JP2009128122A - 自走式探傷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転半径が小さく、前後走査を行う場合に元の位置に戻りやすく、しかも、１人で持ち運びすることが可能な自走式探傷装置を提供する。
【解決手段】自走式探傷装置１を中輪駆動とするため、少なくとも１つの前輪５と、少なくとも１つの後輪６と、２つのモータ駆動中輪４，４とを設けるようにすると共に、２つのモータ駆動中輪４，４をマグネットタイヤとし、車体左右中心ＣＬに対してほぼ左右対称に配設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自走式探傷装置に関し、特に、供用中の鋼構造物上を自走しながら検査する自走式探傷装置に関する。

圧縮ガス、液化ガスを貯蔵する球形タンク（球形ガスホルダー）や円筒タンク等の鋼構造物は、何枚もの板（球殻板、胴板）をつなぎ合わせることによってタンク本体が形成されている。このため、上記した鋼構造物にあっては、タンクの溶接部を定期的に検査しなければならない。定期検査は、タンクの使用を停止し、タンク内部のガスを開放した後、足場を組んで塗装を剥がし、それからタンク内外面の探傷試験を行うというものであるが、タンク外面から超音波探傷試験を実施した場合においては、このような開放点検を延長することができる。

従来、供用中の鋼構造物上を自走しながら検査する自走式探傷装置にあっては、吸盤の付いた複数の足を交互に動かして移動するもの、マグネットキャタピラによって移動するものが知られているが、前者には、大きい（例えば直径約１．８ｍ）、重い（約１４０kg）、移動や取り付けが大変（取り付けはクレーンによる上げ下げ）、装置の維持管理費がかかる、という問題がある。また、後者には、塗膜に傷がつく、重く１人では持ち運べない、同一半径上の前後走査が困難、往路と復路とでは移動軌跡が異なり元の位置に戻すのが困難、立て板の横方向移動時の落ち込みが大きい、という問題がある。

そこで、供用中の鋼構造物上を塗膜に傷をつけることなく自走しながら検査する小型の自走式探傷装置として、マグネットタイヤによって移動するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、特許文献１に開示されている自走式探傷装置にあっては、駆動モータと、アームの作動によって圧力容器本体の胴部に接触する接触子（探傷子）とを備えた移動体に、圧力容器本体の胴部の外周面に吸着可能な永久磁石よりなる一対の駆動車輪と、駆動輪と同様に永久磁石よりなる一対の補助車輪とを枢支させることにより、圧力容器本体の胴部上を自走しながら圧力容器本体の胴部の溶接部分に対する超音波探傷試験を行うようになっている。

特開平１０−１９８５４号公報（図１，２）

ところで、マグネットタイヤによって移動する従来の自走式探傷装置にあっては、駆動形態は前輪駆動または後輪駆動となる。そのため、回転半径を小さくすることができないという問題があるだけでなく、前進時と後退時とでは走行軌跡が異なってしまうため、前後走査を行う際に、元の位置（原点、溶接線のＴクロスのこと）に戻りづらいという問題がある。また、４輪全てに吸着力があるのでトルクの大きい大型の駆動モータを用いなければならない。したがって、車体重量は重くなり、１人で持ち運ぶには困難となってしまう。

本発明は、こうした事情に鑑みてなされたものであり、回転半径が小さく、前後走査を行う場合に元の位置に戻りやすく、しかも、１人で持ち運びすることが可能な自走式探傷装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、マグネットタイヤにより鋼構造物に吸着しながら自走して、前記鋼構造物の探傷検査を行う自走式探傷装置において、
前記自走式探傷装置は、少なくとも１つの前輪と、少なくとも１つの後輪と、２つのモータ駆動中輪とを備えると共に、前記２つのモータ駆動中輪を前記マグネットタイヤとし、車体左右中心に対してほぼ左右対称となるように配設したことを特徴とする。

上記目的を達成するため請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記前輪と前記後輪とを前記鋼構造物に吸着不可としたことを特徴とする。

請求項１，２に記載の発明によれば、駆動形態は前後輪の間に、２つのマグネットタイヤが配設された中輪駆動となる。これにより、左右の駆動輪を互いに逆向きに回転駆動すると、車体はその場回転をするようになるので、回転半径を小さくすることができる。また、同一半径上であっても往路と復路との走行軌跡がほぼ一致するようになるので、例えばＴクロス部にて前後走査を行う際に、元の位置に容易に戻すことができるようになる。また、駆動輪のみをマグネットタイヤとすることによって、４輪がマグネットタイヤとした従来のものよりトルクが小さい小型の駆動モータを用いることができる。したがって、車体重量は軽くなり、１人で持ち運ぶことができるようになる。

本発明によれば、車体フレームに、少なくとも１つの前輪と、少なくとも１つの後輪と、２つのモータ駆動中輪とを配設した。さらに、２つのモータ駆動中輪をマグネットタイヤとすると共に、前輪と後輪とを非マグネットタイヤとした。これにより、中輪駆動となるために回転半径が小さく、前後走査を行う場合に元の位置に戻りやすく、しかも、１人で持ち運びすることが可能な小型の自走式探傷装置が実現する。

本発明の実施の形態に係る自走式探傷装置について図１〜４を参照して詳細に説明する。図１は、本自走式探傷装置の一実施形態を示した平面図、図２は、図１の側面図、図３は、図１の背面図、図４は、本自走式探傷装置に係るシステム構成を説明するためのブロック図である。

図１〜３に示されるように、この発明による自走式探傷装置１は、車体フレーム２、駆動モータ３，３、駆動輪４，４、前輪５、後輪６、エンコーダユニット７、センサユニット８、中継ボックス９、を備えている。

詳述すると、車体フレーム２は、駆動軸に対して前後対称、かつ車体左右中心ＣＬに対して左右対称となるように複数のアルミ押出材を用いて形成されているものであって、前後方向に離間して配置された一対の角型の前側フレーム２１と後側フレーム２２との対向面間に、左右一対の中央フレーム２３，２３が介設されている。

中央フレーム２３，２３は、いずれもほぼ同様な態様とされているので、ここでは、図中左側の中央フレーム２３を代表して説明すると、中央フレーム２３の前後部には、前側フレーム２１または後側フレーム２２に固定用ボルト１０によって締結固定される横フレーム部２３ａ，２３ａが設けられている。また、これら横フレーム部２３ａ，２３ａの対向面間には、縦フレーム部２３ｂ，２３ｂが並列した状態で介設されている。

外側に位置する縦フレーム部２３ｂの側面中央には、後述するスキャナーコントローラ１０２の制御下にある駆動モータ３（具体的にはステッピングモータ）が取り付け固定されている。また、縦フレーム部２３ｂ，２３ｂの対向面間には、駆動モータ３によって回転駆動されるマグネットタイヤ４が配設されている。マグネットタイヤ４は、鋼構造物の塗膜に傷をつけないウレタンゴム付であると共に、１つで本自走式探傷装置１の倍の重さに耐えられる吸着力を有するものが用いられている。

さらに、外側に位置する縦フレーム部２３ｂの側面前後部には、補助輪としての前輪５または後輪６を回転可能に軸支した支持フレーム部２３ｃ，２３ｃが高さ調節可能に取り付けられている。すなわち、支持フレーム部２３ｃ，２３ｃには、それぞれ長孔２３ｃ１，２３ｃ１が開口形成されており、長孔２３ｃ１を挿通し、縦フレーム２３ｂに設けられた図示しないネジ孔に螺合する上下２つの固定用ボルト１１によって、前輪５または後輪６の高さを各個別に調整できるようになっている。また、前輪５または後輪６は、車輪の向きが固定された固定輪であると共に、鋼構造物の外面に吸着しない非マグネットタイヤが用いられている。

なお、これら前輪５または後輪６は、中央フレーム２３に設けるようにしたが、これに限定されるのではなく、前側フレーム２１や後側フレーム２２に設けるようにしてもよい。すなわち、中央フレーム２３に前輪５及び後輪６を設けた場合、前輪５または後輪６はマグネットタイヤ４，４の前方に２つ、後方に２つ配置されることとなるが、前側フレーム２１または後側フレーム２１に前輪５または後輪６を設けることによって、マグネットタイヤ４，４の前後方向に１つずつ、或いは、前方に２つ、後方に１つ、さらには、前方に１つ、後方に２つ設けるようにしてもよい。補助輪を１つ設ける場合には、ほぼ車体左右中心ＣＬ上となるように配置するのが好ましい。
さらには、前輪５または後輪６は固定輪としたが、車輪の向きが自在となる自在輪としてもよいし、また、マグネットタイヤを用いてもよい。

そして、図中右側の中央フレーム２３も左側の中央フレーム２３と同様な態様により、駆動モータ３、マグネットタイヤ４、前輪５、後輪６を備えている。

さらに、図中右側の中央フレーム２３にあっては、エンコーダユニット７が取り付けられている。エンコーダユニット７は、自走式探傷装置１が進んだ距離としてマグネットタイヤ４の回転量を計測するエンコーダ７０と、このエンコーダ７０をアーム部材７１を介して支持する取付支持部材７２とを備えている。エンコーダ７０のシャフト７３には、鋼構造物に吸着可能な小径のマグネットタイヤ７４，７４が取り付けられていると共に、取付支持部材７２が内側に位置する中央フレーム２３に固定用ボルト１２によって締結固定された状態にあっては、エンコーダ７０のシャフト７３が平面視でほぼ左右のマグネットタイヤ４，４の回転中心軸上に位置するようになっている。
なお、エンコーダユニット７は、右側の中央フレーム２３に取り付けるようにしたが、これに限定されるものではなく、左側の中央フレーム２３であってもよいし、前側フレーム２１、後側フレーム２２であってもよい。また、前側フレーム２１または後側フレーム２２に取り付ける場合には、エンコーダ７０のシャフト７３に連なったマグネットタイヤ７４，７４がほぼ車体左右中心ＣＬ上に位置するのが好ましい。また、エンコーダ７０をエアシリンダによって上げ下げするように構成してもよい。

このように、車体フレーム２には、前輪５と後輪６との間に２つのモータ駆動中輪としてのマグネットタイヤ４，４が配設されることとなる。
なお、車体フレーム２の前後中心とマグネットタイヤ４，４の駆動軸とをほぼ一致させるようにしたが、これに限定されるものではなく、マグネットタイヤ４，４の駆動軸を前輪６寄り、または後輪６寄りに配設するようにしてもよい。

さらに、車体フレーム２の前部には、センサユニット８が一対の取付部材１３，１３を介して着脱可能、かつ上下方向に揺動可能に取り付け固定されていると共に、車体フレーム２の後部には、取付部材１４，１４を介して中継ボックス９が取り付け固定されている。

センサユニット８について説明すると、このセンサユニット８は、２ｃｈのセンサユニットであって、図４に示されるように、超音波により鋼構造物の板厚を検出して探傷器本体１００に出力する２つの探傷子（センサ部）８０，８０、探傷子８０，８０を左右方向に移動させる駆動源としてのセンサ用駆動モータ（具体的にはステッピングモータ）８１、探傷子８０，８０の移動距離を計測するセンサ用エンコーダ８２、を備えている。

詳述すると、センサユニット８の左右方向に延びた長尺状のレール部材８３の左部にセンサ用エンコーダ８２、右部にセンサ用駆動モータ８１が取り付け固定されている。センサ用駆動モータ８１とセンサ用エンコーダ８２との間にはベルト８４が配設されており、このベルト８４によって探傷子８０，８０を垂下したスライダ８５がレール部材８３の長手方向に沿ってスライド移動するようになっていると共に、センサ駆動用モータ８１の回転量、回転方向がセンサ用エンコーダ８２に伝達されるようになっている。そして、スライダ８５に支持されたレール部材８６及びレール部材８７の下端部に設けられた枠体のホルダ８８，８８に探傷子８０，８０が嵌め込まれている。これら探傷子８０，８０間の距離は、間隔をあけてもよいし、互いに密着させてもよい。また、探傷子８０，８０をエアシリンダを用いて上げ下げするように構成してもよい。

中継ボックス９は、図４に示されるように、自走式探傷装置１に配設された左右の駆動モータ３，３、エンコーダ７０、ステッピングモータ７３、センサ用駆動モータ８１、センサ用エンコーダ８２、に接続された電源ケーブルや信号ケーブル等と、地上側に配置される探傷器本体１００、画像表示装置（具体的にはパソコン）１０１、スキャナーコントローラ１０２、電源供給装置１０３等とを結ぶエンコーダケーブル１０４、センサケーブル１０５、スキャナーコントローラーケーブル１０６、電源ケーブル１０７等とをひとまとめにして接続する複数のコネクタ９ａ〜９ｇを備えている。

探傷器本体１００は、探傷子８０，８０が検出した検出値と、センサ用エンコーダ８２が検出した検出値とが各個別に入力されると共に、画像表示装置としてのＰＣ１０１を用いて探傷画像を表示するようになっている。なお、これら探傷器本体１００、ＰＣ１０１とスキャナーコントローラ１０２とは、非連動となっている。

スキャナーコントローラ１０２は、自走式探傷装置１を走行させるためのＣＰＵ及びモータドライバを内蔵したリモートコントローラであって、手動または自動で自走式探傷装置１の各種操作、具体的には走行駆動、探傷子８０，８０を用いた超音波検査（スキャン）、エンコーダ７１の昇降駆動等を各個別または連動して行うことができるようになっている。例えば、スキャナーコントローラ１０２のＣＰＵには、例えば、自走式探傷装置１を予め設定された設定値だけ前進させたら、探傷子８０Ｌ，８０Ｒの横移動に伴う検査（スキャン）を行い、検査が終了したら、また自走式探傷装置１を予め設定された設定値だけ前進させたのち検査を行い、これを交互に繰り替えす、という制御プログラムが記憶されており、この制御プログラムに設けられた設定値を作業者が入力機器(スイッチ等)で変更する事により、自由に自走式探傷装置１を制御することができるようになっている。

このように構成された自走式探傷装置１の重量は、２ｃｈのセンサユニット８を含めて約５kg、４ｃｈのセンサユニットや遠隔用カメラを搭載しても約１５〜２５kg以下となる。これにより、作業者１人で自走式探傷装置１を持ち運びすることが可能となると共に、容易に鋼構造物の外面に吸着させることができるようになる。
なお、４ｃｈのセンサユニットを取り付ける場合には、２ｃｈのセンサユニット用のマグネットタイヤ４，４のタイヤ径よりも拡径されたマグネットタイヤを用いるのが好ましい（但し、駆動モータは、２ｃｈと同じ出力のモータを使用）。

上述のように構成された自走式探傷装置１によって鋼構造物を探傷するにあたっては、まず、自走式探傷装置１を鋼構造物の外面に吸着させる。その際、自走式探傷装置１は１人の作業者で持ち運びができる重量なので、１人の作業者であっても、クレーンを使うことなく、容易に鋼構造物の外面に吸着させることができる。また、自走式探傷装置１を吸着させる際には、自走式探傷装置１の進行方向が鋼構造物の溶接線上となるように設置する。

次に、探傷器本体１００及びスキャナーコントローラ１０２と中継ボックス９とをエンコーダケーブル１０４、センサケーブル１０５、スキャナーコントローラケーブル１０６をひとまとめにした信号ケーブルで接続すると共に、電源供給装置１０３と中継ボックス９とを電源ケーブル１０７で接続する。

地上側機器に接続された自走式探傷装置１は、スキャナーコントローラ１０２によってマグネットタイヤ４，４の回転量が各個別に制御されることによって、直進、後退、旋回が自在となっており、鋼構造物を探傷する際の原点（スタート位置）に向かって容易に移動することとなる。その際、探傷子８０，８０は、鋼構造物に摺接していると共に、エンコーダ７０のマグネットタイヤ７４，７４は鋼構造物に吸着しながら転動している。

原点に位置決めされた自走探傷装置１は、マグネットタイヤ４，４の回転量を各個別に制御して鋼構造物の溶接線に沿って移動しながら鋼構造物の内部欠陥を探傷する。その際、作業者によって、例えば、マグネットタイヤ４，４を共に１ｍｍ前進させたら、探傷子８０，８０を左右移動させて検出（スキャン）を行う。検出が終了したら、また１ｍｍ前進させたのち検出を行う。これを交互に繰り替して検出を進めていくというような設定がなされていれば、その設定にしたがって自走探傷装置１が走行することとなる。

このようにして鋼構造物の外面に沿って走行した自走式探傷装置１の走行距離がエンコーダ７０によって計測されると共に、探傷子８０，８０の移動距離及び移動方向がセンサ用エンコーダ８２によって測定される。このような測定により、鋼構造物の外面で自走式探傷装置１がどのような走行状態にあるのかということが地上側機器側で逐次把握できるようになっている。

自走式探傷装置１が溶接線の端部に到達した場合の設定例としては、次のようなものがある。自走式探傷装置１が溶接線の端部に到達すると、探傷子８０，８０による検出（スキャン）を継続したままの状態で、例えば、マグネットタイヤ４，４の回転量を各個別に制御してその場転回をして、原点に戻るべく、今までの往路を逆戻りしながら探傷する。
また、マグネットタイヤ４，４を操作してその場で９０度曲がり、鋼構造物の周方向に向かって移動しながら探傷する（なお、周方向に移動する際、自走式探傷装置１の落ち込みは従来のものと比較して少なくなる）。
また、方向変換することなく、そのままの姿勢で後退しながら探傷する。
何れの場合であっても、自走式探傷装置１は、中輪駆動となるので、回転半径を小さくすることができ、小回りが効くようになる。また、同一半径上であっても往路と復路との走行軌跡がほぼ一致するようになるので、例えばＴクロス部にて前後走査を行う際に、原点に容易に戻ることができる。

このようにして鋼構造物における内部欠陥の探傷が終了すると、自走式探傷装置１は作業者の手によって鋼構造物の外面から容易に取り外され、上記探傷の結果は、各種ケーブルを介して探傷器本体１００に入力されてデータがとりまとめられたのち、ＰＣ１０１にて表示される。

なお、上述した構成にあっては、自走式探傷装置１と地上側機器とを各種信号ケーブルによって接続するようにしたが、これに限定されるものではなく、無線によって情報信号を送受信するように構成してもよい。また、探傷子８０，８０は、超音波により探傷を検出するセンサだけに限定されるものではなく、過流による塗膜厚測定を同時にできるデュアルセンサを用いてもよい。

以上述べたように、本自走式探傷装置１にあっては、駆動形態は前輪５、後輪６の間に、駆動輪としてのマグネットタイヤ４，４が配設された中輪駆動となる。これにより、マグネットタイヤ４，４を互いに逆向きに回転駆動すると、車体はその場回転をするようになるので、回転半径を小さくすることができる。また、同一半径上の往路と復路との走行軌跡ほぼ一致するようになるので、例えばＴクロス部にて前後走査を行う際に、元の位置に容易に戻すことができるようになる。また、駆動輪のみマグネットタイヤとすることによって、４輪がマグネットタイヤとした従来のものよりトルクが小さい小型の駆動モータ３を用いることができる。したがって、車体重量は軽くなり、１人の作業者で持ち運ぶことができるようになる。

本最終減速装置の一実施形態を示した平面図である。 図１の背面図である。 図１の側面図である。 本自走式探傷装置に係るシステム構成を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１…自走式探傷装置
２…車体フレーム
３…駆動モータ
４，４…マグネットタイヤ（駆動輪）
５…前輪（補助輪）
６…後輪（補助輪）
７…エンコーダユニット
８…センサユニット
８０，８０…探傷子（センサ部）
９…中継ボックス
１００…探傷器本体
１０１…画像表示装置（ＰＣ）
１０２…スキャナーコントローラ
１０３…電源供給装置
ＣＬ…車体左右中心

Claims (2)

1. マグネットタイヤにより鋼構造物に吸着しながら自走して、前記鋼構造物の探傷検査を行う自走式探傷装置において、
   前記自走式探傷装置は、少なくとも１つの前輪と、少なくとも１つの後輪と、２つのモータ駆動中輪とを備えると共に、前記２つのモータ駆動中輪を前記マグネットタイヤとし、車体左右中心に対してほぼ左右対称となるように配設したことを特徴とする自走式探傷装置。
2. 前記前輪と前記後輪とを前記鋼構造物に吸着不可としたことを特徴とする請求項１に記載の自走式探傷装置。

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