(57)【要約】【課題】下斜め方向の傷の深さを正確に測定でき、部品点数が少なくて構造が簡素で、しかもレールの探傷作業が簡単で、探傷時間を短縮できるレール探傷装置及び下斜め方向の傷の深さを正確に測定でき、しかもレールの探傷作業が簡単で、探傷時間を短縮できるレール探傷方法を提供する。【解決手段】第１の超音波振動子を複数配列した送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと第２の超音波振動子を複数配列した受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒは、レール１００の腹部１００ｄを挟んで配置されるとともに、いずれも、曲面が１０１形成されているレールの上首部１００ｃ又はレールの頭部１００ａの下面に当てて配置され、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔからレール１００の踏面１００ｂに向けて超音波を照射させ、受信用フェイズドアレイ探触子５０Ｒでそのエコーを受信し、そのエコーからレール１００を探傷する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の超音波振動子を複数配列し、超音波を照射する送信用のフェイズドアレイ探触子と、
第２の超音波振動子を複数配列し、該送信用のフェイズドアレイ探触子からレールに照射された超音波のエコーを受信する、受信用のフェイズドアレイ探触子
とを具え、
前記送信用のフェイズドアレイ探触子と、前記受信用のフェイズドアレイ探触子は、互いに前記レールの腹部を挟んで配置されるとともに、いずれも、曲面が形成されている前記レールの上首部又は前記レールの頭部の下面に当てて配置され、
前記送信用のフェイズドアレイ探触子から前記レールの踏面に向けて超音波を照射させ、前記受信用フェイズドアレイ探触子で前記エコーを受信し、前記エコーから前記レールの傷の先端部の位置を測定することを特徴とするレール探傷装置。  
【請求項２】
前記送信用のフェイズドアレイ探触子及び前記受信用のフェイズドアレイ探触子によってセクタ走査を実行して測定情報を得る測定情報取得手段と、
前記測定情報に基づき端部エコー法により前記傷の先端部の位置を測定する測定手段と
を具えたことを特徴とする請求項１に記載のレール探傷装置。
【請求項３】
前記送信用のフェイズドアレイ探触子及び前記受信用のフェイズドアレイ探触子を固定するスライダと、該スライダを前記レールの長さ方向に移動させる駆動手段を具え、
該駆動手段は、前記セクタ走査が行われているときに前記スライダを前記レールの長さ方向に移動することを特徴とする請求項２に記載のレール探傷装置。
【請求項４】
前記送信用のフェイズドアレイ探触子及び前記受信用のフェイズドアレイ探触子を固定するスライダと、該スライダを前記レールの長さ方向に移動させる駆動手段とを具え、
該駆動手段による前記スライダの移動と同期して前記セクタ走査が行われることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のレール探傷装置。
【請求項５】
前記送信用のフェイズドアレイ探触子及び前記受信用のフェイズドアレイ探触子を固定するスライダと、該スライダを前記レールの長さ方向に移動させる駆動手段を具え、
該駆動手段による前記スライダの移動は、前記セクタ走査とは独立して行われることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のレール探傷装置。
【請求項６】
前記送信用のフェイズドアレイ探触子及び前記受信用のフェイズドアレイ探触子を固定するスライダと、該スライダを前記レールの長さ方向に移動させる駆動手段を具え、
前記駆動手段は、前記セクタ走査の終了情報に基づき、前記スライダを移動することを特徴とする請求項２に記載のレール探傷装置。
【請求項７】
前記送信用のフェイズドアレイ探触子と前記受信用のフェイズドアレイ探触子は、前記傷の進行方向に対し、同じ側に配置されるようにしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のレール探傷装置。
【請求項８】
前記送信用のフェイズドアレイ探触子と前記受信用のフェイズドアレイ探触子は、いずれも前記傷の進行方向後方に配置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のレール探傷装置。
【請求項９】
前記送信用のフェイズドアレイ探触子と前記受信用のフェイズドアレイ探触子は、いずれも前記傷の進行方向前方に配置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のレール探傷装置。
【請求項１０】
第１の超音波振動子を複数配列した送信用のフェイズドアレイ探触子から超音波をレールに照射させ、該超音波のエコーを、第２の超音波振動子を複数配列した受信用のフェイズドアレイ探触子で受信して前記レールを探傷する方法であって、
前記送信用のフェイズドアレイ探触子と前記受信用のフェイズドアレイ探触子は、互いに前記レールの腹部を挟んで配置されるとともに、いずれも、曲面が形成されている前記レールの上首部又は前記レールの頭部の下面に当てて配置される配置ステップと、
該配置の後、前記送信用のフェイズドアレイ探触子が、前記レールの踏面に向けて超音波を照射する照射ステップと、
該超音波のエコーを前記受信用のフェイズドアレイ探触子が受信する受信ステップと、
該受信した情報に基づき前記レールの傷の先端部の位置を測定する測定ステップ
とを具えることを特徴とするレール探傷方法。
【請求項１１】
前記照射ステップ及び前記受信ステップでは、それぞれ前記送信用のフェイズドアレイ探触子及び前記受信用のフェイズドアレイ探触子によってセクタ走査が実行され、これにより測定情報が得られ、
前記測定ステップでは、前記測定情報に基づき端部エコー法により前記レールの傷の先端部の位置が測定されることを特徴とする請求項１０に記載のレール探傷方法。
【請求項１２】
前記セクタ走査が行われているときに前記送信用のフェイズドアレイ探触子及び前記受信用のフェイズドアレイ探触子は前記レールの長さ方向に移動することを特徴とするは請求項１１に記載のレール探傷方法。
【請求項１３】
前記送信用のフェイズドアレイ探触子及び前記受信用のフェイズドアレイ探触子を固定するスライダの移動と同期して前記セクタ走査が行われることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のレール探傷方法。
【請求項１４】
前記送信用のフェイズドアレイ探触子及び前記受信用のフェイズドアレイ探触子を固定するスライダの移動は、前記セクタ走査とは独立して行われることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のレール探傷方法。
【請求項１５】
前記送信用のフェイズドアレイ探触子及び前記受信用のフェイズドアレイ探触子を、前記セクタ走査の終了情報に基づき、前記レールの長さ方向に移動させることを具えたことを特徴とする請求項１１に記載のレール探傷方法。
【請求項１６】
前記配置ステップでは、前記送信用のフェイズドアレイ探触子と前記受信用のフェイズドアレイ探触子は、前記傷の進行方向に対し、同じ側に配置されることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか一項に記載のレール探傷方法。
【請求項１７】
前記配置ステップでは、前記送信用のフェイズドアレイ探触子と前記受信用のフェイズドアレイ探触子は、いずれも前記傷の進行方向後方に配置されることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか一項に記載のレール探傷方法。
【請求項１８】
前記配置ステップでは、前記送信用のフェイズドアレイ探触子と前記受信用のフェイズドアレイ探触子は、いずれも前記傷の進行方向前方に配置されることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか一項に記載のレール探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、超音波パルスのエコーを用いてレールを探傷する方法及び装置に関し、特にレールの頭部の傷を正確に検査することができるレール探傷方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レールは、鉄道車両の荷重を支持するとともに鉄道車両を走行方向に誘導する帯状の鋼製品であり、特殊な断面形状をしている。
図１６は鉄道車両と鉄道車両を支持するレールの概念縦断面図である。
図１６で示すように、レール１００は頭部１００ａを具えている。この頭部１００ａは、踏面１００ｂと、踏面１００ｂに連続する２つの側面１００ｅとを具えている。一方の側面１００ｅと踏面１００ｂには、鉄道車両の車輪２００が直接接触する。
また、レール１００は、頭部１００ａを支持する腹部１００ｄを具えている。この腹部１００ｄは、２つの側面１００ｅ間の幅（レール幅）より狭い幅を有している。
また、レール１００は、頭部１００ａと腹部１００ｄとを連結する上首部１００ｃを具えている。この連結は各側面１００ｅ又は頭部１００ａの下面と、腹部１００ｄとを連結している。また、上首部１００ｃはレール１００の表面がアール状に凹む曲面１０１を有している。
【０００３】
レール１００の頭部１００ａは鉄道車両の車輪２００の荷重を支持するから、頭部１００ａには傷（亀裂）が生じることがある。  
図１７（ａ）〜図１７（ｃ）は、レールに発生する傷（亀裂）の状況を示す図である。
特に、図１７（ａ）はレールの概念斜視図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のレールの概念側面図、図１７（ｃ）は図１７（ａ）のレールの概念正面図である。
図１７（ａ）〜図１７（ｃ）の破線で示すように、レール１００に発生する傷には、頭部１００ａの踏面１００ｂの起点Ｆ１から踏面１００ｂに略平行に進む傷（単に「略平行に進む傷」という。）Ｆ２と、頭部１００ａの内部を鉛直方向下斜め方向に進む傷（単に「斜め下方向に進む傷」という。）Ｆ３がある。このうち、下斜め方向に進む傷Ｆ３は、略平行に進む傷Ｆ２から派生して発生するか、もしくは起点Ｆ１から発生する。また、略平行に進む傷Ｆ２及び斜め下方向に進む傷Ｆ３は、いずれも鉄道車両の車輪２００の進行方向Ａに延びるように発生する。
なお、図１７（ａ）〜図１７（ｃ）では図１６と同一部分を同一符号で図示している。
【０００４】
略平行に進む傷Ｆ２は、その上方の踏面１００ｂが黒ずんでくるので目視で発見できる。この略平行に進む傷Ｆ２の先端部の深さ（踏面１００ｂからの深さ）を正確に測定するには、超音波探傷装置によって超音波をレール１００に照射し、そのエコーからレール１００の内部の略平行に進む傷Ｆ２の先端部を発見するようにしている。
たとえば、この超音波探傷装置には、探触子を踏面１００ｂに当てて、頭部１００ａの内部に向けて斜め方向に超音波を照射し、そのエコーを、該探触子を介して検出するタイプのものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
従来のレール探傷方法及び装置では、傷の面に対して斜めに超音波を照射させて傷の先端部（端部）のエコーを検出し、このエコーの最大値が得られるときのビーム路程と探触子の屈折角（超音波の照射角度など）から傷の深さを測定する端部エコー法が適用されることが多い。
この端部エコー法は、傷の先端部までの超音波の伝播時間から深さ（位置）を特定するので、傷の深さの測定には走査箇所が傷の先端部であることの識別が必要である。
そのためには、傷の面からのエコーの連続性（あるいは関連性）が重要である。
一方、走査において傷の面からのエコーが支配的になると、先端部のエコーがこれに埋もれてしまい捉えにくい場合がある。
【０００６】
踏面１００ｂに超音波の探触子を当てるタイプの従来の超音波探傷方法及び装置では、超音波が略平行に進む傷Ｆ２の断面で反射してしまって、下斜め方向に進む傷Ｆ３に達せず、そのため斜め下方向に進む傷Ｆ３の深さを測定できなかった。  
なお、斜め下方向に進む傷Ｆ３の先端部の、踏面１００ｂからの深さが約３０ｍｍに達すると、レール１００が破断する可能性があるから、斜め下方向に進む傷Ｆ３の先端部の深さを正確に測定することは重要である。
【０００７】
また、探触子を踏面１００ｂに当てるタイプの従来の超音波探傷方法及び装置では、踏面１００ｂは図１６で示したように常に鉄道車両の車輪２００と接触しており、摩耗して形状が変化する。特に、カーブの部分では斜めに摩耗する。
踏面１００ｂの摩耗が進むと、１つの探触子を用いて測定を行う一探触子法では探触子の位置がずれ、また、２つの探触子を用いて測定を行う二探触子法では超音波送信用の探触子と超音波受信用の探触子との位置関係がずれてしまう。そのため、一探触子法、二探触子法のいずれの方法であっても、略平行に進む傷Ｆ２、斜め下方向に進む傷３その他の傷の各先端部の深さの正確な測定ができなかった。
【０００８】
そこで、従来、頭部１００ａの２つの側面１００ｅ（図１６）のうち一方に超音波送信用の探触子を当てるとともに他方に超音波受信用の探触子を当て、超音波送信用の探触子から照射され、そのエコーを、超音波受信用の探触子で検出するレールの探傷方法および装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
また従来、斜め下方向の傷Ｆ３の深さを正確に検知するため、超音波送信用の探触子および超音波受信用の探触子をレール１００の上首部１００ｃに当てるとともに、超音波送信用の探触子から踏面１００ｂに向けて超音波を照射させるレール探傷方法及び装置も提案されている（特許文献３参照）。
【００１０】
この従来のレール探傷装置では、レール１００の長さ方向に移動可能なスライダと、該スライダを上方向に付勢する付勢機構と、スライダにレール１００の長さ方向の軸を中心に回動可能に設けられた一対のアームと、 この各アームの先端に、それぞれレール１００の長さ方向に移動可能に取り付けられた超音波送信用の探触子および超音波受信用の探触子と、各アームの先端に設けられ上首部１００ｃに係合するレール係合部とを備えている。
各アームをレール１００側に向けて回動させてレール係合部を上首部１００ｃに係合させると、超音波送信用の探触子および超音波受信用の探触子をそれぞれ上首部１００ｃに当てることができるので、 このとき超音波送信用の探触子から踏面１００ｂに向けて超音波を照射させ、そのエコーからレール１００を探傷する。
【００１１】
この従来のレール探傷方法及び装置によると、レール１００の上首部１００ｃから踏面１００ｂに向けて超音波を照射するので、超音波が略平行に進む傷Ｆ２の断面で反射して下斜め方向に進む傷Ｆ３に達しないおそれは可及的に防止される。そのため、斜め下方向に進む傷Ｆ３に超音波を照射でき、そのエコーを測定することによって、斜め下方向に進む傷Ｆ３の深さを測定することができる。
さらに、上首部１００ｃは鉄道車両の車輪２００との接触による摩耗が生じないので、略平行に進む傷Ｆ２、斜め下方向に進む傷３その他の傷の深さを正確に測定することができ、特に、レール強度・交換要否判定の最も重要なファクターである、斜め下方向に進む傷Ｆ３の先端部の深さ測定の基準面として適している。
【００１２】
この従来のレール探傷装置では、上首部１００ｃは曲面１０１を有するため、超音波送信用の探触子の送信角度と超音波受信用の探探傷子が、それぞれこの曲面１０１に沿って回動できるように、曲面１０１のアールの中心を中心にして回動可能に支持する探触子回転機構が設けられている。
そのため、この従来のレール探傷装置では、この超音波送信用の探触子に連結する探触子回転機構と、この超音波受信用の探探傷子に連結する探触子回転機構とを設ける分、部品点数が多くなり構造が複雑になるという問題があった。
また、レール１００の長さ方向のある位置での探傷には、超音波送信用の探触子の送信角度と超音波受信用の探探傷子の受信角度とを、それぞれ設定する必要がある。従来のレール探傷方法及び装置では、超音波送信用の探触子の送信角度を設定するため該探触子に連結する探触子回転機構を手作業で操作し、さらに超音波受信用の探触子の受信角度を設定するため該探触子に連結する探触子回転機構を手作業で操作していた。
そのため、従来のレール探傷方法及び装置では、レールの探傷作業が煩雑で、しかも下斜め方向に進む傷Ｆ３の先端部の深さの測定に長時間を要するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平９−３０４３６４
【特許文献２】特開２０００−９６９８
【特許文献３】特開２００９−２３６８０８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、頭部の傷の深さを正確に測定でき、部品点数が少なくて構造が簡素で、しかもレールの探傷作業が簡単で、探傷時間を短縮できるレール探傷装置を提供することを目的とする。また、本発明は、頭部の傷の深さを正確に測定でき、しかもレールの探傷作業が簡単で、探傷時間を短縮できるレール探傷方法および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】
【００１５】
本願請求項１の発明のレール探傷装置は、第１の超音波振動子を複数配列し、超音波を照射する送信用のフェイズドアレイ探触子と、第２の超音波振動子を複数配列し、該送信用のフェイズドアレイ探触子からレールに照射された超音波のエコーを受信する、受信用のフェイズドアレイ探触子とを具え、前記送信用のフェイズドアレイ探触子と、前記受信用のフェイズドアレイ探触子は、互いに前記レールの腹部を挟んで配置されるとともに、いずれも、曲面が形成されている前記レールの上首部又は前記レールの頭部の下面に当てて配置され、前記送信用のフェイズドアレイ探触子から前記レールの踏面に向けて超音波を照射させ、前記受信用フェイズドアレイ探触子で前記エコーを受信し、前記エコーから前記レールの傷の先端部の位置を測定することを特徴とする。  
本願請求項２の発明は、本願請求項１に記載の発明のレール探傷装置において、前記送信用のフェイズドアレイ探触子及び前記受信用のフェイズドアレイ探触子によってセクタ走査を実行して測定情報を得る測定情報取得手段と、前記測定情報に基づき端部エコー法により前記傷の先端部の位置を測定する測定手段とを具えたことを特徴とする。
本願請求項３の発明は、本願請求項２に記載の発明のレール探傷装置において、前記送信用のフェイズドアレイ探触子及び前記受信用のフェイズドアレイ探触子を固定するスライダと、該スライダを前記レールの長さ方向に移動させる駆動手段を具え、該駆動手段は、前記セクタ走査が行われているときに前記スライダを前記レールの長さ方向に移動することを特徴とする。
本願請求項４の発明は、本願請求項２または請求項３に記載の発明のレール探傷装置において、前記送信用のフェイズドアレイ探触子及び前記受信用のフェイズドアレイ探触子を固定するスライダと、該スライダを前記レールの長さ方向に移動させる駆動手段とを具え、該駆動手段による前記スライダの移動と同期して前記セクタ走査が行われることを特徴とする。
本願請求項５の発明は、本願請求項２または請求項３に記載のレール探傷装置において、前記送信用のフェイズドアレイ探触子及び前記受信用のフェイズドアレイ探触子を固定するスライダと、該スライダを前記レールの長さ方向に移動させる駆動手段を具え、該駆動手段による前記スライダの移動は、前記セクタ走査とは独立して行われることを特徴とする。
本願請求項６の発明は、本願請求項２に記載のレール探傷装置において、前記送信用のフェイズドアレイ探触子及び前記受信用のフェイズドアレイ探触子を固定するスライダと、該スライダを前記レールの長さ方向に移動させる駆動手段を具え、前記駆動手段は、前記セクタ走査の終了情報に基づき、前記スライダを移動することを特徴とする。
本願請求項７の発明は、本願請求項１〜６のいずれか一項に記載の発明のレール探傷装置において、送信用のフェイズドアレイ探触子と前記受信用のフェイズドアレイ探触子は、前記傷の進行方向に対し、同じ側に配置されるようにしたことを特徴とする。
本願請求項８の発明は、本願請求項１〜７のいずれか一項に記載のレール探傷装置において、前記送信用のフェイズドアレイ探触子と前記受信用のフェイズドアレイ探触子は、いずれも前記傷の進行方向後方に配置されることを特徴とする。
本願請求項９の発明は、本願請求項１〜７のいずれか一項に記載のレール探傷装置において、前記送信用のフェイズドアレイ探触子と前記受信用のフェイズドアレイ探触子は、いずれも前記傷の進行方向前方に配置されることを特徴とする。
【００１６】
本願請求項１０の発明のレール探傷方法は、第１の超音波振動子を複数配列した送信用のフェイズドアレイ探触子から超音波をレールに照射させ、該超音波のエコーを、第２の超音波振動子を複数配列した受信用のフェイズドアレイ探触子で受信して前記レールを探傷する方法であって、前記送信用のフェイズドアレイ探触子と前記受信用のフェイズドアレイ探触子は、互いに前記レールの腹部を挟んで配置されるとともに、いずれも、曲面が形成されている前記レールの上首部又は前記レールの頭部の下面に当てて配置される配置ステップと、該配置の後、前記送信用のフェイズドアレイ探触子が、前記レールの踏面に向けて超音波を照射する照射ステップと、該超音波のエコーを前記受信用のフェイズドアレイ探触子が受信する受信ステップと、該受信した情報に基づき前記レールの傷の先端部の位置を測定する測定ステップとを具えることを特徴とする。
本願請求項１１の発明のレール探傷方法は、本願請求項１０に記載のレール探傷方法において、前記照射ステップ及び前記受信ステップでは、それぞれ前記送信用のフェイズドアレイ探触子及び前記受信用のフェイズドアレイ探触子によってセクタ走査が実行され、これにより測定情報が得られ、前記測定ステップでは、前記測定情報に基づき端部エコー法により前記レールの傷の先端部の位置が測定されることを特徴とする。
本願請求項１２の発明のレール探傷方法は、本願請求項１１に記載のレール探傷方法において、前記セクタ走査が行われているときに前記送信用のフェイズドアレイ探触子及び前記受信用のフェイズドアレイ探触子は前記レールの長さ方向に移動することを特徴とする。
本願請求項１３の発明のレール探傷方法は、本願請求項１１又は請求項１２に記載のレール探傷方法において、前記送信用のフェイズドアレイ探触子及び前記受信用のフェイズドアレイ探触子を固定するスライダの移動と同期して前記セクタ走査が行われることを特徴とする。
本願請求項１４の発明のレール探傷方法は、本願請求項１１又は請求項１２に記載のレール探傷方法において、前記送信用のフェイズドアレイ探触子及び前記受信用のフェイズドアレイ探触子を固定するスライダの移動は、前記セクタ走査とは独立して行われることを特徴とする。
本願請求項１５の発明のレール探傷方法は、本願請求項１１に記載のレール探傷方法において、前記送信用のフェイズドアレイ探触子及び前記受信用のフェイズドアレイ探触子を、前記セクタ走査の終了情報に基づき、前記レールの長さ方向に移動させることを具えたことを特徴とする。
本願請求項１６の発明のレール探傷方法は、本願請求項１０〜１５のいずれか一項に記載のレール探傷方法において、前記配置ステップでは、前記送信用のフェイズドアレイ探触子と前記受信用のフェイズドアレイ探触子は、前記傷の進行方向に対し、同じ側に配置されることを特徴とする。
本願請求項１７の発明のレール探傷方法は、本願請求項１０〜１６のいずれか一項に記載のレール探傷方法において、前記配置ステップでは、前記送信用のフェイズドアレイ探触子と前記受信用のフェイズドアレイ探触子は、いずれも前記傷の進行方向後方に配置されることを特徴とする。
本願請求項１８の発明のレール探傷方法は、本願請求項１０〜１６のいずれか一項に記載のレール探傷方法の前記配置ステップにおいて、前記送信用のフェイズドアレイ探触子と前記受信用のフェイズドアレイ探触子は、いずれも前記傷の進行方向前方に配置されることを特徴とする。  
【発明の効果】
【００１７】
本発明のレール探傷方法及び装置では、レールの上首部の曲面又は頭部の下面に送信用のフェイズドアレイ探触子および受信用のフェイズドアレイ探触子を当てて、送信用のフェイズドアレイ探触子から踏面に向けて超音波を照射させるので、略平行に進む傷、下斜め方向に進む傷その他の傷に超音波を照射でき、そのエコーを測定することによって、該傷の先端部の深さを測定することができる。
さらに、レールの頭部の下面又は上首部は、鉄道車両の車輪との摩擦が起こらず摩耗しないので、略平行に進む傷、斜め下方向に進む傷その他の傷の深さを正確に測定することができ、特に、レール強度・交換要否判定の最も重要なファクターである、斜め下方向に進む傷の先端部の深さ測定の基準面として適している。
また、本願発明のレール探傷装置では、従来のように、送信用のフェイズドアレイ探触子に連結する探触子回転機構および受信用のフェイズドアレイ探触子に連結する探触子回転機構を設けない分、部品点数が少なくなり、構造が簡素になる。
また、本願発明のレール探傷方法及び装置では、送信用のフェイズドアレイ探触子に連結する探触子回転機構が不要となるので、レールのある地点での探傷の際、送信用のフェイズドアレイ探触子の送信角度を設定するための手作業での操作が不要となり、さらに受信用のフェイズドアレイ探触子に連結する探触子回転機構も不要となるので、レールのある地点での探傷の際、受信用のフェイズドアレイ探触子の受信角度を設定するための手作業での操作も不要となる。そのため、このレール探傷方法及び装置では、レールの探傷作業が簡単で、しかも下斜め方向に進む傷などの傷の先端部の深さの測定（探傷時間）を従来に比べ短時間で行うこと、すなわち探傷時間の短縮ができる。
なお、本発明のレール探傷方法及び装置では、二探触子Ｖ走査方法、かつ、後方探傷が適している。
二探触子Ｖ走査方法が適しているのは、ノイズエコーが低く傷のエコーの識別性が高いためである。また、後方探傷が適しているのは、下斜め方向に進む傷の面からのエコーと傷の先端部のエコーとの連続性をみることができ、その傷の先端部の深さ（位置）を正確に特定しやすいからである。なお、下斜め方向に進む傷の面からのエコーが支配的になって該傷の先端部のエコーがこれに埋もれてしまい捉えにくい場合には、前方探傷を行うことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第一実施例のレール探傷装置及びレールの探傷方法を示す要部概念斜視図であって、特に二探触子Ｖ走査法で、かつ後方探傷でのレール探傷装置及びレールの探傷方法の様子を示す図である。
【図２】図２は、図１のレール探傷装置の要部概念正面図である。
【図３】図３（ａ）及び（ｂ）は、図１のレール探傷装置及びレール探傷方法での、レール及びレール探傷装置の配置関係を示す図である。
【図４】図４は、図２の要部拡大図である。
【図５】図５は、図１のレール探傷装置の構成（ハードウェア）の構成を示す概念図である。
【図６】図６は、図１のレール探傷装置の機能ブロック図である。
【図７】図７は、図２のスライダの概念拡大斜視図である。
【図８】図８は図７のスライダを一部分解した様子を示すスライダの要部概念斜視図である。
【図９】図９は、図１のレール探傷装置の要部概念断面図である。
【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は情報取得手段でのセクタ走査の処理を示す概念図である。
【図１１】図１１は、図２の要部拡大図であり、セクタ走査での超音波の送信範囲及びエコー（反射する超音波）の受信範囲を示している。
【図１２】図１２（ａ）は、第一実施例、第二実施例及び第四実施例の各レール探傷方法及び装置での、スライダの移動距離（横軸）とスライダの移動速度(縦軸)との関係を示す図であり、図１２（ｂ）は第一及び第二実施例、図１２（ｃ）は第四実施例の各レール探傷方法および装置において、図３（ａ）のスライダを用いてレールに対しセクタ走査が行われた様子を示すレールの概念平面図である。
【図１３】図１３（ａ）〜（ｄ）は、第二実施例のレール探傷装置及びレールの探傷方法を示す要部概念斜視図であって、特に二探触子Ｖ走査法で、かつ前方探傷でのレール探傷装置及びレールの探傷方法の様子を示す図である。
【図１４】図１４（ａ）及び（ｂ）は、第二実施例のレール探傷装置及びレール探傷方法での、レール及びレール探傷装置の配置関係を示す図である。
【図１５】図１５（ａ）は、第三実施例のレール探傷方法及び装置での、スライダの移動距離（横軸）とスライダの移動速度(縦軸)との関係を示す図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のスライダを用いてレールに対しセクタ走査が行われた様子を示すレールの概念平面図である。
【図１６】図１６は、鉄道車両と鉄道車両を支持するレールの概念断面図である。
【図１７】図１７（ａ）〜（ｃ）は、レールに発生する傷（亀裂）の状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１（ａ）〜図１（ｄ）は、本発明の第一実施例のレール探傷方法及び装置を示す要部概念斜視図であって、特に二探触子Ｖ走査法で、かつ後方探傷でのレール探傷方法及び装置の様子を示す図である。このうち図１（ａ）はレール１００の探傷前の様子を示す図である。
図１（ａ）で示すように、レール探傷装置１は、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと、受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒとを具えている。なお、図１（ａ）〜図１（ｄ）では、レール１００の正面側からの様子を示している。
【００２１】
図２は、図１のレール探傷装置の要部概念正面図である。
図２で示すように、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと、受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒは、互いにレール１００の腹部１００ｄを挟んで配置されるとともに、いずれも上首部１００ｃの曲面１０１または頭部１００ａの下面に当てて配置されている。    なお、図２〜図１５（ａ）及び図１５（ｂ）では、図１、図１６及び図１７（ａ）〜（ｃ）と同一部分を同一符号で図示している。
【００２２】
図３（ａ）及び（ｂ）は、図１のレール探傷装置及びレール探傷方法での、レール及びレール探傷装置の配置関係を示す図である。特に図３（ａ）はレール及びレール探傷装置の概念平面図（図の左部分）とその概念背面図（図の右部分）を示し、図３（ｂ）はレール及びレール探傷装置の概念右側面図（図の左部分）と概念正面図（図の右部分）を示している。
レール探傷装置１は、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒが、略平行に進む傷Ｆ２又は斜め下方向に進む傷Ｆ３その他の傷（以下、「傷」という。）の進行方向に対し同じ側に配置されている。  
その一例であるレール探傷装置１では、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒがいずれも斜め下方向に進むＦ３の進行方向後方に配置されている。
【００２３】
なお、このように送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒを、傷の進行方向後方に配置し、後述するように傷の進行方向後方から傷の進行方向前方に向かって斜め上に踏面１００ｂに向けて傷を探傷・走査する方法を後方探傷という。
また、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒを、互いにレール１００の腹部１００ｄを挟んで配置するとともに、いずれも傷の進行方向に対し同じ側に配置して走査する方法を、二探触子Ｖ走査方法という。
【００２４】
このレール探傷装置１では、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔからレール１００の踏面１００ｂに向けて超音波を照射させ（送信させ）、受信用フェイズドアレイ探触子５０Ｒでそのエコーを受信し、そのエコーからレール１００を探傷して傷の先端部Ｆａの位置を測定する。この測定される位置には、傷の先端部Ｆａの、踏面１００ｂからの深さＭが含まれる。
【００２５】
図４は、図２の要部概念図である。
図４で示すように、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔは、第１の超音波振動子Ｔ−ｎが複数配列された探触子である。なお、ｎは２以上の任意の自然数である。
また、受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒは、第２の超音波振動子Ｒ−ｎが複数配列された探触子である。なお、ｎは２以上の任意の自然数である。
各第１の超音波振動子Ｔ−ｎ（Ｔ−１、Ｔ−２、…、Ｔ−ｎ−１、Ｔ−ｎ）と各第２の超音波振動子Ｒ−ｎ（Ｒ−１、Ｔ−２、…、Ｒ−ｎ−１、Ｒ−ｎ）は、その各構造は互いに同じであり、これら各超音波振動子Ｔ−ｎ、Ｒ−ｎには図示せぬパルサーレシーバーが接続されている。
【００２６】
図４で示すように、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒは、いずれも筐体５１と、筐体５１の、レール１００側に設けられた探傷シュー５２を具えている。
送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔの筐体５１は各第１の超音波振動子Ｔ−ｎを収容し、受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒの筐体５１は各第２の超音波振動子Ｒ−ｎを収容している。
また、探傷シュー５２は、レール１００の上首部１００ｃに形成された曲面１０１の曲率半径に沿う部分、若しくはややその曲率半径より小さい曲率半径で形成された部分、または頭部の下面に沿う部分を有する凸状部材である。また、探傷シュー５２は、超音波伝播速度を有する材質で製作されている。
なお、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔの探傷シュー５２および受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒの探傷シュー５２は、いずれも上首部１００ｃの曲面１０１又は頭部１００ａの下面と、グリセリン又は水等の媒質を介して接触する。
【００２７】
図５は、図１のレール探傷装置の構成（ハードウェア）の構成を示す概念図である。
また図６は、図１のレール探傷装置の機能ブロック図である。
図５で示すように、レール探傷装置１では、上述した送信用の超音波アレイ探触子５０Ｔ及び受信用の超音波アレイ探触子５０Ｒに加え、スライダ１０と、エンコーダ（スライダ位置検出手段）３５と、モーションコントロールドライブユニット１１０と、コンピュータ１２０と、超音波探傷器１３０と、図示せぬ検出器を具えている。
【００２８】
このうちのスライダ１０は、図６で示すように、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒをレール１００の長さ方向に移動自在にする移動手段として機能する。このスライダ１０は、図２で示すように、レール１００の踏面１００ｂの上に配置されるローラ１２を具えている。
【００２９】
図７は図２のスライダの概念拡大斜視図であり、図８は図７のスライダを一部分解した様子を示すスライダの要部概念斜視図である。
図７及び図８で示すように、スライダ１０は、さらに、ローラ１２を回転自在にするローラ支承部材１３と、該ローラ支承部材１３とともにレール１００の長さ方向に移動するスライダ本体１４とを具えている。
このうち、ローラ支承部材１３は、図８で示すようにローラ１２を回転自在に支承する軸１３ａを具えた枠状の部材である。この軸１３ａにはプーリ１３ｂが設けられ、このプーリ１３ｂには図示せぬモータが連結されている。また、ローラ支承部材１３にはスライダ本体１４に向け突出するガイド軸１３ｃが設けられている。
【００３０】
また、スライダ本体１４は、図２で示すように、ローラ支承部材１３をスライダ本体１４に対し、踏面１００ｂに垂直な方向、いいかえると上下方向に移動自在に支承する枠体である。このスライダ本体１４には、ローラ支承部材１３のガイド軸１３ｃ（図８）を案内するガイド溝１４ａと、ローラ支承部材１３へ向け突出する２つの軸１４ｂ（図８）が設けられている。
【００３１】
また、スライダ本体１４には固定部材１７が固定される。この固定部材１７は、レール１００の頭部１００ａの両側に配置される。
各固定部材１７は、スライダ本体１４に固定される固定部１７ａと、固定部１７ａにいずれも固定される探触子固定部１７ｂと係合ローラ支承部１７ｃを具えている。  
このうち、固定部１７ａは、固定部１７ａの孔１９（図８）とスライダ本体１４の孔（図示しない）に螺合するねじ２０によってスライダ本体１４に固定される。
また、各固定部材１７のうち一方の固定部材１７の探触子固定部１７ｂには、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔが固定され、他方の固定部材１７の探触子固定部１７ｂには、受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒが固定されている。
また、係合ローラ支承部１７ｃは、各探触子固定部１７ｂに対しレール１００の長さ方向の両側に配置されている。各係合ローラ支承部１７ｃは係合ローラ１８を回動自在に支承する軸であり、この軸を中心に係合ローラ１８は回動する。また、この係合ローラ１８は凹部を形成する２つの面１８ａを具えている。
【００３２】
また、図８で示すように、スライド本体１４は付勢手段１５によって踏面１００ｂから離れる上方向に向け付勢されている。この付勢手段１５は、その略中央が、ローラ支承部１３のガイド軸１３ｃに連結する板ばねからなり、この板ばねの両端はスライド本体１４の各軸１４ｂにそれぞれ連結される。  
【００３３】
固定部材１７のスライド本体１４に対する固定が取り外されたスライダ１０を用意し、そのスライダ１０のローラ１２を踏面１００ｂ上に配置するとともに、スライド本体１４に対し各固定部材１７を固定すると、図２で示すようにスライダ１０をレール１００に取り付けることができる。
【００３４】
レール１００に取り付けられたスライダ１０では、図２で示すように送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔ及び受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒは、いずれもその各探傷シュー５２が上記媒質を介し上首部１００ｃの曲面１０１又は頭部１００ａの下面に係合する。
また、この係合が行われているとき、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔ及び受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒは付勢手段１５（図８）によって上方向に付勢されている。
図９は、図１のレール探傷装置の要部概念断面図である。なお、図９では、レール及びレール探傷装置の断面を示す斜線の図示を省略している。
また、レール１００に取り付けられたスライダでは、図９で示すように、係合ローラ１８の２つの面１８ａのうちの一方がレール１００の側面１０１ｅの下部と接触し、他方が上首部１００ｃの曲面１０１又は頭部１００ａの下面に接触する。
また、この接触がおこなわれているとき、係合ローラ１８は付勢手段１５（図８）によって上方向に付勢されている。
【００３５】
レール１００に取り付けられたスライダ１０では、図示せぬモータの駆動により軸１３ａを介しローラ１２が回転すると、スライダ本体１４がローラ支承部１３とともにレール１００の長さ方向に沿って移動し、これにより送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒがレール１００の長さ方向に沿って移動する。
このスライダ１０の移動に伴い係合ローラ１８が回動する。この係合ローラ１８が回動している場合にも、付勢手段１５（図８）の付勢力によって、２つの面１８ａのうちの一方がレール１００の側面１０１ｅの下部と接触し、他方が上首部１００ｃの曲面１０１又は頭部１００ａの下面に接触する状態が維持される。そのため、この係合ローラ１８によって、スライダ１０はより可及的にレール長手方向に沿って案内される。
【００３６】
また、係合ローラ１８が接触する上首部１００ｃの曲面１０１又は頭部１００ａの下面は、鉄道車両の車輪２００との接触による摩耗が生じないので、スライダ本体１４は係合ローラ１８を介しレール１００に対し確実に位置決めされ、フェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒとの位置関係がずれて傷の先端部Ｆａの深さの正確な測定が妨げられることはない。
【００３７】
なお、未使用のレール１００（初期状態）が使用されて踏面１００ｂが摩耗すると、ローラ１２およびローラ支承部１３はそれらの初期状態の位置から下方に移動する一方、固定部材１７およびスライド本体１４は付勢手段１５の付勢力によって初期状態の位置を保持する。そのため、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔ及び受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒが上首部１００ｃ又は頭部１００ａの下面に係合した状態は維持され、また係合ローラ１８ａの２つの面１８ａが、レール１００の側面１０１ｅの下部と、上首部１００ｃの曲面１０１又は頭部１００ａの下面に接触した状態が維持される。
上記図示せぬ検出器は、ローラ支承部材１３が初期状態の位置から、スライド本体１４に対し上下方向に移動した位置までの移動距離を検出する手段である。検出した移動距離は、レール１００の磨耗量である。傷の先端部Ｆａの深さ（位置）を測定する場合に、踏面１００ｂからの傷の先端部Ｆａの深さＭ（後述）にこの摩耗量をさらに加算すると、初期状態のレール１００の踏面１００ｂからの傷の深さを、より正確に測定することができる。
【００３８】
また、エンコーダ３５（図５及び図６）はスライダ１０に連結され、スライダ１０の位置を検出するスライダ位置検出手段である。エンコーダ３５で検出したスライダ１０の位置情報は、コンピュータ１２０の移動距離測定手段１２１に送信される。なお、スライダ１０の位置（移動距離Ｋ）の基準は、レール１００の正面Ｄ（図３（ａ）参照）である。
【００３９】
また、本発明のレール探傷装置１では、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒを、上首部１００ｃの曲面１０１のアールに沿うように軸を中心に回転させる探触子回転機構（先行技術文献３参照）は設けられていない。
【００４０】
また、図５のモーションコントロールドライブユニット１１０は、超音波の送信と受信についての制御を行う装置である。
このモーションコントールドライブユニット１１０は、図６で示すように、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔ及び受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒによりセクタ走査（扇状走査）を実行して、傷に関し、エコーの測定情報を得る測定情報取得手段１１１を具えている。
【００４１】
この測定情報取得手段１１１は、遅延時間制御手段１１２ａと、印加電圧発生手段１１２ｂと、受信信号処理手段１１３ａと、受信信号合成手段１１３ｂを具えている。
【００４２】
図１０（ａ）は情報取得手段でのセクタ走査の処理を示す概念図で、特にセクタ走査での遅延時間制御手段での時間遅延（図の下段）、印加電圧発生手段での電圧発生（図の中段）、及びこの電圧によって発生する各振動子の超音波を合成した超音波Ｓｔの様子（図の上段）を示している。
図１０（ａ）で示すように、遅延時間制御手段１１２ａは、各第１の超音波振動子Ｔ−１、Ｔ−２、…、Ｔ−ｎ−１、Ｔ−ｎに対し電圧の印加を行わせる駆動信号Ｓｔ−ｎを印加電圧手段１１２ｂに送信するとともに、その各駆動信号Ｔ−ｎの送信について遅延制御を行う。この遅延制御は、たとえば第一の超音波振動子Ｔ−１、Ｔ−２、…、Ｔ−ｎ−１、Ｔ−ｎの一端に配置された第一の超音波振動子Ｔ−１から順次、各駆動信号Ｔ−ｎの送信を遅延させるものである。
駆動信号Ｓｔ−ｎを受信した印加電圧発生手段１１２ｂは、駆動信号Ｓｔ−ｎを受信した順に、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔの各第１の超音波振動子に電圧を印加してパルス形式の超音波を発生させる。
このように各第一の超音波振動子Ｔ−１、Ｔ−２、…、Ｔ−ｎ−１、Ｔ−ｎからパルス形式の超音波が発生すると、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔでは、この各パルス形式の超音波が合成されることによって、各第一の超音波振動子Ｔ−１、Ｔ−２、…、Ｔ−ｎ−１、Ｔ−ｎの配置表面に対し傾斜をもつ超音波Ｓｔが照射されることとなる。
また、第一の超音波振動子Ｔ−１、Ｔ−２、…、Ｔ−ｎ−１、Ｔ−ｎに対する遅延の時間の長短により、照射される合成の超音波Ｓｔの、各第一の超音波振動子Ｔ−１、Ｔ−２、…、Ｔ−ｎ−１、Ｔ−ｎの表面に対する傾斜の角度は変更され、これにより扇状に走査（セクタ走査）の照射作業が行われる。
【００４３】
図１０（ｂ）は情報取得手段でのセクタ走査の処理を示す概念図で、特にセクタ走査で受信されたエコーＳｒの様子（図の上段）、受信信号処理手段でのエコーＳｒを各第２の超音波振動子の受信波の分割（図の中段）、受信信号処理手段での時間的遅延に対する補正（図の下段）を示している。
図１０（ｂ）で示すように、受信信号処理手段１１３ａは、受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒから照射された超音波が傷などで反射された超音波、すなわちエコーＳｒ（図１０（ｂ））を受信する。  
このエコーＳｒは、各第２の超音波振動子で受信すべき受信信号が合成された受信信号である。また、このエコーＳｒは、遅延時間制御手段１１２ａによって時間的に遅延制御された超音波Ｓｔのエコーである。
そこで、受信信号処理手段１１３ａは、このエコーＳｒを、第２の超音波振動子Ｒ−１、Ｒ−２、…、Ｒ−ｎ−１、Ｒ−ｎで各パルス形式の超音波に分割するとともに、この各超音波Ｐｒ−ｎを、補正信号Ｓｒ−ｎを用いて時間的遅延を解消する補正を行う。補正された第２の超音波振動子の各超音波（受信信号）は、受信信号合成手段１１３ｂに送信される。
受信信号合成手段１１３ｂ（図６）は、補正された各第２の超音波振動子の超音波Ｐｒ−ｎ（受信信号）を受信し、この各受信信号を合成する。この合成された信号は、エコーの発生位置に関する測定情報である。受信信号合成手段１１３ｂは、この測定情報を取得し、取得された測定情報は、コンピュータ１２０の測定手段１２２に記憶手段１２３を介し送信される。
【００４４】
図１１は、図２の要部拡大図であり、セクタ走査における送信用フェイズドアレイ探触子の照射範囲（送信範囲）Ｗ１、セクタ走査における受信用のフェイズドアレイ探触子の受信範囲Ｗ２を図示している。
図１１で示すように、上首部１００ｃの曲面１０１又は頭部１００ａの下面に送信用フェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒとを配置すると、超音波の照射範囲Ｗ１と受信範囲Ｗ２とが互いに重なる範囲と、超音波の照射範囲Ｗ１と受信範囲Ｗ２とが重ならない範囲とが形成される。このうち重なる範囲がエコーの検出範囲である。
仮に、送信用と受信用を兼ねた１つのフェイズドアレイ探触子を上首部１００ｃの曲面１０１又は頭部１００ａの下面に配置してレール１００に対しセクタ走査行った場合、従来の一つの超音波振動素子からなる探触子での走査に比べて、膨大な測定情報を得ることができるので、より正確な傷の先端部Ｆａの位置検出ができるかもしれない。
しかし、膨大な測定情報を得ることができるため、傷の先端部Ｆａの深さ（位置）の測定に時間を要することとなる。
これに対し、本願発明の実施例のレール探傷方法及び装置１では、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒを、互いにレール１００の腹部１００ｄを挟んで配置するとともに、いずれも上首部１００ｃの曲面１０１または頭部１００ａの下面に当てて配置している。そのため、送信用と受信用を兼ねた１つのフェイズドアレイ探触子を用いたセクタ走査を行う場合に比べてエコーの検出範囲が狭くなり、しかも、レール１００に発生する傷は、ほとんどこのエコーの検出範囲内に発生するので、エコーの検出範囲内に通常存在する傷を、短時間にかつ確実に検出できる。
なお、レール１００内の照射範囲Ｗ１と受信範囲Ｗ２とが互いに重ならない範囲には、レール１００の傷はほとんど発生しない。
なお、図１１の符号Ｏａは照射範囲Ｗ１の基準点を概念的に図示したものであり、符号Ｏｂは受信範囲の基準点を概念的に図示したものである。
【００４５】
また、図６に示すコンピュータ１２０は、移動距離測定手段１２１、測定手段１２２、記憶手段１２３と、走査指示手段１２４と、駆動手段１２５を具えている。
【００４６】
このうち、移動距離測定手段１２１は、エンコーダ３５からのスライダ１０の位置情報を受信し、スライダ１０の初期位置からの移動距離Ｋを連続して算出する。
この受信及び算出は、スライダ１０がレール１００の長さ方向に移動を開始してから、移動距離Ｋがレール長さＬに達するまで連続して行われる（０≦Ｋ≦Ｌ）。また、移動距離測定手段１２１は、スライダ１０がレール１００の長さ方向に移動を開始してからの経過時間を測定し、この測定は、スライダ１０の移動距離Ｋがレール長さＬに達するまで連続して行われる。
【００４７】
測定手段１２２は、受信信号合成手段１１３ｂによって測定されたエコーの発生位置に関する測定情報、及び超音波探傷器１３０から入力された測定条件（たとえば照射角度（送信角度）α１、受信角度α２）その他の記憶手段１２３で記憶された情報を受信する。
なお、上記したエコーの発生位置に関する測定情報とは、具体的には、照射した超音波又はそのエコーの各ビーム路程に関する情報であり、さらにより具体的には、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔでの超音波の照射時刻（送信時刻）及びエコーの受信時刻、受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒでのエコーの受信時刻などである。
測定手段１２２は、上記したエコーの発生位置に関する測定情報および超音波探傷器１３０から入力された測定条件（たとえば送信角度α１、受信角度α２）などから、端部エコー法により傷の先端部の深さ（位置）Ｍを求める。なお、端部エコー法は従前の技術である。
【００４８】
記憶手段１２３は、端部エコー法の演算式等を記憶する。
また記憶手段１２３は、超音波探傷器１３０の入力手段１３１（後述）から送出された駆動信号（駆動手段１２５のスライダ駆動指示信号およびスライダ停止指示信号、走査指示信号）、超音波の送信角度α１、受信角度α２、受信した超音波のエコー等を記録（記憶）する。
また、記憶手段１２３は、受信信号合成手段１１３ｂからのエコーの発生位置に関する測定情報、測定手段１２２により測定されたレール１００の傷の深さＭ（Ｍ≧０）、および移動情報測定手段１２１から送信されたスライダ１０の移動距離情報を記憶する。
また、記憶手段１２３に記憶された情報は、適宜、測定手段１２２と、走査指示手段１２４、駆動手段１２５、超音波探傷器１３０又はモーションコントロールドライブユニット１１０などからの要求信号により読みだされる。
【００４９】
走査指示手段１２４は、超音波探傷器１３０の入力手段１３１（後述）から送出された走査指示信号に基づき、フェイズドアレイ探触子５０Ｔおよび受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒにより、セクタ走査を行わせる。
より具体的には、走査指示手段１２４は、入力信号１３１からの走査指示信号を記憶手段１２３を介して受信すると、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔによる超音波の照射指示（送信指示）を行うとともに受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒによるエコーの受信指示を送信する。  
なお、上記送信指示は記憶手段１２３を介し遅延時間制御手段１１２ａに対して送信される。また、上記受信指示は記憶手段１２３を介し受信信号処理手段１１３ａに対して送信される。
超音波の送信指示を受信した遅延時間制御手段１１２ａにより、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔは超音波の照射を行い、またエコーの受信指示を受信した受信信号処理手段１１３ａにより、受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒはエコーを受信し、これにより上述したセクタ走査が行われる。
【００５０】
駆動手段１２５は、スライダ１０をレール１００の長さ方向に移動させる手段である。
図１２（ａ）は、第一実施例、第二実施例及び第四実施例の各レール探傷方法及び装置での、スライダの移動距離（横軸）とスライダの移動速度(縦軸)との関係を示す図である。
駆動手段１２５は、スライダ１０の上記モータに、スライダ駆動指示信号を送信し、図１２（ａ）で示すように、スライダ駆動指示信号を受信した上記モータは、スライダ１０をある一定の速度に達するまで加速する。スライダ１０がある一定の速度に達した状態が、ある一定時間継続した後、駆動手段１２５は、スライダ停止指示信号を送出する。このスライダ停止信号を受信したスライダ１０の上記モータは減速して最終的に停止する。
【００５１】
図１２（ｂ）は、第一実施例及び第二実施例のレール探傷方法および装置において、図３（ａ）のスライダ１０を用いてレール１００に対しセクタ走査が行われた様子を示すレールの概念平面図である。
図１２（ａ）および図１２（ｂ）のセクタ走査の走査ラインＢ（破線）で示すように、この駆動手段１２５は、超音波の照射（送信）及びエコーの受信によるセクタ走査が行われているときに、スライダ１０をレール１００の長さ方向に移動する。
【００５２】
また、図１２（ａ）および図１２（ｂ）で示すように、セクタ走査はスライダ１０の移動距離Ｋが初期位置（移動距離Ｋ＝０）からレール長さＬに達するまで連続して行われる。
また、セクタ走査は、駆動手段１２５によるスライダ１０の移動と同期して行われる。
たとえば、図１２（ａ）および図１２（ｂ）の走査ラインＢで示すように、セクタ走査は、スライダ１０の移動速度の高低にかかわらず、スライダ１０の移動距離Ｋが、ある一定距離に達するごとに、レール１００の幅方向にセクタ走査が１回行われる。これによりセクタ走査は、レール１００に対しレール１００の長さ方向に可及的に均一に行われる。
なお、走査指示手段１２４は、スライダ１０の移動距離Ｋの移動距離情報を、移動距離測定手段１２１から記憶手段１２３を介して受信する。
なお、セクタ走査が行われていないときは、駆動手段１２５は、スライダ停止指示信号を図示せぬモータに送信し、これによりスライダ１０のレール１００の長さ方向の移動を停止させる。
【００５３】
また、図６の超音波探傷器１２０は、入力手段１３１と、表示手段１３２を具えている。
このうち、入力手段１３１には、駆動手段１２５のスライダ駆動指示信号およびスライダ停止指示信号、走査指示信号、超音波の照射角度α１、エコーの受信角度α２、受信した超音波のエコー等が入力される。
また、表示手段１３２には、記憶手段１２３から読み出された情報、たとえば測定手段１２２から測定された深さＭの測定情報、移動情報測定手段１２１からのスライダ１０の位置情報、走査指示手段１２４の駆動情報などを表示する。なお、表示手段１３２は、超音波探傷器１３０ではなく、コンピュータ１２０に設けるようにしてもよい。
【００５４】
次に、このレール探傷装置１において、レールを探傷する方法について説明するとともに、レール探傷装置１の詳細な構造について併せて説明する。
【００５５】
まず、図１（ａ）、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す、検査対象となるレール１００の頭部１００ａの下面または上首部１００ｃとを清掃し、付着していた泥や油、錆を除去しておく。
【００５６】
次に、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔから超音波をレール１００に照射（送信）させ、該超音波のエコーを受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒで受信してレール１００を探傷する。
具体的には、まず、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒを配置する（配置ステップ）。
この配置では、スライダ１０をレール１００に取り付ける。この取付方法については上述したとおりである。
また、この配置では、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒが、互いにレール１００の腹部１００ｄを挟んで配置され、いずれも上首部１００ｃの曲面１０１又は頭部１００ａの下面に当てて配置されるようにする。
すると、図２で示すように送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔ及び受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒは、それぞれ、その各探傷シュー５２が上記媒質を介し上首部１００ｃの曲面１０１又は頭部１００ａの下面に係合し、また図９で示すように、係合ローラ１８の２つの面１８ａのうちの一方がレール１００の側面１０１ｅの下部と接触し、他方が上首部１００ｃの曲面１０１又は頭部１００ａの下面に接触する。
【００５７】
また、この配置ステップでは、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒは下斜め方向に進む傷Ｆ３の進行方向（レール長さ方向に沿って鉄道車両の進行方向でもある）に対し、同じ側に配置される。その配置として、たとえば、図１（ａ）、図３（ａ）及び図３（ｂ）で示すように、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒが、いずれも下斜め方向に進む傷Ｆ３の進行方向後方に配置されるようにする。
【００５８】
この送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔ及び送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒが配置された後、超音波探傷器１３０の入力手段１３１からのスライダ駆動指示信号により、駆動手段１２５は、スライダ１０がレール１００の基準面である正面Ｄ（図３（ａ））、すなわち初期位置にあるときから（Ｋ＝０）、移動距離Ｋがレール１００の長さＬに達するまで連続してスライダ１０の上記モータを駆動する。
【００５９】
また、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔ及び送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒが配置された後、入力手段１３１から、スライダ駆動指示信号と同時に送信される走査指示信号により、図１（ｂ）の超音波Ｕ１で示すように、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔが、下斜め方向に進む傷Ｆ３の進行方向後方から該進行方向前方に向かって斜め上にレール１００の踏面１００ｂに向けて、超音波を照射し（照射ステップ）、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔからレール１００に照射された超音波のエコーＵ２を受信用フェイズドアレイ探触子５０Ｒが受信し（受信ステップ）、該受信した情報等に基づき下斜め方向に進む傷Ｆ３の先端位置（深さＭ）を測定する（測定ステップ）。
【００６０】
上述した照射ステップ及び受信ステップでは、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔによって超音波を、下斜め方向に進む傷Ｆ３の進行方向後方から該進行方向前方に向かって斜め上に踏面１００ｂに向けて斜め上に照射させる。  
この場合に、図１（ｂ）の超音波Ｕ１で示すように、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔによって、超音波が下斜め方向に進む傷Ｆ３の面と踏面１１０ｂとが交差する部分（コーナー部）に照射されると、エコーＵ２で示すように、受信用フェイズドアレイ探触子５０Ｒによって非常に高いエコーが検出される。
【００６１】
さらに、図１（ｃ）で示すように、駆動手段１２５により送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒを移動させて、下斜め方向に進む傷Ｆ３の進行方向前方に移動させていき、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔによって、下斜め方向に進む傷Ｆ３の進行方向後方から前方に向かって斜め上に踏面１００ｂに向けて照射された超音波Ｕ３が該傷Ｆ３の面に照射されると、エコーＵ４で示すように、受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒによって、下斜め方向に進む傷Ｆ３の面についての非常に高いエコーが検出される。
【００６２】
またさらに図１（ｄ）で示すように、駆動手段１２５により送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒを傷Ｆ３の進行方向前方に移動させていくと、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔによって、下斜め方向に進む傷Ｆ３の進行方向後方から前方に向かって斜め上に踏面１００ｂに向けて照射された超音波Ｕ５が該傷Ｆ３の面の先端部Ｆａ付近に照射されるまで、受信用フェイズドアレイ探触子５０Ｒによって高いエコー（エコーＵ６参照）が検出される。  
【００６３】
そして、さらに駆動手段１２５により送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒを前進させて、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔによって、下斜め方向に進む傷Ｆ３の進行方向後方から前方に向かって斜め上に踏面１００ｂに向けて照射された超音波が下斜め方向に進む傷Ｆ３の先端部Ｆａに達すると、下斜め方向に進む傷Ｆ３の面のエコーは低下し、これにより、図３（ａ）及び図３（ｂ）で示すように、端部エコーＵ（図１１）が検出される。
またこの端部エコーの検出により端部エコー法を用いると、下斜め方向に進む傷Ｆ３の先端部Ｆａの位置（深さＭ）が測定できる。
【００６４】
また、上述した照射ステップ及び受信ステップでは、それぞれ送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔ及び受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒによってセクタ走査が実行され、これによりエコーの発生位置に関する測定情報が得られ、測定ステップでは、該エコーの発生位置に関する測定情報等に基づき端部エコー法により、上述のように、傷の先端部Ｆａの位置（深さＭ）が測定される。
【００６５】
また、駆動手段１２５によるスライダ１０のレール１００の長さ方向の移動は、超音波の照射（送信）及びエコーの受信によるセクタ走査が行われているときに行われる。
また、セクタ走査はスライダ１０の移動距離Ｋが初期位置（移動距離Ｋ＝０）からレール長さＬに達するまで連続して行われる。
また、このセクタ走査は、駆動手段１２５によるスライダ１０の移動と同期して行われる。たとえば、スライダ１０の移動距離Ｋが、ある一定距離に達するごとに、レールの幅方向にセクタ走査が１回行われる。このセクタ走査は、スライダ１０の移動と同期して繰り返し行われ、これによりレール１００の長さ方向の走査を、レール１００に対し可及的に均一に行うことができる。
また上述したように、駆動手段１２５は、超音波の照射及びエコーの受信によるセクタ走査を行っているときにスライダ１０のレール１００の長さ方向の移動を連続して行うから、レール１００全体の長さ方向の走査を短時間で行うことができる。
【００６６】
また、上述した後方探傷の方法は、傷Ｆ３の面とエコーと傷Ｆ３の先端部Ｆａのエコーの両方を捕らえやすい利点（連続性あるいは関連性）がある。  
【００６７】
また、下斜め方向に進む傷Ｆ３は、その傷の面の方向によっては先端Ｆａに対するエコーが、下斜め方向に進む傷Ｆ３の面のエコーに紛れ、先端部Ｆａのエコーの抽出しにくい場合には、前方探傷を行ってもよい。この前方探傷とは、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒを下斜め方向に進む傷Ｆ３の進行方向前方に配置し、下斜め方向に進む傷Ｆ３の進行方向前方から該進行方向後方に向かって斜め上に踏面１００ｂに向けて下斜め方向に進む傷Ｆ３を探傷・走査する方法である。
【００６８】
図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、第二実施例のレール探傷装置及びレールの探傷方法を示す要部概念斜視図であって、特に二探触子Ｖ走査法で、かつ前方探傷でのレール探傷装置及びレールの探傷方法の様子を示す図である。
図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、第二実施例のレール探傷方法及び装置での、レール及びレール探傷装置の配置関係を示す図である。特に図１４（ａ）はレール及びレール探傷装置の概念平面図（図の左部分）と概念背面図（図の右部分）を示し、図１４（ｂ）はその概念右側面図（図の左部分）と概念正面図（図の右部分）を示している。  
【００６９】
図１３（ａ）〜図１３（ｄ）及び図１４（ａ）及び図１４（ｂ）で示すように、この実施例のレール探傷方法及び装置２０１の配置ステップでは、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒは、傷Ｆ３の進行方向に対し、同じ側に配置されている例として、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒを、いずれも下斜め方向に進む傷Ｆ３の進行方向前方に配置している（前方探傷での配置ステップ）。なお、図１３（ａ）〜図１３（ｄ）は、レール１００の背面側からレール探傷装置及びレールの探傷方法をみた様子を示す斜視図である。
【００７０】
次に、入力手段１３１による走査指示信号により、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔから超音波をレール１００に照射させ（照射ステップ）、該超音波のエコーを受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒで受信して（受信ステップ）、レール１００を探傷する（測定ステップ）。
前方探傷では、送信用フェイズドアレイ探触子５０Ｔおよび受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒを傷Ｆ３の進行方向に対して前方に位置させ、超音波を、下斜め方向に進む傷Ｆ３の進行方向前方から該進行方向後方に向かって斜め上に踏面１００ｂに向けて照射された踏面１００ｂに向けて照射させる。この場合、図１３（ｂ）で示すように、下斜め方向に進む傷Ｆ３と踏面１００ｂとが交差する部（コーナー部）の先端に照射され、非常に高い端部エコーが検出される。
さらに、駆動手段１２５により送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔおよび受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒを、駆動手段１２５により下斜め方向に進む傷Ｆ３の進行方向前方に移動させていくと、図１３（ｃ）に示すように、下斜め方向に進む傷Ｆ３の進行方向前方から後方に向かって斜め上に踏面１００ｂに向けて照射された超音波は踏面１００ｂで反射した後、略水平方向の傷Ｆ２の面に照射され、下斜め方向に進む傷Ｆ３には達しにくく、下斜め方向の傷Ｆ３のエコーは検出されにくい。  
そして、図１３（ｄ）に示すように、さらに駆動手段１２５により、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔおよび受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒを、駆動手段１２５により前進させると、下斜め方向に進む傷Ｆ３の進行方向前方から後方に向かって斜め上に踏面１００ｂに向けて照射された超音波Ｕ７は踏面１００ｂで反射した後、下斜め方向に進む傷Ｆ３の面に照射され、エコーＵ８で示すように、高いエコーが得られる（検出しやすい）。
なお、照射ステップ及び受信ステップでは、それぞれ送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔ及び前記受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒによってセクタ走査が実行され、これによりエコーの発生位置に関する測定情報が得られる。また、測定ステップでは、エコーの発生位置に関する測定情報等に基づき端部エコー法によりレール１００の斜め下方向に進む傷Ｆ３の先端部Ｆａの位置（深さＭ）が測定される。
なお、第二実施例のレール探傷方法及び装置２０１では、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒを下斜め方向に進む傷Ｆ３の進行方向前方に配置し、下斜め方向に進む傷Ｆ３の進行方向前方から後方に向かって斜め上に踏面に向けて下斜め方向に進む傷Ｆ３を探傷・走査する方法（前方探傷）を行う点をのぞき、第一実施例のレール探傷方法及び装置１の構造・構成と同様である。
【００７１】
第二実施例のレール探傷方法及び装置２０１では、第一実施例の各レール探傷方法及び装置１と同様に、駆動手段１２５によるスライダの移動と同期してセクタ走査が行われるものとし、その同期は、スライダの移動距離が所定距離に達するごとに、レールの幅方向の走査が１回行われるものとしている。
しかし、この発明のレール探傷方法および装置での、スライダ１０の移動とセクタ走査との同期はこれに限定されず、セクタ走査の終了情報に基づき、駆動手段１２５がスライダ１０を移動するものであってもよい。
【００７２】
図１５（ａ）は、第三実施例のレール探傷方法及び装置での、スライダの移動距離（横軸）とスライダの移動速度(縦軸)との関係を示す図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のスライダを用いてレールに対しセクタ走査が行われた様子を示すレールの概念平面図である。
【００７３】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）のセクタ走査の走査ラインＢ（破線）で示すように、第三のレール探傷方法が行われる第三のレール探傷装置３０１では、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔ及び受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒを固定するスライダ１０（図２参照）と、該スライダ１０をレール１００の長さ方向に移動させる駆動手段１２５（図６参照）を具え、駆動手段１２５が、セクタ走査の終了情報に基づきスライダ１０をレールの長さ方向にするようにしている。
このセクタ走査の終了情報とは、走査ラインＢ（破線）で示すように、レール１００の幅方向の走査が１回終了したことを検出した情報である。
このセクタ走査の終了情報は走査指示手段１２４によって検出され、その検出信号が駆動手段１２５に送信される。このセクタ走査の終了情報の検出信号を受信した駆動手段１２５は、スライダ１０の図示せぬモータを駆動する。
なお、走査指示手段１２４がセクタ走査の実行を指示し、これによりセクタ走査が実行されている間は、駆動手段１２５は、スライダ１０の図示せぬモータの駆動を停止させている。
【００７４】
なお、第一乃至第三の実施例の各レール探傷方法及び装置１、２０１、３０１では、駆動手段１２５によるスライダ１０の移動と同期してセクタ走査が行われるものとしたが、この発明のレール探傷方法及び装置は、駆動手段１２５によるスライダ１０の移動は、セクタ走査とは独立して行われるもの、すなわちセクタ走査がスライダ１０の移動に非同期するものとしてもよい。
【００７５】
図１２（ｃ）は、第四の実施例のレール探傷方法及び装置において、図１２（ａ）のスライダを用いてレールに対しセクタ走査が行われた様子を示すレールの概念平面図である。
図１２（ａ）および図１２（ｃ）のセクタ走査の走査ラインＢ（破線）で示すように、第四のレール探傷方法が行われる第四のレール探傷装置４０１では、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔ及び受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒを固定するスライダ１０（図２参照）と、該スライダ１０をレール１００の長さ方向に移動させる駆動手段１２５（図６参照）を具え、駆動手段１２５によるスライダ１０の移動はセクタ走査とは独立して行われる。
たとえば、図１２（ａ）および図１２（ｃ）の走査ラインＢ（破線）で示すように、セクタ走査は、スライダ１０の移動距離Ｋにかかわらず、スライダ１００のレール長さ方向の移動開始からある一定時間経過ごとに、実行される。
このようにすると、スライダ１０の移動速度がある一定の速度未満である場合、スライダの移動速度が該一定の速度との差が大きければ大きいほど、スライダの移動速度が、上記一定の速度になった際のセクタ走査での走査密度に比べて、セクタ走査の走査密度が高くなる。したがって、スライダ１０の移動の速度を調整することにより、セクタ走査の走査密度を調整することができる。
なお、図１２（ａ）及び図１２（ｃ）では、超音波の照射（送信）及びエコーの受信によるセクタ走査を行っているときに、駆動手段１２５がスライダ１０をレール１００の長さ方向に移動する様子、およびセクタ走査はスライダ１０の移動距離Ｋが初期位置（移動距離Ｋ＝０）にあるときからレール長さＬに達するまで連続して行われている様子も図示している。
【００７６】
このように本願発明の上記各実施例のレール探傷方法１、２０１、３０１、４０１では、従来のように、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔに連結する探触子回転機構および受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒに連結する探触子回転機構を設けない分、部品点数が少なくなり、構造が簡素になる。
【００７７】
また、本願発明の上記各実施例のレール探傷方法及び装置１、２０１、３０１、４０１では、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔに連結する探触子回転機構が不要となるので、レール１００のある地点での探傷の際、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔの送信角度を設定するため、手作業での操作（該探触子回転機構の操作）が不要となる。さらに、本願発明の上記各実施例のレール探傷方法及び装置１、２０１、３０１、４０１では、受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒに連結する探触子回転機構が不要となるので、レール１００のある地点での探傷の際、受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒの受信角度を設定するため、手作業での操作（該探触子回転機構の操作）も不要となる。そのため、この上記各実施例のレール探傷装置１、２０１、３０１、４０１及びレール探傷方法では、レールの探傷作業が簡単で、しかも下斜め方向に進む傷Ｆ３の先端部Ｆａの深さの測定を従来に比べ短時間で行うことができる。
【００７８】
また、本発明の上記各実施例のレール探傷方法及び装置１、２０１、３０１、４０１では、レール１００の頭部１００ａの下面又は上首部１００ｃに形成された曲面１０１に送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔおよび受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒを当てて、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔから踏面１００ｂに向けて超音波を照射させるので、略平行に進む傷Ｆ２、下斜め方向に進む傷Ｆ３その他の傷に超音波を照射でき、そのエコーを測定することによって、該傷の先端部の位置（深さ）を測定することができる。
なお、超音波はレール１００の上首部１００ｃから踏面１００ｂに向けて照射されるので、超音波が略平行に進む傷Ｆ２の断面で反射して下斜め方向に進む傷Ｆ３に達しないおそれは可及的に防止される。そのため、上述するように斜め下方向に進む傷Ｆ３に超音波を照射でき、そのエコーを測定することによって、斜め下方向に進む傷Ｆ３の位置（深さ）を測定することができる。
さらに、頭部１００ａの下面または上首部１００ｃの曲面１０１は、鉄道車両の車輪２００（図１６）との摩擦が起こらず摩耗しないので、略平行に進む傷Ｆ２、下斜め方向に進む傷Ｆ３その他の傷の各先端部Ｆａの深さを正確に測定することができ、特に、レール強度・交換要否判定の最も重要なファクターである、斜め下方向に進む傷の先端部の深さ測定の基準面として適している。
【００７９】
したがって、本願発明の上記各実施例のレール探傷装置１、２０１、３０１、４０１は、頭部に発生する略平行に進む傷Ｆ２、下斜め方向に進む傷Ｆ３その他の傷の深さを正確に測定でき、部品点数が少なくて構造が簡素で、しかもレールの探傷作業が簡単で、探傷時間を短縮できるレール探傷装置として適している。また、本願発明の上記各実施例のレール探傷方法は、頭部に発生する略平行に進む傷Ｆ２、下斜め方向に進む傷Ｆ３その他の傷の深さを正確に測定でき、しかもレールの探傷作業が簡単で、探傷時間を短縮できるレール探傷方法として適している。
【００８０】
また、本発明の上記各実施例のレール探傷方法及び装置１、２０１、３０１、４０１では、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔと受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒを、互いにレール１００の腹部１００ｄを挟んで配置するとともに、いずれも上首部１００ｃの曲面１０１または頭部１００ａの下面に当てて配置し、送信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｔ及び受信用のフェイズドアレイ探触子５０Ｒによってセクタ走査を実行して測定情報を得て、該測定情報に基づき端部エコー法により傷の先端部の位置を測定するようにしている。そのため、送信用と受信用を兼ねた１つのフェイズドアレイ探触子を用いてレールに対しセクタ走査行う場合に比べて、略平行に進む傷Ｆ２、下斜め方向に進む傷Ｆ３その他の傷を短時間にかつ確実に検出できる。
【００８１】
また、第一乃至第三実施例のレール探傷方法及び装置１、２０１、３０１では、超音波の照射（送信）及びエコーの受信を行っているときにスライダ１０をレール１００の長さ方向に移動するから、従来のように超音波の照射及びエコーの受信を行っているときに駆動手段１２５がスライダ１０の移動を停止する場合に比べて、レール１００の長さ方向の走査を短時間で行うことができる。
【００８２】
また、第一乃至第三実施例のレール探傷方法及び装置１、２０１、３０１では、駆動手段１２５によるスライダ１０の移動と同期してセクタ走査が行われるため、レール１００の長さ方向の走査が、レール１００に対し可及的に均一に行われることとなる。
【００８３】
なお、第四実施例のレール探傷方法及び装置４０１のように、スライダの移動がセクタ走査とは独立して行われるようにすると、スライダ１０の移動の速度を調整することによりセクタ走査の走査密度を調整することができる。
【００８４】
なお、上記した第一乃至第四の実施例のレール探傷方法及び装置１、２０１、３０１、４０１では、レール１００の傷が下斜め方向に進む傷Ｆ３であることとして説明したが、レール１００の傷が略水平方向に進む傷Ｆ２である場合にも本願発明のレール探傷方法及び装置が適用されることはいうまでもない。
【００８５】
また、第二乃至第四実施例のレール探傷装置２０１、３０１、４０１では、第一実施例のレール探傷装置１０１と同様に、エンコーダ３５、モーションコントロールドライブユニット１１０と、コンピュータ１２０と、超音波探傷器１３０と、図示せぬ検出器を具えていることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本願発明のレール探傷装置は、頭部に発生する略平行に進む傷および下斜め方向に進む傷の深さを正確に測定でき、部品点数が少なくて構造が簡素で、しかもレールの探傷作業が簡単で、探傷時間を短縮できるレール探傷装置として適している。また、本願発明のレール探傷方法は、頭部に発生する略平行に進む傷および下斜め方向に進む傷の深さを正確に測定でき、しかもレールの探傷作業が簡単で、探傷時間を短縮できるレール探傷方法として適している。
【符号の説明】
【００８７】
１、２０１、３０１、４０１…レール探傷装置
１０…スライダ
５０Ｔ…送信用のフェイズドアレイ探触子
５０Ｒ…受信用のフェイズドアレイ探触子
１００…レール
１００ａ…頭部
１００ｂ…踏面
１００ｃ…上首部
１０１…曲面
１１１…情報取得手段
１２２…測定手段
１２５…駆動手段
Ｆ２、Ｆ３…傷
Ｆ２…略平行に進む傷
Ｆ３…下斜め方向に進む傷
【図１】
2013036770.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2013036770.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2013036770.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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