JP4441421B2 - 超音波測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、千鳥状又は階段状に並べて配置された複数の超音波探触子を配管の円周方向に沿って移動させて配管の損傷等を測定する超音波測定装置に関する。

従来、大径管の板厚を測定する超音波測定装置として、例えば、特許文献１に記載の形態のものが知られている。特許文献１に記載の装置は、大径管の内面を走行可能な４つの走行車輪を有する親台車と、親台車の進行方向に２列かつ千鳥状に並べて配置され、しかも親台車に上下動かつ前後に首振り可能に設けられて大径管に常時付勢され、それぞれが親台車と同一方向を向いて４つの倣い車輪を備えた４個以上の子台車とを備えており、それぞれの子台車には大径管の内面との間に少しの隙間を有して超音波探触子が設けられている。更に、親台車には親台車の走行距離を測定する距離計が設けられており、距離計の出力並びに超音波探触子の出力から、大径管の内周方向の測定位置に対する所定幅の肉厚分布を出力するように構成されている。なお、親台車及び子台車は大径管の内周を走査するようになっているが、大径管の外周及び平板を走査することもできる。
このような形態の装置において、図１２（Ａ）、（Ｂ）にそれぞれ示すように、測定対象物が平板１７０、管１７１である場合の表面の凸凹に対する子台車１７２、１７３の倣いは、親台車（図示せず）及び進行方向に２列に並べて配置された子台車１７２、１７３にそれぞれ設けられた上下倣い機構１７４と、子台車１７２、１７３にそれぞれ設けられた回転倣い機構１７５とによって行っている。なお、回転倣い機構１７５の回転中心高さＨは、測定対象物の表面から、例えば、２０ｍｍ程度である。

特開２００４−１４４７１０号公報（図１〜図４）

しかしながら、前記従来の超音波測定装置は未だ解決すべき以下のような問題があった。
管の走査において管径が大きい（例えば、２０００ｍｍ以上）場合には、管径の変化に対応して、子台車が上下動かつ前後に首振りして走査可能であるが、管径が小さい(例えば、３００〜１５００ｍｍ）場合には、親台車の４つの走行車輪は台車本体に対して固定されているので、子台車の倣い車輪が管に倣うことができないため、子台車に取付けられた探触子により測定できないという問題があった。
更に、従来の超音波測定装置を使用する際、図１２に示すように、子台車１７２、１７３の回転倣い機構１７５の取付間隔である回転中心間距離Ｌを一定（例えば、５０ｍｍ）にした状態で、装置を管１７１に取付けた場合、探触子が倣い車輪を介して管１７１に倣うため、管外面における探触子中心間距離Ｔは、平板１７０の場合の探触子中心間距離（＝Ｌ）より短くなり、この結果、管径毎に探触子中心間距離を補正する必要があるので、補正の為の機器や手間を要するという問題もあった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、小さい管径でも超音波探触子による測定が可能で、管径毎に探触子の中心間距離を補正する必要のない超音波測定装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る超音波測定装置は、千鳥状又は階段状に並べて配置された複数の超音波探触子を測定対象物の円周方向に沿って移動させ、前記各超音波探触子を同時に作動させる多チャンネル型超音波探傷器、並びに前記超音波探触子の出力及び距離計からの出力を基準にして、前記測定対象物の位置毎の損傷状況を出力する演算部を有する制御装置を備え、前記測定対象物の損傷状況を測定する超音波測定装置であって、
（１）中央に空間部を有する台車フレームと、該台車フレームの前後に設けられそれぞれ回動調整機構を備えた前側及び後ろ側回動軸と、該前側回動軸の両側に基部が取付けられ、先部には左右対となる前側車輪が設けられた前側回動フレームと、前記後ろ側回動軸の両側に基部が取付けられ、先部には左右対となる後ろ側車輪が設けられた後ろ側回動フレームと、前記前側回動フレーム及び後ろ側回動フレームの底部に前記測定対象物とは一定の隙間を有して設けられた永久磁石とを有する親台車と、（２）前記台車フレームの空間部を幅方向に跨ぐ複数の支持部材にそれぞれ自在継手機構を介して取付けられた複数の子台車と、（３）それぞれの前記子台車に搭載され、前記測定対象物とは僅少の隙間を有して配置された前記超音波探触子と、（４）前記超音波探触子と前記測定対象物との間に形成された前記隙間に媒質水を供給する水供給手段と、（５）前記親台車に取付けられて、該親台車の走行距離を測定する前記距離計とを備え、しかも、前記複数の支持部材は前記台車フレームの空間部の両側に設けられた側壁部材に長孔を貫通するねじを介して取付けられ、しかも、前記長孔は、前記測定対象物の直径に応じて前記支持部材の取付け位置を変えても前記支持部材及び子台車を介して取付けられる隣り合う前記各超音波探触子の測定位置が一定の範囲にあるように形成されている。

本発明に係る超音波測定装置において、前記回動調整機構は、前記前側回動軸及び後ろ側回動軸に設けられたウォームホイールと、該ウォームホイールに噛合して回転駆動されるウォームシャフトとを有してもよい。
本発明に係る超音波測定装置において、前記前側車輪及び後ろ側車輪のタイヤは軟質材からなってもよい。

請求項１〜３記載の超音波測定装置においては、親台車は中央に空間部を有する台車フレームの前後に設けられそれぞれ回動調整機構を備えた前側及び後ろ側回動軸と、前側回動軸の両側に基部が取付けられ、先部には左右対となる前側車輪が設けられた前側回動フレームと、後ろ側回動軸の両側に基部が取付けられ、先部には左右対となる後ろ側車輪が設けられた後ろ側回動フレームと、前側回動フレーム及び後ろ側回動フレームの底部に測定対象物とは一定の隙間を有して設けられた永久磁石とを有するので、測定対象物の管径が小さい場合でも、親台車は測定対象物の円周方向に沿って移動することができ、この結果、千鳥状又は階段状に並べて配置された複数の超音波探触子及び親台車に設けた距離計を測定対象物の円周方向に沿って移動させ、測定対象物の損傷状況を測定することができる。

特に、この超音波測定装置においては、複数の支持部材が台車フレームの空間部の両側に設けられた側壁部材に長孔を貫通するねじを介して取付けられ、しかも、長孔は、測定対象物の直径に応じて支持部材の取付け位置を変えても支持部材及び子台車を介して取付けられる隣り合う各超音波探触子の測定位置が一定の範囲にあるように形成されているので、管径毎に超音波探触子の中心間距離を補正する必要がないため、測定の作業性が向上する。

請求項２記載の超音波測定装置においては、前側回動軸及び後ろ側回動軸にはウォームホイールが設けられ、ウォームホイールに噛合するウォームシャフトが回転駆動されるので、台車フレームに前側回動フレーム及び後ろ側回動フレームを固定する手段を別途必要としない。

請求項３記載の超音波測定装置においては、前側車輪及び後ろ側車輪のタイヤは軟質材からなっているので、測定対象物の外面への損傷を低減することができると共に、前側車輪及び後ろ側車輪への錆や鉄粉等の巻き込みを防止でき、このため、走行性が向上する。

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。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る超音波測定装置の正面図、図２は同超音波測定装置の平面図、図３は同超音波測定装置の上部台車フレームを備えた親台車の正面図、図４は同超音波測定装置の上部台車フレームを備えた親台車の平面図、図５は同超音波測定装置の下部台車フレーム及び子台車の正面図、図６は同超音波測定装置の下部台車フレーム及び子台車の平面図、図７（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、同超音波測定装置の自在継手機構が設けられた子台車の平面図、正面図、図８は同超音波測定装置の自在継手機構が設けられた子台車の側面図、図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、平面、曲率半径が大きい曲面、曲率半径が小さい曲面を走行する３列の子台車の取付け状態を示す説明図、図１０（Ａ）、（Ｂ）は、本発明及び従来例における探触子中心間距離を比較した説明図、図１１は本発明及び従来例における探触子中心間距離を管径で比較した説明図である。

図１及び図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る超音波測定装置１０は、前後方向に３列かつ階段状に並べて配置された複数（本実施の形態では１２個）の超音波探触子１１〜２２を測定対象物の一例である管２３の円周方向に沿って移動させ、その損傷状況を測定する装置である。

図１〜図４に示すように、超音波測定装置１０は、中央に空間部Ｋを有する上部台車フレーム２４及び上部台車フレーム２４の下端部にねじ締結された下部台車フレーム２５からなる台車フレーム２６と、台車フレーム２６の前後に設けられそれぞれ回動調整機構２７、２８を備えた前側及び後ろ側回動軸２９、３０と、前側回動軸２９の両側に基部３１、３２が取付けられ、先部には左右対となる前側車輪３３、３４が設けられた前側回動フレーム３５と、後ろ側回動軸３０の両側に基部３６、３７が取付けられ、先部には左右対となる後ろ側車輪３８、３９が設けられた後ろ側回動フレーム４０と、前側回動フレーム３５及び後ろ側回動フレーム４０の底部に管２３とは一定の隙間Ｇを有して設けられた永久磁石４１、４２とを有する親台車４３を有している。

超音波測定装置１０は、更に、図５〜図８に示すように、下部台車フレーム２５の空間部Ｋを幅（左右）方向に跨ぐ複数（本実施の形態では３個）の支持部材４４〜４６にそれぞれ自在継手機構４７を介して取付けられた複数（本実施の形態では１２台）の子台車４８〜５９と、それぞれの子台車４８〜５９に搭載され、管２３とは僅少の隙間ｇを有して配置された超音波探触子１１〜２２とを有している。

超音波測定装置１０は、また、超音波探触子１１〜２２と管２３との間に形成された隙間ｇに媒質水６０を供給する水供給手段６１と、親台車４３の前側回動フレーム３５に取付けられて、親台車４３の走行距離を測定する距離計６２と、各超音波探触子１１〜２２を同時に作動させる図示しない多チャンネル型超音波探傷器、並びに超音波探触子１１〜２２の出力及び距離計６２からの出力を基準にして、管２３の位置毎の損傷状況を出力する演算部を有する制御装置（図示せず）とを備えている。以下、これらについて詳細に説明する。

図３及び図４に示すように、上部台車フレーム２４は前後方向に平行間隔をあけて対向して水平に配置された矩形状の前板６３及び後ろ板６４と、前板６３及び後ろ板６４の下面の左右方向両端部を連結し、左右方向に平行間隔をあけて対向して垂直に配置された略矩形状の右板６５及び左板６６とにより略矩形枠状に形成されている。右板６５及び左板６６には、上下方向中間位置に、前後に２ヶ所トラック形状の切欠き孔６７、６８が形成されており、切欠き孔６７、６８を介して内部を観察でき、かつ、上部台車フレーム２４の軽量化を図っている。右板６５及び左板６６の前後方向両端部の下部には、前側及び後ろ側回動軸２９、３０が貫通しており、前側及び後ろ側回動軸２９、３０の両端部は右板６５及び左板６６に設けられた軸受６９、７０により回転可能に支持されている。

前側回動軸２９及び後ろ側回動軸３０の長さ方向中央部にはウォームホイール７１、７２が設けられており、ウォームホイール７１、７２に噛合するウォームシャフト７３、７４が曲率調整ノブ７５、７６により回転駆動されるようになっている。ウォームシャフト７３、７４の両端部は前板６３及び後ろ板６４にそれぞれ取付けられた軸受７３ａ及び７３ｂ、７４ａ及び７４ｂにより回転支持されている。

前側回動フレーム３５及び後ろ側回動フレーム４０は、上部台車フレーム２４の右板６５及び左板６６の外側に配置され、前側回動軸２９及び後ろ側回動軸３０の両端部に固定されたアーム部材７７、７８と、アーム部材７７、７８の先端部を連結する連結部材７９と、連結部材７９の前後方向外側に設けられた車輪取付け部材８０、８１とを備えている。
車輪取付け部材８０、８１の底部で前側車輪３３、３４、後ろ側車輪３８、３９の近傍には、矩形板状の複数枚の永久磁石４１、４２が図示しないケースを介して取付けられている。前側車輪３３、３４、後ろ側車輪３８、３９と永久磁石４１、４２の走行（前後）方向の中心位置は略一致しており、前側車輪３３、３４、後ろ側車輪３８、３９が走行面に対して上下しても、永久磁石４１、４２は管２３と僅少の隙間Ｇを維持することができる。

車輪取付け部材８０、８１には前側車輪３３、３４及び後ろ側車輪３８、３９が取付けられており，前側車輪３３、３４及び後ろ側車輪３８、３９のタイヤは、軟質材の一例であるウレタンゴムからなっている。前側車輪３３、３４、後ろ側車輪３８、３９の外径は約７０ｍｍである。

図１、図２、図５及び図６に示すように、上部台車フレーム２４の下端部には前後、左右に設けられた４個の取付けブラケット８６を介して下部台車フレーム２５がねじ締結により取付けられている。
図５及び図６に示すように、下部台車フレーム２５は左右方向に平行間隔をあけて対向して垂直に配置された略矩形板状の側壁部材８７、８８と、側壁部材８７、８８の前後方向両端部をねじ締結によって連結する矩形板状の連結部材８９、９０とを有して、矩形枠状に形成されている。側壁部材８７、８８には、前後方向に略矩形状の切欠き孔９１ａ〜９１ｃが形成されており、切欠き孔９１ａ〜９１ｃを介して内部を観察でき、かつ、下部台車フレーム２５の軽量化を図っている。

下部台車フレーム２５の側壁部材８７、８８間には、一列目の子台車４８〜５１がピッチＰで取付けられた矩形板状の支持部材４４、二列目の子台車５２〜５５がピッチＰで取付けられた矩形板状の支持部材４５、及び三列目の子台車５６〜５９がピッチＰで取付けられた矩形板状の支持部材４６が前後方向に平行間隔をあけて取付けられている。二列目の子台車５２〜５５は一列目の子台車４８〜５１に対してそれぞれ、左側に（１／３）Ｐずれて配置され、一方、三列目の子台車５６〜５９は一列目の子台車４８〜５１に対して、右側に（１／３）Ｐずれて配置されている。一列目の子台車４８〜５１と二列目の子台車５２〜５５との、また、二列目の子台車５２〜５５と三列目の子台車５６〜５９との前後方向のピッチはＷとしている。なお、子台車間のピッチＷは、各列の子台車に搭載された超音波探触子のピッチと同一である。

図５及び図６に示すように、支持部材４４は側壁部材８７、８８に対向して形成された２つの円弧状の長孔９２、９３を貫通する片側２個のねじＳを介して着脱可能に取付けられ、支持部材４５は側壁部材８７、８８に対向して形成された１つの直線状の長孔９４を貫通する片側２個のねじＳを介して着脱可能に取付けられ、支持部材４６は側壁部材８７、８８に対向して形成された２つの円弧状の長孔９５、９６を貫通する片側２個のねじＳを介して着脱可能に取付けられている。

長孔９２、９３、長孔９４及び長孔９５、９６はそれぞれ、図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、各列の子台車４８〜５１、５２〜５５、５６〜５９が曲率半径∞（無限大）の平板Ｆ、曲率半径Ｒの管２３ａ、曲率半径ｒの管２３の外面に倣うことができるように、基準となる二列目の子台車５２〜５５は上下移動のみ、一列目の子台車４８〜５１及び三列目の子台車５６〜５９は二列目の子台車５２〜５５を挟んで対称に傾斜するように形成されている。ここで、Ｒ＝８００ｍｍ、ｒ＝３００ｍｍとしている。

即ち、支持部材４５は、図９（Ａ）に示す平板Ｆ上では、長孔９４に対して最下位置にあり、図９（Ｂ）に示す曲率半径Ｒの管２３ａ上では、長孔９４に対して中間位置にあり、図９（Ｃ）に示す曲率半径ｒの管２３上では、長孔９４に対して最上位置にあるように構成されている。
支持部材４４は、図９（Ａ）に示す平板Ｆ上では、長孔９２、９３に対して最後位置にあり、図９（Ｂ）に示す管２３ａ上では、長孔９２、９３に対して中間位置にあり、図９（Ｃ）に示す管２３上では、長孔９２、９３に対して最前位置にあるように構成されている。
支持部材４６は、図９（Ａ）に示す平板Ｆ上では、長孔９５、９６に対して最前位置にあり、図９（Ｂ）に示す管２３ａ上では、長孔９５、９６に対して中間位置にあり、図９（Ｃ）に示す管２３上では、長孔９５、９６に対して最後位置にあるように構成されている。

なお、図５に示すように、長孔９２、９３の形状はそれぞれ、子台車４８〜５１の超音波探触子１１〜１４と平板Ｆとの実質的な接触部分の中心Ｎに対して半径Ｘ、Ｙに形成されている。また、長孔９５、９６の形状もそれぞれ、子台車５６〜５９の超音波探触子１９〜２２と平板Ｆとの実質的な接触部分の中心Ｍに対して半径Ｘ、Ｙに形成されている。
かかる構成により、管の径（曲率半径）に応じて支持部材４４〜４６の取付け位置を変えても支持部材４４〜４６及び子台車４８〜５９を介して取付けられる隣り合う各超音波探触子１１〜２２の測定位置が一定の範囲にある（即ち、探触子中心間距離Ｑが一定）ようになっている（図１０（Ａ）及び図１１参照）。

図７（Ａ）、（Ｂ）及び図８に示すように、超音波探触子１１（１２〜２２も同じ）が設けられた子台車４８（４９〜５９も同じ）はそれぞれ、自在継手機構４７を介して支持部材４４（４５、４６）に取付けられており、これにより、走行面の凸凹に基づく上下動、左右動に関係なく、子台車４８の下部に設けられた４つの倣い車輪９７ａ〜９７ｄが常時管２３の外面に接して走行できるようになっている。従って、子台車４８に設けられた超音波探触子１１は親台車４３の移動時、管２３の外面との間に常に一定の隙間ｇを維持することができる。なお、倣い車輪９７ａ〜９７ｄの外径は約１２ｍｍである。

図７（Ａ）、（Ｂ）及び図８に示すように、子台車４８の前方には、支持部材４４の後面に矩形板状のホルダーベース９８が上下方向にねじ締結されており、ホルダーベース９８の上端部に上下方向に間隔を開けて形成された２個の掛合突起９９、１００が支持部材４４の後面に形成された掛合凹部に掛合されている。
ホルダーベース９８の下部の後側には、左右方向に平行間隔をあけて凹部を有するガイド部材１０１、１０２が設けられている。ガイド部材１０１、１０２の凹部内を摺動するスライドボール１０３が下端部の前端に設けられており、上下方向に移動するスライド部材１０４の上下方向の中間部と、ホルダーベース９８の掛合突起１００付近の後面１０５に設けられたバネストッパー１０６との間には、コイルスプリング１０７が設けられている。コイルスプリング１０７を介してスライド部材１０４は常時下方に付勢されている。

図７（Ａ）、（Ｂ）及び図８に示すように、スライド部材１０４の下端部には、前後方向に直列に配置された２個の軸受（図示せず）に回転可能に支持されたボルト状の回転軸１０８が設けられており、回転軸１０８の後端部には平面視して後方に開口を有するコ字状（二股状）のアーム１０９が固定されている。アーム１０９の後側両端部には軸受メタル（図示せず）が取付けられ、この軸受メタルの内周面に摺動する取付ボルト１１０、１１１を介して、平面視して後方に開口を有するコ字状の子台車４８が設けられている。子台車４８の下端部の前後、左右方向の４隅には、倣い車輪９７ａ〜９７ｄが軸受部を介して回転可能に設けられている。

かかる構成により、子台車４８は取付ボルト１１０、１１１と共に軸受メタル回りにアーム１０９に対して角度α（約１０°）の範囲で回動でき、一方、アーム１０９はスライド部材１０４に対して回転軸１０８回りに角度β（約１０°）の範囲で回動することができ、さらに、回転軸１０８が取付けられたスライド部材１０４は、ガイド部材１０１、１０２に対して上下方向にスライドするようになっている。即ち、子台車４８は自在継手機構４７を介して支持部材４４に対して上下動可能、かつ前後、左右方向に首振り可能に設けられている。

図７（Ａ）、（Ｂ）及び図８に示すように、子台車４８の後端部の上側には、超音波探触子１１を固定するための探触子押えブロック１１３がねじ締結により取付けられており、探触子押えブロック１１３の上部には、超音波探触子１１の下方に媒質水６０を供給するためのホースニップル１１４がねじ込まれ、さらに、ホースニップル１１４の下端に連通する垂直な流路が探触子押えブロック１１３及び子台車４８の下端面１１５まで形成されている。

子台車４８の下端面１１５には、矩形枠状の水止め１１６がねじ締結により設けられており、かかる構成により、ホースニップル１１４を経由して供給される媒質水６０を超音波探触子１１の下面と管２３の外面との隙間ｇに充填することができる。これによって、超音波探触子１１から発振される超音波を確実に管２３の外面に伝搬すると共に、管２３の外面及び内面からの反射波も確実に超音波探触子１１に伝搬される。

図５及び図６に示すように、下部台車フレーム２５の側壁部材８７、８８の上端で、しかも、超音波探触子１５〜１８、１９〜２２間には、略直方体状のマニホールド１１７がねじ締結により設けられている。マニホールド１１７の右端部の上面には、供給側の１個の大きなホースニップル１１８が取付けられており、マニホールド１１７内には、ホースニップル１１８に連通する流路及び該流路から分岐した１２個の分岐流路が形成され、１２個の分岐流路の下流端はそれぞれマニホールド１１７の上面に設けられた吐出側の１２個の小さいホースニップル１１９に連通されている。各ホースニップル１１９と、各子台車４８〜５９に設けられたホースニップル１１４とをビニールホース（図示せず）により連結することにより、ホースニップル１１８を介して供給される媒質水６０をホースニップル１１４を経由して超音波探触子１１〜２２直下に供給することができる。

図１〜図４に示すように、距離計６２は、前側回動フレーム３５の前側車輪３３付近に設けられており、子台車４８〜５９に取付けられた超音波探触子１１〜２２とは別位置に設けられている。
距離計６２は親台車４３の前側車輪３３、３４及び後ろ側車輪３８、３９と同様、走行時には、管２３の外面に常に接触して転動しており、ナイロン製の軟質材からなる測長ローラー１２０を備えている。距離計６２は、取付ボルトを介して前側回動フレーム３５の車輪取付け部材８０に固定される取付ブラケット（図示せず）の先端部に設けられた固定軸の回りに回動する回動アーム１２１と、回動アーム１２１の先端部に取付けられたロータリーエンコーダ１２２とを有しており、ロータリーエンコーダ１２２の出力軸は、マグネットカップリングを介して測長ローラー１２０の回転軸１２３に取付けられている。

なお、図示しないが、前記取付ブラケットの上部と回動アーム１２１の基端部との間には、親台車４３の走行時に測長ローラー１２０が管２３の外面に常に接触して転動するように、回動アーム１２１を前記固定軸の反時計回りに付勢するため、コイルバネが設けられている。かかる構成によって、親台車４３の走行時、測長ローラー１２０はコイルバネの付勢力により、管２３の外面の変動に関係なく、常に外面に押し付けられて転動することにより、測長ローラー１２０の回転を回転軸１２３を介してロータリーエンコーダ１２２に伝達することができる。ロータリーエンコーダ１２２により走行位置の測定を行い、進行方向の前方に階段状に配置された１２個の超音波探触子１１〜２２と測長ローラー１２０との距離を考慮して、測定位置と測定板厚を対応させている。

図２及び図４に示すように、前側回動フレーム３５の車輪取付け部材８０の前端部には、１２個の超音波探触子１１〜２２それぞれの信号線、多チャンネル型超音波探傷器へ接続する信号線及び電源線、ロータリーエンコーダ１２２の信号線等を束ねたケーブル１２４がケーブルコネクタ１２５を介して固定されている。

図６に示すマニホールド１１７に設けられたホースニップル１１８には、図示しない水タンクに溜められた媒質水６０をポンプによって供給するためのビニールホースが継手により連結されている。ケーブル１２４及び前記ビニールホースは両端部を除いて束ねられている。なお、水供給手段６１は水タンク、ポンプ、ビニールホース及びマニホールド１１７以降の親台車４３内の配管等を有して構成されている。

図１０（Ａ）、（Ｂ）及び図１１を参照して、本発明、従来例における探触子中心間距離と管径（３００〜１６００ｍｍ）との関係を説明する。なお、図１０（Ａ）、（Ｂ）において、符号Ｌは平板Ｆ上を走行する場合の回転中心間距離（探触子取付間隔）を、符号Ｈは管２３の外面と子台車の回転中心Ｏとの距離を、符号Ｑは本発明の管外面における探触子中心間距離を、また、符号Ｔは従来例の管外面における探触子中心間距離を表している。ここで、Ｌ＝５０ｍｍ、Ｈ＝２０ｍｍとしている。

図１０（Ａ）に示す本発明では、前側の子台車４８の回転中心Ｏは、管２３の曲率半径（管径）に応じて超音波探触子１１と管２３との実質的に接触部分の中心Ｎに対して反時計廻りに回転しているので、管外面における探触子中心間距離Ｑは回転中心間距離Ｌとほとんど変わらない。一方、図１０（Ｂ）に示す従来例では、前後の子台車１７２、１７３の回転中心Ｏ間の水平距離は、管２３の曲率半径に関係なく、回転中心間距離Ｌで固定されているので、管外面における探触子中心間距離Ｔは回転中心間距離Ｌより短くなる。
従って、図１１に示すように、本発明における探触子中心間距離Ｑ、従来例における探触子中心間距離Ｔはそれぞれ管径によって変化するが、本発明ではＱとＬは略等しく、一方、従来例では、Ｔ＜Ｌであり、特に、管径が小さくなるに従い、（Ｌ−Ｔ）が大きくなる。このため、従来例の場合には、探触子中心間距離を補正する必要があったが、本発明では補正が不要となる。

次いで、本発明の一実施の形態に係る超音波測定装置１０を用いた管２３の板厚測定方法について、図を参照しながら説明する。
事前に、親台車４３及び子台車４８〜５９内において、媒質水６０を供給するための水配管、及びケーブル１２４と超音波探触子１１〜２２、ロータリーエンコーダ１２２との配線等を行う。また、パソコン、多チャンネル型超音波探傷器、ポンプ等を所定の場所に設置し、親台車４３及び子台車４８〜５９と多チャンネル型超音波探傷器及びポンプとの間のケーブル１２４やビニールホースの結線、配管や、パソコン、多チャンネル型超音波探傷器間の配線等、必要な配線及び測定前の調整作業を行う。

図９（Ｃ）に示すように、測定する管２３の曲率半径ｒに応じて、それぞれ４個の超音波探触子１１〜１４、１５〜１８、１９〜２２を取付けた支持部材４４〜４６を、長孔９２、９３、長孔９４、長孔９５、９６を介して下部台車フレーム２５に位置決めしてねじＳにより固定する。
曲率調整ノブ７５、７６によりウォームシャフト７３、７４を回転して、測定する管２３の曲率半径ｒに応じて、前側回動フレーム３５、後ろ側回動フレーム４０を回動し、走行方向が円周方向になるように親台車４３及び子台車４８〜５９を、例えば、管２３の円周方向の最高位置を基準として配置する。

永久磁石４１、４２によって親台車４３を管２３の外面に吸着させ、水供給手段６１を作動して、子台車４８〜５９の下部に設けられた水止め１１６に媒質水６０を供給することにより、各超音波探触子１１〜２２と管２３の外面との隙間ｇに媒質水６０を常時充填する。
親台車４３を管２３の外面を円周方向に走行させる（測定速度は２ｍ／分程度）。

親台車４３の走行中、子台車４８〜５９に取付けられている超音波探触子１１〜２２及び親台車４３に取付けられているロータリーエンコーダ１２２によって、それぞれ管２３の測定位置の板厚及び測定位置に対応する親台車４３の走行位置を、実質的に連続して円周方向に１周分、測定幅Ｊ（＝１５０ｍｍ）で測定する（図６参照）。この際、各超音波探触子１１〜２２と管２３の外面との隙間ｇには媒質水６０が常時充填されているので、各超音波探触子１１〜２２からの超音波を確実に内面に伝搬すると共に、管２３の外面からの反射波も確実に各超音波探触子１１〜２２に伝搬され、これにより正確な測定をすることができる。

各超音波探触子１１〜２２の出力に基づいて多チャンネル型超音波探傷器によって測定された板厚、距離計６２のロータリーエンコーダ１２２によって測定された走行位置をパソコンの演算処理手段（制御装置の演算部）によりデータ処理して、演算結果（管２３の測定位置毎の損傷状況等）を、例えば、パソコンのディスプレイに同時に表示する。
親台車４３を管２３の円周方向に１周させると、親台車４３の走行を停止し、親台車４３を、測定幅Ｊに、例えば、ラップ代Ｒ＝３０ｍｍを設けて下流側で、しかも、円周方向の基準位置に配置し直す。従って、有効測定幅Ｕ（＝測定幅Ｊ−ラップ代Ｒ）は１２０ｍｍとなる（図６参照）。以降、前記を繰り返して、管２３の管軸方向に所定の長さについて測定を行う。

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超音波測定装置を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。

前側回動軸２９及び後ろ側回動軸３０に設けられたウォームホイール７１、７２と、ウォームホイール７１、７２に噛合して回転駆動されるウォームシャフト７３、７４により回動調整機構２７、２８を構成したが、これに限定されず、必要に応じて、その他の回動調整機構により前側回動軸及び後ろ側回動軸を駆動することもできる。
前側車輪３３、３４及び後ろ側車輪３８、３９のタイヤはウレタンゴムからなる軟質材を用いたが、これに限定されず、必要に応じて、その他の軟質材を使用することもでき、更に、金属等の硬質材を用いることもできる。

手動で親台車を移動させることができ、必要に応じて、前側車輪３３、３４及び後ろ側車輪３８、３９を独立に減速電動機を設けて走行させることもでき、また、その他の構造の駆動手段を設けることもできる。
台車フレーム２６を上部台車フレーム２４と下部台車フレーム２５で構成したが、これに限定されず、必要に応じて、上部台車フレームと下部台車フレームとを一体で構成することもできる。

超音波探触子１１〜２２を１列に４個で３列に階段状に配置したが、これに限定されず、必要に応じて、超音波探触子を１列に２、３個又は５個以上で、２列（千鳥状）又は４列以上（階段状）に配置することもできる。
ロータリーエンコーダ１２２を前側回動フレーム３５に取付けたが、これに限定されず、必要に応じて、後ろ側回動フレームに取付けることもできる。
親台車４３は前方向に移動するように説明したが、これに限定されず、必要に応じて、後ろ方向にも移動することができる。

本発明の一実施の形態に係る超音波測定装置の正面図である。 同超音波測定装置の平面図である。 同超音波測定装置の上部台車フレームを備えた親台車の正面図である。 同超音波測定装置の上部台車フレームを備えた親台車の平面図である。 同超音波測定装置の下部台車フレーム及び子台車の正面図である。 同超音波測定装置の下部台車フレーム及び子台車の平面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、同超音波測定装置の自在継手機構が設けられた子台車の平面図、正面図である。 同超音波測定装置の自在継手機構が設けられた子台車の側面図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、平面、曲率半径が大きい曲面、曲率半径が小さい曲面を走行する３列の子台車の取付け状態を示す説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明及び従来例における探触子中心間距離を比較した説明図である。 本発明及び従来例における探触子中心間距離を管径で比較した説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、従来例に係る超音波測定装置の探触子中心間距離を示す説明図である。

１０：超音波測定装置、１１〜２２：超音波探触子、２３、２３ａ：管、２４：上部台車フレーム、２５：下部台車フレーム、２６：台車フレーム、２７、２８：回動調整機構、２９：前側回動軸、３０：後ろ側回動軸、３１、３２：基部、３３、３４：前側車輪、３５：前側回動フレーム、３６、３７：基部、３８、３９：後ろ側車輪、４０：後ろ側回動フレーム、４１、４２：永久磁石、４３：親台車、４４〜４６：支持部材、４７：自在継手機構、４８〜５９：子台車、６０：媒質水、６１：水供給手段、６２：距離計、６３：前板、６４：後ろ板、６５：右板、６６：左板、６７、６８：切欠き孔、６９、７０：軸受、７１、７２：ウォームホイール、７３：ウォームシャフト、７３ａ、７３ｂ：軸受、７４：ウォームシャフト、７４ａ、７４ｂ：軸受、７５、７６：曲率調整ノブ、７７、７８：アーム部材、７９：連結部材、８０、８１：車輪取付け部材、８６：取付けブラケット、８７、８８：側壁部材、８９、９０：連結部材、９１ａ〜９１ｃ：切欠き孔、９２、９３：長孔、９４：長孔、９５、９６：長孔、９７ａ〜９７ｄ：倣い車輪、９８：ホルダーベース、９９、１００：掛合突起、１０１、１０２：ガイド部材、１０３：スライドボール、１０４：スライド部材、１０５：後面、１０６：バネストッパー、１０７：コイルスプリング、１０８：回転軸、１０９：アーム、１１０、１１１：取付ボルト、１１３：探触子押えブロック、１１４：ホースニップル、１１５：下端面、１１６：水止め、１１７：マニホールド、１１８：ホースニップル、１１９：ホースニップル、１２０：測長ローラー、１２１：回動アーム、１２２：ロータリーエンコーダ、１２３：回転軸、１２４：ケーブル、１２５：ケーブルコネクタ

Claims (3)

1. 千鳥状又は階段状に並べて配置された複数の超音波探触子を測定対象物の円周方向に沿って移動させ、前記各超音波探触子を同時に作動させる多チャンネル型超音波探傷器、並びに前記超音波探触子の出力及び距離計からの出力を基準にして、前記測定対象物の位置毎の損傷状況を出力する演算部を有する制御装置を備え、前記測定対象物の損傷状況を測定する超音波測定装置であって、
   （１）中央に空間部を有する台車フレームと、該台車フレームの前後に設けられそれぞれ回動調整機構を備えた前側及び後ろ側回動軸と、該前側回動軸の両側に基部が取付けられ、先部には左右対となる前側車輪が設けられた前側回動フレームと、前記後ろ側回動軸の両側に基部が取付けられ、先部には左右対となる後ろ側車輪が設けられた後ろ側回動フレームと、前記前側回動フレーム及び後ろ側回動フレームの底部に前記測定対象物とは一定の隙間を有して設けられた永久磁石とを有する親台車と、
   （２）前記台車フレームの空間部を幅方向に跨ぐ複数の支持部材にそれぞれ自在継手機構を介して取付けられた複数の子台車と、
   （３）それぞれの前記子台車に搭載され、前記測定対象物とは僅少の隙間を有して配置された前記超音波探触子と、
   （４）前記超音波探触子と前記測定対象物との間に形成された前記隙間に媒質水を供給する水供給手段と、
   （５）前記親台車に取付けられて、該親台車の走行距離を測定する前記距離計とを備え、しかも、前記複数の支持部材は前記台車フレームの空間部の両側に設けられた側壁部材に長孔を貫通するねじを介して取付けられ、しかも、前記長孔は、前記測定対象物の直径に応じて前記支持部材の取付け位置を変えても前記支持部材及び子台車を介して取付けられる隣り合う前記各超音波探触子の測定位置が一定の範囲にあるように形成されていることを特徴とする超音波測定装置。
2. 請求項１記載の超音波測定装置において、前記回動調整機構は、前記前側回動軸及び後ろ側回動軸に設けられたウォームホイールと、該ウォームホイールに噛合して回転駆動されるウォームシャフトとを有していることを特徴とする超音波測定装置。
3. 請求項１又は２記載の超音波測定装置において、前記前側車輪及び後ろ側車輪のタイヤは軟質材からなっていることを特徴とする超音波測定装置。

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