(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する円筒状又は円柱状の被検材の表面に、媒体液の膜を介して表面波を送受信する表面波探触子を接触させ、該表面波探触子から被検材に対して表面波を伝播させると共に、被検材表面や表面直下に存在する欠陥からの反射波を受信することにより、該欠陥を検出する超音波探傷方法であって、
前記表面波探触子を、被検材表面に対して一定間隔を維持するように保持する保持機構部全体を覆うカバーを設け、
気体を該カバーの内面の天井中央近傍に吹き付けて、該カバー内から該カバー外へ向け、気体流を形成することを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項２】
円筒状又は円柱状の被検材をその周方向に回転させることが可能な回転手段と、
被検材表面に表面波を発することによって欠陥等を検出することが可能な表面波探触子と、
該探触子を、被検材表面に対して、一定間隔を維持するように保持する保持機構部と、
超音波の伝達媒体となる液体を探触子と被検材表面との間に供給する媒体液供給手段と、
前記保持機構部全体を覆うカバーと、
気体を該カバーの内面の天井中央近傍に吹き付けて、該カバー内から該カバー外へ向け、気体流を形成するための配管と、
を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧延ロールやローラ等の円筒状又は円柱状の被検材の表面や表面直下に存在する割れ等の欠陥を、表面波により検出する超音波探傷方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧延ロールやローラ等の表面や表面直下に存在する割れ等の欠陥の検出には、特開平４−２７６５４７に見られるように、表面波を用いた超音波探傷方法（表面波探傷と称する）が用いられている。この表面波探傷では、回転する円柱体の表面に、水等の接触媒質（媒体液ともいう）の膜を介して表面波探触子（プローブとも称する）を接触させ、表面波探触子から円柱体回転方向と逆方向に向かって表面波を伝播させると共に、円柱体表面のうち、表面波が伝播する部分の接触媒質の膜を除去するようにして、ロールの表面や表面直下に存在する欠陥を検出するようにしている。
【０００３】
又、特開平４−２７６５４７に開示された表面波探傷を用いた超音波探傷装置が、特開平７−２９４４９３に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の特開平４−２７６５４７による探傷方法や、特開平７−２９４４９３に開示された超音波探傷装置には、表面波の伝播路に液滴（媒体液）が落ちると、これから大きな振幅の反射波が発生して、欠陥として誤検出するという問題がある。
【０００５】
前記探傷方法及び探傷装置では、超音波の伝達媒体となる水等の媒体液（接触媒質）を、超音波探触子と被検材表面との間に供給するが、該媒体液は超音波の伝達媒体としての役目を終えた後、被検材の回転に引き摺られ、その大部分がロール表面に残留して、被検材と共に回転する。該媒体液が表面波の伝播路に侵入すると、表面波の伝播の阻害や反射波の発生等の問題を生じるため、該媒体液はスクレーパによって除去されるが、このとき飛沫が発生して、表面波の伝播路に飛び込み、これから大きな振幅の反射波が発生して、欠陥として誤検出することがある。
【０００６】
又、特開平７−２９４４９３の図１に開示された超音波探傷装置では、探触子を被検材の上方で被検材表面に対して一定間隔を維持するように保持する保持機構部に、被検材表面に接触するローラが用いられているが、このローラが、被検材と共に回転する媒体液を跳ね上げ、跳ね上げられた液滴が表面波の伝播路に落ち、これから大きな振幅の反射波が発生して、欠陥として誤検出することもある。
【０００７】
又、砥石によって被検材である圧延ロールの表面を研削する研削装置に、特開平７−２９４４９３に開示されたような超音波探傷装置を取り付け、研削が終了した圧延ロールに対して特開平４−２７６５４７による表面波探傷が実施されることが多いが、研削の最終仕上げ段階で同時に探傷を行えば、探傷のための余分な時間が不要となって、ロールの研削能率が向上するため、最近は研削中に探傷を行うことが検討されている。しかしながら、圧延ロールの砥石による研削は、クーラントと呼ばれる液体を、高速回転する砥石と圧延ロールの間に供給しながら行われるため、研削中に探傷を行うと、このクーラントの飛沫が表面波の伝播路に飛び込んだり、高速回転する砥石に接触し、霧状になったクーラントが探傷装置の保持機構部に凝結し、液滴となって表面波の伝播路に落ちる等の現象が発生する。この表面波の伝播路に落ちたクーラントの液滴によって誤検出が頻繁に発生することも珍しくない。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、圧延ロールやローラ等の円筒状又は円柱状の被検材の表面や表面直下に存在する割れ等の欠陥を表面波により検出する際に、表面波の伝播路への媒体液やクーラントの飛沫や液滴の落下に起因した誤検出を防ぐことを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転する円筒状又は円柱状の被検材の表面に、媒体液を介して表面波を送受信する表面波探触子を接触させ、該表面波探触子から被検材に対して表面波を伝播させると共に、被検材表面や表面直下に存在する欠陥からの反射波を受信することにより、該欠陥を検出する超音波探傷方法において、前記表面波探触子を、被検材表面に対して一定間隔を維持するように保持する保持機構部全体を覆うカバーを設け、気体を該カバーの内面の天井中央近傍に吹き付けて、該カバー内から該カバー外へ向かう気体流を形成することにより、前記課題を解決したものである。
【００１０】
本発明は、又、超音波探傷装置において、円筒状又は円柱状の被検材をその周方向に回転させることが可能な回転手段と、被検材表面に表面波を発することによって欠陥等を検出することが可能な表面波探触子と、該探触子を、被検材表面に対して、一定間隔を維持するように保持する保持機構部と、超音波の伝達媒体となる水やクーラント（クーラントも媒体液として使用できる）等の媒体液を探触子と被検材表面との間に供給する媒体液供給手段と、前記保持機構部全体を覆うカバーと、気体を該カバーの内面の天井中央近傍に吹き付けて、該カバー内から該カバー外へ向け、気体流を形成するための配管とを備えることにより、同じく前記課題を解決したものである。
【００１１】
本発明に係る超音波探傷装置は、図１及び図２に示す如く、保持機構部４０全体を覆うカバー１０と、該カバー１０内から該カバー１０外へ気体流を形成するべく、カバー１０内に圧縮空気等の気体を導く気体配管１２を備えている。
【００１２】
前記カバー１０は、スクレーパ（７０）による媒体液の除去時に発生する飛沫、研削中探傷における研削用クーラントの飛沫、及び、研削中探傷において、高速回転する砥石との接触により霧状になった研削用クーラントの保持機構部４０内への侵入を遮蔽する役割をもっている。しかし、被検材、例えば圧延ロール１１０の外径は、ある範囲内で変化するため、カバー１０のみで保持機構部４０内を完全に密閉することはできず、必ず、カバー１０と圧延ロール１１０表面との間に隙間ができ、ここから、前記霧状になったクーラントが保持機構部４０内へ侵入してしまう。そこで、前記気体配管１２は、カバー１０内からカバー１０外へ向かう気体の流れを強制的に作り出すことによって、カバー１０と圧延ロール１１０の表面との隙間から、霧状になった研削用クーラントが保持機構部４０内へ侵入するのを防止している。
【００１３】
又、この気体流は、ローラによって跳ね上げられた液滴が、表面波の伝播路に落ちることも防止する。即ち、ローラは、表面波プローブ２０の両脇（図２において紙面に垂直な方向で表面波プローブ２０の両脇）に位置しているが、該ローラが跳ね上げた液滴は、表面波プローブ２０が位置する中央側からカバー１０へ向かう気体流に押し流され、表面波プローブ２０近くの表面波伝播路に落ちることはない。
【００１４】
前記気体配管１２は、例えば、その先端をＵ字型とし、導いた気体を一旦カバー１０の内面の天井中央近傍に吹き付けるのが好ましい。これにより、カバー１０中央から、カバー１０外へ向けて、全方向に亘り、所定以上の流量の気体流を作り出すことが可能になる。
【００１５】
このようにして、カバー１０と、該カバー１０内に圧縮空気等の気体を導く気体配管１２を組み合わせることによって、スクレーパによる媒体液の除去時に発生する飛沫、研削中に探傷を行うときのクーラントの飛沫、及び、研削中に探傷を行うときに、研削用クーラントが高速回転する砥石に接触して発生する研削用クーラントの霧が保持機構部４０内へ侵入するのを防止でき、ローラによって跳ね上げられた媒体液の液滴が表面伝播路に落ちることを防止できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１７】
本実施形態は、図２に示す如く、超音波の伝播媒体となる水やクーラント等の媒体液を、表面波プローブ２０と被検材である圧延ロール１１０との間に供給する探傷装置に適用したものである。特に、圧延ロール１１０について、その表面上を表面波プローブ２０を走査移動させて探傷するのに適した例を挙げて説明する。
【００１８】
本実施形態は、ロール回転装置、表面波プローブ２０、プローブホルダ３０、媒体液供給装置８０を備えている。
【００１９】
前記ロール回転装置は、表面欠陥の検査を行う被検材である圧延ロール１１０を、その円周方向Ｓに回転させることが可能なものである。このロール回転装置としては、周知の適当な装置を用いればよく、図面の煩雑化を避けるために、図示を省略している。
【００２０】
前記表面波プローブ２０は、表面波を圧延ロール１１０の表面に伝播させて、圧延ロール１１０の表面欠陥を検出可能である。
【００２１】
前記プローブホルダ３０は、圧延ロール１１０の上方に位置する固定構造部５０に対して摺動可能なガイド６０の下部に取り付けられた保持機構部４０に備えられている。該保持機構部４０には、前後に各一対、計４個のローラ４２が備えられ、探傷を行う際には、これらのローラ４２が圧延ロール１１０の表面に当接し、回転することにより、探傷走査を安定させる。この４個のローラ４２の間に、前記プローブホルダ３０が取り付けられている。
【００２２】
前記固定構造部５０には、前記保持機構部４０をガイド６０に沿って昇降させる動力を供給するためのモータ５２と、その取り付けベース５４が備えられている。該モータ５２の動力の伝達方法は、従来周知の適当な手段を用いればよく、図面の煩雑化を避けるため、図示は省略する。
【００２３】
前記保持機構部４０の前方（図２の右方）には、圧延ロール１１０の表面に残留した媒体液が表面波の伝播路上に流れ込まないように、該媒体液を取り除くためのスクレーパ７０が設けられている。該スクレーパ７０は、カバー１０の外側に設ける。
【００２４】
前記プローブホルダ３０は、保持機構部４０との間にばね等の弾性体を介装することにより、圧延ロール１１０の表面方向に付勢して支持される。詳細には、保持機構部４０に対して上下に摺動可能に遊嵌する棒状体４４の先端にプローブホルダ３０が取り付けられ、該棒状体４４の周囲の適当な位置に、図示しないばねが設けられ、常にプローブホルダ３０を下方に付勢している。
【００２５】
前記プローブホルダ３０には、前記表面波プローブ２０が設けられており、該表面波プローブ２０と圧延ロール１１０との間に所定のギャップを形成するため、表面波プローブ２０よりも下方の圧延ロール１１０側に突出する一対の倣いローラ３２が設けられている。具体的には、図３に示すように、前記プローブホルダ３０に水平方向の軸３４が設けられ、これに前記倣いローラ３２が配設されている。このように、プローブホルダ３０に軸支された倣いローラ３２が、前記ばねによる付勢を受けて、常時圧延ロール１１０の表面に当接する。この構成によって、プローブホルダ３０は、表面波プローブ２０と圧延ロール１１０とのギャップが一定値を維持するように、前記表面波プローブ２０を保持する。
【００２６】
図４に詳細に示すように、前記プローブホルダ３０の内部には媒体液供給装置８０が備えられている。該媒体液供給装置８０は、導管８２、収容部８４、放出口８６より構成されている。該媒体液供給装置８０は、導管８２から導かれた水やクーラント等の媒体液を収容部８４に一旦収容し、これを該収容部８４の底部に設けられた放出口８６より放出して、表面波プローブ２０と圧延ロール１１０の間に気泡のない媒体液の層を形成する。該媒体液供給装置８０は、従来既知の適当な手段を用いて構成すればよいので、詳しい説明は省略する。
【００２７】
以上のように構成された超音波探傷装置の保持機構部４０全体に、本発明により、これを覆うカバー１０が設置され、スクレーパ７０による媒体液の除去時に発生する飛沫、研削中に探傷を行うときの研削用クーラントの飛沫、及び、研削中に探傷を行うときに、研削用クーラントが高速回転する砥石に接触して発生する研削用クーラントの霧の保持機構部４０内への侵入を遮蔽する。又、カバー１０には気体配管１２が取り付けられ、給気装置（図示省略）から、圧縮空気等の気体が導かれ、カバー１０内部からカバー１０外へ気体流を形成することにより、研削中に探傷を行うときに、カバー１０と圧延ロール１１０の隙間から、研削用クーラントの霧が保持機構部４０内へ侵入するのを阻止する。更に、上記気体流によって、ローラが跳ね上げた媒体液の液滴をカバー１０外の方向へ押し流すことにより、該液滴が表面波伝播路上へ落ちるのを防止する。
【００２８】
【実施例】
前記実施形態を用いて、１００本の圧延ロールにつき、研削終了後に表面欠陥の検査を行い、誤検出の有無を確認した結果を図５に示す。従来技術に対する改善の程度を調べるため、カバー及び気体の注入がない従来の状態でも、同数の圧延ロールの検査を行い、誤検出の有無を調べた。図５から、本発明による超音波検査装置では、誤検出が格段に減少していることが分かる。
【００２９】
又、前記実施形態を用いて、１００本の圧延ロールにつき、研削の最終仕上げ段階で研削中に表面欠陥の検査を行い、誤検出の有無を確認した結果を図６に示す。従来技術に対する改善の程度を調べるため、カバー及び気体の注入がない従来の状態でも、同数の圧延ロールの検査を行い、誤検出の有無を調べた。図６から明らかなように、本発明による超音波探傷装置では、研削中の探傷においても誤検出がほとんどなく、特に研削中に探傷を行う際には、本願発明が必要不可欠であることがよく分かる。
【００３０】
以上、本発明について具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に示したものに限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００３１】
例えば、前記実施形態では、媒体液として水やクーラントを用い、カバー内からカバー外へ向かう気体流を形成する気体として圧縮空気を用いていたが、接触媒体や気体の種類はこれに限定されず、例えば接触媒体として油等の他の液体を用いたり、気体として窒素ガス等を用いてもよい。
【００３２】
又、本発明の適用対象は、圧延ロールに限られず、金属等からなるローラ等の他の円柱体や円筒体にも同様に適用できる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、円筒状又は円柱状の被検材の表面や表面直下に存在する割れ等の欠陥を表面波により検出する際に、表面波の伝播路への媒体液やクーラントの飛沫や液滴の落下に起因した誤検出を防止することができ、探傷の信頼性を高めることができる。又、圧延ロールの研削中にも、表面波探傷を実施可能となり、圧延ロールの研削能率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の要部構成を示す斜視図
【図２】本発明の実施形態の全体構成を示す正面図
【図３】前記実施形態のプローブホルダ部分を示す側面図
【図４】同じく媒体液供給装置部分を示す断面図
【図５】前記実施形態及び従来例における、研削終了後に表面欠陥の検査を行った際の誤検出の有無を比較して示す線図
【図６】同じく、研削中に表面欠陥の検査を行った際の誤検出の有無を比較して示す線図
【符号の説明】
１０…カバー
１２…気体配管
２０…表面波プローブ
３０…プローブホルダ
３２…倣いローラ
４０…保持機構部
４２…ローラ
８０…媒体液供給装置
１１０…圧延ロール（被検材）
【図１】
0004059999.tif 000002
【図２】
0004059999.tif 000003
【図３】
0004059999.tif 000004
【図４】
0004059999.tif 000005
【図５】
0004059999.tif 000006
【図６】
0004059999.tif 000007