JP2007263578A - 管内検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】管内面に汚れや錆等がある場合であっても検査ムラをなくして精度のよい検査を行うことのできる管内検査装置を得る。
【解決手段】管内壁にタイヤ３３を当接させて超音波によって管の腐食検査を行うタイヤ式センサ１１を搭載し、管内を走行して管壁を検査する管内検査装置１であって、管内面とタイヤ３３との間に接触媒質液又はクリーニング液を供給する液供給手段１３を備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、管内に挿入されて自走または牽引走行しながら管の状況を検査する管内検査装置に関するものである。

管内に挿入されて自走する走行台車に管内周面に沿って転動するタイヤ型超音波センサを搭載した管内検査装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００４−３９６６号公報

特許文献１に記載の管内検査装置で採用されているタイヤ式センサは、固定シャフトに超音波センサを取り付け、その周囲に柔軟なゴムタイヤを回転自在に配置し、超音波センサとゴムタイヤの間に接触媒質液を密封した構造である。そして、計測する管内面にゴムタイヤを押し付けることによって、管内面とゴムタイヤ間の空気を排除し、管板に超音波を入れ、管外面で超音波を反射させて管厚を計測している。
しかしながら、管内面に汚れや錆等があると、管内面とタイヤ式センサとの間に空気が入り込み、超音波が管板に入らないために管外面の腐食を計測できず、検査ムラが生じる場合があった。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、管内面に汚れや錆等がある場合であっても検査ムラをなくして精度のよい検査を行うことのできる管内検査装置を得ることを目的としている。

（１）本発明に係る管内検査装置は、管内壁にタイヤを当接させて超音波によって管の腐食検査を行うタイヤ式センサを搭載し、管内を走行して管壁を検査する管内検査装置であって、管内面とタイヤとの間に接触媒質液又はクリーニング液を供給する液供給手段を備えたことを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載の液供給手段は、接触媒質液又はクリーニング液を貯留する液貯留タンクと、接触媒質液又はクリーニング液をタイヤおよび／または管内面に付着させる液付着手段と、液貯留タンク内の接触媒質液又はクリーニング液を前記液付着手段に供給する液供給管と、を備えてなることを特徴とするものである。

（３）また、上記（２）に記載の液付着手段は、タイヤ式センサのタイヤおよび／または管内壁に当接する刷毛からなることを特徴とするものである。

（４）また、上記（２）または（３）に記載の液供給管は、その一端側に液貯留タンク内に挿入されるタンク挿入部を有し、該タンク挿入部がフレキシブルチューブからなり先端に錘が取り付けられていることを特徴とするものである。

（５）また、上記（２）〜（４）のいずれかに記載のものにおいて、タイヤ式センサと液貯留タンクはそれぞれ異なる台車に搭載され、液供給管におけるタイヤ式センサ側と液貯留タンク側とがロータリージョイントを介して連結されていることを特徴とするものである。

（６）また、管内壁にタイヤを当接させて超音波によって管の腐食検査を行うタイヤ式センサを搭載し、管内を走行して管壁を検査する管内検査装置であって、管内面および／またはタイヤに付着する付着物を除去するクリーニング手段を備えたことを特徴とするものである。

（７）また、上記（６）に記載のクリーニング手段は、タイヤ式センサのタイヤおよび／または管内壁に当接する刷毛からなることを特徴とするものである。

本発明においては、管内面とタイヤとの間に接触媒質液を供給するようにしたので、管内面に汚れや錆等がある場合であっても超音波を確実に管板に入れることができ、検査ムラをなくして精度のよい検査を行うことのできる。

図１は本発明の一実施の形態に係る検査台車１の説明図、図２、図３は図１に示した検査台車１の一部を拡大して示す拡大図である。以下、図１〜図３に基づいて本実施の形態に係る検査台車１の構成を説明する。なお、図１〜図３において検査台車１は被検査管９３内に配置された状態が示されている。

検査台車１は、台車の中心部を前後に貫通して配置される軸シャフト３、軸シャフト３の前後、すなわち台車の前後に設けられて軸シャフト３が管軸中心に配置されるように調整するセンタリング装置５、軸シャフト３の中央部、すなわち台車中央部に軸シャフト３を中心にして回転可能に設けられた回転ドラム７、回転ドラム７に管径方向移動可能に設けられたキャスタホルダ９、キャスタホルダ９に設けられたタイヤ式センサ１１、タイヤ式センサ１１に接触媒質液を供給する接触媒質液供給装置１３（図３参照）を備えている。
以下、主な構成をさらに詳細に説明する。

＜センタリング装置＞
センタリング装置５は、軸シャフト３に設置されて軸シャフト３前後方向に伸縮する空気圧シリンダ１５と、空気圧シリンダ１５の一端に回動自在に取り付けられたリンク脚部１７と、リンク脚部１７に回転自在に取り付けられた車輪１９と、を備えている。
センタリング装置５は、空気圧シリンダ１５を前後に伸縮させることによって、リンク脚部１７が軸シャフト３を中心にして拡縮する機構になっている。

＜回転ドラム＞
回転ドラム７は軸シャフト３を中心にして回転可能に取り付けられ、前方のセンタリング装置５（図中左側）に固定されたギヤードモータ２１によって回転駆動される。

＜キャスタホルダ＞
キャスタホルダ９はタイヤ式センサ１１を管軸直交方向を中心軸として回転自在に保持するものである。
キャスタホルダ９は回転ドラム７に設置されたシリンダ２３のシリンダロッド２５および、シリンダロッド２５と連動するガイドシャフト２７に設置されたＵ字状の第１支持部材２９と、第１支持部材２９の中央部に第１支持部材２９に収容されるようにして旋回自在に設置された第２支持部材３１と、を備えている。
そして、第２支持部材３１にタイヤ式センサ１１のタイヤ３３が回転自在に設置される。タイヤ回転中心軸３５と第２支持部材３１の旋回中心軸３７とは、図３に示すように、偏心されている。これによって検査台車１が管軸方向に移動しながら回転ドラム７が管軸周りに回転するときに、図４に示されるように、タイヤ式センサ１１が従動して管内面を螺旋状に進むようになっている。図４（ｂ）の矢印はタイヤ３３の移動軌跡を示している。

＜タイヤ式センサ＞
タイヤ式センサ１１は、図２に示すように、第２支持部材３１に設置された固定シャフト３９と、該固定シャフト３９に設置された超音波センサ４１と、固定シャフト３９に回転自在に設置された柔軟で超音波を通し易いゴム質のタイヤ３３と、を備え、超音波センサ４１とタイヤ３３の間に接触媒質液４３を封入した構造となっている。

上記のような構造のタイヤ式センサ１１においては、超音波センサ４１から発振した超音波は接触媒質液４３、タイヤ３３、タイヤ外面と管内面の間にある接触媒質液を通過して管板に入り、管外面で反射して戻ってきた超音波を捉えて管厚を計測する。管外面に腐食がある場合、腐食面で反射して戻るまでの時間が短くなり、管厚が薄く計測される。
なお、腐食のある位置は、検査台車１に取り付けた距離計（図示なし）により、計測でき、計測データは、後述する計測・操作盤７７に送られ、記録される。

＜接触媒質液供給装置＞
接触媒質液供給装置１３は、図３に示すように、キャスタホルダ９に取り付けられた刷毛４５と、刷毛４５に接触媒質液を供給する吸湿スポンジ４７と、吸湿スポンジ４７に接触媒質液を供給するチューブ４９と、後述する第１補助台車６５（図７参照）に設けられて接触媒質液を貯留する貯留タンク５１と、該貯留タンク５１内の接触媒質液を、チューブ５５を介して吸湿スポンジ４７に送るポンプ５３（図５参照）を備えて構成される。

刷毛４５は、その先端部がタイヤ３３の管設置部位より少し出っ張るようになっており、検査台車１を管内に設置した状態で刷毛４５の先端が管内面に接触するようになっている。また、刷毛４５における先端が管内面に、刷毛４５における中間部位がタイヤ３３にそれぞれ接触している。
貯留タンク５１は、図５に示されるように、検査台車１に接続される第１補助台車６５に設けられている。貯留タンク５１内には接触媒質液を吸い込むためのチューブ５５が設置されている。チューブ５５は所定の長さを有し貯留タンク５１内で自由に動けるフレキシブルなものである。
チューブ５５の先端は吸い込み口になっており、吸い込み口には錘５６が設置されている。このため、チューブ５５の先端の吸い込み口は貯留タンク５１内で常時鉛直下方向に移動できるようになっている。

このようにフレキシブルなチューブ５５の先端に錘５６が設けられ、かつ鉛直方向に移動できるようになっているので、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように補助台車がローリングして第１補助台車６５の姿勢の変化に伴い接触媒質液の液面が変動しても、チューブ５５先端は常に貯留タンク５１の底面に配置されるようになる。このため、吸い込み口が常に接触媒質液の中にあり、空気を吸い込むことなく接触媒質液を吸入できる。

上記のような接触媒質液供給装置１３においては、ポンプ５３によって貯留タンク５１内の接触媒質液がチューブ５５を介して吸湿スポンジ４７に供給されて吸収・保持される。吸湿スポンジ４７に保水された接触媒質液は毛細現象によって刷毛４５に供給され、回転するタイヤ３３の表面及び管内面に塗布される。接触媒質液を貯留タンク５１から検査台車１に供給するチューブ４９は、その途中でロータリージョイントなどによって回転自在に接続されている。

上記の接触媒質液供給装置１３においては、刷毛４５がタイヤ３３および管内面に接触しており、タイヤ３３外周面及び管内面の汚れを除去できるようになっているので、本発明におけるクリーニング手段としても機能している。
接触媒質液としては、例えば水、グリセリン、油などを用いることができる。もっとも、クリーニング液と共用することを考慮すると水が最も好ましい。
なお、刷毛４５をクリーニング手段として用いる場合には、クリーニング液を供給しなくても一定のクリーニング効果が得られるので、本発明では、クリーニングを目的とする場合には、刷毛４５を取り付けてクリーニング液を供給しない場合も含む。

次に、上記のように構成された検査台車１を管内に挿入して走行させ、実際に管壁を検査するのに必要とされる管内検査装置５７の全体構成について説明する。
図７は、管内検査装置５７の全体構成の説明図である。
管内検査装置５７は、前方に配置されて後続の検査台車１等を牽引する前方走行台車５９、前方走行台車５９に連結器６１によって連結されて管厚を計測する検査台車１、検査台車１に連結器６１によって連結されて接触媒質液を貯留する貯留タンク５１を備えた第１補助台車６５、第１補助台車６５の後方に連結器６１によって連結されて制御・計測機器を搭載した第２補助台車６７、第２補助台車６７の後方に連結器６１によって連結された後方走行台車６９、後方走行台車６９の後方に連結器６１によって連結されたコネクタ台車７１、コネクタ台車７１に接続される電源・高圧空気供給チューブ、通信・制御用のケーブルを集合した集合ケーブル７３に一定の張力を付与するケーブル牽引装置７５、走行台車、検査台車１、補助台車の制御信号を送信する計測・操作盤７７を備えている。以下、各構成を詳細に説明する。

＜走行台車＞
走行台車５９は、図８に示すように、本体部７９に設けられた複数の空気圧シリンダ８１によって拡縮する走行脚８３に駆動モータ８５と連動した車輪８７を取り付けて構成される。そして、車輪８７を空気圧シリンダ８１によって管面に押し付け、車輪８７を駆動して後続の検査台車１を牽引しながら管路内を走行する。
前方走行台車５９にはその前端部に照明器８９と小型ＴＶカメラ９１を搭載している。照明器８９で管内を照らして内部を小型ＴＶカメラ９１で撮像する。
後方走行台車６９にはこれら照明器８９と小型ＴＶカメラ９１は搭載されず、これらはコネクタ台車７１の後端部に搭載されている。

上記のように構成された管内検査装置５７によって、既設の配管を検査する検査方法を説明する。図９は管壁検査方法の説明図である。なお、図９の例では、図７で示したものに補助台車６８を一台追加したものが示されている。
検査を行う場合には、例えば管路上で被検査管９３の所定区間ごとに立抗９５を掘削し、管路の一部を開放し、機器の挿入口となる傾斜ガイド管９７を取り付ける。当該検査装置は、トレイ９９に載せて傾斜ガイド管９７の管端に取り付ける。計測・操作盤７７と、集合ケーブル７３は、管路外の地上部に設置し、管内に挿入される機器類と計測・操作盤７７は集合ケーブル７３で接続する。

検査台車１を含む機器類の管路内への導入は、前方走行台車５９の走行脚８３をシリンダで拡張し、車輪８７を管面に押し付け、前方走行台車５９を走行させて後続の検査台車１等を牽引しながら傾斜ガイド管９７を通して被検査管路内に挿入する。

検査は、前後２台の走行台車５９、６９によって検査台車１と複数の補助台車とケーブルを被検査管路内で牽引走行しながら行われる。なお、本実施の形態では検査台車１、補助台車の前方に前方走行台車５９を配置し、検査台車１、補助台車の後方に後方走行台車６９を配置しているので、前方走行台車５９が検査台車１、補助台車を牽引し、後方走行台車６９が検査台車１、補助台車を後押しする構成になっている。そのため、管の曲がり部など単一の走行台車での走行では走行が困難な場所であっても、円滑な走行ができる。

計測は、検査台車１のセンタリング装置５を拡張して検査台車１を管のセンタに保持し、回転ドラム７を回転しながら複数のタイヤ式センサ１１をシリンダ２３で管面に押し付け、刷毛４５で管面に接触媒質液を塗布すると共にタイヤ３３に付着した泥等の付着物を拭い除去しながら螺旋状に行う（図４参照）。

螺旋の計測ピッチは次式で表すように走行速度と回転ドラム７の回転速度で決定されるので、計測ピッチの設定・変更は走行速度と回転ドラム７の回転速度を設定・変更することで容易に行える。
Ｐ＝Ｖ×Ｓ／Ｒ
Ｖ：走行速度、Ｓ：タイヤセンサの取付台数、Ｒ：回転速度
また、走行及び計測操作は、地上に設置している計測・操作盤７７から通信・制御用のケーブルを通じて行うことができる。
このように、走行速度と回転ドラム７の回転速度の操作のみで旋回ピッチを任意に変更できるようにしたことで制御と操作を容易にできる効果がある。
補助台車に搭載された計測装置で計測されたデータは計測・操作盤７７に送られ、データ処理器に記録される。
さらに、管路内の様子は、走行台車に取り付けた複数の照明器８９と小型ＴＶカメラ９１によって、随時ケーブルを通じて計測・操作盤７７に送られ、管路外から観測できる。

管内に挿入した検査機器類を戻す場合は、定トルク型のケーブル牽引装置７５でケーブルを引き巻き戻しながら走行を行う。巻き戻されたケーブルはケーブルドラム（図示なし）に巻きつける。
被検査管９３の１区間の検査が終了すれば、一旦検査装置を取り出すと共に傾斜ガイド管９７を取り外し、傾斜ガイド管９７を隣接した次の区間の被検査管側に接続して検査装置を挿入して同様の検査を行う。

以上のように、本実施の形態においては、タイヤ式センサ１１のタイヤ３３及び管内面に接触媒質液を塗布するようにしたので、タイヤ３３と管内面との間に空気が入らず超音波を確実に管板に入れることができ、計測ムラを無くした精度の高い検査を行うことができる。
また、接触媒質液の供給をタイヤ３３および管内面に接触する刷毛４５によって行うことから、刷毛４５がタイヤ３３および管内面に付着している泥などの付着物を除去する機能を有し、接触媒質液の塗布とクリーニングを同時にできる。さらに、供給される接触媒質液はタイヤ３３及び管内面の付着物を除去するクリーニング液としても機能する。

なお、上記の実施の形態においては、検査機器を被検査対象管に挿入するに際して立抗９５を掘削し、管路の一部を開放する例を示したが、バルブ等や管の取り外しが可能な場所であれば、そこを開放して、上記と同様に傾斜ガイド管を設置するようにすればよい。

本発明の一実施の形態に係る管内検査装置の説明図である。 図１の一部を拡大して示す拡大図である。 図１の一部を拡大して示す拡大図である。 本発明の一実施の形態に係る管内検査装置の動作を説明する説明図である。 本発明の一実施の形態に係る接触媒質液供給タンクの構成の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る接触媒質液供給タンクの動作の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る管内検査装置の全体構成の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る走行台車の説明図である。 本発明の一実施の形態に係る管内検査装置による検査方法の説明図である。

符号の説明

１ 検査台車、１１ タイヤ式センサ、１３ 接触媒質液供給装置、３３ タイヤ、４５ 刷毛、４９、５５ チューブ、５１ 貯留タンク、５６ 錘。

Claims (7)

1. 管内壁にタイヤを当接させて超音波によって管の腐食検査を行うタイヤ式センサを搭載し、管内を走行して管壁を検査する管内検査装置であって、
   管内面とタイヤとの間に接触媒質液又はクリーニング液を供給する液供給手段を備えたことを特徴とする管内検査装置。
2. 液供給手段は、接触媒質液又はクリーニング液を貯留する液貯留タンクと、接触媒質液又はクリーニング液をタイヤおよび／または管内面に付着させる液付着手段と、液貯留タンク内の接触媒質液又はクリーニング液を前記液付着手段に供給する液供給管と、を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の管内検査装置。
3. 液付着手段は、タイヤ式センサのタイヤおよび／または管内壁に当接する刷毛からなることを特徴とする請求項２に記載の管内検査装置。
4. 液供給管は、その一端側に液貯留タンク内に挿入されるタンク挿入部を有し、該タンク挿入部がフレキシブルチューブからなり先端に錘が取り付けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の管内検査装置。
5. タイヤ式センサと液貯留タンクはそれぞれ異なる台車に搭載され、液供給管におけるタイヤ式センサ側と液貯留タンク側とがロータリージョイントを介して連結されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の管内検査装置。
6. 管内壁にタイヤを当接させて超音波によって管の腐食検査を行うタイヤ式センサを搭載し、管内を走行して管壁を検査する管内検査装置であって、
   管内面および／またはタイヤに付着する付着物を除去するクリーニング手段を備えたことを特徴とする管内検査装置。
7. クリーニング手段は、タイヤ式センサのタイヤおよび／または管内壁に当接する刷毛からなることを特徴とする請求項６に記載の管内検査装置。

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