JP2023104397A - 配管の検査装置 - Google Patents
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Abstract
Description
配管の内部に挿入される配管の検査装置であって、
ケーブルと、
前記ケーブルの一端に取り付けられた少なくとも1つのセンサを含むプローブと、
前記ケーブルの軸線方向に沿って互いに間隔をあけて配置された複数組のケーブルガイドと、を備え、
前記複数組のケーブルガイドの各々は、
前記ケーブルに取り付けられたローラ支持部であって、前記ケーブルの軸線に直交する方向に沿って延在するローラ支持部と、
前記ローラ支持部の一端側に回転可能に支持された一端側ローラ、及び前記ローラ支持部の他端側に回転可能に支持された他端側ローラ、を有する一対のローラと、を含む。
図1は、一実施形態に係る配管の検査装置を含む配管の検査システムの構成を概略的に示す概略構成図である。幾つかの実施形態に係る配管の検査装置1は、配管の検査システム10に搭載される。図1に示される実施形態では、配管の検査システム10は、配管2を検査するときに配管2の内部に挿入される配管の検査装置1と、配管2の内部に配管の検査装置1を挿入するための挿入装置11と、配管の検査装置1および挿入装置11の駆動を制御するための制御装置12と、配管の検査装置1による測定結果(測定データ)を取得するように構成された情報端末装置13と、を含む。
配管の検査装置1は、図1に示されるように、ケーブル3と、ケーブル3の一端(前方端)に取り付けられたプローブ4と、ケーブル3の軸線方向に沿って互いに間隔をあけて配置された複数組のケーブルガイド5と、を備える。以下、配管の検査装置1の軸線方向において配管2に先に挿入される側を前方側と定義し、上記前方側とは反対側を後方側と定義する。
図4A及び図4Bは、一実施形態における一対のローラの設置態様を説明するための説明図である。複数組のケーブルガイド5の各々は、図3に示されるように、ケーブル3に取り付けられたローラ支持部51と、ローラ支持部51に回転可能に支持された一対のローラ52と、を含む。一対のローラ52は、ローラ支持部51の一端側に回転可能に支持された一端側ローラ53と、ローラ支持部51の他端側に回転可能に支持された他端側ローラ54と、を有する。一端側ローラ53及び他端側ローラ54は、配管2を損傷させないように、配管2を構成する材料よりも剛性の小さい材料により構成されることが好ましい。図示される実施形態では、一端側ローラ53及び他端側ローラ54は、耐摩耗性に優れ、摩擦抵抗の少ない合成樹脂からなる。
ローラ支持部51は、図3に示されるように、ケーブル3の軸線LAに直交する方向に沿って延在し、ケーブル3の軸線LAに沿って貫通する貫通孔511を有する。貫通孔511にケーブル3が挿通される。ローラ支持部51は、ローラ支持部51の一端側に形成された段差面512と、段差面512より一端側に突出する一端側小径部513と、ローラ支持部51の他端側に形成された段差面514と、段差面514より他端側に突出する他端側小径部515と、を含む。
図示される実施形態では、一端側ローラ53は、ケーブル3の軸線LAから離隔する方向(図3中右側)に向かって凸状に湾曲する輪郭形状を有する環状の湾曲面531と、湾曲面531の外周縁部532に連なる端面534と、湾曲面531の内周縁部に連なる段差凹部535と、を含む。
図示される実施形態では、他端側ローラ54は、ケーブル3の軸線LAから離隔する方向(図3中左側)に向かって凸状に湾曲する輪郭形状を有する環状の湾曲面541と、湾曲面541の外周縁部542に連なる端面544と、湾曲面541の内周縁部に連なる段差凹部545と、を含む。
図6は、一実施形態におけるプローブの概略断面図である。図7A及び図7Bは、図6に示されるプローブの測定原理を説明するための説明図である。幾つかの実施形態では、上述した配管の検査装置1のプローブ4は、図6に示されるような、配管2を検査する際に複数の超音波探傷センサ61をプローブ4の周方向に沿って回転させるように構成されたヘリカルスキャン式プローブ6からなる。
複数の超音波探傷センサ61の夫々は、水浸超音波法(水浸UT)に用いられる水浸探触子を含む。該水浸探触子は、受信部と発信部が1つになった一振動子探触子であって、圧電振動子を含む一振動子探触子である。配管の検査システム10は、複数の超音波探傷センサ61の各圧電振動子に送信信号を供給するパルサー(不図示)と、複数の超音波探傷センサ61の各圧電振動子から受信信号を入力するレシーバ(不図示)と、をさらに含む。
回転力伝達装置65は、センサ部63とモータ64との間に設けられたスリップリング66と、スリップリング66(具体的には、リング部661)を回転可能に収容するスリップリング収容部67と、を有する。スリップリング66は、図6に示されるように、少なくとも1つのリング部661と、少なくとも1つのブラシ部662と、を含み、リング部661とブラシ部662の間で電力(動力)と電気通信信号を伝達するように構成されている。具体的には、リング部661は、回転力伝達装置65のモータ64の回転力を伝達するための回転力伝達軸部651が挿通した状態で回転力伝達軸部651に固定される。リング部661は、電源ケーブル663及び信号ケーブル664を介して制御装置12と電気的に接続されている。ブラシ部662は、スリップリング66を収容するスリップリング収容部67に固定されている。ブラシ部662は、回転するリング部661上を滑ることで、リング部661が回転しても回転しないようになっている。ブラシ部662は、信号ケーブル(不図示)を介して複数の超音波探傷センサ61の各圧電振動子と電気的に接続されている。
図6に示されるように、複数の超音波探傷センサ61(図示例では、1ch~5ch、図9、図10参照)の夫々は、センサホルダ62を介してセンサ部63に固定されている。図7Aに示されるように、複数の超音波探傷センサ61の夫々は、プローブ6の軸線方向及び周方向における所定範囲(担当検査範囲)に超音波を発信するとともに、該担当検査範囲において配管2の内面21や外面23、配管2に形成された欠陥(傷、クラックなど)により反射した超音波を受信するようになっている。図7Bに示されるように、モータ64の回転力によりセンサ部63が回転することで、複数の超音波探傷センサ61の夫々の担当検査範囲がセンサ部63の回転方向に沿って移動する。また、プローブ6が測定方向(プローブ6の軸線方向)に沿って送られることで、複数の超音波探傷センサ61の夫々の担当検査範囲が上記測定方向に沿って移動する。
図11は、一実施形態におけるプローブの概略断面図である。図12A及び図12Bは、図11に示されるプローブの測定原理を説明するための説明図である。幾つかの実施形態では、上述した配管の検査装置1のプローブ4は、図11に示されるような、配管2を検査する際に複数の超音波探傷センサ81、91をプローブ4の周方向に沿って回転させる必要がないマルチスキャン式プローブ8からなる。プローブ(マルチスキャン式プローブ)8は、図11に示されるように、超音波の発信と受信が可能な複数の第1超音波探傷センサ81と、複数の第1超音波探傷センサ81の夫々を支持する複数の第1センサホルダ82と、複数の第1センサホルダ82が取り付けられた第1センサ部83と、を含む。
複数の超音波探傷センサ81、91の夫々は、水浸超音波法(水浸UT)に用いられる水浸探触子を含む。該水浸探触子は、受信部と発信部が1つになった一振動子探触子であって、圧電振動子を含む一振動子探触子である。配管の検査システム10は、複数の超音波探傷センサ81、91の各圧電振動子に送信信号を供給するパルサー(不図示)と、複数の超音波探傷センサ81、91の各圧電振動子から受信信号を入力するレシーバ(不図示)と、をさらに含む。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
配管(2)の内部に挿入される配管の検査装置(1)であって、
ケーブル(3)と、
前記ケーブル(3)の一端に取り付けられた少なくとも1つのセンサを含むプローブ(4)と、
前記ケーブル(3)の軸線方向に沿って互いに間隔をあけて配置された複数組のケーブルガイド(5)と、を備え、
前記複数組のケーブルガイド(5)の各々は、
前記ケーブル(3)に取り付けられたローラ支持部(51)であって、前記ケーブル(3)の軸線(LA)に直交する方向に沿って延在するローラ支持部(51)と、
前記ローラ支持部(51)の一端側に回転可能に支持された一端側ローラ(53)、及び前記ローラ支持部(51)の他端側に回転可能に支持された他端側ローラ(54)、を有する一対のローラ(52)と、を含む。
前記一対のローラ(52)は、前記ケーブル(3)の前記軸線方向において隣接する前記一対のローラ(52A)に対して、前記ケーブル(3)の周方向にずれた位置に配置された。
前記一端側ローラ(53)及び前記他端側ローラ(54)の各々は、前記ケーブル(3)の前記軸線(LA)から離隔する方向に向かって凸状に湾曲する輪郭形状を有する湾曲面(531、541)を含む。
前記一対のローラ(52)の各々は、前記湾曲面(531、541)の外周縁部(532、542)に前記湾曲面(531、541)の他の部分よりも摩擦抵抗が高くなる表面処理が施された。
前記ケーブル(3)は、繊維強化プラスチックで形成された芯材(31)を含む。
前記プローブ(6(4))は、
超音波の発信と受信が可能な複数の超音波探傷センサ(61)と、
前記複数の超音波探傷センサ(61)の夫々を支持する複数のセンサホルダ(62)と、
前記複数のセンサホルダ(62)が取り付けられたセンサ部(63)と、
前記センサ部(63)を回転させるためのモータ(64)と、
前記モータ(64)が発生させた回転力を前記センサ部(63)に伝達するように構成された回転力伝達装置(65)であって、前記センサ部(63)と前記モータ(64)との間に設けられたスリップリング(66)を有する回転力伝達装置(65)と、を含む。
前記回転力伝達装置(65)は、
前記スリップリング(66)を回転可能に収容するスリップリング収容部(67)と、
前記スリップリング(66)の前方側に接続された第1のフレキシブルシャフト(68)と、
前記スリップリング(66)よりも前方側において前記スリップリング収容部(67)と前記第1のフレキシブルシャフト(68)との間をシールする少なくとも1つのシール部材(69)と、をさらに有する。
前記プローブ(6)は、
前記センサ部(63)の前記複数のセンサホルダ(62)よりも前方側において前記センサ部(63)に対して回転可能に構成された前方側支持部(70)と、
前記前方側支持部(70)の外周面(701)に設けられた前方側ブラシ部(71)であって、前記前方側支持部(70)の前記外周面(701)に植設されて前記センサ部(63)の軸線(LB)に対して直交する方向に沿って延在する複数の毛束群(711)を含む前方側ブラシ部(71)と、
前記センサ部(63)の前記複数のセンサホルダ(62)よりも後方側において前記センサ部(63)に対して回転可能に構成された後方側支持部(72)と、
前記後方側支持部(72)の外周面(721)に設けられた後方側ブラシ部(73)であって、前記後方側支持部(72)の前記外周面(721)に植設されて前記センサ部(63)の前記軸線(LB)に対して直交する方向に沿って延在する複数の毛束群(731)を含む後方側ブラシ部(73)と、をさらに含む。
前記プローブ(6)は、
前記センサ部(63)の前記複数のセンサホルダ(62)よりも後方側において前記センサ部(63)に対して回転可能に構成された後方側支持部(72)と、
前記センサ部(63)の後方側に接続された第2のフレキシブルシャフト(74)と、
前記第2のフレキシブルシャフト(74)を回転可能に収容する第2のフレキシブルシャフト収容部(75)と、
前記後方側支持部(72)と前記第2のフレキシブルシャフト収容部(75)の間に前記第2のフレキシブルシャフト(74)を囲むように配置された引張ばね(76)と、をさらに含む。
前記プローブ(8(4))は、
超音波の発信と受信が可能な複数の第1超音波探傷センサ(81)であって、前記プローブ(8)の周方向に間隔をあけて配置された第1の前方側超音波探傷センサ列(81A)、及び前記第1の前方側超音波探傷センサ列(81A)の後方において、前記第1の前方側超音波探傷センサ列(81A)に対して前記プローブ(8)の周方向にずれて配置された第1の後方側超音波探傷センサ列(81B)、を含む複数の第1超音波探傷センサ(81)と、
前記複数の第1超音波探傷センサ(81)の夫々を支持する複数の第1センサホルダ(82)と、
前記複数の第1センサホルダ(82)が取り付けられた第1センサ部(83)と、を含む。
前記プローブ(8)は、
前記第1センサ部(83)の前記複数の第1センサホルダ(82)よりも前方側に取り付けられた第1の前方側ガイド部(84)と、
前記第1の前方側ガイド部(84)の外周面(841)に設けられた第1の前方側ブラシ部(85)であって、前記第1の前方側ガイド部(84)の前記外周面(841)に植設されて前記第1センサ部(83)の軸線(LC)に対して直交する方向に沿って延在する複数の毛束群(851)を含む第1の前方側ブラシ部(85)と、
前記第1センサ部(83)の前記複数の第1センサホルダ(82)よりも後方側に取り付けられた第1の後方側ガイド部(86)と、
前記第1の後方側ガイド部(86)の外周面(861)に設けられた第1の後方側ブラシ部(87)であって、前記第1の後方側ガイド部(86)の前記外周面(861)に植設されて前記第1センサ部(83)の前記軸線(LC)に対して直交する方向に沿って延在する複数の毛束群(871)を含む第1の後方側ブラシ部(87)と、をさらに含む。
前記プローブ(8)は、
前記第1センサ部(83)の前記複数の第1センサホルダ(82)よりも前方側に一端(881)が接続されるとともに、前記第1センサ部(83)の前記複数の第1センサホルダ(82)よりも後方側に他端(882)が接続される少なくとも1つの金属ワイヤ(88)をさらに含み、
前記少なくとも1つの金属ワイヤ(88)は、前記他端(882)が前記一端(881)に対して前記第1センサ部(83)の周方向においてずれた位置に接続された。
前記プローブ(8)は、
超音波の発信と受信が可能な複数の第2超音波探傷センサ(91)であって、前記プローブ(8)の周方向に間隔をあけて配置された第2の前方側超音波探傷センサ列(91A)、及び前記第2の前方側超音波探傷センサ列(91A)の後方において、前記第2の前方側超音波探傷センサ列(91A)に対して前記プローブ(8)の周方向にずれて配置された第2の後方側超音波探傷センサ列(91B)、を含む複数の第2超音波探傷センサ(91)と、
前記複数の第2超音波探傷センサ(91)の夫々を支持する複数の第2センサホルダ(92)と、
前記複数の第2センサホルダ(92)が取り付けられた第2センサ部(93)であって、前記第1センサ部(83)に対して前記第2センサ部(93)の軸線(LD)に直交する方向に沿って延在する回転軸回りに回転可能に接続された第2センサ部(93)と、を含む。
2 配管
3 ケーブル
4,6,8 プローブ
5 ケーブルガイド
10 配管の検査システム
11 挿入装置
12 制御装置
13 情報端末装置
21 内面
22 内部空間
23 外面
24 湾曲部
25 第1管寄せ
26 第2管寄せ
27 第1配管
28 第2配管
41 センサ
51 ローラ支持部
52,52A ローラ
53 一端側ローラ
54 他端側ローラ
61 超音波探傷センサ
62 センサホルダ
63 センサ部
64 モータ
65 回転力伝達装置
66 スリップリング
67 スリップリング収容部
68 第1のフレキシブルシャフト
69 シール部材
70 前方側支持部
71 前方側ブラシ部
72 後方側支持部
73 後方側ブラシ部
74 第2のフレキシブルシャフト
75 第2のフレキシブルシャフト収容部
76 引張ばね
77 カップリング
78 軸受
81 第1超音波探傷センサ
81A 第1の前方側超音波探傷センサ列
81B 第1の後方側超音波探傷センサ列
82 第1センサホルダ
83 第1センサ部
84 第1の前方側ガイド部
85 第1の前方側ブラシ部
86 第1の後方側ガイド部
87 第1の後方側ブラシ部
88 金属ワイヤ
91 第2超音波探傷センサ
91A 第2の前方側超音波探傷センサ列
91B 第2の後方側超音波探傷センサ列
92 第2センサホルダ
93 第2センサ部
94 第2の前方側ガイド部
95 第2の前方側ブラシ部
96 第2の後方側ガイド部
97 第2の後方側ブラシ部
L 配管の軸線
L0,L1 仮想直線
LA ケーブルの軸線
LB センサ部の軸線
LC 第1センサ部の軸線
LD 第2センサ部の軸線
R1,R2 曲率半径
RA1 回転軸
Claims (13)
- 配管の内部に挿入される配管の検査装置であって、
ケーブルと、
前記ケーブルの一端に取り付けられた少なくとも1つのセンサを含むプローブと、
前記ケーブルの軸線方向に沿って互いに間隔をあけて配置された複数組のケーブルガイドと、を備え、
前記複数組のケーブルガイドの各々は、
前記ケーブルに取り付けられたローラ支持部であって、前記ケーブルの軸線に直交する方向に沿って延在するローラ支持部と、
前記ローラ支持部の一端側に回転可能に支持された一端側ローラ、及び前記ローラ支持部の他端側に回転可能に支持された他端側ローラ、を有する一対のローラと、を含む、
配管の検査装置。 - 前記一対のローラは、前記ケーブルの前記軸線方向において隣接する前記一対のローラに対して、前記ケーブルの周方向にずれた位置に配置された、
請求項1に記載の配管の検査装置。 - 前記一端側ローラ及び前記他端側ローラの各々は、前記ケーブルの前記軸線から離隔する方向に向かって凸状に湾曲する輪郭形状を有する湾曲面を含む、
請求項1又は2に記載の配管の検査装置。 - 前記一対のローラの各々は、前記湾曲面の外周縁部に前記湾曲面の他の部分よりも摩擦抵抗が高くなる表面処理が施された、
請求項3に記載の配管の検査装置。 - 前記ケーブルは、繊維強化プラスチックで形成された芯材を含む、
請求項1乃至4の何れか1項に記載の配管の検査装置。 - 前記プローブは、
超音波の発信と受信が可能な複数の超音波探傷センサと、
前記複数の超音波探傷センサの夫々を支持する複数のセンサホルダと、
前記複数のセンサホルダが取り付けられたセンサ部と、
前記センサ部を回転させるためのモータと、
前記モータが発生させた回転力を前記センサ部に伝達するように構成された回転力伝達装置であって、前記センサ部と前記モータとの間に設けられたスリップリングを有する回転力伝達装置と、を含む、
請求項1乃至5の何れか1項に記載の配管の検査装置。 - 前記回転力伝達装置は、
前記スリップリングを回転可能に収容するスリップリング収容部と、
前記スリップリングの前方側に接続された第1のフレキシブルシャフトと、
前記スリップリングよりも前方側において前記スリップリング収容部と前記第1のフレキシブルシャフトとの間をシールする少なくとも1つのシール部材と、をさらに有する、
請求項6に記載の配管の検査装置。 - 前記プローブは、
前記センサ部の前記複数のセンサホルダよりも前方側において前記センサ部に対して回転可能に構成された前方側支持部と、
前記前方側支持部の外周面に設けられた前方側ブラシ部であって、前記前方側支持部の前記外周面に植設されて前記センサ部の軸線に対して直交する方向に沿って延在する複数の毛束群を含む前方側ブラシ部と、
前記センサ部の前記複数のセンサホルダよりも後方側において前記センサ部に対して回転可能に構成された後方側支持部と、
前記後方側支持部の外周面に設けられた後方側ブラシ部であって、前記後方側支持部の前記外周面に植設されて前記センサ部の前記軸線に対して直交する方向に沿って延在する複数の毛束群を含む後方側ブラシ部と、をさらに含む、
請求項6又は7に記載の配管の検査装置。 - 前記プローブは、
前記センサ部の前記複数のセンサホルダよりも後方側において前記センサ部に対して回転可能に構成された後方側支持部と、
前記センサ部の後方側に接続された第2のフレキシブルシャフトと、
前記第2のフレキシブルシャフトを回転可能に収容する第2のフレキシブルシャフト収容部と、
前記後方側支持部と前記第2のフレキシブルシャフト収容部の間に前記第2のフレキシブルシャフトを囲むように配置された引張ばねと、をさらに含む、
請求項6乃至8の何れか1項に記載の配管の検査装置。 - 前記プローブは、
超音波の発信と受信が可能な複数の第1超音波探傷センサであって、前記プローブの周方向に間隔をあけて配置された第1の前方側超音波探傷センサ列、及び前記第1の前方側超音波探傷センサ列の後方において、前記第1の前方側超音波探傷センサ列に対して前記プローブの周方向にずれて配置された第1の後方側超音波探傷センサ列、を含む複数の第1超音波探傷センサと、
前記複数の第1超音波探傷センサの夫々を支持する複数の第1センサホルダと、
前記複数の第1センサホルダが取り付けられた第1センサ部と、を含む、
請求項1乃至5の何れか1項に記載の配管の検査装置。 - 前記プローブは、
前記第1センサ部の前記複数の第1センサホルダよりも前方側に取り付けられた第1の前方側ガイド部と、
前記第1の前方側ガイド部の外周面に設けられた第1の前方側ブラシ部であって、前記第1の前方側ガイド部の前記外周面に植設されて前記第1センサ部の軸線に対して直交する方向に沿って延在する複数の毛束群を含む第1の前方側ブラシ部と、
前記第1センサ部の前記複数の第1センサホルダよりも後方側に取り付けられた第1の後方側ガイド部と、
前記第1の後方側ガイド部の外周面に設けられた第1の後方側ブラシ部であって、前記第1の後方側ガイド部の前記外周面に植設されて前記第1センサ部の前記軸線に対して直交する方向に沿って延在する複数の毛束群を含む第1の後方側ブラシ部と、をさらに含む、
請求項10に記載の配管の検査装置。 - 前記プローブは、
前記第1センサ部の前記複数の第1センサホルダよりも前方側に一端が接続されるとともに、前記第1センサ部の前記複数の第1センサホルダよりも後方側に他端が接続される少なくとも1つの金属ワイヤをさらに含み、
前記少なくとも1つの金属ワイヤは、前記他端が前記一端に対して前記第1センサ部の周方向においてずれた位置に接続された、
請求項10又は11に記載の配管の検査装置。 - 前記プローブは、
超音波の発信と受信が可能な複数の第2超音波探傷センサであって、前記プローブの周方向に間隔をあけて配置された第2の前方側超音波探傷センサ列、及び前記第2の前方側超音波探傷センサ列の後方において、前記第2の前方側超音波探傷センサ列に対して前記プローブの周方向にずれて配置された第2の後方側超音波探傷センサ列、を含む複数の第2超音波探傷センサと、
前記複数の第2超音波探傷センサの夫々を支持する複数の第2センサホルダと、
前記複数の第2センサホルダが取り付けられた第2センサ部であって、前記第1センサ部に対して前記第2センサ部の軸線に直交する方向に沿って延在する回転軸回りに回転可能に接続された第2センサ部と、を含む、
請求項10乃至12の何れか1項に記載の配管の検査装置。
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