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JP2014006177A - Ultrasonic inspection device, and ultrasonic inspection method - Google Patents

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JP2014006177A JP2012142768A JP2012142768A JP2014006177A JP 2014006177 A JP2014006177 A JP 2014006177A JP 2012142768 A JP2012142768 A JP 2012142768A JP 2012142768 A JP2012142768 A JP 2012142768A JP 2014006177 A JP2014006177 A JP 2014006177A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic inspection device, a nozzle attachment, and an ultrasonic inspection method by which stable inspection images can be obtained.SOLUTION: An ultrasonic inspection device includes: scanning means 1 and 2 capable of scanning in a horizontal direction; vertical height adjustment means 3 attached to the scanning means 1 and 2; a holder 5 attached to the height adjustment means 3; an ultrasonic probe 4 attached to the holder 5; a nozzle attachment 6 that flows out water from a nozzle to form a continuous water flow from the ultrasonic probe 4 to a workpiece 9; and gap adjustment means 6 attached to the height adjustment means 3 or the holder 5, and can move the nozzle attachment 6 in the vertical direction.

Description

本発明は、超音波検査装置、ノズルアタッチメント、および、超音波検査方法に関する。   The present invention relates to an ultrasonic inspection apparatus, a nozzle attachment, and an ultrasonic inspection method.

超音波検査装置は、検査対象(以後、「ワーク」と称する。)に超音波を照射し、反射または透過してきた超音波を超音波探触子(以後、「プローブ」と称する。)で受信して画像化する装置である。   The ultrasonic inspection apparatus irradiates an inspection target (hereinafter referred to as “work”) with ultrasonic waves and receives the reflected or transmitted ultrasonic waves with an ultrasonic probe (hereinafter referred to as “probe”). It is a device that images.

例えば、ワークが電子デバイスの場合、微細な欠陥を検出する必要があり、超音波検査装置には、高い分解能が要求される。超音波検査装置は、使用する超音波の周波数が高いほど高い分解能が得られるが、一方で使用する超音波の周波数が高いほど減衰が大きくなりS/N比が低下する。水は空気に比べて超音波の減衰の程度が小さいため、通常の超音波検査装置は、ワークを水没させて、プローブ先端とワーク表面との間を水で満たした状態で超音波検査を行うようになっている。そして、超音波検査装置は、ワーク内部の観察対象となっている界面に焦点を合わせ、プローブ先端とワーク表面との間の距離(以後、「水距離」と称する。)を一定に保ったまま、プローブを走査して得られた結果を画像化することで、欠陥の位置や深さを知ることができるようになっている。   For example, when the workpiece is an electronic device, it is necessary to detect minute defects, and the ultrasonic inspection apparatus is required to have high resolution. In the ultrasonic inspection apparatus, the higher the frequency of the ultrasonic wave used, the higher the resolution is obtained. On the other hand, the higher the frequency of the ultrasonic wave used, the greater the attenuation and the lower the S / N ratio. Since water has a lower degree of attenuation of ultrasonic waves than air, a normal ultrasonic inspection apparatus performs ultrasonic inspection with the work immersed in water and the space between the probe tip and the work surface filled with water. It is like that. The ultrasonic inspection apparatus focuses on the interface to be observed inside the workpiece, and keeps the distance between the probe tip and the workpiece surface (hereinafter referred to as “water distance”) constant. The position and depth of the defect can be known by imaging the result obtained by scanning the probe.

ここで、ワークが水を嫌う電子デバイス等であったり、水没させることが困難な大型品や高温体であったりする場合、プローブ先端とワーク表面の間を水柱でつなぐことで、超音波を伝搬させる局所水浸方式の超音波検査装置が考案されている(例えば、特許文献1参照)。   Here, when the work is an electronic device that dislikes water, or is a large-sized product or high-temperature object that is difficult to submerge, ultrasonic waves propagate by connecting the tip of the probe and the work surface with a water column. A local water immersion type ultrasonic inspection apparatus has been devised (see, for example, Patent Document 1).

平2−17440号公報Hei 2-17440

一般に、超音波検査装置は、高い位置分解能を得るため、プローブの先端を凹レンズ形状にして、観察位置に超音波を集束させている。内部に積層構造を持つワークの場合、1つのプローブを使用して複数の層界面を観察するには、界面毎に水距離を変えて測定する必要がある。例えば、ワークの深い部分(ワーク底面に近い側)を観察する場合は、ワークの浅い部分(ワーク表面に近い側)を観察する場合より水距離を小さくする。   Generally, in order to obtain a high position resolution, the ultrasonic inspection apparatus has a concave lens shape at the tip of the probe and focuses the ultrasonic wave at the observation position. In the case of a workpiece having a laminated structure inside, in order to observe a plurality of layer interfaces using one probe, it is necessary to measure by changing the water distance for each interface. For example, when observing a deep part of the work (side closer to the bottom of the work), the water distance is made smaller than when observing a shallow part of the work (side closer to the work surface).

従来の超音波検査装置では、プローブの筐体に水を供給するアタッチメントを直接取り付けており、水距離の自由度を大きくとることができるようにするため、水の噴出口(以後、ノズルと呼ぶ)をなるべくプローブ先端に近づけて取り付けるようにしている。この場合、水距離を変えるとノズルからワーク表面に伸びる水柱の長さが変わる。   In the conventional ultrasonic inspection apparatus, an attachment for supplying water is directly attached to the housing of the probe, and in order to allow a large degree of freedom in the water distance, a water jet (hereinafter referred to as a nozzle). ) As close to the probe tip as possible. In this case, when the water distance is changed, the length of the water column extending from the nozzle to the workpiece surface changes.

ところで、超音波検査装置で検査画像を取得するためには、プローブをxy平面内で走査する必要がある。例えば、x方向に走査した後、決まったピッチだけy方向に送り次に−x方向に走査し、さらに決まったピッチだけy方向に送ることを繰り返し行う。プローブをx方向または−x方向への走査には速度0から所望の速度までの加速工程と、所望の速度での等速工程と、所望の速度から速度0までの減速工程を含んでいる。   By the way, in order to acquire an inspection image by the ultrasonic inspection apparatus, it is necessary to scan the probe in the xy plane. For example, after scanning in the x direction, sending a predetermined pitch in the y direction, then scanning in the −x direction, and further sending in the y direction by a predetermined pitch are repeated. Scanning the probe in the x-direction or -x-direction includes an acceleration process from a speed of 0 to a desired speed, a constant speed process at a desired speed, and a deceleration process from a desired speed to a speed of 0.

プローブの走査方向が変わるとき、慣性の法則により元々のプローブの走査方向に水柱が振られるという問題点がある。この現象は、プローブの加減速が急激で、水の流量が小さく、水柱が長いときに顕著である。水柱が振られた場合には、その中を超音波が伝わることになるため、プローブ直下から外れた位置からの反射超音波信号を取り込んでしまうおそれがある。さらに極端な場合には、水柱がいくつかの水滴に分かれて途切れてしまうこともある。このようになると、観察している場所ではなく、プローブ側から見て最初の水−空気界面からの反射信号を取り込んでしまうため、正確な検査データを得ることができない。   When the scanning direction of the probe changes, there is a problem that the water column is swung in the scanning direction of the original probe due to the law of inertia. This phenomenon is remarkable when the acceleration / deceleration of the probe is rapid, the flow rate of water is small, and the water column is long. When the water column is shaken, since ultrasonic waves are transmitted through the water column, there is a possibility that a reflected ultrasonic signal from a position deviated from directly below the probe is captured. In extreme cases, the water column may break into several drops. In this case, since the reflected signal from the first water-air interface as viewed from the probe side rather than from the observation location is taken in, accurate inspection data cannot be obtained.

従来、このような現象を防ぎ安定した検査画像を得る方法としては、観察したい領域より広い領域に対してプローブを走査する方法、プローブの加減速を緩やかにする方法、水の流量を大きくする方法、水柱を短くする方法などがある。しかし、いずれの方法も問題がある。   Conventionally, as a method for preventing such a phenomenon and obtaining a stable inspection image, a method of scanning a probe over a region wider than an area to be observed, a method of slowing acceleration / deceleration of the probe, and a method of increasing the flow rate of water There is a method of shortening the water column. However, both methods have problems.

例えば、観察したい領域より広い領域に対してプローブを走査する方法やプローブの加減速を緩やかにする方法では、1つのワーク当りの検査時間が伸びる。そのため、抜き取り検査の頻度を低下させるか、検査装置の台数を増やす必要がある。前者の場合、異常を検出できる確率が低下するため、製品の信頼性は低下する。後者の場合、製造コスト増加につながる。   For example, in the method of scanning the probe over a region wider than the region to be observed or the method of slowing the acceleration / deceleration of the probe, the inspection time per work increases. Therefore, it is necessary to reduce the frequency of sampling inspection or increase the number of inspection devices. In the former case, since the probability that an abnormality can be detected is reduced, the reliability of the product is reduced. In the latter case, the manufacturing cost increases.

また、水の流量を大きくする方法では、局所水浸方式の超音波検査装置の場合、ワークを保持する際、水を嫌う面のシール性を向上させる必要があり、コストが増加する。   In the method of increasing the flow rate of water, in the case of a local water immersion type ultrasonic inspection apparatus, when holding a work, it is necessary to improve the sealing property of the surface that dislikes water, and the cost increases.

また、従来の超音波検査装置で水柱を短くする方法では、水距離の自由度が減少して1つのプローブで観察できる層数が限られる。これは、水柱が短いため、プローブを上下移動させることができる範囲も短くなるためである。
そのため、多層構造を持ったワークの場合、いくつもプローブを交換しながら観察を行う必要がある。これは作業者にとって大きな手間となり、検査時間の増大を招く。また、ワークの構造毎にプローブが必要になるため、多品種を検査しなければならない場合、プローブの数量が増加し、現実的ではない。
Further, in the method of shortening the water column with the conventional ultrasonic inspection apparatus, the degree of freedom of the water distance is reduced and the number of layers that can be observed with one probe is limited. This is because the range in which the probe can be moved up and down is shortened because the water column is short.
Therefore, in the case of a workpiece having a multilayer structure, it is necessary to perform observation while exchanging several probes. This is a great labor for the operator and causes an increase in inspection time. In addition, since a probe is required for each workpiece structure, when a variety of products must be inspected, the number of probes increases, which is not realistic.

そこで、本発明は、安定した検査画像が得られる超音波検査装置、ノズルアタッチメント、および、超音波検査方法を提供することを課題とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic inspection apparatus, a nozzle attachment, and an ultrasonic inspection method that can obtain a stable inspection image.

このような課題を解決するために、本発明は、水平方向に走査可能な走査手段と、前記走査手段に取り付けられる垂直方向の高さ調整手段と、前記高さ調整手段に取り付けられるホルダと、前記ホルダに取り付けられる超音波探触子と、ノズルから水を流出して前記超音波探触子からワークへの連続した水流を形成するノズルアタッチメントと、前記高さ調整手段または前記ホルダに取り付けられ、前記ノズルアタッチメントを垂直方向に移動可能なギャップ調整手段と、を備えることを特徴とする超音波検査装置である。   In order to solve such a problem, the present invention comprises a scanning means capable of scanning in the horizontal direction, a vertical height adjusting means attached to the scanning means, a holder attached to the height adjusting means, An ultrasonic probe attached to the holder, a nozzle attachment for flowing water from a nozzle to form a continuous water flow from the ultrasonic probe to a workpiece, and attached to the height adjusting means or the holder. An ultrasonic inspection apparatus comprising: gap adjusting means capable of moving the nozzle attachment in a vertical direction.

また、本発明は、水平方向に走査可能な走査手段、前記走査手段に取り付けられる垂直方向の高さ調整手段、前記高さ調整手段に取り付けられるホルダ、および、前記ホルダに取り付けられる超音波探触子、を備える超音波検査装置に接続して、水を供給する水供給路接続部と、水を流出して前記超音波探触子からワークへの連続した水流を形成するノズルと、前記高さ調整手段または前記ホルダに取り付けられ、垂直方向に移動可能なギャップ調整手段と、を備えることを特徴とするノズルアタッチメントである。   The present invention also provides a scanning means capable of scanning in the horizontal direction, a vertical height adjusting means attached to the scanning means, a holder attached to the height adjusting means, and an ultrasonic probe attached to the holder. A water supply path connecting portion for supplying water, a nozzle for discharging water to form a continuous water flow from the ultrasonic probe to the workpiece, and A nozzle attachment comprising: a height adjusting means or a gap adjusting means attached to the holder and movable in a vertical direction.

また、本発明は、ノズルアタッチメントに水を供給して、ノズルから水を流出させることにより、超音波探触子からワークへの連続した水流を形成するステップと、高さ調整手段により前記超音波探触子と前記ワークとの高さを調整するステップと、ギャップ調整手段により前記ノズルと前記ワークとの距離を調整するステップと、前記超音波探触子により前記ワークの超音波検査を実行するステップと、を備えることを特徴とする超音波検査方法である。   Further, the present invention provides a step of forming a continuous water flow from the ultrasonic probe to the workpiece by supplying water to the nozzle attachment and causing the water to flow out from the nozzle, and the ultrasonic wave is adjusted by the height adjusting means. A step of adjusting the height of the probe and the workpiece, a step of adjusting a distance between the nozzle and the workpiece by a gap adjusting means, and an ultrasonic inspection of the workpiece by the ultrasonic probe. And an ultrasonic inspection method comprising: a step.

本発明によれば、安定した検査画像が得られる超音波検査装置、ノズルアタッチメント、および、超音波検査方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an ultrasonic inspection apparatus, a nozzle attachment, and an ultrasonic inspection method capable of obtaining a stable inspection image.

本実施形態に係る超音波検査装置の斜視図である。It is a perspective view of the ultrasonic inspection apparatus concerning this embodiment. プローブおよびノズルアタッチメントの模式断面図である。It is a schematic cross section of a probe and a nozzle attachment. レンズ表面の気泡を除去する際におけるプローブおよびノズルアタッチメントの模式断面図である。It is a schematic cross section of a probe and a nozzle attachment when removing bubbles on the lens surface. (a)は流量調整機構の第1例であり、(b)は流量調整機構の第2例である。(A) is a first example of a flow rate adjusting mechanism, and (b) is a second example of the flow rate adjusting mechanism. ワーク上を走査する際におけるプローブおよびノズルアタッチメントの模式断面図である。It is a schematic cross section of a probe and a nozzle attachment when scanning on a workpiece. ギャップを大きくしてワーク上を走査する際におけるプローブおよびノズルアタッチメントの模式断面図である。It is a schematic cross section of a probe and a nozzle attachment when scanning a workpiece with a large gap. ギャップと水の流量との関係の実験結果である。It is an experimental result of the relationship between a gap and the flow volume of water. レンズ径6mmのプローブに対してノズル径を7mmとしたときの反射エコー波形である。It is a reflected echo waveform when the nozzle diameter is 7 mm for a probe having a lens diameter of 6 mm. レンズ径6mmのプローブに対してノズル径を6mmとしたときの反射エコー波形である。It is a reflected echo waveform when the nozzle diameter is 6 mm with respect to a probe having a lens diameter of 6 mm. レンズ径6mmのプローブに対してノズル径を5mmとしたときの反射エコー波形である。It is a reflected echo waveform when the nozzle diameter is 5 mm for a probe having a lens diameter of 6 mm. ワークホルダによるワークの保持方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the holding method of the workpiece | work by a workpiece holder. 本実施形態に係る超音波検査装置を用いた超音波検査の処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process of the ultrasonic inspection using the ultrasonic inspection apparatus which concerns on this embodiment.

以下、本発明を実施するための形態(以下「実施形態」という)について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。   Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

≪超音波検査装置≫
本実施形態に係る超音波検査装置Sについて、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る超音波検査装置Sの斜視図である。
図1に示すように、超音波検査装置Sは、x方向走査手段1と、y方向走査手段2と、高さ調整手段3と、プローブ4と、プローブホルダ5と、ノズルアタッチメント6と、ギャップ調整手段7と、水供給路8と、ワーク9を保持するワークホルダ10と、排水口12が形成された水受けパン11と、を備えている。
≪Ultrasonic inspection equipment≫
An ultrasonic inspection apparatus S according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view of an ultrasonic inspection apparatus S according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the ultrasonic inspection apparatus S includes an x-direction scanning unit 1, a y-direction scanning unit 2, a height adjusting unit 3, a probe 4, a probe holder 5, a nozzle attachment 6, and a gap. The adjustment means 7, the water supply path 8, the work holder 10 holding the work 9, and the water receiving pan 11 in which the drain port 12 is formed are provided.

プローブ4は、超音波を送信し、反射された超音波(エコー)を受信することができるようになっている。   The probe 4 can transmit ultrasonic waves and receive reflected ultrasonic waves (echoes).

プローブ4は、プローブホルダ5に固定されている。プローブホルダ5は、高さ調整手段3に取り付けられている。高さ調整手段3は、x方向走査手段1に取り付けられている。x方向走査手段1は、y方向走査手段2に取り付けられている。なお、プローブ4の構成については、図2を用いて後述する。   The probe 4 is fixed to the probe holder 5. The probe holder 5 is attached to the height adjusting means 3. The height adjusting means 3 is attached to the x-direction scanning means 1. The x-direction scanning unit 1 is attached to the y-direction scanning unit 2. The configuration of the probe 4 will be described later with reference to FIG.

ノズルアタッチメント6は、水供給路8から供給された水をノズルアタッチメント6の下面に設けられた開口部であるノズル61(図2参照)から流出させて、ワーク9の表面との間に水柱を形成し、プローブ4が送受信する超音波の伝搬路を確保することができるようになっている。   The nozzle attachment 6 causes the water supplied from the water supply path 8 to flow out from a nozzle 61 (see FIG. 2) which is an opening provided on the lower surface of the nozzle attachment 6, and forms a water column between the surface of the work 9. The propagation path of the ultrasonic wave formed and transmitted / received by the probe 4 can be secured.

ノズルアタッチメント6は、ギャップ調整手段7に取り付けられている。ギャップ調整手段7は、プローブホルダ5に取り付けられている。なお、ノズルアタッチメント6の構成については、図2を用いて後述する。   The nozzle attachment 6 is attached to the gap adjusting means 7. The gap adjusting means 7 is attached to the probe holder 5. The configuration of the nozzle attachment 6 will be described later with reference to FIG.

ギャップ調整手段7は、ノズルアタッチメント6を高さ方向(z方向)に移動させることができるようになっており、例えば、駆動源としての電動モータ(図示せず)と、電動モータの回転運動を直動運動に変換する回転直動変換機構の1つであるボールねじ機構(図示せず)と、を組み合せることで実現できる。
なお、ギャップ調整手段7は、プローブホルダ5に取り付けられているものとして説明するが、これに限られるものではく、高さ調整手段3に取り付けられていてもよい。
The gap adjusting means 7 can move the nozzle attachment 6 in the height direction (z direction). For example, an electric motor (not shown) as a drive source and a rotational movement of the electric motor are used. This can be realized by combining a ball screw mechanism (not shown) which is one of the rotation / linear motion conversion mechanisms for converting into linear motion.
Although the gap adjusting means 7 is described as being attached to the probe holder 5, the gap adjusting means 7 is not limited to this and may be attached to the height adjusting means 3.

このような構成により、超音波検査装置Sは、x方向走査手段1によりプローブ4およびノズルアタッチメント6をx方向に走査することができるようになっており、y方向走査手段2によりプローブ4およびノズルアタッチメント6をy方向に走査することができるようになっている。   With this configuration, the ultrasonic inspection apparatus S can scan the probe 4 and the nozzle attachment 6 in the x direction by the x direction scanning unit 1, and the probe 4 and the nozzle by the y direction scanning unit 2. The attachment 6 can be scanned in the y direction.

なお、プローブ4およびノズルアタッチメント6の走査は、例えば、以下の手順で行うようになっている。まず、プローブ4およびノズルアタッチメント6を、x方向走査手段1により+x方向(図1において左から右方向)に走査した後、y方向走査手段2により所定のピッチでy方向(図1において奥から手前方向)に送る。次に、プローブ4およびノズルアタッチメント6を、x方向走査手段1により−x方向(図1において右から左方向)に走査した後、y方向走査手段2により所定のピッチでy方向(図1において奥から手前方向)に送る。以後、これらを繰り返し行い、検査対象の全領域を走査する。   The scanning of the probe 4 and the nozzle attachment 6 is performed by the following procedure, for example. First, after the probe 4 and the nozzle attachment 6 are scanned in the + x direction (from left to right in FIG. 1) by the x direction scanning means 1, the y direction (from the back in FIG. 1) is scanned at a predetermined pitch by the y direction scanning means 2. Send to the front). Next, after the probe 4 and the nozzle attachment 6 are scanned in the −x direction (from right to left in FIG. 1) by the x direction scanning means 1, the y direction (in FIG. 1) is scanned at a predetermined pitch by the y direction scanning means 2. Send from the back to the front). Thereafter, these are repeated, and the entire region to be inspected is scanned.

ちなみに、x方向走査手段1によりプローブ4およびノズルアタッチメント6を+x方向または−x方向に走査する際、プローブ4およびノズルアタッチメント6を速度0から所定の速度まで加速する加速工程と、プローブ4およびノズルアタッチメント6を所定の速度で移動させる等速工程と、所定の速度から速度0まで減速する減速工程と、を含んでいる。   Incidentally, when the probe 4 and the nozzle attachment 6 are scanned in the + x direction or the −x direction by the x direction scanning means 1, an acceleration step for accelerating the probe 4 and the nozzle attachment 6 from a speed of 0 to a predetermined speed, and the probe 4 and the nozzle A constant speed step of moving the attachment 6 at a predetermined speed, and a deceleration step of decelerating from the predetermined speed to zero.

また、超音波検査装置Sは、高さ調整手段3によりプローブ4の高さ(z方向)を調整することができるようになっている。即ち、高さ調整手段3により、プローブ4の先端のレンズ41(図2参照)とワーク9の表面との距離である水距離を調整することができるようになっている。   The ultrasonic inspection apparatus S can adjust the height (z direction) of the probe 4 by the height adjusting means 3. That is, the height adjustment means 3 can adjust the water distance, which is the distance between the lens 41 (see FIG. 2) at the tip of the probe 4 and the surface of the work 9.

また、超音波検査装置Sは、高さ調整手段3およびギャップ調整手段7によりノズルアタッチメント6の高さ(z方向)を調整することができるようになっている。即ち、ギャップ調整手段7により、ノズル61(図2参照)とワーク9の表面との距離(図5を用いて後述するギャップ31)を、水距離とは独立して調整することができるようになっている。   The ultrasonic inspection apparatus S can adjust the height (z direction) of the nozzle attachment 6 by the height adjusting means 3 and the gap adjusting means 7. That is, the gap adjusting means 7 can adjust the distance between the nozzle 61 (see FIG. 2) and the surface of the workpiece 9 (gap 31 described later with reference to FIG. 5) independently of the water distance. It has become.

本実施形態に係る超音波検査装置Sは、局所水浸方式の超音波検査装置であり、ワーク9は、一方の面および側面は水に濡れてもよいが、他方の面は水濡れを許容できない場合を例に説明する。
ワークホルダ10は、検査対象であるワーク9を保持するとともに、ノズル61(図2参照)から流出した水がワーク9の下面に回りこまないようにする機構を有している。
The ultrasonic inspection apparatus S according to the present embodiment is a local water immersion type ultrasonic inspection apparatus, and the work 9 may be wetted on one surface and side surface, but the other surface is allowed to be wetted. The case where it cannot be demonstrated is demonstrated to an example.
The work holder 10 has a mechanism for holding the work 9 to be inspected and preventing water flowing out from the nozzle 61 (see FIG. 2) from flowing around the lower surface of the work 9.

ワークホルダ10によるワーク9の保持方法の一例を図9に示す。例えば、図9に示すように、ワーク9の下面9aとワークホルダ10の間に設けた二重のOリング10aでシールをして二重のOリング10aに挟まれた領域にある溝10bの中を、真空配管10cを介して接続された真空ポンプ(図示せず)で排気する方法(真空チャック方式)である。このようにワーク9を保持することにより、ワーク9の下面9aに水が回りこまないようにすることができるようになっている。
なお、図9に示したワークホルダ10は一例であり、他の方式の採用を妨げるものではない。
An example of a method of holding the workpiece 9 by the workpiece holder 10 is shown in FIG. For example, as shown in FIG. 9, the groove 10b in the region sandwiched between the double O-rings 10a is sealed with a double O-ring 10a provided between the lower surface 9a of the work 9 and the work holder 10. In this method, the inside is evacuated by a vacuum pump (not shown) connected via a vacuum pipe 10c (vacuum chuck system). By holding the workpiece 9 in this manner, water can be prevented from flowing around the lower surface 9 a of the workpiece 9.
Note that the work holder 10 shown in FIG. 9 is an example, and does not hinder the adoption of other methods.

図1に戻り、水受けパン11の底面は、ワークホルダ10のワーク9の保持位置よりも低い位置に配置されるようになっている。そして、ノズル61(図2参照)から供給された水でワークホルダ10やワーク9が水没しないように、水受けパン11の底面に形成された排水口12から排水を行うことができるようになっている。
なお、排水口12から流出した水は、循環ポンプ、流量コントローラを介して水供給路8に戻す構成であってもよく、そのまま超音波検査装置Sの外へ排出する構成であってもよい。
Returning to FIG. 1, the bottom surface of the water pan 11 is arranged at a position lower than the holding position of the work 9 of the work holder 10. And so that the work holder 10 and the work 9 are not submerged by the water supplied from the nozzle 61 (see FIG. 2), the water can be drained from the drain port 12 formed on the bottom surface of the water receiving pan 11. ing.
In addition, the structure which returned to the water supply path 8 via the circulation pump and the flow controller may be sufficient as the water which flowed out from the drain port 12, and the structure discharged | emitted out of the ultrasonic inspection apparatus S may be sufficient as it is.

<プローブおよびノズルアタッチメント>
次に、本実施形態に係る超音波検査装置Sが備えるプローブおよびノズルアタッチメントの構成について、図2を用いて更に説明する。図2は、プローブ4およびノズルアタッチメント6の模式断面図である。
<Probe and nozzle attachment>
Next, the configuration of the probe and nozzle attachment included in the ultrasonic inspection apparatus S according to the present embodiment will be further described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the probe 4 and the nozzle attachment 6.

プローブ4は、超音波放射面であるレンズ41と、信号線42と、上部電極43、圧電体44、下部電極45で構成される圧電素子と、接地線46と、を備えている。なお、図2に示すように、上部電極43には信号線42が接続され、下部電極45には接地線46が接続されている構成であるものとして説明するが、上部電極43には接地線46が接続され、下部電極45には信号線42が接続されている構成であってもよい。   The probe 4 includes a lens 41 that is an ultrasonic radiation surface, a signal line 42, a piezoelectric element including an upper electrode 43, a piezoelectric body 44, and a lower electrode 45, and a ground line 46. 2, it is assumed that the signal line 42 is connected to the upper electrode 43 and the ground line 46 is connected to the lower electrode 45, but the ground wire is connected to the upper electrode 43. 46 may be connected, and the lower electrode 45 may be connected to the signal line 42.

上部電極43および下部電極45を用いて圧電体44に高周波またはパルス電圧を印加することにより発生した超音波は、直接または何らかの媒体(図2では省略)を介して、レンズ41に伝えられ、そこからワーク9(図1参照)に照射されるようになっている。
また、またワーク9の表面や内部の界面や欠陥等で反射された超音波信号(エコー)は、逆の経路をたどって圧電素子(上部電極43、圧電体44、下部電極45)に到達し、電気信号に変えられる。ここで、反射面の材質により返ってくるエコーの信号強度は異なるため、超音波検査装置Sはこれをコントラストとして画像化することにより、構造や欠陥の位置情報を知ることができるようになっている。
Ultrasonic waves generated by applying a high frequency or pulse voltage to the piezoelectric body 44 using the upper electrode 43 and the lower electrode 45 are transmitted to the lens 41 directly or via some medium (not shown in FIG. 2). To the workpiece 9 (see FIG. 1).
In addition, the ultrasonic signal (echo) reflected by the surface of the work 9, the internal interface, defects, etc., follows the reverse path and reaches the piezoelectric element (upper electrode 43, piezoelectric body 44, lower electrode 45). , Converted into an electrical signal. Here, since the signal strength of the echoes returned differs depending on the material of the reflecting surface, the ultrasonic inspection apparatus S can know the positional information of the structure and defects by imaging this as a contrast. Yes.

ノズルアタッチメント6は、プローブ4の先端(超音波放射面であるレンズ41)を覆うように取り付けられ、レンズ41の下部にあたる部分に開口部であるノズル61が形成されている。また、矢印21で示す流れの向きで水が流れる水供給チューブ80を介して水供給路8からノズルアタッチメント6に水が供給されるようになっている。これにより、ノズルアタッチメント6の内部を水密し、ノズル61からワーク9(図1参照)の表面に水を落とすことで、レンズ41からワーク9の表面までの超音波の伝搬路を確保することができるようになっている。   The nozzle attachment 6 is attached so as to cover the tip of the probe 4 (lens 41 which is an ultrasonic radiation surface), and a nozzle 61 which is an opening is formed in a portion corresponding to the lower portion of the lens 41. Further, water is supplied from the water supply path 8 to the nozzle attachment 6 via a water supply tube 80 through which water flows in the direction of flow indicated by the arrow 21. Accordingly, the inside of the nozzle attachment 6 is water-tight, and water is dropped from the nozzle 61 onto the surface of the work 9 (see FIG. 1), thereby ensuring an ultrasonic wave propagation path from the lens 41 to the surface of the work 9. It can be done.

ここで、前記したように、プローブ4はプローブホルダ5に固定され、ノズルアタッチメント6はギャップ調整手段7によりプローブホルダ5に対する高さを調整することができるようになっている。即ち、プローブ4に対して、ノズルアタッチメント6を上下させることができるようになっている。なお、図2においては、ノズルアタッチメント6を基準として図示しており、ノズルアタッチメント6を下げた状態(レンズ41とノズル61とを離した状態)のレンズ41を実線で図示し、ノズルアタッチメント6を上げた状態(レンズ41とノズル61とを近づけた状態)のレンズ41を破線で図示している。   Here, as described above, the probe 4 is fixed to the probe holder 5, and the nozzle attachment 6 can adjust the height with respect to the probe holder 5 by the gap adjusting means 7. That is, the nozzle attachment 6 can be moved up and down with respect to the probe 4. In FIG. 2, the nozzle attachment 6 is shown as a reference. The lens 41 in a state where the nozzle attachment 6 is lowered (a state where the lens 41 and the nozzle 61 are separated) is shown by a solid line, and the nozzle attachment 6 is shown. The lens 41 in a raised state (a state in which the lens 41 and the nozzle 61 are brought close to each other) is illustrated by a broken line.

ノズルアタッチメント6をギャップ調整手段7により上下するストロークは、水供給路8の接続部8aの上下方向の開口長さdと概ね同じ程度とすることが望ましい。また、水供給路8のノズルアタッチメント6への取り付け位置(接続部8aの位置)は、プローブ4のレンズ41と概ね同じ高さとすることができることが望ましい。   It is desirable that the stroke in which the nozzle attachment 6 is moved up and down by the gap adjusting means 7 is approximately the same as the opening length d in the vertical direction of the connecting portion 8a of the water supply path 8. In addition, it is desirable that the attachment position of the water supply path 8 to the nozzle attachment 6 (position of the connecting portion 8a) can be approximately the same height as the lens 41 of the probe 4.

水の流量を小さくするためには、ノズル61の開口径Dは、小さいほうが望ましい。一方、ノズル61の開口径Dがレンズ41のレンズ径φより小さいと、ノズル61に超音波が当たって反射するため、観察したい部分に到達する超音波信号が減衰してS/N比が小さくなる上、不要なエコーが圧電素子に戻ってしまい、測定に影響を及ぼすおそれがある。したがって、ノズル61の開口径Dは、レンズ41のレンズ径φ以上であることが望ましい。   In order to reduce the flow rate of water, it is desirable that the opening diameter D of the nozzle 61 is small. On the other hand, when the opening diameter D of the nozzle 61 is smaller than the lens diameter φ of the lens 41, the ultrasonic wave hits the nozzle 61 and is reflected, so that the ultrasonic signal reaching the portion to be observed is attenuated and the S / N ratio is small. In addition, unnecessary echoes may return to the piezoelectric element, affecting the measurement. Therefore, it is desirable that the opening diameter D of the nozzle 61 is equal to or larger than the lens diameter φ of the lens 41.

さらに、ノズル61の開口部には図2に示すようにレンズ41の側が大きく開口し、ワーク9(図1参照)の側が小さく開口するようにテーパー62が設けられていることが望ましい。テーパー62を設けることにより、不要なエコーを防止するとともに、ノズル61からの水流を安定させることができる。   Further, it is desirable that the opening of the nozzle 61 is provided with a taper 62 so that the lens 41 side is largely opened as shown in FIG. 2 and the work 9 (see FIG. 1) side is opened small. By providing the taper 62, unnecessary echoes can be prevented and the water flow from the nozzle 61 can be stabilized.

<気泡除去動作>
次に、図3を用いて、レンズ41の表面の気泡13の除去について説明する。図3は、レンズ41の表面の気泡13を除去する際におけるプローブ4およびノズルアタッチメント6の模式断面図である。
<Bubble removal operation>
Next, the removal of the bubbles 13 on the surface of the lens 41 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the probe 4 and the nozzle attachment 6 when the bubbles 13 on the surface of the lens 41 are removed.

レンズ41は、照射された超音波が焦点を結ぶように凹レンズとなっており、中央部が外周部よりも高くなっている。このため、レンズ41の表面に気泡13が残ってしまうおそれがある。なお、レンズ41の表面に気泡13が残っていると、気泡13で超音波が反射され、不要なエコーが発生するとともに、観察したい部分に到達する超音波信号が減衰してS/N比が小さくなる。   The lens 41 is a concave lens so that the irradiated ultrasonic wave is focused, and the central part is higher than the outer peripheral part. For this reason, the bubbles 13 may remain on the surface of the lens 41. If the bubbles 13 remain on the surface of the lens 41, the ultrasonic waves are reflected by the bubbles 13, and unnecessary echoes are generated. At the same time, the ultrasonic signal reaching the part to be observed is attenuated and the S / N ratio is increased. Get smaller.

このため、本実施形態に係る超音波検査装置Sは、レンズ41の表面の気泡13を除去することができるようになっている。
具体的には、前記したように水供給路8のノズルアタッチメント6への取り付け位置(接続部8aの位置)をプローブ4のレンズ41と概ね同じ高さにする。
For this reason, the ultrasonic inspection apparatus S according to the present embodiment can remove the bubbles 13 on the surface of the lens 41.
Specifically, as described above, the attachment position of the water supply path 8 to the nozzle attachment 6 (position of the connecting portion 8a) is set to be substantially the same as the lens 41 of the probe 4.

このように配置された状態で、水供給チューブ80から矢印21の向きに大流量の水を流し込むことで、気泡13は水流に乗って矢印22の方向に移動してノズルアタッチメント6から排出されるか、矢印23の方向に移動してノズルアタッチメント6の上部に溜まり、レンズ41の面上からは除去される。   In such a state, by flowing a large amount of water from the water supply tube 80 in the direction of the arrow 21, the bubbles 13 ride on the water flow and move in the direction of the arrow 22 to be discharged from the nozzle attachment 6. Alternatively, it moves in the direction of the arrow 23 and accumulates on the upper part of the nozzle attachment 6 and is removed from the surface of the lens 41.

なお、高さ方向に見て、接続部8aの上端から3mm程度上げた位置から接続部8aの下端から3mm程度下げた位置までの間にレンズ41の表面が配置されるようにすることにより、レンズ41の表面からの気泡除去効果は有効に作用する。   In addition, when viewed in the height direction, the surface of the lens 41 is arranged between a position raised about 3 mm from the upper end of the connection portion 8a and a position lowered about 3 mm from the lower end of the connection portion 8a. The bubble removal effect from the surface of the lens 41 works effectively.

また、超音波検査をする際に、レンズ41の高さが水供給路8の接続部8aの高さから大きく外れてしまうと、有効に気泡除去することができなくなるおそれがあるが、そのような場合には、あらかじめ接続部8aの位置をプローブ4のレンズ41と概ね同じ高さにして気泡除去を行った後に、所定の高さにレンズ41を移動させることにより、気泡が除去された状態で超音波検査をすることができる。   In addition, when performing the ultrasonic inspection, if the height of the lens 41 is greatly deviated from the height of the connection portion 8a of the water supply path 8, there is a possibility that bubbles cannot be effectively removed. In such a case, the bubbles are removed by moving the lens 41 to a predetermined height after removing the bubbles by setting the position of the connection portion 8a to be approximately the same height as the lens 41 of the probe 4 in advance. Ultrasonography can be done with.

図4に、水供給チューブ80を介して水供給路8に供給する水の流量を調整する流量調整機構の例を示す。
気泡除去動作時に大流量の水を供給して、超音波検査動作時に所定の流量に調整する方法としては、例えば、図4(a)のように、遮断弁81と流量コントローラ82を備え、気泡除去動作時には流量コントローラ82を最大流量とし、超音波検査動作時には流量コントローラ82で所定の流量に調整することにより達成することができる。また、図4(b)のように、源流20を分岐して源流20a,20bとし、源流20aの側には遮断弁81aを備え、源流20bの側には遮断弁81bと流量コントローラ82を備え、気泡除去動作時には遮断弁81aを開弁し遮断弁81bを閉弁して大流量の水を供給し、超音波検査動作時には遮断弁81aを閉弁し遮断弁81bを開弁して流量コントローラ82で所定の流量に調整するものであってもよい。なお、以下の説明において、超音波検査装置Sは図4(a)に示す流量調整機構を備えているものとして説明する。
FIG. 4 shows an example of a flow rate adjusting mechanism that adjusts the flow rate of water supplied to the water supply path 8 via the water supply tube 80.
As a method of supplying a large flow rate of water during the bubble removal operation and adjusting to a predetermined flow rate during the ultrasonic inspection operation, for example, as shown in FIG. This can be achieved by setting the flow rate controller 82 at the maximum flow rate during the removal operation and adjusting the flow rate controller 82 to a predetermined flow rate during the ultrasonic inspection operation. As shown in FIG. 4B, the source stream 20 is branched into source streams 20a and 20b. The source stream 20a is provided with a shutoff valve 81a, and the source stream 20b is provided with a shutoff valve 81b and a flow rate controller 82. During the bubble removal operation, the shut-off valve 81a is opened and the shut-off valve 81b is closed to supply a large amount of water, and during the ultrasonic inspection operation, the shut-off valve 81a is closed and the shut-off valve 81b is opened to open the flow controller. 82 may be adjusted to a predetermined flow rate. In the following description, the ultrasonic inspection apparatus S will be described as including the flow rate adjusting mechanism shown in FIG.

<超音波検査動作>
次に、図5を用いて、ワーク9上を走査して超音波検査する場合について説明する。図5は、ワーク9上を走査する際におけるプローブ4およびノズルアタッチメント6の模式断面図である。
<Ultrasonic inspection operation>
Next, the case of performing an ultrasonic inspection by scanning the workpiece 9 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the probe 4 and the nozzle attachment 6 when scanning the workpiece 9.

ギャップ調整手段7により、ノズル61とワーク9の表面との距離であるギャップ31を調整する。ギャップ31の高さは、ワーク9の表面で水が表面張力で盛り上がる高さであり、具体的には図7を用いて後述するように3mm以下とすることが望ましい。また、下限については、ノズル61がワーク9の表面にぶつからない程度であればよい。   A gap 31 that is the distance between the nozzle 61 and the surface of the workpiece 9 is adjusted by the gap adjusting means 7. The height of the gap 31 is a height at which water rises by the surface tension on the surface of the workpiece 9, and specifically, it is desirable to set it to 3 mm or less as will be described later with reference to FIG. Further, the lower limit may be as long as the nozzle 61 does not hit the surface of the workpiece 9.

図5に示すように、ワーク9の左側の端面付近でプローブ4及びノズルアタッチメント6の高速走査を左向きから右向き(進行方向32)に折り返すと、慣性の法則および水の流れやすさから、水柱は、進行方向32と反対側に偏った形状となり、水は主に矢印25の方向に流れる。   As shown in FIG. 5, when the high-speed scanning of the probe 4 and the nozzle attachment 6 is turned from the left to the right (traveling direction 32) in the vicinity of the left end surface of the work 9, the water column is determined from the law of inertia and the ease of water flow. The shape is biased to the side opposite to the traveling direction 32, and water mainly flows in the direction of the arrow 25.

ここで、前述したように水が表面張力で盛り上がる高さ以下にギャップ31を設定すると、水の一部は表面張力および毛細管現象によりノズル61の進行方向32にも少量の水が溜まる水溜め24を形成することができ、超音波ビーム30の伝搬路を水で満たして、超音波ビーム30をワーク9に到達させることができる。これにより、プローブ4およびノズルアタッチメント6を高速で走査した場合でも安定した測定が可能となる。   Here, as described above, when the gap 31 is set below the height at which the water rises due to the surface tension, the water reservoir 24 in which a small amount of water accumulates in the traveling direction 32 of the nozzle 61 due to the surface tension and capillary action. The ultrasonic beam 30 can reach the work 9 by filling the propagation path of the ultrasonic beam 30 with water. Thereby, stable measurement is possible even when the probe 4 and the nozzle attachment 6 are scanned at high speed.

次に、プローブ4とワーク9との距離(水距離)を図5の例と同じに保ったまま、ギャップを大きくして走査した状態を図6を用いて説明する。図6は、ギャップを大きくしてワーク9上を走査する際におけるプローブ4およびノズルアタッチメント6の模式断面図である。   Next, a state in which scanning is performed with a larger gap while keeping the distance (water distance) between the probe 4 and the workpiece 9 the same as in the example of FIG. 5 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the probe 4 and the nozzle attachment 6 when the gap 9 is enlarged and scanned on the workpiece 9.

図6に示すように、ギャップ31aの高さは、ワーク9の表面で水が表面張力で盛り上がる高さより高い状態となっている。
ワーク9の左側の端面付近でプローブ4及びノズルアタッチメント6の高速走査を左向きから右向き(進行方向32)に折り返すと、慣性の法則および水の流れやすさから、水柱は、進行方向32と反対側に偏った形状となり、水は主に矢印25aの方向に流れる。
As shown in FIG. 6, the height of the gap 31 a is higher than the height at which water rises due to surface tension on the surface of the work 9.
When the high-speed scanning of the probe 4 and the nozzle attachment 6 is turned from left to right (traveling direction 32) in the vicinity of the left end surface of the work 9, the water column is opposite to the traveling direction 32 due to the law of inertia and the ease of water flow. The water flows mainly in the direction of the arrow 25a.

図6の場合では、図5の場合と異なり、進行方向32の側の水柱側面24aには毛細管現象による水溜め24(図5参照)が形成されず、ワーク9の表面状態や微妙な測定環境の変動によって超音波ビーム30の伝搬路の一部が水柱から外れることがあり、安定した測定ができない。また水の流量が小さいときは、水柱が水滴状に途切れてしまうことがある。これは、水の落下速度に対し走査速度が大きいときに起こると考えられる。   In the case of FIG. 6, unlike the case of FIG. 5, the water reservoir 24 (see FIG. 5) due to capillary action is not formed on the water column side surface 24 a on the traveling direction 32 side. Due to the fluctuations, a part of the propagation path of the ultrasonic beam 30 may be detached from the water column, and stable measurement cannot be performed. Moreover, when the flow rate of water is small, the water column may be interrupted in the form of water droplets. This is considered to occur when the scanning speed is larger than the falling speed of water.

<ギャップ長と水の流量の関係>
図7は、ノズル径を9mm、走査速度を1000mm/秒としたときに、安定した検査画像を得られる水の流量とギャップ長を調べた実験結果である。「○」は安定した検査画像を得られた条件、「×」は一部が欠けた検査画像しかえられなかった条件を示し、「−」については実験を行っていないことを示す。
<Relationship between gap length and water flow rate>
FIG. 7 shows the experimental results of examining the flow rate of water and the gap length with which a stable inspection image can be obtained when the nozzle diameter is 9 mm and the scanning speed is 1000 mm / second. “◯” indicates a condition under which a stable inspection image was obtained, “×” indicates a condition under which only a partial inspection image was obtained, and “-” indicates that no experiment was performed.

図7に示すように、3mmよりギャップ長を大きくすると流量をどのように変更しても安定した画像が得られないことが分かる。これは、図6で示したように、走査方向が右から左、または左から右に変化するときに、慣性の法則により水柱が振られることでレンズ41とワーク9の間に空気層が入り込んでしまうためと考えられる。
また、流量を大きくすると(流量が1.0(L/分)、1.4(L/分)の場合)、ワーク9の表面に泡ができる現象も見られた。
As shown in FIG. 7, it can be seen that if the gap length is made larger than 3 mm, a stable image cannot be obtained no matter how the flow rate is changed. As shown in FIG. 6, when the scanning direction changes from right to left or from left to right, an air layer enters between the lens 41 and the work 9 by shaking the water column according to the law of inertia. It is thought to be because.
Further, when the flow rate was increased (when the flow rate was 1.0 (L / min), 1.4 (L / min)), a phenomenon that bubbles were formed on the surface of the work 9 was also observed.

これに対し、ギャップ長が3mm以下とすると、水の流量を適切に設定することにより、安定した検査画像が得られる。また、ギャップ長が小さくなるにつれて、より少ない水量でも安定した画像が得られることが明らかになった。   On the other hand, when the gap length is 3 mm or less, a stable inspection image can be obtained by appropriately setting the flow rate of water. It was also found that a stable image can be obtained with a smaller amount of water as the gap length becomes smaller.

<ノズル61の開口径Dとレンズ41のレンズ径φとの関係>
次に、レンズ径φが6mmのプローブ4に対して、ノズル61の開口径Dを7、6、5mmとしたときの反射エコー波形を図8Aから図8Cに示す。
図8Aは、レンズ径φが6mm、ノズル開口径Dが7mmの場合であり、E11はワーク9の表面からの反射エコーであり、E12は超音波が集束した界面からの反射エコーである。図8Bは、レンズ径φが6mm、ノズル開口径Dが6mmの場合であり、E21はワーク9の表面からの反射エコーであり、E22は超音波が集束した界面からの反射エコーである。図8Cは、レンズ径φが6mm、ノズル開口径Dが5mmの場合であり、E31はワーク9の表面からの反射エコーであり、E32は超音波が集束した界面からの反射エコーである。
<Relationship Between Aperture Diameter D of Nozzle 61 and Lens Diameter φ of Lens 41>
Next, reflected echo waveforms when the opening diameter D of the nozzle 61 is set to 7, 6, and 5 mm with respect to the probe 4 having a lens diameter φ of 6 mm are shown in FIGS. 8A to 8C.
FIG. 8A shows a case where the lens diameter φ is 6 mm and the nozzle opening diameter D is 7 mm, E 11 is a reflected echo from the surface of the work 9, and E 12 is a reflected echo from the interface where the ultrasonic waves are focused. . FIG. 8B shows a case where the lens diameter φ is 6 mm and the nozzle opening diameter D is 6 mm, E 21 is a reflected echo from the surface of the work 9, and E 22 is a reflected echo from the interface where the ultrasonic waves are focused. . FIG. 8C shows a case where the lens diameter φ is 6 mm and the nozzle opening diameter D is 5 mm, E 31 is a reflected echo from the surface of the workpiece 9, and E 32 is a reflected echo from the interface where the ultrasonic waves are focused. .

ノズル開口径D=5mmの反射エコーE32は、ノズル開口径D=7mm,6mmの反射エコーE12,E22と比較して信号強度が小さくなっており、S/N比が低下していることがわかる。これは、ノズル61のエッジで超音波の一部が反射されて、焦点位置に照射されるエネルギーが下がるためである。したがって、ノズル61の開口径Dは、レンズ41のレンズ径φ以上であることが望ましい。 The reflection echo E 32 with the nozzle opening diameter D = 5 mm has a smaller signal intensity and a lower S / N ratio than the reflection echoes E 12 and E 22 with the nozzle opening diameter D = 7 mm and 6 mm. I understand that. This is because a part of the ultrasonic wave is reflected by the edge of the nozzle 61 and the energy irradiated to the focal position is lowered. Therefore, it is desirable that the opening diameter D of the nozzle 61 is equal to or larger than the lens diameter φ of the lens 41.

≪超音波検査装置処理≫
本実施形態に係る超音波検査装置Sを用いた超音波検査の処理について図10を用いて説明する。図10は、本実施形態に係る超音波検査装置Sを用いた超音波検査処理のフローチャートである。
≪Ultrasonic inspection device processing≫
An ultrasonic inspection process using the ultrasonic inspection apparatus S according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart of ultrasonic inspection processing using the ultrasonic inspection apparatus S according to the present embodiment.

ステップS1において、検査員は、ワーク9をワークホルダ10にセットする。この際、プローブ4は原点位置に配置されている。なお、必要であれば、ワーク9を観察するための適切なプローブ4をプローブホルダ5にセットする。   In step S <b> 1, the inspector sets the workpiece 9 on the workpiece holder 10. At this time, the probe 4 is disposed at the origin position. If necessary, an appropriate probe 4 for observing the workpiece 9 is set in the probe holder 5.

ステップS2において、超音波検査装置Sは、遮断弁81(図4(a)参照)を開弁して、水供給路8からノズルアタッチメント6に水を供給して水柱を形成する。   In step S2, the ultrasonic inspection apparatus S opens the shut-off valve 81 (see FIG. 4A) and supplies water from the water supply path 8 to the nozzle attachment 6 to form a water column.

ステップS3において、超音波検査装置Sは、ギャップ調整手段7を制御して水供給路8の接続部8aの位置をプローブ4のレンズ41と概ね同じ高さにする。
ステップS4において、超音波検査装置Sは、流量コントローラ82(図4(a)参照)を制御して水の流量を超音波検査時よりも大流量にしてレンズ41の表面の気泡13を除去する。気泡13の除去が完了すると、流量コントローラ82を制御して水の流量を超音波検査時の流量にしてステップS5に進む。
In step S <b> 3, the ultrasonic inspection apparatus S controls the gap adjusting means 7 so that the position of the connection portion 8 a of the water supply path 8 is substantially the same as the lens 41 of the probe 4.
In step S4, the ultrasonic inspection apparatus S controls the flow rate controller 82 (see FIG. 4A) to make the flow rate of water larger than that during the ultrasonic inspection and remove the bubbles 13 on the surface of the lens 41. . When the removal of the bubbles 13 is completed, the flow rate controller 82 is controlled to set the flow rate of water to the flow rate at the time of ultrasonic inspection, and the process proceeds to step S5.

ステップS5において、超音波検査装置Sは、x方向走査手段1およびy方向走査手段2を制御して、プローブ4をワーク9の観察位置へと移動させる。なお、移動の際、ノズル61がワーク9の表面に接触することを防止するため、高さ調整手段3によりプローブ4およびノズルアタッチメント6を高い位置としておくことが望ましい。   In step S <b> 5, the ultrasonic inspection apparatus S controls the x-direction scanning unit 1 and the y-direction scanning unit 2 to move the probe 4 to the observation position of the workpiece 9. In order to prevent the nozzle 61 from coming into contact with the surface of the workpiece 9 during the movement, it is desirable to place the probe 4 and the nozzle attachment 6 at a high position by the height adjusting means 3.

ステップS6において、超音波検査装置Sは、高さ調整手段3を制御してプローブ4とワーク9の表面との距離である水距離を調整して、ワーク9の観察対象となっている層に超音波の焦点を合わせる。   In step S <b> 6, the ultrasonic inspection apparatus S controls the height adjusting unit 3 to adjust the water distance, which is the distance between the probe 4 and the surface of the work 9, so Focus the ultrasound.

ステップS7において、超音波検査装置Sは、ギャップ調整手段7を制御してノズル61とワーク9の表面との距離であるギャップ31を調整する。具体的には、ギャップ31を3mm以下の適切な位置に調整する。   In step S <b> 7, the ultrasonic inspection apparatus S controls the gap adjusting means 7 to adjust the gap 31 that is the distance between the nozzle 61 and the surface of the workpiece 9. Specifically, the gap 31 is adjusted to an appropriate position of 3 mm or less.

ステップS8において、超音波検査装置Sは、x方向走査手段1およびy方向走査手段2を制御して、プローブ4を走査させながら、プローブ4により超音波検査を行う。   In step S <b> 8, the ultrasonic inspection apparatus S controls the x-direction scanning unit 1 and the y-direction scanning unit 2 to perform ultrasonic inspection with the probe 4 while scanning the probe 4.

ステップS9において、超音波検査装置Sは、x方向走査手段1およびy方向走査手段2を制御して、プローブ4を原点位置に移動させる。なお、移動の際、ノズル61がワーク9の表面に接触することを防止するため、高さ調整手段3によりプローブ4およびノズルアタッチメント6を高い位置としておくことが望ましい。   In step S9, the ultrasonic inspection apparatus S controls the x-direction scanning unit 1 and the y-direction scanning unit 2 to move the probe 4 to the origin position. In order to prevent the nozzle 61 from coming into contact with the surface of the workpiece 9 during the movement, it is desirable to place the probe 4 and the nozzle attachment 6 at a high position by the height adjusting means 3.

以上により、ワーク9の超音波検査を終了する。必要であれば、検査済みのワーク9をワークホルダ10から取り外して、新たなワーク9をワークホルダ10にセットし一連の超音波検査処理を行う。   Thus, the ultrasonic inspection of the work 9 is finished. If necessary, the inspected work 9 is removed from the work holder 10, a new work 9 is set in the work holder 10, and a series of ultrasonic inspection processes are performed.

なお、図10に示した原点位置で気泡除去動作(S3,S4)を行うものとして説明したが、これに限られるものではなく、原点位置で水柱を形成し(S2)、プローブ4を観察位置へ移動(S5)した後に、気泡除去動作(S3,S4)を行うものであってもよい。また、プローブ4を観察位置へ移動(S5)した後に、原点位置で水柱を形成し(S2)、気泡除去動作(S3,S4)を行うものであってもよい。   In addition, although it demonstrated as what performs bubble removal operation | movement (S3, S4) in the origin position shown in FIG. 10, it is not restricted to this, A water column is formed in an origin position (S2), and the probe 4 is set to observation position. After moving to (S5), the bubble removal operation (S3, S4) may be performed. Further, after moving the probe 4 to the observation position (S5), a water column may be formed at the origin position (S2), and the bubble removing operation (S3, S4) may be performed.

<作用・効果>
以上のように、本実施形態に係る超音波検査装置Sによれば、プローブ4を高速で走査させても、進行方向側に水溜め24(図5参照)を形成して安定した水柱(超音波伝搬路)を形成して、水の流量が少なくても安定した検査画像を得ることができる。また、プローブ4とノズルアタッチメント6とは独立して高さを調整することができるので、プローブ4の高さ(水距離)を制限することはない。
また、水の流量を低減させることができるため、ワーク9の下面9aを水から保護するワークホルダ10のシール構造も図9に示すような簡易な構成なもので十分となる。
<Action and effect>
As described above, according to the ultrasonic inspection apparatus S according to the present embodiment, even when the probe 4 is scanned at a high speed, the water reservoir 24 (see FIG. 5) is formed on the traveling direction side and a stable water column (super (Sound propagation path) is formed, and a stable inspection image can be obtained even if the flow rate of water is small. Moreover, since the height of the probe 4 and the nozzle attachment 6 can be adjusted independently, the height (water distance) of the probe 4 is not limited.
Further, since the flow rate of water can be reduced, a simple structure as shown in FIG. 9 is sufficient for the seal structure of the work holder 10 that protects the lower surface 9a of the work 9 from water.

また、本実施形態に係る超音波検査装置Sによれば、レンズ41の表面の気泡13を除去する気泡除去動作を行うことができるので、安定した検査画像を得ることができる。   In addition, according to the ultrasonic inspection apparatus S according to the present embodiment, since the bubble removing operation for removing the bubbles 13 on the surface of the lens 41 can be performed, a stable inspection image can be obtained.

超音波検査装置S
1 x方向走査手段(走査手段)
2 y方向走査手段(走査手段)
3 高さ調整手段
4 プローブ(超音波探触子)
5 プローブホルダ(ホルダ)
6 ノズルアタッチメント
7 ギャップ調整手段
9 ワーク
8 水供給路
8a 接続部
31 ギャップ(ノズルとワークとの距離)
41 レンズ
61 ノズル
81,81a,81b 遮断弁(流量調整手段)
82 流量コントローラ(流量調整手段)
D 開口径
φ レンズ径
Ultrasonic inspection equipment S
1 x-direction scanning means (scanning means)
2 y-direction scanning means (scanning means)
3 Height adjustment means 4 Probe (ultrasonic probe)
5 Probe holder (holder)
6 Nozzle attachment 7 Gap adjustment means 9 Work piece 8 Water supply path 8a Connection part 31 Gap (distance between nozzle and work piece)
41 Lens 61 Nozzle 81, 81a, 81b Shut-off valve (flow rate adjusting means)
82 Flow rate controller (flow rate adjustment means)
D Aperture diameter φ Lens diameter

本発明は、超音波検査装置、および、超音波検査方法に関する。 The present invention is an ultrasonic inspection device, Contact and relates to an ultrasonic inspection method.

そこで、本発明は、安定した検査画像が得られる超音波検査装置、および、超音波検査方法を提供することを課題とする。 Accordingly, the present invention is a stable ultrasonic inspection apparatus inspecting images is obtained, contact and, it is an object to provide an ultrasonic inspection method.

このような課題を解決するために、本発明は、水平方向に走査可能な走査手段と、前記走査手段に取り付けられる垂直方向の高さ調整手段と、前記高さ調整手段に取り付けられるホルダと、前記ホルダに取り付けられる超音波プローブと、ノズルから水を流出して前記超音波プローブの先端に設けられたレンズからワークの表面への連続した水流を形成するノズルアタッチメントと、前記高さ調整手段または前記ホルダに取り付けられ、前記ノズルアタッチメントを垂直方向に移動可能なギャップ調整手段と、を備え、前記高さ調整手段により、前記レンズと前記ワークの表面との距離を調整可能とし、前記ギャップ調整手段により、前記超音波プローブの前記レンズの位置を前記ノズルアタッチメントの内部で垂直方向に変化させるとともに、前記ノズルの前記ワークとの対向面と前記ワークの表面との距離を調整可能とすることを特徴とする超音波検査装置である。 In order to solve such a problem, the present invention comprises a scanning means capable of scanning in the horizontal direction, a vertical height adjusting means attached to the scanning means, a holder attached to the height adjusting means, An ultrasonic probe attached to the holder, a nozzle attachment that flows out water from the nozzle to form a continuous water flow from a lens provided at the tip of the ultrasonic probe to the surface of the workpiece , and the height adjusting means or A gap adjusting unit attached to the holder and capable of moving the nozzle attachment in a vertical direction, and the height adjusting unit can adjust a distance between the lens and the surface of the workpiece, and the gap adjusting unit. By changing the position of the lens of the ultrasonic probe in the vertical direction inside the nozzle attachment, An ultrasonic inspection device, characterized in that adjustable distance between the facing surface and the surface of the workpiece and the workpiece of the nozzle.

また、本発明は、水平方向に走査可能な走査手段、前記走査手段に取り付けられる垂直方向の高さ調整手段、前記高さ調整手段に取り付けられるホルダ、前記ホルダに取り付けられる超音波プローブ、ノズルから水を流出して前記超音波プローブの先端に設けられたレンズからワークの表面への連続した水流を形成するノズルアタッチメント、および、前記高さ調整手段または前記ホルダに取り付けられ前記ノズルアタッチメントを垂直方向に移動可能なギャップ調整手段、を有する超音波検査装置の超音波検査方法であって、前記ノズルアタッチメントに水を供給して、前記ノズルから水を流出させることにより、前記レンズから前記ワークの表面への連続した水流を形成するステップと、前記高さ調整手段により前記レンズと前記ワークの表面との高さを調整するステップと、前記ギャップ調整手段により前記ノズルの前記ワークとの対向面と前記ワークの表面との距離を調整するステップと、前記超音波プローブにより前記ワークの超音波検査を実行するステップと、を備えることを特徴とする超音波検査方法である。 The present invention also includes a scanning means capable of scanning in the horizontal direction, a vertical height adjusting means attached to the scanning means, a holder attached to the height adjusting means, an ultrasonic probe attached to the holder, and a nozzle. A nozzle attachment for flowing water to form a continuous water flow from the lens provided at the tip of the ultrasonic probe to the surface of the workpiece, and the nozzle attachment attached to the height adjusting means or the holder in the vertical direction an ultrasonic testing method of the ultrasonic inspection apparatus having a gap adjusting means, movable in, by supplying water to the nozzle attachment, by which water flows out from the nozzle, the surface of the workpiece from the lens forming a continuous water flow to, the lens and the workpiece by the height adjusting means And adjusting the height of the surface, and the step of adjusting the distance between the opposing surface and the surface of the workpiece and the workpiece of the nozzle by the gap adjusting means, ultrasonography of the work by the ultrasonic probe And a step of executing the ultrasonic inspection method.

本発明によれば、安定した検査画像が得られる超音波検査装置、および、超音波検査方法を提供することができる。 According to the present invention, stable ultrasonic inspection apparatus inspecting images is obtained, contact and can provide an ultrasonic inspection method.

Claims (15)

水平方向に走査可能な走査手段と、
前記走査手段に取り付けられる垂直方向の高さ調整手段と、
前記高さ調整手段に取り付けられるホルダと、
前記ホルダに取り付けられる超音波探触子と、
ノズルから水を流出して前記超音波探触子からワークへの連続した水流を形成するノズルアタッチメントと、
前記高さ調整手段または前記ホルダに取り付けられ、前記ノズルアタッチメントを垂直方向に移動可能なギャップ調整手段と、を備える
ことを特徴とする超音波検査装置。
Scanning means capable of scanning in the horizontal direction;
A vertical height adjusting means attached to the scanning means;
A holder attached to the height adjusting means;
An ultrasonic probe attached to the holder;
A nozzle attachment that flows water out of the nozzle to form a continuous water flow from the ultrasonic probe to the workpiece;
An ultrasonic inspection apparatus comprising: a gap adjusting unit attached to the height adjusting unit or the holder and capable of moving the nozzle attachment in a vertical direction.
超音波検査時において、前記ギャップ調整手段は、
前記ノズルと前記ワークとの距離を3mm以下とする
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波検査装置。
At the time of ultrasonic inspection, the gap adjusting means is
The ultrasonic inspection apparatus according to claim 1, wherein a distance between the nozzle and the workpiece is 3 mm or less.
前記超音波探触子のレンズ表面の気泡除去時において、前記ギャップ調整手段は、
前記ノズルアタッチメントの水供給路接続部を前記レンズと概ね同じ高さとする
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波検査装置。
When removing bubbles on the lens surface of the ultrasonic probe, the gap adjusting means is
The ultrasonic inspection apparatus according to claim 1, wherein a water supply path connection portion of the nozzle attachment is substantially the same height as the lens.
前記ノズルアタッチメントに供給する水の流量を調整する流量調整手段を備え、
前記流量調整手段は、
前記気泡除去時に供給する流量を、前記超音波検査時に供給する流量よりも大きくする
ことを特徴とする請求項3に記載の超音波検査装置。
A flow rate adjusting means for adjusting a flow rate of water supplied to the nozzle attachment;
The flow rate adjusting means is
The ultrasonic inspection apparatus according to claim 3, wherein a flow rate supplied at the time of removing the bubbles is larger than a flow rate supplied at the time of the ultrasonic inspection.
前記ノズルの開口径は、前記超音波探触子のレンズのレンズ径以上である
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の超音波検査装置。
The ultrasonic inspection apparatus according to claim 1, wherein an opening diameter of the nozzle is equal to or larger than a lens diameter of a lens of the ultrasonic probe.
水平方向に走査可能な走査手段、前記走査手段に取り付けられる垂直方向の高さ調整手段、前記高さ調整手段に取り付けられるホルダ、および、前記ホルダに取り付けられる超音波探触子、を備える超音波検査装置に接続して、水を供給する水供給路接続部と、
水を流出して前記超音波探触子からワークへの連続した水流を形成するノズルと、
前記高さ調整手段または前記ホルダに取り付けられ、垂直方向に移動可能なギャップ調整手段と、を備える
ことを特徴とするノズルアタッチメント。
Ultrasound comprising scanning means capable of scanning in the horizontal direction, vertical height adjusting means attached to the scanning means, a holder attached to the height adjusting means, and an ultrasonic probe attached to the holder A water supply path connection for connecting the inspection device and supplying water;
A nozzle that flows out water to form a continuous water flow from the ultrasonic probe to the workpiece;
A nozzle attachment comprising: a gap adjusting means attached to the height adjusting means or the holder and movable in a vertical direction.
超音波検査時において、前記ギャップ調整手段は、
前記ノズルと前記ワークとの距離を3mm以下とする
ことを特徴とする請求項6に記載のノズルアタッチメント。
At the time of ultrasonic inspection, the gap adjusting means is
The nozzle attachment according to claim 6, wherein a distance between the nozzle and the workpiece is 3 mm or less.
前記超音波探触子のレンズ表面の気泡除去時において、前記ギャップ調整手段は、
前記水供給路接続部を前記レンズと概ね同じ高さとする
ことを特徴とする請求項6に記載のノズルアタッチメント。
When removing bubbles on the lens surface of the ultrasonic probe, the gap adjusting means is
The nozzle attachment according to claim 6, wherein the water supply path connection portion has substantially the same height as the lens.
水の流量を調整する流量調整手段を備え、
前記流量調整手段は、
前記気泡除去時に供給する流量を、前記超音波検査時に供給する流量よりも大きくする
ことを特徴とする請求項8に記載のノズルアタッチメント。
Equipped with a flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of water,
The flow rate adjusting means is
The nozzle attachment according to claim 8, wherein a flow rate supplied at the time of removing the bubbles is larger than a flow rate supplied at the time of the ultrasonic inspection.
前記ノズルの開口径は、前記超音波探触子のレンズのレンズ径以上である
ことを特徴とする請求項6乃至請求項9のいずれか1項に記載のノズルアタッチメント。
The nozzle attachment according to any one of claims 6 to 9, wherein an opening diameter of the nozzle is equal to or larger than a lens diameter of the lens of the ultrasonic probe.
ノズルアタッチメントに水を供給して、ノズルから水を流出させることにより、超音波探触子からワークへの連続した水流を形成するステップと、
高さ調整手段により前記超音波探触子と前記ワークとの高さを調整するステップと、
ギャップ調整手段により前記ノズルと前記ワークとの距離を調整するステップと、
前記超音波探触子により前記ワークの超音波検査を実行するステップと、を備える
ことを特徴とする超音波検査方法。
Forming a continuous water flow from the ultrasonic probe to the workpiece by supplying water to the nozzle attachment and causing the water to flow out of the nozzle;
Adjusting the height of the ultrasonic probe and the workpiece by a height adjusting means;
Adjusting the distance between the nozzle and the workpiece by a gap adjusting means;
Performing an ultrasonic inspection of the workpiece by the ultrasonic probe. An ultrasonic inspection method comprising:
前記距離を調整するステップは、
前記ノズルと前記ワークとの距離を3mm以下とする
ことを特徴とする請求項11に記載の超音波検査方法。
Adjusting the distance comprises:
The ultrasonic inspection method according to claim 11, wherein a distance between the nozzle and the workpiece is 3 mm or less.
前記水流を形成するステップは、
前記ギャップ調整手段により前記ノズルアタッチメントの水供給路接続部を前記超音波探触子のレンズと概ね同じ高さとして前記レンズ表面の気泡を除去する
ことを特徴とする請求項11に記載の超音波検査方法。
Forming the water stream comprises:
The ultrasonic wave according to claim 11, wherein bubbles are removed from the surface of the lens by setting the water supply path connection portion of the nozzle attachment to substantially the same height as the lens of the ultrasonic probe by the gap adjusting means. Inspection method.
前記水流を形成するステップは、
前記ノズルアタッチメントに供給する水の流量を、前記超音波検査を実行するステップ時に供給する流量よりも大きくする
ことを特徴とする請求項13に記載の超音波検査装置。
Forming the water stream comprises:
The ultrasonic inspection apparatus according to claim 13, wherein a flow rate of water supplied to the nozzle attachment is larger than a flow rate supplied during the step of executing the ultrasonic inspection.
前記ノズルの開口径は、前記超音波探触子のレンズのレンズ径以上である
ことを特徴とする請求項11乃至請求項14のいずれか1項に記載の超音波検査方法。
The ultrasonic inspection method according to claim 11, wherein an opening diameter of the nozzle is equal to or larger than a lens diameter of a lens of the ultrasonic probe.
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