JP3337373B2 - 検査用プローブ装置 - Google Patents

検査用プローブ装置

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JP3337373B2 JP17484396A JP17484396A JP3337373B2 JP 3337373 B2 JP3337373 B2 JP 3337373B2 JP 17484396 A JP17484396 A JP 17484396A JP 17484396 A JP17484396 A JP 17484396A JP 3337373 B2 JP3337373 B2 JP 3337373B2
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
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    • G01N2291/2695Bottles, containers

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気発生器や熱交
換器などの伝熱管を管内から非破壊検査するのに用いら
れる検査用プローブ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】蒸気発生器や熱交換器などの伝熱管を管
腔から非破壊検査するプローブ装置では、渦電流回転探
触子、差動トランスによる内径計測法等を用いて直管部
及び曲管部を検査するようにしたものがある。
【0003】図2乃至図4はそのような検査用プローブ
装置の概要を示すもので、駆動部であるプローブボディ
部101とプローブヘッド部103との連結を、多節リ
ンク(継手)102aを用いた回転伝達継手部102で
行なうようにしている。
【0004】すなわち、駆動部をなす円筒状のプローブ
ボディ部101と先端の検出部をなすプローブヘッド部
103との間を、両端に自在継手104を形成した継手
102aを多数連結してなる回転伝達継手部102で連
結して、プローブボディ部101で発生された回転力を
プローブヘッド部103に伝達するもので、プローブボ
ディ部101にはスリップリング108とモータ109
が内蔵され、さらにこれらを管軸の中心に位置させるた
めの調芯部材105が複数個配置される。
【0005】また、プローブボディ部101の後端、回
転伝達継手部102とは反対側にはチューブ110が接
続され、このチューブ110を介して図示しない送り装
置と接続される。
【0006】先端のプローブヘッド部103に設けられ
る探触子106からの検出信号を伝達するためのリード
線114a及び上記モータ109へ電力を供給するため
のリード線114bは、共に上記チューブ110を通っ
て制御装置や電源等と接続されている。
【0007】図3は上記プローブヘッド部103のより
詳細な構造を示すものであり、探触子106は図の上下
方向、すなわち検査対象となる管の周面に垂直に移動可
能となっており、圧縮コイルばね111によって図の上
方、管内周面に圧接されるよう保持されている。このプ
ローブヘッド部103の前後には、ベアリング112を
介して円環状の調芯部材107が取付けられている。
【0008】また、図4は上記回転伝達継手部102を
構成する継手102aは、中空軸113の両端に中空の
自在継手104が取付けられ、また中空軸113の円周
面にベアリング112′を介して向心力方向に対する弾
力性を有した調芯部材105が配置されている。これら
1芯2軸の継手102aを連珠状に連結して回転伝達継
手部102を構成している。探触子106のリード線1
14aは、中空の自在継手104と中空軸113の中を
配線されている。
【0009】また、上記図2乃至図4に示した回転伝達
継手部102に代えて、図5に示すように駆動部である
プローブボディ部201と先端部のプローブヘッド部2
02とをフレキシブルシャフト208を用いた回転伝達
継手部203で連結するようにした構成のものもある。
【0010】このプローブ装置では、プローブボディ部
201の外面に複数個の調芯部材204が配置され、プ
ローブヘッド部202には探触子205が配置されてい
る。探触子205は、圧縮コイルばね206により検査
対象である管内周面に圧接されるように保持されてい
る。また、プローブヘッド部202の前後には、円環状
の調芯部材207が取付けられている。
【0011】しかるに、上記プローブボディ部201と
プローブヘッド部202は、上述した如くコイル状に巻
回した金属線を複数層に重ねたフレキシブルシャフト2
08で連結されており、このフレキシブルシャフト20
8には等間隔に円盤状の支持部材209が配置されてい
る。
【0012】このような構成のプローブ装置において、
検査時には、図示していないが管外部に配置された送り
装置にてこの伝熱管212内にプローブヘッド部202
を先端にして挿入し、プローブボディ部201のモータ
211を回転駆動させてその回転力をフレキシブルシャ
フト208を介してプローブヘッド部202に伝達させ
る。上記送り装置の前進または後退に係る移動操作と、
プローブヘッド部202の回転によって、探触子205
は管内面に螺旋を描きながら接触し、検査を行なうよう
になっている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
2乃至図4にその構成を示したプローブ装置では、プロ
ーブボディ部101とプローブヘッド部103とを連結
する回転伝達継手部102が、1芯2軸の多節リンク状
の継手102aで構成されているため、図2に示すよう
に継手間のなす角度「αn°」が回転伝達効率を著しく
低下させており、これによる負荷が大きいという不具合
があった。
【0014】これは、回転伝達継手部102がm個の継
手102aで構成されているものとし、回転伝達継手部
102全体での負荷を「Σαn°」とした場合に、次式 Σαn°=α1 +α2 +‥‥+αm …(1) で表わされる値「Σαn°」が大きくなればなるほど顕
著となるものである。
【0015】さらに、これら継手102aのように動回
転規制のない1芯2軸の多節リンク状の継手を連珠状に
連結しているため、このプローブ装置を伝熱管に挿入す
る際には該伝熱管の不連続部で傾いたロック状態となっ
てしまい、挿入性が悪くなることもある。
【0016】また、上記図5に示したプローブボディ部
201とプローブヘッド部202とをフレキシブルシャ
フト208で連結するプローブ装置では、伝熱管212
の曲率の大きいベンド部において、該フレキシブルシャ
フト208を回転させながら送り装置で軸方向に移動さ
せてプローブヘッド部202の探触子205を螺旋状に
走査させる際、フレキシブルシャフト208が直接管内
面と接触し、フレキシブルシャフト208自身に過酷な
ねじれ、曲げ、引張り、圧縮等の応力を受けることとな
り、その結果フレキシブルシャフト208の寿命が短く
なり、破損しやすいものとなってしまうという不具合が
ある。
【0017】したがって、図5に示したようなフレキシ
ブルシャフト208を用いたプローブ装置は、直管や曲
率の小さな大Rの曲管の検査を行なうものとしては過去
実績があるものの、曲率の大きな小Rの曲管のベンド部
の検査を行なうものとしての実績は少なく、実用的であ
るとは言えなかった。
【0018】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、装置の寿命を短縮
してしまうことなく、回転伝達トルクの負荷を小さなも
のとしながら、曲率の大きな曲管のベンド部や管の不連
続部への挿入をも可能とした検査用プローブ装置を提供
することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
モータ、スリップリングを内蔵したプローブボディ部
と、探触子を配置したプローブヘッド部と、上記プロー
ブボディ部とプローブヘッド部とを接続し、上記モータ
からスリップリングを介して送られてくる回転力を上記
探触子に伝達するフレキシブルシャフト、このフレキシ
ブルシャフトの軸に沿って一定間隔で取付けられた複数
の軸受、及び上記フレキシブルシャフト、複数の軸受け
を包含する可撓性部材からなる非回転の保護チューブを
有する回転伝達機構とを具備し、上記探触子からのリー
ド線が上記フレキシブルシャフトの外周を巻回されて上
記プローブボディ部まで通されていることを特徴とす
る。
【0020】このような構成とすることにより、曲率の
大きな曲管のベンド部や管の不連続部でもフレキシブル
シャフトが直接検査対象の管内壁に接触することがな
く、複数の軸受け及び保護チューブを介することとなる
ので、フレキシブルシャフトにおいて適度に調芯性を維
持しながら曲管の曲率に対応して回転力を伝達すること
ができ、回転力の損失を最小限に抑えることができると
共に、保護チューブ内に探触子からのリード線を配す
で、その保護をも行なうことができる。
【0021】請求項2記載の発明は、上記請求項1記載
の発明において、上記保護チューブは密着コイルばねで
なることを特徴とする。このような構成とすることによ
り、上記請求項1記載の発明の作用に加えて、保護チュ
ーブをその外面が滑らかで特に可撓性に優れ、フレキシ
ブルシャフトの負担を軽減させることができる。
【0022】請求項3記載の発明は、上記請求項1記載
の発明において、さらに、上記プローブヘッド部の上記
回転伝達機構が接続された側とは反対側に、上記保護チ
ューブと同様の可撓性部材と略錐形状の先端部材とを有
するヘッドガイド部とを設けたことを特徴とする。
【0023】このような構成とすることにより、上記請
求項1記載の発明の作用に加えて、可撓性部材と略錐形
状の先端部材のみでなるガイド部をプローブヘッド部の
先端側に配したことで、特に管の不連続部等へも確実に
挿入することが可能となる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の一形態を説明する。図1はその構成を示すもので、1
が駆動部をなす円筒状のプローブボディ部、3が検査の
ための探触子5を備えたプローブヘッド部、2がプロー
ブボディ部1とプローブヘッド部3とを接続してプロー
ブボディ部1からの回転力をプローブヘッド部3に伝達
する回転伝達機構部、4がプローブヘッド部3の先端側
に取付けられたガイド部である。
【0025】プローブボディ部1は、その後端側にチュ
ーブ6を接続し、モータ7とスリップリング8とを有す
るもので、モータ7で発生された回転力はスリップリン
グ8を介して回転伝達機構部2のフレキシブルシャフト
19に伝えられる。
【0026】回転伝達機構部2は、このフレキシブルシ
ャフト19、フレキシブルシャフト19に対して一定間
隔毎に配設された円環状の支持具15及び軸受け14、
これらフレキシブルシャフト19、支持具15及び軸受
け14を一体に包含する円筒状の保護チューブとしての
密着コイルばね9で構成される。
【0027】この密着コイルばね9は、支持具15及び
軸受け14によりフレキシブルシャフト19とは常に一
定距離を保っているために直接接触することはなく、ま
た軸受け14によりフレキシブルシャフト19の回転に
は影響を受けない非回転のものとして設けられる。
【0028】プローブヘッド部3は、上記フレキシブル
シャフト19と直接接続され、上記探触子5を保持する
探触子ホルダ12、この探触子ホルダ12内に設けられ
て探触子5を外周側に押圧する圧縮コイルばね11、探
触子ホルダ12の先端側及び後端側に取付けられた軸受
け13、これら各軸受け13に取付けられた、検査対象
である伝熱管18の中心位置に探触子ホルダ12を保持
する円環状の弾性を有した例えばナイロン樹脂等でなる
調芯部材20から構成される。
【0029】しかして、プローブヘッド部3の先端側に
対し、上記密着コイルばね9と同様構成の密着コイルば
ね10及び略錐形状のプローブ先端部4aよりなるガイ
ド部4が設けられる。
【0030】上記密着コイルばね10は、プローブヘッ
ド部3の調芯部材20と一体に取付けられ、探触子ホル
ダ12の回転は軸受け13により伝達されず、上記密着
コイルばね9と同様に非回転のものとして設けられる。
プローブ先端部4aは、密着コイルばね10に対して軸
受け21を介して取付けられた、先端の頂部が丸められ
て球状となった略円錐形状の部材でなる。
【0031】また、上記探触子5での検出信号を取出す
ためのリード線16が探触子ホルダ12から導出され、
フレキシブルシャフト19の外周を適宜巻回された後
に、各軸受け14の内側に設けられた各支持具15に形
成された切欠き孔へ順次通されてこの回転伝達機構部2
の後段側に配置されたプローブボディ部1のスリップリ
ング8まで配される。
【0032】そして、このスリップリング8を介したリ
ード線16と、モータ7へ電力を供給するためのリード
線17とが、チューブ6の内側を通って図示しない探傷
器、コントローラ、及び電源等に接続される。なお、上
記チューブ6はこのプローブ装置を伝熱管18の軸方向
に挿入するための図示しない送り装置と接続されてい
る。
【0033】しかるに、上記プローブボディ部1、回転
伝達機構部2の密着コイルばね9、調芯部材20を除く
プローブヘッド部3、ガイド部4の密着コイルばね10
を含めて装置全体の外周面を極力突起部のない形状とす
る。
【0034】上記のような構成にあっては、全体の外周
面を極力突起部のない形状とし、且つ回転伝達機構部2
及びガイド部4においてその外周面を弾性及び滑性に優
れた密着コイルばね9,10としているため、対象とな
る伝熱管18が曲管であっても、必要な回転伝達トルク
負荷を大幅に低減することができる。これは、従来の多
節リンク方式の同装置の回転伝達トルク負荷の約1/3
程度で済むことからも明らかである。
【0035】また、特に調芯部材20を有するプローブ
ヘッド部3の先端側にガイド部4を設けたことにより、
曲率の大きな曲管のベンド部や管の不連続部でも、充分
挿入性の高いものとすることができる。
【0036】さらに、フレキシブルシャフト19が直接
検査対象の伝熱管18の内壁に接触することがなく、複
数の軸受け14及び支持具15と、保護チューブとして
の密着コイルばね9とを介することとなるので、フレキ
シブルシャフト19が適度に調芯性を維持しながら曲管
の曲率に対応して回転力を伝達することができ、回転力
の損失を最小限に抑えることができると共に、フレキシ
ブルシャフト19にかかる座屈、引張り力等の応力を密
着コイルばね9とで分担することとなるので、フレキシ
ブルシャフト19に負担を軽減し、その寿命をのはすこ
とができる。
【0037】その他、全体の構成として装置の製作や組
立て、コストを半減することができ同時にねじ類を含む
部品点数も大幅に削減したために異物管理の面でも優れ
たものとすることができる。なお、本発明は上記実施の
形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲内で種々変形して実施することが可能であるものと
する。
【0038】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、曲率の大
きな曲管のベンド部や管の不連続部でもフレキシブルシ
ャフトが直接検査対象の管内壁に接触することがなく、
複数の軸受け及び保護チューブを介することとなるの
で、フレキシブルシャフトにおいて適度に調芯性を維持
しながら曲管の曲率に対応して回転力を伝達することが
でき、回転力の損失を最小限に抑えることができると共
に、保護チューブ内に探触子からのリード線を配するの
で、その保護をも行なうことができる。
【0039】請求項2記載の発明によれば、上記請求項
1記載の発明の効果に加えて、保護チューブをその外面
が滑らかで特に可撓性に優れ、フレキシブルシャフトの
負担を軽減させることができる。
【0040】請求項3記載の発明によれば、上記請求項
1記載の発明の効果に加えて、可撓性部材と略錐形状の
先端部材のみでなるガイド部をプローブヘッド部の先端
側に配したことで、特に管の不連続部等へも確実に挿入
することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態にかかる構成を例示する
図。
【図2】従来の検査用プローブ装置の構成を例示する
図。
【図3】図2の特にプローブヘッド部の構成を示す部分
断面図。
【図4】図2の特に回転伝達継手部の構成を示す部分断
面図。
【図5】従来の他の検査用プローブ装置の構成を例示す
る図。
【符号の説明】
1…プローブボディ部 2…回転伝達機構部 3…プローブヘッド部 4…ガイド部 4a…プローブ先端部 5…探触子 6…チューブ 7…モータ 8…スリップリング 9…密着コイルばね 10…密着コイルばね 11…圧縮コイルばね 12…探触子ホルダ 13,14…軸受け 15…支持具 16,17…リード線 18…伝熱管 19…フレキシブルシャフト 20…調芯部材 21…軸受け
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 29/00 - 29/28 G01N 27/72 - 27/90

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータ、スリップリングを内蔵したプロ
    ーブボディ部と、 探触子を配置したプローブヘッド部と、 上記プローブボディ部とプローブヘッド部とを接続し、
    上記モータからスリップリングを介して送られてくる回
    転力を上記探触子に伝達するフレキシブルシャフト、こ
    のフレキシブルシャフトの軸に沿って一定間隔で取付け
    られた複数の軸受、及び上記フレキシブルシャフト、複
    数の軸受けを包含する可撓性部材からなる非回転の保護
    チューブを有する回転伝達機構とを具備し、上記探触子
    からのリード線が上記フレキシブルシャフトの外周を巻
    回されて上記プローブボディ部まで通されていることを
    特徴とする検査用プローブ装置。
  2. 【請求項2】 上記保護チューブは密着コイルばねでな
    ることを特徴とする請求項1記載の検査用プローブ装
    置。
  3. 【請求項3】 さらに、上記プローブヘッド部の上記回
    転伝達機構が接続された側とは反対側に、上記保護チュ
    ーブと同様の可撓性部材と略錐形状の先端部材とを有す
    るヘッドガイド部とを設けたことを特徴とする請求項1
    記載の検査用プローブ装置。
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