(57)【要約】【課題】被測定物の探傷検査に用いる接触媒質の清浄度が一定レベル以上であることを確認できる評価装置を提供する。【解決手段】接触媒質中に浸漬された被測定物に探触子から超音波を送信し、そのエコーを受信して当該被測定物内に存在する非金属介在物量を検査する超音波探傷検査に用いられる接触媒質の評価装置であって、前記評価装置は、前記接触媒質の状態が超音波探傷検査を行なうのに適しているときの前記探触子から送信された超音波の反射エコーを基準値として記憶する基準値記憶装置と、評価対象となる接触媒質中で前記探触子から送信された超音波の反射エコーが、前記基準値に基いて超音波探傷検査が可能な状態に応じて設定した閾値を超えているか否かによって前記接触媒質の状態を判定する判定装置と、を備えた接触媒質の評価装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触媒質中に浸漬された被測定物に探触子から超音波を送信し、そのエコーを受信して当該被測定物内に存在する非金属介在物量を検査する超音波探傷検査に用いられる接触媒質の評価装置であって、
前記評価装置は、前記接触媒質の状態が超音波探傷検査を行なうのに適しているときの前記探触子から送信された超音波の反射エコーを基準値として記憶する基準値記憶装置と、評価対象となる接触媒質中で前記探触子から送信された超音波の反射エコーが、前記基準値に基いて超音波探傷検査が可能な状態に応じて設定した閾値を超えているか否かによって前記接触媒質の状態を判定する判定装置と、を備えた接触媒質の評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受、ボールねじ、リニアガイド用に用いられる素材内に存在する非金属介在物の量を超音波により探傷検査する超音波探傷検査に用いられる接触媒質の評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、転がり軸受の軸受軌道輪素材や転動体素材等は、ＳＵＪ２等の軸受鋼を棒状に加工して製鋼されており、このような素材内に非金属介在物が存在すると、転がり軸受等の寿命を低下させる原因となる。したがって、製鋼された素材を受け入れる際にはこの素材（以下「被測定物」という。）を超音波により探傷検査し、単位体積あたりに存在する介在物の量が所定量以下しか存在しないこと（清浄度）を確認してから、旋削などの工程に回されている。
【０００３】
従来より超音波探傷検査の方法としては、直接接触法と水浸探傷法が知られている。直接接触法は、超音波探触子（以下単に「探触子」という。）を試験体に直接接触させて探傷する方法であり、水浸探傷法は探触子と試験体との間に水のような接触媒質（音響結合媒質）を介在させて探傷する方法である。このうち後者の水浸探傷法は、例えば特許文献１に記載されているように、直接接触法に比べて探触子の走査にかかわらず音響結合状態を一定に維持でき、試験体の表面の影響が少なく、安定した探傷ができる等のメリットがあることから、転がり軸受の分野でも被測定物の探傷検査に利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−４５０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、水浸探傷法で探傷検査を行なう場合、接触媒質として水を使用することが多いが、水の清浄度が低いと探傷検査の質が低下してしまうという問題が考えられる。即ち、探触子から送信された超音波が被測定物に到達するまでに散乱・減衰してしまって十分な強度でもって探傷を行なえなかったり、反射エコーが散乱・減衰して受信できず、非金属介在物の存在を見逃してしまう虞がある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、被測定物の探傷検査に用いる接触媒質の清浄度が一定レベル以上であることを確認評価して、高品質の探傷検査が行なえるようにするための、接触媒質の評価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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る超音波探傷検査用接触媒質の評価装置は以下のように構成される。
接触媒質中に浸漬された被測定物に探触子から超音波を送信し、そのエコーを受信して当該被測定物内に存在する非金属介在物量を検査する超音波探傷検査に用いられる接触媒質の評価装置であって、
前記評価装置は、前記接触媒質の状態が超音波探傷検査を行なうのに適しているときの前記探触子から送信された超音波の反射エコーを基準値として記憶する基準値記憶装置と、評価対象となる接触媒質中で前記探触子から送信された超音波の反射エコーが、前記基準値に基いて超音波探傷検査が可能な状態に応じて設定した閾値を超えているか否かによって前記接触媒質の状態を判定する判定装置と、を備えた接触媒質の評価装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る接触媒質の評価装置によれば、超音波探傷検査を行なう際に、接触媒質の清浄度を確認し、超音波探傷検査を行なうのに適しているか否かの評価を行なって検査を行なうため、高品質の探傷検査を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る接触媒質の評価装置を備えた超音波探傷検査装置の説明図、
【図２】探触子と被測定物との関係を示す図１のＡ矢視図、
【図３】第１実施形態の清浄な接触媒質中での反射エコーを示す図、
【図４】第１実施形態の清浄度が良くない接触媒質中での反射エコーを示す図、
【図５】本発明の第２の実施形態に係る接触媒質の評価装置を備えた超音波探傷検査装置の探触子と被測定物との関係を示す図２と同様な図、
【図６】第２実施形態の清浄な接触媒質中での反射エコーを示す図、
【図７】第２実施形態の清浄度が良くない接触媒質中での反射エコーを示す図、
【図８】変形例の清浄度が良くない接触媒質中での反射エコーを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１〜４に基いて第１実施形態について説明する。図１に示すように、被測定物５の超音波探傷検査装置１は、水等の接触媒質２が充満された液槽（水槽）３と、検査対象物である被測定物５が載置される回転テーブル４と、探触子６と、探傷器７と、接触媒質の評価装置８と、を備えている。
【００１２】
接触媒質２を収容するための容器としての液槽３は、収納されている回転テーブル４の上に被測定物５を縦置きしたとき、被測定物５の全長を接触媒体２中に沈めることができる深さを備えている。
【００１３】
超音波探傷検査が行われる被測定物５は、例えば軸受の転動体のコロに使用される素材であり、その大きさは、例えば直径２０〜２００ｍｍで、全長３００〜５００ｍｍ程度であるが、これに限定されるものではない。又素材に限らず、内外輪や転動体などの軸受部品も探傷対象とすることもできる。
【００１４】
回転テーブル４は、被測定物５が縦置きされる上面が水平になるように液槽３の底面に配置され、図示を省略したモータによって図中矢印Ｃ方向に回転するようになっている。被測定物５は、その軸心を回転テーブル４の中心軸（回転軸）に一致させるようにしてセンタリングされて固定される。
【００１５】
回転テーブル４上には、被測定物５を縦置きに固定するための保持部材１２が配置されている。保持部材１２は、被測定物５の下部を支持するために、被測定物５の外周に沿って周方向に等間隔に３つの爪が配置された三つ爪チャック１３を備えている。
【００１６】
探触子６は、図２に示すように、被測定物５の表面５ａに対して一定の距離をもって配置され、被測定物５とともに接触媒体２が充満された液槽３中に浸漬されている。この探触子６は、被測定物５の表面５ａに対し垂直となる方向から超音波を送信し、送信された超音波によって被測定物５内で生起された反射波（エコー）を受信し垂直探傷を行なうものである。受信された信号は波形信号に変換され、この波形信号を検出信号として、液槽３の外部に設置された探傷器７に送信する。
【００１７】
探触子６は、特に限定されるものではないが、例えば、周波数２０ＭＨｚの焦点型のものが用いられ、これを被測定物５の表面５ａより一定の距離を保った位置に配置する。そして、被測定物５が１回転する毎に、図１中の矢印Ｄ方向（被測定物５の長手方向）に案内され、引き続き探傷することで被測定物５内部の欠陥の検査が行われる。このとき探触子６は、垂直探傷により被測定物５の材料内部の欠陥の検査を行なう。
【００１８】
探傷器７は、記録計を備え受信した検出信号を記録する。また、探傷器７は、探傷時に、探触子６と信号授受を行いながら、図示を省略した移動機構を制御して、上述したように探触子６を被測定物５の表面５ａに沿って案内する。
【００１９】
接触媒質２の評価装置８は、基準値記憶装置９と判定装置１０とを有する。
【００２０】
基準値記憶装置９は、接触媒質の清浄度が良好であるとき、即ち接触媒質を交換した直後の、探触子６から送信された超音波の反射エコーを基準値として記憶する。
【００２１】
判定装置１０は、被測定物５を探傷検査する際に、探触子６から送信された超音波の被測定物５表面から反射した反射エコーが、閾値を超えているか否かを判定する。閾値は、基準値記憶装置９に記憶されている基準値に基いて、超音波探傷検査が可能な状態に応じて設定した値（本実施形態では被測定物５表面のエコー強度）である。被測定物５表面のエコー強度が閾値を超えていない場合は、接触媒質の清浄度が良くない、即ち超音波探傷検査を行なうのに適していないと判定する。
【００２２】
次に、接触媒質の評価方法および被測定物５の探傷検査方法について説明する。
【００２３】
先ず、液槽３の接触媒質２を交換し接触媒質２の清浄度が良好なときに、接触媒質２が充満された液槽３内に配置された回転テーブル４上に被測定物５を、その軸心を回転テーブル４の中心軸に一致させて縦置きにセットする。そして、被測定物５の一端を保持部材１２の三つ爪チャック１３で挟むようにして固定する。
【００２４】
次に、縦置きされた被測定物５の軸方向一端部近傍に、表面５ａから例えば５〜２０ｍｍ程度距離を置いて、探触子６をセットする。
【００２５】
次に、図示を省略したモータによって回転テーブル４を回転させることによって、図１矢印Ｃ方向に、被測定物５をその軸心の回りに一定の速度で回転させつつ、探触子６からは超音波を送信して探傷を行なう。また同時に、このときの被測定物５表面の反射エコーを、基準値として基準値記憶装置９に記憶しておく。図３には、この基準値としての被測定物５表面の反射エコーの一例が示されている。
【００２６】
次に、探触子６を、図１矢印Ｄ方向に移動させて、被測定物５の表面５ａに沿って引続いて探傷を行う。このとき、被測定物５が１回転する毎に、探触子６を被測定物５の表面５ａに沿って矢印Ｄ方向に移動させ、探傷するようにする。
【００２７】
探触子６によって検出された検出信号は、探傷器７に送信され、探傷器７の記録計に記録される。このようにして、被測定物５の内部の欠陥の検査が行われる。
【００２８】
そして、探触子６が被測定物５の軸方向の他端部に到達したら探傷を終了し、回転テーブル４の回転を停止させる。
【００２９】
この測定の際に、被測定物５内に問題となる非金属介在物が存在する場合は、探触子６は非金属介在物から反射されるエコーを検出するので、探傷器７にはエコー波形が表示される。
【００３０】
以上は、上述したとおり、液槽３の接触媒質２を交換した直後の接触媒質２の清浄度が良好なときの探傷検査方法である。しかし、探傷検査回数が増加するにつれて、被測定物５の交換作業の際の不純物の混入や被測定物５に付着した不純物の混入などにより、接触媒質２中に微粒子が増加し接触媒質２の清浄度が低下する。この微粒子の存在により、接触媒質２中を伝わる超音波が散乱・減衰され、精度の高い探傷が行なえなくなる場合がある。
【００３１】
このため、接触媒質２の清浄度を評価する為に、探傷検査を行なう際に、上述した基準値を取得したときと同じ操作を実施する。
【００３２】
即ち、被測定物５を探傷検査する前に、先ず、探触子６から送信された超音波の被測定物５表面から反射した反射エコーのデータを取得する。このデータを判定装置１０に送付し、この反射エコーの強度が、閾値を超えているか否かを判定する。閾値は、基準値記憶装置９に記憶されている基準値に基いて、接触媒質２に含まれる微粒子の量が許容される範囲内であって、超音波探傷検査を行なうのが適切な状態に応じて設定した被測定物５表面のエコー強度である。判定装置１０は、被測定物５表面のエコー強度が閾値のレベルより小さい場合は、判定装置１０は接触媒質２の清浄度が良くない、即ち超音波探傷検査を行なうのに適していないと判定する。
【００３３】
図４は、接触媒質２の清浄度が低く、超音波探傷検査を行なうのが好ましくない場合の反射エコーの一例を示す。図３と対比すると明らかなように、被測定物５表面から反射した反射エコー強度は約１／２程度に低下している。これは、探触子６と被測定物５表面の間に微粒子が存在するので、超音波が被測定物５表面に到達するまでに散乱するため、被測定物５表面の反射エコーは小さくなりエコー強度が小さくなるためである。
【００３４】
例えば閾値を基準値の「６０％」以上と設定した場合には、図４の例ではエコー強度が閾値を超えないレベルのため、判定装置１０は接触媒質２の清浄度が良くない、即ち超音波探傷検査を行なうのに適していないと判定する。この場合は、接触媒質２を交換する必要があり、不図示の警報装置を作動させ接触媒質２の交換を促す。なお、反射エコー強度の閾値は基準値に対して固定された値ではなく、要求される測定値の精度等によって変動する。
【００３５】
本実施形態によれば、評価装置８によって接触媒質２の清浄度を確認し、超音波探傷検査を行なうのに適しているか否かの評価を行なって検査を行なうため、高品質の探傷検査を行なうことが可能となる。
【００３６】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の接触媒質の評価装置について、図５〜７に基いて説明する。前述の第１実施形態では、評価装置８は探触子６から被測定物５に向けて超音波を送信し、被測定物５表面からの反射エコーの強度を評価したが、本実施形態では、図５に示すように、探触子６は被測定物５に当たらないように、即ち送信された超音波が接触媒質２を収容している液槽３表面に当たって反射するような位置に設けられている。
【００３７】
接触媒質２の清浄度が良好なときは、探触子６と液槽３表面との間の距離が長いため、液槽３表面からの反射エコーは殆ど検出されないか、又は微弱な反射エコーが検出される。図６はこのときの反射エコー（基準値）の例を示したものである。これに対し、図７は接触媒質２の清浄度が低く、超音波探傷検査を行なうのが好ましくない場合の反射エコーの一例を示す。
【００３８】
図６と対比すると明らかなように、反射エコーの強度が高くなっている。これは、接触媒質２の中に存在する微粒子によって超音波が散乱し反射エコーが大きくなるためである。従って、図６の基準値に基いて、エコー強度の閾値を適宜設定することで、接触媒質２の清浄度を評価できる。例えば、反射エコーの強度の閾値を「±１」以内と設定した場合は、図７の場合は反射エコーの強度のレベルが±１を超えている部分があり、判定装置は接触媒質２の清浄度が良くない、即ち超音波探傷検査を行なうのに適していないと判定する。従って、この場合は接触媒質２を交換する必要がある。
【００３９】
＜変形例＞
次に、第２実施形態の変形例について図８に基いて説明する。前述の第２実施形態では、反射エコーの強度に閾値を設定し接触媒質２の清浄度を評価したが、本変形例では、反射エコーに発生するピーク数に閾値を設定する。図６に示すように、接触媒質２の清浄度が良好な場合は、反射エコーにピークが発生しない。
【００４０】
しかし、図８に示すように、接触媒質２の清浄度が低く、超音波探傷検査を行なうのが好ましくない場合には、反射エコーにピークが発生する。これは接触媒質２の中に存在する微粒子によって超音波が反射されるためである。
【００４１】
従って、図６の基準値に基いて、単位時間当たりのピーク数の閾値を設定することで、判定装置により接触媒質２の清浄度を評価できる。例えば、ピーク数の閾値を「２」以下に設定した場合、図８のケースでは反射エコーのピーク数は３で閾値の２を超えているため、判定装置は接触媒質２の清浄度が良くない、即ち超音波探傷検査を行なうのに適していないと判定する。この場合は、接触媒質２を交換する必要がある。
【００４２】
本実施形態、変形例によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。更に、被測定物にかかわりなく、接触媒質の清浄度の評価が可能となるという効果も得られる。
【００４３】
なお、本発明の判定装置は、上述した各実施形態の説明より明らかなように、閾値を設定する対象に応じて、閾値を超えた場合は接触媒質の清浄度が良くない、又は閾値を超えない場合は接触媒質の清浄度が良くないとの判定を行う。
【符号の説明】
【００４４】
１  超音波探傷検査装置
２  接触媒質
３  液槽
５  被測定物
６  探触子
７  探傷器
８  評価装置
９  基準値記憶装置
１０  判定装置
【図１】
2016090415.tif 000003
【図２】
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【図３】
2016090415.tif 000005
【図４】
2016090415.tif 000006
【図５】
2016090415.tif 000007
【図６】
2016090415.tif 000008
【図７】
2016090415.tif 000009
【図８】
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