部材および第二部材に吸引させる吸引部材と、を備える構成とする。これにより、第一フレームおよび第二フレームを、第一部材および第二部材の表面に密着させながら溶接線に沿って移動させることができる。吸引部材としては、磁石が好適である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、第一フレームと第二フレームは、その開き角が第一部材に対する第二部材の交差角度に応じて調整可能とする。このとき、第一フレームと第二フレームの開き角を検出する角度検出センサを備えることもできる。
また、第一フレームと第二フレームは、その開き角が、第一フレームと第二フレームにおいて第一部材と第二部材に対向する側の対向面どうしの交点を中心として調整可能とされていることを特徴とするのが好ましい。