超音波探傷装置
【課題】軸方向の曲がりを有する管状又は棒状の被探傷材の先端部及び後端部をも精度良く探傷可能な超音波探傷装置を提供する。
【解決手段】超音波探傷装置１００は、前回被探傷材Ｓについての軸芯測定手段６設置位置に於ける芯ずれ量ＡＹ（ｘ）及びＡＺ（ｘ）と、超音波探触子１設置位置に於ける芯ずれ量ＢＹ（ｘ）及びＢＺ（ｘ）と、今回被探傷材Ｓについての軸芯測定手段６設置位置に於ける芯ずれ量ＡＹ’（ｘ）及びＡＺ’（ｘ）とを用いて、今回被探傷材Ｓについての超音波探触子１設置位置に於ける芯ずれ量ＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）を予測する。そして、今回被探傷材の先端部及び後端部が超音波探触子１設置位置に到達する際に、円筒状回転体３のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置を、予測した芯ずれ量ＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）だけ補正する。
【解決手段】超音波探傷装置１００は、前回被探傷材Ｓについての軸芯測定手段６設置位置に於ける芯ずれ量ＡＹ（ｘ）及びＡＺ（ｘ）と、超音波探触子１設置位置に於ける芯ずれ量ＢＹ（ｘ）及びＢＺ（ｘ）と、今回被探傷材Ｓについての軸芯測定手段６設置位置に於ける芯ずれ量ＡＹ’（ｘ）及びＡＺ’（ｘ）とを用いて、今回被探傷材Ｓについての超音波探触子１設置位置に於ける芯ずれ量ＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）を予測する。そして、今回被探傷材の先端部及び後端部が超音波探触子１設置位置に到達する際に、円筒状回転体３のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置を、予測した芯ずれ量ＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）だけ補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管や棒鋼など管状又は棒状の被探傷材を超音波探傷する装置に関し、特に軸方向の曲がりを有する被探傷材の先端部及び後端部をも精度良く探傷可能な超音波探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、管状又は棒状の被探傷材に存在する欠陥を非破壊的に検出する装置として、超音波探傷装置が広く用いられている。斯かる超音波探傷装置は、垂直方向から又は斜め方向から超音波を被探傷材内部に入射し、被探傷材内部や表面に存在する欠陥からの反射エコーを検出してきずの存在を検知する装置である。
【０００３】
より具体的に説明すれば、従来の超音波探傷装置としては、例えば、特許文献１の図８に示すような構成が知られている。すなわち、従来の超音波探傷装置としては、軸方向に沿って搬送される管状又は棒状の被探傷材（特許文献１の図８に示す「被試験体１」に相当）に対して超音波を送受信する超音波探触子（特許文献１の図８に示す「超音波探触子２」に相当）と、前記超音波探触子からの出力信号を受信して、被探傷材に存在する欠陥を検出する超音波探傷器（特許文献１の図８に示す「探傷装置８」に相当）と、前記超音波探触子が取り付けられ、被探傷材を挿通すると共に被探傷材の周方向に沿って回転する円筒状回転体（特許文献１の図８に示す「円筒回転体３」に相当）と、被探傷材の搬送方向に沿って前記円筒状回転体の上流側及び下流側にそれぞれ配置され、被探傷材を案内支持する上流側ロール及び下流側ロール（特許文献１の図８に示す「ピンチローラ１０」及び「被試験体搬送ローラ１２」に相当）と、前記円筒状回転体の上下左右方向の位置を制御する制御手段（特許文献１の図８に示す「機構装置４」、「制御装置９」、「機構装置昇降モータ１３」、「機構装置移動モータ１４」及び「機構装置移動機構１５」に相当）とを備える構成が知られている。
【０００４】
上記構成の超音波探傷装置によって超音波探傷を実施する際には、まず最初に、制御手段が、予め設定された被探傷材の外径に基づいて、被探傷材と円筒状回転体との芯出しを行う。換言すれば、制御手段は、被探傷材の軸芯位置と円筒状回転体の軸芯位置とが一致するように、円筒状回転体の上下左右方向の位置を制御する。斯かる芯出し動作の後、制御手段によって円筒状回転体を回転させる（これにより超音波探触子も回転する）と共に、被探傷材を軸方向に搬送して円筒状回転体に挿通させることにより、被探傷材の外表面に沿って螺旋状に超音波探触子が走査されることになる。以上に説明した制御方法により、被探傷材の全長に亘る超音波探傷が実施される。上記制御方法によれば、被探傷材の外径に応じて芯出しされた円筒状回転体の軸芯位置は、超音波探傷が実施される間、被探傷材の全長に亘って一定のまま保持されることになる。換言すれば、上記制御方法は、被探傷材が全長に亘ってほぼ真直であることを前提とした制御方法であるといえる。
【０００５】
しかしながら、実際には、鋼管等の被探傷材を焼入れする際の冷却むら等に起因して、被探傷材には軸方向の曲がり（被探傷材の軸方向についての湾曲）が生じる場合がある。被探傷材に曲がりが生じている場合、上記の制御方法では、被探傷材の全長に亘って被探傷材の軸芯位置と円筒状回転体の軸芯位置とを精度良く一致させることができないため、超音波探触子と被探傷材との離間距離が被探傷材の軸方向に沿って変動して探傷精度が低下する（欠陥の誤検出等が発生する）という問題がある。
【０００６】
このような問題を解決するため、特許文献１では、該特許文献１の図１に示すように、前述した構成に加えて、被探傷材（特許文献１の図１に示す「被試験体１」に相当）を案内支持する上流側ロール（特許文献１の図１に示す「ピンチローラ１０」及び「被試験体搬送ローラ１２」に相当）と円筒状回転体（特許文献１の図１に示す「円筒回転体３」に相当）との間に空中超音波センサ（特許文献１の図１に示す空中超音波センサ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）を配置し、この空中超音波センサで測定した被探傷材までの距離に基づいて、外径測定装置（特許文献１の図１に示す外径測定装置１７）で被探傷材の芯ずれ量（被探傷材の軸芯位置と円筒状回転体の軸芯位置との差）を測定する構成を備えた超音波探傷装置が提案されている。
【０００７】
上記超音波探傷装置によれば、空中超音波センサ及び外径測定装置によって、円筒状回転体に被探傷材が挿通される前に、被探傷材の曲がりに起因した芯ずれ量が被探傷材の軸方向の各所定部位毎に測定される。そして、制御手段（特許文献１の図１に示す「機構装置４」、「制御装置９」、「機構装置昇降モータ１３」、「機構装置移動モータ１４」及び「機構装置移動機構１５」に相当）は、前記各所定部位が超音波探触子（特許文献１の図１に示す「超音波探触子２」に相当）の直下に到達した際に、被探傷材の軸芯位置と円筒状回転体の軸芯位置とが一致するように、前記各所定部位毎に測定した芯ずれ量に応じて、円筒状回転体の上下左右方向の位置をリアルタイムに制御する。斯かる制御方法によれば、円筒状回転体の軸芯位置を被探傷材の全長に亘って一定のまま保持する場合に比べると、被探傷材の曲がりに起因した超音波探触子と被探傷材との離間距離の変動をある程度抑制することができ、ひいては探傷精度の低下をある程度抑制することが可能である。
【特許文献１】特開平６−２８８９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１で提案されている超音波探傷装置は、空中超音波センサの設置位置での芯ずれ量と超音波探触子の設置位置での芯ずれ量とが、被探傷材の同一部位については同一の値であることを前提としている。換言すれば、空中超音波センサ設置位置における各所定部位の芯ずれ量が、各所定部位が超音波探触子の直下に到達するまで維持されることを前提とし、各所定部位の前記芯ずれ量と同じ量だけ円筒状回転体の上下左右方向の位置を制御するように構成されている。このため、特に被探傷材の先端部及び後端部において、探傷精度が劣化する虞があるという問題がある。
【０００９】
より具体的に説明すれば、上流側ロール及び下流側ロール（特許文献１の図１に示す「ピンチローラ１０」及び「被試験体搬送ローラ１２」に相当）の双方によって被探傷材が案内支持されている状態（上流側ロール及び下流側ロールの双方に噛み込んだ状態）では、被探傷材が軸方向に搬送されても軸芯位置が大きく変動せず、各所定部位の空中超音波センサ設置位置での芯ずれ量と超音波探触子設置位置での芯ずれ量とは略同等の値になると考えられる。換言すれば、空中超音波センサの設置位置で芯ずれ量を測定するタイミングと、超音波探触子の直下に到達するタイミングの双方において、上流側及び下流側ロールの双方によって被探傷材が案内支持された状態となる所定部位については、空中超音波センサ設置位置での芯ずれ量と超音波探触子設置位置での芯ずれ量とが略同等の値になると考えられる。従って、上記所定部位の空中超音波センサ設置位置で測定した芯ずれ量と同じ量だけ円筒状回転体の上下左右方向の位置を制御しても、探傷精度が劣化する虞は少ないと考えられる。
【００１０】
これに対して、被探傷材の最先端が超音波探触子の直下に到達してから下流側ロールに噛み込んで案内支持されるまでの間、被探傷材は一方のロール（上流側ロール）のみで案内支持されることになるため、被探傷材に曲がりが生じている場合には、被探傷材が軸方向に搬送されることにより、被探傷材の軸芯位置が曲がりの程度に応じて変動することになる。換言すれば、被探傷材の最先端から超音波探触子の設置位置と下流側ロールの設置位置との離間距離に相当する長さまでの部位（被探傷材の先端部）については、空中超音波センサの設置位置で芯ずれ量を測定するタイミング（図１（ａ）参照）と、超音波探触子の直下に到達するタイミング（図１（ｂ）参照）の双方において、上流側ロールのみによって被探傷材が案内支持された状態となるため、空中超音波センサ設置位置での芯ずれ量と超音波探触子設置位置での芯ずれ量とが異なる値になると考えられる。すなわち、図１に示す例では、被探傷材の先端部が上向きに曲がっており、空中超音波センサと超音波探触子とが同一水平面上に配置されていると仮定すると、同一の部位であっても、空中超音波センサと被探傷材との離間距離（図１（ａ）の距離Ｄ１）と、超音波探触子と被探傷材との離間距離（図１（ｂ）の距離Ｄ２）とは異なる値となる。
【００１１】
同様に、被探傷材の最後端が上流側ロールから抜け出て超音波探触子の直下に到達するまでの間にも、被探傷材は一方のロール（下流側ロール）のみで案内支持されることになるため、被探傷材に曲がりが生じている場合には、被探傷材が軸方向に搬送されることにより、被探傷材の軸芯位置が曲がりの程度に応じて変動することになる。換言すれば、被探傷材の最後端から超音波探触子の設置位置と上流側ロールの設置位置との離間距離に相当する長さまでの部位（被探傷材の後端部）については、空中超音波センサの設置位置で芯ずれ量を測定するタイミングと、超音波探触子の直下に到達するタイミングの双方において、下流側ロールのみによって被探傷材が案内支持された状態となるため、空中超音波センサ設置位置での芯ずれ量と超音波探触子設置位置での芯ずれ量とが異なる値になると考えられる。
【００１２】
以上に説明したように、被探傷材の先端部及び後端部については、空中超音波センサの設置位置での芯ずれ量と超音波探触子の設置位置での芯ずれ量とが異なる値になるため、被探傷材の全長に亘って空中超音波センサの設置位置での芯ずれ量と超音波探触子の設置位置での芯ずれ量とが一致することを前提とした特許文献１の超音波探傷装置では、特に被探傷材の先端部及び後端部において探傷精度が劣化する虞がある。
【００１３】
本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、軸方向の曲がりを有する管状又は棒状の被探傷材の先端部及び後端部をも精度良く探傷可能な超音波探傷装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するべく、本発明の発明者らは鋭意検討した結果、前述した空中超音波センサと被探傷材との離間距離（図１（ａ）の距離Ｄ１）と、超音波探触子と被探傷材との離間距離（図１（ｂ）の距離Ｄ２）との比は、空中超音波センサと超音波探触子とが同一水平面上に配置されているとすると、空中超音波センサと上流側ロールとの被探傷材の軸方向に沿った離間距離と、超音波探触子と上流側ロールとの被探傷材の軸方向に沿った離間距離との比に略等しいことを見出した。換言すれば、空中超音波センサ等の軸芯測定手段と上流側ロールとの被探傷材の軸方向に沿った離間距離と、超音波探触子と上流側ロールとの被探傷材の軸方向に沿った離間距離とが一定でありさえすれば、被探傷材の先端部について、空中超音波センサ等の軸芯測定手段の設置位置に於ける芯ずれ量と、超音波探触子設置位置に於ける芯ずれ量との比は略一定であることを見出した。同様に、空中超音波センサ等の軸芯測定手段と下流側ロールとの被探傷材の軸方向に沿った離間距離と、超音波探触子と下流側ロールとの被探傷材の軸方向に沿った離間距離とが一定でありさえすれば、被探傷材の後端部について、空中超音波センサ等の軸芯測定手段の設置位置に於ける芯ずれ量と、超音波探触子設置位置に於ける芯ずれ量との比は略一定であることを見出した。従って、前回探傷を実施した被探傷材（前回被探傷材）について、軸芯測定手段設置位置に於ける芯ずれ量と超音波探触子設置位置に於ける芯ずれ量とを測定して両者の比を算出すると共に、今回探傷を実施する被探傷材（今回被探傷材）について、軸芯測定手段設置位置に於ける芯ずれ量を測定すれば、今回被探傷材についての超音波探触子設置位置に於ける芯ずれ量を予測することができ、この予測した超音波探触子設置位置に於ける芯ずれ量に基づいて円筒状回転体の位置を制御すれば、被探傷材の先端部及び後端部についても精度良く探傷可能となることが期待できる。本発明は、斯かる発明者らの知見に基づき完成されたものである。
【００１５】
すなわち、本発明に係る超音波探傷装置は、軸方向に沿って搬送される管状又は棒状の被探傷材に対して超音波を送受信する超音波探触子と、前記超音波探触子からの出力信号を受信して、被探傷材に存在する欠陥を検出すると共に、前記超音波探触子から被探傷材までの距離を測定する超音波探傷器と、前記超音波探触子が取り付けられ、被探傷材を挿通すると共に被探傷材の周方向に沿って回転する円筒状回転体と、被探傷材の搬送方向に沿って前記円筒状回転体の上流側及び下流側にそれぞれ配置され、被探傷材を案内支持する上流側ロール及び下流側ロールと、前記上流側ロールと前記円筒状回転体との間に配置され、被探傷材の軸芯位置を測定する軸芯測定手段と、前記円筒状回転体の軸方向にそれぞれ直交し且つ互いに直交するＹ軸方向（例えば、円筒状回転体の軸方向から見て左右方向）及びＺ軸方向（例えば、円筒状回転体の軸方向から見て上下方向）の位置を制御する制御手段とを備える。
【００１６】
そして、前記制御手段は、前記軸芯測定手段で測定した被探傷材のＹ軸方向の軸芯位置と前記円筒状回転体の予め設定した初期のＹ軸方向の軸芯位置との差を、前記軸芯測定手段設置位置に於ける被探傷材のＹ軸方向の芯ずれ量として算出すると共に、前記軸芯測定手段で測定した被探傷材のＺ軸方向の軸芯位置と前記円筒状回転体の予め設定した初期のＺ軸方向の軸芯位置との差を、前記軸芯測定手段設置位置に於ける被探傷材のＺ軸方向の芯ずれ量として算出する。
【００１７】
また、前記制御手段は、前記超音波探傷器で測定したＹ軸方向に沿った前記超音波探触子から被探傷材までの距離に基づいて、被探傷材のＹ軸方向の軸芯位置を演算し、該演算した被探傷材のＹ軸方向の軸芯位置と前記円筒状回転体の予め設定した初期のＹ軸方向の軸芯位置との差を、前記超音波探触子設置位置に於ける被探傷材のＹ軸方向の芯ずれ量として算出すると共に、前記超音波探傷器で測定したＺ軸方向に沿った前記超音波探触子から被探傷材までの距離に基づいて、被探傷材のＺ軸方向の軸芯位置を演算し、該演算した被探傷材のＺ軸方向の軸芯位置と前記円筒状回転体の予め設定した初期のＺ軸方向の軸芯位置との差を、前記超音波探触子設置位置に於ける被探傷材のＺ軸方向の芯ずれ量として算出するように構成されている。
【００１８】
さらに、前記制御手段は、今回探傷を実施する被探傷材の先端部及び後端部が前記超音波探触子設置位置に到達する際に、前記円筒状回転体のＹ軸方向の位置を下記の式（１）に示すＢＹ’（ｘ）だけ補正すると共に、前記円筒状回転体のＺ軸方向の位置を下記の式（２）に示すＢＺ’（ｘ）だけ補正することを特徴とする。
ＢＹ’（ｘ）＝ＡＹ’（ｘ）×（ＢＹ（ｘ）−ＣＹ（ｘ））／ＡＹ（ｘ）・・・（１）
ＢＺ’（ｘ）＝ＡＺ’（ｘ）×（ＢＺ（ｘ）−ＣＺ（ｘ））／ＡＺ（ｘ）・・・（２）
ここで、上記式（１）及び（２）において、ｘは被探傷材の軸方向の位置を、ＡＹ’（ｘ）及びＡＺ’（ｘ）はそれぞれ今回探傷を実施する被探傷材（今回被探傷材）の先端部及び後端部についての軸芯測定手段設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＡＹ（ｘ）及びＡＺ（ｘ）はそれぞれ前回探傷を実施した被探傷材（前回被探傷材）の先端部及び後端部についての軸芯測定手段設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＢＹ（ｘ）及びＢＺ（ｘ）はそれぞれ前回被探傷材の先端部及び後端部についての超音波探触子設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＣＹ（ｘ）及びＣＺ（ｘ）はそれぞれ前回被探傷材の先端部及び後端部について補正した円筒状回転体のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置補正量を、ＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）はそれぞれ今回被探傷材の先端部及び後端部について予測される超音波探触子設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を意味する。
【００１９】
斯かる発明によれば、前回被探傷材についての軸芯測定手段設置位置に於ける芯ずれ量ＡＹ（ｘ）及びＡＺ（ｘ）と、超音波探触子設置位置に於ける芯ずれ量ＢＹ（ｘ）及びＢＺ（ｘ）と、今回被探傷材についての軸芯測定手段設置位置に於ける芯ずれ量ＡＹ’（ｘ）及びＡＺ’（ｘ）とを用いて、式（１）及び（２）により今回被探傷材についての超音波探触子設置位置に於ける芯ずれ量ＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）を予測する。そして、今回被探傷材の先端部及び後端部が超音波探触子設置位置に到達する際に、円筒状回転体のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置を、予測した芯ずれ量ＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）だけ補正する（すなわち、前回被探傷材の先端部及び後端部が超音波探触子設置位置に到達した際に設定した円筒状回転体のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置を基準として、ＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）だけ円筒状回転体のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置をそれぞれ変更する）ため、被探傷材の先端部及び後端部について軸芯位置と円筒状回転体の軸芯位置とを精度良く一致させることができ、ひいては被探傷材の先端部及び後端部についても精度良く探傷可能である。
【００２０】
なお、本発明における「先端部」とは、被探傷材の最先端から、超音波探触子の設置位置と下流側ロールの設置位置との被探傷材の軸方向に沿った離間距離に相当する長さまでの部位を意味する。また、本発明における「後端部」とは、被探傷材の最後端から、超音波探触子の設置位置と上流側ロールの設置位置との被探傷材の軸方向に沿った離間距離に相当する長さまでの部位を意味する。
【００２１】
なお、被探傷材の先端部及び後端部を除く中央部については、特許文献１で提案されている制御方法と同様に、軸芯測定手段によって順次測定した各部位の軸芯位置に基づいて芯ずれ量を算出し、この算出した各部位の芯ずれ量と同じ量だけ、円筒状回転体の位置を順次補正することも考えられる。しかしながら、被探傷材の中央部については、超音波探傷が実施される際に上流側ロール及び下流側ロールの双方で案内支持されおり、曲がりの影響が比較的少ないと考えられるため、前回被探傷材の中央部について超音波探触子設置位置で測定した芯ずれ量の軸方向平均値に基づいて、今回被探傷材の中央部を探傷する際の円筒状回転体の位置を一定の値に制御しても（すなわち、被探傷材の中央部の各部位が軸方向に順次搬送されるに従って円筒状回転体の位置を順次変更する複雑な制御を施さなくても）、比較的精度良く探傷可能となることが期待できる。
【００２２】
従って、好ましくは、前記制御手段は、今回探傷を実施する被探傷材の先端部及び後端部を除く中央部が前記超音波探触子設置位置に到達する際に、前記円筒状回転体のＹ軸方向の位置を下記の式（３）に示すＣＹ’だけ補正すると共に、前記円筒状回転体のＺ軸方向の位置を下記の式（４）に示すＣＺ’だけ補正するように構成される。
ＣＹ’＝Ａｖｅ（ＢＹｃ（ｘ）−ＣＹ）・・・（３）
ＣＺ’＝Ａｖｅ（ＢＺｃ（ｘ）−ＣＺ）・・・（４）
ここで、上記式（３）及び（４）において、ｘは被探傷材の軸方向の位置を、ＢＹｃ（ｘ）及びＢＺｃ（ｘ）はそれぞれ前回探傷を実施した被探傷材（前回被探傷材）の中央部についての超音波探触子設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＣＹ及びＣＺはそれぞれ前回被探傷材の中央部について補正した円筒状回転体のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置補正量を、Ａｖｅ（ ）は、括弧内の平均値を意味する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る超音波探傷装置によれば、被探傷材の先端部及び後端部について軸芯位置と円筒状回転体の軸芯位置とを精度良く一致させることができ、ひいては被探傷材の先端部及び後端部についても精度良く探傷可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明に係る超音波探傷装置の一実施形態について、被探傷材が鋼管である場合を例に挙げて説明する。
【００２５】
図２は、本発明の一実施形態に係る超音波探傷装置の概略構成を模式的に示すブロック図である。図２に示すように、本実施形態に係る超音波探傷装置１００は、軸方向に沿って搬送される鋼管Ｓに対して超音波を送受信する超音波探触子１と、超音波探触子１からの出力信号（反射エコー信号）を受信して、鋼管Ｓに存在する欠陥を検出すると共に、超音波探触子１から鋼管までの距離を測定する超音波探傷器２と、超音波探触子１が取り付けられ、鋼管Ｓを挿通すると共に鋼管Ｓの周方向に沿って回転する円筒状回転体３と、鋼管Ｓの搬送方向に沿って円筒状回転体３の上流側（図２の左側）及び下流側（図２の右側）にそれぞれ配置され、鋼管Ｓを案内支持する上流側ロール４及び下流側ロール５と、上流側ロール４と円筒状回転体３との間に配置され、鋼管Ｓの軸芯位置を測定する軸芯測定手段６と、円筒状回転体３の軸方向（Ｘ軸方向）にそれぞれ直交し且つ互いに直交するＹ軸方向（図２の紙面に垂直な方向であり、円筒状回転体３の軸方向から見て左右方向）及びＺ軸方向（図２の紙面の上下方向であり、円筒状回転体３の軸方向から見て上下方向）の位置を制御する制御手段７とを備えている。
【００２６】
超音波探触子１としては、超音波を鋼管Ｓの内部に入射し、鋼管Ｓの内部や表面に存在する欠陥からの反射エコーを受信できるものである限りにおいて、市販品など種々の公知の超音波探触子を用いることが可能である。
【００２７】
超音波探傷器２は、超音波探触子１から受信した反射エコー信号に対して所定の探傷ゲートを設定し、該探傷ゲート内の反射エコー信号の振幅の大小に基づいて鋼管Ｓに存在する欠陥を検出する。また、超音波探傷器２は、超音波探触子１から受信した反射エコー信号に基づいて、超音波探触子１が超音波を送信してから鋼管Ｓ表面での反射エコーを検出するまでの時間を検出し、この検出した時間と超音波の音速とにより超音波探触子１から鋼管Ｓまでの距離を測定する。斯かる機能を有する超音波探傷器２としては、市販品など種々の公知の超音波探傷器を用いることが可能である。
【００２８】
円筒状回転体３には、内部の中空部に向けて超音波が発信されるように超音波探触子１が取り付けられており、前記中空部すなわち超音波探触子１と鋼管Ｓとの間隙には、外部から供給された水Ｗが充填されるように構成されている。斯かる構成により、超音波探触子１から発信された超音波は、前記充填された水Ｗを接触媒質として鋼管Ｓに伝搬されることになる。そして、円筒状回転体３が鋼管Ｓの周方向に沿って回転することにより、超音波探触子１も円筒状回転体３の回転中心をその回転中心として、鋼管Ｓの周方向に沿って回転することになる。従って、鋼管Ｓが軸方向に搬送されることにより、鋼管Ｓの外表面に沿って螺旋状に超音波探触子１が走査されながら超音波探傷が実施されることになる。
【００２９】
上流側ロール４及び下流側ロール５は、ピンチロールとされており、鋼管Ｓの外径に応じて上下に位置変動すると共に、搬送されてきた鋼管Ｓの外表面を所定の圧力で押圧して案内支持するように構成されている。
【００３０】
軸芯測定手段６は、鋼管Ｓの軸芯位置を鋼管Ｓの軸方向の各所定部位毎に測定するように構成されている。より具体的には、予め設定されたタイミング毎に（鋼管Ｓの各所定部位が軸芯測定手段６の設置位置に到達する毎に）、各所定部位の軸芯位置を測定するように構成されている。軸芯測定手段６としては、例えば、図３に示すように、Ｙ軸方向に沿って対向する一対の空中超音波センサ６１ａ、６１ｂと、Ｚ軸方向に沿って対向する一対の空中超音波センサ６１ｃ、６１ｄとを備えた構成とすることが可能である。斯かる構成の軸芯測定手段６を採用する場合、空中超音波センサ６１ａで測定した空中超音波センサ６１ａから鋼管Ｓの外表面までの距離Ｙａと、空中超音波センサ６１ｂで測定した空中超音波センサ６１ｂから鋼管Ｓの外表面までの距離Ｙｂとに基づき、鋼管Ｓの軸芯Ｓ０のＹ軸方向の位置を測定可能である。より具体的に説明すれば、空中超音波センサ６１ａ、６１ｂの超音波送信方向と、空中超音波センサ６１ｃ、６１ｄの超音波送信方向との交点Ｏを原点にしたとすると、鋼管Ｓの軸芯Ｓ０のＹ軸方向の位置（Ｙ座標）は、（Ｙａ−Ｙｂ）／２で算出されることになる。同様にして、鋼管Ｓの軸芯Ｓ０のＺ軸方向の位置（Ｚ座標）は、空中超音波センサ６１ｃで測定した空中超音波センサ６１ｃから鋼管Ｓの外表面までの距離Ｚａと、空中超音波センサ６１ｄで測定した空中超音波センサ６１ｄから鋼管Ｓの外表面までの距離Ｚｂとに基づき、交点Ｏを原点として（Ｚｂ−Ｚａ）／２で算出されることになる。
【００３１】
或いは、特許文献１に記載の構成と同様に、３つの空中超音波センサを超音波の送信方向が互いに９０°で交差するように配置した軸芯測定手段６を採用し、各空中超音波センサから鋼管Ｓの外表面までの距離と、鋼管Ｓの断面が真円であると仮定した場合の幾何学的な関係とに基づいて、鋼管Ｓの軸芯Ｓ０の位置を算出することも可能である。何れにせよ、鋼管Ｓの軸芯位置を測定できるものである限りにおいて、軸芯測定手段６の構成は何ら限定されるものではなく、種々の構成を採用可能である。
【００３２】
制御手段７は、円筒状回転体３をＹ軸方向及びＺ軸方向に移動させる機構部（図示せず）と、該機構部を制御する制御部（図示せず）とを備えている。前記機構部としては、例えば、特許文献１に記載のような、機構装置、機構装置昇降モータ、機構装置移動モータ及び機構装置移動機構など、種々の公知の構成を採用可能である。前記制御部は、軸芯測定手段６で測定した鋼管Ｓの軸芯Ｓ０の位置と、超音波探傷器２で測定した超音波探触子１から鋼管Ｓの外表面までの距離とを受信し、これら受信した計測値に基づいて、鋼管Ｓの先端部及び後端部が超音波探触子１の設置位置に到達する際における円筒状回転体３の適切な位置（超音波探触子１の設置位置に於ける鋼管Ｓの軸芯位置と円筒状回転体３の軸芯位置とが一致する位置）を演算する。そして、円筒状回転体３が該演算した位置となるように前記機構部を制御する。以下、制御手段７（制御部）による演算及び制御動作について、より具体的に説明する。
【００３３】
まず、制御手段７は、前述のようにして軸芯測定手段６で測定した鋼管Ｓの軸芯Ｓ０のＹ軸方向の位置と、円筒状回転体３の予め設定した初期（超音波探傷を実施する前）のＹ軸方向の軸芯位置との差を、軸芯測定手段６設置位置に於ける鋼管ＳのＹ軸方向の芯ずれ量として算出する。より具体的に説明すれば、例えば軸芯測定手段６として図３に示す構成を採用した場合には、交点ＯのＹ軸方向の位置と円筒状回転体３の予め設定した初期のＹ軸方向の軸芯位置との関係を予め記憶しておくことにより、交点Ｏを原点にして算出した鋼管Ｓの軸芯Ｓ０のＹ軸方向の位置と、円筒状回転体３の予め設定した初期のＹ軸方向の軸芯位置との差を算出することが可能である。同様にして、制御手段７は、軸芯測定手段６で測定した鋼管Ｓの軸芯Ｓ０のＺ軸方向の位置と円筒状回転体３の予め設定した初期のＺ軸方向の軸芯位置との差を、軸芯測定手段６設置位置に於ける鋼管ＳのＺ軸方向の芯ずれ量として算出する。
【００３４】
一方、制御手段７は、超音波探傷器２で測定したＹ軸方向に沿った超音波探触子１から鋼管Ｓの外表面までの距離に基づいて、鋼管ＳのＹ軸方向の軸芯位置を演算する。すなわち、図４に示すように、円筒状回転体３の回転に伴って超音波探触子１も回転するが、超音波探触子１がＹ軸方向に沿った位置（図４の（ｂ）及び（ｄ）の位置）に到達したタイミングで、超音波探傷器２が超音波探触子１から鋼管Ｓの外表面までの距離Ｙａ’、Ｙｂ’を測定し、制御手段７が前記測定された距離Ｙａ’、Ｙｂ’に基づいて、鋼管Ｓの軸芯Ｓ０’のＹ軸方向の位置を演算する。より具体的に説明すれば、Ｙ軸方向に沿った位置に到達した超音波探触子１の超音波送信方向と、Ｚ軸方向に沿った位置（図４の（ａ）及び（ｃ）の位置）に到達した超音波探触子１の超音波送信方向との交点Ｏ’を原点にしたとすると、鋼管Ｓの軸芯Ｓ０’のＹ軸方向の位置（Ｙ座標）は、（Ｙａ’−Ｙｂ’）／２で算出されることになる。以上のようにして、制御手段７は、超音波探触子１がＹ軸方向に沿った位置に到達するタイミング毎に、鋼管ＳのＹ軸方向の軸芯位置を演算する。
【００３５】
そして、制御手段７は、前記演算した鋼管Ｓの軸芯Ｓ０’のＹ軸方向の位置と、円筒状回転体３の予め設定した初期のＹ軸方向の軸芯位置との差を、超音波探触子１設置位置に於ける鋼管ＳのＹ軸方向の芯ずれ量として算出する。より具体的に説明すれば、図４に示す交点Ｏ’のＹ軸方向の位置と円筒状回転体３の予め設定した初期のＹ軸方向の軸芯位置との関係を予め記憶しておくことにより、交点Ｏ’を原点にして算出した鋼管Ｓの軸芯Ｓ０’のＹ軸方向の位置と、円筒状回転体３の予め設定した初期のＹ軸方向の軸芯位置との差を算出することが可能である。
【００３６】
同様にして、制御手段７は、超音波探触子１がＺ軸方向に沿った位置に到達するタイミング毎に、超音波探傷器２で測定したＺ軸方向に沿った超音波探触子１から鋼管Ｓの外表面までの距離Ｚａ’、Ｚｂ’に基づいて、鋼管Ｓの軸芯Ｓ０’のＺ軸方向の位置を演算する。鋼管Ｓの軸芯Ｓ０’のＺ軸方向の位置（Ｚ座標）は、交点Ｏ’を原点として（Ｚｂ’−Ｚａ’）／２で算出されることになる。そして、制御手段７は、前記演算した鋼管Ｓの軸芯Ｓ０’のＺ軸方向の位置と、円筒状回転体３の予め設定した初期のＺ軸方向の軸芯位置との差を、超音波探触子設置位置１に於ける鋼管ＳのＺ軸方向の芯ずれ量として算出する。すなわち、図４に示す交点Ｏ’のＺ軸方向の位置と円筒状回転体３の予め設定した初期のＺ軸方向の軸芯位置との関係を予め記憶しておくことにより、交点Ｏ’を原点にして算出した鋼管Ｓの軸芯Ｓ０’のＺ軸方向の位置と、円筒状回転体３の予め設定した初期のＺ軸方向の軸芯位置との差を算出する。
【００３７】
そして、制御手段７は、今回探傷を実施する鋼管Ｓの先端部（鋼管Ｓの最先端から超音波探触子１の設置位置と下流側ロール５の設置位置との離間距離（図２に示すＬｔ）に相当する長さまでの部位）及び後端部（鋼管Ｓの最後端から超音波探触子１の設置位置と上流側ロール４の設置位置との離間距離（図２に示すＬｂ）に相当する長さまでの部位）が超音波探触子１設置位置に到達する際に、円筒状回転体３のＹ軸方向の位置を下記の式（１）に示すＢＹ’（ｘ）だけ補正すると共に、円筒状回転体３のＺ軸方向の位置を下記の式（２）に示すＢＺ’（ｘ）だけ補正する。換言すれば、制御手段７は、前回探傷を実施した鋼管Ｓの先端部及び後端部が超音波探触子１設置位置に到達した際に設定した円筒状回転体３のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置を基準として、ＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）だけ円筒状回転体３のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置をそれぞれ変更する。つまり、制御手段７の制御部は、ＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）を演算し、円筒状回転体３のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置がそれぞれＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）だけ移動するように、制御手段７の機構部を制御する。
ＢＹ’（ｘ）＝ＡＹ’（ｘ）×（ＢＹ（ｘ）−ＣＹ（ｘ））／ＡＹ（ｘ）・・・（１）
ＢＺ’（ｘ）＝ＡＺ’（ｘ）×（ＢＺ（ｘ）−ＣＺ（ｘ））／ＡＺ（ｘ）・・・（２）
【００３８】
ここで、上記式（１）及び（２）において、ｘは鋼管Ｓの軸方向の位置を、ＡＹ’（ｘ）及びＡＺ’（ｘ）はそれぞれ今回探傷を実施する鋼管Ｓ（今回被探傷材）の先端部及び後端部についての軸芯測定手段６設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＡＹ（ｘ）及びＡＺ（ｘ）はそれぞれ前回探傷を実施した鋼管Ｓ（前回被探傷材）の先端部及び後端部についての軸芯測定手段６設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＢＹ（ｘ）及びＢＺ（ｘ）はそれぞれ前回被探傷材の先端部及び後端部についての超音波探触子１設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＣＹ（ｘ）及びＣＺ（ｘ）はそれぞれ前回被探傷材の先端部及び後端部について補正した円筒状回転体３のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置補正量を、ＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）はそれぞれ今回被探傷材の先端部及び後端部について予測される超音波探触子１設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を意味する。
【００３９】
以上に説明した制御手段７の演算及び制御動作により、鋼管Ｓの先端部及び後端部について軸芯位置と円筒状回転体３の軸芯位置とを精度良く一致させることができ、ひいては鋼管Ｓの先端部及び後端部についても精度良く探傷可能である。
【００４０】
なお、上記制御手段７の演算及び制御動作は、前回被探傷材が存在する場合、すなわち、超音波探傷を開始してから２本目以降の鋼管Ｓに対して実施する動作である。１本目の鋼管Ｓについては、前回被探傷材についての軸芯測定手段６設置位置に於ける芯ずれ量であるＡＹ（ｘ）及びＡＺ（ｘ）、前回被探傷材についての超音波探触子１設置位置に於ける芯ずれ量であるＢＹ（ｘ）及びＢＺ（ｘ）、前回被探傷材についての円筒状回転体３の位置補正量ＣＹ（ｘ）及びＣＺ（ｘ）が存在しないため、式（１）及び（２）に基づいて、今回被探傷材についての超音波探触子１設置位置に於ける芯ずれ量であるＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）を予測することができないからである。
【００４１】
従って、１本目の鋼管Ｓについては、例えば特許文献１で提案されている制御方法と同様に、軸芯測定手段６によって測定した鋼管Ｓの各部位の軸芯位置に基づいて芯ずれ量（式（１）及び（２）に示すＡＹ’（ｘ）及びＡＺ’（ｘ）に相当する）を算出し、この算出した各部位の芯ずれ量と同じ量だけ、円筒状回転体３の位置を順次補正することが考えられる。ただし、斯かる制御動作は、軸芯測定手段６設置位置での芯ずれ量と超音波探触子１設置位置での芯ずれ量とが、鋼管Ｓの同一部位については同一の値であることを前提としているため、１本目の鋼管Ｓについては、先端部及び後端部の探傷精度が劣化する虞がある。
【００４２】
１本目の鋼管Ｓについても、探傷精度の劣化を低減するには、例えば、鋼管Ｓの外径や材質等の属性毎に、超音波探触子１設置位置に於ける芯ずれ量と軸芯測定手段６設置位置に於ける芯ずれ量との比（式（１）に示すＢＹ（ｘ）とＡＹ（ｘ）との比ＢＹ（ｘ）／ＡＹ（ｘ）、式（２）に示すＢＺ（ｘ）とＡＺ（ｘ）との比ＢＺ（ｘ）／ＡＺ（ｘ）に相当する）を予め実績値としてデータ採取し、制御手段７に記憶しておくことが考えられる。そして、制御手段７は、探傷を実施する１本目の鋼管Ｓの属性に応じて、前記記憶した比ＢＹ（ｘ）／ＡＹ（ｘ）、ＢＺ（ｘ）／ＡＺ（ｘ）を読み出し、鋼管Ｓの先端部及び後端部が超音波探触子１設置位置に到達する際に、円筒状回転体３のＹ軸方向の位置を下記の式（１−ａ）に示すＢＹ”（ｘ）だけ補正すると共に、円筒状回転体３のＺ軸方向の位置を下記の式（２−ａ）に示すＢＺ”（ｘ）だけ補正すればよい。
ＢＹ”（ｘ）＝ＡＹ’（ｘ）×ＢＹ（ｘ）／ＡＹ（ｘ）・・・（１−ａ）
ＢＺ”（ｘ）＝ＡＺ’（ｘ）×ＢＺ（ｘ）／ＡＺ（ｘ）・・・（２−ａ）
【００４３】
上記の制御方法は、同種の属性を有する鋼管Ｓの過去の実績値データを利用して、超音波探触子設置位置１に於ける芯ずれ量を予測する構成であるため、特許文献１に記載のように軸芯測定手段６設置位置での芯ずれ量と超音波探触子１設置位置での芯ずれ量とが鋼管Ｓの同一部位については同一の値であることを前提とした制御方法に比べれば、精度良く探傷し得ることが期待できる。
【００４４】
なお、本実施形態に係る制御手段７は、今回探傷を実施する鋼管Ｓの先端部及び後端部を除く中央部が超音波探触子１設置位置に到達する際には、円筒状回転体３のＹ軸方向の位置を下記の式（３）に示すＣＹ’だけ補正すると共に、円筒状回転体３のＺ軸方向の位置を下記の式（４）に示すＣＺ’だけ補正する。換言すれば、制御手段７は、前回探傷を実施した鋼管Ｓの中央部が超音波探触子１設置位置に到達した際に設定した円筒状回転体３のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置を基準として、ＣＹ’及びＣＺ’だけ円筒状回転体３のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置をそれぞれ変更する。つまり、制御手段７の制御部は、ＣＹ’及びＣＺ’を演算し、円筒状回転体３のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置がそれぞれＣＹ’及びＣＺ’だけ移動するように、制御手段７の機構部を制御する。
ＣＹ’＝Ａｖｅ（ＢＹｃ（ｘ）−ＣＹ）・・・（３）
ＣＺ’＝Ａｖｅ（ＢＺｃ（ｘ）−ＣＺ）・・・（４）
【００４５】
ここで、上記式（３）及び（４）において、ｘは鋼管Ｓの軸方向の位置を、ＢＹｃ（ｘ）及びＢＺｃ（ｘ）はそれぞれ前回探傷を実施した鋼管Ｓ（前回被探傷材）の中央部についての超音波探触子１設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＣＹ及びＣＺはそれぞれ前回被探傷材の中央部について補正した円筒状回転体３のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置補正量を、Ａｖｅ（ ）は、括弧内の平均値を意味する。
【００４６】
以上に説明した鋼管Ｓの中央部に対する制御手段７の演算及び制御動作によれば、今回被探傷材の中央部を探傷する際の円筒状回転体３の位置を一定の値に制御しても（すなわち、鋼管Ｓの中央部の各部位が軸方向に順次搬送されるに従って円筒状回転体３の位置を順次変更する複雑な制御を施さなくても）、比較的精度良く探傷可能である。
【００４７】
なお、上記鋼管Ｓの中央部に対する制御手段７の演算及び制御動作は、前回被探傷材が存在する場合、すなわち、超音波探傷を開始してから２本目以降の鋼管Ｓに対して実施する動作である。１本目の鋼管Ｓについては、前回被探傷材についての超音波探触子１設置位置に於ける芯ずれ量であるＢＹｃ（ｘ）及びＢＺｃ（ｘ）、前回被探傷材についての円筒状回転体３の位置補正量ＣＹ及びＣＺが存在しないため、式（３）及び（４）に基づいて、今回被探傷材についての位置補正量ＣＹ’及びＣＺ’を算出できないからである。
【００４８】
従って、１本目の鋼管Ｓについては、例えば特許文献１で提案されている制御方法と同様に、軸芯測定手段６によって測定した鋼管Ｓの中央部の各部位の軸芯位置に基づいて芯ずれ量を算出し、この算出した各部位の芯ずれ量と同じ量だけ、円筒状回転体３の位置を順次補正することが考えられる。そして、２本目の鋼管Ｓの中央部に対して円筒状回転体３の位置補正量を算出する際には、式（３）及び（４）に示す位置補正量ＣＹ及びＣＺとして、上記算出した１本目の鋼管Ｓの中央部の各部位の芯ずれ量の軸方向平均値を用いればよい。
【００４９】
図５は、以上に説明した本実施形態に係る超音波探傷装置１００を適用した場合と、適用しなかった場合（鋼管Ｓの曲がりを考慮せず、鋼管Ｓの外径に基づいて、鋼管Ｓと円筒状回転体３との芯出しを行って探傷した場合）とにおける欠陥の誤検出を評価した結果の一例を示すグラフである。図５の横軸は評価した年月を、縦軸は誤検出率（欠陥が存在すると誤検出した鋼管の本数／探傷を実施した鋼管の本数）を示す。
【００５０】
図５に示すように、本実施形態に係る超音波探傷装置１００を適用することにより、曲がりを有する鋼管であっても、欠陥の誤検出が大幅に低減され、精度良く探傷可能であることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、従来の超音波探傷装置における問題点を説明するための説明図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る超音波探傷装置の概略構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】図３は、図２に示す軸芯測定手段の一構成例を示す図である。
【図４】図４は、図２に示す超音波探傷器によって被探傷材の軸芯位置を算出する方法を説明するための説明図である。
【図５】図５は、図２に示す超音波探傷装置による探傷精度の評価結果の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・超音波探触子
２・・・超音波探傷器
３・・・円筒状回転体
４・・・上流側ロール
５・・・下流側ロール
６・・・軸芯測定手段
７・・・制御手段
１００・・・超音波探傷装置
Ｓ・・・鋼管（被探傷材）
Ａ・・・管周方向の入射角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管や棒鋼など管状又は棒状の被探傷材を超音波探傷する装置に関し、特に軸方向の曲がりを有する被探傷材の先端部及び後端部をも精度良く探傷可能な超音波探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、管状又は棒状の被探傷材に存在する欠陥を非破壊的に検出する装置として、超音波探傷装置が広く用いられている。斯かる超音波探傷装置は、垂直方向から又は斜め方向から超音波を被探傷材内部に入射し、被探傷材内部や表面に存在する欠陥からの反射エコーを検出してきずの存在を検知する装置である。
【０００３】
より具体的に説明すれば、従来の超音波探傷装置としては、例えば、特許文献１の図８に示すような構成が知られている。すなわち、従来の超音波探傷装置としては、軸方向に沿って搬送される管状又は棒状の被探傷材（特許文献１の図８に示す「被試験体１」に相当）に対して超音波を送受信する超音波探触子（特許文献１の図８に示す「超音波探触子２」に相当）と、前記超音波探触子からの出力信号を受信して、被探傷材に存在する欠陥を検出する超音波探傷器（特許文献１の図８に示す「探傷装置８」に相当）と、前記超音波探触子が取り付けられ、被探傷材を挿通すると共に被探傷材の周方向に沿って回転する円筒状回転体（特許文献１の図８に示す「円筒回転体３」に相当）と、被探傷材の搬送方向に沿って前記円筒状回転体の上流側及び下流側にそれぞれ配置され、被探傷材を案内支持する上流側ロール及び下流側ロール（特許文献１の図８に示す「ピンチローラ１０」及び「被試験体搬送ローラ１２」に相当）と、前記円筒状回転体の上下左右方向の位置を制御する制御手段（特許文献１の図８に示す「機構装置４」、「制御装置９」、「機構装置昇降モータ１３」、「機構装置移動モータ１４」及び「機構装置移動機構１５」に相当）とを備える構成が知られている。
【０００４】
上記構成の超音波探傷装置によって超音波探傷を実施する際には、まず最初に、制御手段が、予め設定された被探傷材の外径に基づいて、被探傷材と円筒状回転体との芯出しを行う。換言すれば、制御手段は、被探傷材の軸芯位置と円筒状回転体の軸芯位置とが一致するように、円筒状回転体の上下左右方向の位置を制御する。斯かる芯出し動作の後、制御手段によって円筒状回転体を回転させる（これにより超音波探触子も回転する）と共に、被探傷材を軸方向に搬送して円筒状回転体に挿通させることにより、被探傷材の外表面に沿って螺旋状に超音波探触子が走査されることになる。以上に説明した制御方法により、被探傷材の全長に亘る超音波探傷が実施される。上記制御方法によれば、被探傷材の外径に応じて芯出しされた円筒状回転体の軸芯位置は、超音波探傷が実施される間、被探傷材の全長に亘って一定のまま保持されることになる。換言すれば、上記制御方法は、被探傷材が全長に亘ってほぼ真直であることを前提とした制御方法であるといえる。
【０００５】
しかしながら、実際には、鋼管等の被探傷材を焼入れする際の冷却むら等に起因して、被探傷材には軸方向の曲がり（被探傷材の軸方向についての湾曲）が生じる場合がある。被探傷材に曲がりが生じている場合、上記の制御方法では、被探傷材の全長に亘って被探傷材の軸芯位置と円筒状回転体の軸芯位置とを精度良く一致させることができないため、超音波探触子と被探傷材との離間距離が被探傷材の軸方向に沿って変動して探傷精度が低下する（欠陥の誤検出等が発生する）という問題がある。
【０００６】
このような問題を解決するため、特許文献１では、該特許文献１の図１に示すように、前述した構成に加えて、被探傷材（特許文献１の図１に示す「被試験体１」に相当）を案内支持する上流側ロール（特許文献１の図１に示す「ピンチローラ１０」及び「被試験体搬送ローラ１２」に相当）と円筒状回転体（特許文献１の図１に示す「円筒回転体３」に相当）との間に空中超音波センサ（特許文献１の図１に示す空中超音波センサ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）を配置し、この空中超音波センサで測定した被探傷材までの距離に基づいて、外径測定装置（特許文献１の図１に示す外径測定装置１７）で被探傷材の芯ずれ量（被探傷材の軸芯位置と円筒状回転体の軸芯位置との差）を測定する構成を備えた超音波探傷装置が提案されている。
【０００７】
上記超音波探傷装置によれば、空中超音波センサ及び外径測定装置によって、円筒状回転体に被探傷材が挿通される前に、被探傷材の曲がりに起因した芯ずれ量が被探傷材の軸方向の各所定部位毎に測定される。そして、制御手段（特許文献１の図１に示す「機構装置４」、「制御装置９」、「機構装置昇降モータ１３」、「機構装置移動モータ１４」及び「機構装置移動機構１５」に相当）は、前記各所定部位が超音波探触子（特許文献１の図１に示す「超音波探触子２」に相当）の直下に到達した際に、被探傷材の軸芯位置と円筒状回転体の軸芯位置とが一致するように、前記各所定部位毎に測定した芯ずれ量に応じて、円筒状回転体の上下左右方向の位置をリアルタイムに制御する。斯かる制御方法によれば、円筒状回転体の軸芯位置を被探傷材の全長に亘って一定のまま保持する場合に比べると、被探傷材の曲がりに起因した超音波探触子と被探傷材との離間距離の変動をある程度抑制することができ、ひいては探傷精度の低下をある程度抑制することが可能である。
【特許文献１】特開平６−２８８９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１で提案されている超音波探傷装置は、空中超音波センサの設置位置での芯ずれ量と超音波探触子の設置位置での芯ずれ量とが、被探傷材の同一部位については同一の値であることを前提としている。換言すれば、空中超音波センサ設置位置における各所定部位の芯ずれ量が、各所定部位が超音波探触子の直下に到達するまで維持されることを前提とし、各所定部位の前記芯ずれ量と同じ量だけ円筒状回転体の上下左右方向の位置を制御するように構成されている。このため、特に被探傷材の先端部及び後端部において、探傷精度が劣化する虞があるという問題がある。
【０００９】
より具体的に説明すれば、上流側ロール及び下流側ロール（特許文献１の図１に示す「ピンチローラ１０」及び「被試験体搬送ローラ１２」に相当）の双方によって被探傷材が案内支持されている状態（上流側ロール及び下流側ロールの双方に噛み込んだ状態）では、被探傷材が軸方向に搬送されても軸芯位置が大きく変動せず、各所定部位の空中超音波センサ設置位置での芯ずれ量と超音波探触子設置位置での芯ずれ量とは略同等の値になると考えられる。換言すれば、空中超音波センサの設置位置で芯ずれ量を測定するタイミングと、超音波探触子の直下に到達するタイミングの双方において、上流側及び下流側ロールの双方によって被探傷材が案内支持された状態となる所定部位については、空中超音波センサ設置位置での芯ずれ量と超音波探触子設置位置での芯ずれ量とが略同等の値になると考えられる。従って、上記所定部位の空中超音波センサ設置位置で測定した芯ずれ量と同じ量だけ円筒状回転体の上下左右方向の位置を制御しても、探傷精度が劣化する虞は少ないと考えられる。
【００１０】
これに対して、被探傷材の最先端が超音波探触子の直下に到達してから下流側ロールに噛み込んで案内支持されるまでの間、被探傷材は一方のロール（上流側ロール）のみで案内支持されることになるため、被探傷材に曲がりが生じている場合には、被探傷材が軸方向に搬送されることにより、被探傷材の軸芯位置が曲がりの程度に応じて変動することになる。換言すれば、被探傷材の最先端から超音波探触子の設置位置と下流側ロールの設置位置との離間距離に相当する長さまでの部位（被探傷材の先端部）については、空中超音波センサの設置位置で芯ずれ量を測定するタイミング（図１（ａ）参照）と、超音波探触子の直下に到達するタイミング（図１（ｂ）参照）の双方において、上流側ロールのみによって被探傷材が案内支持された状態となるため、空中超音波センサ設置位置での芯ずれ量と超音波探触子設置位置での芯ずれ量とが異なる値になると考えられる。すなわち、図１に示す例では、被探傷材の先端部が上向きに曲がっており、空中超音波センサと超音波探触子とが同一水平面上に配置されていると仮定すると、同一の部位であっても、空中超音波センサと被探傷材との離間距離（図１（ａ）の距離Ｄ１）と、超音波探触子と被探傷材との離間距離（図１（ｂ）の距離Ｄ２）とは異なる値となる。
【００１１】
同様に、被探傷材の最後端が上流側ロールから抜け出て超音波探触子の直下に到達するまでの間にも、被探傷材は一方のロール（下流側ロール）のみで案内支持されることになるため、被探傷材に曲がりが生じている場合には、被探傷材が軸方向に搬送されることにより、被探傷材の軸芯位置が曲がりの程度に応じて変動することになる。換言すれば、被探傷材の最後端から超音波探触子の設置位置と上流側ロールの設置位置との離間距離に相当する長さまでの部位（被探傷材の後端部）については、空中超音波センサの設置位置で芯ずれ量を測定するタイミングと、超音波探触子の直下に到達するタイミングの双方において、下流側ロールのみによって被探傷材が案内支持された状態となるため、空中超音波センサ設置位置での芯ずれ量と超音波探触子設置位置での芯ずれ量とが異なる値になると考えられる。
【００１２】
以上に説明したように、被探傷材の先端部及び後端部については、空中超音波センサの設置位置での芯ずれ量と超音波探触子の設置位置での芯ずれ量とが異なる値になるため、被探傷材の全長に亘って空中超音波センサの設置位置での芯ずれ量と超音波探触子の設置位置での芯ずれ量とが一致することを前提とした特許文献１の超音波探傷装置では、特に被探傷材の先端部及び後端部において探傷精度が劣化する虞がある。
【００１３】
本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、軸方向の曲がりを有する管状又は棒状の被探傷材の先端部及び後端部をも精度良く探傷可能な超音波探傷装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するべく、本発明の発明者らは鋭意検討した結果、前述した空中超音波センサと被探傷材との離間距離（図１（ａ）の距離Ｄ１）と、超音波探触子と被探傷材との離間距離（図１（ｂ）の距離Ｄ２）との比は、空中超音波センサと超音波探触子とが同一水平面上に配置されているとすると、空中超音波センサと上流側ロールとの被探傷材の軸方向に沿った離間距離と、超音波探触子と上流側ロールとの被探傷材の軸方向に沿った離間距離との比に略等しいことを見出した。換言すれば、空中超音波センサ等の軸芯測定手段と上流側ロールとの被探傷材の軸方向に沿った離間距離と、超音波探触子と上流側ロールとの被探傷材の軸方向に沿った離間距離とが一定でありさえすれば、被探傷材の先端部について、空中超音波センサ等の軸芯測定手段の設置位置に於ける芯ずれ量と、超音波探触子設置位置に於ける芯ずれ量との比は略一定であることを見出した。同様に、空中超音波センサ等の軸芯測定手段と下流側ロールとの被探傷材の軸方向に沿った離間距離と、超音波探触子と下流側ロールとの被探傷材の軸方向に沿った離間距離とが一定でありさえすれば、被探傷材の後端部について、空中超音波センサ等の軸芯測定手段の設置位置に於ける芯ずれ量と、超音波探触子設置位置に於ける芯ずれ量との比は略一定であることを見出した。従って、前回探傷を実施した被探傷材（前回被探傷材）について、軸芯測定手段設置位置に於ける芯ずれ量と超音波探触子設置位置に於ける芯ずれ量とを測定して両者の比を算出すると共に、今回探傷を実施する被探傷材（今回被探傷材）について、軸芯測定手段設置位置に於ける芯ずれ量を測定すれば、今回被探傷材についての超音波探触子設置位置に於ける芯ずれ量を予測することができ、この予測した超音波探触子設置位置に於ける芯ずれ量に基づいて円筒状回転体の位置を制御すれば、被探傷材の先端部及び後端部についても精度良く探傷可能となることが期待できる。本発明は、斯かる発明者らの知見に基づき完成されたものである。
【００１５】
すなわち、本発明に係る超音波探傷装置は、軸方向に沿って搬送される管状又は棒状の被探傷材に対して超音波を送受信する超音波探触子と、前記超音波探触子からの出力信号を受信して、被探傷材に存在する欠陥を検出すると共に、前記超音波探触子から被探傷材までの距離を測定する超音波探傷器と、前記超音波探触子が取り付けられ、被探傷材を挿通すると共に被探傷材の周方向に沿って回転する円筒状回転体と、被探傷材の搬送方向に沿って前記円筒状回転体の上流側及び下流側にそれぞれ配置され、被探傷材を案内支持する上流側ロール及び下流側ロールと、前記上流側ロールと前記円筒状回転体との間に配置され、被探傷材の軸芯位置を測定する軸芯測定手段と、前記円筒状回転体の軸方向にそれぞれ直交し且つ互いに直交するＹ軸方向（例えば、円筒状回転体の軸方向から見て左右方向）及びＺ軸方向（例えば、円筒状回転体の軸方向から見て上下方向）の位置を制御する制御手段とを備える。
【００１６】
そして、前記制御手段は、前記軸芯測定手段で測定した被探傷材のＹ軸方向の軸芯位置と前記円筒状回転体の予め設定した初期のＹ軸方向の軸芯位置との差を、前記軸芯測定手段設置位置に於ける被探傷材のＹ軸方向の芯ずれ量として算出すると共に、前記軸芯測定手段で測定した被探傷材のＺ軸方向の軸芯位置と前記円筒状回転体の予め設定した初期のＺ軸方向の軸芯位置との差を、前記軸芯測定手段設置位置に於ける被探傷材のＺ軸方向の芯ずれ量として算出する。
【００１７】
また、前記制御手段は、前記超音波探傷器で測定したＹ軸方向に沿った前記超音波探触子から被探傷材までの距離に基づいて、被探傷材のＹ軸方向の軸芯位置を演算し、該演算した被探傷材のＹ軸方向の軸芯位置と前記円筒状回転体の予め設定した初期のＹ軸方向の軸芯位置との差を、前記超音波探触子設置位置に於ける被探傷材のＹ軸方向の芯ずれ量として算出すると共に、前記超音波探傷器で測定したＺ軸方向に沿った前記超音波探触子から被探傷材までの距離に基づいて、被探傷材のＺ軸方向の軸芯位置を演算し、該演算した被探傷材のＺ軸方向の軸芯位置と前記円筒状回転体の予め設定した初期のＺ軸方向の軸芯位置との差を、前記超音波探触子設置位置に於ける被探傷材のＺ軸方向の芯ずれ量として算出するように構成されている。
【００１８】
さらに、前記制御手段は、今回探傷を実施する被探傷材の先端部及び後端部が前記超音波探触子設置位置に到達する際に、前記円筒状回転体のＹ軸方向の位置を下記の式（１）に示すＢＹ’（ｘ）だけ補正すると共に、前記円筒状回転体のＺ軸方向の位置を下記の式（２）に示すＢＺ’（ｘ）だけ補正することを特徴とする。
ＢＹ’（ｘ）＝ＡＹ’（ｘ）×（ＢＹ（ｘ）−ＣＹ（ｘ））／ＡＹ（ｘ）・・・（１）
ＢＺ’（ｘ）＝ＡＺ’（ｘ）×（ＢＺ（ｘ）−ＣＺ（ｘ））／ＡＺ（ｘ）・・・（２）
ここで、上記式（１）及び（２）において、ｘは被探傷材の軸方向の位置を、ＡＹ’（ｘ）及びＡＺ’（ｘ）はそれぞれ今回探傷を実施する被探傷材（今回被探傷材）の先端部及び後端部についての軸芯測定手段設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＡＹ（ｘ）及びＡＺ（ｘ）はそれぞれ前回探傷を実施した被探傷材（前回被探傷材）の先端部及び後端部についての軸芯測定手段設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＢＹ（ｘ）及びＢＺ（ｘ）はそれぞれ前回被探傷材の先端部及び後端部についての超音波探触子設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＣＹ（ｘ）及びＣＺ（ｘ）はそれぞれ前回被探傷材の先端部及び後端部について補正した円筒状回転体のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置補正量を、ＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）はそれぞれ今回被探傷材の先端部及び後端部について予測される超音波探触子設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を意味する。
【００１９】
斯かる発明によれば、前回被探傷材についての軸芯測定手段設置位置に於ける芯ずれ量ＡＹ（ｘ）及びＡＺ（ｘ）と、超音波探触子設置位置に於ける芯ずれ量ＢＹ（ｘ）及びＢＺ（ｘ）と、今回被探傷材についての軸芯測定手段設置位置に於ける芯ずれ量ＡＹ’（ｘ）及びＡＺ’（ｘ）とを用いて、式（１）及び（２）により今回被探傷材についての超音波探触子設置位置に於ける芯ずれ量ＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）を予測する。そして、今回被探傷材の先端部及び後端部が超音波探触子設置位置に到達する際に、円筒状回転体のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置を、予測した芯ずれ量ＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）だけ補正する（すなわち、前回被探傷材の先端部及び後端部が超音波探触子設置位置に到達した際に設定した円筒状回転体のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置を基準として、ＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）だけ円筒状回転体のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置をそれぞれ変更する）ため、被探傷材の先端部及び後端部について軸芯位置と円筒状回転体の軸芯位置とを精度良く一致させることができ、ひいては被探傷材の先端部及び後端部についても精度良く探傷可能である。
【００２０】
なお、本発明における「先端部」とは、被探傷材の最先端から、超音波探触子の設置位置と下流側ロールの設置位置との被探傷材の軸方向に沿った離間距離に相当する長さまでの部位を意味する。また、本発明における「後端部」とは、被探傷材の最後端から、超音波探触子の設置位置と上流側ロールの設置位置との被探傷材の軸方向に沿った離間距離に相当する長さまでの部位を意味する。
【００２１】
なお、被探傷材の先端部及び後端部を除く中央部については、特許文献１で提案されている制御方法と同様に、軸芯測定手段によって順次測定した各部位の軸芯位置に基づいて芯ずれ量を算出し、この算出した各部位の芯ずれ量と同じ量だけ、円筒状回転体の位置を順次補正することも考えられる。しかしながら、被探傷材の中央部については、超音波探傷が実施される際に上流側ロール及び下流側ロールの双方で案内支持されおり、曲がりの影響が比較的少ないと考えられるため、前回被探傷材の中央部について超音波探触子設置位置で測定した芯ずれ量の軸方向平均値に基づいて、今回被探傷材の中央部を探傷する際の円筒状回転体の位置を一定の値に制御しても（すなわち、被探傷材の中央部の各部位が軸方向に順次搬送されるに従って円筒状回転体の位置を順次変更する複雑な制御を施さなくても）、比較的精度良く探傷可能となることが期待できる。
【００２２】
従って、好ましくは、前記制御手段は、今回探傷を実施する被探傷材の先端部及び後端部を除く中央部が前記超音波探触子設置位置に到達する際に、前記円筒状回転体のＹ軸方向の位置を下記の式（３）に示すＣＹ’だけ補正すると共に、前記円筒状回転体のＺ軸方向の位置を下記の式（４）に示すＣＺ’だけ補正するように構成される。
ＣＹ’＝Ａｖｅ（ＢＹｃ（ｘ）−ＣＹ）・・・（３）
ＣＺ’＝Ａｖｅ（ＢＺｃ（ｘ）−ＣＺ）・・・（４）
ここで、上記式（３）及び（４）において、ｘは被探傷材の軸方向の位置を、ＢＹｃ（ｘ）及びＢＺｃ（ｘ）はそれぞれ前回探傷を実施した被探傷材（前回被探傷材）の中央部についての超音波探触子設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＣＹ及びＣＺはそれぞれ前回被探傷材の中央部について補正した円筒状回転体のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置補正量を、Ａｖｅ（ ）は、括弧内の平均値を意味する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る超音波探傷装置によれば、被探傷材の先端部及び後端部について軸芯位置と円筒状回転体の軸芯位置とを精度良く一致させることができ、ひいては被探傷材の先端部及び後端部についても精度良く探傷可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明に係る超音波探傷装置の一実施形態について、被探傷材が鋼管である場合を例に挙げて説明する。
【００２５】
図２は、本発明の一実施形態に係る超音波探傷装置の概略構成を模式的に示すブロック図である。図２に示すように、本実施形態に係る超音波探傷装置１００は、軸方向に沿って搬送される鋼管Ｓに対して超音波を送受信する超音波探触子１と、超音波探触子１からの出力信号（反射エコー信号）を受信して、鋼管Ｓに存在する欠陥を検出すると共に、超音波探触子１から鋼管までの距離を測定する超音波探傷器２と、超音波探触子１が取り付けられ、鋼管Ｓを挿通すると共に鋼管Ｓの周方向に沿って回転する円筒状回転体３と、鋼管Ｓの搬送方向に沿って円筒状回転体３の上流側（図２の左側）及び下流側（図２の右側）にそれぞれ配置され、鋼管Ｓを案内支持する上流側ロール４及び下流側ロール５と、上流側ロール４と円筒状回転体３との間に配置され、鋼管Ｓの軸芯位置を測定する軸芯測定手段６と、円筒状回転体３の軸方向（Ｘ軸方向）にそれぞれ直交し且つ互いに直交するＹ軸方向（図２の紙面に垂直な方向であり、円筒状回転体３の軸方向から見て左右方向）及びＺ軸方向（図２の紙面の上下方向であり、円筒状回転体３の軸方向から見て上下方向）の位置を制御する制御手段７とを備えている。
【００２６】
超音波探触子１としては、超音波を鋼管Ｓの内部に入射し、鋼管Ｓの内部や表面に存在する欠陥からの反射エコーを受信できるものである限りにおいて、市販品など種々の公知の超音波探触子を用いることが可能である。
【００２７】
超音波探傷器２は、超音波探触子１から受信した反射エコー信号に対して所定の探傷ゲートを設定し、該探傷ゲート内の反射エコー信号の振幅の大小に基づいて鋼管Ｓに存在する欠陥を検出する。また、超音波探傷器２は、超音波探触子１から受信した反射エコー信号に基づいて、超音波探触子１が超音波を送信してから鋼管Ｓ表面での反射エコーを検出するまでの時間を検出し、この検出した時間と超音波の音速とにより超音波探触子１から鋼管Ｓまでの距離を測定する。斯かる機能を有する超音波探傷器２としては、市販品など種々の公知の超音波探傷器を用いることが可能である。
【００２８】
円筒状回転体３には、内部の中空部に向けて超音波が発信されるように超音波探触子１が取り付けられており、前記中空部すなわち超音波探触子１と鋼管Ｓとの間隙には、外部から供給された水Ｗが充填されるように構成されている。斯かる構成により、超音波探触子１から発信された超音波は、前記充填された水Ｗを接触媒質として鋼管Ｓに伝搬されることになる。そして、円筒状回転体３が鋼管Ｓの周方向に沿って回転することにより、超音波探触子１も円筒状回転体３の回転中心をその回転中心として、鋼管Ｓの周方向に沿って回転することになる。従って、鋼管Ｓが軸方向に搬送されることにより、鋼管Ｓの外表面に沿って螺旋状に超音波探触子１が走査されながら超音波探傷が実施されることになる。
【００２９】
上流側ロール４及び下流側ロール５は、ピンチロールとされており、鋼管Ｓの外径に応じて上下に位置変動すると共に、搬送されてきた鋼管Ｓの外表面を所定の圧力で押圧して案内支持するように構成されている。
【００３０】
軸芯測定手段６は、鋼管Ｓの軸芯位置を鋼管Ｓの軸方向の各所定部位毎に測定するように構成されている。より具体的には、予め設定されたタイミング毎に（鋼管Ｓの各所定部位が軸芯測定手段６の設置位置に到達する毎に）、各所定部位の軸芯位置を測定するように構成されている。軸芯測定手段６としては、例えば、図３に示すように、Ｙ軸方向に沿って対向する一対の空中超音波センサ６１ａ、６１ｂと、Ｚ軸方向に沿って対向する一対の空中超音波センサ６１ｃ、６１ｄとを備えた構成とすることが可能である。斯かる構成の軸芯測定手段６を採用する場合、空中超音波センサ６１ａで測定した空中超音波センサ６１ａから鋼管Ｓの外表面までの距離Ｙａと、空中超音波センサ６１ｂで測定した空中超音波センサ６１ｂから鋼管Ｓの外表面までの距離Ｙｂとに基づき、鋼管Ｓの軸芯Ｓ０のＹ軸方向の位置を測定可能である。より具体的に説明すれば、空中超音波センサ６１ａ、６１ｂの超音波送信方向と、空中超音波センサ６１ｃ、６１ｄの超音波送信方向との交点Ｏを原点にしたとすると、鋼管Ｓの軸芯Ｓ０のＹ軸方向の位置（Ｙ座標）は、（Ｙａ−Ｙｂ）／２で算出されることになる。同様にして、鋼管Ｓの軸芯Ｓ０のＺ軸方向の位置（Ｚ座標）は、空中超音波センサ６１ｃで測定した空中超音波センサ６１ｃから鋼管Ｓの外表面までの距離Ｚａと、空中超音波センサ６１ｄで測定した空中超音波センサ６１ｄから鋼管Ｓの外表面までの距離Ｚｂとに基づき、交点Ｏを原点として（Ｚｂ−Ｚａ）／２で算出されることになる。
【００３１】
或いは、特許文献１に記載の構成と同様に、３つの空中超音波センサを超音波の送信方向が互いに９０°で交差するように配置した軸芯測定手段６を採用し、各空中超音波センサから鋼管Ｓの外表面までの距離と、鋼管Ｓの断面が真円であると仮定した場合の幾何学的な関係とに基づいて、鋼管Ｓの軸芯Ｓ０の位置を算出することも可能である。何れにせよ、鋼管Ｓの軸芯位置を測定できるものである限りにおいて、軸芯測定手段６の構成は何ら限定されるものではなく、種々の構成を採用可能である。
【００３２】
制御手段７は、円筒状回転体３をＹ軸方向及びＺ軸方向に移動させる機構部（図示せず）と、該機構部を制御する制御部（図示せず）とを備えている。前記機構部としては、例えば、特許文献１に記載のような、機構装置、機構装置昇降モータ、機構装置移動モータ及び機構装置移動機構など、種々の公知の構成を採用可能である。前記制御部は、軸芯測定手段６で測定した鋼管Ｓの軸芯Ｓ０の位置と、超音波探傷器２で測定した超音波探触子１から鋼管Ｓの外表面までの距離とを受信し、これら受信した計測値に基づいて、鋼管Ｓの先端部及び後端部が超音波探触子１の設置位置に到達する際における円筒状回転体３の適切な位置（超音波探触子１の設置位置に於ける鋼管Ｓの軸芯位置と円筒状回転体３の軸芯位置とが一致する位置）を演算する。そして、円筒状回転体３が該演算した位置となるように前記機構部を制御する。以下、制御手段７（制御部）による演算及び制御動作について、より具体的に説明する。
【００３３】
まず、制御手段７は、前述のようにして軸芯測定手段６で測定した鋼管Ｓの軸芯Ｓ０のＹ軸方向の位置と、円筒状回転体３の予め設定した初期（超音波探傷を実施する前）のＹ軸方向の軸芯位置との差を、軸芯測定手段６設置位置に於ける鋼管ＳのＹ軸方向の芯ずれ量として算出する。より具体的に説明すれば、例えば軸芯測定手段６として図３に示す構成を採用した場合には、交点ＯのＹ軸方向の位置と円筒状回転体３の予め設定した初期のＹ軸方向の軸芯位置との関係を予め記憶しておくことにより、交点Ｏを原点にして算出した鋼管Ｓの軸芯Ｓ０のＹ軸方向の位置と、円筒状回転体３の予め設定した初期のＹ軸方向の軸芯位置との差を算出することが可能である。同様にして、制御手段７は、軸芯測定手段６で測定した鋼管Ｓの軸芯Ｓ０のＺ軸方向の位置と円筒状回転体３の予め設定した初期のＺ軸方向の軸芯位置との差を、軸芯測定手段６設置位置に於ける鋼管ＳのＺ軸方向の芯ずれ量として算出する。
【００３４】
一方、制御手段７は、超音波探傷器２で測定したＹ軸方向に沿った超音波探触子１から鋼管Ｓの外表面までの距離に基づいて、鋼管ＳのＹ軸方向の軸芯位置を演算する。すなわち、図４に示すように、円筒状回転体３の回転に伴って超音波探触子１も回転するが、超音波探触子１がＹ軸方向に沿った位置（図４の（ｂ）及び（ｄ）の位置）に到達したタイミングで、超音波探傷器２が超音波探触子１から鋼管Ｓの外表面までの距離Ｙａ’、Ｙｂ’を測定し、制御手段７が前記測定された距離Ｙａ’、Ｙｂ’に基づいて、鋼管Ｓの軸芯Ｓ０’のＹ軸方向の位置を演算する。より具体的に説明すれば、Ｙ軸方向に沿った位置に到達した超音波探触子１の超音波送信方向と、Ｚ軸方向に沿った位置（図４の（ａ）及び（ｃ）の位置）に到達した超音波探触子１の超音波送信方向との交点Ｏ’を原点にしたとすると、鋼管Ｓの軸芯Ｓ０’のＹ軸方向の位置（Ｙ座標）は、（Ｙａ’−Ｙｂ’）／２で算出されることになる。以上のようにして、制御手段７は、超音波探触子１がＹ軸方向に沿った位置に到達するタイミング毎に、鋼管ＳのＹ軸方向の軸芯位置を演算する。
【００３５】
そして、制御手段７は、前記演算した鋼管Ｓの軸芯Ｓ０’のＹ軸方向の位置と、円筒状回転体３の予め設定した初期のＹ軸方向の軸芯位置との差を、超音波探触子１設置位置に於ける鋼管ＳのＹ軸方向の芯ずれ量として算出する。より具体的に説明すれば、図４に示す交点Ｏ’のＹ軸方向の位置と円筒状回転体３の予め設定した初期のＹ軸方向の軸芯位置との関係を予め記憶しておくことにより、交点Ｏ’を原点にして算出した鋼管Ｓの軸芯Ｓ０’のＹ軸方向の位置と、円筒状回転体３の予め設定した初期のＹ軸方向の軸芯位置との差を算出することが可能である。
【００３６】
同様にして、制御手段７は、超音波探触子１がＺ軸方向に沿った位置に到達するタイミング毎に、超音波探傷器２で測定したＺ軸方向に沿った超音波探触子１から鋼管Ｓの外表面までの距離Ｚａ’、Ｚｂ’に基づいて、鋼管Ｓの軸芯Ｓ０’のＺ軸方向の位置を演算する。鋼管Ｓの軸芯Ｓ０’のＺ軸方向の位置（Ｚ座標）は、交点Ｏ’を原点として（Ｚｂ’−Ｚａ’）／２で算出されることになる。そして、制御手段７は、前記演算した鋼管Ｓの軸芯Ｓ０’のＺ軸方向の位置と、円筒状回転体３の予め設定した初期のＺ軸方向の軸芯位置との差を、超音波探触子設置位置１に於ける鋼管ＳのＺ軸方向の芯ずれ量として算出する。すなわち、図４に示す交点Ｏ’のＺ軸方向の位置と円筒状回転体３の予め設定した初期のＺ軸方向の軸芯位置との関係を予め記憶しておくことにより、交点Ｏ’を原点にして算出した鋼管Ｓの軸芯Ｓ０’のＺ軸方向の位置と、円筒状回転体３の予め設定した初期のＺ軸方向の軸芯位置との差を算出する。
【００３７】
そして、制御手段７は、今回探傷を実施する鋼管Ｓの先端部（鋼管Ｓの最先端から超音波探触子１の設置位置と下流側ロール５の設置位置との離間距離（図２に示すＬｔ）に相当する長さまでの部位）及び後端部（鋼管Ｓの最後端から超音波探触子１の設置位置と上流側ロール４の設置位置との離間距離（図２に示すＬｂ）に相当する長さまでの部位）が超音波探触子１設置位置に到達する際に、円筒状回転体３のＹ軸方向の位置を下記の式（１）に示すＢＹ’（ｘ）だけ補正すると共に、円筒状回転体３のＺ軸方向の位置を下記の式（２）に示すＢＺ’（ｘ）だけ補正する。換言すれば、制御手段７は、前回探傷を実施した鋼管Ｓの先端部及び後端部が超音波探触子１設置位置に到達した際に設定した円筒状回転体３のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置を基準として、ＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）だけ円筒状回転体３のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置をそれぞれ変更する。つまり、制御手段７の制御部は、ＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）を演算し、円筒状回転体３のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置がそれぞれＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）だけ移動するように、制御手段７の機構部を制御する。
ＢＹ’（ｘ）＝ＡＹ’（ｘ）×（ＢＹ（ｘ）−ＣＹ（ｘ））／ＡＹ（ｘ）・・・（１）
ＢＺ’（ｘ）＝ＡＺ’（ｘ）×（ＢＺ（ｘ）−ＣＺ（ｘ））／ＡＺ（ｘ）・・・（２）
【００３８】
ここで、上記式（１）及び（２）において、ｘは鋼管Ｓの軸方向の位置を、ＡＹ’（ｘ）及びＡＺ’（ｘ）はそれぞれ今回探傷を実施する鋼管Ｓ（今回被探傷材）の先端部及び後端部についての軸芯測定手段６設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＡＹ（ｘ）及びＡＺ（ｘ）はそれぞれ前回探傷を実施した鋼管Ｓ（前回被探傷材）の先端部及び後端部についての軸芯測定手段６設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＢＹ（ｘ）及びＢＺ（ｘ）はそれぞれ前回被探傷材の先端部及び後端部についての超音波探触子１設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＣＹ（ｘ）及びＣＺ（ｘ）はそれぞれ前回被探傷材の先端部及び後端部について補正した円筒状回転体３のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置補正量を、ＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）はそれぞれ今回被探傷材の先端部及び後端部について予測される超音波探触子１設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を意味する。
【００３９】
以上に説明した制御手段７の演算及び制御動作により、鋼管Ｓの先端部及び後端部について軸芯位置と円筒状回転体３の軸芯位置とを精度良く一致させることができ、ひいては鋼管Ｓの先端部及び後端部についても精度良く探傷可能である。
【００４０】
なお、上記制御手段７の演算及び制御動作は、前回被探傷材が存在する場合、すなわち、超音波探傷を開始してから２本目以降の鋼管Ｓに対して実施する動作である。１本目の鋼管Ｓについては、前回被探傷材についての軸芯測定手段６設置位置に於ける芯ずれ量であるＡＹ（ｘ）及びＡＺ（ｘ）、前回被探傷材についての超音波探触子１設置位置に於ける芯ずれ量であるＢＹ（ｘ）及びＢＺ（ｘ）、前回被探傷材についての円筒状回転体３の位置補正量ＣＹ（ｘ）及びＣＺ（ｘ）が存在しないため、式（１）及び（２）に基づいて、今回被探傷材についての超音波探触子１設置位置に於ける芯ずれ量であるＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）を予測することができないからである。
【００４１】
従って、１本目の鋼管Ｓについては、例えば特許文献１で提案されている制御方法と同様に、軸芯測定手段６によって測定した鋼管Ｓの各部位の軸芯位置に基づいて芯ずれ量（式（１）及び（２）に示すＡＹ’（ｘ）及びＡＺ’（ｘ）に相当する）を算出し、この算出した各部位の芯ずれ量と同じ量だけ、円筒状回転体３の位置を順次補正することが考えられる。ただし、斯かる制御動作は、軸芯測定手段６設置位置での芯ずれ量と超音波探触子１設置位置での芯ずれ量とが、鋼管Ｓの同一部位については同一の値であることを前提としているため、１本目の鋼管Ｓについては、先端部及び後端部の探傷精度が劣化する虞がある。
【００４２】
１本目の鋼管Ｓについても、探傷精度の劣化を低減するには、例えば、鋼管Ｓの外径や材質等の属性毎に、超音波探触子１設置位置に於ける芯ずれ量と軸芯測定手段６設置位置に於ける芯ずれ量との比（式（１）に示すＢＹ（ｘ）とＡＹ（ｘ）との比ＢＹ（ｘ）／ＡＹ（ｘ）、式（２）に示すＢＺ（ｘ）とＡＺ（ｘ）との比ＢＺ（ｘ）／ＡＺ（ｘ）に相当する）を予め実績値としてデータ採取し、制御手段７に記憶しておくことが考えられる。そして、制御手段７は、探傷を実施する１本目の鋼管Ｓの属性に応じて、前記記憶した比ＢＹ（ｘ）／ＡＹ（ｘ）、ＢＺ（ｘ）／ＡＺ（ｘ）を読み出し、鋼管Ｓの先端部及び後端部が超音波探触子１設置位置に到達する際に、円筒状回転体３のＹ軸方向の位置を下記の式（１−ａ）に示すＢＹ”（ｘ）だけ補正すると共に、円筒状回転体３のＺ軸方向の位置を下記の式（２−ａ）に示すＢＺ”（ｘ）だけ補正すればよい。
ＢＹ”（ｘ）＝ＡＹ’（ｘ）×ＢＹ（ｘ）／ＡＹ（ｘ）・・・（１−ａ）
ＢＺ”（ｘ）＝ＡＺ’（ｘ）×ＢＺ（ｘ）／ＡＺ（ｘ）・・・（２−ａ）
【００４３】
上記の制御方法は、同種の属性を有する鋼管Ｓの過去の実績値データを利用して、超音波探触子設置位置１に於ける芯ずれ量を予測する構成であるため、特許文献１に記載のように軸芯測定手段６設置位置での芯ずれ量と超音波探触子１設置位置での芯ずれ量とが鋼管Ｓの同一部位については同一の値であることを前提とした制御方法に比べれば、精度良く探傷し得ることが期待できる。
【００４４】
なお、本実施形態に係る制御手段７は、今回探傷を実施する鋼管Ｓの先端部及び後端部を除く中央部が超音波探触子１設置位置に到達する際には、円筒状回転体３のＹ軸方向の位置を下記の式（３）に示すＣＹ’だけ補正すると共に、円筒状回転体３のＺ軸方向の位置を下記の式（４）に示すＣＺ’だけ補正する。換言すれば、制御手段７は、前回探傷を実施した鋼管Ｓの中央部が超音波探触子１設置位置に到達した際に設定した円筒状回転体３のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置を基準として、ＣＹ’及びＣＺ’だけ円筒状回転体３のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置をそれぞれ変更する。つまり、制御手段７の制御部は、ＣＹ’及びＣＺ’を演算し、円筒状回転体３のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置がそれぞれＣＹ’及びＣＺ’だけ移動するように、制御手段７の機構部を制御する。
ＣＹ’＝Ａｖｅ（ＢＹｃ（ｘ）−ＣＹ）・・・（３）
ＣＺ’＝Ａｖｅ（ＢＺｃ（ｘ）−ＣＺ）・・・（４）
【００４５】
ここで、上記式（３）及び（４）において、ｘは鋼管Ｓの軸方向の位置を、ＢＹｃ（ｘ）及びＢＺｃ（ｘ）はそれぞれ前回探傷を実施した鋼管Ｓ（前回被探傷材）の中央部についての超音波探触子１設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＣＹ及びＣＺはそれぞれ前回被探傷材の中央部について補正した円筒状回転体３のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置補正量を、Ａｖｅ（ ）は、括弧内の平均値を意味する。
【００４６】
以上に説明した鋼管Ｓの中央部に対する制御手段７の演算及び制御動作によれば、今回被探傷材の中央部を探傷する際の円筒状回転体３の位置を一定の値に制御しても（すなわち、鋼管Ｓの中央部の各部位が軸方向に順次搬送されるに従って円筒状回転体３の位置を順次変更する複雑な制御を施さなくても）、比較的精度良く探傷可能である。
【００４７】
なお、上記鋼管Ｓの中央部に対する制御手段７の演算及び制御動作は、前回被探傷材が存在する場合、すなわち、超音波探傷を開始してから２本目以降の鋼管Ｓに対して実施する動作である。１本目の鋼管Ｓについては、前回被探傷材についての超音波探触子１設置位置に於ける芯ずれ量であるＢＹｃ（ｘ）及びＢＺｃ（ｘ）、前回被探傷材についての円筒状回転体３の位置補正量ＣＹ及びＣＺが存在しないため、式（３）及び（４）に基づいて、今回被探傷材についての位置補正量ＣＹ’及びＣＺ’を算出できないからである。
【００４８】
従って、１本目の鋼管Ｓについては、例えば特許文献１で提案されている制御方法と同様に、軸芯測定手段６によって測定した鋼管Ｓの中央部の各部位の軸芯位置に基づいて芯ずれ量を算出し、この算出した各部位の芯ずれ量と同じ量だけ、円筒状回転体３の位置を順次補正することが考えられる。そして、２本目の鋼管Ｓの中央部に対して円筒状回転体３の位置補正量を算出する際には、式（３）及び（４）に示す位置補正量ＣＹ及びＣＺとして、上記算出した１本目の鋼管Ｓの中央部の各部位の芯ずれ量の軸方向平均値を用いればよい。
【００４９】
図５は、以上に説明した本実施形態に係る超音波探傷装置１００を適用した場合と、適用しなかった場合（鋼管Ｓの曲がりを考慮せず、鋼管Ｓの外径に基づいて、鋼管Ｓと円筒状回転体３との芯出しを行って探傷した場合）とにおける欠陥の誤検出を評価した結果の一例を示すグラフである。図５の横軸は評価した年月を、縦軸は誤検出率（欠陥が存在すると誤検出した鋼管の本数／探傷を実施した鋼管の本数）を示す。
【００５０】
図５に示すように、本実施形態に係る超音波探傷装置１００を適用することにより、曲がりを有する鋼管であっても、欠陥の誤検出が大幅に低減され、精度良く探傷可能であることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、従来の超音波探傷装置における問題点を説明するための説明図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る超音波探傷装置の概略構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】図３は、図２に示す軸芯測定手段の一構成例を示す図である。
【図４】図４は、図２に示す超音波探傷器によって被探傷材の軸芯位置を算出する方法を説明するための説明図である。
【図５】図５は、図２に示す超音波探傷装置による探傷精度の評価結果の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・超音波探触子
２・・・超音波探傷器
３・・・円筒状回転体
４・・・上流側ロール
５・・・下流側ロール
６・・・軸芯測定手段
７・・・制御手段
１００・・・超音波探傷装置
Ｓ・・・鋼管（被探傷材）
Ａ・・・管周方向の入射角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に沿って搬送される管状又は棒状の被探傷材に対して超音波を送受信する超音波探触子と、
前記超音波探触子からの出力信号を受信して、被探傷材に存在する欠陥を検出すると共に、前記超音波探触子から被探傷材までの距離を測定する超音波探傷器と、
前記超音波探触子が取り付けられ、被探傷材を挿通すると共に被探傷材の周方向に沿って回転する円筒状回転体と、
被探傷材の搬送方向に沿って前記円筒状回転体の上流側及び下流側にそれぞれ配置され、被探傷材を案内支持する上流側ロール及び下流側ロールと、
前記上流側ロールと前記円筒状回転体との間に配置され、被探傷材の軸芯位置を測定する軸芯測定手段と、
前記円筒状回転体の軸方向にそれぞれ直交し且つ互いに直交するＹ軸方向及びＺ軸方向の位置を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記軸芯測定手段で測定した被探傷材のＹ軸方向の軸芯位置と前記円筒状回転体の予め設定した初期のＹ軸方向の軸芯位置との差を、前記軸芯測定手段設置位置に於ける被探傷材のＹ軸方向の芯ずれ量として算出すると共に、前記軸芯測定手段で測定した被探傷材のＺ軸方向の軸芯位置と前記円筒状回転体の予め設定した初期のＺ軸方向の軸芯位置との差を、前記軸芯測定手段設置位置に於ける被探傷材のＺ軸方向の芯ずれ量として算出し、
前記超音波探傷器で測定したＹ軸方向に沿った前記超音波探触子から被探傷材までの距離に基づいて、被探傷材のＹ軸方向の軸芯位置を演算し、該演算した被探傷材のＹ軸方向の軸芯位置と前記円筒状回転体の予め設定した初期のＹ軸方向の軸芯位置との差を、前記超音波探触子設置位置に於ける被探傷材のＹ軸方向の芯ずれ量として算出すると共に、前記超音波探傷器で測定したＺ軸方向に沿った前記超音波探触子から被探傷材までの距離に基づいて、被探傷材のＺ軸方向の軸芯位置を演算し、該演算した被探傷材のＺ軸方向の軸芯位置と前記円筒状回転体の予め設定した初期のＺ軸方向の軸芯位置との差を、前記超音波探触子設置位置に於ける被探傷材のＺ軸方向の芯ずれ量として算出するように構成されており、
前記制御手段は、今回探傷を実施する被探傷材の先端部及び後端部が前記超音波探触子設置位置に到達する際に、前記円筒状回転体のＹ軸方向の位置を下記の式（１）に示すＢＹ’（ｘ）だけ補正すると共に、前記円筒状回転体のＺ軸方向の位置を下記の式（２）に示すＢＺ’（ｘ）だけ補正することを特徴とする超音波探傷装置。
ＢＹ’（ｘ）＝ＡＹ’（ｘ）×（ＢＹ（ｘ）−ＣＹ（ｘ））／ＡＹ（ｘ）・・・（１）
ＢＺ’（ｘ）＝ＡＺ’（ｘ）×（ＢＺ（ｘ）−ＣＺ（ｘ））／ＡＺ（ｘ）・・・（２）
ここで、上記式（１）及び（２）において、ｘは被探傷材の軸方向の位置を、ＡＹ’（ｘ）及びＡＺ’（ｘ）はそれぞれ今回探傷を実施する被探傷材（今回被探傷材）の先端部及び後端部についての軸芯測定手段設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＡＹ（ｘ）及びＡＺ（ｘ）はそれぞれ前回探傷を実施した被探傷材（前回被探傷材）の先端部及び後端部についての軸芯測定手段設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＢＹ（ｘ）及びＢＺ（ｘ）はそれぞれ前回被探傷材の先端部及び後端部についての超音波探触子設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＣＹ（ｘ）及びＣＺ（ｘ）はそれぞれ前回被探傷材の先端部及び後端部について補正した円筒状回転体のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置補正量を、ＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）はそれぞれ今回被探傷材の先端部及び後端部について予測される超音波探触子設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を意味する。
【請求項２】
前記制御手段は、今回探傷を実施する被探傷材の先端部及び後端部を除く中央部が前記超音波探触子設置位置に到達する際に、前記円筒状回転体のＹ軸方向の位置を下記の式（３）に示すＣＹ’だけ補正すると共に、前記円筒状回転体のＺ軸方向の位置を下記の式（４）に示すＣＺ’だけ補正することを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷装置。
ＣＹ’＝Ａｖｅ（ＢＹｃ（ｘ）−ＣＹ）・・・（３）
ＣＺ’＝Ａｖｅ（ＢＺｃ（ｘ）−ＣＺ）・・・（４）
ここで、上記式（３）及び（４）において、ｘは被探傷材の軸方向の位置を、ＢＹｃ（ｘ）及びＢＺｃ（ｘ）はそれぞれ前回探傷を実施した被探傷材（前回被探傷材）の中央部についての超音波探触子設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＣＹ及びＣＺはそれぞれ前回被探傷材の中央部について補正した円筒状回転体のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置補正量を、Ａｖｅ（ ）は、括弧内の平均値を意味する。
【請求項１】
軸方向に沿って搬送される管状又は棒状の被探傷材に対して超音波を送受信する超音波探触子と、
前記超音波探触子からの出力信号を受信して、被探傷材に存在する欠陥を検出すると共に、前記超音波探触子から被探傷材までの距離を測定する超音波探傷器と、
前記超音波探触子が取り付けられ、被探傷材を挿通すると共に被探傷材の周方向に沿って回転する円筒状回転体と、
被探傷材の搬送方向に沿って前記円筒状回転体の上流側及び下流側にそれぞれ配置され、被探傷材を案内支持する上流側ロール及び下流側ロールと、
前記上流側ロールと前記円筒状回転体との間に配置され、被探傷材の軸芯位置を測定する軸芯測定手段と、
前記円筒状回転体の軸方向にそれぞれ直交し且つ互いに直交するＹ軸方向及びＺ軸方向の位置を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記軸芯測定手段で測定した被探傷材のＹ軸方向の軸芯位置と前記円筒状回転体の予め設定した初期のＹ軸方向の軸芯位置との差を、前記軸芯測定手段設置位置に於ける被探傷材のＹ軸方向の芯ずれ量として算出すると共に、前記軸芯測定手段で測定した被探傷材のＺ軸方向の軸芯位置と前記円筒状回転体の予め設定した初期のＺ軸方向の軸芯位置との差を、前記軸芯測定手段設置位置に於ける被探傷材のＺ軸方向の芯ずれ量として算出し、
前記超音波探傷器で測定したＹ軸方向に沿った前記超音波探触子から被探傷材までの距離に基づいて、被探傷材のＹ軸方向の軸芯位置を演算し、該演算した被探傷材のＹ軸方向の軸芯位置と前記円筒状回転体の予め設定した初期のＹ軸方向の軸芯位置との差を、前記超音波探触子設置位置に於ける被探傷材のＹ軸方向の芯ずれ量として算出すると共に、前記超音波探傷器で測定したＺ軸方向に沿った前記超音波探触子から被探傷材までの距離に基づいて、被探傷材のＺ軸方向の軸芯位置を演算し、該演算した被探傷材のＺ軸方向の軸芯位置と前記円筒状回転体の予め設定した初期のＺ軸方向の軸芯位置との差を、前記超音波探触子設置位置に於ける被探傷材のＺ軸方向の芯ずれ量として算出するように構成されており、
前記制御手段は、今回探傷を実施する被探傷材の先端部及び後端部が前記超音波探触子設置位置に到達する際に、前記円筒状回転体のＹ軸方向の位置を下記の式（１）に示すＢＹ’（ｘ）だけ補正すると共に、前記円筒状回転体のＺ軸方向の位置を下記の式（２）に示すＢＺ’（ｘ）だけ補正することを特徴とする超音波探傷装置。
ＢＹ’（ｘ）＝ＡＹ’（ｘ）×（ＢＹ（ｘ）−ＣＹ（ｘ））／ＡＹ（ｘ）・・・（１）
ＢＺ’（ｘ）＝ＡＺ’（ｘ）×（ＢＺ（ｘ）−ＣＺ（ｘ））／ＡＺ（ｘ）・・・（２）
ここで、上記式（１）及び（２）において、ｘは被探傷材の軸方向の位置を、ＡＹ’（ｘ）及びＡＺ’（ｘ）はそれぞれ今回探傷を実施する被探傷材（今回被探傷材）の先端部及び後端部についての軸芯測定手段設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＡＹ（ｘ）及びＡＺ（ｘ）はそれぞれ前回探傷を実施した被探傷材（前回被探傷材）の先端部及び後端部についての軸芯測定手段設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＢＹ（ｘ）及びＢＺ（ｘ）はそれぞれ前回被探傷材の先端部及び後端部についての超音波探触子設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＣＹ（ｘ）及びＣＺ（ｘ）はそれぞれ前回被探傷材の先端部及び後端部について補正した円筒状回転体のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置補正量を、ＢＹ’（ｘ）及びＢＺ’（ｘ）はそれぞれ今回被探傷材の先端部及び後端部について予測される超音波探触子設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を意味する。
【請求項２】
前記制御手段は、今回探傷を実施する被探傷材の先端部及び後端部を除く中央部が前記超音波探触子設置位置に到達する際に、前記円筒状回転体のＹ軸方向の位置を下記の式（３）に示すＣＹ’だけ補正すると共に、前記円筒状回転体のＺ軸方向の位置を下記の式（４）に示すＣＺ’だけ補正することを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷装置。
ＣＹ’＝Ａｖｅ（ＢＹｃ（ｘ）−ＣＹ）・・・（３）
ＣＺ’＝Ａｖｅ（ＢＺｃ（ｘ）−ＣＺ）・・・（４）
ここで、上記式（３）及び（４）において、ｘは被探傷材の軸方向の位置を、ＢＹｃ（ｘ）及びＢＺｃ（ｘ）はそれぞれ前回探傷を実施した被探傷材（前回被探傷材）の中央部についての超音波探触子設置位置に於けるＹ軸方向及びＺ軸方向の芯ずれ量を、ＣＹ及びＣＺはそれぞれ前回被探傷材の中央部について補正した円筒状回転体のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置補正量を、Ａｖｅ（ ）は、括弧内の平均値を意味する。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−２６３５８６（Ｐ２００７−２６３５８６Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８５３８７（Ｐ２００６−８５３８７）
【出願日】平成１８年３月２７日（２００６．３．２７）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２７日（２００６．３．２７）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
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