(57)【要約】【課題】  局部水浸法による超音波測定において超音波探触子と被検査体の表面との間に供給する水の量を減らすと共に被検査体の検査時に障害となる気泡の干渉を防ぐ。【解決手段】  封水型探触子保持装置１０を被検査体１に押し付けることで，環状の弾性部材からなる封水パッド１２を被検査体１の表面に密着させ、外部から供給される水を給水路１１ａにより封水パッド１２の内部に導入し、その内部に導入された水を超音波探触子２の側面を伝って下方の円筒状ハウジング１８内に溜めた状態で、探触子２による測定を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定時に被検査体の表面と超音波探触子との間に間隙をとるように超音波探触子を保持する探触子保持部材と、
前記保持部材に保持された探触子の下端を包囲すると共に前記被検査体の表面に密着して前記間隙を密閉する環状の弾性材からなる封水パッドと、
前記封水パッドの内部から前記間隙内に開口するように配置された円筒状ハウジングと、
前記探触子保持部材の外側から前記封水パッドの内部に水を導入する給水路とを備えたことを特徴とする封水型探触子保持装置。
【請求項２】
請求項１記載の封水型探触子保持装置において、前記探触子保持部材は、上方の円筒形部材の下部を下方の円筒形部材の上部に挿入して固定することで上下に長い円筒形に形成され、その内部に前記超音波探触子を保持することを特徴とする封水型探触子保持装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の封水型探触子保持装置において、前記封水パッドの内部から前記探触子保持部材の外側に通じる排水路を更に備えたことを特徴とする封水型探触子保持装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の封水型探触子保持装置を用いて被検査体を検査する方法であって、
前記保持装置を被検査体に押し付けることで封水パッドを被検査体の表面に密着させ、外部の給水源から供給される水を前記給水路により前記封水パッドの内部に導入し、その内部に導入された水を前記超音波探触子の側面を伝って下方の前記円筒状ハウジング内に溜めた状態で、前記探触子による測定を行うことを特徴とする封水型探触子による検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、局部水浸法で鋼板や鋼管の厚さを測定する際に用いられる封水型探触子を保持する装置、及びこれを用いて被検査体を検査する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板あるいは鋼管の腐食や減肉を検査する方法として、超音波による厚さ測定が知られている。これを自動で行う装置が開発されているが、多くの場合、局部水浸法が用いられている。
【０００３】
この局部水浸法による超音波測定装置においては、超音波探触子と被検査体との間の間隙に水を供給することによって水膜を形成して測定を行う。そのため、測定中は常に給水しなければならず、検査対象が大きくなる程、水の消費量が多くなる。また、水膜の厚さは、探触子の底面寸法やスキャニング速度、被検査体の表面の状態等に応じて設定され、その厚さの水膜が安定して形成されるように供給水の圧力と流量を制御することが必要である（特許文献１参照）。
【０００４】
従って、例えば、山岳に設置された給水管の厚さを検査する場合のように水の補給が困難な場所で、自動で超音波検査を行う場合には、検査中に使用する水を作業員などの人手で運搬せざるを得ない。しかしながら、使用する水量が多いと、運搬する水も多量となり、運搬者の負担が大きくなってしまう。そこで、消費する水の量を減らすことが望まれている。
【０００５】
また、このような探触子を保持する装置は、内部が水で満たされることになる。そのため、供給水が外部に漏れ出ないように保持装置を被検査体の表面に密着させることが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４３５３６０４号公報
【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、密着した状態で保持装置内に水を供給すると、その内部に気泡が溜まりやすく、この気泡は超音波の伝播に影響を与えて正確な測定を困難にするという問題が生じる。特に、水平に延びた鋼管のように被検査体の表面が水平な場合には、その表面に対向する超音波探触子の底面付近に気泡が滞留しやすい。このため、高精度の測定ないし検査が困難になるという問題がある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、局部水浸法による超音波測定において超音波探触子と被検査体の表面との間に水膜を形成するために必要な水の消費量を減らすと共に、上記のような被検査体の検査時に障害となる気泡の干渉を防ぐことができる封水型探触子保持装置と、これを用いた探触子による検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の封水型探触子保持装置は、測定時に被検査体の表面と超音波探触子との間に間隙をとるように超音波探触子を保持する探触子保持部材と、前記保持部材に保持された探触子の下端を包囲すると共に前記被検査体の表面に密着して前記間隙を密閉する環状の弾性材からなる封水パッドと、前記封水パッドの内部から前記間隙内に開口するように配置された円筒状ハウジングと、前記探触子保持部材の外側から前記封水パッドの内部に水を導入する給水路とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の方法は、上記構成の封水型探触子保持装置を用いて探触子による被検査体の検査を行う方法であって、前記保持装置を被検査体に押し付けることで封水パッドを被検査体の表面に密着させ、外部の給水源から供給される水を前記給水路により前記封水パッドの内部に導入し、その内部に導入された水を前記超音波探触子の側面を伝って下方の前記円筒状ハウジング内に溜めた状態で、前記探触子による測定を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明の装置又はこれを用いた検査方法によれば、検査時に水の供給圧や流量を制御することなく、局所水浸型探触子を用いた超音波による厚さ測定が可能になる。また、水の消費量は、測定中に連続的に給水する場合よりはるかに減らすことができる。
【００１２】
また、本装置の内部に円筒状ハウジングを設けたことにより、内部に発生した気泡の干渉を抑えることが可能となり、精度を低下させることなく安定した測定を実現することができる。
【００１３】
また、超音波探触子の周囲が封水パッドで覆われるため、外部の突起物などに対して探触子を保護することができる。
【００１４】
更に、封水パッドと被検査体の表面との接触面が水膜で形成されるので、両者の接触面の摩擦抵抗が小さくなる。
【００１５】
本発明において、前記探触子保持部材は、上方の円筒形部材の下部を下方の円筒形部材の上部に挿入して固定することで上下に長い円筒形に形成され、その内部に前記超音波探触子を保持することが好ましい。これによれば、超音波探触子に引張力が加えられても超音波探触子が傾くのを防止することができる。
【００１６】
また、前記封水パッドの内部から前記探触子保持部材の外側に通じる排水路を備えることが好ましい。これによれば、円筒状ハウジングの内部に発生した気泡は、円筒状ハウジングの下端から排水路を通って排出されるので、内部に発生した気泡の干渉を更に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の封水型探触子保持装置の構成を示す断面図。
【図２】第１実施形態の封水型探触子保持装置の使用状態を示す図。
【図３】第２実施形態の封水型探触子保持装置の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
[第１実施形態]
図１に示す封水型探触子保持装置１０は、鋼管などの被検査体１の表面に対して棒状の超音波探触子２を垂直に保持すると共に、被検査体１の表面と超音波探触子２の底面との間に水を供給するために、超音波探触子２の下部を挿入して保持する扁平な円筒形の探触子保持部材１１と、探触子２の下端を包囲すると共に探触子２の底面２ａと被検査体１の表面との間に封鎖した間隙３を形成する環状の弾性材（例えば合成ゴム材）からなる封水パッド１２と、探触子保持部材１１と封水パッド１２の間に配置されたパッド固定具１３と、封水パッド１２の底面側内部に配置された環状のパッド押え具１４と、パッド固定具１３の開口から下方の封水パッド１２を貫通してパッド押え具１４のねじ穴に結合するボルト１５と、給水源（図示省略）から送られる水を上端の給水口１６ａから入れて探触子保持部材１１の側面から封水パッド１２の内部に通じる給水路１１ａに導入する給水管１６とを備えて構成されている。
【００２０】
ここで、超音波探触子２の内部回路と外部装置とを電気的に接続する探触子ケーブル２ｂが探触子２の上端から外部に延びている。
【００２１】
なお、被検査体１の厚さに応じて、超音波探触子２と被検査体１との間の距離を調整するために、超音波探触子２の下部の径が小さくなった段差部と探触子保持部材１１との間に環状のスペーサ１７を配置することができる。
【００２２】
また、本実施形態では、封水パッド１２の底面内部に配置されたパッド押え具１４の内側面から下方に円筒状のハウジング１８が一体に形成されている。
【００２３】
被検査体１を検査する際には、例えばシリンダ機構を用いて、超音波探触子２の下端部を保持した保持装置１０を被検査体１に押し付けることで、封水パッド１２が被検査体１の表面に密着する。これにより、封水パッド１２の内部の密閉した間隙３に水４を溜めて、超音波探触子２による検査ができる状態となる。
【００２４】
ここで、外部の給水源から供給されて給水口１６ａに流入した水は、給水管１６から給水路１１ａを通って封水パッド１２の内部に導入され、円筒状ハウジング１８内に溜められる。これにより、探触子２と被検査体１の表面との間の間隙３を水４で満たし、一定量の水を加圧封入することができる。従って、常時給水する必要がなく、水の消費量を少なくすることができる。
【００２５】
また、上記給水路１１ａを通して供給された水が、超音波探触子２の横からその側面を伝って探触子２の下方の間隙３に流入することで、気泡の発生を少なくすると共に、内部に発生した気泡は、円筒状ハウジング１８の下端から外側に押し出される。これにより、測定時に気泡が干渉するのを最少限にすることができる。
【００２６】
また、超音波探触子２の周囲が封水パッド１２で覆われるため、被検査体の表面に付着した固形物或いは外部の突起物などに対し探触子２の底面が直に当たるのを回避して、探触子２を保護することができる。
【００２７】
更に、被検査体１の表面と封水パッド１２の対向面とが水４で覆われるので、両面間の摩擦抵抗が小さくなるという利点もある。
【００２８】
本実施形態の探触子保持装置を用いて自動測定を行う際には、例えば図２に示すように、探触子保持装置１０を、取付具２０を介して、スライドテーブル２１に支持された空気シリンダ機構２２に装着する。詳細には、取付具２０は、保持装置１０のパッド固定具１３と結合される上下に延びた部材からなり、空気シリンダの作動により図において上下方向に移動する可動部２３に取り付けられる。
【００２９】
また、測定時に被検査体１の表面の凹凸に対応するため、取付具２０に対して保持装置１０を上下移動可能に取り付けると共に、取付具２０の下端とパッド固定具１３との間に２以上のコイルバネ２４を装着することが好ましい。
【００３０】
更に、保持装置１０のパッド固定具１３の底面両端に、図の左右方向に回転可能な複数のローラ２５を設けることが好ましい。これによれば、測定時に、各ローラ２５が被検査体１の表面に接することにより、保持装置１０が被検査体１の表面に沿って移動するのを補助すると共に、空気シリンダ機構２２によって保持装置１０が被検査体１に過度に押し付けられるのを防止することができる。
【００３１】
[第２実施形態]
図３は、第２実施形態の封水型探触子保持装置３０を示す。本実施形態において、上記第１実施形態の構成要素と同じ構成要素には、同一の符号を付している。本実施形態は、上記の第１実施形態と以下の点で異なる構成を有する。
【００３２】
第１実施形態では、扁平な円筒形の探触子保持部材１１に超音波探触子２の下部を挿入して超音波探触子２を保持しているが、この形状の保持部材１１だけでは、探触子ケーブル２ｂに大きい引張力がかかると超音波探触子２が傾いてしまう。そして、測定中に超音波探触子２が傾くと精密な測定ができなくなる恐れがある。
【００３３】
そこで、超音波探触子の保持性を向上させるために、第２実施形態では、図３に示すように探触子保持部材を上下２つの円筒形部材３１及び３２で構成し、下方の円筒形部材３２の上部に上方の円筒形部材３１の下部を挿入して固定するソケット型（入れ子式）の構造として形成する。
【００３４】
すなわち、探触子保持部材を構成する２つの円筒形部材３１及び３２は共に、超音波探触子２を挿入して保持し得る内径を有する一方、上方の円筒形部材３１の下部は、外径が小さい小径部として形成され、下方の円筒形部材３２の上部は、上方の円筒形部材３１の下部を挿入して嵌合し得る内径を有する大径部として形成される。
【００３５】
従って、本実施形態では、探触子保持部材が、上方の円筒形部材３１の下部を下方の円筒形部材３２の上部に挿入することで上下に長い円筒形に形成され、その内部に全長にわたって超音波探触子２を保持する。なお、２つの円筒形部材３１及び３２の連結部は、横断面の円周上で９０°の角度間隔をおいて４本の止めネジ３３を、下方の円筒形部材３２の上部外周面から放射状にねじ込むことによって、２つの部材３１と３２が分離しないように固定される。
【００３６】
このソケット型構造の探触子保持部材により、超音波探触子２の主要部全体が保持されるので、探触子ケーブル２ｂに引張力が加えられたときに超音波探触子２が傾くのを防止することができる。
【００３７】
更に、本実施形態では、探触子保持部材に挿入した超音波探触子２をより堅固に保持するために、上方の円筒形部材３１の上部と下部に各々横断面の円周上で９０°の角度間隔をおいて４本の止めネジ３３を外周面から放射状にねじ込むことにより、超音波探触子２が固定される。
【００３８】
次に、前記第１実施形態では、円筒状ハウジング１８のみで測定時に気泡が干渉するのを抑制していたが、第２実施形態の封水型探触子保持装置では、気泡の干渉を更に低減させるために、前記封水パッドの内部から探触子保持部材の外側に通じる排水路が付加される。
【００３９】
すなわち、図３に示すように、円筒状ハウジング１８の外側で封水パッド１２の内側から、パッド押え具１４、封水パッド１２、パッド固定具１３、及び探触子保持部材の下部を形成している円筒状部材３２を貫通して、円筒状部材３２の側面から外部に通じる排水路１１ｂを形成する排水管１９が延設されている。従って、円筒状ハウジング１８の内部に発生した気泡は、円筒状ハウジング１８の下端から排水路１１ｂを通って外部に排出される。
【００４０】
また、排水管１９の先に逆止弁３４が取り付けられる。これにより、排水路１１ｂから封水パッド１２の内部への空気の逆流を防止することができる。
【００４１】
詳細には、第１実施形態と同様に、給水管１６から流入した水は、探触子２の側面を伝わり円筒状ハウジング１８及び封水パッド１２内に満たされる。このとき、内部に発生した気泡は、排水路１１ｂを通って排水管１９から排出される。また、排水管１９に取り付けられた逆止弁３４により空気の流入（逆流）が阻止される。
【００４２】
以上のとおり図示の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・被検査体、２・・・超音波探触子、３・・・間隙、４・・・水、１０・・・探触子保持装置、１１・・・探触子保持部材、１１ａ・・・給水路、１１ｂ・・・排水路、１２・・・封水パッド、１３・・・パッド固定具、１４・・・パッド押え具、１５・・・ボルト、１６・・・給水管、１７・・・スペーサ、１８・・・円筒状ハウジング、１９・・・排水管、２０・・・取付具、２１・・・スライドテーブル、２２・・・空気シリンダ機構、２３・・・可動部、２４・・・コイルバネ、２５・・・ローラ、３０・・・探触子保持装置、３１，３２・・・探触子保持部材、３３・・・止めネジ、３４・・・逆止弁。
【図２】
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【図１】
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【図３】
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