超音波探触子およびこれを含む非破壊検査装置、さらに超音波探触子の製造方法
【課題】 製造が容易であって、簡易な構成により、超音波モジュールをハウジング内において正確にセンタリングを行うことができる超音波探触子およびこれを含む非破壊検査装置、さらに超音波探触子の製造方法を提供すること。
【解決手段】 超音波を発生させる振動子２６が支持体２５によって支持されて構成される超音波モジュール２３と、この超音波モジュール２３を内部に収納する筒状の収納部１６とを備える超音波探触子であって、前記支持体２５の外壁と前記収納部１６の内壁との間に、前記超音波モジュール２３を前記収納部１６と同芯状に設置するためのスペーサ部材２９が設けられていることを特徴とする。
【解決手段】 超音波を発生させる振動子２６が支持体２５によって支持されて構成される超音波モジュール２３と、この超音波モジュール２３を内部に収納する筒状の収納部１６とを備える超音波探触子であって、前記支持体２５の外壁と前記収納部１６の内壁との間に、前記超音波モジュール２３を前記収納部１６と同芯状に設置するためのスペーサ部材２９が設けられていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を発生させる超音波探触子およびこれを含む非破壊検査装置、さらに超音波探触子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、探傷のための非破壊検査装置には、被検体に押し当てて傷を検出する探触子が設けられており、これら探触子の中には、超音波を発して、この超音波の反射の変化によって傷を検出する超音波探触子が知られている。
この超音波探触子として、上面に開口部が形成されたハウジング内に、超音波送受信面を有する超音波モジュールを設置したものが紹介されている（例えば、特許文献１参照。）。そして、超音波モジュールに形成された係合部と、ハウジング内に形成された被係合部とを係合させることにより、ハウジング内において、超音波送受信面に直交する方向の超音波モジュールの位置が決められて、超音波送受信面が開口部から露出するようになっている。
【０００３】
ここで、超音波探触子を使って探傷する際に、傷の位置を正確に特定するためには、超音波モジュールの位置を特定する必要があるが、この超音波モジュールの位置は、ハウジングを基準として特定されるのが一般的である。そのため、超音波モジュールを、ハウジング内の中央に正確にセンタリングして設置する必要がある。
【特許文献１】特開平１０−２８６２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような超音波探触子によると、係合部、被係合部および開口部などを高精度に形成するだけでなく、係合部と被係合部とを正確に係合させる必要があるため、センタリング精度が出しにくく、それら部品の製造も極めて困難になるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、製造が容易であって、簡易な構成により、超音波モジュールをハウジング内において正確にセンタリングを行うことができる超音波探触子およびこれを含む非破壊検査装置、さらに超音波探触子の製造方法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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、超音波を発生させる振動子が支持体によって支持されて構成される超音波モジュールと、この超音波モジュールを内部に収納する筒状の収納部とを備える超音波探触子であって、前記支持体の外壁と前記収納部の内壁との間に、前記超音波モジュールを前記収納部と同芯状に設置するためのスペーサ部材が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
この発明に係る超音波探触子においては、支持体の外壁と収納部の内壁との間のスペーサ部材によって、超音波モジュールが、収納部内において、収納部と同芯状に設置される。
これにより、従来のように被係合部等を設けることなく、収納部内において超音波モジュールを容易にセンタリング（収納部横断面の中央に設置）することができる。
なお、超音波モジュールは中心軸線を有する形状とされ、ここで「同芯状」とは、その超音波モジュールの中心軸線と収納部の軸線とが一致して配されることをいう。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の超音波探触子において、前記スペーサ部材が、前記支持体の外壁に設けられた突起部を備えることを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る超音波探触子においては、支持体の外壁に突起部が設けられ、この突起部が収納部の内壁に接することにより、支持体が同芯状に設置される。
これにより、簡易な構成により超音波モジュールを容易にセンタリングすることができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の超音波探触子において、前記突起部が、前記支持体の周方向に複数設けられていることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る超音波探触子においては、突起部が支持体の周方向に複数設けられ、これら複数の突起部が収納部の内壁に接することにより、超音波モジュールが同芯状に設置される。
これにより、簡易な構成により確実に超音波モジュールをセンタリングすることができる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項２または請求項３に記載の超音波探触子において、前記支持体の外壁に、前記振動子に電圧を印加するための配線基板が設けられており、前記配線基板が、前記突起部によって前記外壁上の位置決めがなされていることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る超音波探触子においては、突起部を基準にして外壁上において配線基板が位置決めされる。
これにより、配線基板の取り付けを精度よく容易に行うことができる。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の超音波探触子において、前記支持体が箱型に形成されており、前記収納部の筒孔の横断面形状が略矩形に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る超音波探触子においては、支持体が箱型に形成され、この支持体が、横断面形状を略矩形にした筒孔に設置される。
これにより、超音波モジュールが、収納部内において、中心軸線周りに相対回転するのを防止することができ、その超音波モジュールを安定的かつ容易に収納することができる。
【００１６】
請求項６に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の超音波探触子において、前記支持体が略円柱状に形成されており、前記収納部の筒孔の横断面形状が略円形に形成されていることを特徴とする。
【００１７】
この発明に係る超音波探触子においては、支持体が略円柱状に形成され、この支持体が、横断面形状を略円形にした筒孔に設置される。
これにより、超音波モジュールを収納部内に容易に組み込むことができる。
【００１８】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の超音波探触子において、前記収納部の内壁に、前記スペーサ部材と嵌合する嵌合穴が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
この発明に係る超音波探触子においては、超音波モジュールを収納部内に収納すると、スペーサ部材が嵌合穴に嵌合する。
これにより、超音波モジュールが、収納部内において、中心軸線周りに相対回転するのを防止することができ、その超音波モジュールを安定的に収納することができる。
【００２０】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の超音波探触子において、互いに嵌合する複数組の前記スペーサ部材および前記嵌合穴のうち、少なくとも一組の嵌合寸法が、他の組の嵌合寸法と異なるように設定されていることを特徴とする。
【００２１】
この発明に係る超音波探触子においては、少なくとも一組の嵌合寸法が、他の組の嵌合寸法と異なっているため、組み込み前の超音波モジュールを周方向に回転させてずらすと、その超音波モジュールは収納部内に組み込むことができなくなる。
これにより、収納部内における超音波モジュールの周方向の相対回転位置が決められる。そのため、超音波モジュールはその相対回転位置が誤って組み込まれることなく、その結果、組み込み作業効率を向上させることができる。
【００２２】
請求項９に係る発明は、請求項７に記載の超音波探触子において、互いに嵌合する前記スペーサ部材および前記嵌合穴が複数組設けられており、前記収納部の周方向において、前記スペーサ部材および前記嵌合穴の組ごとの設置間隔が異なるように設定されていることを特徴とする。
【００２３】
この発明に係る超音波探触子においては、スペーサ部材および嵌合穴の組ごとの設置間隔が異なっているため、組み込み前の超音波モジュールを周方向に回転させてずらすと、その超音波モジュールは収納部内に組み込むことができなくなる。
これにより、上記請求項８に係る発明と同様の効果を奏することができる。
【００２４】
請求項１０に係る発明は、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の超音波探触子において、前記収納部の内部において前記スペーサ部材によって前記収納部の長さ方向に移動可能に支持された前記超音波モジュールを、前記収納部の内部に固定する固定手段を備えることを特徴とする。
【００２５】
この発明に係る超音波探触子においては、収納部の内部において長さ方向に移動可能に支持された超音波モジュールが、固定手段により、収納部の内部に固定される。
これにより、収納部内に超音波モジュールを容易に組み込むことができ、所望の位置において容易に固定することができる。
【００２６】
請求項１１に係る発明は、請求項１０に記載の超音波探触子において、前記固定手段が、前記支持体に形成されたテーパー部と、前記収納部の内壁および前記テーパー部の間に設けられるくさび部材とを備えることを特徴とする。
【００２７】
この発明に係る超音波探触子においては、超音波モジュールが収納部内に組み込まれた状態で、テーパー部にくさび部材を押し付けることにより、超音波モジュールが収納部内に固定される。
これにより、簡易な構成により、確実に超音波モジュールを所望の位置に固定することができる。
【００２８】
請求項１２に係る発明は、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の超音波探触子において、平坦面を有するベース部材の前記平坦面上に前記収納部を載置して、前記スペーサ部材によって前記収納部の長さ方向に移動可能に支持された前記超音波モジュールを、前記平坦面に押し付けることにより、前記超音波モジュールの前記長さ方向の位置決めがなされていることを特徴とする。
【００２９】
この発明に係る超音波探触子においては、平坦面に載置された収納部内に、超音波モジュールを組み込んで、この超音波モジュールを平坦面に押し付ける。すると、収納部の開口端と超音波モジュールとが平坦面上に揃えられる。
これにより、超音波モジュールの前記長さ方向の位置決めを精度よく容易に行うことができる。
【００３０】
請求項１３に係る発明は、請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の超音波探触子と、この超音波探触子を操作するための本体部とを備えることを特徴とする。
【００３１】
これにより、上記請求項１から請求項１２のいずれか一項に係る発明と同様の効果を奏することができる。
【００３２】
請求項１４に係る発明は、超音波を発生させる振動子が支持体によって支持されて構成される超音波モジュールと、この超音波モジュールを内部に収納する筒状の収納部とを備える超音波探触子の製造方法において、前記収納部と同芯状に前記超音波モジュールを設置するための突起部を前記支持体の外壁に形成する形成加工工程と、この形成加工工程によって形成された突起部を有する前記支持体に、前記振動子を取り付けて超音波モジュールを組み立てる組立工程と、平坦面を有するベース部材の前記平坦面上に、前記収納部を載置する載置工程と、この載置工程によって載置された収納部内に、前記組立工程によって組み立てられた超音波モジュールを組み込んで前記平坦面に押し付ける組み込み工程と、この組み込み工程によって組み込まれ押し付けられた超音波モジュールを、前記収納部内に固定する固定工程とを備えることを特徴とする。
【００３３】
この発明に係る超音波探触子の製造方法においては、形成加工工程により、支持体の外壁に突起部が形成され、組立工程により、振動子が支持体に取り付けられて超音波モジュールが得られる。そして、載置工程により、ベース部材の平坦面に収納部が載置され、組み込み工程により、超音波モジュールが収納部内に組み込まれ、平坦面に押し付けられる。このとき、超音波モジュールと収納部が平坦面上に揃えられる。さらに、固定工程により、超音波モジュールが収納部内に固定される。
これにより、超音波モジュールの収納部内における長さ方向の位置を、精度よく容易に位置決めすることができ、製造時における作業負担を軽減させることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、支持体の外壁と収納部の内壁との間にスペーサ部材を設ける構成としたことから、これら部品の製造を容易にするとともに、簡易な構成によって精度よく容易に超音波モジュールを収納部内でセンタリングすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
（実施例１）
以下、本発明の第１実施例における非破壊検査装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施例としての非破壊検査装置１を示したものである。
この非破壊検査装置１は、被検体に押し当てて探傷を行うプローブ（超音波探触子）２と、このプローブ２を操作するための箱型の操作本体部（本体部）３とを備えている。
【００３６】
操作本体部３の前面中央には、探傷のための画像を映し出すモニタ６が設けられており、このモニタ６の近傍には各種の役割を担うスイッチ７が設けられている。操作本体部３の上面には、様々な入力機器および出力機器を接続するための接続部９が設けられている。
また、プローブ２は、箱型のプローブ本体１１とケーブル１２とを備えている。ケーブル１２の一端にはプローブ本体１１が取り付けられている。一方、ケーブル１２の他端には、接続コネクタ１４が設けられており、この接続コネクタ１４を介してケーブル１２の他端が接続部９に着脱可能に取り付けられている。これにより、ケーブル１２を介して、プローブ本体１１と操作本体部３とが接続されている。このプローブ本体１１の製造方法は後述する。
【００３７】
プローブ本体１１は、図２に示すように、ステンレス鋼からなるハウジング（収納部）１６を備えている。このハウジング１６は、軸線Ｌを中心として延びる有底角筒状をなしており、その側壁の一つにはケーブル１２を通すための円形の開口部２０が形成されている。この開口部２０には、ケーブル１２を固定するためのクランプ１７が設けられている。また、ハウジング１６内は、図４に示すように、４つの内側壁（内壁）１８が互いに直交して配置された構成とされており、ハウジング１６内には、これら４つの内側壁１８によって区画された空洞部（筒孔）１９が設けられている。さらに、隣り合う内側壁１８の連接部分には外方に向けてＲ状に緩やかに形成されたＲ壁部２２が設けられている。これにより空洞部１９は、その横断面形状が略矩形とされ、その四隅はＲ状に緩やかになっている。そして、Ｒ壁部２２の最も外側に配される最外点２２ｐから軸線Ｌに到る仮想線ｄの長さ寸法はすべて同一になるように構成されている。
【００３８】
この空洞部１９内には、超音波を発生させる超音波モジュール２３が設けられている。
超音波モジュール２３は、図３に示すように、中心軸線Ｍの周りに箱型に形成された支持体２５を備えている。支持体２５は、背面負荷材として超音波を吸収する材質からなっている。例えば、支持体２５は、ポリウレタン樹脂に酸化金属粉末を混合して注型し熱硬化することにより形成されている。さらに、上記酸化金属としては、三酸化タングステンの粉末を重量比でポリウレタン樹脂１に対して３倍を混合して使用している。
【００３９】
支持体２５の中心軸線Ｍ周りの周方向の四隅には、外方に向けて突出する突起部（スペーサ部材）２９が設けられている。これら突起部２９は、支持体２５の四隅の上端から、中心軸線Ｍ方向に沿った支持体２５の高さ方向の略中央にわたって延ばされており、それら四隅の下端側は突起部２９のないフリーな状態になっている。また、突起部２９は上面視して扇状に形成されており、その曲線部分には中心軸線Ｍに沿って延びるＲ状に形成されたＲ面３０が設けられている。これら突起部２９の突出寸法は全て同一に設定されており、すなわち、図４に示すように、Ｒ面３０の最突出点３０ｐから中心軸線Mに到る仮想線ｅの長さ寸法は全て同一になるように構成されている。
【００４０】
支持体２５の側壁部（外壁）３２は、正面視して、幅方向Ｗの幅寸法が、突起部２９が設けられた上端側で小さく、下端側で大きい凸形状をなしており、それら上端側と下端側の境界には側壁段差部３３が設けられている。
さらに、側壁部３２の一つには、例えばフレキシブル基板やリジット基板等のプリント配線板から構成された電極配線部材（配線基板）３５が取り付けられている。この電極配線部材３５は、側壁部３２に合わせた凸形状をなしており、上端側と下端側の境界に基板段差部３６が設けられている。そして、この電極配線部材３５は、突起部２９の下端に基板段差部３６を押し付けることにより、側壁部３２上の位置が決められている。つまり、突起部２９は、電極配線部材３５の側壁部３２上の位置決めを行う位置決め手段として機能するものである。
【００４１】
さらに支持体２５の底面には、中心軸線Ｍを中心に合わせて圧電振動子（振動子）２６が設けられている。圧電振動子２６は、電圧を印加することにより変形するようになっており、この圧電振動子２６が振動することにより、超音波を送受信するようになっている。さらに圧電振動子２６の底面には、被検体に接触させる音響整合層２７が設けられている。この音響整合層２７は、被検体と圧電振動子２６との間の音響マッチングをとるとともに、圧電振動子２６を保護するためのものである。
このような構成のもと、圧電振動子２６を振動させて超音波を発生させると、支持体２５側に向かう超音波は支持体２５により吸収、減衰させられ、音響整合層２７側に向かう超音波は被検体に向かうようになっている。
【００４２】
このような超音波モジュール２３が、空洞部１９内においてハウジング１６と同芯状に配置されている。すなわち、超音波モジュール２３は、図４に示すように、それぞれのＲ壁部２２とＲ面３０とを接触させることにより、仮想線ｄと仮想線ｅとがそれぞれ重ねられ、軸線Ｌと中心軸線Ｍとが一致するようにして配置されている。つまり、超音波モジュール２３は、空洞部１９内において、ハウジング１６の横断面略中央に配置されている。
【００４３】
さらに、図２に示すように、ベース部材４０の平坦面３９上に載置されたハウジング１６内に、超音波モジュール２３を組み込んで、この超音波モジュール２３を平坦面３９に押し付けることにより、平坦面３９を基準面として超音波モジュール２３とハウジング１６の開口端とが揃えられている。すなわち、ベース部材４０は、ハウジング１６内において、軸線Ｌ方向における超音波モジュール２３の位置を決める位置決め手段として機能するものである。
【００４４】
次に、プローブ本体１１の製造方法について、その全工程のうちの特に超音波モジュール２３をハウジング１６内に設置する工程を中心として説明する。
まず、図２に示すように、形成加工工程により、支持体２５と上記の突起部２９とを型により一体的に形成する。そして、組立工程により、支持体２５に圧電振動子２６と音響整合層２７を取り付ける。
【００４５】
さらに、側壁部３２に電極配線部材３５を以下のようにして取り付ける。すなわち、側壁部３２に接着剤等を塗布した後、基板段差部３６を突起部２９の下端に押し付ける。そして、そのまま電極配線部材３５の裏面を側壁部３２に密着させる。これにより、電極配線部材３５の側壁部３２上の位置が容易に決められて固定される。
そして、ケーブル１２を開口部２０に通して、はんだ付けにより各導線を電極配線部材３５に接続する。このとき、側壁部３２の下端側には突起部２９が設けられておらず、フリーな状態になっているため、はんだ付けを容易にすることができる。
【００４６】
さらに、載置工程により、ハウジング１６を、軸線Ｌとベース部材４０の延在方向とが直交するように、平坦面３９上に縦に載置する。そして、この載置されたハウジング１６内に、組み込み工程により、超音波モジュール２３を組み込む。このとき、Ｒ壁部２２とＲ面３０とを接触させることにより、超音波モジュール２３が、ハウジング１６と同芯状に、かつ軸線Ｌ方向に移動可能に支持される。この超音波モジュール２３を平坦面３９に押し付ける。これによって、平坦面３９を基準面として、超音波モジュール２３とハウジング１６の開口端とが容易に揃えられる。
【００４７】
この揃えられた状態で、空洞部１９内に接着剤を流し込むことにより、超音波モジュール２３を固定する。このとき、側壁部３２の下端側には突起部２９が設けられておらず、フリーな状態になっているため、接着剤が流れやすくなる。
そして、ハウジング１６に蓋部１６ａを接着して、上記のようなプローブ本体１１が得られる。
【００４８】
次いで、このように構成された本実施例における非破壊検査装置１の作用について説明する。
まず、プローブ２を操作本体部３に取り付けて、プローブ本体１１を被検体内に挿入する。そして、所定のスイッチ７を押圧することにより、不図示の電源回路からケーブル１２を介して電極配線部材３５を経て圧電振動子２６に電圧が印加される。すると、圧電振動子２６が振動し、被検体内に向けて超音波が発せられる。この超音波は被検体に反射させられエコーとして圧電振動子２６を振動させる。これにより、超音波が受信され、モニタ６にその受信状態が映し出される。そして、モニタ６に映し出される画像を見ながら探傷を行い、探傷が終わると検査結果に応じて所定の処置が行われる。
【００４９】
ここで、探傷の際に傷の位置を正確に特定するためには、超音波モジュール２３を、ハウジング１６内の中央に正確にセンタリングして設置する必要がある。
本実施例においては、以下のようにして、容易にセンタリングが行われる。
すなわち、超音波モジュール２３をハウジング１６内に組み込むと、Ｒ壁部２２とＲ面３０とがそれぞれ接触する。そのため、仮想線ｄと仮想線ｅとがそれぞれ一致するように重ね合わされる。これにより、中心軸線Ｍと軸線Ｌとが一致するように配され、超音波モジュール２３がハウジング１６と同芯状にセンタリングされて配置される。
【００５０】
以上より、本実施例における非破壊検査装置１によれば、Ｒ壁部２２とＲ面３０とを接触させるだけで、超音波モジュール２３をハウジング１６内に容易にセンタリングすることができる。また、ハウジング１６は有底角筒状に形成され、その内側壁１８に接触させる突起部２９を設けた構成としたことから、従来のように被係合部等を設ける必要がなくなり、それら部品を安価かつ容易に製造することができる。
また、突起部２９が支持体２５の周方向の四隅に設けられていることから、超音波モジュール２３を、ハウジング１６内において安定して確実に支持することができる。
【００５１】
また、突起部２９の下端に基板段差部３６を押し付けるだけで、電極配線部材３５を側壁部３２に容易かつ精度よく取り付けることができる。
さらに、支持体２５が箱型に形成され、かつ空洞部１９の横断面形状が略矩形にされていることから、ハウジング１６内において、超音波モジュール２３が中心軸線Ｍ周りにぶれることなく、安定的かつ容易に超音波モジュール２３を支持することができる。
さらに、平坦面３９に載置されたハウジング１６内に、超音波モジュール２３を組み込んで、平坦面３９に押し付けるだけで、超音波モジュール２３の軸線Ｌ方向の位置決めを精度よく容易に行うことができる。
また、プローブ２の製造時においても、Ｒ壁部２２とＲ面３０とを接触させるだけで、超音波モジュール２３をハウジング１６内に容易にセンタリングすることができることから、製造時における作業負担を大幅に軽減させることができる。
【００５２】
（実施例２）
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
図５から図７は、本発明の第２の実施例を示したものである。
図５から図７において、図１から図４に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施例と上記第１の実施例とは基本的構成は同一であり、以下の点において異なるものとなっている。
【００５３】
すなわち、本実施例における超音波モジュール２３は、支持体２５の側壁部３２に、その上端側が斜めに切り掛れたテーパー部４２が設けられて構成されている。そして、このテーパー部４２にくさび４３が嵌め合わされるようになっている。
テーパー部４２の両側には突起が設けられているが、これらは電極配線部材３５の位置決め手段として機能させるものであり、または内側壁１８に接触させることにより、ハウジング１６内において、超音波モジュール２３を安定して移動させるようにするためのものである。なお、このテーパー部４２の両側の突起はなくてもよい。その場合、テーパー部４２と対向して配置される側壁部３２に電極配線部材３５を取り付けるようにすれば、両側の突起部２９により、その位置決めも容易に行うことができる。
【００５４】
このような構成のもと、ハウジング１６内に超音波モジュール２３を組み込んで、Ｒ壁部２２とＲ面３０とを接触させる。そして、超音波モジュール２３を所定の位置に配し、その位置においてテーパー部４２にくさび４３を嵌め合わせる。さらに、図６および図７に示すように、くさび４３を押し込むと、くさび４３が内側壁１８とテーパー部４２との間に配されて、超音波モジュール２３が、クランプ１７の設けられた内側壁１８側に押圧される。そのため、Ｒ壁部２２とＲ面３０とが接触した状態で、超音波モジュール２３がハウジング１６内において固定される。このとき、Ｒ壁部２２とＲ面３０とが接触していることから、超音波モジュール２３がハウジング１６内においてセンタリングされた状態になる。すなわち、くさび４３およびテーパー部４２は固定手段として機能するものである。
【００５５】
以上より、テーパー部４２にくさび４３を嵌め合わせるだけで、超音波モジュール２３をハウジング１６内の所望の位置に容易に固定することができる。
なお、図５から図７においては、上記第１実施例におけるケーブル１２を省略しているが、実際にはケーブル１２が接続されているのは言うまでもない。
【００５６】
（実施例３）
次に、本発明の第３の実施例について説明する。
図８および図９は、本発明の第３の実施例を示したものである。
本実施例におけるプローブ本体１１は、有底円筒状に形成されたハウジング１６を備えている。ハウジング１６内には、図９に示すように、空洞部１９を作る円状に形成された内側壁１８が設けられ、これにより空洞部１９は、その横断面形状が略円形とされている。内側壁１８には、周方向に同間隔を空けて凹部（嵌合穴）４８が設けられている。そして、凹部４８の最も深い点４８ｐから軸線Ｌに到る仮想線ｄの長さ寸法はすべて同一になるように構成されている。
【００５７】
また、超音波モジュール２３は、略円柱状の支持体２５を備えている。この支持体２５の側壁部３２には、周方向に同間隔を空けて、外方に向けて突出する突起部２９が設けられている。これら突起部２９の先端は、Ｒ状に緩やかにして形成されており、それら突起部２９の最突出点２９ｐから中心軸線Mに到る仮想線ｅの長さ寸法は全て同一になるように構成されている。
【００５８】
このような構成のもと、突起部２９を凹部４８にそれぞれ嵌合させて、超音波モジュール２３をハウジング１６内に組み込むと、超音波モジュール２３は、突起部２９と凹部４８との嵌合によって軸線Ｌ方向に移動可能に支持される。さらに、突起部２９と凹部４８とを嵌合させると、突起部２９の最突出点２９ｐと凹部４８の最も深い点４８ｐとが一致するため、仮想線ｄと仮想線ｅとがそれぞれ一致するように重ね合わされる。これにより、中心軸線Ｍと軸線Ｌとが一致するように配され、超音波モジュール２３がハウジング１６と同芯状にセンタリングされて配置される。
【００５９】
以上より、上記第１の実施例と同様の効果を奏することができるだけでなく、突起部２９と凹部４８とを嵌合させることにより、超音波モジュール２３をハウジング１６と同芯状に配置することができ、軸線Ｌ周りの超音波モジュール２３のブレを防止し、超音波モジュール２３を安定的に収納することができる。
また、支持体２５が略円柱状に形成され、空洞部１９の横断面形状が略円形にされていることから、超音波モジュール２３をハウジング１６内に容易に組み込むことができる。
なお、凹部４８を設けるとしたが、これら凹部４８はなくても構わない。これにより、超音波モジュール２３をさらに容易にハウジング１６内に組み込むことができる。
【００６０】
（実施例４）
次に、本発明の第４の実施例について説明する。
図１０は、本発明の第４の実施例を示したものである。
本実施例においては、一つの突起部２９ａの突出寸法を、他の二つの突起部２９ｂの突出寸法より大きくし、さらに、一つの凹部４８ａの深さ寸法を他の二つの凹部４８ｂの深さ寸法より大きくして構成されるものである。すなわち、これら一つの突起部２９ａと一つの凹部４８ａとが嵌合される嵌合寸法ｇが、他の二つの嵌合寸法ｈよりも大きく設定されている。
【００６１】
このような構成のもと、超音波モジュール２３をハウジング１６内に組み込際には、一つの突起部２９ａと一つの凹部４８ａとを嵌合させ、他の二つの突起部２９ｂと他の二つの凹部４８ｂとをそれぞれ嵌合させる。このとき、超音波モジュール２３を周方向に回転させてずらすと、一つの突起部２９ａと他の二つの凹部４８ｂとは、寸法が異なるため、嵌合することができない。すなわち、所定の突起部２９ａ，２９ｂと凹部４８ａ，４８ｂとを嵌合させないと、超音波モジュール２３をハウジング１６内に組み込むことができない。
【００６２】
以上より、ハウジング１６内における超音波モジュール２３の周方向の相対回転位置を一意的に決めることができる。そのため、超音波モジュール２３を、その相対回転位置を間違えて組み込むことなく、組み込み作業効率を向上させることができる。
【００６３】
（実施例５）
次に、本発明の第５の実施例について説明する。
図１１は、本発明の第５の実施例を示したものである。
本実施例においては、突起部２９ａ，２９ｂおよび凹部４８ａ，４８ｂの周方向の設置間隔が異なって構成されたものである。すなわち、一つの突起部２９ａから他の二つの突起部２９ｂまでのそれぞれの周方向の距離（設置間隔）ｉが、他の二つの突起部２９ｂの周方向の間の距離（設置間隔）ｊよりも大きく設定されている。また、これに応じて、一つの凹部４８ａから他の二つの凹部４８ｂまでのそれぞれの周方向の距離ｉが、他の二つの凹部４８ｂの周方向の間の距離ｊよりも大きく設定されている。これにより、所定の突起部２９ａ，２９ｂと凹部４８ａ，４８ｂとを嵌合させないと、超音波モジュール２３をハウジング１６内に組み込むことができないようになっている。
【００６４】
以上より、上記第４の実施例と同様の効果を奏することができる。
なお、上記第４および第５の本実施例においては、突起部２９ａ，２９ｂおよび凹部４８ａ，４８ｂを３組づつ設けているが、これに限ることはなく、その設置数や設置位置は適宜変更可能である。
【００６５】
なお、上記第１から第５の実施例においては、一体成形により突起部２９が設けられるとしたが、これに限ることはなく、突起部２９を別部材として取り付けるようにしてもよい。
また、支持体２５に突起部２９を設けるとしたが、これに限ることはなく、内側壁１８に設けるようにしてもよい。
なお、本発明の技術範囲は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る非破壊検査装置の第１の実施例を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示す超音波モジュールをハウジング内に組み込む様子を示す説明図である。
【図３】図１に示す超音波モジュールを示す斜視図である。
【図４】図１に示すプローブ本体を示す透視平面図である。
【図５】本発明に係る非破壊検査装置の第２の実施例の要部を示す概略構成図である。
【図６】図５に示すプローブ本体を示す断面図である。
【図７】図５に示すプローブ本体を示す透視平面図である。
【図８】本発明に係る非破壊検査装置の第３の実施例の要部を示す概略構成図である。
【図９】図８に示すプローブ本体を示す透視平面図である。
【図１０】本発明に係る非破壊検査装置の第４の実施例の要部を示す透視平面図である。
【図１１】本発明に係る非破壊検査装置の第５の実施例の要部を示す透視平面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 非破壊検査装置
２ プローブ（超音波探触子）
３ 操作本体部（本体部）
１６ ハウジング（収納部）
１８ 内側壁（内壁）
１９ 空洞部（筒孔）
２３ 超音波モジュール
２５ 支持体
２６ 圧電振動子（振動子）
２９ 突起部（スペーサ部材）
３２ 側壁部（外壁）
３５ 電極配線部材（配線基板）
３９ 平坦面
４０ベース部材
４２ テーパー部（固定手段）
４３ くさび（固定手段）
４８ 凹部（嵌合穴）
ｇ 一組の嵌合寸法
ｈ 他の組の嵌合寸法
ｉ，ｊ 距離（設置間隔）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を発生させる超音波探触子およびこれを含む非破壊検査装置、さらに超音波探触子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、探傷のための非破壊検査装置には、被検体に押し当てて傷を検出する探触子が設けられており、これら探触子の中には、超音波を発して、この超音波の反射の変化によって傷を検出する超音波探触子が知られている。
この超音波探触子として、上面に開口部が形成されたハウジング内に、超音波送受信面を有する超音波モジュールを設置したものが紹介されている（例えば、特許文献１参照。）。そして、超音波モジュールに形成された係合部と、ハウジング内に形成された被係合部とを係合させることにより、ハウジング内において、超音波送受信面に直交する方向の超音波モジュールの位置が決められて、超音波送受信面が開口部から露出するようになっている。
【０００３】
ここで、超音波探触子を使って探傷する際に、傷の位置を正確に特定するためには、超音波モジュールの位置を特定する必要があるが、この超音波モジュールの位置は、ハウジングを基準として特定されるのが一般的である。そのため、超音波モジュールを、ハウジング内の中央に正確にセンタリングして設置する必要がある。
【特許文献１】特開平１０−２８６２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような超音波探触子によると、係合部、被係合部および開口部などを高精度に形成するだけでなく、係合部と被係合部とを正確に係合させる必要があるため、センタリング精度が出しにくく、それら部品の製造も極めて困難になるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、製造が容易であって、簡易な構成により、超音波モジュールをハウジング内において正確にセンタリングを行うことができる超音波探触子およびこれを含む非破壊検査装置、さらに超音波探触子の製造方法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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、超音波を発生させる振動子が支持体によって支持されて構成される超音波モジュールと、この超音波モジュールを内部に収納する筒状の収納部とを備える超音波探触子であって、前記支持体の外壁と前記収納部の内壁との間に、前記超音波モジュールを前記収納部と同芯状に設置するためのスペーサ部材が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
この発明に係る超音波探触子においては、支持体の外壁と収納部の内壁との間のスペーサ部材によって、超音波モジュールが、収納部内において、収納部と同芯状に設置される。
これにより、従来のように被係合部等を設けることなく、収納部内において超音波モジュールを容易にセンタリング（収納部横断面の中央に設置）することができる。
なお、超音波モジュールは中心軸線を有する形状とされ、ここで「同芯状」とは、その超音波モジュールの中心軸線と収納部の軸線とが一致して配されることをいう。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の超音波探触子において、前記スペーサ部材が、前記支持体の外壁に設けられた突起部を備えることを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る超音波探触子においては、支持体の外壁に突起部が設けられ、この突起部が収納部の内壁に接することにより、支持体が同芯状に設置される。
これにより、簡易な構成により超音波モジュールを容易にセンタリングすることができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の超音波探触子において、前記突起部が、前記支持体の周方向に複数設けられていることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る超音波探触子においては、突起部が支持体の周方向に複数設けられ、これら複数の突起部が収納部の内壁に接することにより、超音波モジュールが同芯状に設置される。
これにより、簡易な構成により確実に超音波モジュールをセンタリングすることができる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項２または請求項３に記載の超音波探触子において、前記支持体の外壁に、前記振動子に電圧を印加するための配線基板が設けられており、前記配線基板が、前記突起部によって前記外壁上の位置決めがなされていることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る超音波探触子においては、突起部を基準にして外壁上において配線基板が位置決めされる。
これにより、配線基板の取り付けを精度よく容易に行うことができる。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の超音波探触子において、前記支持体が箱型に形成されており、前記収納部の筒孔の横断面形状が略矩形に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る超音波探触子においては、支持体が箱型に形成され、この支持体が、横断面形状を略矩形にした筒孔に設置される。
これにより、超音波モジュールが、収納部内において、中心軸線周りに相対回転するのを防止することができ、その超音波モジュールを安定的かつ容易に収納することができる。
【００１６】
請求項６に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の超音波探触子において、前記支持体が略円柱状に形成されており、前記収納部の筒孔の横断面形状が略円形に形成されていることを特徴とする。
【００１７】
この発明に係る超音波探触子においては、支持体が略円柱状に形成され、この支持体が、横断面形状を略円形にした筒孔に設置される。
これにより、超音波モジュールを収納部内に容易に組み込むことができる。
【００１８】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の超音波探触子において、前記収納部の内壁に、前記スペーサ部材と嵌合する嵌合穴が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
この発明に係る超音波探触子においては、超音波モジュールを収納部内に収納すると、スペーサ部材が嵌合穴に嵌合する。
これにより、超音波モジュールが、収納部内において、中心軸線周りに相対回転するのを防止することができ、その超音波モジュールを安定的に収納することができる。
【００２０】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の超音波探触子において、互いに嵌合する複数組の前記スペーサ部材および前記嵌合穴のうち、少なくとも一組の嵌合寸法が、他の組の嵌合寸法と異なるように設定されていることを特徴とする。
【００２１】
この発明に係る超音波探触子においては、少なくとも一組の嵌合寸法が、他の組の嵌合寸法と異なっているため、組み込み前の超音波モジュールを周方向に回転させてずらすと、その超音波モジュールは収納部内に組み込むことができなくなる。
これにより、収納部内における超音波モジュールの周方向の相対回転位置が決められる。そのため、超音波モジュールはその相対回転位置が誤って組み込まれることなく、その結果、組み込み作業効率を向上させることができる。
【００２２】
請求項９に係る発明は、請求項７に記載の超音波探触子において、互いに嵌合する前記スペーサ部材および前記嵌合穴が複数組設けられており、前記収納部の周方向において、前記スペーサ部材および前記嵌合穴の組ごとの設置間隔が異なるように設定されていることを特徴とする。
【００２３】
この発明に係る超音波探触子においては、スペーサ部材および嵌合穴の組ごとの設置間隔が異なっているため、組み込み前の超音波モジュールを周方向に回転させてずらすと、その超音波モジュールは収納部内に組み込むことができなくなる。
これにより、上記請求項８に係る発明と同様の効果を奏することができる。
【００２４】
請求項１０に係る発明は、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の超音波探触子において、前記収納部の内部において前記スペーサ部材によって前記収納部の長さ方向に移動可能に支持された前記超音波モジュールを、前記収納部の内部に固定する固定手段を備えることを特徴とする。
【００２５】
この発明に係る超音波探触子においては、収納部の内部において長さ方向に移動可能に支持された超音波モジュールが、固定手段により、収納部の内部に固定される。
これにより、収納部内に超音波モジュールを容易に組み込むことができ、所望の位置において容易に固定することができる。
【００２６】
請求項１１に係る発明は、請求項１０に記載の超音波探触子において、前記固定手段が、前記支持体に形成されたテーパー部と、前記収納部の内壁および前記テーパー部の間に設けられるくさび部材とを備えることを特徴とする。
【００２７】
この発明に係る超音波探触子においては、超音波モジュールが収納部内に組み込まれた状態で、テーパー部にくさび部材を押し付けることにより、超音波モジュールが収納部内に固定される。
これにより、簡易な構成により、確実に超音波モジュールを所望の位置に固定することができる。
【００２８】
請求項１２に係る発明は、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の超音波探触子において、平坦面を有するベース部材の前記平坦面上に前記収納部を載置して、前記スペーサ部材によって前記収納部の長さ方向に移動可能に支持された前記超音波モジュールを、前記平坦面に押し付けることにより、前記超音波モジュールの前記長さ方向の位置決めがなされていることを特徴とする。
【００２９】
この発明に係る超音波探触子においては、平坦面に載置された収納部内に、超音波モジュールを組み込んで、この超音波モジュールを平坦面に押し付ける。すると、収納部の開口端と超音波モジュールとが平坦面上に揃えられる。
これにより、超音波モジュールの前記長さ方向の位置決めを精度よく容易に行うことができる。
【００３０】
請求項１３に係る発明は、請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の超音波探触子と、この超音波探触子を操作するための本体部とを備えることを特徴とする。
【００３１】
これにより、上記請求項１から請求項１２のいずれか一項に係る発明と同様の効果を奏することができる。
【００３２】
請求項１４に係る発明は、超音波を発生させる振動子が支持体によって支持されて構成される超音波モジュールと、この超音波モジュールを内部に収納する筒状の収納部とを備える超音波探触子の製造方法において、前記収納部と同芯状に前記超音波モジュールを設置するための突起部を前記支持体の外壁に形成する形成加工工程と、この形成加工工程によって形成された突起部を有する前記支持体に、前記振動子を取り付けて超音波モジュールを組み立てる組立工程と、平坦面を有するベース部材の前記平坦面上に、前記収納部を載置する載置工程と、この載置工程によって載置された収納部内に、前記組立工程によって組み立てられた超音波モジュールを組み込んで前記平坦面に押し付ける組み込み工程と、この組み込み工程によって組み込まれ押し付けられた超音波モジュールを、前記収納部内に固定する固定工程とを備えることを特徴とする。
【００３３】
この発明に係る超音波探触子の製造方法においては、形成加工工程により、支持体の外壁に突起部が形成され、組立工程により、振動子が支持体に取り付けられて超音波モジュールが得られる。そして、載置工程により、ベース部材の平坦面に収納部が載置され、組み込み工程により、超音波モジュールが収納部内に組み込まれ、平坦面に押し付けられる。このとき、超音波モジュールと収納部が平坦面上に揃えられる。さらに、固定工程により、超音波モジュールが収納部内に固定される。
これにより、超音波モジュールの収納部内における長さ方向の位置を、精度よく容易に位置決めすることができ、製造時における作業負担を軽減させることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、支持体の外壁と収納部の内壁との間にスペーサ部材を設ける構成としたことから、これら部品の製造を容易にするとともに、簡易な構成によって精度よく容易に超音波モジュールを収納部内でセンタリングすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
（実施例１）
以下、本発明の第１実施例における非破壊検査装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施例としての非破壊検査装置１を示したものである。
この非破壊検査装置１は、被検体に押し当てて探傷を行うプローブ（超音波探触子）２と、このプローブ２を操作するための箱型の操作本体部（本体部）３とを備えている。
【００３６】
操作本体部３の前面中央には、探傷のための画像を映し出すモニタ６が設けられており、このモニタ６の近傍には各種の役割を担うスイッチ７が設けられている。操作本体部３の上面には、様々な入力機器および出力機器を接続するための接続部９が設けられている。
また、プローブ２は、箱型のプローブ本体１１とケーブル１２とを備えている。ケーブル１２の一端にはプローブ本体１１が取り付けられている。一方、ケーブル１２の他端には、接続コネクタ１４が設けられており、この接続コネクタ１４を介してケーブル１２の他端が接続部９に着脱可能に取り付けられている。これにより、ケーブル１２を介して、プローブ本体１１と操作本体部３とが接続されている。このプローブ本体１１の製造方法は後述する。
【００３７】
プローブ本体１１は、図２に示すように、ステンレス鋼からなるハウジング（収納部）１６を備えている。このハウジング１６は、軸線Ｌを中心として延びる有底角筒状をなしており、その側壁の一つにはケーブル１２を通すための円形の開口部２０が形成されている。この開口部２０には、ケーブル１２を固定するためのクランプ１７が設けられている。また、ハウジング１６内は、図４に示すように、４つの内側壁（内壁）１８が互いに直交して配置された構成とされており、ハウジング１６内には、これら４つの内側壁１８によって区画された空洞部（筒孔）１９が設けられている。さらに、隣り合う内側壁１８の連接部分には外方に向けてＲ状に緩やかに形成されたＲ壁部２２が設けられている。これにより空洞部１９は、その横断面形状が略矩形とされ、その四隅はＲ状に緩やかになっている。そして、Ｒ壁部２２の最も外側に配される最外点２２ｐから軸線Ｌに到る仮想線ｄの長さ寸法はすべて同一になるように構成されている。
【００３８】
この空洞部１９内には、超音波を発生させる超音波モジュール２３が設けられている。
超音波モジュール２３は、図３に示すように、中心軸線Ｍの周りに箱型に形成された支持体２５を備えている。支持体２５は、背面負荷材として超音波を吸収する材質からなっている。例えば、支持体２５は、ポリウレタン樹脂に酸化金属粉末を混合して注型し熱硬化することにより形成されている。さらに、上記酸化金属としては、三酸化タングステンの粉末を重量比でポリウレタン樹脂１に対して３倍を混合して使用している。
【００３９】
支持体２５の中心軸線Ｍ周りの周方向の四隅には、外方に向けて突出する突起部（スペーサ部材）２９が設けられている。これら突起部２９は、支持体２５の四隅の上端から、中心軸線Ｍ方向に沿った支持体２５の高さ方向の略中央にわたって延ばされており、それら四隅の下端側は突起部２９のないフリーな状態になっている。また、突起部２９は上面視して扇状に形成されており、その曲線部分には中心軸線Ｍに沿って延びるＲ状に形成されたＲ面３０が設けられている。これら突起部２９の突出寸法は全て同一に設定されており、すなわち、図４に示すように、Ｒ面３０の最突出点３０ｐから中心軸線Mに到る仮想線ｅの長さ寸法は全て同一になるように構成されている。
【００４０】
支持体２５の側壁部（外壁）３２は、正面視して、幅方向Ｗの幅寸法が、突起部２９が設けられた上端側で小さく、下端側で大きい凸形状をなしており、それら上端側と下端側の境界には側壁段差部３３が設けられている。
さらに、側壁部３２の一つには、例えばフレキシブル基板やリジット基板等のプリント配線板から構成された電極配線部材（配線基板）３５が取り付けられている。この電極配線部材３５は、側壁部３２に合わせた凸形状をなしており、上端側と下端側の境界に基板段差部３６が設けられている。そして、この電極配線部材３５は、突起部２９の下端に基板段差部３６を押し付けることにより、側壁部３２上の位置が決められている。つまり、突起部２９は、電極配線部材３５の側壁部３２上の位置決めを行う位置決め手段として機能するものである。
【００４１】
さらに支持体２５の底面には、中心軸線Ｍを中心に合わせて圧電振動子（振動子）２６が設けられている。圧電振動子２６は、電圧を印加することにより変形するようになっており、この圧電振動子２６が振動することにより、超音波を送受信するようになっている。さらに圧電振動子２６の底面には、被検体に接触させる音響整合層２７が設けられている。この音響整合層２７は、被検体と圧電振動子２６との間の音響マッチングをとるとともに、圧電振動子２６を保護するためのものである。
このような構成のもと、圧電振動子２６を振動させて超音波を発生させると、支持体２５側に向かう超音波は支持体２５により吸収、減衰させられ、音響整合層２７側に向かう超音波は被検体に向かうようになっている。
【００４２】
このような超音波モジュール２３が、空洞部１９内においてハウジング１６と同芯状に配置されている。すなわち、超音波モジュール２３は、図４に示すように、それぞれのＲ壁部２２とＲ面３０とを接触させることにより、仮想線ｄと仮想線ｅとがそれぞれ重ねられ、軸線Ｌと中心軸線Ｍとが一致するようにして配置されている。つまり、超音波モジュール２３は、空洞部１９内において、ハウジング１６の横断面略中央に配置されている。
【００４３】
さらに、図２に示すように、ベース部材４０の平坦面３９上に載置されたハウジング１６内に、超音波モジュール２３を組み込んで、この超音波モジュール２３を平坦面３９に押し付けることにより、平坦面３９を基準面として超音波モジュール２３とハウジング１６の開口端とが揃えられている。すなわち、ベース部材４０は、ハウジング１６内において、軸線Ｌ方向における超音波モジュール２３の位置を決める位置決め手段として機能するものである。
【００４４】
次に、プローブ本体１１の製造方法について、その全工程のうちの特に超音波モジュール２３をハウジング１６内に設置する工程を中心として説明する。
まず、図２に示すように、形成加工工程により、支持体２５と上記の突起部２９とを型により一体的に形成する。そして、組立工程により、支持体２５に圧電振動子２６と音響整合層２７を取り付ける。
【００４５】
さらに、側壁部３２に電極配線部材３５を以下のようにして取り付ける。すなわち、側壁部３２に接着剤等を塗布した後、基板段差部３６を突起部２９の下端に押し付ける。そして、そのまま電極配線部材３５の裏面を側壁部３２に密着させる。これにより、電極配線部材３５の側壁部３２上の位置が容易に決められて固定される。
そして、ケーブル１２を開口部２０に通して、はんだ付けにより各導線を電極配線部材３５に接続する。このとき、側壁部３２の下端側には突起部２９が設けられておらず、フリーな状態になっているため、はんだ付けを容易にすることができる。
【００４６】
さらに、載置工程により、ハウジング１６を、軸線Ｌとベース部材４０の延在方向とが直交するように、平坦面３９上に縦に載置する。そして、この載置されたハウジング１６内に、組み込み工程により、超音波モジュール２３を組み込む。このとき、Ｒ壁部２２とＲ面３０とを接触させることにより、超音波モジュール２３が、ハウジング１６と同芯状に、かつ軸線Ｌ方向に移動可能に支持される。この超音波モジュール２３を平坦面３９に押し付ける。これによって、平坦面３９を基準面として、超音波モジュール２３とハウジング１６の開口端とが容易に揃えられる。
【００４７】
この揃えられた状態で、空洞部１９内に接着剤を流し込むことにより、超音波モジュール２３を固定する。このとき、側壁部３２の下端側には突起部２９が設けられておらず、フリーな状態になっているため、接着剤が流れやすくなる。
そして、ハウジング１６に蓋部１６ａを接着して、上記のようなプローブ本体１１が得られる。
【００４８】
次いで、このように構成された本実施例における非破壊検査装置１の作用について説明する。
まず、プローブ２を操作本体部３に取り付けて、プローブ本体１１を被検体内に挿入する。そして、所定のスイッチ７を押圧することにより、不図示の電源回路からケーブル１２を介して電極配線部材３５を経て圧電振動子２６に電圧が印加される。すると、圧電振動子２６が振動し、被検体内に向けて超音波が発せられる。この超音波は被検体に反射させられエコーとして圧電振動子２６を振動させる。これにより、超音波が受信され、モニタ６にその受信状態が映し出される。そして、モニタ６に映し出される画像を見ながら探傷を行い、探傷が終わると検査結果に応じて所定の処置が行われる。
【００４９】
ここで、探傷の際に傷の位置を正確に特定するためには、超音波モジュール２３を、ハウジング１６内の中央に正確にセンタリングして設置する必要がある。
本実施例においては、以下のようにして、容易にセンタリングが行われる。
すなわち、超音波モジュール２３をハウジング１６内に組み込むと、Ｒ壁部２２とＲ面３０とがそれぞれ接触する。そのため、仮想線ｄと仮想線ｅとがそれぞれ一致するように重ね合わされる。これにより、中心軸線Ｍと軸線Ｌとが一致するように配され、超音波モジュール２３がハウジング１６と同芯状にセンタリングされて配置される。
【００５０】
以上より、本実施例における非破壊検査装置１によれば、Ｒ壁部２２とＲ面３０とを接触させるだけで、超音波モジュール２３をハウジング１６内に容易にセンタリングすることができる。また、ハウジング１６は有底角筒状に形成され、その内側壁１８に接触させる突起部２９を設けた構成としたことから、従来のように被係合部等を設ける必要がなくなり、それら部品を安価かつ容易に製造することができる。
また、突起部２９が支持体２５の周方向の四隅に設けられていることから、超音波モジュール２３を、ハウジング１６内において安定して確実に支持することができる。
【００５１】
また、突起部２９の下端に基板段差部３６を押し付けるだけで、電極配線部材３５を側壁部３２に容易かつ精度よく取り付けることができる。
さらに、支持体２５が箱型に形成され、かつ空洞部１９の横断面形状が略矩形にされていることから、ハウジング１６内において、超音波モジュール２３が中心軸線Ｍ周りにぶれることなく、安定的かつ容易に超音波モジュール２３を支持することができる。
さらに、平坦面３９に載置されたハウジング１６内に、超音波モジュール２３を組み込んで、平坦面３９に押し付けるだけで、超音波モジュール２３の軸線Ｌ方向の位置決めを精度よく容易に行うことができる。
また、プローブ２の製造時においても、Ｒ壁部２２とＲ面３０とを接触させるだけで、超音波モジュール２３をハウジング１６内に容易にセンタリングすることができることから、製造時における作業負担を大幅に軽減させることができる。
【００５２】
（実施例２）
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
図５から図７は、本発明の第２の実施例を示したものである。
図５から図７において、図１から図４に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施例と上記第１の実施例とは基本的構成は同一であり、以下の点において異なるものとなっている。
【００５３】
すなわち、本実施例における超音波モジュール２３は、支持体２５の側壁部３２に、その上端側が斜めに切り掛れたテーパー部４２が設けられて構成されている。そして、このテーパー部４２にくさび４３が嵌め合わされるようになっている。
テーパー部４２の両側には突起が設けられているが、これらは電極配線部材３５の位置決め手段として機能させるものであり、または内側壁１８に接触させることにより、ハウジング１６内において、超音波モジュール２３を安定して移動させるようにするためのものである。なお、このテーパー部４２の両側の突起はなくてもよい。その場合、テーパー部４２と対向して配置される側壁部３２に電極配線部材３５を取り付けるようにすれば、両側の突起部２９により、その位置決めも容易に行うことができる。
【００５４】
このような構成のもと、ハウジング１６内に超音波モジュール２３を組み込んで、Ｒ壁部２２とＲ面３０とを接触させる。そして、超音波モジュール２３を所定の位置に配し、その位置においてテーパー部４２にくさび４３を嵌め合わせる。さらに、図６および図７に示すように、くさび４３を押し込むと、くさび４３が内側壁１８とテーパー部４２との間に配されて、超音波モジュール２３が、クランプ１７の設けられた内側壁１８側に押圧される。そのため、Ｒ壁部２２とＲ面３０とが接触した状態で、超音波モジュール２３がハウジング１６内において固定される。このとき、Ｒ壁部２２とＲ面３０とが接触していることから、超音波モジュール２３がハウジング１６内においてセンタリングされた状態になる。すなわち、くさび４３およびテーパー部４２は固定手段として機能するものである。
【００５５】
以上より、テーパー部４２にくさび４３を嵌め合わせるだけで、超音波モジュール２３をハウジング１６内の所望の位置に容易に固定することができる。
なお、図５から図７においては、上記第１実施例におけるケーブル１２を省略しているが、実際にはケーブル１２が接続されているのは言うまでもない。
【００５６】
（実施例３）
次に、本発明の第３の実施例について説明する。
図８および図９は、本発明の第３の実施例を示したものである。
本実施例におけるプローブ本体１１は、有底円筒状に形成されたハウジング１６を備えている。ハウジング１６内には、図９に示すように、空洞部１９を作る円状に形成された内側壁１８が設けられ、これにより空洞部１９は、その横断面形状が略円形とされている。内側壁１８には、周方向に同間隔を空けて凹部（嵌合穴）４８が設けられている。そして、凹部４８の最も深い点４８ｐから軸線Ｌに到る仮想線ｄの長さ寸法はすべて同一になるように構成されている。
【００５７】
また、超音波モジュール２３は、略円柱状の支持体２５を備えている。この支持体２５の側壁部３２には、周方向に同間隔を空けて、外方に向けて突出する突起部２９が設けられている。これら突起部２９の先端は、Ｒ状に緩やかにして形成されており、それら突起部２９の最突出点２９ｐから中心軸線Mに到る仮想線ｅの長さ寸法は全て同一になるように構成されている。
【００５８】
このような構成のもと、突起部２９を凹部４８にそれぞれ嵌合させて、超音波モジュール２３をハウジング１６内に組み込むと、超音波モジュール２３は、突起部２９と凹部４８との嵌合によって軸線Ｌ方向に移動可能に支持される。さらに、突起部２９と凹部４８とを嵌合させると、突起部２９の最突出点２９ｐと凹部４８の最も深い点４８ｐとが一致するため、仮想線ｄと仮想線ｅとがそれぞれ一致するように重ね合わされる。これにより、中心軸線Ｍと軸線Ｌとが一致するように配され、超音波モジュール２３がハウジング１６と同芯状にセンタリングされて配置される。
【００５９】
以上より、上記第１の実施例と同様の効果を奏することができるだけでなく、突起部２９と凹部４８とを嵌合させることにより、超音波モジュール２３をハウジング１６と同芯状に配置することができ、軸線Ｌ周りの超音波モジュール２３のブレを防止し、超音波モジュール２３を安定的に収納することができる。
また、支持体２５が略円柱状に形成され、空洞部１９の横断面形状が略円形にされていることから、超音波モジュール２３をハウジング１６内に容易に組み込むことができる。
なお、凹部４８を設けるとしたが、これら凹部４８はなくても構わない。これにより、超音波モジュール２３をさらに容易にハウジング１６内に組み込むことができる。
【００６０】
（実施例４）
次に、本発明の第４の実施例について説明する。
図１０は、本発明の第４の実施例を示したものである。
本実施例においては、一つの突起部２９ａの突出寸法を、他の二つの突起部２９ｂの突出寸法より大きくし、さらに、一つの凹部４８ａの深さ寸法を他の二つの凹部４８ｂの深さ寸法より大きくして構成されるものである。すなわち、これら一つの突起部２９ａと一つの凹部４８ａとが嵌合される嵌合寸法ｇが、他の二つの嵌合寸法ｈよりも大きく設定されている。
【００６１】
このような構成のもと、超音波モジュール２３をハウジング１６内に組み込際には、一つの突起部２９ａと一つの凹部４８ａとを嵌合させ、他の二つの突起部２９ｂと他の二つの凹部４８ｂとをそれぞれ嵌合させる。このとき、超音波モジュール２３を周方向に回転させてずらすと、一つの突起部２９ａと他の二つの凹部４８ｂとは、寸法が異なるため、嵌合することができない。すなわち、所定の突起部２９ａ，２９ｂと凹部４８ａ，４８ｂとを嵌合させないと、超音波モジュール２３をハウジング１６内に組み込むことができない。
【００６２】
以上より、ハウジング１６内における超音波モジュール２３の周方向の相対回転位置を一意的に決めることができる。そのため、超音波モジュール２３を、その相対回転位置を間違えて組み込むことなく、組み込み作業効率を向上させることができる。
【００６３】
（実施例５）
次に、本発明の第５の実施例について説明する。
図１１は、本発明の第５の実施例を示したものである。
本実施例においては、突起部２９ａ，２９ｂおよび凹部４８ａ，４８ｂの周方向の設置間隔が異なって構成されたものである。すなわち、一つの突起部２９ａから他の二つの突起部２９ｂまでのそれぞれの周方向の距離（設置間隔）ｉが、他の二つの突起部２９ｂの周方向の間の距離（設置間隔）ｊよりも大きく設定されている。また、これに応じて、一つの凹部４８ａから他の二つの凹部４８ｂまでのそれぞれの周方向の距離ｉが、他の二つの凹部４８ｂの周方向の間の距離ｊよりも大きく設定されている。これにより、所定の突起部２９ａ，２９ｂと凹部４８ａ，４８ｂとを嵌合させないと、超音波モジュール２３をハウジング１６内に組み込むことができないようになっている。
【００６４】
以上より、上記第４の実施例と同様の効果を奏することができる。
なお、上記第４および第５の本実施例においては、突起部２９ａ，２９ｂおよび凹部４８ａ，４８ｂを３組づつ設けているが、これに限ることはなく、その設置数や設置位置は適宜変更可能である。
【００６５】
なお、上記第１から第５の実施例においては、一体成形により突起部２９が設けられるとしたが、これに限ることはなく、突起部２９を別部材として取り付けるようにしてもよい。
また、支持体２５に突起部２９を設けるとしたが、これに限ることはなく、内側壁１８に設けるようにしてもよい。
なお、本発明の技術範囲は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る非破壊検査装置の第１の実施例を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示す超音波モジュールをハウジング内に組み込む様子を示す説明図である。
【図３】図１に示す超音波モジュールを示す斜視図である。
【図４】図１に示すプローブ本体を示す透視平面図である。
【図５】本発明に係る非破壊検査装置の第２の実施例の要部を示す概略構成図である。
【図６】図５に示すプローブ本体を示す断面図である。
【図７】図５に示すプローブ本体を示す透視平面図である。
【図８】本発明に係る非破壊検査装置の第３の実施例の要部を示す概略構成図である。
【図９】図８に示すプローブ本体を示す透視平面図である。
【図１０】本発明に係る非破壊検査装置の第４の実施例の要部を示す透視平面図である。
【図１１】本発明に係る非破壊検査装置の第５の実施例の要部を示す透視平面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 非破壊検査装置
２ プローブ（超音波探触子）
３ 操作本体部（本体部）
１６ ハウジング（収納部）
１８ 内側壁（内壁）
１９ 空洞部（筒孔）
２３ 超音波モジュール
２５ 支持体
２６ 圧電振動子（振動子）
２９ 突起部（スペーサ部材）
３２ 側壁部（外壁）
３５ 電極配線部材（配線基板）
３９ 平坦面
４０ベース部材
４２ テーパー部（固定手段）
４３ くさび（固定手段）
４８ 凹部（嵌合穴）
ｇ 一組の嵌合寸法
ｈ 他の組の嵌合寸法
ｉ，ｊ 距離（設置間隔）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を発生させる振動子が支持体によって支持されて構成される超音波モジュールと、この超音波モジュールを内部に収納する筒状の収納部とを備える超音波探触子であって、
前記支持体の外壁と前記収納部の内壁との間に、前記超音波モジュールを前記収納部と同芯状に設置するためのスペーサ部材が設けられていることを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
前記スペーサ部材が、前記支持体の外壁に設けられた突起部を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項３】
前記突起部が、前記支持体の周方向に複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載の超音波探触子。
【請求項４】
前記支持体の外壁に、前記振動子に電圧を印加するための配線基板が設けられており、前記配線基板が、前記突起部によって前記外壁上の位置決めがなされていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の超音波探触子。
【請求項５】
前記支持体が箱型に形成されており、前記収納部の筒孔の横断面形状が略矩形に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項６】
前記支持体が略円柱状に形成されており、前記収納部の筒孔の横断面形状が略円形に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項７】
前記収納部の内壁に、前記スペーサ部材と嵌合する嵌合穴が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の超音波探触子。
【請求項８】
互いに嵌合する複数組の前記スペーサ部材および前記嵌合穴のうち、少なくとも一組の嵌合寸法が、他の組の嵌合寸法と異なるように設定されていることを特徴とする請求項７に記載の超音波探触子。
【請求項９】
互いに嵌合する前記スペーサ部材および前記嵌合穴が複数組設けられており、前記収納部の周方向において、前記スペーサ部材および前記嵌合穴の組ごとの設置間隔が異なるように設定されていることを特徴とする請求項７に記載の超音波探触子。
【請求項１０】
前記収納部の内部において前記スペーサ部材によって前記収納部の長さ方向に移動可能に支持された前記超音波モジュールを、前記収納部の内部に固定する固定手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項１１】
前記固定手段が、前記支持体に形成されたテーパー部と、前記収納部の内壁および前記テーパー部の間に設けられるくさび部材とを備えることを特徴とする請求項１０に記載の超音波探触子。
【請求項１２】
平坦面を有するベース部材の前記平坦面上に前記収納部を載置して、前記スペーサ部材によって前記収納部の長さ方向に移動可能に支持された前記超音波モジュールを、前記平坦面に押し付けることにより、前記超音波モジュールの前記長さ方向の位置決めがなされていることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の超音波探触子と、
この超音波探触子を操作するための本体部とを備えることを特徴とする非破壊検査装置。
【請求項１４】
超音波を発生させる振動子が支持体によって支持されて構成される超音波モジュールと、この超音波モジュールを内部に収納する筒状の収納部とを備える超音波探触子の製造方法において、
前記収納部と同芯状に前記超音波モジュールを設置するための突起部を前記支持体の外壁に形成する形成加工工程と、
この形成加工工程によって形成された突起部を有する前記支持体に、前記振動子を取り付けて超音波モジュールを組み立てる組立工程と、
平坦面を有するベース部材の前記平坦面上に、前記収納部を載置する載置工程と、
この載置工程によって載置された収納部内に、前記組立工程によって組み立てられた超音波モジュールを組み込んで前記平坦面に押し付ける組み込み工程と、
この組み込み工程によって組み込まれ押し付けられた超音波モジュールを、前記収納部内に固定する固定工程とを備えることを特徴とする超音波探触子の製造方法。
【請求項１】
超音波を発生させる振動子が支持体によって支持されて構成される超音波モジュールと、この超音波モジュールを内部に収納する筒状の収納部とを備える超音波探触子であって、
前記支持体の外壁と前記収納部の内壁との間に、前記超音波モジュールを前記収納部と同芯状に設置するためのスペーサ部材が設けられていることを特徴とする超音波探触子。
【請求項２】
前記スペーサ部材が、前記支持体の外壁に設けられた突起部を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項３】
前記突起部が、前記支持体の周方向に複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載の超音波探触子。
【請求項４】
前記支持体の外壁に、前記振動子に電圧を印加するための配線基板が設けられており、前記配線基板が、前記突起部によって前記外壁上の位置決めがなされていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の超音波探触子。
【請求項５】
前記支持体が箱型に形成されており、前記収納部の筒孔の横断面形状が略矩形に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項６】
前記支持体が略円柱状に形成されており、前記収納部の筒孔の横断面形状が略円形に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項７】
前記収納部の内壁に、前記スペーサ部材と嵌合する嵌合穴が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の超音波探触子。
【請求項８】
互いに嵌合する複数組の前記スペーサ部材および前記嵌合穴のうち、少なくとも一組の嵌合寸法が、他の組の嵌合寸法と異なるように設定されていることを特徴とする請求項７に記載の超音波探触子。
【請求項９】
互いに嵌合する前記スペーサ部材および前記嵌合穴が複数組設けられており、前記収納部の周方向において、前記スペーサ部材および前記嵌合穴の組ごとの設置間隔が異なるように設定されていることを特徴とする請求項７に記載の超音波探触子。
【請求項１０】
前記収納部の内部において前記スペーサ部材によって前記収納部の長さ方向に移動可能に支持された前記超音波モジュールを、前記収納部の内部に固定する固定手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項１１】
前記固定手段が、前記支持体に形成されたテーパー部と、前記収納部の内壁および前記テーパー部の間に設けられるくさび部材とを備えることを特徴とする請求項１０に記載の超音波探触子。
【請求項１２】
平坦面を有するベース部材の前記平坦面上に前記収納部を載置して、前記スペーサ部材によって前記収納部の長さ方向に移動可能に支持された前記超音波モジュールを、前記平坦面に押し付けることにより、前記超音波モジュールの前記長さ方向の位置決めがなされていることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の超音波探触子。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の超音波探触子と、
この超音波探触子を操作するための本体部とを備えることを特徴とする非破壊検査装置。
【請求項１４】
超音波を発生させる振動子が支持体によって支持されて構成される超音波モジュールと、この超音波モジュールを内部に収納する筒状の収納部とを備える超音波探触子の製造方法において、
前記収納部と同芯状に前記超音波モジュールを設置するための突起部を前記支持体の外壁に形成する形成加工工程と、
この形成加工工程によって形成された突起部を有する前記支持体に、前記振動子を取り付けて超音波モジュールを組み立てる組立工程と、
平坦面を有するベース部材の前記平坦面上に、前記収納部を載置する載置工程と、
この載置工程によって載置された収納部内に、前記組立工程によって組み立てられた超音波モジュールを組み込んで前記平坦面に押し付ける組み込み工程と、
この組み込み工程によって組み込まれ押し付けられた超音波モジュールを、前記収納部内に固定する固定工程とを備えることを特徴とする超音波探触子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−１８０３１９（Ｐ２００６−１８０３１９Ａ）
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７２８４１（Ｐ２００４−３７２８４１）
【出願日】平成１６年１２月２４日（２００４．１２．２４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２４日（２００４．１２．２４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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