超音波探触子
【課題】超音波探触子１を高感度化することにより、機械部品や機械部品用の素材である試験片４に存在する小さな欠陥５を検出できる超音波探触子を提供する。
【解決手段】本発明に係る超音波探傷装置用の振動子２を有する超音波探触子１は、前記振動子２の先端３が凹形状となっており、前記凹形状部の表面の粗さが０．１２５μｍＲａ以下となっている。また、前記凹形状が、球面の場合には、前記球面の真球度が、１．５μｍ以下が好ましい。また、前記の超音波探傷装置は、機械部品や機械部品用素材を超音波を利用して探傷するためのものであり、前記の表面粗さ、または真円度を有する超音波探触子を用いることが好ましい。
【解決手段】本発明に係る超音波探傷装置用の振動子２を有する超音波探触子１は、前記振動子２の先端３が凹形状となっており、前記凹形状部の表面の粗さが０．１２５μｍＲａ以下となっている。また、前記凹形状が、球面の場合には、前記球面の真球度が、１．５μｍ以下が好ましい。また、前記の超音波探傷装置は、機械部品や機械部品用素材を超音波を利用して探傷するためのものであり、前記の表面粗さ、または真円度を有する超音波探触子を用いることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、機械部品や機械部品の素材に対する超音波探傷に用いる超音波探触子に関する。特に、本発明の超音波探触子は、転動装置や転動装置用素材に対して好適に用いることが出来る。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受等の転動装置の寿命向上の為には、欠陥の少ない素材、すなわち清浄度の良い素材が必要とされる。欠陥の検出には、非破壊検査である等の理由により超音波探傷装置が用いられることがある。近年、素材に対する清浄度の要求は、厳しくなっており、より小さな欠陥を検出することが求められている。超音波探傷装置において、より小さな欠陥を検出する為には、超音波の周波数を上げることが考えられる。しかし、周波数を上げると、素材中での減衰が大きく探傷深さも浅くなる為、深さ方向の測定範囲が狭くなる。深さ方向の測定範囲を狭くしない為には、不感帯を狭くする必要がある。不感帯を狭くする為には、振動子径を小さくすることが考えられる。しかし、振動子径を小さくすると、感度が低下する。従って、より小さな欠陥を検出する為には、単に超音波の周波数を上げるだけではなく、振動子径を小さくした時の感度低下への対応が必要となる。
【０００３】
この部分の改善の先行技術としては、例えば特許文献１がある。これは、超音波探触子の振動子の背面に位置する背面材の素材と成形法を工夫して、均一な混合とすることにより、高感度化するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２９３８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の超音波探触子は、より小さな欠陥を検出する為には、改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、超音波探触子を高感度化することにより、機械部品や機械部品用の素材である試験片に存在する小さな欠陥を検出できる超音波探触子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る超音波探傷装置用の振動子を有する超音波探触子は、前記振動子の先端が凹形状となっており、前記凹形状部の表面の粗さが０．１２５μｍＲａ以下となっている。また、前記凹形状部が、球面の場合には、前記球面の真球度が、１．５μｍ以下が好ましい。また、前記の超音波探傷装置は、機械部品や機械部品用素材を超音波を利用して探傷するためのものであり、前記の表面粗さ、または真円度を有する超音波探触子を用いることが好ましい。なお、本願の表面の粗さは、表面の平均粗さを意味し、真球度は、理想的な球面からの絶対的なずれ量を意味する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、超音波探触子を高感度化し、より小さな欠陥を検出できるので、転がり軸受等の転動装置の寿命向上の為に、欠陥が少ない部品または素材、すなわち清浄度の良い部品または素材を選別することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る超音波探触子と測定例
【図２】振動子先端凹形状部の表面粗さと感度比のグラフ
【図３】振動子先端凹形状部の真球度と感度比のグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る超音波探触子の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１において、本発明に係る超音波探触子１は、図示しない超音波探傷装置用であり、振動子２の先端３が凹形状となっている。振動子２の先端３の凹形状部は、凹形状部が球面の場合は、鋼球等の表面が球面形状のものを押し付けることにより形成できる。凹形状部の表面粗さや真球度は、表面が球面形状のものの表面の粗さや真球度から影響を受ける。本発明に係る超音波探触子は、超音波探傷装置用であり、振動子の先端が凹形状となっており、前記凹形状部の表面の粗さが０．１２５μｍＲａ以下となっている。これにより、超音波探触子を高感度化し、より小さな欠陥を検出できるので、転がり軸受等の転動装置の寿命向上の為に、欠陥が少ない素材、すなわち清浄度の良い素材を選別することが出来る。また、前記凹形状が、球面の場合には、前記凹形状部表面の真球度が、１．５μｍ以下が好ましい。これにより、超音波探触子を高感度化し、より小さな欠陥を検出できるので、転がり軸受等の転動装置の寿命向上の為に、欠陥が少ない素材、すなわち清浄度の良い素材を選別することが出来る。
【００１１】
（実施例１）本実施例に於いては、超音波探触子１の振動子２の先端３の凹形状部の表面粗さが異なる８種類の探触子を準備し、直径Ф５０ｍｍの円柱形状の試験片４に形成した直径Ф５０μｍの欠陥５から反射されるエコーの強度を測定することにより、感度の確認を行った。また、試験片４の素材としては、高炭素クロム軸受鋼のＳＵＪ２を用いた。先端３の凹形状部の表面粗さは、押し付ける鋼球の粗さを変更することにより、調整した。振動子２の先端３の凹形状部の真球度は、０．５０μｍとした。振動子２の焦点距離／振動子径は、４．２とし、不感帯は０．５９ｍｍとした。なお、焦点距離とは、超音波探触子の先端から、焦点までの距離のことであり、振動子径は振動子の直径のことである。また、不感帯は、試験片表面付近の反射波により探傷ができない範囲のことである。表１と図２に振動子２の先端３の凹部の表面粗さと、表面粗さ０．５μｍＲａの時のエコー強度を１とした時の各粗さのエコー強度を感度比とし、表１と図２に示した。
【００１２】
【表１】
【００１３】
表１と図２より、超音波探触子を高感度化する為には、超音波探触子の振動子の先端の凹形状部の表面の粗さが０．１２５μｍＲａ以下であることが好ましく、０．１００μｍＲａ以下がより好ましく、０．０５μｍＲａ以下が更に好ましい。超音波探触子の振動子の先端の凹形状部の表面の粗さが本発明の範囲であると、高感度化出来るので、不感帯を小さくする為に振動子径を小さくしても、感度を維持することが可能となる。
【００１４】
（実施例２）本実施例に於いては、超音波探触子１の振動子２の先端３の凹形状部の真球度が異なる８種類の探触子を準備し、直径Ф５０ｍｍの試験片４に形成した直径Ф５０μｍの欠陥５から反射されるエコーの強度を測定することにより、感度の確認を行った。先端３の凹形状部の真球度は、押し付ける鋼球の真球度を変更することにより、調整した。振動子２の先端３の凹形状部の表面粗さは、０．０５μｍＲａとした。振動子２の焦点距離／振動子径は、４．２とし、不感帯は０．５９ｍｍとした。表１に振動子２の先端３の凹形状部の真球度と、真球度５．００μｍの時のエコー強度を１とした時の各真球度のエコー強度を感度比とし、表２と図３に示した。
【００１５】
【表２】
【００１６】
表２と図３より、超音波探触子を高感度化する為には、超音波探触子の振動子の先端の凹形状部の真球度が１．５０μｍ以下であることが好ましく、１．００μｍ以下がより好ましく、０．５０μｍ以下が更に好ましい。超音波探触子の振動子の先端の凹形状部の真球度が本発明の範囲であると、より高感度化出来るので、不感帯を小さくする為に振動子径を小さくしても感度を維持することが可能となる。
なお、本実施例は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施例に限定されるものではない。本発明の主旨を外れない限り、他の実施例にも適用出来る。
【符号の説明】
【００１７】
１ 超音波探触子
２ 振動子
３ 振動子の先端
４ 試験片
５ 欠陥
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、機械部品や機械部品の素材に対する超音波探傷に用いる超音波探触子に関する。特に、本発明の超音波探触子は、転動装置や転動装置用素材に対して好適に用いることが出来る。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受等の転動装置の寿命向上の為には、欠陥の少ない素材、すなわち清浄度の良い素材が必要とされる。欠陥の検出には、非破壊検査である等の理由により超音波探傷装置が用いられることがある。近年、素材に対する清浄度の要求は、厳しくなっており、より小さな欠陥を検出することが求められている。超音波探傷装置において、より小さな欠陥を検出する為には、超音波の周波数を上げることが考えられる。しかし、周波数を上げると、素材中での減衰が大きく探傷深さも浅くなる為、深さ方向の測定範囲が狭くなる。深さ方向の測定範囲を狭くしない為には、不感帯を狭くする必要がある。不感帯を狭くする為には、振動子径を小さくすることが考えられる。しかし、振動子径を小さくすると、感度が低下する。従って、より小さな欠陥を検出する為には、単に超音波の周波数を上げるだけではなく、振動子径を小さくした時の感度低下への対応が必要となる。
【０００３】
この部分の改善の先行技術としては、例えば特許文献１がある。これは、超音波探触子の振動子の背面に位置する背面材の素材と成形法を工夫して、均一な混合とすることにより、高感度化するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２９３８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の超音波探触子は、より小さな欠陥を検出する為には、改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、超音波探触子を高感度化することにより、機械部品や機械部品用の素材である試験片に存在する小さな欠陥を検出できる超音波探触子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る超音波探傷装置用の振動子を有する超音波探触子は、前記振動子の先端が凹形状となっており、前記凹形状部の表面の粗さが０．１２５μｍＲａ以下となっている。また、前記凹形状部が、球面の場合には、前記球面の真球度が、１．５μｍ以下が好ましい。また、前記の超音波探傷装置は、機械部品や機械部品用素材を超音波を利用して探傷するためのものであり、前記の表面粗さ、または真円度を有する超音波探触子を用いることが好ましい。なお、本願の表面の粗さは、表面の平均粗さを意味し、真球度は、理想的な球面からの絶対的なずれ量を意味する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、超音波探触子を高感度化し、より小さな欠陥を検出できるので、転がり軸受等の転動装置の寿命向上の為に、欠陥が少ない部品または素材、すなわち清浄度の良い部品または素材を選別することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る超音波探触子と測定例
【図２】振動子先端凹形状部の表面粗さと感度比のグラフ
【図３】振動子先端凹形状部の真球度と感度比のグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る超音波探触子の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１において、本発明に係る超音波探触子１は、図示しない超音波探傷装置用であり、振動子２の先端３が凹形状となっている。振動子２の先端３の凹形状部は、凹形状部が球面の場合は、鋼球等の表面が球面形状のものを押し付けることにより形成できる。凹形状部の表面粗さや真球度は、表面が球面形状のものの表面の粗さや真球度から影響を受ける。本発明に係る超音波探触子は、超音波探傷装置用であり、振動子の先端が凹形状となっており、前記凹形状部の表面の粗さが０．１２５μｍＲａ以下となっている。これにより、超音波探触子を高感度化し、より小さな欠陥を検出できるので、転がり軸受等の転動装置の寿命向上の為に、欠陥が少ない素材、すなわち清浄度の良い素材を選別することが出来る。また、前記凹形状が、球面の場合には、前記凹形状部表面の真球度が、１．５μｍ以下が好ましい。これにより、超音波探触子を高感度化し、より小さな欠陥を検出できるので、転がり軸受等の転動装置の寿命向上の為に、欠陥が少ない素材、すなわち清浄度の良い素材を選別することが出来る。
【００１１】
（実施例１）本実施例に於いては、超音波探触子１の振動子２の先端３の凹形状部の表面粗さが異なる８種類の探触子を準備し、直径Ф５０ｍｍの円柱形状の試験片４に形成した直径Ф５０μｍの欠陥５から反射されるエコーの強度を測定することにより、感度の確認を行った。また、試験片４の素材としては、高炭素クロム軸受鋼のＳＵＪ２を用いた。先端３の凹形状部の表面粗さは、押し付ける鋼球の粗さを変更することにより、調整した。振動子２の先端３の凹形状部の真球度は、０．５０μｍとした。振動子２の焦点距離／振動子径は、４．２とし、不感帯は０．５９ｍｍとした。なお、焦点距離とは、超音波探触子の先端から、焦点までの距離のことであり、振動子径は振動子の直径のことである。また、不感帯は、試験片表面付近の反射波により探傷ができない範囲のことである。表１と図２に振動子２の先端３の凹部の表面粗さと、表面粗さ０．５μｍＲａの時のエコー強度を１とした時の各粗さのエコー強度を感度比とし、表１と図２に示した。
【００１２】
【表１】
【００１３】
表１と図２より、超音波探触子を高感度化する為には、超音波探触子の振動子の先端の凹形状部の表面の粗さが０．１２５μｍＲａ以下であることが好ましく、０．１００μｍＲａ以下がより好ましく、０．０５μｍＲａ以下が更に好ましい。超音波探触子の振動子の先端の凹形状部の表面の粗さが本発明の範囲であると、高感度化出来るので、不感帯を小さくする為に振動子径を小さくしても、感度を維持することが可能となる。
【００１４】
（実施例２）本実施例に於いては、超音波探触子１の振動子２の先端３の凹形状部の真球度が異なる８種類の探触子を準備し、直径Ф５０ｍｍの試験片４に形成した直径Ф５０μｍの欠陥５から反射されるエコーの強度を測定することにより、感度の確認を行った。先端３の凹形状部の真球度は、押し付ける鋼球の真球度を変更することにより、調整した。振動子２の先端３の凹形状部の表面粗さは、０．０５μｍＲａとした。振動子２の焦点距離／振動子径は、４．２とし、不感帯は０．５９ｍｍとした。表１に振動子２の先端３の凹形状部の真球度と、真球度５．００μｍの時のエコー強度を１とした時の各真球度のエコー強度を感度比とし、表２と図３に示した。
【００１５】
【表２】
【００１６】
表２と図３より、超音波探触子を高感度化する為には、超音波探触子の振動子の先端の凹形状部の真球度が１．５０μｍ以下であることが好ましく、１．００μｍ以下がより好ましく、０．５０μｍ以下が更に好ましい。超音波探触子の振動子の先端の凹形状部の真球度が本発明の範囲であると、より高感度化出来るので、不感帯を小さくする為に振動子径を小さくしても感度を維持することが可能となる。
なお、本実施例は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施例に限定されるものではない。本発明の主旨を外れない限り、他の実施例にも適用出来る。
【符号の説明】
【００１７】
１ 超音波探触子
２ 振動子
３ 振動子の先端
４ 試験片
５ 欠陥
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波探傷装置用の振動子を有する超音波探触子において、前記振動子の先端が凹形状となっており、前記凹形状部の表面の粗さが０．１２５μｍＲａ以下であることを特徴とした超音波探触子。
【請求項２】
前記凹形状が球面であり、前記球面の真球度が、１．５μｍ以下であることを特徴とした請求項１の超音波探触子。
【請求項３】
機械部品や機械部品用素材を超音波を利用して探傷するための超音波探傷装置において、請求項１または請求項２の超音波探触子を用いたことを特徴とした超音波探傷装置。
【請求項１】
超音波探傷装置用の振動子を有する超音波探触子において、前記振動子の先端が凹形状となっており、前記凹形状部の表面の粗さが０．１２５μｍＲａ以下であることを特徴とした超音波探触子。
【請求項２】
前記凹形状が球面であり、前記球面の真球度が、１．５μｍ以下であることを特徴とした請求項１の超音波探触子。
【請求項３】
機械部品や機械部品用素材を超音波を利用して探傷するための超音波探傷装置において、請求項１または請求項２の超音波探触子を用いたことを特徴とした超音波探傷装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２０３１４４（Ｐ２０１１−２０３１４４Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７１２００（Ｐ２０１０−７１２００）
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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