JP2020139837A - 非破壊試験用打撃装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリートの凹凸面に影響を受けることなく一定の加振力をコンクリートに与えることができ、コンクリートの破片粉塵などの侵入を防止して、再現性が高く安定して計測する。【解決手段】電磁コイル６と、電磁コイル６を収容する、略筒形状の電磁路ヨーク５とから成る電磁ソレノイド部２と、一端に打撃受け部４ａを、他端に構造物Ｃに当てる打撃面部４ｂを具備したハンマーヘッド部４と、ハンマーヘッド部４の打撃受け部４ａに打撃する打撃部３ａを一端に有し、他端に該打撃部３ａを引き戻す弾性部材１３を具備した、磁性を有する可動プランジャー部３と、を備え、略気密状に取り付けられた可動プランジャー部３の打撃部３ａが、打撃受け部４ａを打撃すると、同時にハンマーヘッド部４の打撃面部４ｂからコンクリートの構造物Ｃに弾性波が伝播されるように構成された。【選択図】図２

Description

本発明は、コンクリート等の構造物内部に生じたひび割れ、空洞などの欠陥個所（変状部）や内部の物性について、弾性波・超音波等の検出装置を構造物表面に接触させ、構造物を破壊することなく試験する技術に係り、特に構造物内に弾性波を入力する非破壊試験用打撃装置及びその制御方法に関する。

コンクリート構造物は、トンネル、橋梁などの大型構造物が多い。コンクリート構造物の欠陥に関しては、建設時の施工不良、建設後の静的な外力や、疲労、鉄筋腐食に伴う膨張圧などによるコンクリート内部のひび割れ、ＰＣグラウト（プレストレストコンクリート注入材）の充填度等が評価対象となる。このような欠陥の存在はコンクリート構造物の耐荷重性能、耐久性に大きな影響を与えるものであり、内部のひび割れ等の検出はコンクリート構造物の維持に重要なことである。

コンクリート構造物の物性に関しては、コンクリート構造物を部分的に破壊して検査されることが多い。コンクリートの強度、密実さ、塩分などの有害物質の存在量等、非破壊試験により外部から調査できるものが多い。これらの情報はコンクリート構造物の現在の耐荷重性能を評価するのみならず、将来の劣化状態を推定するために重要なことである。

これらコンクリートの欠陥及び物性の試験は共に、コンクリート構造物が屋外にあり、大型であるため、広い面積を短時間に効率的に検査したいとする要求が強い。

コンクリート構造物に関する欠陥及び物性の試験法については、種々の試験方法が実用化されている。例えば、弾性波を利用した非破壊試験には、衝撃弾性波法、超音波法等がある。その他に、打撃によりコンクリート中に弾性波を発生させ、この弾性波がコンクリート表面から空気中に放射されたものを測定する打音法がある。この打音法はコンクリートのひび割れ及び剥離、内部空隙範囲の検出に利用されている。更に、コンクリートのひび割れに伴って発生し伝搬する弾性波を検出し、コンクリート表面にＡＥ変換子（センサ）を設置して検出するアコースティック・エミッション（ＡＥ Ａcoustic Emission)法がある。このＡＥ法はコンクリートのひび割れの発生・進展位置の検出に利用されている。

このような各種試験は、構造物に接触させて試験を行うタイプと、構造物に接触させずに試験を行うタイプに２分される。接触させて試験を行うタイプの装置は、手で保持・移動し検査箇所毎に構造物に接触させる等により離散的な箇所の試験に用いられることが多いが、構造物に接触させずに試験を行うタイプに比べ欠陥の検出能力が高い等の利点があるため、広範囲を連続的に点検したいとする需要に対して、車輪を備えた走行装置に搭載する等様々な提案がなされている。

コンクリートの非破壊試験装置の加振源として、ソレノイド電磁ハンマーを用いている。このソレノイド電磁ハンマー（打撃装置）は、電磁ソレノイド装置により可動させることが多い。図１３に示すように、非破壊試験装置に組み込まれた打撃装置５１（電磁ソレノイド装置）は、筒状の電磁路ヨーク５２内に、電磁コイル５３を備えたボビン５４が設けられ、このボビン５４の内側に可動プランジャー（可動鉄心）５５が可動自在に挿通されている。可動プランジャー５５の先端部に打撃ハンマー５６が取り付けられている。更に、この可動プランジャー５５を付勢する弾性部材５７を備えた装置である。電磁コイル５３に通電すると電磁力により可動プランジャー５５が吸引されて可動するようになる。

この弾性部材５７の一端に可動プランジャー５５を、他端にこの弾性部材５７を固定する固定部として機能する止ネジ５８を有する。打撃ハンマー５６は、可動プランジャー５５の一端に取り付けられている。打撃ハンマー５６は、ハンマー保護カウリング５９から出没するようになっている。

可動プランジャーを往復動させる電磁ソレノイド装置に関する技術として、例えば特許文献１の特開２００９−２９５７１１公報「電磁ソレノイド装置」のように、コイルを巻回した筒状のボビンと、一端面部と前記一端面部の両側から略直角方向に延出して形成された外側面部を一体的に有し、内部に前記ボビンを収容するヨークと、前記ヨークの前記一端面部と対向する側に設けられて透孔部を形成したプレート部材と、前記ヨークの前記一端面部に一体成形により膨出状に形成されて前記ボビンの中空部に同軸的に対向する突状のコアステータと、前記プレート部材の前記透孔部から前記ボビンの前記中空部を介して軸方向に往復移動可能に挿通されて前記コイルへの通電時に生じる電磁力により前記コアステータに吸引される可動プランジャーとを備えた電磁ソレノイド装置が提案されている。

このような打撃装置は、非破壊試験装置などに搭載して使用される。トンネルの非破壊試験では、図１４に示すように、この打撃装置５１を上向きにして使用する場合が多い。更に、水平、下向きのあらゆる方向に向けて使用しているため、打撃装置５１は入力方向による打撃力が変化しないよう制御する必要がある。

特開２００９−２９５７１１公報

従来の打撃装置５１は、可動プランジャー５５が前後動する構成であるため、内部に埃等を吸い込みやすい。この打撃装置５１の内部に侵入した埃は打撃装置５１又は可動プランジャー５５の故障の原因になりやい。打撃によるコンクリートの破片粉塵などが、打撃ハンマー５６のシリンダ、可動プランジャー５５間に詰まり作動不能の事態となることがあった。 打撃装置５１を、非破壊試験装置などのロボットなどに搭載し、トンネルなどの広範囲な場所について無人で連続計測を行う場合に、破片粉塵などが打撃ハンマー５６のシリンダ、可動プランジャー５５間に詰まり作動不能の事態になると、その非破壊試験作業を中断して復旧作業をする必要があった。その復旧にはロボットを含むシステムの総てを停止するため、重大な問題であった。

また、このような打撃装置５１による非破壊試験は、打撃面のコンクリートの凹凸により、打撃ハンマー５６の打撃距離が変化し加振力が変化しやすい。

本発明の発明者は、エネルギーが物体から物体へ移動し、又は形態が変化するときに、その総量は変化しないという「エネルギー保存の法則」に着目した。打撃ハンマーを大きく移動させなければ不具合が生じないことに着目した。打撃装置を構成する打撃ハンマーは、金属製の素材から成り、しかも重量の重いものを使用している。これを上下方向に加振していると位置が変化する。また、隙間から埃等が侵入しやすい。そこで、コンクリートの打撃部分と加振機構を分離し、加振機構を気密状態内に収納することに着目した。

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、コンクリートの凹凸面に影響を受けることなく一定の加振力をコンクリートに与えることができ、コンクリートの破片粉塵などの侵入を防止して、再現性が高く安定して計測することができる非破壊試験用打撃装置及びその制御方法を提供することにある。

本発明の非破壊試験用打撃装置は、コンクリート等の構造物（Ｃ）と常に接触しながら該構造物（Ｃ）内部の欠陥を非破壊試験する際に、該構造物（Ｃ）に弾性波を入力する打撃装置であって、
コイルを巻回した電磁コイル（６）と、該電磁コイル（６）を収容する、略筒形状の電磁路ヨーク（５）とから成る電磁ソレノイド部（２）と、
前記電磁路ヨーク（５）内に摺動自在に取り付けられた、一端に打撃受け部（４ａ）を、他端に構造物（Ｃ）に当てる打撃面部（４ｂ）を具備したハンマーヘッド部（４）と、
前記ハンマーヘッド部（４）の打撃受け部（４ａ）に打撃する打撃部（３ａ）を一端に有し、他端に該打撃部（３ａ）を引き戻す弾性部材（１３）を具備した、磁性を有する可動プランジャー部（３）と、を備え、
前記電磁ソレノイド部（２）とハンマーヘッド部（４）内に略気密状に取り付けられた前記可動プランジャー部（３）の打撃部（３ａ）が、前記打撃受け部（４ａ）を打撃すると、同時に前記ハンマーヘッド部（４）の打撃面部（４ｂ）から構造物（Ｃ）に弾性波が伝播されるように構成された、ことを特徴とする。

前記打撃装置（１）の打撃方向が、上下・傾斜方向で変化する際に、前記可動プランジャー部（３）の自重による位置変化を確認するために、該可動プランジャー部（３）の変位位置を位置計測窓（２２）から測定する位置センサ（２１）を設けることが好ましい。
前記ハンマーヘッド部（４）の打撃面部（４ｂ）を構造物（Ｃ）に接触させながら打撃できるように、該打撃面部（４ｂ）にローラ（１７）を取り付けることができる。

前記可動プランジャー部（３）が往復動する際に、前記電磁路ヨーク（５）とハンマーヘッド部（４）内において変化する内圧を調整するリード弁（３１）を有する調整部（８）を設けることができる。

本発明の制御方法は、コンクリート等の構造物（Ｃ）に弾性波を発生させる際に用いる打撃装置を制御する、非破壊試験用打撃装置の制御方法であって、
コイルを巻回した電磁コイル（６）と、該電磁コイル（６）を収容する、略筒形状の電磁路ヨーク（５）とから成る電磁ソレノイド部（２）と、該電磁路ヨーク（５）内に摺動自在に取り付けられた、一端に打撃受け部（４ａ）を、他端に構造物（Ｃ）に当てる打撃面部（４ｂ）を具備したハンマーヘッド部（４）と、該ハンマーヘッド部（４）の打撃受け部（４ａ）に打撃する打撃部（３ａ）を一端に有し、他端に該打撃部（３ａ）を引き戻す弾性部材（１３）を具備した、磁性を有する可動プランジャー部（３）と、を備えた打撃装置（１）を用いて非破壊試験する際に、
前記電磁路ヨーク（５）とハンマーヘッド部（４）内に略気密状に取り付けられた前記可動プランジャー部（３）の打撃部（３ａ）が前記打撃受け部（４ａ）を打撃すると、同時に前記ハンマーヘッド部（４）の打撃面部（４ｂ）から構造物（Ｃ）に弾性波を伝播させ、
前記可動プランジャー部（３）の自重による位置変化を確認する、位置計測窓（２２）から該可動プランジャー部（３）の変位位置を測定する位置センサ（２１）により、該可動プランジャー部（３）の上下・傾斜方向への変位位置を確認し、該可動プランジャー部（３）の打ち出し強度を調整する、ことを特徴とする。

前記位置センサ（２１）の位置計測窓（２２）が前記可動プランジャー部（３）の変位位置を認識したときは、
前記打撃装置（１）が上向きの状態にあると判定し、前記電磁コイル（６）の励磁力を調整し、該可動プランジャー部（３）の打ち出し強度を調整する。
一方、前記位置センサ（２１）の位置計測窓（２２）が前記可動プランジャー部（３）の変位位置を認識しないときは、
前記打撃装置（１）が下向きの状態にあると判定し、前記電磁コイル（６）の励磁力を調整し、該可動プランジャー部（３）の打ち出し強度を調整する。
また、前記位置センサ（２１）の位置計測窓（２２）が前記可動プランジャー部（３）の変位位置の認識範囲量を測定することにより、
前記打撃装置（１）が傾斜した状態にあると判定し、前記電磁コイル（６）の励磁力を調整し、該可動プランジャー部（３）の打ち出し強度を調整する。

上記構成の打撃装置（１）では、可動プランジャー部（３）の打撃部（３ａ）が、ハンマーヘッド部（４）の打撃受け部（４ａ）を打撃すると、この打撃面部（４ｂ）から構造物（Ｃ）に弾性波が伝播される。打撃装置（１）として弾性波を構造物（Ｃ）に入力させることができる。この可振する可動プランジャー部（３）が電磁ソレノイド部（２）とハンマーヘッド部（４）内に略気密状に取り付けられているので、可動プランジャー部（３）が外部から埃等を吸い込むことがない。そこで、打撃装置（１）が埃等の吸い込みよる作動不能になることを回避することができる。

位置センサ（２１）は、可動プランジャー部（３）の変位位置を位置計測窓（２２）から測定することにより、打撃装置（１）が下向き状態か上向き状態か傾斜状態かの別を判定できる。その判定結果に基づき、電磁コイル（６）への電力の強弱を調整することで、打撃装置（１）の下向き又は上向きのいずれの状態でも正確に試験をすることができる。
ハンマーヘッド部（４）の打撃面部（４ｂ）に取り付けられたローラ（１７）は、この打撃面部（４ｂ）を構造物（Ｃ）に接触させながら打撃試験ができる。また、構造物（Ｃ）の凹凸表面において円滑に走行することができる。

電磁コイル（６）の通電時に可動プランジャー部（３）が往復動する際に、調整部（８）のリード弁（３１）により、電磁ソレノイド部（２）（電磁コイル（６））内の空気が逃げ出さず、その空気抵抗によりエアダンパー効果を生じる。そこで、可動プランジャー部（３）を引き戻す際に、電磁ソレノイド部（２）内部に埃を引き込みづらくなる。

上記構成の制御方法では、調整部（８）(位置センサ（２１））によりハンマーヘッド部（４）の打撃面部（４ｂ）が上向きか下向きか傾斜状態かの別を判定し、その向きに応じて電磁コイル（６）の励磁力を調整する。そこで、ハンマーヘッド部（４）が下向き又は上向きのいずれの状態でも、コンクリート構造物などの壁面（Ｗ）に対してハンマーヘッド部（４）の打撃面部（４ｂ）、ローラ（１７）の押圧力を均一にして打撃装置（１）を作動させることができる。

本発明の非破壊試験用打撃装置を示す斜視図である。 本発明の非破壊試験用打撃装置を示す拡大縦断面図である。 本発明の打撃装置を示す正断面図であり、（ａ）は可動プランジャーの打撃部が打撃受け部を打撃する前の状態、（ｂ）は可動プランジャーの打撃部が打撃受け部を打撃した状態である。 ハンマーヘッド部を示す斜視図である。 位置センサを示す概略説明平断面図である。 位置センサを示す正断面図であり、（ａ）は位置計測窓から可動プランジャーの位置を確認できない状態、（ｂ）は位置計測窓から可動プランジャーの位置を確認できる状態である。 位置センサと可動プランジャーとの位置関係を示す断面図であり、（ａ）はハンマーヘッド部が下向き状態、（ｂ）はハンマーヘッド部が上向き状態である。 本発明の調整部を示す分解斜視図である。 調整部のリード弁の一例を示し、（ａ）は拡大断面図、（ｂ）は拡大正面図である。 リード弁の動作状態を示し、（ａ）は円筒形プランジャーの動作で電磁ソレノイド部内が負圧状態、（ｂ）は加圧状態である。 本発明の打撃装置を動作させるシステムの一例を示す系統図である。 本発明の打撃装置の動作状態を示す動作フロー図である。 従来の打撃装置を示す正断面図である。 従来の打撃装置を示す正断面図である。

本発明の非破壊試験用打撃装置は、コンクリート等の構造物と常に接触しながら構造物内部の欠陥を検査する接触式の非破壊試験装置であり、コイルを巻回した電磁コイルと、電磁コイルを収容する、略筒形状の電磁路ヨークとから成る電磁ソレノイド部と、 電磁路ヨーク内に摺動自在に取り付けられた、一端に打撃受け部を、他端に構造物に当てる打撃面部を具備したハンマーヘッド部と、ハンマーヘッド部の打撃受け部に打撃する打撃部を一端に有し、他端に打撃部を引き戻す弾性部材を具備した、磁性を有する可動プランジャー部と、を備えた打撃装置である。電磁路ヨークとハンマーヘッド部内に略気密状に取り付けられた可動プランジャーの打撃部が、打撃受け部を打撃すると、同時にハンマーヘッド部の打撃面部から構造物に弾性波が伝播される。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の非破壊試験用打撃装置を示す斜視図である。図２は本発明の非破壊試験用打撃装置を示す拡大縦断面図である。
本発明の非破壊試験用打撃装置１は、鉄道のトンネル、高速道路のトンネル、建造物などのコンクリート等の構造物Ｃの壁面Ｗに生じたひび割れ、気泡などの劣化を検査する試験装置である。この打撃装置１は、弾性波の入力装置として用いられ、非破壊試験装置に取り付けられる。この非破壊試験装置を壁面Ｗに沿って走行させながら広範囲に非破壊試験を行う。

本発明の打撃装置１の打撃により検査対象物のコンクリート等の構造物Ｃ内で伝播した弾性波を、受信装置が受信する。受信装置として加速度センサが用いられる。この受信した弾性波について、反射エコーや波の周波数、位相などを分析し、構造物Ｃ内部の欠陥ＣＲ、背面空洞Ｓの有無、その欠陥の位置までの距離を測定する。なお、これらの実施例では、コンクリート製の構造物Ｃについて説明しているが、本発明の検査対象物はこのコンクリート製の構造物Ｃに限定されないことは勿論である。鋼橋の金属製構造物についても検査対象物となる。

本発明の非破壊試験用打撃装置１は、主に電磁ソレノイド部２、可動プランジャー部３、ハンマーヘッド部４と調整部８とから構成されている。このハンマーヘッド部４をコンクリート壁面ｗに当て、その打撃による振動を捉えてコンクリート壁面Ｗ内部の不具合を検査する。

＜電磁ソレノイド部の構成＞
電磁ソレノイド部２は、円筒形状の電磁路ヨーク５の内部に、ボビン６ａにコイルを巻回した電磁コイル６を備えた部材である。電磁路ヨーク５は、磁性体である筒状の鋼材で形成され、一端面部に調整部８が着脱自在に取り付けられ、他端面部に電磁路ヨークフランジ７を介在させて、ハンマーヘッド部４が取り付けられる。

電磁路ヨーク５の外周には、本発明の打撃装置１を他の部材又は部品に取り付けるための固定用フランジ９が形成されている。この固定用フランジ９にはネジ用挿通孔１０が開けられている。

電磁ソレノイド部２には、電磁コイル６の内径より細い外径を有し、後述する円筒形プランジャー１２の外径より太い内径を有するシリンダ１１が備えられている。このシリンダ１１内で後述する可動プランジャー部３（円筒形プランジャー１２）を円滑に摺動させるようになっている。

＜可動プランジャー部の構成＞
可動プランジャー部３は、両底に開口を有する円筒形状の円筒形プランジャー１２の内部に、引き戻し用のスプリング等の弾性部材１３を備えた部材である。この弾性部材１３の一端にハンマーヘッド部４の打撃受け部４ａに打撃する打撃部３ａを、他端に弾性部材１３を固定する固定部として機能する止ネジ１５を有する。打撃部３ａは、円筒形プランジャー１２の一方の開口に固定されている。図示例ではネジ止めするようになっている。これで円筒形プランジャー１２と打撃部３ａとは一体で動作するようになる。

円筒形プランジャー１２は、電磁ソレノイド部２の電磁コイル６内に同心的で軸方向に往復動可能に挿通されている。電磁コイル６の通電時に電磁路ヨーク５及び円筒形プランジャー１２等の磁気関連部材に磁気回路が生じ、円筒形プランジャー１２が励磁力により電磁コイル６内に吸引されて移動する。この繰り返しで打撃装置１の打撃ハンマーとして機能する。

一方、弾性部材１３の止ネジ１５は調整部（８）に固定される。この止ネジ１５は打撃部３ａとは異なり、円筒形プランジャー１２の他方の開口には固定されていない。打撃部（３ａ）と同時に円筒形プランジャー１２が移動動作できるように、弾性部材１３で伸縮する動作を干渉しないようにするためである。

可動プランジャー部３の円筒形プランジャー１２の周囲に滑動リング１６が２個取り付けられている。この滑動リング１６は、シリンダ１１内において円筒形プランジャー１２を円滑に往復動させる機能を有する。図示例では２個の滑動リング１６が示されているがこの個数に限定されないことは勿論である。

＜ハンマーヘッド部の構成＞
図３は本発明の打撃装置を示す正断面図であり、（ａ）は可動プランジャーの打撃部が打撃受け部を打撃する前の状態、（ｂ）は可動プランジャーの打撃部が打撃受け部を打撃した状態である。図４はハンマーヘッド部を示す斜視図である。
本発明の打撃装置１のハンマーヘッド部４は、構造物Ｃを打撃し、構造物Ｃに弾性波を伝播させる部材である。ハンマーヘッド部４は、電磁路ヨーク５の他端面部に電磁路ヨークフランジ７を介在させて取り付けられている。

. このハンマーヘッド部４は一端に打撃受け部４ａを、他端に構造物Ｃに当たる打撃面部４ｂを具備した部材である。打撃受け部４ａは、可動プランジャー部３の打撃部３ａが打撃される部分である。打撃受け部４ａは略円柱形状になり、その一部に打撃部３ａが当たる位置に、金属以外の他の素材で構成される。これは打撃部３ａが金属同士であると、一方又は両方が摩耗、あるいは火花を発しやすいからである。但し、弾性波をコンクリート等の構造物Ｃに伝播しやすいようにある程度の硬度は必要である。

図示例の打撃面部４ｂには、ローラ１７が取り付けられている。本発明の打撃装置１を備えた非破壊試験装置は、コンクリート構造物Ｃ、例えばトンネル、鉄道用、自動車道路用の何れの場合にも使用される。試験対象が広範囲に及ぶので、打撃装置１を移動させながら打撃する場合が多い、そこで、ハンマーヘッド部４の打撃面部４ｂが移動しながらでも正確かつ円滑に打撃できるように、打撃面部４ｂにローラ１７が取り付けられている。勿論ローラ１７が取り付けられていない打撃面部４ｂでも、打撃試験することができる。

このローラ１７の回転軸のベアリングは、ボールベアリングより、ニードルベアリングが好ましい。回転軸に「点接触」ではなく「線接触」の方が弾性波を確実に伝播しやすいからである。

＜位置センサの構成＞
図５は位置センサを示す概略説明平断面図である。図６は位置センサを示す正断面図であり、（ａ）は位置計測窓から可動プランジャーの位置を確認できない状態、（ｂ）は位置計測窓から可動プランジャーの位置を確認できる状態である。図７は位置センサと可動プランジャーとの位置関係を示す断面図であり、（ａ）はハンマーヘッド部が下向き状態、（ｂ）はハンマーヘッド部が上向き状態である。
位置センサ２１は、図示するように、可動プランジャー部３の位置を確認する位置計測窓２２が設けられている。非破壊試験ではハンマーヘッド部４を常に下向き状態で検査するのではなく、ハンマーヘッド部４を上向き状態、更には水平状態、傾斜状態で試験することが多い。このとき重量がある可動プランジャー部３と打撃部３ａは弾性部材１３で支持されているために、可動プランジャー部３（打撃部３ａ）の位置が異なる。このとき電磁コイル６への電力量を調整することで、打撃装置１の下向き又は上向き、又は水平状態、傾斜状態のいずれの状態でも打撃して正確に弾性波を構造物Ｃに入力することができる。

位置センサ２１は、例えば位置計測窓２２から発光部２３の赤外線ＬＥＤを発光し、これを受光部２４で受光し、受光センサが感知することで、可動プランジャー部３が存在しないことを意味する。逆に受光部２４で受光しないときは、発光が可動プランジャー部３で遮断されたことを意味する。これにより、可動プランジャー部３の位置を確認することができる。なお、図５の平断面図に示すように、発光部２３と受光部２４の発光線を、円形の中心を通らない位置に配置したのは、この部分に弾性部材１３が存在するからである。この弾性部材１３の構成に対応して位置計測窓２２、発光部２３と受光部２４の配置状態が決められる。

なお、受光部２４に代えて反射部（図示していない）を用いてもよい。このときは位置計測窓２２に位置センサ２１（発光部２２）から発光し、これを反射部で反射すれば、可動プランジャー部３の円筒形プランジャー１２が存在しないことを意味する。逆に反射部で反射しないときは、発光が円筒形プランジャー１２で遮断されたことを意味する。これにより、円筒形プランジャー１２の位置を確認することができる。

例えば、ハンマーヘッド部４が下向き状態のときは、図７（ａ）に示すように、位置センサ２１を用いて位置計測窓２２から円筒形プランジャー１２の位置を確認する。このときは、円筒形プランジャー１２はその自重で弾性部材１３が伸長する状態になり、位置計測窓２２からこれを視認したときに、円筒形プランジャー１２の変位位置を確認する。

位置計測窓２２が円筒形プランジャー１２の変位位置を認識しないときは、打撃装置１が下向きの状態にあると判定し、電磁ソレノイド部２の励磁力を調整する。可動プランジャー部３の打ち出し強度を調整する。

一方、ハンマーヘッド部４が上向き状態のときは、図７（ｂ）に示すように、位置センサ２１を用いて位置計測窓２２から円筒形プランジャー１２の位置を確認する。このときは、円筒形プランジャー１２はその自重で弾性部材１３が収縮する状態になり、位置計測窓２２から視認したときに、円筒形プランジャー１２の変位位置を確認する。

位置計測窓２２が円筒形プランジャー１２の変位位置を認識しないときは、打撃装置１が下向きの状態にあると判定し、電磁ソレノイド部２の励磁力を調整して可動プランジャー部３の打ち出し強度を調整する。

このように、本発明の打撃装置１は調整部８(位置計測窓２２)を有するので、打撃操作でハンマーヘッド部４が上向き、又は下向きと向きが異なるときに、電磁コイル６への励磁力を調整する。そこで、打撃装置１の下向き又は上向きのいずれの状態でも正確に振動検出（打音検査）をすることができる。

更に、打撃装置１の水平状態、傾斜状態についても、この位置センサ２１の位置計測窓（２２）が可動プランジャー部３の変位位置の認識範囲量を測定することにより、変位状態を確認することができる。このときも打撃装置１が傾斜した状態にあると判定し、前記電磁コイル６の励磁力を調整し、可動プランジャー部３の打ち出し強度を調整する。

＜リード弁（逆止弁）の構成＞
図８は本発明の調整部を示す分解斜視図である。図９は調整部のリード弁の一例を示し、（ａ）は拡大断面図、（ｂ）は拡大正面図である。図１０はリード弁の動作状態を示し、（ａ）は円筒形プランジャーの動作で電磁ソレノイド部内が負圧状態、（ｂ）は加圧状態である。
調整部８には、可動プランジャー部３が電磁コイル６内で往復動する際に変化する内圧を調整するリード弁（逆止弁）３１が設けられている。このリード弁３１は、有底筒状の調整部８の一部に円周方向の周囲に軸方向に対して垂直に開けられた貫通孔３２に取り付けられている。リード弁３１は、この貫通孔３２と、透孔３３を有する弁座３４の間に挟まれた状態にある。

リード弁３１は図示するように、可撓性を有するシート材の一部に通気孔３５が数か所開けられた部材である。各通気孔３５は、調整部８の貫通孔３２側では通気可能な位置にあるが、弁座３４側では透孔３３の周囲に配置されるようになり、所定の圧力が掛かり、撓んだ状態にならないと、外部の空気がこのリード弁３１を通過しないようになっている。

図１０（ａ）に示すように、弁座３４側からの空気は吸入するが、逆に図１０（ｂ）に示すように、調整部８内からの空気は通気できない。但し、このシート材から成るリード弁３１は、ある程度の可撓性を有するので、電磁ソレノイド部２内での可動プランジャー部３が往復動することに支障はない。

このリード弁３１により、電磁コイル６の通電時に円筒形プランジャー１２が往復動する際に、電磁ソレノイド部２（電磁コイル６）内の空気が逃げ出さず、その空気抵抗によりエアダンパー効果を生じる。そこで、円筒形プランジャー１２を緩慢に引き戻すことができ、電磁ソレノイド部２内部に埃を引き込みづらくなる。更に打撃装置１自身による衝突音の発生を低減することができる。

＜システムの構成＞
図１１は本発明の打撃装置を動作させるシステムの一例を示す系統図である。図１２は本発明の打撃装置の動作状態を示す動作フロー図である。
コンクリート壁面Ｗに、本発明の打撃装置１のハンマーヘッド部４の打撃面部４ｂのローラ１７を接触させる。この打撃面部４ｂのローラ１７でコンクリート壁面Ｗを打撃する。この打撃により構造物Ｃに弾性波を入力する。この弾性波は構造物Ｃに伝播し、加速度センサなどの受信装置４１が受信する。受信装置４１で受信した弾性波を電気信号に変換する。この電気信号から所定の周波数成分を取り出し、取り出した波形をパソコン４２に表示して解析する。その波形の解析の結果で変状部の有無と、その大小を判断する。コンクリート内のひび割れ、空洞、劣化等の変状部Ａについて、弾性波の波長の変化で発見する。

一方、位置センサ２１では、ハンマーヘッド部４について下向き、上向き又は傾斜状態の別を感知し、これを電気信号に変換する。この電気信号を増幅器４３で増幅し、増幅器４３で増幅された信号を整流器４４で直流に変換する。この電気信号から必要な電力量を解析して打撃装置１の向きに応じて電磁コイル６への電力の強弱を調整する。これにより、打音検査装置の下向き、上向き又は傾斜状態のいずれの状態でも正確に打音検査をすることができる。

なお、本発明は、コンクリート等の構造物Ｃの凹凸面に影響を受けることなく一定の加振力を構造物Ｃに与えることができ、構造物Ｃの破片粉塵などの侵入を防止して、再現性が高く安定して計測することができれば、上述した発明の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。

本発明は、高速道路、鉄道のトンネル、建造物に限定されず、コンクリートその他の非破壊検査に利用することができる。

１ 打撃装置
２ 電磁ソレノイド部
３ 可動プランジャー部
３ａ 打撃部
４ ハンマーヘッド部
４ａ 打撃受け部
４ｂ 打撃面部
５ 電磁路ヨーク
６ 電磁コイル
８ 調整部
１３ 弾性部材
１７ ローラ
２１ 位置センサ
２２ 位置計測窓
３１ リード弁
Ｃ 構造物

Claims (8)

1. コンクリート等の構造物（Ｃ）と常に接触しながら該構造物（Ｃ）内部の欠陥を非破壊試験する際に、該構造物（Ｃ）に弾性波を入力する打撃装置であって、
   コイルを巻回した電磁コイル（６）と、該電磁コイル（６）を収容する、略筒形状の電磁路ヨーク（５）とから成る電磁ソレノイド部（２）と、
   前記電磁路ヨーク（５）内に摺動自在に取り付けられた、一端に打撃受け部（４ａ）を、他端に構造物（Ｃ）に当てる打撃面部（４ｂ）を具備したハンマーヘッド部（４）と、
   前記ハンマーヘッド部（４）の打撃受け部（４ａ）に打撃する打撃部（３ａ）を一端に有し、他端に該打撃部（３ａ）を引き戻す弾性部材（１３）を具備した、磁性を有する可動プランジャー部（３）と、を備え、
   前記電磁ソレノイド部（２）とハンマーヘッド部（４）内に略気密状に取り付けられた前記可動プランジャー部（３）の打撃部（３ａ）が、前記打撃受け部（４ａ）を打撃すると、同時に前記ハンマーヘッド部（４）の打撃面部（４ｂ）から構造物（Ｃ）に弾性波が伝播されるように構成された、ことを特徴とする非破壊試験用打撃装置。
2. 前記打撃装置（１）の打撃方向が、上下・傾斜方向で変化する際に、前記可動プランジャー部（３）の自重による位置変化を確認するために、該可動プランジャー部（３）の変位位置を位置計測窓（２２）から測定する位置センサ（２１）を設けた、ことを特徴とする請求項１の非破壊試験用打撃装置。
3. 前記ハンマーヘッド部（４）の打撃面部（４ｂ）を構造物（Ｃ）に接触させながら打撃できるように、該打撃面部（４ｂ）にローラ（１７）を取り付けた、ことを特徴とする請求項１又は２の非破壊試験用打撃装置。
4. 前記可動プランジャー部（３）が往復動する際に、前記電磁路ヨーク（５）とハンマーヘッド部（４）内において変化する内圧を調整するリード弁（３１）を有する調整部（８）を設けた、ことを特徴とする請求項１、２又は３の非破壊試験用打撃装置。
5. コンクリート等の構造物（Ｃ）に弾性波を発生させる際に用いる打撃装置を制御する、非破壊試験用打撃装置の制御方法であって、
   コイルを巻回した電磁コイル（６）と、該電磁コイル（６）を収容する、略筒形状の電磁路ヨーク（５）とから成る電磁ソレノイド部（２）と、該電磁路ヨーク（５）内に摺動自在に取り付けられた、一端に打撃受け部（４ａ）を、他端に構造物（Ｃ）に当てる打撃面部（４ｂ）を具備したハンマーヘッド部（４）と、該ハンマーヘッド部（４）の打撃受け部（４ａ）に打撃する打撃部（３ａ）を一端に有し、他端に該打撃部（３ａ）を引き戻す弾性部材（１３）を具備した、磁性を有する可動プランジャー部（３）と、を備えた打撃装置（１）を用いて非破壊試験する際に、
   前記電磁路ヨーク（５）とハンマーヘッド部（４）内に略気密状に取り付けられた前記可動プランジャー部（３）の打撃部（３ａ）が前記打撃受け部（４ａ）を打撃すると、同時に前記ハンマーヘッド部（４）の打撃面部（４ｂ）から構造物（Ｃ）に弾性波を伝播させ、
   前記可動プランジャー部（３）の自重による位置変化を確認する、位置計測窓（２２）から該可動プランジャー部（３）の変位位置を測定する位置センサ（２１）により、該可動プランジャー部（３）の上下・傾斜方向への変位位置を確認し、該可動プランジャー部（３）の打ち出し強度を調整する、ことを特徴とする非破壊試験用打撃装置の制御方法。
6. 前記位置センサ（２１）の位置計測窓（２２）が前記可動プランジャー部（３）の変位位置を認識したときは、
   前記打撃装置（１）が上向きの状態にあると判定し、前記電磁コイル（６）の励磁力を調整し、該可動プランジャー部（３）の打ち出し強度を調整する、ことを特徴とする請求項５の非破壊試験用打撃装置の制御方法。
7. 前記位置センサ（２１）の位置計測窓（２２）が前記可動プランジャー部（３）の変位位置を認識しないときは、
   前記打撃装置（１）が下向きの状態にあると判定し、前記電磁コイル（６）の励磁力を調整し、該可動プランジャー部（３）の打ち出し強度を調整する、ことを特徴とする請求項５の非破壊試験用打撃装置の制御方法。
8. 前記位置センサ（２１）の位置計測窓（２２）が前記可動プランジャー部（３）の変位位置の認識範囲量を測定することにより、
   前記打撃装置（１）が傾斜した状態にあると判定し、前記電磁コイル（６）の励磁力を調整し、該可動プランジャー部（３）の打ち出し強度を調整する、ことを特徴とする請求項５の非破壊試験用打撃装置の制御方法。

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