JP3683665B2

JP3683665B2 - 検査装置

Info

Publication number: JP3683665B2
Application number: JP00406097A
Authority: JP
Inventors: 毅人大久保; 一男菅原; 浩塚原; 英彦飯田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Tokyo Metropolitan Government
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Tokyo Metropolitan Government
Priority date: 1997-01-13
Filing date: 1997-01-13
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2017-01-13
Also published as: JPH10197498A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は例えば水道管等の磁性金属からなる鋼管の内部腐食量を調べるために、管表面をちどり状に走査し、超音波を利用して肉厚を測定する検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１５〜１８は従来の検査装置を示す図である。図１５は従来装置全体の斜視図であり、図１６は後述するローラーユニットの斜視図であり、図１７は従来装置の管軸方向断面図であり、図１８は従来装置の管周方向断面図である。図１５〜１８において１は被検材となる管、２は２−１、２−２、２−３に示すように３分割されて管１に沿って取付けられるガイド、３はガイド２上に管周方向へ取付けられているラック、４はガイド２の管軸方向両端表面２ａに接して転動する第１のローラー、５はガイド２の管軸方向両端側面２ｂに接して転動する第２のローラー、６はガイド２の管軸方向両端内面２ｃに接して転動する第３のローラー、３６は第１、第２、第３のローラー４、５、６を保持するローラーホルダ、３７は上記第１、第２、第３のローラー４、５、６とローラーホルダ３６から構成されるローラーユニット、３８はガイド２を挟むようにローラーユニット３７が４箇所に取付けられているシャーシ、１５はシャーシ３８に回転自由度を有して支持され、ラック３と噛み合い、シャーシ３８を管周方向へ移動させる駆動力を伝えるギヤ、１６はシャーシ３８に固定されギヤ９に駆動力を与えるモーター、３９は上記シャーシ３８とギヤ１５とモーター１６と４箇所に取付けられたローラーユニット３７から構成されている台車、１９は管１の肉厚を測定するプローブ、１８は台車３９に片持ちで固定され、プローブ１９を管軸方向へ往復運動させるスキャナーである。
【０００３】
次に動作について説明する。図１５に示すように台車３９の前後左右４箇所にローラーユニット３７が取付けられており、各ローラーユニットは図１６に示すように第１、第２、第３のローラー４、５、６が取付けられている。そして、図１８に示すように管１に取付けられたガイド２両端表面２ａ、及び内面２ｃを、第１、第３のローラー４、６で挟むことにより台車３９の管半径方向への動きを制限する。また２個の第２のローラー５がガイド２両側面２ｂを挟むことにより台車３９の管軸方向への動きを制限する。この管半径方向への動きと管軸方向への動きの制限によりシャーシ３８はガイド２に沿って管周方向へ移動が可能となる。また台車３９の構成品であるモーター１６によりギヤ１５が駆動され、ガイド２に固定されたラック３と噛み合うことにより、台車３９を管周方向へ走行させる。そして台車３９上のスキャナー１８によりプローブ１９が台車３９の移動方向と直交方向の往復運動をするため、プローブ１９は管１表面上で管軸方向及び管周方向への２軸の動きが可能となり、ちどり状に走査して肉厚測定することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の検査装置では、各管径に対応したガイドと台車が必要であり、仮に台車を共通化させても管の曲率によりプローブと管表面の距離が変わるため正確な肉厚測定が行えないという問題点があった。また、管全周にわたりガイドを取付ける必要があるため、管周方向にリブ等の障害物が存在する箇所では測定が行えないという問題点もあった。また、管が大きくなると管全周に渡りガイドを取付けるのが非常に困難になるという問題点もあった。また、管表面に溶接ビード等の突起物が存在する場合、ガイドを真円状に取付けられなくなり、さらにプローブが突起物に引っ掛かるという問題点もあった。また管軸方向にフランジ等の障害物がスキャナーの長さより短い間隔で存在する場合、装置を取付けることができないという問題点もあった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、１種類の台車で管径によらず測定を行える検査装置を得ることを目的としている。
【０００６】
またこの発明は、１種類のガイドで管径によらず測定が容易に行え、管周方向にリブ等の障害物が存在しても測定が行える検査装置を得ることを目的としている。
【０００７】
またこの発明は、管に小さな突起物が存在してもガイドが管に取り付き、測定が行える検査装置を得ることを目的としている。
【０００８】
またこの発明は、管軸方向にビード等の凹凸が存在してもプローブがビードを乗り越えて移動し、ビード近傍の肉厚を測定できる検査装置を得ることを目的としている。
【０００９】
またこの発明は、管軸方向にフランジ等の障害物が短い間隔で存在する狭部でも装置を取付けることができ、測定が行える検査装置を得ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明による検査装置は、台車のシャーシを第１のシャーシと第２のシャーシに２分割して任意角度に固定できる構造とし、ローラーユニットを第１のローラーが取付けられる第１のローラーホルダと第２、第３のローラーが取付けられる第２のローラーホルダに分割して開閉できる開閉式ローラーユニットとし、第１のシャーシに取付けられた開閉式ローラーユニットの各ローラー回転軸とギヤの回転軸を同一平面（以下仮想平面ａと示す）上に位置させ、さらに第２のシャーシに取付けられた開閉式ローラーユニットの各ローラー回転軸とプローブの中心を同一平面（以下仮想平面ｂと示す）上に位置させたものである。
【００１１】
また、この発明による検査装置は、ガイドを曲げ性を有するフレキシブルガイドとし、ラックを曲げ性のあるフレキシブルラックとし、フレキシブルガイド内側に管軸方向へ列をなして固定されたマグネットと、上記フレキシブルラックを一点でフレキシブルガイドに固定する第１のラックホルダと、上記フレキシブルラックを管周方向へ滑るように数箇所でフレキシブルガイドに保持する第２のラックホルダとを備えたものである。
【００１２】
この発明による検査装置は、マグネットをフレキシブルガイドに保持するマグネットホルダと、上記マグネットとマグネットホルダの間に挿入された伸縮性を持つクッションとを備えたものである。
【００１３】
また、この発明による検査装置は、プローブを保持するプローブホルダと、上記プローブ中心と管軸を同一平面上に位置するようにプローブホルダに取付けられ、管表面と点接触するピンと、上記ピンを管表面に垂直に押しつける機構とを備えたものである。
【００１４】
この発明による検査装置は、長さの異なるスキャナーを容易に台車に脱着できる機構をスキャナーと台車に備えたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１〜６はこの発明の実施の形態１を示す図であり、図１は装置全体の斜視図であり、図２は後述する開閉式ローラーユニットの斜視図であり、図３は開いた状態の開閉式ローラーユニットの斜視図であり、図４は装置を管に装着した状態の管軸方向断面図であり、図５は装置を小径管に装着した状態の管軸方向断面図であり、図６は装置の管周方向断面図を示す。図１〜６において１〜６、１５、１６、１８、１９は従来の装置と同一または相当部分を示すものであり、７は第１のローラー４の回転軸を保持する第１のローラーホルダ、８は第２のローラー５と第３のローラー６の回転軸を直角に保持している第２のローラーホルダ、９は第１のローラーホルダ７と第２のローラーホルダ８を回転自由度を持たせて連結し、かつ直角に固定できる第１のヒンジ、１０は第１、第２、第３のローラー４、５、６と第１、第２のローラーホルダ７、８と第１のヒンジ９から構成される開閉式ローラーユニット、１１は開閉式ローラーユニット１０がガイド２の管軸方向両側を挟むように２箇所に取付けられている第１のシャーシ、１２は第１のシャーシ１１と対になり、同様に開閉式ローラーユニット１０がガイド２の管軸方向両側を挟むように２箇所に取付けられている第２のシャーシ、１３は第１、第２のシャーシ１１、１２を任意角度で固定できる第２のヒンジ、１７は第１、第２のシャーシ１１、１２と第２のヒンジ１３とギヤ１５とモーター１６と計４つの開閉式ローラーユニット１０から構成される屈曲式台車を示す。
【００１６】
上記のように構成された検査装置では、図１に示すように開閉式ローラーユニット１０が屈曲式台車１７に４箇所で取付けられており、各ローラーユニット１０は図２に示すように第１、第２、第３のローラー４、５、６が取付けられている。そして、図６に示すように管１に取付けられたガイド２両端表面２ａ及び内面２ｃを、第１、第３のローラー４、６で挟むことにより屈曲式台車１７の管半径方向への動きを制限する。また、２個の第２のローラー５がガイド２両側面２ｂを挟むことにより、屈曲式台車１７の管軸方向への動きを制限する。この管半径方向への動きと管軸方向への動きの制限により屈曲式台車１７はガイド２に沿って管周方向へ移動が可能となる。また、屈曲式台車１７に取付けられたモーター１６によりギヤ１５が駆動され、ガイド２に取付けられたラック３と噛み合うことにより屈曲式台車１７を管周方向へ走行させる。尚、図２に示す開閉式ローラーユニット１０を図３に示すように開いた状態の開閉式ローラーユニット１０ａにすれば屈曲式台車へ容易に脱着できる。
【００１７】
また、屈曲式台車１７をガイド２に取付ける際には、上記仮想平面ａと仮想平面ｂが、管１中心軸上に位置するように、第２のヒンジ１３で第１、第２のシャーシ１１、１２の連結角度を定める。この連結角度を調整することにより、任意管径に対応したガイド２に屈曲式台車１７を取付けることができる。例えば図５に示すように小径管１ａに合わせて連結角度を定めた屈曲式台車１７ａを、小径用ガイド２Ａを介して取付けても、管１中心軸は仮想平面ａ及び仮想平面ｂ上に位置することができる。このとき、ギヤ１５の回転軸は仮想平面ａ上にあるため、任意管径に対してラック３と噛み合い、屈曲式台車１７を安定して走行させることができ、さらにプローブ１９が仮想平面ｂ上にあるため、任意管径に対してプローブ１９を管表面に垂直かつ一定の距離に位置させることができる。
【００１８】
実施の形態２．
図７、８、９はこの発明の実施の形態２を示す図である。図７は装置全体の斜視図、図８は装置を管に取付けた状態の管軸方向断面図、図９は後述するフレキシブルガイドの管周方向断面図を示す。図７、８、９において１、１０〜１９は実施の形態１と同一のものである。２０は曲げ性のあるバネ鋼板等の積層で構成されたフレキシブルガイド、２１は曲げ性のある樹脂等で成形されたフレキシブルラック、２２はフレキシブルラック２１をフレキシブルガイド２０へ１点で固定する第１のラックホルダ、２３はフレキシブルガイド２０上を管周方向へ滑るように数カ所でフレキシブルラック２１を保持する第２のラックホルダ、２４はフレキシブルガイド２０に管軸方向へ列をなして固定されたマグネットを示す。
【００１９】
上記のように構成された検査装置では、任意径の管１に対応した曲率でフレキシブルガイド２０を曲げることが可能であり、任意径の管１に対して屈曲式台車１７を管周方向へ案内できる。
また図８に示すように、フレキシブルラック２１はフレキシブルガイド２０へ第１のラックホルダ２２により１点で固定され、その他の箇所は図６に示すように第２のラックホルダ２３により隙間２３ａを設けて保持されているので、曲率変化に対応してフレキシブルラック２１が部分的に管周方向へ滑り、曲げたときに生じる復元力を小さくできる。
また、マグネット２４で管１に吸着するため、ガイドを管１全周に固定する必要がないため作業も容易となり、さらに管１の周方向にリブ等の障害物が存在してもリブを除いた管周上を測定することができる。
【００２０】
実施の形態３．
図１０、１１はこの発明の実施の形態３を示した図である。図１０は上記フレキシブルガイドの一部分の斜視図であり、図１１はフレキシブルガイドを管に取付けた状態の断面図を示す。図１０、１１において１、２０〜２４は実施の形態２と同一のものである。２５はマグネット２４をフレキシブルガイド２０に保持するマグネットホルダ、２６はマグネット２４とマグネットホルダ２５の間に挿入された伸縮性のあるクッションを示す。
【００２１】
上記のように構成された装置では、管１上に小さな突起１ｂが存在する場合でも突起１ｂ上に位置したマグネット２４ａのみがクッション２６ａを縮ませて管１から浮き上がり、他のマグネット２４はクッション２６を縮ませずに管１に吸着されるので、装置全体としては強固に管１に固定される。さらにクッション２６ａが突起１ｂを吸収するためフレキシブルガイド２０はきれいな円弧状になり、屈曲式台車１７を管周方向へ案内し、検査を行うことができる。
【００２２】
実施の形態４．
図１２はこの発明の実施の形態４を示した装置のプローブ周辺の図である。図１２において１、１８、１９は実施の形態１と同一のものである。２７はプローブ１１を保持するプローブホルダ、２８は前述した仮想平面ｂ上に位置し、管１表面と点接触するピン、２９はプローブホルダ２７とスキャナー１８の軸方向への可動部１８ａを接続し、接続部で回転自由度を有する第１のアーム、３０は第１のアーム２９とリンク機構をなす第２のアーム、３１はピン２８を管１表面に押しつける引張りバネを示す。
【００２３】
上記のように構成された装置では、図１２に示すようにリンク機構を介してプローブ１９を保持しているため、常にプローブ１９を管１表面に対し垂直にした状態で管１の法線方向に移動する。さらに引張りバネ３１によりピン２６を管１表面へ押しつけているため、プローブ１９と管１表面の距離が管１の径によらず一定になる。このため管１にビード等の凹凸が存在しても、凹凸を乗り越えてプローブ１９は移動することができ、凹凸前後の検査が行える。
【００２４】
実施の形態５．
図１３はこの発明の実施の形態５を示す装置のプローブ周辺の図である。図１３において１２、１８は実施の形態１と同一のものである。３２は切り欠きのある穴を持つ板バネ、３３は上記板バネ３２を第２のシャーシ１７に隙間を持たせて固定するスペーサー、３４は板バネ３３の穴の切り欠きに引っ掛かる構造を持ち、スキャナー１８の底部２箇所に固定されたフック、３５はスキャナー１８と第２のシャーシ１２を固定するファスナを示す。図１４は切り欠きのある穴を持つ板バネ３３の形状図である。
【００２５】
上記のように構成された検査装置では、フック３４を板バネ３２の穴３２ａに通し、スキャナー１８をずらすと板バネ３２を曲げながら穴の切り欠き部３２ｂにフック３４が引っ掛かり、その板バネ３２の弾性力でスキャナー１８を第２のシャーシ１７に固定する。スキャナー１８をずらすのはファスナ３５で容易に行えるため、装置を管に取付けた状態でも容易にスキャナー１８の脱着を行うことができる。
【００２６】
【発明の効果】
この発明によれば、台車の駆動部が取り付いているシャーシとスキャナーが取り付いているシャーシを任意角度で固定できるため、管径に合わせて角度を決めることにより、任意管径に対し台車を共通化できる。さらに、開閉式ローラーユニットにより容易に台車をガイドに脱着できる。
【００２７】
この発明によれば、ガイドとラックを曲げ性のあるフレキシブルガイドとフレキシブルラックにすることにより任意管径に対しガイドを共通化でき、さらにマグネットで管に固定するため管全周にガイドを装着する必要がなく、管周方向にリブ等の障害物が存在しても測定が行える。
【００２８】
この発明によれば、マグネットホルダとマグネットの間に伸縮性を有するクッションを挿入するため、管表面に小さな突起が存在しても、強固できれいな円弧状にガイドを固定でき、台車を案内して測定が行える。
【００２９】
この発明によれば、プローブをリンク機構で保持し、引張りバネによりプローブホルダに取付けられたピンを一点で管表面に押しつけるため、管にビード等の凹凸が存在しても、凹凸を乗り越えてプローブを移動させることができ、さらにプローブと管表面の距離を一定にできるので精度の高い測定が可能となる。
【００３０】
この発明によれば、スキャナーの台車への取付けを板バネにより容易にしたことにより、装置を管に取付けた状態でスキャナーを交換することができ、管の形状に合わせてスキャナーを選択することにより、管のフランジ間等の狭部の測定も行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による実施の形態１を示す検査装置全体の斜視図である。
【図２】この発明による実施の形態１の開閉式ローラーユニットを示す斜視図である。
【図３】この発明による実施の形態１の開いた状態の開閉式ローラーユニットを示す斜視図である。
【図４】この発明による実施の形態１を示す管に取付けた検査装置の管軸方向から見た断面図である。
【図５】この発明による実施の形態１を示す小径管に取付けた検査装置の管軸方向から見た断面図である。
【図６】この発明による実施の形態１を示す管に取付けた検査装置の管周方向から見た断面図である。
【図７】この発明による実施の形態２を示す検査装置全体の斜視図である。
【図８】この発明による実施の形態２を示す管に取付けた検査装置の管軸方向から見た断面図である。
【図９】この発明による実施の形態２のフレキガイドを管軸方向から見た断面図である。
【図１０】この発明による実施の形態３のフレキガイドの斜視図である。
【図１１】この発明による実施の形態３のフレキガイドの管軸方向から見た断面図である。
【図１２】この発明による実施の形態４のプローブ周辺の図である。
【図１３】この発明による実施の形態５のスキャナーと台車の接続部を示す図である。
【図１４】この発明による実施の形態５の板バネの図である。
【図１５】従来の検査装置を示す斜視図である。
【図１６】従来の検査装置のローラーユニットを示す斜視図である。
【図１７】従来の検査装置を管軸方向から見た断面図である。
【図１８】従来の検査装置を管周方向から見た断面図である。
【符号の説明】
１管、２ガイド、３ラック、４第１のローラー、５第２のローラー、６第３のローラー、７第１のローラーホルダ、８第２のローラーホルダ、９第１のホルダ、１０開閉式ローラーユニット、１１第１のシャーシ、１２第２のシャーシ、１３第２のヒンジ、１５ギヤ、１６モーター、１７屈曲式台車、１８スキャナー、１９プローブ、２０フレキシブルガイド、２１フレキシブルラック、２２第１のラックホルダ、２３第２のラックホルダ、２４マグネット、２５マグネットホルダ、２６クッション、２７プローブホルダ、２８ピン、２９第１のアーム、３０第２のアーム、３１引張りバネ、３２板バネ、３３スペーサ、３４フック、３５ファスナ、３６ローラーホルダ、３７ローラーユニット、３８シャーシ、３９
台車。

Claims

水道管等の磁性金属からなる管の内部腐食による肉厚の減少を管軸方向及び管周方向へちどり状に走査して測定する検査装置において、管表面に沿わせて取付けるガイドと、上記ガイド上に管周方向へ取付けられたラックと、上記ガイドの管軸方向両端の表面に接して管周方向へ転動する第１のローラーと、上記ガイドの管軸方向両端の側面に接して転動する第２のローラーと、ガイドの管軸方向両端の内面に接して転動する第３のローラーと、上記第１のローラーを保持する第１のローラーホルダと、上記第２のローラーと第３のローラーを回転軸が直角となるように保持する第２のローラーホルダと、上記第１のローラーホルダと第２のローラーホルダを回転自由度を持たせて連結し、かつ直角に固定できる第１のヒンジと、上記第１、第２のローラーホルダと第１のヒンジから構成される開閉式ローラーユニットと、上記開閉式ローラーユニットがガイド両側を挟むように２箇所に取付けられている第１のシャーシと、上記第１のシャーシと対になり、同様に開閉式ローラーユニットがガイド両側を挟むように２箇所に取付けられている第２のシャーシと、上記第１のシャーシと第２のシャーシを任意角度で固定できる第２のヒンジと、上記ラックと噛み合い、上記第１のローラーの回転軸と管軸を通る平面上に回転軸を持ち、上記第１のシャーシに回転支持されているギヤと、上記ギヤに駆動力を与えるモーターと、上記第１、第２のシャーシと第２のヒンジとギヤとモーターと計４つの開閉式ローラーユニットから構成される屈曲式台車と、上記第２のシャーシに片持ちで固定され管軸方向への往復運動機構を有するスキャナーと、上記第２のシャーシ上の第１、２、３のローラーの回転軸を有する平面上に位置するようにスキャナーに保持され、管軸方向に移動して管肉厚を測定するプローブとから構成されたことを特徴とする検査装置。
上記ガイドを曲げ性を有するフレキシブルガイドとし、上記ラックを曲げ性のあるフレキシブルラックとし、フレキシブルガイド内側に管軸方向へ列をなして固定されたマグネットと、上記フレキシブルラックを一点で上記フレキシブルガイドに固定する第１のラックホルダと、上記フレキシブルラックを滑るように数箇所で上記フレキシブルガイドに保持する第２のラックホルダとを具備したことを特徴とする請求項１記載の検査装置。
上記マグネットをフレキシブルガイドに保持するマグネットホルダと、上記マグネットとマグネットホルダの間に挿入された伸縮性を持つクッションとを具備したことを特徴とする請求項２記載の検査装置。
上記プローブを保持するプローブホルダと、上記プローブ中心と管軸を通る平面上に位置するように上記プローブホルダに取付けられ、管表面と点接触するピンと、上記ピンを管表面に垂直に押しつける機構とを具備したことを特徴とする請求項１記載の検査装置。
長さの異なるスキャナーを台車に脱着できる機構を上記スキャナーと台車に有することを特徴とする請求項１記載の検査装置。