JP2017015412A - ポータブル電線端部ｘ線検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電線において、保護ケース、モールド、絶縁材等に収納された端部の導体と端子との接続部を、電線を回転させることなく、非破壊で適正検査可能かつ被曝防止を考慮した、移動が簡便なポータブル電線端部Ｘ線検査装置を提供する。【解決手段】電線端部の導体と端子との接続部を、電線を回転させることなく、非破壊で検査可能かつ被曝防止を考慮したＸ線検査装置であって、電線を位置させる穴２ｇの一部を形成する開閉扉２ｂを備えたＸ線遮蔽可能な筐体２と、筐体内２に収納され、電線の端部の載置台３ｂに連通したスペースを備え回転する回転枠体、回転枠体の上部に配置されＸ線を放射するＸ線発生装置及び電線を挟みＸ線発生装置に対向する底面位置に配置され電線を透過したＸ線強度を検知する検出器を備える撮影機構と、検出器で検出されたＸ線強度信号を可視化する画像化手段６と、からなるポータブル電線端部Ｘ線検査装置１とした。【選択図】図１

Description

本発明は、送電線、配線、ケーブル等の電線において、保護ケース、モールド、絶縁材等に収納された端部の導体と端子との接続部を、電線を回転させることなく、非破壊で適正検査可能かつ被曝防止を考慮した、移動が簡便なポータブル電線端部Ｘ線検査装置に関する。

送電線などに使用される電線は、一定期間使用されたとき画一的に更新されている。また、点検する場合には、検査場に搬入して、電線端部の導体と端子との接続部（圧着部）を非破壊的にＸ線撮影して、接続部の劣化（不良）の有無を検査して、不良の場合に更新している。接続部の不良による断線は、大規模停電となり、経済的な損失となる。

また、工事のために使用されるメンテナンス用電線は、従来、繰り返し使用され、予め定められた耐久年数で更新されている。メンテナンス用電線が、ショート、断線などで通電が止まってしまうと、電気使用場所において、甚大な被害、損害が発生する。電気供給先が、工場であれば生産性の低下、不良品の発生、納期遅延などが発生する。病院などであれば生命が危険にさらされる。そのため、メンテナンス用電線の適否判定、更新も極めて重大である。

一方、現状は、大型のＸ線撮影装置（数ｔ（トン））を設置し、そこに被検査対象の電線を搬入後、撮影して、使用できるかの適否を判断している。適正判定には、少なくとも２−３方向からの撮影が必要である。ところが、大型のＸ線撮影装置は、撮影部に回転機構を備えないため、電線自体を別装置あるいは手動で回転させている。実際には、電線を回転させることができないことが多く、また電線端部を回転させ、位置を安定させることはできず、複数方向からの鮮明なＸ線画像を取得することは容易でない。

電線は、図８に示すように、電線１８の太さは直径おおよそ４ｃｍの撚線で、端部１８ａは保護ケース１８ｂに収納され、縦横高さはおおよそ２３ｃｍ×１９ｃｍ×１５ｃｍであり、導体と端子との接続部１８ｃが内部に収納されている。電線１８の端部１８ａを回転させるためには、広いスペースにドラムに巻かれた電線１８を引き出し、電線１８の端部１８ａからだいぶ離れた場所を大な力で回転させる必要がある。

撮影装置が設置されている場所への搬入、撮影部への端部の設置（ドラムに巻かれた状態で保管されている）、撮影部位変更のための電線を回転させること、それに伴う電線のドラムからの引き出し及び巻き取り、またもとの保管場所への返却等、作業が繁雑でとても時間とコストの掛かる作業である。また、従来のＸ線撮影装置は大きく、電線を回転させるため広い検査スペースが必要であった。

他方、電線端部のＸ線撮影装置として、特許文献１が公開されている。特許文献１の発明は、鋼心撚線の圧縮接続部にＸ線を透過し、検出されたＸ線強度から圧縮接続部における欠陥の有無を検出する電線の圧縮接続部を検査する方法及び装置であって、Ｘ線照射装置１０を用いて、鋼心アルミ撚線３２の圧縮接続部である被検査部ＡにＸ線を照射し、鋼心アルミ撚線３２の被検査部Ａを透過したＸ線の強度をＸ線ＴＶカメラ１４を用いて、被検査部Ａにおける圧縮接続部の欠陥部としての空間部の有無を検出し、画像処理装置１５に備えた出力装置上で目視して認識するといものである。

また、電線の接続部のＸ線撮影装置として、特許文献２の発明が公開されている。特許文献２の発明は、ケーブル用接続部に用いる補強絶縁体に対して、Ｘ線撮影で検査を行うに際して、補強絶縁体のみを回転させてＸ線による撮影を可能とし、補強絶縁体のテーパ部等の厚さに影響されないデータを得ることができるＸ線撮影装置３０であって、補強絶縁体１２を回転可能に支持する支持台４１を固定位置に配置し、ベースフレーム３１に対して移動装置３６を介してＸ線発生装置３３を移動可能に設け、前記Ｘ線発生装置３３の支柱部材３２には、フィルム支持架台３５を設けて、支柱部材を移動させながらＸ線による補強絶縁体の検査を行うようにするというものである。

しかしながら、特許文献１、特許文献２でも、Ｘ線の漏洩（被曝）、別装置によって電線を回転させ、複数方向からの撮影技術の問題が残る。

特開平１０−１００５５号公報 特開平１１−６４２４９号公報 特開２０１２−１３３８９７号公報

http://beam-physics.kek.jp/bpc/procs/suzuki.pdf「"乾電池駆動超小型電子加速器・高エネルギーＸ線源の開発とその応用"２００９年３月２９日 鈴木良一 産業技術総合研究所」

そこで、本発明は、電線において、保護ケース、モールド、絶縁材等に収納された端部の導体と端子との接続部を、電線を回転させることなく、非破壊で適正検査可能かつ被曝防止を考慮した、移動が簡便なポータブル電線端部Ｘ線検査装置を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するために、本発明は、
（１）
電線端部の導体と端子との接続部を、前記電線を回転させることなく、非破壊で検査可能かつ被曝防止を考慮したＸ線検査装置であって、
電線を位置させる穴の一部を形成する開閉扉を備えたＸ線遮蔽可能な筐体と、
前記筐体内に収納され、前記電線の端部の載置台に連通したスペースを備え回転する回転枠体、前記回転枠体の上部に配置されＸ線を放射するＸ線発生装置、及び前記電線を挟み前記Ｘ線発生装置に対向する底面位置に配置され前記電線を透過したＸ線強度を検知する検出器を備える撮影機構と、
前記検出器で検出されたＸ線強度信号を可視化する画像化手段と、
からなることを特徴とする
ポータブル電線端部Ｘ線検査装置。
（２）
前記回転枠体の前記穴側にＣ型のレールを備え、
前記Ｃ型のレールをスライドさせるＣ型のガイドを前記筐体に収納された枠に備え、
前記Ｃ型のあきスペースから前記電線を撮影機構内に位置させ、前記Ｃ型の中心が前記回転枠体の回転中心であることを特徴とする（１）に記載のポータブル電線端部Ｘ線検査装置。
（３）
前記筐体の穴の縁に前記電線を挟持する弾性の押えを備えたことを特徴とする（１）に記載のポータブル電線端部Ｘ線検査装置。
（４）
前記Ｘ線発生装置のＸ線源が、前記検出器との距離可変であることを特徴とする（１）に記載のポータブル電線端部Ｘ線検査装置。
（５）
前記Ｘ線源が、カーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管であることを特徴とする（４）に記載のポータブル電線端部Ｘ線検査装置。
（６）
前記筐体に、前記電線を挟持するクランプを備えることを特徴とする（１）に記載のポータブル電線端部Ｘ線検査装置。
（７）
前記筐体内部に、内部モニター用のカメラと、照明を備えることを特徴とする（１）に記載のポータブル電線端部Ｘ線検査装置。
とした。

本発明は以上の構成であるので、以下の効果を発揮する。本発明は、Ｘ線遮蔽筐体に収納された回転する撮影機構を備えるため、Ｘ線の漏洩、被曝なく、電線を回転させることなく、電線端部を複数方向から撮影できる。その結果、高精度で電線端部の適否判定をすることができる。Ｃ型レール及びＣ型ガイドで回転支持するため、容易に電線端部の筐体内への収納を可能にする。

また、本発明において、冷陰極Ｘ線管を用いれば、搭載バッテリ或いは商用ＡＣ電源で本発明装置を駆動できるため、小型化が可能で、検査場所まで電線端部Ｘ線検査装置を容易に搬入することができる。そのため、検査対象の電線の移動、ドラムからの電線引き出し、巻き取り、保管場所への返却の手間が省ける。

本発明であるポータブル電線端部Ｘ線検査装置の斜視模式図（Ａ）及び開閉扉を開いたときの斜視模式図である。 本発明であるポータブル電線端部Ｘ線検査装置の筐体内に収納された撮影機構の模式図である。 本発明であるポータブル電線端部Ｘ線検査装置で電線端部を検査する方法の説明図である。（Ａ）は電線をセットする場面、（Ｂ）はＸ線撮影準備完了状態を示す図である。 本発明であるポータブル電線端部Ｘ線検査装置の筐体内に収納された撮影機構に電線をセットしたときの斜視模式図である。（Ａ）は正面左斜視、（Ｂ）は正面右斜視、（Ｃ）は背面左斜視図である。 本発明であるポータブル電線端部Ｘ線検査装置の撮影機構の回転によって複数方向から撮影されるＸ線撮影の説明図である。左列が筐体を断面として、右列は筐体を除去した撮影機構だけを示した。 本発明であるポータブル電線端部Ｘ線検査装置による電線端部の撮影結果である。（Ａ）が自然光による外観の撮影写真、（Ｂ）はＸ線画像である。 本発明であるポータブル電線端部Ｘ線検査装置による他の形状の電線端部の撮影結果である。（Ａ）が自然光による外観の撮影写真、（Ｂ）はＸ線画像である。 電線端部の説明図である。 カーボンナノ冷陰極Ｘ線管の説明図である。

以下、添付図面に基づき、本発明の実施の形態について詳細に説明する。ただし、本発明はそれら実施形態に限定されるものではない。

図１、２に示すように、本発明の一例であるポータブル電線端部Ｘ線検査装置１は、
Ｘ線撮影時に電線１８の端部１８ａを収納する筐体２と、
筐体に収納される電線端部１８ａのＸ線透過画像データを取得する撮影機構７と、
Ｘ線透過画像データを可視化する画像化手段６と、
必要に応じて備える電線１８の保持機構３と、
筐体２の底部に設けた装置を押して移動させるため回転体等のキャスタ４と、
テーブル５とからなる。

テーブル５は、筐体２の上面に傾斜角可変に設置された板状物で、ノートパソコンなどを載置することができる。なお、ノートパソコンは画像化手段６としてもよい。

画像化手段６は、撮影機構７で取得した電線端部１８ａのＸ線透過電子データを可視化する装置で、パソコン等でディスプレイに取得したＸ線透過電子データをリアルタイムで可視化させる。

筐体２は、図１等に示すように、Ｘ線遮断性の素材、例えば、鉛を貼られ、Ｘ線撮影時に電線１８の端部１８ａを密閉収納する収納部２ａと、収納部２ａに回動可能に取り付けられ開閉される開閉扉２ｂと、開閉扉２ｂに設けられた筐体２内部を視認可能でＸ線遮断性の透明の窓２ｃと、収納部２ａ及び開閉扉２ｂの一側面の会合部に開閉扉２ｂを閉じた場合に形成される電線１８を通す穴２ｇと、穴２ｇの周りに嵌められたＸ線遮断性の弾性を有する押え部材２ｅ、２ｆと、収納部２ａに取り付けられ筐体２を移動する場合に把持する取っ手２ｄとからなる。

押え部材２ｅ、２ｆは、電線１８に密着し、電線１８と筐体２との隙間をなくし、Ｘ線の筐体２外への漏洩を防止する。このような筐体２を採用することで、Ｘ線の被曝なしに、測定場所にポータブル電線端部Ｘ線検査装置１を搬入し、現地での電線１８の端部１８ａの適正検査が可能になる。

保持機構３は、図１等に示すように、収納部２ａから突出した台３ａと、台３ａ上に立設され、電線１８を筐体２外で載置する凹みを有する載置部３ｂと、載置部３ｂに一端が回動可能に設けられ、電線１８を載置部３ｂとともに挟持し、載置部３ｂに他端が係止（ロック）するクランプ３ｃとからなる。クランプ３ｃで電線１８を固定することで、電線端部がぶれることがなく、鮮明な画像取得が可能になる。

撮影機構７は、筐体２内の底部２ａ‘の外周に載置された底フレーム８と、底フレーム８の電線１８方向の二箇所より起立した第一縦フレーム８ａと、第二縦フレーム８ｂと、第一縦フレーム８ａに固定され、撮影機構７の中心側に向け二列に立設配置されたベアリング状の回転体９ａを備えるＣ型ガイド９と、回転機構１０と、回転枠体１１と、Ｃ型ガイド９の二列の回転体９ａの間にスライド可能に嵌められる回転枠体１１に固定されたレール１２と、回転枠体１１から立設したガイド１１ｅに上下にスライド可能なスライド枠１３と、スライド枠１３に固定された上枠１４と、上枠１４に固定されＸ線１５ｂを照射するＸ線源１５及び回転枠体１１の上部１１ｂに載置されたＸ線発生装置１５ｇと、電線１８を透過したＸ線１５ｂを検知する検出器１６と、電線１８の末端を載置する保持台１７とからなる。

なお、回転体９ａは、立設方向を軸として回転する。台３ａは、第一縦フレーム８ａに連設される。保持台１７の上部には突起１７ａが複数立設し、電線１８の末端を位置決めする。Ｃ型ガイド９、Ｃ型レール１２を採用することで、電線１８の端部１８ａの保護ケース１８ｂを外すことなく、回転枠体１１の回転軸位置に、電線１８の端部１８ａを容易に位置させて電線１８を回転させることなく、非破壊で、接続部１８ｃを複数方向からＸ線撮影が可能になる。また、Ｘ線発生装置１５ｇ等を保持する強度が高い。

回転機構１０は、回転枠体１１を回転させ駆動１０ａと、駆動１０ａの回転を伝達する歯車１０ｂと、歯車１０ｂの回転を受け、回転枠体１１に固定された歯車１０ｃと、歯車１０ｃに固定され、第二縦フレーム８ｂに回転保持される回転軸１０ｄとからなる。駆動１０ａは、モータ、手動回転も可能である。モータは、商用電源で駆動し、左右のスイング回転は自動制御される。

回転枠体１１は、歯車１０ｃを固定する縦枠１１ａと、レール１２を固定する縦枠１１ａ‘と、縦枠１１ａ、１１ａ’の上部を連結する上部１１ｂと、縦枠１１ａ‘の底部に連設し、検出器１６を載置する底面１１ｃと、上部１１ｂと底面１１ｃとを連絡する支え１１ｄとからなる。このようにしてなる回転枠体１１の回転軸中心に電線１８が位置する。回転機構１０を備えることで、電線１８を回転させることなく、複数方向から電線１８の端部１８ａの撮影が可能になる。

Ｘ線発生装置１５ｇは、スライド枠１３に連結し上下動する上部１１ｂに固定され、Ｘ線１５ｂを電線１８の端部１８ａに照射するＸ線源１５と、上部１１ｂに載置された陽極回路１５ｃ、陰極回路１５ｄ、電圧値、印加時間（パルス幅）、スライド枠１３のスライドを制御するコントローラ１５ｅと、冷陰極Ｘ線管１５ａは駆動するバッテリ１５ｆとからなる。Ｘ線源１５には、絶縁のため絶縁油、シリコン油あるいはシリコンゴム・樹脂に冷陰極Ｘ線管１５ａが埋設される。冷陰極Ｘ線管１５ａを採用することで、ポータブル電線端部Ｘ線検査装置１の小型化が可能になり、移動も簡便になる。スライド枠１３を採用することで、Ｘ線１５ｂの強度及び焦点距離を調節することができる。焦点距離を調節することで、鮮明な画像取得が可能になる。

冷陰極Ｘ線管１５ａは、例えば、図９に示すように、カーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管１５ｈなどが例示でき、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、小型で、陰極１５ｉ側のカーボンナノ構造体冷陰極１５ｍで発生した電子１５ｎを陽極１５ｋ側のターゲット１５ｐに照射して、Ｘ線１５ｂを発生させ、照射口１５ｑから放出する。乾電池、バッテリ１５ｆ、商用電源で駆動する原理、構成は、特許文献３、非特許文献１に詳しく記載されている。電源は、カーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管１５ｈの陰極１５ｉ及び陽極１５ｋにそれぞれ負及び正の高電圧パルスを供給する。なお、冷陰極Ｘ線管１５ａの他、熱陰極Ｘ線管を使用することもできる。

検出器１６は、電線１８を透過したＸ線１５ｂを感知するデジタル式のＸ線イメージセンサで、例えば、シンチレータ、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、ＣｄＴｅ半導体などが例示される。検出器１６で取得された信号は、画像化手段１６ｄで可視化される。

次に、図３−５を参照して、Ｘ線撮影時の撮影機構の回転について説明する。先ず、図３（Ａ）に示すように、クランプ３ｃを開放し、筐体２の開閉扉２ｂをあけ、電線１８をＣ型ガイド９、Ｃ型レール１２の切れ目のスペース７ａから挿入し、電線１８の末端を保持台１７の上に載置し、端部１８ａをＸ線源１５と検出器１６の間に位置させる。次に、開閉扉２ｂを締め、収納部２ａと開閉扉２ｂとで形成される穴２ｇの押え部材２ｅ、２ｆで電線１８を挟持し、さらにクランプ３ｃで電線１８を挟持、固定する。図３（Ｂ）の状態において、筐体２を除いた構造を図４（Ａ）−（Ｃ）に掲載した。

電線１８の端部１８ａを筐体２内にセットした後、図５に示すように回転枠体１１を回転させ、電線１８の端部１８ａを複数方向からＸ線撮影する。図５（Ａ）は上下方向、（Ｂ）は（Ａ）から（Ｂ）から９０°左に回転枠体１１が回転し、Ｘ線発生装置１５ｇが左に位置し、検出器１６が右に位置する左右方向、（Ｃ）は（Ａ）から９０°右に回転枠体１１が回転し、Ｘ線発生装置１５ｇが右に位置し、検出器１６が左に位置する右左方向から電線１８の端部１８ａをＸ線撮影している場面である。回転枠体１１が回転中、ガイド９とレール１２が輪状を形成し、回転枠体１１の回転を支える。

次に、図６を参照して、本発明であるポータブル電線端部Ｘ線検査装置１によるＸ線撮影結果及び接続部１８ｃの非破壊検査について説明する。図６（Ｂ）に示すように、接続部１８ｃをＸ線撮影すると、導体１８ｄと、端子１８ｅの連結部は、導体１８ｄが拡張した不良１８ｆが確認できる。このような状態では、使用中の断線、ショートなど危険があることから、使用中止し、新しい電線１８に更新し、リスク回避することができる。

次に、図７を参照して、電線１８の他の形状の端部１８ａの本発明であるポータブル電線端部Ｘ線検査装置１によるＸ線撮影結果及び接続部１８ｃの非破壊検査について説明する。図７に示す金属管保護された電線１８の端部１８ｇ（Ａ）であっても、導体１８ｄと端子１８ｅの接続部１８ｃの不良１８ｆをＸ線撮影で確認できる。回転枠体１１を回転させ、Ｘ線源１５及び検出器１６を回転させ、図７（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、複数方向から端部１８ｇの撮影をすることで、接続部１８ｃの不良１８ｆの検出率を高くすることができる。

１ ポータブル電線端部Ｘ線検査装置
２ 筐体
２ａ 収納部
２ａ‘ 底部
２ｂ 開閉扉
２ｃ 窓
２ｄ 取っ手
２ｅ 押え部材
２ｆ 押え部材
２ｇ 穴
３ 保持機構
３ａ 台
３ｂ 載置部
３ｃ クランプ
４ キャスタ
５ テーブル
６ 画像化手段
７ 撮影機構
７ａ スペース
８ 底フレーム
８ａ 第一縦フレーム
８ｂ 第二縦フレーム
９ ガイド
９ａ 回転体
１０ 回転機構
１０ａ 駆動
１０ｂ 歯車
１０ｃ 歯車
１０ｄ 回転軸
１１ 回転枠体
１１ａ 縦枠
１１ａ‘縦枠
１１ｂ 上部
１１ｃ 底面
１１ｄ 支え
１１ｅ ガイド
１２ レール
１３ スライド枠
１４ 上枠
１５ Ｘ線源
１５ａ 冷陰極Ｘ線管
１５ｂ Ｘ線
１５ｃ 陽極回路
１５ｄ 陰極回路
１５ｅ コントローラ
１５ｆ バッテリ
１５ｇ Ｘ線発生装置
１５ｈ カーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管
１５ｉ 陰極
１５ｋ 陽極
１５ｍ カーボンナノ構造体冷陰極
１５ｎ 電子
１５ｐ ターゲット
１５ｑ 照射口
１５ｒ 中間極
１５ｓ 孔
１５ｔ グランド
１６ 検出器
１７ 保持台
１７ａ 突起
１８ 電線
１８ａ 端部
１８ｂ 保護ケース
１８ｃ 接続部
１８ｄ 導体
１８ｅ 端子
１８ｆ 不良
１８ｇ 端部

Claims (7)

1. 電線端部の導体と端子との接続部を、前記電線を回転させることなく、非破壊で検査可能かつ被曝防止を考慮したＸ線検査装置であって、
   電線を位置させる穴の一部を形成する開閉扉を備えたＸ線遮蔽可能な筐体と、
   前記筐体内に収納され、前記電線の端部の載置台に連通したスペースを備え回転する回転枠体、前記回転枠体の上部に配置されＸ線を放射するＸ線発生装置、及び前記電線を挟み前記Ｘ線発生装置に対向する底面位置に配置され前記電線を透過したＸ線強度を検知する検出器を備える撮影機構と、
   前記検出器で検出されたＸ線強度信号を可視化する画像化手段と、
   からなることを特徴とする
   ポータブル電線端部Ｘ線検査装置。
2. 前記回転枠体の前記穴側にＣ型のレールを備え、
   前記Ｃ型のレールをスライドさせるＣ型のガイドを前記筐体に収納された枠に備え、
   前記Ｃ型のあきスペースから前記電線を撮影機構内に位置させ、前記Ｃ型の中心が前記回転枠体の回転中心であることを特徴とする請求項１に記載のポータブル電線端部Ｘ線検査装置。
3. 前記筐体の穴の縁に前記電線を挟持する弾性の押えを備えたことを特徴とする請求項１に記載のポータブル電線端部Ｘ線検査装置。
4. 前記Ｘ線発生装置のＸ線源が、前記検出器との距離可変であることを特徴とする請求項１に記載のポータブル電線端部Ｘ線検査装置。
5. 前記Ｘ線源が、カーボンナノ構造体三極式冷陰極Ｘ線管であることを特徴とする請求項４に記載のポータブル電線端部Ｘ線検査装置。
6. 前記筐体に、前記電線を挟持するクランプを備えることを特徴とする請求項１に記載のポータブル電線端部Ｘ線検査装置。
7. 前記筐体内部に、内部モニター用のカメラと、照明を備えることを特徴とする請求項１に記載のポータブル電線端部Ｘ線検査装置。