JP3822149B2 - 水圧鉄管の板厚測定方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、水力発電所で使用する水圧鉄管の経年劣化に伴って生じる板厚の減少を、自動で遠隔操作により測定するための水圧鉄管の板厚測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、水力発電所で使用する水圧鉄管は経年劣化に伴って板厚が減少し、強度が落ちてくるが、板厚が減少した水圧鉄管の耐圧強度を計算するために、水圧鉄管の板厚測定を定期的に行っている。この板厚測定においては、まず、測定する水圧鉄管の周囲に測定用の足場を組んでから、次に、作業者が手動式の超音波板厚計で持って、例えば、水圧鉄管の円周方向の上下左右の4箇所(各箇所5点(正方形の4隅及び中心)、合計20点)を測定するようにしている。もしも、水圧鉄管の表面に水苔が付着していたり、また、埋め立てられた水圧鉄管の内側にヘドロが溜まっている場合には、正確に板厚を測定するために、清掃用の足場を水圧鉄管の外部(周囲)や内部に組み、測定前に人手により水圧鉄管の表面や内面を掃除している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の水圧鉄管の板厚測定方法においては、未だ解決すべき以下のような問題があった。
測定する水圧鉄管の周囲に測定用の足場を組むため、組立期間が必要となると共に、組立コストがかかり、さらに、作業者が高い足場上で作業するため、危険を伴うこともあった。
また、人手による手動測定では、水圧鉄管の円周方向を連続して測定していないため、真の減板厚箇所を見逃す恐れもあり、確実で安全な測定方法とは言えなかった。
さらに、清掃用の足場を水圧鉄管の外部や内部に組む必要が有る場合には、組立及び清掃のための時間が長くかかると共に、組立及び清掃に危険が伴うという問題もあった。
【0004】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、足場を組むことなく、このため安全に、短期間に行うことができ、かつ、真の減板厚箇所を確実に測定できる水圧鉄管の板厚測定方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る水圧鉄管の板厚測定方法は、水力発電所で使用する水圧鉄管の板厚を、非破壊で測定する方法であって、
前記水圧鉄管の内面及び外面のいずれか1からなる測定面に吸着しながら自走可能な第1のマグネット台車に前記測定面上を走行させて、該第1のマグネット台車の先端前部にある回動機構を介して設けられ、前記測定面に押し付けられる洗浄ブラシを備えた清掃手段によって、前記測定面を清掃する第1の工程と、
前記清掃手段によって清掃された前記測定面に、前記測定面に吸着しながら自走可能な第2のマグネット台車を走行させて、該第2のマグネット台車に取付けられている超音波センサー、渦流センサー及び走行距離計によって、それぞれ前記水圧鉄管の塗膜厚みを含む測定面の総厚み、前記塗膜厚み、及び前記第2のマグネット台車の走行位置を、実質的に連続して測定する第2の工程と、
前記超音波センサーによって測定された前記総厚みから、該総厚みが測定された位置の前記塗膜厚みを引算して前記水圧鉄管の板厚を測定する第3の工程と、
前記測定された水圧鉄管の板厚をその測定箇所と共に出力する第4の工程とを有し、
前記第1及び第2のマグネット台車は、それぞれ、前側フレーム及び後側フレームを有し、前記前側フレーム及び後側フレームには、左右に設けられた減速機付きの走行用直流モータA、Bによって駆動される二車輪駆動軸C、Dをそれぞれ有し、それぞれの該二車輪駆動軸C、Dには該二車輪駆動軸C、Dを中心にして回動する車輪フレームE、Fを備え、該車輪フレームE、Fの前後一対のマグネット車輪はそれぞれ前記二車輪駆動軸C、Dにアイドルギアを介して駆動され、
前記前側フレームの前記二車輪駆動軸C及び前記後側フレームの前記二車輪駆動軸Cと、前記前側フレームの前記二車輪駆動軸D及び前記後側フレームの前記二車輪駆動軸Dはそれぞれユニバーサルカップリングで独立して同期運転可能に連結され、
前記第2のマグネット台車の前側フレームにはセンサーホルダーユニットが設けられ、該センサーホルダーユニットは、前記超音波センサー及び前記渦流センサーを備えたセンサーホルダーブロック、及び前記前側フレームの前端部に取付けられ、支持ブロックを介して取付けられた前記センサーホルダーブロックを回動する回動用ブロックを備え、該回動 用ブロックは減速機付きの回動用直流モータが設けられて、前記センサーホルダーユニットの回動角度を調整する。これによって、従来のように、測定する水圧鉄管の周囲に測定用の足場を組む必要がなく、遠隔操作にて水圧鉄管の板厚を自動的に測定することができる。また、水圧鉄管の板厚は超音波センサーによって測定された総厚みから、走行距離計により測定された距離を考慮して、総厚みが測定された位置で渦流センサーにより測定された塗膜厚みを引算して求めることができる。
【0006】
本発明に係る水圧鉄管の板厚測定方法において、超音波センサーと渦流センサーは、第2のマグネット台車の進行方向に並べて配置され、第3の工程においては、超音波センサーによって測定された総厚みの出力から、走行距離計によって特定された位置の塗膜厚みを引算することもできる。これによって、超音波センサーと渦流センサーとを実質的に同一位置に置かなくてもよい。
本発明に係る水圧鉄管の板厚測定方法において、第4の工程においては、測定された水圧鉄管の板厚を、その測定箇所と共に断面図として表示手段に表示することもできる。これによって、測定結果をより明確に示すことができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図1〜図4に示すように、本発明の一実施の形態に係る水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第2のマグネット台車10は、台車フレーム11と、台車フレーム11の前側に設けられた前部駆動手段12と、台車フレーム11の後側に設けられた後部駆動手段13と、前部駆動手段12の後部に設けられた距離測定手段14とを備えており、台車フレーム11の前端には板厚測定手段を有するセンサーホルダーユニット15が設けられている。
【0008】
特に、図4に示すように、第2のマグネット台車10は水力発電所で使用する水圧鉄管16の内面18(センサーホルダーユニット15の測定時の位置をa、走行時の位置をbで示す)又は水圧鉄管17の外面19(センサーホルダーユニット15の測定時の位置をc、走行時の位置をdで示す)からなる測定面に吸着しながら遠隔操作により自走するように構成されている。以下、これらについて詳しく説明する。なお、センサーホルダーユニット15側を前側と定義する。
【0009】
図1、図2、図5(A)、(B)及び図6(A)、(B)に示すように、台車フレーム11は前側に配置された前側フレーム20と後側に配置された後側フレーム21とからなっている。
図5(A)、(B)に示すように、前側フレーム20に設けられた前部駆動手段12は、前側フレーム20の左右方向に平行間隔を開けて設けられた減速機付きの走行用直流モータ22、23と、走行用直流モータ22、23の出力軸にそれぞれ設けられた平ギア24、24a及び平ギア24、24aにそれぞれ噛合する平ギア(図示せず)と、各平ギアが一端部に設けられ、中央部にウオームギア25、26が形成されたウオーム軸27、28と、ウオームギア25、26に噛合するウオームホイル29、30が中央部に設けられた二車輪駆動軸31、32とを備えている。
図5(A)及び図6(B)に示すように、前側フレーム20の後端部と後側フレーム21の前端部とは前後フレーム連結・車軸揺動軸21bによって連結されており、マグネット車輪45を設けた二車輪駆動軸58、59は、前後フレーム連結・車軸揺動軸21bにより水平に対して±α(約5°)揺動することができる。
【0010】
図7に示すように、二車輪駆動軸31(32も同じ)の先端部は、車輪フレーム33の幅方向(走行方向と直交する方向)に所定の間隔を開けて設けられた軸受34、35により回転自由に支持されている。二車輪駆動軸31の軸受34、35間には、太陽・遊星ギア36が形成されており、太陽・遊星ギア36の走行方向の両側には太陽・遊星ギア36に噛合するアイドルギア37、38が、軸受(図示せず)を介して車輪フレーム33に固定されたボルトタイプの固定軸39、40に回転可能に設けられている。
【0011】
図7に示すように、アイドルギア37、38の走行方向(前後方向)外側には、アイドルギア37、38に噛合する太陽・遊星ギア41、42が形成された車輪駆動軸43、44が車輪フレーム33に設けられた軸受を介して回転自由に支持されている。図2に示すように、車輪駆動軸43、44には踏面にウレタンゴムがコーティングされたマグネット車輪45が取付けられている。かかる構成によって(特に、太陽・遊星ギア36及び太陽・遊星ギア41、42を備えているので)、図4の右側に示すように、前部駆動手段12の車輪フレーム33は二車輪駆動軸31、32を中心にして回動することができ、これにより車輪フレーム33の前後に設けられた一対のマグネット車輪45は、水圧鉄管16の内面18(内径は、一例として、1500mm)及び水圧鉄管17の外面19(外径は、一例として、750mm)に当接して走行することができる。
【0012】
図6(A)、(B)に示すように、後側フレーム21に設けられた後部駆動手段13は、後側フレーム21の左右方向に平行間隔を開けて設けられた減速機付きの走行用直流モータ46、47と、走行用直流モータ46、47の出力軸に設けられた平ギア48、49及び平ギア48、49にそれぞれ噛合する平ギア50、51と、平ギア50、51が一端部に設けられ、中央部にウオームギア52、53が形成されたウオーム軸54、55と、ウオームギア52、53に噛合するウオームホイル56、57が中間部に設けられた二車輪駆動軸58、59とを備えている。図6(A)、図1及び図4に示すように、ウオーム軸54、55はそれぞれ、ウオーム軸27、28とユニバーサルカップリング27aを介して連結されており、左右のマグネット車輪45をそれぞれ、独立して同期運転可能に構成されている。
【0013】
二車輪駆動軸58(59も同じ)も、図7に示す二車輪駆動軸31と同様の構造で、図2に示すように、車輪フレーム33aを介して前後方向に一対の車輪駆動軸43、44が設けられており、一対の車輪駆動軸43、44にはマグネット車輪45が取付けられている。かかる構成によって、図4の左側に示すように、後部駆動手段13の車輪フレーム33aは二車輪駆動軸58を中心にして回動することができ、これにより車輪フレーム33aの前後に設けられた一対のマグネット車輪45は、水圧鉄管16の内面18及び水圧鉄管17の外面19に当接して走行することができる。
【0014】
図8(A)、(B)には、第2のマグネット台車10の車輪角度調整機構60を示す。車輪角度調整機構60は、第2のマグネット台車10が所定の大きさの径を有する水圧鉄管16の内面18及び水圧鉄管17の外面19を走行するのに支障がないように、前部駆動手段12の2組の車輪フレーム33及び後部駆動手段13の2組の車輪フレーム33aの回動(傾き)を制限するための機構である。車輪角度調整機構60は、前側フレーム20の左右方向の両側に突出して設けられた勝手違いの一対の車輪ストッパー61、61a(図示せず)と、後側フレーム21の左右方向の両側に突出して設けられた勝手違いの一対の車輪ストッパー62、62a(図示せず)とを備えている。
【0015】
図8(A)、(B)に示すように、車輪ストッパー61(62も同じ)は、二車輪駆動軸31(58も同じ)の上方に取付けられた取付け板63(63a)の走行方向の下端部に設けられた当接部64、65が車輪フレーム33(33a)の上面の両端部に当接することによって回動を制限するようになっている。なお、なお、車輪ストッパー61(61a)、62(62a)同士は勝手違いに形成されており、車輪ストッパー62は、取付け板63と勝手違いの取付け板63aと、取付け板63aの走行方向の下端部に設けられた当接部65、64を備えている。
【0016】
図1及び図4に示すように、第2のマグネット台車10の距離測定手段14は、第2のマグネット台車10が走行する際の走行位置を測定するものであり、前側フレーム20の後側の左右方向の中間位置に設けられている。距離測定手段14は8個のマグネット車輪45と同様、距離測定手段14の測長ローラー66は走行時には、水圧鉄管16の内面18又は水圧鉄管17の外面19に常に接触して転動するようになっている。
【0017】
図9に示すように、距離測定手段14は、上下2本の取付ボルト67を介して前側フレーム20に固定されるL字状の取付ブラケット68と、取付ブラケット68の先端部に設けられた固定軸69の回りに軸受70を介して回動する回動アーム71と、回動アーム71の先端部に取付けられた筒状のカップリングケース72、カップリングケース72に連結された筒状のエンコーダーケース73及びエンコーダーケース73の端面を覆うエンコーダーキャップ74とを備えている。エンコーダーケース73内には走行距離計の一例であるエンコーダー75が取付けられており、エンコーダー75の出力軸76にはカップリング77を介して回転軸78が取付けられている。回転軸78とカップリングケース72との間には軸受78aが設けられており、回転軸78の先端部にはナイロン製の測長ローラー66が取付けられている。
【0018】
なお、取付ブラケット68と回動アーム71の先端部との間には、第2のマグネット台車10の走行時に測長ローラー66が水圧鉄管16の内面18及び水圧鉄管17の外面19に常に接触するように、回動アーム71を付勢するための、図示しないコイルバネが設けられている。かかる構成によって、第2のマグネット台車10の走行時、測長ローラー66はコイルバネの付勢力により、水圧鉄管16の内面18及び水圧鉄管17の外面19に常に押し付けられて転動することにより、測長ローラー66の回転を回転軸78及びカップリング77を介してエンコーダー75に伝達することができる。
【0019】
次に、図4及び図10〜図13を参照して、板厚測定手段を備えたセンサーホルダーユニット15について説明する。
図4に示すように、センサーホルダーユニット15は、第2のマグネット台車10が走行する際の水圧鉄管16、17の板厚を測定するために、台車フレーム11の前端に設けられており、前側フレーム20の前端部に取付けられた回動用ブロック79と、回動用ブロック79の先端部に取付けられた支持ブロック80と、支持ブロック80の先端部に取付けられ、渦流センサー(塗膜厚さ計)81及び反射型の超音波センサー82を保持するセンサーホルダーブロック83とを有している。
【0020】
図11に示すように、センサーホルダーブロック83は第2のマグネット台車10の走行時には、水圧鉄管16の内面18及び水圧鉄管17の外面19から渦流センサー81及び超音波センサー82までの隙間Gが常に一定な状態で移動するようになっている。
【0021】
図12及び図13に示すように、回動用ブロック79は、前側フレーム20にねじ結合された取付ブラケット84と、取付ブラケット84に設けられた減速機付きの回動用直流モータ85と、回動用直流モータ85の垂直に向いた出力軸に設けられたベルトプーリー86及びベルトプーリー86に巻回された無端のタイミングベルト87とを有している。回動用ブロック79は、さらに、一端部にはタイミングベルト87が巻回されたベルトプーリー88が設けられ、中間位置にはウオームギア89が形成されて取付ブラケット84に軸受84a、84bを介して回転自由に支持されたウオーム軸90と、ウオームギア89と噛合するウオームホイル91が一端部に固定され、取付ブラケット84に軸受84c、84dを介して回転自由に支持された回動軸92と、回動軸92に固定された回動アーム93とを有している。
【0022】
かかる構成によって、図4に示すように、減速機付きの回動用直流モータ85を駆動することにより、回動アーム93を取付ブラケット84に対して垂直面内で回動することができる。回動アーム93の先端部には、支持ブロック80の後端部に設けられたスライダーベース94が着脱可能なクイックシュー95が取付けられている。
【0023】
図10、図12及び図13に示すように、スライダーベース94に取付けられた支持ブロック80のスライダーベース96の下側には、スプリング押え97が設けられており、スプリング押え97とスプリング押え97の下方に配置されたスライダー98との間には、水平方向に所定の間隔を開けて配置された2個のコイルスプリング99がスプリングガイド100にガイドされて設けられている。従って、スライダー98はコイルスプリング99によって常時、一定の付勢力で下方に押えられており、スライダーベース96に対して上下方向にスライドするようになっている。
【0024】
図10、図12及び図13に示すように、スライダー98の先端部には、水平方向に所定の間隔を開けて配置された2個のコイルスプリング101が設けられており、2個のコイルスプリング101を介してセンサーホルダーブロック83が下方に付勢された状態で取付けられている。2個のコイルスプリング101には、平面視して前方に開口を有するコ字状(二股状)のホルダーアーム102が設けられており、ホルダーアーム102の先端部には、所定の水平間隔Hを開けて連結ピン103を介して一対の連結アーム104、105が設けられている。
【0025】
図10及び図13に示すように、側面視して下方に開口を有するコ字状の連結アーム104、105の前後方向の両下端部にはそれぞれ、連結ピン103aを介して渦流センサー81用で矩形枠状のジンバルケース106及び超音波センサー82用で矩形枠状のジンバルケース107が設けられている。さらに、ジンバルケース106、107のそれぞれ前側、後側に設けられたボールスライド108、109を介して渦流センサー81、超音波センサー82をそれぞれ保持する渦流センサーホルダー110、超音波センサーホルダー111が設けられている。なお、ジンバルケース106及びジンバルケース107はそれぞれ、連結アーム104、105に対して自在継手機構で連結されている。
【0026】
ジンバルケース106、107の左右方向の両側側面には、前後方向に所定の間隔Lを開けて車輪112が軸受を介して取付けられている。即ち、渦流センサーホルダー110、超音波センサーホルダー111共、4個の車輪112が設けられている。また、渦流センサーホルダー110、超音波センサーホルダー111の左右方向の両側側面にも、車輪113が軸受を介して取付けられている。なお、車輪113間の中心位置は連結ピン103の中心位置の垂線上にあり、車輪113は車輪112の下方に配置されている。かかる構成によって、図11に示すように、第2のマグネット台車10が水圧鉄管16、17の内面18及び外面19を走行する時に、渦流センサー81及び超音波センサー82までの隙間Gが常に一定な状態で移動することができる。
【0027】
図11及び図12に示すように、回動用ブロック79の取付ブラケット84には、超音波センサー82に接触媒質の一例である水を供給するための電磁弁115が取付座114を介して設けられており、電磁弁115にはエルボ116を介してカプラー117が取付けられている。電磁弁115には供給側のカプラー118が設けられており、図示しないフレキシブルホースをカプラー118に接続して電磁弁115を介して、カプラー117に接続された機内側フレキシブルホース(図示せず)を通して、超音波センサー82の下端部に給水されるようになっている。これによって、超音波センサー82と水圧鉄管16の内面18又は水圧鉄管17の外面19との隙間に水が充填されるため、超音波センサー82から超音波を確実に水圧鉄管16の内面18又は水圧鉄管17の外面19に伝搬すると共に、内面18及び外面19からの反射波も確実に超音波センサー82に伝搬される。
【0028】
超音波センサーホルダー111に取付けられた超音波センサー82により、水圧鉄管16、17の板厚t及び塗膜厚みTを含む総厚みSを測定することができ、一方、渦流センサー81により塗膜厚みTのみを測定することができる。従って、水圧鉄管16、17の板厚tは、総厚みSから塗膜厚みTを引算することにより求めることができる。この演算は演算処理手段(図示せず)によって行っており、前記エンコーダー75による走行位置Uの測定を行い、図12に示すように、進行方向に並べて配置された渦流センサー81と超音波センサー82との距離Dを考慮して決定している。なお、本実施の形態に係る水圧鉄管の板厚測定方法においては、測定データの信号処理を行う演算処理手段と演算処理結果をディスプレイに表示する表示手段とを有する演算・表示装置(図示せず、例えば、パソコン)を使用している。
【0029】
次に、図14〜図18を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る水圧鉄管の板厚測定方法において、測定前に水圧鉄管16、17の清掃のために用いる第1のマグネット台車120について説明する。
第1のマグネット台車120は、第2のマグネット台車10により測定する前に、水圧鉄管16の内面18又は水圧鉄管17の外面19からなる測定面に吸着しながら自走し、第1のマグネット台車120に設けられている清掃手段121によって、前記測定面を清掃することができる。従って、第1のマグネット台車120の足廻り構造は、第2のマグネット台車10のそれと略同じであるので、詳しい説明は省略する。なお、第2のマグネット台車10と同一の構成要素については同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。
【0030】
第1のマグネット台車120が第2のマグネット台車10と主に異なる点は、車輪角度調整機構122である。図14、図15及び図17(A)、(B)に示すように、車輪角度調整機構122は、前側フレーム20aの後端部の左右方向の両側に突出して設けられた勝手違いの一対の摺動ベース123、123aと、摺動ベース123、123aに形成された摺動部を走行方向に摺動する長尺棒状の摺動軸124とを備えている。
【0031】
図17(A)、(B)に示すように、車輪フレーム33、33aの上面には所定の間隔Mを開けて、逆コップ状のバネケース125、126が内部にコイルスプリング127を抱いて設けられている。バネケース125、126の下端面128、129は勝手違いに、走行方向に沿って内側に向かって下降する傾斜面となって形成されており、下端面128、129は車輪フレーム33、33aの傾き、即ち、マグネット車輪45の角度を調整することができるようになっている。なお、第1のマグネット台車120においては、車輪角度調整機構122を用いたが、第2のマグネット台車10と同じ車輪角度調整機構60を用いることもできる。
【0032】
図17(A)、(B)に示すように、車輪フレーム33、33a上方のバネケース125、126の前後方向の内側面には、側面視して逆T字状の揺動アーム130、131の両端面が取付けられている。揺動アーム130、131の長さ方向(走行方向)の中央下部は、車輪フレーム33、33aの上面に取付けられた軸受132、133とピン134を介して連結されている。揺動アーム130、131の先端部は摺動軸124の前、後端部に対して摺動し、かつピン135を介して回動するように構成されている。従って、図17(B)に示すように、第1のマグネット台車120は、水圧鉄管16の内面18及び水圧鉄管17の外面19に沿って移動することができる。
【0033】
次に、図14〜図16及び図18(A)、(B)を用いて清掃手段121について説明する。清掃手段121は、水圧鉄管16の内面18を清掃する場合には、図18(A)に示すように、前側フレーム20aの先端上部(取付ブラケットに代わるもの)に設けられた取付サドル(図示せず)に、また、水圧鉄管17の外面19を清掃する場合には、図18(B)に示すように、前側フレーム20aの先端前部に設けられた取付ブラケット136を介して取付サドル(図示せず)に取付けられている。なお、図14〜図16は図18(B)と同じ場合の図であって、水圧鉄管17の外面19を清掃する場合を表している。
【0034】
図18(A)、(B)に示すように、清掃手段121は、取付サドルに取付けられた固定部137と、固定部137に対して垂直面内で回動する回動部138とを備えている。
固定部137には、回動部138を回動する回動機構を有しており、回動機構は前記第2のマグネット台車10に設けたセンサーホルダーユニット15の回動アーム93を回動する機構に類似しているが、駆動は手動で行うようになっている。回動部138には、水圧鉄管16の内面18及び水圧鉄管17の外面19に当接しながら回転可能な洗浄ブラシ139が設けられている。
【0035】
回動機構においては、ブラシ角度調整ノブ140を介して、ウオームギア141を回転し、ウオームギア141に噛合したウオームホイル142を回転することにより、ウオームホイル142に一体的に取付けられた回動部材143を回動するようになっている。回動部材143には左右方向に間隔を開けて上下2段に一対の平行リンク144、145が設けられており、平行リンク144、145を介してブラシホルダー146が設けられている。
【0036】
また、ブラシホルダー146は回動部材143に対してコイルバネ147を介して取付けられており、コイルバネ147による付勢力によりブラシホルダー146に取付けられた洗浄ブラシ139が水圧鉄管16の内面18及び水圧鉄管17の外面19に常に押し付けられるようになっている。コイルバネ147の付勢力を調整するために、コイルバネ147の上面に当接してねじ式の圧力調整ノブ147aが設けられている。さらに、図14及び図16に示すように、ブラシホルダー146は、平行リンク144、145に一体的に設けられた取付部材146aにピン146bを介して取付けられており、これにより、ブラシホルダー146は走行方向に直交する面内でピン146bの廻りに揺動することができる。
【0037】
図15及び図16に示すように、ブラシホルダー146の上部には、走行方向に直交する方向に軸心が配置された減速機付きのブラシ駆動用直流モータ148が設けられており、ブラシ駆動用直流モータ148の出力軸148aにカップリング148bを介して取付けられた駆動軸149の先端部には平ギア150が設けられている。平ギア150には平ギア150の下方に回転自由に配置されたアイドルギア150aが噛合しており、アイドルギア150aには、洗浄ブラシ139の回転軸151の先端部に取付けられた平ギア152が噛合して、回転軸151の両端部には軸受153、154が設けられている。かかる構成によって、ブラシ駆動用直流モータ148を駆動することにより、洗浄ブラシ139を回転することができる。洗浄ブラシ139のブラシ本体139aは、ナイロン製のブラシ材が回転軸151にらせん状に埋め込まれて形成されている。
【0038】
ブラシホルダー146の洗浄ブラシ139の上方には、走行方向に間隔Nを開けて給水パイプ155、156が設けられており、給水パイプ155、156の下側には所定のピッチでスプレーノズル157が、図18(A)、(B)に示すように、噴き出し方向を洗浄ブラシ139に向けて取付けられている。従って、スプレーノズル157を介して洗浄ブラシ139付近の水圧鉄管16の内面18及び水圧鉄管17の外面19を高圧水により洗浄することができる。図15に示すように、給水パイプ155、156の一端には給水用の継手158が設けられている。スプレーノズル157で水を噴出させながら洗浄ブラシ139を回転して測定面を洗浄して、板厚を正確に測定するようになっている。
【0039】
なお、図14〜図16中の符号159、160は前側フレーム20aの先端側部に取付ブラケット161、162を介して設けられた給水用の電磁弁を、符号163はブラシ駆動用直流モータ148用のケーブルコネクターを表している。図1及び図4中の符号164は制御ケーブルコネクタを、符号165は超音波センサー82用のプリアンプを、符号166は塗膜厚みコントローラーを、符号167はケーブルコネクタを表している。図14中の符号168は制御ケーブルコネクタを、符号169は制御ケーブルコネクタ168に対応するケーブルコネクタを、符号170は給水用の継手158にホースで連結される水カプラを表している。また、符号21aは後側フレームを表している。
【0040】
続いて、本発明の一実施の形態に係る水圧鉄管の板厚測定方法について、図を参照しながら説明する。なお、水圧鉄管16の内面18の長さ方向の所定の位置で円周方向に測定する場合について述べる。
(1)第1のマグネット台車120を組立てた後、図18(A)に示すように、第1のマグネット台車120の先端上部の取付サドルを介して清掃手段121を取付ける。清掃手段121を取付ける際、固定部137に対する洗浄ブラシ139を設けた回動部138の回動角度はブラシ角度調整ノブ140で行う。
【0041】
(2)第2のマグネット台車10を組立てた後、図4の位置bに示すように、センサーホルダーユニット15を、第1のマグネット台車10の前側フレーム20に回動用ブロック79の取付ブラケット84を介して取付ける。センサーホルダーユニット15を取付ける際、取付ブラケット84に対するセンサーホルダーユニット15の回動角度は回動用直流モータ85を駆動して調整する。
(3)第1のマグネット台車120を、測定する水圧鉄管16の開口部の内面18に軸心方向に走行可能に配置した後、走行用直流モータ22、23、46、47を駆動して水圧鉄管16に吸着させながら、測定位置まで移動させる。
【0042】
(4)第1のマグネット台車120の走行用直流モータ23、47(進行方向右側のモータ)を駆動し、一方、走行用直流モータ22、46(進行方向左側のモータ)を停止して、第1のマグネット台車120を左側に旋回させて、第1のマグネット台車120の進行方向(向き)が円周方向となるまで移動させた後、走行用直流モータ23、47を停止する。
【0043】
(5)第1のマグネット台車120の走行用直流モータ22、23、46、47を駆動して、第1のマグネット台車120を水圧鉄管16に吸着させながら、水圧鉄管16の内面18を円周方向に自走させ(走行速度は最大3.5m/分)、ブラシ駆動用直流モータ148を駆動して第1のマグネット台車120に設けられている清掃手段121の洗浄ブラシ139を回転することによって測定面を清掃する。ここで、複数のスプレーノズル157から測定面に水を噴出させると共に、洗浄ブラシ139を測定面に押し付けた状態でブラシ本体139aを回転させて測定面を清掃する(第1の工程)。
【0044】
(6)測定面の清掃が終了すると、第1のマグネット台車120を前記(3)及び(4)と逆の要領で水圧鉄管16の開口部まで自走させた後、第1のマグネット台車120を水圧鉄管16から取り出す。
(7)第1のマグネット台車120と同様に、第2のマグネット台車10を、測定する水圧鉄管16の内面18の開口部の軸心方向に走行可能に配置し、走行用直流モータ22、23、46、47を駆動して水圧鉄管16に吸着させながら、測定位置(清掃手段121によって清掃された位置)まで移動させる。
【0045】
(8)第2のマグネット台車10の走行用直流モータ23、47(進行方向右側のモータ)を駆動し、一方、走行用直流モータ22、46(進行方向左側のモータ)を停止して、第2のマグネット台車10を左側に旋回させて、第2のマグネット台車10の進行方向が円周方向となるまで移動させた後、走行用直流モータ23、47を停止する。
【0046】
(9)第2のマグネット台車10を水圧鉄管16に吸着させて、清掃手段121によって清掃された前記測定面を走行させながら(走行速度は最大3.5m/分)、第2のマグネット台車10に取付けられている渦流センサー81と超音波センサー82並びにエンコーダー75によって、それぞれ水圧鉄管16の塗膜厚みT、塗膜厚みTを含む測定面の総厚みS、及び第2のマグネット台車10の走行位置Uを、実質的に連続して測定する(第2の工程)。この際、正確な測定をするために、超音波センサー82から超音波を確実に内面18に伝搬すると共に、外面からの反射波も確実に超音波センサー82に伝搬されるようにするため、超音波センサー82と水圧鉄管16の内面18との隙間Gに水が充填されるように常時給水されている。
【0047】
(10)渦流センサー81によって測定された塗膜厚みT、超音波センサー82によって測定された総厚みS、エンコーダー75によって測定された走行位置Uを演算・表示装置の演算処理手段により、総厚みSから、総厚みSが測定された走行位置Uの塗膜厚みTを引算して水圧鉄管16の板厚t(=S−T)を求める(第3の工程)。
(11)測定された水圧鉄管16の板厚tを、その測定箇所(走行位置Uと同じ)と共に断面図として演算・表示装置の表示手段に出力する(第4の工程)。
(12)測定面の板厚測定が終了すると、第2のマグネット台車10を前記(7)及び(8)と逆の要領で水圧鉄管16の開口部まで自走させた後、第2のマグネット台車10を水圧鉄管16から取り出す。
【0048】
本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の水圧鉄管の板厚測定方法を構成する場合にも本発明は適用される。
【0049】
前記実施の形態においては、渦流センサー81と超音波センサー82を、一定速度で移動する第2のマグネット台車10の進行方向に所定の間隔Dを開けて並べて配置し、第3の工程においては、超音波センサー82によって測定された総厚みSの出力から、エンコーダー75によって特定された総厚みSの位置の塗膜厚みTを引算することにより水圧鉄管16の板厚tを求めたが、これに限定されず、必要に応じて、例えば、第2のマグネット台車10を測定位置で停止して先ず渦流センサー81で塗膜厚みTを測定し、次いで、第2のマグネット台車10を間隔Dだけ進めて第2のマグネット台車10を停止して、超音波センサー82で総厚みSを測定し、引算することもできる。
【0050】
第2のマグネット台車10による測定面を水圧鉄管16の内面18としたが、これに限定されず、状況に応じて、水圧鉄管17の外面19とすることもできる。また、第2のマグネット台車10による測定位置を水圧鉄管16の円周方向としたが、これに限定されず、必要に応じて、水圧鉄管16の軸方向とすることもできる。
測定された水圧鉄管16の板厚tを、エンコーダー75によって測定した測定位置と共に断面図として表示手段に表示するようにしたが、これに限定されず、状況に応じて、数値で出力することもできる。
【0051】
なお、本実施の形態の水圧鉄管の板厚測定方法においては、清掃手段121を取付けた第1のマグネット台車120及びセンサーホルダーユニット15を取付けた第2のマグネット台車10は、人手により水圧鉄管16の開口部の位置にセットした後は、遠隔操作により所定の位置を走行し、元の開口部の位置に戻って来るように構成されると共に、清掃手段121及びセンサーホルダーユニット15も同様に、遠隔操作により自動的に清掃、板厚測定ができるように構成されている。従って、清掃及び板厚測定するために必要な足場を、水圧鉄管16の内部や水圧鉄管17の外部に仮設する必要は無い。また、従来、水圧鉄管の清掃は人手によって行っており、本実施の形態のような清掃手段を取付けたマグネット台車のような清掃ロボットは使用されていない。
【0052】
【発明の効果】
請求項1〜3記載の水圧鉄管の板厚測定方法においては、従来のように、測定する水圧鉄管の外部(周囲)や内部に測定用の足場を組む必要がなく、遠隔操作にて水圧鉄管の板厚を自動的に測定することができるので、安全に、しかも短期間に行うことができ、かつ、確実に測定できる。また、水圧鉄管の板厚は超音波センサーによって測定された総厚みから、走行距離計により測定された距離を考慮して、総厚みが測定された位置で渦流センサーにより測定された塗膜厚みを引算して求めることができるので、塗膜を除去しないで測定でき、これにより、除去作業が不要となり、さらに短期間に測定することができる。また、従来、人手によって行っていた水圧鉄管の清掃を、遠隔操作で、自動的に行うことができるので、水圧鉄管の外部や内部に清掃用の足場を組む必要がなく、さらに、安全に、しかも短期間に行うことができる。
【0053】
特に、請求項2記載の水圧鉄管の板厚測定方法においては、超音波センサーと渦流センサーとを実質的に同一位置に置かなくてもよいので、超音波センサー及び渦流センサーの配置が容易となる。また、超音波センサー及び渦流センサーは特殊なものではなく、市販品を使用することができる。
請求項3記載の水圧鉄管の板厚測定方法においては、測定結果を断面図により明確に示すことができるので、結果の判断が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る水圧鉄管の板厚測定方法に用いるセンサーホルダーユニットを取付けた第2のマグネット台車の正面図である。
【図2】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いるセンサーホルダーユニットを取付けた第2のマグネット台車の平面図である。
【図3】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いるセンサーホルダーユニットを取付けた第2のマグネット台車の側面図である。
【図4】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いるセンサーホルダーユニットを取付けた第2のマグネット台車の水圧鉄管の内面及び外面を走行する場合の説明図である。
【図5】(A)、(B)はそれぞれ、同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第2のマグネット台車の前部駆動手段の平断面図、側断面図である。
【図6】(A)、(B)はそれぞれ、同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第2のマグネット台車の後部駆動手段の正断面図、側断面図である。
【図7】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第2のマグネット台車の前部駆動手段の車輪揺動機構を示す説明図である。
【図8】(A)、(B)はそれぞれ、同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第2のマグネット台車の車輪角度調整機構を示す説明図である。
【図9】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第2のマグネット台車の距離測定手段を示す説明図である。
【図10】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第2のマグネット台車に設けたセンサーホルダーユニットの正面図である。
【図11】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第2のマグネット台車に設けたセンサーホルダーユニットの側面図である。
【図12】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第2のマグネット台車に設けたセンサーホルダーユニットの平面図である。
【図13】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第2のマグネット台車に設けたセンサーホルダーユニットの背面図である。
【図14】本発明の一実施の形態に係る水圧鉄管の板厚測定方法に用いる清掃手段を取付けた第1のマグネット台車の正面図である。
【図15】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる清掃手段を取付けた第1のマグネット台車の平面図である。
【図16】同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる清掃手段の正面図である。
【図17】(A)、(B)はそれぞれ、同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第1のマグネット台車の車輪角度調整機構の説明図である。
【図18】(A)、(B)はそれぞれ、同水圧鉄管の板厚測定方法に用いる第1のマグネット台車の水圧鉄管の内面、外面を走行する場合の説明図である。
【符号の説明】
10:第2のマグネット台車、11:台車フレーム、12:前部駆動手段、13:後部駆動手段、14:距離測定手段、15:センサーホルダーユニット、16、17:水圧鉄管、18:内面、19:外面、20、20a:前側フレーム、21、21a:後側フレーム、21b:前後フレーム連結・車軸揺動軸、22、23:走行用直流モータ、24、24a:平ギア、25、26:ウオームギア、27:ウオーム軸、27a:ユニバーサルカップリング、28:ウオーム軸、29、30:ウオームホイル、31、32:二車輪駆動軸、33、33a:車輪フレーム、34、35:軸受、36:太陽・遊星ギア、37、38:アイドルギア、39、40:固定軸、41、42:太陽・遊星ギア、43、44:車輪駆動軸、45:マグネット車輪、46、47:走行用直流モータ、48、49:平ギア、50、51:平ギア、52、53:ウオームギア、54、55:ウオーム軸、56、57:ウオームホイル、58、59:二車輪駆動軸、60:車輪角度調整機構、61、61a:車輪ストッパー、62、62a:車輪ストッパー、63、63a:取付け板、64、65:当接部、66:測長ローラー、67:取付ボルト、68:取付ブラケット、69:固定軸、70:軸受、71:回動アーム、72:カップリングケース、73:エンコーダーケース、74:エンコーダーキャップ、75:エンコーダー(走行距離計)、76:出力軸、77:カップリング、78:回転軸、78a:軸受、79:回動用ブロック、80:支持ブロック、81:渦流センサー、82:超音波センサー、83:センサーホルダーブロック、84:取付ブラケット、84a〜84d:軸受、85:回動用直流モータ、86:ベルトプーリー、87:タイミングベルト、88:ベルトプーリー、89:ウオームギア、90:ウオーム軸、91:ウオームホイル、92:回動軸、93:回動アーム、94:スライダーベース、95:クイックシュー、96:スライダーベース、97:スプリング押え、98:スライダー、99:コイルスプリング、100:スプリングガイド、101:コイルスプリング、102:ホルダーアーム、103、103a:連結ピン、104、105:連結アーム、106、107:ジンバルケース、108、109:ボールスライド、110:渦流センサーホルダー、111:超音波センサーホルダー、112:車輪、113:車輪、114:取付座、115:電磁弁、116:エルボ、117:カプラー、118:カプラー、120:第1のマグネット台車、121:清掃手段、122:車輪角度調整機構、123、123a:摺動ベース、124:摺動軸、125、126:バネケース、127:コイルスプリング、128、129:下端面、130、131:揺動アーム、132、133:軸受、134:ピン、135:ピン、136:取付ブラケット、137:固定部、138:回動部、139:洗浄ブラシ、139a:ブラシ本体、140:ブラシ角度調整ノブ、141:ウオームギア、142:ウオームホイル、143:回動部材、144、145:平行リンク、146:ブラシホルダー、146a:取付部材、146b:ピン、147:コイルバネ、147a:圧力調整ノブ、148:ブラシ駆動用直流モータ、148a:出力軸、148b:カップリング、149:駆動軸、150:平ギア、150a:アイドルギア、151:回転軸、152:平ギア、153、154:軸受、155、156:給水パイプ、157:スプレーノズル、158:継手、159、160:電磁弁、161、162:取付ブラケット、163:ケーブルコネクター、164:制御ケーブルコネクタ、165:プリアンプ、166:塗膜厚みコントローラー、167:ケーブルコネクタ、168:制御ケーブルコネクタ、169:ケーブルコネクタ、170:水カプラ
Claims (3)
- 水力発電所で使用する水圧鉄管の板厚を、非破壊で測定する方法であって、
前記水圧鉄管の内面及び外面のいずれか1からなる測定面に吸着しながら自走可能な第1のマグネット台車に前記測定面上を走行させて、該第1のマグネット台車の先端前部にある回動機構を介して設けられ、前記測定面に押し付けられる洗浄ブラシを備えた清掃手段によって、前記測定面を清掃する第1の工程と、
前記清掃手段によって清掃された前記測定面に、前記測定面に吸着しながら自走可能な第2のマグネット台車を走行させて、該第2のマグネット台車に取付けられている超音波センサー、渦流センサー及び走行距離計によって、それぞれ前記水圧鉄管の塗膜厚みを含む測定面の総厚み、前記塗膜厚み、及び前記第2のマグネット台車の走行位置を、実質的に連続して測定する第2の工程と、
前記超音波センサーによって測定された前記総厚みから、該総厚みが測定された位置の前記塗膜厚みを引算して前記水圧鉄管の板厚を測定する第3の工程と、
前記測定された水圧鉄管の板厚をその測定箇所と共に出力する第4の工程とを有し、
前記第1及び第2のマグネット台車は、それぞれ、前側フレーム及び後側フレームを有し、前記前側フレーム及び後側フレームには、左右に設けられた減速機付きの走行用直流モータA、Bによって駆動される二車輪駆動軸C、Dをそれぞれ有し、それぞれの該二車輪駆動軸C、Dには該二車輪駆動軸C、Dを中心にして回動する車輪フレームE、Fを備え、該車輪フレームE、Fの前後一対のマグネット車輪はそれぞれ前記二車輪駆動軸C、Dにアイドルギアを介して駆動され、
前記前側フレームの前記二車輪駆動軸C及び前記後側フレームの前記二車輪駆動軸Cと、前記前側フレームの前記二車輪駆動軸D及び前記後側フレームの前記二車輪駆動軸Dはそれぞれユニバーサルカップリングで独立して同期運転可能に連結され、
前記第2のマグネット台車の前側フレームにはセンサーホルダーユニットが設けられ、該センサーホルダーユニットは、前記超音波センサー及び前記渦流センサーを備えたセンサーホルダーブロック、及び前記前側フレームの前端部に取付けられ、支持ブロックを介して取付けられた前記センサーホルダーブロックを回動する回動用ブロックを備え、該回動用ブロックは減速機付きの回動用直流モータが設けられて、前記センサーホルダーユニットの回動角度を調整することを特徴とする水圧鉄管の板厚測定方法。 - 請求項1記載の水圧鉄管の板厚測定方法において、前記超音波センサーと前記渦流センサーは、前記第2のマグネット台車の進行方向に並べて配置され、前記第3の工程においては、前記超音波センサーによって測定された前記総厚みの出力から、前記走行距離計によって特定された位置の前記塗膜厚みを引算することを特徴とする水圧鉄管の板厚測定方法。
- 請求項1及び2のいずれか1項に記載の水圧鉄管の板厚測定方法において、前記第4の工程においては、前記測定された水圧鉄管の板厚を、その測定箇所と共に断面図として表示手段に表示することを特徴とする水圧鉄管の板厚測定方法。
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