JP5198112B2 - 配管の検査装置及びその検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、曲がり管（例えば、エルボ管）で構成される配管の肉厚を測定する配管の検査装置及びその検査方法に関する。

従来、鉄製の配管は、その内部を流れる搬送物による摩耗や腐食により、その肉厚が次第に薄くなるが、これを放置しておくと、重大な事故に繋がる恐れがあるので、肉厚の測定を定期的に行っている。
この検査においては、例えば、特許文献１、２に開示された装置が使用されている。具体的には、永久磁石によって台車を配管の外周面に吸着配置し、この台車を配管の周方向に沿って走行させ、台車に搭載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装置である。

特開２００６−２３４７６１号公報 特開２００７−１３２７１３号公報

しかしながら、台車は、磁力により、配管の外周面を、その周方向に吸着しながら走行する構成であるため、例えば、エルボ管のような曲がり管の外周面を走行させようとすれば、台車の車輪の一部が配管の外面から離れて台車の安定性が悪くなり、落下する恐れがあった。このように、台車は、真っ直ぐ又は略真っ直ぐな配管の肉厚測定しかできなかった。
また、台車は、配管の外周面を、その周方向に走行するため、配管をその軸方向に沿って連続的に測定することができず、作業性が悪かった。
更に、台車は、磁性を有する金属で構成された配管の外周面に吸着しながら自走するものであるため、他の材質、例えば、磁性を有しない金属、セラミックス、プラスチック、又はゴムで構成された配管内を走行できない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、配管の肉厚を簡単な構成で容易に測定可能な配管の検査装置及びその検査方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る配管の検査装置は、曲がり管で構成される配管の最大曲率半径に位置する外側線の外側に、長手方向側端部に設けられたレール固定部を介して該外側線から一定の距離を有して取付け固定されるガイドレールと、
前記ガイドレールに取付けられ、該ガイドレールに沿って移動する走行台車と、
前記配管の外側周方向に配置され、しかも前記走行台車に前記配管の軸心を中心として周方向に回転自在に設けられたガイドリング、及び該ガイドリングに軸心を合わせて取付けられた環状のラックギアを有する回転リングと、
ａ）前記回転リングの前記ラックギアに取付けられた取付け部と、ｂ）前記取付け部に第１の圧縮ばねを介して前記配管方向に押圧移動可能に取付けられた探触子ホルダーと、ｃ）該探触子ホルダーに第２の圧縮ばねを介して前記配管に押し付けられた超音波探触子と、ｄ）前記探触子ホルダーに、前記超音波探触子を囲んで取付けられる複数のボールベアとを備えて前記配管の厚みを測定する厚み測定センサと、
前記走行台車に設けられ、該走行台車の前記ガイドレール上の位置を検知する第１の位置センサ、及び前記ラックギアに噛み合う平歯車に連結されて前記厚み測定センサの前記配管の周方向の位置を検知する第２の位置検知センサと、
前記走行台車を前記ガイドレールに沿って移動させ、しかも前記回転リングを回転させることにより、前記厚み測定センサで測定された前記配管の厚みを、前記第１、第２の位置検知センサで得られた測定位置と共に表示する制御手段とを有し、
更に、前記ガイドリングと前記ラックギアはそれぞれの分割位置をずらして分割されて、前記ガイドリングと前記ラックギアを重ね合わせて固定ねじによって接続されている。

第１の発明に係る配管の検査装置において、前記厚み測定センサは、前記回転リングに１又は２以上取付けられていることが好ましい。
第１の発明に係る配管の検査装置において、前記厚み測定センサを前記回転リングに２以上取付ける場合は、該回転リングの軸心を中心として、前記厚み測定センサを等角度に取付けることが好ましい。

前記目的に沿う第２の発明に係る配管の検査方法は、第１の発明に係る配管の検査装置を用い、前記配管の最大曲率半径に位置する前記外側線に、長手方向の両側端部に設けられた前記レール固定部を介して該外側線から一定の距離を有して前記ガイドレールを固定するガイドレール取付け工程と、
前記ガイドレールに前記走行台車を取付け、該走行台車に前記配管に押し付けられてその厚みを測定する前記厚み測定センサが取付けられ、しかも前記配管の外側周方向に配置される前記回転リングを、回転自在に取付ける厚み測定準備工程と、
前記走行台車を前記ガイドレールに沿って移動させ、しかも前記回転リングを前記配管の軸心を中心としてその周方向に回転させることにより、前記厚み測定センサで測定された前記配管の厚みを、前記走行台車の前記ガイドレール上の位置、及び前記厚み測定センサの前記配管の周方向の位置をそれぞれ検知する前記第１、第２の位置検知センサで得られた測定位置と共に表示する測定結果出力工程とを有する。

第２の発明に係る配管の検査方法において、前記測定結果出力工程では、前記配管の全表面を展開状態で示し、しかも該配管の厚みを色分け表示することが好ましい。

請求項１、２記載の配管の検査装置、及び請求項３、４記載の配管の検査方法は、配管の外側に、配管の外側線から一定の距離を有して取付け固定されるガイドレールを使用し、このガイドレールに沿って、厚み測定センサが回転リングを介して取付けられた走行台車を移動させることにより、配管の軸心方向の厚み測定が容易にできる。
更に、配管の外側周方向に配置され、しかも走行台車に回転自在に設けられて、配管の軸心を中心として周方向に回転する回転リングに、厚み測定センサを取付けることにより、配管の周方向の厚み測定が容易にできる。
これにより、配管の肉厚測定を、簡単な構成で容易に実施できる。

特に、配管が曲がり管であって、配管の外側線が、配管の最大曲率半径に位置する線であるので、ガイドレールが配管の背側に取付けられる。これにより、ガイドレールを、配管の腹側、即ち曲率半径の小さい側に取付ける場合と比較して、走行台車の移動可能なスペースを広く確保できる。
また、配管に取付けられるガイドレールの曲率半径を、配管の最大曲率半径よりも更に大きくできるので、ガイドレールに沿って移動する走行台車を、曲率半径の小さなものに対応可能な特別な構成とすることなく、簡単な構成で、ガイドレール上をスムーズに走行させることができる。更に、ガイドレールの曲率半径を大きくすることで、ガイドレールを滑らかな曲線に曲げ加工できる。
そして、ガイドリング及びラックギアが２以上に分割されているので、配管の外側周囲への回転リングの取付け作業が容易である。

請求項２記載の配管の検査装置は、回転リングに２以上の厚み測定センサを取付けるので、配管の周方向の厚み測定範囲を複数に分割できる。これにより、配管の周方向の全ての厚み測定を、１つの厚み測定センサで行う場合よりも、測定時間の短縮が図れる。

請求項４記載の配管の検査方法は、配管の全表面を展開状態で示し、しかも配管の厚みを色分け表示するので、厚みが薄くなった部分を容易に認識できる。

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。
図１〜図１１に示すように、本発明の一実施の形態に係る配管の検査装置（以下、単に検査装置ともいう）１０は、曲がり管（配管の一例）１１の外側に取付け固定されるガイドレール１２と、ガイドレール１２に沿って移動する走行台車１３と、走行台車１３に回転自在に設けられる回転リング１４と、回転リング１４に取付けられる厚み測定センサ１５と、走行台車１３に設けられたロータリエンコーダ（第１の位置検知センサの一例）１６及びマイクロエンコーダ（第２の位置検知センサの一例）１７と、厚み測定センサ１５で測定された曲がり管１１の厚みを、ロータリエンコーダ１６及びマイクロエンコーダ１７で得られた測定位置と共に表示する制御手段１８とを有する。以下、詳しく説明する。

厚みの測定対象である曲がり管１１とは、例えば、エルボ管である。なお、曲がり管は、これに限定されず、これらを組み合わせて、又は単体で、例えば、波形又は略波形に構成したものでもよく、またベント管でもよい。
図１に示すように、曲がり管１１の外側に取付けられるガイドレール１２は、曲がり管１１の外側線から一定の距離Ｄを有して固定されている。この曲がり管１１の外側線とは、曲がり管１１の軸心と一定の距離を有する線を意味し、本実施の形態においては、曲がり管１１の最大曲率半径に位置する線、即ち曲がり管１１の背側に位置する線（最外側線）Ｌ１を意味している。しかし、これに限定されるものではなく、例えば、曲がり管１１の最小曲率半径に位置する線、即ち曲がり管１１の腹側に位置する線Ｌ２、又は曲がり管１１の側方、即ち曲がり管１１の背側と腹側の中間に位置する線Ｌ３でもよい。

ガイドレール１２は、ガイドレール１２の裏面（曲がり管１１との対向面）と、曲がり管１１の線Ｌ１との距離（最短距離）Ｄが、曲がり管１１の長手方向に渡って、例えば、５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内で一定となる曲率半径を有するように曲げられている。
このガイドレール１２は、例えば、厚みが１〜１０ｍｍ、幅が２０〜５０ｍｍの断面長方形となった金属製のものである。
なお、ガイドレールの形状は、これに限定されるものではなく、例えば、断面正方形でもよく、また断面円形、断面楕円形等でもよく、更には、中空、板、又は棒でもよい。そして、ガイドレールは、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム、又はアルミニウム合金等の金属製で構成されているが、強化プラスチック等も使用でき、更には、ガイドレールの表面に、コーティング材（例えば、ゴム、樹脂等）を貼り着けてもよい。

ガイドレール１２の長手方向の両側端部（片側のみでもよい）には、ガイドレール１２を曲がり管１１へ取付けるためのレール固定部１９、２０が設けられている。
このレール固定部１９、２０は、それぞれＬ字状となった接続部２１を有し、この接続部２１の先側端部には、ガイドレール１２がねじ２２によって取付けられ、基側平坦部には、鉄製の曲がり管１１に吸着する磁石（固定手段の一例）２３がボルト２４によって取付けられている。
この磁石２３は、曲がり管１１と接触する断面がＶ字状となっており、このＶ字状の２つの面が、曲がり管１１を挟むようにその表面に当接する構成となっている。このため、曲がり管１１の直径が多少変わっても、磁石２３の２つの面が曲がり管１１の表面に接触する範囲であれば、１種類の磁石で直径の異なる複数種類の曲がり管に対応できる。
なお、曲がり管が鉄でなく、例えば、磁性を有しない金属（例えば、ステンレス）、セラミックス、プラスチック、又はゴムで構成されている場合は、バンド又は固定リングを使用して、レール固定部１９、２０を曲がり管１１に縛り付け固定してもよい。

図１〜図７に示すように、ガイドレール１２に取付けられる走行台車１３は、下部走行部２５、上部走行部２６、及び走行駆動部２７を有している。
下部走行部２５は、図３、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ガイドレール１２を裏面側から囲むように配置される正断面視して溝状の下部走行ベース２８を有している。
この下部走行ベース２８内には、その軸心がガイドレール１２の長手方向に直交して配置される対となる走行ローラ軸２９が、間隔を有して回転自在に設けられ、各走行ローラ軸２９には、ガイドレール１２の裏面の幅方向両側に接触する対となる走行ローラ３０が設けられている。
また、下部走行ベース２８内の側部であって、ガイドレール１２の幅方向両外側には、ガイドローラ軸３１が立設され、このガイドローラ軸３１にベアリング３２を介して、ガイドレール１２を幅方向から挟み込んで接触するガイドローラ３３が設けられている。

上部走行部２６は、図５、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ガイドレール１２の表面側を覆うように、ねじ３４によって下部走行ベース２８の上側に取付けられる上部走行ベース３５を有している。
この上部走行ベース３５には、その軸心がガイドレール１２の長手方向に直交して配置される対となる走行ローラ軸３６が、間隔を有して設けられ、各走行ローラ軸３６に、ガイドレール１２の表面の幅方向両側に接触する対となる走行ローラ３７が、それぞれベアリング３８を介して設けられている。
なお、図１に示すように、下部走行部２５の走行ローラ３０と、上部走行部２６の走行ローラ３７とは、ガイドレール１２の長手方向の異なる位置（本実施の形態では、走行ローラ３０の走行方向前側と後ろ側に走行ローラ３７を配置）に設けられているが、同じ位置でもよい。
このように構成することで、下部走行部２５の走行ローラ３０、ガイドローラ３３、及び上部走行部２６の走行ローラ３７が、それぞれガイドレール１２の裏面、側面、及び表面に接触するので、ガイドレール１２の長手方向に沿って、走行台車１３をスムーズに移動させることができる。

この上部走行ベース３５内の側部には、回動軸３９が立設され、この回動軸３９に、ロータリエンコーダ１６が取付けられた載置台４０が、ベアリング４１を介して回動自在に取付けられている。なお、ロータリエンコーダ１６はエンコーダケース４２に収納されている。
ここで、上部走行ベース３５と載置台４０とは、引張ばね４３で接続され、自由状態では、回動軸３９を中心として、載置台４０がガイドレール１２の幅方向中心位置に向けて付勢されている。
載置台４０上に配置されたロータリエンコーダ１６の入力軸４４は、ベアリング４５を介して載置台４０の下方に突出して設けられ、しかもガイドレール１２の側方に配置されている。この入力軸４４には、ガイドレール１２の側面に接触する距離測定用ローラ４６が取付けられている。
これにより、走行台車１３がガイドレール１２に沿って移動する場合、引張ばね４３の力によって、距離測定用ローラ４６がガイドレール１２の側面に常時接触した状態を維持するため、距離測定用ローラ４６の回転角度がロータリエンコーダ１６に入力され、走行台車１３の移動距離を測定できる。

図３、図５、及び図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、上部走行ベース３５の上側には、走行駆動部２７のケーシング４７が取付けられている。
ケーシング４７内には、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、走行台車１３を移動させるための駆動モータ４８と、ガイドレール１２の表面に接触する駆動ローラ４９と、駆動モータ４８と駆動ローラ４９を接続する減速手段５０が内装されている。ここで、減速手段５０は、駆動モータ４８の出力軸５１に設けられたモータ平歯車５２と、このモータ平歯車５２に噛合する車軸用平歯車５３と、この車軸用平歯車５３に接続され、ケーシング４７にベアリング５４を介して回転自在に支持されたウォームホイル５５と、このウォームホイル５５に噛合するウォームギア５６で構成されている。また、駆動ローラ４９は、ウォームギア５６が取付けられ、ケーシング４７にベアリング５７を介して回転自在に支持された回転軸５８に取付けられている。

図１〜図３、図７（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、ケーシング４７の上端部に設けられたガイド部５９の孔６０には、上部走行ベース３５に立設されたセット軸６１が挿通し、ケーシング４７が上部走行ベース３５に対して上下動自在に取付けられている。
このセット軸６１の下側には、高さ位置が固定された止め部６２が取付けられ、この止め部６２とケーシング４７のガイド部５９との間に、圧縮ばね６３が取付けられ、ガイド部５９から突出したセット軸６１の上端部に、レバー６４が回動自在に設けられている。
なお、レバー６４は、ケーシング４７の上面側に倒したり、また直立状態にすることで、てこと偏心カムを利用して、ケーシング４７を上部走行ベース３５上に押圧したり、またその押圧を解除したりできる。

このように構成することで、レバー６４をケーシング４７の上面側に倒した場合、ケーシング４７が上部走行ベース３５の上面側に押圧されるため、圧縮ばね６３が縮み、駆動ローラ４９をガイドレール１２の表面に接触させた状態を維持できる。これにより、駆動モータ４８を駆動させることで、駆動ローラ４９が回転し、走行台車１３をガイドレール１２に沿って移動させることができる。
一方、レバー６４をケーシング４７に対して直立状態にした場合、圧縮ばね６３が自由状態となって、ケーシング４７が上部走行ベース３５の上面から離れ、駆動ローラ４９がガイドレール１２の表面と離れた状態を維持できる。これにより、走行台車１３をガイドレール１２に取付ける際に、駆動ローラ４９が上部走行部２６の走行ローラ３７よりもガイドレール１２側へ突出することを防止できるため、ガイドレール１２への走行台車１３の取付け作業が良好である。

図１、図２、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、下部走行ベース２８の下側には、リング回転駆動部６５のフレーム６６が取付けられている。
フレーム６６には、曲がり管１１の軸心と同一方向に配置される回転軸６７が、フレーム６６の基部と中央部に設けられたベアリング６８、６９を介して、回転自在に取付けられている。この回転軸６７の中央部には、マイタギア７０が設けられており、その先部には、駆動平歯車７１が取付けられている。
回転軸６７に取付けられたマイタギア７０を中心としてその両側には、出力軸にマイタギア７２が取付けられた駆動モータ７３と、入力軸にマイタギア７４が取付けられたマイクロエンコーダ１７が、それぞれ配置されている。なお、駆動モータ７３とマイクロエンコーダ１７は、それぞれケース７５、７６内に収納されている。
これらのマイタギア７０、７２、７４は、マイタギア７０を中心にして互いに噛合しているため、駆動モータ７３の出力がマイタギア７２を介して回転軸６７を回転させると共に、その回転角度がマイタギア７４を介してマイクロエンコーダ１７に入力される。

フレーム６６の中央部には、ガイドレール１２の幅方向に間隔を有して配置されるガイドローラ７７、７８が、回転自在に設けられている。また、このフレーム６６の先部には、吊り下げ状態となった固定板７９が設けられ、この固定板７９の下部には、ガイドレール１２の幅方向に間隔を有して配置されるガイドローラ８０、８１が、回転自在に設けられている。
これにより、ガイドローラ７７、７８の下方に、ガイドローラ８０、８１が配置される。
ここで、各ガイドローラ７７、７８、８０、８１の回転中心は平行に配置されており、しかもガイドローラ７７とガイドローラ８０の間隔と、ガイドローラ７８とガイドローラ８１の間隔とが同一となっている。なお、これらの間隔は、固定板７９に設けられた２つの圧縮ばね８２により、調整自在となっている。

図１、図２、図８（Ｂ）に示すように、リング回転駆動部６５には、回転リング１４が取付けられている。
回転リング１４は、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、曲がり管１１の外側周方向に配置されるものであり、曲がり管１１の外径よりも大きな内径を有する円形のガイドリング８３と、円形のラックギア８４を有している。このガイドリング８３の片面には、ラックギア８４の片面が、その軸心を同一にして、ねじ８５により一体的に接続されている。
なお、ガイドリング８３は、前記したリング回転駆動部６５のガイドローラ７７とガイドローラ８０との間、及びガイドローラ７８とガイドローラ８１との間に、その幅方向から挟み込まれるように配置される。また、ラックギア８４は、リング回転駆動部６５の駆動平歯車７１に噛合するように配置される。

このガイドリング８３とラックギア８４は、それぞれその軸心を中心として２つに分割されており、しかもその分割位置をずらしている。このため、ガイドリング８３とラックギア８４のずれた部分を重ね合わせ、固定ねじ８６によって接続することで、回転リング１４を容易に環状に形成できる。
このように、回転リング１４を、回転リング１４の軸心を中心として２以上に分割することで、回転リング１４のリング回転駆動部６５への取付け作業、及び曲がり管１１への配置作業を容易にできると共に、回転リング１４を環状のまま持ち運ぶ必要がないため作業性を良好にできる。なお、回転リングは、分割しなくてもよく、また曲がり管１１の外径等に応じて３以上に分割してもよい。更に、回転リングの分割は、回転リングの軸心を中心として等角度に行ったが、異なる角度でもよい。
これにより、各ガイドローラ７７、７８、８０、８１によって、ガイドリング８３を走行台車１３に対して回転自在な状態に支持できるので、駆動平歯車７１によりラックギア８４を回転させ、回転リング１４を曲がり管１１の軸心を中心として周方向に回転できる。なお、測定誤差が生じない範囲であれば、回転リング１４の回転中心と曲がり管１１の軸心とが完全に一致しなくてもよい。

図１、図２、図９（Ａ）に示すように、回転リング１４のラックギア８４の表面には、曲がり管１１の表面に押し付けられ、その厚みを測定する厚み測定センサ１５が取付けられている。
厚み測定センサ１５は、図１０（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、取付け部８７を有し、この取付け部８７の取付け側平坦部分が、ラックギア８４の表面に取付け固定されている。取付け部８７の取付け側とは反対側の対向する突出部分には、圧縮ばね８８（第１の圧縮ばね）に挿通された揺動ピン８９の基部が取付けられ、この揺動ピン８９の先部に、首振り軸９０を介して探触子ホルダー９１が取付けられている。
これにより、探触子ホルダー９１は、取付け部８７に対して上下動可能になると共に、揺動ピン８９により前後左右に揺れ動くことができる。

探触子ホルダー９１には、超音波探触子（以下、超音波センサ又は単に探触子ともいう）９２が、圧縮ばね９３（第２の圧縮ばね）を介して上下動可能に取付けられている。また、探触子ホルダー９１には、超音波探触子９２を囲むように、複数（本実施の形態では４個）のボールベア９４が取付けられ、超音波探触子９２が曲がり管１１の表面にひっかかることなく、スムーズに移動できるようになっている。
以上に示した厚み測定センサ１５は、図１、図２、図９（Ａ）に示すように、ラックギア８４に２台取付けられ、しかもこの２台が、ラックギア８４の軸心を中心として等角度（１８０度）、即ち曲がり管１１の背側と腹側の対向する位置に、１台ずつ配置されている。なお、ラックギア８４に取付ける厚み測定センサ１５は、１台でもよく、また３台以上でもよい。また、厚み測定センサ１５をラックギア８４に２台以上取付ける場合は、ラックギア８４の軸心を中心として等角度に取付けることが好ましいが、異なる角度でもよい。

図１１に示すように、配管の検査装置１０は、制御手段１８を有している。
この制御手段１８は、１ｃｈ超音波Ｐ／Ｒ、２ｃｈ超音波Ｐ／Ｒ、マイコン、交流１００Ｖ電源に接続されるＤＣ電源（１２Ｖ）、及びコンピュータを備えている。
ここで、１ｃｈ超音波Ｐ／Ｒと２ｃｈ超音波Ｐ／Ｒは、共にパルサーレシーバである。なお、１ｃｈ超音波Ｐ／Ｒと２ｃｈ超音波Ｐ／Ｒは、図７（Ａ）に示すように、それぞれケーブル９６、９７を介して走行駆動部２７のケーシング４７に接続され、このケーシング４７に接続されたケーブル９８、９９により、曲がり管１１の背側と腹側に配置された厚み測定センサ１５の超音波探触子（１ｃｈ探触子、２ｃｈ探触子）９２に接続されている。

マイコンは、走行駆動部２７のロータリエンコーダ１６と、リング回転駆動部６５のマイクロエンコーダ１７のアナログ信号を、デジタル信号に変換する機能を有している。更に、走行駆動部２７のロータリエンコーダ１６の出力信号に基づき、駆動モータ４８に作動信号及び停止信号を送信する機能と、リング回転駆動部６５のマイクロエンコーダ１７の出力信号に基づき、駆動モータ７３に作動信号及び停止信号を送信する機能も有している。
ＤＣ電源は、上記した１ｃｈ超音波Ｐ／Ｒ、２ｃｈ超音波Ｐ／Ｒ、及びマイコンに、それぞれ電力供給を行っている。
なお、マイコンは、図７（Ａ）に示すように、走行駆動部２７のケーシング４７に接続されたケーブル１００を介して、走行駆動部２７のロータリエンコーダ１６及び駆動モータ４８の信号の入出力と、駆動モータ４８への電力供給の制御を行い、走行駆動部２７のケーシング４７に接続されたケーブル１０１を介して、リング回転駆動部６５のマイクロエンコーダ１７及び駆動モータ７３の信号の入出力と、駆動モータ７３への電力供給の制御を行っている。

更に、マイコンは、ディスプレイを備えたコンピュータに接続されている。
このコンピュータは、マイコンによって、走行台車１３をガイドレール１２に沿って移動させ、しかも回転リング１４をリング回転駆動部６５によって回転させるため、測定条件の入力を行うものである。更に、厚み測定センサ１５の超音波探触子９２で測定した曲がり管１１の厚みを、ロータリエンコーダ１６及びマイクロエンコーダ１７で得られた測定位置と共にディスプレイに出力表示する機能も有している。この表示に際しては、コンピュータのディスプレイに、曲がり管１１の全表面を展開状態で示し、しかも曲がり管１１の厚みを色分け表示するが、これに限定されるものではない。
以上に示したように、配管の検査装置１０を構成することで、従来測定が困難であった曲がり管１１の厚み測定を、簡単な装置構成で容易に実施できる。

続いて、本発明の一実施の形態に係る配管の検査方法について、図１、図２を参照しながら説明する。
まず、超音波探触子９２を取付け部８７に取付け、その板厚校正を行う。
そして、曲がり管１１の外径に応じた内径を備える回転リング１４を選択し、この回転リング１４のラックギア８４に取付け部８７を取付けた後、この回転リング１４を２つに分割する。この分割された一方側のガイドリング８３を、リング回転駆動部６５のガイドローラ７７とガイドローラ８０との間、及びガイドローラ７８とガイドローラ８１との間に配置する。このとき、分割された一方側のラックギア８４についても、リング回転駆動部６５の駆動平歯車７１に噛合するように配置する。

次に、曲がり管１１の背側に位置する線Ｌ１の最大曲率半径に対応した曲率半径を有するガイドレール１２を選択し、このガイドレール１２の両側にレール固定部１９、２０を取付ける。そして、レール固定部１９、２０の磁石２３を曲がり管１１の表面に接触させることにより、曲がり管１１の背側にガイドレール１２が取付け固定される。これは、曲がり管１１が鉄製であるため可能であるが、曲がり管が鉄製でない場合は、磁石２３の部分を、バンド等を用いて、曲がり管に縛り付けてもよい。
これにより、曲がり管１１の背側の線Ｌ１から一定の距離Ｄを有して、曲がり管１１にガイドレール１２を固定できる（以上、ガイドレール取付け工程）。

続いて、一方側のレール固定部１９（レール固定部２０でもよい）のみをガイドレール１２から外し、走行台車１３の下部走行部２５と上部走行部２６との間に形成される開口部を、ガイドレール１２に差し込んだ後、再度、ガイドレール１２をレール固定部１９に取付ける。なお、ガイドレール１２への走行台車１３の取付けの際は、走行台車１３の走行駆動部２７に設けられたレバー６４をケーシング４７に対して立設状態とし、駆動ローラ４９を自由状態にして行い、取付けた後は、レバー６４をケーシング４７の上面に対して倒し、駆動ローラ４９をガイドレール１２の表面に押し付ける。
これにより、曲がり管１１の外側に取付け固定されたガイドレール１２に、走行台車１３を移動可能に取付けることができる。

次に、分割された回転リング１４の他方側を、曲がり管１１の腹側を外側から囲むように配置し、このガイドリング８３とラックギア８４のずれた部分を、前記した一方側のガイドリング８３とラックギア８４のずれた部分に重ね合わせ、分割した状態の回転リング１４を固定ねじ８６によって繋げ、回転リング１４を環状に形成する。
これにより、曲がり管１１の外側周方向に配置される回転リング１４が、走行台車１３に回転自在に取付けられると共に、厚み測定センサ１５の超音波探触子９２を、曲がり管１１の表面に押し付けることができる。なお、分割された回転リング１４の一方側は、予めリング回転駆動部６５へ取付けていたが、ガイドレール１２に走行台車１３を取付けた後に、リング回転駆動部６５へ取付けてもよい。

そして、走行台車１３を、曲がり管１１の測定開始位置まで移動させた後、図７（Ａ）に示すように、厚み測定センサ１５の超音波探触子９２に接続されたケーブル９８、９９と、リング回転駆動部６５に接続されたケーブル１０１と、制御手段１８に接続されたケーブル９６、９７、１００を、それぞれ走行駆動部２７のケーシング４７に接続する。
このように、各ケーブル９６〜１０１の接続が終了した後、制御手段１８を操作し、配管の検査装置１０の各種動作確認を行う。具体的には、走行台車１３がガイドレール１２の長手方向に沿ってスムーズに走行するか否か、リング回転駆動部６５により回転リング１４が曲がり管１１の外側周囲を、曲がり管１１の軸心を中心として１８０度の範囲で回転（又は回動）するか否かを確認する。
これらの動作確認が終了すれば、曲がり管１１の厚み測定を行う（以上、厚み測定準備工程）。

曲がり管１１の厚み測定に際しては、制御手段１８のコンピュータに測定条件を入力し、走行駆動部２７のロータリエンコーダ１６からの出力に基づいて、駆動モータ４８を駆動させ、走行台車１３をガイドレール１２に沿って所定ピッチ（例えば、０．５〜５ｍｍの範囲）で移動させる。このとき、走行台車１３がガイドレール１２を所定ピッチ移動するごとに、制御手段１８により、リング回転駆動部６５のマイクロエンコーダ１７からの出力に基づいて、駆動モータ７３を駆動させ、回転リング１４を曲がり管１１の軸心を中心としてその周方向に回転させ、所定ピッチ（例えば、０．５〜５ｍｍの範囲）で超音波の波形を収録する。
この回転リング１４には、回転リング１４の軸心を中心として等角度に、厚み測定センサ１５が２台取付けられている。このため、各厚み測定センサ１５による曲がり管１１の周方向の厚み測定範囲は、曲がり管１１の背側の線Ｌ１を中心として±９０度の範囲（合計１８０度の範囲）と、曲がり管１１の腹側の線Ｌ２を中心として±９０度の範囲（合計１８０度の範囲）の２つに分割でき、測定時間の短縮が図れる。

このとき、各厚み測定センサ１５の超音波探触子９２から超音波を発し、反射されるエコー（以下、反射エコーともいう）を検出して、演算によりその位置と厚みを計算し、曲がり管１１の２次元平面の展開図に、その分布状況を、所定の厚み範囲ごとに色分けして図示する。以下、この方法について、図１２〜図１５を参照しながら説明する。
まず、図１２に示すように、前記した方法で、制御手段１８のコンピュータに測定条件を入力し（ステップＳ１）、各厚み測定センサ１５による測定を開始する（ステップＳ２）ことで、測定データの収録を行う（ステップＳ３）。この測定データとは、検出される反射エコーと、ロータリエンコーダ１６及びマイクロエンコーダ１７のカウント、即ち超音波探触子９２の曲がり管１１の軸心方向（Ｘ方向）及び周方向（Ｙ方向）の移動距離である。
これにより、曲がり管１１の位置ごとの厚みが計算される（ステップＳ４）。

そして、厚み測定センサ１５の超音波探触子９２により測定された曲がり管１１の厚み（反射エコーについても）を、ロータリエンコーダ１６及びマイクロエンコーダ１７で得られた測定位置（以下、位置情報ともいう）と共に、コンピュータのディスプレイに表示する（状況表示：ステップＳ５）。このとき、曲がり管１１の厚みを、複数の範囲に分割して色分け表示した厚さ色分け分布図を作成することで、例えば、薄くなった箇所の検出を容易にできる。この厚さ色分け分布図は、超音波探触子９２の１ｃｈ探触子と２ｃｈ探触子で別々に作成しているが、１ｃｈ探触子と２ｃｈ探触子を一緒にして作成してもよい。また、厚さ色分け分布図の作成は、曲がり管１１を測定しながらリアルタイムに行うことが好ましいが、測定終了後に行ってもよい。このように、リアルタイムに行った場合には、測定の進捗状況及び測定結果が容易に確認できる。
なお、得られた結果が、例えば、極端におかしいというような問題がないものであれば、状況表示を終了し（ステップＳ６）、このデータをファイルに保存して（ステップＳ７）、測定を終了する。一方、上記した問題があれば、再度ステップＳ３へ戻り、必要なデータが得られるまで、ステップＳ３〜ステップＳ５を繰り返し行う。

次に、このファイルを使用して、曲がり管１１の各種情報を表示する方法について、図１３を参照しながら説明する。
まず、前記したファイルを読み込み（ステップＳ８）、１ｃｈ探触子と２ｃｈ探触子を一緒にした曲がり管１１の厚さ色分け分布図を作成する（ステップＳ９）。
そして、曲がり管１１の各種情報を、ディスプレイ上に表示する（ステップＳ１０）。この情報には、例えば、前記した反射エコー、位置情報、曲がり管１１の断面図、及び厚さ色分け分布図（補正あり又は補正なし）がある。
このように、曲がり管１１の各種情報をディスプレイ上に表示した後、知りたい情報を変える場合は、表示モードの切り替えを行ってステップＳ９に戻り、再度ステップＳ１０で情報を表示する。また、他の曲がり管１１の各種情報を表示する場合には、ファイルを選択し直すため、ステップＳ８へ戻り、ステップＳ９、ステップＳ１０を順次行う（ステップＳ１１）。
そして、情報の確認が終われば、終了する。

なお、曲がり管１１の１ｃｈ探触子と２ｃｈ探触子を一緒にした曲がり管１１の厚さ色分け分布図を作成するに際しては、曲がり管１１の展開図を作成する必要がある。
ここで、曲がり管１１の曲率を補正することなく作成した場合、曲がり管１１の軸心方向（Ｘ方向）と周方向（Ｙ方向）の位置は、直感的には分かりやすいが、曲がり管１１の背側に対して腹側の距離が短いため、ディスプレイ上では、曲がり管１１の腹側に近づくと共に、Ｘ方向に拡大されて表示される。その結果、厚みの減少領域が横に広がって表示され、現実と異なった判断がなされることになる。
しかし、曲がり管１１の曲率を補正して作成した場合、この不具合が解消され、現実に即した形状で曲がり管１１の厚み分布をみることができる。ここで、曲がり管１１の断面図を表示する場合には、同時に、曲率補正した線を、曲がり管１１の展開図上に位置させることで、曲がり管１１の断面位置の把握が容易になる。
この曲率補正の有無は、厚さ色分け分布図の使用状況により、切り替えて表示する。

続いて、曲がり管１１の展開図の作成方法について、図１４、図１５を参照しながら説明する。
前記したように、曲がり管１１の厚み測定は、曲がり管１１の軸心を中心として、超音波探触子９２を曲がり管１１の周方向に回転させ、曲がり管１１の周方向の連続厚みの測定を行った後、超音波探触子９２を曲がり管１１の軸方向に、一定のピッチで移動させる操作を繰り返すことにより行う。
このため、図１４に示す９０度の曲がり部の全厚みの測定を行う場合、内側の超音波探触子の移動ピッチは、外側の移動ピッチの（Ｆ−ｄ／２）／（Ｆ＋ｄ／２）倍に小さくなる。なお、Ｆは、曲がり管の一端面から他端面の軸心位置までの距離であり、ｄは曲がり管の外径である。

従って、厚み測定結果を展開図に色分け表示するに際し、曲がり管の展開図を長方形の平面で表示しようとすれば、曲がり管の背側と原側に同一寸法の減肉部が存在する場合、背側よりも腹側の方が大きな減肉部であるかのように表示されてしまう。
そこで、周方向の各位置における曲率半径を求めて、曲がり管の展開図を作成することにより、曲がり管の背側と腹側で、同様の評価ができるようにする。
日本工業規格（ＪＩＳ）では、９０度の曲がり管の寸法は、図１４に示すように、外径ｄと、曲がり管の中心から端面までの距離Ｆとで規定されている。
このとき、曲がり管の断面において、背側ＯからＰ（任意の位置）までの周方向の距離ｙは、（１）式で示される。
ｙ＝πｄ（１８０°−θ）／３６０° ・・・（１）

また、Ｐにおける曲がり管の曲率半径Ｒは、（２）式で求めることができる。
Ｒ＝Ｆ−（ｄ・ｃｏｓθ）／２ ・・・（２）
これにより、Ｐにおける探触子の移動ピッチは、背側Ｏにおける移動ピッチのＲ／（Ｆ＋ｄ／２）倍となり、図１５に示す展開図を作成できる。なお、この展開図は、「９０°エルボ １５０Ａ ロング」の曲がり管の展開図である（ｄ＝１６５．２ｍｍ、Ｆ＝２２８．６ｍｍ）。
そして、このように作成した展開図に対して、厚み測定結果を色分け表示する。
このように、曲がり管１１の展開は、曲がり管１１の線Ｌ２で行っているが、曲がり管１１の他の線Ｌ１又は線Ｌ３で行ってもよい（以上、測定結果出力工程）。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。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合せて本発明の配管の検査装置及びその検査方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。

本発明の一実施の形態に係る配管の検査装置の使用状態の説明図である。 同配管の検査装置の部分正断面図である。 同配管の検査装置の走行台車の下部走行部の部分側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同配管の検査装置の走行台車の下部走行部の部分平断面図、部分正断面図である。 同配管の検査装置の走行台車の上部走行部の部分側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同配管の検査装置の走行台車の上部走行部の部分平断面図、部分正断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同配管の検査装置の走行台車の走行駆動部の部分平断面図、部分正断面図、部分側断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同配管の検査装置のリング回転駆動部の部分平断面図、部分正断面図、部分側断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同配管の検査装置の回転リングの正面図、側面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ同配管の検査装置の厚み測定センサの平面図、正面図、側面図、部分側面図である。 同配管の検査装置の説明図である。 同配管の検査装置によるデータ処理のフローチャートである。 同配管の検査装置により処理されたデータから曲がり管の各種情報を表示するためのフローチャートである。 曲がり管の展開図を作成するための説明図である。 作成した曲がり管の展開図の説明図である。

１０：配管の検査装置、１１：曲がり管（配管）、１２：ガイドレール、１３：走行台車、１４：回転リング、１５：厚み測定センサ、１６：ロータリエンコーダ（第１の位置検知センサ）、１７：マイクロエンコーダ（第２の位置検知センサ）、１８：制御手段、１９、２０：レール固定部、２１：接続部、２２：ねじ、２３：磁石（固定手段）、２４：ボルト、２５：下部走行部、２６：上部走行部、２７：走行駆動部、２８：下部走行ベース、２９：走行ローラ軸、３０：走行ローラ、３１：ガイドローラ軸、３２：ベアリング、３３：ガイドローラ、３４：ねじ、３５：上部走行ベース、３６：走行ローラ軸、３７：走行ローラ、３８：ベアリング、３９：回動軸、４０：載置台、４１：ベアリング、４２：エンコーダケース、４３：引張ばね、４４：入力軸、４５：ベアリング、４６：距離測定用ローラ、４７：ケーシング、４８：駆動モータ、４９：駆動ローラ、５０：減速手段、５１：出力軸、５２：モータ平歯車、５３：車軸用平歯車、５４：ベアリング、５５：ウォームホイル、５６：ウォームギア、５７：ベアリング、５８：回転軸、５９：ガイド部、６０：孔、６１：セット軸、６２：止め部、６３：圧縮ばね、６４：レバー、６５：リング回転駆動部、６６：フレーム、６７：回転軸、６８、６９：ベアリング、７０：マイタギア、７１：駆動平歯車、７２：マイタギア、７３：駆動モータ、７４：マイタギア、７５、７６：ケース、７７、７８：ガイドローラ、７９：固定板、８０、８１：ガイドローラ、８２：圧縮ばね、８３：ガイドリング、８４：ラックギア、８５：ねじ、８６：固定ねじ、８７：取付け部、８８：圧縮ばね、８９：揺動ピン、９０：首振り軸、９１：探触子ホルダー、９２：超音波探触子、９３：圧縮ばね、９４：ボールベア、９６〜１０１：ケーブル

Claims (4)

1. 曲がり管で構成される配管の最大曲率半径に位置する外側線の外側に、長手方向側端部に設けられたレール固定部を介して該外側線から一定の距離を有して取付け固定されるガイドレールと、
   前記ガイドレールに取付けられ、該ガイドレールに沿って移動する走行台車と、
   前記配管の外側周方向に配置され、しかも前記走行台車に前記配管の軸心を中心として周方向に回転自在に設けられたガイドリング、及び該ガイドリングに軸心を合わせて取付けられた環状のラックギアを有する回転リングと、
   ａ）前記回転リングの前記ラックギアに取付けられた取付け部と、ｂ）前記取付け部に第１の圧縮ばねを介して前記配管方向に押圧移動可能に取付けられた探触子ホルダーと、ｃ）該探触子ホルダーに第２の圧縮ばねを介して前記配管に押し付けられた超音波探触子と、ｄ）前記探触子ホルダーに、前記超音波探触子を囲んで取付けられる複数のボールベアとを備えて前記配管の厚みを測定する厚み測定センサと、
   前記走行台車に設けられ、該走行台車の前記ガイドレール上の位置を検知する第１の位置センサ、及び前記ラックギアに噛み合う平歯車に連結されて前記厚み測定センサの前記配管の周方向の位置を検知する第２の位置検知センサと、
   前記走行台車を前記ガイドレールに沿って移動させ、しかも前記回転リングを回転させることにより、前記厚み測定センサで測定された前記配管の厚みを、前記第１、第２の位置検知センサで得られた測定位置と共に表示する制御手段とを有し、
   更に、前記ガイドリングと前記ラックギアはそれぞれの分割位置をずらして分割されて、前記ガイドリングと前記ラックギアを重ね合わせて固定ねじによって接続されていることを特徴とする配管の検査装置。
2. 請求項１記載の配管の検査装置において、２以上の前記厚み測定センサが、前記回転リングに軸心を中心として、等角度に取付けられていることを特徴とする配管の検査装置。
3. 請求項１又は２記載の配管の検査装置を用いる配管の検査方法であって、
   前記配管の最大曲率半径に位置する前記外側線に、長手方向の両側端部に設けられた前記レール固定部を介して該外側線から一定の距離を有して前記ガイドレールを固定するガイドレール取付け工程と、
   前記ガイドレールに前記走行台車を取付け、該走行台車に前記配管に押し付けられてその厚みを測定する前記厚み測定センサが取付けられ、しかも前記配管の外側周方向に配置される前記回転リングを、回転自在に取付ける厚み測定準備工程と、
   前記走行台車を前記ガイドレールに沿って移動させ、しかも前記回転リングを前記配管の軸心を中心としてその周方向に回転させることにより、前記厚み測定センサで測定された前記配管の厚みを、前記走行台車の前記ガイドレール上の位置、及び前記厚み測定センサの前記配管の周方向の位置をそれぞれ検知する前記第１、第２の位置検知センサで得られた測定位置と共に表示する測定結果出力工程とを有することを特徴とする配管の検査方法。
4. 請求項３記載の配管の検査方法において、前記測定結果出力工程では、前記配管の全表面を展開状態で示し、しかも該配管の厚みを色分け表示することを特徴とする配管の検査方法。

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