JP2011232187A - プローブ駆動装置、及びこの装置を備えた内挿型探傷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象管内でプローブが引っ掛かったときにプローブや伝達軸に過負荷が加わることを防止するプローブ駆動装置及びこの装置を備えた内挿型探傷装置を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、検査対象管１１に挿入してその内部でプローブ１２に動力を伝達可能な伝達軸２２と、検査対象管１１の外部で伝達軸２２を中心軸方向に移動するのを許容しながら保持する保持部材３０と、保持部材３０を駆動する駆動手段４５と、伝達軸２２が保持部材３０に対して初期位置から中心軸方向に相対変位するのに伴い、弾発力を生成してこの弾発力によって伝達軸２２を初期位置に戻す方向に付勢する付勢手段２６と、伝達軸２２の保持部材３０に対する初期位置からの相対変位が所定の大きさになったことを検知し、駆動手段４５による保持部材３０の駆動を停止させる変位検知手段５０とを備えることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、パイプ等の検査対象管の内周面の探傷のために当該検査対象管内でプローブを管軸方向に駆動する駆動装置、及びこの装置を備えた内挿型探傷装置に関する。

従来、内挿型の探傷装置としては、特許文献１に記載のものが知られている。この探傷装置は、図６に示されるように、長尺の検査対象管１１０の内周面１１２の割れや減肉等の傷を探傷するためのものである。内挿型探傷装置１００は、検査対象管１１０の内周面１１２の探傷を行い、その結果を探傷信号として出力するプローブ１０１と、このプローブ１０１を検査対象管１１０内の所定位置に移動させるための駆動手段１０２と、プローブ１０１からの探傷信号を受信して傷の有無を判断する探傷部１０３と、を備える。

具体的に、プローブ１０１は、検査対象管１１０の内周面１１２に電流を流してこの電流の変化を検出し、その結果を探傷信号として出力するセンサ１０４と、このセンサ１０４を内周面１１２に対向するように保持するホルダ１０５とを有する。駆動手段１０２は、プローブ１０１に動力を伝達するための伝達軸１０２ａとこの伝達軸１０２ａをその中心軸に沿って移動させる駆動部（図示省略）とを有する。この伝達軸１０２ａは、検査対象管１１０に沿って延び、先端にプローブ１０１が接続され、基端側に駆動部が接続される。また、伝達軸１０２ａは、検査対象管１１０の内径よりも小さな外径を有する中空の管状体であり、その内部には、プローブ１０１のセンサ１０４と探傷部１０３とを繋ぐ電線等が配設される。

このように構成される探傷装置１００では、以下のようにして検査対象管１１０の内周面１１２に対する探傷検査が行われる。

管をその管軸周りに回転させることができる検査台１１５に検査対象管１１０が設置される。この状態でプローブ１０１が検査対象管１１０内に挿入され、検査対象管１１０内の検査位置まで駆動手段１０２により移動させられる。具体的に、プローブ１０１の検査対象管１１０内における管軸方向の移動は、駆動部が伝達軸１０２ａを検査対象管１１０内に挿入し、又は引き出すことによって行われる。検査対象管１１０の検査位置までプローブ１０１が移動すると、センサ１０４から内周面１１２に電流が流され、これにより内周面１１２のセンサ１０４と対向する部位の探傷が行われる。この状態で検査台１１５によって検査対象管１１０がその管軸周りに回転させられると共に、センサ１０４が管軸方向に移動させられることにより、内周面１１２の全域に亘って探傷検査が行われる。

特開２００８−２９２２８０号公報

前記の探傷装置１００では、検査対象面（内周面１１２）とセンサ１０４との距離（リフトオフ）が大きいと傷等の検出能力が大きく低下する。そのため、ホルダ１０５は、センサ１０４が検査対象管面（内周面１１２）と近接した状態で検査対象管１１０内を移動するように構成されている。従って、検査対象管１１０の内周面１１２にゴミ等の異物や付着物が有る場合や、検査対象管１１０において局所的な内径の変化や肉厚の変化等が生じている場合、検査対象管１１０内を移動しているプローブ１０１がこれらに引っ掛かり易い。

プローブ１０１が検査対象管１１０内で引っ掛かったときに、これを検知することなく駆動部が伝達軸１０２ａを検査対象管１１０内へ挿入し、又は検査対象管１１０から引き出し続けると、伝達軸１０２やプローブ１０１に軸方向の過負荷が加わり、当該伝達軸１０２の座屈やプローブ１０１の損傷等が生じる。

そこで、検査対象管内でプローブが引っ掛かったときにプローブや伝達軸に過負荷が加わることを防止するプローブ駆動装置、及びこの装置を備えた内挿型探傷装置を提供することを課題とする。

そこで、上記課題を解消すべく、本発明は、検査対象管の内周面の探傷のためのプローブを当該検査対象管内で移動させる駆動装置であって、前記検査対象管に挿入して当該検査対象管の内部で前記プローブに動力を伝達可能な伝達軸と、前記検査対象管の外部で前記伝達軸をその中心軸方向に移動するのを許容しながら保持する保持部材と、前記保持部材を前記中心軸方向に駆動する駆動手段と、前記伝達軸が前記保持部材に対して所定の初期位置から前記中心軸方向に相対変位するのに伴い弾発力を生成してこの弾発力によって当該伝達軸を前記初期位置に戻す方向に付勢する付勢手段と、前記伝達軸の前記保持部材に対する初期位置からの相対変位が所定の大きさになったことを検知し、その検知時に前記駆動手段による前記保持部材の駆動を停止させる変位検知手段と、を備えることを特徴とする。

このプローブ駆動装置によれば、伝達軸にプローブを取り付けてこのプローブを検査対象管内に挿入したときに、駆動手段によって保持部材を駆動することによって伝達軸を介してプローブに動力が伝達され、これによりプローブを検査対象管内において管軸方向に移動させることができる。即ち、伝達軸が保持部材に対して初期位置から相対変位すると付勢手段により伝達軸が初期位置に戻る方向に付勢されるため、駆動手段によって保持部材が駆動されることによって伝達軸が保持部材と共に前記中心軸方向に移動してプローブに動力が伝達される。

そして、プローブが検査対象管内で引っ掛かった場合には、これに伴う伝達軸の保持部材に対する相対変位を変位検知手段が検知して駆動手段による保持部材の駆動を停止させることにより、伝達軸やプローブに中心軸方向の過負荷が加わるのを防止することができる。具体的に、プローブが検査対象管内で引っ掛かることにより伝達軸もその中心軸方向の移動が止まるが、この伝達軸を保持する保持部材は駆動手段によって駆動されているため移動を続けようとする。しかし、伝達軸の保持部材に対する初期位置からの相対変位が所定の大きさになったときにこれを変位検知手段が検知して駆動手段による保持部材の駆動を停止させることにより、伝達軸やプローブに前記中心軸方向の過負荷が加わるのを防止することができる。

さらに、伝達軸と保持部材とが相対変位可能であるため、プローブが検査対象管内で引っ掛かって伝達軸が急に止まることによる衝撃が前記相対変位によって効果的に吸収される。

本発明に係るプローブ駆動装置においては、前記保持部材は、前記中心軸を回転中心とする前記伝達軸の回転を規制しつつ当該保持部材に対する前記中心軸方向の相対変位を許容するように前記伝達軸を保持すること、が好ましい。

かかる構成によれば、プローブが引っ掛かったときの衝撃を吸収するための伝達軸と保持部材との相対変位が可能でありながら、検査対象管の管軸周りの回転に伴うプローブの移動が規制されるため、検査対象管を管軸周りに回転させるだけでその内周面の周方向の探傷が可能となる。

詳しくは、伝達軸と保持部材との相対変位が可能であるため、プローブが検査対象管内で引っ掛かって伝達軸が急に止まることによる衝撃を効果的に吸収することができる。また、伝達軸のその中心軸周りの回転が規制されることで、検査対象管を管軸周りに回転させたときにこの回転に伴ってプローブが周方向に移動するのが規制されて所定の位置に留まる。そのため、内部に電線等が配線された長尺な伝達軸自体を回転させるための機構や伝達軸に取り付けられたプローブを内周面に沿って周方向に回転させるための機構等を設けなくても、検査対象管を管軸周りに回転させるだけで内周面の周方向の探傷が可能となる。

具体的には、例えば、前記伝達軸は、その中心軸方向における所定位置に固定された固定部材を有し、前記保持部材は、前記駆動手段により駆動される保持部材本体と、前記中心軸方向への前記固定部材と前記保持部材本体との相対変位可能に当該固定部材と当該保持部材本体とを連結する連結部と、を有してもよい。

このように伝達軸に固定された固定部材が保持部材本体に連結されることにより、伝達軸のその中心軸周りの回転が規制される一方、連結部が相対変位可能に固定部材と保持部材本体とを連結しているため、保持部材本体と伝達軸との相対変位が可能となる。

また、前記変位検知手段は、前記中心軸方向について予め定められた許容範囲から固定部材が逸脱したことを検知可能なセンサ手段と、この検知に基づき前記駆動手段を停止させる指示手段と、有し、前記予め定められた許容範囲には、前記伝達軸が初期位置のときの前記固定部材の位置が含まれること、が好ましい。

かかる構成によれば、保持部材本体に対して伝達軸が相対変位したときに、固定部材が前記予め定められた許容範囲から逸脱したことだけを検知するような簡易なセンサによって、プローブや伝達軸に加わる過負荷を防止することができる。即ち、固定部材が前記所定範囲から出たことを検知したときに駆動手段による保持部材の移動を停止させることにより、プローブや伝達軸への過負荷を防止することができる。

また、前記保持部材本体には、前記伝達軸が前記中心軸方向に移動するのを許容しながら当該伝達軸を保持する軸受け部が設けられ、前記付勢手段は、前記軸受け部と前記固定部材との間に配置され、前記軸受け部と固定部材との間隔の変化に対応して弾性変形してその弾発力により前記軸受け部と固定部材との間隔が元に戻る方向に前記固定部材を付勢するのが好ましい。

かかる構成によれば、弾性体のような簡素な構成によって、保持部材本体が駆動手段により駆動されたときの動力を伝達軸に伝えることができ、且つプローブが検査対象管内で引っ掛かったときの衝撃を効果的に吸収することができる。

具体的に、軸受け部と固定部材との間隔が狭まり、又は軸受け部と固定部材との間隔が広がったときに、弾性体が弾性変形してその弾発力によりこの軸受け部と固定部材との間隔が元に戻る方向に固定部材が付勢されることにより、保持部材本体に加えられた駆動力が付勢手段を介して伝達軸に伝わる。一方、プローブが検査対象管内で引っ掛かった場合には、段発力に逆らって保持部材本体と伝達軸とが相対移動するため、急激な相対変位が抑制されると共にプローブが引っ掛かったことによる衝撃が好適に吸収される。

このように軸受け部と固定部材との間に付勢手段が配置される場合、前記付勢手段は、取り外し可能に前記軸受け部と前記固定部材との間に配置されるのが好ましい。

このように取り外し可能に配置されることによって付勢手段の交換が可能となり、弾発力を調整してプローブが引っ掛かったときに駆動手段が停止する負荷の大きさを調整することが可能となる。

また、上記課題を解消すべく、本発明に係る内挿型探傷装置は、検査対象管の内周面の探傷検査のために当該検査対象管の内部に挿入可能なプローブと、上記いずれかのプローブ駆動装置と、前記プローブからの出力信号に基づいて前記検査対象管の内周面の傷の検出を行う探傷部と、を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、プローブを検査対象管内で駆動させているときに引っ掛かった場合には、プローブ駆動装置において変位検知手段が駆動手段による保持部材の駆動を停止させることにより、伝達軸やプローブに中心軸方向の過負荷が加わるのを抑止して、当該内挿型探傷装置の損傷を防止することができる。

以上より、本発明によれば、検査対象管内でプローブが引っ掛かったときにプローブや伝達軸に過負荷が加わることを防止するプローブ駆動装置、及びこの装置を備えた内挿型探傷装置を提供することができる。

本実施形態に係る内挿型探傷装置の概略構成図である。 前記内挿型探傷装置の構成ブロック図である。 前記内挿型探傷装置の一部拡大平面図である。 前記内挿型探傷装置の一部拡大側面図である。 前記内挿型探傷装置において（Ａ）は、検査対象管に挿入するときのプローブの引っ掛かりの検知を説明するための図であり、（Ｂ）は、検査対象管から引き出すときのプローブの引っ掛かりの検知を説明するための図である。 従来の内挿型探傷装置の構成ブロック図である。

以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。

本実施形態に係る内挿型探傷装置は、図１及び図２に示されるように、パイプ等の長尺な検査対象管１１の内部にプローブ１２を挿入し、このプローブ１２を検査対象管１１の内部で駆動して内周面１１ａの全域に亘る探傷を行う。

具体的に、内挿型探傷装置１０は、プローブ１２と、このプローブ１２を駆動するためのプローブ駆動装置２０と、プローブ１２からの出力信号を解析して傷の検出を行う探傷部６０と、探傷検査の際に検査対象管１１を設置する設置部６２とを備える。本実施形態の内挿型探傷装置１０は、渦流探傷を行うための装置であるが、これに限定されず、プローブ１２を検査対象管１１に挿入して内周面１１ａの探傷を行う内挿型の探傷装置であれば、超音波探傷等の他の探傷方法を行う装置であってもよい。

プローブ１２は、検査対象管１１の内周面１１ａの探傷検査のために当該検査対象管１１の内部に挿入されるものである。本実施形態のプローブ１２は、渦流探傷を行うためのプローブである。このプローブ１２は、内周面１１ａに渦電流を発生させ、この発生した渦電流の変化を検出するセンサ部１３と、このセンサ部１３を保持するためのホルダ部１４とを有する。

センサ部１３は、内周面１１ａに渦電流を発生させるための励磁コイル（図示省略）と、内周面１１ａに発生した渦電流の変化を検出するための一対の検出コイル（図示省略）とを備える。センサ部１３は、これら一対の検出コイルを含むブリッジ回路により自己比較方式によって内周面１１ａの傷を検出し、その検出結果を出力信号として出力する。

ホルダ部１４は、検査対象管１１に挿入可能な外形を有し、ホルダ部１４が検査対象管１１に挿入されたときに、センサ部１３のセンサ面１３ａが内周面１１ａの検査対象部位に対向するように当該センサ部１３を保持する部位である。また、ホルダ部１４は、走査時（内周面１１ａに対してプローブ１２が相対変位しているとき）において、センサ面１３ａと内周面１１ａとの距離（リフトオフ）が一定となるように構成される。このリフトオフが大きいと傷等の検出能力が大きく低下するため、ホルダ部１４は、センサ面１３ａが内周面１１ａと近接した状態（本実施形態では、０．３ｍｍ程度）で検査対象管１１内を移動するように構成されている。

プローブ駆動装置２０は、伝達軸２２と、検査対象管１１の外部で伝達軸２２をその中心軸方向に移動するのを許容しながら保持する保持部材３０と、この保持部材３０の移動方向を案内するガイド手段４０と、伝達軸２２を支持する支持部材２４と、保持部材３０を伝達軸２２の中心軸方向（以下、単に「中心軸方向」とも称する。）に駆動する駆動手段４５と、伝達軸２２を付勢する付勢手段２６と、伝達軸２２の保持部材３０に対する相対変位を検知し、この検知に基づいて駆動手段４５を制御する変位検知手段５０と、を備える。

伝達軸２２は、検査対象管１１に挿入して当該検査対象管１１の内部でプローブ１２に動力を伝達可能な軸である。この伝達軸２２は、検査対象管１１に沿って延びる軸部２２ａと、この軸部２２ａの中心軸方向における所定位置に固定される検出ブロック（固定部材）２２ｂとを有する。

軸部２２ａは、長尺な中空の管状体であり、検査対象管１１の内径よりも小さな外径を有する。この軸部２２ａの先端（図１における左側端部）にはプローブ１２が接続され、基部は、保持部材３０によって保持されている。そして、軸部２２ａの内部には、プローブ１２（詳しくはセンサ部１３）から出力される出力信号を探傷部６０に伝えるためにプローブ１２と探傷部６０とを接続する電線等が配設されている。

検出ブロック２２ｂは、金属製のブロックであり、軸部２２ａの基部（図１における右側端部）、詳しくは、保持部材３０の一対の軸受け３２，３２の中間に位置し、軸部２２ａがその中心を貫通するように当該軸部２２ａに固定されている。

保持部材３０は、中心軸を回転中心とする伝達軸２２の回転を規制しつつ当該保持部材３０に対する中心軸方向の相対変位を許容するように伝達軸２２を保持するものである。本実施形態の保持部材３０は、伝達軸２２の基部を保持する。具体的に、保持部材３０は、図３及び図４にも示されるように、駆動手段４５により駆動される駆動ステージ（保持部材本体）３１と、駆動ステージ３１に設けられる軸受け（軸受け部）３２と、駆動ステージ３１上で伝達軸２２と駆動ステージ３１とを連結する連結部３４とを備えている。

駆動ステージ３１は、水平方向に広がる板状の部材であり、その上面３１ａに軸受け３２と連結部３４とが設けられ、下面３１ｂにガイド手段４０が設けられている。

軸受け３２は、伝達軸２２が中心軸方向に移動するのを許容しながら当該伝達軸２２を保持する部材である。本実施形態では、駆動ステージ３１の上面３１ａに一対の軸受け３２，３２が中心軸方向に互いに間隔をおいて設けられる。これら一対の軸受け３２，３２は、その中間に検出ブロック２２ｂが位置するように伝達軸２２を駆動ステージ３１上に保持する。尚、軸受け３２は２個（一対）に限定されず、３個以上であってもよい。

連結部３４は、中心軸方向への検出ブロック２２ｂと駆動ステージ３１との相対変位可能に当該検出ブロック２２ｂと当該駆動ステージ３１とを連結する手段である。このような連結部３４により検出ブロック２２ｂと駆動ステージ３１とが連結されることにより、伝達軸２２のその中心軸周りの回転が規制される一方、中心軸方向の駆動ステージ３１と伝達軸２２との相対変位が可能となる。この連結部３４は、ガイドレール３５とガイドブロック３６とを有する。

ガイドレール３５は、中心軸方向に延び、ガイドブロック３６を中心軸方向に案内するための部材である。このガイドレール３５は、駆動ステージ３１上、詳しくは、駆動ステージ３１の上面３１ａにおける伝達軸２２の下側位置に固定されている。ガイドブロック３６は、ガイドレール３５に沿って（中心軸方向に）移動可能に当該ガイドレール３５に取り付けられる部材である。このガイドブロック３６の上端には、検出ブロック２２ｂが連結されている。

このような連結部３４によって軸部２２ａに固定された検出ブロック２２ｂが駆動ステージ３１に連結されることにより、伝達軸２２のその中心軸周りの回転が規制される一方、連結部３４が中心軸方向の相対変位可能に検出ブロック２２ｂと駆動ステージ３１とを連結しているため、駆動ステージ３１と伝達軸２２との中心軸方向の相対変位が可能となる。尚、本実施形態の連結部３４としては、リニアガイドが用いられるが、これに限定されない。

ガイド手段４０は、保持部材３０（詳しくは駆動ステージ３１）を中心軸方向に案内する手段であり、中心軸方向に延びるガイドレール４１と、このガイドレール４１に沿って移動可能に当該ガイドレール４１に取り付けられるガイドブロック４２とを有する。本実施形態では、ガイド手段として、リニアガイドが用いられる。具体的に、一対のガイドレール４１，４１が駆動ステージ３１の幅（水平で且つ中心軸方向と直交する方向の駆動ステージ３１の幅）と対応するような間隔となるよう平行に床等に配置される（図３参照）。駆動ステージ３１の下面３１ｂにおけるガイドレール４１と対応する部位にガイドブロック４２がそれぞれ取り付けられる。具体的には、駆動ステージ３１の下面３１ｂの四隅にガイドブロック４２がそれぞれ取り付けられる。

支持部材２４は、保持部材３０よりも設置部６２側に設けられ、伝達軸２２が中心軸方向に移動するのを許容しながら当該伝達軸２２を支持する。この支持部材２４が長尺な伝達軸２２の先端側を支持することによって、駆動ステージ３１がガイドレール４１に沿って移動したときに、伝達軸２２が撓ることなく中心軸方向に真っ直ぐ移動することができる。支持部材２４は、伝達軸２２の長さやその移動距離等に応じて１個又は複数個設けられる。

駆動手段４５は、駆動ステージ３１がガイドレール４１上を移動するために当該駆動ステージ３１を駆動する手段である。本実施形態の駆動手段４５は、モータ４６と、このモータ４６による回転駆動力を駆動ステージの移動方向である中心軸方向への駆動力に変換するためのギアとを有する。具体的に、駆動手段４５は、回転駆動軸４６ａにピニオンギア４６ｂが取り付けられたモータ４６と、前記のピニオンギア４６ｂに対応するラックギア４７と、を有する。このラックギア４７は、ガイド手段４０のガイドレール４１と平行に配置され、モータ４６は、ピニオンギア４６ｂがラックギア４７と噛み合うように駆動ステージ３１に配置される。

尚、本実施形態の駆動手段４５では、モータ４６による回転駆動力を駆動ステージの移動方向である中心軸方向への駆動力に変換する機構としてラック＆ピニオン機構が用いられるが、これに限定されず、例えば、ボールねじを用いた機構等であってもよい。

付勢手段２６は、伝達軸２２と保持部材３０（詳しくは、駆動ステージ３１）とが中心軸方向に相対変位したときに伝達軸２２を付勢する手段である。具体的に、付勢手段２６は、伝達軸２２が駆動ステージ３１に対して所定の初期位置（図３の状態）から中心軸方向に相対変位することにより、この相対変位に伴って弾発力を生成する。そして、付勢手段２６は、この相対変位に伴う弾発力によって伝達軸２２を初期位置に戻す方向に付勢する。詳しくは、付勢手段２６は、弾性体で構成される。そして、付勢手段２６は、軸受け３２と検出ブロック２２ｂとの間に配置され、軸受け３２と検出ブロック２２ｂとの間隔の変化に対応して弾性変形し、その弾発力により軸受け３２と検出ブロック２２ｂとの間隔が元に戻る方向に検出ブロック２２ｂを付勢する（図５（Ａ）及び図５（Ｂ）参照）。また、付勢手段２６は、取り外し可能に軸受け２２と検出ブロック２２ｂとの間に配置される。本実施形態では、一対の軸受け３２，３２の中間に検出ブロック２２ｂが位置するように伝達軸２２が軸受け３２に保持されている。具体的には、付勢手段２６は、検出ブロック２２ｂを挟んで前側（図３及び図４において左側）と後側（図３及び図４において右側）とにそれぞれ配置される。ここで、初期位置とは、前側の軸受け３２とその反対の側（後側）の軸受け３２との中央に検出ブロック２２ｂが位置するような伝達軸２２と駆動ステージ３１との相対位置のことをいう。

本実施形態の付勢手段２６としては、コイルバネが用いられている。各コイルバネ２６は、その中心に伝達軸２２の軸部２２ａが挿通された状態で配置される。本実施形態では、各コイルバネ２６は、所定の長さ分だけ縮めた状態で検出ブロック２２ｂと軸受け３２との間に配置されている。尚、コイルバネ２６は、縮めた状態で配置される必要はなく、本実施形態のように検出ブロック２２ｂを挟んで前後に配置する場合には、自然状態で配置されてもよく、所定の長さ分だけ伸ばした状態で配置されてもよい。また、検出ブロック２２ｂの一方側だけにコイルバネ２６を配置するようにしてもよい。このように配置しても、検出ブロックが前後に移動することにより、コイルバネ２６が伸ばされ若しくは縮められるため、コイルバネ２６は、検出ブロック２２ｂを元の位置に戻す方向に付勢する。

ここで、付勢手段２６としてのコイルバネの選定方法の一例について説明する。このコイルバネ２６のバネ定数やバネの長さによって、当該内挿型探傷装置１０における探傷検査の際に、プローブ１２が検査対象管１１内で引っ掛かったときの伝達軸２２やプローブ１２に加わる負荷の値が決まる。

プローブ１２が検査対象管１１内で引っ掛かった場合、伝達軸２２は両端固定端の単純梁と考えることができる。一般に両端固定端の単純支持梁の座屈加重Ｐ_ｃｒは、

で表される。

一方、検出ブロック２２ｂの幅をＷ_{ｍｅｔａｌ}、センサ５１の検出幅（許容範囲（図３参照））をＷ_{ｓｅｎｓｏｒ}とすると、許容範囲から検出ブロック２２ｂが逸脱するまでの距離Ｌは、

と表される。長さＬだけ圧縮されたコイルバネ２６の弾性力Ｆは、

と表される。仮に安全率を３とする場合には、
Ｐ_ｃｒ ＞ ３Ｆ
を満たせば必要十分であり、

を満たすようなバネ定数、バネ長さを持つコイルバネ２６が選択される。尚、安全率とは極限応力と許容応力との比のことをいう。

変位検知手段５０は、伝達軸２２の保持部材３０に対する初期位置からの相対変位が所定の大きさになったことを検知し、その検知時に駆動手段４５による保持部材３０の駆動を停止させる手段である。具体的に、変位検知手段５０は、センサ（センサ手段）５１と、このセンサ５１から検知信号に基づき駆動手段４５（詳しくは、モータ４６）の駆動を停止させる制御部（指示手段）５２とを有する。

センサ５１は、中心軸方向について予め定められた許容範囲（図３、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）参照）から検出ブロック２２ｂが逸脱したことを検知可能なものである。この許容範囲は、伝達軸２２が初期位置のときの検出ブロック２２ｂの位置が含まれ、付勢手段２６の弾発力や伝達軸２２の強度等に基づいて設定される。

具体的に、センサ５１は、初期位置の検出ブロック２２ｂと近接するように駆動ステージ３１上に配置され、駆動ステージ３１と伝達軸２２との中心軸方向の相対変位によって検出ブロック２２ｂが許容範囲から逸脱したときにこれを検知して検知信号を出力する。本実施形態のセンサ５１は、非接触で検出ブロック２２ｂが許容範囲から逸脱したことを検知する。具体手には、センサ５１としては、近接センサが用いられる。このセンサ５１は、検出ブロック２２ｂ側の端部において形成する高周波磁場を利用して、金属製の検出ブロック２２ｂが許容範囲から逸脱したことを検知する。尚、センサ５１は、非接触式に限定されず、接触式であってもよい。

制御部５２は、センサ５１とモータ４６（駆動手段４５）とに接続され、モータ４６の制御を行う。本実施形態では、制御部５２としてパソコンが用いられる。具体的に、制御部５２は、モータ４６を制御することにより、検査対象管１１に伝達軸２２を挿入し、又は検査対象管１１から伝達軸２２を引き抜く。これにより、プローブ１２の検査対象管１１への出し入れや、検査対象管１１の内周面１１ａの中心軸方向の走査が行われる。また、制御部５２は、センサ５１から出力された検知信号に基づきモータ４６の駆動を停止させる。即ち、制御部５２は、モータ４６を駆動させて検査対象管１１内でプローブ１２を移動させているときに、センサ５１からの検知信号を受信すると、モータ４６を停止させる。

本実施形態の制御部５２は、設置部６２の回転駆動部６４にも接続され、検査台６３に設置された検査対象管１１をその管軸周りに回転させるためにこの回転駆動部６４の制御も行う。これにより、検査対象管１１の内周面の周方向の走査が可能となる。即ち、上記のように連結部３４によって検査対象管１１の管軸周りの回転に伴うプローブ１２の移動が規制されるため、検査対象管１１を管軸周りに回転させることによりその内周面１１ａの周方向の走査（探傷）が可能となる。具体的に、伝達軸２２のその中心軸周りの回転が連結部３４により規制されているため、検査対象管１１を管軸周りに回転させたときにこの回転に伴ってプローブ１２が周方向に移動するのが規制されて所定の位置に留まる。そのため、検査対象管１１を管軸周りに回転させるだけで内周面１１ａの周方向の走査（探傷）が可能となる。

探傷部６０は、プローブ１２（センサ部１３）からの出力信号を解析することにより、検査対象管１１の内周面１１ａの傷を検出し、これを出力する手段である。この探傷部６０は、発振器、渦流探傷を行うためのブリッジ回路（センサ部１３に配置される一対の検出コイルを除く）、各種信号を処理するＣＰＵ、解析結果を表示する表示手段、センサ部１３の励磁コイルに交流電流を供給するための電源等を備える。

設置部６２は、伝達軸２２がその中心軸に沿って前方に移動することにより検査対象管１１に伝達軸２２がその先端側から挿入される一方、この伝達軸２２が後方に移動することにより検査対象管１１から当該伝達軸２２が引抜かれるように、検査対象管１１を支持するものである。また、この設置部６２は、設置された検査対象管１１をその管軸を回転中心にして回転させることができる。具体的に、設置部６２は、検査対象管１１を支持する検査台６３と、支持した検査対象管１１をその管軸周りに回転させるために検査台６３を駆動する回転駆動部６４とを備える。

検査台６３は、回転ローラ６５が取り付けられた複数本の回転ローラ軸６６と、各回転ローラ軸６６が軸芯回りに回転可能に当該回転ローラ軸６６を保持する保持部材６７とを有する。各回転ローラ軸６６には、複数の回転ローラ６５が間隔をおいて並ぶように取り付けられている。これら複数本の回転ローラ軸６６は、検査対象管１１の外周面に各回転ローラ６５の回転面が当接するように、水平で且つ互いに平行となるように保持部材６７に保持される。

回転駆動部６４は、検査台６３の各回転ローラ軸６６を回転駆動する部位である。具体的に、回転駆動部６４は、制御部５２からの指示信号に基づき、各回転ローラ６５が同期して回転するように各回転ローラ軸６６を駆動する。この回転駆動により、検査台６３に設置された検査対象管１１がその管軸周りに回転する。

以上のような内挿型探傷装置１０によれば、以下のようにして検査対象管１１の内周面１１ａの探傷検査が行われる。

検査台６３に検査対象管１１が設置される。そして、制御部５２によりモータ４６が駆動され、駆動ステージ３１が前方に移動する。この駆動ステージ３１の移動により、検出ブロック２２ｂの前側のコイルバネ２６が伸びると共に後側のコイルバネ２６が縮み、これら各コイルバネ２６の弾発力により元の位置に戻る方向に検出ブロック２２ｂが付勢される。このとき、検出ブロック２２ｂが許容範囲から逸脱しないようなコイルバネ２６が選定されているため、駆動ステージ３１は移動し続ける。これにより、駆動ステージ３１と共に伝達軸２２が前方に移動し、プローブ１２が検査対象管１１に挿入される。

プローブ１２が内周面１１ａの検査対象位置まで移動すると、プローブ１２のセンサ部１３が内周面１１ａに渦電流を生じさせ、この渦電流に基づいて内周面１１ａの探傷が行われる。このとき、制御部５２によって回転駆動部６４が制御され、検査台６３の回転ローラ軸６６を回転させることによって検査対象管１１を回転させ、これにより内周面１１ａの周方向の走査が行われる。即ち、伝達軸２２がその中心軸周りの回転を規制された状態で保持部材３０に保持されているため、検査対象管１１が回転してもプローブ１２の位置が変わらず内周面１１ａだけが周方向に動き、これにより内周面１１ａの周方向の走査が行われる。また、制御部５２によってモータ４６が制御され、駆動ステージ３１が前後させられてプローブ１２が検査対象管内を中心軸方向に移動し、内周面１１ａの中心軸方向の走査が行われる。これら、制御部５２によるモータ４６と回転駆動部６４との制御の組み合わせにより、検査対象管１１の内周面１１ａの全域に亘る探傷が可能となる。

プローブ１２（センサ部１３）による検査対象管１１の内周面１１ａの走査が行われると、探傷部６０は、センサ部１３からの出力信号を受信してこれを解析する。そして、探傷部６０は、内周面１１ａの傷の検出を行い、その結果を表示手段により表示する。

このようにして内周面１１ａの検査対象となる領域全体の探傷が終わると、制御部５２は、モータ４６を制御して駆動ステージ３１を後方に移動させる。このとき、駆動ステージ３１の移動により、検出ブロック２２ｂの前側のコイルバネ２６が縮むと共に後側のコイルバネ２６が伸び、これら各コイルバネ２６の弾発力により元の位置に戻る方向に検出ブロック２２ｂが付勢される。これにより、駆動ステージ３１と共に伝達軸２２が後方に移動し、プローブ１２が検査対象管１１から引き出される。プローブ１２が引き出されると、検査台６３から検査対象管１１が降ろされ、検査対象管１１の探傷検査が終了する。

このような探傷検査において、検査対象管１１にプローブ１２を挿入するときやプローブ１２を引き出すとき、又は内周面１１ａの走査を行うために検査対象管１１内でプローブ１２を中心軸方向に移動させているときに、プローブ１２が検査対象管１１内で引っ掛かる場合がある。これは、センサ部１３のセンサ面１３ａと内周面１１ａとが近接した状態でプローブ１２が検査対象管１１内を移動するためである。このような場合、動き続けようとする駆動ステージ３１とプローブ１２の引っ掛かりによって動きが止まった伝達軸２２との相対変位が所定の大きさとなったときに、センサ５１がこれを検知し、検知時に検出信号を制御部５２に向けて出力する。制御部５２は、センサ５１からの検知信号をトリガー信号としてモータ４６の駆動を停止する。これにより駆動ステージ３１が停止し、伝達軸２２やプローブ１２に加わる中心軸方向の負荷が抑えられ、伝達軸２２の座屈やプローブ１２の損傷等が防止される。

具体的に、例えば、プローブ１２を前方に移動させているときに、このプローブ１２が検査対象管１１内で引っ掛かった場合、伝達軸２２の動きが止まってもモータ４６の駆動により駆動ステージ３１が動き続けようとするため、図５（Ａ）に示されるように、コイルバネ２６の弾発力に逆らって検出ブロック２２ｂが駆動ステージ３１の後方側に移動する。このとき、駆動ステージ３１と伝達軸２２とが相対変位可能であるため、プローブ１２が検査対象管１１内で引っ掛かって伝達軸２２が急に止まることによる衝撃が効果的に吸収される。

検出ブロック２２ｂが予め定められた許容範囲を逸脱して駆動ステージ３１の後方側に移動すると、この逸脱をセンサ５１が検知し、この検知時に検知信号を制御部５２に出力する。制御部５２は、これをトリガー信号としてモータ４６の駆動を停止させる。これにより、駆動ステージ３１も停止し、プローブ１２や伝達軸２２に過負荷が加わるのが抑制される。

一方、プローブ１２を後方に移動させているときに、このプローブ１２が検査対象管１１内で引っかかった場合には、図５（Ｂ）に示されるように、コイルバネ２６の弾発力に逆らって検出ブロック２２ｂが駆動ステージ３１の前方側に移動する。そして、検出ブロック２２ｂが予め定められた許容範囲を逸脱して駆動ステージ３１の前方側に移動すると、この逸脱をセンサ５１が検知し、この検知時に検知信号を制御部５２に出力する。制御部５２は、これをトリガー信号としてモータ４６の駆動を停止させる。これにより、駆動ステージ３１も停止し、プローブ１２や伝達軸２２に過負荷が加わるのが抑制される。

以上のような内挿型探傷装置１０によれば、プローブ１２を検査対象管１１に挿入したときに、モータ４６によって駆動ステージ３１を駆動することによって伝達軸２２を介してプローブ１２に動力が伝達され、これによりプローブ１２を検査対象管１１内において管軸方向に移動させることができる。即ち、伝達軸２２が駆動ステージ３１に対して初期位置から相対変位するとコイルバネ２６により伝達軸２２が初期位置に戻る方向に付勢されるため、モータ４６によって駆動ステージ３１が駆動されることによって伝達軸２２が駆動ステージ３１と共に中心軸方向に移動してプローブ１２に動力が伝達される。そして、プローブ１２が検査対象管１１内で引っ掛かった場合には、これに伴う伝達軸２２の駆動ステージ３１に対する相対変位をセンサ５１が検知して制御部５２がモータ４６による駆動ステージ３１の駆動を停止させる。これにより、伝達軸２２やプローブ１２に中心軸方向の過負荷が加わるのを防止することができる。さらに、伝達軸２２と駆動ステージ３１とが相対変位可能であるため、プローブ１２が検査対象管１１内で引っ掛かって伝達軸２２が急に止まることによる衝撃が前記の相対変位によって効果的に吸収される。

また、内挿型探傷装置１０において駆動ステージ３１上に軸受け３２と連結部３４とにより伝達軸２２が保持されることにより、プローブ１２が引っ掛かったときの衝撃を吸収するための伝達軸２２と駆動ステージ３１との相対変位が可能でありながら、検査対象管１１の管軸周りの回転に伴うプローブ１２の周方向の移動が規制されるため、検査対象管１１を管軸周りに回転させるだけでその内周面の周方向の探傷を行うことができる。詳しくは、伝達軸２２と駆動ステージ３１との相対変位が可能であるため、プローブ１２が検査対象管１１内で引っ掛かって伝達軸２２が急に止まることによる衝撃を効果的に吸収することができる。また、軸部２２ａに固定された検出ブロック２２ｂが駆動ステージ３１に連結部３４によって連結されることにより、伝達軸２２のその中心軸周りの回転が規制される。そのため、検査対象管１１を管軸周りに回転させたときにこの回転に伴ってプローブ１２が周方向に移動するのが規制されて所定の位置に留まる。従って、内部に電線等が配線された長尺な伝達軸２２自体を回転させるための機構や伝達軸２２に取り付けられたプローブ１２を内周面１１ａに沿って周方向に回転させるための機構等を設けなくても、検査対象管１１を管軸周りに回転させるだけで内周面１１ａの周方向の走査（探傷）が可能である。

また、コイルバネ（弾性体）２６のような簡素な構成によって、駆動ステージ３１がモータ４６により駆動されたときの動力を伝達軸２２に伝えることができ、且つプローブ１２が検査対象管１１内で引っ掛かったときの衝撃を効果的に吸収することができる。具体的に、軸受け３２と検出ブロック２２ｂとの間隔が狭まり、又は軸受け３２と検出ブロック２２ｂとの間隔が広がったときに、コイルバネ２６が弾性変形してその弾発力によりこの軸受け３２と検出ブロック２２ｂとの間隔が元に戻る方向に検出ブロック２２ｂが付勢されることにより、駆動ステージ３１に加えられた駆動力がコイルバネ２６を介して伝達軸２２に伝わる。一方、プローブ１２が検査対象管１１内で引っ掛かった場合には、段発力に逆らって駆動ステージ３１と伝達軸２２とが相対移動するため、急激な相対変位が抑制されると共にプローブ１２が引っ掛かったことによる衝撃が好適に吸収される。

尚、本発明のプローブ駆動装置、及びこの装置を備えた内挿型探傷装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

上記実施形態では、軸受け３２と連結部３４とにより駆動ステージ３１上に伝達軸２２が保持されているが、これに限定されない。例えば、軸受け３２が伝達軸２２のその中心軸周りの回転を規制しつつ駆動ステージ３１と伝達軸２２との中心軸方向の相対変位を許容するように当該伝達軸２２を保持できれば、連結部３４がなくてもよい。また、連結部３４が、軸受け３２がなくても伝達軸２２を駆動ステージ３１上に保持できれば、軸受け３２がなくてもよい。

付勢手段２６の具体的構成は限定されない。本実施形態では、コイルバネが用いられているが、他の弾性体であってもよい。

センサ５１の具体的な設置位置は限定されない。本実施形態では、一対の軸受け３２，３２の間に位置する検出ブロック２２ｂの近傍に配置されているが、例えば、伝達軸２２の保持部材３０に対する初期位置からの相対変位が所定の大きさになったことを検知可能であれば伝達軸２２から離れた位置に設置されてもよい。

また、探傷は、プローブ１２の検査対象管１１内への挿入方向の移動時のみに行われることに限定されず、プローブ１２の検査対象管１１内からの引抜き方向の移動時に行われてもよい。前記挿入方向と引抜き方向との両方向への移動時にそれぞれ探傷が行われることにより、探傷結果の再現性を確認することが可能となる。

１０ 内挿型探傷装置
１１ 検査対象管
１１ａ 内周面
１２ プローブ
２０ プローブ駆動装置
２２ 伝達軸
２６ コイルバネ（付勢手段）
３０ 保持部材
３４ 連結部
４５ 駆動手段
５０ 変位検知手段
６０ 探傷部

Claims (7)

1. 検査対象管の内周面の探傷のためのプローブを当該検査対象管内で移動させる駆動装置であって、
   前記検査対象管に挿入して当該検査対象管の内部で前記プローブに動力を伝達可能な伝達軸と、
   前記検査対象管の外部で前記伝達軸をその中心軸方向に移動するのを許容しながら保持する保持部材と、
   前記保持部材を前記中心軸方向に駆動する駆動手段と、
   前記伝達軸が前記保持部材に対して所定の初期位置から前記中心軸方向に相対変位するのに伴い弾発力を生成してこの弾発力によって当該伝達軸を前記初期位置に戻す方向に付勢する付勢手段と、
   前記伝達軸の前記保持部材に対する初期位置からの相対変位が所定の大きさになったことを検知し、その検知時に前記駆動手段による前記保持部材の駆動を停止させる変位検知手段と、を備えることを特徴とすることを特徴とするプローブ駆動装置。
2. 請求項１に記載のプローブ駆動装置において、
   前記保持部材は、前記中心軸を回転中心とする前記伝達軸の回転を規制しつつ当該保持部材に対する前記中心軸方向の相対変位を許容するように前記伝達軸を保持することを特徴とするプローブ駆動装置。
3. 請求項２に記載のプローブ駆動装置において、
   前記伝達軸は、その中心軸方向における所定位置に固定された固定部材を有し、
   前記保持部材は、前記駆動手段により駆動される保持部材本体と、前記中心軸方向への前記固定部材と前記保持部材本体との相対変位可能に当該固定部材と当該保持部材本体とを連結する連結部と、を有することを特徴とするプローブ駆動装置。
4. 請求項３に記載のプローブ駆動装置において、
   前記変位検知手段は、前記中心軸方向について予め定められた許容範囲から固定部材が逸脱したことを検知可能なセンサ手段と、この検知に基づき前記駆動手段を停止させる指示手段と、有し、
   前記予め定められた許容範囲には、前記伝達軸が初期位置のときの前記固定部材の位置が含まれることを特徴とするプローブ駆動装置。
5. 請求項４に記載のプローブ駆動装置において、
   前記保持部材本体には、前記伝達軸が前記中心軸方向に移動するのを許容しながら当該伝達軸を保持する軸受け部が設けられ、
   前記付勢手段は、前記軸受け部と前記固定部材との間に配置され、前記軸受け部と固定部材との間隔の変化に対応して弾性変形してその弾発力により前記軸受け部と固定部材との間隔が元に戻る方向に前記固定部材を付勢することを特徴とするプローブ駆動装置。
6. 請求項５に記載のプローブ駆動装置において、
   前記付勢手段は、取り外し可能に前記軸受け部と前記固定部材との間に配置されることを特徴とするプローブ駆動装置。
7. 検査対象管の内周面の探傷検査のために当該検査対象管の内部に挿入可能なプローブと、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプローブ駆動装置と、
   前記プローブからの出力信号に基づいて前記検査対象管の内周面の傷の検出を行う探傷部と、を備えることを特徴とする内挿型探傷装置。

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