JP2004061213A - 水圧鉄管の板厚測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】足場を組むことなく、このため安全に、短期間に行うことができ、かつ、真の減板厚箇所を確実に測定できる水圧鉄管の板厚測定方法を提供する。
【解決手段】水圧鉄管１６、１７の内面１８及び外面１９の何れか１からなる測定面に吸着しながら自走する第１のマグネット台車１２０に設けられている清掃手段１２１によって、測定面を清掃する第１の工程と、測定面に吸着しながら自走する第２のマグネット台車１０に取付けられている渦流センサー８１、超音波センサー８２、及びエンコーダー７５によって、それぞれ水圧鉄管１６、１７の塗膜厚みＴ、塗膜厚みＴを含む測定面の総厚みＳ、及び第２のマグネット台車１０の走行位置を測定する第２の工程と、総厚みＳから、総厚みＳが測定された位置の塗膜厚みＴを引算して水圧鉄管１６、１７の板厚ｔを測定する第３の工程と、測定された板厚ｔをその測定箇所と共に出力する第４の工程とを有する。
【選択図】　　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水力発電所で使用する水圧鉄管の経年劣化に伴って生じる板厚の減少を、自動で遠隔操作により測定するための水圧鉄管の板厚測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水力発電所で使用する水圧鉄管は経年劣化に伴って板厚が減少し、強度が落ちてくるが、板厚が減少した水圧鉄管の耐圧強度を計算するために、水圧鉄管の板厚測定を定期的に行っている。この板厚測定においては、まず、測定する水圧鉄管の周囲に測定用の足場を組んでから、次に、作業者が手動式の超音波板厚計で持って、例えば、水圧鉄管の円周方向の上下左右の４箇所（各箇所５点（正方形の４隅及び中心）、合計２０点）を測定するようにしている。もしも、水圧鉄管の表面に水苔が付着していたり、また、埋め立てられた水圧鉄管の内側にヘドロが溜まっている場合には、正確に板厚を測定するために、清掃用の足場を水圧鉄管の外部（周囲）や内部に組み、測定前に人手により水圧鉄管の表面や内面を掃除している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の水圧鉄管の板厚測定方法においては、未だ解決すべき以下のような問題があった。
測定する水圧鉄管の周囲に測定用の足場を組むため、組立期間が必要となると共に、組立コストがかかり、さらに、作業者が高い足場上で作業するため、危険を伴うこともあった。
また、人手による手動測定では、水圧鉄管の円周方向を連続して測定していないため、真の減板厚箇所を見逃す恐れもあり、確実で安全な測定方法とは言えなかった。
さらに、清掃用の足場を水圧鉄管の外部や内部に組む必要が有る場合には、組立及び清掃のための時間が長くかかると共に、組立及び清掃に危険が伴うという問題もあった。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、足場を組むことなく、このため安全に、短期間に行うことができ、かつ、真の減板厚箇所を確実に測定できる水圧鉄管の板厚測定方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る水圧鉄管の板厚測定方法は、水力発電所で使用する水圧鉄管の板厚を、非破壊で測定する方法であって、水圧鉄管の内面及び外面のいずれか１からなる測定面に吸着しながら自走可能な第１のマグネット台車に測定面上を走行させて、第１のマグネット台車に設けられている清掃手段によって、測定面を清掃する第１の工程と、清掃手段によって清掃された測定面に、測定面に吸着しながら自走可能な第２のマグネット台車を走行させて、第２のマグネット台車に取付けられている超音波センサー、渦流センサー、及び走行距離計によって、それぞれ水圧鉄管の塗膜厚みを含む測定面の総厚み、塗膜厚み、及び第２のマグネット台車の走行位置を、実質的に連続して測定する第２の工程と、超音波センサーによって測定された総厚みから、総厚みが測定された位置の塗膜厚みを引算して水圧鉄管の板厚を測定する第３の工程と、測定された水圧鉄管の板厚をその測定箇所と共に出力する第４の工程とを有する。これによって、従来のように、測定する水圧鉄管の周囲に測定用の足場を組む必要がなく、遠隔操作にて水圧鉄管の板厚を自動的に測定することができる。また、水圧鉄管の板厚は超音波センサーによって測定された総厚みから、走行距離計により測定された距離を考慮して、総厚みが測定された位置で渦流センサーにより測定された塗膜厚みを引算して求めることができる。
【０００６】
本発明に係る水圧鉄管の板厚測定方法において、超音波センサーと渦流センサーは、第２のマグネット台車の進行方向に並べて配置され、第３の工程においては、超音波センサーによって測定された総厚みの出力から、走行距離計によって特定された位置の塗膜厚みを引算することもできる。これによって、超音波センサーと渦流センサーとを実質的に同一位置に置かなくてもよい。
本発明に係る水圧鉄管の板厚測定方法において、第４の工程においては、測定された水圧鉄管の板厚を、その測定箇所と共に断面図として表示手段に表示することもできる。これによって、測定結果をより明確に示すことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１〜図４に示すように、本発明の一実施の形態に係る水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第２のマグネット台車１０は、台車フレーム１１と、台車フレーム１１の前側に設けられた前部駆動手段１２と、台車フレーム１１の後側に設けられた後部駆動手段１３と、前部駆動手段１２の後部に設けられた距離測定手段１４とを備えており、台車フレーム１１の前端には板厚測定手段を有するセンサーホルダーユニット１５が設けられている。
【０００８】
特に、図４に示すように、第２のマグネット台車１０は水力発電所で使用する水圧鉄管１６の内面１８（センサーホルダーユニット１５の測定時の位置をａ、走行時の位置をｂで示す）又は水圧鉄管１７の外面１９（センサーホルダーユニット１５の測定時の位置をｃ、走行時の位置をｄで示す）からなる測定面に吸着しながら遠隔操作により自走するように構成されている。以下、これらについて詳しく説明する。なお、センサーホルダーユニット１５側を前側と定義する。
【０００９】
図１、図２、図５（Ａ）、（Ｂ）及び図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、台車フレーム１１は前側に配置された前側フレーム２０と後側に配置された後側フレーム２１とからなっている。
図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、前側フレーム２０に設けられた前部駆動手段１２は、前側フレーム２０の左右方向に平行間隔を開けて設けられた減速機付きの走行用直流モータ２２、２３と、走行用直流モータ２２、２３の出力軸にそれぞれ設けられた平ギア２４、２４ａ及び平ギア２４、２４ａにそれぞれ噛合する平ギア（図示せず）と、各平ギアが一端部に設けられ、中央部にウオームギア２５、２６が形成されたウオーム軸２７、２８と、ウオームギア２５、２６に噛合するウオームホイル２９、３０が中央部に設けられた二車輪駆動軸３１、３２とを備えている。
図５（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、前側フレーム２０の後端部と後側フレーム２１の前端部とは前後フレーム連結・車軸揺動軸２１ｂによって連結されており、マグネット車輪４５を設けた二車輪駆動軸５８、５９は、前後フレーム連結・車軸揺動軸２１ｂにより水平に対して±α（約５°）揺動することができる。
【００１０】
図７に示すように、二車輪駆動軸３１（３２も同じ）の先端部は、車輪フレーム３３の幅方向（走行方向と直交する方向）に所定の間隔を開けて設けられた軸受３４、３５により回転自由に支持されている。二車輪駆動軸３１の軸受３４、３５間には、太陽・遊星ギア３６が形成されており、太陽・遊星ギア３６の走行方向の両側には太陽・遊星ギア３６に噛合するアイドルギア３７、３８が、軸受（図示せず）を介して車輪フレーム３３に固定されたボルトタイプの固定軸３９、４０に回転可能に設けられている。
【００１１】
図７に示すように、アイドルギア３７、３８の走行方向（前後方向）外側には、アイドルギア３７、３８に噛合する太陽・遊星ギア４１、４２が形成された車輪駆動軸４３、４４が車輪フレーム３３に設けられた軸受を介して回転自由に支持されている。図２に示すように、車輪駆動軸４３、４４には踏面にウレタンゴムがコーティングされたマグネット車輪４５が取付けられている。かかる構成によって（特に、太陽・遊星ギア３６及び太陽・遊星ギア４１、４２を備えているので）、図４の右側に示すように、前部駆動手段１２の車輪フレーム３３は二車輪駆動軸３１、３２を中心にして回動することができ、これにより車輪フレーム３３の前後に設けられた一対のマグネット車輪４５は、水圧鉄管１６の内面１８（内径は、一例として、１５００ｍｍ）及び水圧鉄管１７の外面１９（外径は、一例として、７５０ｍｍ）に当接して走行することができる。
【００１２】
図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、後側フレーム２１に設けられた後部駆動手段１３は、後側フレーム２１の左右方向に平行間隔を開けて設けられた減速機付きの走行用直流モータ４６、４７と、走行用直流モータ４６、４７の出力軸に設けられた平ギア４８、４９及び平ギア４８、４９にそれぞれ噛合する平ギア５０、５１と、平ギア５０、５１が一端部に設けられ、中央部にウオームギア５２、５３が形成されたウオーム軸５４、５５と、ウオームギア５２、５３に噛合するウオームホイル５６、５７が中間部に設けられた二車輪駆動軸５８、５９とを備えている。図６（Ａ）、図１及び図４に示すように、ウオーム軸５４、５５はそれぞれ、ウオーム軸２７、２８とユニバーサルカップリング２７ａを介して連結されており、左右のマグネット車輪４５をそれぞれ、独立して同期運転可能に構成されている。
【００１３】
二車輪駆動軸５８（５９も同じ）も、図７に示す二車輪駆動軸３１と同様の構造で、図２に示すように、車輪フレーム３３ａを介して前後方向に一対の車輪駆動軸４３、４４が設けられており、一対の車輪駆動軸４３、４４にはマグネット車輪４５が取付けられている。かかる構成によって、図４の左側に示すように、後部駆動手段１３の車輪フレーム３３ａは二車輪駆動軸５８を中心にして回動することができ、これにより車輪フレーム３３ａの前後に設けられた一対のマグネット車輪４５は、水圧鉄管１６の内面１８及び水圧鉄管１７の外面１９に当接して走行することができる。
【００１４】
図８（Ａ）、（Ｂ）には、第２のマグネット台車１０の車輪角度調整機構６０を示す。車輪角度調整機構６０は、第２のマグネット台車１０が所定の大きさの径を有する水圧鉄管１６の内面１８及び水圧鉄管１７の外面１９を走行するのに支障がないように、前部駆動手段１２の２組の車輪フレーム３３及び後部駆動手段１３の２組の車輪フレーム３３ａの回動（傾き）を制限するための機構である。車輪角度調整機構６０は、前側フレーム２０の左右方向の両側に突出して設けられた勝手違いの一対の車輪ストッパー６１、６１ａ（図示せず）と、後側フレーム２１の左右方向の両側に突出して設けられた勝手違いの一対の車輪ストッパー６２、６２ａ（図示せず）とを備えている。
【００１５】
図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、車輪ストッパー６１（６２も同じ）は、二車輪駆動軸３１（５８も同じ）の上方に取付けられた取付け板６３（６３ａ）の走行方向の下端部に設けられた当接部６４、６５が車輪フレーム３３（３３ａ）の上面の両端部に当接することによって回動を制限するようになっている。なお、なお、車輪ストッパー６１（６１ａ）、６２（６２ａ）同士は勝手違いに形成されており、車輪ストッパー６２は、取付け板６３と勝手違いの取付け板６３ａと、取付け板６３ａの走行方向の下端部に設けられた当接部６５、６４を備えている。
【００１６】
図１及び図４に示すように、第２のマグネット台車１０の距離測定手段１４は、第２のマグネット台車１０が走行する際の走行位置を測定するものであり、前側フレーム２０の後側の左右方向の中間位置に設けられている。距離測定手段１４は８個のマグネット車輪４５と同様、距離測定手段１４の測長ローラー６６は走行時には、水圧鉄管１６の内面１８又は水圧鉄管１７の外面１９に常に接触して転動するようになっている。
【００１７】
図９に示すように、距離測定手段１４は、上下２本の取付ボルト６７を介して前側フレーム２０に固定されるＬ字状の取付ブラケット６８と、取付ブラケット６８の先端部に設けられた固定軸６９の回りに軸受７０を介して回動する回動アーム７１と、回動アーム７１の先端部に取付けられた筒状のカップリングケース７２、カップリングケース７２に連結された筒状のエンコーダーケース７３及びエンコーダーケース７３の端面を覆うエンコーダーキャップ７４とを備えている。エンコーダーケース７３内には走行距離計の一例であるエンコーダー７５が取付けられており、エンコーダー７５の出力軸７６にはカップリング７７を介して回転軸７８が取付けられている。回転軸７８とカップリングケース７２との間には軸受７８ａが設けられており、回転軸７８の先端部にはナイロン製の測長ローラー６６が取付けられている。
【００１８】
なお、取付ブラケット６８と回動アーム７１の先端部との間には、第２のマグネット台車１０の走行時に測長ローラー６６が水圧鉄管１６の内面１８及び水圧鉄管１７の外面１９に常に接触するように、回動アーム７１を付勢するための、図示しないコイルバネが設けられている。かかる構成によって、第２のマグネット台車１０の走行時、測長ローラー６６はコイルバネの付勢力により、水圧鉄管１６の内面１８及び水圧鉄管１７の外面１９に常に押し付けられて転動することにより、測長ローラー６６の回転を回転軸７８及びカップリング７７を介してエンコーダー７５に伝達することができる。
【００１９】
次に、図４及び図１０〜図１３を参照して、板厚測定手段を備えたセンサーホルダーユニット１５について説明する。
図４に示すように、センサーホルダーユニット１５は、第２のマグネット台車１０が走行する際の水圧鉄管１６、１７の板厚を測定するために、台車フレーム１１の前端に設けられており、前側フレーム２０の前端部に取付けられた回動用ブロック７９と、回動用ブロック７９の先端部に取付けられた支持ブロック８０と、支持ブロック８０の先端部に取付けられ、渦流センサー（塗膜厚さ計）８１及び反射型の超音波センサー８２を保持するセンサーホルダーブロック８３とを有している。
【００２０】
図１１に示すように、センサーホルダーブロック８３は第２のマグネット台車１０の走行時には、水圧鉄管１６の内面１８及び水圧鉄管１７の外面１９から渦流センサー８１及び超音波センサー８２までの隙間Ｇが常に一定な状態で移動するようになっている。
【００２１】
図１２及び図１３に示すように、回動用ブロック７９は、前側フレーム２０にねじ結合された取付ブラケット８４と、取付ブラケット８４に設けられた減速機付きの回動用直流モータ８５と、回動用直流モータ８５の垂直に向いた出力軸に設けられたベルトプーリー８６及びベルトプーリー８６に巻回された無端のタイミングベルト８７とを有している。回動用ブロック７９は、さらに、一端部にはタイミングベルト８７が巻回されたベルトプーリー８８が設けられ、中間位置にはウオームギア８９が形成されて取付ブラケット８４に軸受８４ａ、８４ｂを介して回転自由に支持されたウオーム軸９０と、ウオームギア８９と噛合するウオームホイル９１が一端部に固定され、取付ブラケット８４に軸受８４ｃ、８４ｄを介して回転自由に支持された回動軸９２と、回動軸９２に固定された回動アーム９３とを有している。
【００２２】
かかる構成によって、図４に示すように、減速機付きの回動用直流モータ８５を駆動することにより、回動アーム９３を取付ブラケット８４に対して垂直面内で回動することができる。回動アーム９３の先端部には、支持ブロック８０の後端部に設けられたスライダーベース９４が着脱可能なクイックシュー９５が取付けられている。
【００２３】
図１０、図１２及び図１３に示すように、スライダーベース９４に取付けられた支持ブロック８０のスライダーベース９６の下側には、スプリング押え９７が設けられており、スプリング押え９７とスプリング押え９７の下方に配置されたスライダー９８との間には、水平方向に所定の間隔を開けて配置された２個のコイルスプリング９９がスプリングガイド１００にガイドされて設けられている。従って、スライダー９８はコイルスプリング９９によって常時、一定の付勢力で下方に押えられており、スライダーベース９６に対して上下方向にスライドするようになっている。
【００２４】
図１０、図１２及び図１３に示すように、スライダー９８の先端部には、水平方向に所定の間隔を開けて配置された２個のコイルスプリング１０１が設けられており、２個のコイルスプリング１０１を介してセンサーホルダーブロック８３が下方に付勢された状態で取付けられている。２個のコイルスプリング１０１には、平面視して前方に開口を有するコ字状（二股状）のホルダーアーム１０２が設けられており、ホルダーアーム１０２の先端部には、所定の水平間隔Ｈを開けて連結ピン１０３を介して一対の連結アーム１０４、１０５が設けられている。
【００２５】
図１０及び図１３に示すように、側面視して下方に開口を有するコ字状の連結アーム１０４、１０５の前後方向の両下端部にはそれぞれ、連結ピン１０３ａを介して渦流センサー８１用で矩形枠状のジンバルケース１０６及び超音波センサー８２用で矩形枠状のジンバルケース１０７が設けられている。さらに、ジンバルケース１０６、１０７のそれぞれ前側、後側に設けられたボールスライド１０８、１０９を介して渦流センサー８１、超音波センサー８２をそれぞれ保持する渦流センサーホルダー１１０、超音波センサーホルダー１１１が設けられている。なお、ジンバルケース１０６及びジンバルケース１０７はそれぞれ、連結アーム１０４、１０５に対して自在継手機構で連結されている。
【００２６】
ジンバルケース１０６、１０７の左右方向の両側側面には、前後方向に所定の間隔Ｌを開けて車輪１１２が軸受を介して取付けられている。即ち、渦流センサーホルダー１１０、超音波センサーホルダー１１１共、４個の車輪１１２が設けられている。また、渦流センサーホルダー１１０、超音波センサーホルダー１１１の左右方向の両側側面にも、車輪１１３が軸受を介して取付けられている。なお、車輪１１３間の中心位置は連結ピン１０３の中心位置の垂線上にあり、車輪１１３は車輪１１２の下方に配置されている。かかる構成によって、図１１に示すように、第２のマグネット台車１０が水圧鉄管１６、１７の内面１８及び外面１９を走行する時に、渦流センサー８１及び超音波センサー８２までの隙間Ｇが常に一定な状態で移動することができる。
【００２７】
図１１及び図１２に示すように、回動用ブロック７９の取付ブラケット８４には、超音波センサー８２に接触媒質の一例である水を供給するための電磁弁１１５が取付座１１４を介して設けられており、電磁弁１１５にはエルボ１１６を介してカプラー１１７が取付けられている。電磁弁１１５には供給側のカプラー１１８が設けられており、図示しないフレキシブルホースをカプラー１１８に接続して電磁弁１１５を介して、カプラー１１７に接続された機内側フレキシブルホース（図示せず）を通して、超音波センサー８２の下端部に給水されるようになっている。これによって、超音波センサー８２と水圧鉄管１６の内面１８又は水圧鉄管１７の外面１９との隙間に水が充填されるため、超音波センサー８２から超音波を確実に水圧鉄管１６の内面１８又は水圧鉄管１７の外面１９に伝搬すると共に、内面１８及び外面１９からの反射波も確実に超音波センサー８２に伝搬される。
【００２８】
超音波センサーホルダー１１１に取付けられた超音波センサー８２により、水圧鉄管１６、１７の板厚ｔ及び塗膜厚みＴを含む総厚みＳを測定することができ、一方、渦流センサー８１により塗膜厚みＴのみを測定することができる。従って、水圧鉄管１６、１７の板厚ｔは、総厚みＳから塗膜厚みＴを引算することにより求めることができる。この演算は演算処理手段（図示せず）によって行っており、前記エンコーダー７５による走行位置Ｕの測定を行い、図１２に示すように、進行方向に並べて配置された渦流センサー８１と超音波センサー８２との距離Ｄを考慮して決定している。なお、本実施の形態に係る水圧鉄管の板厚測定方法においては、測定データの信号処理を行う演算処理手段と演算処理結果をディスプレイに表示する表示手段とを有する演算・表示装置（図示せず、例えば、パソコン）を使用している。
【００２９】
次に、図１４〜図１８を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る水圧鉄管の板厚測定方法において、測定前に水圧鉄管１６、１７の清掃のために用いる第１のマグネット台車１２０について説明する。
第１のマグネット台車１２０は、第２のマグネット台車１０により測定する前に、水圧鉄管１６の内面１８又は水圧鉄管１７の外面１９からなる測定面に吸着しながら自走し、第１のマグネット台車１２０に設けられている清掃手段１２１によって、前記測定面を清掃することができる。従って、第１のマグネット台車１２０の足廻り構造は、第２のマグネット台車１０のそれと略同じであるので、詳しい説明は省略する。なお、第２のマグネット台車１０と同一の構成要素については同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。
【００３０】
第１のマグネット台車１２０が第２のマグネット台車１０と主に異なる点は、車輪角度調整機構１２２である。図１４、図１５及び図１７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、車輪角度調整機構１２２は、前側フレーム２０ａの後端部の左右方向の両側に突出して設けられた勝手違いの一対の摺動ベース１２３、１２３ａと、摺動ベース１２３、１２３ａに形成された摺動部を走行方向に摺動する長尺棒状の摺動軸１２４とを備えている。
【００３１】
図１７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、車輪フレーム３３、３３ａの上面には所定の間隔Ｍを開けて、逆コップ状のバネケース１２５、１２６が内部にコイルスプリング１２７を抱いて設けられている。バネケース１２５、１２６の下端面１２８、１２９は勝手違いに、走行方向に沿って内側に向かって下降する傾斜面となって形成されており、下端面１２８、１２９は車輪フレーム３３、３３ａの傾き、即ち、マグネット車輪４５の角度を調整することができるようになっている。なお、第１のマグネット台車１２０においては、車輪角度調整機構１２２を用いたが、第２のマグネット台車１０と同じ車輪角度調整機構６０を用いることもできる。
【００３２】
図１７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、車輪フレーム３３、３３ａ上方のバネケース１２５、１２６の前後方向の内側面には、側面視して逆Ｔ字状の揺動アーム１３０、１３１の両端面が取付けられている。揺動アーム１３０、１３１の長さ方向（走行方向）の中央下部は、車輪フレーム３３、３３ａの上面に取付けられた軸受１３２、１３３とピン１３４を介して連結されている。揺動アーム１３０、１３１の先端部は摺動軸１２４の前、後端部に対して摺動し、かつピン１３５を介して回動するように構成されている。従って、図１７（Ｂ）に示すように、第１のマグネット台車１２０は、水圧鉄管１６の内面１８及び水圧鉄管１７の外面１９に沿って移動することができる。
【００３３】
次に、図１４〜図１６及び図１８（Ａ）、（Ｂ）を用いて清掃手段１２１について説明する。清掃手段１２１は、水圧鉄管１６の内面１８を清掃する場合には、図１８（Ａ）に示すように、前側フレーム２０ａの先端上部（取付ブラケットに代わるもの）に設けられた取付サドル（図示せず）に、また、水圧鉄管１７の外面１９を清掃する場合には、図１８（Ｂ）に示すように、前側フレーム２０ａの先端前部に設けられた取付ブラケット１３６を介して取付サドル（図示せず）に取付けられている。なお、図１４〜図１６は図１８（Ｂ）と同じ場合の図であって、水圧鉄管１７の外面１９を清掃する場合を表している。
【００３４】
図１８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、清掃手段１２１は、取付サドルに取付けられた固定部１３７と、固定部１３７に対して垂直面内で回動する回動部１３８とを備えている。
固定部１３７には、回動部１３８を回動する回動機構を有しており、回動機構は前記第２のマグネット台車１０に設けたセンサーホルダーユニット１５の回動アーム９３を回動する機構に類似しているが、駆動は手動で行うようになっている。回動部１３８には、水圧鉄管１６の内面１８及び水圧鉄管１７の外面１９に当接しながら回転可能な洗浄ブラシ１３９が設けられている。
【００３５】
回動機構においては、ブラシ角度調整ノブ１４０を介して、ウオームギア１４１を回転し、ウオームギア１４１に噛合したウオームホイル１４２を回転することにより、ウオームホイル１４２に一体的に取付けられた回動部材１４３を回動するようになっている。回動部材１４３には左右方向に間隔を開けて上下２段に一対の平行リンク１４４、１４５が設けられており、平行リンク１４４、１４５を介してブラシホルダー１４６が設けられている。
【００３６】
また、ブラシホルダー１４６は回動部材１４３に対してコイルバネ１４７を介して取付けられており、コイルバネ１４７による付勢力によりブラシホルダー１４６に取付けられた洗浄ブラシ１３９が水圧鉄管１６の内面１８及び水圧鉄管１７の外面１９に常に押し付けられるようになっている。コイルバネ１４７の付勢力を調整するために、コイルバネ１４７の上面に当接してねじ式の圧力調整ノブ１４７ａが設けられている。さらに、図１４及び図１６に示すように、ブラシホルダー１４６は、平行リンク１４４、１４５に一体的に設けられた取付部材１４６ａにピン１４６ｂを介して取付けられており、これにより、ブラシホルダー１４６は走行方向に直交する面内でピン１４６ｂの廻りに揺動することができる。
【００３７】
図１５及び図１６に示すように、ブラシホルダー１４６の上部には、走行方向に直交する方向に軸心が配置された減速機付きのブラシ駆動用直流モータ１４８が設けられており、ブラシ駆動用直流モータ１４８の出力軸１４８ａにカップリング１４８ｂを介して取付けられた駆動軸１４９の先端部には平ギア１５０が設けられている。平ギア１５０には平ギア１５０の下方に回転自由に配置されたアイドルギア１５０ａが噛合しており、アイドルギア１５０ａには、洗浄ブラシ１３９の回転軸１５１の先端部に取付けられた平ギア１５２が噛合して、回転軸１５１の両端部には軸受１５３、１５４が設けられている。かかる構成によって、ブラシ駆動用直流モータ１４８を駆動することにより、洗浄ブラシ１３９を回転することができる。洗浄ブラシ１３９のブラシ本体１３９ａは、ナイロン製のブラシ材が回転軸１５１にらせん状に埋め込まれて形成されている。
【００３８】
ブラシホルダー１４６の洗浄ブラシ１３９の上方には、走行方向に間隔Ｎを開けて給水パイプ１５５、１５６が設けられており、給水パイプ１５５、１５６の下側には所定のピッチでスプレーノズル１５７が、図１８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、噴き出し方向を洗浄ブラシ１３９に向けて取付けられている。従って、スプレーノズル１５７を介して洗浄ブラシ１３９付近の水圧鉄管１６の内面１８及び水圧鉄管１７の外面１９を高圧水により洗浄することができる。図１５に示すように、給水パイプ１５５、１５６の一端には給水用の継手１５８が設けられている。スプレーノズル１５７で水を噴出させながら洗浄ブラシ１３９を回転して測定面を洗浄して、板厚を正確に測定するようになっている。
【００３９】
なお、図１４〜図１６中の符号１５９、１６０は前側フレーム２０ａの先端側部に取付ブラケット１６１、１６２を介して設けられた給水用の電磁弁を、符号１６３はブラシ駆動用直流モータ１４８用のケーブルコネクターを表している。図１及び図４中の符号１６４は制御ケーブルコネクタを、符号１６５は超音波センサー８２用のプリアンプを、符号１６６は塗膜厚みコントローラーを、符号１６７はケーブルコネクタを表している。図１４中の符号１６８は制御ケーブルコネクタを、符号１６９は制御ケーブルコネクタ１６８に対応するケーブルコネクタを、符号１７０は給水用の継手１５８にホースで連結される水カプラを表している。また、符号２１ａは後側フレームを表している。
【００４０】
続いて、本発明の一実施の形態に係る水圧鉄管の板厚測定方法について、図を参照しながら説明する。なお、水圧鉄管１６の内面１８の長さ方向の所定の位置で円周方向に測定する場合について述べる。
（１）第１のマグネット台車１２０を組立てた後、図１８（Ａ）に示すように、第１のマグネット台車１２０の先端上部の取付サドルを介して清掃手段１２１を取付ける。清掃手段１２１を取付ける際、固定部１３７に対する洗浄ブラシ１３９を設けた回動部１３８の回動角度はブラシ角度調整ノブ１４０で行う。
【００４１】
（２）第２のマグネット台車１０を組立てた後、図４の位置ｂに示すように、センサーホルダーユニット１５を、第１のマグネット台車１０の前側フレーム２０に回動用ブロック７９の取付ブラケット８４を介して取付ける。センサーホルダーユニット１５を取付ける際、取付ブラケット８４に対するセンサーホルダーユニット１５の回動角度は回動用直流モータ８５を駆動して調整する。
（３）第１のマグネット台車１２０を、測定する水圧鉄管１６の開口部の内面１８に軸心方向に走行可能に配置した後、走行用直流モータ２２、２３、４６、４７を駆動して水圧鉄管１６に吸着させながら、測定位置まで移動させる。
【００４２】
（４）第１のマグネット台車１２０の走行用直流モータ２３、４７（進行方向右側のモータ）を駆動し、一方、走行用直流モータ２２、４６（進行方向左側のモータ）を停止して、第１のマグネット台車１２０を左側に旋回させて、第１のマグネット台車１２０の進行方向（向き）が円周方向となるまで移動させた後、走行用直流モータ２３、４７を停止する。
【００４３】
（５）第１のマグネット台車１２０の走行用直流モータ２２、２３、４６、４７を駆動して、第１のマグネット台車１２０を水圧鉄管１６に吸着させながら、水圧鉄管１６の内面１８を円周方向に自走させ（走行速度は最大３．５ｍ／分）、ブラシ駆動用直流モータ１４８を駆動して第１のマグネット台車１２０に設けられている清掃手段１２１の洗浄ブラシ１３９を回転することによって測定面を清掃する。ここで、複数のスプレーノズル１５７から測定面に水を噴出させると共に、洗浄ブラシ１３９を測定面に押し付けた状態でブラシ本体１３９ａを回転させて測定面を清掃する（第１の工程）。
【００４４】
（６）測定面の清掃が終了すると、第１のマグネット台車１２０を前記（３）及び（４）と逆の要領で水圧鉄管１６の開口部まで自走させた後、第１のマグネット台車１２０を水圧鉄管１６から取り出す。
（７）第１のマグネット台車１２０と同様に、第２のマグネット台車１０を、測定する水圧鉄管１６の内面１８の開口部の軸心方向に走行可能に配置し、走行用直流モータ２２、２３、４６、４７を駆動して水圧鉄管１６に吸着させながら、測定位置（清掃手段１２１によって清掃された位置）まで移動させる。
【００４５】
（８）第２のマグネット台車１０の走行用直流モータ２３、４７（進行方向右側のモータ）を駆動し、一方、走行用直流モータ２２、４６（進行方向左側のモータ）を停止して、第２のマグネット台車１０を左側に旋回させて、第２のマグネット台車１０の進行方向が円周方向となるまで移動させた後、走行用直流モータ２３、４７を停止する。
【００４６】
（９）第２のマグネット台車１０を水圧鉄管１６に吸着させて、清掃手段１２１によって清掃された前記測定面を走行させながら（走行速度は最大３．５ｍ／分）、第２のマグネット台車１０に取付けられている渦流センサー８１と超音波センサー８２並びにエンコーダー７５によって、それぞれ水圧鉄管１６の塗膜厚みＴ、塗膜厚みＴを含む測定面の総厚みＳ、及び第２のマグネット台車１０の走行位置Ｕを、実質的に連続して測定する（第２の工程）。この際、正確な測定をするために、超音波センサー８２から超音波を確実に内面１８に伝搬すると共に、外面からの反射波も確実に超音波センサー８２に伝搬されるようにするため、超音波センサー８２と水圧鉄管１６の内面１８との隙間Ｇに水が充填されるように常時給水されている。
【００４７】
（１０）渦流センサー８１によって測定された塗膜厚みＴ、超音波センサー８２によって測定された総厚みＳ、エンコーダー７５によって測定された走行位置Ｕを演算・表示装置の演算処理手段により、総厚みＳから、総厚みＳが測定された走行位置Ｕの塗膜厚みＴを引算して水圧鉄管１６の板厚ｔ（＝Ｓ−Ｔ）を求める（第３の工程）。
（１１）測定された水圧鉄管１６の板厚ｔを、その測定箇所（走行位置Ｕと同じ）と共に断面図として演算・表示装置の表示手段に出力する（第４の工程）。
（１２）測定面の板厚測定が終了すると、第２のマグネット台車１０を前記（７）及び（８）と逆の要領で水圧鉄管１６の開口部まで自走させた後、第２のマグネット台車１０を水圧鉄管１６から取り出す。
【００４８】
本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の水圧鉄管の板厚測定方法を構成する場合にも本発明は適用される。
【００４９】
前記実施の形態においては、渦流センサー８１と超音波センサー８２を、一定速度で移動する第２のマグネット台車１０の進行方向に所定の間隔Ｄを開けて並べて配置し、第３の工程においては、超音波センサー８２によって測定された総厚みＳの出力から、エンコーダー７５によって特定された総厚みＳの位置の塗膜厚みＴを引算することにより水圧鉄管１６の板厚ｔを求めたが、これに限定されず、必要に応じて、例えば、第２のマグネット台車１０を測定位置で停止して先ず渦流センサー８１で塗膜厚みＴを測定し、次いで、第２のマグネット台車１０を間隔Ｄだけ進めて第２のマグネット台車１０を停止して、超音波センサー８２で総厚みＳを測定し、引算することもできる。
【００５０】
第２のマグネット台車１０による測定面を水圧鉄管１６の内面１８としたが、これに限定されず、状況に応じて、水圧鉄管１７の外面１９とすることもできる。また、第２のマグネット台車１０による測定位置を水圧鉄管１６の円周方向としたが、これに限定されず、必要に応じて、水圧鉄管１６の軸方向とすることもできる。
測定された水圧鉄管１６の板厚ｔを、エンコーダー７５によって測定した測定位置と共に断面図として表示手段に表示するようにしたが、これに限定されず、状況に応じて、数値で出力することもできる。
【００５１】
なお、本実施の形態の水圧鉄管の板厚測定方法においては、清掃手段１２１を取付けた第１のマグネット台車１２０及びセンサーホルダーユニット１５を取付けた第２のマグネット台車１０は、人手により水圧鉄管１６の開口部の位置にセットした後は、遠隔操作により所定の位置を走行し、元の開口部の位置に戻って来るように構成されると共に、清掃手段１２１及びセンサーホルダーユニット１５も同様に、遠隔操作により自動的に清掃、板厚測定ができるように構成されている。従って、清掃及び板厚測定するために必要な足場を、水圧鉄管１６の内部や水圧鉄管１７の外部に仮設する必要は無い。また、従来、水圧鉄管の清掃は人手によって行っており、本実施の形態のような清掃手段を取付けたマグネット台車のような清掃ロボットは使用されていない。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１〜３記載の水圧鉄管の板厚測定方法においては、従来のように、測定する水圧鉄管の外部（周囲）や内部に測定用の足場を組む必要がなく、遠隔操作にて水圧鉄管の板厚を自動的に測定することができるので、安全に、しかも短期間に行うことができ、かつ、確実に測定できる。また、水圧鉄管の板厚は超音波センサーによって測定された総厚みから、走行距離計により測定された距離を考慮して、総厚みが測定された位置で渦流センサーにより測定された塗膜厚みを引算して求めることができるので、塗膜を除去しないで測定でき、これにより、除去作業が不要となり、さらに短期間に測定することができる。また、従来、人手によって行っていた水圧鉄管の清掃を、遠隔操作で、自動的に行うことができるので、水圧鉄管の外部や内部に清掃用の足場を組む必要がなく、さらに、安全に、しかも短期間に行うことができる。
【００５３】
特に、請求項２記載の水圧鉄管の板厚測定方法においては、超音波センサーと渦流センサーとを実質的に同一位置に置かなくてもよいので、超音波センサー及び渦流センサーの配置が容易となる。また、超音波センサー及び渦流センサーは特殊なものではなく、市販品を使用することができる。
請求項３記載の水圧鉄管の板厚測定方法においては、測定結果を断面図により明確に示すことができるので、結果の判断が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る水圧鉄管の板厚測定方法に用いるセンサーホルダーユニットを取付けた第２のマグネット台車の正面図である。
【図２】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いるセンサーホルダーユニットを取付けた第２のマグネット台車の平面図である。
【図３】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いるセンサーホルダーユニットを取付けた第２のマグネット台車の側面図である。
【図４】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いるセンサーホルダーユニットを取付けた第２のマグネット台車の水圧鉄管の内面及び外面を走行する場合の説明図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第２のマグネット台車の前部駆動手段の平断面図、側断面図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第２のマグネット台車の後部駆動手段の正断面図、側断面図である。
【図７】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第２のマグネット台車の前部駆動手段の車輪揺動機構を示す説明図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第２のマグネット台車の車輪角度調整機構を示す説明図である。
【図９】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第２のマグネット台車の距離測定手段を示す説明図である。
【図１０】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第２のマグネット台車に設けたセンサーホルダーユニットの正面図である。
【図１１】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第２のマグネット台車に設けたセンサーホルダーユニットの側面図である。
【図１２】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第２のマグネット台車に設けたセンサーホルダーユニットの平面図である。
【図１３】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第２のマグネット台車に設けたセンサーホルダーユニットの背面図である。
【図１４】本発明の一実施の形態に係る水圧鉄管の板厚測定方法に用いる清掃手段を取付けた第１のマグネット台車の正面図である。
【図１５】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる清掃手段を取付けた第１のマグネット台車の平面図である。
【図１６】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる清掃手段の正面図である。
【図１７】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第１のマグネット台車の車輪角度調整機構の説明図である。
【図１８】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第１のマグネット台車の水圧鉄管の内面、外面を走行する場合の説明図である。
【符号の説明】
１０：第２のマグネット台車、１１：台車フレーム、１２：前部駆動手段、１３：後部駆動手段、１４：距離測定手段、１５：センサーホルダーユニット、１６、１７：水圧鉄管、１８：内面、１９：外面、２０、２０ａ：前側フレーム、２１、２１ａ：後側フレーム、２１ｂ：前後フレーム連結・車軸揺動軸、２２、２３：走行用直流モータ、２４、２４ａ：平ギア、２５、２６：ウオームギア、２７：ウオーム軸、２７ａ：ユニバーサルカップリング、２８：ウオーム軸、２９、３０：ウオームホイル、３１、３２：二車輪駆動軸、３３、３３ａ：車輪フレーム、３４、３５：軸受、３６：太陽・遊星ギア、３７、３８：アイドルギア、３９、４０：固定軸、４１、４２：太陽・遊星ギア、４３、４４：車輪駆動軸、４５：マグネット車輪、４６、４７：走行用直流モータ、４８、４９：平ギア、５０、５１：平ギア、５２、５３：ウオームギア、５４、５５：ウオーム軸、５６、５７：ウオームホイル、５８、５９：二車輪駆動軸、６０：車輪角度調整機構、６１、６１ａ：車輪ストッパー、６２、６２ａ：車輪ストッパー、６３、６３ａ：取付け板、６４、６５：当接部、６６：測長ローラー、６７：取付ボルト、６８：取付ブラケット、６９：固定軸、７０：軸受、７１：回動アーム、７２：カップリングケース、７３：エンコーダーケース、７４：エンコーダーキャップ、７５：エンコーダー（走行距離計）、７６：出力軸、７７：カップリング、７８：回転軸、７８ａ：軸受、７９：回動用ブロック、８０：支持ブロック、８１：渦流センサー、８２：超音波センサー、８３：センサーホルダーブロック、８４：取付ブラケット、８４ａ〜８４ｄ：軸受、８５：回動用直流モータ、８６：ベルトプーリー、８７：タイミングベルト、８８：ベルトプーリー、８９：ウオームギア、９０：ウオーム軸、９１：ウオームホイル、９２：回動軸、９３：回動アーム、９４：スライダーベース、９５：クイックシュー、９６：スライダーベース、９７：スプリング押え、９８：スライダー、９９：コイルスプリング、１００：スプリングガイド、１０１：コイルスプリング、１０２：ホルダーアーム、１０３、１０３ａ：連結ピン、１０４、１０５：連結アーム、１０６、１０７：ジンバルケース、１０８、１０９：ボールスライド、１１０：渦流センサーホルダー、１１１：超音波センサーホルダー、１１２：車輪、１１３：車輪、１１４：取付座、１１５：電磁弁、１１６：エルボ、１１７：カプラー、１１８：カプラー、１２０：第１のマグネット台車、１２１：清掃手段、１２２：車輪角度調整機構、１２３、１２３ａ：摺動ベース、１２４：摺動軸、１２５、１２６：バネケース、１２７：コイルスプリング、１２８、１２９：下端面、１３０、１３１：揺動アーム、１３２、１３３：軸受、１３４：ピン、１３５：ピン、１３６：取付ブラケット、１３７：固定部、１３８：回動部、１３９：洗浄ブラシ、１３９ａ：ブラシ本体、１４０：ブラシ角度調整ノブ、１４１：ウオームギア、１４２：ウオームホイル、１４３：回動部材、１４４、１４５：平行リンク、１４６：ブラシホルダー、１４６ａ：取付部材、１４６ｂ：ピン、１４７：コイルバネ、１４７ａ：圧力調整ノブ、１４８：ブラシ駆動用直流モータ、１４８ａ：出力軸、１４８ｂ：カップリング、１４９：駆動軸、１５０：平ギア、１５０ａ：アイドルギア、１５１：回転軸、１５２：平ギア、１５３、１５４：軸受、１５５、１５６：給水パイプ、１５７：スプレーノズル、１５８：継手、１５９、１６０：電磁弁、１６１、１６２：取付ブラケット、１６３：ケーブルコネクター、１６４：制御ケーブルコネクタ、１６５：プリアンプ、１６６：塗膜厚みコントローラー、１６７：ケーブルコネクタ、１６８：制御ケーブルコネクタ、１６９：ケーブルコネクタ、１７０：水カプラ

Claims (3)

1. 水力発電所で使用する水圧鉄管の板厚を、非破壊で測定する方法であって、
   前記水圧鉄管の内面及び外面のいずれか１からなる測定面に吸着しながら自走可能な第１のマグネット台車に前記測定面上を走行させて、該第１のマグネット台車に設けられている清掃手段によって、前記測定面を清掃する第１の工程と、
   前記清掃手段によって清掃された前記測定面に、前記測定面に吸着しながら自走可能な第２のマグネット台車を走行させて、該第２のマグネット台車に取付けられている超音波センサー、渦流センサー及び走行距離計によって、それぞれ前記水圧鉄管の塗膜厚みを含む測定面の総厚み、前記塗膜厚み、及び前記第２のマグネット台車の走行位置を、実質的に連続して測定する第２の工程と、
   前記超音波センサーによって測定された前記総厚みから、該総厚みが測定された位置の前記塗膜厚みを引算して前記水圧鉄管の板厚を測定する第３の工程と、
   前記測定された水圧鉄管の板厚をその測定箇所と共に出力する第４の工程とを有することを特徴とする水圧鉄管の板厚測定方法。
2. 請求項１記載の水圧鉄管の板厚測定方法において、前記超音波センサーと前記渦流センサーは、前記第２のマグネット台車の進行方向に並べて配置され、前記第３の工程においては、前記超音波センサーによって測定された前記総厚みの出力から、前記走行距離計によって特定された位置の前記塗膜厚みを引算することを特徴とする水圧鉄管の板厚測定方法。
3. 請求項１及び２のいずれか１項に記載の水圧鉄管の板厚測定方法において、前記第４の工程においては、前記測定された水圧鉄管の板厚を、その測定箇所と共に断面図として表示手段に表示することを特徴とする水圧鉄管の板厚測定方法。

Images