JP3499560B2 - 管等を検査するための偏心回転プローブ - Google Patents

管等を検査するための偏心回転プローブ

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JP3499560B2
JP3499560B2 JP50724595A JP50724595A JP3499560B2 JP 3499560 B2 JP3499560 B2 JP 3499560B2 JP 50724595 A JP50724595 A JP 50724595A JP 50724595 A JP50724595 A JP 50724595A JP 3499560 B2 JP3499560 B2 JP 3499560B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、管、パイプ等の壁の変化又は欠陥を検知し
てそれら管等の検査を行うのに使用されるプローブ（pr
obe）に関する。
発明の背景 金属のパイプ及び管の傷や不規則性を検査するのに渦
電流プローブを使用することは当該技術でよく知られて
いる。技術背景としていえば、渦電流プローブは、交流
信号によって付勢され、コイル近傍の管壁内に渦電流を
誘導する送信又は付勢コイルと、その渦電流に対する管
壁の応答を検知する受信又は試験コイルとを担持する装
置である。誘導される渦電流は管の構造に応じて変化す
る。管壁の傷や不規則性は渦電流を変化させる。受信コ
イルの出力を監視することによって傷及び／又は不規則
性の存在する個所の表示が得られる。プローブは管の中
に挿入され、管に沿って移動させられる。ある場合で
は、管の内側面全体を監視するためプローブは管の軸心
に平行な軸心周りで回転させられる。又他の場合では、
プローブを回転させるのではなく、複数個の送信−受信
コイル組合せを備えて管の内側面全体を監視する。この
後者の装置はより複雑で高価になり、そしてあまり効果
的でない。既存の回転渦電流プローブの共通する欠点
は、変形された又は塵埃の溜った管内での回転が困難で
あり、比較的早く摩耗し易く、そして送信−受信コイル
を容れるための適切なスペースを備えていないことであ
る。
従来知られている回転渦電流プローブは、ケーブルに
沿って一定の軸方向間隔で複数個の案内を取付けられた
可撓性のケーブルを使用する。それら案内はケーブルを
管内に実質的に同心的に保持する役をする。ケーブルの
一方の端部に、モータとスリップリングが迅速切離し機
構によって結合される。２つの案内の間でケーブルにプ
ローブ・ハウジングとスリップリングが固定される。ハ
ウジングは、ケーブルに対し回転しないように固定され
る主体部分を備える。この主体部分は、半径方向に可動
な部分と、この可動部分を半径方向外方向へ押すコイル
ばねとを収納している。可動部分は管接触セクションを
有し、そして少なくとも１つの渦電流プローブを担持す
る。プローブ・ハウジングが管に挿入されるとき、可動
部分は管壁によってばねの作用に抗して内方向へ押込め
られる。ばねは可動部分と主体部分とを、管の内側面の
直径線上の相互に対向する部分（相互に反対の部分）に
対して半径方向外方向に押す。この構成では操作はそれ
なりに良好に行われるが、それでもなお幾つかの短所を
もっている。ハウジングは少なくとも２つの比較的複雑
な部品、即ち主体部分と可動部分とを必要とする。従っ
てプローブ体部の製造と組立ての価格が比較的高くな
る。渦電流コイルを担持する可動部分は必然的に小さな
ものになり、そこで管接触区域も小さくなるのでコイル
の寸法と数が制限され、又ハウジング・プローブの摩耗
率は高くなる。プローブは動く部品を備えているから、
それら部品を金属部品にすることはできない。金属部品
であると、それらの間で相対運動が行われたとき誤った
渦電流が生じる。従ってそれら部品は金属で作られた場
合よりずっと早く摩耗する。ハウジングは管の実質的な
部分を占める。この結果プローブの操作が管内に存在す
る塵埃や障害物に妨げられる。塵埃はハウジングの中に
溜って可動部分の適正な動きを阻害する。
そこで、製造と組立てが簡単であり、摩耗率が低く、
従って寿命が長く、占有断面積が小さく、しかも同時に
比較的大きい管接触区域を備えて装置の感度と寿命を大
きくするようなプローブ体部が要求されるのである。
発明の摘要 本発明は、簡単で低価格の構造を備え、動く部品をも
たず、改良された回転及び摩耗特性を有し、そして横方
向又は周方向に変位された送信及び受信コイルを使用す
るようにした回転プローブ・ハウジングを提供しようと
するものである。従来の装置ではばねで押圧することに
よってセンサを管壁に密接させるが、本発明では可撓性
駆動ケーブルの自然の弾性によって所要の弾性を得る。
従ってワンピース（one−piece）のプローブ体部を作る
ことができる。ハウジングは２つの軸方向に変位した案
内の間でケーブルに取付けられる。ハウジングにキャビ
ティが形成されてセンサを受入する。キャビティはハウ
ジングの主部分に形成されるので管接触区域は比較的大
きくすることができ、この結果より長い寿命と、周方向
に間隔を置いたセンサ要素のためのより広い余地を得る
ことができる。更にハウジングは管の断面積の実質的な
部分を占める必要がなく、従ってハウジングは容易に管
内の障害物や管湾曲部を通過して移動することができ
る。プローブは動く部品をもたないので塵埃がプローブ
の操作を阻害することがなくなる。
本発明は一般的に管又はパイプの検査に使用されるプ
ローブとして記述され、このプローブは、細長い可撓性
の軸、管の内側面に係合して該軸を管内に支持するよう
に該軸上に設けられる複数個の相互に軸方向に離間した
案内、及び、センサ要素のためのハウジングを備え、こ
のハウジングは該軸に固定されて一緒に回転し、１対の
該案内の間に設けられ、そして管の内側面と係合する管
接触区域を有する。軸がハウジングと該１対の案内とを
相互に半径方向の反対の方向へ押出すようにさせるた
め、該ハウジングと該案内対とのそれぞれの管接触区域
の該軸の軸心からの半径方向変位量の和が管の内径より
大きくなるようにされる。
図面の簡単な説明 添付図面を参照する以下の記述から本発明のそれらの
及びその他の特徴がより明らかになろう。
第１図は管内の本発明の好適な実施例の長手方向断面
図である。
第２図は本発明の好適な実施例のプローブ・ハウジン
グの長手方向断面図である。
第３図は第２図の３−３線に沿った横断面図である。
第４図、第５図、及び第６図は本発明の変化形実施例
を示す、第１図と同様な、概略長手方向断面図である。
第７図はハウジングの変化形断面形状を示す、第２図
と同様な、概略横断面図である。
好適な実施例の説明 第１図、第２図、及び第３図は本発明の好適な実施例
による回転渦電流プローブ10を示す。この実施例におい
て、プローブが管に挿入されるとき、可撓性駆動ケーブ
ルのセンサ要素ハウジングを支持する部分が半径方向に
変位させられ、これによって駆動ケーブルがハウジング
を管壁に対して弾性的に押付ける。プローブ19は、細長
い可撓性の軸12、この軸上に軸方向に相互に離間して装
架され、管18の内側面に係合して軸を管内に支持する複
数個の案内、及び、１つ又はそれ以上のセンサ要素のハ
ウジング20を備える。ハウジングは１対の案内の間で軸
に固定され、これと一緒に回転する。ハウジングは管の
内側面に係合する管接触区域22を形成される。ハウジン
グとこれを挟む前記１対の案内は、この案内対の間のケ
ーブルの部分が半径方向に変位又は曲げられるような寸
法にされる。この結果、ケーブルの固有の強靱性（stif
fness）によってプローブ体部と案内とが相互に離れる
方向に弾性的に押しやられ、管の内側面に係合する。更
に具体的にいうと、ハウジングと案内対とのそれぞれの
管接触区域の軸の軸心からの半径方向変位量の和が管の
内径より大きくなるようにされる。
軸12は、当該技術で知られているような、ばね材料で
作られた丸い断面の組打ちされた（braided）ケーブル
の形にされる。このケーブルの一方の端部に迅速切離し
コネクタ30が設けられ、当該技術で周知のようにしてモ
ータ32に結合される。
ハウジング20は、プローブ体部がパイプ18内の障害物
又はコーナによって半径方向内方向へ変位させられるよ
うに管18の内径より実質的に小さいが内径の半分よりは
大きい呼称直径をもった全体的に円筒形の体部40であ
る。ハウジングは、パイプ18の内側面の曲率と実質的に
等しい曲率の円筒面のパイプ接触区域22を形成される。
プローブ体部の残余部の面によって作られる接触区域に
比較してその接触区域22はより広い面積を備えることが
でき、従って摩耗を小さくでき、又１対の送信−受信コ
イルを相互に横方向又は周方向に変位させてプローブ体
部に備えるようにすることができる。プローブのパイプ
への挿入とこれからの取出し及びパイプの狭い区域やコ
ーナにおける通過を容易に行えるようにするため、プロ
ーブ体部の半径方向外側部44の両端部に図示のようなテ
ーパ46と48が付けられる。プローブ体部は、プローブ体
部の軸心、及びプローブが所定位置にあるときのパイプ
の軸心と平行で、且つ体部のパイプ接触区域22とは直径
線上の反対の側に設けられる貫通ボア50を形成される。
ケーブルはこの貫通ボアに通され、そして任意の手段で
その中の所定位置に固定される。図示の実施例におい
て、第２図と第３図で最もよく示されるように、ボア50
に半径方向の孔52が通され、この孔から樹脂を注入して
体部とケーブルを接着固定する。この固定方式は、操作
中に加わる捩れ荷重、軸方向及び半径方向荷重に対して
非常に適切であることが知られている。体部は又、管接
触区域に開いてセンサ要素を受入するドリル孔54と56、
及び、第２図で最もよく解かるようにこれら孔54,56か
らハウジングの一方の端部へ延在するドリル孔60と62の
形の１対のキャビティを形成される。孔54と56はそれら
キャビティに電線を通す通路になる。ハウジングは、金
属を含む何等かの耐摩耗性材料で作られよう。しかし渦
電流コイルが使用される場合、渦電流損失を少なくする
ためハウジングはチタン合金のような耐摩耗性の高い材
料で作られる。
センサ機能は本発明の部分を成すものではない。ここ
では渦電流プローブが記述されているが、それは単なる
具体例を示すだけである。従って本発明は、その他の型
式の試験、例えば渦電流コイルの代替又は補完として超
音波トランスジューサが使われる超音波試験にも等しく
適用し得ることを理解すべきである。孔54と56の中にそ
れぞれ付勢又は送信コイル61と試験又は受信コイル63が
取付けられ、電線64と66に接続される。これら電線は前
記の孔60と62を通り、ケーブル18の近くでプローブ体部
から出ていく。コイルをそれぞれのキャビティ内の所定
位置に固定するため孔54と56にエポキシが詰められる。
電線はケーブルに固定され、ケーブルに沿って反対側の
端部まで延び、この端部において電線64に電流が供給さ
れて送信コイルに付勢し、そして受信コイルの出力が検
出され、分析される。送信コイルと受信コイル及びこれ
らコイルの付勢と分析は当該技術で周知であり、従って
ここではその構造と操作についての詳述は行わない。
案内14は全て同じ構造であり、任意の適当な耐摩耗性
材料で製造される。管内に軸を適切に支持するよう適当
な数の案内が軸に沿ってほぼ等間隔で配置される。好適
な実施例において、各案内は、軸上に滑合されて所定位
置にエポキシで固定される、スリットを入れたブッシン
グ70、及び、このブッシング上に滑合され、そしてブッ
シングの両端部のストップ74によって保持される円筒形
スリーブ72によって構成される。スリーブはブッシング
上で自由に回転する。スリーブの外側面の管の内側面に
係合する。電線64と66は好適にはブッシングのボアに軸
方向に通される。それら電線を保護するため可撓性のゴ
ム管80が案内の間で軸上に設置される。
既述したように、ハウジングとこれを挟む１対の案内
は、この案内対の間のケーブルの部分を半径方向に変位
又は湾曲させる寸法にされる。特に、スリーブ72の半径
と円筒形パイプ接触区域22の半径との和が管18の内径よ
り大きくなるように構成される。この結果、ハウジング
を挟む１対の案内の間の可撓性軸の部分は半径方向に偏
向又は変位させられる。ケーブルの固有の強靱性がプロ
ーブ体部と案内を相互に離す方向に押し、これによって
ハウジングの管接触区域が管の内側面に係合した状態に
維持される。摩擦による損失とプローブの摩耗を少なく
するため、その半径方向に加えられる力は小さいもので
なければならない。案内とハウジングとの直径は正確に
制御できるから、上記の加えられる力は容易且つ正確に
制御することが可能である。コイルばね又は板ばねを使
用する従来技術の装置では、そのような制御レベルを得
るのは、不可能ではないにしても相当困難であった。案
内とハウジングとの最小限の直径は、プローブが通過し
ていく所の、そして損傷されていない管でなお正当に機
能している所の狭くなった管の最小直径によって決めら
れる。
従来技術の装置のようにハウジングが管の両側部に係
合する必要がないので、本発明のプローブは、従来技術
の装置では阻止されるような障害物を脇によけて通りす
ごすことができる。更に本発明のハウジングは可動部品
を全く有しないから、従来技術の装置なら阻害されるよ
うな塵埃やじゃりによって影響されることがない。プロ
ーブ体部と案内部材との間がケーブルによって可撓的に
結合されているので、プローブはパイプの狭い個所やコ
ーナに対し３次元方向で可撓的に適合できる。又プロー
ブ体部の円弧形の接触区域22は１対のコイルを周方向又
は横方向に相互に近接させて設置できるようにし、又そ
れによって得られるより広い接触区域はこの区域の摩耗
率を更に小さくする利点をもつ。
本発明の原理と精神が他の方式でも得られることは理
解されよう。例えば案内はピース構造（piece construc
tion）にすることができる。少なくともハウジングに隣
り合う２つの案内が第４図に示されるように偏心的に作
られ、そして、ハウジングの管接触区域から直径線上で
反対側の、又はその他の適当な角度間隔で、管の側壁に
係合するように軸に固定される。このような構成は、案
内と管壁との間の間隙（クレアランス）を大きくする必
要がある場合に望ましいものである。又、第５図に示さ
れるように、ハウジングを挟む１対の案内の間の軸の部
分を予め湾曲させておくことも可能である。第６図は、
２セットの渦電流プローブ又はその他のセンサ機構を有
する複式の軸方向離間ハウジングを示す。第７図は、２
セットのセンサ機構が周方向に離間して備えられる、複
式周方向離間構成を示す。
第８図は本発明の変化形実施例を示す。この実施例に
おける諸成分は第１図のそれと同様なものであり、従っ
て同じ符号で同じ成分を指示する。駆動ケーブルの半径
方向プレストレス（radial pre−stressig）によってハ
ウジングを管壁に対し押付ける第１図の実施例と異なっ
て、第８図の実施例ではプローブの回転中に生じる遠心
力によってケーブルを半径方向に変位させてハウジング
を管壁に係合させる。そこでこの実施例では、ハウジン
グとこれに隣り合う案内対とのそれぞれの接触区域の軸
の軸心からの半径方向変位量の和が管の内径より小さい
か又は等しいものにされる。従ってプローブが管内に挿
入されるとき、ハウジングの接触区域は管壁の内側面に
係合しないか、あるいはわずかに係合する。これは管へ
のプローブの挿入を容易にする。本発明が係わる型式の
プローブは典型的には約300rpmで回わされる。プローブ
が回転するとき、ハウジングの偏心構造によって作られ
る遠心力が、駆動ケーブルの抵抗に対抗して、ハウジン
グを管の内側面の方へ半径方向外方向へ押しやってその
管の面に対し押付ける。駆動ケーブルには、プローブを
回転させるに十分な捩れ剛性を備えると同時に、上記の
作用を行うことができるようなものを選択しなければな
らないことは理解されよう。
本発明の精神から外れることなく、なお様々な他の変
化形や改変形が可能であることはいうまでもない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パンターモーラー，ワーナー イー. カナダ国 ケイ１ジェイ １ピー０ オ ンタリオ，ディープ リバー，アール. アール．ナンバー １ (56)参考文献 特開 平４−269654（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−264256（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−259852（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−99903（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−50061（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/72 - 27/90

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】管又はパイプの検査に使用するためのプロ
    ーブにおいて、 可撓性及び弾性のある細長い軸と、 該軸上に設置され軸方向に相互に離間し、それぞれが管
    接触区域を有し、これらが管の内側面に係合して該軸を
    該管内に支持する複数個の案内と、 前記軸に固定されて一緒に回転し、１対の案内の間に設
    置され、前記管の内側面と係合する管接触区域を有し、
    そして軸線の法線方向の最大直径が、管の内径より小さ
    く形成された、センサ装備のハウジングとを備え、 前記プローブは一定の内径の管に用いられるように設け
    られ、前記ハウジングの位置で前記軸の軸心から前記ハ
    ウジングの前記管接触区域の半径方向変位量と、前記案
    内の位置で前記軸の軸心から前記１対の案内の前記管接
    触セクションの半径方向変位量との和が前記管の内径よ
    り大きくされ、前記ハウジングの位置で前記軸の軸心
    が、前記案内の位置で前記軸の軸心との比較において半
    径方向に変位され、 これによって前記管内の前記プロープの使用において、
    前記軸の弾力性が前記ハウジングと前記１対の案内とを
    相互に反対の半径方向へ押しやるようにされて前記管接
    触区域は前記ハウジングを前記管の両側に係合すること
    なく前記管の内面を係合できることを特徴とするプロー
    ブ。
  2. 【請求項２】前記ハウジングが、一体の体部、この体部
    を貫通して延在し前記軸を受入するボア、及び、このボ
    アと前記軸を相対回転させないように固定する装備を備
    える、請求の範囲第１項のプローブ。
  3. 【請求項３】前記体部が円筒形であり、前記ボアが、前
    記体部の軸心に平行であるがそこから半径方向に変位し
    た軸心を有する、請求の範囲第２項のプローブ。
  4. 【請求項４】前記固定装備がエポキシ樹脂である、請求
    の範囲第２項のプローブ。
  5. 【請求項５】前記管接触区域の横断面が円弧形である、
    請求の範囲第１項のプローブ。
  6. 【請求項６】前記管接触区域が前記体部の長手方向に延
    在する、請求の範囲第５項のプローブ。
  7. 【請求項７】狭い個所とコーナを容易に通過できるよう
    にするため前記体部がその軸方向両端部にテーパが付け
    られる、請求の範囲第３項のプローブ。
  8. 【請求項８】各案内が円筒形であり、前記軸上に同心的
    に設置される、請求の範囲第１項のプローブ。
  9. 【請求項９】各案内が、前記軸に対し回転しないように
    固定されるブッシング、及び、このブッシング上に回転
    できるように装架されるスリーブを備え、このスリーブ
    は、管の内側面に係合できる外側円筒面を有する、請求
    の範囲第８項のプローブ。
  10. 【請求項１０】前記ブッシングがこれの両端部に、この
    ブッシングに対する前記スリーブの軸方向変位を阻止す
    るストップを有する、請求の範囲第９項のプローブ。
  11. 【請求項１１】管又はパイプの検査に使用するためのプ
    ローブにおいて、 可撓性及び弾性のある細長い軸と、 この軸上に設置され軸方向に相互に離間し、それぞれが
    管接触区域を有し、これらが管の内側面に係合して前記
    軸を前記管内に支持する複数個の案内と、 前記軸に固定されて一緒に回転し、１対の前記案内の間
    に設置され、前記軸の軸心に関して偏心して管の内側面
    と係合する管接触区域を有し、そしてその軸線の法線方
    向の最大直径が、前記管の内径より小さく形成されたセ
    ンサ装備のハウジングとを備え、 前記プローブは、前記軸の軸心から前記ハウジングの前
    記管接触区域の半径方向変位量と、前記軸の軸心から前
    記１対の案内の前記管接触セクションの半径方向変位量
    との和が前記管の内径より小さいかまたは等しくされ、 前記軸は前記管内で前記プローブを回転させるに十分な
    捩り剛性を有すると共に前記管内での前記プローブの使
    用において許容する半径方向剛性を有し前記１対の案内
    の間にある前記軸の部分がこの軸の規定回転速度で生じ
    る遠心力で半径方向外方に寄せられ前記ハウジングが前
    記軸の抵抗に抗して遠心力で半径方向外方に前記管の内
    面に付勢され、 これによって前記ハウジングを前記管の両側に係合する
    ことなく前記管接触区域で前記管の内面に係合できるこ
    とを特徴とするプローブ。
  12. 【請求項１２】前記プローブが渦電流プローブである、
    請求の範囲第１項から第11項のいずれか１項に記載のプ
    ローブ。
  13. 【請求項１３】管又はパイプの検査に使用するための渦
    電流プローブにおいて、 一端に迅速切離しコネクタを有し駆動モータに前記一端
    を取外し可能に接続するための細長い弾性軸、 前記管内で前記軸を支持するために前記軸上に設置され
    軸方向に相互に離間し、それぞれが回転しないように前
    記軸に固定されたブッシングとこのブッシングに回転の
    ために設けられ前記管の内面に係合可能な円筒外面を有
    するスリーブとを有し、これらが管の内側面に係合して
    前記軸を前記管内に支持し前記複数個の案内、および 前記軸を受けるための長手方向孔を有する円筒本体と、
    前記孔の軸線が前記本体の軸線に対しずれており、前記
    孔から前記本体の正反対側にある管接触区域と、この管
    接触区域が前記パイプの内半径と実質的に同じである曲
    率半径の弓形であり、渦電流励磁コイルを受けるために
    前記本体内にある第１キャビティおよび渦電流受信コイ
    ルを受けるために前記本体内にある第２キャビティと、
    これらキャビティが前記管接触区域に開口しており、前
    記各キャビティから前記伝導体を受けるために前記本体
    の一端に延びている通路とを有するセンサー装備のため
    のハウジングを備え、 前記軸の軸心から前記管接触区域の半径方向変位量と前
    記本体に近接して前記案内のスリーブの半径との和を前
    記管の内径より大きくして前記管の軸線に対し前記軸の
    軸線に偏心を与え、それによって前記軸に前記本体と前
    記隣接した案内とに正反対の力を与える渦電流プロー
    ブ。
JP50724595A 1993-08-23 1994-08-10 管等を検査するための偏心回転プローブ Expired - Lifetime JP3499560B2 (ja)

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