JP2014142259A - 中空軸の超音波探傷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】探傷ヘッドに接続されたケーブルを収納するのに必要なスペースを低減可能であると同時に、ケーブルの損傷が生じ難い中空軸の超音波探傷装置を提供する。
【解決手段】超音波探傷装置１００は、中空軸Ａの内部に挿入される探傷ヘッド１と、探傷ヘッドに一端が連結された中空チェーン２と、中空チェーンを中空軸に向けて進退動させる駆動源３と、中空チェーン内に配設され、一端が探傷ヘッドに接続されたケーブル４と、中空チェーン及びケーブルを収納する収納装置５とを備える。収納装置は、中空部を有し、駆動源によって回転する中空回転軸と、中空回転軸の径方向外方に中空回転軸と同心状に配置され、中空回転軸に連結されて中空回転軸と一体的に回転する環状部材とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、鉄道車両等に用いる中空の車軸（中ぐり車軸）など、中空軸の超音波探傷装置に関する。

新幹線鉄道車両の車軸には、軽量化を図る観点から、中空の車軸（中ぐり車軸）が使用されている。この中ぐり車軸には、車両の走行に伴い、車軸の表面又は内部にきずが発生することがある。このため、所定の走行距離毎に行う交番検査において、車両に取り付けられたままの状態の中ぐり車軸の内部に超音波探触子を具備する探傷ヘッドを挿入して超音波探傷を行い（例えば、特許文献１、２参照）、きずが発生していた場合には、その中ぐり車軸を交換している。

中ぐり車軸は全長２５００ｍｍ程度の長さを有するため、中ぐり車軸の全長を超音波探傷するには、探傷ヘッドに接続されたケーブル（超音波探触子に電気信号を入出力するケーブル等）も中ぐり車軸と同程度以上の長さを有する必要がある。従来、探傷ヘッドに接続されるこのような長いケーブルを収納する方法として、例えば、図１に示すように、上下段に配置された複数のロールＲにケーブル４を上下交互に巻き掛けて収納する、いわゆるルーパー方式の収納方法が採用されている。この方式では、探傷ヘッド１を車輪Ｗに取り付けられた中ぐり車軸Ａの内部で進退動させる際、ケーブル４も各ロールＲに沿って変形しながら進退動することになる。

このようなルーパー方式の収納方法を用いれば、ケーブル４を中ぐり車軸Ａの軸方向に沿って直線状に進退動させる場合に比べて、車軸Ａの軸方向についての省スペース化を図ることが可能である。
しかしながら、前述のように、ケーブル４は各ロールＲに沿って変形しながら進退動する。具体的には、進退動する際に、上段のロールＲ（Ｒ１）に巻き掛けられる位置と、下段のロールＲ（Ｒ２）に巻き掛けられる位置とで、ケーブル４に逆方向の曲げ応力が働く。このため、探傷ヘッド１を繰り返し進退動させることにより、ケーブル４には逆方向の曲げ応力が繰り返し働くことになり、ケーブル４の亀裂や断線などの損傷が生じ易いという問題があった。また、ケーブル４に摩擦力を作用させるような駆動源でケーブル４を進退動させ、これにより探傷ヘッド１を進退動させる構成でも、進退動を繰り返すことによりケーブル４の損傷が生じ易い。さらに、中ぐり車軸Ａの軸方向についての省スペース化を十分に図るには、車軸Ａの軸方向についてのロールＲの配置ピッチをできるだけ小さくしなければならない。ロールＲの配置ピッチを小さくすればするほど、ロールＲに巻き掛けられる位置でのケーブル４の屈曲量が大きくなることも、ケーブル４の損傷が生じ易い原因となっていた。

特開平６−２６５５２８号公報 特開２００２−８２１００号公報

本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、鉄道車両等に用いる中ぐり車軸などの中空軸を超音波探傷する装置であって、探傷ヘッドに接続されたケーブルを収納するのに必要なスペースを低減可能であると同時に、ケーブルの損傷が生じ難い超音波探傷装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討した結果、探傷ヘッドに接続されたケーブルを一方向に巻回することで、ケーブルを収納するのに必要なスペース（特に、中空軸の軸方向についてのスペース）を低減可能であると同時に、一方向にしか曲げ応力が働かないのでケーブルの損傷が生じ難いことを見出した。また、ケーブルを中空チェーン内に配設し、中空チェーンを進退動させることでケーブルを進退動させれば、ケーブル自体に摩擦力等が作用しないため、この点でもケーブルの損傷が生じ難いことを見出した。

本発明は、上記本発明者らの知見に基づき完成した。
すなわち、本発明は、中空軸を超音波探傷する装置であって、超音波探触子を具備し、前記中空軸の内部に挿入される探傷ヘッドと、前記探傷ヘッドに一端が連結された中空チェーンと、前記中空チェーンを前記中空軸に向けて進退動させる駆動源と、前記中空チェーン内に配設され、一端が前記探傷ヘッドに接続されたケーブルと、前記中空チェーン及び前記ケーブルを収納する収納装置とを備え、前記収納装置は、前記中空チェーン及び前記ケーブルを一方向に巻回することを特徴とする中空軸の超音波探傷装置を提供する。

本発明に係る超音波探傷装置において、駆動源によって中空チェーンを進退動させれば、中空チェーンの一端に連結された探傷ヘッド（超音波探触子）が中空軸内で進退動し、これに応じて探傷ヘッドに一端が接続されたケーブルも進退動することになる。中空チェーン内に配設するケーブルとして、超音波探触子に電気信号を入出力するケーブルや、中空軸内に接触媒質を供給するオイルホースを選択すれば、探傷ヘッドが中空軸内で進退動することで中空軸の全長を超音波探傷可能である。
また、本発明に係る超音波探傷装置において、収納装置が中空チェーン及びケーブルを一方向に巻回するため、ケーブルを収納するのに必要なスペース（特に、中空軸の軸方向についてのスペース）を低減可能であると同時に、一方向にしか曲げ応力が働かないのでケーブルの損傷が生じ難いという利点を有する。
さらに、探傷ヘッドに一端が連結された中空チェーン内にケーブルが配設され、中空チェーンを進退動させることで探傷ヘッド及びケーブルを進退動させる構成であり、ケーブル自体に摩擦力等が作用しないため、この点でもケーブルの損傷が生じ難いという利点を有する。

ここで、単純にケーブルをドラム等に巻回したのでは、巻回部分でケーブルのずれ、緩み、キンク等が生じ易く、ケーブルを中空軸に向けて進退動させ難くなる。これを回避するべく、本発明者らはさらに鋭意検討した結果、前述のように、探傷ヘッドに一端が連結された中空チェーン内にケーブルを配設して、中空チェーンを進退動させることでケーブルを進退動させると共に、中空チェーンの他端から突出したケーブルについては中空チェーンの内側で巻回すれば、上記のような問題が生じ難いことを見出した。

従い、好ましくは、前記収納装置は、中空部を有し、駆動源によって回転する中空回転軸と、前記中空回転軸の径方向外方に前記中空回転軸と同心状に配置され、前記中空回転軸に連結されて前記中空回転軸と一体的に回転する環状部材とを具備し、前記環状部材には、他端が取り付けられた前記中空チェーンが巻回され、前記中空回転軸には、前記中空チェーンの他端から突出し、前記環状部材に設けられた開口部から前記中空回転軸に向けて突出した前記ケーブルが巻回され、前記ケーブルの他端が前記中空回転軸の中空部を通って前記中空回転軸の外部に延在する構成とされる。

斯かる好ましい構成において、駆動源によって中空回転軸を回転させれば、これと一体的に環状部材も回転するため、この環状部材に他端が取り付けられ巻回された中空チェーンは、環状部材に巻き取られ（中空チェーンを進動させる場合）又は環状部材から巻き出される（中空チェーンを退動させる場合）ことになる。また、中空回転軸が回転すれば、中空回転軸に巻回されたケーブル（中空チェーンの他端から突出したケーブル）は、中空回転軸に巻き取られ（中空チェーンを進動させる場合）又は中空回転軸から巻き出される（中空チェーンを退動させる場合）ことになる。
なお、ケーブルの他端は、中空回転軸の中空部を通って中空回転軸の外部に延在するため、この他端に接触媒質の供給源や探傷器を接続することで、ケーブルや中空チェーンの巻き取り・巻き出し動作の影響を受けることなく超音波探傷を行うことが可能である。

斯かる好ましい構成によれば、中空チェーンの他端から突出したケーブルについては中空チェーンの内側で巻回されるので、巻回部分でのケーブルのずれ、緩み、キンク等が生じ難く、ケーブルを中空軸に向けて進退動させ易いという利点を有する。

本発明によれば、探傷ヘッドに接続されたケーブルを収納するのに必要なスペースを低減可能であると同時に、ケーブルの損傷が生じ難い超音波探傷装置が提供される。

図１は、従来の中空軸の超音波探傷装置の概略構成を示す図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る中空軸の超音波探傷装置の概略構成を示す図である。

以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態について、中空軸が中ぐり車軸である場合を例に挙げて説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係る中空軸の超音波探傷装置の概略構成を示す図である。
図２に示すように、本実施形態に係る超音波探傷装置１００は、車輪Ｗに取り付けられた中空軸Ａの内部に挿入される探傷ヘッド１と、探傷ヘッド１に一端が連結された中空チェーン２と、中空チェーン２を中空軸Ａに向けて進退動させる駆動源３と、中空チェーン２内に配設され、一端が探傷ヘッド１に接続されたケーブル４と、中空チェーン２及びケーブル４を収納する収納装置５とを備えている。

探傷ヘッド１は、超音波探触子（図示せず）を具備している。本実施形態では、周方向に沿って複数（例えば６つ）の超音波探触子が略等間隔に配置されており、探傷ヘッド１が中空軸Ａ内で進退動することで、中空軸Ａの全長・全周を超音波探傷可能とされている。

中空チェーン２は、複数の角筒状素子２１を軸ピン２２で連結した構造であり、隣接する素子２１が軸ピン２２を支点として互いに回動自在となっている。

駆動源３は、例えば、ギア３１とモータ（図示せず）とを具備する。ギア３１は中空チェーン２の軸ピン２２と噛み合うように構成されており、モータによってギア３１を正逆回転させることで、中空チェーン２が進退動することになる。

図２では、図示の便宜上、１本のケーブル４のみを図示している。しかしながら、実際に中空チェーン２内に配設されているのは、探傷ヘッド１が具備する超音波探触子に電気信号を入出力するケーブルと、中空軸Ａ内に接触媒質を供給するオイルホースである。

収納装置５は、中空部５１１を有し、図示省略する駆動源（例えば、モータ）によって回転する中空回転軸５１と、中空回転軸５１の径方向外方に中空回転軸５１と同心状に配置された環状部材５２とを具備する。
環状部材５２は、所定のリンク機構（図示せず）を介して中空回転軸５１に連結されており、中空回転軸５１が回転することにより中空回転軸５１と一体的に回転する。環状部材５２は、周方向の一部に開口部５２１を具備する。

環状部材５２には、他端が取り付けられた中空チェーン２が巻回されている。中空チェーン２の他端は、環状部材５２の開口部５２１近傍において、環状部材５２にねじ止めされている。
中空回転軸５１には、中空チェーン２の他端から突出し、開口部５２１から中空回転軸５１に向けて突出したケーブル４が巻回されている。ケーブル４の他端は、中空回転軸５１の中空部５１１を通って中空回転軸５１の外部に延在する。ケーブル４の他端には、接触媒質の供給源（図示せず）や探傷器（図示せず）が接続されている。

また、本実施形態に係る超音波探傷装置１００は、支持フレーム６と、車輪付き台車７と、アダプタ８と、透明カバー９とを備えている。

支持フレーム６は、駆動源３と収納装置５とを車輪付き台車７に連結するものである。具体的には、支持フレーム６には、駆動源３が固定され、収納装置５の中空回転軸５１が回転可能に取り付けられる。
アダプタ８は、中空軸Ａの端部に取り付けられ、探傷ヘッド１を中空軸Ａの内部に導入するための案内部材としての機能を奏する。
透明カバー９は、中空回転軸５１及び環状部材５２の軸方向両端部を覆うように支持フレーム６に取り付けられている。透明カバー９は、中空チェーン２が環状部材５２の軸方向にずれて外れないように、またケーブル４が中空回転軸５１の軸方向にずれて外れないようにする、すなわち、中空チェーン２及びケーブル４の巻回状態を安定化させる機能を奏する。

以上に説明した構成を有する超音波探傷装置１００において、駆動源３によって中空チェーン２を進退動させれば、中空チェーン２の一端に連結された探傷ヘッド１（超音波探触子）が中空軸Ａ内で進退動し、これに応じて探傷ヘッド１に一端が接続されたケーブル４も進退動することになる。探傷ヘッド１が中空軸Ａ内で進退動することで中空軸Ａの全長・全周を超音波探傷可能である。

また、超音波探傷装置１００において、駆動源（図示せず）によって中空回転軸５１が回転すれば、これと一体的に環状部材５２も回転するため、この環状部材５２に他端が取り付けられ巻回された中空チェーン２は、環状部材５２に巻き取られ（中空チェーン２を進動させる場合）又は環状部材５２から巻き出される（中空チェーン２を退動させる場合）ことになる。また、中空回転軸５１が回転すれば、中空回転軸５１に巻回されたケーブル４（中空チェーン２の他端から突出したケーブル４）は、中空回転軸５１に巻き取られ（中空チェーン２を進動させる場合）又は中空回転軸５１から巻き出される（中空チェーン２を退動させる場合）ことになる。

本実施形態に係る超音波探傷装置１００によれば、探傷ヘッド１に接続されたケーブル４が一方向に巻回されるので、ケーブル４を収納するのに必要なスペース（特に、中空軸Ａの軸方向についてのスペース）を低減可能であると同時に、一方向にしか曲げ応力が働かないのでケーブル４の損傷が生じ難いという利点を有する。また、探傷ヘッド１に一端が連結された中空チェーン２内にケーブル４が配設され、中空チェーン２を進退動させることでケーブル４が進退動すると共に、中空チェーン２の他端から突出したケーブル４については中空チェーン２の内側で巻回されるので、巻回部分でのケーブル４のずれ、緩み、キンク等が生じ難く、ケーブル４を中空軸Ａに向けて進退動させ易いという利点を有する。

１・・・探傷ヘッド
２・・・中空チェーン
３・・・駆動源
４・・・ケーブル
５・・・収納装置
５１・・・中空回転軸
５２・・・環状部材
１００・・・超音波探傷装置
５１１・・・中空部
５２１・・・開口部
Ａ・・・中空軸

Claims (2)

1. 中空軸を超音波探傷する装置であって、
   超音波探触子を具備し、前記中空軸の内部に挿入される探傷ヘッドと、
   前記探傷ヘッドに一端が連結された中空チェーンと、
   前記中空チェーンを前記中空軸に向けて進退動させる駆動源と、
   前記中空チェーン内に配設され、一端が前記探傷ヘッドに接続されたケーブルと、
   前記中空チェーン及び前記ケーブルを収納する収納装置とを備え、
   前記収納装置は、前記中空チェーン及び前記ケーブルを一方向に巻回することを特徴とする中空軸の超音波探傷装置。
2. 前記収納装置は、
   中空部を有し、駆動源によって回転する中空回転軸と、
   前記中空回転軸の径方向外方に前記中空回転軸と同心状に配置され、前記中空回転軸に連結されて前記中空回転軸と一体的に回転する環状部材とを具備し、
   前記環状部材には、他端が取り付けられた前記中空チェーンが巻回され、
   前記中空回転軸には、前記中空チェーンの他端から突出し、前記環状部材に設けられた開口部から前記中空回転軸に向けて突出した前記ケーブルが巻回され、
   前記ケーブルの他端が前記中空回転軸の中空部を通って前記中空回転軸の外部に延在することを特徴とする請求項１に記載の中空軸の超音波探傷装置。

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