专利名称：超声波探伤检测用探头以及超声波探伤检测用扫查器的制作方法
技术领域：
本发明涉及对不锈钢管等管道的对接焊缝等有无焊接缺陷进行检测的超声波探
伤检测所使用的超声波探伤检测用探头以及超声波探伤检测用扫查器。 本申请基于2007年9月26日于日本申请的专利申请2007-249819号主张优先权， 并将其内容援用于此。
背景技术：
利用超声波探伤对管道的对接焊缝等进行检测是公知的，例如在特开2001-47232 号公报、特开2001-74712号公报等中公开了用于进行上述检测的检测装置、检测方法。
在特开2001-74712号公报中提出了适于检测小径管道的焊接区的焊接缺陷的超 声波探伤装置。 但是，这种超声波探伤装置，由于用于使探头沿检测对象的管道的外周面旋转的 扫查机构部尺寸较大，并且将该扫查机构部固定在该管道上，因此难以应用于配设在建筑 物内的顶棚或墙壁附近的管道、配管。 专利文献1 :日本专利公开特开2001-47232号公报
专利文献2 :日本专利公开特开2001-74712号公报 因此，本发明的课题在于尽可能使探头以及使该探头沿管道的外周面旋转的扫查 机构部小型化，从而能够应用于配设在建筑物的顶棚或墙壁附近的管道。
发明内容
本发明人为解决上述课题而进行了专心研究，得以完成本发明。即，本发明如下所 示。
(1) —种超声波探伤检测用探头，具备与作为检测对象的管道的外周面接触并向
所述管道照射超声波且同时接收其反射波的头部，所述超声波探伤检测用探头装卸自如地 装配在所述管道上，其特征在于， 具有一对能够开闭的手柄，该手柄在与所述管道的外周面的两点相接触的状态下
把持所述管道，该手柄总是被向闭方向偏压。 (2)根据上述(1)记载的超声波探伤检测用探头，其特征在于，在所述一对手柄的 支点之间配置所述头部。 (3)根据上述(1)或(2)记载的超声波探伤检测用探头，其特征在于，与所述管道 的外周面相接触的头部的表面为曲率与管道外径一致的凹状的曲面，管道被收纳在该凹部 中。 (4) —种超声波探伤检测用扫查器，其特征在于，具备旋转保持架，其装卸自如 地保持上述(1)至(3)的任一项所记载的超声波探伤检测用探头，并且在安装状态下使探 头围绕所述管道的中心轴等速旋转；旋转驱动该旋转保持架的驱动部；和夹钳，其由装卸 自如地把持所述管道的一对手柄组成。
(5)根据上述(4)记载的超声波探伤检测用扫查器，其特征在于，其特征在于，所 述驱动部由能够正反转的电机、将该电机的旋转传递给所述旋转保持架的齿轮组、设置在 该齿轮组的齿轮之间接通或切断来自电机的旋转的离合器、检测所述电机的旋转的编码 器、切换所述电机的正反转的开关、以及连接有用于驱动所述电机的电力供给线和来自所 述编码器的输出线的连接器构成，这些部件被容纳在一个壳体内。 根据本发明的超声波探伤检测用探头，能够极其小型地构成该探头，进一步由于 通过将该探头手动装配在作为检测对象的管道上，并手动使其沿着管道的外周面旋转，能 够进行超声波探伤检测，因此检测所需的空间减小，对于配设在建筑物内的顶棚、墙壁等附 近的管道也能够应用。 根据本发明的超声波探伤检测用扫查器，由于能够在该扫查器的旋转保持架上安 装了所述探头的状态下进行操作，所以能够使探头自动在管道周围匀速旋转以实施超声波 探伤检测。因此，能够縮短探伤检测所需的时间，获得正确的测量结果，也不需要特别的检 测技能。 此外，由于该扫查器与现有的超声波探伤检测装置的扫查机构部相比能够小型地 构成，因此即使在安装了探头的使用状态下也较为小型，同样能够在狭窄的空间实施超声 波探伤检测。
图1是表示本发明的探头的一个示例的主视图。 图2是表示本发明的探头的一个示例的立体图。 图3是表示本发明的扫查器的一个示例的纵剖视图。 图4是表示本发明的扫查器的一个示例的壳体的内部结构的图。 图5是本发明的扫查器的一个示例的一侧的侧视图。 图6是本发明的扫查器的一个示例的另一侧的侧视图。 图7是表示本发明的扫查器的夹钳的示例的分解主视图。 图8是表示本发明的扫查器的夹钳的旋转爪的示例的主视图。符号说明
1 *头部、3 手柄、P **管道、11 ' 壳体、12 ' *旋转保持架、13 ' *驱动部、14 ' *夹钳、18 ' 电机、19 ''*编码器、20 ''*连接器、21 ' 齿轮组、22 ', 宦A哭 *问n琉
具体实施例方式
图1和图2示出本发明的超声波探伤检测用探头的一个示例。 该示例的探头大致由头部1 ;保持该头部1的头部保持架2 ;枢轴支撑在该头部保 持架2上的一对手柄3、3 ;以及偏压该一对手柄3、3的两个螺旋弹簧4、4构成。
上述头部1向作为检测对象的管道P发射超声波，并接收其反射波。头部1的外 形由长方体的合成树脂构成，在其内部收纳有发射压电元件和接收压电元件。在头部1上 连接有为发射压电元件提供电力的电线5和发送来自接收压电元件的接收信号的电线6， 该电线5、6与图中未示出的超声波探伤检测装置主体相连接。 另外，头部1与管道P相接触的一个表面为凹状的曲面。该凹状曲面被构成为具
有的曲率与管道P的外径相符，使得管道P的外周面的一部分成为无间隙、紧密地贴附在该
头部l的凹状曲面上的状态。 该头部1由头部保持架2保持并固定。 该头部保持架2由金属制成，并由一个底板部2a ;从该底板部2a的两端部垂直地 延伸的两个侧板部2b、2b ;以及从各个侧板部2b的前端部向外方垂直延伸的两组一对支撑 板部2c、2c、2c、2c来构成，一对支撑板部2c、2c相互对置。 所述头部1以其凹状曲面露出的方式收纳在由该头部保持架2的底板部2a和两 个侧板部2b、2b构成的长方体形的空间内，并通过粘结剂等来固定。
此外，在一对支撑板部2c、2c之间架设有一根金属制的销7。 上述手柄3由合成树脂制成，并由按压部3a、从该按压部3a的前端弯折而延伸的 把持部3b、以及从该把持部3b的前端部附近弯折并以向外方打开的方式延伸的引导部3c 来构成。 该手柄3通过在其按压部3a与把持部3b之间的部分上插通上述销7，从而被能够 旋转地枢轴支撑，并且被设置在夹持于一对支撑板部2c、2c之间的状态下。
此外，在销7上缠绕有螺旋弹簧4，该螺旋弹簧4的一个端部压靠在上述头部保持 架2的侧板部2b的外侧上，而另一端部压靠在上述手柄3的按压部3a的内侧上，由此一对 手柄3、3总是被向其把持部3b、3b的内方方向偏压。 此外，在手柄3的把持部3b的前端处枢轴支撑有滚轮8。该滚轮8能够在与作为 检测对象的管道P的外周面相抵接的同时自转，该滚轮8由于螺旋弹簧4的偏压力也总是 被向把持部3b、3b的内方偏压。 这种结构的探头，通过用手指按压一对手柄3、3的按压部3a、3a，以抵抗螺旋弹簧 4的偏压力而将把持部3b、3b较大地打开，从而能够将检测对象的管道P容纳到把持部3b、 3b的内方。此时，管道P的外周面的一部分紧密地贴附在头部1的凹状曲面上，一对滚轮 8、8也与管道P的外周面相接触，并将管道P轻轻地向头部1侧按压。 因此，从头部1发射的超声波高效地入射到管道P上，来自管道P的反射波也没有 浪费地入射到头部1上。所以，超声波的利用效率变高，能够使用水或纯水作为涂覆在头部 1与管道P之间的接触介质。 而且，在将管道P容纳于探头内部的状态下，通过手动使探头整体围绕管道P的中 心轴旋转，同时从头部1发射超声波，并由头部1接收其反射波，在图中未示出的超声波探伤检测装置主体中对其接收信号进行解析，由此可以检测管道P有无焊接缺陷等。
虽然可以如上所述地手动使这种结构的探头在管道P的周围旋转以进行探伤检 测，然而也可以通过使用以下所说明的超声波探伤检测用扫查器使这种结构的探头自动地 匀速旋转，从而高精度且高效地实施探伤检测。 图3至图8示出本发明的超声波探伤检测用扫查器的一个示例。
该示例的扫查器大致由壳体11、设置在该壳体11的上部的旋转保持架12、旋转驱 动该旋转保持架12的驱动部13、以及装配在所述壳体11的一侧部的夹钳14来构成。
上述壳体11的外形为长方体形，其长度方向的上部为安装部lla，下部为操作部 llb，安装部lla的壁厚与操作部llb相比较薄。 在壳体11的安装部lla的上端部形成有U字形切口。另外，操作部lib的大小为 使用者能够以单手把持来操作的程度。 如图3所示，上述驱动部13由能够正反转的电机18、将该电机18的旋转传递给上 述旋转保持架的齿轮组21、设置在构成该齿轮组21的齿轮之间用于接通或切断来自电机 18的旋转的离合器22、检测上述电机18的旋转的编码器19、对上述电机18的正反转进行 切换的开关15、以及与用于驱动上述电机18的电力供给线和来自上述编码器19的输出线 相连接的连接器20来构成。 如图4所示，该驱动部13之中，电机18、编码器19、开关15、连接器20被收纳在上 述操作部lib内，齿轮组21、离合器22被收纳在上述安装部lla内。 电机18与编码器19被整体化，在电机18的旋转轴上装配有第一锥齿轮21a，该第 一锥齿轮21a与构成离合器22的第二锥齿轮21b相啮合。 上述离合器22由上述第二锥齿轮21b、推力轴承24、螺旋弹簧25、可动齿轮26和 离合器手柄27构成。 螺旋弹簧25通过推力轴承24而抵接第二锥齿轮21b的后端部，由此第二锥齿轮 21b总是被向图中右方向偏压。 上述可动齿轮26由平板形的齿轮部26a、棒状的轴部26b和圆柱形的按压末端 26c构成，这三者各自的中心轴相同。 上述可动齿轮26的轴部26b被插入并固定于第二锥齿轮21b内的凹部，由此以将 第二锥齿轮21b的旋转传递给齿轮部26a。齿轮部26a与构成齿轮组21的第一中间齿轮 21c啮合。 上述按压末端26c被设置为从齿轮部26a的中心朝向外方从壳体11突出。
上述离合器手柄27被装配在壳体11的安装部lla的外侧的上述按压末端26c的 附近。离合器手柄27与按压末端26c的接触面为楔形，通过转动离合器手柄27，按压末端 26c被向壳体11内的方向按压，可动齿轮26被推向图中左侧，第二锥齿轮2lb将从所述第 一锥齿轮21a脱离，以使啮合解除，从而使电机18的旋转不被传递至可动齿轮26。
构成上述齿轮组21的第一中间齿轮21c被构成为与对称地配置在该第一中间齿 轮21 c的两侧的两个第二中间齿轮21 d、21 d相啮合，进一步地该第二中间齿轮21 d、21 d被 构成为同时与U齿轮21e啮合。 该U齿轮21e通过在直径较大的平板状的齿轮上形成U字形切口而成，该切口为 连同齿轮的旋转轴也一并切入的较深的切口，自身的平面形状也大致为U字形。
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进一步地，该U齿轮21e以悬浮状态配置在安装部11a内，使得其U字形切口与如
前所述形成在壳体11的安装部11a的上端部的U字形切口的位置相一致。 根据以上结构，电机18的旋转经过第一锥齿轮21a、第二锥齿轮21b、可动齿轮26、
第一中间齿轮21c、第二中间齿轮21d减速后传递至U齿轮21e，以使U齿轮21e匀速正反转。 而且，在U齿轮21e上装配有上述旋转保持架12。 如图3、图5所示，旋转保持架12由大致半圆形的装配部12a ;与该安装部12a联
结的L字形的一对装配臂部12b、12b ;与该一对装配臂部12b， 12b联结的大致方框形的装
配框部12c ;以及联结装配臂部12b、12b与装配框部12c的两根结合销12d、12d。 而且，上述旋转保持架12的装配部12a被整体地固定在上述U齿轮21e上，由此
旋转保持架12随着U齿轮21e的旋转而旋转，因此利用电机18的旋转通过上述齿轮组21
而使得旋转保持架12旋转。 进一步地，在壳体11的操作部lib内，用于使电机18(旋转保持架12)正转或反 转的薄膜开关15收纳在电机18的侧面，该薄膜开关15的按钮16、 17在操作部lib的表面 露出。 在操作部lib的下端装配有连接器20。在该连接器20连接有来自编码器19的信 号取出线与对所述电机18的电力供给线。 另外，在上述旋转保持架12的安装框部12c上装卸自如地安装有上述探头。艮卩， 通过将探头的一对手柄3、3的按压部3a、3a从上方通到旋转保持架12的安装框部12的框 体内，能够将探头装配在旋转保持架12上。此时，由于手柄3、3的按压部3a、3a被螺旋弹 簧4偏压以向外方打开，因此利用该偏压力按压部3a、3a被临时固定在安装框部12c内。
当从旋转保持架12卸下探头时，压入手柄3、3的按压部3a、3a在使其间隔变窄的 状态下从安装框部12c向上方取出探头即可。 上述夹钳14用于通过能够装卸地把持作为检测对象的管道，而将超声波探伤检 测用扫查器的壳体11装配在管道上，以使安装在该扫查器上的上述探头与该管道贴紧。
如图6、图7所示，该夹钳14由一对手柄14a、14a ;装配在该一对手柄14a、14a的 前端的一对相互对置的旋转爪14b、14b ;以及装配在一对手柄14a、14a之间并总是偏压一 对手柄14a、14a以使该一对手柄14a、 14a相互分开的的弹簧14c来构成。
在手柄14a的上部穿孔有装配孔14d，使用该装配孔14d将手柄14a能够转动地用 螺钉定位在壳体11的安装部lla上。 手柄14a的位于上述装配孔14d上方的部分为薄壁板状，在该部分上形成有旋转 爪装配孔14e和旋转爪装配止动孔14g。上述旋转爪14d旋转自如地用销固定在该旋转爪 装配孔14e上。 旋转爪14b具有如图8所示的特殊形状。该旋转爪14b，例如通过在具有厚度的钢 制圆板的中心穿孔出销孔14f，并朝向该销孔14f从圆板的外侧形成三个直角形的切口而 成，而且各个切口的直角的角部与销孔14f的距离互不相同。另外，设置有突状的三个定位 销14h、14h、14h。 在这些切口中分别收纳作为检测对象的外径不同的管道，在其角部与销孔14f的 距离较近的切口中容纳大径的管道，以本示例的旋转爪14b能够收纳三种外径不同的管道。 该旋转爪14b通过在其销孔14f处插通销，并将该销插通到上述手柄14a的旋转 爪装配孔14e，而被如上所述地旋转自如地装配在手柄14a的上部，并通过旋转爪装配止动 孔14g与定位销14h来固定。 这种夹钳14中，通过弹簧14c的弹簧力，一对旋转爪14b、14b总是处于相互接近 的状态，通过握住手柄14a、14a以抵抗弹簧14c的偏压力，旋转爪14b、14b相互分离。
此时，将旋转爪14b、 14b各自的切口设定为同一种切口 ，以把持外径与切口相对 应的管道，如果释放对手柄14a、14a施加的握力，则夹钳14将成为临时装配在管道上的状 态。 进一步地，在该状态下，管道位于安装部lla的U字形的切口内，同时其外周面紧 贴在安装于旋转保持架12上的探头的头部1的凹状曲面上。 另外，如图5所示，上述开关15的按钮16、17、离合器手柄27和旋转保持架12均 配置在壳体11的同一侧面上，提高了操作性。另一方面，夹钳14配置在与该侧面相反的侧 面上。 这种扫查器，在其旋转保持架12上安装有探头的状态下以供检测。S卩，通过如上 所述地操作夹钳14，使扫查器处于安装在作为检测对象的管道上的状态，接着通过按下扫 查器的薄膜开关15，电机18开始匀速旋转，该旋转经由齿轮组21、离合器22被传递至装配 在U齿轮21e上的旋转保持架12，从而探头在管道周围匀速旋转。从探头的头部1发射超 声波，通过接收其反射波，能够检测管道有无焊接缺陷等。 进一步地，若在探头的旋转中根据需要使离合器手柄27转动，能够切断离合器 22，从而能够临时停止探头的旋转，另外操作离合器手柄27以连接离合器22能够使探头再 次旋转。 而且，由于扫查器体型较小能够用单手来操作，因此即使在用于检测的空间狭窄
的部位，也能够使探头在管道周围匀速旋转，从而能够实施超声波探伤检测。所以，能够縮
短探伤检测所需的时间，获得正确的测量结果，也不需要特别的检测技能。 另外，由于能够使管道与头部1在管道的大致半周上贴紧，因此能够高效地进行
超声波的传播，以使用水作为介质。由于水在使用后不会残留痕迹，因此还适用于要求高度
清洁性的半导体制造工厂的无尘室内的半导体制造用气体的供给用配管的检测。 此外，在用于超声波探伤检测的空间极其狭窄的部位，如前所述，能够仅使用探头
手动来实施检测。 产业上的利用可能性 若使用本发明的超声波探伤检测用探头，检测所需的空间将减小，即使对于配设 在建筑物内的顶棚、墙壁等附近的管道也能够应用。 若使用本发明的超声波探伤检测用扫查器，能够使探头自动在管道周围匀速旋转 以实施超声波探伤检测。因此，能够縮短探伤检测所需的时间，获得正确的测量结果，也不 需要特别的检测技能。另外，该扫查器即使在安装有探头的使用状态下也体型较小，因此同 样能够在狭窄的空间实施超声波探伤检测。
权利要求
一种超声波探伤检测用探头，具备与作为检测对象的管道的外周面接触并向所述管道照射超声波且同时接收其反射波的头部，所述超声波探伤检测用探头装卸自如地装配在所述管道上，其特征在于，具有一对能够开闭的手柄，该手柄在与所述管道的外周面的两点相接触的状态下把持所述管道，该手柄总是被向闭方向偏压。
2. 根据权利要求1所述的超声波探伤检测用探头，其特征在于，在所述一对手柄的支点之间配置所述头部。
3. 根据权利要求1或2所述的超声波探伤检测用探头，其特征在于，与所述管道的外周面相接触的头部的表面为曲率与管道外径相符的凹状的曲面，管道被收纳在该凹部中。
4. 一种超声波探伤检测用扫查器，其特征在于，具备旋转保持架，其装卸自如地保持权利要求1或2所述的超声波探伤检测用探头，并且在安装状态下使探头围绕所述管道的中心轴等速旋转；旋转驱动该旋转保持架的驱动部；和夹钳，其由装卸自如地把持所述管道的一对手柄组成。
5. 根据权利要求4所述的超声波探伤检测用扫查器，其特征在于，所述驱动部由能够正反转的电机、将该电机的旋转传递给所述旋转保持架的齿轮组、设置在该齿轮组的齿轮之间接通或切断来自电机的旋转的离合器、检测所述电机的旋转的编码器、切换所述电机的正反转的开关、以及连接有用于驱动所述电机的电力供给线和来自所述编码器的输出线的连接器构成，这些部件被容纳在一个壳体内。
全文摘要
本发明提供一种超声波探伤检测用探头，具备与作为检测对象的管道的外周面接触并向所述管道照射超声波且同时接收其反射波的头部，所述超声波探伤检测用探头装卸自如地装配在所述管道上，其特征在于，具有一对能够开闭的手柄，该手柄在与所述管道的外周面的两点相接触的状态下把持所述管道，该手柄总是被向闭方向偏压。此外，本发明提供一种超声波探伤检测用扫查器，其特征在于，具备旋转保持架，其装卸自如地保持所述超声波探伤检测用探头，并且在安装状态下使探头围绕所述管道的中心轴等速旋转；旋转驱动该旋转保持架的驱动部；和夹钳，其由装卸自如地把持所述管道的一对手柄组成。
文档编号G01N29/26GK101796406SQ20088010579
公开日2010年8月4日 申请日期2008年7月1日 优先权日2007年9月26日
发明者落合利充 申请人:大阳日酸株式会社